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• 生物碱(alkaloids)是指存在于生物体内的含氮化合物, 因其种类繁多、结构迥异, 并且具有各种各样的生物活性而备受关注^{[1, 2]}.其中, 具有稠合多环结构的生物碱和含氮衍生物, 因其独特的结构骨架以及显著的药理活性, 一直是有机化学(全合成)及药物化学领域的热点与重点^{[3, 4]}.

  噻嗪烷-4-酮(图 1)是一类含N和S杂原子的六元环内酰胺药效团^[5], 其衍生物多具有消炎^[6]、抗菌^[7]、抗结核^[8]、抗惊厥^[9]、抗病毒^[10]和抗帕金森病^[11]等活性.目前对噻嗪烷-4-酮的研究并不多, 而含有噻嗪烷-4-酮结构的稠合多环衍生物更是鲜有报道.合成结构新颖的含氮稠合多环衍生物(生物碱), 研究其生物(药理)活性, 对于以结构多样性为导向的新药研发, 具有重要的意义^{[12, 13]}.

  图 1

  

  图 1.  噻嗪烷-4-酮和噻唑烷-4-酮

  Figure 1.  Thiazinan-4-one and thiazolidin-4-one

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  在此, 作为本实验室长期从事噻唑烷-4-酮^[14](图 1, 含N和S杂原子的五元环内酰胺)衍生物的合成及其生物活性研究工作的延续^{[9, 15~17]}, 本文以叔丁氧羰基(Boc)保护的脯氨醛、氨基酸酯盐酸盐和巯基水杨酸为起始原料, 经三组分一锅法、脱Boc保护基和分子内酰胺缩合三步反应, 合成了系列新型的稠合四环噻嗪烷-4-酮衍生物(Scheme 1), 并测试了所合成化合物的抗肿瘤细胞增殖活性.

  图式 1

  

  图式 1.  稠合四环噻嗪烷-4-酮衍生物的合成

  Scheme 1.  Synthesis of the fused tetracyclic thiazinan-4-one derivatives

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  1.   结果与讨论

  1.1   稠合四环噻嗪烷-4-酮衍生物的合成

  因与噻唑烷-4-酮结构相似, 噻嗪烷-4-酮骨架的构建常通过醛、胺、巯基丙酸三组分一锅法反应合成^[18].参照实验室已有的合成方法^{[19, 20]}, 以化合物6a和6b的合成为例, 反应首先是以N-Boc-L-脯氨醛(1)、甘氨酸甲酯盐酸盐(2a)和巯基水杨酸(3a)为原料, 并在缩合剂N, N'-二环己基碳酰二亚胺(DCC)和催化剂4-二甲氨基吡啶(DMAP)的作用下, 微波辐射合成了含噻嗪烷-4-酮结构的中间体(4a和4b, 一对非对映异构体, 比例1:1).反应的历程是醛和氨基酸形成亚胺, 继而巯基水杨酸对亚胺亲核加成并关环(Scheme 2).经条件优化, 确定以甲苯(toluene)为溶剂, 碳酸钾(K₂CO₃)为缚酸剂(中和氨基酸酯的盐酸, 以使氨基裸露, 利于反应), 温度为50 ℃, 微波辐射反应, 总收率为33%.反应收率不高, 主要是因为醛和巯基水杨酸直接缩合, 生成了相应的内酯副产物(Scheme 2)^[16], 造成醛原料的消耗.

  图式 2

  

  图式 2.  中间体4a和4b的合成反应机理

  Scheme 2.  Mechanism of the synthesis of intermediates 4a and 4b

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  继而, 以分离到的纯净化合物4a为原料, 在酸性条件下, 脱除Boc保护基得到化合物5a, 进一步在碱性条件下, 经分子内酰胺关环合成目标的稠合四环噻嗪烷-4-酮衍生物6a (Scheme 1).我们重点探讨了反应溶剂、碱以及反应温度等条件对酰胺关环反应的影响(表 1).如表 1所示, 不同溶剂对反应影响较大(Entries 1~3), 二氯甲烷(DCM)为溶剂时, 化合物5a的溶解及反应效果, 均优于甲醇和乙腈为溶剂, 表明非质子小极性溶剂有利于反应的进行.因催化剂量的碱可有效实现酰胺关环, 以DCM为溶剂, 进一步探讨了不同的有机碱催化剂对酰胺关环反应的影响(Entries 4~7).结果表明, 在加入有机碱后, 反应收率提高较大, 其中三乙烯二胺(DABCO)为催化剂时, 效果最好.最后, 探讨了不同温度对反应产率的影响(Entries 8~10), 发现反应温度为50 ℃时, 反应收率最高可达75%.

  表 1

  

  表 1  分子内酰胺关环反应合成6a

  Table 1.  Synthesis of 6a by intramolecular amidation

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  Entry	溶剂	碱	温度/℃	产率a/%
  1	CH3OH	—b	40	9
  2	CH2Cl2	—	40	13
  3	CH3CN	—	40	6
  4	CH2Cl2	DBNc	40	51
  5	CH2Cl2	DIPEAd	40	40
  6	CH2Cl2	DMAP	40	53
  7	CH2Cl2	DABCO	40	67
  8	CH2Cl2	DABCO	30	35
  9	CH2Cl2	DABCO	50	75
  10	CH2Cl2	DABCO	60	55
  a Isolated yields, b no catalyst, c DBN: 1, 5-diazabicyclo[4.3.0]-5-nonene, d DIPEA: N, N-diisopropylethylamine.

  在上述条件下, 分别以3-氨基丙酸甲酯盐酸盐(2b)、D/L-2-甲基甘氨酸甲酯盐酸盐(2c和2d)和5-氟巯基水杨酸(3b)等为起始原料, 经三步反应, 合成了系列新型稠合四环噻嗪烷-4-酮衍生物7~11(图 2).在后续的合成中, 中间体4(非对映异构体)不再分离, 均使用其混合物用于合成.待得到四环化合物后, 经硅胶柱层析分离得到最终的纯净化合物, 简化实验操作.

  图 2

  

  图 2.  稠合四环噻嗪烷-4-酮衍生物

  Figure 2.  Fused tetracyclic thiazinan-4-one derivatives

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  1.2   结构确证

  化合物6~11的结构通过NMR、HR(ESI)MS等方法确认.化合物新生成的手性碳(1-C)的立体构型, 可通过H-1和H-2的偶合常数大小确定(表 2).依据Karplus方程, H-1和H-2处于顺式时, 其偶合常数较小; 反式时, 偶合常数较大.由表 2可知, 7a~11a内H-1和H-2的偶合常数较小, 判断其1-C的构型为S构型, 而具有较大偶合常数的7b~11b为R构型.化合物10a和11b的X-ray单晶衍射结构^[21]进一步确证了上述立体构型的判断(图 3).

  表 2

  

  表 2  化合物6~11中H-1和H-2的偶合常数

  Table 2.  Coupling constants of H-1 and H-2 in compounds 6~11(a~b)

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  Compd.	J/Hz
  cis-6a (S)	4.2
  cis-7a (S)	1.8
  cis-8a (S)	4.2
  cis-9a (S)	4.2
  cis-10a (S)	4.2
  cis-11a (S)	1.8
  trans-6b (R)	10.2
  trans-7b (R)	8.4
  trans-8b (R)	10.2
  trans-9b (R)	10.2
  trans-10b (R)	10.2
  trans-11b (R)	8.4

  图 3

  

  图 3.  化合物10a和11b的单晶衍射结构

  Figure 3.  X-ray crystallographic structures of 10a and 11b

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  1.3   化合物抗肿瘤活性评价

  对所合成化合物6~11分别进行了体外抑制人宫颈癌(Hela)和肺癌(A549)细胞活性测试, 顺铂为阳性对照, 结果见表 3.总体而言, 所测试化合物对Hela细胞增殖具有中等偏弱的抑制活性, 个别化合物6b半抑制浓度(IC₅₀)为9.50 μmol/L; 而化合物对A549细胞增殖没有抑制作用, 表现出一定的细胞选择性.以上活性数据均小于阳性对照顺铂相应的活性.此外, 新生成手性碳的立体构型对化合物抗肿瘤细胞增殖活性影响不大.

  表 3

  

  表 3  化合物6~11的抗肿瘤活性

  Table 3.  Antitumor activities of compounds 6~11

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  Compd.	IC50/(μmol·L－1)
  	Hela	A549
  6a	34.16±0.05	＞50
  6b	9.50±0.12	＞50
  7a	20.27±0.12	＞50
  7b	＞50	＞50
  8a	49.37±0.21	＞50
  8b	＞50	＞50
  9a	26.41±0.23	＞50
  9b	46.24±0.21	＞50
  10a	37.23±0.15	28.31±0.04
  10b	17.73±0.04	＞50
  11a	28.87±0.10	＞50
  11b	29.75±0.08	＞50
  顺铂	5.87±0.23	8.20±0.25

  2.   结论

  以Boc保护的脯氨醛、氨基酸酯盐酸盐和巯基水杨酸为起始原料, 经三步反应合成了新型稠合四环噻嗪烷-4-酮衍生物6~11, 三步总收率为9%~24%.化合物的结构通过NMR和HR(ESI)MS确定.新生成手性碳(1-C)的构型通过化合物中H-1和H-2的偶合常数大小以及10a和11b的X-ray单晶衍射确定.测试了化合物抗Hela和A549的肿瘤细胞增殖活性.结果表明, 部分化合物具有中等的抗Hela细胞活性, 其中6b的IC₅₀值为9.50 μmol/L, 但所有化合物对A549细胞没有抑制活性.

  3.   实验部分

  3.1   仪器与试剂

  熔点由SGW^? X-4显微熔点仪(温度计未校正)测定; 微波反应釜为美国CEM公司产品; 核磁共振谱用BRUKER AC-P600 (600 MHz)型核磁共振仪测定, TMS为内标; 质谱(ESI)用Agilent G6300离子阱液相质谱联用仪; 高分辨质谱(ESI)用FTICR-MS (Ionspec 7.0T)型质谱仪测定; 旋光仪为SGW-1型自动旋光仪, 上海精密科学仪器有限公司; 单晶衍射仪为BRUKER Axssmart apexII Mo靶单晶衍射仪; 层析用硅胶(200~300目)为青岛海洋化工厂产品.本文所用其他试剂均为分析纯, 无水试剂均按常规方法处理, 水为二次蒸馏水.

  3.2   实验方法

  3.2.1   中间体4a和4b的合成

  于25 mL茄形烧瓶中加入N-Boc-L-脯氨醛(94 mg, 0.47 mmol, 1.2 equiv.)和甘氨酸乙酯盐酸盐(54 mg, 1.0 equiv.)和K₂CO₃(1.0 equiv.)粉末, 用10 mL新蒸甲苯溶解, 微波辐射, 50 ℃封管反应15 min.薄层色谱(TLC)监测, 原料脯氨醛反应完全, 加入巯基水杨酸(120 mg, 2.0 equiv.)、N, N'-二环己基碳酰二亚胺(DCC, 96.5 mg, 1.2 equiv.)和催化剂4-二甲氨基吡啶(DMAP, 9.45 mg, 0.2 equiv.), 继续微波辐射, 50 ℃反应20 min.反应结束后, 加Na₂CO₃粉末中和反应液至中性, 过滤掉固体物质并用少量乙醚洗涤, 滤液减压浓缩, 残留物经硅胶(300~400目)柱色谱分离[淋洗剂为V(石油醚):V(乙酸乙酯)＝6:1], 得到一对非对映异构体化合物4a和4b (1:1), 收率33%.

  (2S)-2-[(R)-叔丁氧羰基吡咯烷-2-基]-3-(2-乙氧基-2-氧亚基乙基)-2H-苯并[e][1, 3]噻嗪-4-(3H)-酮(4a):黄色油状物. ¹H NMR (600 MHz, CD₃OD) δ: 7.89 (d, J＝7.8 Hz, 1H), 7.42 (d, J＝6.6 Hz, 1H), 7.30 (d, J＝7.8 Hz, 1H), 7.25 (d, J＝7.2 Hz, 1H), 5.12~4.92 (m, 1H), 4.80 (d, J＝17.4 Hz, 1H), 4.46~4.29 (m, 1H), 4.22 (d, J＝6.6 Hz, 2H), 3.98 (d, J＝17.4 Hz, 1H), 3.36~3.26 (m, 1H), 2.77 (td, J＝10.5, 5.5 Hz, 1H), 2.19~1.85 (m, 2H), 1.73 (s, 2H), 1.42 (s, 5H), 1.37 (s, 4H), 1.29 (t, J＝7.2 Hz, 3H); MS (ESI) m/z: 444.1 ([M+Na]⁺); HR-ESI-MS calcd for C₂₁H₂₈N₂O₅SNa [M+Na]⁺ 443.1616, found 443.1613.

  (2R)-2-[(R)-叔丁氧羰基吡咯烷-2-基]-3-(2-乙氧基- 2-氧亚基乙基)-2H-苯并[e][1, 3]噻嗪-4-(3H)-酮(4b):黄色油状物, ¹H NMR (600 MHz, CD₃OD) δ: 8.00 (d, J＝7.8 Hz, 1H), 7.46 (brs, 1H), 7.34~7.30 (m, 2H), 4.66~4.60 (m, 2H), 4.23~4.19 (m, 3H), 3.89 (brs, 1H), 3.52~3.34 (m, 2H), 2.08~1.94 (m, 2H), 1.87~1.84 (m, 2H), 1.42 (d, J＝10.8 Hz, 9H), 1.28 (t, J＝7.2 Hz, 3H); MS (ESI) m/z: 444.5 ([M+Na]⁺). HR-ESI-MS calcd for C₂₁H₂₈N₂O₅SNa [M+Na]⁺ 443.1616, found 443.1615.

  3.2.2   化合物6~11的合成

  以化合物6a和6b的合成为例:于25 mL圆底烧瓶中加入化合物4a (0.1 mmol), 在室温下加入90%三氟醋酸水溶液10 mL, 反应3 h后, 加碱中和反应液至中性, 二氯甲烷(5 mL×2)萃取.减压蒸除溶剂, 残留物经硅胶(200~300目)柱色谱分离[淋洗剂为V(二氯甲烷):V(甲醇)＝5:1], 得到化合物5a, 收率92%.

  于25 mL茄形烧瓶中加入化合物5a (40 mg, 0.6 mmol), 加入3 mL二氯甲烷(DCM)作为溶剂和干燥的三乙胺(Et₃N) 1 mL、三乙烯二胺(DABCO, 3.8 mg, 0.3 equiv.), 氮气保护, 50 ℃搅拌12 h, TLC监测反应完全.减压蒸出DCM, 残留物经硅胶(200~300目)柱色谱分离[淋洗剂为V(甲醇): V(乙酸乙酯)＝1:20], 得到(13aS, 13bR)-1, 2, 3, 13b-四氢苯并[e]吡咯并[2', 1':3, 4]吡嗪并[2, 1-b][1, 3]噻嗪-5, 8(6H, 13aH)-二酮(6a), 黄色固体, 三步总产率21%. m.p. 126~127 ℃; [α]_D²⁵+170.0 (c 0.04, CH₃OH); ¹H NMR (600 MHz, CDCl₃) δ: 8.06 (d, J＝7.8 Hz, 1H), 7.38~7.36 (m, 1H), 7.32 (d, J＝7.8 Hz, 1H), 7.28 (d, J＝7.8 Hz, 1H), 5.51 (d, J＝4.2 Hz, 1H), 4.90 (d, J＝16.2 Hz, 1H), 4.30~4.27 (m, 1H), 3.77 (d, J＝16.2 Hz, 1H), 3.68~3.63 (m, 1H), 3.60~3.56 (m, 1H), 2.31~2.25 (m, 1H), 2.24~2.18 (m, 1H), 2.13~2.07 (m, 1H), 2.03~1.97 (m, 1H); ¹³C NMR (150 MHz, CDCl₃) δ: 165.9, 164.3, 136.5, 132.2, 131.1, 129.1, 128.1, 126.5, 63.7, 56.6, 45.7, 44.7, 28.3, 24.1; HR-ESI-MS calcd for C₁₄H₁₄N₂O₂- SNa ([M+Na]⁺) 297.0673, found 297.0675.

  按相同的方法, 以5b为原料, 得到了相应的(13aR, 13bR)-1, 2, 3, 13b-四氢苯并[e]吡咯并[2', 1':3, 4]吡嗪并[2, 1-b][1, 3]噻嗪-5, 8(6H, 13aH)-二酮(6b), 黄色固体, 三步总产率21%. m.p. 125~127 ℃; [α]_D²⁵－25.0 (c 0.04, CH₃OH); ¹H NMR (600 MHz, CDCl₃) δ: 8.12 (d, J＝7.8 Hz, 1H), 7.41 (t, J＝7.2 Hz, 1H), 7.29 (t, J＝7.8 Hz, 1H), 7.27 (d, J＝6.0 Hz, 1H), 4.78 (d, J＝10.2 Hz, 1H), 4.73 (d, J＝16.8 Hz, 1H), 4.28 (d, J＝17.4 Hz, 1H), 4.03~3.99 (m, 1H), 3.70~3.66 (m, 1H), 3.61~3.55 (m, 1H), 2.4~2.35 (m, 1H), 2.09~2.04 (m, 1H), 1.95~1.89 (m, 1H), 1.76~1.74 (m, 1H); ¹³C NMR (150 MHz, CD₃OD) δ: 167.1, 164.7, 135.5, 133.9, 131.5, 129.8, 128.5, 127.6, 62.7, 60.3, 46.9, 46.6, 31.2, 23.9; HR-ESI-MS calcd for C₁₄H₁₄N₂O₂S- Na ([M+Na]⁺) 297.0673, found 297.0672.

  按上述类似方法, 分别以3-氨基丙酸甲酯盐酸盐(2b)、D/L-2-甲基甘氨酸甲酯盐酸盐(2c和2d)和5-氟巯基水杨酸(3b)等为原料, 得到中间体4后, 以其混合物(非对映异构体)进行后续脱Boc和酰胺环缩合反应得到目标产物.

  (14aS, 14bR)-2, 3, 6, 7-四氢-1H-苯并[5, 6][1, 3]噻嗪并[3, 2-a]吡咯并[2, 1-c][1, 4]二氮杂环庚熳-5, 9(14aH, 14bH)-二酮(7a):黄色固体, 三步总产率17%. m.p. 133~136 ℃; [α]_D²⁵+26.7 (c 0.15, CH₃OH); ¹H NMR (600 MHz, CD₃OD) δ: 7.98 (d, J＝7.8 Hz, 1H), 7.45~7.42 (m, 2H), 7.33 (t, J＝7.8 Hz, 1H), 5.51 (d, J＝1.8 Hz, 1H), 5.11 (t, J＝7.2 Hz, 1H), 4.72~4.68 (m, 1H), 3.87~3.82 (m, 1H), 3.80~3.76 (m, 1H), 3.54~3.49 (m, 1H), 2.83~2.75 (m, 2H), 2.39~2.34 (m, 1H), 2.27~2.22 (m, 1H), 2.07~2.03 (m, 1H), 1.93~1.88 (m, 1H); ¹³C NMR (150 MHz, CD₃OD) δ: 171.8, 166.4, 137.8, 133.4, 131.7, 130.3, 129.0, 127.6, 69.7, 56.9, 50.4, 48.9, 39.2, 37.4, 31.7, 23.5; HR- ESI-MS calcd for C₁₅H₁₆N₂O₂SNa ([M+Na]⁺), 311.0830, found 311.0826.

  (14aR, 14bR)-2, 3, 6, 7-四氢-1H-苯并[5, 6][1, 3]噻嗪并[3, 2-a]吡咯并[2, 1-c][1, 4]二氮杂环庚熳-5, 9(14aH, 14bH)-二酮(7b):黄色固体, 三步总产率17%. m.p. 131~133 ℃; [α]_D²⁵+46.0 (c 0.05, CH₃OH); ¹H NMR (600 MHz, CDCl₃) δ: 8.17 (d, J＝7.8 Hz, 1H), 7.41 (t, J＝7.2 Hz, 1H), 7.30 (t, J＝7.2 Hz, 1H), 7.24 (d, J＝7.8 Hz, 1H), 4.60~4.56 (m, 1H), 4.53 (d, J＝8.4 Hz, 1H), 4.25 (q, J＝9.0 Hz, 1H), 3.91~3.86 (m, 1H), 3.47~3.45 (m, 1H), 3.41~3.36 (m, 1H), 2.85~2.76 (m, 2H), 2.31~2.27 (m, 1H), 1.98~1.94 (m, 1H), 1.91~1.86 (m, 1H), 1.67~1.62 (m, 1H); ¹³C NMR (150 MHz, CDCl₃) δ: 171.5, 162.9, 133.0, 132.6, 130.7, 127.9, 126.9, 126.5, 66.7, 62.3, 48.8, 43.2, 38.5, 33.9, 22.4; HR-ESI-MS: calcd for C₁₅H₁₆N₂- O₂SNa ([M+Na]⁺), 311.0830, found 311.0831.

  (6S, 13aS, 13bR)-6-甲基-1, 2, 3, 13b-四氢苯并[e]吡咯并[2', 1':3, 4]吡嗪并[2, 1-b][1, 3]噻嗪-5, 8(6H, 13aH)-二酮(8a):黄色固体, 三步总产率14%. m.p. 129~131 ℃; [α]_D²⁵－71.0 (c 0.10, CH₃OH); ¹H NMR (600 MHz, CD₃OD) δ: 8.05 (d, J＝7.8 Hz, 1H), 7.38 (t, J＝7.5 Hz, 1H), 7.34 (d, J＝7.2 Hz, 1H), 7.29 (t, J＝7.8 Hz, 1H), 5.51 (d, J＝4.2 Hz, 1H), 4.92 (q, J＝7.2 Hz, 1H), 4.37~4.35 (m, 1H), 3.65~3.62 (m, 2H), 2.32~2.28 (m, 1H), 2.76~2.30 (m, 1H), 2.10~2.07 (m, 1H), 2.02~1.97 (m, 1H), 1.58 (d, J＝7.2 Hz, 3H); ¹³C NMR (150 MHz, CDCl₃) δ: 168.2, 164.6, 136.9, 131.9, 131.0, 129.3, 127.9, 126.4, 63.6, 55.1, 53.4, 45.0, 28.9, 23.6, 18.4; HR-ESI-MS calcd for C₁₅H₁₆N₂O₂SNa ([M+Na]⁺) 311.0830, found 311.0829.

  (6S, 13aR, 13bR)-6-甲基-1, 2, 3, 13b-四氢苯并[e]吡咯并[2', 1':3, 4]吡嗪并[2, 1-b][1, 3]噻嗪-5, 8(6H, 13aH)-二酮(8b):黄色固体, 三步总产率14%. m.p. 129~130 ℃; [α]_D²⁵+192.4 (c 0.50, CH₃OH); ¹H NMR (600 MHz, CD₃OD) δ: 8.20 (d, J＝7.8 Hz, 1H), 7.42~7.38 (m, 1H), 7.31~7.26 (m, 1H), 7.20 (d, J＝7.8 Hz, 1H), 5.60~5.50 (m, 1H), 4.41 (d, J＝10.8 Hz, 1H), 3.98~3.94 (m, 1H), 3.74~3.69 (m, 1H), 3.43 (t, J＝10.8 Hz, 1H), 3.25~2.21 (m, 1H), 2.03~1.98 (m, 1H), 1.78~1.72 (m, 1H), 1.62 (d, J＝7.2 Hz, 3H), 1.49~1.41 (m, 1H); ¹³C NMR (150 MHz, CD₃OD) δ: 167.8, 161.2, 132.8, 132.1, 131.3, 130.9, 126.8, 126.5, 62.6, 57.4, 53.7, 46.3, 30.8, 21.7, 16.7; HR-ESI-MS calcd for C₁₅H₁₆N₂O₂SNa ([M+Na]⁺) 311.0830, found 311.0832.

  (6R, 13aS, 13bR)-6-甲基-1, 2, 3, 13b-四氢苯并[e]吡咯并[2', 1':3, 4]吡嗪并[2, 1-b][1, 3]噻嗪-5, 8(6H, 13aH)-二酮(9a):黄色固体, 三步总产率9%. m.p. 131~133 ℃; [α]_D²⁵－66.0 (c 0.10, CH₃OH); ¹H NMR (600 MHz, CDCl₃) δ: 7.97 (d, J＝7.8 Hz, 1H), 7.45~7.40 (m, 2H), 7.32 (t, J＝7.2 Hz, 1H), 5.65 (d, J＝4.2 Hz, 1H), 4.76~4.73 (m, 1H), 4.53~4.50 (m, 1H), 3.62~3.54 (m, 2H), 2.35~2.31 (m, 1H), 2.23~2.17 (m, 1H), 2.08~2.01 (m, 2H), 1.55 (d, J＝7.8 Hz, 3H); ¹³C NMR (150 MHz, CD₃OD) δ: 170.2, 166.5, 138.7, 133.5, 131.7, 130.4, 129.3, 127.6, 64.6, 56.5, 54.6, 46.4, 29.8, 24.5, 18.2; HR-ESI-MS calcd for C₁₅H₁₆N₂O₂SNa ([M+Na]⁺), 311.0830, found 311.0833.

  (6R, 13aR, 13bR)-6-甲基-1, 2, 3, 13b-四氢苯并[e]吡咯并[2', 1':3, 4]吡嗪并[2, 1-b][1, 3]噻嗪-5, 8(6H, 13aH)-二酮(9b):黄色固体, 三步总产率9%. m.p. 130~133 ℃; [α]_D²⁵+173.0 (c 0.10, CH₃OH); ¹H NMR (600 MHz, CDCl₃) δ: 8.00 (d, J＝7.8 Hz, 1H), 7.38 (t, J＝7.8 Hz, 1H), 7.22~7.19 (m, 2H), 5.32~5.29 (q, J＝7.2 Hz, 1H), 4.78 (d, J＝10.2 Hz, 1H), 3.91~3.87 (m, 1H), 3.54~3.50 (m, 1H), 3.32 (t, J＝10.4 Hz, 1H), 2.10~2.05 (m, 1H), 1.91~1.87 (m, 1H), 1.71~1.65 (m, 1H), 1.52~1.42 (m, 4H); ¹³C NMR (150 MHz, CD₃OD) δ: 169.8, 163.4, 134.4, 133.4, 131.5, 128.3, 127.9, 127.6, 63.7, 57.7, 54.8, 47.7, 31.2, 22.6, 16.8; HR-ESI-MS calcd for C₁₅H₁₆N₂O₂SNa ([M+Na]⁺) 311.0830, found 311.0834.

  (13aS, 13bR)-11-氟-1, 2, 3, 13b-四氢苯并[e]吡咯并[2', 1':3, 4]吡嗪并[2, 1-b][1, 3]噻嗪-5, 8(6H, 13aH)-二酮(10a):黄色固体, 三步总产率24%. m.p. 137~138 ℃; [α]_D²⁵+5.0 (c 0.50, CH₃OH); ¹H NMR (600 MHz, CDCl₃) δ: 7.75 (dd, J＝9.0, 3.0 Hz, 1H), 7.30 (dd, J＝8.4, 4.8 Hz, 1H), 7.11 (td, J＝8.4, 3.0 Hz, 1H), 5.49 (d, J＝4.2 Hz, 1H), 4.87 (d, J＝16.2 Hz, 1H), 4.30~4.27 (m, 1H), 3.79 (d, J＝16.2 Hz, 1H), 3.68~3.62 (m, 1H), 3.57~3.55 (m, 1H), 2.32~2.26 (m, 1H), 2.22~2.17 (m, 1H), 2.13~2.07 (m, 1H), 2.02~1.98 (m, 1H); ¹³C NMR (150 MHz, CDCl₃) δ: 165.6, 163.2, 162.0, 160.4, 131.5, 130.7, 130.6, 129.6, 119.7, 117.6, 63.8, 56.5, 45.7, 44.7, 28.3, 24.0; HR-ESI- MS calcd for C₁₄H₁₃FN₂O₂SNa ([M+Na]⁺) 315.0579, found 315.0576.

  (13aR, 13bR)-11-氟-1, 2, 3, 13b-四氢苯并[e]吡咯并[2', 1':3, 4]吡嗪并[2, 1-b][1, 3]噻嗪-5, 8(6H, 13aH)-二酮(10b):黄色固体, 三步总产率24%. m.p. 136~137 ℃; [α]_D²⁵+27.0 (c 0.10, CH₃OH); ¹H NMR (600 MHz, CDCl₃) δ: 7.87 (dd, J＝9.0, 3.0 Hz, 1H), 7.26 (dd, J＝8.4, 3.6 Hz, 1H), 7.17 (td, J＝8.4, 3.0 Hz, 1H), 4.80 (d, J＝10.4 Hz, 1H), 4.77 (d, J＝17.4 Hz, 1H), 4.25 (d, J＝17.4 Hz, 1H), 4.04~4.00 (m, 1H), 3.73~3.70 (m, 1H), 3.61~3.51 (m, 1H), 2.41~2.37 (m, 1H), 2.13~2.06 (m, 1H), 2.01~1.91 (m, 1H), 1.78~1.73 (m, 1H); ¹³C NMR (150 MHz, CDCl₃) δ: 164.7, 162.2, 161.7, 160.6, 130.5, 128.9, 128.5, 119.9, 117.8, 62.2, 58.8, 46.3, 45.3, 30.6, 22.9; HR-ESI- MS calcd for C₁₄H₁₃FN₂O₂SNa ([M+Na]⁺) 315.0579, found 315.0583.

  (14aS, 14bR)-12-氟-2, 3, 6, 7-四氢-1H-苯并[5, 6][1, 3]噻嗪并[3, 2-a]吡咯并[2, 1-c][1, 4]二氮杂环庚熳- 5, 9(14aH, 14bH)-二酮(11a):黄色固体, 三步总产率21%. m.p. 145~147 ℃; [α]_D²⁵+44.0 (c 0.05, CH₃OH); ¹H NMR (600 MHz, CD₃OD) δ: 7.69 (dd, J＝9.0, 3.0 Hz, 1H), 7.48~7.45 (m, 1H), 7.26 (td, J＝8.4, 3.0 Hz, 1H), 5.52 (d, J＝1.8 Hz, 1H), 5.11 (t, J＝7.8 Hz, 1H), 4.70~4.66 (m, 1H), 3.86~3.82 (m, 1H), 3.80~3.76 (m, 1H), 3.53~3.49 (m, 1H), 2.86~2.74 (m, 2H), 2.37~2.34 (m, 1H), 2.27~2.20 (m, 1H), 2.07~2.02 (m, 1H), 1.94~1.88 (m, 1H); ¹³C NMR (150 MHz, CD₃OD) δ: 171.7, 165.2, 163.4, 133.1, 132.0, 131.9, 131.0, 130.9, 120.8, 120.7, 118.0, 117.9, 69.9, 56.8, 50.4, 39.1, 37.4, 31.6, 23.4; HR- ESI-MS calcd for C₁₅H₁₅FN₂O₂SNa ([M+Na]⁺) 329.0736, found 329.0731.

  (14aR, 14bR)-12-氟-2, 3, 6, 7-四氢-1H-苯并[5, 6][1, 3]噻嗪并[3, 2-a]吡咯并[2, 1-c][1, 4]二氮杂环庚熳- 5, 9(14aH, 14bH)-二酮(11b):黄色固体, 三步总产率21%. m.p. 142~145 ℃; [α]_D²⁵+24.0 (c 0.10, CH₃OH); ¹H NMR (600 MHz, CDCl₃) δ: 7.86 (dd, J＝9.0, 2.4 Hz, 1H), 7.23~7.21 (m, 1H), 7.14 (td, J＝8.4, 3.0 Hz, 1H), 4.55 (dd, J＝6.4, 3.0 Hz, 1H), 4.53 (d, J＝8.4 Hz, 1H), 4.24~4.20 (m, 1H), 3.88 (t, J＝9.6 Hz, 1H), 3.50~3.46 (m, 1H), 3.40~3.34 (m, 1H), 2.83~2.75 (m, 2H), 2.29~2.25 (m, 1H), 1.97~1.92 (m, 1H), 1.89~1.83 (m, 1H), 1.66~1.61 (m, 1H); ¹³C NMR (150 MHz, CDCl₃) δ: 171.3, 162.2, 162.0, 160.5, 129.7, 129.6, 128.6, 128.5, 128.1, 120.2, 120.1, 117.4, 66.8, 62.1, 48.8, 43.2, 38.4, 33.9, 22.4; HR- ESI-MS calcd for C₁₅H₁₅FN₂O₂SNa ([M+Na]⁺) 329.0736, found 329.0732.

  3.2.3   抗肿瘤细胞毒性测试

  抗肿瘤细胞毒性采用改进的Mosmann’s MTT染色法测定^[22].于96孔板接种细胞悬液, 90 μL/孔, 细胞密度2×10⁴个/mL, 37 ℃, 5% CO₂浓度的培养箱中过夜, 加10 μL/孔相应浓度药物(100 μmol/L), 继续培44 h, 加噻唑蓝(MTT) 10 μL/孔培养4 h, 从培养箱中取出, 倒板, 加二甲基亚砜(DMSO) 100 μL/孔溶解MTT, 测量570 nm波长下肿瘤细胞OD值, 代入公式:抑制率(%)＝(OD_control－OD_treated)/OD_control×100%, 计算抑制率, 顺铂为阳性对照.

  辅助材料(Supporting Information)   化合物6~11的核磁共振氢谱和碳谱.这些材料可以免费从本刊网站(http://sioc-journal.cn/)上下载.

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      CCDC-1857715 for 10a and CCDC-1857714 for 11b contain the supplementary crystallographic data for this paper. These data can be obtained free of charge from The Cambridge Crystallographic Data Centre via www.ccdc.cam.ac.uk/data_request/cif.

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• 

  图 1  噻嗪烷-4-酮和噻唑烷-4-酮

  Figure 1  Thiazinan-4-one and thiazolidin-4-one

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  图式 1  稠合四环噻嗪烷-4-酮衍生物的合成

  Scheme 1  Synthesis of the fused tetracyclic thiazinan-4-one derivatives

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  图式 2  中间体4a和4b的合成反应机理

  Scheme 2  Mechanism of the synthesis of intermediates 4a and 4b

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  图 2  稠合四环噻嗪烷-4-酮衍生物

  Figure 2  Fused tetracyclic thiazinan-4-one derivatives

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  图 3  化合物10a和11b的单晶衍射结构

  Figure 3  X-ray crystallographic structures of 10a and 11b

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  表 1  分子内酰胺关环反应合成6a

  Table 1.  Synthesis of 6a by intramolecular amidation

  Entry	溶剂	碱	温度/℃	产率a/%
  1	CH3OH	—b	40	9
  2	CH2Cl2	—	40	13
  3	CH3CN	—	40	6
  4	CH2Cl2	DBNc	40	51
  5	CH2Cl2	DIPEAd	40	40
  6	CH2Cl2	DMAP	40	53
  7	CH2Cl2	DABCO	40	67
  8	CH2Cl2	DABCO	30	35
  9	CH2Cl2	DABCO	50	75
  10	CH2Cl2	DABCO	60	55
  a Isolated yields, b no catalyst, c DBN: 1, 5-diazabicyclo[4.3.0]-5-nonene, d DIPEA: N, N-diisopropylethylamine.

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  表 2  化合物6~11中H-1和H-2的偶合常数

  Table 2.  Coupling constants of H-1 and H-2 in compounds 6~11(a~b)

  Compd.	J/Hz
  cis-6a (S)	4.2
  cis-7a (S)	1.8
  cis-8a (S)	4.2
  cis-9a (S)	4.2
  cis-10a (S)	4.2
  cis-11a (S)	1.8
  trans-6b (R)	10.2
  trans-7b (R)	8.4
  trans-8b (R)	10.2
  trans-9b (R)	10.2
  trans-10b (R)	10.2
  trans-11b (R)	8.4

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  表 3  化合物6~11的抗肿瘤活性

  Table 3.  Antitumor activities of compounds 6~11

  Compd.	IC50/(μmol·L－1)
  	Hela	A549
  6a	34.16±0.05	＞50
  6b	9.50±0.12	＞50
  7a	20.27±0.12	＞50
  7b	＞50	＞50
  8a	49.37±0.21	＞50
  8b	＞50	＞50
  9a	26.41±0.23	＞50
  9b	46.24±0.21	＞50
  10a	37.23±0.15	28.31±0.04
  10b	17.73±0.04	＞50
  11a	28.87±0.10	＞50
  11b	29.75±0.08	＞50
  顺铂	5.87±0.23	8.20±0.25

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