张偲偲，余佳，曾晓萍，梁光义，孟雪玲，徐必学*（1. 贵州医科大学 省部共建药用植物功效与利用国家重点实验室，贵阳 550014；2. 贵州医科大学药学院，贵阳 550025；3. 贵州省中国科学院天然产物化学重点实验室，贵阳 550014）

喹啉及其衍生物是一类非常重要的氮杂环化合物[1]，具有多方面的生物活性，如抗疟疾[2-3]、抗菌[4-6]、抗炎症[7]、抗惊厥、降压、抗糖尿病、抗肿瘤[8-9]等，在制药工业中应用广泛。马来酸来那替尼和马来酸吡咯替尼都是喹啉类酪氨酸激酶抑制剂，它们均是通过阻止表皮生长因子受体的信号通路转导，来达到抗肿瘤的目的[10]。有研究表明喹啉作为抗肿瘤药物时，其母核3位氰基可以与水分子结合，该水分子可以充当药物和酶之间连接的桥梁从而发挥药效，Li等[11]采用硝基替代氰基，也获得具有良好抗肿瘤活性的化合物，且硝基在抗肿瘤药物中应用广泛[12]。醛氧化酶（aldehyde oxidase，AOX）是存在于哺乳动物细胞质中的一类含钼-黄素蛋白，具有广泛的底物特异性，可催化醛类及含氧、含氮杂环类化合物的氧化反应[13-16]。由于AOX的氧化作用，在体内代谢过程中，2-位无取代喹啉类药物易被氧化成2-喹啉酮类化合物，此类化合物易结晶沉淀而引起肾脏毒性[17-18]。

由于氟原子具有最强的电负性（4.0）和很强的C-F键等特殊性，使得含氟化合物在许多领域，特别是在医药领域得到了广泛应用[19]，通过引入三氟甲基（-CF3）取代基能显著改变原化合物的化学稳定性、亲脂亲油性、生物膜通透性、体内代谢稳定性及其与生物蛋白酶结合的能力等[20]。如为改善奎宁2-位易被氧化失活的问题，研究人员在2-位引入CF3，从而发现了代谢阻滞剂甲氟喹，其不良反应大大减小，活性更强（见图1）。

图1 来那替尼、吡咯替尼、奎宁、甲氟喹和拟合成的目标化合物结构式Fig 1 Structural formula of neratinib，pyrotinib，quinine，mefloquine and target compounds

结合三氟甲基取代的优点和喹啉母核作为抗肿瘤药物这一优势结构，本文设计合成了一系列2-三氟甲基-3-硝基-喹啉-4-胺衍生物（见图2），并以阿霉素为阳性对照，采用MTT法[21]测试目标化合物对乳腺癌细胞（MDA-231）、前列腺癌细胞（LNCAP）、人肺癌细胞（A549）、前列腺癌细胞（PC3）的体外抑制活性。

1 仪器与试药

GB3002型电子天平（METTLER TOLEDO）；MYP19-2型磁力搅拌器（上海梅颖浦仪器仪表制造有限公司）；Rotavaper R-114型旋转蒸发仪（BUCHI）；XT-4型熔点仪（上海华岩仪器设备有限公司）；Bruker Avance NEO 600 MHz型 核磁共振仪（DMSO-d6或CDCl3为溶剂，TMS为内标，瑞士Bruker公司）；HP-5793型质谱仪（Hewlett-Packard公司）；恒温培养箱（美国Grant公司）；超低温冰箱（美国Beckman公司）；显微镜（Olympus Corporation）；多功能酶标仪（美国Biotek公司）。柱层析硅胶（200～300目）和薄层层析硅胶板（青岛海洋化工厂）；四氮唑蓝（MTT，Sigma公司）；所用试剂均为市售分析纯或化学纯；A549细胞（湖南丰晖生物科技有限公司）；PC3细胞、LNcap细胞、MDA-231细胞（贵州省中国科学院天然产物化学重点实验室）。

2 方法与结果

2.1 目标化合物合成路线

将4-甲氧基苯胺和三氟乙酰乙酸乙酯以多聚磷酸催化反应得化合物1，1经硝化反应得化合物2，2进行氯代反应得化合物3，3与苯胺类化合物进行偶联得喹啉类衍生物4a～4f，4a～4d经N-烷基化反应得化合物5a～5d'（见图2）。

图2 目标化合物的合成路线图Fig 2 Synthesis route of target compounds

2.2 化学合成

2.2.1 2-三氟甲基-4-羟基-6-甲氧基-喹啉（化合物1）的合成 取多聚磷酸22.00 g（65.10 mmol）、4-甲氧基苯胺2.00 g（16.20 mmol）于250 mL反应瓶内，置换氩气，于100℃下搅拌0.5 h后缓慢注入三氟乙酰乙酸乙酯2.40 mL（16.40 mmol），注入完毕升温至110℃。反应4 h至完毕，将反应物分散至冰水混合物中并且迅速搅拌，大量固体析出，抽滤，滤饼水洗至中性，减压烘干即得化合物1，收率：77.9%。1H NMR（600 MHz，DMSO-d6）δ7.91（d，J＝8.4 Hz，1H），7.52～7.35（m，2H），7.10（s，1H），3.89（s，3H）；13C NMR（151 MHz，DMSO-d6）δ162.1，158.4，145.4，144.4，131.1，123.3，122.7，125.1～119.1（m），100.5，100.3，56.0；19F NMR（565 MHz，DMSO-d6）δ－66.12。

2.2.2 2-三氟甲基-3-硝基-6-甲氧基-4-氯-喹啉（化合物3）的合成 取化合物1 2.00 g（8.22 mmol）于反应瓶内，加入冰醋酸50 mL，置换氩气，40℃下缓慢滴加浓硝酸0.70 mL（9.86 mmol）。40℃下搅拌11 h至反应完全，反应体系内析出大量沉淀，抽滤，水洗滤饼至中性，减压烘干即得化合物2共1.61 g，取化合物2的粗品1.61 g，加入20 mL DMF将其完全溶解，置换氩气，于100℃下，缓慢注入三氯氧磷1.53 mL（16.76 mmol）。搅拌2 h后反应完毕，将反应体系分散于乙酸乙酯和水中，萃取，有机层用水洗涤两次，无水硫酸镁干燥，减压回收溶剂，残余物经硅胶柱层析纯化，得化合物3（共1.21 g），收率：75.2%。1H NMR（600 MHz，DMSO-d6）δ8.23（d，J＝9.2 Hz，1H），7.78（dd，J＝9.2，2.6 Hz，1H），7.54（s，1H），4.05（s，3H）；13C NMR（151 MHz，DMSO-d6）δ162.4，142.1，140.7，133.2（q，J＝34.2 Hz），133.9，132.7，128.4，127.6，120.4（q，J＝275.6 Hz），103.3，56.9；19F NMR（565 MHz，DMSO-d6）δ－63.62。

2.2.3 化合物4的合成（以4a为例） 取化合物3 200 mg（652 μmol），注入冰醋酸3 mL，置换氩气，加入4-氟苯胺310 μL（326 μmol），100℃下搅拌24 h至反应完全，将反应物分散于乙酸乙酯和水中，萃取，有机层用水洗涤两次，无水硫酸镁干燥，减压回收溶剂，残余物经硅胶柱层析纯化，得黄色固体状化合物4a，收率为73.5%。参照上述方法合成4b～4f。

2-三氟甲基-N-（4-氟苯基）-3-硝基-6-甲氧基-喹啉-4-胺（4a）：黄色固体，m.p.129～132℃，1H NMR（600 MHz，CDCl3）δ8.04（d，J＝9.2 Hz，1H），7.97（s，1H），7.41（dd，J＝9.2，2.6 Hz，1H），7.10～6.95（m，4H），6.87（d，J＝2.6 Hz，1H），3.50（s，3H）；13C NMR（151 MHz，CDCl3）δ160.8，159.1，159.0，142.8，141.4，137.9（q，J＝35.8 Hz），137.3（d，J＝3.0 Hz），133.2，132.7，125.2，123.7（d，J＝7.8 Hz），122.3，120.4（q，J＝275.5 Hz），116.6，116.4，104.5，55.3；19F NMR（565 MHz，CDCl3）δ－63.81，－116.21；MS（ESI）m/z：382.0 [M＋H]＋。

2-三氟甲基-N-（3，4-二氯苯基）-3-硝基-6-甲氧基-喹啉-4-胺（4b）：收率为65.0%。黄色固体，m.p. 188～193℃，1H NMR（600 MHz，DMSO-d6）δ9.70（s，1H），8.10（d，J＝9.2 Hz，1H），7.72（d，J＝2.5 Hz，1H），7.65（dd，J＝9.2，2.6 Hz，1H），7.55（d，J＝8.7 Hz，1H），7.36（d，J＝2.6 Hz，1H），7.07（dd，J＝8.7，2.6 Hz，1H），3.92（s，3H）；13C NMR（151 MHz，DMSO-d6）δ160.3，149.6，141.9，140.8，136.4（q，J＝34.8 Hz），132.4，131.8，131.2，126.2，125.4，122.6，121.32（q，J＝275.5 Hz），121.2，114.9，114.5，103.4，56.6；19F NMR（565 MHz，DMSO-d6）δ－63.1；MS（ESI）m/z：432.1 [M＋H]＋。

2-三氟甲基-N-（苯基）-3-硝基-6-甲氧基-喹啉-4-胺（4c）：收率为78.0%。黄色固体，m.p.135～142℃，1H NMR（600 MHz，DMSO-d6）δ9.61（s，1H），8.03（d，J＝9.2 Hz，1H），7.81（d，J＝2.6 Hz，1H），7.59（dd，J＝9.2，2.7 Hz，1H），7.32（dd，J＝8.2，7.6 Hz，2H），7.16（t，J＝7.4 Hz，1H），7.10（d，J＝7.6 Hz，2H），3.88（s，3H）；13C NMR（151 MHz，DMSO-d6）δ159.9，141.6，141.5，139.9，136.6（q，J＝33.9 Hz），132.3，130.2，129.4，125.4，125.0，124.4，122.3，121.37（q，J＝276.0 Hz），103.4，56.5；19F NMR（565 MHz，DMSO-d6）δ－63.17；MS（ESI）m/z：364.1 [M＋Na]＋。

2-三氟甲基-N-（4-三氟甲氧基苯基）-3-硝基-6-甲氧基-喹啉-4-胺（4d）：收率为75.5%。黄色固体，m.p. 115～131℃，1H NMR（600 MHz，DMSO-d6）δ9.69（s，1H），8.07（d，J＝9.2 Hz，1H），7.74（d，J＝2.6 Hz，1H），7.62（dd，J＝9.2，2.6 Hz，1H），7.31（d，J＝8.4 Hz，2H），7.21（dd，J＝9.5，2.6 Hz，2H），3.88（s，3H）；13C NMR（151 MHz，DMSO-d6）δ160.1，145.1，141.7，141.4，139.6，136.5（q，J＝34.6 Hz），132.4，131.1，125.3，124.6，123.4，122.2，121.57（q，J＝275.7 Hz），120.62（q，J＝275.6 Hz），103.5，56.5；19F NMR（565 MHz，DMSO-d6）δ－57.16，－63.20；MS（ESI）m/z：448.0 [M＋H]＋。

2-三氟甲基-N-（4-氯苯基）-3-硝基-6-甲氧基-喹啉-4-胺（4e）：收率为70.0%。黄色固体，m.p. 180～183℃，1H NMR（600 MHz，DMSO-d6）δ9.67（s，1H），8.07（d，J＝9.2 Hz，1H），7.79（d，J＝2.6 Hz，1H），7.62（dd，J＝9.2，2.6 Hz，1H），7.44～7.30（m，2H），7.12（d，J＝8.7 Hz，2H），3.91（s，3H）；13C NMR（151 MHz，DMSO-d6）δ160.1，141.6，141.3，139.2，136.5（q，J＝34.5 Hz），132.4，130.7，129.3，128.9，125.2，124.6，121.59（q，J＝275.8 Hz），103.4，56.6；19F NMR（565 MHz，DMSO-d6）δ－63.15；MS（ESI）m/z：400.1 [M＋Na]＋。

2-三氟甲基-N-（2，3，4-三氟苯基）-3-硝基-6-甲氧基-喹啉-4-胺（4f）：收率为60.0%。黄色固体，m.p. 210～214℃，1H NMR（600 MHz，CDCl3）δ8.14（d，J＝9.3 Hz，1H），7.53（dd，J＝9.2，2.7 Hz，1H），7.46（s，1H），6.89（d，J＝2.7 Hz，1H），6.53（dd，J＝8.1，5.7 Hz，2H），3.68（s，3H）；13C NMR（151 MHz，CDCl3）δ160.0，152.49（q，J＝103.52 Hz），143.1，138.9，137.6，137.46（q，J＝35.8 Hz），135.5，133.0，125.7，123.3，120.24（q，J＝275.5 Hz），104.5（d，J＝5.7 Hz），104.4（d，J＝5.4 Hz），103.7，55.7；19F NMR（565 MHz，CDCl3）δ－63.90，－131.38，－131.42，－164.96；MS（ESI）m/z：440.1 [M＋Na]＋。

2.2.4 化合物5的合成（以5a为例） 取化合物4a 300 mg（0.79 mmol）、NaH 39.2 mg（0.98 mmol）于反应瓶中，置换氩气，加入4 mL DMF，搅拌下注入碘甲烷98.0 μL（1.57 mmol），室温反应48 h至反应完全，将反应物分散于乙酸乙酯和水中，萃取，有机层用水洗涤两次，无水硫酸镁干燥，减压回收溶剂，残余物经硅胶柱层析纯化，得化合物5a 150 mg，收率为48.4%。参照上述方法合成5b～5d'。

2-三氟甲基-N-甲基-N-（4-氟苯基）-3-硝基-6-甲氧基-喹啉-4-胺（5a）：黄色固体，m.p.117～146℃，1H NMR（600 MHz，CDCl3）δ8.19（d，J＝9.3 Hz，1H），7.53（dd，J＝9.3，2.8 Hz，1H），6.98（d，J＝2.7 Hz，1H），6.97～6.91（m，2H），6.69～6.63（m，2H），3.76（s，3H），3.39（s，3H）；13C NMR（151 MHz，CDCl3）δ161.1，157.5，144.9，144.2，143.2，141.8，136.8（q，J＝36.9 Hz），132.8，129.1，125.7，120.3（q，J＝275.9 Hz），116.4（d，J＝8.1 Hz），116.1（d，J＝22.5 Hz），102.1，55.8，39.7；19F NMR（565 MHz，CDCl3）δ－64.39；MS（ESI）m/z：418.1 [M＋Na]＋。

2-三氟甲基-N-甲基-N-（3，4-二氯苯基）-3-硝基-6-甲氧基-喹啉-4-胺（5b）：收率为80.0%。黄色固体，m.p. 120～134℃，1H NMR（600 MHz，CDCl3）δ8.23（d，J＝9.3 Hz，1H），7.58（dd，J＝9.3，2.7 Hz，1H），7.22（d，J＝8.9 Hz，1H），6.91（d，J＝2.7 Hz，1H），6.78（s，1H），6.39（d，J＝7.4 Hz，1H），3.81（s，3H），3.36（s，3H）；13C NMR（151 MHz，CDCl3）δ161.6，146.0，144.4，143.2，142.0，136.6（q，J＝36.7 Hz），133.4，133.0，130.9，128.9，126.1，123.6，120.1（q，J＝275.7 Hz），115.4，113.9，101.6，55.9，39.4；19F NMR（565 MHz，CDCl3）δ－64.39；MS（ESI）m/z：446.1 [M＋H]＋。

2-三氟甲基-N-甲基-N-苯基-3-硝基-6-甲氧基-喹啉-4-胺（5c）：收率为77.8%。黄色固体，m.p. 126～142℃，1H NMR（600 MHz，CDCl3）δ8.19（d，J＝9.3 Hz，1H），7.52（dd，J＝9.3，2.8 Hz，1H），7.23（dd，J＝8.5，7.5 Hz，2H），6.98（d，J＝2.7 Hz，1H），6.92（t，J＝7.4 Hz，1H），6.70（d，J＝8.0 Hz，2H），3.72（s，3H），3.41（s，3H）；13C NMR（151 MHz，CDCl3）δ161.0，146.8，145.0，144.3，142.0，136.6（d，J＝33.9 Hz），132.7，129.5，129.3，125.8，120.7，121.37（d，J＝276.0 Hz），115.0，102.2，55.8，39.3；19F NMR（565 MHz，CDCl3）δ－64.41；MS（ESI）m/z：400.1 [M＋Na]＋。

2-三氟甲基-N-甲基-N-（4-三氟甲氧基苯基）-3-硝基-6-甲氧基-喹啉-4-胺（5d）：收率为39.8%。黄色固体，m.p. 96～110℃，1H NMR（600 MHz，CDCl3）δ8.22（d，J＝9.3 Hz，1H），7.56（dd，J＝9.3，2.8 Hz，1H），7.10（d，J＝8.8 Hz，2H），6.95（d，J＝2.7 Hz，1H），6.67～6.58（m，2H），3.75（d，J＝8.2 Hz，3H），3.71～3.65（m，2H），1.77（dt，J＝18.8，7.6 Hz，2H），0.97（t，J＝7.4 Hz，3H）；13C NMR（151 MHz，CDCl3）δ161.1，145.0，144.3，143.7，142.5，142.3，136.7（q，J＝36.9 Hz），132.8，129.6，125.8，122.5，120.92（q，J＝255.5 Hz），120.29（q，J＝276.5 Hz），115.8，102.3，55.7，39.5；19F NMR（565 MHz，CDCl3）δ－58.35，－64.45；MS（ESI）m/z：462.1 [M＋H]＋。

2-三氟甲基-N-丙基-N-（4-三氟甲氧基苯基）-3-硝基-6-甲氧基-喹啉-4-胺（5d'）：收率为41.1%。黄色固体，m.p. 107～132℃，1H NMR（600 MHz，CDCl3）δ8.23（d，J＝9.3 Hz，1H），7.58（dd，J＝9.3，2.7 Hz，1H），7.22（d，J＝8.9 Hz，1H），6.91（d，J＝2.7 Hz，1H），6.78（s，1H），6.39（d，J＝7.4 Hz，1H），3.81（s，3H），3.36（s，3H）；13C NMR（151 MHz，CDCl3）δ161.6，146.0，144.4，143.2，142.0，136.6（q，J＝36.7 Hz），133.0，130.9，128.9，126.1，123.6，120.7（q，J＝256.7 Hz），120.1（q，J＝275.7 Hz），115.4，113.9，101.6，56.0，21.2，11.1；19F NMR（565 MHz，CDCl3）δ－58.35，－64.45；MS（ESI）m/z：490.1 [M＋H]＋。

2.3 抗肿瘤活性测试

以阿霉素为阳性对照，采用MTT法测试目标化合物对MDA-231、LNCAP、A549、PC3细胞的体外抑制活性。分别取上述4种处于对数期的癌细胞，接种于96孔板中，培养24 h，取目标化合物及阿霉素用DMSO溶解完全，用无血清的培养基稀释给药，使96孔板每孔化合物终浓度为5 μmol·L－1。继续培养48 h后加入20 μL 5 mg·mL－1MTT溶液继续培养4 h。弃去上清液，加入150 μL DMSO，避光、低速震荡至完全溶解。于490 nm波长下用酶联免疫检测仪测量吸光度（OD）值，重复3次，计算抑制率，结果见表1。

表1 目标化合物的体外抗肿瘤活性Tab 1 Antitumor activities of the target compounds in vitro

由表1可知，在浓度为5 μmol·L－1时，4b、4f、5a、5c 4个化合物对4种肿瘤细胞具有一定的抑制作用，4-位N原子上烷基化后活性有所升高。为进一步阐明构效关系，后期将设计合成更多取代类型的2-三氟甲基-3-硝基-喹啉-4-胺类衍生物。

3 讨论

3.1 合成部分

本文通过以4-甲氧基苯胺为起始原料，通过环化、硝化、氯代、偶联、烷基化等反应，设计合成新型3-硝基-喹啉-4-胺衍生物11个。在化合物2的合成中，为防止喹啉环3-位和5-位同时引入硝基，浓硝酸的当量数应严格控制在1.0～1.2 eq。在本文采用的3-硝基-喹啉-4-胺类化合物合成路线中，部分中间体只需简单的沉淀法或萃取法纯化（不需要进行柱层析纯化）即可直接用于下一步反应，总收率较高。

3.2 小结

本文共合成了11个2-三氟甲基喹啉衍生物，并且以MTT法对其进行了抗肿瘤活性测试，结果显示化合物4b、4f、5a、5c对4种细胞株有一定的抑制活性。后续可通过引入不同取代基，如对6、7位和4位引入杂环进行修饰，深入探讨该类化合物抗肿瘤活性方面的构效关系，以寻找高效低毒的喹啉类抗肿瘤衍生物。