含多氟的4-甲基噻唑環的新型二肽基肽酶Ⅳ抑制劑的合成及其降血糖活性*

羅 杰, 趙桂龍， 王玉麗a， 邵 華a， 曲寶涵， 湯立達b

(1. 青島農業大學 化學與藥學院，山東 青島 266109； 2.天津藥物研究院 a. 天津市分子設計與藥物發現 重點實驗室; b. 藥代動力學與藥效學省部共建國家重點實驗室，天津 300193)

胰高血糖素樣肽(GLP-1)是由小腸L細胞伴隨進食而分泌的一種激素，脂質和碳水化合物均可有效地刺激該激素的分泌[1]。二肽基肽酶Ⅳ(DPP-Ⅳ)能快速有效地降解GLP-1，因此抑制DPP-Ⅳ能增強內源性GLP-1的作用，從而提高血液中胰島素的含量，進而降低并維持糖尿病人的血糖水平[2，3]。目前醫學已經證實DPP-Ⅳ抑制劑是一種新型的抗糖尿病治療藥物，臨床結果顯示其具有良好的降血糖效果。由于GLP-1發揮促進胰島素生成和分泌的作用是葡萄糖依賴性的，因此不會發生糖尿病藥物所產生的常見低血糖等嚴重不良反應，也未見體重增加等副作用。

Scheme 1

從部分已經上市或者處于Ⅲ期臨床的DPP-Ⅳ抑制劑[4]的結構可見,其中多數是一個甘氨酰胺衍生物或類似物，酰胺的N原子上連接著一個脂肪族五元或六元環，甘氨酰胺骨架另一端連接著一個芳香性或大的剛性結構(如金剛烷骨架)。

近期，Hiroshi Sakashita等[5]發現，一類含噻唑烷的化合物具有較好的降血糖活性。但對含噻唑環化合物的合成鮮有報道。本實驗室[6，7]曾設計并合成了一系列含噻唑環的新型DPP-Ⅳ抑制劑，經過藥理測試證實它們具有較好的降血糖活性；構效關系分析發現含有4-甲基噻唑的化合物具有優異的降血糖活性。

本文在4-甲基噻唑結構的基礎上，引入含氟芳基制得化合物6a,采用小鼠口服糖耐量法(OGTT)測試其降血糖活性，結果顯示6a具有很強的降血糖活性。針對6a的結構特點設計合成路線，由含多氟的芳基甲醛(1b～1j)制備含多氟的芳基甲胺(ArCH2NH2,3b～3j);3與2-[(2-氯乙酰基)氨基]-4-甲基噻唑(4)反應合成了一系列含多氟的4-甲基噻唑環的新型二肽基肽酶Ⅳ抑制劑——2-【{2-[(取代芳甲基)氨基]乙酰基}氨基】甲基噻唑鹽酸鹽(6b～6j, Scheme 1)，其結構經1H NMR和ESI-MS表征。以西他列汀為陽性對照藥，OGTT法測試結果顯示6c和6h具有明顯的降血糖作用。

1 實驗部分

1．1 儀器與試劑

X-4型顯微熔點儀(溫度計未校正);Bruker AV400型核磁共振儀(DMSO-d6作溶劑，TMS內標);安捷倫Q-TOF6510型液相-質譜聯用儀。

4按文獻[5，6]方法制備;所用溶劑均經標準方法干燥處理;其他所用試劑均為市售分析純。

1．2 合成

(1) 取代芳基甲肟(2a～2j)的合成

在圓底燒瓶中加入110 mmol和鹽酸羥胺30 mmol的甲醇(10 mL)溶液,用10%NaOH甲醇溶液調至pH 8～9，反應至終點(TLC跟蹤)。稍加濃縮后用3%鹽酸調至pH 4～5，用二氯甲烷(3×50 mL)萃取，合并萃取液用飽和食鹽水(2×50 mL)洗滌，無水Na2SO4干燥，旋蒸脫溶，用油泵徹底干燥得白色固體2a～2j粗品，直接用于下步反應。

(2)3a～3j的合成

在圓底燒瓶中加入2的THF(20 mL)溶液，冰水浴冷卻，慢慢加入LiAlH430 mmol,反應至終點(TLC跟蹤)。45 ℃左右油浴加熱30 min，冷卻至室溫，緩慢倒入冰水浴中，抽濾，濾液用二氯甲烷(3×50 mL)萃取，合并萃取液用飽和食鹽水(2×50 mL)洗滌，無水Na2SO4干燥，旋蒸脫溶得淡黃色固體3a～3j粗品，直接用于下步反應。

(3) 2-【{2-[(取代芳甲基)氨基]乙酰基}氨基】-4-甲基噻唑(5a～5j)的合成

在圓底燒瓶中加入410 mmol和310 mmol)的THF(10 mL)溶液，三乙胺3.03 g(30 mmol)，攪拌下于室溫反應過夜(TLC跟蹤)。旋蒸脫溶，殘余物用二氯甲烷(150 mL)溶解，飽和食鹽水(2×50 mL)洗滌，無水Na2SO4干燥，旋蒸脫溶,殘余物經柱層析[洗脫劑：V(乙酸乙酯) ∶V(石油醚)=1 ∶1]純化得無色晶體5a～5j。理化數據見表1，光譜數據表2。

(4)6a～6j的合成

在圓底燒瓶中加入55 mmol的乙醚(50 mL)溶液，攪拌下于室溫滴加10%HCl的乙醚溶液10 mL(約27 mmol),滴畢,反應30 min。抽濾,濾餅于50 ℃真空干燥定量制得白色固體6a～6j。理化數據見表1。

表1 5和6的理化數據

表 2 5的光譜數據

續表2

2 結果與討論

2.1 合成

合成2時，由于甲醇對NaOH的溶解能力有限，故在甲醇中加入少量的水以提高NaOH的溶解能力。該步所引入的水，在后面處理中將會除去，不會影響LiAlH4的加入。合成3時，反應體系置于冰水浴中以除去過量的LiAlH4；生成的鋁鹽難溶于水，需要抽濾后再萃取。

2.2 6的降血糖活性

采用小鼠OGTT法[8，9]測定6的降血糖活性。6以1%羧甲基纖維素鈉配制成1 mg·mL-1的混懸液，給藥容量為0.1 mL·(體重20 g)-1，相當于5 mg·kg-1。健康ICR小鼠，雌雄各半，體重20 g～24 g，符合一級標準。動物禁食16 h，藥后2 h腹腔注射2 g·kg-1的葡萄糖鹽水溶液(陽性對照藥西他列汀藥后1.5 h注射葡萄糖)，于造模后0.5 h, 1.0 h, 2.0 h, 3.0 h和4.0 h定時用毛細管自小鼠球后靜脈叢取血，離心分離血清，用葡萄糖氧化酶法測定各時間點血清葡萄糖含量。根據“血糖濃度-時間”曲線面積(AUC)計算抑制率(%)，結果見表3。由表3可見，陽性對照西他列汀在低劑量下即表現出很強的降血糖作用，在小鼠OGTT實驗中抑制率可達到63%。6給予同劑量后，6c和6h也表現出較強的降血糖活性，6c的抑制率(59%)與西他列汀相當，6h的抑制率(72%)還顯著高于西他列汀。

與前期工作[10]使用高劑量(50 mg·kg-1～100 mg·kg-1)得到的滿意結果相比，本文使用5 mg·kg-1劑量評價仍然得到了6c和6h兩個降血糖活性優異的化合物，說明本工作在前期工作基礎上所選擇的優化先導結構是正確的。對6c和6h的深入評價以及在本工作的基礎上進一步的優化正在進行之中。

*藥容量5 mg·kg-1

[1] 楊英,陳建華. 胰高血糖素樣肽1及其類似物的研究進展[J].中國醫藥生物技術,2008,3(2):140-142.

[2] Cheon H G, Kim S S, Kim K R,etal. Inhibition of dipeptidyl peptidase Ⅳ by novel inhibitors with pyrazolidine scaffold[J].Biochem Pharmacol,2005,70:22-29.

[3] Kondo T, Sugimoto I, Nekado T,etal. Design and synthesis of long-acting inhibitors of dipeptidyl peptidase Ⅳ[J].Bioorg Med Chem,2007,15:2715-2735.

[4] Deacon C F, Holst J J. Dipeptidyl peptidase Ⅳ inhibitors:A promising new therapeutic approach for the management of type 2 diabetes[J].Int J Biochem Cell Biol,2006,38:831-844.

[5] Hiroshi S, Fumihiko A, Hiroshi K,etal. (S)-γ-(arylamino)prolyl]thiazolidine compounds as a novel series of potent and stable DPP-Ⅳ inhibitors[J].Bioorg Med Chem,2006,14:3662-3671.

[6] 戰付旭,王玉麗,趙桂龍,等. 含噻唑環的二肽基肽酶Ⅳ抑制劑的設計、合成和降血糖活性研究[J].有機化學,2009,29(8):1236-1242.

[7] 戰付旭,趙桂龍,王玉麗,等. 含噻唑環的新型二肽基肽酶Ⅳ抑制劑的設計合成及其降血糖作用[J].中國藥物化學雜志,2009,19(5):334-339.

[8] Fukushima H, Hiratate A, Takahashi M,etal. Synthesis and structure-activity relationships of potent 3- or 4-substituted-2-cyanopyrrolidine dipeptidyl peptidase Ⅳ inhibitors[J].Bioorg Med Chem,2004,12:6053-6061.

[9] Hulin B, Cabral S, Lopaze M G,etal. New fluorinated pyrrolidine and azetidine amides as dipeptidyl peptidase Ⅳ inhibitors[J].Bioorg Med Chem Lett,2005,15:4770-4773.

[10] 羅杰,趙桂龍,王玉麗,等. 含4-甲基噻唑環的新型二肽基酶Ⅳ抑制劑的設計、合成及降血糖活性測試[J].中國藥物化學雜志,2010,20(6):496-500.