一种喹啉衍生物及其在糖尿病中的应用
技术领域
本发明涉及一种喹啉衍生物及其在糖尿病中的应用。
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所示的喹啉衍生物或其药学上可接受的盐、酯、立体异构体、溶剂化合物,
其中,R1、R2、R3、R4各自独立的选自H或CH3。
所述的如式Ⅰ所示的喹啉衍生物优选为:
本发明还提供了所述的如式Ⅰ所示的喹啉衍生物的合成方法,其合成路线为:
其具体合成步骤为:
1)8-溴-喹啉-4-甲醛(化合物1)与4-甲基-3-氧代戊酸乙酯(化合物2)在吡啶、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-((8-溴-喹啉-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-(8-溴-喹啉-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-((8-溴-喹啉-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所示的喹啉衍生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所示的喹啉衍生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所示的喹啉衍生物和/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-(8-(萘-2-基)-喹啉-2-基)-2,6-二异丙基吡啶-3,5-二甲酸二乙酯的合成
1、(Z)-2-((8-溴-喹啉-2-基)亚甲基)-4-甲基-3-氧代戊酸乙酯的合成
在配备有磁力搅拌器的150mL圆底烧瓶中放入8-溴-喹啉-4-甲醛(化合物1)(8.50g,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-((8-溴-喹啉-2-基)亚甲基)-4-甲基-3-氧代戊酸乙酯(化合物3),12.05g,产率89%。1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ:1.06(d,6H),1.26(t,3H),3.16(m,1H),4.19(q,2H),6.66(d,1H),7.21-7.29(m,2H),8.23(s,1H),8.37(dd,1H),8.90(d,1H).13C-NMR(125MHz,CDCl3)δ:14.68,17.91,36.61,61.45,117.34,119.79,125.34,126.33,126.81,131.04,137.35,138.5,138.51,148.6,150.13,167.31,207.34.LC-MS(ESI,pos,ion)m/z:377[M+H].
2、4-(8-溴-喹啉-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
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(12.05g,32.04mmol),(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-(8-溴-喹啉-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),10.57g,产率64%。1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ:1.14-1.18(m,18H),2.38(m,2H),4.01(q,4H),4.78(s,1H),7.25-7.29(m,2H),7.94(dd,1H),8.34(dd,1H),8.88(d,1H),9.56(s,1H).13C-NMR(125MHz,CDCl3)δ:14.68,21.57,29.05,34.84,61.45,93.37,118.8,121.58,126.48,126.64,136.27,137.51,139.71,149.3,150.78,160,168.78.LC-MS(ESI,pos,ion)m/z:516[M+H].
3、4-((8-溴-喹啉-2-基)-2,6-二异丙基吡啶-3,5-二甲酸二乙酯的合成
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(10.57g,20.51mmol),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-((8-溴-喹啉-2-基)-2,6-二异丙基吡啶-3,5-二甲酸二乙酯(化合物5),9.69g,产率92%。1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ:1.30(m,18H),3.44(m,2H),4.21(q,4H),7.29(t,1H),7.70(d,1H),7.78(dd,1H),8.37(dd,1H),9.21(d,1H).13C-NMR(125MHz,CDCl3)δ:14.68,20.68,32.06,61.22,117.6,122.31,123.24,125.9,126.76,133.25,134.2,142.9,144.65,148.76,149.99,163.18,168.24.LC-MS(ESI,pos,ion)m/z:514[M+H].
4、4-(8-(萘-2-基)-喹啉-2-基)-2,6-二异丙基吡啶-3,5-二甲酸二乙酯的合成
将萘-2-硼酸(19.60mmol),化合物5(9.69g,18.87mmol),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-(8-(萘-2-基)-喹啉-2-基)-2,6-二异丙基吡啶-3,5-二甲酸二乙酯,9.31g,产率88%。1H-NMR(400MHz,CDCl3)δ:1.31(m,18H),3.40-3.44(m,3H),4.24(q,4H),7.38-7.64(m,7H),7.76(dd,1H),7.99-8.09(m,3H),9.03(d,1H).13C-NMR(125MHz,CDCl3)δ:10.34,14.68,20.68,28.9,32.06,61.22,121.18,124.1,124.47,124.83,125.21,126.11,126.64,127.55,127.59,129.26,129.29,129.46,131.62,134.11,134.44,134.99,136.23,138.41,144.37,144.77,145.97,154.26,160.33,162.65,168.17,168.24.LC-MS(ESI,pos,ion)m/z:561[M+H]。
实施例2:4-(8-(4-甲基-萘-2-基)-喹啉-2-基)-2,6-二异丙基吡啶-3,5-二甲酸二乙酯的合成
将4-甲基-萘-2-硼酸(19.60mmol),化合物5(9.69g,18.87mmol),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-(8-(4-甲基-萘-2-基)-喹啉-2-基)-2,6-二异丙基吡啶-3,5-二甲酸二乙酯,8.57g,产率79%。LC-MS(ESI,pos,ion)m/z:575[M+H]。
实施例3:4-(8-(4,5二甲基-萘-2-基)-喹啉-2-基)-2,6-二异丙基吡啶-3,5-二甲酸二乙酯的合成
将4,5二甲基-萘-2-硼酸(19.60mmol),化合物5(9.69g,18.87mmol),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-(8-(4,5二甲基-萘-2-基)-喹啉-2-基)-2,6-二异丙基吡啶-3,5-二甲酸二乙酯,8.44g,产率76%。LC-MS(ESI,pos,ion)m/z:589[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。
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-C11 |
3.08 |
YZJ-C12 |
2.64 |
YZJ-C16 |
2.31 |
omarigliptin |
2.2 |
Sitagliptin |
15.4 |
表中所列化合物对DPP-4的IC50值小于Sitagliptin,但是稍大于omarigliptin说明抑制活性介于二者之间。本发明所述的如式Ⅰ所示的喹啉衍生物为新结构类型的DPP-4抑制剂,其在药理毒理学、药代动力学上的特点值得做出更加深入的研究,以期获得可以作为治疗和/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。
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。