3-羧基香豆素衍生物的合成和抗肿瘤活性
甘娜娜，谭娅玲，张静，李山诺，郑绚，季红*
(广州医科大学药学院，广东广州 511436)
摘要
以取代水杨醛和丙二酸二乙酯为原料，经缩合、取代和水解等反应，设计合成了10个新的3-羧基香豆素衍生物，采用1HNMR、13CNMR和 HR-MS对合成的化合物结构进行了表征，并利用MTS法考察了其对人肝癌细胞HepG2、结肠癌细胞HCT116及正常肝细胞L-02的抗增殖活性。结果表明，7-环戊氧基-3-羧基香豆素、7-环己氧基-3-羧基香豆素和7-苄氧基-3-羧基香豆素对HepG2细胞的抗增殖活性最强（IC50分别为5.02、2.94、3.65 μmol/L），而7-异丁氧基-3-羧基香豆素和7-苯乙氧基-3-羧基香豆素对HCT116细胞的活性最强，其IC50分别为5.14、9.63 μmol/L。对HepG2细胞活性最好的化合物7-环己氧基-3-羧基香豆素与顺铂（cis-DDP）联用的结果显示，该化合物能显著增强顺铂对HepG2细胞的抗增殖作用。这些研究结果可为香豆素类抗肿瘤先导化合物的研究开发提供科学依据。
引言 香豆素是一类具有苯骈-δ-吡喃内酯环的杂环化合物，作为植物次生代谢产物，广泛存在于伞形科、芸香科、菊科、兰科、茄科、瑞香科、木樨科等植物中[1,2]。据报道，众多天然和合成的香豆素类化合物具有突出的药理活性，如抗炎[3]、抗氧化[4]、抗菌[5]、抗病毒[6]、镇痛[7]、抗血栓[8]、抗抑郁、抗肿瘤等[9-12]，被广泛应用于医药、香料、农药等领域。同时，由于香豆素类化合物在可见光范围内具有很强的荧光性，也被用作荧光染料和荧光探针[13]。显著的药理活性、良好的稳定性以及易于进行结构修饰等特点使香豆素类化合物引起了研究者们的极大兴趣。其中，香豆素类化合物在抗肿瘤领域的研究和应用一直备受关注[14-17]。近年来，许多香豆素衍生物，如蛇床子素、欧前胡素、补骨脂素、西瑞香素等的抗肿瘤活性被不断发现，各种作用机制也相继被报道[18-20]。从香豆素衍生物中寻找新的抗肿瘤先导化合物成为抗肿瘤药物研发的重要方向之一。 课题组前期设计合成了多个系列的香豆素衍生物，并进行了抗肿瘤活性研究。研究发现，3-羧基香豆素类化合物具有较突出的抗肿瘤活性，而对正常细胞无毒。在此基础上，本文进一步设计合成了一系列具有不同取代基的3-羧基香豆素衍生物，并对其进行了抗肿瘤活性研究，以考察香豆素母核上的取代基对活性的影响。 结论 本文设计合成了10个新的3-羧基香豆素化合物，采用1HNMR、13CNMR和HR-MS等分析方法对其进行了结构确证。体外抗肿瘤活性研究表明，化合物5d~5e和5h~5j对HepG2和HCT116两种肿瘤细胞均具有较好的抗增殖活性；7位环烷氧基取代的化合物5f和5g以及苄氧基取代的化合物5h对HepG2细胞的增殖具有显著的抑制活性（IC50分别为5.02、2.94、3.65 μmol/L），优于经典抗肿瘤药物顺铂（IC50为9.05 μmol/L）。7位烷氧基取代的化合物5e和5j对HCT116细胞的活性最强（IC50分别为5.14、9.63 μmol/L），优于顺铂（IC50为27.19 μmol/L）；而这些化合物对人正常肝细胞L-02几乎无活性。对HepG2细胞活性最强的化合物5g与顺铂联用的研究表明，在24 h时，化合物5g或顺铂的单独使用与联用无明显差异；但在48 、72 h时，二者的单独使用与联用具有显著性差异，表明化合物5g对顺铂的抗肿瘤活性具有明显的增敏作用。这些研究结果为进一步设计和优化香豆素类抗肿瘤药物提供了理论参考。 目录 1 实验部分 1.1 主要仪器与试剂 1.2 化合物的合成 1.2.1 化合物3a~3d的合成 向25 mL圆底烧瓶中依次加入14.48 mmol含不同取代基的水杨醛（1a~1d）和5 mL（30.40 mmol）丙二酸二乙酯，搅拌下加入1 mL哌啶，于室温反应3 h，向反应液中加入10% HCl调至pH4，产生白色沉淀，过滤后滤渣用少量水洗，分别得到化合物7-羟基香豆素-3-甲酸乙酯（3a）、7-羟基-8-甲基香豆素-3-甲酸乙酯（3b）、8-甲氧基香豆素-3-甲酸乙酯（3c）和6,8-二叔丁基香豆素-3-甲酸乙酯（3d），产率为39% ～ 98%。 1.2.2 化合物4a~4g的合成 1.2.3 化合物5a~5j的合成 1.3 体外抗增殖活性测试 将对照品和待测药物分别溶于细胞级的DMSO中，配制成浓度为50 mmol/L的储备液，储存于-20℃备用。取对数生长期的HepG2、HCT116和L-02细胞株制成细胞悬液，分别按2000、3000和3000个细胞/孔的细胞密度接种到96孔培养板中，每孔分别加190 μL RPMI 1640、DMEM和RPMI 1640培养基。 1.4 化合物5g联合顺铂对肝癌细胞HepG2增殖的抑制实验 取对数生长期的HepG2细胞株制成细胞悬液，以2000个细胞/孔接种在 96 孔培养板中，每孔加入190 μL RPMI 1640培养基，在含5% CO2和37℃饱和湿度下孵育24 h。待细胞贴壁后，分别加入10 μL IC50浓度的顺铂、化合物5g以及化合物5g和顺铂的混合物，每组设3个复孔，不加药物组作为阴性对照。在含5% CO2、37℃饱和湿度下分别孵育0、24、48、72 h。然后，每孔加入20 μL（1 mg/mL）MTS溶液，继续培养4 h，经微量混合震荡器震荡10 min后，采用酶标仪在490 nm下测定各孔的光密度值（OD）。 2 结果与讨论 2.1 结构表征 2.2 体外抗增殖活性测试 采用MTS法，以顺铂为阳性对照，考察了化合物5a~5j对HepG2、HCT116及L-02细胞的抗增殖活性，结果见表1。 2.3 化合物5g联合顺铂对HepG2细胞增殖的影响 为了考察合成的高活性化合物与经典抗肿瘤药物联用的效果，我们选取了对HepG2细胞活性最好的化合物5g，进一步研究了对其单独使用和与顺铂联用时的抗肿瘤效应。 3 结论
引用本文：甘娜娜，谭娅玲，张静，等.3-羧基香豆素衍生物的合成和抗肿瘤活性[J].化学试剂, 2020, 42(9):1052-1057.
