手性双二茂铁酰基硫脲化合物及其合成方法和应用

摘要

本发明提供了一种酰基硫脲类化合物，具体是一种手性双二茂铁酰基硫脲化合物，即(1R，2R)-1，2-双(二茂铁酰基硫脲基)环己烷，以及该化合物的合成方法和应用。本发明采用二茂铁甲酸为原料经过三步反应将二茂铁基、酰基硫脲基活性基团集合在一起，合成了手性目标物。本发明合成方法简便，产物易分离提纯，产率达60％-70％，适宜于工业化推广应用。该化合物在医药和生物活性化合物构建方面具有潜在应用价值，可在制备抗癌药物中应用。

说明书

技术领域

本发明涉及酰基硫脲类化合物，具体是一种手性双二茂铁酰基硫脲化合物，即(1R，2R) -1，2-双(二茂铁酰基硫脲基)环己烷及其合成方法，以及该化合物在制备抗癌药物中的应用。

背景技术

20世纪60年代，Schroepl首先合成了第一个芳酰基硫脲并发现此类化合物具有良好的杀 虫活性(E.Schroepl，et al.，Pharmazie，23，1968，484)，此后人们相继合成了大量芳酰基硫脲 类化合物，通过生物活性测试发现此类化合物具有广泛的生物活性，可用作杀虫、除草、杀 菌、抗病毒、植物生长调节、抗肿瘤、局部麻醉和镇痛等药剂的活性组分，一直是药物创制、 化学品研制等领域的研究热点之一。授权号为CN1771926的中国发明专利报道了结构为 Q-C(O)NHC(S)NHC(O)C(CH₃)₃的双酰基硫脲化合物在制备具有抗病毒作用，尤其是抗DNA 病毒、RNA病毒、逆转录病毒药物中的应用。酰基硫脲类化合物也可与金属离子作用形成稳 定配合物，应用于金属离子的萃取、分析和检测等(M.Schuster，Fresenius J.Anal.Chem.， 356，1996，326；S.K.Armstrong，et al.，Analyst，125，2000，2206；)；酰基硫脲类化合 物还是脲类、胍类、三唑和噻唑等杂环类化合物合成的理想中间体。1975年，Edwards等将二 茂铁引入青霉素、先锋霉素分子中，提高了它们的抗菌活性(E.I.Edwards，et al.，J.Organomet. Chem.，85，1975，c23.)。近年来，含二茂铁基团的有机化合物分子由于具有独特的膜渗透 性、新陈代谢能力(R.P.Hanzlik，et al.，J.Med.Chem.，16，1979，989)以及与其它药物组 分好的相容性(C.Biot，et al.，Eur.J.Med.Chem.，35,2000,707；Yong-Sheng Xie，et al.，J. Organomet.Chem.，693，2008，1367)，显示出优异的生物活性。而二茂铁化合物的抗癌活性 也是人们的研究热点之一(K.Kowalski，et al.，J.Organomet.Chem.，700，2012，58；A.J.Corry， et al.，J.Organomet.Chem.，692，2007，1405)。

近年来，人们尝试合成了多种结构的单酰基硫脲类化合物，但双(酰基硫脲)化合物的 报道还较少，而手性酰基硫脲化合物的合成还鲜见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种手性双二茂铁酰基硫脲化合物及其合成方法和抗癌活性的应 用。

本发明根据活性基团拼接原理，提供一种新化合物，即(1R，2R)-1，2-双(二茂铁酰基 硫脲基)环己烷，该化合物将两个独特夹心结构的二茂铁基、碳手性中心、双(酰基硫脲) 三种活性单元集合合成一种多活性中心的手性双(二茂铁酰基硫脲)化合物；并作为一种具 有潜在生物活性的新型药物分子，本发明对其在抗癌活性中的应用进行了研究。

本发明提供的一种手性双二茂铁酰基硫脲化合物，结构式如下：

结构式中Q为氢或者烷基。

本发明所述手性双二茂铁酰基硫脲化合物通过如下步骤合成：

1)将二茂铁甲酸、三氯化磷依次加入到苯溶剂中，控制三氯化磷与二茂铁甲酸的摩尔量 比为1.1-1.3∶1，在55-60℃温度下，反应3-4小时；然后，减压蒸馏除去苯溶剂，所得粗 产物用石油醚提取，蒸馏除去石油醚，得深红色晶体二茂铁甲酰氯；反应方程式：

2)将二茂铁甲酰氯和硫氰化钾溶于丙酮中，控制硫氰化钾与二茂铁甲酰氯的摩尔量比为 1.1∶1，加热至回流，保温反应30分钟，然后过滤，得到二茂铁甲酰基异硫氰酸酯丙酮溶液； 反应方程式：

3)控制所述二茂铁甲酰基异硫氰酸酯丙酮溶液的温度在0℃-25℃，滴加(1R，2R)-1， 2-环己二胺的丙酮溶液，(1R，2R)-1，2-环己二胺与二茂铁甲酰氯的摩尔量比为1∶2.2-2.3， 升温至反应液回流，保持反应2-5小时，过滤，所得的棕黄色固体经柱色谱分离得(1R，2R) -1，2-双(二茂铁酰基硫脲基)环己烷化合物。反应方程式：

用MTT比色法检测手性双二茂铁酰基硫脲化合物的抗癌活性，试验表明该化合物具有抗 肝癌细胞的活性作用，可在制备抗癌药物中应用，如与药学上可接受的载体制备成药剂学上 常用的剂型。

本发明提供了一种新的手性双二茂铁酰基硫脲化合物，即(1R，2R)-1，2-双(二茂铁酰 基硫脲基)环己烷。该有机化合物将两个独特夹心结构的二茂铁基、碳手性中心、双(酰基 硫脲)三种活性单元集合在一起，其在医药和生物活性化合物构建方面具有潜在应用价值。 本发明的合成方法简单，产物易分离提纯，产率达60％-70％，适宜于工业化推广应用。抗癌 活性结果显示该化合物具有抗肝癌细胞的活性作用，可用于制备抗癌药物。

附图说明

图1化合物(1R，2R)-1，2-双(二茂铁酰基硫脲基)环己烷(结构式中Q＝H)的X射 线单晶衍射图。

图2化合物(1R，2R)-1，2-双(二茂铁酰基硫脲基)环己烷(结构式中Q＝H)的抗癌 活性测定结果。

具体实施方式

实施例1本发明手性双二茂铁酰基硫脲化合物的制备

(1)在装有冷凝管和搅拌器的三颈圆底烧瓶中，加入二茂铁甲酸4.08g(17.7mmol)、70ml 无水苯并搅拌得到黄色混悬液，室温下加入2.83g(1.8ml，20.6mmol)三氯化磷，然后在55-60℃ 水浴加热下搅拌反应混合物。二茂铁甲酸逐渐溶解，溶液由黄色变为深红色，反应3小时。 冷却后，将反应混合物倾入蒸馏瓶中，减压下除去溶剂，剩余物冷却后用60ml石油醚提取。 将提取液减压除尽溶剂，冷却得4.13g二茂铁甲酰氯。

(2)将4.13g(16.6mmol)二茂铁甲酰氯溶于30ml无水丙酮中，室温下加入含 1.77g(18.3mmol)硫氰化钾的30ml丙酮溶液，加热回流30分钟。冷却至室温，过滤除去反应 生成的KCl白色沉淀，得到二茂铁甲酰基异硫氰酸酯的鲜红色丙酮溶液。直接用于下一步反 应。

(3)于15℃-20℃，向上述反应得到的二茂铁甲酰基异硫氰酸酯的鲜红色丙酮溶液中 滴加入0.86g(7.54mmol)(1R，2R)-1，2-环己二胺的丙酮溶液，滴加完毕，反应液回流反应5 小时，反应液逐渐变为橙黄色，且有黄色固体产生。浓缩溶液然后抽滤，固体经柱色谱分离 得4.95g(1R，2R)-1，2-双(二茂铁酰基硫脲基)环己烷(结构式中Q＝H)，为橙黄色固体， 产率70％。熔点188-189℃。

红外光谱(溴化钾压片)：3468cm^-1，3415cm^-1(w，νN-H)；1662cm^-1(s，νC＝O)；1570cm^-1， 1516cm^-1(vs，δ_CN-H)。

核磁共振氢谱：(300MHz，298K，CDCl₃)δ(ppm)∶10.9(s，2H，N¹H)，8.41(s，2H，NH)，4.81 (s，2H，C₅H₄)，4.75(s，2H，C₅H₄)，4.54(s，4H，C₅H₄)，4.37～4.35(d，10H，C₅H₅)，4.66(m，2H， CHNH)，2.33(m，2H，CH₂of the cyclohexane ring)，1.90(m，2H，CH₂of the cyclohexane ring)， 1.52(m，4H，CH₂ of the cyclohexane ring)。

核磁共振碳谱：(300MHz，298K，CDCl₃)δ(ppm)：179.5(C＝S)，171.0(C＝O)，72.4～68.5 (C₅H₄and C₅H₅)，58.6，31.4，24.4(carbon of cyclohexane ring)。

晶体参数：化学式C₃₀H₃₂Fe₂N₄O₂S₂，分子量为656.42，正交晶系，空间群P2₁2₁2₁，晶胞 参数α＝β＝γ＝90.00°，D_x＝1.478g cm^-3，Z＝4，μ(Mo-Kα)＝1.160mm^-1，R₁＝0.0331，wR₂＝0.0592，Flack为0.000(14)。 部分键长和键角(°)：C8＝O1 1.215(4)，C20＝O2 1.224(4)，C1-N1 1.454(4)，C7-N1 1.314(4)， C7-N2 1.384(4)，C8-N2 1.392(4)，C2-N3 1.455(4)，C19-N3 1.323(4)，C19-N4 1.400(4)，C20-N4 1.385(4)。X射线单晶衍射结构图见图1。

实施例2本发明手性双二茂铁酰基硫脲化合物的抗癌活性实验

1)细胞模型：肝癌细胞(HepG2)为模型。

2)检测方法：MTT比色法检测抗癌活性试验：

以肝癌细胞(HepG2)为模型，研究本发明所述手性双二茂铁酰基硫脲化合物(结构通 式中Q＝H)对其生物活性的影响。取对数生长期的HepG2细胞悬液(7.5×10³个细胞/mL)接 种于96孔细胞培养板，每孔200μL，置于37C、5％CO₂孵箱中培养16h，待细胞完全贴 壁后，分别加入配体的不同浓度(1.0μM和0.1mM)培养24，48和72h，以未处理的空白 细胞为对照，每组实验孔设6个复孔。反应结束后每孔加入20μL MTT(5mg/mL)，37℃继 续培养4小时，弃上清，每孔加150μL DMSO，震荡10min，待沉淀完全溶解，于490nm 下用酶标仪测定吸光度值(A)。按照公式：

计算细胞存活率(结果见附图2)。

从图2可看出，与对照细胞相比，本发明所述手性双二茂铁酰基硫脲化合物(结构式中 Q＝H)对细胞活性具有时间和浓度的依赖性，随着时间的延长和浓度的增加均显著抑制了细 胞活性，表明该化合物对肝癌细胞具有抑制作用，其在制备抗肿瘤药物中具有意义。