生物碱cryptolepine类似物吲哚并喹啉酸化合物及制备方法

摘要

本发明提供一种生物碱cryptolepine类似物吲哚并喹啉酸化合物及制备方法。该方法步骤包括：将N-甲基-2-乙氧基-3-乙酰基吲哚(I)溶于乙醇-水溶液中，加入氢氧化钾或其水溶液，搅拌，同时加入靛红或取代靛红(II)，升温至回流，至反应完全，将反应体系自然冷却至室温，用盐酸溶液调节pH为4-5，出现大量的黄色沉淀，干燥，重结晶得化合物(III)。该方法反应条件温和，实验简易、后处理简单、污染少，符合绿色化学的发展趋势。

说明书

技术领域

本发明属于吲哚并喹啉生物碱领域，尤其涉及一种新型含有喹啉骨架的吲哚 并喹啉类生物碱类似物-N-取代-6H-吲哚[2，3-b]喹啉-11-羧酸化合物、其制备方 法及其用途。

背景技术

1974年以来，非洲西部的当地人利用一种植物Cryptolepis sanguinolenta的根 茎熬制成汤剂，用于治疗风湿、泌尿系统感染、疟疾和其他疾病。直至1996年， Sharaf等人在这种植物的乙醇萃取液中得到一种吲哚并喹啉生物碱，把这种物质 命名为cryptolepine。[W.Peczynska-Czoch，F.Pognan，L.Kaczmarek，et al.Synthesis  and Structure-Activity Relationship of Methyl-Substituted Indolo[2，3-b]quinolines： Novel Cytotoxic，DNA Topoisomerase II Inhibitors[J]J.Med.Chem.，37(21)，1994， 3503-3510.]由于这种生物碱对DNA的吸附作用比其他的生物碱强近10倍之多， 而且对B 16黑素瘤细胞可以充当细胞毒素剂，也显示出很强的抗疟疾作用。吲哚 喹啉生物碱近几年来备受关注[G.S.M.Sundaram，C.Venkatesh，U.K.Syam  Kumar，et al.A Concise Formal Synthesis of Alkaloid Cryptotackiene and Substituted 6H-Indolo[2，3-b]quinolines[J]J.Org.Chem.，69(17)，2004，5760-5762.]，在这种线 状结构的吲哚并喹啉生物碱中，cryptolepine(5-甲基-5H-吲哚[2，3-b]喹啉)、 neocryptolepine(5-甲基-5H-吲哚[3，2-b]喹啉)和cryptosanuinoline是其中三种最为 典型的生物碱，它们都具有抑制DNA复制和转录表达的作用，也具有很强的抗 疟原虫活性。

国际上许多课题组在从事这一领域的研究和开发，使得关于新型吲哚并喹啉 类化合物的合成及生物活性的研究显得十分活跃。文献报道烷基(尤其是甲基)取 代的吲哚喹啉化合物活性很强，可作为细胞毒素剂、抗癌药物和DNA抑制剂等 用途。[a).G.Timari，T.Soos，G.Hajis.A convenient synthesis of two new  indoloquinoline alkaloids[J]Synlett.，9，1997，1067-1068.b).P.M.Fresneda，P. Molina，S.Delgadoa.A divergent approach to cryptotackieine and  cryptosanguinolentine alkaloids[J]Tetrahedron Lett.，40(40)，1999，7275-7278.]

前人发展了多种合成该类化合物的方法，如：在1997年曾经报道过通过3- 溴喹啉与MCPBA在三氯甲烷为溶剂的条件下室温搅拌，再在3位上引入苯环，最 后闭环形成吲哚并喹啉环，这种方法步骤繁琐，而且产率比较低。同年，Alajarín 以2-乙炔列印三苯基膦苯胺为原料，在甲苯做溶剂的条件下经过3步反应合成吲 哚并喹啉衍生物，但产率不足15％。Molina在1999年利用2-（（溴三苯基磷酸）甲 基）苯胺为原料，经过8步反应，得到产物，产率中等。Parvatkar是以邻硝基苯 甲醛和邻硝基苯乙酸为原料反应，经过3步反应得到目标产物，产率有所提高， 约为42％。Dhanabal在2006年改进了以前的反应，以2-氯喹啉为底物，与邻氨基 氯苯经过3步反应得到目标产物，而且产率中等，达到40％。在2004年，Sundaram 通过3-二甲硫甲基吲哚-2-酮为原料与环己酮经过5步反应生成吲哚并喹啉衍生 物，但产率较低。Prakash通过吲哚醛和苯胺在碘做催化剂的条件下反应得到吲 哚并喹啉衍生物，产率偏低。2011年，Khorshidi改进了Prakash的方法以二氧六 环为溶剂的条件下通过两步反应得到吲哚并喹啉衍生物，产率达到52％。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用 的商业选择。

本发明旨在解决现有技术问题的至少之一。为此，本发明的一个方面提供一 种吲哚并喹啉类生物碱类似物，其具有如下结构的通式：

其中R₁为氢、甲基、乙基、正丁基、苄基和对氯苄基等，R₂为氢、甲基、乙基、 烷氧基及卤素等。

本发明的另外一方面提供一种吲哚并喹啉类生物碱类似物的制备方法，反应 式为：

根据本发明的实施例，本发明的制备方法进一步包括以N-取代-2-乙氧基-3- 乙酰基吲哚(I)和靛红或取代靛红（II)、碱水解试剂，经乙醇水溶液为溶剂进行 反应，并经纯化处理，得化合物（III)。

根据本发明的实施例，碱水解试剂为氢氧化钾或氢氧化钾水溶液。

根据本发明的具体示例，N-取代-2-乙氧基-3-乙酰基吲哚(I)和靛红或取代靛 红(II)、氢氧化钾的摩尔比为（1：3：15）～（1：5：40)。

根据本发明的具体示例，靛红或取代靛红(II)与氢氧化钾（开环试剂）的摩 尔比为：1：5～8。

根据本发明的实施例，碱水解试剂还可以为质量百分含量30％～60％的氢氧 化钾水溶液。

根据本发明的实施例，在制备化合物(III)时，反应体系选用重量百分含量为 5％～20％乙醇水溶液为溶剂。

根据本发明的实施例，进一步还包括如下步骤，将N-甲基-2-乙氧基-3-乙酰 基吲哚(I)溶于乙醇-水溶液中，加入氢氧化钾或其水溶液，搅拌，同时加入靛红 或取代靛红(II)，升温至回流，至反应完全，将反应体系自然冷却至室温，用盐 酸溶液调节pH为4-5，出现大量的黄色沉淀，干燥，重结晶得化合物(III)。

进一步的，采用TLC监测至反应完成。所述盐酸优选为3M的盐酸溶液。 所述干燥的方法优选为抽滤干燥。所述重结晶的方法优选为采用甲醇重结晶。

根据本发明的实施例，在制备化合物(III)时，反应在100～120℃条件下进行， 反应时间是10～29h。

本发明中所述纯化手段包括但不限于本领域技术人员所熟知的一切纯化方 法，例如：柱层析和重结晶等。

本发明中使用的N-取代-2-乙氧基-3-乙酰基吲哚类化合物(I)为具有如下结构 通式的化合物：

其中R₁可以代表氢、甲基、乙基、正丁基、苄基及对氯苄基等，R可代表氢， 甲基，乙基等。

靛红或取代靛红为具有如下结构通式的化合物：

其中R₂可以代表氢、甲基、乙基、烷氧基、卤素等。

本发明以N-取代-2-乙氧基-3-乙酰基吲哚为底物与靛红与取代靛红通过反应 得到了吲哚并喹啉生物碱类似物N-取代的6H-吲哚[2，3-b]喹啉-11-羧酸，反应条件 温和，实验简易、后处理简单、污染少，符合绿色化学的发展趋势。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述 中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明：

图1吲哚并喹啉生物碱类似物制备方法的反应机理

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人 员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。

以下实施案例为本发明优选实施例。

本发明实施采用的溶剂为乙醇和水的混合溶液，乙醇为化学纯。

本发明实施采用的碱水解试剂为氢氧化钾，氢氧化钾为化学纯。

本发明实施采用的靛红及取代靛红为化学纯。

本发明采用过滤盒减压蒸馏中的减压设备均为普通水循环真空泵，在其真 空度为0.098MPa条件下进行操作。

实施例1

N-甲基-2-乙氧基-3-乙酰基吲哚(1毫摩尔)溶于10％的乙醇-水溶液(10毫升） 中，加入氢氧化钾(1.2克)溶解在上述溶液中，搅拌下分批加入靛红(3.4毫摩 尔)，升温至回流，TLC监测，原料反应完全时停止反应。将反应体系自然冷却 至室温后，用3M的盐酸溶液酸化反应体系至pH为4-5，出现大量的黄色沉淀， 抽滤，待其晾干后，经甲醇重结晶得N-甲基-6H-吲哚[2，3-b]喹啉-11-羧酸，产率 38.3％，熔点292.2-293.7℃。

结构分析如下：

红外分析结果为：v 3379cm^-1(OH)，1600cm^-1(C=O)。

核磁共振分析结果为：¹H NMR(DMSO-d₆，600MHz)：δ8.29(1H，d，J=7.8 Hz，ArH)，8.15(1H，d，J=7.8Hz，ArH)，8.00(1H，d，J=7.8Hz，ArH)，7.71(1H，t，J =7.8Hz，ArH)，7.56-7.61(2H，m，ArH)，7.43(1H，t，J=7.2Hz，ArH)，7.24(1H，t，J= 7.2Hz，ArH)，3.92ppm(3H，s，CH₃)；ms：m/z 277(M+1)⁺。

元素分析结果为：理论值(C₁₇H₁₂O₂N₂)：C，73.90；H，4.38；N，7.89。测量值： C，73.88；H，4.35；N，7.90。

实施例2

N-甲基-2-乙氧基-3-乙酰基吲哚(1毫摩尔)溶于12％的乙醇-水溶液（10毫 升）中，加入氢氧化钾(1.1克)，搅拌下分批加入6-乙基靛红(3.4毫摩尔)，升温 至回流，TLC监测，原料反应完全时停止反应。将反应体系自然冷却至室温后， 用3M的盐酸溶液酸化反应体系至pH为4-5，出现大量的黄色沉淀，抽滤，待 其晾干后，经甲醇重结晶得2-乙基-6-甲基-6H-吲哚[2，3-b]喹啉-11-羧酸，产率 41.9％，熔点>300℃。

结构分析如下：

红外分析结果为：v 3409cm^-1(OH)，1608cm^-1(C=O)。

核磁共振分析结果为：¹H NMR(DMSO-d₆，300MHz)：δ8.22-8.26(1H，m， ArH)，7.93-7.97(2H，m，ArH)，7.56-7.63(3H，m，ArH)，7.23-7.28(1H，m，ArH)，3.92 (3H，s，CH₃)，2.78-2.86(2H，m，CH₂)，1.30ppm(3H，t，J=7.2Hz，CH₃)；ms：m/z 305 (M+1)⁺。

元素分析结果为：理论值(C₁₉H₁₆O₂N₂)：C，74.98；H，5.30；N，7.31。测量值： C，74.95；H，5.32；N，7.33。

实施例3

N-甲基-2-乙氧基-3-乙酰基吲哚(1毫摩尔)溶于8％的乙醇-水溶液（10毫升） 中，加入氢氧化钾(1.1克)溶解在上述溶液中，搅拌下分批加入6-甲基靛红(3.4毫 摩尔)，升温至回流，TLC监测，原料反应完全时停止反应。将反应体系自然冷 却至室温后，用3M的盐酸溶液酸化反应体系至pH为4-5，出现大量的黄色沉 淀，抽滤，待其晾干后，经甲醇重结晶得2,6-二甲基-6H-吲哚[2，3-b]喹啉-11-羧酸， 产率40.2％，熔点>300℃。

结构分析如下：

红外分析结果为：v 3488(OH)，1608(C=O)cm^-1。

核磁共振分析结果为：¹H NMR(DMSO-d₆，300MHz)：δ8.12(1H，d，J=7.8 Hz，ArH)，7.99-8.04(1H，m，ArH)，7.85(1H，s，ArH)，7.71-7.63(3H，m，ArH)， 7.31-7.36(1H，m，ArH)，3.95(3H，s，CH₃)，2.49-2.55ppm(3H，m，CH₃)；ms ：m/z 291 (M+1)⁺。

元素分析结果为：理论值(C₁₈H₁₄O₂N₂)：C，74.47；H，4.86；N，7.59。测量值： C，74.43；H，4.88；N，7.55。

实例4

N-甲基-2-乙氧基-3-乙酰基吲哚(1毫摩尔)溶于12％的乙醇-水溶液（10毫 升）中，加入氢氧化钾(1.3克)溶解在上述溶液中，搅拌下分批加入6-氯靛红(3.4 毫摩尔)，升温至回流，TLC监测，原料反应完全时停止反应。将反应体系自然 冷却至室温后，用3M的盐酸溶液酸化反应体系至pH为4-5，出现大量的黄色 沉淀，抽滤，待其晾干后，经甲醇重结晶得2-氯-6-甲基-6H-吲哚[2，3-b]喹啉-11- 羧酸，产率26.3％，熔点>300℃。

结构分析如下：

红外分析结果为：v 3259cm^-1(OH)，1593cm^-1(C=O)。

核磁共振分析结果为：¹H NMR(DMSO-d₆，600MHz)：δ8.39(1H，d，J=7.8 Hz，ArH)，8.28(1H，s，ArH)，7.99(1H，d，J=9.0Hz，ArH)，7.66(1H，dd，J=2.4Hz，J =8.8Hz，ArH)，7.55-7.60(2H，m，ArH)，7.21-7.24(1H，m，ArH)，3.91ppm(3H，s， CH₃)；ms ：m/z 311(M+1)⁺。

元素分析结果为：理论值(C₁₇H₁₁ClO₂N₂)：C，65.71；H，3.57；N，7.19。测量 值：C，65.69；H，3.55；N，7.23。

实例5

N-甲基-2-乙氧基-3-乙酰基吲哚(1毫摩尔)溶于15％的乙醇-水溶液（10毫 升）中，加入氢氧化钾(1.4克)溶解在上述溶液中，搅拌下分批加入6-溴靛红(3.4 毫摩尔)，升温至回流，TLC监测，原料反应完全时停止反应。将反应体系自然 冷却至室温后，用3M的盐酸溶液酸化反应体系至pH为4-5，出现大量的黄色 沉淀，抽滤，待其晾干后，经甲醇重结晶得2-溴-6-甲基-6H-吲哚[2，3-b]喹啉-11- 羧酸，产率46.5％，熔点>300℃。

结构分析如下：

红外分析结果为：v 3467cm^-1(OH)，1604cm^-1(C=O)。

核磁共振分析结果为：¹H NMR(DMSO-d₆，300MHz)：δ8.27(1H，s，ArH)， 8.19(1H，d，J=7.8Hz，ArH)，8.07(1H，d，J=9.3Hz,ArH)，7.90-7.94(1H，m，ArH)， 7.64-7.80(2H，m，ArH)，7.35-7.40(1H，m，ArH)，3.97ppm(3H，s，CH₃)；ms：m/z 356 (M+1)⁺。

元素分析结果为：理论值(C₁₇H₁₁BrO₂N₂)：C，57.49；H，3.12；N，6.45。测量 值：C，57.51；H，3.14；N，6.49。

实例6

N-乙基-2-乙氧基-3-乙酰基吲哚(1毫摩尔)溶于10％的乙醇-水溶液（10毫 升）中，加入氢氧化钾(1.1克)溶解在上述溶液中，搅拌下分批加入靛红(3.4毫 摩尔)，升温至回流，TLC监测，原料反应完全时停止反应。将反应体系自然冷 却至室温后，用3M的盐酸溶液酸化反应体系至pH为4-5，出现大量的黄色沉 淀，抽滤，待其晾干后，经甲醇重结晶得N-乙基-6H-吲哚[2，3-b]喹啉-11-羧，产 率34.4％，熔点284.5-285.8℃。

结构分析如下：

红外分析结果为：v 3405cm^-1(OH)，1604cm^-1(C=O)。

核磁共振分析结果为：¹H NMR(DMSO-d₆，300MHz)：δ8.25(1H，d，J=7.5 Hz，ArH)，8.12(1H，d，J=5.4Hz，ArH)，8.02(1H，d，J=8.4Hz，ArH)，7.55-7.74(3H， m，ArH)，7.43-7.48(1H，m，ArH)，7.23-7.28(1H，m，ArH)，4.56(2H，q，J=7.2Hz， ArH)，1.38ppm(3H，t，J=6.9Hz，CH₃)；ms：m/z 291(M+1)⁺。

元素分析结果为：理论值(C₁₈H₁₄O₂N₂)：C，74.47；H，4.86；N，7.59。测量值： C，74.49；H，4.84；N，7.55。

实例7

N-乙基-2-乙氧基-3-乙酰基吲哚(1毫摩尔)溶于15％的乙醇-水溶液（10毫 升）中，加入氢氧化钾(1.3克)溶解在上述溶液中，搅拌下分批加入6-甲基靛红(3.4 毫摩尔)，升温至回流，TLC监测，原料反应完全时停止反应。将反应体系自然 冷却至室温后，用3M的盐酸溶液酸化反应体系至pH为4-5，出现大量的黄色 沉淀，抽滤，待其晾干后，经甲醇重结晶得2-甲基-6-乙基-6H-吲哚[2，3-b]喹啉-11- 羧酸，产率38.2％，熔点245.4-246.4℃。

结构分析如下：

红外分析结果为：v 3442cm^-1(OH)，1606cm^-1(C=O)。

核磁共振分析结果为：¹H NMR(DMSO-d₆，600MHz)：δ8.01-8.13(2H，m， ArH)，7.64-7.84(4H，m，ArH)，7.32(1H，d，J=7.8Hz，ArH)，4.59(2H，q，J=7.2Hz， CH₂)，2.50-2.55(3H，m，CH₃)，1.39ppm(3H，t，J=7.2Hz，CH₃)；ms：m/z 305 (M+1)⁺。

元素分析结果为：理论值(C₁₉H₁₆O₂N₂)：C，74.98；H，5.30；N，7.31。测量值： C，74.95；H，5.34；N，7.35。

实例8

N-甲基-2-乙氧基-3-乙酰基吲哚(1毫摩尔)溶于12％的乙醇-水溶液（10毫 升）中，加入氢氧化钾(1.3克)溶解在上述溶液中，搅拌下分批加入6-乙基靛红(3.4 毫摩尔)，升温至回流，TLC监测，原料反应完全时停止反应。将反应体系自然 冷却至室温后，用3M的盐酸溶液酸化反应体系至pH为4-5，出现大量的黄色 沉淀，抽滤，待其晾干后，经甲醇重结晶得2,6-乙基-6H-吲哚[2，3-b]喹啉-11-羧酸， 产率42.5％，熔点289.7-290.7℃。

结构分析如下：

红外分析结果为：v 3442cm^-1(OH)，1604cm^-1(C=O)。

核磁共振分析结果为：¹H NMR(DMSO-d₆，600MHz)：δ8.14(1H，d，J=7.8 Hz，ArH)，8.05(1H，d，J=9.0Hz，ArH)，7.86(1H，s，ArH)，7.64-7.73(3H，m，ArH)， 7.33(1H，t，J=7.2Hz，ArH)，4.59(2H，q，J=7.2Hz，CH₂)，2.84-2.88(2H，m，CH₂)， 1.40(3H，t，J=7.2Hz，CH₃)，1.31ppm(3H，t，J=7.2Hz，CH₃)；ms：m/z 319 (M+1)⁺。

元素分析结果为：理论值(C₂₀H₁₈O₂N₂)：C，75.45；H，5.70；N，7.05。测量值： C，75.43；H，5.68；N，7.10。

实例9

N-甲基-2-乙氧基-3-乙酰基吲哚(1毫摩尔)溶于12％的乙醇-水溶液(10毫升） 中，加入氢氧化钾(1.2克)溶解在上述溶液中，搅拌下分批加入6-氯靛红(3.4毫 摩尔)，升温至回流，TLC监测，原料反应完全时停止反应。将反应体系自然冷 却至室温后，用3M的盐酸溶液酸化反应体系至pH为4-5，出现大量的黄色沉 淀，抽滤，待其晾干后，经甲醇重结晶得2-氯-6-乙基-6H-吲哚[2，3-b]喹啉-11-羧 酸，产率22.0％，熔点279.8-281.1℃。

结构分析如下：

红外分析结果为：v 3428cm^-1(OH)，1603cm^-1(C=O)。

核磁共振分析结果为：¹H NMR(DMSO-d₆，300MHz)：δ8.12-8.21(3H，m， ArH)，7.68-7.84(3H，m，ArH)，7.37(1H，t，J=7.2Hz，ArH)，4.60(2H，q，J=7.2Hz， CH₂)，1.40ppm(3H，t，J=7.2Hz，CH₃)；ms：m/z 325(M+1)⁺。

元素分析结果为：理论值(C₁₈H₁₃ClO₂N₂)：C，66.57；H，4.03；N，6.94。测量 值：C，66.54；H，4.06；N，6.97。

实例10

N-甲基-2-乙氧基-3-乙酰基吲哚(1毫摩尔)溶于8％的乙醇-水溶液（10毫升） 中，加入氢氧化钾(1.4克)溶解在上述溶液中，搅拌下分批加入6-溴靛红(3.4毫 摩尔)，升温至回流，TLC监测，原料反应完全时停止反应。将反应体系自然冷 却至室温后，用3M的盐酸溶液酸化反应体系至pH为4-5，出现大量的黄色沉 淀，抽滤，待其晾干后，经甲醇重结晶得2-溴-6-乙基-6H-吲哚[2，3-b]喹啉-11-羧 酸，产率25.5％，熔点292.2-293.7℃。

结构分析如下：

红外分析结果为：v 3437(OH)cm^-1，1602cm^-1(C=O)。

核磁共振分析结果为：¹H NMR(DMSO-d₆，600MHz)：δ8.27-8.20(2H，m， ArH)，8.06(1H，d，J=9.0Hz，ArH)，7.90-7.92(1H，m，ArH)，7.76-7.77(1H，m，ArH)， 7.69-7.71(1H，m，ArH)，7.36-7.39(1H，m，ArH)，4.60(2H，q，J=7.2Hz，CH₂)，1.40 ppm(3H，t，J=7.2Hz，CH₃)；ms：m/z370(M+1)⁺。

元素分析结果为：理论值(C₁₈H₁₃BrO₂N₂)：C，58.56；H，3.55；N，6.25。测量 值：C，58.59；H，3.57；N，6.29。

以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施 例索描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行 修改或等同替换，已达到相同技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护 范围之内。