N-(2-金刚烷-1H-吲哚-5-基)取代苯甲酰胺合成及生物活性研究*

胡鸿雨， 杨丽媛， 吴 鑫， 蔡旭婷， 严晓阳， 孔黎春

(1.浙江师范大学 行知学院，浙江 金华 321004；2.浙江师范大学 化学与生命科学学院,浙江 金华 321004)

癌症是全世界主要的死因之一，近年来,我国死亡病因统计显示，恶性肿瘤居首位.世界卫生组织(WHO)研究报告，预计到2020年，肿瘤发病率较当前将上升50%，新增患者人数也会由目前的每年1 000万增加到1 500万，死亡人数也将由每年600万增加至1 000万[1].吲哚杂环类化合物广泛地存在于自然界的生物体内，参与不同的生命活动，是一种特别重要的生物内源物质，对生物体的生命活动起到重要作用.通常具有吲哚环结构单元的化合物分子具有较强的生物活性，如抗抑郁剂[2]、抗惊厥[3]、杀真菌[4]、抗病毒[5]和抗肿瘤[6-8].因此，吲哚作为药物分子设计和合成的母核已引起人们的广泛关注，目前在新药分子设计、合成与生物活性研究中十分活跃.鉴于吲哚杂环良好的生物活性，根据药效团和骨架迁越原理，将金刚烷骨架拼合到吲哚骨架中，合成新型的N-(2-金刚烷-1H-吲哚-5-基)取代苯甲酰胺.可为生物活性筛选提供化合物源，对药物筛选有一定参考意义.

本文以金刚烷甲酰氯为起始原料，亲核取代、环化、硝化和还原反应制得中间体2-金刚烷-5-氨基-1H-吲哚(5).再与取代酰氯反应，合成了5个N-(2-金刚烷-1H-吲哚-5-基)取代苯甲酰胺(6a—6e)，其合成路线如图1所示.其结构经1H NMR，13C NMR 和HR-MS表征.采用MTT法研究了6a—6e对人肺癌细胞(A549)、人肝癌细胞(HepG-2)和乳腺癌细胞(MCF-7)的体外抗肿瘤活性，初步研究表明，6d化合物具有较好的抗肿瘤活性.

图1 目标化合物6a—6e的合成路线

1 实验部分

1.1 实验仪器与试剂

Bruker Avance 400型或600型核磁共振波谱仪(DMSO 或CDCl3为溶剂，TMS为基准物)；WRS-1B数字熔点仪(温度计未经校正)；薄层层析硅胶(青岛海洋化工厂)；人肺癌细胞(A549)、人肝癌细胞(HepG-2)和乳腺癌细胞(MCF-7)购自中国科学院上海细胞库；所用试剂均为分析纯.

1.2 合成实验

1.2.1 2-甲基金刚烷酰苯胺(2)的合成

在50 mL干燥单口瓶中依次加入2-甲基苯胺(1.07 g，0.01 mol)，碳酸钾(1.38 g，0.01 mol)，1-金刚烷甲酰氯(1.98 g，0.01 mol)，甲苯(20 mL)，在搅拌状态下升温至70～80 ℃，反应6 h，TLC检测反应已结束，停止反应.反应液冷却至室温，抽滤，水洗滤饼，烘干得白色固体产物2-甲基金刚烷酰苯胺粗品2.60 g，加15 mL乙醇重结晶，得2-甲基金刚烷酰苯胺.

1.2.2 2-金刚烷-1H-吲哚(3)的制备

在干燥的25 mL反应瓶中，先分别依次加入2-甲基金刚烷酰苯胺(0.285 g，0.001 mol)、四氢呋喃(10 g)，在搅拌状态降温到0～10 ℃时，氮气保护下滴加正丁基锂(2 mL)，保温反应4 h.TLC检测反应已结束.用5%稀盐酸调pH至7.0～7.5；分液，有机相用无水硫酸钠干燥后，过滤，浓缩剩余物通过柱色谱法快速分离(洗脱剂:V(乙酸乙酯)/V(石油醚)=1/10)得白色固体产物2-金刚烷吲哚[9].

1.2.3 2-金刚烷-5-硝基-1H-吲哚(4)的制备

在干燥的25 mL反应瓶中，冰浴下先依次加入2-金刚烷-1H-吲哚 (0.25 g，0.001 mol)、硫酸(0.8 mL)，在搅拌状态滴加硝酸钠(0.085 g，0.001 mol)的硫酸(0.8 mL)溶液，滴加结束后，保温反应1～2 h.TLC检测反应已完全，停止反应.反应液加入大量的冰水，析出黄色固体，过滤，水洗，干燥.粗产物通过柱色谱法快速分离(洗脱剂:V(乙酸乙酯)/V(石油醚)=1/5)得黄色固体产物2-金刚烷基-5-硝基-1H-吲哚[10].

1.2.4 2-金刚烷-5-氨基-1H-吲哚(5)的制备

在干燥的250 mL反应瓶中，先依次加入乙醇 (80 mL)、水(20 mL)、乙酸(10 mL)、铁粉(8.62 g，0.150 mol)，再在搅拌状态升温到75 ℃，分批加2-金刚烷基-5-硝基-1H-吲哚(11.4 g，0.038 mol)，滴加结束后保温反应2 h.TLC检测反应已完全.反应液热过滤，滤液冷却后减压浓缩除去溶剂，浓缩得到的粘稠液体中加入80 mL水后，再在搅拌下加入80 mL乙酸乙酯，并用碳酸氢钠调pH为7～8，分液，有机相用15 g无水硫酸钠干燥，抽滤，滤液浓缩剩余物通过柱色谱法快速分离(洗脱剂:V(乙酸乙酯)/V(石油醚)=1/4)得红色固体产物2-金刚烷-5-氨基-1H-吲哚.

1.2.5 N-(2-金刚烷-1H-吲哚-5-基)取代苯甲酰胺合成

在干燥的250 mL反应瓶中，先依次加入甲苯 (80 mL)、2-金刚烷-5-氨基-1H-吲哚(2.65 g，0.01 mol)、脂肪酰氯或芳香族酰氯(0.01 mol)、碳酸钾(1.38 g，0.01 mol)，再在搅拌状态升温到60 ℃，保温2 h.薄层色谱法检测反应已完成，停止反应.反应液热过滤，滤液冷却后减压浓缩除去溶剂，浓缩得到的固体通过柱色谱法快速分离(V(乙酸乙酯)/V(石油醚)=1/3)得到目标化合物[11-12].

1.3 抗肿瘤细胞毒活性实验

采用溴化噻唑蓝四氮唑比色(MTT)法测定了6a—6e对肺癌细胞(A549)、人肝癌细胞(HepG-2)和乳腺癌细胞(MCF-7)3种肿瘤细胞的体外抗肿瘤活性[13-15].

2 结果与讨论

2.1 产物的结构表征

1)化合物2：2-甲基金刚烷酰苯胺，白色固体，产率87.03%.1H NMR(600 MHz,CDCl3)δ:7.88(d,J=8.07 Hz,1H),7.24～7.18(m,2H),7.17(d,J=7.5 Hz,1H),7.05(dt,J=1.1,7.4 Hz,1H),2.26(s,3H),2.11(brs,3H),1.99(d,J=2.6 Hz,6H),1.77(q,J=12.29 Hz,6H);高分辨质谱m/z:计算值C18H25NO+[M+H]+270.185 2,测量值270.185 3.

2)化合物3：2-金刚烷-1H-吲哚，白色固体，产率66.1%.1H NMR(600 MHz,CDCl3)δ:7.30(d,J=7.9 Hz,1H),7.18(dd,J=0.55,8.1 Hz,1H),6.88(dt,J=1.1,7.5 Hz,1H),6.83～6.77(m,1H),5.98(d,J=0.6 Hz,1H),1.97(d,J=2.6 Hz,3H),1.93(d,J=2.9 Hz,6H),1.73(brs,6H);高分辨质谱m/z:计算值C18H23N+[M+H]+252.174 7,测量值252.174 8.

3)化合物4：2-金刚烷-5-硝基-1H-吲哚，黄色固体，产率82.8%.1H NMR(600 MHz,DMSO-d6)δ:11.65(brs,1H),8.44(d,J=2.2 Hz,1H),7.93(dd,J=2.2,9.0 Hz,1H),7.44(d,J=8.8 Hz,1H),6.38(d,J=1.5 Hz,1H),2.07(brs,3H),1.98(brs,6H),1.81～1.67(m,6H);13C NMR(150 MHz,DMSO-d6)δ:154.0,140.8,139.9,127.7,116.9,116.3,111.4,98.2,41.9,36.6,34.1,28.2;高分辨质谱m/z:计算值C18H21N2O2+[M+H]+297.159 8,测量值297.159 9.

4)化合物5：2-金刚烷-5-氨基-1H-吲哚，红色固体，产率68.0%.1H NMR(600 MHz,CDCl3)δ:7.80(brs,1H),7.10(d,J=8.4 Hz,1H),6.86(d,J=2.2 Hz,1H),6.57(dd,J=2.2,8.4 Hz,1H),6.05(dd,J=0.73,2.2 Hz,1H),3.65～3.23(m,2H),2.09(brs,3H),1.96(d,J=2.38 Hz,6H),1.78(q,J=12.17 Hz,6H);13C NMR(150 MHz,CDCl3)δ:149.9,139.3,130.3,129.4,111.6,110.8,105.3,95.5,42.6,36.8,33.7,28.5;高分辨质谱m/z:计算值C18H24N2H+[M+H]+267.185 6,测量值267.185 8.

5)化合物6a：N-(2-金刚烷-1H-吲哚-5-基)苯甲酰胺，白色固体，产率78.7%.熔点 263～265 ℃;1H NMR(600 MHz,DMSO-d6)δ:10.82(s,1H),10.04(s,1H),7.98(d,J=7.3 Hz,2H),7.86(d,J=0.9 Hz,1H),7.59～7.55(m,1H),7.54～7.50(m,2H),7.32(dd,J=1.7,8.5 Hz,1H),7.25(d,J=8.6 Hz,1H),6.07(d,J=1.6 Hz,1H),2.07(brs,3H),1.98(d,J=2.20 Hz,6H),1.81～1.73(m,6H).13C NMR(150 MHz,DMSO-d6)δ:165.4,150.8,135.9,133.5,131.6,131.1,128.7,128.0,128.0,115.6,112.3,110.8,95.6,42.3,36.8,33.9,28.4;高分辨质谱m/z:计算值C25H28N2O+[M+H]+371.211 8,测量值371.211 1.

6)化合物6b：4-甲氧基-N-(2-金刚烷-1H-吲哚-5-基)苯甲酰胺，白色固体，产率88.7%.熔点132～134 ℃;1H NMR(600 MHz,DMSO-d6)δ:10.81(s,1H),9.88(s,1H),7.99(d,J=8.8 Hz,2H),7.83(d,J=1.1 Hz,1H),7.30(dd,J=1.8,8.6 Hz,1H),7.24(d,J=8.62 Hz,1H),7.08～7.01(m,2H),6.06(d,J=2.0 Hz,1H),3.84(s,3H),2.10～2.08(m,3H),1.98(d,J=2.4 Hz,6H),1.77(brs,6H);13C NMR(150 MHz,DMSO-d6)δ:150.7,133.5,131.2,129.9,128.0,115.7,113.9,112.3,111.2,111.0,110.7,95.5,94.1,55.8,42.3,36.8,33.7,28.4;高分辨质谱m/z:计算值C26H30N2O2H+[M+H]+401.222 4,测量值401.221 4.

7)化合物6c：4-氯-N-(2-金刚烷-1H-吲哚-5-吲哚)苯甲酰胺，白色固体，产率85.7%.熔点318～319 ℃;1H NMR(600 MHz,DMSO-d6)δ:10.81(s,1H),10.09(s,1H),8.01(d,J=8.4 Hz,2H),7.85(s,1H),7.59(d,J=8.6 Hz,2H),7.33～7.29(m,1H),7.27～7.24(m,1H),6.08(d,J=1.6 Hz,1H),2.07(brs,3H),2.00～1.96(m,6H),1.80～1.74(m,6H);13C NMR(150 MHz,DMSO-d6)δ:164.3,150.9,136.4,134.6,133.6,130.8,129.9,128.8,128.1,115.6,112.4,110.8,95.6,42.3,36.8,33.9,28.4;高分辨质谱m/z:计算值C25H27ClN2OH+[M+H]+405.172 8,测量值405.171 9.

8)化合物6d：2-氯-N-(2-金刚烷-1H-吲哚-5-基)苯甲酰胺，白色固体，产率88.6%.熔点130～132 ℃;1H NMR(600 MHz,DMSO-d6)δ:10.80(s,1H),10.18(s,1H),7.86(d,J=1.5 Hz,1H),7.56(dd,J=1.7,7.4 Hz,1H),7.54(dd,J=1.0,8.0 Hz,1H),7.48(dt,J=1.7,7.7 Hz,1H),7.45～7.41(m,1H),7.28～7.19(m,2H),6.07(d,J=1.6 Hz,1H),2.06(brs,3H),1.97(d,J=2.2 Hz,6H),1.80～1.72(m,6H);13C NMR(150 MHz,DMSO-d6)δ:164.8,150.9,138.1,133.5,131.2,131.1,130.5,130.0,129.4,128.1,127.6,114.6,111.3,110.9,95.6,42.3,36.8,33.9,28.4;高分辨质谱m/z:计算值C25H27ClN2OH+[M+H]+405.172 8,测量值405.171 8.

9)化合物6e：2-氯-N-(2-金刚烷-1H-吲哚-5-基)烟酰胺，白色固体，产率：84.7%.熔点156～157 ℃;1H NMR(600 MHz,DMSO-d6)δ:10.84(d,J=1.5 Hz,1H),10.35(s,1H),8.51(dd,J=1.9,4.9 Hz,1H),8.06(dd,J=2.0,7.5 Hz,1H),7.85(s,1H),7.54(dd,J=4.9,7.4 Hz,1H),7.26～7.23(m,1H),6.08(d,J=1.6 Hz,1H),2.06(brs,3H),1.97(d,J=2.4 Hz,6H),1.80～1.72(m,6H);13C NMR(150 MHz,DMSO-d6)δ:163.4,151.0,150.6,147.1,138.6,134.2,133.6,130.8,128.1,123.6,114.4,111.2,111.0,95.6,42.3,36.8,33.9,28.4;高分辨质谱m/z:计算值C24H26ClN3OH+[M+H]+406.168 1,测量值406.167 4.

2.2 合成部分条件筛选

中间体2-金刚烷-5-氨基-1H-吲哚(5)的制备过程中，选择2种还原剂还原.其一是氢气还原，以钯碳作为催化剂，甲醇为溶剂，在室温条件下反应，收率90.0%；其二采用铁粉还原，以醋酸为催化剂，乙醇为溶剂，反应温度为75 ℃，收率为80.0%.2种还原剂都有较好还原能力，考虑到实验的安全性，本实验选择了铁粉作为还原剂.

2.3 抗肿瘤活性筛选

就目标化合物对3种细胞株的抗增生活性进行了初步筛选(见表1).结果显示：化合物对A549,HepG-2,MCF-7 3种肿瘤细胞皆具有不同程度抑制作用，通过活性与结构关系分析，取代基为6-氯-3-吡啶甲酰氯的衍生物的抑制活性最强.尤其对肿瘤细胞MCF-7的抑制活性最明显，其IC50为9.56 μmol/L，与阳性药顺铂(DDP)活性相近.为今后研究该类化合物结构与活性的关系提供了一定的依据，目前进一步的结构优化与生物活性研究正在进行中.

表1 6a—6e对A549,HepG-2和 MCF-7的体外抗肿瘤活性IC50值 μmol·L-1

编号A549HepG-2MCF-76a25.5635.8925.906b18.0919.8721.566c19.8920.4517.896d13.4511.459.566e16.4519.9017.89顺铂11.5411.789.45

3 结 论

合成了5个新的 N-(2-金刚烷-1H-吲哚-5-基)取代苯甲酰胺6a—6e，采用MTT法研究了6a—6e对肺癌细胞(A549)、人肝癌细胞(HepG-2)和乳腺癌细胞(MCF-7)3种肿瘤细胞的体外抗肿瘤活性.结果表明：取代物为6-氯-3-吡啶甲酰氯6d抑制活性最高,其IC50分别为13.45,11.45,9.56 μmol/L,特别是对MCF-7有较好的抑制作用，接近于阳性对照药顺铂.说明6-氯-3-吡啶甲酰氯取代的N-(2-金刚烷-1H-吲哚-5-基)取代苯甲酰胺可以作为先导化合物骨架进一步研究.其他相关药理活性的研究正在进行中.