CN108101910B - 一种N-取代吡唑并[3,4-d]嘧啶酮类化合物及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种N‑取代吡唑并[3,4‑d]嘧啶酮类化合物及其制备方法和应用。所述化合物的结构如式（Ⅰ）所示：；其中，R选自脂肪烃、芳香环、含酰基基团、含羟基基团或含巯基基团；R₁选自甲氧基、乙氧基、甲基、乙基、卤素、氯甲基、三氟甲基、乙酰基、氰基、硝基、N,N‑二甲基、苄氧基、取代或非取代氨基、取代胍基、取代或非取代磷酸基、取代或非取代磺酸基、取代或非取代长链脂肪烷烃或取代或非取代长链脂肪胺。本发明所述N‑取代吡唑并[3,4‑d]嘧啶酮类化合物对多个磷酸二酯酶亚型均具有一定的抑制作用，尤其是对PDE5A和PDE9A表现出良好的抑制活性，可作为磷酸二酯酶多亚型抑制剂进行使用，在阿尔茨海默病和二型糖尿病的治疗方面具有很好的应用前景。

Description

一种N-取代吡唑并[3,4-d]嘧啶酮类化合物及其制备方法和 应用

技术领域

本发明属于医药技术领域，更具体地，涉及一种N-取代吡唑并[3,4-d]嘧啶酮类化合物及其制备方法和应用。

背景技术

阿尔茨海默病(AD)和II型糖尿病(T2DM)是老年人常见的两种疾病。阿尔茨海默病是一类以记忆丧失，语言能力下降和认知功能障碍等为病理特征的神经退行性疾病。全世界约有4680万人患有AD，平均每3位死亡老人中有1例被诊断为患有AD。II型糖尿病是一种以高血糖，胰岛素抵抗和β-细胞功能丧失为特征的代谢紊乱的多基因疾病。全世界患者人数在2030年预计将增长至3.7亿。临床研究表明：AD和T2DM的某些病理过程密切相关。AD患者脑内的神经元损伤可能是高血糖引起的。此外，多数T2DM患者的认知功能明显下降，约70％最终发展为AD患者。T2DM患者患AD的风险比普通人群高1.5-2.5倍。

尽管AD与T2DM之间的病理学联系尚不清楚，但一氧化氮(NO)/环磷酸鸟苷(cGMP)/cGMP依赖性蛋白激酶(PKG)信号通路已被证实在AD和T2DM疾病中至关重要。在AD患者脑中，NO/cGMP/PKG信号通路参与脑内信号转导和影响突触可塑性，激活转录因子环磷酸腺苷反应元件结合蛋白(CREB)并增强突触可塑性和神经元生长，进而增加神经营养因子包括脑源性神经营养因子(BDNF)，神经生长因子(NGF)等的活性，达到治疗疾病的效果。在糖尿病中，血管舒张刺激的磷酸化蛋白(VASP)的磷酸化在抑制血小板活化中起关键作用，NO/cGMP/PKG通路可将激活诱导VASP的磷酸化，进而使得细胞内Ca²⁺浓度升高，减轻血管炎症和胰岛素抵抗。

磷酸二酯酶(PDE)是一类负责水解cAMP和cGMP的超级酶家族。根据蛋白结构和分布的不同，可分为11个家族。在这11个亚家族中，PDE5，PDE6和PDE9特异性水解cGMP，抑制其活性可有效提高cGMP的水平，进而激活NO/cGMP/PKG信号通路。大量的临床前和临床研究证实：PDE5和PDE9可作为AD或T2DM的潜在靶标。

当前，PDE5抑制剂西地那非，PDE9抑制剂PF-04447943和BI-409306已完成多项阿尔茨海默症的临床试验。而罗格列酮是批准用于治疗T2DM的过氧化物酶体增殖物激活受体-γ(PPARγ)激动剂。其增加了胰岛素的敏感性，导致脂肪酸进入脂肪组织并降低血浆中的浓度，从而有效地减轻胰岛素抵抗和改善血浆葡萄糖水平。最近的研究表明，罗格列酮降低Aβ诱导的氧化应激，毒性和tau蛋白磷酸化，发挥神经保护作用和抗炎作用。目前，罗格列酮正处于AD患者的III期临床试验中。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有阿尔茨海默病(AD)和II型糖尿病(T2DM)治疗药物的不足，将罗格列酮的药效团引入到PDE抑制剂母核中，设计并合成了一系列的化合物，该类化合物具有抑制多种PDE亚型酶的活性，在以PDEs为治疗靶点的相关疾病治疗中，尤其是阿尔茨海默病和二型糖尿病的治疗方面具有很好的应用前景。国家重点专项项目“2017YFB0202600”为本发明内容提供了经费支持。

本发明的目的是提供一种N-取代吡唑并[3,4-d]嘧啶酮类化合物。

本发明的另一个目的在于提供所述N-取代吡唑并[3,4-d]嘧啶酮类化合物的制备方法。

本发明的再一目的在于提供所述N-取代吡唑并[3,4-d]嘧啶酮类化合物的应用。

本发明的上述目的是通过以下技术方案予以实现的：

一种N-取代吡唑并[3,4-d]嘧啶酮类化合物，其结构如式(Ⅰ)所示：

其中，R选自脂肪烃、芳香环、含酰基基团、含羟基基团或含巯基基团；R₁选自甲氧基、乙氧基、甲基、乙基、卤素、氯甲基、三氟甲基、乙酰基、氰基、硝基、N,N-二甲基、苄氧基、非取代或取代氨基、取代胍基、取代或非取代磷酸基、取代或非取代磺酸基、取代或非取代长链脂肪烷烃或取代或非取代长链脂肪胺。

优选地，R选自烷基或芳香环；R₁选自末端芳香环取代的长链脂肪烷或末端芳香环取代的长链脂肪胺。

优选地，R为环戊基。

优选地，R₁为末端为2,4-噻唑烷二酮取代的长链脂肪烷基团或长链脂肪胺基团。

优选地，所述N-取代吡唑并[3,4-d]嘧啶酮类化合物，其结构如式(Ⅱ)所示：

R2为

即所述N-取代吡唑并[3,4-d]嘧啶酮类化合物有两大类，结构式分别如式(Ⅲ)或式(Ⅳ)所示：

其中，A为苯环或取代苯环；R’为氢或甲基。

本发明同时还保护所述N-取代吡唑并[3,4-d]嘧啶酮类化合物的制备方法，主要步骤包括：

S1.式(1)所示化合物在无水溶剂和镁存在条件下，反应得到式(2)所述化合物：

S2.式(1)或式(2)所述化合物在三氟乙酸的作用下，脱去叔丁氧羰基保护得胺中间体，并与6-氯-1-环戊基吡唑并[3,4-d]嘧啶酮在三乙胺存在条件下回流，反应得到式(Ⅲ)或式(Ⅳ)所示化合物：

其中，A为苯环或取代苯环；R’为氢或甲基。

其中式(1)所示化合物按照常规的方法进行合成，其合成方法为：

(a)在三苯氧磷存在的低温条件下，向N-Boc-乙醇胺、4-羟基苯甲醛或其取代化合物中滴加偶氮二甲酸二异丙酯，并升温至室温进行反应，得到中间体1：

(b)中间体1和2,4-噻唑烷二酮在哌啶存在条件下回流，反应得到式(1)所述化合物：

优选地，所述制备方法中所用溶剂为四氢呋喃、乙醇、甲醇、石油醚、乙酸乙酯、三乙胺。

优选地，步骤S1中反应温度为室温；反应时间为8h。

优选地，步骤S2中式(1)或式(2)所述化合物和6-氯-1-环戊基吡唑并[3,4-d]嘧啶酮在反应之前，进行三氟甲酸反应脱除叔丁氧羰基保护基团。所述过程为式(1)或式(2)所述化合物溶于25％的三氟乙酸二氯甲烷溶液中，室温下搅拌半小时，减压旋蒸除去溶剂，残余物用石油醚/乙酸乙酯(2:1，v/v)洗涤除去杂质得脱去叔丁氧羰基保护基团的胺，进一步与6-氯-1-环戊基吡唑并[3,4-d]嘧啶酮反应。

本发明同时还保护所述N-取代吡唑并[3,4-d]嘧啶酮类化合物作为磷酸二酯酶抑制剂的应用。

优选地，所述N-取代吡唑并[3,4-d]嘧啶酮类化合物在制备治疗磷酸二酯酶相关疾病药物中的应用。

优选地，所述磷酸二酯酶相关疾病为阿尔茨海默病或Ⅱ型糖尿病。

优选地，所述药物的剂型为口服型片剂、丸剂、胶囊、注射用注射液、粉针、经皮或皮下吸收的剂型。

与现有技术相比，本发明的具有以下优点和有益效果：

本发明提供了一类N-取代吡唑并[3,4-d]嘧啶酮类化合物，对多个磷酸二酯酶亚型均具有一定的抑制作用，尤其是对PDE5A和PDE9A表现出良好的抑制作用；对PDE5A抑制作用最好的IC₅₀为0.31±0.06(nM)，对PDE9A抑制作用最好的IC₅₀为1.1±0.1(nM)；因而所述化合物可作为磷酸二酯酶多亚型抑制剂应用于以PDEs为治疗靶点的相关疾病治疗，尤其是阿尔茨海默病和二型糖尿病的治疗方面，将具有良好的应用前景。

另外，本发明的N-取代吡唑并[3,4-d]嘧啶酮类化合物结构新颖、制备方法简单，适用于大规模工业生产及应用。

具体实施例

下面结合具体实施例进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的简单修改或替换，均属于本发明的范围；若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。

实施例1化合物LHB-TZD1～LHB-TZD9的合成

1、化合物的主要制备过程包括：

(1)化合物(1a)的制备：将N-Boc-乙醇胺(645mg，4mmol)，3-氟-4-羟基苯甲醛(560mg，4mmol)，三苯氧磷(1.6g，6.0mmol)溶于无水四氢呋喃(40mL)，冷却至0℃，逐滴滴加偶氮二甲酸二异丙酯(1.2mL，6.0mmol)，室温反应过夜。反应完全后，加入乙酸乙酯稀释，用饱和氯化铵水溶液洗涤三次。收集有机层，无水硫酸钠干燥，减压旋蒸除去溶剂，过柱纯化，得到无色油状物(714mg，产率为63％)，即为化合物(1a)。

按照上述方法，将3-氟-4-羟基苯甲醛按照表1中的化合物代替，制备得到式(1)所示化合物，即化合物(1a)～(1f)其结构、外观和核磁数据见表1。

表1式(1)所示化合物的结构、外观和核磁数据

(2)化合物(2a)的制备：将化合物(1a)(1.5mmol)，2,4-噻唑烷二酮(187mg，1.6mmol)溶于无水乙醇(6mL)，滴加哌啶(45μL，0.45mmol)，回流反应12h。反应完全后，减压旋蒸除去溶剂，过柱纯化，得到白色产物(390mg，产率为68％)，即化合物(2a)。

参照上述方法，将化合物(1a)按照表1中的(1a)～(1f)进行替换，制备得到式(2)所示化合物，即化合物(2a)～(2f)，其结构、外观和核磁数据见表2。

表2式(2)所示化合物的结构、外观和核磁数据

(3)1mmol化合物(2a)溶于无水甲醇(10mL)，加入镁屑(480mg，20mmol)，室温搅拌8h。反应完全后，加入氯化铵水溶液淬灭，乙酸乙酯萃取三次，收集有机层，无水硫酸钠干燥，减压旋蒸除去溶剂，过柱纯化，得到白色产物(365mg，产率为95％)，即化合物(3a)。

参照上述方法，将化合物(2a)按照表2中(2a)～(2f)进行替换，制备式(3)所示化合物，即化合物(3a)～(3e)，其结构、外观和核磁数据见表3。

表3式(3)所示化合物的结构、外观和核磁数据

(4)将0.3mmol化合物(2a)溶于25％的三氟乙酸、二氯甲烷溶液(2mL)，室温下搅拌半小时，减压旋蒸除去溶剂，残余物用石油醚/乙酸乙酯(2:1，v/v)洗涤；取0.3mmol洗涤后的化合物，6-氯-1-环戊基吡唑并[3,4-d]嘧啶酮(60mg，0.25mmol)溶于异丙醇(2.5mL)中，加入三乙胺(76mg，0.75mmol)，90℃回流过夜，冷却至室温，减压旋蒸除去溶剂，过柱纯化，得到白色产物(40mg，产率为33％)，即化合物LHB-TZD1。

参照上述方法，将原料化合物(2a)按照表4进行替换，制备得到式(Ⅰ)或(Ⅱ)所示化合物，即化合物LHB-TZD1～LHB-TZD9。

2、化合物LHB-TZD1～LHB-TZD9的结构、外观和核磁数据见表4。

表4化合物LHB-TZD1～LHB-TZD9的结构、外观和核磁数据

实施例2活性实验

1、测试实施例1制备所得的9个化合物(即化合物LHB-TZD1～LHB-TZD9)对多个磷酸二酯酶亚型的抑制作用。测试方法参照文献J.Med.Chem.2017,DOI:10.1021/acs.jmedchem.7b00523或J.Med.Chem.2014,57,10304-130313.

2、测试得到9个化合物对磷酸二酯酶多个亚型酶活抑制率的IC₅₀，结果见表5。

表59个化合物对磷酸二酯酶多个亚型酶活的抑制作用

从表5中的数据可知，化合物LHB-TZD1、LHB-TZD3和LHB-TZD9对多个磷酸二酯酶亚型均具有一定的抑制作用，而所有的化合物均对PDE9A表现出较好的抑制作用。其中，化合物LHB-TZD1对6个磷酸二酯酶亚型均表现出良好的抑制作用，对PDE5A的抑制作用最好，其IC₅₀为0.31±0.06(nM)。化合物LHB-TZD3对4个磷酸二酯酶亚型均表现出良好的抑制作用，对PDE9A的抑制作用最好，其IC₅₀为3.3±0.9(nM)。化合物LHB-TZD9对2个磷酸二酯酶亚型酶均表现出良好的抑制作用，对PDE5A的抑制作用最好，其IC₅₀为15.8±1.4(nM)。在所有化合物中，对PDE9A抑制作用最好的是化合物LHB-TZD1，其IC₅₀为1.1±0.1(nM)。

从表5中可知，本发明所述化合物对于多个磷酸二酯酶亚型均具有一定的抑制作用，尤其是对PDE5A和PDE9A，具有良好的抑制作用，可作为磷酸二酯酶多亚型抑制剂进行使用。而正如上文所述，抑制PDE5A和PDE9A可有效提高cGMP的水平，进而激活NO/cGMP/PKG信号通路，从而达到治疗AD与T2DM的目的。因此，本发明所述化合物可用于制备治疗AD与T2DM的药物中。

Claims (7)

1.一种N-取代吡唑并[3,4-d]嘧啶酮类化合物，其特征在于，其结构如式(Ⅱ)所示：

R₂为

其中，A为苯环或取代苯环；R’是氢或甲基。

2.根据权利要求1所述N-取代吡唑并[3,4-d]嘧啶酮类化合物，其特征在于，其结构如下之一所示：

3.一种权利要求1所述N-取代吡唑并[3,4-d]嘧啶酮类化合物的制备方法，其特征在于，主要步骤包括：

S1.式(1)所述化合物在无水溶剂和镁存在条件下，反应得到式(2)所述化合物：

S2.式(1)或式(2)所述化合物在三氟乙酸的作用下，脱去叔丁氧羰基保护得胺中间体，进一步与6-氯-1-环戊基吡唑并[3,4-d]嘧啶酮在三乙胺存在条件下回流，得到式(Ⅲ)或式(Ⅳ)所示化合物：

其中，A为苯环或取代苯环；R’为氢或甲基。

4.根据权利要求3所述N-取代吡唑并[3,4-d]嘧啶酮类化合物的制备方法，其特征在于，主要步骤包括：所述制备方法中所用溶剂为四氢呋喃、乙醇、甲醇、石油醚或乙酸乙酯。

5.权利要求1所述N-取代吡唑并[3,4-d]嘧啶酮类化合物在制备磷酸二酯酶抑制剂药物中的应用。

6.根据权利要求5所述N-取代吡唑并[3,4-d]嘧啶酮类化合物的应用，其特征在于，在制备治疗磷酸二酯酶相关疾病药物中的应用。

7.根据权利要求6所述N-取代吡唑并[3,4-d]嘧啶酮类化合物的应用，其特征在于，所述磷酸二酯酶相关疾病为阿尔茨海默病和Ⅱ型糖尿病。