本发明属于新药物发现与创新药物合成技术领域，具体涉及一种左氧氟沙星醛缩氨基硫脲类衍生物，同时还涉及上述左氧氟沙星醛缩氨基硫脲类衍生物的制备方法，以及其在抗肿瘤药物中的应用。
背景技术：
新药创新起源于先导物的发现，而基于优势药效团骨架的拼合构建先导物分子是最经济和有效的策略。由醛或酮与氨基硫脲类构建的缩氨基硫脲类衍生物因其与大分子或金属离子易产生配合物或螯合作用而表现出广泛的药理活性备受关注。然而，构建缩氨基硫脲分子的醛或酮多为常见的苯类或杂环芳香类的醛和酮，而对喹啉醛，尤其是氟喹啉酮醛类形成的缩氨基硫脲类目前尚未见报道。另一方面，喹啉优势药效团骨架不仅是重要天然产物生物碱，如奎宁和喜树碱类的重要结构单元，也是抗菌氟喹诺酮类药物的药效团骨架。同时，氟喹诺酮类药物因有亲水性的哌嗪基存在而增大其水溶性，提高生物利用度。尤其是氟喹诺酮类药物的作用靶点—拓扑异构酶也是抗肿瘤药物的重要作用靶点，可将其抗菌活性转化为抗肿瘤活性。为此，将氟喹诺酮C-3羧基转化为甲酰基形成相应的氟喹诺酮C-3醛，然后与氨基硫脲或取代的氨基硫脲缩合，进而实现喹啉与缩氨基硫脲药效团的拼合，以期达到不同药效团间的活性叠加，从中发现具有抗肿瘤活性的氟喹诺酮候选化合物。
技术实现要素：
为此，本发明的目的是提供一种左氧氟沙星醛缩氨基硫脲类衍生物，其具有抗肿瘤的作用和功效，同时提供了上述左氧氟沙星醛缩氨基硫脲类衍生物的制备方法。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种左氧氟沙星醛缩氨基硫脲类衍生物，其化学结构式如通式(I)所示：
其中，取代基R为氢原子、1～5个碳原子的烃基或环丙基。
上述的左氧氟沙星醛缩氨基硫脲类衍生物，具体为以下结构的化合物：
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本发明左氧氟沙星醛缩氨基硫脲类衍生物的制备方法，以式(II)所示的左氧氟沙星(Levofloxacin)为原料制备而成，
具体制备步骤如下：
1)将式(II)所示的左氧氟沙星与水合肼进行肼解反应制得式(III)所示的左氧氟沙星酰肼；具体操作步骤可参考文献(胡国强，等.喹诺酮C-3酰腙的合成与抗菌活性，中国药学杂志，2010,45(11):867-870.)的方法制备；
2)将式(III)所示的左氧氟沙星酰肼与铁氰化钾在氯仿的氨水碱性介质中常温反应8～12小时，分出有机层，用饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，减压蒸除溶剂，制得式(IV)所示的中间体左氧氟沙星醛粗品，直接用于下步反应。
3)水合肼与二硫化碳在碱性介质中缩合后与硫酸二甲酯反应制得式(V)所示的肼基二硫代甲酸甲酯中间体；
4)式(IV)所示的左氧氟沙星醛与(V)所示的肼基二硫代甲酸甲酯发生缩合反应，反应完全经后处理可制得(VI)所示的左氧氟沙星醛缩肼基二硫代甲酸甲酯；
5)将式(VI)所示左氧氟沙星醛缩肼基二硫代甲酸甲酯与胺类化合物在正丁醇中进行亲核取代反应，或式(IV)所示的左氧氟沙星醛粗品与氨基硫脲进行缩合反应，待反应完全后经处理制得如式(I)所示目标化合物，其制备的详细操作步骤见实施例部分。
取代基R为H原子、1～5个碳原子的链烃基或环丙基。
具体的，步骤2)中，式(III)所示的左氧氟沙星酰肼与铁氰化钾的摩尔比为1:3.0～5.0。
具体的，步骤4)中，式(VI)所示的左氧氟沙星醛缩肼基二硫代甲酸甲酯与胺类化合物的摩尔比为1:3.0～10.0。所述胺类化合物优选为脂肪伯胺或环丙胺。作为进一步的改进，式(VI)所示的左氧氟沙星醛缩肼基二硫代甲酸甲酯与胺类化合物在反应过程中，所用溶剂可选择甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、异丁醇、正丁醇中的至少一种，其中优选正丁醇。
上述的左氧氟沙星醛缩氨基硫脲类衍生物在制备抗肿瘤药物中的应用。
所述抗肿瘤药物为治疗肝癌、胰腺癌或白血病药物。
和现有技术相比，本发明的有益效果：本发明左氧氟沙星醛缩氨基硫脲类衍生物基于药效团的拼合理性药物分子设计原理，将手性氟喹诺酮、亚胺席夫碱及硫脲等三种不同药效团间的有效组合，进而设计了左氧氟沙星醛缩氨基硫脲类衍生物，实现了不同结构药效团的互补和活性的叠加，从而达到了增效降毒的效果，可作为全新结构的抗肿瘤药物开发。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
下述实施例中，式(IV)所示化合物经下述步骤获得：
1)将式(II)所示的左氧氟沙星与水合肼进行肼解反应制得式(III)所示的左氧氟沙星酰肼；具体操作步骤可参考文献(胡国强，等.喹诺酮C-3酰腙的合成与抗菌活性，中国药学杂志，2010,45(11):867-870.)的方法制备；
2)将式(III)所示的左氧氟沙星酰肼与铁氰化钾在氯仿的氨水碱性介质中常温反应8～12小时，分出有机层，用饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，减压蒸除溶剂，制得式(IV)所示的中间体左氧氟沙星醛粗品，直接用于下步反应。具体操作步骤为：左氧氟沙星酰肼(10.0g，27.0mmol)悬浮于氯仿(200毫升)与浓氨水(22-25％，20毫升)的混合液中，常温慢慢滴加铁氰化钾(38.0g，115.0mmol)的水(120毫升)溶液，常温搅拌反应8～12小时至原料消失(TLC检测，V氯仿：V甲醇＝5:1)。分出有机层，并用饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，减压蒸除溶剂，得式(IV)所示的左氧氟沙星醛粗品，备用。
下述实施例中，式(VI)所示的化合物经下述步骤获得：
1)水合肼与二硫化碳在碱性介质中缩合后与硫酸二甲酯反应制得式(V)所示的肼基二硫代甲酸甲酯中间体；具体操作步骤可参考文献(胡惟孝，等，缩氨基硫脲化合物的合成及其抗癌活性的研究，高等学校化学学报，2001，22(12)：2014-2017)的制备方法；
2)式(IV)所示的左氧氟沙星醛粗品与式(V)所示的肼基二硫代甲酸甲酯发生缩合反应，反应完全经后处理可制得(VI)所示的左氧氟沙星醛缩肼基二硫代甲酸甲酯；具体为：将式(IV)所示左氧氟沙星醛粗品(10.0g)溶于无水乙醇(150毫升)中，加入式(V)所示的肼基二硫代甲酸甲酯(3.9g，32.0mmol)，回流反应10小时，放置冷却至室温。过滤并收集产生的固体，干燥。粗品用甲醇-氯仿(V/V＝3：1)重结晶，得淡黄色结晶式(VI)所示左氧氟沙星醛缩肼基二硫代甲酸甲酯I10.6g,m.p.202～204℃。1H NMR(400MHz，DMSO-d6)：11.37(s,1H,CH＝N),8.87(1H，s，2-H)，8.42(s,1H,NH),7.46(1H，d，5-H)，4.78～4.34(m,3H，OCH2CHN)，3.24(t,4H，piperazine-H)，2.53(t,4H，piperazine-H)，2.23(s,3H，s，N-CH3)，1.86(s,3H,SCH3)，1.44(d,3H,CH3)；MS(m/z)：Calcd.for C20H24FN5O2S2：449.57[M]+；Found：450[M+H]+。
实施例1
(S)-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-1,8-(2，1-氧丙基)-喹啉-4(1H)-酮-3-醛缩氨基硫脲(I-1)，其化学结构式为：
即式I中的R为H原子。
该化合物的制备方法为：取式(IV)所示左氧氟沙星醛粗品(1.0g)溶于无水乙醇(20毫升)，加入氨基硫脲(0.5g,5.5mmol)，回流反应12小时，趁热过滤，固体依次用乙醇洗涤2次，蒸馏水洗涤2次，干燥，用DMF-乙醇(V:V＝5:3)混合溶剂重结晶，制得淡黄色结晶物式(I-1)，得产品0.48g，m.p.231～233℃。1H NMR(400MHz，DMSO-d6)δ:11.43(s,1H,CH＝N),8.76(s,1H，2-H)，8.44(s,1H,NH),8.36(s,1H,NH2),8.33(s,1H,NH2),7.47(d,1H，5-H)，4.62～4.34(m,3H，OCH2CHN)，3.24(t,4H，piperazine-H)，2.55(t,4H，piperazine-H)，2.26(s,3H，N-CH3)，1.45(d,3H,CH3)；MS(m/z)：Calcd.for C19H23FN6O2S：418.50[M]+；Found：419[M+H]+。
实施例2
(S)-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-1,8-(2,1-氧丙基)-喹啉-4(1H)-酮-3-醛缩4-甲氨基硫脲(I-2)，其化学结构式为：
即式I中的R为甲基。
该化合物的制备方法为：取式(VI)所示的左氧氟沙星醛缩肼基二硫代甲酸甲酯(1.0g，2.23mmol)溶于无水正丁醇(20毫升)中，加入甲胺(0.68g,22.0mmol)后混合反应物回流反应12小时，趁热过滤，固体依次用乙醇洗涤2次，蒸馏水洗涤2次，干燥，用DMF-乙醇(V:V＝1:5)混合溶剂重结晶，制得黄色结晶物式(I-2)产品0.33g，m.p.210～212℃。1H NMR(400MHz，DMSO-d6)δ:11.46(s,1H,CH＝N),8.77(s,1H，2-H)，8.36(s,1H,NH),8.35(s,1H,NH),7.46(d,1H，5-H)，4.57～4.32(m,3H，OCH2CHN)，3.24(t,4H，piperazine-H)，3.12(d,3H,NH-CH3),2.47(t,4H，piperazine-H)，2.23(s,3H，N-CH3)，1.46(d,3H,CH3)；MS(m/z)：Calcd.forC20H25FN6O2S：432.52[M]+；Found：433[M+H]+。
实施例3
(S)-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-1,8-(2,1-氧丙基)-喹啉-4(1H)-酮-3-醛缩4-乙氨基硫脲(I-3)，其化学结构式为：
即式I中的R为乙基。
该化合物的制备方法为：取式(VI)所示的左氧氟沙星醛缩肼基二硫代甲酸甲酯(1.0g，2.23mmol)溶于无水正丁醇(20毫升)中，加入乙胺(0.90g,20.0mmol)后混合反应物回流反应12小时，趁热过滤，固体依次用乙醇洗涤2次，蒸馏水洗涤2次，干燥，用DMF-乙醇(V:V＝1:5)混合溶剂重结晶，制得黄色结晶物式(I-3)产品0.48g，m.p.204～206℃。1H NMR(400MHz，DMSO-d6)δ:11.42(s,1H,CH＝N),8.77(s,1H，2-H)，8.43(d,1H,NH),8.33(s,1H,NH),7.42(d,1H，5-H)，4.57～4.33(m,3H，OCH2CHN)，3.58(m,2H,CH2),3.24(t,4H，piperazine-H)，2.46(t,4H，piperazine-H)，2.23(s,3H，N-CH3)，1.70(m,3H,CH3),1.46(d,3H,CH3)；MS(m/z)：Calcd.for C21H27FN6O2S：446.55[M]+；Found：447[M+H]+。
实施例4
(S)-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-1,8-(2,1-氧丙基)-喹啉-4(1H)-酮-3-醛缩4-异丙氨基硫脲(I-4)，其化学结构式为：
即式I中的R为异丙基。
该化合物的制备方法为：取式(VI)所示的左氧氟沙星醛缩肼基二硫代甲酸甲酯(1.0g，2.23mmol)溶于无水正丁醇(20毫升)中，加入异丙胺(0.83g,14.0mmol)后混合反应物回流反应12小时，趁热过滤，固体依次用乙醇洗涤2次，蒸馏水洗涤2次，干燥，用DMF-乙醇(V:V＝1:5)混合溶剂重结晶，制得黄色结晶物式(I-4)产品0.51g，m.p.213～215℃。1H NMR(400MHz，DMSO-d6)δ：11.38(s,1H,CH＝N),8.67(s,1H，2-H)，8.32(s,1H,NH),7.81(d,1H,NH),7.45(d,1H，5-H)，4.64～4.33(m,3H，OCH2CHN)，3.32(m,2H,CH),3.25(t,4H，piperazine-H)，2.43(t,4H，piperazine-H)，2.23(s,3H，N-CH3)，1.46(d,3H,CH3),1.24(m,6H,2×CH3)；MS(m/z)：Calcd.for C22H29FN6O2S：460.58[M]+；Found：461[M+H]+。
实施例5
(S)-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-1,8-(2，1-氧丙基)-喹啉-4(1H)-酮-3-醛缩4-环丙氨基硫脲(I-5)，其化学结构式为：
即式I中的R为环丙基。
该化合物的制备方法为：取式(VI)所示的左氧氟沙星醛缩肼基二硫代甲酸甲酯(1.0g，2.23mmol)溶于无水正丁醇(20毫升)中，加入环丙胺(1.03g,18.0mmol)后混合反应物回流反应12小时，趁热过滤，固体依次用乙醇洗涤2次，蒸馏水洗涤2次，干燥，用DMF-乙醇(V:V＝1:5)混合溶剂重结晶，制得黄色结晶物式(I-5)产品0.36g，m.p.212～214℃。1H NMR(400MHz，DMSO-d6)δ：11.47(s,1H,CH＝N),8.76(s,1H，2-H)，8.41～8.33(m,2H,2×NH),7.45(d,1H，5-H)，4.64～4.33(m,4H，OCH2CHN and CH)，3.24(t,4H，piperazine-H)，2.42(t,4H，piperazine-H)，2.23(s,3H，N-CH3)，1.46(d,3H,CH3),0.73(m,4H,CH2CH2)；MS(m/z)：Calcd.for C22H27FN6O2S：458.56[M]+；Found：459[M+H]+。
实施例6
(S)-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-1,8-(2,1-氧丙基)-喹啉-4(1H)-酮-3-醛缩4-叔丁基氨基硫脲(I-6)，其化学结构式为：
即式I中的R为叔丁基。
该化合物的制备方法为：取式(VI)所示的左氧氟沙星醛缩肼基二硫代甲酸甲酯(1.0g，2.23mmol)溶于无水正丁醇(20毫升)中，加入叔丁胺(1.00g,14.0mmol)后混合反应物回流反应10小时，趁热过滤，固体依次用乙醇洗涤2次，蒸馏水洗涤2次，干燥，用DMF-乙醇(V:V＝1:5)混合溶剂重结晶，制得黄色结晶物式(I-6)产品0.57g，m.p.205～207℃。1H NMR(400MHz，DMSO-d6)δ：11.33(s,1H,CH＝N),8.56(s,1H,2-H),8.34(s,1H,NH),7.62(s,1H,NH),7.43(d,1H，5-H)，4.66～4.31(m,3H，OCH2CHN)，3.24(t,4H，piperazine-H)，2.44(t,4H，piperazine-H)，2.25(s,3H，N-CH3)，1.56～1.43(m,12H,4×CH3)；MS(m/z)：Calcd.for C23H31FN6O2S：474.60[M]+；Found：475[M+H]+。
实施例7
(S)-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-1,8-(2，1-氧丙基)-喹啉-4(1H)-酮-3-醛缩4-正丁基氨基硫脲(I-7)，其化学结构式为：
即式I中的R为正丁基。
该化合物的制备方法为：取式(VI)所示的左氧氟沙星醛缩肼基二硫代甲酸甲酯(1.0g，2.23mmol)溶于无水正丁醇(20毫升)中，加入正丁胺(1.00g,14.0mmol)后混合反应物回流反应10小时，趁热过滤，固体依次用乙醇洗涤2次，蒸馏水洗涤2次，干燥，用DMF-乙醇(V:V＝1:5)混合溶剂重结晶，制得黄色结晶物式(I-7)产品0.66g，m.p.211～213℃。1H NMR(400MHz，DMSO-d6)δ：11.35(s,1H,CH＝N),8.68(s,1H，2-H)，8.34～8.17(m,2H,2×NH),7.45(d,1H,5-H),3.56～3.25(m,5H，CH2and piperazine-H)，2.38(t,4H，piperazine-H)，2.23(3H，s，N-CH3)，1.45(d,3H,CH3),1.25～0.66(m,7H,CH2CH2CH3)；MS(m/z)：Calcd.for C23H31FN6O2S：474.60[M]+；Found：475[M+H]+。
实施例8
(S)-6-氟-7-(4-甲基-哌嗪-1-基)-1,8-(2,1-氧丙基)-喹啉-4(1H)-酮-3-醛缩4-正戊基氨基硫脲(I-8)，其化学结构式为：
即式I中的R为正戊基。
该化合物的制备方法为：取式(VI)所示的左氧氟沙星醛缩肼基二硫代甲酸甲酯(1.0g，2.23mmol)溶于无水正丁醇(20毫升)中，加入正戊胺(1.00g,11.5mmol)后混合反应物回流反应8小时，趁热过滤，固体依次用乙醇洗涤2次，蒸馏水洗涤2次，干燥，用DMF-乙醇(V:V＝1:5)混合溶剂重结晶，制得黄色结晶物式(I-8)产品0.63g，m.p.202～204℃。1H NMR(400MHz，DMSO-d6)δ：11.36(s,1H,CH＝N),8.68(s,1H，2-H)，8.34～8.10(m,2H,2×NH),7.44(d,1H,5-H),3.44～3.33(m,5H，CH2and piperazine-H)，2.25(t,4H，piperazine-H)，2.23(3H，s，N-CH3)，1.45(d,3H,CH3),1.23～0.67(m,9H,CH2CH2CH2CH3)；MS(m/z)：Calcd.for C24H33FN6O2S：488.63[M]+；Found：489[M+H]+。
试验例
一、实施例1-8提供的左氧氟沙星醛缩氨基硫脲类衍生物的体外抗肿瘤活性测定
1、供试样品
以实施例1-8提供的左氧氟沙星醛缩氨基硫脲类衍生物，及经典抗肿瘤TOPO抑制剂10-羟基喜树碱(HC，羟喜树碱)和左氧氟沙星(LOF)为供试样品，共10种，其中HC和LOF为对照组，实施例1-8样品为实验组；
实验癌细胞株分别为人肝癌Hep-3B细胞、人胰腺癌Panc-1细胞和人白血病HL60细胞株均购买自中国科学院上海细胞库。正常细胞采用VERO非洲绿猴肾细胞，购买于上海通派生物科技有限公司。
2、测定方法
测定方法的具体步骤为：
(1)首先将上述10种供试样品分别用二甲基亚砜(DMSO)溶解，配制成1.0×10-2mol·L-1浓度的储备液，之后用质量百分比浓度为10％的小牛血清的RPMI-1640培养液将储备液稀释成具有5个浓度梯度(0.1、1.0、5.0、10.0、50.0μmol·L-1)的工作液；
(2)取对数生长期的人肝癌Hep-3B细胞、人胰腺癌Panc-1细胞和人白血病HL60细胞及VERO细胞株，以每孔6000个细胞接种于96孔板，随后分别加入上述10种样品的具有5个浓度梯度的工作液。培养48小时后每孔加入5g·L–1MTT(噻唑蓝)溶液10μL，继续培养4小时后加入100μL质量百分比浓度为10％的十二烷基硫酸钠(SDS)溶液再培养24小时，然后用酶标仪在570nm波长处测定各自的吸光度(OD)值；
(3)按下述所示公式计算不同浓度的供试样品对癌细胞的抑制率，
癌细胞抑制率＝[(1－实验组OD值)/对照组OD值]×100％，
然后以供试样品的各浓度的对数值对各浓度对应的癌细胞抑制率作线性回归，得到剂量-效应方程，从所得剂量-效应方程计算出各供试样品对实验癌细胞的半数抑制浓度(IC50)；每个数据平行测定三次，求其平均值，结果如表1所示。
表1各供试样品的抗肿瘤活性(IC50)
从表1的初步体外抗肿瘤活性筛选结果可以看出，实施例1-8提供的化合物对三种实验癌细胞的生长抑制活性显著强于母体化合物左氧氟沙星(LOF)的活性，尤其是较小取代基或环丙基取代的化合物对人胰腺癌Panc-1细胞的活性与对照羟喜树碱的活性相当。更有意义的是，实施例1-8提供的化合物对正常VERO细胞显示出较低的毒性，表明对肿瘤细胞具有较强的选择性，提示目标化合物具有成药性的开发潜力和进一步进行新药研究的价值。因此，按照药物开发的一般途径是先进行常规的抗肿瘤体外筛选，然后进行针对性的研究，所以本发明的化合物具有强的抗肿瘤活性和较低的毒性，可通过与人体可接受的酸成盐或与药用载体混合制备抗肿瘤药物。