一种微管蛋白抑制剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于化学医药领域，具体涉及一种微管蛋白抑制剂及其制备方法和应用。

背景技术

微管是构成细胞骨架的主要成分，存在于所有的真核细胞中。由于微管在细胞有丝分裂过程中承担的重要作用，微管蛋白逐渐成为医药工作者研究与开发抗癌药物的重要靶点之一。根据微管蛋白抑制剂在微管蛋白上的作用位点的不同，微管蛋白抑制剂可分为3种类型：①作用于秋水仙碱位点的微管蛋白抑制剂；②作用于长春碱位点的微管蛋白抑制剂；③作用于紫杉醇位点的微管蛋白抑制剂。目前，长春碱和紫杉醇位点微管蛋白抑制剂类药物已在肿瘤临床治疗方面占据了重要地位，紫杉醇更是已成为肺癌、乳腺癌和卵巢癌的重要一线治疗药物。然而，和其他抗肿瘤药物一样，难以耐受的副作用及用药后耐药性的出现限制了微管蛋白抑制剂的临床使用。因此，开发新型的具有更强活性、更低毒性、并且对多药耐药肿瘤细胞更有效的新型微管蛋白抑制剂具有很大的应用前景。

在中国专利申请“CN105263907A作为蛋白质酪氨酸激酶调节剂的N-(3-氟苄基)-2-(5-(4-吗啉代苯基)吡啶-2-基)乙酰胺”中公开了一种如下结构的化合物。

文献表明，该化合物表现出对微管蛋白的抑制作用，从而对癌症、初癌等具有治疗和预防作用。然而该化合物仍然存在抑制作用较弱的问题。

发明内容

针对现有技术中，微管蛋白抑制剂临床使用面临的问题，本发明提供一种微管蛋白抑制剂及其制备方法与应用，该类化合物对微管蛋白具有更强的抑制作用，从而对癌细胞、人永生化表皮细胞表现出更强的抑制作用。

式I所示的化合物、或其立体异构体、或其药学上可接受的盐：

其中，X选自硝基或

R

或，R

所述取代基是C

R

优选的，所述R

或，R

优选的，所述R

或，R

优选的，所述R

优选的，所述式I化合物为式II所示化合物：

其中，X选自硝基或

R

或，R

优选的，所述R

或，R

优选的，所述R

或，R

优选的，所述化合物为以下化合物：

本发明还提供式I化合物的制备方法，其特征在于，通过如下步骤进行反应：

其中，X和R

优选的，通过如下步骤进行反应：

(1)中间体M-1的合成步骤为：

将5-溴-2-氟吡啶与丙二酸二乙酯混合溶解，在碳酸铯作用下加热反应，分离后浓缩至干得到残留物；

将得到的残留物溶解后用加入强碱反应，调节pH至4-5，析出固体，分离、干燥后既得中间体M-1；

(2)中间体M-2的合成步骤为：

将中间体M-1与间位具有R

(3)式I化合物的合成步骤为：

将中间体M-2与对位具有X取代的苯硼酸混合溶解，在碳酸钾和四(三苯基膦)钯作用下加热反应，分离后得到式I化合物。

本发明还提供式I化合物药学上可接受的盐的制备方法，通过如下步骤进行：取式I化合物加热溶于有机溶剂，加入酸，反应后降温分离，既得。

优选的，所述有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、四氢呋喃、二氯甲烷、正己烷、甲基叔丁基醚中的一种或几种；

和/或，所述酸选自盐酸、硫酸、枸橼酸、苯磺酸、氢溴酸、氢氟酸、磷酸、乙酸、丙酸、丁二酸、草酸、乳酸、苹果酸、琥珀酸、富马酸、马来酸、酒石酸或三氟乙酸；

和/或，所述分离的过程为加入甲基叔丁基醚析出结晶，过滤。

本发明还提供上述化合物、或其立体异构体、或其药学上可接受的盐在制备微管蛋白抑制剂中的用途。

优选的，所述微管蛋白抑制剂用于治疗和/或预防癌症、皮肤病。

优选的，所述癌症包括卵巢癌、乳腺癌、神经胶质瘤、结肠癌和淋巴癌中的至少一种；

和/或，所述皮肤病包括光化性角化病和银屑病中的至少一种。

本发明还提供上述化合物、或其立体异构体、或其药学上可接受的盐在制备抗肿瘤药物中的用途。

优选的，所述药物是抗卵巢癌、乳腺癌、神经胶质瘤、结肠癌、淋巴癌的药物。

本发明还提供上述化合物、或其立体异构体、或其药学上可接受的盐在制备治疗和/或预防皮肤病的药物中的用途。

优选的，所述药物是治疗和/或预防光化性角化病和银屑病的药物。

本发明还提供一种药物组合物，它是以上述化合物、或其立体异构体、或其药学上可接受的盐为活性成分，加上药学上可接受的辅料或辅助性成分制备而成。

优选的，所述辅料或辅助性成分选自稀释剂、填充剂、着色剂、助流剂、润滑剂、粘合剂、稳定剂、助悬剂和缓冲剂中的至少一种。

优选的，所述的药物组合物的制剂类型为片剂、胶囊、口服液、注射剂、透皮剂、气雾剂固体制剂、脂质体或缓控释制剂。

本发明中提供的化合物和衍生物可以根据IUPAC(国际纯粹与应用化学联合会)或CAS(化学文摘服务社，Columbus，OH)命名系统命名。

关于本发明的使用术语的定义：除非另有说明，本文中基团或者术语提供的初始定义适用于整篇说明书的该基团或者术语；对于本文没有具体定义的术语，应该根据公开内容和上下文，给出本领域技术人员能够给予它们的含义。

“取代”是指分子中的氢原子被其它不同的原子或分子所替换。

碳氢基团中碳原子含量的最小值和最大值通过前缀表示，例如，前缀C

“烷基”是指具有指定数目的成员原子的饱和烃链。例如，C

“环烷基”是指具有3至14个碳原子且没有环杂原子且具有单个环或多个环(包括稠合、桥连和螺环体系)的饱和或部分饱和的环状基团。对于具有不含环杂原子的芳族和非芳族环的多环体系，当连接点位于非芳族碳原子时，适用术语“环烷基”(例如5,6,7,8,-四氢化萘-5-基)。术语“环烷基”包括环烯基基团，诸如环己烯基。环烷基基团的实例包括例如，金刚烷基、环丙基、环丁基、环己基、环戊基、环辛基、环戊烯基和环己烯基。

“烯基”是指具有2至10个碳原子和在一些实施方案中2至6个碳原子或2至4个碳原子且具有至少1个乙烯基不饱和位点(>C＝C<)的直链或支链烃基基团。例如，(Ca-Cb)烯基是指具有a至b个碳原子的烯基基团并且意在包括例如乙烯基、丙烯基、异丙烯基、1,3-丁二烯基等。

“炔基”是指含有至少一个三键的直链一价烃基或支链一价烃基。术语“炔基”还意在包括具有一个三键和一个双键的那些烃基基团。例如，(C2-C6)炔基意在包括乙炔基、丙炔基等。

“卤素”为氟、氯、溴或碘。

“杂环”指包含至少一个杂原子的饱和环或非芳香性的不饱和环；其中杂原子指氮原子、氧原子、硫原子；

“R

“立体异构体”包括对映异构体和非对映异构体。

术语“药学上可接受的”是指某载体、运载物、稀释剂、辅料，和/或所形成的盐通常

在化学上或物理上与构成某药物剂型的其它成分相兼容，并在生理上与受体相兼容。

术语“盐”和“可药用的盐”是指上述化合物或其立体异构体，与无机和/或有机酸和碱形成的酸式和/或碱式盐，也包括两性离子盐(内盐)，还包括季铵盐，例如烷基铵盐。这些盐可以是在化合物的最后分离和纯化中直接得到。也可以是通过将上述化合物，或其立体异构体，与一定数量的酸或碱适当(例如等当量)进行混合而得到。这些盐可能在溶液中形成沉淀而以过滤方法收集，或在溶剂蒸发后回收而得到，或在水介质中反应后冷冻干燥制得。本发明中所述盐可以是化合物的盐酸盐、硫酸盐、枸橼酸盐、苯磺酸盐、氢溴酸盐、氢氟酸盐、磷酸盐、乙酸盐、丙酸盐、丁二酸盐、草酸盐、乳酸盐、苹果酸盐、琥珀酸盐、富马酸盐、马来酸盐、酒石酸盐或三氟乙酸盐。

在某些实施方式中，本发明的一种或多种化合物可以彼此联合使用。也可选择将本发明的化合物与任何其它的活性试剂结合使用，用于制备调控细胞功能或治疗疾病的药物或药物组合物。如果使用的是一组化合物，则可将这些化合物同时、分别或有序地对受试对象进行给药。

本发明中，室温是25±5℃，过夜为12±2h。

本发明提供的化合物对微管蛋白具有更强的抑制作用，从而对微管蛋白活性升高有关的疾病，例如癌症、部分皮肤病，表现出更强的治疗和预防效果。本发明化合物对于卵巢癌细胞、乳腺癌细胞、神经胶质瘤细胞、结肠癌细胞、淋巴癌细胞、永生角质细胞均具有显著的抑制作用，可用于单独或联合应用制备防治卵巢癌、乳腺癌、神经胶质瘤、结肠癌、淋巴癌、光化性角化病和银屑病的药物。相比于现有技术中作用相似的小分子化合物，本申请提供的化合物抑制微管蛋白或癌细胞的IC50显著降低。

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惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。

以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

具体实施方式

本发明具体实施方式中使用的原料、设备均为已知产品，通过购买市售产品获得。

实施例1化合物I-1的合成

其中，i：DMSO，Cs

步骤1：取50.0克5-溴-2-氟吡啶(S-1，0.28mol)、113.7克丙二酸二乙酯(0.71mol)用1升DMSO搅拌溶解，加入231.3克碳酸铯(0.71mol)，升温至80摄氏度反应16-20小时。TLC检测原料5-溴-2-氟吡啶基本反应完全。将反应液降至室温，加入2升水稀释，而后用500毫升乙酸乙酯分别萃取3次。合并乙酸乙酯，分别用150毫升水洗两次，减压浓缩至干。

向残留物中加入300毫升甲醇，200克质量分数30％的氢氧化钠溶液，升温至60摄氏度搅拌反应16-20小时，TLC检测原料反应完全。停止加热，反应液减压浓缩将体积减少至200毫升左右，冷却，用4M盐酸调pH值至6，1M柠檬酸水溶液调pH值至4-5，产品析出，静置1小时左右，过滤，固体用少量水洗涤2次，乙酸乙酯洗涤1次。烘干得中间体M-1。

步骤2：取18.0克中间体M-1(83.3mmol)、17.8克苄胺(166.6mmol)，用150毫升DMF溶解，搅拌下加入21.5克DIPEA(166.6mmol)，而后分批缓慢加入40.1克TBTU(125.0mmol)，加完后室温搅拌反应过夜。TLC检测原料反应完全，向反应液中加入500毫升乙酸乙酯、1升水，静置分层后取乙酸乙酯层，水层用150毫升乙酸乙酯萃取2次，合并乙酸乙酯层，用90毫升5％碳酸钾溶液洗两次，50毫升饱和食盐水洗两次后，用35克无水硫酸钠干燥1小时。过滤除去硫酸钠，滤液减压浓缩至干，油状物用石油醚分散结晶，过滤得中间体M-2。

步骤3：取14.0克中间体M-2(45.9mmol)、9.2克对硝基苯硼酸(55.1mmol)，用200毫升二氧六环溶解；另取12.7克碳酸钾(91.8mmol)溶于50毫升水中，滴加入体系，而后加入0.5克四(三苯基膦)钯，加热升温至80摄氏度反应10-12小时，TLC检测原料反应完全，将反应体系降至室温，加入200毫升乙酸乙酯、400毫升水，静置分层，水层用100毫升乙酸乙酯萃取2次，合并乙酸乙酯层，用20毫升5％氢氧化钠洗3次，20毫升5％稀盐酸洗一次，再用20毫升饱和食盐水洗至中性，加入15克无水硫酸钠干燥1小时。过滤除去硫酸钠，滤液减压浓缩至干，油状物用甲基叔丁基醚分散结晶，过滤得化合物I-1。

ESI-MS m/z:346.17[M-1]

实施例2化合物I-2的合成

取2.00克化合物I-1(5.76mmol)悬浮于40毫升乙醇和10毫升水的混合体系中，加入0.97克铁粉(17.37mmol)、0.92克氯化铵(17.20mmol)，升温至90摄氏度反应4-8小时，TLC监控原料反应完全，降至室温，加入40毫升乙酸乙酯，过滤，滤饼用15毫升乙酸乙酯淋洗一次，收集滤液，加入40毫升水分层，取乙酸乙酯层，水层再用15毫升乙酸乙酯萃取2次，合并乙酸乙酯层，用饱和食盐水洗涤一次，加入10克无水硫酸钠干燥一小时。过滤除去硫酸钠，滤液减压浓缩至干，油状物用甲基叔丁基醚分散结晶，过滤得化合物I-2粗品。粗品经柱层析纯化(洗脱体系乙酸乙酯/石油醚)得到化合物I-2。

ESI-MS m/z:316.07[M-1]

取500毫克化合物I-2(1.58mmol)悬浮于5毫升乙酸乙酯中，油浴加热至70摄氏度溶解，缓慢加入183毫克富马酸(1.58mmol)，保持70摄氏度30分钟，降至室温。减压浓缩乙酸乙酯至1毫升左右体积，加入5毫升甲基叔丁基醚逐渐析出结晶，过滤得化合物I-2的富马酸盐I-2-1，结构如下：

实施例3化合物I-3的合成

iv：1,4-Dioxane，K

以中间体M-2、4-(二甲基氨基)苯硼酸为原料，合成方法类似实施例1中步骤3，得到化合物I-3粗品。经柱层析纯化(洗脱体系乙酸乙酯石油醚)得到化合物I-3。

ESI-MS m/z:344.10[M-1]

取500毫克化合物I-3(1.45mmol)悬浮于5毫升乙酸乙酯中，油浴加热至70摄氏度溶解，缓慢加入168毫克富马酸(1.45mmol)，保持70摄氏度30分钟，降至室温。减压浓缩乙酸乙酯至1毫升左右体积，加入5毫升甲基叔丁基醚逐渐析出结晶，过滤得化合物I-3的富马酸盐I-3-1，结构如下：

实施例4化合物I-4的合成

方法一：取1.00克化合物I-2(3.15mmol)溶于25毫升DMF中，搅拌下加入0.64克1,3-二溴丙烷(3.17mmol)、0.87克碳酸钾(6.29mmol)，升温至60摄氏度反应12小时，TLC检测原料反应完全，降至室温，将反应液倒入100毫升冰水中，用75毫升乙酸乙酯萃取3次，合并乙酸乙酯层，用饱和食盐水洗2次，加入15克无水硫酸钠干燥一小时。过滤除去硫酸钠，滤液减压浓缩，得到化合物I-4粗品。经柱层析纯化(洗脱体系甲醇/二氯甲烷)得到化合物I-4。

方法二：

iv：1,4-Dioxane，K

以中间体M-2、4-(环丁氨基)苯硼酸为原料，合成方法类似实施例1中步骤3，得到化合物I-4粗品。经柱层析纯化(洗脱体系甲醇/二氯甲烷)得到化合物I-4。

ESI-MS m/z:356.08[M-1]

实施例5化合物I-5的合成

其中，i：DMSO，Cs

合成方法类似于实施例1，用3-氟苄胺取代步骤2中的苄胺，得到化合物I-5。

ESI-MS m/z:364.02[M-1]

实施例6化合物I-6的合成

以化合物I-5为原料，合成方法类似于实施例2，得到化合物I-6

ESI-MS m/z:334.14[M-1]

实施例7化合物I-7的合成

iv：1,4-Dioxane，K

以中间体M-3、4-(二甲基氨基)苯硼酸为原料，合成方法类似于实施例3，得到化合物I-7。

ESI-MS m/z:362.15[M-1]

实施例8化合物I-8的合成

iv：1,4-Dioxane，K

以中间体M-3为原料，合成方法类似于实施例3，得到化合物I-8。

ESI-MS m/z:374.13[M-1]

实施例9化合物I-9的合成

iv：1,4-Dioxane，K

以中间体M-2为原料，合成方法类似于实施例3，得到化合物I-9。

ESI-MS m/z:398.40[M-1]

实施例10化合物I-10的合成

iii：DMF，DIPEA，TBTU；iv：1,4-Dioxane，K

以中间体M-1为原料，合成方法类似于实施例1，得到化合物I-10。

ESI-MS m/z:374.13[M-1]

实施例11化合物I-11的合成

iii：DMF，DIPEA，TBTU；iv：1,4-Dioxane，K

以中间体M-1为原料，合成方法类似于实施例1，得到化合物I-11。

ESI-MS m/z:374.13[M-1]

以下通过具体的试验例证明本发明的有益效果。

试验例1、本发明化合物对人结肠癌细胞HT29细胞周期阻滞的活性测试

采用人结肠癌细胞HT29检测本发明化合物阻滞细胞周期的活性。在6孔细胞培养板加入2ml细胞，1E6/孔，贴壁培养12h后，加入本发明药物及对照化合物1、2，最终浓度分别为25nM和50nM。化合物作用24h后，使用胰酶消化贴壁细胞，300g离心5min，去掉培养液。加入1ml预冷的PBS清洗。300g离心5min后去掉上清，收集细胞，加入-20℃预冷的70％乙醇，混匀后放于4℃固定过夜。1000g离心5min，去掉乙醇。采用UE公司细胞周期快速检测试剂盒RedNucleus染料检测细胞周期。加入RedNucleus I染色液后，缓慢并充分混匀，室温避光孵育20min。使用艾森流式细胞仪638nm激光激发，检测波长660/20nm。使用流式细胞仪自带的周期分析软件进行分析，比较不同处理组细胞的G2/M比例。微管蛋白抑制剂作用细胞后，细胞分裂被阻滞，细胞周期G/2M期比例升高。HT29空白组G2/M期细胞比例为12.9±1.3。不同浓度化合物阻滞HT29细胞周期G2/M期比例结果如下表1：

表1不同浓度下本发明化合物对人结肠癌细胞HT29细胞周期阻滞的活性

实验结果表明：本发明化合物对人结肠癌细胞HT-29细胞周期阻滞的活性显著高于现有化合物，说明本发明化合物对真核细胞有丝分裂过程有明显的抑制活性。

试验例2、本发明化合物对人乳腺癌细胞MDA-MB-231和人卵巢癌细胞SKOV-3的抑制活性

分别收集对数生长期的人乳腺癌细胞MDA-MB-231和人卵巢癌细胞SKOV-3，计数，用完全培养基重新悬浮细胞，调整细胞浓度20个/μl，分别得人乳腺癌细胞悬浮液和人卵巢癌细胞悬浮液，接种96孔板，每孔加100μL细胞悬液。细胞在37℃，100％相对湿度，5％CO

表2本发明化合物对人乳腺癌细胞MDA-MB-231和人卵巢癌细胞SKOV-3的抑制活性

实验结果表明：本发明化合物对人乳腺癌细胞MDA-MB-231和人卵巢癌细胞SKOV-3的IC

试验例3、本发明化合物对人结肠癌细胞HT-29和人脑胶质瘤细胞T98G的抑制活性

分别收集对数生长期的人结肠癌细胞HT-29和人脑胶质瘤细胞T98G，计数，用完全培养基重新悬浮细胞，调整细胞浓度20个/μl，分别得人结肠癌细胞悬浮液和人脑胶质瘤细胞悬浮液，接种96孔板，每孔加100μL细胞悬液。细胞在37℃，100％相对湿度，5％CO

表3本发明化合物对人结肠癌细胞HT-29和人脑胶质瘤细胞T98G的抑制活性

实验结果表明：本发明化合物对人结肠癌细胞HT-29和人脑胶质瘤细胞T98G的IC

试验例4、本发明化合物对人组织淋巴瘤细胞U937的抑制实验

收集对数生长期人组织细胞淋巴瘤细胞U937(购自ATCC)，用完全培养基重新悬浮细胞，调整细胞浓度60个/μl，得细胞悬浮液，接种96孔板，每孔板加100μL细胞悬浮液。细胞在37℃，100％相对湿度，5％CO

表4本发明化合物对人组织细胞淋巴瘤细胞U937的抑制活性

试验结果表明：本发明化合物对人组织细胞淋巴瘤细胞抑制的IC

试验例5、本发明化合物对HacaT细胞的抑制实验

收集对数生长期HacaT细胞(购自ATCC)，用完全培养基重新悬浮细胞，调整细胞浓度20个/μl，得细胞悬浮液，接种96孔板，每孔板加100μL细胞悬浮液。细胞在37℃，100％相对湿度，5％CO

表5本发明化合物对HacaT细胞的抑制活性

试验结果表明：本发明化合物对HacaT细胞抑制的IC

综上，本发明化合物对于乳腺癌细胞、卵巢癌、结肠癌细胞、人脑胶质瘤细胞和淋巴癌细胞均具有显著的抑制作用，其IC