CN115991698A - 一种杂环化合物及其制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种杂环化合物及其制备方法与应用。所述杂环化合物的结构式如式I所示。该化合物具有优良的生物利用度，能够改善缺血再灌注动物模型中脑血流水平，减少脑梗死面积，可用于治疗脑卒中等疾病。

Description

一种杂环化合物及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于医药领域，具体涉及一种杂环化合物及其制备方法与应用。
背景技术
“脑卒中”(cerebral stroke)又称“中风”、“脑血管意外”(cerebralvascularaccident，CVA)。是一种急性脑血管疾病，是由于脑部血管突然破裂或因血管阻塞导致血液不能流入大脑而引起脑组织损伤的一组疾病，包括缺血性和出血性卒中。缺血性卒中的发病率高于出血性卒中，占脑卒中总数的60％～70％。颈内动脉和椎动脉闭塞和狭窄可引起缺血性脑卒中，年龄多在40岁以上，男性较女性多，严重者可引起死亡。出血性卒中的死亡率较高。调查显示，城乡合计脑卒中已成为我国第一位死亡原因，也是中国成年人残疾的首要原因，脑卒中具有发病率高、死亡率高和致残率高的特点。不同类型的脑卒中，其治疗方式不同。
目前，依达拉奉主要用于治疗缺血性脑卒中，但因其清除自由基和抗氧化作用已得到证实，各种实验研究亦显示依达拉奉对其他多种器官损伤具有保护作用，提示依达拉奉的作用不仅局限于治疗缺血性脑卒中，亦可在治疗各种与氧化应激密切相关的疾病中发挥作用。然而由于生物利用度较低，依达拉奉只能通过注射治疗脑卒中，口服的剂型更有助于脑卒中后期以及ALS(肌肉侧索硬化症)的治疗，因此发现一种能够口服的药物治疗脑卒中十分必要。
发明内容
本发明的目的是提供一种杂环化合物及其制备方法。
本发明所提供的杂环化合物，为式I所示的化合物或其药学上可接受的盐：
Figure BDA0003924291860000011
所述式(Ⅰ)中，R独立地选自下述基团中的任意一种：(C1-C6)烷基或含有取代基的(C1-C6)烷基，(C3-C8)碳环基烷基，(C2-C8)烯基或含有取代基的(C2-C8)烯基，(C2-C8)炔基或含有取代基的(C2-C8)炔基、(C6-C20)芳基或含有取代基的(C6-C20)芳基，(C2-C20)杂环基或含有取代基的(C2-C20)杂环基，-ORa，-NRbRc,-SO2(ORd)；
所述Ra，Rb，Rc，Rd独立地选自为氢，(C1-C5)烷烃或含有取代基的(C1-C5)烷烃、(C3-C8)碳环基烷基、(C2-C8)烯基或含有取代基的(C2-C8)烯基、(C2-C8)炔基或含有取代基的(C2-C8)炔基、(C6-C20)芳基或含有取代基的(C6-C20)芳基、(C2-C20)杂环基或含有取代基的(C2-C20)杂环基。
进一步的，所述式(Ⅰ)中，R独立地选自下述基团中的任意一种：(C1-C6)烷基、卤素取代的(C1-C6)烷基、含氮和/或氧的杂环、(C1-C5)烷烃或含有取代基的(C1-C5)烷烃所取代的含氮和/或氧的杂环、羟基或氨基取代的含氮和/或氧的杂环、乙酰基取代的羟基或氨基所取代的含氮和/或氧的杂环、甲基或乙基取代的氨基所取代的含氮和/或氧的杂环、苯环、(C1-C5)烷基或含有取代基(卤素)的(C1-C5)烷基所取代的苯环、羟基或氨基取代的苯环、乙酰基取代的羟基或氨基所取代的苯环；甲基或乙基取代的氨基所取代的苯环。
优选的，所述式(Ⅰ)中，所述R独立地选自甲基、叔丁基、三氟甲基、苯基、乙酰氧基苯基、吡啶基、吡咯基、哌啶基、吗啉基、吡嗪基。
具体的，所述式I所示的化合物可为下述任一所示化合物：
Figure BDA0003924291860000021
本发明中所述式I所示化合物药学上可接受的盐是指在可靠的医学判断范围内，适合用于与人类和低等动物的组织接触而不出现过度的毒性、刺激、过敏反应等，且与合理的效果/风险比相称的盐。
我们还发现R为一些常用修饰基团时，很多不能够顺利获得，举例说明，R为苄基、苯乙基以及氨基和羟基取代的苄基和苯乙基时，不能够顺利合成出样品。如下式：
Figure BDA0003924291860000031
本发明还提供了上述的式I所示化合物或其药学上可接受的盐在制备预防和/或治疗缺血性脑部疾病中的应用。
所述缺血性脑部疾病包括脑卒中、阿尔兹海默症、肌肉侧索硬化症等。
本发明还提供了一种用于预防和/或治疗缺血性脑部疾病的药物或药物组合物，包括如上述所述的式I所示化合物或其药学上可接受的盐，以及药学上可接受的载体。
所述药物可通过注射、喷射、渗透、吸收、物理或化学介导的方法导入机体如肌肉、皮内、皮下、静脉、粘膜组织；或是被其他物质混合或包裹后导入机体。
优选地，所述缺血性脑部疾病疾病为与脑细胞改善有关的疾病。
优选地，所述缺血性脑部疾病包括脑卒中、阿尔兹海默症、肌肉侧索硬化症等。
优选地，所述药物或药物组合物的剂型为口服固体制剂或液体制剂；优选地，所述液体制剂为注射液。上述各种剂型的药物均可以按照药学领域的常规方法制备。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明式I所示的化合物，能够通过灌胃形式改善缺血再灌注动物的脑血流及梗死面积，提示能够通过口服固体制剂的形式制备用于治疗脑卒中、阿尔兹海默症、ALS等疾病。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。以下提供的实施例可作为本技术领域普通技术人员进行进一步改进的指南，并不以任何方式构成对本发明的限制。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、3-甲基-1-(3,5,6-三甲基吡嗪-2-基)-1氢-吡唑-5-烟酸酯的合成(受试药1)
Figure BDA0003924291860000041
1)2,3,5-三甲基吡嗪1-氧化物
Figure BDA0003924291860000042
将2,3,5-三甲基吡嗪(20.0g，0.164mol)溶解于醋酸(100mL)中，油浴加热至80℃，分批加入过硼酸钠四水合物(38.0g,0.247mol)，恒温搅拌反应20h。过滤除去反应液中的不溶物，浓缩，柱层析纯化得到黄色透明液体2,3,5-三甲基吡嗪1-氧化物(18.3g，80.9％)。1HNMR(DMSO-d6 400MHz)δ9.24(s,1H),2.45(s,3H),2.34(s,6H).ESI-MS m/z:139.1[M+H]+.
2)2-氯-3,5,6-三甲基吡嗪
Figure BDA0003924291860000043
将三氯氧磷(90mL)、催化量浓硫酸加入三口圆底烧瓶中，冰水浴冷却至10℃，滴加2,3,5-三甲基吡嗪1-氧化物(18.0g，0.130mol)，滴加完毕，缓慢加热至100℃，恒温搅拌20h。减压蒸馏反应液，残留液倒入饱和碳酸氢钠水溶液中，二氯甲烷萃取，浓缩，柱层析纯化得到白的固体2-氯-3,5,6-三甲基吡嗪(7.5g，37.0％)。1H NMR(DMSO-d6 400MHz)δ2.56(s,3H),2.47(s,6H).ESI-MS m/z:157.6[M+H]+.
3)2-肼基-3,5,6-三甲基吡嗪
Figure BDA0003924291860000044
混合2-氯-3,5,6-三甲基吡嗪(7.0g，44.9mmol)、80％水合肼(100mL)，100℃回流反应48h。浓缩反应液，柱层析纯化得到白的固体2-肼基-3,5,6-三甲基吡嗪(4.5g，65.9％)。1H NMR(DMSO-d6 400MHz)δ7.25(s,1H),4.08(s,2H),2.29-2.19(m,9H).ESI-MSm/z:153.1[M+H]+.
4)3-甲基-1-(3,5,6-三甲基吡嗪-2-基)-1氢-吡唑-5-醇
Figure BDA0003924291860000051
混合2-肼基-3,5,6-三甲基吡嗪(4.0g，26.3mmol)、乙酰乙酸乙酯(6.8g，52.6mmol)、水(20mL)，100℃恒温搅拌24h。浓缩反应液，柱层析纯化得到黄色油状物3-甲基-1-(3,5,6-三甲基吡嗪-2-基)-1氢-吡唑-5-醇(2.2g，38.4％)。1H NMR(CDCl3 400MHz)δ3.42(s,2H),2.54-2.21(m,12H).ESI-MS m/z:219.1[M+H]+.
5)3-甲基-1-(3,5,6-三甲基吡嗪-2-基)-1氢-吡唑-5-烟酸酯
Figure BDA0003924291860000052
将3-甲基-1-(3,5,6-三甲基吡嗪-2-基)-1氢-吡唑-5-醇(0.2g，0.92mmol)、三乙胺(0.19g，1.84mmol)溶解于二氯甲烷(5mL)中，滴加烟酰氯盐酸盐(0.2g，1.1mmol)的二氯甲烷(2mL)溶液，室温反应5h。浓缩反应液，柱层析纯化得到白色固体3-甲基-1-(3,5,6-三甲基吡嗪-2-基)-1氢-吡唑-5-烟酸酯(0.15g，50.5％)。1H NMR(DMSO-d6400MHz)δ9.13-7.41(m,4H),6.30(s,1H),2.55-2.37(m,12H).ESI-MS m/z:324.1[M+H]+.
实施例2、3-甲基-1-(3,5,6-三甲基吡嗪-2-基)-1氢-吡唑-5-乙酸酯的合成(受试药2)
Figure BDA0003924291860000053
综合实施例1的合成方法，原料乙酸酐与中间体1-5酯化反应得到白色固体3-甲基-1-(3,5,6-三甲基吡嗪-2-基)-1氢-吡唑-5-乙酸酯。1H NMR(DMSO-d6 400MHz)δ6.30(s,1H),2.55-2.37(m,15H).ESI-MS m/z:261.1[M+H]+.
实施例3、3-甲基-1-(3,5,6-三甲基吡嗪-2-基)-1氢-吡唑-5-三氟乙酸酯的合成
Figure BDA0003924291860000061
综合实施例1的合成方法，原料三氟乙酸酐与中间体1-5酯化反应得到白色固体3-甲基-1-(3,5,6-三甲基吡嗪-2-基)-1氢-吡唑-5-三氟乙酸酯。1H NMR(DMSO-d6 400MHz)δ6.30(s,1H),2.55-2.37(m,12H).ESI-MS m/z:315.1[M+H]+.
实施例4、3-甲基-1-(3,5,6-三甲基吡嗪-2-基)-1氢-吡唑-5-特戊酸酯的合成(受试药5)
Figure BDA0003924291860000062
综合实施例1的合成方法，原料特戊酰氯与中间体1-5酯化反应得到白色固体3-甲基-1-(3,5,6-三甲基吡嗪-2-基)-1氢-吡唑-5-特戊酸酯。1H NMR(DMSO-d6 400MHz)δ6.03(s,1H),2.55-2.37(m,12H),1.25(s,9H).ESI-MS m/z:303.1[M+H]+.
实施例5、3-甲基-1-(3,5,6-三甲基吡嗪-2-基)-1氢-吡唑-5-基-1氢-吡咯-2-羧酸酯的合成
Figure BDA0003924291860000063
综合实施例1的合成方法，原料1氢-吡咯-2-羧酸与中间体1-5酯化反应得到白色固体3-甲基-1-(3,5,6-三甲基吡嗪-2-基)-1氢-吡唑-5-1氢-吡咯-2-羧酸酯。1H NMR(DMSO-d6 400MHz)δ7.56-6.65(m,3H),6.03(s,1H),2.55-2.37(m,12H).ESI-MS m/z:312.1[M+H]+.
实施例6、3-甲基-1-(3,5,6-三甲基吡嗪-2-基)-1氢-吡唑-5-基-哌啶-2-羧酸酯的合成
Figure BDA0003924291860000064
综合实施例1的合成方法，原料哌啶-2-羧酸与中间体1-5酯化反应得到白色固体3-甲基-1-(3,5,6-三甲基吡嗪-2-基)-1氢-吡唑-5-哌啶-2-羧酸酯。1H NMR(DMSO-d6400MHz)δ6.03(s,1H),3.75(m,1H),2.75-2.37(m,14H),1.62-1.47(m,6H).ESI-MS m/z:330.1[M+H]+.
实施例7、3-甲基-1-(3,5,6-三甲基吡嗪-2-基)-1氢-吡唑-5-基-吗啉-2-羧酸酯的合成
Figure BDA0003924291860000071
综合实施例1的合成方法，原料吗啉-2-羧酸与中间体1-5酯化反应得到白色固体3-甲基-1-(3,5,6-三甲基吡嗪-2-基)-1氢-吡唑-5-吗啉-2-羧酸酯。1H NMR(DMSO-d6400MHz)δ6.33(s,1H),3.75-3.21(m,7H),2.75-2.37(m,12H).ESI-MS m/z:332.1[M+H]+.
实施例8、3-甲基-1-(3,5,6-三甲基吡嗪-2-基)-1氢-吡唑-5-基-吡嗪-2-羧酸酯的合成
Figure BDA0003924291860000072
综合实施例1的合成方法，原料吡嗪-2-羧酸与中间体1-5酯化反应得到白色固体3-甲基-1-(3,5,6-三甲基吡嗪-2-基)-1氢-吡唑-5-吡嗪-2-羧酸酯。1H NMR(DMSO-d6400MHz)δ9.36-8.78(m,3H),6.03(s,1H),2.75-2.37(m,12H).ESI-MS m/z:325.1[M+H]+.
实施例9、3-甲基-1-(3,5,6-三甲基吡嗪-2-基)-1氢-吡唑-5-基-2-乙酰氧基苯甲酸酯的合成(受试药3)
Figure BDA0003924291860000073
综合实施例1的合成方法，原料乙酰水杨酸与中间体1-5酯化反应得到白色固体3-甲基-1-(3,5,6-三甲基吡嗪-2-基)-1氢-吡唑-5-基-2-乙酰氧基苯甲酸酯。1H NMR(DMSO-d6 400MHz)δ8.18-7.76(m,4H),6.03(s,1H),2.75-2.37(m,15H).ESI-MS m/z:381.1[M+H]+.
实施例10、3-甲基-1-(3,5,6-三甲基吡嗪-2-基)-1氢-吡唑-5-基-苯甲酸酯的合成(受试药4)
Figure BDA0003924291860000081
综合实施例1的合成方法，原料苯甲酸与中间体1-5酯化反应得到白色固体3-甲基-1-(3,5,6-三甲基吡嗪-2-基)-1氢-吡唑-5-基-苯甲酸酯。1H NMR(DMSO-d6 400MHz)δ8.11-7.66(m,5H),6.03(s,1H),2.75-2.37(m,12H).ESI-MS m/z:323.1[M+H]+.
实施例11、药效试验
采用线栓法制备大鼠局灶性脑缺血再灌注(tMCAO)模型，考察受试物对tMCAO模型大鼠的治疗作用。
大鼠局灶性脑缺血再灌注(tMCAO)模型的具体造模方法如下：在术前12h，大鼠给食约30g/只。3-4％异氟烷诱导麻醉，1.5-2.5％异氟烷维持麻醉，仰卧位置于37℃恒温手术台上。剪开颈部中线皮肤，钝性分离皮下组织及肌肉，分离右侧颈总动脉、颈内动脉和颈外动脉，在颈外动脉上穿两根结扎线，结扎远心端，在颈总动脉和颈内动脉各放置一动脉夹，在颈外动脉距颈总动脉分叉处约4mm斜行45°剪一小口并插入合适的线栓，轻轻结扎近心端，剪断颈外动脉，调整好线栓方向及角度，轻推栓线，将栓线插入到颈内动脉后松开动脉夹，继续将栓线插入，直至线栓黑点标记处到达颈内动脉与颈总动脉交界处，长度约18～20mm。扎紧颈外动脉近心端，固定线栓，确认无出血后缝合皮肤，维持大鼠体温，并皮下注射1mg/kg美洛昔康止痛药。
缺血2h后，3-4％异氟烷诱导麻醉，1.5-2.5％异氟烷维持麻醉，剪开皮肤缝合线，打开颈外动脉近心端结扎线，取出线栓，实行再灌注，重新结扎并确认无出血后缝合皮肤。假手术对照组除插入线栓后立即拔出、无需再灌注外，其余步骤同上。术后可俯卧即可返笼。
造模后待动物处于清醒状态时，参考Zea Longa的4分制评分标准对动物进行行为学评分，评分在1-3分的动物判断为造模成功动物，不符合要求的动物应剔除。方法：使用SPF级雄性SD大鼠，线栓法制备tMCAO大鼠模型，造模成功的动物随机分为6组：模型对照组，受试药1，受试药2、受试药3、受试药4、受试药5，每组动物数≥6只；另设假手术对照组，手术插入线栓后立即拔出的动物6只。各组均在脑缺血4h后(假手术组为拔出线拴后4h)首次给予各药物或溶媒，每组给药量为3×10-5mol/kg，给药体积为3mL/kg，共给药3次，每两次给药时间间隔为24h。其中，假手术对照组和模型对照组右侧颈静脉置管推注溶媒，其它组静脉推注各受试药，给药时间均为20min；检测术前、首次给药前和末次给药后24h脑血流量，计算脑血流量降低百分比、恢复百分比、改善百分比；末次给药完毕约24h后，检测转棒试验掉落潜伏期、行为学评分和脑梗死面积百分比。
结果：各受试药组均显著优于模型对照组，1、3、4组优于2、5组。
溶媒：分别取5mLDMSO，10mL Solutol，85mL氯化钠注射液(0.9％)，混匀，即得。
受试药：称取受试物用溶媒溶解并稀释至20ml。
1.脑血流量
各组分别测定术前、首次给药前和末次给药后24h脑血流量情况。末次检测时间为行为学评分之后。
2.脑梗死面积百分比
末次脑血流量检测后，各组动物麻醉后断头处死，迅速取出脑组织，分离大脑，-80℃冷冻约5min，将大脑均匀切成5片，迅速置于1-2％的氯化三苯四氮唑(TTC)的磷酸缓盐冲溶液中，37℃避光孵育，至肉眼可见正常组织呈红色、脑梗死组织呈白色时，拍照，图像分析软件ImagePro Plus 6.0分析白色部分组织面积(脑梗死面积)和全脑面积，按公式计算脑梗死面积百分比：脑梗死面积百分比(％)＝脑梗死面积/全脑面积×100％。
表1药物对大鼠转棒试验掉落潜伏期的影响
Figure BDA0003924291860000091
Figure BDA0003924291860000092
注：vs假手术对照组：##p<0.01；vs模型对照组：**p<0.01；vs受试药1高剂量组：^，p<0.05。
3.行为学评分
由表2可见，与假手术对照组比较，模型对照组大鼠行为学评分显著升高(p<0.01)；与模型对照组比较，受试药组大鼠行为学评分显著降低(p<0.05或0.01)。
表2、药物对大鼠行为学评分的影响
Figure BDA0003924291860000093
Figure BDA0003924291860000094
Figure BDA0003924291860000101
注：vs假手术对照组：##p<0.01；vs模型对照组：*p<0.05，**p<0.01。
4.脑血流量
表3、药物对大鼠脑血流量的影响
Figure BDA0003924291860000102
Figure BDA0003924291860000103
注：vs假手术对照组：##p<0.01；vs模型对照组：*p<0.05，**p<0.01；vs受试药1高剂量组：^p<0.05；vs受试药1低剂量1组：&p<0.05，&&p<0.01。
5.脑梗死面积百分比
表4、药物对大鼠脑梗死面积百分比的影响
Figure BDA0003924291860000104
Figure BDA0003924291860000105
注：vs假手术对照组：##p<0.01；vs模型对照组：*p<0.05，**p<0.01；vs受试药1低剂量1组：&p<0.05。
各受试药物组均可显著改善模型动物掉落潜伏期、行为学评分、脑梗死面积百分比、脑血流量及恢复百分比、改善百分比；受试药1、3、4组优于2、5组。

Claims (10)

1.式I所示的化合物或其药学上可接受的盐：
Figure FDA0003924291850000011
所述式(Ⅰ)中，R独立地选自下述基团中的任意一种：(C1-C6)烷基或含有取代基的(C1-C6)烷基，(C3-C8)碳环基烷基，(C2-C8)烯基或含有取代基的(C2-C8)烯基，(C2-C8)炔基或含有取代基的(C2-C8)炔基、(C6-C20)芳基或含有取代基的(C6-C20)芳基，(C2-C20)杂环基或含有取代基的(C2-C20)杂环基，-ORa，-NRbRc,-SO2(ORd)；
所述Ra，Rb，Rc，Rd独立地选自为氢，(C1-C5)烷烃或含有取代基的(C1-C5)烷烃、(C3-C8)碳环基烷基、(C2-C8)烯基或含有取代基的(C2-C8)烯基、(C2-C8)炔基或含有取代基的(C2-C8)炔基、(C6-C20)芳基或含有取代基的(C6-C20)芳基、(C2-C20)杂环基或含有取代基的(C2-C20)杂环基。
2.根据权利要求1所述的化合物或其药学上可接受的盐，其特征在于：
所述式(Ⅰ)中，R独立地选自下述基团中的任意一种：(C1-C6)烷基、卤素取代的(C1-C6)烷基、含氮和/或氧的杂环、(C1-C5)烷烃或含有取代基的(C1-C5)烷烃所取代的含氮和/或氧的杂环、羟基或氨基取代的含氮和/或氧的杂环、乙酰基取代的羟基或氨基所取代的含氮和/或氧的杂环、甲基或乙基取代的氨基所取代的含氮和/或氧的杂环、苯环、(C1-C5)烷基或含有取代基(卤素)的(C1-C5)烷基所取代的苯环、羟基或氨基取代的苯环、乙酰基取代的羟基或氨基所取代的苯环；甲基或乙基取代的氨基所取代的苯环。
3.根据权利要求2所述的化合物或其药学上可接受的盐，其特征在于：
所述式(Ⅰ)中，所述R独立地选自甲基、叔丁基、三氟甲基、苯基、乙酰氧基苯基、吡啶基、吡咯基、哌啶基、吗啉基、吡嗪基。
4.根据权利要求3所述的化合物或其药学上可接受的盐，其特征在于：
所述式I所示的化合物为下述任一所示化合物：
Figure FDA0003924291850000012
Figure FDA0003924291850000021
5.权利要求1-4中任一项所述的化合物或其药学上可接受的盐在制备预防和/或治疗缺血性脑部疾病的药物中的应用。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述缺血性脑部疾病包括脑卒中、阿尔兹海默症、肌肉侧索硬化症。
7.一种用于预防和/或治疗缺血性脑部疾病的药物或药物组合物，包括权利要求1-4中任一项所述的化合物或其药学上可接受的盐，以及药学上可接受的载体。
8.根据权利要求7所述的药物或药物组合物，其特征在于：所述疾病为与脑细胞改善有关的疾病。
9.根据权利要求7所述的药物或药物组合物，其特征在于：所述缺血性脑部疾病包括脑卒中、阿尔兹海默症、肌肉侧索硬化症。
10.根据权利要求7-9中任一项所述的药物或药物组合物，其特征在于：所述药物或药物组合物的剂型为口服固体制剂或液体制剂。
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