羥基哌啶酮抗腫瘤藥物的結構及抗腫瘤活性研究

王青龍，王素文，侯桂革，王春華，孫居鋒

(濱州醫(yī)學院， 山東 煙臺 264003)

科研與開發(fā)

羥基哌啶酮抗腫瘤藥物的結構及抗腫瘤活性研究

王青龍，王素文，侯桂革，王春華，孫居鋒

(濱州醫(yī)學院，山東煙臺264003)

通過X-ray單晶衍射表征藥物(3E,5E)-N-芐基-3,5-二(4-羥基苯亞甲基)-4-哌啶酮鹽酸鹽(A)的結構。A (C26H24ClNO3, Mr=433.91)結晶在triclinic晶系，P-1空間群，a = 9.8813(4), b = 11.1292(4), c = 12.9552(5) ?, α = 98.058(3)°, β = 108.134(4)°, γ = 107.353(3)°,U=1248.93(8)?3, Z = 2。CCK-8法評價其對A549、SGC-7901、HePG2、Hela、K562等腫瘤細胞系的抗腫瘤活性及對正常細胞HUVEC的細胞毒性。結果顯示，A對SGC7901、K562和Hela的活性較好，其中對K562的抑制活性最好，IC50= 7.86μM。并且對正常細胞HUVEC的細胞毒性較小。

α,β-不飽和酮；抗腫瘤；單晶結構

α,β-不飽和酮結構單元是姜黃素及其衍生物的有效藥效團，能夠與巰基發(fā)生有效的烷基化反應[1-4]，表現(xiàn)出較強的抗腫瘤活性。而具有雙α,β-不飽和酮藥效團的衍生物則能夠與巰基發(fā)生兩次連續(xù)的烷基化反應，受到科學家們的廣泛關注，認為α,β-不飽和酮藥物將是最有潛在應用價值的抗腫瘤藥物之一[5-8]。但是大部分的α,β-不飽和酮藥物的抗腫瘤活性和生物利用率比較低，導致其臨床應用受到限制。盡管如此，孫居鋒研究組[8-11]對該類化合物進行了有效的結構改造，利用環(huán)己酮或哌啶酮與芳醛發(fā)生Claisen-Schmidt縮合將兩個α,β-不飽和酮藥效團橋連起來，得到一系列具有良好抗腫瘤活性的3,5-二芳亞甲基-4-哌啶酮衍生物。其中候選藥物(3E,5E)-N-芐基-3,5-二(4-羥基苯亞甲基)-4-哌啶酮(B)[9]對HL60表現(xiàn)出一定的抑制活性。為深入研究該候選藥物的抗腫瘤活性，本研究通過X-Ray單晶衍射表征化合物B的鹽酸鹽(A)的結構，并利用CCK-8法評價A對A549、SGC-7901、HePG2、Hela、K562等腫瘤細胞系的抗腫瘤活性及對正常細胞HUVEC的細胞毒性。此外，通過共聚焦顯微成像技術，實時檢測K562細胞對藥物A的體外的攝取情況，初步探究細胞對藥物的攝取量與時間和濃度的關系。

圖1 A的分子結構

1 實驗部分

1.1 試劑

化合物A根據(jù)文獻方法制得[9]，二甲基亞砜(分析純，國藥集團化學試劑有限公司)、順鉑(DDP，注射用順鉑，齊魯制藥)。

1.2 單晶測試

取化合物A的0.30×0.28×0.26 mm的單晶，粘在洗玻璃絲上，298(2) K條件下在Bruker SMART APEX CCD型單晶衍射儀上測得。CCDC:1051620,C26H24ClNO3，Mr=433.91，triclinic晶系，P-1空間群，a = 9.8813(4),b=11.1292(4), c=12.9552(5)?,α = 98.058(3)°, β = 108.134(4)°, γ = 107.353(3)°,U = 1248.93(8)?3, Z = 2.Dc = 1.154 g·cm-3,μ(Mo-Kα) = 0.178 mm-1,T=298(2) K. 4392 unique reflections [Rint=0.0000]. Final R1[with I > 2σ (I)]=0.0479, wR2(all data) = 0.1447。

1.3 抗腫瘤活性測試

選用腫瘤細胞系5種：人胃癌細胞系SGC7901、人肺癌細胞株A549、人肝癌細胞株HePG2、人慢性髓原白血病細胞K562和人宮頸癌細胞HeLa。選用正常細胞株1種：人臍靜脈內(nèi)皮細胞HUVEC。CCK-8法[8]實驗：取細胞1×104/100μL，接種于96孔培養(yǎng)板內(nèi)，37℃條件培養(yǎng)24h， 20 L不同濃度的A加入，繼續(xù)培養(yǎng)48h，然后每孔加入10 μL的CCK-8溶液，37 ℃孵育4h，酶標儀檢測450 nm處的吸光度，計算IC50值。A的濃度分別是200、100、10、1、0.1、0.01 μg/mL。陽性對照藥DDP，濃度分別是200,20,2.0,0.20,0.020 μg/mL。

2 結果與討論

2.1 結構分析

本研究中，A溶于甲醇溶液后置于室溫下結晶得到塊狀晶體，A結晶在triclinic晶系，P-1空間群。扭轉角θC4-C6-C7-C8 = -21.7(4)° 和θC11-C13-C14-C16 = 15.4(4)°，因此化合物表現(xiàn)為E, E構型。據(jù)文獻報道，該類化合物均以E, E構型為最穩(wěn)定的構型[8，12]。從而導致哌啶酮兩側的兩個芳基苯環(huán)基本共面，它們之間的二面角只有5.74(5)°。哌啶酮N上的芐基取代基為A的輔助藥效團，它與哌啶酮環(huán)的二面角較大，為51.207(67)°，而與分子兩側的芳環(huán)間的二面角卻只有36.789(80)°和34.887(71)°。有趣的是，A分子中氮原子上形成了鹽酸鹽，從而導致該分子在水中有一定的溶解度，而在非極性溶劑如丙酮、乙醚中溶解度較差。如圖1所示，游離的氯離子通過氫鍵作用將A鏈接起來，形成沿晶體學b軸的一維鏈狀結構。具體地，氯原子分別與O-H和N-H形成N1-H1···Cl1 和O2-H2···Cl1氫鍵，與C9-H9和C20-H20形成兩組非經(jīng)典氫鍵C9-H9B···Cl1和C20-H20B···Cl1，另外，一維鏈狀結構中，還有一組分子間氫鍵，C20-H20A···O2。具體的氫鍵鍵長和鍵角列于表1中。

圖2 (a) A的分子結構; (b)通過分子間氫鍵連接成的一維鏈狀結構

表2 A的抗腫瘤活性和細胞毒性

2.2 抗腫瘤活性及細胞毒性分析

如表2得知，A對A549、SGC7901、K562、Hela、HePG2等腫瘤細胞均具有顯著的抑制活性。以DDP作為對照，藥物對不同的腫瘤細胞系呈現(xiàn)出不同的抑制活性，藥物A對SGC7901、K562和Hela的抑制活性較好， IC50值小于20 μM，均優(yōu)于DDP。其中對人慢性髓原白血病細胞K562的抑制活性最好， IC50=7.86 μM。而對A549和HePG2表現(xiàn)出較弱的抑制活性。為驗證A對正常細胞的細胞毒性，我們選擇人臍靜脈內(nèi)皮細胞HUVEC細胞來進一步測試。如表2所示，對HUVEC的毒性IC50值為29.32 μM，大于對照組DDP的細胞毒性(32.77 μM)，說明A對HUVEC有一定的毒性。但遠小于對腫瘤細胞系的毒性作用。結果顯示，A對部分腫瘤細胞系有較好的抗腫瘤活性，特別是K562，但對正常細胞的毒性較小，說明A作為抗腫瘤藥物的候選藥物，具有潛在的應用價值。

3 結論

本文報道了 (3E,5E)-N-芐基-3,5-二(4-羥基苯亞甲基)-4-哌啶酮鹽酸鹽(A)的單晶結構。CCK-8法評價藥物對SGC7901、K562和Hela的抑制活性較好，并且對HUVEC的毒性較小。該研究為開發(fā)自主知識產(chǎn)權的新型抗腫瘤候選藥物提供了有利素材。

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(本文文獻格式：王青龍，王素文，侯桂革，等.羥基哌啶酮抗腫瘤藥物的結構及抗腫瘤活性研究[J].山東化工，2017，46(16)：1-2,4.)

Structure and Antitumor Activities of Hydroxy-Substituted Piperidone Antitumor Drugs

Wang Qinglong，Wang Suwen，Hou Guige，Wang Chunhua，Sun Jufeng*

(School of Pharmacy，Binzhou Medical University，Yantai 264003，China)

(3E,5E)-N-benzyl-3,5-bis(4-hydroxybenzylidene)-4-Piperidone (A) was characterized by X-ray diffractometer. A (C26H24ClNO3,Mr=433.91) belongs to the triclinic system, space group P-1 with a = 9.8813(4), b = 11.1292(4), c = 12.9552(5) ?, α = 98.058(3)°, β = 108.134(4)°,γ=107.353(3)°,U=1248.93(8) ?3, Z=2. The antitumor activities against human neoplastic cell lines A549, HePG2, MCF-7, SGC-7901, OVCA-433 and the cytotoxicity for HUVEC cell lines by CCK-8 method were subsequently evaluated. The antitumor activities against SGC7901, K562 and Hela were better with the lower cytotoxicity against HUVEC cell, while the best one was K562 cells, which IC50=7.86 μM.

α,β-unsaturated ketone; antitumor; single-crystal structure

TQ463;R914

：A

：1008-021X(2017)16-0001-02

2017-06-11

山東省自然科學基金(No. ZR2014BL008)，煙臺市科技計劃(2015WS010)

王青龍，碩士研究生，研究方向：藥物合成與活性評價；通信作者：孫居鋒，女，碩士，副教授，研究方向：藥物合成與活性評價。