苯并雜環取代1,3,4-噁二唑類化合物及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及醫藥技術領域，具體涉及一種苯并雜環取代1，3, 4-噁二唑類化合物 及其制備方法、以及其作為果糖-1，6-二磷酸酯酶（簡稱FBPase)抑制劑和作為蛋白酪氨 酸磷酸酯酶IB(簡稱PTP1B)抑制劑的應用以及在制備治療II型糖尿病藥物中應用。
【背景技術】
[0002] 糖尿病是嚴重威脅人類健康的重大疾病之一。流行病學的統計數據表明：至2010 年，全世界糖尿病患者約2. 85億，且近年來發病人數呈快速增長態勢，預計到2030年，患病 人數可能達到2010年的兩倍。同樣來自2010年的統計數據，中國的糖尿病患者數超過了 9200萬，即成年人中大約有十分之一患有糖尿病，且另有1. 48億人臨床顯示出初期癥狀， 成為了糖尿病高危人群。
[0003] 由于成因不同，糖尿病可分為四類，即：1型、II型、妊娠糖尿病及其他類型。I型 糖尿病因胰腺中β細胞被自身免疫系統攻擊導致不能正常分泌胰島素，因此I型糖尿病也 被稱為胰島素依賴型，多見于兒童或青少年。II型糖尿病以胰島素抵抗（即體內組織對胰 島素的敏感性降低）為特征，同時也伴隨著胰島素的分泌不足。而胰島素是胰腺β細胞分 泌的人體內唯一的降血糖激素，在維持人體正常血糖水平中扮演多種關鍵角色，如：促進葡 萄糖從血液到細胞的轉運、加速糖原合成、抑制糖原分解、加速糖的有氧氧化、減少糖異生、 減緩脂肪動員促進葡萄糖利用等。人體外周組織，如肌肉、脂肪等對胰島素促進葡萄糖的吸 收、轉化、利用發生了抵抗將導致血糖的升高，即使胰島素分泌足夠。因此，II型糖尿病也 被稱為非胰島素依賴型，占到糖尿病患者的90%以上。
[0004] 研究證實，造成II型糖尿病人血糖異常升高的直接且主要的原因是內源性葡萄 糖生成量的增加。內源性葡萄糖的生成有兩條途徑：其一，糖異生作用（GNG);其二，糖原 分解作用。其中，糖異生被進一步證實是造成肝臟中葡萄糖過量生成的主要元兇。通過 糖異生，三碳底物在多步酶促反應作用后轉化成葡萄糖（三碳底物主要為丙酮酸和甘油， 而乳酸、丙氨酸等底物通過生成丙酮酸參與到糖異生過程）。因而，抑制糖異生過程成為 抑制葡萄糖生成進而控制血糖水平從而治療糖尿病的有效途徑。其中果糖-1，6-二磷酸 酯酶（fructose-l，6_bisphosphatase，簡稱FBPase)是GNG過程的限速酶，參與所有三 碳底物通過GNG生成葡萄糖過程，它催化1，6-二磷酸果糖脫去一分子磷酸生成6-磷酸 果糖，被認為是抑制糖異生水平的理想分子祀標（Drug Discovery Today :Therapeutic Strategies2007,4,103)。
[0005] Metabasis Therapeutics 公司和 Dachii Sankyo 公司研究 FBPase 的天然變構抑 制劑5'-腺嘌呤核苷酸（簡稱AMP)為先導，通過系統的藥物設計的方法成功得到了候選藥 物MB07803等系列高活性FBPase抑制劑已進入臨床研究，但是因 AMP類似物存在和其它與 AMP結合的酶（如：腺苷激酶，腺苷酸激酶，AMP脫氨酶，糖原磷酸化酶和磷酸果糖激酶）作 用的可能，給這類化合物的研究帶了潛在的風險。
[0006] 近年來報道的不含磷酸基團的非AMP類似物也表現出了對FBPase較好抑制活性 (J. Med. Chem. 2002,45, 3865 ；Bioorg. Med. Chem. Lett. 2006,16,1811 ；Bioorg. Med. Chem. Lett. 2008,18,4708.)，且部分化合物的藥代動力學性能優異，這類小分子的非AMP類物成 為了 FBPase研究的主流方向。但報道的化合物種類有限，且因活性及生物利用度不佳等問 題尚無藥物進入臨床研究。
【發明內容】
[0007] 本發明在現有技術的基礎上，提出一種新的苯并雜環取代1，3,4_噁二唑類化合 物及其制備方法。本發明通過保留現有結構中的N-H，引入并雜環，從結構上增強了化合物 的剛性，從而固定了化合物的構象，提升化合物與酶的結合能力。
[0008] 本發明苯并雜環取代1，3,4-噁二唑類化合物，其結構如式（I)所示：
[0009]
式⑴；
[0010] 式⑴中，R^R2分別為C1~C6烷基、C 1~C6烷氧基、NH2、羥烷酰胺基、Cl、Br、I、 F、CF3、-COR3 或-COOR3 ;其中，R3 為 Cl ~C6 烷基；
[0011] 式（I)中，與苯環駢聯的雜環為以下任一化學式所示結構：
[0012]
[0013] 其中，R4為H、Cl、Br或C1~C4烷基；R 5為H或Cl~C4烷基。
[0014] 本發明苯并雜環取代1，3,4-噁二唑類化合物中，所含有的一個雜環與苯環B的3， 4位駢聯。
[0015] 本發明還提出了苯并雜環取代1，3, 4-噁二唑類化合物的制備方法，以并雜環苯 甲酸與R1、R2取代的苯甲酰肼作為原料，在二氯甲烷或四氫呋喃中，在縮合劑、縛酸劑的作 用下，縮合得到雙酰肼化合物；然后，在四氫呋喃中，以N-(三乙基銨磺酰）氨基甲酸甲酯作 為脫水試劑，回流反應得到所述式（I)化合物；所述制備方法的反應式如下所示：
[0016]
[0017] 其中，R1，R2分別為C1~C 6烷基、C1~C6烷氧基、NH2、羥烷酰胺基、Cl、Br、I、F、 CF3、-COR3 或-COOR3 ;其中，R3 為 Cl ~C6 烷基；
[0018] 其中，與苯環駢聯的雜環為以下任一化學式所示結構：
[0019]
[0020] 其中，R4為H、C1、或C1~C4烷基；R 5為H或Cl~C4烷基。
[0021] 其中，所述縮合劑為1-乙基-(3-二甲氨基丙基）碳二亞胺鹽酸鹽和1-羥基-苯 并三氮唑；其中，所述1-乙基-(3-二甲氨基丙基）碳二亞胺鹽酸鹽和所述1-羥基-苯并 三氮唑兩種縮合劑的用量為摩爾比1 : 1。
[0022] 其中，所述縮合劑與原料R1、!?2取代的苯甲酰肼的用量比為摩爾比1.3~2 : 1。
[0023] 其中，所述縛酸劑為吡陡、3-甲基吡啶或4-甲基吡啶。
[0024] 其中，所述脫水試劑與所述雙酰肼化合物的用量比為1.5 : 1~3 : 1。
[0025] 本發明制備方法包括以下步驟：
[0026]
[0027] 其中，步驟a，以并雜環苯甲酸（2)與R1及R2取代苯甲酰肼（3)為原料，以二氯甲 烷或四氫呋喃作溶劑，在縮合劑與縛酸劑作用下縮合得到雙酰肼化合物（4)。步驟a中，所 用縮合劑為1-乙基-(3-二甲氨基丙基）碳二亞胺鹽酸鹽（EDC)和1-羥基-苯并三氮唑 (HOBt)，兩種縮合劑按I : 1摩爾配制，所用縮合劑的加入量為原料取代苯甲酰肼摩爾量 的1. 3~2倍，縛酸劑選用吡啶，3-甲基吡啶或4-甲基吡啶，反應溫度為室溫，反應時間為 18~36小時；
[0028] 步驟b，雙酰肼化合物（4)在四氫呋喃中，以N-(三乙基銨磺酰）氨基甲酸甲酯（伯 吉斯試劑）為脫水試劑，回流反應2~5小時得到化合物I。伯吉斯試劑與雙酰肼化合物 (4)的比例為I. 5 : 1~3 : 1。
[0029] 本發明還提出了式（I)所示苯并雜環取代1，3, 4-噁二唑類化合物作為FBPase抑 制劑的應用。本發明還提出了式（I)所示苯并雜環取代1，3, 4-噁二唑類化合物在制備治 療II型糖尿病藥物中的應用，其中，式（I)所示苯并雜環取代I，3,4-噁二唑類化合物抑制 FBPase 活性。
[0030] 本發明還提出了式（I)所示苯并雜環取代1，3, 4-噁二唑類化合物作為PTPlB抑 制劑的應用，即，本發明化合物對蛋白酪氨酸磷酸酯酶具有效抑制作用。可見，本發明化合 物對治療II型糖尿病的另一個重要靶標--蛋白酪氨酸磷酸酯酶（PTPlB)亦具有一定的 抑制作用。
[0031] 本發明式（I)所示苯并雜環取代1，3, 4-噁二唑類化合物既能有效抑制FBPase活 性，又能有效抑制PTPlB活性，其對II型糖尿病的雙靶標均具有抑制作用。
[0032] 本發明有益效果還包括，本發明式（I)苯并雜環取代1，3,4_噁二唑類化合物，其 結構不同于現有技術（專利申請號201210405000. 0和201310113916. 3)，苯并雜環的引入， 可以改善分子的親水性，可以改善化合物的生物利用度。 【具體實施方式】
[0033] 結合以下具體實施例，對本發明作進一步的詳細說明，本發明的保護內容不局限 于以下實施例。在不背離發明構思的精神和范圍下，本領域技術人員能夠想到的變化和優 點都被包括在本發明中，并且以所附的權利要求書為保護范圍。實施本發明的過程、條件、 試劑、實驗方法等，除以下專門提及的內容之外，均為本領域的普遍知識和公知常識，本發 明沒有特別限制內容。
[0034] 實施例1制備本發明化合物I-I (R1=CH3, R4=Cl, ΛΙΤ. 雜環=
[0035]
[0036] 2-氯-IH-Π 引哚-6-甲酸（I. 95g，IOmmol)和對甲基苯甲酰肼（I. 5g，IOmmol)懸浮 于40mL四氫呋喃中，隨后加入EDC(3. 2g)、H0Bt(2. Ig)和3-甲基吡啶（3. 5mL)，室溫攪拌 反應24小時后，過濾，濾餅以四氫呋喃洗滌后得類白色固體，干燥后得雙酰肼3. 05g，不經 純化用于下一步。
[0037] 將上步所得雙酰肼（3. 05g)懸浮于30mL干燥的四氫呋喃溶液中，加入N-(三 乙基銨磺酰）氨基甲酸甲酯（伯吉斯試劑）（4g)，升溫回流反應3. 5小時，冷卻后過濾， 收集濾液，減壓濃縮至近干，加入二氯甲烷（50mL)，甲醇（IOmL)和水（50mL)，攪拌10 分鐘后分去水相，收集有機相，減壓濃縮至干，無水乙醇重結晶后得白色固體產物即化 合物 1-1(2. 45g)，收率 85 %。1H NMR (400MHz，DMS0-d6) : δ 2.42 (s，3H)，6.62 (s，lH)， 7· 44 (d，J=7. 7Hz，2H)，7· 69 (d，J=8. 2Hz，1H)，7· 79 (d，J=8. 2Hz，1H)，8· 03 (d，J=7. 7Hz，2H)， 12. 37(s,lH) ；13C NMR(100MHz, DMS0-d6) ： δ 164. 8,163. 6,142. 0,134. 8,130. 2,129. 9 (2C), 126. 5(2C), 126. 3,120. 7,120. 3,118. 2,116. 3,109. 5,100. 3,21. l〇
[0038] 實施例2制備本發明化合物1-2 (R1=CH3,
雜環=