新型苯并咪唑衍生物的合成及生物活性研究
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第 24 卷第 7 期 2012 年 7 月
化学研究与应用
Chem化ica学l Re研sear究ch a与nd A应ppl用ication
文章编号： 1004-1656（ 2012） 07-1136-05
Vol． 24，No． 7
July，第201224 卷
新型苯并咪唑衍生物的合成及生物活性研究
张 涛1 ，王宁宇2 ，夏 勇2 ，马丽芳1 ，余洛汀1，2*
参考文献［7-10］，根 据 生 物 电 子 等 排 体 原 理，本 文设计并合成了 8 个新型的多取代 2-苯氧甲基苯 并咪唑衍 生 物，并 测 试 其 抗 肿 瘤 和 抗 菌 活 性。 化 合物的合成路线如下图 2，各化合物的取代基如表 1。
图 1 PC190723 及本文所设计化合物结构式 Fig. 1 Structure of PC190723 and target compounds
5，6-二氯-2-（ （ 3，4-二氯苯氧基） 甲基） -1H-苯并 咪唑（ 2d） ： 白 色 固 体 粉 末，总 产 率 68% ，m. p. 227230℃； 1H-NMR（ DMSO-d6，400 MHz） ，δ： 4. 889（ s，1H， NH） ，5. 335 （ s，2H，CH2 ） ，6. 931-6. 947 （ m，1H，ArH） ，7. 133-7. 147 （ m，2H，Ar-H） ，7. 896 （ s，2H，ArH） ； ESI-MS m / z： ［M +H］+ 实测值 363. 0410，理论 值 363. 0459。
5，6-二氯-2-（ （ 2，4-二氟苯氧基） 甲基） -1H-苯 并咪 唑 （ 2b） ： 白 色 粉 末，总 产 率 45% ，m. p. 224226℃ ； 1 H-NMR（ DMSO-d6 ，400 MHz） ，δ： 4. 889 （ s， 1H，NH） ，5. 565 （ s，2H，CH2 ） ，6. 915 （ m，1H，ArH） ，7. 063-7. 099 （ m，1H，Ar-H） ，7. 220-7. 252 （ m， 1H，Ar-H） ，7. 856（ s，2H，Ar-H） ； ESI-MS m / z： ［M +H］+ 实测值 330. 1320，理论值 330. 1367。
5-氯-2-（ （ 3，4-二氯苯氧基） 甲基） -1H-苯并咪 唑 （ 2c ） ： 白 色 粉 末，总 产 率 64% ，m. p. 217219℃ ； 1 H-NMR（ DMSO-d6 ，400 MHz） ，δ： 4. 888 （ s， 1H，NH ） ，5. 334 （ s，2H，CH2 ） ，6. 947-6. 954 （ m， 1H，Ar-H ） ，7. 134-7. 145 （ m，2H，Ar-H ） ，7. 2527. 268（ m，1H，Ar-H） ，7. 565-7. 578（ m，1H，Ar-H） ， 7. 787（ m，1H，Ar-H） ； ESI-MS m / z： ［M+H］+ 实测值 328. 5921，理论值 328. 6009。
试剂： 所有试剂都为化学纯或分析纯，其中反 应中所用到的稀盐酸由购买的浓盐酸现配使用。 1. 2 合成方法 1. 2. 1 中间体 1a 的合成通法［9］ 将取代苯酚 20 mmol 和 K2 CO3 30 mmol 溶解在装有 60 mL DMF 的圆 底 烧 瓶 中，0 0 C 下 加 入 氯 乙 酸 乙 酯 （ 21 mmol） ，反应 30 min 后，缓慢升温至室温并继续搅 拌，TLC 监控反应，15 h 后反应完全。后向反应液 中加入 150 mL 水，用乙酸乙酯萃取反应液 3-4 次， 合并有机层溶液，无水 MgSO4 干燥，过滤后减压除 去溶剂，得到 浅 黄 色 粗 产 品，后 用 乙 醇 重 结 晶，得 到白色固体 1a。 1. 2. 2 中间体 1b 的合成通法［10］ 将中间体 1a （ 10 mmol） 溶解在 30 mL 四氢呋喃中，并加入 20% 的 NaOH 溶液 10 mL 后回流反应，TLC 监控反应， 6 h 后反应完全，冷却反应液至室温后用 1M HCl 将反应液 pH 调至 1，然后用乙酸乙酯萃取 反 应 液，收集有机层溶液，并用无水 MgSO4 干燥，过滤 后减压除去溶剂，得到白色粗产品，然后用乙醇重 结晶，得到白色固体 1b。 1. 2. 3 2a ～ 2h 的合成通法［7-8］ 将中间体 1b（ 3 mmol） 和取代邻苯二胺（ 3 mmoL） 溶于 20 mL 稀盐 酸（ 6M） 中，氮气保护下回流反应，TLC 监控反应 至完全，自然冷却至室温后用 5% 的冰 Na2 CO3 溶 液将反应液 pH 调至弱碱性，过滤析出的固体，得 到初产物，然后利用柱层析（ 流动相： 二氯甲烷 / 甲 醇 = 100 /1） 纯化，得到产物 2a-2h。
另一方面，苯并咪唑环的物理、化学及生物学稳定 性也使其更具有成药性。
目前，苯并 咪 唑 类 生 物 活 性 分 子 的 研 究 主 要 集中于在咪唑的 1-位，2-位及苯环上同时引入取 代基，而保留 1-位上的活泼氢原子，单独在 2-位及 苯环上引入取代基的苯并咪唑类生物活性分子的
收稿日期： 2012-03-26； 修回日期： 2012-05-06 联系人简介： 余洛汀（ 1961-） ，男，教授，主要研究方向： 药物化学。E-mail： luodyu@ 163． com
（ 1. 四川大学化工学院，四川 成都 610064 2. 四川大学生物治疗国家重点实验室，四川 成都 610041）
摘要： 以取代苯酚为原料，合成 8 个新型的 2-苯氧甲基苯并咪唑类化合物，通过1 H-NMR 和 HRMS 确认其结 构。MTT 法测试其抗肿瘤活性，实验结果表明，大部分化合物具有较好的广谱抗肿瘤效果，其中化合物 2h 对 大多数肿瘤细胞株的 IC50 值均达到了低微摩尔水平，对人胰腺癌（ BxPC-3） 的 IC50 达到 3. 6 μM。试管二倍稀 释法测试其抗菌活性，实验结果表明，目标化合物显示出抗菌活性，化合物 2a 对粪肠球菌和金黄色葡萄球菌 的 MIC 达到 16 μg / mL。 关键词： 苯并咪唑； 抗菌； 抗肿瘤； 合成 中图分类号： O626. 3 文献标识码： A
1138
化学研究与应用
第 24 卷
Ar-H） ，7. 432-7. 459 （ s，1H，Ar-H ） ，7. 524-7. 531 （ m，1H，Ar-H） ，8. 375 （ s，1H，Ar-H） ； ESI-MS m / z： ［M+H］+ 实测值 295. 6801，理论值 295. 6917。
5-氯-2-（ （ 2，4-二氟苯氧基） 甲基） -1H-苯并咪唑 （ 2a） ： 白 色 粉 末，总 产 率 37% ，m. p. 187-192℃； 1 HNMR（ DMSO-d6 ，400 MHz） ，δ： 4. 890 （ s，1H，NH） ， 5. 254（ s，2H，CH2 ） ，6. 841-6. 864 （ m，1H，Ar-H） ， 6. 966-6. 998（ m，1H，Ar-H ） ，7. 233-7. 24 （ m，1H，
Key words： benzimidazole； antibacterial； antitumor； synthesize
苯并咪唑类衍生物一直是生物医药领域最受 亲睐的化合物种类之一。一方面由于苯并咪唑环 的苯环及咪 唑 环 上 均 能 很 容 易 引 入 取 代 基，为 生
物活性 分 子 的 筛 选 提 供 了 巨 大 的 结 构 多 样 性 空 间，使得该类化合物在抗菌［1］、抗病毒［2］、消炎［3］、 杀虫［4］和抗肿瘤［4-5］等方面具有广谱的生物活性；
第7 期
张 涛等： 新型苯并咪唑衍生物的合成及生物活性研究
1137
相关研究还较少报道。 2008 年，David［6］报道了一种 2-苯氧甲基噻唑
［5，4-b］并吡啶衍生物 PC190723，该化合物能特 异性的抑制细菌的鸟苷三磷酸酶 Ftsz，从而可以抑 制金黄色葡 萄 球 菌 的 生 长，根 据 生 物 电 子 等 排 体 的原理，结合 苯 并 咪 唑 类 化 合 物 在 生 物 医 药 领 域 的广泛应用，本文拟设计一批 2-苯氧甲基苯并咪 唑类化合物（ 图 1） 用于抗肿瘤及抗菌方面的研 究，该类化合物保留了苯并咪唑环上的 1-位活泼 氢原子，使得这些化合物较 1-位取代的苯并咪唑 类化合物可能具有更好的溶解性和生物利用度， 从而表现出较好的成药性。
China Medical School，Sichuan University，Chengdu 610041，China）
Abstract： Eight 2-phenoxybenzimidazole derivatives were synthesized from substituted phenol. The structure of these compound were validated by 1 H-nuclear magnetic resonance（ 1 H-NMR） and high resolution mass spectrometer（ HRMS） . The antitumor activity of these compounds were achieved by MTT test，while the antibacterial activity were obtained by tube double dilution method. All these compounds showed broad spectrum antitumor potency，especially，compound 2h exhibited good antitumor potency with IC50 values of low micromolar to all these cell lines and the IC50 values of 2h to human pancreatic cancer cell line （ BxPC-3 ） was 3. 6 μM. Meanwhile，most compounds displayed moderate antibacterial activity，especially，compound 2a inhibit E. faecalis and S. aureus with a MIC of 16 μg / mL.
CH3
H
2g
CH3
H
2h
CH3
H
R3
R4
R5
F
Cl
H
F
Cl
Cl
Cl
Cl
H
Cl
wk.baidu.com
Cl
Cl
H
Cl
H
H
NO2
H
H
Cl
Cl
H
C7 H5 O
H
1 实验部分
1. 1 仪器与实验 仪器： 1 H-NMR 用 Varian Inova-400 核 磁 共 振
仪（ 内 标 TMS，溶 剂 DMSO-d6 ） ； HRMS 用 Bruker Daltonics ESI-BioTOFQ 测定，（ 内标法测定高分辨 质谱） ，Yanaco 纤维熔点测定仪（ 温度未经校正） ， LDXZ-50KB 型立式压力蒸汽灭菌器（ 上海申安医 疗器械厂） ，PYX-DHS-40X50 型隔水式 电 热 恒 温 培养箱（ 上海跃进医疗器械厂） ，YJ-1450 医用净化 工作台，电子天平。
图 2 目标产物 2a-2h 的合成路线 Fig. 2 Synthetic route for compounds 2a-2h
表 1 目标化合物的结构 Table 1 the structure of target compounds
Comp
R1
R2
2a
F
H
2b
F
H
2c
H
Cl
2d
H
Cl
2e
CH3
H
2f
Synthesis and evaluation on biological activity of novel benzimidazole derivatives
ZHANG Tao1 ，WANG Ning-yu2 ，XIA Yong2 ，MA Li-fang1 ，YU Luo-ting1，2*
（ 1. Chemical Engineering College of Sichuan university，Chengdu 610064，China 2. State Key Laboratory of Biotherapy and Cancer Center，West China Hospital，West
化学研究与应用
Chem化ica学l Re研sear究ch a与nd A应ppl用ication
文章编号： 1004-1656（ 2012） 07-1136-05
Vol． 24，No． 7
July，第201224 卷
新型苯并咪唑衍生物的合成及生物活性研究
张 涛1 ，王宁宇2 ，夏 勇2 ，马丽芳1 ，余洛汀1，2*
参考文献［7-10］，根 据 生 物 电 子 等 排 体 原 理，本 文设计并合成了 8 个新型的多取代 2-苯氧甲基苯 并咪唑衍 生 物，并 测 试 其 抗 肿 瘤 和 抗 菌 活 性。 化 合物的合成路线如下图 2，各化合物的取代基如表 1。
图 1 PC190723 及本文所设计化合物结构式 Fig. 1 Structure of PC190723 and target compounds
5，6-二氯-2-（ （ 3，4-二氯苯氧基） 甲基） -1H-苯并 咪唑（ 2d） ： 白 色 固 体 粉 末，总 产 率 68% ，m. p. 227230℃； 1H-NMR（ DMSO-d6，400 MHz） ，δ： 4. 889（ s，1H， NH） ，5. 335 （ s，2H，CH2 ） ，6. 931-6. 947 （ m，1H，ArH） ，7. 133-7. 147 （ m，2H，Ar-H） ，7. 896 （ s，2H，ArH） ； ESI-MS m / z： ［M +H］+ 实测值 363. 0410，理论 值 363. 0459。
5，6-二氯-2-（ （ 2，4-二氟苯氧基） 甲基） -1H-苯 并咪 唑 （ 2b） ： 白 色 粉 末，总 产 率 45% ，m. p. 224226℃ ； 1 H-NMR（ DMSO-d6 ，400 MHz） ，δ： 4. 889 （ s， 1H，NH） ，5. 565 （ s，2H，CH2 ） ，6. 915 （ m，1H，ArH） ，7. 063-7. 099 （ m，1H，Ar-H） ，7. 220-7. 252 （ m， 1H，Ar-H） ，7. 856（ s，2H，Ar-H） ； ESI-MS m / z： ［M +H］+ 实测值 330. 1320，理论值 330. 1367。
5-氯-2-（ （ 3，4-二氯苯氧基） 甲基） -1H-苯并咪 唑 （ 2c ） ： 白 色 粉 末，总 产 率 64% ，m. p. 217219℃ ； 1 H-NMR（ DMSO-d6 ，400 MHz） ，δ： 4. 888 （ s， 1H，NH ） ，5. 334 （ s，2H，CH2 ） ，6. 947-6. 954 （ m， 1H，Ar-H ） ，7. 134-7. 145 （ m，2H，Ar-H ） ，7. 2527. 268（ m，1H，Ar-H） ，7. 565-7. 578（ m，1H，Ar-H） ， 7. 787（ m，1H，Ar-H） ； ESI-MS m / z： ［M+H］+ 实测值 328. 5921，理论值 328. 6009。
试剂： 所有试剂都为化学纯或分析纯，其中反 应中所用到的稀盐酸由购买的浓盐酸现配使用。 1. 2 合成方法 1. 2. 1 中间体 1a 的合成通法［9］ 将取代苯酚 20 mmol 和 K2 CO3 30 mmol 溶解在装有 60 mL DMF 的圆 底 烧 瓶 中，0 0 C 下 加 入 氯 乙 酸 乙 酯 （ 21 mmol） ，反应 30 min 后，缓慢升温至室温并继续搅 拌，TLC 监控反应，15 h 后反应完全。后向反应液 中加入 150 mL 水，用乙酸乙酯萃取反应液 3-4 次， 合并有机层溶液，无水 MgSO4 干燥，过滤后减压除 去溶剂，得到 浅 黄 色 粗 产 品，后 用 乙 醇 重 结 晶，得 到白色固体 1a。 1. 2. 2 中间体 1b 的合成通法［10］ 将中间体 1a （ 10 mmol） 溶解在 30 mL 四氢呋喃中，并加入 20% 的 NaOH 溶液 10 mL 后回流反应，TLC 监控反应， 6 h 后反应完全，冷却反应液至室温后用 1M HCl 将反应液 pH 调至 1，然后用乙酸乙酯萃取 反 应 液，收集有机层溶液，并用无水 MgSO4 干燥，过滤 后减压除去溶剂，得到白色粗产品，然后用乙醇重 结晶，得到白色固体 1b。 1. 2. 3 2a ～ 2h 的合成通法［7-8］ 将中间体 1b（ 3 mmol） 和取代邻苯二胺（ 3 mmoL） 溶于 20 mL 稀盐 酸（ 6M） 中，氮气保护下回流反应，TLC 监控反应 至完全，自然冷却至室温后用 5% 的冰 Na2 CO3 溶 液将反应液 pH 调至弱碱性，过滤析出的固体，得 到初产物，然后利用柱层析（ 流动相： 二氯甲烷 / 甲 醇 = 100 /1） 纯化，得到产物 2a-2h。
另一方面，苯并咪唑环的物理、化学及生物学稳定 性也使其更具有成药性。
目前，苯并 咪 唑 类 生 物 活 性 分 子 的 研 究 主 要 集中于在咪唑的 1-位，2-位及苯环上同时引入取 代基，而保留 1-位上的活泼氢原子，单独在 2-位及 苯环上引入取代基的苯并咪唑类生物活性分子的
收稿日期： 2012-03-26； 修回日期： 2012-05-06 联系人简介： 余洛汀（ 1961-） ，男，教授，主要研究方向： 药物化学。E-mail： luodyu@ 163． com
（ 1. 四川大学化工学院，四川 成都 610064 2. 四川大学生物治疗国家重点实验室，四川 成都 610041）
摘要： 以取代苯酚为原料，合成 8 个新型的 2-苯氧甲基苯并咪唑类化合物，通过1 H-NMR 和 HRMS 确认其结 构。MTT 法测试其抗肿瘤活性，实验结果表明，大部分化合物具有较好的广谱抗肿瘤效果，其中化合物 2h 对 大多数肿瘤细胞株的 IC50 值均达到了低微摩尔水平，对人胰腺癌（ BxPC-3） 的 IC50 达到 3. 6 μM。试管二倍稀 释法测试其抗菌活性，实验结果表明，目标化合物显示出抗菌活性，化合物 2a 对粪肠球菌和金黄色葡萄球菌 的 MIC 达到 16 μg / mL。 关键词： 苯并咪唑； 抗菌； 抗肿瘤； 合成 中图分类号： O626. 3 文献标识码： A
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化学研究与应用
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Ar-H） ，7. 432-7. 459 （ s，1H，Ar-H ） ，7. 524-7. 531 （ m，1H，Ar-H） ，8. 375 （ s，1H，Ar-H） ； ESI-MS m / z： ［M+H］+ 实测值 295. 6801，理论值 295. 6917。
5-氯-2-（ （ 2，4-二氟苯氧基） 甲基） -1H-苯并咪唑 （ 2a） ： 白 色 粉 末，总 产 率 37% ，m. p. 187-192℃； 1 HNMR（ DMSO-d6 ，400 MHz） ，δ： 4. 890 （ s，1H，NH） ， 5. 254（ s，2H，CH2 ） ，6. 841-6. 864 （ m，1H，Ar-H） ， 6. 966-6. 998（ m，1H，Ar-H ） ，7. 233-7. 24 （ m，1H，
Key words： benzimidazole； antibacterial； antitumor； synthesize
苯并咪唑类衍生物一直是生物医药领域最受 亲睐的化合物种类之一。一方面由于苯并咪唑环 的苯环及咪 唑 环 上 均 能 很 容 易 引 入 取 代 基，为 生
物活性 分 子 的 筛 选 提 供 了 巨 大 的 结 构 多 样 性 空 间，使得该类化合物在抗菌［1］、抗病毒［2］、消炎［3］、 杀虫［4］和抗肿瘤［4-5］等方面具有广谱的生物活性；
第7 期
张 涛等： 新型苯并咪唑衍生物的合成及生物活性研究
1137
相关研究还较少报道。 2008 年，David［6］报道了一种 2-苯氧甲基噻唑
［5，4-b］并吡啶衍生物 PC190723，该化合物能特 异性的抑制细菌的鸟苷三磷酸酶 Ftsz，从而可以抑 制金黄色葡 萄 球 菌 的 生 长，根 据 生 物 电 子 等 排 体 的原理，结合 苯 并 咪 唑 类 化 合 物 在 生 物 医 药 领 域 的广泛应用，本文拟设计一批 2-苯氧甲基苯并咪 唑类化合物（ 图 1） 用于抗肿瘤及抗菌方面的研 究，该类化合物保留了苯并咪唑环上的 1-位活泼 氢原子，使得这些化合物较 1-位取代的苯并咪唑 类化合物可能具有更好的溶解性和生物利用度， 从而表现出较好的成药性。
China Medical School，Sichuan University，Chengdu 610041，China）
Abstract： Eight 2-phenoxybenzimidazole derivatives were synthesized from substituted phenol. The structure of these compound were validated by 1 H-nuclear magnetic resonance（ 1 H-NMR） and high resolution mass spectrometer（ HRMS） . The antitumor activity of these compounds were achieved by MTT test，while the antibacterial activity were obtained by tube double dilution method. All these compounds showed broad spectrum antitumor potency，especially，compound 2h exhibited good antitumor potency with IC50 values of low micromolar to all these cell lines and the IC50 values of 2h to human pancreatic cancer cell line （ BxPC-3 ） was 3. 6 μM. Meanwhile，most compounds displayed moderate antibacterial activity，especially，compound 2a inhibit E. faecalis and S. aureus with a MIC of 16 μg / mL.
CH3
H
2g
CH3
H
2h
CH3
H
R3
R4
R5
F
Cl
H
F
Cl
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H
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wk.baidu.com
Cl
Cl
H
Cl
H
H
NO2
H
H
Cl
Cl
H
C7 H5 O
H
1 实验部分
1. 1 仪器与实验 仪器： 1 H-NMR 用 Varian Inova-400 核 磁 共 振
仪（ 内 标 TMS，溶 剂 DMSO-d6 ） ； HRMS 用 Bruker Daltonics ESI-BioTOFQ 测定，（ 内标法测定高分辨 质谱） ，Yanaco 纤维熔点测定仪（ 温度未经校正） ， LDXZ-50KB 型立式压力蒸汽灭菌器（ 上海申安医 疗器械厂） ，PYX-DHS-40X50 型隔水式 电 热 恒 温 培养箱（ 上海跃进医疗器械厂） ，YJ-1450 医用净化 工作台，电子天平。
图 2 目标产物 2a-2h 的合成路线 Fig. 2 Synthetic route for compounds 2a-2h
表 1 目标化合物的结构 Table 1 the structure of target compounds
Comp
R1
R2
2a
F
H
2b
F
H
2c
H
Cl
2d
H
Cl
2e
CH3
H
2f
Synthesis and evaluation on biological activity of novel benzimidazole derivatives
ZHANG Tao1 ，WANG Ning-yu2 ，XIA Yong2 ，MA Li-fang1 ，YU Luo-ting1，2*
（ 1. Chemical Engineering College of Sichuan university，Chengdu 610064，China 2. State Key Laboratory of Biotherapy and Cancer Center，West China Hospital，West