专利名称：用于抗肿瘤药物的对硝基芳甲氧基喜树碱缺氧激活前药的制作方法
技术领域：
本发明属抗肿瘤药物领域，涉及用于结直肠癌治疗的新型抗肿瘤药物喜树碱类缺氧激活前药——对硝基芳甲基SN-38及其制备方法。
背景技术：
喜树碱(Campotothecin，CPT)是从中国特有的植物喜树中提取出来的生物碱，它可以抑制DNA拓扑异构酶I，阻止癌细胞复制而发挥抗癌作用。拓扑异构酶I在肿瘤细胞DNA的复制、转录和重组中均起重要的作用。CPT对结直肠癌、胃癌、肝癌、膀胱癌和白血病等恶性肿瘤有较好的疗效。但它有明显骨髓抑制、出血性膀胱炎和胃肠道反应包括恶心、呕吐和腹 写等严重的毒副作用(Fujita K, Sparreboom A. Current Clinical、Pharmacology. 2010; 5:2 09-17·)。另外，由于CPT的内酯环使其在水溶液中不稳定,极易水解开环形成羟基羟酸盐而失去活性。为增加喜树碱的稳定性和生物利用度、降低其严重的毒性和副作用，已经进行了许多尝试以便得到具有较高生物活性和稳定性的喜树碱衍生物。经过多年的研究开发，合成了几十种的喜树碱衍生物，进入临床试验阶段的有Exatecan (依沙替康)、Lurtotecan(勒托替康)、Gimatecan、Belotecan、9_ 氨基喜树喊(9-aminocamptothecin, 9_AC)、9_ 硝基喜树喊(9-nitrocamptothecin, 9-NC)、GI147211 和 DX_8951f 等。还有 Wall 等在美国专利No. 4943579中描述的几种具有水溶性的酰化喜树碱化合物，以及Cao等在美国专利No. 5968943中描述的一种喜树碱衍生物。已经被批准用于癌症病人临床应用的喜树碱衍生物有伊立替康(irinotecan, CPT-11)和拓扑替康(topotecan, TPT)(冯乙巳等，合肥工业大学学报2007 ；30 (5) :579-582)。应用最为广泛的伊立替康(CPT-Il)是日本DaiichiSeiyaku公司和Yakult Honsha公司联合开发的水溶性喜树碱类衍生物。伊立替康化学名称为(4S ) -4，11- 二乙基-4-羟基-9- [ (4-哌啶基哌啶)羰基]-IH-吡喃并[3，4:6，7]吲哚嗪[l，2b]喹啉-3，14- (4H，12H)-二酮，业内通常也称为7-乙基-10-(4’ -哌啶基哌啶_)羰酰氧基喜树碱。伊立替康通过抑制拓扑异构酶I，干扰DNA复制和细胞分裂，达到抑制癌症细胞的增殖。目前伊立替康已经用于结直肠癌、肺癌、肝癌、卵巢癌等癌症的治疗。伊立替康的主要作用机理在于经体内羧酸酯酶转移酶将联哌啶甲酸酯水解为SN-38 (其化学名称为(4S)-4，11- 二乙基-4，9- 二羟基-IH-吡喃并[3’，4’ 6，7]吲哚嗪并[l，2-b]喹啉-3，14(4H，12H)_ 二酮；业内通常也称为7-乙基-10-羟基喜树碱,7-ethyl-10-hydroxycamptothecin)。SN-38作为伊立替康的活性代谢产物第一次在美国专利4，473，692中出现。SN-38的抑制拓扑酶I的活性是伊立替康的200 1000 倍[Kawato et al. Cancer Res. 1991 ;51 :4187-4191]，显示其强大的抗肿瘤作用。羧酸酯酶转移酶主要分布于小肠和肝脏中，但是在肿瘤组织和细胞内活性较低，造成SN-38在这些组织内的浓度较低带来迟发性腹泻和骨髓移植的毒副作用，而因为肿瘤细胞内的浓度较低，无法更加有效发挥其抗肿瘤作用。而且，SN-38在水溶液中难溶[Allen J, etal. Int. J. Pharm. 2004; 270: 93 - 107.]，生物利用度较低，在血浆代谢较快或不稳定[Burke TG & Mi Ζ·，J. Med. Chem. 1993 ；36: 2580-2.]，限制了该药物的广泛应用。为此，一些发明针对这一问题进行改进以提高其生物利用度，如合成的喜树碱水溶性羧酸钠盐,但是这种形式的喜树碱有严重的毒性而抗癌活性并不高[Gottlieb, et al. CancerChemother Rep 1970;54:461-70 ;Schaeppi, et al. Cancer Chemother. Rep. 1974: 5:25-36.]，造成临床II期试验不得不中断。后来的研究表明该药的有效性仅仅为天然喜树碱的 10% [Giovanella, et al. Cancer Res. 1991; 51: 3052-5]。“用于癌症治疗的水合的喜树碱酯晶体(申请号200880013536. X)”等。

发明内容
本项发明针对的是几乎所有人类实体肿瘤内包含的缺氧微环境而研发的一种新型喜树碱缺氧激活前药。

本发明的目的是合成一种基于喜树碱衍生物伊立替康的主要代谢产物活性喜树碱类物质SN-38的新型抗肿瘤药物(对硝基芳甲基SN-38)，这种新合成的缺氧激活前药与SN-38相比具有更好的水溶性和生物稳定性。尤其是对硝基芳甲基SN-38在身体器官组织内正常含氧量的情况下不被激活，是在肝脏和肠道内处于非活化状态；而在实体肿瘤(包括我国最常见的结直肠癌、肝癌、胃癌、肺癌、乳腺癌、肠癌、前列腺癌等)内部特有的缺氧微环境下，被选择性地激活，被转化为具有细胞杀伤作用的SN-38，从而达到选择性地杀死癌细胞的目的。因此，与目前应用最为广泛的喜树碱类药物伊立替康相比较，具有肿瘤选择性强、毒性低、生物利用度高的优点。本发明利用对硝基芳甲基对SN-38进行分子结构修饰，将其羟基保护起来，提高其水溶性和稳定性，使其在正常组织内有氧状态下不具有抑制拓扑酶的活性或者活性很低，但在肿瘤组织内特有的缺氧微环境下被生物还原酶转化成SN-38，发挥其抗癌的活性。因此，本发明合成的新型抗肿瘤药物对硝基芳甲基SN-38具有更高的选择性和更低的毒副作用。本发明的所提供的用于肝癌治疗的对硝基芳甲氧基喜树碱缺氧激活前药的化学名称为(4S)-4，11-二乙基-4-羟基-9-(4-硝基芳甲氧基)-1Η-吡喃并[3’，4’ 6,7]叼丨哚嗪并[l，2-b]喹啉-3，14(4H，12H)_ 二酮。简称为对硝基芳甲基SN-38或4-硝基芳甲基SN-38。其结构式如下
权利要求
1.ー种用于抗肿瘤药物的对硝基芳甲氧基喜树碱缺氧激活前药，其化学名为(4S)-4，11-ニこ基-4-羟基-9-(4-硝基芳甲氧基)-IH-吡喃并[3’，4’ 6，7]吲哚嗪并[1，2-b]喹啉-3，14(4H, 12H) - ニ酮； 化学结构式为；
2.如权利要求I所述的对硝基芳甲氧基喜树碱缺氧激活前药，其特征在于利用对硝基芳甲基化修饰剂，在碱性条件下，与SN-38进行反应，使其对硝基芳甲基化，制得对硝基芳甲氧基喜树碱缺氧激活前药——对硝基芳甲基SN-38。
3.如权利要求I所述的对硝基芳甲氧基喜树碱缺氧激活前药的制备方法，其特征在于将对硝基芳甲基化修饰剂和SN-38溶于溶剂中，室温下加入碱，加完后升温至85°C，搅拌3-6小时后，体系冷却至室温；加入ニ氯甲烷和水，分出有机相，水层用ニ氯甲烷萃取；合并有机相用无水硫酸钠干燥，减压除去溶剂，得到粗产品经柱层析分离，得到黄色固体产品对硝基芳甲基SN-38。
4.如权利要求I所述的对硝基芳甲氧基喜树碱缺氧激活前药的制备方法，其特征在于所使用的对硝基芳甲基化修饰剂可以是对硝基芳甲基氯化物、溴化物、碘化物或者甲磺酸芳甲酯；对硝基芳甲基化修饰剂与SN-38的摩尔比可以为I. 0-2. 5 ;所使用的碱可以是碳酸钾、碳酸铯、碳酸钠和氢氧化钠；溶剂可选用こニ醇ニ甲醚、1，4_ ニ氧六环、N，N-ニ甲基甲酰胺和ニ甲基亚砜。
5.如权利要求I或2所述的对硝基芳甲氧基喜树碱缺氧激活前药，其特征在于利用对硝基溴化苄为修饰剂，与SN-38进行反应制得，其化学名称为 (4S)-4，11-ニこ基-4-羟基-9-(4-硝基苄氧基)-IH-吡喃并[3’，4’ 6，7]吲哚嗪并[I, 2-b]喹啉-3，14(4H，12H)_ ニ酮；简称对硝基苄基SN-38; 化学结构式为
6.如权利要求5所述的对硝基芳甲氧基喜树碱缺氧激活前药的制备方法，其特征在于エ艺条件如下 对硝基苄基修饰剂选用对硝基溴化苄，用量为I. 5-2. 5摩尔；碱的品种选用碳酸铯，用量为1-1. 5摩尔；溶剂选用1，4-ニ氧六环，用量为(10-15) ml/g SN-38 ;反应温度优化为85°C，时间3-6小时。
7.如权利要求5所述的对硝基芳甲氧基喜树碱缺氧激活前药的制备方法，其特征在于エ艺条件如下 对硝基苄基修饰剂选用对硝基溴化苄，用量为2摩尔；碱的品种选用碳酸铯，用量为I摩尔；溶剂选用1，4_ニ氧六环，用量为10 ml/g SN-38 ;反应温度优化为85°C，时间5小吋。
8.如权利要求5所述的邻硝基芳甲氧基喜树碱缺氧激活前药的制备方法，其特征在于具体制备方法如下 将4. 32克对硝基溴化苄和3. 92克SN-38溶于40毫升1，4_ ニ氧六环中，室温下加入3.28克碳酸铯，加完后升温至85°C，搅拌5小时后，体系冷却至室温；加入200毫升ニ氯甲烷和200毫升水，分出有机相，水层用ニ氯甲烷萃取(200毫升X3 ;合并有机相用无水硫酸钠干燥，减压除去溶剂，得到粗产品经柱层析分离(以ニ氯甲烷/甲醇作为洗脱剂)得到产品为黄色固体。
9.如权利要求5所述的对硝基芳甲氧基喜树碱缺氧激活前药，其特征在于对硝基苄基SN-38的核磁氢谱如下MS (ESI) 528. I [(M + H)+]. IH NMR (400 MHz, d6_DMSO) : δ ppm O. 88 (t, J=4. 8Hz, 3H), I. 25 (t, J=5. 2 Hz, 3H)，1.86 (dd, Jl=9.6 Hz, J2=4.8 Hz, 2H), 3. 17 (d,J=5. 2 Hz, 2H), 5. 30 (s, 2H)，5.43 (s, 2H)，5. 55 (s, 2H)，6. 51 (s, 1H)，7. 27(s, 1H), 7.60-7.64 (m, 2H)，7.84 (d, J=6.0 Hz, 2H)，8. 12 (d, J=6.0 Hz, 1H),8.30 (d, J=5.6 Hz, 2H)。
10.如权利要求I所述的对硝基芳甲氧基喜树碱缺氧激活前药的用途，其特征在于作为主要有效成分用于制备抗肿瘤药剂，特别是用于制备治疗结直肠癌的抗肿瘤药剂。
全文摘要
一种用于抗肿瘤药物的对硝基芳甲氧基喜树碱缺氧激活前药，其化学名称为(4S)-4，11-二乙基-4-羟基-9-(4-硝基芳甲氧基)-1H-吡喃并[3'，4'6，7]吲哚嗪并[1，2-b]喹啉-3，14(4H，12H)-二酮；它是利用对硝基芳甲氧基化修饰剂，在碱性条件下，与SN-38进行反应，使其对硝基芳甲基化，制得的对硝基芳甲氧基喜树碱缺氧激活前药——对硝基芳甲基SN-38。其用途是作为主要有效成分用于制备抗肿瘤药剂，特别是用于制备治疗结肠癌的抗肿瘤药剂。
文档编号A61K31/4738GK102731519SQ20121021115
公开日2012年10月17日 申请日期2012年6月26日 优先权日2012年6月26日
发明者孙学英, 李 杰, 路国梁, 高砚芳, 齐放 申请人:济南精合医药科技有限公司