專利名稱：：哌啶氨基甲酸酯衍生物及其應用的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明屬于藥物學領域，更具體而言，涉及一類二肽基-肽酶-IV(DPP-IV)抑制劑及其治療應用，特別是在I或II型糖尿病治療中的應用。
背景技術：
：糖尿病是一種嚴重危害健康的多病因代謝疾病，全世界大約有5%的人患有這中慢性終身疾病，而在我國其發(fā)病率已由1979年的0.67%上升到近年來的5.6%，患者總數(shù)超過7000萬，所以糖尿病已被認為是一種世界范圍的流行疾病。90%以上的糖尿病患者屬于II型糖尿病，S卩非胰島素依耐型糖尿病，其形成的原因主要有葡萄糖攝入過多、肝臟糖異生過多、外周組織攝取不足、胰島素分泌不足等四個因素，與I型糖尿病(胰島素依耐型糖尿病)患者相比，對II型糖尿病患者的治療藥物具有重要的作用。但是由于治療靶點的種類有限，臨床上常有患者對現(xiàn)有藥物產生抵抗作用，因此，尋找針對新的治療靶點的新結構藥物成了目前治療糖尿病急需解決的問題。最近發(fā)現(xiàn)的DPP-IV是一種絲氨酸蛋白水解酶，可以迅速且特異性的裂解肽鏈N-端第二位的脯氨酸或丙氨酸殘基，其作用底物包括在II型糖尿免疫應答信號轉導過程中起重要作用的兩種腸降血糖素胰高血糖樣肽1(GLP-1)片段和抑胃肽(GIP)。GLP-1和GIP分別是由胃粘膜L細胞及k細胞為了應答攝入的碳水化合物及脂肪而分泌的腸降血糖素，二者通過作用于胰腺增強葡萄糖誘導的胰島素分泌，已調節(jié)血糖濃度，而DPP-IV能將其水解，產生相應的N-端切斷形式GIP3-42和GLP-19-36，該產物均喪失了胰島素誘導活性。因此，通過抑制DPP-IV的活性可以增強GLP-1和GIP的活性，葡萄糖耐受水平將得以改善(TheJournalofBiologicalChemistry,2003，V.278(25):22418-22423)。目前DPP-IV抑制劑已成為糖尿病治療藥物研究的一個新方向，而且開發(fā)了許多具有臨床應用前景的小分子抑制劑，如BoehringerIngelheim公司的專利W02004018468(中國專利申請?zhí)?3819760.X)公開的Linagliptin和Takeda公司的專利W02005095381(中國專利申請?zhí)?00480042457.3)公開的Alogliptin,對DPP-IV良好的抑制作用，其IQ分別約為lnM禾口7nM，具有很好的降血糖作用。然而，Alogliptin和Linagliptin的口服給藥生物利用度都較低，Alogliptin通過成酸式鹽可以增加其生物利用度，但是其較理想的苯甲酸鹽的動物鼠生物利用度也僅為45%，雖然linagliptin的動物鼠生物利用度比Alogliptin高，約為51%，但是其人的生物利用度僅為30%(EuropeanJournalofPharmacology，2008，589:306-314JheJournalofClinicalPharmacology,2008,48:1171-1178JournalofMedicinalChemistry,2007，50，6450-6453)，嚴重限制了其臨床應用的前景。4因此，本領域迫切需要開發(fā)新的活性好且生物利用度高的抗糖尿病藥用化合物。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的是提供一類抗糖尿病活性好且生物利用度高的藥用化合物。本發(fā)明提供通式I的化合物、或其所有可能的異構體、可藥用鹽、晶型、水合物或溶劑化物R2，R3可獨立選自氫、或C「C6烷基，其中烷基可以是未取代的或具有1-3個鹵素、氨基、羥基、或羧基取代基；哌啶環(huán)3位氨基的具有R和S兩種手性構型，優(yōu)選R構型。本發(fā)明還提供通式II的化合物、或其所有可能的異構體、可藥用鹽、水合物或溶劑化物其中R選自具有以下結構的基團其中Ri選自具有以下結構的基團R2，R3可獨立選自氫、或C「Ce烷烴。在另一優(yōu)選例中R2為氫或CfQ烷基，優(yōu)選氫和甲基；R3為C3_C6烷烴，優(yōu)選異丙基、叔丁基。優(yōu)選的通式I化合物選自(1)異丁酸-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-2，3，6，7-四氫-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-2，3，6，7-四氫-lH-嘌呤-8-基)哌啶_3_基氨基甲酰氧基)甲酯(3)異丁酸-l-((R)-(l-(3-(2-氰基芐基)-l-甲基-2，6-二氧代-l，2，3，6-四氫_嘧啶_4-基)哌啶)-3-基氨基甲酰氧基)乙酯(4)特戊酸-(R)-((l-(3-(2-氰基芐基)-l-甲基-2，6-二氧代-1，2，3，6-四氫_嘧啶-4-基)哌啶)-3-基氨基甲酰氧基)甲酯及其所有可能的異構體、可藥用鹽、晶型、水合物或溶劑化物。本發(fā)明還提供通式I所示化合物合適的可藥用的鹽、水合物或溶劑化物，其中可藥用的鹽包括但并不限于通式I化合物與無機酸如鹽酸、硫酸、磷酸、亞磷酸、氫溴酸和硝酸所成的鹽以及與各種有機酸，如馬來酸、蘋果酸、延胡索酸、琥珀酸、酒石酸、檸檬酸、乙酸、乳酸、甲磺酸、對甲苯磺酸、棕櫚酸等所成的鹽。本發(fā)明化合物可與堿金屬或堿土金屬或質子化胺或質子化氨基酸等形成金屬或胺鹽，如鋰、鈉、鉀、鎂、鈣、鋇、鋅和鋁鹽。本發(fā)明中的一些化合物可能用水或各種有機溶劑結晶或重結晶，在這種情況下，可能形成各種溶劑化物。本發(fā)明包括那些化學計量的溶劑化物，包括水合物，也包括在用低壓升華干燥法制備時形成的包含可變量水的化合物。本發(fā)明還涉及通式I化合物的各種異構體。本發(fā)明化合物的異構體包括互變異構體、順反異構體、構象異構體、內消旋化合物和具有對映或非對映關系的光學異構體。本發(fā)明中化合物可能以順反異構體、光學異構體或互變異構體的形式存在，本發(fā)明包括其所有存在形式，特別是純異構體的形式。不同的異構體形式可以以各種常規(guī)的手段與其它形式的異構體分離或拆分開，或者某種異構體可以各種常規(guī)的合成方法或立體專一或不對稱合成的方法得到。本發(fā)明還提供制備通式I化合物或其可藥用的鹽、水合物或溶劑化物的制備方法，其中&、R2和R3具有如上所述的定義。將化合物a(Alogliptin或Linagliptin)溶于在無水惰性溶劑中，在堿存在的條件下，如三乙胺，吡啶等，與化合物b反應，可以制備通式I的化合物。<formula>formulaseeoriginaldocumentpage6</formula>其中化合物a(Alogliptin或Linagliptin)的制備方法分別參考文獻Journalo預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定義如前)的制備方法可以參考專利W02006050472。本文使用的述語"C「Ce烷基"是指直鏈、支鏈、或環(huán)的含有l(wèi)-6個碳原子的原子團，包括但并不局限于甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、仲丁基、異丁基和叔丁基等。關于制備通式I化合物更詳盡的資料見實施例。本發(fā)明還提供一種藥用組合物，包含通式I化合物，或其異構體、可藥用鹽、水合物或溶劑化物和可藥用輔助劑、稀釋劑或載體。本發(fā)明化合物的藥物組合物，可以以下方面的任意方式施與口服、噴霧吸入、直腸給藥、鼻腔給藥、陰道給藥、局部給藥、非腸道給藥如皮下、靜脈、肌內、腹膜內、鞘內、心室內、胸骨內或顱內注射或輸入，或借助一種外植的儲器用藥，其中優(yōu)選靜脈或肌內非腸道給藥和口服。本發(fā)明化合物或含有它的藥物組合物可以單位劑量形式給藥。給藥劑型可以是固體劑型、液體劑型。液體劑型可以是真溶液類、膠體類、微粒劑型、乳劑劑型、混懸劑型。其他劑型例如凍干粉針劑、水針、片劑、膠囊、滴丸、氣霧劑、丸劑、粉劑、溶液劑、混懸劑、乳劑、顆粒劑、栓劑、包合物、埋植劑、貼劑、擦劑等。用于口服給藥的固體劑型中，活性化合物與至少一種常規(guī)惰性賦形劑混合，如檸檬酸鈉或磷酸二鈣，或與下述成分混合l.淀粉、乳糖、蔗糖、甘露醇、硅酸或葡萄糖等填料；2.羥甲基纖維素、明膠、聚乙烯基吡咯烷酮、阿拉伯膠或蔗糖等聯(lián)合劑；3.甘油等保濕劑；4.瓊脂、碳酸鈣、淀粉、藻酸或碳酸鈉等崩解劑；5.石蠟等緩溶劑；6.滑石、硬脂酸鈣、固體聚乙二醇、十二烷基硫酸鈉等潤滑劑。固體劑型如片劑、糖丸、膠囊劑、丸劑、和顆粒劑可采用包衣和殼材制備，如腸衣或其他領域公知的材料，其可以包含不透明劑，并且這種組合物中活性化合物或化合物的釋放可以延遲的方式在消化道內的某一部分中釋放。也可以采用的包合組分的實例是聚合物質或蠟類物質。用于口服給藥的液體劑型包括藥學上可接受的乳液、溶液、懸浮液、糖漿或酊劑。除了活性化合物外，液體劑型可包含本領域中常規(guī)采用的惰性稀釋劑，如水；增容劑或乳化劑，如乙醇、異丙醇、丙二醇、l，3-丁二醇、二甲基甲酰胺、乙酸乙酯、特別是花生油、橄欖油、蓖麻油、芝麻油、玉米油或棉籽油等。除了稀釋劑外，也可以包含助溶劑、濕潤劑、懸浮劑、甜味劑、矯味劑或香料。本發(fā)明的化合物可以單獨給藥，或者其他藥學上可以接受的化合物聯(lián)合給藥，如a_葡萄糖苷酶抑制阿卡波糖、伏格列波糖；磺酰脲類劑格列本脲、格列吡嗪、格列齊特、格列喹酮、格列美脲；噻唑烷二酮類羅格列酮、吡格列酮；雙胍類二甲雙胍等治療糖尿病藥物聯(lián)合給藥。另外需要指出，本發(fā)明化合物針對不同患者的特定使用劑量和使用方法決定于諸多因素，包括患者的年齡，體重，性別，自然健康狀況，營養(yǎng)狀況，化合物的活性強度，服用時間，代謝速率，病癥的嚴重程度以及診治醫(yī)生的主管判斷。這里優(yōu)選使用劑量介于0.01-100mg/Kg體重/天。必須認識到，通式I化合物的最佳給藥劑量和間隔是由化合物性質和諸如給藥的形式、路徑和部位等外部條件決定的，而這一最佳給藥劑量可用常規(guī)的技術確定。同時也必須認識到，最佳的療程，即通式I化合物在額定的時間內每日的劑量，可用本領域內公知的方法確定。本發(fā)明的主要優(yōu)點包括7本發(fā)明所提供的化合物，不僅具有比Alogliptin或Linagliptin更優(yōu)的體內將血糖作用，更重要的是本發(fā)明的化合物具有比Alogliptin或Linagliptin更好的口服生物利用度。下面結合具體的實施例，進一步闡述本發(fā)明。具體實施例方式以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍?；衔锏娜埸c由RY-1熔點儀測定，溫度計未較正。1H-NMR由JNM-ECA-400超導NMR儀測定，工作頻率"H-NMR400MHz。LC-MSMicromassZabSpec質譜儀。實施例1異丁酸-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-2，3，6，7-四氫_1H_嘌呤-8-基)哌啶-3-基氨基甲酰氧基)乙酯(化合物1)的制備將(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無水N，N-二甲基甲酰胺溶液中，加入三乙胺(1.3ml，9.3mmol)，氮氣保護下，冰浴冷至(TC，緩慢加入氯甲酸-l-(異丁酰氧基)乙酯(0.60g，3.lmmol)，加完后升溫至室溫，攪拌反應6小時。反應完畢后，加入冰水80ml，二氯甲烷提取(100mlX3)，飽和食鹽水洗，無水硫酸鈉干燥過夜。濾除干燥劑，減壓濃縮，將殘余物用硅膠快速色譜柱純化(梯度洗脫，環(huán)己烷/乙酸乙酯=8:11:l)，得到1.33g淺黃色粉末狀固體，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)。實施例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-2，3，6，7-四氫-1H-嘌呤-8-基)哌啶-3-基氨基甲酰氧基)甲酯(化合物2)的制備參照實施例1制備化合物1的方法，將(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)與氯甲酸(特戊酰氧基)甲酯(0.60g，3.lmmol)反應，得到1.08g粉末狀固體，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)。實施例3異丁酸-l-((R)-(l-(3-(2-氰基芐基)-l-甲基_2，6_二氧代_1，2，3，6-四氫-嘧啶-4-基)哌啶)-3-基氨基甲酰氧基)乙酯(化合物3)的制備參照實施例1制備化合物1的方法，將(R)-2-((6-(3-氨基哌啶-1-基)-3_甲基-2，4-氧代-3，4-二氫嘧啶-1(2H)-基)甲基)苯甲氰(Alogliptin，1.05g，3.lmmol)與氯甲酸-l-(異丁酰氧基)乙酯(0.60g，3.lmmol)反應，得到0.89g粉末狀固體，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)。實施例4特戊酸_(R)_((1-(3-(2-氰基芐基)_1_甲基_2，6_二氧代_1，2，3，6_四氫-嘧啶-4-基)哌啶)-3-基氨基甲酰氧基)甲酯(化合物4)的制備參照實施例1制備化合物1的方法，將(R)-2-((6-(3-氨基哌啶-1-基)-3_甲基-2，4-氧代-3，4-二氫嘧啶-l(2H)-基)甲基)苯甲氰(1.05g，3.lmmol)與氯甲酸(特戊酰氧基)甲酯(0.60g，3.lmmol)反應，得到0.96g粉末狀固體，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)。實施例5體內藥物代謝實驗5.1材料動物普通級SD大鼠20只，150200g，雌雄各半，軍事醫(yī)學科學院實驗動物中心提供；Alogliptin:灌胃給藥5mg/kg，靜脈注射給藥lmg/kg;化合物3:灌胃給藥5mg/kg，靜脈注射給藥lmg/kg;5.2方法動物給藥前禁食不禁水12h，20只大鼠按體重、性別隨機分為5組，每組4只，雌雄各半，分別為Alogliptin苯甲酸鹽(兩個劑量組)和化合物3(三個劑量組)進行血藥濃度檢測實驗。于給藥前和給藥后5min，10min，15min，30min，lh，2h，3h，5h，7h，10h，24h經大鼠眼球后靜脈取血0.5ml，4000r/m離心8min，分離血漿，用LC-MS測定血漿中的化合物濃度，并按常規(guī)方法計算其藥代參數(shù)。表1Alogliptin在大鼠體內的藥代參數(shù)給藥途徑靜脈口服給藥劑量(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在大鼠體內的藥代參數(shù)9<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>從表1和表2可知，本發(fā)明的化合物3與Alogliptin相比，口服生物利用度有了很大的改善，遠遠優(yōu)于陽性對照物，大約提高了1倍。實施例6體內降血糖的藥理活性評價6.1材料Alogliptin(苯甲酸鹽)、Linagliptin、化合物l和化合物3自制；四氧嘧啶(Sigma公司)；昆明種小鼠，雄性，體重1820g，軍事醫(yī)學科學院實驗動物中心提供；血糖儀(ONETOUCH美國強生集團理康公司)，附加血糖試紙。6.2方法選取體重(20士2)g的昆明種小鼠，雄性，隨機分籠，標記，隨機分為正常對照組(NG)和待造模組。待造模組小鼠禁食24h后(不禁水)，尾靜脈注射四氧嘧啶生理鹽水溶液，劑量為200mg/kg。小鼠經過72h的自由飲食，禁食不禁水4h后，尾尖取血測定小鼠血糖，血糖值>18.0mmol/L的小鼠，同時伴有多飲、多尿癥狀，被選為糖尿病小鼠35只。隨機分成糖尿病模型組(MG)，每天灌胃0.9X生理鹽水；Alogliptin(苯甲酸鹽)組，每天灌胃給藥l.4mg/kg(相當于1.Omg的Alogliptin);Linagliptin組，每天灌胃給藥lmg/kg;化合物1每天灌胃給藥1.5mg/kg(相當于1.Omg的Alogliptin);化合物3每天灌胃給藥1.3mg/kg(相當于1.0mg的Linagliptin)。小鼠分籠飼養(yǎng)，每天灌胃一次，連續(xù)灌胃7d。自由進食飲水，禁食8h后進行末次灌胃，之后2h采血測定血糖值，降低率=(第一次血糖值_第二次血糖值)/第二次血糖值。表3所制化合物對糖尿病小鼠血糖的影響G±s，mmol/L)<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>注與CG相比，*P<0.01由表3可知Linagliptin、Alogliptin、化合物1和化合物3與模型組比較(CG)，具有顯著的降血糖作用(P〈0.01，組間差異采用t檢驗。)，其中化合物1和化合物3對糖尿病小鼠具有很好的降血糖作用，遠遠強于陽性對照物Linagliptin和Alogliptin，可以作為更好的抗糖尿病藥物。實施例7化合物1片劑化合物1lg乳糖95g2XHPMC水溶液適量硬脂酸鎂0.4g按以上配方，進行濕法制粒、烘干整粒后用壓片機制成1000片，每粒活性成份為lmg/粒，供口服使用。1權利要求下述通式I的化合物，或其異構體、可藥用鹽、晶型、水合物或溶劑化物其中R1選自具有以下結構的基團R2，R3可獨立選自氫、或C1-C6烷基。F2009102592718C00011.tif,F2009102592718C00012.tif2.根據(jù)權利要求1所述的化合物，所述化合物選自下述通式II的化合物，或其異構體、可藥用鹽、晶型、水合物或溶劑化物，其特征在于，哌啶環(huán)3位氨基的手性為R構型<formula>formulaseeoriginaldocumentpage2</formula>其中Ri選自具有以下結構的基團R2，R3可獨立選自氫、或Q-Ce烷烴。3.根據(jù)權利要求2所述的化合物，其特征在于，R2為氫、或甲基；R3為C3-C6烷烴。4.根據(jù)權利要求l-3任一項所述的化合物，其特征在于，所述化合物為(1)異丁酸-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-2，3，6，7-四氫-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-2，3，6，7-四氫-1H-嘌呤-8-基)哌啶-3-基氨基甲酰氧基)甲酉旨；(3)異丁酸-1-((R)-(1-(3-(2-氰基芐基)-1-甲基-2，6-二氧代-1，2，3，6-四氫-嘧啶_4-基)哌啶)-3-基氨基甲酰氧基)乙酯；(4)特戊酸-(R)-((l-(3-(2-氰基芐基)-l-甲基-2，6-二氧代-l，2，3，6-四氫-嘧啶_4-基)哌啶)-3-基氨基甲酰氧基)甲酯；及其異構體、可藥用鹽、晶型、水合物或溶劑化物。5.包含權利要求l-4任一項所述化合物的藥物組合物。6.根據(jù)權利要求5所述的藥物組合物，其特征在于，還包含藥學上可接受的輔料或載體。7.根據(jù)權利要求5或6所述的藥物組合物，其特征在于，該組合物為片劑、膠囊劑、顆粒劑、粉劑、分散劑、糖漿劑、口服液、注射劑或栓劑。8.根據(jù)權利要求l-7任一項所述的化合物，或其晶型、異構體、可藥用鹽、水合物、溶劑化物或組合物在制備用于治療和/或預防與DPP-IV相關的I或II型糖尿病、關節(jié)炎、肥胖、同種異體移植物及降鈣素所導致的骨質疏松癥的藥物中的應用。全文摘要本發(fā)明提供通式I所示的哌啶氨基甲酸酯類化合物及其所有可能的異構體、可藥用鹽、晶型、水合物、溶劑化物及藥物組合物。本發(fā)明還涉及這些用于治療和/或預防與DPP-IV相關的疾病，如糖尿病，特別是非胰島素依耐性糖尿病和葡萄糖耐量降低，并有良好的體內藥代動力學性質。文檔編號A61K31/522GK101735218SQ20091025927公開日2010年6月16日申請日期2009年12月17日優(yōu)先權日2009年12月17日發(fā)明者孫玉琦,廖國超,曲昌海,謝寅省申請人:廖國超