哌啶氨基甲酸酯衍生物及其应用的制作方法

专利名称：：哌啶氨基甲酸酯衍生物及其应用的制作方法
技术领域：
：本发明属于药物学领域，更具体而言，涉及一类二肽基-肽酶-IV(DPP-IV)抑制剂及其治疗应用，特别是在I或II型糖尿病治疗中的应用。
背景技术：
：糖尿病是一种严重危害健康的多病因代谢疾病，全世界大约有5%的人患有这中慢性终身疾病，而在我国其发病率已由1979年的0.67%上升到近年来的5.6%，患者总数超过7000万，所以糖尿病已被认为是一种世界范围的流行疾病。90%以上的糖尿病患者属于II型糖尿病，S卩非胰岛素依耐型糖尿病，其形成的原因主要有葡萄糖摄入过多、肝脏糖异生过多、外周组织摄取不足、胰岛素分泌不足等四个因素，与I型糖尿病(胰岛素依耐型糖尿病)患者相比，对II型糖尿病患者的治疗药物具有重要的作用。但是由于治疗靶点的种类有限，临床上常有患者对现有药物产生抵抗作用，因此，寻找针对新的治疗靶点的新结构药物成了目前治疗糖尿病急需解决的问题。最近发现的DPP-IV是一种丝氨酸蛋白水解酶，可以迅速且特异性的裂解肽链N-端第二位的脯氨酸或丙氨酸残基，其作用底物包括在II型糖尿免疫应答信号转导过程中起重要作用的两种肠降血糖素胰高血糖样肽1(GLP-1)片段和抑胃肽(GIP)。GLP-1和GIP分别是由胃粘膜L细胞及k细胞为了应答摄入的碳水化合物及脂肪而分泌的肠降血糖素，二者通过作用于胰腺增强葡萄糖诱导的胰岛素分泌，已调节血糖浓度，而DPP-IV能将其水解，产生相应的N-端切断形式GIP3-42和GLP-19-36，该产物均丧失了胰岛素诱导活性。因此，通过抑制DPP-IV的活性可以增强GLP-1和GIP的活性，葡萄糖耐受水平将得以改善(TheJournalofBiologicalChemistry,2003，V.278(25):22418-22423)。目前DPP-IV抑制剂已成为糖尿病治疗药物研究的一个新方向，而且开发了许多具有临床应用前景的小分子抑制剂，如BoehringerIngelheim公司的专利W02004018468(中国专利申请号03819760.X)公开的Linagliptin和Takeda公司的专利W02005095381(中国专利申请号200480042457.3)公开的Alogliptin,对DPP-IV良好的抑制作用，其IQ分别约为lnM禾口7nM，具有很好的降血糖作用。然而，Alogliptin和Linagliptin的口服给药生物利用度都较低，Alogliptin通过成酸式盐可以增加其生物利用度，但是其较理想的苯甲酸盐的动物鼠生物利用度也仅为45%，虽然linagliptin的动物鼠生物利用度比Alogliptin高，约为51%，但是其人的生物利用度仅为30%(EuropeanJournalofPharmacology，2008，589:306-314JheJournalofClinicalPharmacology,2008,48:1171-1178JournalofMedicinalChemistry,2007，50，6450-6453)，严重限制了其临床应用的前景。4因此，本领域迫切需要开发新的活性好且生物利用度高的抗糖尿病药用化合物。
发明内容本发明的目的是提供一类抗糖尿病活性好且生物利用度高的药用化合物。本发明提供通式I的化合物、或其所有可能的异构体、可药用盐、晶型、水合物或溶剂化物R2，R3可独立选自氢、或C「C6烷基，其中烷基可以是未取代的或具有1-3个卤素、氨基、羟基、或羧基取代基；哌啶环3位氨基的具有R和S两种手性构型，优选R构型。本发明还提供通式II的化合物、或其所有可能的异构体、可药用盐、水合物或溶剂化物其中R选自具有以下结构的基团其中Ri选自具有以下结构的基团R2，R3可独立选自氢、或C「Ce烷烃。在另一优选例中R2为氢或CfQ烷基，优选氢和甲基；R3为C3_C6烷烃，优选异丙基、叔丁基。优选的通式I化合物选自(1)异丁酸-1-((R)-1-(7-(丁-2-炔基)-3-甲基_1_((4_甲基喹唑啉基_2_基)甲基)-2，6-二氧代-2，3，6，7-四氢-lH-嘌呤-8-基)哌啶_3_基氨基甲酰氧基)乙酯(2)特戊酸-(R)_(1-(7-(丁-2-炔基)_3_甲基_1_((4_甲基喹唑啉_2_基)甲基)-2，6-二氧代-2，3，6，7-四氢-lH-嘌呤-8-基)哌啶_3_基氨基甲酰氧基)甲酯(3)异丁酸-l-((R)-(l-(3-(2-氰基苄基)-l-甲基-2，6-二氧代-l，2，3，6-四氢_嘧啶_4-基)哌啶)-3-基氨基甲酰氧基)乙酯(4)特戊酸-(R)-((l-(3-(2-氰基苄基)-l-甲基-2，6-二氧代-1，2，3，6-四氢_嘧啶-4-基)哌啶)-3-基氨基甲酰氧基)甲酯及其所有可能的异构体、可药用盐、晶型、水合物或溶剂化物。本发明还提供通式I所示化合物合适的可药用的盐、水合物或溶剂化物，其中可药用的盐包括但并不限于通式I化合物与无机酸如盐酸、硫酸、磷酸、亚磷酸、氢溴酸和硝酸所成的盐以及与各种有机酸，如马来酸、苹果酸、延胡索酸、琥珀酸、酒石酸、柠檬酸、乙酸、乳酸、甲磺酸、对甲苯磺酸、棕榈酸等所成的盐。本发明化合物可与碱金属或碱土金属或质子化胺或质子化氨基酸等形成金属或胺盐，如锂、钠、钾、镁、钙、钡、锌和铝盐。本发明中的一些化合物可能用水或各种有机溶剂结晶或重结晶，在这种情况下，可能形成各种溶剂化物。本发明包括那些化学计量的溶剂化物，包括水合物，也包括在用低压升华干燥法制备时形成的包含可变量水的化合物。本发明还涉及通式I化合物的各种异构体。本发明化合物的异构体包括互变异构体、顺反异构体、构象异构体、内消旋化合物和具有对映或非对映关系的光学异构体。本发明中化合物可能以顺反异构体、光学异构体或互变异构体的形式存在，本发明包括其所有存在形式，特别是纯异构体的形式。不同的异构体形式可以以各种常规的手段与其它形式的异构体分离或拆分开，或者某种异构体可以各种常规的合成方法或立体专一或不对称合成的方法得到。本发明还提供制备通式I化合物或其可药用的盐、水合物或溶剂化物的制备方法，其中&、R2和R3具有如上所述的定义。将化合物a(Alogliptin或Linagliptin)溶于在无水惰性溶剂中，在碱存在的条件下，如三乙胺，吡啶等，与化合物b反应，可以制备通式I的化合物。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>其中化合物a(Alogliptin或Linagliptin)的制备方法分别参考文献Journalo预edicinalChemistry,2007，50:2297-2300和JournalofMedicinalChemistry,2007，50:6450-6453;化合物b(取代或未取代的氯甲酸甲酯，R2和R3定义如前)的制备方法可以参考专利W02006050472。本文使用的述语"C「Ce烷基"是指直链、支链、或环的含有l-6个碳原子的原子团，包括但并不局限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基和叔丁基等。关于制备通式I化合物更详尽的资料见实施例。本发明还提供一种药用组合物，包含通式I化合物，或其异构体、可药用盐、水合物或溶剂化物和可药用辅助剂、稀释剂或载体。本发明化合物的药物组合物，可以以下方面的任意方式施与口服、喷雾吸入、直肠给药、鼻腔给药、阴道给药、局部给药、非肠道给药如皮下、静脉、肌内、腹膜内、鞘内、心室内、胸骨内或颅内注射或输入，或借助一种外植的储器用药，其中优选静脉或肌内非肠道给药和口服。本发明化合物或含有它的药物组合物可以单位剂量形式给药。给药剂型可以是固体剂型、液体剂型。液体剂型可以是真溶液类、胶体类、微粒剂型、乳剂剂型、混悬剂型。其他剂型例如冻干粉针剂、水针、片剂、胶囊、滴丸、气雾剂、丸剂、粉剂、溶液剂、混悬剂、乳剂、颗粒剂、栓剂、包合物、埋植剂、贴剂、擦剂等。用于口服给药的固体剂型中，活性化合物与至少一种常规惰性赋形剂混合，如柠檬酸钠或磷酸二钙，或与下述成分混合l.淀粉、乳糖、蔗糖、甘露醇、硅酸或葡萄糖等填料；2.羟甲基纤维素、明胶、聚乙烯基吡咯烷酮、阿拉伯胶或蔗糖等联合剂；3.甘油等保湿剂；4.琼脂、碳酸钙、淀粉、藻酸或碳酸钠等崩解剂；5.石蜡等缓溶剂；6.滑石、硬脂酸钙、固体聚乙二醇、十二烷基硫酸钠等润滑剂。固体剂型如片剂、糖丸、胶囊剂、丸剂、和颗粒剂可采用包衣和壳材制备，如肠衣或其他领域公知的材料，其可以包含不透明剂，并且这种组合物中活性化合物或化合物的释放可以延迟的方式在消化道内的某一部分中释放。也可以采用的包合组分的实例是聚合物质或蜡类物质。用于口服给药的液体剂型包括药学上可接受的乳液、溶液、悬浮液、糖浆或酊剂。除了活性化合物外，液体剂型可包含本领域中常规采用的惰性稀释剂，如水；增容剂或乳化剂，如乙醇、异丙醇、丙二醇、l，3-丁二醇、二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、特别是花生油、橄榄油、蓖麻油、芝麻油、玉米油或棉籽油等。除了稀释剂外，也可以包含助溶剂、湿润剂、悬浮剂、甜味剂、矫味剂或香料。本发明的化合物可以单独给药，或者其他药学上可以接受的化合物联合给药，如a_葡萄糖苷酶抑制阿卡波糖、伏格列波糖；磺酰脲类剂格列本脲、格列吡嗪、格列齐特、格列喹酮、格列美脲；噻唑烷二酮类罗格列酮、吡格列酮；双胍类二甲双胍等治疗糖尿病药物联合给药。另外需要指出，本发明化合物针对不同患者的特定使用剂量和使用方法决定于诸多因素，包括患者的年龄，体重，性别，自然健康状况，营养状况，化合物的活性强度，服用时间，代谢速率，病症的严重程度以及诊治医生的主管判断。这里优选使用剂量介于0.01-100mg/Kg体重/天。必须认识到，通式I化合物的最佳给药剂量和间隔是由化合物性质和诸如给药的形式、路径和部位等外部条件决定的，而这一最佳给药剂量可用常规的技术确定。同时也必须认识到，最佳的疗程，即通式I化合物在额定的时间内每日的剂量，可用本领域内公知的方法确定。本发明的主要优点包括7本发明所提供的化合物，不仅具有比Alogliptin或Linagliptin更优的体内将血糖作用，更重要的是本发明的化合物具有比Alogliptin或Linagliptin更好的口服生物利用度。下面结合具体的实施例，进一步阐述本发明。具体实施例方式以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。化合物的熔点由RY-1熔点仪测定，温度计未较正。1H-NMR由JNM-ECA-400超导NMR仪测定，工作频率"H-NMR400MHz。LC-MSMicromassZabSpec质谱仪。实施例1异丁酸-l-((R)-l-(7-(丁-2-炔基)-3-甲基-1_((4-甲基喹唑啉基-2-基)甲基)-2，6-二氧代-2，3，6，7-四氢_1H_嘌呤-8-基)哌啶-3-基氨基甲酰氧基)乙酯(化合物1)的制备将(R)-8-(3-氨基哌啶-l-基)-7-(丁-2-炔基)-3-甲基_1-((4_甲基喹唑啉-2-基)甲基)-lH-嘌呤-2，6(3H，7H)-二酮(Linagliptin，1.46g，3.lmmol)溶于40ml无水N，N-二甲基甲酰胺溶液中，加入三乙胺(1.3ml，9.3mmol)，氮气保护下，冰浴冷至(TC，缓慢加入氯甲酸-l-(异丁酰氧基)乙酯(0.60g，3.lmmol)，加完后升温至室温，搅拌反应6小时。反应完毕后，加入冰水80ml，二氯甲烷提取(100mlX3)，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥过夜。滤除干燥剂，减压浓縮，将残余物用硅胶快速色谱柱纯化(梯度洗脱，环己烷/乙酸乙酯=8:11:l)，得到1.33g浅黄色粉末状固体，收率68.1%。力NMR(CDC1》，S(ppm):1.11-1.33(m，7H)，1.40-1.95(m，9H)，2.45-2.90(m，6H)，2.92-3.09(m，1H)，3.42(s，3H)，3.55-3.73(m，2H)，4.91(m，2H)，5.34(s，2H)，6.78(m，1H)，7.69(m，1H)，7.82(d，J=7.8Hz，1H)，7.94(m，1H)，8.24(d，J=7.8Hz，1H)。ESI-MS:631.3(M+l)。实施例2特戊酸-(R)-(1-(7-(丁-2-炔基)_3_甲基_1_((4-甲基喹唑啉_2_基)甲基)-2，6-二氧代-2，3，6，7-四氢-1H-嘌呤-8-基)哌啶-3-基氨基甲酰氧基)甲酯(化合物2)的制备参照实施例1制备化合物1的方法，将(R)-8-(3-氨基哌啶-1-基)-7-(丁_2_炔基)-3-甲基-1_((4-甲基喹唑啉-2-基)甲基)-lH-嘌呤-2，6(3H，7H)-二酮(1.46g，3.lmmol)与氯甲酸(特戊酰氧基)甲酯(0.60g，3.lmmol)反应，得到1.08g粉末状固体，收率55眉。丄匪R(CDCl3)，S(卯m):1.15-1.32(m，10H)，1.53-1.94(m，6H)，2.70-2.91(m，5H)，2.94-3.10(m，1H)，3.41(s，3H)，3.54—3.73(m，2H)，4.92(m，2H)，5.34(s，2H)，5.76(s，2H)，7.70(m，1H)，7.82(d，J=7.8Hz，1H)，7.94(m，1H)，8.26(d，J=7.8Hz，1H)。ESI-MS:631.3(M+l)。实施例3异丁酸-l-((R)-(l-(3-(2-氰基苄基)-l-甲基_2，6_二氧代_1，2，3，6-四氢-嘧啶-4-基)哌啶)-3-基氨基甲酰氧基)乙酯(化合物3)的制备参照实施例1制备化合物1的方法，将(R)-2-((6-(3-氨基哌啶-1-基)-3_甲基-2，4-氧代-3，4-二氢嘧啶-1(2H)-基)甲基)苯甲氰(Alogliptin，1.05g，3.lmmol)与氯甲酸-l-(异丁酰氧基)乙酯(0.60g，3.lmmol)反应，得到0.89g粉末状固体，收率57.4%。'HNMR(CDCl3)，S(ppm):1.16(d，J=8.2Hz，6H)，1.40-1.69(m，5H)，1.85-2.21(m，2H)，2.41-2.73(m，3H)，2.90—3.46(m，7H)，5.14—5.35(m，3H)，6.80(m，1H)，7.28(d，J=87.8Hz，1H)，7.40(m，1H)，7.61(m，1H)，7.68(d，J=7.lHz，1H)。ES-MS:498.2(M+l)。实施例4特戊酸_(R)_((1-(3-(2-氰基苄基)_1_甲基_2，6_二氧代_1，2，3，6_四氢-嘧啶-4-基)哌啶)-3-基氨基甲酰氧基)甲酯(化合物4)的制备参照实施例1制备化合物1的方法，将(R)-2-((6-(3-氨基哌啶-1-基)-3_甲基-2，4-氧代-3，4-二氢嘧啶-l(2H)-基)甲基)苯甲氰(1.05g，3.lmmol)与氯甲酸(特戊酰氧基)甲酯(0.60g，3.lmmol)反应，得到0.96g粉末状固体，收率59.3%。力NMR(CDCl3)，S(ppm):1.18(s，9H)，1.50—1.70(m，2H)，1.80—2.22(m，2H)，2.68—2.75(m，1H)，2.85-3.48(m，7H)，5.14—5.38(m，3H)，5.77(s，2H)，7.29(d，J=7.8Hz，1H)，7.42(m，1H)，7.60(m，1H)，7.72(d，J=8.2Hz，1H)。ESI-MS:498.2(M+l)。实施例5体内药物代谢实验5.1材料动物普通级SD大鼠20只，150200g，雌雄各半，军事医学科学院实验动物中心提供；Alogliptin:灌胃给药5mg/kg，静脉注射给药lmg/kg;化合物3:灌胃给药5mg/kg，静脉注射给药lmg/kg;5.2方法动物给药前禁食不禁水12h，20只大鼠按体重、性别随机分为5组，每组4只，雌雄各半，分别为Alogliptin苯甲酸盐(两个剂量组)和化合物3(三个剂量组)进行血药浓度检测实验。于给药前和给药后5min，10min，15min，30min，lh，2h，3h，5h，7h，10h，24h经大鼠眼球后静脉取血0.5ml，4000r/m离心8min，分离血浆，用LC-MS测定血浆中的化合物浓度，并按常规方法计算其药代参数。表1Alogliptin在大鼠体内的药代参数给药途径静脉口服给药剂量(mg/kg)15Cmax(ng/kg)350±17169±11Tmax(h)-2.0±0.2T1/2(h)1.6±0.31.9±0.1AUCo—T(ng/kg.h)368±52659±67生物利用度％-35.8表2化合物3在大鼠体内的药代参数9<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>从表1和表2可知，本发明的化合物3与Alogliptin相比，口服生物利用度有了很大的改善，远远优于阳性对照物，大约提高了1倍。实施例6体内降血糖的药理活性评价6.1材料Alogliptin(苯甲酸盐)、Linagliptin、化合物l和化合物3自制；四氧嘧啶(Sigma公司)；昆明种小鼠，雄性，体重1820g，军事医学科学院实验动物中心提供；血糖仪(ONETOUCH美国强生集团理康公司)，附加血糖试纸。6.2方法选取体重(20士2)g的昆明种小鼠，雄性，随机分笼，标记，随机分为正常对照组(NG)和待造模组。待造模组小鼠禁食24h后(不禁水)，尾静脉注射四氧嘧啶生理盐水溶液，剂量为200mg/kg。小鼠经过72h的自由饮食，禁食不禁水4h后，尾尖取血测定小鼠血糖，血糖值>18.0mmol/L的小鼠，同时伴有多饮、多尿症状，被选为糖尿病小鼠35只。随机分成糖尿病模型组(MG)，每天灌胃0.9X生理盐水；Alogliptin(苯甲酸盐)组，每天灌胃给药l.4mg/kg(相当于1.Omg的Alogliptin);Linagliptin组，每天灌胃给药lmg/kg;化合物1每天灌胃给药1.5mg/kg(相当于1.Omg的Alogliptin);化合物3每天灌胃给药1.3mg/kg(相当于1.0mg的Linagliptin)。小鼠分笼饲养，每天灌胃一次，连续灌胃7d。自由进食饮水，禁食8h后进行末次灌胃，之后2h采血测定血糖值，降低率=(第一次血糖值_第二次血糖值)/第二次血糖值。表3所制化合物对糖尿病小鼠血糖的影响G±s，mmol/L)<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>注与CG相比，*P<0.01由表3可知Linagliptin、Alogliptin、化合物1和化合物3与模型组比较(CG)，具有显著的降血糖作用(P〈0.01，组间差异采用t检验。)，其中化合物1和化合物3对糖尿病小鼠具有很好的降血糖作用，远远强于阳性对照物Linagliptin和Alogliptin，可以作为更好的抗糖尿病药物。实施例7化合物1片剂化合物1lg乳糖95g2XHPMC水溶液适量硬脂酸镁0.4g按以上配方，进行湿法制粒、烘干整粒后用压片机制成1000片，每粒活性成份为lmg/粒，供口服使用。1权利要求下述通式I的化合物，或其异构体、可药用盐、晶型、水合物或溶剂化物其中R1选自具有以下结构的基团R2，R3可独立选自氢、或C1-C6烷基。F2009102592718C00011.tif,F2009102592718C00012.tif2.根据权利要求1所述的化合物，所述化合物选自下述通式II的化合物，或其异构体、可药用盐、晶型、水合物或溶剂化物，其特征在于，哌啶环3位氨基的手性为R构型<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中Ri选自具有以下结构的基团R2，R3可独立选自氢、或Q-Ce烷烃。3.根据权利要求2所述的化合物，其特征在于，R2为氢、或甲基；R3为C3-C6烷烃。4.根据权利要求l-3任一项所述的化合物，其特征在于，所述化合物为(1)异丁酸-I-((R)-I-(7-(丁-2-炔基)-3-甲基-1-((4-甲基喹唑啉基-2-基)甲基)-2，6-二氧代-2，3，6，7-四氢-lH-嘌呤-8-基)哌啶_3_基氨基甲酰氧基)乙酯(2)特戊酸-(R)_(1-(7-(丁-2-炔基)-3-甲基-1-((4-甲基喹唑啉-2-基)甲基)-2，6-二氧代-2，3，6，7-四氢-1H-嘌呤-8-基)哌啶-3-基氨基甲酰氧基)甲酉旨；(3)异丁酸-1-((R)-(1-(3-(2-氰基苄基)-1-甲基-2，6-二氧代-1，2，3，6-四氢-嘧啶_4-基)哌啶)-3-基氨基甲酰氧基)乙酯；(4)特戊酸-(R)-((l-(3-(2-氰基苄基)-l-甲基-2，6-二氧代-l，2，3，6-四氢-嘧啶_4-基)哌啶)-3-基氨基甲酰氧基)甲酯；及其异构体、可药用盐、晶型、水合物或溶剂化物。5.包含权利要求l-4任一项所述化合物的药物组合物。6.根据权利要求5所述的药物组合物，其特征在于，还包含药学上可接受的辅料或载体。7.根据权利要求5或6所述的药物组合物，其特征在于，该组合物为片剂、胶囊剂、颗粒剂、粉剂、分散剂、糖浆剂、口服液、注射剂或栓剂。8.根据权利要求l-7任一项所述的化合物，或其晶型、异构体、可药用盐、水合物、溶剂化物或组合物在制备用于治疗和/或预防与DPP-IV相关的I或II型糖尿病、关节炎、肥胖、同种异体移植物及降钙素所导致的骨质疏松症的药物中的应用。全文摘要本发明提供通式I所示的哌啶氨基甲酸酯类化合物及其所有可能的异构体、可药用盐、晶型、水合物、溶剂化物及药物组合物。本发明还涉及这些用于治疗和/或预防与DPP-IV相关的疾病，如糖尿病，特别是非胰岛素依耐性糖尿病和葡萄糖耐量降低，并有良好的体内药代动力学性质。文档编号A61K31/522GK101735218SQ20091025927公开日2010年6月16日申请日期2009年12月17日优先权日2009年12月17日发明者孙玉琦,廖国超,曲昌海,谢寅省申请人:廖国超