CN108689989B - 一种dpp-4抑制剂及其制备和在糖尿病中的应用 - Google Patents

一种dpp-4抑制剂及其制备和在糖尿病中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种如式Ⅰ所示的化合物或其药学上可接受的盐
Figure DDA0001709078850000011
其中，R1、R2、R3、R4和R5各自独立的选自H或CF3。体外DPP‑4酶抑制试验中所列化合物对DPP‑4的IC50值均小于omarigliptin和Sitagliptin。表明本发明化合物具有较好的DPP‑4抑制活性，可以作为治疗和/或预防非胰岛素依赖性糖尿病、高血糖或胰岛素抗性的药物进行更加深层次的研究。

Description

一种DPP-4抑制剂及其制备和在糖尿病中的应用
技术领域
本发明涉及一种DPP-4抑制剂及其制备和在糖尿病中的应用。
背景技术
糖尿病是由于胰岛素的绝对或相对不足造成血糖升高，从而引发严重的并发症，最终导致残疾或死亡的严重威胁人类健康的疾病。传统的降糖药物种类繁多，主要分为胰岛素增敏剂(如双胍类，噻唑烷二酮类等)和胰岛素促分泌剂(如磺酰脲类和非磺酰类药物)，等等。但这些药物并不能阻止糖尿病的恶化，而且存在着体重增加，低血糖等毒副作用以及药效最终丧失的问题。因而，开发新型的抗糖尿病药物，阻止甚至逆转病情恶化是迫在眉睫的任务。
二肽基肽酶(Dipeptidyl peptidase IV，DPP-4)是一种广泛分布于人体内的糖蛋白，其功能类似于丝氨酸蛋白酶，通过对多肽的剪切使其失活，从而达到调节生理功能的作用。DPP-4对底物的剪切部位恒定，均为其N端倒数第二位的脯氨酸或丙氨酸。胰高血糖素样肽-1(Glucagon-like peptide-1，GLP-1)是一种内源性的激素，随着餐后血糖的升高，由小肠中的L细胞分泌产生，进而刺激胰岛素的分泌。因此，GLP-1的分泌与血糖的摄入量密切相关。基于GLP-1的治疗方案可以有效地控制血糖而不增加体重，不会产生低血糖等不良反应。但是GLP-1作为DPP-4的底物，半衰期很短，分泌后1-2分钟之内就会被DPP-4迅速剪切、失活。因此基于GLP-1的作用机制可以采用两种新药开发的策略：开发DPP-4耐受的GLP-1类似物和开发DPP-4抑制剂。
DPP-4抑制剂通过竞争性结合DPP-4活化部位，降低酶的催化活性，从而增加体内GLP-1和GIP(糖依赖性胰岛素释放肽，glucose-dependent insulinotropic peptide)的量达到促进胰岛素分泌的作用。DPP-4抑制剂可稳定控制血糖，改善β细胞功能，而且不会引起患者体重的增加，并可避免低血糖风险，在用药安全性方面具有显著的优势，是一类很有前景的药物。自2003年DPP-4的晶体结构报道之后，许多新结构类型、强效、选择性高的DPP-4抑制剂相继上市。目前，不同结构的DPP-4抑制剂成为降糖药物开发的一个重要方向结构新颖、强效的DPP-4抑制剂化合物的开发对糖尿病的治疗具有重要意义。
发明内容
本发明提供了一种新结构类型的化合物，具体为如式Ⅰ所示的化合物或其药学上可接受的盐、酯、立体异构体、溶剂化合物，
Figure BDA0001709078840000021
其中，R1、R2、R3、R4和R5各自独立的选自H或CF3。
所述的如式Ⅰ所示的化合物优选为：
Figure BDA0001709078840000022
Figure BDA0001709078840000031
本发明还提供了所述的如式Ⅰ所示的化合物的合成方法，其合成路线为：
Figure BDA0001709078840000041
其具体合成步骤为：
1)6-溴-1H-吲哚-2-甲醛(化合物1)与4-甲基-3-氧代戊酸乙酯(化合物2)在吡啶，在冰醋酸存在下，在合适的溶剂中发生羟醛缩合反应生成(Z)-2-((6-溴-1H-吲哚-2-基)亚甲基)-4-甲基-3-氧代戊酸乙酯(化合物3)；
2)化合物3与(Z)-3-氨基-4-甲基戊-2-烯酸乙酯发生缩合反应，生成4-(6-溴-1H-吲哚-2-基)-2,6-二异丙基-1,4-二氢吡啶-3,5-二甲酸二乙酯(化合物4)；
3)化合物4在二氯甲烷，2,3-二氯-5,6-二氰基-1,4-苯醌(DDQ)存在的条件下生成4-(6-溴-1H-吲哚-2-基)-2,6-二异丙基吡啶-3,5-二甲酸二乙酯(化合物5)；
4)在无机碱存在下，化合物5与相应的硼酸发生反应生成对应的产物。
进一步地，所述步骤1)中的溶剂可以是IPA(异丙醇)，环己烷，苯，甲苯，二甲苯等及其混合物，优选异丙醇。
进一步地，所述步骤4)中的无机碱可以是碳酸钠，碳酸钾，醋酸钾，优选碳酸钠。
本发明还提供了所述的如式Ⅰ所示的化合物或其药学上可接受的盐在制备人DPP-4抑制剂中的应用。
本发明还提供了所述的如式Ⅰ所示的化合物或其药学上可接受的盐在制备用于治疗和/或预防非胰岛素依赖性糖尿病、高血糖或胰岛素抗性的药物中的应用。
本发明还提供了一种药物组合物，包含如式Ⅰ所示的化合物和/或其药学上可接受的盐，以及一种或多种药学上可接受的载体。
本发明的化合物可与药学上各种常用添加剂(如稀释剂和赋形剂等)制成药物组合物。根据治疗目的，可将药物组合物制成各种类型的给药单位剂型，如片剂、丸剂、粉剂、液体、悬浮液、乳液、颗粒剂、胶囊、栓剂和针剂(溶液及悬浮液)等。
为了使片剂形式的药物组合物成形，可使用本领域任何已知的并广泛使用的赋形剂。例如，载体，如乳糖、白糖、氯化钠、葡萄糖、尿素、淀粉、碳酸钙、高岭土、结晶纤维素和硅酸等；粘合剂，如水、乙醇、丙醇、普通糖浆、葡萄糖溶液、淀粉溶液、明教溶液，羧甲基纤维素、紫胶、甲基纤维素和磷酸钾、聚乙烯吡咯烷酮等；崩解剂，如干淀粉、藻酸钠、琼脂粉和海带粉，碳酸氢钠、碳酸钙、聚乙烯脱水山梨醇的脂肪酸酯、十二烷基硫酸钠、硬脂酸单甘酯、淀粉和乳糖等；崩解抑制剂，如白糖、甘油三硬脂酸酯、椰子油和氢化油；吸附促进剂，如季胺碱和十二烷基硫酸钠等；润湿剂，如甘油、淀粉等；吸附剂，如淀粉、乳糖、高岭土、膨润土和胶体硅酸等；以及润滑剂，如纯净的滑石，硬脂酸盐、硼酸粉和聚乙二醇等。如果需要的话，还可以用通常的涂渍材料使片剂作为糖衣片剂、涂明胶膜片剂、肠衣片剂、涂膜片剂、双层膜片剂及多层片剂。
为了使丸剂形式的药物组合物成形，可使用本领域任何已知的并广泛使用的赋性剂，例如，载体，如乳糖，淀粉，椰子油，硬化植物油，高岭土和滑石等；粘合剂，如阿拉伯树胶粉，黄著胶粉，明胶和乙醇等；崩解剂，如琼脂和海带粉等。
为了使栓剂形式的药物组合物成形，可使用本领域任何已知并广泛使用的赋性剂，例如，聚乙二醇，椰子油，高级醇，高级醇的酯，明胶和半合成的甘油酯等。
为了制备针剂形式的药物组合物，可将溶液和悬浮液消毒，并最好加入适量的氯化钠，葡萄糖或甘油等，制成与血液等渗压的针剂。在制备针剂时，也可使用本领域内任何常用的载体。例如，水，乙醇，丙二醇，乙氧基化的异硬脂醇，聚氧基化的异硬脂醇和聚乙烯脱水山梨醇的脂肪酸酯等。此外，还可加入通常的溶解剂、缓冲剂和止痛剂等。根据需要，在治疗精神分裂症期间，也可加入着色剂、防腐剂、香料、调味剂、香化剂和其它药物等。
本发明中，所述的药物组合物的给药方法没有特殊限制。可根据病人年龄、性别和其它条件及症状，选择各种剂型的制剂给药。例如，片剂、丸剂、溶液、悬浮液、乳液、颗粒剂和胶囊是口服给药；针剂可以单独给药，或者和注射用输送液(如葡萄糖溶液及氨基酸溶液)混合进行静脉注射，如有必要可以单纯用针剂进行肌肉、皮内、皮下或腹内注射；栓剂为给药到直肠。
本发明中，可以根据服药方法、病人年龄、性别和其它条件以及症状适当地选择用药剂量。
具体实施方式
实施例1：4-(6-(1-环己基乙烯基)-1H-吲哚-2-基)-2,6-二异丙基吡啶-3,5-二甲酸二乙酯的合成
Figure BDA0001709078840000061
1、(Z)-2-((6-溴-1H-吲哚-2-基)亚甲基)-4-甲基-3-氧代戊酸乙酯的合成
Figure BDA0001709078840000062
在配备有磁力搅拌器的150mL圆底烧瓶中放入6-溴-1H-吲哚-2-甲醛(化合物1)(8.07g，36.00mmol)，4-甲基-3-氧代戊酸乙酯(化合物2)(5.70g，36.03mmol)，异丙醇(21.1mL)，哌啶(2.2mL)和冰醋酸(1.2mL)。将反应混合物在室温下于氮气环境中搅拌12小时。减压除去溶剂。剩余物用二氯甲烷(13.88mL)溶解并用饱和NaHCO3(3*30mL)溶液洗涤，用无水MgSO4干燥后，过滤除去MgSO4，减压浓缩溶剂后，快速柱色谱分离，得到类白色固体(Z)-2-((6-溴-1H-吲哚-2-基)亚甲基)-4-甲基-3-氧代戊酸乙酯(化合物3)，12.46g，产率95％。1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ:1.06(d,6H),1.26(t,3H),3.16(m,1H),4.19(q,2H),6.83(s,1H),7.29(s,1H),7.50(d,1H),7.66(s,1H),7.87(d,1H).13C-NMR(125MHz,CDCl3)δ:14.68,17.91,36.61,61.45,108.37,114.28,114.73,115.79,123.91,124.74,126.42,127.37,135.56,138.83,166.43,209.38.LC-MS(ESI,pos,ion)m/z:364[M+H].
2、4-(6-溴-1H-吲哚-2-基)-2,6-二异丙基-1,4-二氢吡啶-3,5-二甲酸二乙酯的合成
Figure BDA0001709078840000071
向配备有磁力搅拌器和冷凝器的2L圆底烧瓶中加入化合物3(12.46g，34.21mmol)，(Z)-3-氨基-4-甲基戊-2-烯酸乙酯(5.38g，34.21mmol)和无水乙醇(28.5mL)。将反应混合物加热回流并在氮气环境中搅拌8.5小时。蒸馏溶剂直到锅温达到170℃。然后将反应混合物在170～173℃下搅拌2小时然后冷却至60℃。加入己烷(36.1mL)。将所得溶液逐渐降至室温并搅拌0.5小时，过滤，己烷(3*20mL)洗涤并在室温下抽吸干燥12小时后，得到黄色固体4-(6-溴-1H-吲哚-2-基)-2,6-二异丙基-1,4-二氢吡啶-3,5-二甲酸二乙酯(化合物4)，10.39g，产率60.3％。1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ:1.13(d,12H),1.15(t,6H),2.37(m,2H),3.99(q,4H),5.66(s,1H),6.19(s,1H),7.37(d,1H),7.38(s,1H),7.54(d,1H),7.69(s,1H).13C-NMR(125MHz,CDCl3)δ:14.68,21.57,29.05,30.05,61.45,100.68,107.04,114.73,115.79,123.91,124.74,126.42,135.56,137.56,158.09,168.61.LC-MS(ESI,pos,ion)m/z:503[M+H].
3、4-(6-溴-1H-吲哚-2-基)-2,6-二异丙基吡啶-3,5-二甲酸二乙酯的合成
Figure BDA0001709078840000072
在配备有机械搅拌器和冷凝器的3L圆底烧瓶中放置化合物4(10.39g，20.64mmol)，二氯甲烷(1.7lmL)和2,3-二氯-5,6-二氰基-1,4-苯醌(DDQ)(4.69g，20.64mmol)，然后将反应在室温下搅拌1小时，反应完成后，将反应混合物通过硅胶垫(11.85g)过滤，用二氯甲烷(3*35mL)洗涤，滤液减压浓缩至干，将所得固体45℃下真空干燥两小时，得到亮黄色固体4-(6-溴-1H-吲哚-2-基)-2,6-二异丙基吡啶-3,5-二甲酸二乙酯(化合物5)，9.83g，产率95％。1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ:1.30(t,6H),1.31(d,12H),3.44(m,2H),4.24(q,4H),6.82(s,1H),7.50(d,1H),7.62(s,1H),7.87(d,1H),9.13(s,1H).13C-NMR(125MHz,CDCl3)δ:14.68,20.68,32.06,61.22,105.93,114.38,117.61,124.72,125.43,127.58,127.85,131.28,135.38,135.92,161.02,168.93.LC-MS(ESI,pos,ion)m/z:501[M+H].
4、4-(6-(1-环己基乙烯基)-1H-吲哚-2-基)-2,6-二异丙基吡啶-3,5-二甲酸二乙酯的合成
Figure BDA0001709078840000081
将(1-环己基乙烯基)硼酸(3.02g，19.60mmol)，化合物5(9.83g，19.60mmol)，Na2CO3(6.23g，58.8mmol)，DME(31.75mL)和H2O(7.83mL)加入到100mL微波小瓶中。小瓶用N2脱气1小时，然后加入PdCl2(dppf)CH2Cl2(1.73g，2.35mmol)加合物。通过微波照射将反应混合物在120℃加热2小时。得到的混合物用乙酸乙酯稀释并通过硅藻土过滤，然后真空浓缩。通过快速色谱法纯化，用0-100％乙酸乙酯/庚烷作为洗脱剂，得到类白色固体4-(6-(1-环己基乙烯基)-1H-吲哚-2-基)-2,6-二异丙基吡啶-3,5-二甲酸二乙酯，7.91g，产率76％。1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ:1.12(m,1H),1.20(m,2H),1.30(t,6H),1.31(d,12H),1.60(m,1H),1.81(m,2H),2.51(m,1H),2.75(m,2H),3.44(m,2H),4.16(m,2H),4.24(q,4H),4.78(s,1H),5.10(s,1H),6.81(d,1H),6.82(s,1H),7.42(s,1H),7.93(d,1H),9.14(s,1H).13C-NMR(125MHz,CDCl3)δ:14.68,20.68,25.15,25.92,31.77,32.06,44.09,61.22,105.93,113.23,114.51,120.00,121.61,126.60,127.85,131.28,134.99,135.92,143.67,151.99,161.02,168.93.LC-MS(ESI,pos,ion)m/z:531[M+H]。
实施例2：4-(6-(1-(2-三氟甲基环己基)乙烯基)-1H-吲哚-2-基)-2,6-二异丙基吡啶-3,5-二甲酸二乙酯的合成
Figure BDA0001709078840000082
将(1-(2-三氟甲基环己基)乙烯基)硼酸(19.60mmol)，化合物5(9.83g，19.60mmol)，Na2CO3(6.23g，58.8mmol)，DME(31.75mL)和H2O(7.83mL)加入到100mL微波小瓶中。小瓶用N2脱气1小时，然后加入PdCl2(dppf)CH2Cl2(1.73g，2.35mmol)加合物。通过微波照射将反应混合物在120℃加热2小时。得到的混合物用乙酸乙酯稀释并通过硅藻土过滤，然后真空浓缩。通过快速色谱法纯化，用0-100％乙酸乙酯/庚烷作为洗脱剂，得到类白色固体4-(6-(1-(2-三氟甲基环己基)乙烯基)-1H-吲哚-2-基)-2,6-二异丙基吡啶-3,5-二甲酸二乙酯，10.09g，产率86％。LC-MS(ESI,pos,ion)m/z:599[M+H]。
实施例3：4-(6-(1-(4-三氟甲基环己基)乙烯基)-1H-吲哚-2-基)-2,6-二异丙基吡啶-3,5-二甲酸二乙酯的合成
Figure BDA0001709078840000091
将(1-(4-三氟甲基环己基)乙烯基)硼酸(19.60mmol)，化合物5(9.83g，19.60mmol)，Na2CO3(6.23g，58.8mmol)，DME(31.75mL)和H2O(7.83mL)加入到100mL微波小瓶中。小瓶用N2脱气1小时，然后加入PdCl2(dppf)CH2Cl2(1.73g，2.35mmol)加合物。通过微波照射将反应混合物在120℃加热2小时。得到的混合物用乙酸乙酯稀释并通过硅藻土过滤，然后真空浓缩。通过快速色谱法纯化，用0-100％乙酸乙酯/庚烷作为洗脱剂，得到类白色固体4-(6-(1-(4-三氟甲基环己基)乙烯基)-1H-吲哚-2-基)-2,6-二异丙基吡啶-3,5-二甲酸二乙酯，9.15g，产率78％。LC-MS(ESI,pos,ion)m/z:599[M+H]。
试验例1：体外DPP-4酶抑制试验
以甘氨酰脯氨酸对硝基苯胺(Gly-Pro-p-nitroanilide)为底物的发色法是DPP-4酶活测定最常用的方法。其原理分析如下：在碱性条件下DPP-4催化底物Gly-Pro-p-nitroanilide水解，生成甘氨酰脯氨酸和黄色的对硝基苯胺，对硝基苯胺在波长405nm处有特征性吸收峰，通过分光光度计或酶标仪在405nm处测得的吸收值大小即发色基团PNA生成量多少反映酶活性高低，反应式如下。
Figure BDA0001709078840000092
一分钟水解1μmol的Gly-Pro-p-nitroanilide所需的DPP-4酶量定义为1U，在DPP-4酶活测定体系中(底物0.4mM，DPP-4适量，缓冲液50mMTris-HCl，pH8.3)加入不同浓度的各种抑制剂，37℃反应一小时后由分光光度计或酶标仪测定405nm处吸光值，再根据Beer-Bouguer定律以405nm处测得的吸光值换算成p-nitroaniline的生成量。对于某种抑制剂来说，将抑制1U酶活所需抑制剂的量定义为一个单位抑制活性，以此来评价各种抑制剂的活性。抑制剂的筛选是以一定量的酶组成酶活测定体系，加入不同量的各种抑制剂及空白对照。
表1本发明对DPP-4的IC50值
化合物 IC<sub>50</sub>(nM)
YZJ-A01 0.74
YZJ-A02 0.30
YZJ-A04 0.37
YZJ-A06 0.57
YZJ-A07 0.54
omarigliptin 2.2
Sitagliptin 15.4
表中所列化合物对DPP-4的IC50值均小于omarigliptin和Sitagliptin。数据表明，本发明化合物具有较好的DPP-4抑制活性，可以作为治疗和/或预防非胰岛素依赖性糖尿病、高血糖或胰岛素抗性的药物进行更加深层次的研究。
显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其他多种形式的修改、替换或变更。

Claims (5)

1.如式Ⅰ所示的化合物或其药学上可接受的盐，
Figure DEST_PATH_IMAGE002
式Ⅰ。
2.如权利要求1所述的如式Ⅰ 所示的化合物或其药学上可接受的盐在制备作为DPP-4抑制剂的药物中的应用。
3.如权利要求1所述的如式Ⅰ 所示的化合物或其药学上可接受的盐在制备治疗和/或预防非胰岛素依赖性糖尿病、高血糖或胰岛素抗性的药物中的应用。
4.一种药物组合物，其特征在于包含如权利要求1中式Ⅰ 所示的化合物和/或其药学上可接受的盐，以及一种或多种药学上可接受的载体。
5.如权利要求4所述的药物组合物，其特征是：药物组合物制成片剂、丸剂、粉剂、液体、悬浮液、乳液、颗粒剂、胶囊、栓剂或针剂制剂形式。
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