CN102924399A - 2,5-二芳基-1,3,4-噁二唑类化合物及其制备和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种2,5-二芳基-1,3,4-噁二唑类化合物及其制备和应用。先以4-位R1取代和3-位R2取代的苯甲酸为原料与间硝基苯甲酰肼在二氯甲烷或四氢呋喃中缩合得到双酰肼i;再将双酰肼i在乙腈中以三氯氧磷为脱水试剂分子内脱水环合得到含噁二唑环的中间体ii;接着中间体ii在雷尼镍催化下常压加氢还原硝基,得到氨基物iii;最后氨基物iii与乙酸酐,或3,4-二甲氧基苯乙酸在缚酸剂作用下缩合得到2,5-二芳基-1,3,4-噁二唑类化合物I。所述的2,5-二芳基-1,3,4-噁二唑类化合物I在制备治疗Ⅱ型糖尿病药物中的应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种2,5-二芳基-1,3,4-噁二唑类化合物及其制备和应用,应用是指可将其作为果糖-1,6-二磷酸酯酶(简称FBPase)抑制剂,属于医药技术领域。
背景技术
糖尿病是严重威胁人类健康的重大疾病之一。流行病学的统计数据表明:至2010年,全世界糖尿病患者约2.85亿,且近年来发病人数呈快速增长态势,预计到2030年,患病人数可能达到2010年的两倍。同样来自2010年的统计数据,中国的糖尿病患者数超过了9200万,即成年人中大约有十分之一患有糖尿病,且另有1.48亿人临床显示出初期症状,成为了糖尿病高危人群。
由于成因不同,糖尿病可分为四类,即:I型、Ⅱ型、妊娠糖尿病及其他类型。I型糖尿病因胰腺中β细胞被自身免疫系统攻击导致不能正常分泌胰岛素,因此I型糖尿病也被称为胰岛素依赖型,多见于儿童或青少年。Ⅱ型糖尿病以胰岛素抵抗(即体内组织对胰岛素的敏感性降低)为特征,同时也伴随着胰岛素的分泌不足。而胰岛素是胰腺β细胞分泌的人体内唯一的降血糖激素,在维持人体正常血糖水平中扮演多种关键角色,如:促进葡萄糖从血液到细胞的转运、加速糖原合成、抑制糖原分解、加速糖的有氧氧化、减少糖异生、减缓脂肪动员促进葡萄糖利用等。人体外周组织,如肌肉、脂肪等对胰岛素促进葡萄糖的吸收、转化、利用发生了抵抗将导致血糖的升高,即使胰岛素分泌足够。因此,Ⅱ型糖尿病也被称为非胰岛素依赖型,占到糖尿病患者的90%以上。
研究证实,造成Ⅱ型糖尿病人血糖异常升高的直接且主要的原因是内源性葡萄糖生成量的增加。内源性葡萄糖的生成有两条途径:
一,糖异生作用(GNG);二,糖原分解作用。其中,糖异生被进一步证实是造成肝脏中葡萄糖过量生成的主要元凶。通过糖异生,三碳底物在多步酶促反应作用后转化成葡萄糖(三碳底物主要为丙酮酸和甘油,而乳酸、丙氨酸等底物通过生成丙酮酸参与到糖异生过程)。因而,抑制糖异生过程成为抑制葡萄糖生成进而控制血糖水平从而治疗糖尿病的有效途径。其中果糖-1,6-二磷酸酯酶(fructose-1,6-bisphosphatase,简称FBPase)是GNG过程的限速酶,参与所有三碳底物通过GNG生成葡萄糖过程,它催化1,6-二磷酸果糖脱去一分子磷酸生成6-磷酸果糖,被认为是抑制糖异生水平的理想分子靶标(Drug Discovery Today:Therapeutic Strategies 2007,4,103)。
Metabasis Therapeutics公司和Dachii Sankyo公司研究FBPase的天然变构抑制剂AMP为先导,通过系统的药物设计的方法成功得到了候选药物MB07803等系列高活性FBPase抑制剂已进入临床研究,但是因AMP类似物存在和其它与AMP结合的酶(如:腺苷激酶,腺苷酸激酶,AMP脱氨酶,糖原磷酸化酶和磷酸果糖激酶)作用的可能,给这类化合物的研究带了潜在的风险。
近年来报道的不含磷酸基团的非AMP类似物也表现出了对FBPase较好的抑制活性(J.Med.Chem.2002,45,3865;Bioorg.Med.Chem.Lett.2006,16,1811;Bioorg.Med.Chem.Lett.2008,18,4708.),且部分化合物的药代动力学性能优异,这类小分子的非AMP类物成为了FBPase研究的主流方向。但报道的化合物种类有限,且因活性及生物利用度不佳等问题尚无药物进入临床研究。
发明内容
本发明的目的是推出将2,5-二芳基-1,3,4-噁二唑类化合物作为FBPase抑制剂,该类化合物具有如下结构通式:
其中,
当R3为甲基时,R1=H,R2=Cl、Br或-COOMe;或者R1=Me、i-Pr或t-Bu,R2=Cl或Br;或者R1=NMe2、NEt2、OMe、OEt或OPr,R2=H、Cl或Br。
当R3为3,4-二甲氧基苄基时,R1=H,R2=Cl、Br或-COOMe;或者R1=i-Pr、t-Bu、NMe2、NEt2、OMe、OEt或OPr,R2=H、Cl或Br;或者R1=Me,R2=Cl或Br。
上述化合物I可通过以下步骤制得:
当R3为甲基时:
R1=H,R2=Cl、Br或-COOMe;或者
R1=Me、i-Pr或t-Bu,R2=Cl或Br;或者
R1=NMe2、NEt2、OMe、OEt或OPr,R2=H、Cl或Br。
当R3为3,4-二甲氧基苄基时:
R1=H,R2=Cl、Br或-COOMe;或者
R1=i-Pr、t-Bu、NMe2、NEt2、OMe、OEt或OPr,R2=H、Cl或Br;或者
R1=Me,R2=Cl或Br。
第一步,以4-位R1取代和3-位R2取代的苯甲酸为原料与间硝基苯甲酰肼在二氯甲烷(简称DCM)或四氢呋喃(简称THF)中,在缩合剂作用下缩合得到双酰肼i,此处所用缩合剂为1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(简称EDC)和1-羟基-苯并-三氮唑(简称HOBt),两种缩合剂按1:1摩尔配制,加入量为间硝基苯甲酰肼摩尔量的1.3~2倍,缚酸剂选用吡啶、3-甲基吡啶或4-甲基吡啶,反应温度为室温,反应时间为18~36小时。
第二步,双酰肼i在乙腈中以三氯氧磷为脱水试剂分子内脱水环合得到含噁二唑环的中间体ii,三氯氧磷的用量为双酰肼i摩尔量的1.5~2.5倍,反应温度为75℃~回流。
第三步,中间体ii在雷尼镍催化下常压加氢还原硝基的得到氨基物iii。
第四步,氨基物iii与乙酸酐(用量为氨基物iii摩尔量的1.1倍)或3,4-二甲氧基苯乙酸(与氨基物iii摩尔比1:1)在缚酸剂作用下缩合得到化合物I,反应温度为0℃~室温,缚酸剂用量为氨基物iii摩尔量的1.2~1.5倍。
上述第四步所述的缚酸剂,当R3为甲基时缚酸剂可选用吡啶、3-甲基吡啶、4-甲基吡啶或N,N-二异丙基乙胺(简称DIPEA);当R3=3,4-二甲氧苄基时,缚酸剂可选用吡啶、3-甲基吡啶或4-甲基吡啶,反应温度为室温。
上述第四步所述的氨基物iii与3,4-二甲氧基苯乙酸的缩合须在缩合剂作用下完成,此处所用缩合剂为1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(简称EDC)和1-羟基-苯并-三氮唑(简称HOBt),两种缩合剂按1:1摩尔配制,加入量为3,4-二甲氧基苯乙酸摩尔量的1.3~2倍。
本发明的2,5-二芳基-1,3,4-噁二唑类化合物能通过抑制FBPase从而在制备治疗Ⅱ型糖尿病方面的应用,分子水平的生物活性筛选试验表明,该类化合物具有明显的FBPase抑制活性。
与背景技术相比,本发明具有如下优点:
1.本发明的2,5-二芳基-1,3,4-噁二唑类化合物作为FBPase抑制剂与现有技术具有不同结构,可用于制备治疗Ⅱ型糖尿病的药物。
2.本发明的这些化合物为非AMP结构类型,因此可降低和其它能与AMP结合的酶相互作用而导致的副作用的风险;
3.该类化合物分子水平上对FBPase有较好的抑制作用,其中R1=NMe2,R2=H,R3=Me的化合物I的IC50值达1.35μM。
具体实施方式
实施例1
化合物I(R1=H,R2=Cl,R3=3,4-二甲氧苄基)的合成:
(a)间硝基苯甲酰肼(1.3g,7.3mmol)、间氯苯甲酸(1.14g,7.3mmol)、EDC(1.8g,9.5mmol)和HOBt(1.42g,9.5mmol)悬浮于二氯甲烷(20mL)中,搅拌10min后,向上述反应液中加入吡啶(1.5mL),搅拌反应18h后,析出大量固体。向反应液中加入10%稀盐酸30mL后搅拌30min,过滤,滤饼充分水洗后干燥得类白色固体i(R1=H,R2=Cl)1.55g,收率:67%。
(b)将上步所得产物i(R1=H,R2=Cl,3.19g,10mmol)悬浮于乙腈(45mL)中,随后加入三氯氧磷(2.32mL)。将上述混合物加热至75℃反应10h,冷却至室温后减压浓缩至近干。冰水浴冷却下,向上述浓缩物中加入二氯甲烷/甲醇(5/1)的混合溶液和5%NaOH各120mL,搅拌10min后分出有机相,水洗一次后无水硫酸钠干燥、过滤、浓缩后柱层析分离(二氯甲烷/石油醚=2/1)得1,3,4-噁二唑中间体ii(R1=H,R2=Cl)2.56g,收率:85%;白色固体;
(c)将0.2g Raney-Ni用乙醇处理后,悬浮于20mL乙醇和二氯甲烷的混合溶液中(1:1),随后加入上步所得1,3,4-噁二唑中间体ii(R1=H,R2=Cl,0.3g,1mmol),常压下室温氢化反应过夜。反应液用20mL二氯甲烷稀释后过滤,减压浓缩至干得类白色固体iii(R1=H,R2=Cl),不经分离纯化直接用于下一步。
(d)上步所得氨基物iii(R1=H,R2=Cl,0.54g,2mmol)、3,4-二甲氧基苯乙酸(0.39g,2mmol)、EDC(0.49g,2.6mmol)和HOBt(0.39g,2.6mmol)溶于干燥的二氯甲烷(20mL)中,随后加入吡啶(0.18g,2.4mmol)。室温搅拌24h后,加10mL二氯甲烷和4mL甲醇稀释反应液,随后依次以5%稀盐酸、水、5%氢氧化钠溶液、饱和NaHCO3洗涤有机相。无水Na2SO4干燥后、过滤、浓缩后柱层析分离(二氯甲烷/乙酸乙酯=5:1)得I(R1=H,R2=Cl,R3=3,4-二甲氧苄基),收率:57%。白色固体。1H NMR(500MHz,DMSO-d6):δ3.63(s,2H),3.75(s,3H),3.78(s,3H),6.89-6.94(m,2H),6.99(s,1H),7.57(t,J=7.8Hz,1H),7.68(t,J=7.8Hz,1H),7.74(d,J=7.5Hz,1H),7.84~7.88(m,2H),8.07(d,J=7.5Hz,1H),8.12(s,1H),8.46(s,1H),10.44(s,1H);13C NMR(125MHz,DMSO-d6):δ169.8,164.3,163.9,148.6,147.7,140.1,134.1,131.8,131.5,130.0,128.0,126.1,125.3,123.5,122.4,121.5,121.1,116.8,113.2,113.1,111.9,55.5,55.4,42.9;HRMS(ESI):Calcd for C24H21ClN3O4[M+H]+,450.1215;Found,450.1218.
实施例2
化合物I(R1=NMe2,R2=H,R3=Me)的合成:
(a)间硝基苯甲酰肼(1.3g,7.3mmol)、4-N,N-二甲基苯甲酸(1.2g,7.3mmol)、EDC(2.77g,14.5mmol)和HOBt(2.2,14.5mmol)悬浮于干燥的THF(20mL)中,搅拌10min后,向上述反应液中加入3-甲基吡啶(1.5mL),搅拌反应36h后,析出大量固体。过滤、滤饼充分水洗后干燥得类白色固体,乙醇重结晶后得产物i(R1=NMe2,R2=H)1.35g,收率:56%。
(b)将上步所得产物i(1.2g,3.66mmol)悬浮于乙腈(15mL)中,随后加入三氯氧磷(0.51mL)。将上述混合物加热至回流反应8h,冷却至室温后减压浓缩至近干。冰水浴冷却下,向上述浓缩物种加入二氯甲烷/甲醇(5/1)的混合溶液和5%NaOH溶液各40mL,搅拌10min后分出有机相,水洗一次后无水硫酸钠干燥、过滤、浓缩后柱层析分离(二氯甲烷/乙酸乙酯=20:1)得1,3,4-噁二唑中间体ii(R1=NMe2,R2=H)0.82g,收率:72%;砖红色固体;
(c)将0.2g Raney-Ni用乙醇处理后,悬浮于20mL乙醇和二氯甲烷的混合溶液中(1:1),随后加入上步所得1,3,4-噁二唑中间体ii(0.31g,1mmol),常压下室温氢化反应过夜。反应液用20mL二氯甲烷稀释后过滤,减压浓缩至干得淡黄色固体iii(R1=NMe2,R2=H),不经分离纯化直接用于下一步。
(d)将上步所得氨基物iii(0.14g,0.5mmol)溶于10mLDCM中,加入3-甲基吡啶(66mg,0.75mmol),0℃下滴加乙酸酐(56mg,0.55mmol),自然升至室温反应过夜。加入5%NaOH溶液,搅拌反应1h后,向反应液中加入DCM(20mL)和甲醇(5mL)分出有机相,水洗两次后干燥、过滤、浓缩。柱层析分离(DCM/EtOAc/MeOH=25/5/1)得产物I(R1=NMe2,R2=H,R3=Me)0.1g,收率:62%;1H NMR(500MHz,DMSO-d6):δ2.11(s,3H),3.02(s,3H),6.85(d,J=6.7Hz,2H),7.53(t,J=5.3Hz,1H),7.74(d,J=5.3Hz,1H),7.80(d,J=5.3Hz,1H),7.87(d,J=6.6Hz,1H),8.37(s,1H),10.20(s,1H).13C NMR(100MHz,DMSO-d6):δ168.7,164.6,162.7,152.2,140.0,129.8,127.8(2C),124.0,121.7,120.8,116.4,111.7(2C),109.6,24.0.HRMS(ESI):Calcd for C18H19N4O2[M+H]+,323.1508;Found,323.1565.
实施例3
化合物I(R1=Me,R2=Cl,R3=3,4-二甲氧苄基)的合成:
以4-甲基-3-氯苯甲酸为原料参照实施例1的方法合成得到,四步反应总收率27.8%。白色固体;1H NMR(500MHz,CDCl3):δ2.41(s,3H),3.72(s,2H),3.84(s,3H),3.85(s,3H),6.83-6.88(m,3H),7.32(d,J=7.5Hz,1H),7.40(t,J=8.0Hz,1H),7.77-7.79(m,2H),7.83(dd,J1=1.5Hz,J2=7.9Hz,1H),8.01(d,J=1.4Hz,1H),8.07(s,1H),8.18(s,1H);13C NMR(125MHz,CDCl3):δ170.0,164.2,163.6,149.3,148.5,140.3,138.7,135.1,131.5,129.7,127.2,126.6,124.9,124.1,123.2,122.6(2C),121.6,117.9,112.5,111.6,55.8(2C),44.1,20.2;HRMS(ESI):Calcd for C25H23ClN3O4[M+H]+,464.1377;Found,464.1377.
实施例4
化合物I(R1=Me,R2=Br,R3=3,4-二甲氧苄基)的合成:
以4-甲基-3-溴苯甲酸为原料参照实施例1的方法合成得到,四步反应总收率24.3%。白色固体;1H NMR(500MHz,DMSO-d6):δ2.45(s,3H),3.60(s,2H),3.73(s,3H),3.76(s,3H),6.87(d,J=8.2Hz,1H),6.91(d,J=8.2Hz,1H),6.97(s,1H),7.55(t,J=8.0Hz,1H),7.62(d,J=7.9Hz,1H),7.82-7.86(m,2H),8.01(d,J=8.0Hz,1H),8.25(s,1H),8.42(s,1H),10.43(s,1H);HRMS(ESI):Calcd for C25H23BrN3O4[M+H]+,508.0866;Found,508.0840.
实施例5
化合物I(R1=H,R2=COOMe,R3=3,4-二甲氧苄基)的合成:
以间苯二甲酸单甲酯为原料参照实施例1的方法合成得到,四步总收率24.3%。白色固体;1H NMR(500MHz,DMSO-d6):δ3.61(s,2H),3.73(s,3H),3.76(s,3H),3.87(s,3H),6.87-6.92(m,2H),6.98(s,1H),7.56(t,J=8.0Hz,1H),7.77(t,J=7.8Hz,1H),7.82(d,J=7.6Hz,1H),7.87(d,J=8.4Hz,1H),8.19(d,J=7.6Hz,1H),8.33(d,J=7.8Hz,1H),8.41(s,1H),8.59(s,1H),10.43(s,1H);HRMS(ESI):Calcd for C26H23N3NaO6[M+Na]+,496.1485;Found,496.1541
实施例6
化合物I(R1=NMe2,R2=Br,R3=Me)的合成:
以4-二甲氨基-3-溴苯甲酸为原料参照实施例2的方法合成得到,四步总收率31%。白色固体;1H NMR(500MHz,DMSO-d6):δ1H NMR(500MHz,DMSO-d6):δ2.09(s,3H),2.86(s,3H),7.30~8.36(m,7H),10.17(s,1H);HRMS(ESI):Calcd for C18H18BrN4O2[M+H]+,401.0613;Found,401.0675.
实施例7
化合物I(R1=OMe,R2=H,R3=Me)的合成:
以4-甲氧基苯甲酸为原料参照实施例2的方法合成得到,四步总收率23.7%。白色固体;1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ2.10(s,3H),3.87(s,3H),7.18(d,J=8.1Hz,2H),7.54(t,J=7.9Hz,1H),7.76~7.79(m,2H),8.04(d,J=8.1Hz,2H),8.40(s,1H),10.23(s,1H);13C NMR(100MHz,DMSO-d6):δ168.7,163.9,163.5,162.1,140.1,129.9,128.5(2C),123.8,122.0,121.10,116.5,115.6,114.9(2C),55.5,24.0.HRMS(ESI):Calcd for C17H16N3O3[M+H]+,310.1192;Found,310.1136.
实施例1-7所用的原料均为市售分析纯化学品。
实施例8:分子水平上化合物I的FBPase抑制活性测试
1)仪器:EnVisionTM(PerkinElmer)
2)材料:
酶:FBPase(fructose-1,6-bisphosphatase)
底物:Sodium Fructose Diphosphate(FDP),由上海生工生物工程股份有限公司提供。
缓冲液为市售化学品,组成:66mM MOPS(PH7.5),0.2Mm EDTA,5Mm MgCl2,66Mm KCl。
3)实验方法:
取10μl下面表格中的任意一种化合物I(表格中9种化合物I中有7种为上述实施例得到)加入384孔筛选板,再取20μL酶也加入384孔筛选板,室温孵育10分钟,再取20μL底物加入384孔筛选板,使化合物I的浓度为20μg/ml,直接用EnVisionTM进行动态检测酶抑制活性(吸收波长340Nm)。经EnVisionTM的计算软件,初筛得到样品(化合物I)对酶有抑制活性结论后再测试酶抑制活性与化合物I剂量依赖关系,即IC50值。每个样品在测试中均设置3个复孔(同样浓度进行3次重复),以标准偏差(Standard Deviation,SD)表示。
实验结果:
结果与评价:
该类2,5-二芳基-1,3,4-噁二唑衍生物具备明显的FBPase抑制活性,可作为先导物用于进一步的Ⅱ型糖尿病治疗药物的研究和开发。
Claims (3)
2.一种权利要求1所述的2,5-二芳基-1,3,4-噁二唑类化合物的制备方法,其特征是:通过以下步骤制得,
其中当R3为甲基时:
R1=H,R2=Cl、Br或-COOMe;或者
R1=Me、i-Pr或t-Bu,R2=Cl或Br;或者
R1=NMe2、NEt2、OMe、OEt或OPr,R2=H、Cl或Br;
当R3为3,4-二甲氧基苄基时:
R1=H,R2=Cl、Br或-COOMe;或者
R1=i-Pr、t-Bu、NMe2、NEt2、OMe、OEt或OPr,R2=H、Cl或Br;或者R1=Me,R2=Cl或Br;
第一步,以4-位R1取代和3-位R2取代的苯甲酸为原料与间硝基苯甲酰肼在二氯甲烷或四氢呋喃中,在缩合剂与缚酸剂作用下缩合得到双酰肼i,此处所用缩合剂为1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和1-羟基-苯并-三氮唑,两种缩合剂按1:1摩尔配制,加入量为间硝基苯甲酰肼摩尔量的1.3~2倍,缚酸剂选用吡啶,3-甲基吡啶或4-甲基吡啶,反应温度为室温,反应时间为18~36小时;
第二步,双酰肼i在乙腈中以三氯氧磷为脱水试剂分子内脱水环合得到含噁二唑环的中间体ii,三氯氧磷的用量为双酰肼i摩尔量的1.5~2.5倍,反应温度为75℃~回流;
第三步,中间体ii在雷尼镍催化下常压加氢还原硝基,得到氨基物iii;
第四步,氨基物iii与用量为氨基物iii摩尔量的1.1倍的乙酸酐,在缚酸剂作用下反应得到化合物I;或量取氨基物iii:3,4-二甲氧基苯乙酸=1:1摩尔比,然后在缚酸剂和缩合剂作用下反应得到化合物I,上述反应温度为0℃~室温;
上述第四步所述的缚酸剂用量为氨基物iii摩尔量的1.2~1.5倍,当R3为甲基时,缚酸剂选用吡啶,或3-甲基吡啶,或4-甲基吡啶,或N,N-二异丙基乙胺;当R3=3,4-二甲氧苄基时,缚酸剂选用吡啶,或3-甲基吡啶,或4-甲基吡啶;
上述第四步所述的氨基物iii与3,4-二甲氧基苯乙酸的缩合须在缩合剂作用下完成,此处所用缩合剂为1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和1-羟基-苯并-三氮唑,两种缩合剂按1:1摩尔配置,加入量3,4-二甲氧基苯乙酸摩尔量的1.3~2倍。
3.一种权利要求1所述的2,5-二芳基-1,3,4-噁二唑类化合物的应用方法,其特征是:该化合物I在制备治疗Ⅱ型糖尿病药物中的应用。
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