具有抗癌活性的生物碱类次生代谢产物Aspernigerin的合成方法

摘要

本发明公开了属于有机化合物合成技术领域的一种具有抗癌活性的生物碱类次生代谢产物Aspernigerin的合成方法。该化合物合成步骤为：将1，2，3，4-四氢喹啉溶于有机溶剂1中，加入氯乙酰氯，然后加入缚酸剂I，保温至反应完全，将N-氯乙酰-1，2，3，4-四氢喹啉溶于有机溶剂II，滴加至哌嗪和缚酸剂II的有机溶剂II溶液中，保温至反应完全，制得N，N’-二(1，2，3，4-四氢喹啉基-N-甲酰甲基)哌嗪，即Aspernigerin。应用本发明合成方法，收率高，产品纯度好，操作方法简便易行。

说明书

技术领域

本发明属于有机化合物合成技术领域，具体涉及一种具有抗癌活性的生物碱 类次生代谢产物Aspernigerin的合成方法。

背景技术

Aspernigerin的化学名称为N，N’-二(1，2，3，4-四氢喹啉基-N-甲酰甲基)哌嗪，英文 名称为Aspernigerin；其结构为式一所示化合物：

(式一)

Aspernigerin是由南京大学的谭仁祥课题组于2006年首次发现的(Chem.Eur.J. 2006，12，4393)，是他们从狗牙根内生菌Aspergillus niger IFB-E003的固体培养物提 取液中分离得到的，其结构通过多种波谱方法尤其是MS和NMR解析并通过X-单 晶衍射分析得到确证，发现是一个骨架新颖的生物碱类次生代谢产物。

进一步的体外细胞毒活性测试发现，Aspernigerin对人的口腔表皮样癌细胞KB、 宫颈癌细胞Hela、结肠癌细胞SW1116表现出较强的细胞毒活性，其IC50值分别为 22、46和35μM。阳性对照5-氟尿嘧啶(5-FU)对这三株癌细胞株的IC50值分别为14、 115和42μM。因此，Aspernigerin是一个具有优良活性的潜在药物分子或先导化合 物。

关于Aspernigerin的全合成，目前为止，只有谭仁祥课题组有相关文献报道(Li  Shen，Yong-Hao Ye，Xiao-Ting Wang，Hai-Liang Zhu，Chen Xu，Yong-Cun Song，Hai Li， and Ren-Xiang Tan Chem.Eur.J.2006，12，4393)，路线如下：

该方法路线较长，操作较为繁琐，收率较低，仅为47.3％，产物纯化困难，需要 进行柱层析纯化，而且操作过程需要频繁的调酸碱，三废较多。为使Aspernigerin得 到更为广泛的研究和应用，探索一种简便、廉价、高效的获得高纯度Aspernigerin的 制备方法就显得非常有意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有抗癌活性的生物碱类次生代谢产物 Aspernigerin的合成方法。

N，N’-二(1，2，3，4-四氢喹啉基-N-甲酰甲基)哌嗪(Aspernigerin)的合成方法，按 照如下步骤进行：

(1)将1，2，3，4-四氢喹啉溶于有机溶剂I中，在-10～40℃温度下，滴加氯乙酰 氯，然后加入缚酸剂I，保温至反应完全，反应液用盐酸水溶液洗涤2～3遍，分出 有机层，干燥脱溶，然后，减压蒸馏得N-氯乙酰-1，2，3，4-四氢喹啉；

(2)将哌嗪溶于有机溶剂II中，加入缚酸剂II，在50～150℃温度下，滴加含 N-氯乙酰-1，2，3，4-四氢喹啉的有机溶剂II的溶液，保温至反应完全，降温，过滤，脱 溶剂得产物粗品，加入有机溶剂III，加热溶解，趁热过滤，滤液降温结晶，得白色 晶体，为终产物N，N’-二(1，2，3，4-四氢喹啉基-N-甲酰甲基)哌嗪。

所述有机溶剂I为二氯甲烷、1，2-二氯乙烷、氯仿、四氯化碳、氯苯、乙 醚、四氢呋喃、甲苯、苯、二甲苯或二氧六环，优选二氯甲烷或氯仿。

所述缚酸剂I为三乙胺、三甲胺、吡啶、N，N-二甲基苯胺或N，N-二乙基苯 胺，优选三乙胺或N，N-二甲基苯胺。

所述有机溶剂II为N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二乙基甲酰胺、甲醇、乙醇、 甲苯、苯、二甲苯或乙腈，优选N，N-二甲基甲酰胺或甲苯。

所述缚酸剂II为三乙胺、三甲胺、吡啶、N，N-二甲基苯胺、N，N-二乙基苯 胺、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钾或碳酸氢钠，优选三乙胺或碳酸钾。

所述有机溶剂III为甲苯、苯、二甲苯、乙酸甲酯与石油醚的混合溶剂或乙 酸甲酯与正己烷的混合溶剂，优选甲苯。

步骤(1)所用1，2，3，4-四氢喹啉、氯乙酰氯和缚酸剂I的摩尔比为：1∶(1～2)∶ (1～2)。

步骤(2)所用N-氯乙酰-1，2，3，4-四氢喹啉、哌嗪和缚酸剂II的摩尔比为：(2～ 3)∶1∶(2～6)。

本发明的有益效果：本发明Aspernigerin的合成方法，反应步骤少，操作简单， 三废少，收率高，产品纯度好，所用原料价廉易得，极大的降低了生产成本。其中 第一步产物采用蒸馏的方式蒸出，收率高，纯度好，极大的减少了第二步的纯化难 度，而且易于操作；第二步中，采用甲苯重结晶的方式得到产物，收率高，纯度好， 而且易于操作；所有步骤无苛刻条件、操作简单、对环境友好、溶剂易回收套用。

具体实施方式

下面以具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

(1)于500ml三口烧瓶中，加入26.6g(0.2mol)1，2，3，4-四氢喹啉和300mL 二氯甲烷，冰盐浴降温至-5℃～0℃。缓慢滴加25g(0.22mol)氯乙酰氯和100mL 二氯甲烷配成的溶液，滴加完毕，搅拌反应10分钟，然后缓慢滴加21.2g(0.21mol) 三乙胺，滴加完毕后，保温于-5℃～5℃反应5～8小时，薄层硅胶色谱板监控 确定反应终点。反应完全后，加入50mL5％的盐酸水溶液，搅拌30分钟，静 置分层，分出有机层，再用100mL5％的盐酸水溶液洗涤一遍，分出有机层， 用无水硫酸钠干燥，过滤，滤液先常压蒸馏脱出溶剂，然后，油泵减压蒸馏， 收集162℃～164℃/130Pa的馏分38.8g，即为N-氯乙酰-1，2，3，4-四氢喹啉，收 率92.8％。m/z(％)：209[M]+；¹H NMR(300MHz，CDCl3)δ 1.88～1.97(m，2H，CH2CH2CH2)，2.71～2.75(t，2H，ArCH2)，3.71～3.75(t，2H，NCH2)， 4.55(s，2H，CH2Cl)。

(2)于500ml三口烧瓶中，加入8.6g(0.1mol)哌嗪、42g(0.3mol)无水碳酸 钾和100mLDMF，搅拌，加热保温于80℃～100℃之间。滴加44g(0.21mol)N- 氯乙酰-1，2，3，4-四氢喹啉和50mLDMF配成的溶液，滴加完毕后，保温于80℃～ 100℃反应4～6小时，薄层硅胶色谱板监控确定反应终点。反应完全后，降温 至室温，抽滤，除去固体盐类物质，滤液水泵减压蒸馏，蒸出DMF，残留物 加入50mL甲苯，加热回流10分钟使溶解完全，然后趁热抽滤，进一步除去 固体盐类物质，滤液放置，自然降至室温，过程有大量晶体析出，室温继续放 置2小时左右，使结晶完全。然后，抽滤并用20ml甲苯洗涤1～2遍，烘干， 得白色晶体37.5g，为N，N’-二(1，2，3，4-四氢喹啉基-N-甲酰甲基)哌嗪 (Aspernigerin)，收率86.6％，HPLC分析归一含量为≥99％。m/z(％)：432[M]+； ¹H NMR(300MHz，CDCl3)δ1.85～1.89(m，4H，CH2CH2CH2)，2.37(Brs，8H， pip-H)，2.67～2.72(t，4H，ArCH2)，3.24(s，4H，COCH2)，3.67～3.71(t，2H，NCH2)， 7.03～7.17(m，6H，Ar-H)，7.56(Brs，2H，)。

实施例2

(1)于500ml三口烧瓶中，加入26.6g(0.2mol)1，2，3，4-四氢喹啉和300mL二氯 甲烷，冰盐浴降温至-5℃～0℃。缓慢滴加25g(0.22mol)氯乙酰氯和100mL二氯甲烷 配成的溶液，滴加完毕，搅拌反应10分钟，然后缓慢滴加21.2g(0.21mol)三乙胺， 滴加完毕后，保温于-5℃～5℃反应5～8小时，薄层硅胶色谱板监控确定反应终点。 反应完全后，加入50mL5％的盐酸水溶液，搅拌30分钟，静置分层，分出有机层， 再用100mL5％的盐酸水溶液洗涤一遍，分出有机层，用无水硫酸钠干燥，过滤，滤 液先常压蒸馏脱出溶剂，然后，油泵减压蒸馏，收集162℃～164℃/130Pa的馏分38.6g， 即为N-氯乙酰-1，2，3，4-四氢喹啉，收率92.3％。

(2)于500ml三口烧瓶中，加入8.6g(0.1mol)哌嗪、21.2g(0.21mol)三乙胺和100mL 甲苯，搅拌，加热回流。50℃～80℃温度下滴加44g(0.21mol)N-氯乙酰-1，2，3，4-四 氢喹啉和100mL甲苯配成的溶液，滴加完毕后，回流反应4～6小时，薄层硅胶色谱 板监控确定反应终点。反应完全后，蒸出甲苯150mL左右，反应液，然后趁热抽滤， 除去固体盐类物质，滤液放置，自然降至室温，过程有大量晶体析出，室温继续放 置2小时左右，使结晶完全。然后，抽滤并用20ml甲苯洗涤1～2遍，烘干，得白 色晶体38.6g，为N，N’-二(1，2，3，4-四氢喹啉基-N-甲酰甲基)哌嗪(Aspernigerin)，收 率89.2％，HPLC分析归一含量为≥99％。

实施例3

(1)于500ml三口烧瓶中，加入26.6g(0.2mol)1，2，3，4-四氢喹啉和300mL二氯 甲烷，冰盐浴降温至-5℃～0℃。缓慢滴加25g(0.22mol)氯乙酰氯和100mL二氯甲烷 配成的溶液，滴加完毕，搅拌反应10分钟，然后缓慢滴加25.5g(0.21mol)N，N-二甲 苯苯胺，滴加完毕后，保温于-5℃～5℃反应5～8小时，薄层硅胶色谱板监控确定反 应终点。反应完全后，加入50mL5％的盐酸水溶液，搅拌30分钟，静置分层，分出 有机层，再用100mL5％的盐酸水溶液洗涤一遍，分出有机层，用无水硫酸钠干燥， 过滤，滤液先常压蒸馏脱出溶剂，然后，油泵减压蒸馏，收集162℃～164℃/130Pa 的馏分39.0g，即为N-氯乙酰-1，2，3，4-四氢喹啉，收率93％。

(2)于500ml三口烧瓶中，加入8.6g(0.1mol)哌嗪、25.5g(0.21mol)N，N-二甲苯 苯胺和100mL甲苯，搅拌，加热回流。100℃～150℃温度下滴加44g(0.21mol)N- 氯乙酰-1，2，3，4-四氢喹啉和100mL甲苯配成的溶液，滴加完毕后，回流反应4～6小 时，薄层硅胶色谱板监控确定反应终点。反应完全后，蒸出甲苯150mL左右，反应 液，然后趁热抽滤，除去固体盐类物质，滤液放置，自然降至室温，过程有大量晶 体析出，室温继续放置2小时左右，使结晶完全。然后，抽滤并用20ml甲苯洗涤1～ 2遍，烘干，得白色晶体38.2g，为N，N’-二(1，2，3，4-四氢喹啉基-N-甲酰甲基)哌嗪 (Aspernigerin)，收率88.3％，HPLC分析归一含量为≥99％。

实施例4

(1)于500ml三口烧瓶中，加入26.6g(0.2mol)1，2，3，4-四氢喹啉和300mL二氯 甲烷，冰盐浴降温至-5℃～0℃。缓慢滴加25g(0.22mol)氯乙酰氯和100mL氯仿配成 的溶液，滴加完毕，搅拌反应10分钟，然后缓慢滴加25.5g(0.21mol)N，N-二甲苯苯 胺，滴加完毕后，保温于-5℃～5℃反应5～8小时，薄层硅胶色谱板监控确定反应终 点。反应完全后，加入50mL5％的盐酸水溶液，搅拌30分钟，静置分层，分出有机 层，再用100mL5％的盐酸水溶液洗涤一遍，分出有机层，用无水硫酸钠干燥，过滤， 滤液先常压蒸馏脱出溶剂，然后，油泵减压蒸馏，收集162℃～164℃/130Pa的馏分 38.3g，即为N-氯乙酰-1，2，3，4-四氢喹啉，收率91.3％。

(2)于500ml三口烧瓶中，加入8.6g(0.1mol)哌嗪、42g(0.3mol)无水碳酸钾和 100mL无水乙醇，搅拌，加热回流。80℃～100℃温度下滴加44g(0.21mol)N-氯乙 酰-1，2，3，4-四氢喹啉和50mL无水乙醇配成的溶液，滴加完毕后，回流反应4～6小时， 薄层硅胶色谱板监控确定反应终点。反应完全后，蒸出甲苯150mL左右，反应液， 然后趁热抽滤，除去固体盐类物质，滤液放置，自然降至室温，过程有大量晶体析 出，室温继续放置2小时左右，使结晶完全。然后，抽滤并用20ml甲苯洗涤1～2 遍，烘干，得白色晶体28.6g，为N，N’-二(1，2，3，4-四氢喹啉基-N-甲酰甲基)哌嗪 (Aspernigerin)，收率66.1％，HPLC分析归一含量为97.6％。

实施例5

(1)于500ml三口烧瓶中，加入26.6g(0.2mol)1，2，3，4-四氢喹啉和300mL二氯 甲烷，调节温至15℃～20℃。缓慢滴加25g(0.22mol)氯乙酰氯和100mL氯仿配成的 溶液，滴加完毕，搅拌反应10分钟，然后缓慢滴加25.5g(0.21mol)N，N-二甲苯苯胺， 滴加完毕后，保温于-5℃～5℃反应5～8小时，薄层硅胶色谱板监控确定反应终点。 反应完全后，加入50mL5％的盐酸水溶液，搅拌30分钟，静置分层，分出有机层， 再用100mL5％的盐酸水溶液洗涤一遍，分出有机层，用无水硫酸钠干燥，过滤，滤 液先常压蒸馏脱出溶剂，然后，油泵减压蒸馏，收集162℃～164℃/130Pa的馏分37.3g， 即为N-氯乙酰-1，2，3，4-四氢喹啉，收率90.3％。

(2)于500ml三口烧瓶中，加入8.6g(0.1mol)哌嗪、42g(0.3mol)无水碳酸钾和 100mL无水乙醇，搅拌，加热回流。80℃～100℃温度下滴加44g(0.21mol)N-氯乙 酰-1，2，3，4-四氢喹啉和50mL无水乙醇配成的溶液，滴加完毕后，回流反应4～6小时， 薄层硅胶色谱板监控确定反应终点。反应完全后，蒸出甲苯150mL左右，反应液， 然后趁热抽滤，除去固体盐类物质，滤液放置，自然降至室温，过程有大量晶体析 出，室温继续放置2小时左右，使结晶完全。然后，抽滤并用20ml甲苯洗涤1～2 遍，烘干，得白色晶体26.6g，为N，N’-二(1，2，3，4-四氢喹啉基-N-甲酰甲基)哌嗪 (Aspernigerin)，收率60.1％，HPLC分析归一含量为90.6％。