新型吡唑稠環(huán)結(jié)構(gòu)酶抑制劑的合成、晶型和抗腫瘤活性研究.pdf

1、吡唑稠環(huán)化合物，因其具有高效低毒，取代基可以多方位變換等特點，而逐漸成為抗腫瘤領(lǐng)域的研究熱點。近年來，藥物化學(xué)研究者設(shè)計合成了大量吡唑稠環(huán)類衍生物，通過對這些化合物進行結(jié)構(gòu)修飾、生物活性評價，篩選得到高活性的小分子化合物，以期獲得療效更好、毒性更小的抗腫瘤藥物。
　　Axitinib和Ibrutinib是具有相似結(jié)構(gòu)的多取代吡唑稠環(huán)類新型的小分子靶向抗腫瘤藥物。本課題從Axitinib和Ibrutinib的合成工藝，藥物晶型和雜質(zhì)

2、研究入手，在研究兩種藥物合成工藝的基礎(chǔ)上，對苯并吡唑和吡唑并[3，4-d]嘧啶化合物進行結(jié)構(gòu)改造，合成了一系列吡唑稠環(huán)類不可逆抑制劑。通過體外細胞實驗，篩選出具有較好的抗腫瘤活性的化合物。
　　Axitinib是一種C(3)和C(6)雙取代的苯并吡唑類化合物，是新型多靶點抗腫瘤藥物。采用以CuI作為催化劑的兩步偶聯(lián)反應(yīng)為關(guān)鍵反應(yīng)步驟，以6-硝基吲唑為原料，經(jīng)8步反應(yīng)合成了Axitinib，總收率39％。同時，制備了更加穩(wěn)定的新晶型

3、M，對新工藝中的雜質(zhì)進行了合成和結(jié)構(gòu)確認。
　　利用CuI替代昂貴和毒性較大的鈀催化Heck偶聯(lián)反應(yīng)和C-S堿偶聯(lián)反應(yīng)，合成了關(guān)鍵中間體(E)-6-硝基-3-[2-（2-吡啶基）乙烯基]-1H-吲唑（化合物3）和(E)-N-甲基-2-[[3-[2-（2-吡啶基）-乙烯基]-1-（四氫-2H-吡喃-2-基）-吲唑-6-基]硫代]苯甲酰胺（化合物6），產(chǎn)品收率均在70％以上，重金屬殘留在10ppm以下。最終，經(jīng)過原子吸收光譜檢測，最終

4、產(chǎn)物Axitinib的重金屬Cu殘留量＜2.2ppm，這避免了產(chǎn)生劇毒的鈀金屬殘留，對于藥品的安全性來說具有重要的意義。同時，對影響催化反應(yīng)效果的有機配體進行了篩選，并對影響產(chǎn)品收率的催化劑用量、溶劑、堿用量和反應(yīng)溫度等條件進行了優(yōu)化;對實驗結(jié)果進行了詳細的分析討論，明確了影響反應(yīng)的各種因素，確定了最優(yōu)化的反應(yīng)條件。
　　藥物的晶型是影響其生物穩(wěn)定性和生物利用度的關(guān)鍵因素。Axtinib是一種極易形成溶劑絡(luò)合物的化合物。目前已知的

5、溶劑合物有幾十種，但是都不是其藥學(xué)上可利用的穩(wěn)定的晶型形態(tài)。經(jīng)過研究，制備了Axitinib的三種溶劑合物和一種鹽的晶型，分別是一水合物、乙醇溶劑合物、DMF溶劑合物和對甲苯磺酸鹽，并對其單晶結(jié)構(gòu)和熱力學(xué)性質(zhì)進行了研究。最終，由其一水合物經(jīng)過重結(jié)晶和晶型轉(zhuǎn)變制備了晶型M，是一種熱力學(xué)穩(wěn)定，且不具有吸濕性和靜電吸附性的可藥用新晶型。
　　由于工藝路線的差異，原文獻報道的Axitinib的相關(guān)雜質(zhì)并未被檢測到，因此，經(jīng)分析研究確定了新

6、工藝路線中的雜質(zhì)，并合成了這些雜質(zhì)進行了結(jié)構(gòu)確認。對研究Axitinib的質(zhì)量具有一定的參考價值。
　　Ibrutinib是一種1，3，5-三取代吡唑并[3，4-d]嘧啶類化合物，專一靶向布魯頓酪氨酸激酶(BTK)，是新型的不可逆共價型酶抑制劑。光延反應(yīng)是制約其合成收率和產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素。改進后的工藝以乙氧基亞甲基丙二腈為原料，經(jīng)六步反應(yīng)合成了Ibrutinib，總收率45％。本工藝不需要光延反應(yīng)，有效地提高了產(chǎn)品收率和質(zhì)量。同

7、時，制備了Ibrutinib的可藥用晶型A，并合成了五個新工藝雜質(zhì)，確認其結(jié)構(gòu)。
　　首先，通過分析現(xiàn)有的合成路線發(fā)現(xiàn)，光延反應(yīng)是絕大多數(shù)合成路線中采用的方法，其高效獲得構(gòu)型翻轉(zhuǎn)化合物的效率毋庸置疑，但是也存在收率較低，有機磷配體殘留等問題。這些都是影響原料藥成本、質(zhì)量和安全性的關(guān)鍵問題。因此，通過研究，我們開發(fā)了一種避免使用光延反應(yīng)合成Ibrutinib的新方法:以廉價易得的乙氧基亞甲基丙二腈為原料，經(jīng)過六步反應(yīng)合成了Ibrut

8、inib，總收率42.5％。對各步影響反應(yīng)收率和產(chǎn)品純度的反應(yīng)條件進行了優(yōu)化篩選，最終確定了本工藝路線，大大降低了工藝成本。
　　其次，作為固體口服制劑的原料藥，Ibrutinib的晶型和產(chǎn)品質(zhì)量影響到其生物利用度和安全性等藥學(xué)性質(zhì)。對其晶型進行研究后，以無定型的晶型經(jīng)過簡單的轉(zhuǎn)晶獲得穩(wěn)定的可藥用晶型A，對兩者的熱力學(xué)性質(zhì)進行了測定和比較;同時，定性分析并合成了影響產(chǎn)品質(zhì)量和安全性的五種主要雜質(zhì)，并對其進行了結(jié)構(gòu)表征，以此為基礎(chǔ)選

9、取合適的精制手段將單個雜質(zhì)含量控制在0.1％以下，提高了產(chǎn)品質(zhì)量和安全性。
　　吡唑稠環(huán)類化合物，特別是吲唑和吡唑并嘧啶類化合物與ATP結(jié)構(gòu)中嘌呤環(huán)結(jié)構(gòu)類似，可以替代嘌呤環(huán)與靶點酪氨酸激酶結(jié)合。經(jīng)過分析不可逆抑制劑的靶向作用機理，選取了不同的親電基團，通過氨基酸類化合物作為中介，以雙酰胺鍵使親電基團與取代的吡唑稠環(huán)類化合物母核鏈接，合成了七十六個不同結(jié)構(gòu)的新型共價型不可逆抑制劑，并利用BTK高效表達的三種B-細胞腫瘤細胞對這些化合

10、物的體外抗腫瘤活性進行了初步考察，最終篩選出七個對腫瘤細胞具有明顯抑制作用的化合物，其中兩種化合物對三種腫瘤細胞的IC50值均接近于或超過陽性對照品，是具有潛在開發(fā)價值的不可逆抑制劑前藥化合物。
　　從第一個小分子靶向抗腫瘤藥物靶向藥物伊馬替尼上市以來，已經(jīng)有幾十種新型小分子靶向藥物上市，還有數(shù)百種此類藥物在研究當(dāng)中。如何尋找靶向性更好，抗腫瘤活性更強且毒副作用更好的新分子化合物已經(jīng)成為大家共同關(guān)注的問題。與此同時，已上市藥物的抗

11、腫瘤作用機理研究也更加完善。對現(xiàn)有藥物進行合成工藝改進和化合物結(jié)構(gòu)改造，并在此基礎(chǔ)上探尋活性更好的新化合物是一個非常值得研究的領(lǐng)域。
　　小分子共價抑制劑，是一類重要的靶向抗腫瘤藥物。它們通過共價鍵與靶標(biāo)蛋白中特異性氨基酸殘基發(fā)生共價鍵結(jié)合，從而發(fā)揮其抗腫瘤作用。長久以來由于擔(dān)心其脫靶后的毒副作用，這一類抑制劑被研究者所忽視。近年來，由于非共價靶向抗腫瘤藥物耐藥性的產(chǎn)生，使人們又更多地關(guān)注共價抑制劑藥物。將來，隨著結(jié)構(gòu)生物學(xué)和化學(xué)