苯并异喹啉-1,3(2H)-二酮衍生物、其制备方法及应用

技术领域

本发明属于医药与化工领域，具体涉及一种苯并异喹啉-1,3(2H)-二酮衍生物、其制备方法及应用。

背景技术

阿尔茨海默症(AD)是1907年由德国病理学家Alois Alzheimer发现的一种慢性神经退行性疾病。患者表现出记忆力减退、认知功能障碍、行为异常和社交障碍等，病情通常呈进行性加重，直到完全丧失独立生活能力。AD在老年人中十分常见，已经成为继肿瘤、心脑血管病之后引起老年人死亡的第三大病因。AD的发病随着年龄增加而显著增高，在65岁～75岁的老年人中，发病率是2.5％～4％，在75岁以上的老人中则变成15％。目前，全世界的AD患者达到5200万人，且呈爆发性增长，每3秒新增一个患者。据我国最新人口普查数据显示，我国60岁以上的人口已高达2.64亿，老龄化形势十分严峻。随着人口老龄化进程的加快，AD病患者人数也将越来越多。由此可见，AD已经成为严重制约我国人口健康和经济发展重大疾病。

目前AD的发病机理还没有被完全阐明，但低的胆碱能水平、神经元胞内出现神经元纤维缠结和胞外出现淀粉样蛋白沉积都扮演了重要角色。临床上用于治疗AD的药物主要是胆碱脂酶抑制剂，这些药物的作用机制是通过抑制乙酰胆碱酯酶(AChE)，提高患者脑内乙酰胆碱(ACh)的水平，从而改善患者的记忆和认知功能，提高生活质量。美国食品与药品管理局(FDA)批准治疗AD的药物中，大部分是胆碱酯酶抑制剂，包括他克林(因肝毒性已退市)、多奈哌齐、加兰他敏和利斯的明。另外，我国自主研发的石山碱甲也是胆碱脂酶抑制剂，它是由我国特有植物千层塔(蛇足石杉)中提取的一种生物碱。然而自2003年以来，已经十多年没有AD新药上市，直到2019年，我国批准了甘露特纳胶囊(GV-971，靶向脑肠轴)、以及2021和2023年FDA批准了Aducanumab和Lecanemab(单克隆抗体药物，靶向淀粉样蛋白)用于治疗AD，但一直存在较大争议，其效果还有待于临床上的验证。由此可见，胆碱酯酶抑制剂依然是目前主要的AD治疗药物。

苯并异喹啉-1,3(2H)-二酮也被称作萘酰亚胺，是一类重要的功能小分子，最早用于染料领域，由于其量子产率高、耐光漂白、稳定性好、易于修饰等优点，其结构改造的研究非常活跃。近年来，近年来，随着化学生物学的迅速发展，苯并异喹啉-1,3(2H)-二酮衍生物的生物活性逐渐引起了广泛的关注。例如安奈菲特、米托萘胺和依利奈法德等萘酰亚胺类化合物作为潜在的抗肿瘤药物，已经进入了临床试验阶段，其中安奈菲特最近再次进入了III期临床试验，用于治疗继发性急性髓细胞白血病。目前，对苯并异喹啉-1,3(2H)-二酮衍生物的活性研究主要集中在抗肿瘤方面，其他生物活性的报道相对较少。

发明内容

本申请的目的在于提供一种苯并异喹啉-1,3(2H)-二酮衍生物、其制备方法及应用，以苯并异喹啉-1,3(2H)-二酮为基本骨架，在骨架的N原子上进行结构修饰，合成得到了一系列具有强蓝绿色荧光发射，并且具有AChE抑制活性的衍生物。本发明涉及式(I)所示的苯并异喹啉-1,3(2H)-二酮衍生物或其互变异构体，药用盐，前药或溶剂化物，还包括药用载体、辅剂或赋形剂。

基于上述目的，本发明采用如下技术方案：

苯并异喹啉-1,3(2H)-二酮衍生物，其结构通式如下：

其中，式(I)中R

上文所述药学上可接受的“载体、辅剂或赋形剂”是指药学领域常规的药物载体，例如：稀释剂，赋形剂如水等，填充剂如淀粉蔗糖等；黏合剂如纤维素衍生物、明胶等；另外还可以组合物中加入其他辅料如香味剂、甜味剂等。

本发明的化合物可以作为有利化合物或作为溶剂化物的晶体形式。溶剂化的方法是本领域内公知的，适当的溶剂化物是药用溶剂化物。在具体实施方案中，溶剂化物是水合物。

以下为制备本发明化合物的方法，包括以下步骤：

具体制备方法是：

步骤(1)：将萘二甲酸酐

步骤(2)：将上述中间体加入到无水乙醇中，搅拌下加入含有氯化氢的四氢呋喃溶液，室温搅拌后至反应完全，蒸出溶剂，分离纯化得到中间体

步骤(3)：将步骤(2)所得的中间体、溴化苄

进一步地，步骤(1)中，萘二甲酸酐和1-叔丁氧羰基-4-氨乙基哌啶的摩尔比为1:(0.8～1.2)，反应温度为60～100℃。

进一步地，步骤(2)中，中间体

进一步地，步骤(3)中，中间体

其中步骤(1)所得到的中间体纯化优选重结晶，所用的溶剂可以为石油醚(或正己烷)，氯仿、二氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯、甲醇或乙醇的任何比例的混合液。步骤(2)和(3)所得产物的纯化优选硅胶柱层析分离，所用的洗脱剂为石油醚(或正己烷)，氯仿、二氯甲烷、丙酮、乙酸乙酯或甲醇的任何比例的混合液。

如果需要，上述步骤所得到的产物也可以通过其他常规方法，如柱层析或结晶法进行纯化。用于制备本发明化合物的上述方法产生顺反或立体异构体的混合物时，这些异构体可以通过常规技术和制备色谱法分离。一种优选的药用形式是结晶形式，包括药物组合物中的这种形式。如果是盐和溶剂化物，另外的离子或溶剂部分也应当是非毒性的。

上述苯并异喹啉-1,3(2H)-二酮衍生物在制备抗阿尔茨海默症药物中的应用。

上述苯并异喹啉-1,3(2H)-二酮衍生物在制备细胞荧光成像试剂中的应用。

本发明另外提供以式(I)化合物为活性成分的药物组合物，其包含本发明的化合物或其互变异构体、药用盐类、前药或溶剂化物，以及药用载体，辅剂或赋形剂。

本发明的化合物可以与其他药物一起制备成组合物，例如制备成复方药物。

由上述结构式(I)表示的化合物或其互变异构体、药用盐类、前药或溶剂化物显示优越的胆碱酯酶抑制活性和细胞、生物组织成像功能。因此本发明另一方面涉及它们以及以它们为活性成分的药物组合物，在治疗、改善或预防阿尔茨海默症及细胞成像方面的应用。

本发明的苯并异喹啉-1,3(2H)-二酮衍生物或其互变异构体、药用盐类、前药或溶剂化物可以制备成片剂、丸剂、胶囊、注射剂、悬浮剂或乳剂等。

附图说明

图1是实施例1所得目标产物的

图2是实施例2所得目标产物的

图3是实施例3所得目标产物的

图4是实施例4所得目标产物的

图5是实施例5所得目标产物的

图6是实施例6所得目标产物的

图7是实施例7所得目标产物的

图8是实施例8所得目标产物的

图9为实施例1～8对HepG2细胞的染色和定位。

具体实施方式

以下实施例仅用以对本发明技术方案的进一步举例说明，而不是对本发明保护范围的限定。

实施例1：

2-(2-(1-(3-甲氧基苄基)哌啶-4-基)乙基)-1H-苯并异喹啉-1,3(2H)-二酮

具体制备步骤如下：

(1)将1,8-萘二甲酸酐(2mmol)和1-叔丁氧羰基-4-氨甲基哌啶(2mmol)加入到无水乙醇(30mL)中，80℃下搅拌反应5h。待反应完全，冷却至室温，蒸除溶剂，加入50mL氯仿,用2mol/L的稀盐酸洗涤三次，每次30mL。有机相用无水硫酸钠干燥，过滤后蒸除溶剂，无水乙醇重结晶得中间体

(2)将上述中间体(2mmol)加入到无水乙醇(10mL)中搅拌，冰浴冷却下加入含有氯化氢的四氢呋喃溶液(4mol/L，5mL)，然后自然升至室温，搅拌反应12h。反应完全后蒸除溶剂，剩余物用硅胶柱层析分离，洗脱剂为二氯甲烷：甲醇(体积比＝50:1)，得到中间体

(3)将步骤(2)所得的中间体(1mmol)、3-甲氧基溴化苄(1.1mmol)和无水碳酸钾(3mmol)加入到乙腈(30mL)中，60℃下搅拌反应6h，反应完毕后冷却至室温，过滤，滤饼用乙腈洗涤三次，每次5mL。将滤液蒸干，剩余物用硅胶柱层析分离，洗脱剂为二氯甲烷：甲醇(体积比＝20:1)，得到实施例1化合物。

黄色固体，产率86％，

实施例2：

2-(2-(1-(4-甲氧基苄基)哌啶-4-基)乙基)-1H-苯并异喹啉-1,3(2H)-二酮

制备方法同实施例1，所不同的是步骤(3)中用4-甲氧基溴化苄代替3-甲氧基溴化苄，最终得白色固体。

产率69％，

实施例3：

2-((1-(3-氟苄基)哌啶-4-基)乙基)-1H-苯并异喹啉-1,3(2H)-二酮

制备方法同实施例1，所不同的是步骤(3)中用3-氟溴化苄代替3-甲氧基溴化苄，最终得白色固体。

产率48％，

实施例4：

2-((1-(4-羟基-3-甲氧基苄基)哌啶-4-基)乙基)-1H-苯并异喹啉-1,3(2H)-二酮

制备方法同实施例1，所不同的是步骤(3)中用4-羟基溴化苄代替3-甲氧基溴化苄，最终得淡绿色固体。

产率39％，

实施例5：

6-溴-2-(2-(1-(3-甲氧基苄基)哌啶-4-基)乙基)-1H-苯并异喹啉-1,3(2H)-二酮

制备方法同实施例1，所不同的是步骤(1)中用4-溴-1,8-萘二甲酸酐代替1,8-萘二甲酸酐，最终得棕黄色固体。

产率59％，

实施例6：

6-溴-2-(2-(1-(4-甲氧基苄基)哌啶-4-基)乙基)-1H-苯并异喹啉-1,3(2H)-二酮

制备方法同实施例1，所不同的是步骤(1)中用4-溴-1,8-萘二甲酸酐代替1,8-萘二甲酸酐，步骤(3)中用4-甲氧基溴化苄代替3-甲氧基溴化苄，最终得淡黄色固体。

产率70％，

实施例7：

6-甲氧基-2-((1-(3-甲氧基苄基)哌啶-4-基)乙基)-1H-苯并异喹啉-1,3(2H)-二酮

制备方法同实施例1，所不同的是步骤(1)中用4-甲氧基-1,8-萘二甲酸酐代替1,8-萘二甲酸酐，最终得棕黑色固体。

产率55％，

实施例8：

6-甲氧基-2-((1-(4-甲氧基苄基)哌啶-4-基)乙基)-1H-苯并异喹啉-1,3(2H)-二酮

制备方法同实施例1，所不同的是步骤(1)中用4-甲氧基-1,8-萘二甲酸酐代替1,8-萘二甲酸酐，步骤(3)中用4-甲氧基溴化苄代替3-甲氧基溴化苄，最终得绿色固体。

产率60％，

试验例一:生物学评估

乙酰胆碱脂酶(AChE)抑制实验

选择实施例1～8制备的化合物，采用Ellman(Ellman,GL,Courtney,KD,et al,Biochem.Pharmacol.1961,7,88-95)报道的比色法在37℃评估AChE抑制活性，AChE来源为电鳗，购自西格玛试剂公司。测试溶液由以下各项组成：0.1M磷酸缓冲液(PBS,pH为8.0)，1mM 5,5-二硫代双(2-硝基苯甲酸)(DTNB,Ellman’s试剂)，0.01mg/mL的AChE，和1mM乙酰硫代胆碱(ATC)作为酶促反应的底物。检测使用96孔板，选取6个孔，将待检测的化合物加入由上述PBS、1mM的DTNB和0.01mg/mL AChE组成的混合液100μL(其中待测化合物的终浓度分别为为0、1、5、10、20、50μM)，使待检测的化合物与AChE在37℃下预孵育15分钟。该时间后，加入100μL的ATC作为底物。用酶标仪记录412nm处的吸光度变化(2分钟)，比较反应速率，计算由于测试化合物的存在导致的百分比抑制。用至少三次的独立测量值计算反应速率，将IC

表1、各实施例对AChE的抑制活性

由表1可以看出，实施例1～8均具有较强的AChE抑制作用，部分化合物的半数一直浓度(IC

试验例二:生物学评估

体外细胞毒性测试

神经母细胞瘤细胞SH-SY5Y，肝癌细胞HepG2和正常肝细胞QSG-7701，以含10％(体积比)胎牛血清的培养基在37℃、湿度饱和，含体积分数为5％ CO

表2、各实施例在20μM浓度下的细胞抑制率(％)

由表2可知，实施例1～8在20μM浓度下对测试细胞的抑制率较低(最高为12.4％)，远低于阳性对照药物，米托蒽醌(分别为95.1％、94.7％、83.6％)，表明实施例1～8具有较低的细胞毒性。

试验例三:生物学评估

细胞内荧光成像

实施例1～8的溶液具有明亮的蓝绿色荧光，可以进行荧光成像。将实施例用DMSO溶解，配制成10mM的母液，使用时用PBS(pH＝7.4)稀释为5μM的浓度。参考文献报道，选取人宫颈癌Hela细胞进行荧光成像实验。取繁殖期细胞，在加入100U/mL青霉素，100mg/mL链霉素和10％胎牛血清的细胞培养液，于5％ CO

由图9可知，实施例1～8能够进入细胞，发出明亮的蓝绿色荧光，并且分布在细胞质中。另外本申请也采用SH-SY5Y和HepG2细胞株进行了测试，与以上结果相同，因此实施例1～8能够对细胞进行染色和定位。

尽管以上的描述具有许多特性，但只是本发明的一些优选的实施方案，并非用于限制本发明的范围。