CN108358920A - 一种治疗阿尔茨海默病的药物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种治疗阿尔茨海默病的化合物，其化学结构为式（Ⅰ），其中：R1、R2、R3各自独立的选自H、F或者OCH3。本发明化合物可以降低HEK293‑APPswe细胞培养液中Aβ40或Aβ42的浓度，具有BACE1抑制活性。表明本发明化合物可以作为阿尔茨海默症的预防和/或治疗药物进行更加深入的研究。

Description

一种治疗阿尔茨海默病的药物
技术领域
本发明属于药物合成、活性检测领域，涉及一种治疗阿尔茨海默病的药物。
背景技术
阿尔茨海默症（Alzheimer’s Disease，AD）又叫老年性痴呆，是一种常见的神经退行性疾病，主要发生于老年人。随着社会人口的老龄化，该病的患病率呈急剧上升趋势，目前全世界已有超过2500万人罹患此症。中国现有AD患者约800万人，每年在治疗及家庭护理等方面的花费超过200亿人民币，且患病人数和治疗费用还将随着老年人口的逐年增多而增长。寻找和发现新型抗AD药物已成为全球研究的热点。
阿尔茨海默病是一种以进行性的，不可逆转的认知能力下降、记忆能力下降和精神行为异常为临床表现的神经系统退行性疾病。目前，AD没有早期发现的医学手段，临床症状发生时，病理改变已经发生了几年甚至几十年，所以待临床症状发生后确诊，患者的生存期只余下6～10年。随着世界人口的日益老龄化，解决阿尔茨海默病的治疗问题迫在眉睫。目前治疗该病的药物有作用于神经递质及受体的药物、神经保护剂、抑制β-淀粉样蛋白生成或聚集的药物、降低tau蛋白过度磷酸化的药物等。
当前对于阿尔茨海默氏症的基本病因仍未获得完全的了解，但大量的数据证实它与β-淀粉样蛋白的生成和累积导致对神经细胞的毒性损害有关。β-淀粉样蛋白是通过几种酶的活性而形成，其中包括一种称作淀粉蛋白前β位分解酶1（BACE1）的酶。大部分的阿尔茨海默氏症患者均有BACE1水平增高，转而导致了更多的脑损害β-淀粉样蛋白。
近期，研究人员发现BACE1不只是帮助生成了β-淀粉样蛋白，它还调控了另一个细胞过程促成了记忆丧失。这更加意味着抑制BACE1酶活性来预防或治疗阿尔茨海默氏症的重大意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种治疗阿尔茨海默病的化合物，其化学结构为式（Ⅰ）
，
其中：R1、R2、R3各自独立的选自H、F或者OCH3。
进一步地，化合物式（Ⅰ）的一些优选的结构见下表：
本发明的另一目的在于提供化合物式（Ⅰ）的合成路线：
，
其中：R1、R2、R3各自独立的选自H、F或者OCH3。
进一步地，合成具体步骤为：
1)在合适溶剂中，利用NaNH2使1-(5-溴-2-氟苯基)哌啶-2-酮(化合物1)与2-氯-N,N-二甲基乙胺盐酸盐(化合物2)缩合，得到1-(5-溴-2-氟苯基)-3-(2-(二甲基氨基)乙基)哌啶-2-酮(化合物3)；
2)将化合物3用Vitride(双(2-甲氧基乙氧基)二氢化铝钠)在甲苯中还原得到仲醇1-(5-溴-2-氟苯基)-3-(2-(二甲基氨基)乙基)哌啶-2-醇(化合物4)；
3)将化合物4与碘甲烷在合适溶剂中反应得到铵盐2-(1-(5-溴-2-氟苯基)-2-羟基哌啶-3-基)-N，N，N-三甲基乙烯-1-铵碘化物(化合物5)；
4)在合适温度下，通过甲胺在乙腈中环化化合物5得到7-(5-溴-2-氟苯基)-1-甲基八氢-1H-吡咯并[2,3-b]吡啶(化合物6)；
5)在合适的无机碱存在下，化合物6再与取代的呋喃基硼酸反应得到相应的产物。
进一步地，所述步骤1)中的溶剂可以为，二氯甲烷，DCM，甲苯，THF，优选甲苯。
进一步地，所述步骤3)中溶剂可以是异丙醇、乙醇、甲醇，优选甲醇。
进一步地，所述步骤4)反应的温度范围可以是80℃-150℃，优选100℃。
进一步地，所述步骤5)中的无机碱可以是碳酸钾，碳酸钠，碳酸氢钠，碳酸铯，优选碳酸钾。
本发明的另一目的在于提供一种所述化合物式（Ⅰ）、及其药学上可接受的盐和/或溶剂化物在预防和/或治疗阿尔茨海默病的药物中的应用。
本发明所使用的“药学上可接受的盐”是指本发明的化合物的有机盐和无机盐。药学上可接受的盐在所属领域是为我们所熟知的，如文献：S.M.Berge et al.,J.Pharmaceutical Sciences,66 ：1-19,1977 所记载的。药学上可接受的无毒的酸形成的盐包括，但并不限于，与氨基基团反应形成的无机酸盐有盐酸盐，氢溴酸盐，磷酸盐，硫酸盐，高氯酸盐，和有机酸盐如乙酸盐，草酸盐，马来酸盐，酒石酸盐，柠檬酸盐，琥珀酸盐，丙二酸盐，或通过书籍文献上所记载的其他方法如离子交换法来得到这些盐。其他药学上可接受的盐包括己二酸盐，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，二葡萄糖酸盐，十二烷基硫酸盐，乙磺酸盐，甲酸盐，反丁烯二酸盐，葡庚糖酸盐，甘油磷酸盐，葡萄糖酸盐，半硫酸盐，庚酸盐，己酸盐，氢碘酸盐，2-羟基-乙磺酸盐，乳糖醛酸盐，乳酸盐，月桂酸盐，月桂基硫酸盐，苹果酸盐，丙二酸盐，甲磺酸盐，2-萘磺酸盐，烟酸盐，硝酸盐，油酸盐，棕榈酸盐，扑酸盐，果胶酸盐，过硫酸盐，3- 苯基丙酸盐，苦味酸盐，特戊酸盐，丙酸盐，硬脂酸盐，硫氰酸盐，对甲苯磺酸盐，十一酸盐，戊酸盐，等等。通过适当的碱得到的盐包括碱金属，碱土金属，铵和N+(C1-4烷基)4的盐。本发明也拟构思了任何所包含N的基团的化合物所形成的季铵盐。水溶性或油溶性或分散产物可以通过季铵化作用得到。碱金属或碱土金属盐包括钠，锂，钾，钙，镁，等等。药学上可接受的盐进一步包括适当的、无毒的铵，季铵盐和抗平衡离子形成的胺阳离子，如卤化物，氢氧化物，羧化物，硫酸化物，磷酸化物，硝酸化物，C1-8磺酸化物和芳香磺酸化物。
本发明的“溶剂化物”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，异丙醇，乙醇，甲醇，二甲亚砜，乙酸乙酯，乙酸，氨基乙醇。
本发明化合物式（Ⅰ）可以单独给药，或者与其他药学上可接受的其他抗阿尔茨海默症的药物联合给药。
本发明的另一目的在于提供一种药物组合物，所述药物组合物包含有效量的式（Ⅰ）和药学上可接受的载体。
包含本发明化合物或药物组合物给药的治疗方法，进一步包括对患者进行其他抗阿尔茨海默症药物（联合治疗）的给药，其中其他抗阿尔茨海默症的药物为多奈哌齐，纳美芬，利培酮，维他命E，SAM-760，AVN-211，AVN-101，RP-5063，tozadenant，PRX-3140，PRX-8066，SB-742457，naluzaton，idalopirdine，他克林，卡巴拉汀，加兰他敏，美金刚，米他扎平，文拉法辛，去郁敏，去甲替林，唑吡坦，佐匹克隆，尼麦角林，吡拉西坦，司来吉兰，己酮可可碱或他们的组合。
通常，本发明的化合物以药物制剂形式施用，所述的药物制剂包括那些适于口服（包括口腔和舌下）、直肠、鼻、局部、肺、阴道或胃肠外（包括肌内、动脉内、鞘内、皮下和静脉内）施用的药物制剂或适于吸入或吹入施用形式的药物制剂。优选的施用方式通常为口服，使用合适的日剂量方案，可根据疾痛程度对其进行调整。
可将本发明的一种或多种化合物与一种或多种常规辅剂、载体或稀释剂一起置于药物组合物和单位剂量形式中。药物组合物和单位剂量形式可包含常规比例的常规成分，含或不含另外的活性化合物或成分，单位剂量形式可以含有与所应用的计划日剂量范围相称的任何适宜的有效量的活性成分。药物组合物的应用形式可以是固体例如片剂或填充胶囊剂、半固体、粉末、缓释制剂或液体例如溶液剂、混悬剂、乳剂、酏剂或口服使用的填充胶囊剂；或是用于直肠或阴道施用的栓剂形式；或是用于胃肠外使用的无菌注射用溶液形式。因此，每片中含有约1mg活性成分或更宽地，含有约0.01至约100mg活性成分的制剂是适宜的代表性的单位剂量形式。
本发明的化合物可以配制成各种口服施用的剂量形式。药物组合物和剂量形式可以包含本发明的一种或多种化合物或其可药用盐作为活性成分。可药用的载体可以是固体或液体。固体形式的制剂包括：散剂剂、片剂、丸剂、胶囊剂、扁囊剂、栓剂和可分散的颗粒剂。固体载体可以是一种或多种物质，其也可以用作稀释剂、矫味剂、增溶剂、润滑剂、悬浮剂、粘合剂、防腐剂、片剂崩解剂或包囊材料。在散剂中，载体通常为研细的固体，其与研细的活性成分形成混合物。在片剂中，活性成分通常与具有必需粘合能力的载体以适宜的比例相混合并压制成所需的形状和大小。散剂和片剂优选含有约1%至约70%的活性化合物。适宜的载体包括但不限于碳酸镁、硬脂酸镁、滑石粉、糖、乳糖、果胶、糊精、淀粉、明胶、西黄蓍胶、甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、低熔点蜡、可可脂等。术语“制剂”旨在包括含有包囊材料作为载体以提供胶囊的活性化合物的制剂，在所述胶囊中带有或不带有载体的活性成分被与之结合的该载体所包围。类似地，还包括扁囊剂和锭剂。片剂、散剂、胶囊剂、丸剂、扁囊剂和锭剂均是适于口服施用的固体形式。
具体实施方式
实施例1：7-(2-氟-5-(呋喃-2-基)苯基)-1-甲基八氢-1H-吡咯并[2,3-b]吡啶的合成
1-1、1-(5-溴-2-氟苯基)-3-(2-(二甲基氨基)乙基)哌啶-2-酮的合成
将1-(5-溴-2-氟苯基)哌啶-2-酮(化合物1)(2.64g，9.70mmol)溶于无水甲苯(140mL)中，然后加入NaNH2(1.62g，41.53mmol)。在室温N2气氛下搅拌混合物1分钟，然后加入2-氯-N,N-二甲基乙胺盐酸盐(化合物2)(3.97g，27.56mmol)。将混合物在N2气氛下搅拌回流1小时，冷却至室温，并用1mol/L的HCl(2×60mL)萃取。得到的溶液依次用Et2O(2×50mL)溶液洗涤，用50％NaOH溶液碱化，并用Et2O(3×60mL)萃取。然后用盐水(80mL)洗涤合并的Et2O层，用Na2SO4干燥，自然蒸发结晶，得到3.03g棕色油状物。层析(CH2Cl2 / MeOH 20:1)后得到2.46g(73％)浅黄色油状物1-(5-溴-2-氟苯基)-3-(2-(二甲基氨基)乙基)哌啶-2-酮(化合物3)。1H-NMR (400 MHz, CDCl3) δ:1.59(m, 1H),1.71(t, 2H), 1.77-1.99(m, 3H),2.15(s, 6H), 2.43(t, 2H), 2.91(m, 1H), 3.60-3.80(m, 2H), 7.13(t, 1H), 7.26(dd, 1H),7.61(m, 1H).13C-NMR (125 MHz, CDCl3) δ:22.44, 26.52, 30.82, 37.18,45.19, 45.57, 56.98, 117.65, 119.01, 129.19, 131.41, 132.95, 160.49,172.88.LC-MS(ESI, pos, ion) m/z: 344[M+H]。
1-2、1-(5-溴-2-氟苯基)-3-(2-(二甲基氨基)乙基)哌啶-2-醇的合成
向化合物3(2.46g，7.18mmol)的无水甲苯(20mL)溶液中，加入Vitride红铝溶液(1.29mL，7.18mmol)。在室温N2气氛下搅拌混合物1小时，然后用2mol/L的HCl(2×20mL)萃取。得到的溶液依次用Et2O(2×30mL)洗涤，用50％NaOH溶液碱化，并用Et2O(3×30mL)萃取。用盐水(50mL)洗涤合并的Et2O层，用Na2SO4干燥，蒸发后得到2.40g棕色油状粗品1-(5-溴-2-氟苯基)-3-(2-(二甲基氨基)乙基)哌啶-2-醇(化合物4)。将油状物溶于Et2O(20mL)中，然后加入富马酸的EtOH盐溶液(830mg，7.15mmol)，得到一种淡黄色晶体，再通过层析(CH2Cl2 / MeOH 20:1)后得到无色油状的纯的化合物4，产量2.21g，产率为89%。1H-NMR(400 MHz, CDCl3) δ:1.22-1.40(m, 4H),1.41(s, 1H), 1.43-1.76(m, 3H), 2.15(s,6H), 2.43(t, 2H), 3.17(m, 1H), 3.35(m, 1H), 5.09(d, 1H),6.75(dd, 1H),6.90(t,1H),6.97(m, 1H).13C-NMR (125 MHz, CDCl3) δ:23.24, 26.86, 30.41, 33.48, 44.95,45.57, 57.39, 82.41, 118.66, 120.01, 125.88, 128.79, 137.48, 159.44.LC-MS(ESI, pos, ion) m/z: 346[M+H]。
1-3、2-(1-(5-溴-2-氟苯基)-2-羟基哌啶-3-基)-N，N，N-三甲基乙烯-1-铵碘化物的合成
将化合物4(2.21g，6.40mmol)和甲基碘(2.30g，16.20mmol)以及甲醇(0.95g，29.65mmol)在120℃的高压釜中加热3-5小时，即可得到深色半固体物质的碘化物2-(1-(5-溴-2-氟苯基)-2-羟基哌啶-3-基)-N,N,N-三甲基乙烯-1-铵碘化物(化合物5)，无需后续处理，直接用于下一步反应中。1H-NMR (400 MHz, CDCl3) δ:1.28(s, 1H),1.30-1.75(m,7H), 3.14(m, 1H), 3.27(s, 9H), 3.36(m, 1H), 3.40(t, 2H), 5.09(d, 1H),6.75(dd,1H),6.90(t, 1H),6.97(m, 1H).13C-NMR (125 MHz, CDCl3) δ: 23.24, 26.86, 27.46,34.04, 44.95, 54.73, 65.52, 82.41, 118.66, 120.01, 125.88, 128.79, 137.48,159.44.LC-MS(ESI, pos, ion) m/z: 488[M+H]。
1-4、7-(5-溴-2-氟苯基)-1-甲基八氢-1H-吡咯并[2,3-b]吡啶的合成
将化合物5(2.17g，4.45mmol)溶解在MeCN(10mL)和40％MeNH2/H2O(10mL)中，在氩气气氛下封闭在密封管中加热(油浴，100℃)24小时。冷却至室温后，加入H2O(15mL)，混合物用Et2O(3×15mL)萃取，合并的Et2O层用盐水(20mL)洗涤，无水Na2SO4干燥后蒸发得到淡黄色糖浆状的7-(5-溴-2-氟苯基)-1-甲基八氢-1H-吡咯并[2,3-b]吡啶(化合物6)，产量是1.13g，产率81％。1H-NMR (400 MHz, CDCl3) δ:1.08(m, 1H),1.43(m, 1H), 1.53(m,1H), 1.59(m, 1H), 1.68(m, 1H), 1.84(m, 1H), 1.87(m, 1H),2.26(s, 3H),2.36(m,1H),2.79(m, 1H),3.01(m, 1H),3.02(m, 1H),3.61(m, 1H),6.75(dd, 1H),6.90(t, 1H),6.97(m, 1H).13C-NMR (125 MHz, CDCl3) δ: 23.24, 24.41, 32.85, 38.50, 38.98,46.43, 53.78, 84.20, 119.59, 119.70, 124.86, 126.34, 142.13,160.76.LC-MS(ESI,pos, ion) m/z: 314[M+H]。
1-5、7-(2-氟-5-(呋喃-2-基)苯基)-1-甲基八氢-1H-吡咯并[2,3-b]吡啶的合成
将化合物6(1.13g，3.61mmol)溶于96mL的H2O:EtOH(1:1)的混合物中并置于三颈瓶(250mL)中。将2-呋喃基硼酸(3.97mmol)和碳酸钾(0.29g，2.10mmol)加入到该混合物中。然后加入PdNPs催化剂(0.4mmol％Pd)，并将混合物在氮气气氛下于60℃剧烈搅拌10分钟。将反应混合物加入到0.2mol/L氢氧化钠溶液(25mL)中并用乙酸乙酯(30mL)萃取。将有机层合并，并在空气中自然蒸发，得到最终的亮黄色固体产物7-(2-氟-5-(呋喃-2-基)苯基)-1-甲基八氢-1H-吡咯并[2,3-b]吡啶，0.98g，产率为90%。1H-NMR (400 MHz, CDCl3) δ:1.11(m,1H),1.37-2.04(m, 6H),2.26(s, 3H),2.38(m, 1H),2.80(m, 1H),3.04(m, 1H),3.05(m,1H),3.64(m, 1H),6.61(t, 1H),6.80(dd, 1H),7.02-7.12(m, 2H),7.20(m, 1H),7.77(dd, 1H).13C-NMR (125 MHz, CDCl3) δ:23.24, 24.41, 32.85, 38.50, 38.98, 46.43,53.78, 84.20, 108.00, 110.99, 116.28, 121.97, 124.89, 131.03, 143.63, 145.01,149.74,161.51.LC-MS(ESI, pos, ion) m/z: 301[M+H]。
实施例2：7-(2-氟-5-(5-氟-呋喃-2-基)苯基)-1-甲基八氢-1H-吡咯并[2,3-b]吡啶的合成
将化合物6(1.13g，3.61mmol)溶于96mL的H2O:EtOH(1:1)的混合物中并置于三颈瓶(250mL)中。将5-氟-呋喃-2-硼酸(3.97mmol)和碳酸钾(0.29g，2.10mmol)加入到该混合物中。然后加入PdNPs催化剂(0.4mmol％Pd)，并将混合物在氮气气氛下于60℃剧烈搅拌10分钟。将反应混合物加入到0.2mol/L氢氧化钠溶液(25mL)中并用乙酸乙酯(30mL)萃取。将有机层合并，并在空气中自然蒸发，得到最终的亮黄色固体产物7-(2-氟-5-(5-氟-呋喃-2-基)苯基)-1-甲基八氢-1H-吡咯并[2,3-b]吡啶，1.08g，产率为93%。LC-MS(ESI, pos, ion)m/z: 319[M+H]。
试验例1：BACE1抑制活性检测
一、HEK293-APPswe细胞株的建立
把APP695瑞典突变（595K突变为N，596M突变为L）的质粒克隆到pcDNA3.1载体，用Fugene HD转染试剂转染细胞。具体歩骤为：首先用胰蛋白酶把细胞消化，取一定细胞种到一个24孔板的一个孔中，待细胞长到50%密度时转染；转染时先取0.5μg质粒加入25μL OMEM中，再取1.25μL Fugene加入已加入质粒的OMEM中；放置15min后加入培养液中。转染24h后换新鲜培养液，待细胞长到80%密度，用胰蛋白酶把细胞消化，用含600μg/ml G418的培养液充分混悬细胞，使细胞成为一个一个单细胞，按1:10000的比例稀释细胞，接种到10cm的培养皿中，保证在培养皿中的细胞呈单个状态，互补接触且相隔一定距离，每隔48小时更换一次培养液。因转染的质粒带有G418抗性标记，用含G418的培养基培养细胞。五到十天后，大部分细胞被杀死，能稳定表达APP695swe基因的细胞形成一个一个单克隆团，把这样的单克隆基团分别取出，稀释后接种到新的10cm培养皿中培养，G418浓度加到700μg/ml，重新筛选，这样经过几次筛选后，就可以得到能稳定表达APP695swe的细胞株。
二、细胞培养液BACE1的活性检测方法
对于HEK293-APPswe细胞内外Aβ40和Aβ42含量的测定分别采用invitrogen公司的特异性的Aβ40和Aβ42酶联免疫吸附试剂盒（human Aβ40 ELISA kit和human Aβ42 ELISA kit）进行检测，具体操作方法如下：
首先把HEK293-APPswe细胞接种到六孔的培养板中，细胞接种密度为50%，培养24h后细胞密度达到70%左右，这时把培养液吸弃，换新鲜培养液，新鲜培养液中含有不同浓度本发明化合物，但为了避免G418影响化合物效果，此时培养液不含G418，继续培养24h。
化合物孵育后，把培养液吸出来按100:1加入完全蛋白酶抑制剂cocktail，1,3000rpm离心30min，取上清用来检测Aβ40和Aβ42。
检测Aβ40和Aβ42时样品不需要稀释，分别按照相应试剂盒的方法检测：即在室温下将上清50μL与Aβ40或Aβ42检测抗体50μL共同孵育于偶联有Aβ40或Aβ42的另一种抗体的96孔板中3小时（96孔板底包被的抗体能识别Aβ的N端，而检测抗体能特异性的识别Aβ40或Aβ42的C端），然后用试剂盒中提供的漂洗液洗板四次，再加入偶联有辣根过氧化物酶的二抗100μL室温下孵育30min，再用漂洗液洗板五次，然后加入100μL显色液于室温孵育3min，最后加入反应终止液100μL。用Bio-Rad酶标仪在450nm处读取OD值。
二、细胞培养液BACE1的活性检测结果
由上表可以看出，本发明化合物可以降低HEK293-APPswe细胞培养液中Aβ40或Aβ42的浓度，具有BACE1抑制活性。表明本发明化合物可以作为阿尔茨海默症的预防和/或治疗药物进行更加深入的研究。

Claims (4)

1.一种治疗阿尔茨海默病的药物，其化学结构为式（Ⅰ）
，其中：R1、R2、R3各自独立的选自H、F或者OCH3。
2.如权利要求1所述的式（Ⅰ），其具体结构选自：
、、、、
、、、
、、。
3.如权利要求1所述的式（Ⅰ）作为BACE1抑制剂的用途。
4.如权利要求1所述的式（Ⅰ）及其药学上可接受的盐和/或溶剂化物在预防和/或治疗阿尔茨海默病的药物中的应用。
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