CN106831840B - 一类具有抗炎活性的小分子化合物、制备方法及其药物用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及药物化学领域，具体涉及一类具有抗炎活性的化合物(I)及制备方法。药效学试验证明，本发明的化合物具有PDE‑4抑制活性，可用于治疗和预防炎症相关疾病。

Description

一类具有抗炎活性的小分子化合物、制备方法及其药物用途
技术领域
本发明涉及药物化学领域，具体涉及一类具有抗炎活性的化合物、制备方法及含有该衍生物的药物组合物以及其作为治疗剂特别是作为PDE-4抑制剂和在制备治疗和预防炎症相关疾病的药物中的用途。
背景技术
具有血管系统的活体组织对损伤因子的防御性反应称为炎症。炎症是十分常见而又重要的基本病理过程，体表的外伤感染和各器官的大部分常见病和多发病(如疖、痈、肺炎、肝炎、肾炎等)都属于炎症性疾病[Cruz-Migoni S,J.Fat-AssociatedLymphoid Clusters in Inflammation and Immunity[J].Front Immunol.2016,7:612]。
磷酸二酯酶(phosphodiesterases,PDEs)是一个能够催化cAMP和/或cGMP水解的超家族[Murthy VS,Mangot AG.Psychiatric aspects of phosphodiesterases:Anoverview[J].Indian J Pharmacol.2015,47(6):594-599]。环腺苷酸(cAMP)可以抑制炎症和炎症细胞的多种功能，在许多疾病和病症中起着重要作用。在这些细胞中，cAMP特异性的PDE4是主要的PDE形式，PDE4抑制剂能增加cAMP的水平，可用于但不限于炎症、哮喘以及其他病症[Parikh N,Chakraborti AK.Phosphodiesterase 4(PDE4)Inhibitors in theTreatment of COPD:Promising Drug Candidates and Future Directions[J].Curr MedChem.2016,23(2):129-41]。
PDE-4抑制剂的抗炎作用机制主要涉及：①抑制多种炎症介质/细胞因子的释放，能够抑制TH-2细胞IL-4、IL-5基因的表达。②抑制白细胞的激活(呼吸爆发)，抑制白细胞游走。③抑制细胞粘附因子(CAM)的表达或上调。④诱导产生具有抑制活性的细胞因子，如IL-6。⑤诱导细胞凋亡。⑥刺激内源性激素和儿茶酚胺类物质的释放[Mazur M,Karczewski J,Lodyga M,et al.Inhibitors of phosphodiesterase 4(PDE 4):A new therapeuticoption in the treatment of psoriasis vulgaris and psoriatic arthritis[J].JDermatolog Treat.2015,26(4):326-328]。它对于关节炎、相关的关节炎病症(例如骨关节炎和类风湿性关节炎)、骨质疏松症、类风湿性脊椎炎、骨吸收病、特应性皮炎、接触性皮炎、银屑病、系统性红斑狼疮、自身免疫性疾病、囊样纤维化、多发性硬化、脓毒病、哮喘、慢性阻塞性肺病、慢性肺炎等疾病均有治疗效果。
尽管目前已经公开了一系列具有抑制PDE-4作用的药物品种，例如Crisaborole，但开发新的具有更好药效的化合物依然具有重要的应用价值。
发明内容
本发明设计并合成了一系列化合物，药效学试验表明本发明的化合物具有PDE-4抑制活性，具有优良的抗炎活性。
本发明的化合物结构式如下：
其中R1代表H或CF3；
R2代表H、卤素、取代或者未取代的C1-6的烷基，其中取代基是氨基、卤素或羟基；
Y、Z各自独立地代表N或CR3，R3代表H、OCH3或COCH3。
优选下列任一结构的化合物：
其中R2代表H、卤素、取代或者未取代的C1-6的烷基，其中取代基是氨基、卤素或羟基。
还优选下列任一结构的化合物：
R2代表H或者取代或者未取代的C1-6的烷基，其中取代基是氨基、卤素或羟基。
还优选下列任一结构的化合物：
其中R1、R2、R3各自独立地代表H或者取代或未取代的C1-6的烷基，其中取代基是氨基、卤素或羟基。
更优选的化合物如下：
表1优选化合物
本发明部分化合物可以用以下方法制备得到：
步骤1：在碱催化剂和氮气保护存在下，缩合化合物1和2-溴-5羟基苯甲醛，所用碱例如碳酸钾、碳酸铯、碳酸钠、氢化钠、叔丁醇钾等。溶剂可用DMF、DMA等，反应温度80℃～120℃。
步骤2：将化合物2用二氧六环溶解，然后加入频那醇硼酸酯、乙酸钾、钯试剂，氮气氛围下100℃搅拌2小时反应完全得到化合物3
步骤3：将化合物3用甲醇溶解，缓慢加入硼氢化钠，室温搅拌0.5h。再加入3M盐酸，白色固体析出，得到化合物4。
本发明化合物及其药用盐可以是碱金属或者碱土金属，氨基酸或者含有氨基的碱性化合物形成的盐，或者医药上允许的无机酸或者有机酸形成的盐，优选化合物(I)的钾盐、钠盐、铵盐、盐酸盐、硫酸盐、枸橼酸盐、马来酸或琥珀酸。
本发明还公开了一种药物组合物，其中含有化合物(I)或其药学上可接受的盐及药学上可接受的载体。所述药物组合物可以是普通片剂或胶囊、缓控释制剂、口服液、注射剂、透皮制剂等制剂学上常规的制剂形式。
本发明化合物作为磷酸二酯酶抑制剂是治疗炎症性疾病的药物，其中炎症性疾病是关节炎或类风湿性关节炎、特应性皮炎。
本发明化合物用于治疗时，人用剂量范围为1mg～1000mg/天。也可根据剂型的不同和疾病严重程度，使用剂量超出该范围。
下面是本发明化合物的药效学试验及结果：
一、化合物对PDE-4A酶的抑制作用
使用从Sf9昆虫细胞中由N-末端GST标记由杆状病毒表达的PDE-4A酶。在新制备的pH7.5Tris缓冲液中加入指定的PDE-4A酶和1mM cAMP，将酶溶液输送到反应孔中，将化合物在DMSO中超声溶解然后加入至酶溶液中，在室温下孵育10分钟，将底物溶液倒入反应孔中以引发反应，在室温下孵育1小时，加入检测示踪剂(AMP2/GMP2AlexaFluor 633 Tracer)和抗体(AMP2/GMP2Antibody)以终止反应，并混合孵育90分钟(37℃)。在Ex/Em620/688处测量荧光偏振，8、0.8、0.08μM，测试实验物。酶活性小于50％，视作具有显著抑制活性。
实验结果见表2，可知各化合物及Crisaborole在三个浓度下酶活性均小于50％，表明具有显著的酶抑制活性，其中本发明化合物PD-1、PD-2、PD-3、PD-4、PD-5的酶抑制活性优于Crisaborole。
表2本发明化合物对PDE-4A酶的抑制活性
二、化合物对LPS诱导BALB/C小鼠炎症因子释放的影响
取雌性BALB/C小鼠，体重18-22g，适应性饲养7天，随机分为空白组、模型组、阳性对照地塞米松10mg/kg组、阳性对照Crisaborole 2mg/kg组、5个化合物2mg/kg组，每组6只。各组小鼠口服给予相应化合物及对照药物，空白组、模型组给予相应溶媒。给药0.5h后除空白组外，其余各组LPS腹腔注射0.2ml造模，2h采血，3,500rpm 10min离心后分装保存，ELISA试剂盒检测血清TNF-a含量。
实验结果见表3。根据结果可知，与模型组比较，各化合物及阳性药地塞米松、Crisaborole能极显著性降低血清中TNF-α的含量(P＜0.01)。与Crisaborole比较，本发明化合物PD-2能极显著降低血清中TNF-α的含量(P＜0.01)，PD-1、PD-3、PD-4、PD-5能显著降低TNF-α的含量(P＜0.05)，表明所发明的化合物抑制炎症因子释放作用强于Crisaborole。
表3本发明化合物对LPS诱导BALB/C小鼠炎症因子释放的影响(Mean±SD，n＝6)
注：△P<0.05，△△P<0.01vs空白组；▲P<0.05，▲▲P<0.01vs模型组；*P<0.05，**P<0.01vs Crisaborole
三、本发明化合物对佛波醇脂诱导的小鼠耳水肿模型的抗炎作用
取雄性ICR小鼠，体重18-22g，适应性饲养7天，随机分为9组，每组8只，即空白组、模型组、阳性对照地塞米松组、阳性对照Crisaborole组、5个化合物组，于佛波醇脂(5ug/20ul/耳朵)涂抹前30min及涂抹后15min，各组大鼠右耳分别均匀涂抹相应化合物或阳性对照药物1mg/20ul/耳朵，左耳均涂抹溶媒20ul(丙酮+乙醇)，空白组及模型组两耳均涂抹等剂量的溶媒20ul(丙酮+乙醇)。在造模后6h，通过测厚仪测量耳朵肿胀作为炎症指标，计算公式计算肿胀度及抑制率[肿胀度＝(右耳平均厚度—左耳平均厚度)/右耳平均厚度*100％；抑制率(％)＝(模型组平均肿胀度—给药组平均肿胀度)/模型组平均肿胀度*100％]。
实验结果见表4，与空白组相比，模型组涂抹佛波醇脂造模后，肿胀度达到22.55*10-2mm，表明造模效果明显。与模型组相比，阳性药地塞米松组、Crisaborole组及各化合物组均能极显著降低耳肿胀度(P<0.01)。与Crisaborole组比较，本发明化合物PD-1～PD-5能显著降低耳肿胀度(P<0.05)，作用强于Crisaborole。
表4.化合物对佛波醇脂致小鼠耳廓肿胀度及肿胀抑制率的影响(Mean±SD，n＝8)
注：△P<0.05，△△P<0.01vs模型；*P<0.05，**P<0.01vs Crisaborole
综上所述，本发明化合物具有磷酸二酯酶抑制活性，可用于治疗炎症性疾病，炎症相关疾病例如关节炎、关节炎病症(例如骨关节炎和类风湿性关节炎)、骨质疏松症、类风湿性脊椎炎、骨吸收病、特应性皮炎、接触性皮炎、银屑病、系统性红斑狼疮、自身免疫性疾病、囊样纤维化、多发性硬化、脓毒病、哮喘、慢性阻塞性肺病、慢性肺炎。
具体实施方式
实施例1
PD-1的合成
步骤1中间体2的合成
100mL单口瓶加入1(5g,0.016mol)，樟脑磺酸(350mg,1.5mmol)，加入50mL二氯甲烷溶解。缓慢加入THP-OH(3ml,0.032mol)，搅拌40分钟，TLC检测反应完全，直接浓缩，柱层析得中间体2(3g,收率47％)。
步骤2中间体4的合成
50mL单口瓶加入3(1g,6mmol)，2(2g,5mmol)，加入20mL吡啶溶解。再加入碳酸铯(3g,9mmol)，氧化亚铜(572mg,4mmol)，氮气氛围下130℃搅拌过夜，TLC检测反应完全，乙酸乙酯萃取，饱和食盐水洗涤三次，有机层干燥，过滤，浓缩，柱层析得中间体4(1.3g,收率60％)。
步骤3中间体5的合成
50mL单口瓶加入4(1g,2.28mmol)，频那醇硼酸酯(0.69g,2.74mmol)，加入10mL二氧六环溶解。再加入乙酸钾(782mg,8mmol)，钯试剂(160mg,0.23mmol)，氮气氛围下100℃搅拌2小时，TLC检测反应完全，乙酸乙酯萃取，饱和食盐水洗涤三次，有机层干燥，过滤，浓缩，柱层析得化合物5(1.1g,收率98％)。
步骤4PD-1的合成
50mL单口瓶加入5(1.1g,2.28mmol)，加入10mL乙醇溶解。再加入3M盐酸，0℃搅拌0.5小时，缓慢升至室温，反应3小时。TLC检测反应完全，加入饱和碳酸氢钠调PH至7，析出白色固体，抽滤，水洗三遍烘干得PD-1(460mg,收率67％)。1HNMR 400MHz(DMSO-d6)δ:9.17(s,1H),7.84-7.86(d,J＝4.01Hz,1H),7.76-7.78(d,J＝8.03Hz,1H),7.03(s,2H),6.88-6.90(s,1H),6.53(s,1H),4.96(s,2H),3.77(s,3H),2.48(s,3H)。
实施例2
PD-2的合成
步骤1中间体1的合成
化合物SM(1.5g，8.26mmol)溶于DMF(25mL)，搅拌下加入2-溴-5-羟基苯甲醛(1.66g，8.26mmol)和K2CO3(1.71g，12.4mmol)。氮气保护下，80℃C反应过夜。TLC显示反应完成。冷却至室温，加入H2O(40mL)，EA萃取(25mLx3)。合并有机相，饱和氯化钠洗涤(25mLx3)，无水硫酸钠干燥，过滤、浓缩并纯化(SiO2，PE:EA＝100:1)得到目标化合物(2.3g，80.4％)。
步骤2中间体2的合成
化合物1(1.3g，3.76mmol)溶于dioxane(20mL)，搅拌下加入B2pin2(1.14g，4.51mmol)，AcOK(1.11g，11.27mmol)和Pd(dppf)Cl2(137.6mg，0.188mmol)。氮气保护下，105℃C反应1小时。TLC显示反应完成。冷却至室温，过滤、浓缩并纯化(SiO2，PE:EA＝20:1)得到目标化合物(1.13g，76.5％)。
步骤3PD-2的合成
化合物2(550.0mg，1.40mmol)溶于MeOH(5mL)，0℃C，搅拌下加入NaBH4(63.5mg，1.68mmol)，反应5分钟。加入1M HCl溶液，调节pH值到3-4，室温反应过夜。加入饱和的NaHCO3溶液，调节pH值到6-7，加入H2O(15mL)，EA萃取(15mLx3)。合并有机相，无水硫酸钠干燥，过滤、浓缩并纯化(SiO2，PE:EA＝5:1)得到目标化合物PD-2(185.0mg，44.8％)。1HNMR400MHz(DMSO-d6)δ：9.21(s,1H)，8.58(s,1H)，8.25(dd,J＝8.66,2.38Hz,1H)，7.79(d,J＝8.03Hz,1H)，7.24-7.32(m,2H)，7.16(dd,J＝7.78,1.76Hz,1H)，4.99(s,2H)。
实施例3
PD-3的合成
步骤1中间体1的合成
化合物2-溴-5-羟基苯甲醛(494.0mg，2.46mmol)溶于DMF(12mL)，搅拌下加入Bu4NBr(79.4mg，0.24mmol)和K2CO3(680.3mg，4.92mmol)。氮气保护下，室温反应10分钟。SM(420.0mg，2.46mmol)加入反应瓶中，60℃C反应2小时。TLC显示反应完成。冷却至室温，加入H2O(40mL)，EA萃取(15mLx3)。合并有机相，饱和氯化钠洗涤(20mLx3)，无水硫酸钠干燥，过滤、浓缩并纯化(SiO2，PE:EA＝8:1)得到目标化合物(660.0mg，80.5％)。步骤2中间体2的合成
中间体1(300.0mg，0.89mmol)溶于dioxane(6mL)，搅拌下加入B2pin2(272.7mg，1.07mmol)，AcOK(263.5mg，2.68mmol)和Pd(dppf)Cl2(32.5mg，0.005mmol)。氮气保护下，105℃C反应1小时。TLC显示反应完成。冷却至室温，过滤、浓缩并纯化(SiO2，PE:EA＝10:1)得到目标化合物(254.0mg，74.2％)。
步骤3PD-3的合成
中间体2(390.0mg，1.02mmol)溶于MeOH(5mL)，0℃C，搅拌下加入NaBH4(50.2mg，1.33mmol)，反应5分钟。加入2M HCl溶液，调节pH值到2-3，室温反应2小时。加入饱和的NaHCO3溶液，调节pH值到6-7，过滤，滤饼水洗(5mLx2)，烘干得到目标化合物PD-3(216.0mg，74.5％)。1HNMR 400MHz(DMSO-d6)δ：7.63(d,J＝8.28Hz,1H)，7.08(s,1H)，6.99(dd,J＝8.03,1.76Hz,1H)，5.18(s,2H)，4.93(s,2H)，2.49(br.s.,3H)，2.46(d,J＝2.51Hz,6H)。
实施例4
PD-4的合成
步骤1中间体1的合成
化合物SM(2.5g，21.2mmol)溶于CCl4(40mL)，搅拌下加入NBS(3.77g，21.2mmol)和AIBN(347.5mg，2.12mmol)。氮气保护下，85℃C反应2小时。TLC显示还有原料没有反应完，加入AIBN(347.5mg，2.12mmol)，85℃C继续反应2小时。冷却至室温，加入H2O(100mL)，DCM萃取(25mLx3)。合并有机相，无水硫酸钠干燥，过滤、浓缩并纯化(SiO2，PE:EA＝30:1)得到目标化合物(1.42g，34.1％)。
步骤2中间体2的合成
中间体1(1.42g，7.22mmol)溶于DMF(25mL)，搅拌下加入2-溴-5-羟基苯甲醛(1.21g，6.02mmol)和K2CO3(998.0mg，7.22mmol)。氮气保护下，室温反应2.5小时。TLC显示反应完成。加入H2O(60mL)，EA萃取(25mLx4)。合并有机相，饱和氯化钠洗涤(25mLx3)，无水硫酸钠干燥，过滤、浓缩并纯化(SiO2，PE:EA＝10:1)得到目标化合物(1.75g，91.7％)。步骤3中间体3的合成
中间体2(500.0mg，1.58mmol)溶于dioxane(10mL)，搅拌下加入B2pin2(480.4mg，1.89mmol)，AcOK(464.2mg，4.73mmol)和Pd(dppf)Cl2(57.8mg，0.079mmol)。氮气保护下，105℃C反应1小时。TLC显示反应完成。冷却至室温，过滤、浓缩并纯化(SiO2，PE:EA＝5:1)得到目标化合物(380.0mg，66.2％)。
步骤4PD-4的合成
中间体3(300.0mg，0.82mmol)溶于MeOH(3mL)和THF(3mL)，搅拌下加入NaBH4(37.4mg，0.99mmol)，室温反应10分钟。加入H2O(0.5mL)，2M HCl溶液调节pH值到2-3，室温反应过夜。加入饱和的NaHCO3溶液，调节pH值到5-6，过滤，滤饼水洗(10mLx3)。溶解到EA(50mL)中，无水硫酸钠干燥，过滤、浓缩。固体用叔丁基甲醚洗涤得到目标化合物PD-4(100.0mg，45.6％)。1HNMR 400MHz(DMSO-d6)δ：9.04(d,J＝1.00Hz,1H)，9.01(s,1H)，8.36(dd,J＝8.16,1.88Hz,1H)，7.72(d,J＝8.03Hz,1H)，7.64(d,J＝8.03Hz,1H)，7.06(s,1H)，7.02(dd,J＝8.16,1.88Hz,1H)，5.33(s,2H)，4.92(s,2H)。
实施例5
PD-5的合成
步骤1中间体1的合成
化合物SM(1.0g，4.87mmol)溶于MeOH(15mL)。0℃C，搅拌下分批加入NaBH4(368.9mg，9.75mmol)。室温反应1小时。TLC显示反应完成。1M HCl溶液调节pH值到5-6，EA萃取(20mLx3)。合并有机相，无水硫酸钠干燥，过滤、浓缩得到目标化合物(710.0mg，82.2％)。
步骤2中间体2的合成
中间体1(390.0mg，2.2mmol)溶于DCM(10mL)。0℃C，滴加PBr3(387.0mg，1.43mmol)的DCM溶液(2mL)。室温反应3小时。TLC显示反应完成。饱和NaHCO3溶液调节pH值到6-7，加入H2O(15mL)，DCM萃取(15mLx3)。合并有机相，无水硫酸钠干燥，过滤、浓缩得到目标化合物(450.0mg，80.0％purity，68.1％yield)。
步骤3中间体3的合成
中间体2(447.8mg，1.49mmol)溶于DMF(6mL)，搅拌下加入2-溴-5-羟基苯甲醛(250.0mg，1.24mmol)和K2CO3(206.3mg，1.49mmol)。氮气保护下，室温反应1.5小时，TLC显示反应完成。加入H2O(15mL)，EA萃取(15mLx3)。合并有机相，饱和氯化钠洗涤(15mLx3)，无水硫酸钠干燥，过滤、浓缩并纯化(SiO2，PE:EA＝40:1)得到目标化合物(420.0mg，93.8％)。
步骤4中间体4的合成
中间体3(410.0mg，1.14mmol)溶于dioxane(6mL)，搅拌下加入B2pin2(361.4mg，1.42mmol)，AcOK(335.2mg，3.42mmol)和Pd(dppf)Cl2(41.7mg，0.057mmol)。氮气保护下，100℃C反应1小时。TLC显示反应完成。冷却至室温，过滤、浓缩并纯化(SiO2，PE:EA＝20:1)得到目标化合物(298.0mg，64.3％)。
步骤5PD-5的合成
中间体4(290.0mg，0.71mmol)溶于MeOH(5mL)和THF(1mL)。0℃C，搅拌下加入NaBH4(32.3mg，0.85mmol)，室温反应10分钟。加入H2O(0.5mL)，3M HCl溶液调节pH值到2-3，室温反应30分钟。过滤，滤饼水洗(10mLx3)。溶解到EA(50mL)中，无水硫酸钠干燥，过滤、浓缩并纯化得到目标化合物PD-5(63.0mg，28.6％)。1HNMR 400MHz(DMSO-d6)δ：8.96-9.04(m,2 H)，8.27(dd,J＝8.41,2.13 Hz,1 H)，7.75(d,J＝8.28 Hz,1 H)，7.65(d,J＝8.03 Hz,1 H)，7.08(d,J＝1.76 Hz,1 H)，7.02(dd,J＝8.16,2.13 Hz,1 H)，5.35(s,2 H)，4.92(s,2 H)。

Claims (9)

1.通式(I)的化合物或其药学上可接受的盐：
其中R1代表CF3
R2代表卤素、取代或者未取代的C1-6的烷基，其中取代基是氨基、卤素或羟基；
Y、Z各自独立地代表N或CH。
2.通式(II)的化合物或其药学上可接受的盐：
其中R2代表H、卤素、取代或者未取代的C1-6的烷基，其中取代基是氨基、卤素或羟基。
3.通式(III)的化合物或其药学上可接受的盐：
R2代表H或者取代或者未取代的C1-6的烷基，其中取代基是氨基、卤素或羟基。
4.通式(IV)的化合物或其药学上可接受的盐：
其中R1、R2、R3各自独立地代表H或者取代或未取代的C1-6的烷基，其中取代基是氨基、卤素或羟基。
5.权利要求1至4中任一的化合物或其药学上可接受的盐，其中药学上可接受的盐是钾盐、钠盐、铵盐、盐酸盐、硫酸盐、枸橼酸盐、马来酸或琥珀酸盐。
6.一种药物组合物，其中含有权利要求1至4中任一的化合物或其药学上可接受的盐及药学上可接受的载体。
7.权利要求1至4中任一的化合物或其药学上可接受的盐用于制备磷酸二酯酶抑制剂的用途。
8.权利要求7的用途，其中磷酸二酯酶抑制剂是治疗炎症性疾病的药物。
9.权利要求8的用途，其中炎症性疾病是特应性皮炎、关节炎或类风湿性关节炎。
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