1,2,3-三唑類化合物的合成及其體外抗腫瘤活性

張輝 原靜 張辰

（1.上海喬源生物制藥有限公司 上海 201203； 2.國家知識產權局專利局專利審查協助江蘇中心 蘇州 215011；3.浙江大學藥學院 杭州 310014)

1,2,3-三唑類化合物是一類重要的氮雜環化合物，易形成氫鍵和配位鍵，能形成多種共價鍵而相互作用。由于其特殊的結構而具有抗腫瘤、抗細菌、抗病毒及抗驚厥等多種生物活性[1-8]。近年，隨著點擊化學（ click chemistry）的提出與發展，制備1H-1,2,3-三唑類化合物變得極為簡便[9]。研究表明1,4-和1,5-取代的1,2,3-三唑化合物是作用于微管系統的微管蛋白酶抑制劑，有望成為對這類新靶點有效的抗腫瘤藥物。2011年，Hou等[10]報道了基于點擊反應合成的1,2,3-三唑類化合物，其對抗腫瘤藥物另一新靶點組蛋白去乙酰酶具有較好的抑制作用，其中部分化合物表現出很高的抗白血病細胞株活性。

目前，對于1H-1,2,3-三唑類化合物的合成主要應用經典的點擊反應，即在一價酮催化下，通過鹵代物與末端炔烴經疊氮化鈉的1,3-偶極環加成反應制備。但該合成方法仍存在一定的局限性，如催化劑難以回收循環利用、反應條件比較苛刻和反應溶劑不夠綠色化等，限制了該類化合物的發展。另外，多孔銅是20世紀新興的材料體系，相對于單質銅來說，多孔銅具有較大比表面積及滲透作用的優點，因此在大分子催化、吸附和分離納米材料組裝方面都有廣泛的應用。本文采用長沙力元新材料有限責任公司生產的孔徑為5 μm的可回收再利用的多孔銅為催化劑，通過鹵代烴與端位炔烴及疊氮化鈉環合反應，一鍋法合成了1,4-取代的1,2,3-三唑化合物，其結構經1H NMR，13C NMR，IR和HR-MS進行了表征，并對其體外抗腫瘤活性進行了初步研究。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

X-4型數字顯示顯微熔點儀（上海隆拓儀器設備有限公司，溫度計未經校正）；Fax-2100型酶標儀（美國Awareness 公司）； AC-80 500 MHz型核磁共振儀（美國Bruker 公司，CDCl3為溶劑，TMS為內標）。UFLC-20AD超快速液相色譜儀、PAD檢測器MB20A、LC solution色譜工作站（Et本島津公司），Agilent SB C18色譜柱（4.6 mm x 100 mm，1.8 μm），流動相為水-甲醇（1∶1），檢出波長為254 nm，流速1.0 ml/min。

DMEM培養基（Gibco公司）；噻唑藍（MTT，Sigma公司）；陽性對照順鉑（齊魯制藥有限公司產品）。其余試劑均為國產分析純或化學純。

人乳腺癌細胞株MCF-7，人肺癌細胞株A549及人白血病細胞株HL-60購自中國科學院上海生命科學院細胞庫，用10%胎牛血清的RPMI1640（Gibco公司）培養液，置5%二氧化碳培養箱中于37 ℃培養，3～5 d 傳代。

圖1 合成的三唑化合物

1.2 合成

1）3a~3c的合成（以3a為例）

在反應瓶中加入氯化芐0.13 ml（1.04 mmol），疊氮化鈉 130.9 mg（2.01 mmol），4-乙氧基苯乙炔（2-2c）200.3 mg（1.37 mmol），銅 3.9 mg（0.06 mmol），溶劑為去離子水4 ml，55 ℃油浴鍋中攪拌反應29 h，TLC跟蹤反應進程。反應結束后，用乙酸乙酯（10 ml × 3）萃取，飽和食鹽水洗滌，合并有機相，無水硫酸鈉干燥，過濾，濃縮，硅膠柱層析法提純（乙酸乙酯-石油醚 =1∶50）即得 3a（267 mg）。

2）3d~3f的合成（以3d為例）

在反應器中加入對溴苯乙醚504.6 mg（2.03 mmol），疊氮化鈉 263.8 mg（4.05 mmol），L-脯氨酸 45.0 mg（0.40 mmol），二異丙胺 0.56 ml（0.40 mmol），銅 6.5 mg（0.10 mmol），溶劑為 DMSO-水（1∶2）3 ml，100 ℃油浴鍋中攪拌反應30 h，TLC跟蹤反應進程。待反應完全后加入苯乙炔0.245 ml（2.2 mmol），55 ℃油浴鍋中攪拌反應23 h，TLC跟蹤反應進程。反應結束后，用乙酸乙酯（10 ml × 3）萃取，飽和食鹽水洗滌，合并有機相，無水硫酸鈉干燥，過濾，濃縮，柱層析法提純（乙酸乙酯-石油醚=1∶5）即得3d（207 mg）。

3a：白色固體，267 mg，產率92%，熔點139~140℃，HPLC純度98.4%；1H NMR （500 MHz,CDCl3） δ 7.72 （d, J = 8.9Hz, 2H）, 7.58 （s, 1H）,7.43-7.36 （m, 3H）, 7.33-7.32 （m, 2H）, 6.93 （d, J =8.9 Hz, 2H）, 5.58 （s, 2H）, 4.07 （q, J = 7.0 Hz, 2H）,1.43 （t, J = 7.0 Hz, 3H）;13C NMR （125 MHz, CDCl3）δ: 159.08, 148.16, 134.78, 129.17, 128.79, 128.09,127.07, 123.07, 118.67, 114.83, 63.54, 54.27, 14.82; IR（KBr, cm-1）: 3 446.07, 3 088.43, 1 618.74, 1 502.85,1 452.96, 1 251.06, 1 176.28, 1 116.37, 1 046.27, 921.80,815.85, 717.24; HRMS （ESI） m/z calcd for C17H17N3O 280.145 0[M+H]+, found 280.142 1.

3b：白色固體，246 mg，產率80%，熔點 118~122 ℃，HPLC純度98.6%；1H NMR （500 MHz, CDCl3） δ: 7.61（s, 1H）, 7.48 （s, 1H）, 7.41-7.38 （m, 3H）, 7.35-7.30 （m,2H）, 7.25 （d, J = 8.3 Hz, 1H）, 6.89 （d, J = 8.3 Hz, 1H）,5.59 （s, 2H）, 3.96 （s, 3H）, 3.91 （s, 3H）；13C NMR （125 MHz, CDCl3） δ: 149.40, 149.19, 148.21, 134.80, 129.17,128.79, 128.06, 123.66, 118.85, 118.20, 111.43, 109.09,56.04, 55.99, 54.26; IR （KBr, cm-1）: 2 992.97, 1 636.46,1 508.22, 1 440.17, 1 365.58, 1 263.19, 1 238.00, 1 172.33,1 143.77, 1 025.90, 861.00, 816.48, 718.42; HRMS （ESI） m/z calcd for C17H17N3O2296.139 9[M+H]+, found 296.138 7.

3c: 白色固體，276 mg，產率90%，熔點 89~90℃，HPLC純度99.7%；1H NMR （500 MHz, CDCl3）δ:8.01 （s, 1H）, 7.88 （dd, J = 8.0, 1.4 Hz, 1H）, 7.40-7.35 （m,3H）, 7.32-7.30 （m, 2H）, 7.16 （t, J = 8.0 Hz, 1H）, 6.90（dd, J = 8.0, 1.4 Hz, 1H）, 5.61 （s, 2H）, 3.89 （s, 3H）, 3.75（s, 3H）;13C NMR （125MHz, CDCl3） δ: 152.93, 145.75,143.50, 135.00, 129.04, 128.59, 127.84, 124.72, 124.50, 122.95,119.63, 111.98, 59.71, 55.86, 54.05; IR （KBr, cm-1）: 3 444.01,3 166.52, 2 988.13, 1 583.30, 1 584.73, 1 342.74, 1 269.69,1 231.95, 1 102.12, 1 044.88, 997.70, 842.93, 790.41, 722.18,669.84; HRMS （ESI） m/z calcd for C17H17N3O2296.139 9[M+H]+, found 296.136 8.

3d: 黃色固體，207 mg，產率75%，熔點 141~142 ℃，HPLC純度99.3%；1H NMR （500 MHz, CDCl3） δ：8.12（s, 1H）, 7.93-7.91 （m, 2H）, 7.68 （d, J = 9.0Hz, 2H）,7.49-7.46 （m, 2H）, 7.39-7.38 （m,1H）,7.04 （d, J = 9.0Hz,2H）, 4.11 （q, J = 7.0 Hz, 2H）, 1.47 （t, J = 7.0 Hz, 3H）;13C NMR （125 MHz, CDCl3） δ: 159.24, 148.18, 130.42,130.37, 128.88, 128.29, 125.81, 122.13, 117.84, 115.30,63.93, 14.72; IR （KBr, cm-1）: 3 131.54, 2 984.09, 1 757.01,1 644.10, 1 518.54, 1 374.74, 1 247.07, 1 046.68, 827.90,766.92, 691.15; HRMS （ESI） m/z calcd for C16H15N3O 266.129 3[M+H]+, found 266.129 0.

3e: 白 色 固 體，174 mg， 產 率60%， 熔 點231~232℃，HPLC純度>99.9%；1H NMR （500 MHz,DMSO） δ: 10.24 （s, 1H）, 9.22 （s, 1H）, 7.96-7.94 （m,2H）, 7.88（d, J = 9.0Hz, 2H）, 7.82 （d, J = 9.0 Hz, 2H）,7.52-7.49 （m, 2H）, 7.40-7.37 （m, 1H）, 2.10 （s, 3H）;13C NMR （125 MHz, DMSO） δ: 168.60, 147.14, 139.63,131.62, 130.32, 128.94, 128.15, 125.30, 120.64, 119.70,119.40. 24.02; IR （KBr, cm-1）: 3 353.77, 3 126.43, 1 686.94,1 662.70, 1 557.24, 1 524.13, 1 405.88, 1 322.90, 1 047.28,955.48, 832.71, 763.18, 692.51; HRMS （ESI） m/z calcd for C16H14N4O 279.126 4[M+H]+, found 279.124 1.

3f: 白色固體，163 mg，產率55%，熔點 218~219 ℃，HPLC純 度 98.8%；1H NMR（500 MHz, DMSO）δ:9.25 （s, 1H）, 7.96 （d, J = 8.5 Hz, 2H）, 7.85 （d, J = 9.0 Hz,2H）, 7.58 （d, J = 8.5 Hz, 2H）, 7.19 （d, J = 9.0 Hz, 2H）, 3.85（s, 3H）;13C NMR （125 MHz, DMSO） δ: 159.37, 145.99,132.55, 129.96, 129.29, 129.02, 126.94, 121.70, 119.97, 114.93,55.58; IR （KBr, cm-1）: 3 117.62, 2 935.54, 1 646.69, 1 610.77,1 518.86, 1 480.91, 1 303.78, 1 254.26, 1 232.79, 1 097.06,1 045.04, 1 031.47, 818.11, 804.30; HRMS （ESI） m/z calcd for C15H12ClN3O 286.074 7[M+H]+, found 286.071 3.

1.3 化合物3的體外抗腫瘤活性

以順鉑為對照品，用MTT法測定[3]這些化合物對腫瘤細胞株MCF-7、A549和HL-60的體外抗腫瘤活性，結果見表1。

表1 3a~3f的體外抗腫瘤活性

2 結果與討論

2.1 化合物3a~3f的合成

根據文獻報道采用經典的點擊反應制備1,2,3-三唑化合物所使用的催化劑主要是一價或二價銅鹽，本文選用了便宜易得的多孔銅作為催化劑，首先以氯化芐、疊氮化鈉和末端炔為起始原料，以水作為溶劑，一鍋法制備了1,2,3-三唑化合物類化合物3a~3c；其次以芳基溴化物、疊氮化鈉和末端炔為起始原料，以二異丙胺作為堿，以L-脯氨酸為配體，在DMSO-水溶劑中，一鍋法制備了1,2,3-三唑化合物類化合物3d~3f。該反應條件溫和，操作方便。催化劑不需要處理就可以重復利用多次，符合原子經濟原則；同時選用了去離子水作為溶劑，對環境友好，成本低，反應產率較高；產品經波譜法進行了結構鑒定，產品質量好（HPLC純度均高于98%）。

2.2 化合物3a~3f的體外抗腫瘤活性

新化合物3e和3f對實驗所用的腫瘤細胞株MCF-7，A549及HL-60有一定的抑制作用，這為進一步的新藥篩選及開發打下了理論基礎，具有較好的應用前景。

2.3 討論

目前對于1-芳基-1,2,3-三唑類化合物的合成方法主要集中在芳基疊氮化物與末端炔的1,3-偶極環加成反應上，由于疊氮化物具有較強的易爆性，因此本文使用溴代芳烴為起始底物，首先與疊氮化鈉經偶聯反應得到芳基疊氮化物，不經分離提純直接與末端炔在多孔銅的催化下經點擊反應得到6個三氮唑類衍生物，經用結構式檢索SciFinder數據庫均未見相同報道，為新化合物。其中，化合物3e和3f 對受試腫瘤細胞呈現一定的抑制作用。該合成方法適用范圍廣，具有一定的應用價值。

[1] Odlo K, Fournier-Dit-Chabert J, Ducki S, et al. 1,2,3-Triazole analogs of combretastatin A-4 as potential microtubulebinding agents[J]. Bioorg Med Chem, 2010, 18(18): 6874-6885.

[2] Saito T, Ichinohe T, Kanda J, et al. Historical cohort study of the efficacy and safety of piperacillin/tazobactam versus fourth-generation cephalosporins for empirical treatment of febrile neutropenia in patients with hematological malignancies[J]. Int J Clin Med, 2011, 2(1): 18-22.

[3] Hassan A, Wang P, McBrayer T, et al. Synthesis and anti-HCV activity of N,5’-cyclo-3-(β-D-ribofuranosyl)-8-azapurin-2-one derivatives[J]. Nucleosides Nucleotides Nucleic Acids,2005, 24(10-12): 1531–1542.

[4] Rajasekaran A, Murugesan S, Rajagopal K. Antibacterial,antifungal and anticonvulsant evaluation of novel newly synthesized 1-[2-(1H-Tetrazol-5-yl)ethyl]-I H-benzo[d][1,2,3]triazoles[J]. Arch Pharm Res, 2006, 29(7): 535-540.

[5] Phillips O, Udo E, Abdel-Hamid M, et al. Synthesis and antibacterial activity of novel 5-(4-methyl-1H-1,2,3-triazole)methyl oxazolidinones[J]. Eur J Med Chem, 2009, 44(8):3217-3227.

[6] Elayadi H, Smietana M, Pannecouque C, et al. Straightforward synthesis of triazoloacyclo-nucleotide phosphonates as potential HCV inhibitors[J]. Bioorg Med Chem Lett, 2010,20(24): 7365-7368.

[7] Wen WH, Lin M, Su CY, et al. Synergistic effect of zanamivirporphyrin conjugates on inhibition of neuraminidase and inactivation of in fl uenza virus[J]. J Med Chem, 2009, 52(15):4903-4910.

[8] 趙明, 鄭奕, 孫淑霞, 等，鬼臼毒素三氮唑衍生物的合成及其抗腫瘤活性[J]. 武警后勤學院學報（醫學版）,2013(7): 606-608.

[9] Appukkuttan P, Dehaen W, Fokin VV, et al. A microwaveassisted click chemistry synthesis of 1,4-disubstituted 1,2,3-triazoles via a copper(i)-catalyzed three-component reaction[J]. Org Lett, 2004, 6(23): 4223-4225.

[10] Hou J, Feng C, Li Z, et al. Structure-based optimization of click-based histone deacetylase inhibitors[J]. Eur J Med Chem, 2011, 46(8): 3190-3200.