CN108864064A - 含氮杂环类衍生物及其在视网膜新生血管疾病中的应用 - Google Patents

含氮杂环类衍生物及其在视网膜新生血管疾病中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种含氮杂环类衍生物及其在视网膜新生血管疾病中的应用，含氮杂环类衍生物结构式为其中，R1、R2、R3、R4各自独立的选自‑H或者‑CN。在5μg/mL的相同浓度下，本发明化合物对HRCEC生长抑制率优于单抗药物Avastin。向玻璃体内注射给药后，本发明化合物能够减少病理性新生血管形成，说明本发明含氮杂环类衍生物式I或其盐可以用于治疗视网膜新生血管相关疾病的深入研发，所述疾病如视网膜静脉阻塞、增殖型糖尿病性视网膜病变、视网膜下新生血管膜、新生血管性青光眼、早产儿视网膜病变、增生性玻璃体视网膜病变等。

Description

含氮杂环类衍生物及其在视网膜新生血管疾病中的应用
技术领域
本发明属于药物化学、药物活性测试等领域，涉及含氮杂环类衍生物及其在视网膜新生血管疾病中的应用。
背景技术
视网膜新生血管形成是视网膜静脉阻塞、增殖型糖尿病性视网膜病变、视网膜下新生血管膜、新生血管性青光眼、早产儿视网膜病变、增生性玻璃体视网膜病变等疾病共有的病理改变，其造成的渗出、出血和增生等病理改变对眼部结构和功能损害，是引起视力障碍的重要原因。新生血管形成是机体对慢性缺血作出的一种适应性代偿反应。组织的缺血、缺氧以及血流对血管壁切应力的改变均可触发炎性细胞在血管壁周围聚集，引起血管内皮细胞和血管平滑肌细胞的增殖、分化和迁移，导致血管出芽并最终形成新的血管网。
近数十年的研究结果表明，视网膜新生血管的形成是由一组因子群调控的。如碱性成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor，bFGF)、血小板衍生生长因子(platelet-derived growth factor，PDGF)、转化生长因子(transforming growthfactor，TGF)、表皮生长因子(epidermal growth factor，EGF)、胰岛素样生长因子(insulin-like growth factor，IGF)与血管内皮生长因子(vascular endothelialgrowth factor，VEGF)、色素上皮衍生因子(pigment epithelium-derived factor，PEDF)等。这些因子相互作用失衡，导致视网膜新生血管的发生。而且近年来对视网膜新生血管的形成具有了更加深入的或者新的认识，发现了一些相关因子，在复杂的调控网络下，新的优秀的视网膜新生血管的发现具有更大的机会与挑战。
发明内容
本发明的目的之一在于设计并提供一种具有如式I所示含氮杂环类衍生物，其结构式为
其中，R1、R2、R3、R4各自独立的选自-H或者-CN。
进一步地，所述含氮杂环类衍生物式I具体结构选自：
本发明的另一目的在于提供一种新型的含氮杂环类衍生物式I的合成路线：
进一步地，具体的合成步骤为：
1)在合适的溶剂中，将3,4-二氢-2H-吡喃(化合物1)与1-羟基-2-(氯甲烷)双环[2.2.2]辛烷发生醚化反应生成2-((2-(氯甲烷)双环[2.2.2]辛烷-1-基)氧基)四氢-2H-吡喃(化合物3)；
2)以DMF为溶剂，在无机碱的存在下，化合物3与二乙醇胺发生胺化反应生成2,2'-(((1-((四氢-2H-吡喃-2-基)氧基)双环[2.2.2]辛烷-2-基)甲基)氨基)双(乙烷-1-醇)(化合物4)；
3)化合物4在NCS和三苯基膦的作用下发生氯化反应得到2-氯-N-(2-氯乙基)-N-(1-((四氢-2H-吡喃-2-基)氧基)双环[2.2.2]辛烷-2-基)甲基)乙烷-1-胺(化合物5)；
4)化合物5与相应的胺发生反应生成对应的氮杂环产物。
进一步地，所述步骤1)中的溶剂可以为：二氯甲烷，DCM，甲苯，THF，DMF，优选二氯甲烷。
进一步地，所述步骤2)中的无机碱可以是碳酸钾、碳酸钠、碳酸铵、碳酸铯等，优选碳酸钠。
本发明的另一目的在于提供一种含氮杂环类衍生物式I或其盐在治疗视网膜新生血管相关疾病中的应用，所述疾病如视网膜静脉阻塞、增殖型糖尿病性视网膜病变、视网膜下新生血管膜、新生血管性青光眼、早产儿视网膜病变、增生性玻璃体视网膜病变等。
本发明的另一目的在于一种组合物，包括所述含氮杂环类衍生物式I及药学上可接受的辅料。
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。
具体实施方式
实施例一：9-乙基-3-(4-(1-((四氢-2H-吡喃-2-基)氧基)双环[2.2.2]辛烷-2-基)甲基)哌嗪-1-基)-9H-咔唑的合成
1、2-((2-(氯甲烷)双环[2.2.2]辛烷-1-基)氧基)四氢-2H-吡喃的合成：
将2-氯-1-乙醇(21.74g，0.27mol)、二氯甲烷(50mL)和Amberlyst H-15(1g)一起加入到反应瓶中，然后在15分钟之内加入1-羟基-2-(氯甲烷)双环[2.2.2]辛烷(0.27mol)，将反应混合物在25℃下搅拌17小时。将Amberlyst H-15过滤掉后，真空蒸发二氯甲烷，得到2-((2-(氯甲烷)双环[2.2.2]辛烷-1-基)氧基)四氢-2H-吡喃(化合物3)，60.09g。产率为86％。不需纯化直接用于下一步。1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ:1.57-1.98(m,16H),2.08(m,1H),2.45(m,1H),3.63(m,1H),3.69-3.75(m,3H),4.85(t,1H).13C-NMR(125MHz,CDCl3)δ:20.38,25.39,27.2,29.86,31.06,31.91,32.76,40.98,44.28,62.73,78.46,98.26.LC-MS(ESI,pos,ion)m/z:260[M+H].
2、2,2'-(((1-((四氢-2H-吡喃-2-基)氧基)双环[2.2.2]辛烷-2-基)甲基)氨基)双(乙烷-1-醇)的合成：
向化合物3(60.09g，0.23mol)中加入二乙醇胺(25.23g，0.24mol)，Na2CO3(31.80g，0.30mol)，NaI(2g，13.34mmol)，TBABr(0.3g)和DMF(60mL)，然后在140℃下搅拌5小时。将溶剂DMF在真空中蒸发。然后依次加入乙酸乙酯(100mL)，10％的NaCl水溶液(100mL)，搅拌5分钟，分离出水相，有机相用10％NaCl水溶液100mL洗涤，无水Na2SO4干燥，真空蒸发后得2,2'-(((1-((四氢-2H-吡喃-2-基)氧基)双环[2.2.2]辛烷-2-基)甲基)氨基)双(乙烷-1-醇)(化合物4)，淡黄色的固体，67.79g，产率为90％。无需进一步纯化，直接用于下一步合成中。1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ:1.55-1.89(m,16H),2.05(m,1H),2.19(m,1H),2.69(t,4H),2.77-2.87(m,2H),3.63-3.75(m,6H),4.09(t,2H),4.86(t,1H).13C-NMR(125MHz,CDCl3)δ:20.38,25.39,26.76,30.23,30.47,31.7,32.42,37.82,55.89,57.14,59.19,62.55,79.28,98.29.LC-MS(ESI,pos,ion)m/z:328[M+H].
3、2-氯-N-(2-氯乙基)-N-(1-((四氢-2H-吡喃-2-基)氧基)双环[2.2.2]辛烷-2-基)甲基)乙烷-1-胺的合成：
将化合物4(67.79g，0.21mol)、二氯甲烷(50mL)和三苯基膦(44.59g，0.17mol)加入到反应瓶中，将反应混合物冷却至0℃后，再在0-20℃下分批加入N-氯代丁二酰亚胺(NCS)(0.21mol)，将反应混合物搅拌在25℃下搅拌17小时。二氯甲烷在真空下蒸发。向残余物中加入正己烷(100mL)和10％K2CO3水溶液，并搅拌30分钟。过滤出不溶物质。有机相在真空浓缩，快速柱色谱分离得到2-氯-N-(2-氯乙基)-N-(1-((四氢-2H-吡喃-2-基)氧基)双环[2.2.2]辛烷-2-基)甲基)乙烷-1-胺(化合物5)，69.63g，产率为91％。1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ:1.53-1.66(m,2H),1.68-1.88(m,14H),2.05(m,1H),2.28(m,1H),2.80-2.93(m,6H),3.59(m,4H),3.72(m,2H),4.85(t,1H).13C-NMR(125MHz,CDCl3)δ:20.39,25.30,26.96,26.97,30.60,30.87,31.64,32.29,32.30,37.82,41.10,56.16,62.56,79.28,98.20.LC-MS(ESI,pos,ion)m/z:365[M+H].
4、1-(吡啶-2-基)-4-((1-((四氢-2H-吡喃-2-基)氧基)双环[2.2.2]辛烷-2-基)甲基)哌嗪的合成：
将化合物5(69.63g，0.19mol)，吡啶-2-胺(0.21mol)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)(30mL)一起加入到反应瓶中，然后分批加入60％氢化钠(5.2g，0.13mol)。将反应混合物在50℃下搅拌40分钟，然后升温至105℃并搅拌4.5小时。然后冷却至20℃后加水(30mL)。用乙酸乙酯(50mL)萃取产物，然后用水(20mL)洗涤，将溶剂在减压下浓缩，快速柱色谱分离，得到68.13g的类白色固体1-(吡啶-2-基)-4-((1-((四氢-2H-吡喃-2-基)氧基)双环[2.2.2]辛烷-2-基)甲基)哌嗪，产率为93％。1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ:1.50-1.90(m,16H),2.05(m,1H),2.24(m,1H),2.73-2.85(m,6H),3.62-3.65(m,4H),3.69-3.74(m,2H),4.84(t,1H),6.59(m,1H),6.77(dd,1H),7.48(td,1H),8.11(dd,1H).13C-NMR(125MHz,CDCl3)δ:20.39,25.34,26.89,26.96,30.84,31.51,31.65,32.48,32.52,38.25,45.99,46.03,52.64,52.69,56.24,62.96,78.44,98.2,111.42,117.92,137.96,148.7,158.56.LC-MS(ESI,pos,ion)m/z:386[M+H]。
实施例二：1-(6-氰基-吡啶-2-基)-4-((1-((四氢-2H-吡喃-2-基)氧基)双环[2.2.2]辛烷-2-基)甲基)哌嗪的合成
将化合物5(69.63g，0.19mol)，6-氰基-吡啶-2-胺(0.21mol)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)(30mL)一起加入到反应瓶中，然后分批加入60％氢化钠(5.2g，0.13mol)。将反应混合物在50℃下搅拌40分钟，然后升温至105℃并搅拌4.5小时。然后冷却至20℃后加水(30mL)。用乙酸乙酯(50mL)萃取产物，然后用水(20mL)洗涤，将溶剂在减压下浓缩，快速柱色谱分离，得到70.99g的类白色固体1-(6-氰基-吡啶-2-基)-4-((1-((四氢-2H-吡喃-2-基)氧基)双环[2.2.2]辛烷-2-基)甲基)哌嗪，产率为91％。LC-MS(ESI,pos,ion)m/z:411[M+H]。
实施例三：1-(5,6-二氰基-吡啶-2-基)-4-((1-((四氢-2H-吡喃-2-基)氧基)双环[2.2.2]辛烷-2-基)甲基)哌嗪的合成
将化合物5(69.63g，0.19mol)，5,6-二氰基-吡啶-2-胺(0.21mol)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)(30mL)一起加入到反应瓶中，然后分批加入60％氢化钠(5.2g，0.13mol)。将反应混合物在50℃下搅拌40分钟，然后升温至105℃并搅拌4.5小时。然后冷却至20℃后加水(30mL)。用乙酸乙酯(50mL)萃取产物，然后用水(20mL)洗涤，将溶剂在减压下浓缩，快速柱色谱分离，得到77.79g的类白色固体1-(5,6-二氰基-吡啶-2-基)-4-((1-((四氢-2H-吡喃-2-基)氧基)双环[2.2.2]辛烷-2-基)甲基)哌嗪，产率为94％。LC-MS(ESI,pos,ion)m/z:436[M+H]。
试验例一：本发明化合物对人视网膜血管内皮细胞的增殖抑制作用
一、试验方法
采用MTT法检测本发明化合物人视网膜血管内皮细胞(HRCEC)增殖的活性。HRCEC细胞在37℃、5％CO2的培养箱中培养至密度90％以上时用胰蛋白酶消化收集，用培养液重悬细胞并在显微镜下计数，将细胞浓度调整为3.0×104个/mL，将细胞悬液接种到96孔板中，每孔100μL，并于37℃，5％CO2培养箱中培养过夜。将本发明化合物和Avastin用培养液稀释到5μg/mL。待细胞完全贴壁后，将各个稀释液分别加入96孔板中，每孔100μL。以不加任何药物的培养液作为空白对照组，在37℃，5％CO2培养箱孵育48小时。向96孔板中每孔加入20μL 5mg/mL的MTT，继续培养4小时。吸去培养基，每孔加入100μL DMSO。用酶标仪在570nm下检测，参比波长为630nm处测定吸光值，并计算生长抑制率(proliferation inhibition，PI)：
PI(％)＝(OD对照组-OD测试组)/OD对照组×100％
其中，OD对照组空白对照组的OD值，OD测试组为测试组的OD值。
二、实验结果
本发明化合物对人视网膜血管内皮细胞增殖抑制作用，结果见下表：
组别 PI(％)
空白对照 -
Avastin 59.8
实施例一 76.1
实施例二 79.5
实施例三 77.8
结果显示，在5μg/mL的相同浓度下，本发明化合物对HRCEC生长抑制率优于单抗药物Avastin，说明本发明化合物能够人视网膜血管内皮细胞的增值，对视网膜新生血管相关疾病具有积极地治疗意义。
试验例二：本发明化合物在OIR小鼠中对视网膜血管的影响
一、OIR模型的建立及给药方案
在C57/B16小鼠出生后第7天至第12天将小鼠幼畜及其母鼠暴露置于75％高氧环境中，可致其中央视网膜中毛细管迅速消失。在第12天返回到室内空气中，暴露与高氧中的视网膜血管迅速消失，这会引起广泛的异常新生血管形成，视网膜的中央部分长期在很大程度上保持无血管状态。在血管消失完全之后，于第13天向玻璃体内注射给药，实验组给予20μg本发明化合物，阴性对照组给与等剂量的生理盐水，在第17天对视网膜血管进行评价(为标记未闭合的血管，将50mL德克萨斯红标记的番茄凝集素注射入左心室并循环5分钟)。视网膜血管评价以新生血管丛所占的面积(mm2)为单位计，减少率(％)计算公式为
减少率(％)＝(对照组-实验组)/对照组×100％。
二、实验结果
本发明化合物在OIR小鼠中对视网膜血管的影响，结果见下表：
组别 减少率(％)
空白对照 -
实施例一 64.6
实施例二 74.8
实施例三 71.6
结果显示，向玻璃体内注射给药后，本发明化合物能够减少病理性新生血管形成。与阴性对照组相比，实施例一～实施例三减少率均达到60％以上。说明本发明含氮杂环类衍生物式I或其盐可以用于治疗视网膜新生血管相关疾病的深入研发，所述疾病如视网膜静脉阻塞、增殖型糖尿病性视网膜病变、视网膜下新生血管膜、新生血管性青光眼、早产儿视网膜病变、增生性玻璃体视网膜病变等。

Claims (5)

1.具有如式I所示含氮杂环类衍生物，其结构式为
其中，R1、R2、R3、R4各自独立的选自-H或者-CN。
2.如权利要求1所述含氮杂环类衍生物式I的合成路线为
3.如权利要求1所述含氮杂环类衍生物式I或其盐在治疗视网膜新生血管相关疾病中的应用。
4.如权利要求3所述的应用，所述疾病选自视网膜静脉阻塞、增殖型糖尿病性视网膜病变、视网膜下新生血管膜、新生血管性青光眼、早产儿视网膜病变、增生性玻璃体视网膜病变等。
5.一种组合物，包括如权利要求1所述含氮杂环类衍生物式I及药学上可接受的辅料。
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