CN106905248A - 川芎嗪并环类化合物、其药物组合物及在药物中的应用 - Google Patents

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CN106905248A CN201710040352.3A CN201710040352A CN106905248A CN 106905248 A CN106905248 A CN 106905248A CN 201710040352 A CN201710040352 A CN 201710040352A CN 106905248 A CN106905248 A CN 106905248A
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Abstract

本发明公开了一种川芎嗪并环类化合物、其药物组合物及在药物中的应用，该川芎嗪并环类化合物具有如下结构通式I：药物组合物为川芎嗪并环类化合物作为药用活性成分，以及药学上可以接受的载体、赋形剂、稀释剂、辅剂、媒介物或其组合；川芎嗪并环类化合物和药物组合物可用于预防或治疗由于血栓和自由基过量引起的心脑血管疾病、消化系统疾病、呼吸系统疾病、老年痴呆症及肾脏疾病及其并发症。本发明所制备的川芎嗪并环类化合物对体外由二磷酸腺苷(ADP)诱导的血小板凝集具有很好的抑制作用，且较母体川芎嗪在大鼠体内药代动力学性质明显改善。

Description

川芎嗪并环类化合物、其药物组合物及在药物中的应用
技术领域
本发明属于药物化学技术领域，具体涉及川芎嗪并环类化合物、其药物组合物及在药物中的应用。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高，心脑血管类疾病己经成为人类发病和死亡的最主要原因之一。据世界卫生组织报告，每年死于心脑血管疾病的人占世界总死亡人数的1/3。《2008年中国卫生事业发展情况统计公报》显示，死于心脑血管疾病的人数已占全国总死亡人数的40.3％，其中增加最为迅猛的是35-54岁青壮年，如果不加以控制，到2030年我国冠心病患病率将比2000年增加4.7倍。因此，如何控制心血管疾病蔓延，提高人民健康水平以成为我国医药工作的重中之重。而研究表明，导致心脑血管疾病的重要因素之一是血栓的形成，因此，防治血栓形成也就成为防治心脑血管疾病的有效措施。
随着对血栓形成机制研究的不断深入，针对血栓形成的原因和特点，研究和开发了很多用于抗血栓形成的新药，主要分为抗凝血药、溶栓药和抗血小板聚集药物。但临床实验表明，现有各类抗血栓类药物在应用中都表现出各种缺陷和副作用。譬如：抗凝药虽然可以限制静动脉血栓的栓塞和发展，但对由血小板主导的动脉血栓形成预防效果差，这类药物还大多存在延迟性出血的不良反应；溶栓类药物的纯化技术要求高，产品有可能具有抗原性，可诱发过敏反应，有些产品还能干扰凝血机能，有导致出血的危险；抗血小板聚集类药物活性高、副作用相对较少，但也存在延迟性出血的危险。因此，设计开发具有新结构类型、高效、低毒的抗血栓药物仍是药物研究领域中的一个热点和难点。
中医药作为中华民族的瑰宝，蕴含着丰富的科学思想和哲学人文精神，是我国文化软实力的重要体现。因此，以传统活血化癖中药中抗血小板聚集作用的有效成分作为先导化合物，利用现代药物化学研究原理，对其进行结构改造和优化，希望从中筛选出疗效更好、副作用更小、生物利用度高的药物用于治疗由于血栓栓塞引起的各类疾病，具有重要的理论意义和临床应用价值。川芎嗪(TMP)，是中药川芎的主要有效成分之一。研究表明川芎嗪具有多种药理作用，如抑制血小板聚集、抗氧化、抗自由基、对心脑细胞缺氧缺血的损伤保护、钙离子阻滞作用等。但川芎嗪由于代谢快、半衰期短，为保持有效的药物治疗浓度，临床上须频繁给药，故易致积蓄中毒，使其应用受到一定限制。在川芎嗪母体结构中，吡嗪母核是决定川芎嗪药效作用的重要结构部分，而四个取代基主要决定其药代动力学性质和毒性。因此，若能以川芎嗪为先导物进行结构改造和修饰，研究其构效关系，改善其药代动力学参数，提高其疗效，对于研制和开发出新型高效、低毒的川芎嗪类心脑血管疾病治疗药物具有重要的意义。
发明内容
本发明解决的技术问题是：现有川芎嗪类药物易积蓄中毒，生物利用度低和药物代谢稳定性差，采取的技术手段是：川芎嗪的四个甲基进行结构修饰，分别对其进行不同程度的环化、杂环化，本发明提供川芎嗪并环类化合物及其盐、其药物组合物及应用，提供的川芎嗪并环类化合物具有优异的抗氧化作用和抗血小板凝集作用，其生物利用度高且药物代谢稳定性好。
本发明采用的技术方案如下：
一种川芎嗪并环类化合物，具有如下结构通式I：
其中，R1、R2为氢原子、烷基、羟基、氨基、羧酸、卤代烷基、烷氧基、酯基或芳香环；或R1、R2共同构成环烃，所构成的环为4-6元环；所述芳香环为芳基或杂芳基；
Y为C、N、O或S；
Y为C时，R3为H、-OH、-NH2、-CN、NO2、F、Cl、Br、I、-CF3或烷基，所述烷基为直连烷烃、支链烷烃或环烷烃；
Y为N时，R3为H、烷基或酰胺基，所述烷基为直连烷烃、支链烷烃或环烷烃，所述酰胺基为能与氨基反应的酸、酰氯、酸酐所生成的酰胺基；
n1，n2为0、1、2或3，且两者之和大于2。
所述R1和R2同时为甲基，Y为C原子，n1+n2＝2或3，R3为H时，其具有如下结构式ZT-1和ZT-2：
所述Y为C原子，R3为H，R1、R2为环戊烷或环己烷时，其具有如下结构式ZT-3和ZT-4：
所述Y为N原子，n1＝0，n2＝3，R3为H、甲基或硫辛酰基时，其具有如下结构式ZT-5、ZT-6、ZT-7：
所述川芎嗪并环类化合物与药学上可接受的无毒的酸形成药用盐，药用盐为盐酸盐、氢溴酸盐、磷酸盐、硫酸盐、高氯酸盐、乙酸盐、草酸盐、马来酸盐、酒石酸盐、柠檬酸盐、琥珀酸盐、丙二酸盐、己二酸盐、藻酸盐、抗坏血酸盐、天冬氨酸盐、苯磺酸盐、苯甲酸盐、重硫酸盐、硼酸盐、丁酸盐、樟脑酸盐、樟脑磺酸盐、环戊基丙酸盐或二葡萄糖酸盐。
本发明还提供一种药物组合物，包括所述川芎嗪并环类化合物作为药用活性成分，以及药学上可以接受的载体、赋形剂、稀释剂、辅剂、媒介物或其组合。
本发明还提供包括用所述川芎嗪并环类化合物或药物组合物来制备用于预防或治疗由于血栓引起的心脑血管疾病、消化系统疾病、呼吸系统疾病、老年痴呆症及其并发症治疗药物中的应用。
有益效果：对于川芎嗪并环类化合物的构效关系研究表明，吡嗪母核是决定川芎嗪药效作用的重要结构部分，而四个取代基主要决定其药代动力学性质和毒性，且由于川芎嗪在体内脂溶性较差，从而导致在体内代谢快、半衰期短。因此，我们根据药物化学中的同系物衍生化原理，对先导化合物川芎嗪的四个甲基进行结构修饰，分别对其进行不同程度的环化、杂环化。再根据药效团拼合原理，将其与具有抗氧化活性的硫辛酸相结合，从而改善其抗氧化作用和抗血小板凝集作用，提高其生物利用度和药物代谢稳定性，为抗心脑血管药物的研发提供理论参考和候选化合物。
附图说明
图1为化合物ZT-1药-时曲线图；
图2为化合物ZT-2药-时曲线图；
图3为化合物ZT-3药-时曲线图；
图4为化合物ZT-4药-时曲线图；
图5为化合物ZT-5药-时曲线图；
图6为化合物ZT-6药-时曲线图；
图7为化合物ZT-7药-时曲线图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详细介绍，但不局限于此。
实施例1
化合物2,3-二甲基-6,7-二氢-5H-环戊并吡嗪(ZT-1)和2,3-二甲基-5,6,7,8-四氢喹喔啉(ZT-2)的合成反应式：
取环戊二胺或环己二胺(1.0mmol)溶于12mL乙醚中，冰浴条件下，缓慢滴加2.3-丁二酮(1.0mmol)的乙醚溶液，滴加完毕后，室温搅拌30min后回流至澄清，加入250mg KOH除水，回流约24h，TLC检测磷钼酸显色，当溶液由澄清变为浑浊后加入30mL乙醇溶液，然后再加入1％MnO2，敞口搅拌氧化12h后过滤，过柱纯化得到ZT-1和ZT-2，其理化性质如下：
ZT-1：油状液体，产率81.2％，1HNMR(400HMz,CDCl3)δ：1.80-1.91(m,2H),2.10(s,6H),2.82-2.90(m,4H)；13CNMR(100HMz,CDCl3)δ：20.6,25.3,34.3,148.8,149.5；ESI-MS(m/z):149.2([M+H]+,100)。
ZT-2：白色固体，m.p.46-48℃，产率86.0％，1HNMR(400HMz,CDCl3)δ：1.87-1.90(m,4H),2.13(s,6H),2.85-2.89(m,4H)；13CNMR(100HMz,CDCl3)δ：21.5,22.7,31.3,148.6,148.8；ESI-MS(m/z):163.1([M+H]+,100)。
实施例2
1,2,3,5,6,7-六氢二环戊基[b,e]并吡嗪(ZT-3)和1,2,3,4,6,7,8,9-八氢吩嗪(ZT-4)的合成：
溴代环戊酮和溴代环己酮的合成：在50mL圆底烧瓶中加入NBS(10.7g，60mmol)和催化量的对甲苯磺酸(0.998g，3mmol)，CH2Cl2(20mL)作为溶剂，冰浴条件下将环己酮或环戊酮(52mmol)溶于CH2Cl2(10mL)缓慢滴加至反应液中，40℃回流4h。TCL检测反应完全。再抽滤除去丁二酰亚胺，用50mL饱和碳酸氢钠和50mL饱和食盐水水洗，无水硫酸钠干燥有机相，浓缩后得油状液体；溴代环戊酮(产率:77％)，ESI-MS(m/z):162.9([M+H]+,100),164.7([M+H]+,98)；溴代环己酮(产率:86％)，ESI-MS(m/z):176.9([M+H]+,100),178.8([M+H]+,97)。
1-羟基环戊酮和1-羟基环己酮的合成：在冰浴条件下，加入催化量四丁基硫酸氢铵(0.19g，0.56mmol)和NaOH(0.45g，11.2mmol)到10mL CH2Cl2和10mL水的混合溶液中，搅拌均匀后，加入溴代环戊酮或溴代环己酮(10.0mmol)原料到上述溶液中，反应过夜。用乙酸乙酯溶剂萃取，无水硫酸钠干燥有机相，浓缩后柱层析纯化得白色固体，1-羟基环戊酮(产率：85％，ESI-MS(m/z):101.0([M+H]+,100)，123.2([M+Na]+,98))和1-羟基环己酮(产率：64％，ESI-MS(m/z):115.0([M+H]+,100)，137.1([M+Na]+,95))。
ZT-3和ZT-4的合成：在10mL圆底烧瓶中加入1-羟基环戊酮或1-羟基环己酮(2.0mmol)，20mL乙醇和乙酸铵(0.6mmol)并通入氮气保护，油浴加热至79℃-89℃时，磁力搅拌5-8h，使其充分环合。敞口搅拌12h，使空气中的氧气缓慢氧化后，再加入二氧化锰(2.0mmol)，磁力搅拌1-2h。再抽滤蒸干，快速硅胶过柱。得白色固体ZT-3和ZT-4；其理化性质如下：
ZT-3：白色固体，m.p.98-100℃，产率80％，1HNMR(400MHz,CDCl3)δ:1.90(s,4H),2.84(s,8H)；13CNMR(100MHz)δ:20.6,29.3,148.6；ESI-MS(m/z):161.2([M+H]+,100)。
ZT-4：白色固体，m.p.106-108℃，产率85％，1HNMR(400MHz,CDCl3)δ:1.89(s,8H),2.88(s,8H)；13CNMR(100MHz)δ:22.7,31.5,149.3；ESI-MS(m/z):189.1([M+H]+,99)。
实施例3
5,6,7,8-四氢吡啶并-2,3-二甲基吡嗪(ZT-5)和化合物N-甲基-5,6,7,8-四氢吡啶并-2,3-二甲基吡嗪(ZT-6)的合成：
吡啶并-2,3-二甲基吡嗪的合成：在50mL圆底瓶中加入2,3-二氨基吡啶(0.209g,1.92mmol)和2,3-丁二酮(0.2mL,2.28mmol)、CH3CH2OH(10mL)、CH3COOH(0.5mL)，在剧烈搅拌的条件下油浴回流(70℃)16小时，TLC跟踪检测(石油醚：乙酸乙酯＝1:2作为展开剂)。原料反应完全后，将其冷却至室温，用二氯甲烷萃取，所得有机相用饱和食盐水洗涤，加入无水硫酸钠干燥除水，过滤、浓缩，柱层析分离纯化。得到290mg棕色固体，产率95.0％。m.p.136-138℃；1H NMR(400MHz,CDCl3):δ:2.78(3H,d,J＝1.2Hz,CH3),2.82(3H,d,J＝1.2Hz,CH3),7.62-7.63(m,1H),8.32-8.35(m,1H),9.05-9.07(m,1H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ:23.0,23.5,124.3,135.8,137.2,150.2,152.6,155.0,157.3；ESI-MS(m/z):160.1([M+H]+,70％),182.1([M+Na]+,100％)。
5,6,7,8-四氢吡啶并-2,3-二甲基吡嗪(ZT-5)的合成:加2,3-二甲基吡啶[2,3-b]吡嗪(361mg，2.27mmol)50mL于圆底瓶中，乙醇(10mL)作为溶剂，边搅拌边加入10％钯碳(240mg)，通入氢气后并抽真空，搅拌过夜。薄层检测(石油醚：乙酸乙酯＝1:2作为展开剂)，反应完毕后，将反应液倒入抽滤漏斗中减压抽滤，用乙醇多次洗涤钯碳。将滤液减压蒸干。乙酸乙酯作洗脱剂，柱层析分离纯化，得70mg棕黄色固体，收率为56％。m.p.109-111℃；1HNMR(400MHz,CDCl3):δ:1.99-2.01(m,2H),2.30(s,3H),2.35(s,3H),2.85-2.89(m,2H),3.37-3.41(m,2H),4.71(s,1H,NH)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ:19.4,20.1,20.4,28.6,40.3,134.0,137.3,145.5,149.0；ESI-MS(m/z):166.2([M+H]+,100)。
N-甲基-5,6,7,8-四氢吡啶并-2,3-二甲基吡嗪(ZT-6)的合成:在50mL圆底瓶中加入2,3-二甲基-5,6,7,8-四氢吡啶[2,3-b]吡嗪(70mg，0.42mmol)加NaH(50mg，208mmol)，再加入DMF(1mL)作为溶剂，搅拌1.5小时，然后加入CH3I(50μL)继续搅拌反应，反应完全后，加入30mL水，乙酸乙酯萃取(30mL×3)，合并有机相，饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，浓缩后薄层层析分离纯化，得黄色油状物体，产率为65.8％。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ:2.00-2.03(m,2H),2.32(s,3H,CH3),2.33(s,3H,CH3),2.85-2.88(m,2H),3.04(s,3H,N-CH3),3.30-3.33(m,2H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ:20.2,21.2,21.5,30.3,35.8,49.6,136.00,136.07,148.3,150.9；ESI-MS(m/z):180.2([M+H]+,100)。
实施例4
1-(2,3-二甲基-7,8-二氢吡啶[2,3-b]吡嗪-5(6H)-基)-5-硫辛酰胺(ZT-7)的合成：
硫辛酸钠盐的合成：在50mL圆底烧瓶中加入硫辛酸(620mg，3.0mmol)，NaOH(120mg，3.0mmol)，四氢呋喃(20mL)和CH3OH(10mL)作为溶剂，待NaOH固体溶解后，将溶剂旋干，加入乙醚洗涤2次，得黄色固体硫辛酸钠盐。
硫辛酰氯的合成：将草酰氯(1.0mL)加入50mL圆底烧瓶中，甲苯(4mL)作为溶剂，在冰水浴条件下将硫辛酸钠盐(300mg，1.4mmol)分四批缓慢加入反应液中，0℃反应2.5小时，让后将反应液中的甲苯和草酰氯通过旋蒸除去，得无色油状液体硫辛酰氯。
1-(2,3-二甲基-7,8-二氢吡啶[2,3-b]吡嗪-5(6H)-基)-5-硫辛酰胺(ZT-7)的合成：将化合物硫辛酰氯加入无水THF(5mL)中，然后再加入5,6,7,8-四氢吡啶并-2,3-二甲基吡嗪(100mg，0.6mmol)，K2CO3(138mg，1.0mmol)，N2气保护下回流反应12小时，待反应完全后，将反应液倒入15mL水中，乙酸乙酯萃取(30mL×3)，合并有机相，饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，浓缩后薄层层析分离纯化，得黄色油状物体，产率为80.5％。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ:1.44-1.50(m,2H),1.65-1.71(m,4H),1.88-2.00(m,4H),2.46(s,3H),2.49(s,3H),2.81(t,2H,J＝7.6Hz),2.92(t,2H,J＝6.8Hz),3.08-3.21(m,2H),3.54-3.61(m,1H),3.88-3.92(m,2H)；13C NMR(100MHz,CDCl3):δ:21.0,21.4,22.5,25.5,29.1,29.6,34.7,36.6,38.4,42.6,56.5,141.3,145.2,146.5,147.1,174.0；ESI-MS(m/z):352.2([M+1]+,100％)。
川芎嗪并环类化合物药用盐的制备：将所合成的川芎嗪并环类化合物ZT-1、ZT-2、ZT-3、ZT-4、ZT-5、ZT-6或ZT-7(1mmol)加入乙醇20mL，加热溶解，另取无机酸或有机酸(1mmol)，加乙醇7mL，加热溶解，在搅拌下趁热将此溶液加入川芎嗪并环类化合物的乙醇溶液中，冷却，过滤，乙醇洗，25％乙醇重结晶得川芎嗪并环类化合物药用盐。
本发明化合物抗血小板聚集抑制活性评价：采用Born氏比浊法，测试目标化合物对二磷酸腺苷(ADP)诱导的家兔血小板聚集的抑制活性。家兔心脏取血，用体积分数3.8％枸橼酸钠1:9抗凝，以800r/min离心10min，制备富血小板血浆(PRP)，剩余部分以3000r/min离心15min，制备贫血小板血浆(PPP)，按比浊法进行血小板聚集实验。测定管中加入PRP240μL和不同浓度的受试化合物30μL，温孵5min，分别ADP(终浓度10μmol/L)30μL为诱导剂，观察记录5min内最大血小板聚集率，计算各受试化合物的血小板聚集的IC50。用生理盐水作空白对照组，阳性对照组为川芎嗪(TMP)。其数据如表1所示：
表1川芎嗪并环类化合物对血小板聚集的影响
本发明化合物药代动力学研究：SD大鼠48只，分为川芎嗪(20mg/kg)、ZT-1(20mg/kg)、ZT-2(20mg/kg)、ZT-3(20mg/kg)、ZT-4(20mg/kg)、ZT-5(20mg/kg)、ZT-6(20mg/kg)、ZT-7(20mg/kg)、共8组，每组6只，灌胃给药，采用高效液相色谱法测定各组大鼠血浆中个化合物的浓度，DAS 2.0程序计算药代动力学参数。图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7为各化合物药-时曲线图，表2为各化合物药动学参数比较，由各化合物的药代动力学参数的变化可看出，合成的川芎嗪并环类化合物的达峰时间tmax和半衰期t1/2与母体川芎嗪对比明显延长，平均驻留时间MRT显著延长，药-时曲线下面积(AUC)增大，达峰浓度Cmax没有显著性差异。
表2川芎嗪并环类化合物药动学参数比较

Claims (7)

1.一种川芎嗪并环类化合物，其特征在于具有如下结构通式I：
其中，R1、R2为氢原子、烷基、羟基、氨基、羧酸、卤代烷基、烷氧基、酯基或芳香环；或R1、R2共同构成环烃，所构成的环为4-6元环；所述芳香环为芳基或杂芳基；
Y为C、N、O或S；
Y为C时，R3为H、-OH、-NH2、-CN、NO2、F、Cl、Br、I、-CF3或烷基，所述烷基为直连烷烃、支链烷烃或环烷烃；
Y为N时，R3为H、烷基或酰胺基，所述烷基为直连烷烃、支链烷烃或环烷烃，所述酰胺基为能与氨基反应的酸、酰氯、酸酐所生成的酰胺基；
n1,n2为0、1、2或3，且两者之和大于2。
2.根据权利要求1所述的川芎嗪并环类化合物，其特征在于所述R1和R2同时为甲基，Y为C原子，n1+n2＝2或3，R3为H时，其具有如下结构式ZT-1和ZT-2：
3.根据权利要求1所述的川芎嗪并环类化合物，其特征在于所述Y为C原子，R3为H，R1、R2为环戊烷或环己烷时，其具有如下结构式ZT-3和ZT-4：
4.根据权利要求1所述的川芎嗪并环类化合物，其特征在于所述Y为N原子，n1＝0，n2＝3，R3为H、甲基或硫辛酰基时，其具有如下结构式ZT-5、ZT-6、ZT-7：
5.根据权利要求1所述的川芎嗪并环类化合物，其特征在于所述川芎嗪并环类化合物与药学上可接受的无毒的酸形成药用盐，药用盐为盐酸盐、氢溴酸盐、磷酸盐、硫酸盐、高氯酸盐、乙酸盐、草酸盐、马来酸盐、酒石酸盐、柠檬酸盐、琥珀酸盐、丙二酸盐、己二酸盐、藻酸盐、抗坏血酸盐、天冬氨酸盐、苯磺酸盐、苯甲酸盐、重硫酸盐、硼酸盐、丁酸盐、樟脑酸盐、樟脑磺酸盐、环戊基丙酸盐或二葡萄糖酸盐。
6.一种药物组合物，其特征在于包括权利要求1所述川芎嗪并环类化合物作为药用活性成分，以及药学上可以接受的载体、赋形剂、稀释剂、辅剂、媒介物或其组合。
7.一种使用权利要求1至5任意一项所述川芎嗪并环类化合物或权利要求6所述的药物组合物来制备用于预防或治疗由于血栓引起的心脑血管疾病、消化系统疾病、呼吸系统疾病、老年痴呆症及其并发症治疗药物中的应用。
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