CN107141266B - 一种用于治疗阿尔茨海默病的杂环化合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于治疗阿尔茨海默病的苯并噁唑酮类杂环化合物，以及所述化合物的制备方法。本发明化合物具有良好的抑制乙酰胆碱酯酶活性的作用；经快速衰老小鼠(SAM‑P/8)的行为学实验研究表明，其能有效改善SAM‑P/8小鼠的记忆功能，因此可用于治疗认知障碍和/或带有异常蛋白聚集的神经变性痴呆症，特别是阿尔茨海默病。

Description

一种用于治疗阿尔茨海默病的杂环化合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及医药技术领域，具体涉及一种用于治疗阿尔茨海默病的苯并噁唑酮类杂环化合物，本发明还涉及所述杂环化合物的制备方法。

背景技术

阿尔茨海默病(Alzheimer’s disease，AD)是一种在老年期发生的以痴呆为主要特征的神经元退行性疾病。其主要临床表现为进行性认知功能障碍和记忆力衰退，性格和行为改变，判断力下降，社交障碍，生活自理能力丧失，最终死亡，严重危害着老年人的身体健康和生活质量。伴随着人口老龄化，以AD为主的老年痴呆症已成为继心脑血管疾病、恶性肿瘤之后威胁老年人生命的第三大疾病。AD不仅严重危及老年人的健康，而且给患者家属带来沉重的精神负担，为社会带来巨大的健康危机，更对经济造成巨大的影响。因此，加速对AD致病机理的研究和寻找高效的AD治疗药物有着重要的医学和社会意义，已成为国际医药界瞩目的热点和前沿领域。

AD患者脑内的关键性病理变化为胆碱能神经元为主的中枢神经细胞大量变性和丢失、β淀粉样蛋白(β-amyloid peptide，Aβ)大量沉积为主的老年斑以及磷酸化的tau蛋白为主的神经纤维缠结的形成(Klafki H,Staufenbiel M,Kornhuber J,Wiltfang J,Brain,2006,129(11):2840)。至今人类对其发病机理尚缺乏全面和实质性的认识，在众多机理解释中，“胆碱能假说”和“β淀粉肽假说”是人们普遍接受的两种重要阐释(Coyle J T,PriceD L,Delong M R,Science,1983,219:1184-1190；Hardy J,Curr.Alzheimer Res.,2006,3(1):71；Pákáski M,Kálmán J,Neurochem.Int.,2008,53:103)。

目前临床使用的AD治疗药物主要是基于胆碱能假说设计的乙酰胆碱酯酶(AChE)抑制剂，它通过抑制乙酰胆碱(Ach)的水解来提高突触间的ACh浓度，从而改善学习记忆功能和认知水平。现今美国FDA批准上市的五个AD治疗药物中有四个为AChE抑制剂，包括他克林、多奈哌齐、利斯的明和加兰他敏。他克林因其具有肝毒性和严重不良反应，现已很少用于临床。多奈哌齐、利斯的明和加兰他敏是三种广泛使用的治疗AD的第2代AChE抑制剂，均表现出较高的乙酰胆碱酯酶抑制活性和较轻的毒性，但这些AChE抑制剂却只能减轻AD症状而不能逆转其病理过程，即不能从根本上治愈AD。

因此，仍然存在对研发新型的用于治疗阿尔茨海默病的药物的需求。

发明内容

本发明旨在提供一种苯并噁唑酮类杂环化合物，具有抑制乙酰胆碱酯酶活性，以用于阿尔茨海默病及其他神经系统疾病的治疗。

本发明一方面提供一种式I所示的苯并噁唑酮类杂环化合物或其药学上可接受的盐、溶剂合物、前药：

其中：

R₁、R₂各自独立地选自：-H、-NR_aR_b、-OR_a，条件是R₁、R₂中至少一个不为-H；

R_a、R_b各自独立地选自：-H、任选被一个或更多个选自以下的取代基取代的C1-C6烷基：卤素、-CN、-OH、-SH、-NH₂、-NO₂、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、单(C1-C6烷基)氨基、二(C1-C6烷基)氨基、芳基、杂环烷基，并且所述芳基和杂环烷基还任选被一个或更多个选自以下的取代基取代：卤素、羧基、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、C1-C6烷氧基羰基；

M选自：N或CH；

R₃、R₄各自独立地选自：卤素、-CN、-OH、-NH₂、-NO₂、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、单(C1-C6烷基)氨基、二(C1-C6烷基)氨基、C1-C6烷氧基羰基；

L表示-(CH₂)_n-，n表示1、2、3、4或5。

在一些实施例中，所述R₁为-H，R₂为-NR_aR_b或-OR_a。

在一些实施例中，所述R₁为-NR_aR_b或-OR_a，R₂为-H。

在一些实施例中，所述M为N。

在一些实施例中，所述M为CH。

在一些实施例中，所述芳基表示C6-10芳基，优选苯基或萘基。

在一些实施例中，所述杂环烷基表示饱和的、含有1至3个选自O、N或S的杂原子的单环基团，其含有3-7个环原子，优选哌嗪基或吗啉基。

在一些实施例中，所述L表示-CH₂-。

在一些实施例中，所述化合物为：

定义

在本发明中，卤素表示氟、氯、溴或碘。

在本发明中，烷基表示优选含有1-6个碳原子的直链或支链饱和烃基。烷基的实例包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基或己基等。

在本发明中，芳基表示优选含有6-18个碳原子、更优选6-10个碳原子的碳环芳基，它可以是单环、二环或三环的，例如苯基或萘基等。

在本发明中，杂环烷基表示饱和的、含有一个或更多个、优选1至3个选自O、N或S的杂原子的单环或二环基团，其优选含有3-12个环原子、更优选3-7个环原子。杂环烷基的实例包括：氮杂环丁烷基、四氢呋喃基、四氢噻吩基、吡咯烷基、吡唑烷基、咪唑烷基、吗啉基、硫代吗啉基、哌啶基、高哌啶基、哌嗪基或高哌嗪基等。

在本发明中，本发明化合物的药学上可接受的盐包括其游离碱性化合物与常规酸形成的酸加成盐，所述酸例如是：无机酸，例如盐酸、氢溴酸、硫酸、磷酸等；或有机酸，例如脂肪族或芳香族羧酸或磺酸，例如乙酸、草酸、马来酸、甲磺酸、水杨酸、琥珀酸、柠檬酸、酒石酸等。

在本发明中，本发明的溶剂合物是指一个或多个溶剂分子与本发明的化合物所形成的缔合物。形成溶剂化物的溶剂包括，但并不限于，水、甲醇、乙醇、异丙醇、二甲亚砜、乙酸乙酯、乙酸、氨基乙醇。

在本发明中，对本发明化合物的前药没有具体限制，只要其在生物体内能够代谢成本发明化合物即可，非限制性地包括酯等，例如甲酯、乙酯等。

制备方法

本发明另一方面提供一种制备式I所示的苯并噁唑酮类杂环化合物的方法，其包括以下步骤：

将式II所示的化合物与式III所示的化合物在碱的存在下反应以生成式I所示的苯并噁唑酮类杂环化合物；

其中R₁-R₄、M、L如上文所述，X表示氯或溴；

所述碱选自氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐或醋酸盐，优选氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、醋酸钠或醋酸钾，最优选碳酸钾或醋酸钾。

药物组合物

本发明另一方面提供了一种药物组合物，其包含至少一种式I所示的苯并噁唑酮类杂环化合物或其药学上可接受的盐、溶剂合物、前药以及一种或更多种药学上可接受的辅剂。考虑所有的给药方式，例如口服、直肠、肠胃外、局部、或通过静脉内、肌内、胸骨内或皮下注射、或以适于吸入的形式。只要合适，制剂可以方便地以个别剂量单位存在并可通过药学领域中熟知的任何方法进行制备。根据已知的和已确定的实践，所述化合物一般将与一种或多种药学上可接受的成分一起配制。因此，药物组合物可被配制成液体、粉末、可注射溶液、悬浮剂、栓剂等。

用于口服的制剂可被提供为片剂或硬胶囊，其中所述化合物与惰性固体稀释剂例如碳酸钙、磷酸钙或高岭土混合，或者提供为软明胶胶囊，其中活性成分与水或可混溶溶剂如丙二醇、PEG和乙醇、或油质介质如花生油、液体石蜡或橄榄油混合。

对于在口中的局部给药，药物组合物可采取以常规方式配制的颊部或舌下片剂、滴剂或锭剂。

所述化合物可被配制，用于通过注射、便利的静脉内、肌内或皮下注射的肠胃外给药，例如通过弹丸注射或连续静脉输注。注射制剂可以单位剂型存在，例如，于加入防腐剂安瓿或多剂量容器中。药物组合物可采取这类形式，例如在水性载体中的悬浮剂、溶液或乳剂，且可含有配制剂，如悬浮剂、稳定剂和/或分散剂。可选地，所述化合物可以以粉末形式，用于在使用前与合适的载体如无菌无热源水一起构建。

对于鼻内给药，所述化合物可被使用，例如作为液体喷雾剂、作为粉末或以滴剂形式。

对于吸入给药，所述化合物可方便地以通过加压包装或喷雾器的气溶胶气雾剂包装的形式进行输送，并使用合适的推进剂，例如二氯二氟甲烷、三氯氟代甲烷、二氯四氟乙烷、四氟乙烷、七氟丙烷、二氧化碳或其它合适的气体。

含水悬浮液可包括药学上可接受的悬浮剂，例如羧甲基纤维素钠、羟丙基纤维素、藻酸钠、聚乙烯吡咯烷酮和阿拉伯树胶；分散或润湿剂例如天然存在的磷脂例如卵磷脂、或烯化氧与脂肪酸的缩合产物例如聚氧乙烯硬脂酸酯、环氧乙烷与长链脂肪醇的缩合产物如十七碳亚乙基-氧代十六醇、或环氧乙烷与衍生自脂肪酸和己糖醇的偏酯的缩合产物如聚氧乙烯山梨醇单油酸酯、或环氧乙烷与衍生自脂肪酸酐和己糖醇酐的偏酯的缩合产物如聚氧乙烯失水山梨糖醇单油酸酯。

应用

本发明另一方面提供了式I所示的苯并噁唑酮类杂环化合物或其药学上可接受的盐、溶剂合物、前药在制备药物中的应用，所述药物用于治疗认知障碍如老年痴呆症、注意缺损障碍、轻度认知损伤，和/或带有异常蛋白聚集的神经变性痴呆症，如阿尔茨海默病，优选用于治疗阿尔茨海默病。

有益效果

本发明的式I所示的苯并噁唑酮类杂环化合物具有良好的抑制乙酰胆碱酯酶活性的作用，经快速衰老小鼠(SAM-P/8)的行为学实验研究表明，其能有效改善SAM-P/8小鼠的记忆功能，因此可用于治疗认知障碍和/或带有异常蛋白聚集的神经变性痴呆症，特别是阿尔茨海默病。

具体实施方式

在下文中更详细地描述了本发明以有助于对本发明的理解。

所属领域的技术人员将认识到：本发明所描述的化学反应可以用来合适地制备许多本发明的其他化合物，且用于制备本发明的化合物的其它方法都被认为是在本发明的范围之内。例如，根据本发明那些非例证的化合物的合成可以成功地被所属领域的技术人员通过修饰方法完成，如适当的保护干扰基团，通过利用其他已知的试剂除了本发明所描述的，或将反应条件做一些常规的修改。另外，本发明所公开的反应或已知的反应条件也公认地适用于本发明其他化合物的制备。

实施例1：1-(4-((5-(2-羟基乙氧基)-2-氧代苯并[d]噁唑-3(2H)-基)甲基)苯基)胍(化合物1)

将5-(2-羟基乙氧基)苯并[d]噁唑-2(3H)-酮(3.9g)、1-(4-(溴甲基)苯基)胍(5.0g)、碳酸钾(5.6g)在乙腈(400mL)中的混合物搅拌回流12h，真空除去溶剂，将残余物通过硅胶柱色谱梯度洗脱，流动相采用石油醚/乙酸乙酯10:1至1:1，收集相应组分，得到白色固体的标题化合物6.1g，收率89.6％，含量99.1％。

ESI-MS：343.13[M+H]⁺

元素分析：理论值/实测值，C(59.64/59.54)，H(5.30/5.38)，N(16.37/16.48)，O(18.69/18.71)

¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ8.99(s,1H),7.86(s,1H),7.34(s,1H),7.15(d,1H),6.91(d,2H),6.74(d,1H),6.64(s,2H),6.32(d,2H),4.93(s,1H),4.74(s,2H),4.31(t,2H),3.61(t,2H)。

实施例2：1-(6-((5-(2-羟基乙氧基)-2-氧代苯并[d]噁唑-3(2H)-基)甲基)吡啶-3-基)胍(化合物2)

将5-(2-羟基乙氧基)苯并[d]噁唑-2(3H)-酮(3.9g)、1-(6-(溴甲基)吡啶-3-基)胍(5.0g)、碳酸钾(5.6g)在乙腈(400mL)中的混合物搅拌回流12h，真空除去溶剂，将残余物通过硅胶柱色谱梯度洗脱，流动相采用石油醚/乙酸乙酯8:1至1:1，收集相应组分，得到白色固体的标题化合物5.9g，收率85.4％，含量99.2％。

ESI-MS：344.13[M+H]⁺

元素分析：理论值/实测值，C(55.97/55.84)，H(4.99/4.88)，N(20.40/20.52)，O(18.64/18.76)

¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ8.98(s,1H),7.86(s,1H),7.72(d,1H),7.56(d,1H),7.34(s,1H),7.26(d,1H),7.13(d,1H),6.74(d,1H),6.64(s,2H),4.93(s,1H),4.54(s,2H),4.31(t,2H),3.61(t,2H)。

实施例3：1-(6-((5,6-双(2-甲氧基乙氧基)-2-氧代苯并[d]噁唑-3(2H)-基)甲基)吡啶-3-基)胍(化合物3)

将5,6-双(2-甲氧基乙氧基)苯并[d]噁唑-2(3H)-酮(5.7g)、1-(6-(溴甲基)吡啶-3-基)胍(5.0g)、碳酸钾(5.6g)在乙腈(400mL)中的混合物搅拌回流16h，真空除去溶剂，将残余物通过硅胶柱色谱梯度洗脱，流动相采用乙醚/乙酸乙酯5:1至1:1，收集相应组分，得到浅黄色固体的标题化合物7.0g，收率81.4％，含量98.9％。

ESI-MS：432.18[M+H]⁺

元素分析：理论值/实测值，C(55.68/55.75)，H(5.84/5.88)，N(16.23/16.14)，O(22.25/22.23)

¹H NMR(400MHz,CDCl₃)δ8.98(s,1H),7.86(s,1H),7.73(d,1H),7.54(d,1H),7.22(s,1H),7.13(d,1H),6.74(s,1H),6.64(s,2H),4.50(s,2H),4.31(t,4H),3.74(t,4H),3.31(s,6H)。

按照类似的方法，合成以下化合物：

测试实施例1：乙酰胆碱酯酶(AChE)抑制活性

AchE抑制活性按照Ellman等的方法(Ellman G L,Courtney K D,Andres B,Featherstone R M,Biochem.Pharmacol.1961,7:88-95)测定。测定溶液由以下各项组成：0.1M pH8.0磷酸盐缓冲液，200μM 5,5’-二硫代双(2-硝基苯甲酸)(DTNB，Ellman’s试剂)，0.02单位/mL人重组乙酰胆碱酯酶(E.C.3.1.1.7，Sigma Chemical Co.)，和400μM乙酰硫代胆碱碘化物作为酶促反应的底物。将检测的化合物加入测定溶液中，并与酶在30℃下预温浴10min。该时间后，加入底物。用UV-3600分光光度计记录在412nm处的吸光度变化5分钟，比较反应速率，计算由于测试化合物的存在导致的百分比抑制。以氢溴酸加兰他敏作为阳性对照。IC₅₀为相对没有抑制剂条件下，将乙酰胆碱酯酶的活性降低50％的化合物的浓度。结果示于以下表1中。

表1：测试化合物对于AChE的抑制活性

试验结果表明，本发明的代表性化合物对于乙酰胆碱酯酶具有很好的抑制作用，其活性是加兰他敏的至少20倍。

测试实施例2：快速衰老小鼠(SAM-P/8)的行为学实验(Morris水迷宫)

SAM-P/8小鼠随机分为12组，每组10只，分别是模型组、阳性对照组、测试化合物1至10组(测试组)。阳性对照组用安理申(盐酸多奈哌齐)混悬液300mg/kg·d灌胃，实验组用等量化合物混浊液灌胃，模型组用等量生理盐水灌胃3周，每隔3天休息1天。各组动物在给药3周后，依照文献(Morris R,Journal of Neuroscience Methods,1984,11(1):47-60)方法进行Morris水迷宫训练7天，期间继续给药，训练7天完成后，测验小鼠寻找平台的潜伏期、跨越平台次数以及在原平台象限游泳距离与总游泳距离的比例。结果示于以下表2中。

表2：小鼠Morris水迷宫测试

注：与模型组比较，*P<0.05；与阳性对照组比较，^#P<0.05

试验结果表明，与模型组相比，阳性对照组和测试组小鼠的潜伏期明显缩短、过台次数增加、在原平台所在象限游泳距离与总游泳距离的比值更大，具有显著性差异(P＜0.05)，这表明各给药组对原平台象限的记忆较模型组好，即对SAM-P/8小鼠有增强记忆作用。而与阳性对照组相比，测试组还显示更优的增强记忆作用(P＜0.05)，表明本发明的代表性化合物具有比多奈哌齐更佳的治疗效果。

以上描述了本发明优选实施方式，然其并非用以限定本发明。本领域技术人员对在此公开的实施方案可进行并不偏离本发明范畴和精神的改进和变化。

Claims (11)

1.一种式I所示的苯并噁唑酮类杂环化合物或其药学上可接受的盐：

其中：

R₁、R₂各自独立地选自：-H、-NR_aR_b、-OR_a，条件是R₁、R₂中至少一个不为-H；

R_a、R_b各自独立地选自：任选被一个或更多个选自以下的取代基取代的C1-C6烷基：-OH、C1-C6烷氧基、单(C1-C6烷基)氨基、二(C1-C6烷基)氨基、C6-10芳基、杂环烷基，并且所述C6-10芳基和杂环烷基还任选被一个或更多个选自以下的取代基取代：C1-C6烷基、C1-C6烷氧基羰基；

M选自：N或CH；

R₃、R₄各自独立地选自：卤素、-NO₂、C1-C6烷基、C1-C6烷氧基、单(C1-C6烷基)氨基、二(C1-C6烷基)氨基；

L表示-(CH₂)_n-，n表示1、2、3、4或5；

所述杂环烷基表示饱和的、含有1至3个选自O、N或S的杂原子的单环基团，其含有3-7个环原子。

2.根据权利要求1所述的式I所示的苯并噁唑酮类杂环化合物或其药学上可接受的盐，其特征在于，所述C6-10芳基表示苯基或萘基。

3.根据权利要求1所述的式I所示的苯并噁唑酮类杂环化合物或其药学上可接受的盐，其特征在于，所述杂环烷基表示哌嗪基或吗啉基。

4.根据权利要求1所述的式I所示的苯并噁唑酮类杂环化合物或其药学上可接受的盐，其特征在于，所述L表示-CH₂-。

5.一种苯并噁唑酮类杂环化合物或其药学上可接受的盐，其选自：

6.一种药物组合物，其包含至少一种根据权利要求1-5中任一项所述的苯并噁唑酮类杂环化合物或其药学上可接受的盐，以及一种或更多种药学上可接受的辅剂。

7.根据权利要求1-5任一项所述的苯并噁唑酮类杂环化合物或其药学上可接受的盐在制备药物中的应用，所述药物用于治疗认知障碍，所述认知障碍选自：老年痴呆症、注意缺损障碍、轻度认知损伤，和/或带有异常蛋白聚集的神经变性痴呆症。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述药物用于治疗阿尔茨海默病。

9.一种制备根据权利要求1中所述的式I所示的苯并噁唑酮类杂环化合物的方法，其包括以下步骤：

将式II所示的化合物与式III所示的化合物在碱的存在下反应以生成式I所示的苯并噁唑酮类杂环化合物；

其中R₁-R₄、M、L如权利要求1中所述，X表示氯或溴；

所述碱选自氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐或醋酸盐。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、醋酸钠或醋酸钾。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述碱选自碳酸钾或醋酸钾。