用于治疗痛风和高尿酸血症的三氮唑羧酸类URAT1抑制剂的研究

发布时间：2018-12-06 14:26

【摘要】：痛风是一种由代谢性疾病引起的炎症和免疫类病症。痛风发作需满足以下两个条件:(1)体内嘌呤代谢的终产物尿酸,在生理环境下以尿酸盐的形式存在,当其在血液中的浓度超过溶解阈值(408 μmol/1或6.8 mg/dL)时,析出沉淀形成尿酸单钠盐(monosodium urate,MSU)晶体,并沉积于关节及其周围组织;(2)由MSU结晶对关节和组织的刺激引发免疫应答导致自发炎症(autoinflammatory syndrome)。在第(1)条中,当血液中尿酸盐浓度超过溶解阈值6.8 mg/dL时即被称为高尿酸血症。高尿酸血症患者可因MSU析出并逐渐积累诱发痛风,也可能不出现症状,但两种状况下患者体内的尿酸总量都要明显高于正常人群。前者需要对症治疗,后者也加重了身体的负担,一旦身体情况有变,容易转化为痛风,是痛风用药的潜在对象。随着我国经济的快速增长,国民生活水平大幅提高,食物中摄取的嘌呤越来越多,痛风患者的人数也在逐年增加。一项全国范围的流行病学统计资料显示,当前我国的痛风和高尿酸血症发病率分别为1.1%和13.3%,以13亿的人口基数来算,分别是1400万人和1.7亿人。如此数目庞大的人群正在遭受痛风的折磨或有潜在发生痛风的风险。而现有的药物不是适用性不强,就是安全性差,市场亟需新的药物。另据统计,90%以上的痛风患者是由于尿酸排出量减少导致的疾病。因此,作为最直接的对症方式,促尿酸排出药受到人们关注。新近发现的人尿酸转运体URAT1是参与尿酸盐重吸收过程的最重要载体蛋白,通过抑制URAT1可阻碍尿酸盐的重吸收,增加尿酸盐的排泄量,达到降低血清尿酸浓度的目的。URAT1因而成为了新的痛风及高尿酸药物开发的热门靶点,围绕选择性抑制URAT1,已有数十种进入临床试验和等待进入临床试验的候选药物。第一个URAT1选择性抑制剂lesinurad,目前已在美国和欧洲上市。本课题以lesinurad分子骨架为基础,详细分析了其专利保护,通过将硫原子以碳原子替代,整个合成路线全部变动,有效突破了专利保护。我们合成的全新三氮唑正丙酸化合物体外抑制活性是lesinurad的三倍,为追求活性更高可作为候选药物的结构,我们对该分子进行了深入探讨,完成了构效关系研究。本论文共分四章,第一章为前言综述,第二章是本论文的重点。第二章中先优化了 lesinurad的合成路线,以1-溴萘和环丙基溴化镁为原料,经10步反应获得了体外活性测试的lesinurad对照品,总收率18%。其中,提供了一种由4-环丙基-1-萘基异硫氰酸酯(Ⅱ-4)至关键中间体3-氨基-4-(4-环丙基萘-1-基)-1H-1,2,4-三唑-5(4H)-硫酮(Ⅱ-7)的合成新方法,显著增加了Ⅱ-7的产量。接着通过专利分析,设计出三氮唑正丙酸化合物11-24并对其完成了合成;最后在新分子的结构上,选择了 X、R、m和n四个修改位点,依所述顺序,逐一对每个位点考察,在确定了最优基团后,固定该位点基团,接着优选下一个位点的适合基团。经过一系列单次近10步的合成反应,成功得到18个新化合物测试体外活性,得到的最佳组合X=Br,R=Br,m=1和n=3化合物Ⅱ-68c对URAT1的体外抑制活性(IC50=0.23 μM)是对照品 lesinurad(IC50=7.18 μM)的31倍。以Ⅱ-68c 为代表的这一新发现的柔性分子骨架,可用于进一步开发潜力更大的URAT1抑制剂类药物先导化合物。构效关系同时也表明在lesinurad分子中硫原子不是必须的,三唑环上的Br原子对活性有很大贡献,在三唑环与萘环间插入一个亚甲基活性显著提高,插入两个亚甲基后活性不升反降。第三章针对构效关系研究中合成的烷氧基取代三唑Ⅲ-1a和Ⅲ-1b路线长收率低的问题,进行了合成路线的改进。通过逆合成分析,发现了两条高效的合成路线,分别以CuCl催化的醇钠对溴代三唑进行芳香族亲核取代反应和醇盐直接对甲磺酰基取代的三唑进行芳香族亲核取代反应作为关键反应,同时也优化了重要步骤的反应条件。这两种简便的合成方法分别将乙氧基取代三唑Ⅲ-1b收率由原先的3.0%提高至19.9%和31.2%,除用于合成Ⅲ-1a和Ⅲ-1b继续构效关系研究之外,还可为烷氧基取代的杂环化合物的合成提供参考。第四章是在我们合成lesinurad时发现4-取代-2,3-二氢-4H-1,2,4-三唑啉-3-硫酮(Ⅳ-8a～Ⅳ-8i)不能被诸如NBS这样的卤化剂直接卤化,我们研究了一条经反迈克尔加成策略三步卤代三唑环的简便路线。关键步骤为起始物Ⅳ-8a～Ⅳ-8i同3-碘丙酸乙酯(Ⅳ-12c)选择性的S-烷基化以及碱性条件下以反迈克尔加成的形式脱除丙酸酯保护基。该合成方法的优点是易于操作,底物宽泛。对同时发生的S-烷基化和N-烷基化条件进行了比对,反迈克尔加成的机理和S-/N-烷基化选择性机理也分别得到探讨,使选择性合成S-和N-烷基化三唑得以实现。综上所述,本论文在研发三氮唑羧酸类URAT1抑制剂的基础上,为了解更多的药物-受体作用信息和获得高活性的先导化合物作为候选药物开发,进行了深入地构效关系研究。在研究过程中,为解决烷氧基取代三唑合成收率低的问题以及4-取代-2,3-二氢-4H-1,2,4-三唑啉-3-硫酮5位卤化的问题,衍生出两章方法学的探讨,最终以较高收率得到了目标产物。
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【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ460.1

【参考文献】