裂环羽扇豆烷衍生物及其在制备多靶点肿瘤血管生成和侵袭转移抑制剂中的应用

本发明涉及药物制备，特别是涉及裂环羽扇豆烷衍生物及其在制备多靶点肿瘤血管生成和侵袭转移抑制剂中的应用。

背景技术：

1、恶性肿瘤患者的主要死亡原因是肿瘤出现广泛转移、继发感染以及大出血等。恶性肿瘤一般很难达到完全治愈的情况，而且在发病早期机体基本无不良症状，随着病情的进展，一经发现基本就到了肿瘤中晚期。而且恶性肿瘤增殖扩散速度极快，一旦发现得不到有效的治疗和控制，恶性肿瘤就会出现广泛浸润、转移和恶化，患者寿命急剧缩短，一般采取放化疗方式来对局部的病灶做清扫。恶性肿瘤治疗期间继发感染风险较高，放疗化疗导致患者免疫力低下，同时影响食欲，造成营养不良，进而导致继发性感染，进一步增加患者死亡几率。部分器官性的肿瘤还可能压迫局部血管和神经，或生长受限，因压迫造成肿瘤破裂，引起继发性大出血，也是造成肿瘤患者死亡的原因。

2、肿瘤血管形成是肿瘤细胞诱导的微血管生长及肿瘤血液循环建立的过程。肿瘤的生长、恶化、浸润和转移与新血管生成密切相关。新血管生成与肿瘤的生长不是两个独立的过程，两者之间存在着相互促进的关系。一方面，肿瘤细胞通过分泌某些特异性促血管生成因子，诱发新的毛细血管从周围组织内的宿主血管壁长出，并朝向肿瘤生长，进一步深入到肿瘤组织内部；另一方面，新形成的血管为肿瘤的生长、转移和恶化提供必需的营养、氧气以及代谢产物排除的通道，同时也为肿瘤转移提供通路，起到了支持肿瘤生长、转移的作用。随着肿瘤发生机制研究的不断深入，肿瘤血管形成在肿瘤发展中的重要地位及抗血管生成治疗肿瘤的作用成为肿瘤治疗的一个全新领域。

3、肿瘤细胞是不均一的，经过数月或数年的血管前期后，其中一部分细胞变为血管生成表型细胞，开始分泌血管生成刺激因子。目前认为这一变化和如下因素有关：低氧、糖缺乏、原癌基因和抑癌基因；细胞密度。细胞培养发现细胞密度高时血管生成刺激因子增加；动物实验发现血管生成与肿瘤间质组织压力高密切相关。此外，还包含细胞内低ph，酸浓度高等因素相关。

4、肿瘤血管生成是一个极其复杂的过程，一般包括血管内皮基质降解、内皮细胞移行、内皮细胞增殖、内皮细胞管道化分支形成血管环和形成新的基底膜等步骤。由于肿瘤组织这种新生血管结构及功能异常，且血管基质不完善，这种微血管容易发生渗漏，因此，肿瘤细胞不需经过复杂的侵袭过程而直接穿透到血管内进入血流并在远隔部位形成转移。越来越多的研究表明，良性肿瘤血管生成稀少，血管生长缓慢；而大多数恶性肿瘤的血管生成密集且生长迅速。因此，血管生成在肿瘤的发展转移过程中起到重要作用，抑制这一过程将能明显阻止肿瘤组织的发展和扩散转移。

5、肿瘤的侵袭和转移是肿瘤发病和死亡的主要原因。肿瘤细胞侵入周围组织和血管系统是肿瘤转移的第一步，该过程受到肿瘤局部微环境中的信号分子的趋化引导。rap1对血管新生的调控主要是调节内皮细胞对促进血管新生因素刺激的反应，rap1的激活会下调分化抑制因子id1(inhibitor of differentiation,id1)，而id1负向调节血小板应答蛋白-1(tsp1)，tsp1则是一种血管生成抑制剂。rap1在多种细胞过程中发挥作用，包括细胞粘附、迁移、极性、分化、生长和血管生成。id1蛋白具有多种生物学功能，尤其对血管新生起重要作用，它一直是癌症血管新生研究的热点。id1能够通过诱导细胞增殖迁移及加速细胞周期参与肿瘤性血管新生，在肿瘤血管生成和转移中起重要作用。tsp1还通过募集血管平滑肌细胞生长毛细血管来促进血管成熟。tsp1作为血管生成抑制因子，为id1转录抑制的关键目标。pdk1在调节细胞迁移方面具有重要作用。pdk1与由pi3-k激活产生的pip3结合，进而在akt的thr308位点将其磷酸化，导致akt的部分激活，进一步抑制foxo产生的促凋亡信号。pdk1是调控细胞迁移相关作用的一个重要机制。foxo是forkhead蛋白家族的一个亚群，它在哺乳动物细胞中分别由四个截然不同的基因编码组成foxo1、foxo3、foxo4和foxo6。其中，foxo1是foxo家族中发现最早的成员之一，在一些诸如细胞凋亡、dna损伤/修复、应激、血管生成、糖代谢和肿瘤发生等过程中发挥着关键性的作用。

6、肿瘤的生物学过程增殖与转移，包括肿瘤生长、抑制细胞死亡、侵袭、转移及肿瘤血管生成，分属不同调控模块，受相对独立的调控机制调控，不同模块间衔接，构成了对机体的恶性影响。尽管相对于增殖，肿瘤转移很低效，但超过90％的肿瘤相关死亡源于肿瘤转移。目前的细胞毒类化疗药物种类虽较多，体外能有效的抑制肿瘤的快速增殖或直接杀死肿瘤细胞，但能有效阻断肿瘤转移的药物却较少，且临床治疗效果有限。如何制备得到一种可以显著抑制肿瘤细胞血管生成和侵袭转移的抑制剂成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供裂环羽扇豆烷衍生物及其在制备多靶点肿瘤血管生成和侵袭转移抑制剂中的应用，以解决上述现有技术存在的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明的技术方案之一：裂环羽扇豆烷衍生物，结构式如式ⅱ或式ⅲ所示：

4、

5、其中，rb选自以下结构中的任意一种：

6、

7、结构a中y为s、o或nh，结构b中的y为nh；

8、rc选自c1～c9烷基；

9、x选自以下结构中的任意一种：-(ch2)n-，其中n取1～10中的任意整数。

10、本发明的技术方案之二：一种上述裂环羽扇豆烷衍生物的制备方法，所述制备方法选自以下任意一种：

11、方法1，当rb中的y为nh时，所述裂环羽扇豆烷衍生物的制备方法为：

12、将式ⅰ所示化合物先和br-x-br发生取代反应，再和经过boc基团保护的rb-h发生取代反应，脱除boc基团得到式ⅱ所示化合物；

13、或者，将式ⅰ所示化合物先和rc-oh发生酯交换反应，再和br-x-br发生取代反应，最后和经过boc基团保护的rb-h发生取代反应，脱除boc基团得到式ⅲ所示化合物；

14、方法2，当rb中y为s或o时，所述裂环羽扇豆烷衍生物的制备方法为：

15、将式ⅰ所示化合物先和br-x-br发生取代反应，再和rb-h发生取代反应，得到式ⅱ所示化合物；

16、式ⅱ所示化合物的反应方程式如下：

17、

18、或者，将式ⅰ所示化合物先和rc-oh发生酯交换反应，再和br-x-br发生取代反应，最后和rb-h发生取代反应，得到式ⅲ所示化合物；

19、

20、x选自以下结构中的任意一种：-(ch2)n-，其中n取1～10中的任意整数；

21、rb选自以下结构中的任意一种：

22、

23、结构a中y为s、o或nh，结构b中的y为nh；

24、rc选自c1～c9烷基。

25、进一步地，所述取代反应在苄基三乙基溴化铵、碳酸钠存在条件下搅拌进行；

26、所述酯交换反应在酸性条件下加热回流。

27、本发明的技术方案之三：一种药物组合物，包括上述裂环羽扇豆烷衍生物、裂环羽扇豆烷衍生物的光学异构体、裂环羽扇豆烷衍生在物学上可接受的盐或裂环羽扇豆烷衍生物的溶剂化物。

28、进一步地，所述药物组合物，还包括，药学上可接受的载体；所述药物组合物为片剂、丸剂、粉针剂、半固体制剂或液体制剂。

29、进一步地，所述载体包括蛋白、叶酸、抗体和纳米材料中的一种或多种。

30、更进一步地，所述药物组合物为片剂时，还包括以下材料中的任意一种或多种：黏合剂、填充剂、崩解剂和润滑剂；

31、所述药物组合物为粉针剂时，还包括以下材料中的任意一种或多种：溶剂、增溶剂、助溶剂、等渗调节剂、ph值调节剂、抗氧剂、乳化剂、吸附剂和络合剂；

32、所述药物组合物为丸剂时，还包括以下材料中的任意一种或多种：润湿剂、粘合剂、吸收剂和稀释剂；

33、所述药物组合物为半固体制剂时，还包括基质；

34、所述药物组合物为液体制剂时，还包括以下材料中的任意一种或多种：防腐剂、抗氧剂、矫味剂、芳香剂、助溶剂、乳化剂、增溶剂、渗透压调节剂和着色剂。

35、本发明的技术方案之四：一种上述裂环羽扇豆烷衍生物或上述药物组合物在制备多靶点肿瘤细胞血管生成和侵袭转移抑制剂中的应用。

36、本发明的技术方案之五：一种上述裂环羽扇豆烷衍生物或上述药物组合物在制备预防、治疗和缓解pdk1、foxo1、rap1、id1和tsp1介导相关的肿瘤的药物中的应用。

37、本发明的技术方案之六：一种上述裂环羽扇豆烷衍生物或上述药物组合物在制备foxo1、rap1、tsp1激动剂，和pdk1、id1抑制剂中的应用。

38、本发明公开了以下技术效果：

39、(1)本发明的裂环羽扇豆烷衍生物具有极强地抑制癌细胞增殖、侵袭、迁移和血管生成能力。

40、(2)本发明的裂环羽扇豆烷衍生物是目前羽扇豆烷型三萜类化合物中的两种特殊的3,4-裂环3,11-环合羽扇豆烷型三萜(通式ii)和1,4-呋喃氧环羽扇豆烷型三萜(通式iii)类衍生物。在此结构基础上，运用化学手段进行结构修饰和改造，形成了一类具有多靶点肿瘤血管生成和侵袭转移抑制剂样作用的裂环羽扇豆烷衍生物。

41、(3)本发明运用半合成的方式得到了一系列新颖的多靶点肿瘤血管生成和转移抑制剂，所述的多靶点为激活foxo1、rap1、tsp1的同时抑制pdk1、id1，可用于预防、治疗和缓解foxo1、pdk1、rap1、id1和tsp1介导的相关疾病。通过药理实验验证了其具有foxo1、rap1和tsp1激动作用，及pdk1、id1的抑制作用，可以通过进一步的实验将此类化合物开发为应用于预防、治疗和缓解foxo1、pdk1、rap1、id1和tsp1介导的相关疾病的药物。

42、(4)本发明的能够激活foxo1、rap1和tsp1的同时抑制pdk1、id1的裂环羽扇豆烷衍生物的结构基础在于：1)片段1：3,4-裂环-3,11-环合羽扇豆烷型三萜(ii的母核)，或1,4-呋喃氧环羽扇豆烷型三萜(iii的母核)；2)片段2：n＝1-10，y为s/o/nh；3)上述片段1与片段2通过片段1的28位以酯键相连。以上条件均为本发明所涉及裂环羽扇豆烷衍生物具有“激活foxo1、rap1和tsp1的同时抑制pdk1、id1”活性的必要条件。片段1和片段2的结构发生变化，以及片段1和片段2连接位置发生改变，如片段2连接在片段1的c-1和/或c11，均无法达到具有本发明所述的“激活foxo1、rap1和tsp1的同时抑制pdk1、id1”活性的效果。