萘啶衍生物的合成及其醛糖還原酶抑制活性研究

1、萘啶衍生物的合成及其醛糖還原酶抑制活性研究杜蕊，朱長進(jìn)收稿日期：2008 - 9 -作者簡介：杜蕊（1983），女，博士研究生*通訊作者：朱長進(jìn)（1958），男，教授，E-mail: zcj（北京理工大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院，北京，100081）摘 要：目的 開發(fā)一系列帶有新型結(jié)構(gòu)的醛糖還原酶抑制劑。方法 基于幾種已存在的醛糖還原酶抑制劑的結(jié)構(gòu)，經(jīng)過4步反應(yīng)，合成了三種萘啶衍生物，并對其進(jìn)行體外ALR2活性測試。結(jié)果 三種化合物表現(xiàn)出了一定的酶抑制活性，并且三者活性值相近。結(jié)論 萘啶化合物的結(jié)構(gòu)骨架合理，經(jīng)過改進(jìn)或修飾可能會提高活性。關(guān)鍵詞：醛糖還原酶抑制劑；萘啶；抑制活性Synthesis of

2、Naphthyridine Derivatives and Research of their Aldose Reductase Inhibitory Activity DU Rui, ZHU Chang-jin(School of Chemical Engineering and Environment , Beijing Institute of Technology , Beijing 100081 , China)Abstract: Objective A series of aldose reductase inhibitors (ARIs) with new structures

3、have been developed. Methods Based on several ARIs existed, three naphthyridine derivatives have been designed and synthesized via four steps of reaction, and the ALR2 activity of them three were tested. Results The three compounds showed a certain inhibitory activity, and the data of their activity

4、 were similar. Conclusion The bone structure of naphthyridine compound was reasonable, the activity might be better if the structure of the compound was improved or modified.Key words: aldose reductase inhibitors; naphthyridine; inhibitory activity糖尿病（diabetes mellitus，DM）是一組以持續(xù)高血糖為主要特征的代謝綜合征。隨著人民生活

5、水平的日益提高, 糖尿病患病率有急劇增加的趨勢,已成為影響人類身體健康的常見疾病之一。大量研究證實(shí), 糖尿病并發(fā)癥是由于糖尿病患者體內(nèi)多元醇代謝通路異常致使體內(nèi)山梨醇蓄積造成。大量動物實(shí)驗(yàn)和臨床研究表明醛糖還原酶抑制劑（aldose reductase inhibitors, ARIs） 可有效改善糖尿病患者多元醇代謝通路異常, 從而達(dá)到預(yù)防和延緩糖尿病并發(fā)癥的產(chǎn)生1。因此，尋找高效低毒的治療糖尿病并發(fā)癥藥物是國內(nèi)外新藥開發(fā)的主要目標(biāo)之一。對醛糖還原酶抑制劑的開發(fā)始于上世紀(jì)60年代中期，至今已開發(fā)了數(shù)量眾多的醛糖還原酶抑制劑，目前最為關(guān)注的抑制劑主要有三大類2-4。第一類是環(huán)狀酰亞胺衍生物，主

6、要為海因類及其類似物，經(jīng)典化合物為sorbinil、minalrestat、ranirestat（AS-3201）和fidarestat。其中化合物fidarestat表現(xiàn)出優(yōu)良特性，對其的進(jìn)一步設(shè)計開發(fā)已展開，并已初步顯示潛在價值5。第二類是羧酸類衍生物。此類代表性化合物有 epalrestat、ponalrestat、tolrestat 和zopolrestat。epalrestat是目前全球唯一的醛糖還原酶抑制劑上市藥物，但僅限于日本市場。且羧酸類化合物體內(nèi)活性低，不易穿過細(xì)胞膜，生物利用度小，臨床劑量較大，由此會產(chǎn)生毒性作用6。第三類是磺酰類化合物。最新報道的芳磺酰類化合物7顯示了良好

7、的體內(nèi)體外活性及良好的藥代動力學(xué)特性，預(yù)計可能在未來幾年會進(jìn)入臨床試驗(yàn)。第四類是類黃酮化合物。雖然在長期研究中一直沒有發(fā)現(xiàn)其臨床和治療效果，但在類黃酮結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上設(shè)計開發(fā)的螺環(huán)海因類化合物一躍成為當(dāng)今醛糖還原酶抑制劑的僅有的幾個主力之一。對醛糖還原酶抑制劑的開發(fā)目前存在的主要問題之一是化合物種類還不夠豐富，選擇空間小，不足以滿足藥物開發(fā)的需要。為了克服羧酸類和海因類化合物的弱點(diǎn)和豐富醛糖還原酶抑制劑化合物結(jié)構(gòu)類型的多樣性，設(shè)計合成全新的、非羧酸、非海因類的化合物是目前研究的一個新焦點(diǎn)。本文設(shè)計合成了一系列以1,8-萘啶環(huán)為母體結(jié)構(gòu)的化合物，并考察其在體外的生物活性，希望可以初步篩選出表現(xiàn)較好的

8、帶有新型母體雜環(huán)的化合物。1 合成路線本文以2,6-二胺基吡啶為起始原料，經(jīng)過4步反應(yīng)合成目標(biāo)化合物5-7（圖1），對化合物5-7進(jìn)行之后的生物活性測定。圖1 1,8-萘啶衍生物的合成路線Fig. 1 The synthetic route of the 1,8-naphthyridine derivatives2 實(shí)驗(yàn)部分2.1 主要材料與儀器主要材料為2,6-二胺基吡啶，3-羰基丁縮醛，磷酸，乙酸酐，N-溴代琥珀酰亞胺（NBS），嗎啡林，六氫吡啶，四氫吡咯，二異丙基乙基胺（DIEA），磷酸二氫鈉，磷酸氫二鈉，NADPH，乙醇，均為分析純。主要測試儀器：Varian mercury-Plus

9、 400核磁共振波譜儀，Bruker ESQUIRE3000 型質(zhì)譜儀，X-4數(shù)字顯示顯微熔點(diǎn)測定儀，瑞利UV-1201紫外分光光度儀。2.2 合成實(shí)驗(yàn)2.2.1 2-胺基-7-甲基-1，8-萘啶 2 的合成于三口燒瓶中加入3.0g 2,6-二胺基吡啶和25ml 磷酸，加熱將固體溶解，量取5ml 3-羰基丁縮醛緩慢滴加至反應(yīng)瓶中，升溫至100反應(yīng)6hr。將反應(yīng)液中和至PH=8，二氯甲烷萃取，有機(jī)層干燥、濃縮，得產(chǎn)品5.447g，產(chǎn)率 62%。2.2.2 2-乙酰胺基-7-甲基-1，8-萘啶 3 的合成將1.0g 2-胺基-7-甲基-1，8-萘啶溶在10ml乙酸酐中，120下反應(yīng)1hr。冷卻后將

10、固體過濾并用乙醚洗2-3次，得黃色固體0.51g。產(chǎn)率 51%。2.2.3 2-乙酰胺基-7-溴甲基-1，8-萘啶 4 的合成將1.0g 2-乙酰胺基-7-甲基-1，8-萘啶，1.0g N-溴代琥珀酰亞胺（NBS）置于反應(yīng)瓶中，加入三氯甲烷溶解，加熱回流反應(yīng)4hr。冷卻后，混合物用水洗2遍，有機(jī)層干燥，濃縮后柱層析分離，得產(chǎn)物0.36g。產(chǎn)率 24%。2.2.4 2-乙酰氨基-7-嗎啡林基甲基-1，8-萘啶 5 的合成將0.03g 2-乙酰胺基-7-溴甲基-1，8-萘啶置于反應(yīng)瓶中，用1,4-二氧六環(huán)溶解，加入15ml嗎啡林和0.5ml二異丙基乙基胺（DIEA），常溫反應(yīng)48hr。反應(yīng)液濃縮，

11、柱層析分離得產(chǎn)物0.02g。產(chǎn)率 65%。2.2.5 2-乙酰氨基-7-六氫吡啶基甲基-1，8-萘啶 6 的合成合成步驟同化合物5。產(chǎn)率 61%。2.2.6 2-乙酰氨基-7-四氫吡咯基甲基-1，8-萘啶 7 的合成合成步驟同化合物5。產(chǎn)率 49%。2.3 生物活性實(shí)驗(yàn)從正常處死的大鼠（Male SD mice, 重量約250g）眼球中迅速取出晶狀體，放入勻漿器4下勻漿。勻漿液在低溫離心機(jī)中0-4離心30min。取上清液（ALR2）用于體外酶活測試。利用紫外分光光度計監(jiān)測反應(yīng)液在340nm（輔酶NADPH的吸收波長）處吸光度的變化來測試酶活。由所測得的紫外數(shù)據(jù)分別求出酶活I(lǐng)0和加入化合物后的抑

12、制百分?jǐn)?shù)Ix。每種化合物在至少四種不同的濃度值下測得其抑制百分?jǐn)?shù)，由此可以求得該化合物的IC50值。3 結(jié)果與討論將化合物5-7分別加入到生物活性測定體系中，依照上述的生物活性實(shí)驗(yàn)方法測得其IC50值，并在最后附上在本文實(shí)驗(yàn)體系中所測得化合物Fidarestat的數(shù)據(jù)作為對照，表1中列出了化合物5-7在不同濃度下的抑制百分?jǐn)?shù)和IC50值。測定結(jié)果表明化合物5-7的IC50值已經(jīng)處于微摩爾級，顯示出了一定的酶抑制水平，雖然相較于Fidarestat活性差了很多，但是對于一種全新的母體結(jié)構(gòu)來說，此種結(jié)構(gòu)已經(jīng)表現(xiàn)出了一定的發(fā)展?jié)摿?，在此基礎(chǔ)上加以修飾改進(jìn)可能會得到更好的結(jié)果，顯現(xiàn)出更大的應(yīng)用價值。將

13、幾種醛糖還原酶抑制劑與化合物5-7的結(jié)構(gòu)（圖2）進(jìn)行觀察比較，我們發(fā)現(xiàn)其共同之處為都是一個芳香并雜環(huán)通過單碳鏈與另一個環(huán)相連，這種結(jié)構(gòu)骨架可能使得化合物可以較好的與酶相契合，從而結(jié)合到酶上。因此三種化合物都顯示出了一定的活性，說明這種基本的骨架結(jié)構(gòu)還是有其合理性的。而三種化合物在結(jié)構(gòu)上的相近也表現(xiàn)在其IC50值相差不大，都在同一個數(shù)量級上。三種化合物之間相比較，5的活性明顯好于6和7，我們推測可能是由于化合物5中嗎啡林基的氧原子有形成氫鍵的可能，而6、7中的脂環(huán)鏈根本無任何氫鍵的供體或受體，因而化合物5與酶的結(jié)合活性可能會高于6和7。當(dāng)然，化合物5-7的活性與其它一些成熟的醛糖還原酶抑制劑相比

14、，還有很大的差距，作為研究的敲路石，這些結(jié)果還是顯現(xiàn)出了一些潛在價值，我們可以在這種結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)或是添加不同的修飾基團(tuán)，使化合物可以更好的與酶結(jié)合。表1 化合物Fidarestat, 5-7 體外ALR2活性測試結(jié)果Tab. 1 ALR2 activity of the compound 5-7 and Fidarestat化合物抑制百分?jǐn)?shù) (%)IC50a10-8 M10-7 M5×10-6 M10-6 M10-5 M524- b4435673.563339-45508.872531-36557.8Fidarestat3852-64700.088ca IC50 (µ

15、;M) (95% C.L.) ；b未測；c本實(shí)驗(yàn)測得值圖2 幾種醛糖還原酶抑制劑和化合物5-7的結(jié)構(gòu)Fig. 2 The structure of sevaral aldose reductase inhibitors and compound 5-7本文設(shè)計合成的一類帶有新型母體結(jié)構(gòu)萘啶環(huán)的化合物顯現(xiàn)出一定的生物活性潛力，為醛糖還原酶抑制劑的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供了新的思路與方向，希望經(jīng)過結(jié)構(gòu)的改進(jìn)或修飾可以得到活性更好的化合物，能夠豐富醛糖還原酶抑制劑的種類。參考文獻(xiàn)：1 Ashizawa N, Aotsuka T. Benzothiazole aldose inhibitorsJ. Drugs o

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