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荧光细胞标记

阅读:2发布:2021-07-23

专利汇可以提供荧光细胞标记专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓盐的合成方法,加入 氨 基取代基和硝基取代基得到四种化合物诸如NBQ-38(7-乙基-3-硝基氯化苯并咪唑并[3,2-a]喹啉鎓)、NBQ-95(2-氯-10-甲基-3-硝基氯化苯并噻唑并[3,2-a]喹啉鎓)、ABQ-38(3-氨基-7-乙基氯化苯并咪唑并[3,2-a]喹啉鎓)和ABQ-95(3-氨基-2-氯-10-甲基氯化苯并噻唑并[3,2-a]喹啉鎓),其中所述方法提供了化合物 生物 活性的增加。所述化合物还用于细胞内结合、通过由线粒体损伤和胱天蛋白酶3和7活化介导的凋亡活化对恶性细胞的细胞毒性、细胞器结合及损伤,和由于自体 荧光 性质的标记。,下面是荧光细胞标记专利的具体信息内容。

1.一种基取代的氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓盐化合物的合成方法,所述化合物由如下组成
其中R1是硝基且X选自由硫和NR组成的组,所述方法包括如下步骤:
a.硝基取代的2-(2-氯苯乙烯基)苯并噻唑的合成;
b.硝基的还原;和
c.所述硝基取代的2-(2-氯苯乙烯基)苯并噻唑的光诱导环化过程以产生生物荧光的氨基取代的氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓盐。
2.如权利要求1所述的氨基取代的氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓盐化合物的合成方法,其中硝基的还原包括利用化镍作为催化剂的肼。
3.如权利要求1所述的氨基取代的氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓盐化合物的合成方法,其中硝基取代的2-(2-氯苯乙烯基)苯并噻唑的合成包括:
a.将等摩尔混合物溶解于摩尔过量的醋酐中并回流18h至24h,其中所述等摩尔混合物由2-氯取代的苯甲和2-甲基吲哚衍生物组成;
b.使所述等摩尔混合物在23℃-25℃之间的温度冷却,其中沉淀出固体;和c.分离沉淀的固体并将所述固体进行重结晶过程。
4.如权利要求3所述的氨基取代的氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓盐化合物的合成方法,其中所述沉淀的固体通过过滤分离,用醋酐或冷的2∶1己烷/丙混合物洗涤。
5.如权利要求3所述的氨基取代的氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓盐化合物的合成方法,其中所述重结晶过程包括选自丙酮、己烷/丙酮1∶1混合物、环己烷或甲苯的有机非质子溶剂
6.如权利要求1所述的氨基取代的氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓盐化合物的合成方法,其中硝基取代的2-(2-氯苯乙烯基)苯并噻唑的合成包括:
a.在23℃-25℃之间的温度和恒定搅拌下,将等摩尔溶液加入50%氢化钠溶液,其中所述等摩尔溶液由在大约10mL二甲基亚砜中的2-甲基苯并噻唑和2-氯-6-取代的苯甲醛组成;
b.搅拌所述等摩尔溶液额外的5-15min;
c.加入并搅拌约5min直到固体沉淀;和
d.分离沉淀的固体并将所述固体进行重结晶过程。
7.如权利要求6所述的氨基取代的氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓盐化合物的合成方法,其中所述沉淀的固体通过真空过滤分离。
8.如权利要求6所述的氨基取代的氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓盐化合物的合成方法,其中所述重结晶过程包括甲苯或丙酮。
9.如权利要求6所述的氨基取代的氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓盐化合物的合成方法,其中加入所述等摩尔混合物的步骤包括在沸腾的醋酐中回流所述等摩尔溶液与小量的
2-甲基吲哚衍生物,持续48h至168h之间的反应时间。
10.如权利要求1所述的氨基取代的氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓盐化合物的合成方法,其中硝基取代的2-(2-氯苯乙烯基)苯并噻唑的合成包括如下步骤,
a.向一份(E)-2-苯乙烯基吲哚中加入二甲氧基乙烯中的2.2当量的NaH,产生第一反应混合物;
b.在23℃-25℃之间的温度搅拌所述第一反应混合物30min;
c.用烷化剂烷基化,其中所述烷化剂卤代烷在23℃-25℃之间的温度缓慢地加入,产生第二反应混合物,其中所述第二反应混合物由每当量(E)-苯乙烯基苯并咪唑1.5当量的烷化剂组成;
d.在氮气气氛下搅拌所述第二反应混合物6-24h;
e.在水浴中冷却所述第二反应混合物并加入水直到固体沉淀;和
f.在真空下过滤所述固体沉淀,用1∶1丙酮/己烷混合物洗涤并干。
11.如权利要求1所述的氨基取代的氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓盐化合物的合成方法,其中所述光诱导环化过程包括:
a.选择能透过350nm波长的容器和辐照装置,其中所述辐照装置装配有350nm波长灯;
b.将优选的量的(E)-2-(2-氯苯乙烯基)吲哚放置于所述容器内;和
c.用所述辐照装置照射所述容器预选的以一定间隔分开的时间,其中每个间隔将溶液过滤以移出部分纯形式的硝基取代的氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓盐化合物并提取残留在容器壁上的剩余的所述硝基取代的氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓盐化合物。
12.如权利要求11所述的氨基取代的氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓盐化合物的合成方法,其中放置于所述容器内的所述优选的量包括溶解于150-250mL的3∶1苯∶二噁烷混合物中的0.2-1.0克所述(E)-2-(2-氯苯乙烯基)吲哚且所述照射时间是间隔4-6小时的
10-18小时。
13.如权利要求11所述的氨基取代的氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓盐化合物的合成方法,其中放置于所述容器内的所述优选的量包括溶解于150-250mL的2∶1∶1苯∶溴苯∶二噁烷混合物中的0.2-1.0g所述(E)-2-(2-氯苯乙烯基)吲哚。
14.如权利要求11所述的氨基取代的氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓盐化合物的合成方法,其中放置于所述容器内的所述优选的量包括溶解于150-250mL的3∶1苯∶二噁烷混合物中的0.2-1.0g所述(E)-2-(2-氯苯乙烯基)吲哚(II),其中所述混合物首先用氩气脱气,然后以4-5h的间隔照射5-18h。
15.如权利要求11所述的氨基取代的氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓盐化合物的合成方法,其中残留在所述容器壁上的所述硝基取代的氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓盐化合物用蒸馏水提取并过滤。
16.如权利要求15所述的氨基取代的氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓盐化合物的合成方法,其中所过滤的水经冷冻干燥以分离纯的BQS。
17.如权利要求1所述的氨基取代的氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓盐化合物的合成方法,其中所述光诱导环化过程包括:
a.选择具有搅拌棒的烧瓶和辐照装置,其中所述辐照装置装配有350nm灯;
b.用混合物填充所述烧瓶,其中所述混合物包括3mL甲基亚砜;
c.将2-苯乙烯基苯并噻唑加入所述混合物中;
d.将所述烧瓶置于所述辐照装置处,并在磁搅拌下照射所述混合物4-6h的时间,直到固体完全溶解并在23℃-25℃之间的温度下固化,产生反应混合物;
e.将所述反应混合物加入到含有50-75mL蒸馏水的烧杯中并搅拌约15min直到第一固体沉淀;
f.移出第一沉淀固体并将所述第一沉淀固体放入干燥器中;
g.使所述第一沉淀固体干燥选定的时间;和
h.将所述第一沉淀固体溶解于100mL干燥的苯中并干燥所述第二固体。
18.如权利要求17所述的氨基取代的氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓盐化合物的合成方法,其中所述选定的时间是24小时且在所述第一沉淀固体溶解于100mL干燥的苯中之后用无水硫酸钠干燥。
19.如权利要求18所述的氨基取代的氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓盐化合物的合成方法,其中干燥所述沉淀固体之后,所述硫酸钠通过过滤除去并将得到的溶液放置于辐照容器中并在所述辐照装置处暴露于350nm光。
20.如权利要求17所述的氨基取代的氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓盐化合物的合成方法,其中移出所述第一沉淀固体包括通过真空蒸馏移出所述第一沉淀固体并用蒸馏水洗涤所述第一沉淀固体。
21.如权利要求17所述的氨基取代的氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓盐化合物的合成方法,其中放置于烧瓶中的所述混合物包括0.15-0.3g待异构化的2-苯乙烯基苯并噻唑。

说明书全文

荧光细胞标记

[0001] 关于联邦政府资助的研究和开发的声明
[0002] 无
[0003] 相关申请
[0004] 无
[0005] 发明背景发明领域
[0006] 本发明涉及硝基取代的氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓盐(NBQ)和基取代的氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓盐(ABQ)的合成及生物活性,更具体地涉及制备展示显著的生物活性和荧光性质的氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓盐和氨基取代的氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓盐的合成过程。
[0007] 背景讨论
[0008] 当研究细胞或受试者对给定的内部的或外部的刺激如何反应或行为时科学界不断地需要应用细胞标记。这些刺激中的一些包括,但不限于,药物处理、治疗和自然疾病过程。
[0009] Cox等人的美国专利第4,590,275号(Cox‘275)公开了显示细胞毒活性、抗肿瘤活性和抗病毒活性的氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓盐(BQS)的制备。然而Cox’275未能公开氨基取代的吲哚并[3,2-a]喹啉鎓(ABQ)化合物的合成,其中所述ABQ具有可用于细胞器的鉴别的荧光性质及可用于治疗应用的生物活性。荧光性质帮助使用者鉴别细胞器,使该化合物成为用于研究、诊断或治疗的极好的标记。生物活性中的一些包括,但不限于,对培养的肿瘤细胞系的细胞毒性、线粒体损伤和凋亡诱导。
[0010] Cox‘275还公开了合成一些化合物的不同方法,然而公开的方法没有限制被化合物照射的刺激以避免导致不期望的特性和性质的不期望的反应。另外通过加入避免分离纯的BQS的高氯酸溶液或饱和高氯酸钠溶液,BQS作为高氯酸盐通过其沉淀被分离。
[0011] 发明概述
[0012] 本发明克服了Cox‘275等人提出的合成氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓盐的限制并公开了在细胞培养中提供自体荧光的增加对肿瘤细胞生物活性和更好选择性的合成过程,诱导通过凋亡的细胞毒性、与细胞器结合及在培养中对人类恶性或正常细胞的胱天蛋白酶活化。
[0013] 化合物的选择是吲哚并[3,2-a]喹啉鎓盐(BQS)的一部分,BQS已合成四个系列化合物:
[0014] ·系列1(X=S),是在环C和环D中结合了稠合苯并噻唑的氯化苯并噻唑并[3,2-a]喹啉鎓或苯并噻唑并[3,2-a]喹啉鎓高氯酸盐;
[0015] ·系列2(X=NR),是在环C和环D中结合了稠合的苯并咪唑部分的氯化苯并咪唑并[3,2-a]喹啉鎓;
[0016] ·系列3(X=O),是在环C和环D中结合了苯并噁唑环的氯化苯并噁唑并[3,2-a]喹啉鎓或苯并噁唑并[3,2-a]喹啉鎓高氯酸盐;
[0017] ·系列4(X=Se),是在环C和环D中结合了苯并硒唑部分的苯并硒唑并[3,2-a]氯化喹啉鎓。
[0018] 系列1-4化合物进一步特征在于在环A中包括硝基或氨基取代基,这些分别被确定为NBQ和ABQ。即使当提出所有这些系列时,本发明具体涉及属于系列1和2的四种BQS(NBQ-38、ABQ-38、NBQ-95和ABQ-95)的合成和生物活性。
[0019] 首先,本发明公开了化合物,诸如氨基取代的吲哚并[3,2-a]喹啉鎓,显示了(1)细胞内结合;(2)通过由线粒体损伤和胱天蛋白酶3和7活化介导的凋亡活化对恶性细胞的细胞毒性;(3)细胞器结合及损伤。化合物与细胞接触还显示了自体荧光性质。这些荧光性质在研究中作为荧光标记或在临床研究中作为治疗标记或诊断标记,清楚表明了与细胞器的相互作用。可应用于监视环境中的微生物的存在和浓度,因为微生物也具有可与这些荧光化合物结合的细胞器。在系列1和2中与NBQ相比,ABQ还显示了对癌细胞增强的选择性。
[0020] 第二,本发明公开了硝基和氨基取代的苯并噻唑并[3,2-a]喹啉鎓盐I的合成,其通过凋亡机制、与大细胞器(macro organelle)诸如线粒体和DNA相互作用、胱天蛋白酶3和7活化以及在XO/HX的存在下生物还原时8-2-dG加合物的形成而引起细胞死亡。合成的硝基取代的苯并噻唑并[3,2-a]喹啉鎓盐I还显示了选择性地靶向含量低的细胞的能和对肿瘤细胞中拓扑异构酶II的抑制能力。
[0021] 第三,本发明公开了合成苯并噻唑并[3,2-a]喹啉鎓盐I(BQ)的改进的过程。
[0022] 因此本发明的目的之一是提供一种化合物,其显示了细胞内结合,通过由线粒体损伤和胱天蛋白酶3和7活化介导的凋亡活化对恶性细胞的细胞毒性,细胞器结合及损伤和自体荧光。
[0023] 本发明的另一个目的是提供一种合成的硝基取代的苯并噻唑并[3,2-a]喹啉鎓盐I(NBQ),其通过凋亡机制、与大细胞器诸如线粒体和DNA相互作用、胱天蛋白酶3和7活化以及在XO/HX的存在生物还原时的8-2-dG加合物的形成而引起细胞死亡。
[0024] 本发明的另一个目的是提供一种合成的硝基取代的苯并噻唑并[3,2-a]喹啉鎓盐,其能够鉴别肿瘤或异常组织。
[0025] 本发明的另一个目的是提供一种合成与生物系统更相容的BQ的新改进的方法。
[0026] 本发明的另一个目的是提供一种避免不期望的反应的BQ的合成方法。
[0027] 本发明的另一个目的是提供一种改进化合物特性的BQ的合成方法。
[0028] 本发明的另一个目的是提供一种适合作为抗癌治疗剂的化合物。
[0029] 本发明的又一个目的是提供作为治疗标记的荧光BQ类似物,因为其可显示已与BQ相互作用的器官或组织。
[0030] 通过以下优选的实施方案的详细描述连同附图,发明本身,关于其结构和操作的方式将被很好地理解,且另外的目的和其优势将变得明显。
[0031] 因此本申请声明,本申请的公开可包括不只一个发明且在不只一个发明的情况下,这些发明的一个发明相对于另一个发明可以是可取得专利权的和非显而易见的。
[0032] 而且,所附摘要的目的是使美国专利商标局和公众通常地,且特别地是不熟悉专利或法律术语或措辞的本领域科学家、工程师和从业者能够由粗略查看快速地确定本申请技术公开的性质和要素。摘要既不意图限制本申请的发明(其由权利要求度量),也不意图以任何方式限制本发明的范围。
[0033] 附图简述
[0034] 本文结合的附图构成了说明书的一部分并说明了本发明的优选的实施方案。
[0035] 图1显示了本发明的通用结构。
[0036] 图2显示了开发的BQS的化学式的表。
[0037] 图3制备(E)-2-苯乙烯基吲哚衍生物II的合成方法。
[0038] 图4显示了(E)-2-苯乙烯基吲哚衍生物II的化学式的表。
[0039] 图5显示了通过II的光诱导的环化合成BQS(I)。
[0040] 图6利用新方法合成新的氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓衍生物。
[0041] 图7显示氯化苯并噻唑并[3,2-a]喹啉鎓衍生物的表,系列1。
[0042] 图8显示氯化苯并咪唑并[3,2-a]喹啉鎓衍生物的表,系列2。
[0043] 图9显示氯化苯并噁唑并[3,2-a]喹啉鎓衍生物的表,系列3。
[0044] 图10显示氯化苯并硒唑并[3,2-a]喹啉鎓衍生物的表,系列4。
[0045] 图11ABQ与A431人类肿瘤的线粒体和DNA的细胞内结合的图像。
[0046] 图12ABQ38在A431肿瘤细胞上的自体荧光的图像。
[0047] 图13显示用BQ和阴性对照处理A431细胞的IC50的测定的表。
[0048] 图14显示用BQ处理的A431细胞上线粒体膜的状态的图。
[0049] 图15显示比较用BQ处理的A431细胞上的胱天蛋白酶3&7活化的图。
[0050] 优选实施方案的描述
[0051] 图1显示了合成的NBQ和ABQ的通用结构。如图2中所示,本发明具体涉及四种BQS(NBQ-38、ABQ-38、NBQ-95和ABQ-95)的合成和生物活性。如图3和图4所示,合成顺序开始于硝基取代的2-(2-氯苯乙烯基)苯并噻唑II的合成和特定方法,之后利用化镍作为催化剂用肼还原硝基。进一步通过一种方法光诱导地环化II,以可接受的收率得到I。如图5、图6和图7所示,结果是合成氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓。
[0052] 合成了四个系列,其中如图7所示,系列1(X=S)包括在环C和环D中结合了稠合的苯并噻唑的氯化苯并噻唑并[3,2-a]喹啉鎓或苯并噻唑并[3,2-a]喹啉高氯酸喹啉;如图8所示,系列2(X=NR)包括在环C和环D中结合了稠合的苯并咪唑部分的氯化苯并咪唑并[3,2-a]喹啉鎓;如图9所示,系列3(X=O)包括在环C和环D中结合了苯并噁唑环的氯化苯并噁唑并[3,2-a]喹啉鎓或苯并噁唑并[3,2-a]喹啉鎓高氯酸喹啉;最后如图
10所示,系列4(X=Se)包括在环C和环D中结合了苯并硒唑部分的氯化苯并硒唑并[3,
2-a]喹啉鎓。系列1-4进一步特征在于在环A中包括硝基或氨基取代基,这些分别被确定为NBQ和ABQ。如图2所示,从NBQ和ABQ表中选择的一些是获自系列1和2的NBQ-38、ABQ-38、NBQ-95和ABQ-95。
[0053] 特定的方法学或方法包括使用一些测量和仪器以便进行化合物的合成。除非另外声明,在本情况下一些过程在开放大气下在预干燥的玻璃器皿(2h,125℃)中进行。在23℃-25℃的室温下利用安装有350nm灯的Rayonet光化学反应器进行照射。利用熔-温
1 13
(Melt-Temp)仪器在毛细管中测定熔点。在诸如以下的分光计上记录 H和 C nmr光谱
1 13
通用电气QE-300(利用5mm C/H双探头),在对 H为300.15MHz的观测频率和对 C为
75.48MHz的观测频率下操作,并安装处理和分析由观测获得的数据的软件诸如Nicolet
1
1280数据系统和293-C脉冲编程器;或BrukerDRX500(利用5mm宽谱带探头),在对 H为
13
500.13MHz的可观测频率和对 C为125.77MHz的可观测频率下操作。质子数据参考在δ0.0ppm的四甲基烷(TMS),在δ7.26ppm的氯仿(CDCl3)或在δ2.49ppm的二甲亚砜
13
(DMSO-d6)。 C核参考在δ77.0ppm的氘代氯仿的1∶1∶1多重峰的峰中心或分配在δ39.5ppm的六氘代甲基亚砜的多重峰的中心峰。
[0054] 红外光谱记录在Nicolet系列6000FT-IR分光计上。高分辨质谱(HRMS)光谱记录在荧光光谱仪上,诸如FISON仪器、利用直插式探头(DIP)的VGAuto Spect系列。HRMS参数如下:电子碰撞:70eV;分辨率:1000ppm;温度斜坡:100-400℃(30℃/min)。薄层色谱法(TLC)在具有荧光指示剂的0.25cm厚度的聚酯支持的硅胶上进行并用紫外光(254nm)观测。通过Atlantic Microlab进行元素分析。
[0055] 此外,将化合物进行核磁共振研究,其中利用5mm NMR样品管在23-25℃之间的温度进行该过程。使用的溶剂是DMSO-d6和CDCl3且样品量的范围从30至150mg,全部溶解1 13
在大约0.50mL至0.75mL的相应的氘取代的溶剂中。H和 C nmr光谱的测量条件如下:脉冲宽度,分别是8.75μs(90°)和9.60μs(90°);谱宽分别是3311Hz和14705Hz;数据点分别是16K和32K。
[0056] 利用脉冲序列诸如由Bax和Freeman描述的序列记录COSY谱。在两个维(F1,F2)中谱宽均是3311Hz。光谱在Bruker DRX500中收集为256x 1k数据或在通用电气QE-300中以每块16-24捕获且捕获之间0.1s收集,并在每个维中利用正弦贝尔乘法将光谱处理为最终512×512实点矩阵(补零F1维),随后使最终数据矩阵对称。
[0057] 在Bruker DRX500NMR分光计上进行了所有异核多级量子相干(HMQC)和异核多键相关(HMBC)实验。光谱由每个t1进行96积累的256x4矩阵获得,并在F1和F2维中分别利用余弦平方乘法和正弦平方乘法将光谱处理为最终512×512实点矩阵(补零F1维)。n
延迟时间是3.0ms(1/2JCH=Δ1)以阻止单键反应,和50ms(1/JCH=Δ2)以展开远程偶合(10Hz)。
[0058] 利用一些方法合成BQS、NBQ和ABQ。然而在环A中包括氨基取代基和硝基取代基在合成(E)-2-苯乙烯基吲哚和氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓(BQS)之后进行。
[0059] 如图3和图4所示,(E)-2-苯乙烯基吲哚的合成具有至少四种不同的方法,其中每种方法包括:
[0060] 1.方法1
[0061] 将相应的2-氯取代苯甲和相应的2-甲基吲哚衍生物的等摩尔混合物溶解于摩尔过量的醋酐中并回流18至24h。使溶液在23℃-25℃之间的温度冷却并过滤沉淀的固体,用醋酐或冷的2∶1己烷/丙混合物洗涤。从有机非质子溶剂诸如丙酮、己烷/丙酮1∶1混合物、环己烷或甲苯中重结晶沉淀物,得到期望的产物。
[0062] 2.方法2
[0063] 在23℃-25℃之间的温度以恒定搅拌向DMSO(10mL)中的2-甲基苯并噻唑和相应的2-氯-6-取代苯甲醛的等摩尔溶液一次性加入50%氢氧化钠溶液(3.0mL)。立即观察到固体形成,并额外搅拌混合物5-15min。加入水之后,搅拌反应混合物约5min。真空过滤并从甲苯或丙酮中重结晶,得到期望的产物。
[0064] 3.方法3
[0065] 将相应的2-氯取代苯甲醛和相应的2-甲基吲哚衍生物的等摩尔混合物溶解于摩尔过量的醋酐中并回流18至24h。使溶液在23℃-25℃之间的温度冷却并过滤沉淀的固体,用醋酐或冷的2∶1己烷/丙酮混合物洗涤。从有机非质子溶剂诸如丙酮、己烷/丙酮1∶1混合物、环己烷或甲苯中重结晶沉淀物,得到期望的产物。
[0066] 为了阻止2-氯-6-取代苯甲醛,过程包括由涉及冷凝诸如回流的技术组成的扩展。在回流过程中包括在沸腾的醋酐中等摩尔混合物与小量的2-甲基吲哚衍生物(0.2当1
量)持续48h至168h之间的延长的反应时间。通过TLC和 H NMR光谱监视反应过程。
[0067] 4.方法4
[0068] 本方法用于制备(E)-1-取代-2-(2-氯-5-硝基苯乙烯基)苯并咪唑(II),其中R基团对酸性条件敏感。特别地,这些化合物通过相应的(E)-2-苯乙烯基苯并咪唑-1-基阴离子与卤代烷(R-X)的烷基化而制备。向干燥的DME中加入分散于矿物油中的60%氢化钠(2.2当量)并在氩气气氛下在水浴中冷却搅拌。然后一次性加入(E)-1H-2-(2-氯-5-硝基苯乙烯基)苯并咪唑(1.0当量)。加完(E)-苯乙烯基苯并咪唑(II)后,在23℃-25℃搅拌反应混合物30min。然后在室温下缓慢加入烷化剂(每当量(E)-苯乙烯基苯并咪唑1.5当量)并在氮气气氛下搅拌反应混合物6-24h。在该时间结束时,将得到的反应混合物在冰水浴中冷却并加入水。在真空下过滤得到的沉淀物,用1∶1丙酮/己烷混合物洗涤并干。
[0069] 如图6所示,利用至少四种不同的方法进行氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓的合成,其中每种方法包括:
[0070] 1.方法1
[0071] 使用波长为350nm灯的可透容器。在本情况下,选择的反应容器是Pyrex管(40×6×0.3cm)。利用装配有350nm灯的Rayonet光化学反应器进行照射,代替
450W-Hanovia汞汽灯作为光源。重要的是理解照射的特异性是为了避免不期望的反应。照射溶解于150-250mL 3∶1苯∶二噁烷混合物中的0.2-1.0g相应的(E)-2-(2-氯苯乙烯基)吲哚(II)样品10-18h的间隔。在每次中断后,过滤溶液以移出部分产物。在滤纸上获得纯形式的固体材料。用蒸馏水(大约15mL)提取残留在管壁上的剩余的产物。滤纸也用水洗涤以移出水溶性产物。过滤来自一些照射的合并的水提取物并经冷冻干燥以分离纯的BQS。重新使用前,辐照容器依次用丙酮、乙醇硫酸(1.0M)、水、稀释的酸钠溶液(10%)、蒸馏水和丙酮洗涤。最后,在烘箱中干燥不少于24h。
[0072] 2.方法2
[0073] 使用波长为350nm灯的可透容器。在本情况下,反应容器是Pyrex管(40×6×0.3cm)。利用装配有350nm灯的Rayonet光化学反应器进行照射,代替
450W-Hanovia汞汽灯作为光源。照射前将0.2-1.0g相应的(E)-2-(2-氯苯乙烯基)吲哚(II)样品溶解于150-250mL 2∶1∶1苯∶溴苯∶二噁烷混合物中。在每次中断后,过滤溶液以移出部分产物。在滤纸上获得纯形式的固体材料。用蒸馏水(大约15mL)提取残留在管壁上的剩余的产物。滤纸也用水洗涤以移出水溶性产物。过滤来自一些照射的合并的水提取物并经冷冻干燥以分离纯的BQS。重新使用前,辐照容器依次用丙酮、乙醇、硫酸(1.0M)、水、稀释的碳酸钠溶液(10%)、蒸馏水和丙酮洗涤。最后,在烘箱中干燥不少于
24h。
[0074] 3.方法3
[0075] 使用波长为350nm灯的可透容器。在本情况下,反应容器是Pyrex管(40×6×0.3cm)。利用装配有350nm灯的Rayonet光化学反应器进行照射,代替
450W-Hanovia汞汽灯作为光源。首先将溶解于150-250mL 3∶1苯∶二噁烷混合物中的
0.2-1.0g相应的(E)-2-(2-氯苯乙烯基)吲哚(II)样品用氩气脱气,然后照射5-18h。在
4-5h的间隔之间,过滤溶液以移出部分产物。在滤纸上获得纯形式的固体材料。用蒸馏水(大约15mL)提取残留在管壁上的剩余的产物。滤纸也用水洗涤以移出水溶性产物。过滤来自一些照射的合并的水提取物并经冷冻干燥以分离纯的BQS。在开始的过程中BOS高氯酸盐通过加入高氯酸水溶液或饱和高氯酸钠溶液通过其沉淀来分离。重新使用前,辐照容器依次用丙酮、乙醇、硫酸(1.0M)、水、稀释的碳酸钠溶液(10%)、蒸馏水和丙酮洗涤。最后,在烘箱中干燥不少于24h。
[0076] 4.方法4
[0077] 该方法用于以改善的收率制备NBQ-95。向含有3mL DMSO-d6、卵形或圆形搅拌棒的小圆底烧瓶中加入0.15-0.3g待异构化的2-苯乙烯基苯并噻唑(II)样品。该过程进行得顺利,即使2-苯乙烯基苯并噻唑(II)没有全部溶解在DMSO中。烧瓶放置在光化学反应器中,诸如装配有350nm灯的Rayonet仪器并在磁力搅拌下照射4-6h时段。在反应期末,固体完全溶解并在冷却至室温时固化。将反应混合物加入到含有50-75mL蒸馏水的烧杯中并搅拌额外的15min。通过真空蒸馏除去沉淀的固体并用三份50mL蒸馏水洗涤。将固体放置于干燥器中并干燥24h时段。将固体溶解于100mL无水苯中并用无水硫酸钠干燥。通过过滤除去硫酸钠并将透明溶液放置于照射管中并在Rayonet仪器中暴露于350nm光,并如方法1中合成BQS所描述的进行操作。
[0078] 在合成(E)-2-苯乙烯基吲哚和氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓(BQS)并加入氨基取代基和硝基取代基之后,四种选择的化合物的结果是:
[0079] 1.NBQ-38(7-乙基-3-硝基氯化苯并咪唑并[3,2-a]喹啉鎓):
[0080] 根据方法1,2-(21-氯-51-硝基苯乙烯基)-1-乙基苯并咪唑(IIt)(0.60g,1
1.8mmol)经光环化(BQS方法1)得到0.45g(75%)NBQ-38:H NMR(DMSO-d6,300MHz)δ9.43(d,J=9.0Hz,1H,芳族的),9.40(d,J=3.0Hz,1H),9.20(d,J=9.0Hz,1H芳族的),9.06(d,J=9.0Hz,1H,芳族的),8.78(dd,J=9.0,3.0Hz,1H,芳族的),8.69(d,J=
9.0Hz,1H芳族的),8.43(d,J=9.0Hz,1H芳族的),8.05-7.94(m,2H,芳族的),5.01(q,J
13
=7.5Hz,2H,CH2),1.50(t,J= 7.5Hz,3H,Me);C NMR(DMSO-d6,300MHz)δ31.3,111.7,
113.6,-116.4,118.9,123.9,126.2,126.4,126.8,127.6,128.6,132.7,136.1,139.1,
143.9,144.8;IR(KBr)3400.0,3350.0,3025.0,3000.0,2950.0,2925.0,1618.0,1570.2,
1527.6,1473.2,1451.0,1427.2,1384.3,1346.5,1373.0,1253.0,1253.4,1208.8,1161.4,-1
1088.8,987.0,913.1,812.9,763.2,737.6,696.7,601.7,584.5,556.3,507.4,455.6cm 。
化合物分析为高氯酸盐衍生物。C17H14Cl-N3O6的分析计算值:C,52.12;H,3.60;N,10.73。实测值:C,52.08;H,3.63;N,10.67。
[0081] 2.NBQ-95(2-氯-10-甲基-3-硝基氯化苯并噻唑并[3,2-a]喹啉鎓)
[0082] 利用方法4从(E)-5-甲基-2-(2,4-二氯-5-硝基苯乙烯基)苯并噻唑(0.543g,1.49mmol)起始合成,(E)-5-甲基-2-(2,4-二氯-5-硝基苯乙烯基)苯并噻唑如图3所述(BQS方法1)在沸腾的醋酐中由2,4-二氯-5-硝基苯甲醛和2,5-二甲基苯并噻唑的缩合来制备。得到的苯乙烯基衍生物(IIc)经光环化得到0.22g(41%)NBQ-95黄色固
1
体:mp 236-240℃(dec.);H NMR(300.15MHz,DMSOd6):δppm 9.54(s,1H),9.37(s,1H),
9.06(s,1H),9.00(s,2H),8.59 和 7.86(AB,2H,J = 8.4Hz),2.74(s,3H);UV-vis(95 %EtOH)λmax/nm(e):389(11196),380(11363),270(14858),225sh(21441) 和 202(28390);
C16H10Cl2N2O2SH2O的分析计算值:C,50.14;H,3.16;N,7.31%。实测值:C,49.85;H,3.35;N,
7.00%。
[0083] 3.ABQ-38和ABQ-95(3-氨基-7-乙基氯化苯并咪唑并[3,2-a]喹啉鎓,和3-氨基-2-氯-10-甲基氯化苯并噻唑并[3,2-a]喹啉鎓)
[0084] ABQ-38和ABQ-95的氨基前体(分别是(E)-7-乙基-2-(5-氨基-2-氯苯乙烯基)苯并咪唑IIv和(E)-5-甲基-2-(5-氨基-2,4-二氯苯乙烯基)苯并噻唑IId)通过在干燥的甲醇中在硼化镍存在下用肼还原相应的硝基衍生物而制备,参见图3。(E)-7-乙基-2-(5-氨基-2-氯苯乙烯基)苯并咪唑IIv如所述(BQS方法1)经光环化得到3-氨
1
基-7-乙基氯化苯并咪唑并[3,2-a]喹啉鎓(ABQ-38)黄色固体:H NMR(500.13MHz,DMSO-d6):δppm 9.05(d,1H,J=8.50Hz),8.88(d,1H,J=9.0Hz),8.56(d,1H,J=9.5Hz,
8.27(d,1H,J=8.5Hz),8.23(d,1H,J=9.50Hz),7.90(t,1H,J=7.5Hz),7.81(t,1H,J=7.5Hz),7.43(dd,1H,J=8.5,2.5),7.27(d,1H,J=2.5Hz),4.83(q,2H,J=7.0Hz),
1.48(t,3H,J=7.0Hz);UV-vis(95%EtOH)λmax/nm(e):409(1410),351(8104),336(9815)和271(20866);C17H16N3的HRMS计算值(化合物没有氯化物平衡离子)262.1,在m/z
261.9实测ESI。(E)-5-甲基-2-(5-氨基-2,4-二氯苯乙烯基)苯并噻唑IId如所述(BQS方法1)经光环化得到3-氨基-2-氯-10-甲基氯化苯并噻唑并[3,2-a]喹啉鎓(ABQ-95)
1
黄色固体:H NMR(500.13MHz,DMSO-d6):δppm 9.17(s,1H),8.92(s,1H),8.63(AB四重峰,2H,J=9.5Hz),8.48(d,1H,J=8.5Hz),7.76(d,1H,J=8.5Hz),7.53(s,1H),6.50(m,
2H),2.70(s,3H);UV-vis(95 % EtOH)λmax/nm(e):429(4417),380(10 387),282(22 568)+
和214(2650);C16H12ClN2S 299.0的HRMS计算值(没有氯化物平衡离子),在m/z 299.0M实测ESI。
[0085] 在环A中包括氨基取代基和硝基取代基的(E)-2-苯乙烯基吲哚和氯化吲哚并[3,2-a]喹啉鎓的合成得到了提供一些性质、更具体地展示了生物活性的增加的ABQ和NBQ。例如,当对人类肿瘤细胞系-表皮样癌A431细胞(ATCC CRL-1555ABQ)检测时,ABQ化合物展示了(1)细胞内结合;(2)自体荧光;(3)通过由线粒体损伤和胱天蛋白酶3和7活化介导的凋亡活化对恶性细胞的细胞毒性和;(4)细胞器结合及损伤。
[0086] 关于细胞器结合,图11显示了A431肿瘤细胞用具有鉴别干涉对比和电控载物台的Nikon Eclipse E800宽视野荧光显微镜的照片,清楚地说明了这些ABQ(ABQ-38和ABQ-95)与DNA和线粒体结合的能力。
[0087] 关于自体荧光,选择玫瑰树作为荧光阳性对照,因为它是ABQS的结构类似物。通过范围从0至50uM的浓度处理A431细胞培养物(一式二份)来测定A431中玫瑰树碱的IC50剂量。每个平板上的最终体积是9mL含有细胞整份试样、介质和药物的修饰的RPMT
1640。细胞暴露于IC50浓度的ABQS和玫瑰树碱,孵育并在72小时期间通过倒置显微镜监视。具有U滤光镜、40X物镜的Olympus CKX41倒置荧光显微镜(50w Hg灯)。利用Q捕获软件获取暴露13-17秒时的照片。利用阴性和阳性对照作为参考来区分自体荧光细胞和非自体荧光细胞。图11和图12用荧光显微镜(Olympus CKX41)显示了A431肿瘤细胞的ABQ38的自体荧光。图像清楚地显示了ABQ作为细胞相互作用的标记的自体荧光能力。
[0088] 关于细胞毒性,为了测定BQS的细胞毒性,5×106个细胞的一式两份培养物接种在2
25cm 的烧瓶中。每个平板的最终体积是9mL含有细胞整份试样、介质和本发明的BQS的修饰的RPMT 1640。然后孵育细胞4小时,使细胞粘附在烧瓶上。用范围5uM至100uM的浓度的BQS培养细胞48小时。在每个实验中包括了用超纯水(媒介物)处理的阴性对照。用不同浓度的每个化合物处理培养的细胞以通过测定IC50或50%的细胞群的抑制来测定其生长抑制效价。在暴露期末,除去介质并用磷酸盐缓冲盐水(PBS)清洗培养物两次以除去溶液中的化合物。用5%胰蛋白酶分离细胞,离心,在新鲜的介质中再悬浮并通过细胞存活力方案诸如锥蓝排除分析计数。计算细胞存活并用Microsoft Excel 软件对时间绘图。图
12显示了与其硝基取代类似物相比获得的ABQ的IC50%如下:NBQ38:36uM;ABQ38:32uM;
NBQ95:28uM和ABQ95:36uM。
[0089] 关于由膜渗透性和胱天蛋白酶活化介导的凋亡诱导,程序性细胞死亡(凋亡)被证实为主要的细胞死亡机制,利用线粒体膜的渗透性作为指示。进行了两次重复实验。将培养的细胞暴露于IC50浓度的BQ并孵育48小时。对照包括作为阳性对照的缬氨霉素(5uM)和作为阴性对照的超纯水。在处理期末,用PBS洗涤细胞,用5%胰蛋白酶分离并离心。为TM每个样品制备细胞整份试样并根据生产商说明书用Mito PT 测定(免疫化学技术LLC)染色一小时。通过具有U感光滤光片和40X物镜的倒置荧光显微镜同时观察凋亡(527nm)和非凋亡(590nm)细胞。利用阴性和阳性对照作为参照区分凋亡细胞(绿色)与非凋亡的细胞(红橙)。
[0090] 为了定量凋亡分析,处理之后计数大约5×106个细胞的整份试样并用Mito PTTM染料染色。通过用单管模量(Turner Biosystem荧光计)测量527nm处荧光单体信号和590nm处J聚集评测了样品荧光。观察到了蓝色滤光镜捕获的相应于凋亡细胞(527nm)的
515-570nm之间的发射;关于所述滤光镜的高荧光强度揭示了受损的线粒体膜。绿色滤光镜捕获范围为580-640nm的发射并检测健康细胞(590nm);在此通道中的高荧光强度揭示了健康的线粒体。因为ABQ在荧光染料的发射波长附近微弱地发射荧光,我们用两种滤光镜(蓝色和绿色)来测量染色的整份试样和未染色的整份试样的荧光用于本底测定和数据标准化。计算了数据并通过扣除来自阴性对照的任何本底荧光进行了两次标准化。计算了凋亡细胞的百分数并用Microsoft Excel 软件对药物绘图。图13说明了选择的BQS(NBQ-38、ABQ-38、NBQ-95和ABQ-95)对线粒体膜渗透性的能力之间的比较。
[0091] 另外,对于胱天蛋白酶3和7活化,应用了基于与活性胱天蛋白酶结合的酶的比色TM测定诸如源于免疫化学技术的Magic Red 测定。在凋亡过程中,位于溶酶体的酶原裂解成为DEVD酶--胱天蛋白酶3和7的活性酶(Belloc,F.等人2000)。酶原是非活性酶前体,其需要生物化学变化(裂解)来暴露其活性位点(Biagiotti,E。等人2000;Lee,B.W.,TM
2003)。利用Magic Red 测定,具有非活性胱天蛋白酶3和7的凋亡细胞不发荧光,而具有活性胱天蛋白酶3和7的细胞发红色荧光,表明阴性或阳性凋亡。文献表明十字孢碱和顺铂诱导涉及胱天蛋白酶3和7的凋亡(Zhang,X.D.等人2004;Blanc,C.等人2000),使顺铂和十字孢碱成为合适该测定的阳性对照。
[0092] 使用了细胞培养基,诸如RPMI 1640,所述培养基用被添加以改善细胞复制并阻止6
细菌污染的额外的营养素和添加剂诸如胎血清和抗生素来改进。5×10 个细胞的细胞培
2
养物接种在25cm 细胞培养瓶中(两份)。每个平板上的最终体积是9mL含有细胞整份试样、介质和药物的修饰的RPMT 1640。对于凋亡诱导能力,顺铂(3uM)和十字孢碱(1uM)用作阳性对照且未处理的细胞作为阴性对照。在处理时间结束时,细胞用PBS洗涤,用5%胰蛋白酶分离细胞并离心。计数细胞并用甲酚紫(荧光染料)染色整份试样一小时。用倒置显微镜定性地监视活性胱天蛋白酶3和7,在用40X物镜暴露9秒时用G滤光镜捕获细胞图像。利用阴性和阳性对照作为参照区分凋亡细胞(红色)和未凋亡的细胞(无荧光的)。
5
制备最近的5×10 个暴露细胞的整份试样并根据生产商说明书(进行稍微的修改)用染料染色。
[0093] 如图12所观察到的,胱天蛋白酶3和7活化的顺序如下:顺铂:51±13%=ABQ38:51±1%>ABQ95:46±6%>BQ108:27±5%>NBQ38:22±7%和阴性对照:0±1%。ABQ38在暴露48小时呈现出最高的胱天蛋白酶3和7活化。
[0094] 本发明不限于上述精确的配置。虽然本发明已被描述为具有优选的设计,然而,应该理解的是在考虑本说明书和附图之后,本发明的许多改变、修饰、变化和其它用途和应用对本领域技术人员是明显的,而在实质上不偏离本发明的新颖的教导和优势。因此,不偏离本发明的精神和范围的所有这样的改变、修饰、变化和其它用途和应用视为被本发明所覆盖,如以下权利要求和其法律等价物所限定的。在权利要求中,手段加功能语句(如果有的话)意图覆盖本文描述的结构为进行列举功能且不仅是结构等价物也是等价结构。
[0095] 本文及所附声明(如果有的话)中引用的所有的专利、专利申请和出版物在此通过引用并入,如同其整体在本文提出。在这些专利中公开的所有或基本所有组分可用于本发明的实施方案中及其等价物中。在此通过引用并入的专利、专利申请和出版物的细节可被认为在起诉过程中可根据申请人的选择并入到权利要求中,在权利要求中作为进一步限定以专利性地区分任何修改的权利要求与任何应用的现有技术
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