手性亞砜類GPR40激動劑與MMP-9抑制劑的設計、合成及活性研究.pdf

1、1.手性亞砜類GPR40激動劑的設計、合成及活性研究
　　研究背景
　　糖尿病是影響人類健康的重大代謝性疾病，其中二型糖尿病占90％以上。GPR40近年來被發(fā)現(xiàn)是治療二型糖尿病的新型靶點。根據(jù)該靶點的作用機制，人們發(fā)現(xiàn)其促胰島素分泌作用是葡萄糖依賴性的。因此GPR40激動劑作為降糖藥物可以避免傳統(tǒng)降糖藥物（如磺胺類）容易引起低血糖的副作用，降低低血糖風險。GPR40已經(jīng)成為近年來降糖藥物研究中的熱門靶標。
　　目標化合

2、物的設計、合成、活性篩選
　　近年來，大量GPR40激動劑被發(fā)現(xiàn)并報道，多個具有開發(fā)價值的小分子處于藥物研發(fā)的不同階段。TAK-875雖然因為肝毒性而停止了臨床試驗，但是它仍然是到現(xiàn)在為止唯一一個進入到三期臨床試驗的、口服有效的GPR40激動劑。本課題對TAK-875進行結(jié)構(gòu)改造，根據(jù)生物電子等排原理，將TAK-875的砜基團轉(zhuǎn)換成亞砜基團，以較小的結(jié)構(gòu)變化來保持化合物原有的生物活性。此外，同系物中亞砜類化合物的極性通常要大于砜類

3、化合物。因此，TAK-875的亞砜類似物的水溶性會得到提高，在理論上降低脂毒性，同時藥物代謝動力學性質(zhì)會得到改善，進而提高化合物的體內(nèi)活性。結(jié)構(gòu)改造得到的化合物中亞砜基團為手性基團，本課題進一步考察了其不同立體構(gòu)型對化合物活性的影響。
　　在合成工作中，本課題首先合成了TAK-875作為對照藥物;其次，利用合成對照藥物的適當中間體經(jīng)親核取代反應、還原反應、Mitsunobu反應、氧化反應、水解反應得到了TAK-875的亞砜消旋體衍

4、生物(g24);第三，手性制備拆分消旋體亞砜衍生物g24，得到光學純的差向異構(gòu)體亞砜產(chǎn)物g25(S，S，100.0％de)和g26(P，S，100.0％de)。最后，采用不對稱氧化的方法制備了較大量的較高光學純度的亞砜衍生物。
　　檢測了目標化合物的極性和水溶性。通過Ca2+流量分析實驗，測定了目標化合物的EC50。建立大鼠糖尿病模型，進行口服糖耐量試驗(OGTT)。通過藥物代謝動力學試驗和體內(nèi)外肝毒性試驗，考察目標化合物的成藥性

5、。
　　結(jié)果
　　本研究合成的中間體和目標化合物由IR、1HNMR、1CNMR、ESI-MS、HR-MS進行了基本結(jié)構(gòu)確定。測試了化合物的旋光度?；衔锏墓鈱W純度由手性分析HPLC確定。根據(jù)文獻報道和圓二色譜的方法確定了不同目標化合物的立體構(gòu)型。經(jīng)Scifinder等文獻檢索工具檢索證實，所有目標化合物均為新型化合物，未見文獻報道。
　　目標化合物體外保持了對照藥物的活性，g29（主要含有g25）降糖效果優(yōu)于對照藥物。

6、藥物代謝動力學實驗發(fā)現(xiàn)g25(S,S)更容易被吸收，在體內(nèi)可以長時間保持有效濃度。相比g26(R，S)，g25(S,S)更容易代謝成對照藥物。在糖尿病大鼠模型中口服給藥一個月后，經(jīng)血生化檢測發(fā)現(xiàn)，g25(S,S)用藥組大鼠的谷丙轉(zhuǎn)氨酶和谷草轉(zhuǎn)氨酶指標比對照藥物組要高。通過對HL7702細胞凋亡試驗，發(fā)現(xiàn)g25(S，S)可引起肝細胞凋亡，且比對照藥物的作用要強。
　　結(jié)論
　　將TAK-875的砜基轉(zhuǎn)換成亞砜基保留了該類化合物

7、的體外活性，這可由TAK-875與hGPR40的結(jié)晶復合物的結(jié)合模式解釋。而且，亞砜類似物水溶性顯著增加。g25(S,S)在大鼠體內(nèi)的藥效以及藥動優(yōu)于TAK-875，且容易代謝成TAK-875，因此可能具有潛在的肝毒性。該假設在糖尿病大鼠血的生化檢測中得到了證實。g25（S，S)可以引起HL7702細胞凋亡，進一步表明其肝毒性。因此，肝毒性是未來GPR40激動劑設計時應當充分考慮的問題。其次，將砜基改造成亞砜基是藥物設計中的一把“雙刃劍

8、”，其生物電子等排體替換對母體藥物的成藥性具有很大的依賴性。如果母體化合物成藥性良好或為上市藥物，隨之的亞砜衍生物研發(fā)成功率較大。如果母體藥物研發(fā)失敗，亞砜衍生物研發(fā)就很有可能隨之失敗。
　　2.手性亞砜類MMP-9抑制劑的設計、合成及活性研究
　　研究背景
　　糖尿病可以引發(fā)多種并發(fā)癥，糖尿病傷口難以愈合就是其中之一，迄今也沒有找到有效治療方法。近年來發(fā)現(xiàn)MMP-9在糖尿病傷口中表達升高，抑制MMP-9有利糖尿病傷口

9、的愈合。因此，研發(fā)MMP-9的選擇性抑制劑將給這類疾病的治療帶來機會。
　　目標化合物的設計、合成、活性篩選
　　根據(jù)文獻報道，ND-322和ND-364是抑制MMP-9活性較好的兩個小分子化合物。但是，這兩個化合物都是消旋體。于是分別合成ND-322和ND-364的(R）和（S)對映異構(gòu)體，以考查環(huán)硫乙烷部分不同立體構(gòu)型對MMP-9抑制活性的影響。ND-364為ND-322的體內(nèi)N-乙酰化代謝產(chǎn)物，對MMP-9的活性更好，

10、本課題將其砜基改造為亞砜基，考查手性亞砜結(jié)構(gòu)對活性的影響。另外，將苯環(huán)上的伯氨基BOC保護，考察該處取代基大小對活性的影響。
　　以光學純的縮水甘油為手性源起始原料，經(jīng)氯磺化反應得到的中間體，與苯硫酚反應后，立體結(jié)構(gòu)保持。在Cs2CO2存在的情況下進行成醚反應，同時完成了關環(huán)反應;硝基在酸性條件下鋅粉還原后，過濾鋅粉，溶液調(diào)PH至堿性直接BOC保護或乙酰化;之后經(jīng)氧化，硫代，或脫保護得到目標產(chǎn)物。硫代反應立體構(gòu)型反轉(zhuǎn)。另外，適當中

11、間體經(jīng)不對稱氧化，得到了不同立體構(gòu)型的亞砜產(chǎn)物，與硫脲反應得到目標產(chǎn)物。
　　目標化合物體外測試了對MMP-2、MMP-9、APN和HDACs的抑制活性。
　　結(jié)果
　　所合成的目標化合物由IR、1HNMR、ESI-MS、HR-MS進行了基本結(jié)構(gòu)確定。測試了化合物的旋光度。化合物的光學純度由手性分析HPLC確定。根據(jù)文獻報道和圓二色譜的方法確定了不同目標化合物的立體構(gòu)型。經(jīng)Scifinder等文獻檢索工具檢索證實，所有

12、目標化合物均為新型化合物，未見文獻報道。
　　化合物na8、nb8、na11和nb11表現(xiàn)出對MMP-2和MMP-9良好的選擇性抑制，與參考藥物ND-322和ND-364相比，活性得到保留。
　　結(jié)論
　　環(huán)硫乙烷部分的立體構(gòu)型對活性幾乎沒有影響。亞砜改造顯著降低了化合物的活性，根據(jù)此類化合物獨特的結(jié)合機理，該部分有強吸電子基團有利于活性提高。與苯胺連接的基團不宜過大，否則因空間位阻的原因而使化合物喪失抑酶活性。這些規(guī)