CN113493459B - Pde5抑制剂化合物及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于药物化学领域，本发明提供了一种式(I)所示化合物或其药学上可接受的盐及其制备方法和应用。相对于其他的PDE5抑制剂，本发明的式(I)所示化合物或其药学上可接受的盐具有更高的选择性，特异性强，产生的副作用小，能有效避免头痛、潮红、消化不良、鼻塞、视物模糊、光敏、视物色淡等不良反应。

Description

PDE5抑制剂化合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于药物化学领域，具体涉及一种PDE5抑制剂化合物及其制备方法和应用。
背景技术
环磷酸腺苷(cAMP)和环磷酸鸟苷(cGMP)是重要的细胞内第二信使，其在细胞内水平的高低对调节细胞的各种功能具有重要意义。磷酸二酯酶(phosphodiesteras，PDEs)能选择性地降解细胞内的cAMP和cGMP，调控机体多种生理病理过程。PDEs由21个基因编码组成，根据其对抑制剂敏感性和氨基酸序列的不同分为11个家族(PDE1～11)，参与了炎症、哮喘、抑郁等多种疾病病理过程的发生和发展，可作为治疗各类复杂疾病的重要靶点。一些PDE抑制剂在临床得到了广泛的应用，如PDE4抑制剂用于呼吸道炎症的治疗，PDE5抑制剂用于男性勃起功能障碍的治疗等。此外，有研究证明PDE1与嗅觉信号传递有关；PDE3主要分布于心脏，与心脑血管功能相关；PDE6存在于视网膜杆状细胞中，与视功能相关；PDE9与记忆和认知功能相关；PDE10与肺动脉血管重塑相关。
PDE5能高特异性地水解cGMP，抑制PDE5活性可以增加细胞cGMP水平，继而影响其下游蛋白激酶活性，从而调控各种生物学效应。目前，PDE5抑制剂已在临床上广泛应用，如治疗勃起功能障碍、抑制血小板聚集与抗血栓、降低肺动脉高压与抗心血管疾病、抗哮喘和治疗糖尿病性胃轻瘫等。枸橼酸西地那非为PDE5抑制剂，是由美国辉瑞公司研制生产的，临床上第一个专门用于治疗男性勃起功能障碍的口服药。目前上市的治疗男性勃起功能障碍药物还有伐地那非以及他达拉非，此类化合物具有较强的选择性抑制磷酸二酯酶的作用，其研究已经引起广泛关注成为研究的热点。
尽管西地那非临床疗效显著，但由于其对PDE5以外的其他磷酸二酯酶(PDE)同工酶也有不同程度的抑制作用，临床表现出头痛、潮红、消化不良、鼻塞、视物模糊、光敏、视物色淡等毒副作用。化学家们对PDE5抑制剂进行大量的结构修饰，目的是提高其活性和对PDE5的选择性，特别是降低对PDE1、PDE3、PDE6的活性，以减少不良反应的发生。
因此，本发明提供了一种新的PDE5抑制剂的设计思路，对于寻找具有高活性、高选择性的PDE5抑制剂具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有抑制磷酸二酯酶V活性的化合物和其药学上可接受的盐。
本发明的另一目的是提供一种具有抑制磷酸二酯酶V活性的化合物和其枸橼酸盐的制备方法。
本发明的再一目的是提供一种具有抑制磷酸二酯酶V活性的化合物或其药学上可接受的盐在制备磷酸二酯酶V抑制剂药物中的应用。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
式(I)所示化合物或其药学上可接受的盐：
Figure GDA0003820439560000021
其中，X选自O或NH；R选自任选取代的低级烷基；所述任选取代中指的取代基是指卤素、羟基、C3-6环烷基、硝基、氰基、C1-6烷氧基、苯基、C5-6的杂芳基、C5-6的杂环基。
优选地，所述低级烷基是指C1-6烷基，优选甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、异戊基、己基。
优选地，所述卤素包括氟、氯、溴、碘。
优选地，所述杂芳基选自吡啶基、嘧啶基、哒嗪基、吡嗪基、三嗪基、吡咯基、呋喃基、噻吩基、咪唑基。
根据本发明的式(I)所示化合物优选如式(Ⅱ)所示：
Figure GDA0003820439560000022
优选地，所述式(I)所示化合物的药学上可接受的盐选自盐酸盐、柠檬酸盐、甲磺酸盐、富马酸盐、酒石酸盐、枸橼酸盐、马来酸盐、钠盐或钾盐。
更优选地，所述式(I)所示化合物的药学上可接受的盐为枸橼酸盐。
式(Ⅱ)所示化合物的枸橼酸盐，如式(Ⅲ)所示：
Figure GDA0003820439560000031
式(Ⅲ)中的枸橼酸盐是由式(Ⅱ)所示化合物与枸橼酸反应得到，式(Ⅲ)的化合物的化学名称为5-[2-乙氧基-5-(4-甲基哌嗪基-1-磺酰基)苯基]-1-甲基-3-正丙基-吡唑并[4,3-d]嘧啶-7-酮-6-甲酸甲酯枸橼酸盐，通过核磁共振技术分析：1H NMR(400MHz,DMSO)δ7.930(s,1H)，7.918-7.90(d,J＝7.2Hz,1H)，7.399-7.382(d,J＝6.8Hz,1H)，4.431-4.209(q,J＝16.8Hz,2H)，4.163(s,3H)，3.746(brs,4H)，3.345(s,3H)，3.335(brs,4H)，3.269(s,3H)，2.986(brs,2H)，2.781-2.751(t,J＝12Hz,2H)，1.767-1.693(m,2H)，1.506-1.478(t,J＝11.2Hz,3H)，0.919-0.917(t,J＝11.6Hz,3H)。
根据本发明的X选自氧的式(I)所示化合物的合成路线如下：
Figure GDA0003820439560000032
进一步地，本发明还提供了一种式(Ⅱ)所示化合物或其药学上可接受的盐的制备方法，式(Ⅱ)所示化合物按照下述合成路线制得：
Figure GDA0003820439560000033
本发明的式(Ⅱ)所示化合物的制备方法，包括下列反应步骤：
向西地那非中加入碱和无水溶剂，再加入焦碳酸酯反应得到式(Ⅱ)所示化合物。
优选地，反应中使用的所述碱为氢化钠、叔丁醇钾、叔丁醇钠、正丁基锂、叔丁基锂、甲醇钠、乙醇钠或其组合。
优选地，所述无水溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃或其组合。
优选地，所述西地那非是由枸橼酸西地那非在碱性条件下游离得到。
优选地，所述焦碳酸酯为焦碳酸二甲酯。
为了更加利于实现本发明所述的式(Ⅱ)所示化合物的制备方法，本发明的制备方法优选包括以下步骤：
(1)将碳酸氢钠加入枸橼酸西地那非中，枸橼酸西地那非在碳酸氢钠存在下游离得到西地那非；
(2)将西地那非在碱的作用下，并在无水溶剂中与焦碳酸二甲酯反应得到式(Ⅱ)所示化合物。
上述制备方法的合成路线如下：
Figure GDA0003820439560000041
本发明还进一步提供了式(Ⅲ)所示化合物的制备方法，包括以下步骤：将无水溶剂加入式(Ⅱ)所示化合物
Figure GDA0003820439560000042
中，搅拌升温至回流，再加入枸橼酸，进行反应，冷却至室温，过滤，洗涤，干燥得到式(Ⅲ)所示化合物
Figure GDA0003820439560000051
优选地，所述无水溶剂为无水的甲醇、乙醇、异丙醇、乙二醇或其组合。
本发明的另一个方面提供了式(I)所示化合物或其药学上可接受的盐在制备防护、治疗或减轻由磷酸二酯酶V所介导的疾病的药物中的应用。
所述磷酸二酯酶V所介导的疾病为勃起功能障碍、抗血栓、抗心血管疾病、抗哮喘、治疗糖尿病性胃轻瘫等。
本发明的另一个方面提供了式(I)所示化合物或其药学上可接受的盐在治疗勃起功能障碍、抗血栓、抗心血管疾病、抗哮喘或治疗糖尿病性胃轻瘫方面的应用。
本发明的另一个方面提供了一种药物组合物，其包含式(I)所示化合物或其药学上可接受的盐及药学上可接受的辅料。
本发明还提供了所述药物组合物可以应用于治疗勃起功能障碍、抗血栓、抗心血管疾病、抗哮喘或治疗糖尿病性胃轻瘫。
因此，本发明的另一个方面提供了一种药物，其包含上述药物组合物。
以及，进一步地，所述药物可以是任意的剂型，例如：片剂、丸剂、粉剂、液体、悬浮液、乳液、颗粒剂、胶囊和针剂(溶液及悬浮液)等。
根据本发明的该药物可以应用于治疗勃起功能障碍、抗血栓、抗心血管疾病、抗哮喘或治疗糖尿病性胃轻瘫。
有益效果
1)相对于其他的PDE5抑制剂，本发明的式(I)所示化合物或其药学上可接受的盐具有更高的选择性，特异性强，产生的副作用小，能有效避免头痛、潮红、消化不良、鼻塞、视物模糊、光敏、视物色淡等不良反应。
2)本发明的制备方法具有简单，易操作等优点，且本发明所用试剂均为有机反应中常用溶剂，成本低廉且易于操作。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
实施例1
式(Ⅱ)所示化合物(5-[2-乙氧基-5-(4-甲基哌嗪基-1-磺酰基)苯基]-1-甲基-3-正丙基-吡唑并[4,3-d]嘧啶-7-酮-6-甲酸甲酯)的制备：
西地那非(10.0g，21.07mmol)溶解于150mL的无水四氢呋喃中形成反应液，在氮气保护和冰浴下，边搅拌边分3次加入质量分数为60％的氢化钠(0.93g，23.18mmol)，再加入焦碳酸二甲酯(2.88g，21.49mmol)，升温至50℃反应4小时，待反应完全后冷却至室温，缓慢滴加5mL水淬灭除去多余的氢化钠，减压回收大部分溶剂，剩余物冷却至室温后缓慢倒入50mL冷水中，搅拌30min，用120mL乙酸乙酯分别萃取3次，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，抽滤，滤液减压浓缩，残留物重结晶得6.96g白色固体，收率62％。
实施例2
式(Ⅱ)所示化合物(5-[2-乙氧基-5-(4-甲基哌嗪基-1-磺酰基)苯基]-1-甲基-3-正丙基-吡唑并[4,3-d]嘧啶-7-酮-6-甲酸甲酯)的制备：
(1)在250mL圆底瓶中加入枸橼酸西地那非(20g，30.0mmol)，加入30mL水，用饱和碳酸氢钠水溶液调节PH＝8，用二氯甲烷萃取，无水硫酸钠干燥后减压除去溶剂，得到12.81g西地那非，产率90％；
(2)将上述制得的西地那非(10.0g，21.07mmol)溶解于180mL的无水N,N-二甲基甲酰胺中形成反应液，氮气保护和冰浴下，边搅拌边分3次加入叔丁醇钾(2.60g，23.18mmol)，再加入焦碳酸二甲酯(2.83g，21.07mmol)，升温至40℃反应3小时，待反应完全后冷却至室温，缓慢滴加6mL水淬灭除去多余的叔丁醇钾，减压回收大部分溶剂，剩余物冷却至室温后缓慢倒入60mL冷水中，搅拌20min，用150mL乙酸乙酯分别萃取3次，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，抽滤，滤液减压浓缩，残留物重结晶得7.18g白色固体，收率64％。
实施例3
式(Ⅱ)所示化合物(5-[2-乙氧基-5-(4-甲基哌嗪基-1-磺酰基)苯基]-1-甲基-3-正丙基-吡唑并[4,3-d]嘧啶-7-酮-6-甲酸甲酯)的制备：
(1)在250mL圆底瓶中加入枸橼酸西地那非(20g，30.0mmol)，加入30mL水，用饱和碳酸氢钠水溶液调节pH至8，用二氯甲烷萃取，无水硫酸钠干燥后减压除去溶剂，得到12.1g西地那非，产率85％；
(2)将上述制得的西地那非(10.0g，21.07mmol)溶解于210mL的无水二甲基亚砜中形成反应液，在氮气保护和冰浴下，边搅拌边分3次加入甲醇钠(1.25g，23.18mmol)，再加入焦碳酸二甲酯(2.83g，21.07mmol)，升温至60℃反应5小时，待反应完全后冷却至室温，缓慢滴加7mL水淬灭除去多余的甲醇钠，减压回收大部分溶剂，剩余物冷却至室温后缓慢倒入70mL冷水中，搅拌40min，用180mL乙酸乙酯分别萃取3次，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，抽滤，滤液减压浓缩，残留物重结晶得6.95g白色固体，收率61％。
实施例4
式(Ⅱ)所示化合物(5-[2-乙氧基-5-(4-甲基哌嗪基-1-磺酰基)苯基]-1-甲基-3-正丙基-吡唑并[4,3-d]嘧啶-7-酮-6-甲酸甲酯)的制备：
(1)在250mL圆底瓶中加入枸橼酸西地那非(20g，30.0mmol)，加入60mL水，用饱和碳酸氢钠水溶液调节pH至8，用二氯甲烷萃取，无水硫酸钠干燥后减压除去溶剂，得到11.39g西地那非，产率80％。
(2)将上述制得的西地那非(10.0g，21.07mmol)溶解于240mL的无水N-甲基吡咯烷酮中形成反应液，氮气保护和冰浴下，边搅拌边分3次加入正丁基锂(1.49g，23.18mmol)，再加入焦碳酸二甲酯(2.83g，21.07mmol)，升温至55℃反应4小时，待反应完全后冷却至室温，缓慢滴加8mL水淬灭除去多余的氢化钠，减压回收大部分溶剂，剩余物冷却至室温后缓慢倒入80mL冷水中，搅拌30min，用210mL乙酸乙酯分别萃取3次，合并有机相，用无水硫酸钠干燥，抽滤，滤液减压浓缩，残留物重结晶得7.07g白色固体，收率63％。
实施例5
式(III)所示化合物(5-[2-乙氧基-5-(4-甲基哌嗪基-1-磺酰基)苯基]-1-甲基-3-正丙基-吡唑并[4,3-d]嘧啶-7-酮-6-甲酸甲酯枸橼酸盐)的制备：
(1)在250mL反应瓶中，加入式(II)的化合物(5.0g，9.39mmol)、100mL无水乙醇，搅拌升温至回流，溶清后加入枸橼酸(3.61g，18.78mmol)，回流反应约1小时，反应完毕，冷却至室温，抽滤，3次×10mL无水乙醇洗涤，干燥得5.1g白色固体，收率75％。
上述实施例为制备实施例，下述实施例为活性测试实验实施例。
实施例6
活性测试，式(Ⅱ)所示化合物对PDE5作用的抑制研究：
利用酶联免疫系统检测体外不同浓度式(Ⅱ)的化合物对PDEs降解cGMP的抑制作用效果，以枸橼酸西地那非作为阳性对照。按照Amersham公司的cGMP生物转化酶联免疫检测系统试剂盒(cGMP biotrack enzymeimmuoassy system，EIA)操作步骤，检测cGMP的浓度，计算本发明化合物对酶的半数抑制率(IC50)，结果如表1所示。
表1
PDE亚型 式(II)的化合物 枸橼酸西地那非
PDE1 371362nM 2073nM
PDE3 431803nM 15387nM
PDE5 2.13nM 6.22nM
PDE6 962.1nM 18.68nM
PDE10 10186nM 5211nM
式(Ⅱ)的化合物为吡唑并嘧啶酮类化合物，化学结构与cGMP近似，可以与cGMP竞争结合PDE5的催化区，从而抑制PDE5对cGMP的降解，增加cGMP的浓度。实验结果提示，式(Ⅱ)的化合物可以抑制PDE5对cGMP的降解并具有剂量依赖性，其抑制酶的活性(IC50＝2.13nM)明显强于枸橼酸西地那非(IC50＝6.22nM)。由表1结果可知，枸橼酸西地那非对PDE6的选择性不高，因此对人的视觉造成不良影响。而式(Ⅱ)的化合物对PDE1、PDE3、PDE6、PDE10的IC50远远大于PDE5的IC50，可知其具有较好的选择性和安全性。
实施例7
式(Ⅱ)所示化合物急性毒性试验：
试验使用18-22克昆明种雄性小白鼠，随机分组，设计100mg/kg、500mg/kg、1000mg/kg、1500mg/kg剂量组，每组10只小鼠。将相应剂量的式(Ⅱ)的化合物和西地那非混悬于6ml5％CMC中，每只小鼠(体重20克)灌胃0.4ml。观察7天后的存活、体重、食欲、毛色等指标，计算LD50。式(Ⅱ)化合物和枸橼酸西地那非的LD50分别为821.40mg/kg和449.72mg/kg。
表2
Figure GDA0003820439560000081
上述实验实施例中，虽然只公开了式(Ⅱ)所示化合物的实验数据，但是式(Ⅱ)所示化合物的盐与式(Ⅱ)所示化合物具有共同的吡唑并嘧啶酮类结构，因此从式(Ⅱ)的化合物的实验效果可以推导出式(Ⅱ)所示化合物的盐都具有抑制PDE5对cGMP的降解作用，可以用作磷酸二酯酶V的抑制剂，具有良好的应用前景，如治疗勃起功能障碍、抑制血小板聚集与抗血栓、降低肺动脉高压与抗心血管疾病等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。以上对本发明提供的式(I)的化合物及其制备方法和用途进行了详细的介绍，本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。

Claims (9)

1.式(II)所示化合物：
Figure FDA0003820439550000011
2.式(Ⅱ)所示化合物的制备方法，其特征在于，按照下述合成路线制得：
Figure FDA0003820439550000012
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，包括下列反应步骤：向反应容器中加入西地那非、碱和无水溶剂，再加入焦碳酸二甲酯反应得到式(Ⅱ)所示化合物。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述反应中使用的所述碱为氢化钠、叔丁醇钾、叔丁醇钠、正丁基锂、叔丁基锂、甲醇钠、乙醇钠或其组合。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述无水溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、N-甲基吡咯烷酮、四氢呋喃或其组合。
6.权利要求1所述的化合物在制备磷酸二酯酶V抑制剂中的应用。
7.权利要求1所述的化合物在制备治疗勃起功能障碍、抗血栓、抗心血管疾病、抗哮喘或治疗糖尿病性胃轻瘫的药物中的应用。
8.一种药物组合物，其包含权利要求1所述的化合物及药学上可接受的辅料。
9.权利要求8所述药物组合物在制备治疗勃起功能障碍、抗血栓、抗心血管疾病、抗哮喘或治疗糖尿病性胃轻瘫的药物中的应用。
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