CN107011238B

CN107011238B - 一类组蛋白去乙酰化酶抑制剂及其制备方法和用途

Info

Publication number: CN107011238B
Application number: CN201710150449.XA
Authority: CN
Inventors: 袁其朋; 谢瑞; 邓炳华; 刘霞; 陈光耀
Original assignee: Beijing University of Chemical Technology
Current assignee: Beijing University of Chemical Technology
Priority date: 2017-03-14
Filing date: 2017-03-14
Publication date: 2020-05-01
Anticipated expiration: 2037-03-14
Also published as: CN107011238A

Abstract

一类组蛋白去乙酰化酶抑制剂及其制备方法和用途涉及药物化学领域。该化合物具有比参比药物西达本胺和CI994更强的HDAC抑制活性和抑制癌细胞增殖的能力。尤其对抑制人肝癌细胞HepG2、人肺癌细胞A549具有优异的抑制癌细胞增殖的活性。该化合物具有下列通式I所示的结构,其中R和Z如本申请说明书中所定义。

Description

一类组蛋白去乙酰化酶抑制剂及其制备方法和用途

技术领域

本发明属于药物化学领域，涉及一类组蛋白去乙酰化酶抑制剂及其制备方法和用途。

背景技术

寻找和发现有效的非细胞毒抗肿瘤药物是目前抗肿瘤药物化学研究的一个重点，近年来，组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase，HDAC)成为抗肿瘤药物设计的新靶点。

组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase，HDAC)和组蛋白乙酰转移酶(histoneacetyltransferase，HAT)为真核细胞中广泛存在的的一类相互拮抗的蛋白酶，它们共同调控着组蛋白末端氨基酸残基的乙酰化，使之处于平衡状态。组蛋白的乙酰化和去乙酰化修饰为调控基因转录的一种方式，组蛋白的乙酰化程度通过影响染色质的结构进而影响基因的表达。在肿瘤细胞中HDAC过量表达，从而抑制了某些抑癌基因的表达。大量文献表明抑制HDAC的活性能有效地抑制肿瘤细胞的生长、转移和和侵袭。HDAC抑制剂已成为重要的抗肿瘤作用的靶标，其中有一类具有苯甲酰胺结构的HDAC抑制剂具有良好的口服生物活性和抗肿瘤活性而受到人们的关注。

许多酰胺类HDAC抑制剂正处于临床研究阶段，其中Tacedinaline(1，CI-994)对HDAC显示出一定的抑制活性，具有广谱的抗肿瘤活性，成为第一个进入临床试验的酰胺类HDAC抑制剂，CI-994目前在Ⅱ期临床试验中与吉西他滨联用治疗非小细胞肺癌、结肠癌等实体瘤患者。西达本胺(2，Chidamide，CS055)是深圳微芯生物科技有限公司开发的已获准上市的组蛋白去乙酰化酶口服抑制剂，批准的适应症为复发及难治性外周T细胞淋巴瘤，西达本胺对肺癌，胃癌，肝癌，乳腺癌等的治疗正处于临床阶段。还有许多苯甲酰胺类化合物如MS-275(3)，MGCD-0103(4)正处于临床阶段。

上面结构式是已上市或正处于临床研究的苯甲酰胺类化合物

本发明将苯甲酰胺类化合物的骨架与羟肟酸结构组合，合成了一系列新型HDAC抑制剂，本专利合成的化合物显示出比参比药物西达本胺和CI994更强的HDAC抑制活性和抗癌细胞增殖的活性。

发明内容

本发明涉及一类化合物的设计与合成，为了克服现有技术的上述不足，本发明提供一种药效活性更优异的酰胺类化合物及其制备方法和用途。本发明之所以能够解决上述问题乃是通过以下技术方案给予实现：

在本发明的第一方面，提供了具有通式I所示的化合物或其药学上可接受的盐或其溶剂合物或其前药分子：

其中，

R选自烷基、环烷基、芳基、芳基氧基、杂芳基、杂芳基氧基、杂环基、杂环基氧基，上述烷基、环烷基、芳基、芳基氧基、杂芳基、杂芳基氧基、杂环基、杂环基氧基任选不取代或被一个或多个取代基所取代，所述取代基各自独立地选自烷基、环烷基、芳基、杂芳基、杂环基、烯基、炔基、氨基、羟基、巯基、羧基、烷氧基、环烷氧基、卤素、氰基、硝基、亚硝基、磺基、肟基；

Z选自烷基、环烷基、芳基、杂芳基、杂环基、烯基、炔基，上述烷基、环烷基、芳基、杂芳基、杂环基、烯基、炔基任选不取代或被一个或多个取代基所取代，所述取代基各自独立地选自烷基、环烷基、芳基、杂芳基、杂环基、烯基、炔基、氨基、羟基、巯基、羧基、烷氧基、环烷氧基、卤素、氰基、硝基、亚硝基、磺基；

在本发明的第一方面的优先实施方式中，所述的化合物：

R选自芳基、芳基氧基、杂芳基、杂芳基氧基、杂环基、杂环基氧基，上述芳基、芳基氧基、杂芳基、杂芳基氧基、杂环基、杂环基氧基任选不取代或被一个或多个取代基所取代，所述取代基各自独立地选自烷基、环烷基、芳基、杂芳基、杂环基、烯基、炔基、氨基、羟基、巯基、羧基、烷氧基、环烷氧基、卤素、氰基、硝基、亚硝基、磺基、肟基；

Z选自烷基、烯基、炔基，上述烷基、烯基、炔基任选不取代或被一个或多个取代基所取代，所述取代基各自独立地选自烷基、环烷基、芳基、杂芳基、杂环基、烯基、炔基、氨基、羟基、巯基、羧基、烷氧基、环烷氧基、卤素、氰基、硝基、亚硝基、磺基；

在本发明的第一方面的最优选实施方式中，提供了以下具体化合物：

表1本发明合成其中一部分的化合物

在本发明的第二方面，提供一种药物组合物，所述药物组合物包含：本发明第一方面所述化合物或其药学上可接受的盐或其溶剂合物或其前药分子。

在本发明的第三方面，提供了上述通式Ⅰ化合物及其药学上可接受的盐或其溶剂合物或其前药分子在制备用于治疗或预防抗肿瘤、抗癌、抗炎、抗菌、抗病毒、抗氧化的药物方面的用途。

在本发明的第三方面的优选实施方式中，所述肿瘤或癌症选自于黑色素瘤、胃癌、宫颈癌、卵巢癌、肝癌、肺癌、鼻咽癌、结肠癌、直肠癌、淋巴癌、血癌、骨髓癌、脑癌、皮肤癌、骨癌、鼻咽癌、胰腺癌、肾癌、甲状腺癌、前列腺癌，膀胱癌、食管癌、乳腺癌。

在本发明的第四方面，提供制备上述通式Ⅰ化合物的方法，该方法包括如下步骤：

(a)将化合物1与化合物2在碱和碘化钾作催化剂条件下反应得到化合物3；

(b)将化合物3与盐酸羟胺和氢氧化钾反应得到化合物4；

其中R、Z如本发明的第一方面中所定义。

在本发明的第四方面的优先实施方式中，反应步骤(a)使用的碱选自：碳酸钾、碳酸钠、磷酸钾、磷酸钠、碳酸铯、氧化铝、磷酸氢二钾、磷酸氢二钠、碳酸氢钾、碳酸氢钠、氢氧化钠、氢化钠、氢氧化钾、二乙胺、三乙胺、N-甲基吗啉、4-二甲氨基吡啶；

反应步骤(b)所用盐酸羟胺与氢氧化钾的摩尔比例为1:1至20:1。

具体实施方式

本发明中使用的术语“烷基”是指仅由碳原子和氢原子组成、且不具有不饱和度(例如双键、三键或环)的基团，其涵盖了各种可能的几何异构基团与立体异构基团。该基团通过单间与分子的其余部分向连。作为烷基的非限制性实例，可以列举以下直链或支链的基团：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基及其另外七种异构体、正己基及其另外十六种异构体、正庚基及其各自异构体、正辛基及其各种异构体、正壬基及其各种异构体。

本发明中使用的术语“环烷基”是指至少3个碳原子组成的饱和非芳基环系，该环系可以是单环、双环、多环，也可以是稠环、桥环、螺环。作为环烷基的非限制性实例，可以列举以下基团：环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基、环壬基；以及由两个或多个上述单环通过公共边和公共碳原子形成的稠环、桥环、或螺环基团。

本发明中使用的术语“烯基”是指在上述烷基基团中(除甲基外)存在一个或多个双键的情况下所形成的基团。

本发明中使用的术语“炔基”是指在上述烷基基团中(除甲基外)存在一个或多个叁键的情况下所形成的基团。

本发明中使用的术语“烷氧基”是指氧原子与上述烷基相连、并且通过该氧原子以单键连接至分子其余部分的基团，其涵盖了各种可能的几何异构基团与立体异构基团。作为烷氧基的非限制性实例，可以列举以下直连或支链的基团：甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基、正丁氧基、异丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基、正戊氧基以及另外七种异构体、正己氧基以及另外十六种异构体、正庚氧基以及各种异构体、正辛氧基以及各种异构体、正壬氧基以及各种异构体。

本发明中使用的术语“芳基”是指由至少6个碳原子组成的芳香环系，该环系可以是单环、双环、多环，其中双环和多环可以由单环通过单键连接方式或稠合方式形成。作为芳基的非限制性实例，可以列举以下基团：苯基、萘基、蒽基、菲基、茚基、芘基、苝基、戊搭烯基、庚搭烯基、三亚苯基、并四苯基、戊芬基、并五苯基、四邻亚苯基、己芬基、并六苯基、蔻基、三亚萘基、庚芬基、并七苯基、卵苯基、联苯基、联萘基。

本发明中使用的术语“杂芳基”是指具有一个或多个独立地选自N、O或S的杂原子的5-14元芳香族杂环环系，该环系可以是单环、双环、多环，其中双环和多环可以由单环通过单键连接方式或稠合方式形成。作为杂芳基的非限制性实例，可以列举以下基团：噁唑基、异噁唑基、咪唑基、呋喃基、吲哚基、异吲哚基、吡咯基、三唑基、三嗪基、四唑基、噻吩基、噻唑基、异噻唑基、吡啶基、嘧啶基、吡嗪基、哒嗪基、苯并呋喃基、苯并噻唑基、苯并噁唑基、苯并咪唑基、苯并噻吩基、苯并呋喃基、咔唑基、异喹啉基、喹唑啉基、萘啶基、嘌呤基、噻二唑基、吲哚嗪基、吩嗪基、香豆素基、吡啶并吡啶基、吡啶并哒嗪基、咪唑并吡啶基、咪唑并哒嗪基；以及由上述杂芳基通过单键连接方式或稠合方式形成的基团。

本发明中使用的术语“杂环基”是指由碳原子和独立选自N、O或S的杂原子组成的非芳香族3-18元环系，该环系可以是单环、双环、或多环，也可以是稠环、桥环、螺环，并且可以任选地包含一个或多个双键。作为杂环基的非限制性实例，可以列举以下基团：吖啶基、苯并二氧杂环己基、苯并吡喃基、苯并二氢吡喃基、二氧戊环基、十氢异喹啉基、茚满基、吲哚啉基、异吲哚啉基、异苯并二氢吡喃基、吗啉基、哌嗪基、2-氧代哌嗪基、八氢吲哚基、八氢异吲哚基、4-哌啶酮基、二氢喹啉基、二氢异喹啉基、四氢喹啉基、四氢异喹啉基、1-(二苯基甲基)哌嗪基、四氢呋喃基、四氢吡喃基、四氢吡咯基、哌啶基。

本发明中使用的术语“卤素”或“卤代”是指氟、氯、溴或碘。

通过以下的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细解释及展述，使本领域的普通技术人员能够更加容易地理解本发明，但不应该将此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实例及限制本发明的任何或所有权利，更不应该背离本发明的精神。

实施例1：合成本发明中的一部分化合物

(2E)-3-[4-(2,3-二氢-1H-吲哚-1-基甲基)苯基]-N-羟基丙烯酰胺(化合物2b)的制备。

步骤(1)：称量苯酚1.48g(15.7mmol)，甲基(2E)-3-[4-(溴甲基)苯基]丙烯酸甲酯4.01g(15.7mmol)，碳酸钾4.34g(31.4mmol)，碘化钾2.60g(15.7mmol)置于100ml三口圆底烧瓶，加入40ml丁酮，氮气保护，磁力搅拌，油浴加热至丁酮回流，反应时间为8h，期间用薄层层析板跟踪反应。点板确定反应完全后，向反应液中加入100ml丙酮后过滤，将滤液旋走得白色固体4.0g，产率为：95％；

步骤(2)：取100ml单口瓶，加入甲醇20ml，氢氧化钾3.77g(67.2mmol)，常温搅拌使氢氧化钾充分溶解后加入盐酸羟胺5.18g(74.5mmol)，35摄氏度水浴搅拌30分钟后加入步骤(1)得到的产物1g(3.73mmol)，继续搅拌反应，期间用薄层层析板跟踪反应。点板确定反应完全后，将反应液滴入搅拌中的500ml冰水中，析出固体，将固体过滤得灰白色固体0.94g，产率为：94％；两步总产率89％；mp 140.4-141.7℃；¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆):δ＝7.59(d,J＝7.4Hz,2H),7.48(m,3H),7.30(t,J＝7.4Hz,2H),7.01(d,J＝7.8Hz,2H),6.95(t,J＝7.0Hz,1H),6.5(d,J＝15.8Hz,1H),5.12(s,2H)；¹³C NMR(400MHz,DMSO-d₆):δ＝68.62,114.75,119.18,120.76,127.52,128.03,129.48,134.33,137.71,138.43,158.16,162.60ppm；C₁₆H₁₅NO₃,MS(ES+)m/z:270.13(M+H)⁺.

化合物3b与化合物2b的制备方法相似，只是将步骤(1)中的原料苯酚替换为二氢吲哚(0.93g，7.8mmol)。

化合物3a与化合物2b相同的制备方法相似，只是将步骤(1)中的原料苯酚替换为1-(4-羟基苯基)乙酮(1.64g，17.5mmol)，将步骤(1)中的原料甲基(2E)-3-[4-(溴甲基)苯基]丙烯酸甲酯替换为4-溴甲基苯甲酸甲酯(4.00g，17.5mmol)

(2E)-N-羟基-3-[4-(苯氧基甲基)苯基]丙烯酰胺(化合物3b)

产率57％；mp 142.3-144.1℃；¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆):δ＝7.55(d,J＝7.3Hz,2H),7.40(m,3H),7.05(d,J＝6.8Hz,1H),6.99(t,J＝7.4Hz,1H),6.58(m,2H),6.46(d,J＝15.8Hz,1H),4.29(s,2H),3.27(t,J＝8.0Hz,2H),2.91(t,J＝8.0Hz,2H)；¹³C NMR(400MHz,DMSO-d₆):δ＝27.93,52.27,52.85,106.94,117.28,118.77,124.24,127.03,127.50,128.43,129.49,133.67,137.77,139.84,152.15,162.63ppm；C₁₈H₁₈N₂O₂,MS(ES+)m/z:295.1449(M+H)⁺.

N-羟基-4-((4-(1-(羟基亚氨基)乙基)苯氧基)甲基)苯甲酰胺(化合物3a)产率75％；mp 176.7-178.2℃；¹H NMR(400MHz,DMSO-d₆):δ＝11.01(s,1H),7.78(d,J＝7.8Hz,2H),7.60(d,J＝8.5Hz,2H),7.51(d,J＝7.8Hz,2H),7.03(d,J＝8.5Hz,2H),5.19(s,2H),2.12(s,3H)；¹³C NMR(400MHz,DMSO-d₆):δ＝11.42,68.65,114.61,126.83,126.93,127.27,129.75,132.54,139.83,152.30,158.51,163.76ppm；C₁₆H₁₆N₂O₄,MS(ES+)m/z:301.19(M+H)⁺.

实施例2：化合物对HDAC酶的抑制实验

使用瑞士

Life Sciences公司生产的HDAC绿色荧光测试试剂盒(产品序号：BML-AK530)进行HeLa细胞核提取物的HDAC酶活性抑制实验。操作严格按照试剂盒说明书进行，15μL的HDAC酶与10μL的待测化合物充分混合，将底物和上述混合物在37摄氏度放置5分钟以使底物和酶获得相同的起始温度，然后每孔加入25μL底物，将整个96孔板放置于37摄氏度孵育30-60分钟，然后向每孔中加入50μL终止液。此后将96孔板放置常温10分钟，用酶标仪测荧光强度。得到不同浓度化合物对HDAC酶抑制率。

表2：本发明所合成的化合物对不同癌细胞的抑制效果

表2的结果表明：本发明合成的化合物具有比参比药物明显更强的HDAC酶抑制活性。

实施例3：化合物抗肿瘤细胞增殖实验

(1)实验细胞系，选用两种癌细胞：人肺癌细胞A549，人肝癌细胞HepG2。实验前，两种癌细胞被保藏在液氮中，首先取出癌细胞，在37摄氏度的水浴锅中使其升温到37摄氏度，将细胞液离心去除上层冻存液，细胞用培养基重新悬浮后，转移到24mL细胞培养瓶中，每瓶加入6ml培养基于37摄氏度，含5％CO₂的培养箱培养，(其中人肝癌细胞HepG2，人胃癌细胞MGC80-3，在含10％胎牛血清的DMEM培养基中，用0.25％胰蛋白酶常规消化后传代培养。人肺癌细胞A549，人结肠癌细胞HCT116在含10％胎牛血清的RPMI-1640培养基中，用0.25％胰蛋白酶常规消化后传代培养。)等细胞生长达到培养瓶70％-80％左右时，先用PBS洗去培养基，用0.25％胰蛋白酶消化将细胞从培养瓶中脱落下来，加入新鲜培养基离心后，去除上层培养基，再加入新鲜培养基重悬后1：2～3传代。

(2)当细胞生长稳定后，将处于对数期的癌细胞用胰酶消化成单个细胞后，用新鲜培养基稀释到(3～4)×10⁴个/ml的细胞密度，在96孔板中，每孔加入90μL的细胞液，在37摄氏度，含5％CO₂的培养箱中培养12h，加药(把合成的化合物事先稀释到一系列不同的浓度，将不同浓度的化合物溶液加入到96孔板中，每个浓度重复3个复孔)，72小时后，96孔板中每孔加入10μL CCK-8溶液，再培养1小时后，用BIO-RAD酶标仪测定450nm波长处的吸光度值，通过Graphpad Prism 5软件拟合得到抑制曲线，最终得到IC₅₀值。

表3：本发明所合成的化合物对不同癌细胞的抑制效果

化合物名称	A549	HepG2
			CS055(西达本胺)	11.02±0.81	22.65±3.09
CI994	20.10±0.76	18.51±1.77
			3a	8.93±0.70	7.77±0.86
2b	5.77±0.34	8.40±0.72
			3b	5.48±0.53	14.91±1.17

表3的结果表明：本发明合成的化合物对四种癌细胞具有比参比药物更强的抗肿瘤效果，对于人肝癌细胞本专利中合成的化合物比参比化合物CI994的药效强2.25-3.67倍，比参比药物西达本胺的药效强1.23-2.01倍。对于人肝癌细胞，本专利中合成的化合物比参比化合物CI994的药效强1.24-2.38倍，比参比药物西达本胺的药效强1.52-2.92倍。

Claims

1.一种药物分子，为下列所示的化合物:

2.一种药物组合物，所述药物组合物包含权利要求1中所述的药物分子。

3.权利要求1所述的一种药物分子或权利要求2中所述的药物组合物在制备治疗或预防与组蛋白去乙酰化酶活性或表达量相关的肿瘤药物方面的用途。

4.如权利要求3所述的用途，所述肿瘤选自于肝癌或肺癌。