CN113801163A - 一类基于有机砷的ii型丙酮酸激酶抑制剂及其制备方法和用途 - Google Patents

一类基于有机砷的ii型丙酮酸激酶抑制剂及其制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于有机砷的II型丙酮酸激酶抑制剂及其制备方法和用途。具体地,本发明的PKM2抑制剂为式I化合物、或其药学上可接受的盐、或其立体异构体或互变异构体、水合物或溶剂化物;其中,X1、X2、R1、R2、R3、R4、R5和n如说明书所定义。本发明的化合物对PKM2具有高抑制活性和高特异性,非常适合用于制备通过抑制PKM2通路从而抑制肿瘤的药物。

Description

一类基于有机砷的II型丙酮酸激酶抑制剂及其制备方法和 用途
技术领域
本发明涉及医药领域,具体涉及一类基于有机砷的II型丙酮酸激酶(PKM2)抑制剂及其制备方法和其用于抑制肿瘤的用途。
背景技术
肿瘤细胞无论氧气存在与否都主要依赖糖酵解进行糖代谢。糖酵解不仅为肿瘤细胞的生存、增殖提供所需ATP,同时为无序快速增殖的癌细胞提供合成所需的氨基酸、核酸等大分子的必需中间体。
丙酮酸激酶是糖酵解过程中的关键限速酶,人体中,丙酮酸激酶具有四种同工型:PKM1、PKM2、PKL和PKR,其中PKM1和PKM2是由同一基因PKM编码的两种亚型。PKM1主要表达于心脏大脑和肌肉组织,而PKM2特定地高表达于胚胎细胞、成体干细胞和癌细胞等多种增殖细胞中。随着胚胎的形成,PKM2被不同的同工酶替代,而在肿瘤形成过程中,其他同工酶消失,PKM2酶则高度表达。实验证明,PKM2在肿瘤瓦尔堡(Warburg)效应中扮演了重要角色,不但为癌细胞直接提供了ATP,其催化产物丙酮酸也是肿瘤中供能的三羧酸循环或乳酸的重要原料,所以PKM2是肿瘤细胞快速增殖的必需因子,与肿瘤的恶性程度、肿瘤的转移和肿瘤的发展等密切相关。
大量研究已经证实PKM2在肿瘤进展中扮演者极其重要的角色,靶向PKM2的小分子抑制剂具有治疗或减缓癌症的作用。然而,现已报道的PKM2抑制剂很多具有活性或特异性上的缺陷。如目前最为知名的PKM2抑制剂紫草素(Shikonin),被报道会抑制氯离子通道,并且抑制多种免疫应答通路,这增加了其产生不良反应的风险。
因此,本领域急需提供更多高活性、高特异性的PKM2抑制剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种高活性、高特异性的PKM2抑制剂。
本发明第一方面提供了一种式I化合物、或其药学上可接受的盐、或其立体异构体或互变异构体、水合物或溶剂化物;
Figure BDA0002575788130000011
其中,所述X1、X2各自独立地选自下组:无、O、S、NRa、CRbRc
Ra、Rb和Rc各自独立的选自:H或取代或未取代地C1-C6烷基;
R1、R2各自独立地选自下组:H、取代或未取代的C1-C6烷基、取代或未取代的C3-C8环烷基或-(C=O)-Rd,其中,Rd为取代或未取代的C1-C6烷基、取代或未取代的C3-C8环烷基;或R1、R2与相连的X1、X2和As共同形成取代或未取代的4至8元杂环,所述杂环含有一个As杂原子以及0-3个选自N、O和S的杂原子;
R3选自下组:H、取代或未取代的C1-C6烷基、取代或未取代的C2-C6烯基、取代或未取代的C2-C6炔基、取代或未取代的C3-C8环烷基或取代或未取代的C1-C3亚烷基-Re
Re选自下组:-CO-NRfRg、取代或未取代的6-10元芳基、取代或未取代的具有1-3个选自O、N和S的杂原子的5-10元杂芳基、取代或未取代的C3-C10环烷基或取代或未取代的具有1-3个选自O、N和S的杂原子的3-10元杂环烷基;所述取代是指基团上的一个或多个氢原子被选自下组的基团取代:卤素、-OH、-CN、-NH2、取代或未取代的C1-C6烷基、取代或未取代的C2-C6烯基、取代或未取代的C2-C6炔基、取代或未取代的C1-C6烷氧基、-(C=O)-取代或未取代的C1-C6烷基、-NRh-(C=O)-取代或未取代的C1-C6烷基、取代或未取代的C3-C10环烷基、取代或未取代的具有1-3个选自O、N和S的杂原子的3-10元杂环烷基、-C1-C4亚烷基-(O-CH2-CH2)m-NRf-(C=O)-Ri或-(C=O)-CH2(O-CH2-CH2)m-NRf-(C=O)-Ri
n为0、1、2、3或4;
各个R4独立地选自:H、卤素、D、OH、-NH3、-NO2、-CN、COOH、取代或未取代的C1-C6烷基、取代或未取代的C1-C6烷氧基、-OCO-取代或未取代的C1-C6烷基;
R5选自下组:取代或未取代的C1-C6烷基、取代或未取代的C2-C6烯基、取代或未取代的C2-C6炔基、取代或未取代的6-10元芳基、取代或未取代的具有1-3个选自O、N和S的杂原子的5-10元杂芳基、取代或未取代的C3-C10环烷基、或取代或未取代的具有1-3个选自O、N和S的杂原子的3-10元杂环烷基、-C1-C4亚烷基-(O-CH2-CH2)m-NRf-CO-Ri
Figure BDA0002575788130000021
其中,环A选自下组:取代或未取代的C3-C10环烷基、取代或未取代的具有1-4个选自O、N和S的杂原子的3-10元杂环烷基、取代或未取代的6-10元芳基、取代或未取代的具有1-4个选自O、N和S的杂原子的5-10元杂芳基;
L1选自下组:无、取代或未取代的C1-C6亚烷基、取代或未取代的C2-C6亚烯基、取代或未取代的C2-C6亚炔基或取代或未取代的C1-C6亚烷基-(C=O)-;
环B选自下组:取代或未取代的C3-C10环烷基、或取代或未取代的具有1-3个选自O、N和S的杂原子的3-10元杂环烷基、取代或未取代的6-10元芳基或取代或未取代的具有1-3个选自O、N、S的杂原子的5-10元杂芳基;其中,所述取代是指基团上的一个或多个氢原子被选自下组的取代基取代:卤素、-OH、-CN、-NH2、C1-C6烷氧基、C1-C6烷基、C2-C6烯基、C2-C6炔基、C1-C6卤代烷基、-CO-NRfRg、-NRfRg
各m独立地为0、1、2、3、4或5;
各Ri独立地选自下组:H、取代或未取代的C1-C6烷基、取代或未取代的C2-C6烯基、取代或未取代的C2-C6炔基、-L2-R9
其中,L2选自下组:取代或未取代的C1-C6亚烷基、取代或未取代的C2-C6亚烯基、取代或未取代的C2-C6亚炔基;
R9选自下组:取代或未取代的C3-C10环烷基、或取代或未取代的具有1-3个选自O、N和S的杂原子的3-10元杂环烷基、取代或未取代的6-10元芳基、取代或未取代的具有1-3个选自O、N和S的杂原子的5-10元杂芳基;
如未特别说明,所述“取代”是指基团上的一个或多个氢原子被选自下组的基团取代:卤素、-OH、-CN、-NRfRg、-NRf-CO-C1-C6烷基、-C1-C6烷基-CO-NRfRg、氧代(=O)、C1-C6烷基、C1-C6氧杂烷基、C2-C6烯基、C2-C6炔基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基、-(C=O)-C1-C6烷基、C5-C10芳基、苄基、3-8元环烷基;和
各Rf和Rg独立地选自下组:H、C1-C6烷基、C2-C6烯基、C2-C6炔基、C3-C8环烷基或具有1-3个选自O、N和S的杂原子的3-10元杂环烷基,或Rf与Rg与相连的氮原子一起形成具有一个氮原子的3-7元环烷基。
在另一优选例中,各基团独立的选自表1化合物中对应的基团。
在另一优选例中,
Figure BDA0002575788130000031
具有选自下组的结构:
Figure BDA0002575788130000032
在另一优选例中,R5
Figure BDA0002575788130000033
或取代或未取代的选自下组的基团:
Figure BDA0002575788130000034
在另一优选例中,环A为取代或未取代的选自下组的基团:
Figure BDA0002575788130000035
在另一优选例中,L1与环A上的N原子相连。
在另一优选例中,L1选自下组:-C1-C4亚甲基、-CH2(C=O)-。
在另一优选例中,环B选自下组:取代或未取代的6-10元芳基,较佳地,取代或未取代的苯基。
在另一优选例中,L1为-CH2-且环B为取代或未取代的苯基。
在另一优选例中,L2为-C1-C4亚甲基,较佳地,-CH2-。
在另一优选例中,Re为取代或未取代的选自下组的基团:
Figure BDA0002575788130000041
3.如权利要求1所述的化合物,其特征在于,Re为取代或未取代的选自下组的基团:
Figure BDA0002575788130000042
其中,各Rj独立地选自下组:H、C1-C4烷氧基、C1-C4烷基、C1-C4卤代烷基、-(C=O)-C1-C4烷基、羟基取代的C1-C4烷基,-C1-C4亚烷基-(O-CH2-CH2)m-NH-(C=O)-Ri或-(C=O)-CH2(O-CH2-CH2)m-NH-(C=O)-Ri,m和Ri如上定义;
所述取代指基团的环碳原子上的一个或多个氢被选自下组的基团取代:卤素、氰基、C1-C4烷氧基、C1-C4烷基、-(C=O)-C1-C4烷基、羟基取代的C1-C4烷基、-NHCO-C1-C4烷基。
在另一优选例中,所述Re具有选自下组的结构:
Figure BDA0002575788130000043
其中,Rj独立地选自下组:H、C1-C4烷基、C1-C4卤代烷基、-(C=O)-C1-C4烷基、羟基取代的C1-C4烷基,较佳地,Rj选自下组:-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2OH、-(C=O)CH3
在另一优选例中,所述式I化合物具有式Ia或Ib的结构:
Figure BDA0002575788130000044
其中,所述X1、X2、R1、R2、R3、R4、Ri、A、B、L1、n、m如上定义。
在另一优选例中,各R9
Figure BDA0002575788130000051
在另一优选例中,所述式Ia化合物具有IIa结构:
Figure BDA0002575788130000052
其中,Rk选自下组:C1-C4烷基、C1-C4卤代烷基、-(C=O)-C1-C4烷基、羟基取代的C1-C4烷基;
所述X1、X2、R1、R2、R4、A、B、L1、n如上定义。
在另一优选例中,Rk选自下组:-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2OH、-(C=O)CH3
在另一优选例中,所述化合物选自表1中的下组化合物:
ZSQ-5-39、ZSQ-5-40、ZSQ-5-42、ZSQ-5-43、ZSQ-5-44、ZSQ-5-45、ZSQ-5-47、ZSQ-5-77、ZSQ-5-78、ZSQ-5-80、ZSQ-5-81、ZSQ-5-82、ZSQ-5-83、ZSQ-6-2、ZSQ-6-3、ZSQ-6-37、ZSQ-6-49、ZSQ-6-50、ZSQ-6-51、ZSQ-6-52、ZSQ-6-54、ZSQ-6-55、ZSQ-6-56、ZSQ-6-91、ZSQ-7-32、ZSQ-7-33、ZSQ-7-34、ZSQ-7-35、ZSQ-7-36、ZSQ-7-37、ZSQ-7-86、ZSQ-7-106、ZSQ-8-32、ZSQ-8-33、ZSQ-8-49、ZSQ-8-50、ZSQ-9-19、ZSQ-9-24、ZSQ-9-25、ZSQ-9-26、ZSQ-9-27、ZSQ-9-28、ZSQ-9-30、ZSQ-9-31、ZSQ-9-32、ZSQ-9-33、ZSQ-9-34、ZSQ-9-35、ZSQ-9-36、ZSQ-9-37、ZSQ-10-101、ZSQ-10-104、ZSQ-11-8、ZSQ-11-9、ZSQ-11-11、ZSQ-11-12、ZSQ-11-31、ZSQ-11-32、ZSQ-11-34、ZSQ-11-37、ZSQ-11-79、ZSQ-11-80、ZSQ-11-101、ZSQ-11-104、ZSQ-12-15、ZSQ-12-54、ZSQ-12-66、ZSQ-12-67、ZSQ-12-70、ZSQ-12-73、ZSQ-12-76、ZSQ-12-80、ZSQ-12-84、ZSQ-12-85、ZSQ-13-74、ZSQ-13-83、ZSQ-13-96、ZSQ-13-97、ZSQ-13-98、ZSQ-13-99、ZSQ-13-100、ZSQ-13-101、ZSQ-17-69、ZSQ-17-74、ZSQ-17-75、ZSQ-17-79、ZSQ-17-80、ZSQ-17-81、ZSQ-17-86、ZSQ-17-87、ZSQ-20-29、ZSQ-20-30、AZY-5-37、AZY-5-26、AZY-4-31、AZY-4-30、AZY-4-36、ZSQ-1-78、ZSQ-1-68、ZSQ-1-97、ZSQ-1-94、ZSQ-13-34、ZSQ-13-37、ZSQ-13-63、ZSQ-13-102和ZSQ-19-99。
在另一优选例中,所述化合物选自表1中的下组化合物:ZSQ-7-35、ZSQ-8-33、ZSQ-11-79、ZSQ-11-80、ZSQ-12-15、ZSQ-12-67、ZSQ-12-70、ZSQ-13-96、ZSQ-13-98、ZSQ-17-74、ZSQ-17-75、ZSQ-17-79、ZSQ-17-80、ZSQ-17-81、ZSQ-12-54、ZSQ-12-80、ZSQ-13-74、ZSQ-13-83、ZSQ-13-100、ZSQ-13-101、ZSQ-17-69、ZSQ-17-86、ZSQ-20-29和ZSQ-20-30,较佳地,ZSQ-12-54、ZSQ-12-80、ZSQ-13-74、ZSQ-13-83、ZSQ-13-100、ZSQ-13-101、ZSQ-17-69、ZSQ-17-86、ZSQ-20-29和ZSQ-20-30。
本发明第二方面提供了一种药物组合物,所述药物组合物包括:(a)如本发明第一方面所述的式I化合物、或其药学上可接受的盐、或其立体异构体或互变异构体、水合物或溶剂化物;和(b)药学上可接受的载体。
本发明第三方面提供了如本发明第一方面所述的式I化合物、或其药学上可接受的盐、或其立体异构体或互变异构体、水合物或溶剂化物或如本发明第二方面所述的药物组合物的用途,用于制备一药物或制剂,所述药物制剂用于:
(i)下调和/或抑制PKM2活性;
(ii)预防和/或治疗肿瘤;
(iii)降低和/或抑制肿瘤细胞的生长和/或增殖;
(iv)降低和/或抑制肿瘤细胞的转移;
(v)促进肿瘤细胞凋亡;和/或
(vi)降低和/或抑制细胞的糖酵解过程。
在另一优选例中,所述药物或制剂用于通过下调和/或抑制PKM2活性从而预防和/或治疗癌症。
在另一优选例中,所述药物或制剂为PKM2抑制剂。
在另一优选例中,所述肿瘤为PKM2依赖型肿瘤。
在另一优选例中,所述的“PKM2依赖型肿瘤”指肿瘤细胞中PKM2高表达的肿瘤和/或依赖PKM2进行糖酵解的肿瘤。
在另一优选例中,所述肿瘤选自下组:肝癌、胃癌、乳腺癌、胰腺癌、卵巢癌(包括人卵巢畸胎瘤)、喉癌(包括喉鳞状细胞癌)、前列腺癌、结肠癌、直肠癌、胰腺癌、宫颈癌、子宫内膜癌、脑癌、膀胱癌、睾丸癌、头癌、颈癌、皮肤癌(包括黑色素瘤和基底细胞癌)、间皮内膜癌、白血球癌(包括淋巴瘤和白血病)、食道癌、肌癌、结缔组织癌、肺癌(包括小细胞肺癌和非小细胞肺癌)、肾上腺癌、甲状腺、肾癌或骨癌、胶质母细胞瘤、间皮瘤、肾细胞癌、胃癌、肉瘤(卡波西肉瘤)、绒毛膜癌、皮肤基底细胞癌和睾丸精原细胞瘤。
在另一优选例中,所述肿瘤选自下组:肝癌、胃癌、乳腺癌、胰腺癌、卵巢癌(包括人卵巢畸胎瘤)、喉癌(包括喉鳞状细胞癌)、前列腺癌、结肠癌、直肠癌、胰腺癌、宫颈癌、子宫内膜癌、脑癌、膀胱癌、睾丸癌、头癌和颈癌。
本发明第四方面提供了一种PKM2抑制剂,所述抑制剂包括:如本发明第一方面所述的式I化合物、或其药学上可接受的盐、或其立体异构体或互变异构体、水合物或溶剂化物。
本发明第五方面提供了一种体外非治疗性的下调和/或抑制PKM2活性的方法,在如本发明第一方面所述的式I化合物、或其立体异构体或互变异构体、或其药学上可接受的盐、水合物或溶剂化物、如本发明第二方面所述的药物组合物存在下,培养细胞,从而在所述细胞中下调和/或抑制PKM2的活性。
在另一优选例中,所述细胞为肿瘤细胞。
在另一优选例中,所述肿瘤为PKM2依赖型肿瘤。
在另一优选例中,所述式式I化合物、或其立体异构体或互变异构体、或其药学上可接受的盐、水合物或溶剂化物的有效浓度为0.01nM/L-1mM/L,较佳地为0.1nM/L-500μM/L,最佳地为1nM/L-100μM/L。
本发明第六方面提供了一种预防和/或治疗肿瘤的方法,给有需要的对象施用治疗有效量的如本发明第一方面所述的式I化合物、或其立体异构体或互变异构体、或其药学上可接受的盐、水合物或溶剂化物、如本发明第二方面所述的药物组合物。
在另一优选例中,所述对象为哺乳动物,较佳地,人、大鼠、小鼠、猫、狗、牛或马。
在另一优选例中,所述肿瘤为PKM2依赖型肿瘤。
本发明第七方面,提供了如本发明第一方面所述式I化合物的制备方法,包括步骤:
步骤i:将A1的亚砷酸官能团以酯或酰胺的方式保护;
步骤ii:通过缩合反应在A2的胺基引入羰基连接的R5取代基;和
步骤iii:通过SN2取代反应在A3的胺基引入R3取代基;
Figure BDA0002575788130000071
其中,所述X1、X2、R1、R2、R4、R5和n如本发明第一方面所定义。
在另一优选例中,化合物A2的胺基先进行R3基团的引入,再进行羰基连接的R5取代基的引入。
应理解,在本发明范围内中,本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合,从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅,在此不再一一累述。
附图说明
图1显示了代表性化合物及对照化合物体外抑制PKM2的浓度-活性曲线及其半数抑制浓度(IC50)。
图2显示了代表性化合物不同浓度下对PKM1的体外酶活性的抑制效果。
图3显示了ZSQ13-83与PKM2蛋白474位半胱氨酸所在肽链共价结合后的质谱谱图。
图4显示了ZSQ13-83及其类似物、以及对照化合物抑制不同卵巢癌细胞株生长的浓度-活性曲线及其半数抑制浓度(IC50)。
图5显示了代表性化合物如ZSQ13-83、ZSQ17-69和ZSQ17-80在10μM浓度下对ZSQ13-74共价结合PA-1细胞中PKM2的竞争性抑制。
图6显示了ZSQ13-83在10μM浓度下对PA-1细胞中AMPK和ERK的磷酸化水平(p-AMPK、p-ERK)、以及c-MYC表达水平的影响。
具体实施方式
本发明人经过广泛而深入的研究,通过大量筛选和测试,提供了一类基于有机砷的PKM2抑制剂。本发明的化合物具有抑制PKM2的高活性和高特异性,非常适合用于制备通过抑制PKM2通路从而抑制肿瘤的药物。在此基础上完成了本发明。
术语
除非另有定义,否则本文中所用的全部技术术语和科学术语均具有如本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同含义。
如本文所用,在提到具体列举的数值中使用时,术语“约”意指该值可以从列举的值变动不多于1%。例如,如本文所用,表述“约100”包括99和101和之间的全部值(例如,99.1、99.2、99.3、99.4等)。
如本文所用,术语“含有”或“包括(包含)”可以是开放式、半封闭式和封闭式的。换言之,所述术语也包括“基本上由…构成”、或“由…构成”。
除非另有表述,术语“烷基”本身或作为另一取代基的一部分是指具有指定碳原子数的直链或支链烃基(即,C1-6表示1-6个碳,优选1-3个碳)。烷基的例子包括甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、异丁基、仲丁基、正戊基、正己基等。
除非另有表述,术语“烯基”指具有一个或多个双键的不饱和烷基。类似地,术语“炔基”指具有一个或多个三键的不饱和烷基。此类不饱和烷基的例子包括乙烯基、2-丙烯基、巴豆基、2-异戊烯基、2-(丁二烯基)、2,4-戊二烯基、3-(1,4-戊二烯基)、乙炔基、1-和3-丙炔基、3-丁炔基和更高级的同系物和异构体。
除非另有表述,术语“环烷基”是指具有指定环原子数(例如,C3-10环烷基,C3-7环烷基)并且完全饱和的或在环顶之间具有不超过一个双键的烃环。其可以是单环,例如环丙基、环丁基、环戊基、环己基、或类似基团。也可以是双环和多环烃环,例如桥环或螺环,如双环[2.2.1]庚烷、双环[2.2.2]辛烷等。
除非另有表述,术语“杂环烷基”是指含有指定个数选自O、N和S的杂原子的环烷基,其中氮和硫原子任选被氧化,且氮原子任选被季铵化。杂环烷基可以是单环、双环或多环体系。杂环烷基的非限制性例子包括吡咯烷、咪唑烷、吡唑烷、丁内酰胺、戊内酰胺、咪唑烷酮、乙内酰脲、二氧戊环、苯邻二甲酰亚胺、哌啶、1,4-二噁烷、吗啉、硫代吗啉、硫代吗啉-S-氧化物、硫代吗啉-S,S-氧化物、哌嗪、吡喃、吡啶酮、3-吡咯啉、噻喃、吡喃酮、四氢呋喃、四氢噻吩、奎宁环等。杂环烷基可以经环碳或杂原子连接于分子的其余部分。对于诸如环烷基烷基和杂环烷基烷基的术语,是指环烷基或杂环烷基通过烷基或亚烷基连接体连接到分子的其余部分。例如,环丁基甲基-是连接到分子其余部分的亚甲基连接基上的环丁基环。
除非另有表述,术语“亚烷基”本身或作为另一取代基的一部分是指衍生自烷烃的二价基团,例如-CH2-、-CH2CH2CH2CH2-。类似地,“亚烯基”或“亚炔基”分别指具有双键或三键的不饱和形式的“亚烷基”。
类似地,除非另有说明,术语“杂烷基”指含有指定数目的碳和1至3个选自O、N和S的杂原子,且其中氮和硫原子可选地被氧化,氮杂原子可任选地被季铵化。杂原子O,N和S可以位于杂烷基的任何内部位置。
除非另有表述,术语"烷氧基"或“烷基氧基”、"烷胺基""或“烷基胺基”以其常规意义使用,指代分别经氧原子或氮连接于分子的其余部分的那些烷基。此外,所述烷胺基可以是单取代或双取代的。例如,甲胺基、乙胺基、丙胺基、异丙胺基、丁胺基、异丁胺基、叔丁胺基、二甲胺基、二乙胺基、二丙胺基、二异丙胺基、二丁胺基、二异丁胺基、二叔丁胺基等。双取代时烷基部分可以相同或不同,也可和与各烷基相连的氮原子组合形成3-7元环。因此,-NRfRg所示基团表示包括哌啶基、吡咯烷基、吗啉基、氮杂环丁烷基(azetidinyl)等。
除非另有表述,术语“酰基”,单独或作为另一基团的一部分使用,是指其中在最接近该基团的连接点的碳上两个取代基的被取代基=O取代(例如-(C=O)CH3(或-CO-CH3),-(C=O)CH2CH3等)。另外,术语“羰基亚烷基”或“亚烷基羰基”包括通过羰基碳原子或亚烷基碳原子连接至分子其余部分的那些基团,如亚甲基羰基包括“-(C=O)-CH2-”和“-CH2-(C=O)-”的形式。
除非另有表述,术语“卤代”或“卤素”本身或作为另一取代基的一部分是指氟、氯、溴、或碘原子。此外,诸如“卤代烷基”等术语表示包括单卤代烷基或多卤代烷基。例如,术语“C1-6卤代烷基”表示包括三氟甲基、2,2,2-三氟乙基、4-氯丁基、3-溴丙基等。
除非另有表述,术语“芳基”表示多不饱和的(通常芳香性)的烃基,其可以是单环或稠合在一起或共价连接的多环(最多三环),芳基的非限制性例子包括苯基、萘基和联苯基。
术语"杂芳基"是指含有指定个数选自O、N和S的杂原子的芳基(或环),其中氮和硫原子任选被氧化,氮原子任选被季铵化。杂芳基可通过杂原子连接于分子的其余部分。杂芳基的非限制性例子包括吡啶基、哒嗪基、吡嗪基、嘧啶基、三嗪基、喹啉基、喹喔啉基、喹唑啉基、噌啉基、酞嗪基、苯并三嗪基(benzotriazinyl)、嘌呤基、苯并咪唑基、苯并吡唑基、苯并三唑基、苯并异噁唑基、异苯并呋喃基(isobenzofuryl)、异吲哚基、中氮茚基、苯并三嗪基、噻吩并吡啶基、噻吩并嘧啶基、吡唑并嘧啶基、咪唑并吡啶、苯并噻唑基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、吲哚基、喹啉基、异喹啉基、异噻唑基、吡唑基、吲唑基、蝶啶基、咪唑基、三唑基、四唑基、噁唑基、异噁唑基、噻二唑基、吡咯基、噻唑基、呋喃基、噻吩基等等。
在一些实施例中,上述术语(如“烷基”,“芳基”和“杂芳基”)将包括指定基团的取代和未取代形式,取代基个数可以为1、2、3或4。如未特别说明,所述“取代”是指基团上的一个或多个氢原子被选自下组的基团取代:卤素、-OH、-CN、-NRfRg、-NRa-CO-C1-C6烷基、-C1-C6烷基-CO-NRfRg、氧代(=O)、C1-C6烷基、C1-C6氧杂烷基、C2-C6烯基、C2-C6炔基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基、-(C=O)-C1-C6烷基、C5-C10芳基、苄基、3-8元环烷基。除非特别说明,各Rf和Rg独立地选自下组:H、C1-C6烷基、C2-C6烯基、C2-C6炔基、C3-C8环烷基或具有1-3个选自O、N和S的杂原子的3-10元杂环烷基,或Rf与Rg与相连的氮原子一起形成具有一个氮原子的3-7元环烷基。
如本文所用,术语“杂原子”意在包括氧(O)、氮(N)和硫(S)。
对于本文提供的化合物,从取代基(通常为R基团)到芳香环(例如苯,吡啶等)的中心的键将被理解为是指在芳香环的任何可用顶点提供连接的键。在一些实施例中,该描述也包括稠合在芳环上的环上的连接。例如,绘制到吲哚苯部分的中心的键将表示与吲哚的六元或五元环部分的任何可用顶点连接的键。
除非特别说明,本发明中,所有出现的化合物均意在包括所有可能的光学异构体,如单一手性的化合物,或各种不同手性化合物的混合物(即外消旋体)。本发明的所有化合物之中,各手性碳原子可以任选地为R构型或S构型,或R构型和S构型的混合物。
本发明的某些化合物拥有不对称碳原子(光学中心)或双键;消旋体、非对映体、几何异构体、区域异构体和单独的异构体(例如,分离的对映体)均应包括在本发明范围内。当本文提供的化合物具有确定的立体化学(表示为R或S,或具有虚线或楔形键指明)时,被本领域技术人员将理解那些化合物为基本上不含其他异构体(例如至少80%,90%,95%,98%,99%和至多100%不含其他异构体)。
如本文所用,术语“药学上可接受的”成分是指适用于人和/或动物而无过度不良副反应(如毒性、刺激和变态反应),即有合理的效益/风险比的物质。
如本文所用,术语“治疗有效量”是指药物的任何如下所述的量,当单独使用或与另一种治疗剂组合使用该量的药物时,可促进疾病消退,疾病消退表现为疾病症状的严重度降低、无疾病症状期的频率和持续时间增加、或者防止由患病导致的障碍或失能。本发明药物的“治疗有效剂量”也包括“预防有效剂量”,“预防有效剂量”是药物的任何如下所述的量,当将该量的药物单独施用或者与另一种治疗剂组合施用于具有发生疾病的风险或者遭受疾病复发的受试者时,可抑制疾病的发生或复发。
如本文所用,术语“溶剂合物”是指本发明化合物与溶剂分子配位形成特定比例的配合物。
如本文所用,术语“水合物”是指本发明化合物与水进行配位形成的配合物。
本发明还包括本发明化合物的所有合适的同位素变体。本发明化合物的同位素变体被定义为其中至少一个原子被具有相同原子数但原子质量不同于自然界中常见的原子质量的原子替代的那些。可并入本发明化合物的同位素的实例包括氢、碳、氮、氧、磷、硫、氟和氯的同位素,分别例如2H、3H、11C、13C、14C、15N、17O、18O、35S、18F和36Cl。本发明的一些同位素变体,例如,其中并入放射性同位素(例如3H或14C)的那些,被用于药物和/或底物组织分布研究。氚代的,即,3H,和碳-14,即,14C,同位素是特别优选的,因为它们易于制备和检测。此外,用同位素(例如氘,即,2H)的取代,可提供由增加的代谢稳定性引起的一些治疗优势,例如,增加的体内半衰期或降低的剂量需求并因此在一些情况下可能是优选的。本发明化合物的同位素变体通常可通过常规操作制备,例如使用适当的同位素变体的合适试剂,通过示例性的方法或下文实验部分中描述的制备。
Figure BDA0002575788130000101
表示与其他原子的连接位点。
如本文所用,“治疗”是指减轻、延缓进展、衰减、预防,或维持现有疾病或病症(例如癌症)。治疗还包括将疾病或病症的一个或多个症状治愈、预防其发展或减轻到某种程度。
活性成分
如本文所用,“本发明化合物”指式I化合物、其药学上可接受的盐、或其立体异构体或互变异构体、或水合物或溶剂化物;
Figure BDA0002575788130000102
其中,X1、X2、R1、R2、R3、R4、R5和n如本发明第一方面定义。
如本文所用,“药学上可接受的盐”指本发明化合物与酸或碱所形成的适合用作药物的盐。药学上可接受的盐包括无机盐和有机盐。一类优选的盐是本发明化合物与酸形成的盐。适合形成盐的酸包括但并不限于:盐酸、氢溴酸、氢氟酸、硫酸、硝酸、磷酸等无机酸,甲酸、乙酸、丙酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、富马酸、马来酸、乳酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸、苦味酸、甲磺酸、苯甲磺酸,苯磺酸等有机酸;以及天冬氨酸、谷氨酸等酸性氨基酸。一类优选的盐是本发明化合物与碱形成的盐。适合形成盐的碱包括但并不限于:氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸氢钠、磷酸钠等无机碱,氨水、三乙胺、二乙胺、哌嗪等有机碱。
制备方法
本发明提供了式I化合物的制备方法,本发明中的化合物可以通过多种合成操作制备,这些化合物的示例性制备方法可以包括(但不限于)下文所述的流程。
较佳地,本发明式I化合物可以通过以下方案及实施例中所述的示例性方法以及本领域技术人员所用的相关公开文献操作完成。
在具体操作过程中,可以根据需要对方法中的步骤进行扩展或合并。
方案1:包括步骤:
Figure BDA0002575788130000111
其中,所述X1、X2、R1、R2、R4、R5和n如上定义。
更具体地,包括步骤:
步骤i:将A1的亚砷酸官能团以酯或酰胺的方式进行保护,如使用乙二硫醇、乙二醇等作为保护试剂。
步骤ii:通过缩合反应在A2的胺基引入羰基连接的R5取代基,如可以使用酰氯、酸、酸酐等(R5-CO-Cl、R5-CO-OH)等。
步骤iii:通过SN2取代反应在A3的胺基引入R3取代基,可以使用R3-卤素,在碱性条件下(如氢化钠)反应。
方案2:
Figure BDA0002575788130000112
步骤i:将A1以的亚砷酸官能团以酯或酰胺的方式保护,可以使用乙二硫醇、乙二醇等作为保护试剂。
步骤ii:通过SN2取代反应或还原胺化反应在A2的胺基引入R3取代基,可以使用R3-卤素,在碱性条件下(如氢化钠)反应;或可以使用R3-甲醛,在还原试剂(如三乙酰氧基硼氢化钠)的参与下反应。
步骤iii:在A3的苯环胺基发生酰化反应引入羰基连接的R5基团,如可以使用酰氯、酸、酸酐等(R5-CO-Cl、R5-CO-OH)等;或通过(但并不限于)三氯氧磷试剂催化。
上述制备方法还可根据需要进行保护基的脱除步骤。
在本发明的方法中可以使用任何合适的惰性溶剂。代表性的惰性溶剂包括但不限于戊烷、不同的戊烷、己烷、不同的己烷、庚烷、不同的庚烷、石油醚、环戊烷、不同的环己烷、苯、甲苯、二甲苯、三氟甲苯,卤代苯如氯苯、氟苯、二氯苯和二氟苯,二氯甲烷、氯仿、DMF、丙酮、乙酸乙酯、二乙醚、四氢呋喃、DMSO,或其组合。
本发明的方法中的反应可以在任何合适的温度下进行。例如,反应温度可以是约-78℃至约100℃,或者为约-50℃至约100℃,或者为约-25℃至约50℃,或约-10℃至约25℃,或约0℃至约20℃。在一些实施方案中,反应温度可以是约0℃至约20℃。以上各步骤中的反应均是本领域技术人员已知的常规反应。如无特殊说明,合成路线中所使用的试剂和原料化合物均可市购得到,或本领域技术人员根据所设计的不同化合物结构参考已知方法制备得到。
药物组合物和施用方法
由于本发明化合物具有优异的对II型丙酮酸激酶(PKM2)的抑制活性,因此本发明化合物及其晶型,药学上可接受的无机或有机盐,水合物或溶剂合物,以及含有本发明化合物为主要活性成分的药物组合物可用于治疗、预防以及缓解肿瘤。更具体地,用于下调或抑制肿瘤细胞的PKM2活性,从而抑制糖酵解过程,从而达到抑制肿瘤的效果。因此本发明的化合物可用于制备PKM2抑制剂。
优选地,上述肿瘤为PKM2依赖型肿瘤。在本发明中,所述PKM2依赖型肿瘤为细胞内PKM2高表达的肿瘤和/或依赖PKM2进行糖酵解过程的细胞。所述“PKM2高表达”指细胞中PKM2占总丙酮酸激酶的60%以上,较佳地,70%以上、80%以上、90%以上或95%以上。所述“依赖PKM2进行糖酵解”指细胞主要通过PKM2催化糖酵解过程,例如细胞内≥60%的糖酵解是通过PKM2催化的,较佳地,≥70%、≥80%、≥90%、或≥95%。
当癌症细胞的糖酵解过程受到抑制时,会减缓或抑制癌细胞的生长、增殖、转移,加速癌细胞的凋亡。
优选地,本发明化合物可用于预防和/或治疗癌症。代表性的癌症包括(但并不限于):肝癌、胃癌、乳腺癌、胰腺癌、卵巢癌、前列腺癌、结肠癌、直肠癌、胰腺癌、宫颈癌、子宫内膜癌、脑癌、膀胱癌、睾丸癌、头癌、颈癌、皮肤癌(包括黑色素瘤和基底细胞癌)、间皮内膜癌、白血球癌(包括淋巴瘤和白血病)、食道癌、肌癌、结缔组织癌、肺癌(包括小细胞肺癌和非小细胞肺癌)、肾上腺癌、甲状腺、肾癌或骨癌;或胶质母细胞瘤、间皮瘤、肾细胞癌、胃癌、肉瘤(卡波西肉瘤)、绒毛膜癌、皮肤基底细胞癌和睾丸精原细胞瘤。
本发明化合物可以单独给药,或者与其他治疗剂联合给药。这样的治疗剂包括,但不限于,抗癌剂和/或免疫抑制剂,如选自下组的抗癌剂和/或免疫抑制剂:奥拉帕尼、卢卡帕尼、尼拉帕尼、甲氨蝶呤、卡培他滨、吉西他滨、去氧氟尿苷、培美曲塞二钠、帕唑帕尼、伊马替尼、埃罗替尼、拉帕替尼、吉非替尼、凡德他尼、赫赛汀、贝伐单抗、利妥昔单抗、曲妥珠单抗、紫杉醇、长春瑞滨、多西他赛、多柔比星、羟基喜树碱、丝裂霉素、表柔比星、吡柔比星、博来霉素、来曲唑、他莫西芬、氟维司群、曲谱瑞林、氟他胺、亮丙瑞林、阿那曲唑、异环磷酰胺、白消安、环磷酰胺、卡莫司汀、尼莫司汀、司莫司汀、氮芥、马法兰、瘤可宁、卡铂、顺铂、奥沙利铂、络铂、拓扑特肯、喜树碱、拓扑替康、依维莫司、西罗莫斯、特癌适、6-巯基嘌呤、6-硫鸟嘌呤、硫唑嘌呤、菌素D、柔红霉素、阿霉素、米托蒽醌、争光霉素、普卡霉素或氨鲁米特;如纳武单抗(nivolumab)、派姆单抗(pembrolizumab)、伊匹单抗(ipilimumab)、阿维鲁单抗(avelumab)、度伐单抗(durvalumab)、阿特朱单抗(atezolizumab)或皮地利珠单抗(pidilizumab),或其组合。
在某些实施方式中,向患癌对象联合给予本发明的化合物和其它传统癌治疗物,例如,放疗或手术。放疗是本领域熟知的并且包括X射线治疗,例如伽马放射,和放射药物治疗。
在另一优选例中,所述治疗剂为缺氧诱导因子脯氨酸羟化酶(HIF-PH)抑制剂。
在某些实施方式中,本发明的化合物在同一或分开的制剂中与作为联合治疗方案的其它治疗剂同时使用,或依次使用。
本发明的药物组合物包含安全有效量范围内的本发明化合物或其药理上可接受的盐及药理上可以接受的赋形剂或载体。其中“安全有效量”指的是:化合物的量足以明显改善病情,而不至于产生严重的副作用。通常,药物组合物含有1-2000mg本发明化合物/剂,更佳地,含有10-500mg本发明化合物/剂。较佳地,所述的“一剂”为一个胶囊或药片。
“药学上可接受的载体”指的是:一种或多种相容性固体或液体填料或凝胶物质,它们适合于人使用,而且必须有足够的纯度和足够低的毒性。“相容性”在此指的是组合物中各组份能和本发明的化合物以及它们之间相互掺和,而不明显降低化合物的药效。药学上可以接受的载体部分例子有纤维素及其衍生物(如羧甲基纤维素钠、乙基纤维素钠、纤维素乙酸酯等)、明胶、滑石、固体润滑剂(如硬脂酸、硬脂酸镁)、硫酸钙、植物油(如豆油、芝麻油、花生油、橄榄油等)、多元醇(如丙二醇、甘油、甘露醇、山梨醇等)、乳化剂(如吐温
Figure BDA0002575788130000131
)、润湿剂(如十二烷基硫酸钠)、着色剂、调味剂、稳定剂、抗氧化剂、防腐剂、无热原水等。
本发明化合物或药物组合物的施用方式没有特别限制,代表性的施用方式包括(但并不限于):口服、瘤内、直肠、肠胃外(静脉内、肌肉内或皮下)、和局部给药。
用于口服给药的固体剂型包括胶囊剂、片剂、丸剂、散剂和颗粒剂。在这些固体剂型中,活性化合物与至少一种常规惰性赋形剂(或载体)混合,如柠檬酸钠或磷酸二钙,或与下述成分混合:(a)填料或增容剂,例如,淀粉、乳糖、蔗糖、葡萄糖、甘露醇和硅酸;(b)粘合剂,例如,羟甲基纤维素、藻酸盐、明胶、聚乙烯基吡咯烷酮、蔗糖和阿拉伯胶;(c)保湿剂,例如,甘油;(d)崩解剂,例如,琼脂、碳酸钙、马铃薯淀粉或木薯淀粉、藻酸、某些复合硅酸盐、和碳酸钠;(e)缓溶剂,例如石蜡;(f)吸收加速剂,例如,季胺化合物;(g)润湿剂,例如鲸蜡醇和单硬脂酸甘油酯;(h)吸附剂,例如,高岭土;和(i)润滑剂,例如,滑石、硬脂酸钙、硬脂酸镁、固体聚乙二醇、十二烷基硫酸钠,或其混合物。胶囊剂、片剂和丸剂中,剂型也可包含缓冲剂。
固体剂型如片剂、糖丸、胶囊剂、丸剂和颗粒剂可采用包衣和壳材制备,如肠衣和其它本领域公知的材料。它们可包含不透明剂,并且,这种组合物中活性化合物或化合物的释放可以延迟的方式在消化道内的某一部分中释放。可采用的包埋组分的实例是聚合物质和蜡类物质。必要时,活性化合物也可与上述赋形剂中的一种或多种形成微胶囊形式。
用于口服给药的液体剂型包括药学上可接受的乳液、溶液、悬浮液、糖浆或酊剂。除了活性化合物外,液体剂型可包含本领域中常规采用的惰性稀释剂,如水或其它溶剂,增溶剂和乳化剂,例知,乙醇、异丙醇、碳酸乙酯、乙酸乙酯、丙二醇、1,3-丁二醇、二甲基甲酰胺以及油,特别是棉籽油、花生油、玉米胚油、橄榄油、蓖麻油和芝麻油或这些物质的混合物等。
除了这些惰性稀释剂外,组合物也可包含助剂,如润湿剂、乳化剂和悬浮剂、甜味剂、矫味剂和香料。
除了活性化合物外,悬浮液可包含悬浮剂,例如,乙氧基化异十八烷醇、聚氧乙烯山梨醇和脱水山梨醇酯、微晶纤维素、甲醇铝和琼脂或这些物质的混合物等。
用于肠胃外注射的组合物可包含生理上可接受的无菌含水或无水溶液、分散液、悬浮液或乳液,和用于重新溶解成无菌的可注射溶液或分散液的无菌粉末。适宜的含水和非水载体、稀释剂、溶剂或赋形剂包括水、乙醇、多元醇及其适宜的混合物。
用于局部给药的本发明化合物的剂型包括软膏剂、散剂、贴剂、喷射剂和吸入剂。活性成分在无菌条件下与生理上可接受的载体及任何防腐剂、缓冲剂,或必要时可能需要的推进剂一起混合。
式I化合物或式I化合物的组合物的治疗有效剂量的一般范围将是:约1-2000mg/天、约10-约1000mg/天、约10-约500mg/天、约10-约250mg/天、约10-约100mg/天,或约10-约50mg/天。治疗有效剂量将以一个或多个剂量给予。然而,应理解,对于任何特定患者的本发明化合物的特定剂量将取决于多种因素,例如,待治疗的患者的年龄、性别、体重、一般健康状况、饮食、个体响应,给予时间、待治疗的疾病的严重性、施用的具体化合物的活性、剂型、应用模式和伴用药物。给定情况的治疗有效量能用常规实验测定,并在临床医生或医师能力和判断范围内。在任何情况中,所述化合物或组合物将基于患者的个体情况以多个剂量给予并以允许递送治疗有效量的方式给予。
本发明的主要优点包括:
1.本发明提供了一类新的PKM2抑制剂。
2.本发明的化合物对PKM2具有高抑制活性和高选择性,在使用时用药量低,且副作用小。
3.本发明的化合物为变构型抑制剂,不易产生耐药性;而且本发明的化合物能够与PKM2进行共价结合,确保了低剂量下的有效抑制,特别适合成药。
4.本发明的化合物对PKM2依赖型肿瘤具有显著的抑制效果。
下面结合具体实施,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件,例如Sambrook等人,分子克隆:实验室手册(New York:Cold Spring Harbor LaboratoryPress,1989)中所述的条件,或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明,否则百分比和份数按重量计算。
制备实施例
实施例1
化合物ZSQ-5-77的合成路线
Figure BDA0002575788130000141
化合物(4-aminophenyl)arsonous acid(ZSQ-1-18)的合成
Figure BDA0002575788130000151
将4-氨基苯胂酸(108.5g,500mmol)溶于300ml乙醇中,混合溶液加热至回流。将苯肼(92ml,1mol)逐滴加入(超过1h)混合溶液中,加入过程中有大量氮气产生,当氮气产生减缓时,继续回流搅拌1.5h。混合溶液经过减压蒸馏浓缩,加入氢氧化钠溶液(40g溶于400ml水中),乙醚洗两遍(400ml)。分液,水相加入饱和氯化铵溶液(400ml)置于0℃下搅拌1h,有大量白色固体析出。过滤得白色针状固体,真空干燥得40g产物,产率40%。
化合物4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)aniline(ZSQ-1-23)的合成
Figure BDA0002575788130000152
将ZSQ-1-18(40g,199mmol)溶解在200ml无水乙醇中并加热至回流。然后,在30min内将乙二硫醇(20ml,240mmol)滴加到该混合溶液中,并继续加热和搅拌30min。随后,将混合物在冰水中冷却并过滤,得到粗产物,将其从乙醇中重结晶,得到白色固体42g,产率81%。
化合物tert-butyl(S)-2-((4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)carbamoyl)pyrrolidine-1-carboxylate(ZSQ-5-67)的合成
Figure BDA0002575788130000153
将ZSQ-1-23(518mg,2mmol),Boc-L-脯氨酸(430mg,2mmol),HATU(1.14g,3mmol)和DIPEA(0.92ml,6mmol)溶于6ml DCM中,置于室温混合搅拌3h。反应完成后依次用H2O(20ml×2),饱和NaCl溶液(20ml)洗涤,用20ml DCM萃取。合并有机相,用无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩后经过硅胶柱层析分离纯化,用PE/EA(3:1)洗脱,得到黄色固体850mg,产率93%。
化合物(S)-N-(4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)pyrrolidine-2-carboxamide(ZSQ-5-68)的合成
Figure BDA0002575788130000154
将ZSQ-5-67(850mg,1.86mmol)和1ml三氟乙酸混合于5ml DCM中,室温过夜搅拌。反应完成后反应液浓缩并经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(1:4)洗脱,得到680mg黄色固体,产率95%。
化合物(S)-N-(4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)-1-acetylpyrrolidine-2-carboxamide(ZSQ-5-73)的合成
Figure BDA0002575788130000161
将ZSQ-5-68(356mg,1.0mmol),DIPEA(0.5ml,3mmol)混合于5ml DCM中,逐滴加入乙酸酐(0.14ml,1.5mmol)后室温过夜搅拌。反应完成后反应液浓缩并经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(1:7)洗脱,得到288mg黄色固体,产率72%。
化合物(S)-(4-(1-acetylpyrrolidine-2-carboxamido)phenyl)arsonous acid(ZSQ-5-77)的合成
Figure BDA0002575788130000162
将ZSQ-5-73(79.6mg,0.20mmol),三水合高氯酸汞(72mg,0.16mmol)溶于3ml DMSO中,混合溶液在室温下搅拌10min,立即经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(1:4)洗脱,得到粗产物再经过HPLC纯化得43mg白色固体,产率63%。M/Z:Exact Mass:340.04,(LC-MS):Found 341.0。
实施例2
化合物ZSQ-5-40的合成路线
Figure BDA0002575788130000163
化合物methyl(1s,4s)-4-acetamidocyclohexane-1-carboxylate(ZSQ-5-24)的合成
Figure BDA0002575788130000171
将顺-4-氨基环己甲酸甲酯盐酸盐(968mg,5.0mmol),DIPEA(2.48ml,15mmol)混合于25ml DCM中,逐滴加入乙酸酐(0.14ml,1.5mmol)后室温搅拌6h。反应完成后反应液浓缩并经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(1:3)洗脱,得到892mg白色固体,产率89%。
化合物methyl(1s,4s)-4-(N-methylacetamido)cyclohexane-1-carboxylate(ZSQ-5-28)的合成
Figure BDA0002575788130000172
将ZSQ-5-24(1.17g,5mmol),碘甲烷(10mmol,0.62ml)混合溶于15ml超干的THF中,置于冰浴下混合搅拌10min。将NaH(60%,10mmol,400mg)分批加入混合溶液中,加完后冰浴下继续搅拌3h后移至室温搅拌过夜。待反应完成后加水淬灭,用2N盐酸酸化后减压蒸馏浓缩反应液,经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(1:2)洗脱,得到淡黄色液体482mg,产率45%。
化合物(1s,4s)-4-(N-methylacetamido)cyclohexane-1-carboxylic acid(ZSQ-5-30)的合成
Figure BDA0002575788130000173
将化合物ZSQ-5-28(2.42mmol,482mg)溶于3ml THF、3ml H2O的混合溶液中,加入一水合氢氧化锂(4.84mmol,203mg),置于室温搅拌3h。反应完成后加入2N盐酸酸化,浓缩除去THF,经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(1:4)洗脱,得到淡黄色粉末426mg,产率88%。
化合物(1s,4s)-N-(4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)-4-(N-methylacetamido)-cyclo-hexane-1-carboxamide(ZSQ-5-32)的合成
Figure BDA0002575788130000174
将ZSQ-5-30(99mg,0.5mmol),ZSQ-1-23(129mg,0.5mmol),HATU(285mg,1.5mmol)和DIPEA(0.24ml,3mmol)溶于3ml DCM、3ml DMF混合溶液中,置于室温混合搅拌3h。反应完成后依次用H2O(20ml×2),饱和NaCl溶液(20ml)洗涤,用20ml DCM萃取。合并有机相,用无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩后经过硅胶柱层析分离纯化,用DCM/EA(1:1)洗脱,得到白色固体77mg,产率35%。
化合物(4-((1s,4s)-4-(N-methylacetamido)cyclohexane-1-carboxamido)phenyl)arsonous acid(ZSQ-5-40)的合成
Figure BDA0002575788130000181
将ZSQ-5-32(77mg,0.17mmol),三水合高氯酸汞(71mg,0.15mmol)溶于3ml DMSO中,混合溶液在室温下搅拌10min,立即经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(1:3)洗脱,得到粗产物再经过HPLC纯化得50mg白色固体,产率76%。M/Z:Exact Mass:382.09,(LC-MS):Found 383.1。
实施例3
化合物ZSQ-5-42的合成路线
Figure BDA0002575788130000182
化合物N-(4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)-2-bromoacetamide(ZSQ-5-4)的合成
Figure BDA0002575788130000183
将ZSQ-1-23(1.03g,4mmol)和三乙胺(0.83ml,6mmol)溶于20ml干燥的DCM溶液中,置于0℃下搅拌。逐滴加入溴乙酰溴(0.38ml,4.4mmol)超过15min,并在0℃下继续搅拌1h。将混合物用DCM(20ml)稀释,用2N稀盐酸(30ml),水(50ml),饱和碳酸氢钠溶液(30ml),饱和氯化钠溶液(30ml)依次洗涤,DCM萃取。合并有机相,经无水硫酸钠干燥,过滤并浓缩。硅胶柱层析分离纯化,用PE/EA(4:1)洗脱,得到黄色固体1.02g,产率67%。
化合物N-(4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)-2-(4-methylpiperazin-1-yl)acetamide(ZSQ-5-10)的合成
Figure BDA0002575788130000184
在室温下,将N-甲基哌嗪(66ul,0.6mmol),DIPEA(99ul,0.6mmol)和ZSQ-5-4(76mg,0.2mmol)溶于1ml THF溶液中,混合溶液在室温下搅拌3h。将反应液减压浓缩,经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(1:4)洗脱,得到57mg白色固体,产率71%。
化合物(4-(2-(4-methylpiperazin-1-yl)acetamido)phenyl)arsonous acid(ZSQ-5-42)的合成
Figure BDA0002575788130000191
将ZSQ-5-10(34mg,0.10mmol),三水合高氯酸汞(42mg,0.09mmol)溶于3ml DMSO中,混合溶液在室温下搅拌10min,立即经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(1:9)洗脱,得到粗产物再经过HPLC纯化得23mg白色固体,产率67%。M/Z:Exact Mass:341.07,(LC-MS):Found 342.1。
实施例4
化合物ZSQ-6-3的合成路线
Figure BDA0002575788130000192
化合物4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)-N-methylaniline(ZSQ-5-87)的合成
Figure BDA0002575788130000193
将ZSQ-1-23(1.03g,4.0mmol),碘甲烷(0.37ml,6mmol)混合溶于20ml超干的THF中,置于冰浴下混合搅拌10min。将NaH(60%,4.2mmol,168mg)分批加入混合溶液中,加完后冰浴下继续搅拌3h后移至室温搅拌过夜。待反应完成后加水30ml淬灭,浓缩反应液,用EA(30ml)萃取,再用饱和氯化钠溶液(30ml)洗。合并有机相用无水硫酸钠干燥,过滤并浓缩,经过硅胶柱层析分离纯化,用PE/EA(1:8)洗脱,得到白色固体425mg,产率39%。
化合物N-(4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)-N-methylbutyramide(ZSQ-5-102)的合成
Figure BDA0002575788130000194
将ZSQ-5-87(136mg,0.5mmol)和三乙胺(173ul,1.25mmol)溶于8ml干燥的DCM溶液中,置于0℃下搅拌。逐滴加入正丁酰氯(57ul,0.55mmol)超过5min,并在0℃下继续搅拌3h。反应液依次经过水(20ml),饱和氯化钠溶液(20ml)洗,再用DCM(15ml)萃取。合并有机相用无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩后经硅胶柱层析分离纯化,用PE/EA(1:3)洗脱,得到黄色固体96mg,产率56%。
化合物(4-(N-methylbutyramido)phenyl)arsonous acid(ZSQ-6-3)的合成
Figure BDA0002575788130000201
将ZSQ-5-102(48mg,0.14mmol),三水合高氯酸汞(57mg,0.12mmol)溶于2ml DMSO中,混合溶液在室温下搅拌10min,立即经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(1:3)洗脱,得到粗产物再经过HPLC纯化得28mg白色固体,产率70%。M/Z:Exact Mass:285.03,(LC-MS):Found 286.10。
实施例5
化合物ZSQ-6-52的合成路线
Figure BDA0002575788130000202
化合物(1s,4s)-4-((tert-butoxycarbonyl)amino)cyclohexane-1-carboxylicacid(ZSQ-6-10)的合成
Figure BDA0002575788130000203
将4-氨基环己烷-1-羧酸(2.86g,20mmol),二碳酸二叔丁酯(6.9ml,30mmol)混合溶于40ml DCM中,逐滴加入三乙胺(8.3ml,60mmol),室温混合搅拌24h。反应完成后直接经过减压蒸馏浓缩直接开下一步。
化合物benzyl(1s,4s)-4-((tert-butoxycarbonyl)amino)cyclohexane-1-carboxylate(ZSQ-6-13-1)的合成
Figure BDA0002575788130000204
将ZSQ-6-10(20mmol)和碳酸钾(5.5g,40mmol)溶于20ml DMF中,在室温下搅拌20min后将苄溴(2.37ml,20mmol)逐滴加入,加完后继续室温过夜搅拌。反应完成后用硅藻土过滤,DCM洗,滤液浓缩后经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(1:7)洗脱,得到棕色液体1.6g,合计产率24%。
化合物enzyl(1s,4s)-4-aminocyclohexane-1-carboxylate(ZSQ-6-13-2)的合成
Figure BDA0002575788130000211
将ZSQ-6-13-1(1.6g,4.8mmol)和2ml三氟乙酸混合于10ml DCM中,室温过夜搅拌。反应完成后反应液浓缩并经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(1:5)洗脱,得到1.04g无色油状产物,产率93%。
化合物benzyl(1s,4s)-4-(dimethylamino)cyclohexane-1-carboxylate(ZSQ-6-27)的合成
Figure BDA0002575788130000212
将ZSQ-6-13-2(933mg,4mmol),多聚甲醛(242mg,8mmol),三乙酰氧基硼氢化钠(1.69g,8mmol),乙酸(0.96ml,16mmol)混合溶于40ml 1,2-二氯乙烷中,置于室温混合搅拌48h。待反应完成后经硅藻土过滤,用甲醇洗,滤液浓缩后经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(1:6)洗脱,得到无色油状产物972mg,产率93%。
化合物(1s,4s)-4-(dimethylamino)cyclohexane-1-carboxylic acid(ZSQ-6-31)的合成
Figure BDA0002575788130000213
将ZSQ-6-27(972mg,3.72mmol),钯碳(200mg)混合于20ml甲醇中,在氢气气氛下室温混合搅拌过夜。待反应完成后用硅藻土过滤,甲醇洗,滤液浓缩抽干得油状产物870mg,未进一步纯化直接进行下一步。
化合物(1s,4s)-N-(4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)-4-(dimethylamino)cyclo-hexane-1-carboxamide(ZSQ-6-35)的合成
Figure BDA0002575788130000214
将ZSQ-6-31(342mg,2.0mmol),ZSQ-1-23(518mg,2.0mmol),HATU(1.14g,3.0mmol)和DIPEA(992ul,6.0mmol)溶于4ml DCM中,置于室温混合搅拌6h。反应完成后依次用H2O(20ml×2),饱和NaCl溶液(20ml)洗涤,用20ml DCM萃取,合并有机相,用无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩后经过硅胶柱层析分离纯化,用DCM/CH3OH(NH3)(5:1)洗脱,得到白色固体486mg,产率59%。
化合物(4-((1s,4s)-4-(dimethylamino)cyclohexane-1-carboxamido)phenyl)arsonous acid(ZSQ-6-52)的合成
Figure BDA0002575788130000221
将ZSQ-6-35(70mg,0.17mmol),三水合高氯酸汞(61mg,0.13mmol)溶于2ml DMSO中,混合溶液在室温下搅拌10min,立即经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(1:3)洗脱,得到粗产物再经过HPLC纯化得52mg白色固体,产率86%。M/Z:Exact Mass:354.09,(LC-MS):Found 355.10。
实施例6
化合物ZSQ-6-37的合成路线
Figure BDA0002575788130000222
化合物3-benzyl 1-(tert-butyl)(R)-pyrrolidine-1,3-dicarboxylate(ZSQ-5-84)的合成
Figure BDA0002575788130000223
将(R)-1-Boc-3-羧基吡咯烷(1.07g,5.0mmol)和碳酸钾(2.07g,15mmol)溶于20mlDMF中,在室温下搅拌20min后将苄溴(653ul,5.5mmol)逐滴加入,加完后继续室温搅拌3h。反应完成后用硅藻土过滤,DCM洗,滤液浓缩后经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(1:7)洗脱,得到淡黄色液体1.35g,合计产率89%。
化合物benzyl(R)-pyrrolidine-3-carboxylate(ZSQ-5-89)的合成
Figure BDA0002575788130000224
将ZSQ-5-84(1.35g,4.42mmol)和2ml三氟乙酸混合于10ml DCM中,室温混合搅拌。反应完成后反应液浓缩并经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(4:1)洗脱,得到843mg淡黄色油状产物,产率93%。
化合物benzyl(R)-1-methylpyrrolidine-3-carboxylate(ZSQ-6-20)的合成
Figure BDA0002575788130000231
将ZSQ-5-89(410mg,2mmol),多聚甲醛(120mg,4mmol),三乙酰氧基硼氢化钠(847mg,4mmol),乙酸(0.48ml,8mmol)混合溶于10ml 1,2-二氯乙烷中,置于室温混合搅拌48h。待反应完成后经硅藻土过滤,用甲醇洗,滤液浓缩后经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(4:1)洗脱,得到无色油状产物333mg,产率76%。
化合物(R)-1-methylpyrrolidine-3-carboxylic acid(ZSQ-6-25)的合成
Figure BDA0002575788130000232
将ZSQ-6-20(830mg,3.78mmol),钯碳(200mg)混合于15ml甲醇中,在氢气气氛下室温混合搅拌过夜。待反应完成后用硅藻土过滤,甲醇洗,滤液浓缩抽干得无色油状产物504mg,未进一步纯化直接进行下一步。
化合物(R)-N-(4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)-1-methylpyrrolidine-3-carboxamide(ZSQ-6-28)的合成
Figure BDA0002575788130000233
将ZSQ-6-25(258mg,2.0mmol),ZSQ-1-23(518mg,2.0mmol),HATU(1.14g,3.0mmol)和DIPEA(992ul,6.0mmol)溶于4ml DCM中,置于室温混合搅拌6h。反应完成后依次用H2O(20ml×2),饱和NaCl溶液(20ml)洗涤,用20ml DCM萃取,合并有机相,用无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩后经过硅胶柱层析分离纯化,用DCM/CH3OH(NH3)(4:1)洗脱,得到黄色固体130mg,产率17%。
化合物(R)-(4-(1-methylpyrrolidine-3-carboxamido)phenyl)arsonous acid(ZSQ-6-37)的合成
Figure BDA0002575788130000234
将ZSQ-6-28(45mg,0.12mmol),三水合高氯酸汞(44mg,0.10mmol)溶于2ml DMSO中,混合溶液在室温下搅拌10min,立即经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(1:4)洗脱,得到粗产物再经过HPLC纯化得到25mg白色粉末,产率67%。M/Z:Exact Mass:312.05,(LC-MS):Found 313.0。
实施例7
化合物ZSQ-7-37的合成路线
Figure BDA0002575788130000241
化合物tert-butyl(R)-3-((4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)carbamoyl)pyro-lidine-1-carboxylate(ZSQ-6-57)的合成
Figure BDA0002575788130000242
将(R)-1-Boc-3-羧基吡咯烷(645mg,3.0mmol),ZSQ-1-23(854mg,3.3mmol),HATU(1.71g,4.5mmol)和DIPEA(1.49ml,9.0mmol)溶于10ml DCM中,置于室温混合搅拌3h。反应完成后依次用H2O(40ml×2),饱和NaCl溶液(40ml)洗涤,用40ml DCM萃取。合并有机相,用无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩后经过硅胶柱层析分离纯化,用DCM/CH3OH(NH3)(20:1)洗脱,得到黄色固体1.25g,产率91%。
化合物tert-butyl(R)-3-((4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)(benzyl)carbamoyl)pyrolidine-1-carboxylate(ZSQ-6-97)的合成
Figure BDA0002575788130000243
将ZSQ-6-57(456mg,1.0mmol),溴化苄(178ul,1.5mmol)混合溶于4ml超干的DMF中,置于冰浴下混合搅拌10min。将NaH(60%,1.2mmol,48mg)分批加入混合溶液中,加完后冰浴下继续搅拌3h后移至室温搅拌过夜。待反应完成后加水淬灭,用EA(20ml)萃取,再依次2N盐酸溶液,饱和NaCl溶液洗,合并有机相经无水Na2SO4干燥,过滤并浓缩滤液,经过硅胶柱层析分离纯化,用PE/EA(1:4)洗脱,得到151mg白色固体,产率27%。
化合物(R)-N-(4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)-N-benzylpyrrolidine-3-carboxamide(ZSQ-6-102)的合成
Figure BDA0002575788130000251
将ZSQ-6-97(766mg,1.40mmol)和1ml三氟乙酸混合于5ml DCM中,室温混合搅拌12h。反应完成后反应液浓缩并经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(1:1)洗脱,得到586mg白色固体,产率94%。
化合物(R)-N-(4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)-N-benzyl-1-methylpyrrolidine-3-carboxamide(ZSQ-7-8)的合成
Figure BDA0002575788130000252
将ZSQ-6-102(130mg,0.29mmol),多聚甲醛(17mg,0.58mmol),三乙酰氧基硼氢化钠(123mg,0.58mmol),乙酸(66ul,1.16mmol)混合溶于2ml 1,2-二氯乙烷中,置于室温混合搅拌48h。待反应完成后直接浓缩经过硅胶柱层析分离纯化,用DCM/CH3OH(NH3)(10:1)洗脱,得到70mg白色固体,产率52%。
化合物(R)-(4-(N-benzyl-1-methylpyrrolidine-3-carboxamido)phenyl)arsonous acid(ZSQ-7-37)的合成
Figure BDA0002575788130000253
将ZSQ-7-8(70mg,0.15mmol),三水合高氯酸汞(55mg,0.12mmol)溶于2ml DMSO中,混合溶液在室温下搅拌10min,立即经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(2:1)洗脱,得到粗产物再经过HPLC纯化得到47mg白色粉末,产率77%。M/Z:Exact Mass:402.09,(LC-MS):Found 402.8。
实施例8
化合物ZSQ-7-86的合成路线
Figure BDA0002575788130000261
化合物2-((4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)amino)-N,N-dimethylacetamide(ZSQ-6-81)的合成
Figure BDA0002575788130000262
将ZSQ-1-23(259mg,1.0mmol),2-溴-N,N-二甲基乙酰胺(135ul,1.2mmol)和碳酸钾(276mg,2.0mmol)溶于3ml CH3CN中,在室温下混合搅拌18h。反应完成后用水(20ml×2)洗,EA(20ml)萃取。有机相经过无水Na2SO4干燥,过滤并浓缩滤液,经过硅胶柱层析分离纯化,用DCM/EA(1:2)洗脱,得到白色粉末244mg,产率71%。
化合物(R)-N-(4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)-N-(2-(dimethylamino)-2-oxoethyl)-1-methylpyrrolidine-3-carboxamide(ZSQ-7-51)的合成
Figure BDA0002575788130000263
将ZSQ-6-25(230mg,1.7mmol),ZSQ-6-81(400mg,1.2mmol)溶于6ml干燥的吡啶中,混合溶液置于冰盐浴下搅拌10min,氧氯化磷(130ul,1.4mmol)被逐滴加入到混合溶液中(超过10min),加完后继续0℃搅拌3h。反应完成后直接经过硅胶柱层析分离纯化,先用PE/EA(0-70%)洗脱冲出吡啶,再用DCM/CH3OH(NH3)(4:1)洗脱,得到粗产物经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(2:1)洗脱,得到131mg白色固体,产率24%。
化合物(R)-(4-(N-(2-(dimethylamino)-2-oxoethyl)-1-methylpyrrolidine-3-carboxamido)phenyl)arsonous acid(ZSQ-7-86)的合成
Figure BDA0002575788130000271
将ZSQ-7-51(23mg,0.05mmol),三水合高氯酸汞(18mg,0.04mmol)溶于2ml DMSO中,混合溶液在室温下搅拌10min,立即经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(4:1)洗脱,得到粗产物再经过HPLC纯化得到11mg白色粉末,产率55%。M/Z:Exact Mass:397.10,(LC-MS):Found 397.8。
实施例9
化合物ZSQ-7-106的合成路线
Figure BDA0002575788130000272
化合物(R)-N-(4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)-N,1-dibenzylpyrrolidine-3-carboxamide(ZSQ-7-102)的合成
Figure BDA0002575788130000273
将ZSQ-6-102(89mg,0.2mmol)和碳酸钾(55mg,0.4mmol)溶于2ml CH3CN中,在冰盐浴中搅拌20min后将苄溴(24ul,0.2mmol)逐滴加入(超过10min),加完后继续冰盐浴中搅拌2h。反应完成后将反应液浓缩,直接经过硅胶柱层析分离纯化,用DCM/CH3OH(NH3)(10:1)洗脱,得到21mg白色固体,产率20%。
化合物(R)-(4-(N,1-dibenzylpyrrolidine-3-carboxamido)phenyl)arsonousacid(ZSQ-7-106)的合成
Figure BDA0002575788130000274
将ZSQ-7-102(21mg,0.04mmol),三水合高氯酸汞(14mg,0.03mmol)溶于1ml DMSO中,混合溶液在室温下搅拌10min,立即经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(2:1)洗脱,得到粗产物再经过HPLC纯化得到9mg白色粉末,产率48%。M/Z:Exact Mass:478.12,(LC-MS):Found 478.9。
实施例10
化合物ZSQ-8-50的合成路线
Figure BDA0002575788130000281
化合物2-bromo-1-morpholinoethan-1-one(ZSQ-8-38)的合成
Figure BDA0002575788130000282
将溴乙酰溴(174ul,2mmol)溶于15ml超干的DCM中,置于冰盐浴中搅拌,吗啉(348ul,4mmol)被逐滴加入混合溶液中,加完后继续0℃搅拌30min后移至室温搅拌1h。反应完成后用饱和氯化铵溶液(30ml)洗,乙醚(30ml)萃取两次,有机相用无水硫酸钠干燥,滤液浓缩抽干得黄色油状液体387mg,产率94%。
化合物(R)-N-(4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)-N-benzyl-1-(2-morpholino-2-oxoethyl)pyrrolidine-3-carboxamide(ZSQ-8-41)的合成
Figure BDA0002575788130000283
将ZSQ-6-102(53mg,0.12mmol),ZSQ-8-38(27mg,0.13mmol)和碳酸钾(33mg,0.24mmol)溶于2ml CH3CN中,在冰盐浴中搅拌2h。反应完成后将反应液浓缩,直接经过硅胶柱层析分离纯化,用DCM/CH3OH(NH3)(8:1)洗脱,得到13.3mg白色固体,产率19%。
化合物(R)-(4-(N-benzyl-1-(2-morpholino-2-oxoethyl)pyrrolidine-3-carboxamido)phenyl)arsonous acid(ZSQ-8-50)的合成
Figure BDA0002575788130000291
将ZSQ-8-41(67mg,0.12mmol),三水合高氯酸汞(42mg,0.09mmol)溶于2ml DMSO中,混合溶液在室温下搅拌10min,立即经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(2:1)洗脱,得到粗产物再经过HPLC纯化得到42mg白色粉末,产率70%。M/Z:Exact Mass:515.14,(LC-MS):Found 515.9。
实施例11
化合物ZSQ-12-66的合成路线
Figure BDA0002575788130000292
化合物benzyl(R)-1-(2-(dimethylamino)-2-oxoethyl)pyrrolidine-3-carboxylate(ZSQ-12-41)的合成
Figure BDA0002575788130000293
将ZSQ-5-89(3.19g,10mmol),2-溴-N,N-二甲基乙酰胺(1.66g,10mmol)和碳酸钾(4.15g,30mmol)溶于50ml CH3CN中,在冰盐浴中搅拌3h后移至室温搅拌过夜。反应完成后用硅藻土过滤,DCM冲洗,滤液浓缩抽干得黄色油状粗产物4.8g,未进一步纯化直接用于下一步。
化合物(R)-1-(2-(dimethylamino)-2-oxoethyl)pyrrolidine-3-carboxylicacid(ZSQ-12-58)的合成
Figure BDA0002575788130000301
将ZSQ-12-41(1.0g,3.44mmol),钯碳(200mg)混合于15ml甲醇中,在氢气气氛下室温混合搅拌过夜。待反应完成后用硅藻土过滤,甲醇洗,滤液浓缩经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(9:1)洗脱,得无色油状产物602mg,产率87%。
化合物tert-butyl 3-(((4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)amino)methyl)pyro-lidine-1-carboxylate(ZSQ-11-38)的合成
Figure BDA0002575788130000302
将ZSQ-1-23(1.03g,4mmol),1-Boc-3-吡咯烷甲醛(1.59g,8mmol),三乙酰氧基硼氢化钠(1.69g,8mmol),乙酸(0.96ml,16mmol)混合溶于30ml 1,2-二氯乙烷中,置于室温混合搅拌48h。待反应完成后依次用饱和碳酸氢钠溶液(50ml),H2O(50ml),饱和氯化钠溶液(50ml)洗,DCM(30ml)萃取。合并有机相,用无水硫酸钠干燥,滤液浓缩后直接经过硅胶柱层析分离纯化,用PE/EA(4:1)洗脱,粗产物进一步经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(1:8)洗脱,得到1.0g淡黄色固体,产率57%。
化合物tert-butyl 3-(((R)-N-(4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)-1-(2-(dimethyl-amino)-2-oxoethyl)pyrrolidine-3-carboxamido)methyl)pyrrolidine-1-carboxylate(ZSQ-12-61-1)的合成
Figure BDA0002575788130000303
将ZSQ-11-38(442mg,1.0mmol),ZSQ-12-58(200mg,1.0mmol)溶于5ml干燥的吡啶中,混合溶液置于冰盐浴下搅拌10min,氧氯化磷(140ul,1.5mmol)被逐滴加入到混合溶液中(超过10min),加完后继续0℃搅拌3h。反应完成后直接经过硅胶柱层析分离纯化,先用PE/EA(0-70%)洗脱冲出吡啶,再用DCM/CH3OH(NH3)(4:1)洗脱,得到粗产物经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(1:6)洗脱,得到223mg白色固体,产率35.7%。
化合物(3R)-N-(4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)-1-(2-(dimethylamino)-2-oxoethyl)-N-(pyrrolidin-3-ylmethyl)pyrrolidine-3-carboxamide(ZSQ-12-61-2)的合成
Figure BDA0002575788130000311
将ZSQ-12-61-1(233mg,0.37mmol)和0.5ml三氟乙酸混合于4ml DCM中,室温混合搅拌12h。反应完成后反应液浓缩并经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(2:1)洗脱,得到190mg白色固体,产率97%。
化合物(3R)-N-(4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)-N-((1-acetylpyrrolidin-3-yl)methyl)-1-(2-(dimethylamino)-2-oxoethyl)pyrrolidine-3-carboxamide(ZSQ-12-64)的合成
Figure BDA0002575788130000312
将ZSQ-12-61-2(105mg,0.2mmol),DIPEA(0.1ml,0.6mmol)混合于3ml DCM中,逐滴加入乙酸酐(28ul,0.3mmol)后室温搅拌3h。反应完成后反应液浓缩,经过硅胶柱层析分离纯化,用DCM/CH3OH(NH3)(9:1)洗脱,得黄色固体59.4mg,产率52%。
化合物(4-((3R)-N-((1-acetylpyrrolidin-3-yl)methyl)-1-(2-(dimethylamino)-2-oxoethyl)pyrrolidine-3-carboxamido)phenyl)arsonous acid(ZSQ-12-66)的合成
Figure BDA0002575788130000313
将ZSQ-12-64(59mg,0.10mmol),三水合高氯酸汞(38mg,0.08mmol)溶于2ml DMSO中,混合溶液在室温下搅拌10min,立即经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(2:1)洗脱,得到粗产物再经过HPLC纯化得到39mg白色粉末,产率77%。M/Z:Exact Mass:508.17,(LC-MS):Found 509.10。
实施例12
化合物ZSQ-13-100的合成路线
Figure BDA0002575788130000321
化合物benzyl(R)-1-benzylpyrrolidine-3-carboxylate(ZSQ-13-52)的合成
Figure BDA0002575788130000322
将ZSQ-5-89(2.14g,6.7mmol)和碳酸钾(2.31g,16.75mmol)溶于60ml CH3CN中,置于冰盐浴中混合搅拌,溴化苄(796ul,6.7mmol)溶于7ml CH3CN中逐滴加入到混合溶液中,冰盐浴中搅拌3h后移至室温搅拌3h。反应完成后用硅藻土过滤,DCM冲洗,滤液浓缩抽干得黄色油状粗产物,未进一步纯化直接用于下一步。
化合物(R)-1-benzylpyrrolidine-3-carboxylic acid(ZSQ-13-54)的合成
Figure BDA0002575788130000323
将化合物ZSQ-13-52(6.7mmol)溶于5ml THF、5ml H2O的混合溶液中,加入一水合氢氧化锂(20.1mmol,843mg),置于室温搅拌6h。反应完成后加入2N盐酸酸化,浓缩除去THF,经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(9:1)洗脱,得到淡黄色油状产物323mg,合并产率23%。
化合物tert-butyl 4-(((4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)amino)methyl)piperidine-1-carboxylate(ZSQ-13-48)的合成
Figure BDA0002575788130000324
将ZSQ-1-23(4.3g,16.6mmol),1-叔丁氧羰基-4-哌啶甲醛(7.0g,33.2mmol),三乙酰氧基硼氢化钠(7.0g,33.2mmol),乙酸(3.0ml,49.8mmol)混合溶于100ml 1,2-二氯乙烷中,置于室温混合搅拌48h。待反应完成后依次用饱和碳酸氢钠溶液(50ml)调PH至碱性,H2O(100ml),饱和氯化钠溶液(100ml)洗,DCM(100ml)萃取,合并有机相,用无水硫酸钠干燥,滤液浓缩后直接经过硅胶柱层析分离纯化,用PE/EA(4:1)洗脱,粗产物进一步经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(1:9)洗脱,得到3.0g淡黄色粉末,产率40%。
化合物tert-butyl(R)-4-((N-(4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)-1-benzylpyrro-lidine-3-carboxamido)methyl)piperidine-1-carboxylate(ZSQ-13-59)的合成
Figure BDA0002575788130000331
将ZSQ-13-48(790mg,1.73mmol),ZSQ-13-54(323mg,1.57mmol)溶于5ml干燥的吡啶中,混合溶液置于冰盐浴下搅拌10min,氧氯化磷(292ul,2.0mmol)被逐滴加入到混合溶液中(超过10min),加完后继续0℃搅拌3h。反应完成后直接经过硅胶柱层析分离纯化,先用PE/EA(0-70%)洗脱冲出吡啶,再用DCM/CH3OH(NH3)(9:1)洗脱得到粗产物,经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(1:6)洗脱,得到397mg黄色固体,产率39%。
化合物(R)-N-(4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)-1-benzyl-N-(piperidin-4-ylmethyl)pyrrolidine-3-carboxamide(ZSQ-13-62)的合成
Figure BDA0002575788130000332
将ZSQ-13-59(397mg,0.62mmol)和0.5ml三氟乙酸混合于5ml DCM中,室温混合搅拌过夜。反应完成后反应液浓缩并经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(5:2)洗脱,得到308mg黄色固体,产率91%。
化合物(R)-N-(4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)-1-benzyl-N-((1-ethylpiperidin-4-yl)methyl)pyrrolidine-3-carboxamide(ZSQ-13-83)的合成
Figure BDA0002575788130000333
将ZSQ-13-62(81mg,0.15mmol),碘乙烷(11ul,0.135mmol)和碳酸钾(62mg,0.45mmol)溶于3ml CH3CN中,在冰盐浴中搅拌3h后移至室温搅1h。反应完成后将反应液浓缩,直接经过硅胶柱层析分离纯化,用DCM/CH3OH(NH3)(4:1)洗脱,得黄色固体21.6mg,产率25%。
化合物(R)-(4-(1-benzyl-N-((1-ethylpiperidin-4-yl)methyl)pyrrolidine-3-carboxamido)phenyl)arsonous acid(ZSQ-13-100)的合成
Figure BDA0002575788130000341
将ZSQ-13-83(35mg,0.061mmol),三水合高氯酸汞(22mg,0.049mmol)溶于2mlDMSO中,混合溶液在室温下搅拌10min,立即经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(2:1)洗脱,得到粗产物再经过HPLC纯化得到18mg白色粉末,产率58%。M/Z:Exact Mass:513.20,(LC-MS):Found 514.50。
实施例13
化合物ZSQ-17-79的合成路线
Figure BDA0002575788130000342
化合物ethyl(E)-2-(hydroxyimino)-2-(2-phenylacetamido)acetate(ZSQ-16-18)的合成
Figure BDA0002575788130000343
将苯乙酸(681mg,5.0mmol),2-羟胺基-2-亚氨基乙酸乙酯(694mg,5.25mmol),HATU(2.85g,7.5mmol)和DIPEA(2.48ml,15.0mmol)溶于50ml DCM中,置于室温混合搅拌6h。反应完成后依次用H2O(50ml×2),饱和NaCl溶液(50ml)洗涤,用DCM(50ml)萃取,合并有机相,用无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩后经过硅胶柱层析分离纯化,用PE/EA(1:4)洗脱,得到白色固体1.18g,产率94%。
化合物ethyl 5-benzyl-1,2,4-oxadiazole-3-carboxylate(ZSQ-16-22)的合成
Figure BDA0002575788130000344
将ZSQ-16-18(500mg,2.0mmol)溶于5ml干燥的DMF中,加热到140℃混合搅拌4h。反应完成后经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(1:2)洗脱,得黄色油状产物399mg,产率86%。
化合物5-benzyl-1,2,4-oxadiazole-3-carboxylic acid(ZSQ-16-33)的合成
Figure BDA0002575788130000351
将化合物ZSQ-16-22(399mg,1.71mmol)溶于4ml THF、4ml H2O的混合溶液中,加入一水合氢氧化锂(5.15mmol,216mg),置于室温搅拌4h。反应完成后加入2N盐酸酸化,浓缩除去THF,经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(4:1)洗脱,得到白色固体286mg,合并产率82%。
化合物tert-butyl 4-((N-(4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)-5-benzyl-1,2,4-oxadiazole-3-carboxamido)methyl)piperidine-1-carboxylate(ZSQ-17-51)的合成
Figure BDA0002575788130000352
将ZSQ-13-48(456mg,1.0mmol),ZSQ-16-33(204mg,1.0mmol)溶于5ml干燥的吡啶中,混合溶液置于冰盐浴下搅拌10min,氧氯化磷(140ul,1.5mmol)被逐滴加入到混合溶液中(超过10min),加完后继续0℃搅拌3h。反应完成后直接经过硅胶柱层析分离纯化,先用PE/EA(0-70%)洗脱冲出吡啶,再用DCM/CH3OH(NH3)(9:1)洗脱得到粗产物,经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(1:3)洗脱,得到274mg黄色固体,产率43%。
化合物N-(4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)-5-benzyl-N-(piperidin-4-ylmethyl)-1,2,4-oxadiazole-3-carboxamide(ZSQ-17-72)的合成
Figure BDA0002575788130000353
将ZSQ-17-51(274mg,0.43mmol)和0.5ml三氟乙酸混合于5ml DCM中,室温混合搅拌过夜。反应完成后反应液浓缩并经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(1:1)洗脱,得到229mg黄色固体,产率98%。
化合物N-(4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)-5-benzyl-N-((1-ethylpiperidin-4-yl)methyl)-1,2,4-oxadiazole-3-carboxamide(ZSQ-17-75)的合成
Figure BDA0002575788130000361
将ZSQ-17-72(229mg,0.42mmol),碘乙烷(34ul,0.42mmol)和碳酸钾(174mg,1.26mmol)溶于2ml CH3CN中,在冰盐浴中搅拌3h后移至室温搅1h。反应完成后将反应液浓缩,直接经过硅胶柱层析分离纯化,用DCM/CH3OH(NH3)(9:1)洗脱,得黄色固体107mg,产率45%。
化合物(4-(5-benzyl-N-((1-ethylpiperidin-4-yl)methyl)-1,2,4-oxadiazole-3-carboxamido)phenyl)arsonous acid(ZSQ-17-79)的合成
Figure BDA0002575788130000362
将ZSQ-17-75(57mg,0.10mmol),硫酸汞(60mg,0.20mmol)溶于2ml DMSO中,混合溶液加热到60℃搅拌30min,立即经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(2:5)洗脱,得到粗产物再经过HPLC纯化得到33mg白色粉末,产率64%。M/Z:Exact Mass:512.14,(LC-MS):Found 513.0。
实施例14
化合物ZSQ-17-80的合成路线
Figure BDA0002575788130000363
化合物ethyl 5-benzyl-1-methyl-1H-pyrazole-3-carboxylate(ZSQ-17-66)的合成
Figure BDA0002575788130000371
将N-甲基-L-苯丙氨酸(1.79g,10mmol)和亚硝酸钠(759mg,11mmol)溶于DCM:H2O(30ml:30ml)混合溶液中,置于冰浴中搅拌均匀。缓慢向混合溶液中滴加1ml 12N盐酸,加完后继续0℃搅拌2h。反应完成后用H2O(50ml)洗三次,DCM(50ml)萃取。合并有机相经过无水Na2SO4干燥,过滤,滤液浓缩抽干,为白色固体。之后将白色固体溶于乙酸酐(20ml)中,加入丙炔酸乙酯(1.5ml,15mmol),混合溶液置于120℃中回流搅拌12h。反应完成后用水(50ml)洗三次,EA萃取。有机相经过无水Na2SO4干燥,过滤,滤液浓缩
经过硅胶柱层析分离纯化,用PE/EA(1:2)洗脱,得黄色油状产物1.03g,产率42%。
化合物5-benzyl-1-methyl-1H-pyrazole-3-carboxylic acid(ZSQ-17-68)的合成
Figure BDA0002575788130000372
将化合物ZSQ-17-66(366mg,1.5mmol)溶于2ml THF、2ml H2O的混合溶液中,加入一水合氢氧化锂(126mg,3.0mmol),置于室温搅拌4h。反应完成后加入2N盐酸酸化,浓缩除去THF,经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(4:1)洗脱,得到白色固体290mg,合并产率89%。
化合物tert-butyl 4-((N-(4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)-5-benzyl-1-methyl-1H-pyrazole-3-carboxamido)methyl)piperidine-1-carboxylate(ZSQ-17-44)的合成
Figure BDA0002575788130000373
将ZSQ-13-48(456mg,1.0mmol),ZSQ-17-68(216mg,1.0mmol)溶于5ml干燥的吡啶中,混合溶液置于冰盐浴下搅拌10min,氧氯化磷(140ul,1.5mmol)被逐滴加入到混合溶液中(超过10min),加完后继续0℃搅拌3h。反应完成后直接经过硅胶柱层析分离纯化,先用PE/EA(0-70%)洗脱冲出吡啶,再用DCM/CH3OH(NH3)(9:1)洗脱得到粗产物,经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(1:3)洗脱,得到168mg黄色固体,产率26%。
化合物N-(4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)-5-benzyl-1-methyl-N-(piperidin-4-ylmethyl)-1H-pyrazole-3-carboxamide(ZSQ-17-71)的合成
Figure BDA0002575788130000381
将ZSQ-17-44(168mg,0.26mmol)和0.5ml三氟乙酸混合于5ml DCM中,室温混合搅拌12h。反应完成后反应液浓缩并经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(1:1)洗脱,得到137mg黄色固体,产率96%。
化合物N-(4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)-5-benzyl-N-((1-ethylpiperidin-4-yl)methyl)-1-methyl-1H-pyrazole-3-carboxamide(ZSQ-17-74)的合成
Figure BDA0002575788130000382
将ZSQ-17-72(137mg,0.25mmol),碘乙烷(20ul,0.25mmol)和碳酸钾(102mg,0.75mmol)溶于2ml CH3CN中,在冰盐浴中搅拌3h后移至室温搅1h。反应完成后将反应液浓缩,直接经过硅胶柱层析分离纯化,用DCM/CH3OH(NH3)(9:1)洗脱,得黄色固体52mg,产率36%。
化合物(4-(5-benzyl-N-((1-ethylpiperidin-4-yl)methyl)-1-methyl-1H-pyrazole-3-carboxamido)phenyl)arsonous acid(ZSQ-17-80)的合成
Figure BDA0002575788130000383
将ZSQ-17-74(29mg,0.05mmol),硫酸汞(30mg,0.10mmol)溶于2ml DMSO中,混合溶液加热到60℃搅拌30min,立即经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(2:5)洗脱,得到粗产物再经过HPLC纯化得到13mg白色粉末,产率50%。M/Z:Exact Mass:524.18,(LC-MS):Found 525.0。
实施例15
化合物ZSQ-17-81的合成路线
Figure BDA0002575788130000391
化合物N-methoxy-N-methyl-2-phenylacetamide(ZSQ-16-81)的合成
Figure BDA0002575788130000392
将苯乙酸(1.36g,10mmol),二甲羟胺盐酸盐(1.17g,12mmol),HATU(4.56g,12mmol)和DIPEA(4.96ml,30mmol)溶于50ml DCM中,置于室温混合搅拌6h。反应完成后依次用稀盐酸溶液(50ml),H2O(50ml),饱和NaCl溶液(50ml)洗涤,用50ml DCM萃取。合并有机相,用无水硫酸钠干燥,过滤,浓缩后经过硅胶柱层析分离纯化,用PE/EA(2:5)洗脱,得到无色液体1.7g,产率95%。
化合物1-phenylpropan-2-one(ZSQ-16-89)的合成
Figure BDA0002575788130000393
将ZSQ-16-81(1.7g,9.48mmol)溶于30ml干燥的THF中,置于冰浴中搅拌均匀。在0℃下,30min内将甲基溴化镁(1M的四氢呋喃溶液,14.22ml,14.22mmol)滴加到混合溶液中。加完后0℃下继续搅拌1h后置于室温搅拌12h。待反应完成后用2N盐酸溶液淬灭(50ml),减压蒸馏除去THF,用EA萃取,再用水(50ml)洗两次。合并有机相用无水硫酸钠干燥,过滤,滤液浓缩后经过硅胶柱层析分离纯化,用PE/EA(2:1)洗脱,得到无色液体1.15g,产率90%。
化合物ethyl 2,4-dioxo-5-phenylpentanoate(ZSQ-16-97)的合成
Figure BDA0002575788130000401
将ZSQ-16-89(670mg,5.0mmol),草酸二乙酯(815ul,6.0mmol)溶于10ml超干乙醇中,置于冰浴中搅拌均匀。20%乙醇钠溶液(1.87g,5.5mmol)被逐滴加入到混合溶液中,加完后冰浴中继续搅拌1h后移至室温搅拌24h。待反应完成后2N盐酸溶液淬灭(20ml),用EA(50ml)萃取,再依次用水(30ml),饱和氯化钠溶液(30ml)洗。合并有机相用无水硫酸钠干燥,过滤,滤液浓缩后经过硅胶柱层析分离纯化,用PE/EA(2:1)洗脱,得到黄色油状产物870mg,产率74%。
化合物ethyl 5-benzylisoxazole-3-carboxylate(ZSQ-17-64)的合成
Figure BDA0002575788130000402
将ZSQ-16-97(468mg,2mmol),盐酸羟胺(210mg,3mmol)混合溶于7ml超干乙醇中,加热到90℃混合搅拌12h。反应完成后浓缩反应液,依次用水(20ml),饱和氯化钠溶液(20ml)洗,EA(40ml)萃取,合并有机相用无水硫酸钠干燥,过滤,滤液浓缩后经过硅胶柱层析分离纯化,用PE/EA(2:5)洗脱,得到淡黄色油状产物302mg,产率65%。
化合物5-benzylisoxazole-3-carboxylic acid(ZSQ-17-46)的合成
Figure BDA0002575788130000403
将化合物ZSQ-17-64(231mg,1.0mmol)溶于2ml THF、2ml H2O的混合溶液中,加入一水合氢氧化锂(126mg,3.0mmol),置于室温搅拌4h。反应完成后加入少量稀盐酸酸化,浓缩除去THF,经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(4:1)洗脱,得到白色固体200mg,合并产率98%。
化合物tert-butyl 4-((N-(4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)-5-benzylisoxazole-3-carboxamido)methyl)piperidine-1-carboxylate(ZSQ-17-49)的合成
Figure BDA0002575788130000404
将ZSQ-13-48(456mg,1.0mmol),ZSQ-17-46(203mg,1.0mmol)溶于5ml干燥的吡啶中,混合溶液置于冰盐浴下搅拌10min,氧氯化磷(140ul,1.5mmol)被逐滴加入到混合溶液中(超过10min),加完后继续0℃搅拌3h。反应完成后直接经过硅胶柱层析分离纯化,先用PE/EA(0-70%)洗脱冲出吡啶,再用DCM/CH3OH(NH3)(9:1)洗脱得到粗产物,经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(1:3)洗脱,得到432mg黄色固体,产率67%。
化合物N-(4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)-5-benzyl-N-(piperidin-4-ylmethyl)isoxazole-3-carboxamide(ZSQ-17-67)的合成
Figure BDA0002575788130000411
将ZSQ-17-49(432mg,0.66mmol)和1ml三氟乙酸混合于6ml DCM中,室温混合搅拌12h。反应完成后反应液浓缩并经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(1:1)洗脱,得到336mg黄色粘稠状产物,产率94%。
化合物N-(4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)-5-benzyl-N-((1-ethylpiperidin-4-yl)methyl)isoxazole-3-carboxamide(ZSQ-17-69)的合成
Figure BDA0002575788130000412
将ZSQ-17-67(200mg,0.369mmol),碘乙烷(30ul,0.369mmol)和碳酸钾(153mg,1.107mmol)溶于3ml CH3CN中,在冰盐浴中搅拌3h后移至室温搅1h。反应完成后将反应液浓缩,直接经过硅胶柱层析分离纯化,用DCM/CH3OH(NH3)(9:1)洗脱,得黄色固体76mg,产率36%。
化合物(4-(5-benzyl-N-((1-ethylpiperidin-4-yl)methyl)isoxazole-3-carboxamido)phenyl)arsonous acid(ZSQ-17-81)的合成
Figure BDA0002575788130000413
将ZSQ-17-69(48mg,0.084mmol),硫酸汞(50mg,0.168mmol)溶于2ml DMSO中,混合溶液加热到60℃搅拌30min,立即经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(2:5)洗脱,得到粗产物再经过HPLC纯化得到23mg白色粉末,产率53%。M/Z:Exact Mass:511.15,(LC-MS):Found 512.0。
实施例16
化合物ZSQ-17-87的合成路线
Figure BDA0002575788130000421
化合物ethyl 2H-tetrazole-5-carboxylate(ZSQ-13-16)的合成
Figure BDA0002575788130000422
将氰基甲酸乙酯(1.0ml,10.0mmol)溶于12ml超干吡啶中,置于冰浴中搅拌均匀。逐滴加入三氟乙酸(0.74ml,10mmol),搅拌10min后加入叠氮化钠(702mg,10.8mmol),混合溶液置于60℃搅拌48h。反应完成后经减压蒸馏浓缩,未进行纯化直接用于下一步。
化合物ethyl 2-benzyl-2H-tetrazole-5-carboxylate(ZSQ-13-24)的合成
Figure BDA0002575788130000423
将ZSQ-13-16(284mg,2mmol),溴化苄(237ul,2mmol)和碳酸钾(415mg,6mmol)溶于6ml DMF中,置于室温下混合搅拌18h。反应完成后用硅藻土过滤,DCM冲洗,滤液浓缩,经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(2:1)洗脱,得到86mg褐色固体,产率18%。
化合物2-benzyl-2H-tetrazole-5-carboxylic acid(ZSQ-17-45)的合成
Figure BDA0002575788130000424
将化合物ZSQ-13-24(116mg,0.5mmol)溶于2ml THF、2ml H2O的混合溶液中,加入一水合氢氧化锂(63mg,1.5mmol),置于室温搅拌4h。反应完成后加入少量稀盐酸酸化,浓缩除去THF,经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(4:1)洗脱,得到白色固体79mg,合并产率77%。
化合物tert-butyl 4-((N-(4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)-2-benzyl-2H-tetrazole-5-carboxamido)methyl)piperidine-1-carboxylate(ZSQ-17-48)的合成
Figure BDA0002575788130000431
将ZSQ-13-48(228mg,0.5mmol),ZSQ-17-45(102mg,0.5mmol)溶于4ml干燥的吡啶中,混合溶液置于冰盐浴下搅拌10min,氧氯化磷(70ul,0.75mmol)被逐滴加入到混合溶液中(超过10min),加完后继续0℃搅拌3h。反应完成后直接经过硅胶柱层析分离纯化,先用PE/EA(0-70%)洗脱冲出吡啶,再用DCM/CH3OH(NH3)(9:1)洗脱得到粗产物,经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(1:3)洗脱,得到136mg黄色固体,产率42%。
化合物N-(4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)-2-benzyl-N-(piperidin-4-ylmethyl)-2H-tetrazole-5-carboxamide(ZSQ-17-85)的合成
Figure BDA0002575788130000432
将ZSQ-17-48(136mg,0.21mmol)和0.5ml三氟乙酸混合于4ml DCM中,室温混合搅拌过夜。反应完成后反应液浓缩并经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(1:1)洗脱,得到100mg黄色固体产物,产率88%。
化合物N-(4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)-2-benzyl-N-((1-ethylpiperidin-4-yl)methyl)-2H-tetrazole-5-carboxamide(ZSQ-17-86)的合成
Figure BDA0002575788130000433
将ZSQ-17-85(100mg,0.18mmol),碘乙烷(15ul,0.18mmol)和碳酸钾(75mg,0.54mmol)溶于2ml CH3CN中,在冰盐浴中搅拌3h后移至室温搅1h。反应完成后将反应液浓缩,直接经过硅胶柱层析分离纯化,用DCM/CH3OH(NH3)(7:1)洗脱,得黄色固体46mg,产率45%。
化合物(4-(2-benzyl-N-((1-ethylpiperidin-4-yl)methyl)-2H-tetrazole-5-carbox-amido)phenyl)arsonous acid(ZSQ-17-87)的合成
Figure BDA0002575788130000441
将ZSQ-17-86(20mg,0.035mmol),硫酸汞(21mg,0.070mmol)溶于2ml DMSO中,混合溶液加热到60℃搅拌30min,立即经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(2:5)洗脱,得到粗产物再经过HPLC纯化得到8.6mg白色粉末,产率48%。M/Z:Exact Mass:512.15,(LC-MS):Found 513.0。
实施例17
化合物ZSQ-13-37的合成路线
Figure BDA0002575788130000442
化合物2-(2-(2-(2-hydroxyethoxy)ethoxy)ethoxy)ethyl 4-methylbenzenesulfonate(ZSQ-10-70)的合成
Figure BDA0002575788130000451
将三缩四乙二醇(50g,262mmol)溶于60ml干燥的DCM中,置于冰浴中搅拌均匀,加入三乙胺(5.46ml,39.3mmol)。将4-甲苯磺酰氯(5.0g,26.2mmol)溶于20ml干燥DCM中,保持冰浴下逐滴加入到上述混合溶液中,加完后移至室温搅拌18h。待反应完成后,依次用2N盐酸(100ml)、水(100ml),饱和氯化钠(100ml)洗,用DCM(50ml)萃取,合并有机相并用无水硫酸钠干燥,滤液旋干后经过硅胶柱层析分离纯化,用PE/EA(1:9)洗脱,得8.35g淡黄色油状产物,产率91%。
化合物2-(2-(2-(2-azidoethoxy)ethoxy)ethoxy)ethan-1-ol(ZSQ-12-91)的合成
Figure BDA0002575788130000452
将ZSQ-10-70(7.21g,20.7mmol)溶于70ml DMF中,小心加入叠氮化钠(1.6g,24.8mmol),混合溶液置于60℃搅拌12h。反应完成后直接浓缩反应液,抽干不纯化直接进行下一步。
化合物2-(2-(2-(2-azidoethoxy)ethoxy)ethoxy)ethyl 4-methylbenzenesulfonate(ZSQ-12-95)的合成
Figure BDA0002575788130000453
将ZSQ-12.91(4.38g,20.0mmol)溶于40ml干燥的DCM中,置于冰浴中搅拌均匀,加入三乙胺(4.17ml,30.0mmol)。将4-甲苯磺酰氯(4.19g,22.0mmol)溶于5ml干燥DCM中,保持冰浴下逐滴加入到上述混合溶液中,加完后移至室温搅拌18h。待反应完成后,依次用2N盐酸(50ml)、水(50ml),饱和氯化钠(50ml)洗,用DCM(50ml)萃取。合并有机相并用无水硫酸钠干燥,滤液旋干后经过硅胶柱层析分离纯化,用PE/EA(1:6)洗脱,得4.5g淡黄色油状产物,合并产率58%。
化合物2-(2-(2-(2-aminoethoxy)ethoxy)ethoxy)ethyl 4-methylbenzenesulfonate(ZSQ-13-28)的合成
Figure BDA0002575788130000454
将化合物ZSQ-12-95(560mg,1.5mmol)溶于4ml THF、1ml H2O的混合溶液中,加入三苯基膦(787mg,3.0mmol),置于室温搅拌过夜。反应完成后将反应液浓缩,经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(3:1)洗脱,得黄色固体372mg,产率71%。
化合物13-oxo-17-((3aS,4S,6aR)-2-oxohexahydro-1H-thieno[3,4-d]imidazol-4-yl)-3,6,9-trioxa-12-azaheptadecyl 4-methylbenzenesulfonate(ZSQ-13-30)的合成
Figure BDA0002575788130000455
将ZSQ-13-28(186mg,0.536mmol),(+)生物素-N-琥珀酰亚胺基酯(183mg,0.536mmol)和DIPEA(266ul,1.608mmol)溶于3ml DCM中,置于室温混合搅拌5h。反应完成后直接经过硅胶柱层析分离纯化,用DCM/CH3OH(NH3)(7:1)洗脱,得淡黄色固体264mg,产率71%。
化合物(R)-N-(4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenyl)-1-benzyl-N-((1-(13-oxo-17-((3aR,4R,6aS)-2-oxohexahydro-1H-thieno[3,4-d]imidazol-4-yl)-3,6,9-trioxa-12-azahepta-decyl)piperidin-4-yl)methyl)pyrrolidine-3-carboxamide(ZSQ-13-34)的合成
Figure BDA0002575788130000461
将ZSQ-13-30(34mg,0.059mmol),ZSQ-13-62(32mg,0.059mmol)和碳酸钾(24mg,0.177mmol)溶于2ml DMF中,混合溶液升温到80℃搅拌3h。
反应完成后直接经过HPLC纯化得到17mg白色粉末,产率30%。
化合物(4-((R)-1-benzyl-N-((1-(13-oxo-17-((3aR,4R,6aS)-2-oxohexahydro-1H-thieno[3,4-d]imidazol-4-yl)-3,6,9-trioxa-12-azaheptadecyl)piperidin-4-yl)methyl)pyrrolidi ne-3-carboxamido)phenyl)arsonous acid(ZSQ-13-37)的合成
Figure BDA0002575788130000462
将ZSQ-13-34(17mg,0.018mmol),三水合高氯酸汞(7mg,0.014mmol)溶于1ml DMSO中,混合溶液在室温下搅拌10min,立即经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(2:1)洗脱,再经过HPLC纯化得到7.2mg白色粉末,产率45%。M/Z:Exact Mass:886.36,(LC-MS):Found 887.30。
实施例18
化合物ZSQ-19-99的合成路线
Figure BDA0002575788130000471
化合物tert-butyl 14-hydroxy-3,6,9,12-tetraoxatetradecanoate(ZSQ-19-86)的合成
Figure BDA0002575788130000472
将三缩四乙二醇(38.84g,200mmol)溶于50ml无水THF中,置于冰浴下搅拌。NaH(1.6g,40mmol)溶于20ml无水THF中,逐滴加入混合溶液中(超过30min),加完后0℃继续搅拌30min。向混合溶液中逐滴加入溴乙酸叔丁酯(7.8ml,40mmol),加完后移至室温搅拌3h。反应完成后将反应液浓缩,分别用H2O,饱和NaCl溶液洗,用EA萃取。有机相用无水硫酸钠干燥,过滤并浓缩,油泵抽干,没有进一步纯化,得淡黄色液体6.3g,直接进行下一步反应。
化合物tert-butyl 14-(tosyloxy)-3,6,9,12-tetraoxatetradecanoate(ZSQ-19-87)的合成
Figure BDA0002575788130000473
将上一步产物ZSQ-19-86(6.16g,20mmol)溶于50ml干燥DCM中,加入三乙胺(4.16mmol,30mmol),室温下搅拌均匀。对甲基本磺酰氯(4.58g,24mmol)溶于10ml超干DCM中,逐滴加入到混合溶液中,加完后室温过夜搅拌。反应完成后减压蒸馏浓缩反应液,依次用稀盐酸溶液,H2O,饱和NaCl溶液洗,EA萃取,有机相合并经无水硫酸钠干燥,过滤并浓缩,经过硅胶柱层析分离纯化,用DCM/EA(3:1)洗脱,得到黄色油状液体5.127g,产率55%。
化合物tert-butyl 14-azido-3,6,9,12-tetraoxatetradecanoate(ZSQ-19-88)的合成
Figure BDA0002575788130000474
将ZSQ-19-87(2.3g,5mmol),NaN3(390mg,6mmol)溶于20ml无水DMF中,加热到60℃搅拌过夜。反应完成后减压蒸馏除去DMF,得黄色固体未进行纯化直接开下一步。
化合物14-azido-3,6,9,12-tetraoxatetradecanoic acid(ZSQ-19-89)的合成
Figure BDA0002575788130000481
将ZSQ-19-88溶于10ml DCM中,置于室温下搅拌,逐滴加入2ml三氟乙酸,加完后室温继续搅拌12h。反应完成后浓缩除去DCM,用THF溶解,经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(4:1)洗脱,得到912mg白色固体,产率65.85%
化合物(4-hydroxy-3-nitrophenyl)arsonous acid(ZSQ-16-8)的合成
Figure BDA0002575788130000482
将3-硝基-4-羟基苯砷酸(26.3g,100mmol)溶于80ml甲醇中,混合溶液加热至回流。将苯肼(19.6ml,200mol)逐滴加入(超过1h),加入过程中有大量氮气产生,当氮气产生减缓时,继续回流搅拌1.5h。混合溶液经过减压蒸馏浓缩,加入氢氧化钠溶液(12g溶于200ml水中),乙醚200ml。分液,水相加入2N的稀盐酸(100ml)溶液搅拌1h,用EA萃取(200ml×3)。有机相用无水硫酸钠干燥后浓缩经油泵抽干,没有纯化进行下一步反应。
化合物4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)-2-nitrophenol(ZSQ-16-14)的合成
Figure BDA0002575788130000483
将ZSQ-16-8(24.7g,100mmol)溶解在100ml甲醇中并加热至回流。然后,在30min内将乙二硫醇(10ml,120mmol)滴加到该混合溶液中,并继续加热和搅拌30min。随后将混合溶液浓缩,经过硅胶柱层析分离纯化,用PE/EA(10:1)洗脱,得黄色固体粗产物。用THF溶解,再经过C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(8:1)洗脱,得到黄色固体产物9g,产率29.5%。
化合物2-amino-4-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)phenol(ZSQ-16-90)的合成
Figure BDA0002575788130000484
将ZSQ-16-14(9.3g,30mmol)溶于乙醇/乙酸乙酯(10:1,100ml)的混合溶液中,加入氯化亚锡(13.5g,60mmol),混合溶液置于75℃回流搅拌12h。反应完成后,将反应液浓缩后经过硅胶柱层析分离纯化,用PE/EA(8:1)洗脱,得黄色固体粗产物,用THF溶解,经C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(1:8)洗脱,得到4.83g黄色固体,产率58.54%。
化合物5-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)-2-methoxyaniline(ZSQ-19-92)的合成
Figure BDA0002575788130000491
将ZSQ-16-90(2.74g,10mmol),碘甲烷(747ul,12mmol),碘化钾(332mg,2mmol)和碳酸钾(2.76g,20mmol)溶于40ml DMF中,室温混合搅拌24h。反应完成后将反应液浓缩,直接经过硅胶柱层析分离纯化,用PE/EA(4:1)洗脱,得到粗产物再经C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(1:8)洗脱,得到1.27g黄色固体,产率44%
化合物N-(5-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)-2-methoxyphenyl)-14-azido-3,6,9,12-tetra-oxatetradecanamide(ZSQ-19-90)的合成
Figure BDA0002575788130000492
将ZSQ-19-92(189mg,0.65mmol),ZSQ-19-89(217mg,0.78mmol),HATU(370mg,0.98mmol)和DIPEA(322ul,1.95mmol)溶于40ml DCM中,置于室温混合搅拌12h。反应完成后直接经过硅胶柱层析分离纯化,用DCM/CH3OH(NH3)(10:1)洗脱,粗产物再经C18反相柱层析分离纯化,用H2O/CH3CN(1:3)洗脱得白色固体45mg,产率13%。
化合物N-(5-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)-2-methoxyphenyl)-14-amino-3,6,9,12-tetra-oxatetradecanamide(ZSQ-19-97)的合成
Figure BDA0002575788130000493
将化合物ZSQ-19-90(45mg,0.08mmol)溶于2ml THF、0.5ml H2O的混合溶液中,加入三苯基膦(43mg,0.16mmol),置于室温搅拌过夜。反应完成后直接浓缩抽干,未进行纯化直接用于下一步。
化合物N-(5-(1,3,2-dithiarsolan-2-yl)-2-methoxyphenyl)-14-(5-((4R)-2-oxohexa-hydro-1H-thieno[3,4-d]imidazol-4-yl)pentanamido)-3,6,9,12-tetraoxatetradecanamide(ZS Q-19-99)的合成
Figure BDA0002575788130000494
将ZSQ-19-97粗品,(+)生物素-N-琥珀酰亚胺基酯(27mg,0.08mmol)和DIPEA(40ul,0.24mmol)溶于2ml DCM中,置于室温混合搅拌6h。反应完成后直接旋干经过HPLC纯化得到12mg白色粉末,合并产率20%。M/Z:Exact Mass:748.16,(LC-MS):Found 749.10。
使用和上述实施例类似的方法,合成的化合物如表1所示:
表1化合物
Figure BDA0002575788130000501
Figure BDA0002575788130000511
Figure BDA0002575788130000521
Figure BDA0002575788130000531
Figure BDA0002575788130000541
Figure BDA0002575788130000551
Figure BDA0002575788130000561
Figure BDA0002575788130000571
Figure BDA0002575788130000581
表2化合物的氢谱及质谱数据
Figure BDA0002575788130000582
Figure BDA0002575788130000591
Figure BDA0002575788130000601
Figure BDA0002575788130000611
Figure BDA0002575788130000621
Figure BDA0002575788130000631
Figure BDA0002575788130000641
Figure BDA0002575788130000651
Figure BDA0002575788130000661
Figure BDA0002575788130000671
Figure BDA0002575788130000681
Figure BDA0002575788130000691
活性测试例1抑制剂对PKM2体外酶活性的抑制效果
PKM2蛋白能在体外催化一分子ADP与一分子PEP反应生成一分子ATP与一分子丙酮酸。通过化合物预先处理PKM2蛋白,再检测其催化生成ATP的浓度,即可推算出化合物对PKM2酶活的抑制效果。
所采用的的生物测试方案为:测试化合物在2μM浓度下抑制PKM2蛋白的催化活性的效果,“+”号代表30%-50%活性抑制,“++”代表50%-70%活性抑制,“+++”代表70-90%活性抑制,“++++”代表90%以上活性抑制。
方法:5μg/ml人源重组PKM2蛋白与待测化合物(终浓度1μM和10μM)4℃孵育24小时。加入酶反应混合液,使最终反应体系中含1mM ADP、1mM PEP、50mM MgCl2,30℃反应10分钟。迅速加入20μL ATP-Glo试剂,室温孵育10分钟,用酶标仪检测化学发光的强度,计算生成ATP的浓度及PKM2酶催化活性。
表3抑制剂对PKM2体外酶活性的抑制效果
Figure BDA0002575788130000701
Figure BDA0002575788130000711
活性测试例2抑制剂对PKM2体外酶活性的半数抑制浓度
通过测试化合物在体外不同浓度下对PKM2的相对抑制活性,可以更精确地对代表性化合物的抑制活性进行定量和比较。将化合物的亚砷酸官能团以乙二硫醇保护后,其共价反应活性会大幅下降,但有利于提升化合物对靶蛋白的特异性结合。ZSQ1-94与ZSQ13-83分别是早期探针ZSQ1-97与优化后化合物ZSQ13-100的被保护形式,他们之间抑制活性的比较能够在一定程度上反应出各自与PKM2蛋白非共价结合能力的强弱。
所采用的的生物测试方案为:滴定代表性化合物抑制PKM2蛋白酶活的半数抑制浓度(IC50),并使用已报道的PKM2抑制剂紫草素(shikonin)和PKM2-IN-1作为对照。
方法:化合物以2倍浓度梯度稀释,待测终浓度从10μM至40nM共9个点。5μg/ml人源重组PKM2蛋白与待测化合物4℃孵育24小时。加入酶反应混合液,使最终反应体系中含1mMADP、1mM PEP、50mM MgCl2,30℃反应10分钟。迅速加入20μL ATP-Glo试剂,室温孵育10分钟,用酶标仪检测化学发光的强度,计算生成ATP的浓度及PKM2酶催化活性。
图1显示了代表性化合物及对照化合物体外抑制PKM2的浓度-活性曲线及其半数抑制浓度(IC50)。
从图1可以看出:ZSQ13-83和ZSQ13-100、ZSQ1-97都展现出约1μM的IC50,对PKM2的抑制活性明显优于紫草素和PKM2-IN-1;而ZSQ1-94也具有很低的起效浓度。
活性测试例3抑制剂对PKM1体外酶活性的抑制效果
通过测试化合物在体外不同浓度下对PKM1的相对抑制活性,可以对代表性化合物在PKM2和PKM1之间的特异性进行比较。
所采用的的生物测试方案为:测试化合物在特定浓度下抑制PKM1蛋白的催化活性的效果,并使用已报道的PKM2抑制剂紫草素(shikonin)和PKM2-IN-1作为对照。
方法:3μg/ml人源重组PKM1蛋白与待测化合物4℃孵育24小时。加入酶反应混合液,使最终反应体系中含1mM ADP、1mM PEP、50mM MgCl2,30℃反应10分钟。迅速加入20μLATP-Glo试剂,室温孵育10分钟,用酶标仪检测化学发光的强度,计算生成ATP的浓度及PKM2酶催化活性。
图2显示了代表性化合物不同浓度下对PKM1的体外酶活性的抑制效果。
从图2可以看出,在10μM的高浓度下,ZSQ13-83仅微弱地抑制了PKM1,ZSQ13-100将PKM1酶活性抑制至一半左右,与此相对,紫草素几乎完全抑制PKM1。这说明本发明的化合物具有优异的针对PKM2的选择性。
活性测试例4抑制剂与PKM2蛋白的共价结合位点
通过蛋白质谱手段测试分析经ZSQ13-83处理的PKM2蛋白各肽段的分子量及碎片峰,可以检测氨基酸残基侧链的修饰状态,进而可以确定出ZSQ13-83与PKM2蛋白共价结合的确切位点。
所采用的的生物测试方案为:利用液相-二级质谱联用仪测试化合物在特定浓度下对PKM2蛋白的修饰位点。
方法:10μL浓度大约为500ng/μl的重组人源PKM2纯蛋白,溶剂为20mM Tris HCl,pH 8.0,10%Glycerol,2%DMS。加入终浓度为1μM的ZSQ13-83并混合,4℃条件下,震荡过夜。再经终浓度10mM的TCEP还原,终浓度22mM的碘代丙酰胺进行封闭,胰蛋白酶消化过夜,再经由液相-二级质谱联用仪测试分析。最后,对一级质谱数据中的多肽分子量进行检索,以确认肽链中半胱氨酸残基巯基侧链所发生的修饰状态,并通过二级质谱数据比对以确定肽链在PKM2蛋白中的归属。
图3显示了ZSQ13-83与PKM2蛋白474位半胱氨酸所在肽链共价结合后的质谱谱图。
从图3可以看出:在1μM浓度下,ZSQ13-83特异地与PKM2蛋白474位的半胱氨酸的巯基侧链发生了共价反应,进而加成到了含有该半胱氨酸的肽段上。因此,ZSQ13-83及其类似物对PKM2的抑制机制属于共价型机制。由于Cys474位于PKM2的变构位点,上述结果提示本发明的化合物属于变构型抑制剂。变构型抑制剂因为不与酶底物直接竞争,受酶底物浓度的变化影响较小;同时,变构位点往往不易发生催化位点易产生的耐药性突变。
活性测试例5 PKM2抑制剂对不同卵巢癌细胞株生长抑制活性测试
为了在细胞水平上验证本发明中的化合物对癌细胞的生长抑制作用,选取PA-1人卵巢畸胎瘤细胞和A2780人卵巢腺癌细胞(依赖于PKM2)和SKOV3卵巢腺癌细胞(不依赖于PKM2),通过检测化学发光值来计算细胞活力,从而得出化合物抑制癌细胞生长的生物活性。
所采用的的生物测试方案为:滴定代表性化合物抑制卵巢细胞株PA-1、A2780或SKOV3细胞生长的半数抑制浓度(IC50),并使用已报道的PKM2抑制剂紫草素(shikonin)和PKM2-IN-1,PKM2激动剂TEPP-46,以及将ZSQ13-100亚砷酸官能团替代为硼酸的类似物ZSQ20-4作为对照。
方法:体外培养PA-1、A2780或SKOV3细胞,生长至对数生长期后,收集细胞,1000rpm离心5min,弃上清,调整细胞浓度至1.5×105/mL,将细胞接种至384孔板中,每孔40μl。在相应的孔中加入不同浓度的化合物或DMSO各5μL,放置细胞培养箱(37℃,5%CO2)中培养72h后,每孔加入15μl Cell Titer-Glo溶液,室温孵育30min,检测化学发光值(luminescence)以衡量细胞内ATP水平。以未刺激DMSO对照孔为100%细胞活力。运用PrismGraphpad统计软件计算化合物IC50值。
图4显示了ZSQ13-83及其类似物、以及对照化合物抑制不同卵巢癌细胞株生长的浓度-活性曲线及其半数抑制浓度(IC50)。
从图4可以看出:
ZSQ12-54,ZSQ13-83、ZSQ17-69和ZSQ17-86在依赖于PKM2的PA-1和A2780细胞株上展现出纳摩尔级别的IC50,而硼酸对照化合物ZSQ20-4完全无活性。
紫草素在PA-1和A2780细胞株上和ZSQ13-83活性相近,然而在不依赖于PKM2的SKOV3细胞株上也展现出较强的生长抑制活性;
PKM2-IN-1相对ZSQ13-83在PA-1细胞株上活性较弱;
PKM2激动剂TEPP-46没有表现出明显的细胞生长抑制活性。
因此,ZSQ13-83在对依赖PKM2的细胞生长抑制上,其活性优于PKM2-IN-1,且选择性优于紫草素。
将砷原子替代为硼原子后,所得ZSQ20-4不具备抑制活性,这提示本发明化合物对PKM2的抑制依赖于含砷原子的官能团。
活性测试例6抑制剂与PA-1细胞中PKM2的不可逆结合
活性测试例和图3表明,ZSQ13-83等抑制剂能够与PKM2变构位点附近的Cys474形成共价键,进而与PKM2不可逆地结合。ZSQ13-74是ZSQ13-83修饰了生物素标记的衍生物,保持了后者抑制PKM2的活性,理论上也能与细胞裂解液中的PKM2形成共价键,进而可通过链霉亲和素微珠(streptavidin beads)富集PKM2。当ZSQ系列PKM2抑制剂与PKM2不可逆地结合后,因结合口袋已被占据,ZSQ13-74便不能再与PKM2结合。因此,基于ZSQ13-74和链霉亲和素微珠的竞争富集实验,能准确地测定PKM2抑制剂是否能在活细胞中与PKM2不可逆地结合。
所采用的的生物测试方案为:通过活细胞处理、竞争结合拉低试验,测试本发明中的抑制剂是否与活细胞中的PKM2发生不可逆地结合。
方法:体外培养PA-1细胞,生长至对数生长期后,消化并收集细胞,1000rpm离心5min,弃上清,调整细胞浓度至1×106/mL。在12孔细胞培养板中,每孔加入1ml细胞,每孔加入1μL浓度为10mM的代表性药物的DMSO溶液(终浓度10μM),以DMSO对照,放置细胞培养箱(37℃,5%CO2)中培养4小时后,使用预冷PBS溶液清洗两遍,向孔中加入200μL NP40细胞裂解液和蛋白酶抑制剂,4℃裂解30分钟。收集裂解液,以15000rpm 4℃离心15min,将上清液转移至样品管中,加入ZSQ13-74(终浓度为100nM),置于4℃孵育过夜。加入10μL链霉亲和素微珠,置于室温结合2小时。微珠用1%NP40细胞裂解液洗10遍后,加入20μL 2%SDS裂解液裂解,95℃煮10分钟,上样,进行western-blot鉴定。
图5显示了代表性化合物如ZSQ13-83、ZSQ17-69和ZSQ17-80在10μM浓度下对ZSQ13-74共价结合PA-1细胞中PKM2的竞争性抑制。
从图5可以看出:
ZSQ13-74能够有效地共价结合并富集PA-1细胞裂解液中的PKM2;
PA-1细胞裂解液中的PKM1蛋白表达水平较低,ZSQ13-74也不能对其富集;
ZSQ13-83、ZSQ17-69和ZSQ17-80均能在PA-1活细胞中共价结合PKM2蛋白,使得ZSQ13-74不能再对其有效富集,说明本发明的化合物与PKM2的结合是共价/不可逆抑制。
从实施例4可知,本发明的化合物为PKM2变构型抑制剂,而变构抑制剂往往需要较高浓度才能有效抑制靶蛋白。令人惊讶地,本实施例进一步证明了本发明的PKM2抑制剂具有共价抑制机制,可通过共价作用增强其结合力,进而可以在较低浓度进行变构抑制,确保了低浓度下的有效抑制。
活性测试例7 ZSQ13-83对癌细胞信号通路的影响
在多种癌细胞中,能量供应的不足将导致AMPK信号通路的激活,进而抑制其他促进细胞生存增殖的信号通路(例如ERK通路),最终促使凋亡的发生。当癌细胞中的PKM2被抑制时,其在糖酵解过程中直接的ATP供应以及供能原料丙酮酸的供应都可能被抑制,进而促使AMPK磷酸化水平的上升以及癌细胞凋亡。另有报道,PKM2在某些癌细胞中还作为转录调控因子,正向调控促癌因子c-MYC的表达。因此,检测这些癌细胞信号通路中的关键环节,有助于理解PKM2抑制剂抑癌的具体下游机制。
所采用的的生物测试方案为:通过ZSQ13-83处理PA-1细胞,并测试细胞中AMPK和ERK的磷酸化水平、以及c-MYC表达水平的变化。
方法:体外培养PA-1细胞,生长至对数生长期后,消化并收集细胞,1000rpm离心5min,弃上清,调整细胞浓度至1×106/mL。在12孔细胞培养板中,每孔加入1ml细胞,每孔加入1μL不同浓度药物的DMSO溶液,以DMSO对照,放置细胞培养箱(37℃,5%CO2)中培养8小时后,使用预冷PBS溶液清洗两遍,吸去溶液,向孔中加入200μL RIPA细胞裂解液、蛋白酶抑制剂和磷酸酶抑制剂,转移至样品管中置于4℃摇床裂解30min后,15000rpm 4℃离心15min,取上清的细胞裂解液。使用BCA蛋白定量试剂盒检测每组蛋白含量,并使用PIPA裂解液调齐蛋白量,使终体积为100μL。样品进行western-blot鉴定。
图6显示了ZSQ13-83在10μM浓度下对PA-1细胞中AMPK和ERK的磷酸化水平(p-AMPK、p-ERK)、以及c-MYC表达水平的影响。
从图6可以看出,ZSQ13-83在1μM浓度下即能有效地激活PA-1细胞中的AMPK,激活的时间点约为12小时后;
经ZSQ13-83处理后,ERK的磷酸化发生应激性上调,然后再12小时后(即AMPK激活后)再次回落至加药前水平;
经ZSQ13-83处理16小时后,c-MYC的蛋白表达水平也被明显抑制;
这提示ZSQ13-83通过抑制PA-1细胞中PKM2,同时干扰了PKM2相关的供能和转录通路,最终能够有效抑制PA-1细胞的生长。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考,就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解,在阅读了本发明的上述讲授内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种式I化合物、或其药学上可接受的盐、或其立体异构体或互变异构体、水合物或溶剂化物;
Figure FDA0002575788120000011
其中,所述X1、X2各自独立地选自下组:无、O、S、NRa、CRbRc
Ra、Rb和Rc各自独立的选自:H或取代或未取代地C1-C6烷基;
R1、R2各自独立地选自下组:H、取代或未取代的C1-C6烷基、取代或未取代的C3-C8环烷基或-(C=O)-Rd,其中,Rd为取代或未取代的C1-C6烷基、取代或未取代的C3-C8环烷基;或R1、R2与相连的X1、X2和As共同形成取代或未取代的4至8元杂环,所述杂环含有一个As杂原子以及0-3个选自N、O和S的杂原子;
R3选自下组:H、取代或未取代的C1-C6烷基、取代或未取代的C2-C6烯基、取代或未取代的C2-C6炔基、取代或未取代的C3-C8环烷基或取代或未取代的C1-C3亚烷基-Re
Re选自下组:-CO-NRfRg、取代或未取代的6-10元芳基、取代或未取代的具有1-3个选自O、N和S的杂原子的5-10元杂芳基、取代或未取代的C3-C10环烷基或取代或未取代的具有1-3个选自O、N和S的杂原子的3-10元杂环烷基;所述取代是指基团上的一个或多个氢原子被选自下组的基团取代:卤素、-OH、-CN、-NH2、取代或未取代的C1-C6烷基、取代或未取代的C2-C6烯基、取代或未取代的C2-C6炔基、取代或未取代的C1-C6烷氧基、-(C=O)-取代或未取代的C1-C6烷基、-NRh-(C=O)-取代或未取代的C1-C6烷基、取代或未取代的C3-C10环烷基、取代或未取代的具有1-3个选自O、N和S的杂原子的3-10元杂环烷基、-C1-C4亚烷基-(O-CH2-CH2)m-NRf-(C=O)-Ri或-(C=O)-CH2(O-CH2-CH2)m-NRf-(C=O)-Ri
n为0、1、2、3或4;
各个R4独立地选自:H、卤素、D、OH、-NH3、-NO2、-CN、COOH、取代或未取代的C1-C6烷基、取代或未取代的C1-C6烷氧基、-OCO-取代或未取代的C1-C6烷基;
R5选自下组:取代或未取代的C1-C6烷基、取代或未取代的C2-C6烯基、取代或未取代的C2-C6炔基、取代或未取代的6-10元芳基、取代或未取代的具有1-3个选自O、N和S的杂原子的5-10元杂芳基、取代或未取代的C3-C10环烷基、或取代或未取代的具有1-3个选自O、N和S的杂原子的3-10元杂环烷基、-C1-C4亚烷基-(O-CH2-CH2)m-NRf-CO-Ri
Figure FDA0002575788120000012
其中,环A选自下组:取代或未取代的C3-C10环烷基、取代或未取代的具有1-4个选自O、N和S的杂原子的3-10元杂环烷基、取代或未取代的6-10元芳基、取代或未取代的具有1-4个选自O、N和S的杂原子的5-10元杂芳基;
L1选自下组:无、取代或未取代的C1-C6亚烷基、取代或未取代的C2-C6亚烯基、取代或未取代的C2-C6亚炔基或取代或未取代的C1-C6亚烷基-(C=O)-;
环B选自下组:取代或未取代的C3-C10环烷基、或取代或未取代的具有1-3个选自O、N和S的杂原子的3-10元杂环烷基、取代或未取代的6-10元芳基或取代或未取代的具有1-3个选自O、N、S的杂原子的5-10元杂芳基;其中,所述取代是指基团上的一个或多个氢原子被选自下组的取代基取代:卤素、-OH、-CN、-NH2、C1-C6烷氧基、C1-C6烷基、C2-C6烯基、C2-C6炔基、C1-C6卤代烷基、-CO-NRfRg、-NRfRg
各m独立地为0、1、2、3、4或5;
各Ri独立地选自下组:H、取代或未取代的C1-C6烷基、取代或未取代的C2-C6烯基、取代或未取代的C2-C6炔基、-L2-R9
其中,L2选自下组:取代或未取代的C1-C6亚烷基、取代或未取代的C2-C6亚烯基、取代或未取代的C2-C6亚炔基;
R9选自下组:取代或未取代的C3-C10环烷基、或取代或未取代的具有1-3个选自O、N和S的杂原子的3-10元杂环烷基、取代或未取代的6-10元芳基、取代或未取代的具有1-3个选自O、N和S的杂原子的5-10元杂芳基;
如未特别说明,所述“取代”是指基团上的一个或多个氢原子被选自下组的基团取代:卤素、-OH、-CN、-NRfRg、-NRf-CO-C1-C6烷基、-C1-C6烷基-CO-NRfRg、氧代(=O)、C1-C6烷基、C1-C6氧杂烷基、C2-C6烯基、C2-C6炔基、C1-C6烷氧基、C1-C6卤代烷基、-(C=O)-C1-C6烷基、C5-C10芳基、苄基、3-8元环烷基;和
各Rf和Rg独立地选自下组:H、C1-C6烷基、C2-C6烯基、C2-C6炔基、C3-C8环烷基或具有1-3个选自O、N和S的杂原子的3-10元杂环烷基,或Rf与Rg与相连的氮原子一起形成具有一个氮原子的3-7元环烷基。
2.如权利要求1所述的化合物,其特征在于,环A为取代或未取代的选自下组的基团:
Figure FDA0002575788120000021
3.如权利要求1所述的化合物,其特征在于,Re为取代或未取代的选自下组的基团:
Figure FDA0002575788120000022
其中,各Rj独立地选自下组:H、C1-C4烷氧基、C1-C4烷基、C1-C4卤代烷基、-(C=O)-C1-C4烷基、羟基取代的C1-C4烷基,-C1-C4亚烷基-(O-CH2-CH2)m-NH-(C=O)-Ri或-(C=O)-CH2(O-CH2-CH2)m-NH-(C=O)-Ri,m和Ri如上定义;
所述取代指基团的环碳原子上的一个或多个氢被选自下组的基团取代:卤素、氰基、C1-C4烷氧基、C1-C4烷基、-(C=O)-C1-C4烷基、羟基取代的C1-C4烷基、-NHCO-C1-C4烷基。
4.如权利要求1所述的化合物,其特征在于,所述式I化合物具有式Ia或Ib的结构:
Figure FDA0002575788120000031
其中,所述X1、X2、R1、R2、R3、R4、Ri、A、B、L1、n、m如权利要求1所定义。
5.如权利要求4所述的化合物,其特征在于,所述式Ia化合物具有IIa结构:
Figure FDA0002575788120000032
其中,Rk选自下组:C1-C4烷基、C1-C4卤代烷基、-(C=O)-C1-C4烷基、羟基取代的C1-C4烷基;
所述X1、X2、R1、R2、R4、A、B、L1、n如权利要求1所定义。
6.如权利要求1所述的化合物,其特征在于,所述化合物选自表1中的下组化合物:
ZSQ-5-39、ZSQ-5-40、ZSQ-5-42、ZSQ-5-43、ZSQ-5-44、ZSQ-5-45、ZSQ-5-47、ZSQ-5-77、ZSQ-5-78、ZSQ-5-80、ZSQ-5-81、ZSQ-5-82、ZSQ-5-83、ZSQ-6-2、ZSQ-6-3、ZSQ-6-37、ZSQ-6-49、ZSQ-6-50、ZSQ-6-51、ZSQ-6-52、ZSQ-6-54、ZSQ-6-55、ZSQ-6-56、ZSQ-6-91、ZSQ-7-32、ZSQ-7-33、ZSQ-7-34、ZSQ-7-35、ZSQ-7-36、ZSQ-7-37、ZSQ-7-86、ZSQ-7-106、ZSQ-8-32、ZSQ-8-33、ZSQ-8-49、ZSQ-8-50、ZSQ-9-19、ZSQ-9-24、ZSQ-9-25、ZSQ-9-26、ZSQ-9-27、ZSQ-9-28、ZSQ-9-30、ZSQ-9-31、ZSQ-9-32、ZSQ-9-33、ZSQ-9-34、ZSQ-9-35、ZSQ-9-36、ZSQ-9-37、ZSQ-10-101、ZSQ-10-104、ZSQ-11-8、ZSQ-11-9、ZSQ-11-11、ZSQ-11-12、ZSQ-11-31、ZSQ-11-32、ZSQ-11-34、ZSQ-11-37、ZSQ-11-79、ZSQ-11-80、ZSQ-11-101、ZSQ-11-104、ZSQ-12-15、ZSQ-12-54、ZSQ-12-66、ZSQ-12-67、ZSQ-12-70、ZSQ-12-73、ZSQ-12-76、ZSQ-12-80、ZSQ-12-84、ZSQ-12-85、ZSQ-13-74、ZSQ-13-83、ZSQ-13-96、ZSQ-13-97、ZSQ-13-98、ZSQ-13-99、ZSQ-13-100、ZSQ-13-101、ZSQ-17-69、ZSQ-17-74、ZSQ-17-75、ZSQ-17-79、ZSQ-17-80、ZSQ-17-81、ZSQ-17-86、ZSQ-17-87、ZSQ-20-29、ZSQ-20-30、AZY-5-37、AZY-5-26、AZY-4-31、AZY-4-30、AZY-4-36、ZSQ-1-78、ZSQ-1-68、ZSQ-1-97、ZSQ-1-94、ZSQ-13-34、ZSQ-13-37、ZSQ-13-63、ZSQ-13-102和ZSQ-19-99。
7.一种药物组合物,其特征在于,所述药物组合物包括:(a)如权利要求1所述的式I化合物、或其药学上可接受的盐、或其立体异构体或互变异构体、水合物或溶剂化物;和(b)药学上可接受的载体。
8.如权利要求1所述的式I化合物、或其药学上可接受的盐、或其立体异构体或互变异构体、水合物或溶剂化物或如权利要求7所述的药物组合物的用途,用于制备一药物或制剂,所述药物制剂用于:
(i)下调和/或抑制PKM2活性;
(ii)预防和/或治疗肿瘤;
(iii)降低和/或抑制肿瘤细胞的生长和/或增殖;
(iv)降低和/或抑制肿瘤细胞的转移;
(v)促进肿瘤细胞凋亡;和/或
(vi)降低和/或抑制细胞的糖酵解过程。
9.一种体外非治疗性的下调和/或抑制PKM2活性的方法,其特征在于,在如权利要求1所述的式I化合物、或其药学上可接受的盐、或其立体异构体或互变异构体、水合物或溶剂化物或如权利要求7所述的药物组合物存在下,培养细胞,从而在所述细胞中下调和/或抑制PKM2的活性。
10.如权利要求1所述式I化合物的制备方法,其特征在于,包括步骤:
步骤i:将A1的亚砷酸官能团以酯或酰胺的方式保护;
步骤ii:通过缩合反应在A2的胺基引入羰基连接的R5取代基;和
步骤iii:通过SN2取代反应在A3的胺基引入R3取代基;
Figure FDA0002575788120000041
其中,所述X1、X2、R1、R2、R4、R5和n如权利要求1所定义。
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