多胺类衍生物的制备方法和应用

本发明属于有机合成，涉及八种多功能具有神经保护作用的化合物，其合成方法、制药用途和用于预防或治疗疾病方面的应用。

背景技术：

1、神经退行性疾病是指中枢神经元不正常死亡引起神经系统功能障碍而导致的疾病。迄今为止没有可以减缓疾病发展进程的根本性治疗方法。许多神经退行性疾病是由活性未知的蛋白引起的。神经退行性疾病是大脑和脊髓的细胞神经元丧失的疾病状态。大脑和脊髓的细胞一般是不会再生的，所以过度的损害可能是毁灭性的，不可逆转的。神经退行性疾病是由神经元或其髓鞘的丧失所致，随着时间的推移而恶化，以导致功能障碍。神经退行性疾病按表型分为两组：一类影响运动，如小脑性共济失调；一类影响记忆以及相关的痴呆症。目前较为常见的病症有阿尔兹海默症和帕金森综合征。神经退行性疾病目前已成为老年人健康的严重疾病，随着老龄化的进程，该病的严重性日益凸显。目前神经退行性疾病以药物治疗为主，临床上在治疗神经退行性疾病的药物主要有左旋多巴和抗胆碱药物苯海索等，但是这些药物的效果并不理想，而且伴随有较为明显的不良副作用。神经退行性疾病已成为社会性的问题，亟需有效的药物进行治疗。

2、神经保护是有利地改善疾病过程或对潜在发病机制进行干预的措施，从而为患者产生持久的有益影响(wiendl h,elger c,et al.gaps between aims andachievements in therapeutic modification of neuronal damage(“neuroprotection”)[j/ol].neurotherapeutics:the journal of the americansociety for experimental neurotherapeutics,2015,12(2):449-454.doi:10.1007/s13311-015-0348-8.)，有效的神经保护导致疾病改善。神经保护可以通过对神经元的直接作用(初级神经保护)或通过干扰导致细胞继发性死亡的过程(如炎症、氧化应激)来实现。目前发现从天然植物中分离出来的化合物，比如黄酮类、多胺类、糖苷类药物可以通过神经保护作用对各种疾病和脑部疾病产生疗效。这些神经保护作用主要是由于这些药物能够穿过血脑屏障、消除活性氧并增加神经营养因子的浓度(包括神经生长因子(ngf)、脑源性神经营养因子(bdnf)、神经营养因子(nt-3、nt-4/5)等)，并直接与这些神经营养因子的膜受体结合，调节和激活信号级联，使神经元细胞具有可塑性、存活、增殖和生长，从而实现更好的学习、记忆和生长(torner l,fenton navarrob.polyphenols and neurodegenerative diseases:potential effects and mechanismsofneuroprotection[j/ol].molecules(basel,switzerland),2023,28(14):5415.doi:10.3390/molecules28145415.)。在神经退行性疾病治疗中，神经保护不仅可以作为单独的治疗手段，还可以与其他治疗方法如药物治疗、康复训练等相结合，共同发挥协同效应，为患者带来更好的疗效和预后。神经保护的研究和应用对于神经退行性疾病的治疗具有重要意义。

3、多胺腐胺、亚精胺和精胺是哺乳动物细胞中非常重要的多聚阳离子。它们的细胞水平受到降解和合成以及摄取和输出的严格调节。在正常情况下，随着年龄的增长，体内多胺的水平在逐渐下降，据报道，在人类中，增加膳食亚精胺摄入量与寿命呈正相关(kiechls,pechlaner r,et al.higher spermidine intake is linked to lower mortality:aprospective population-based study.am j clinnutr.2018aug 1；108(2):371-380.doi:10.1093/ajcn/nqy102.)。在人类中，增加精胺(soda k,uemura t,etal.polyamine-rich diet elevates blood spermine levels and inhibits pro-inflammatory status:an interventional study.med sci(basel).2021mar 29；9(2):22.doi:10.3390/medsci9020022.)或亚精胺(schwarz c,horn n,et al.spermidineintake is associated with cortical thickness and hippocampal volume in olderadults.neuroimage.2020nov 1；221:117132.doi:10.1016/j.neuroimage.2020.117132.)的饮食摄入量与炎症标志物的减少、皮质厚度和海马体体积的增加以及认知能力的改善呈正相关，其原因可能是外源性的补充多胺地通过刺激自噬和有丝分裂吞噬、改善线粒体呼吸和减少神经炎症来防止认知衰退。多胺在氧化应激条件下提供保护，例如缺氧、缺血和炎症。它们刺激抗氧化反应中不同因子的表达，如过氧化氢酶和谷胱甘肽，同时它们本身也具有抗氧化剂的功能。多胺也具有很强的抗炎作用，在小胶质细胞中，外源性的给予亚精胺能阻止脂多糖诱导的促炎细胞因子的产生、诱导型一氧化氮合酶和环氧合酶-2的表达以及nf-κb信号通路的激活，在星形胶质细胞中，atp13a2诱导nlrp3炎症小体的过度激活导致星形胶质细胞诱导的神经炎症，精胺通过抑制k+外流通道间接抑制nlrp3炎症体。在加速衰老的小鼠模型中，饮水中加入精胺和亚精胺可下调nlrp3和促炎细胞因子il-1β和il-18的表达。

4、临床上用于治疗脑血管疾病的药物如奥扎格雷、桂哌齐特等含有肉桂酸的结构，肉桂酸类化合物因其类药物性质和生物学特性而成为结构修饰的研究热点；活性植物化学部分的引入提供了发挥加和或协同效应以发现多效新型衍生物的潜力(zhang wx,wang h,et al.design,synthesis and biological evaluation of cinnamic acid derivativeswith synergetic neuroprotection and angiogenesis effect.eur j medchem.2019dec 1；183:111695.doi:10.1016/j.ejmech.2019.111695.)。川芎嗪(tmp)，或川芎嗪，是一种来自传统中草药川芎的化合物，是一种用于多种疾病的众所周知的药物。研究发现tmp对的炎症的抑制，减少氧化应激，调节细胞凋亡，并防止兴奋性毒性，影响关键的凋亡相关的基因因子，促进神经元的恢复，抑制细胞中的ros的产生。tmp提供了有希望的神经保护作用，可用于开发有效的神经保护的药物。将两个药效团组合以获得新的改进分子，是目前探索有效神经保护药物的手段(bukhari,syed nasir abbas and ruchika yogesh.“an overview of tetramethylpyrazine(ligustrazine)and its derivatives aspotentanti-alzheimer’s disease agents.”letters in drug design&discovery(2022):n.pag.)。而本发明将传统中药川芎中的主要药效成分tmp与植物中广泛存在的肉桂酸类化合物分别于亚精胺、精胺进行拼合，赋予新的化合物多重作用机制和多功能神经保护活性。

技术实现思路

1、基于亚精胺、精胺在维持机体稳态及正常生理代谢中的重要作用，一方面，本发明旨在提供八种具有神经保护活性的亚精胺、精胺衍生物。

2、所述的亚精胺、精胺类衍生物为亚精胺、精胺化合物的立体异构体、互变异构体、药物上可接受的盐、溶剂化物或其前药。

3、本发明还提供了八种包括药物上可接受的载体和至少所述的亚精胺、精胺衍生物或其立体异构体、互变异构体、药物上可接受的盐、溶剂化物或其前药的药物组合物。

4、亚精胺、精胺衍生物或其立体异构体、互变异构体、药物上可接受的盐、溶剂化物或其前药的方法。

5、再一方面，本发明还提供了所述的亚精胺、精胺衍生物在制备治疗治疗的疾病氧化应激损伤自由基相关的疾病、神经退行性疾病或糖脂代谢性疾病的应用。

6、首先，本发明提供了亚精胺、精胺衍生物。

7、其中，所述的化合物，其为如式i、ⅱ所示的化合物，或式i、ⅱ所示的化合物的立体异构体、药物上可接受的盐、溶剂化物或其前药；其中r1优选为肉桂酸、乙酰化对香豆酸、乙酰化阿魏酸、川芎嗪酸，r2优选为为肉桂酸、乙酰化对香豆酸、乙酰化阿魏酸、川芎嗪酸。

8、

9、所述药物上可接受的盐为钠盐、钾盐、钙盐、盐酸盐、三氟乙酸盐或锌盐。

10、所述化合物具体结构式如下：

11、

12、

13、具体包括下述步骤：

14、(1)将对香豆酸/阿魏酸溶于30ml的乙酸酐中，加入催化量的二甲氨基吡啶，室温反应过夜。tlc监测反应，反应完全后，加入100ml水，冰浴下搅拌2h，有白色固体析出，放入冰箱过夜，抽滤，用蒸馏水洗涤滤饼，放入真空干燥箱干燥得到白色固体。不经纯化可直接进行下一步；

15、(2)将tmp溶于300ml的水中，分批加入kmno4，加热至50℃，反应10h。反应完全后，冷却，乙酸乙酯萃取，弃去有机相，水相用10％的盐酸调ph值至3，再用乙酸乙酯萃取，无水硫酸钠干燥，减压蒸干溶剂。得到黄色固体3,5,6-三甲基吡嗪-2-羧酸；

16、(3)称取肉桂酸/乙酰化对香豆酸/乙酰化阿魏酸/川芎嗪酸和2-巯基噻唑啉溶解于50ml干燥的二氯甲烷溶液中，搅拌均匀，加入n-甲基咪唑之后，缓慢分批加入n,n,n',n'-四甲基氯甲脒六氟磷酸盐，室温过夜反应。tlc监测反应，待反应结束后，加入水洗，再用稀酸溶液洗涤两次，饱和食盐水进行清洗，无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩，柱层析纯化(石油醚：乙酸乙酯＝2：1)，得黄绿色固体化合物。

17、(4)称取适量亚精胺/精胺溶解于超干的二氯甲烷中，搅拌均匀，缓慢加入上述溶解于超干的二氯甲烷中的2-巯基噻唑酰衍生物，过夜反应，tlc监测反应，直至反应液中黄绿色变为无色，不用处理，加入二碳酸二叔丁酯和三乙胺，反应4h，反应结束后用稀盐酸溶液和饱和食盐水洗涤，无水硫酸钠干燥，柱层析纯化(二氯甲烷：甲醇＝50：1)，得到白色的透明油状物，将得到的白色透明油状物用超干的乙酸乙酯溶解后，冰浴下加入4m的氯化氢乙酸乙酯溶液，反应4h后，tlc监测反应完全之后，旋干溶剂，得到白色固体，加入纯水溶解后加入nahco3调节ph至8，二氯甲烷萃取水相，合并有机相，旋干溶剂得到目标产物。

18、具体制备流程如下：

19、

20、(a)ac2o,dmap,rt,overniight,(b)kmno4，h2o，50℃，overnight,(c)2-mercaptothiazoline,dcm,rt,overnight，(d)spermidine/spermine,dcm,rt,overnight,(e)boc2o，et3n,dcm,rt,4h,(f)hcl/etoac,0℃,4h.

21、再者，本发明还提供了8种化物，所述的化物包括上述如i、ii示的化合物、其立体异构体、其药物上可接受的盐或其溶剂化物，和药学上可接受的助剂、载体或稀释剂。

22、在一些优选实施方案中，所述组合物剂型选自素片、薄膜包衣片、糖衣片、肠衣片、分散片、胶囊、颗粒剂、口服溶液或口服混悬液。

23、再次，本发明还提供了所述的亚精胺/精胺其立体异构体、或其药物上可接受的盐或其溶剂化物用于治疗酸兴奋性毒性、mef2功能失调、氧化应激损伤自由基相关的疾病、神经退行性疾病或糖脂代谢性疾病。

24、其中所述与氧化应激损伤或自由基相关的疾病为：脑中风、脑创伤、癫痫、帕金森病、亨廷顿舞蹈症、肌萎缩性侧索硬化、阿尔茨海默病、缺氧缺血、脑损伤、脑溢血，痴呆症、缺血性心脏病，血管栓塞，动脉粥样硬化，高胆固醇血症，肺气肿，白内障，糖尿病，急性胰腺炎，酒精引起的肝脏疾病，肾脏伤害，或癌症；

25、其中所述神经退行性疾病为：脑缺血，帕金森病，阿尔茨海默病，肌肉萎缩性侧索硬化症，共济失调毛细血管扩张症，牛海绵状脑病，克雅二氏病，亨丁顿舞蹈症，小脑萎缩症，多发性硬化症，原发性侧索硬化，或脊髓性肌萎缩症。

26、其中糖脂代谢性疾病为高脂血症、糖尿病、脂肪肝、肥胖、高血压或心脑血管病。

27、如果没有其它说明，本发明的化合物理解为包括游离态和其盐。术语“盐”表示以无机和/或有机酸和碱形成酸式和/或碱式盐。另外，术语“盐包括两性离子(内盐)，如当式i化合物含有碱性片段如胺或吡啶或咪唑环，和酸式片段如羧酸。药物上可接受的(即非毒性、生理学上可接受的)盐是优选的，如可接受的金属和胺盐，其中阳离子没有显著贡献毒性或盐的生物活性。然而，其它盐可是有用的，如在制备过程中采用分离或纯化步骤，因此也包含于本发明范围中。式i化合物的盐如式i化合物与一定量的酸或碱形成，如等量，在媒介中如在其中盐可沉淀或其水媒介中，然后进行冻干作用。

28、示例性的酸式加成盐包括乙酸盐(如与乙酸或三卤素乙酸形成，如三氟乙酸)、己二酸盐、藻酸盐、抗坏血酸盐、天冬氨酸盐、苯甲酸盐、苯磺酸盐、硫酸氢盐、硼酸盐、丁酸盐、柠檬酸盐、樟脑酸盐、樟脑磺酸盐、环戊丙酸盐、双葡糖酸盐、十二烷基硫酸盐、乙磺酸盐、延胡索酸盐、葡庚糖酸盐、甘油磷酸盐、半硫酸盐、庚酸盐、己酸盐、盐酸盐(与盐酸形成)、氢溴酸盐(与氢溴酸形成)、氢碘酸盐、2-羟基乙磺酸盐、乳酸盐、马来酸盐(与马来酸形成)、甲磺酸盐(与甲磺酸形成)、2-萘磺酸盐、烟酸盐、硝酸盐、草酸盐、果胶酸盐、过硫酸盐、3-苯基丙酸盐、磷酸盐、苦味酸盐、新戊酸盐、丙酸盐、水杨酸盐、琥珀酸盐、硫酸盐(如与硫酸形成的那些)、磺酸盐(如此处提及的那些)、酒石酸盐、硫氰酸盐、甲苯磺酸盐如甲苯磺酸盐、十一酸盐及其类似物。

29、示例性碱式盐包括铵盐、碱金属盐如钠、钾、钙和锌盐；碱土金属盐如钙和镁盐；钡、锌和铝盐；与有机碱形成的盐(如有机胺)如三烷基胺如三乙胺、普鲁卡因、二苄胺、n-苄基-β-苯乙胺、1-二苯羟甲胺、n,n'-双苄乙二胺、去氢枞胺、n-乙基哌啶、苄胺、二环己胺或类似药物上可接受的胺和与氨基酸的盐如精氨酸、赖氨酸及其类似物。碱式含氮基团可与试剂季铵化如低级烷基卤化物(如甲基、乙基、丙基和丁基氯、溴和碘化物)、二烷基硫酸盐(如二甲基、二乙基、二丁基和二戊基硫酸盐)、长链卤化物(如癸基、十二烷基、十四烷基和十八烷基氯、溴和碘化物)、芳烷基卤化物(如苄基和苯乙基溴化物)和其它物质。优选的盐包括单盐酸盐、硫酸氢盐、甲磺酸盐、磷酸盐或硝酸盐。

30、短语“药物上可接受的”指的是那些化合物、材料、组合物和/或剂型，在完好的医疗评价范围内，适合用于与人类和动物的组织接触，而没有额外的毒性、刺激、过敏反应或其它问题或并发症，具有相称的合理收益/风险比例。

31、此处用到的“药物上可接受的盐”指的是公开化合物的衍生物，其中父系化合物是以酸或其碱式盐修饰。药物上可接受盐的实例包括但不限于碱式基团如胺的无机或有机酸式盐；和酸式基团如羧酸的碱或有机盐。药物上可接受的盐包括传统的非毒性盐或父系化合物形成季铵盐，如由非毒性无机或有机酸。例如，这些传统的非毒性盐包括那些衍生自无机酸如盐酸、氢溴酸、硫磺酸、氨基磺酸、磷酸和硝酸；和由有机酸制备的盐如乙酸、丙酸、琥珀酸、羟基乙酸、硬脂酸、乳酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸、抗坏血酸、帕莫酸、马来酸、羟基马来酸、苯基乙酸、谷氨酸、苯甲酸、水杨酸、磺胺酸、2-乙氧苯甲酸、反丁烯二酸、甲苯磺酸、甲磺酸、乙烷二磺酸、草酸和羟乙磺酸及其类似物。

32、本发明药物上可接受的盐可由含有碱式或酸式片段的父系化合物，通过常规化学方法合成。通常地，这些盐可由这些化合物的游离酸或碱形式与化学计量比的适合碱或酸在水或有机溶剂，或其两种混合物中进行制备；通常地，非水媒介如醚、乙酸乙酯、乙醇、异丙醇或乙腈是优选的。

33、本发明化合物的所有立体异构体是被考虑的，既以混合物或纯或基本纯的形式。立体异构体包括通过一个或多个手性原子的取代的光学异构体的化合物，以及通过限制旋转一个或多个键(阻转异构体)的光学异构体化合物。本发明化合物的定义包括所有可能立体异构体和其混合物。其尤其包括外消旋形式和具有特别活性的分离光学异构体。通过物理方法拆分外消旋形式，例如分布结晶、分离或立体异构衍生物的结晶或通过手性柱色谱分离。通过常规方法由外消旋盐得到独立的光学异构体如与光学活性的酸形成的盐，然后结晶。

34、本发明化合物的前药和溶剂化物也是被考虑的。术语“前药”表示化合物，基于施予受体，通过代谢性或化学方法经历化学反应生成式i、ⅱ合物，和/或盐和/或其溶剂化物。在体内转化以提供生物活性试剂(即式i、ⅱ化合物)的任何化合物是本发明范围和精神内的前药。例如，含有羧基的化合物形成作为前药的生理学可水解酯，通过在体内水解生成式i、ⅱ化合物自身。这些前药优选口服施予，由于许多条件下的水解基本出现在消化酶的影响下。使用肠胃外施予，酯自身是活性的，在那些实例中，水解出现在血液中。式i、ⅱ化合物的生理学水解酯实例包括c1-6烷基苄基、4-甲氧基苄基、茚满基、邻苯二甲酰基、甲氧基甲基、c1-6链烷酰氧基-c1-6烷基如乙酰氧甲基、特戊酰氧甲基或丙氧甲基、c1-6烷氧羰氧基-c1-6烷基，如甲氧羰基-氧甲基或乙氧基羰氧甲基、甘氨酰氧甲基、苯基甘氨酰氧甲基、(5-甲基-2-氧-1,3-二氧杂环戊烯-4-基)-甲基和其它使用的熟知的生理学水解酯，例如在盘尼西林和cephalogensporin领域中。这些酯通过现有技术中已知的常规技术进行制备。多种形式的前药是现有技术中熟知的。

35、“药物上可接受的载体”一般指的是通常在该领域中接受的，可传递生物活性试剂至动物，尤其是哺乳动物。配制药物上可接受载体，根据本领域普通技术人员所熟知的许多因素。这些包括没有限制被配制的活性试剂的类型和特性；含试剂组合物施予的受体；组合物施予途径；和定向治疗指示。药物上可接受的载体包括水性和非水性液态媒介，以及多种固态和半固态剂型。这些载体包括许多不同组分和添加剂，除了活性试剂之外，这些额外组分由于多种原因包含于配方中，如活性试剂与粘合剂的稳定性，这是本领域普通技术人员所熟知的。

36、本发明式i、ⅱ化合物能治疗症状的任何适合方式施予，取决于位点专一治疗或传递药物的量。局部投药通常优选皮肤相关疾病，癌性或癌性前症状的系统性治疗，但其它传递模式也是考虑的。例如口服施予化合物，如以片剂、胶囊、颗粒、粉末或包括糖浆剂的液体配方形式；局部如以溶液、悬浮液、凝胶或软膏；舌下给药；脸颊地；胃肠外给药如通过皮下、静脉注射、肌肉注射或胸骨内注射或灌注术(如无菌水或非水溶液或悬浮液)；经鼻的如通过吸入喷雾；局部地如以乳液或软膏形式；经直肠地如以栓剂形式；或脂质体地。可施予含非毒性、药物上可接受赋形剂或稀释剂的剂量单位配方。能立即释放或延缓释放的形式施予所述化合物。立即释放或延缓释放适合的药物组合物获得，在部分延缓释放的实例中，使用设备如皮下移植或渗透泵。

37、口服施予的示例性组合物包括悬浮液，其可含有如用于传输的微晶纤维素、作为悬浮剂的海藻酸或海藻酸钠、作为粘度增强剂的甲基纤维素和现有技术中已知的那些甜味剂或调味剂；立即释放的片剂可含有如微晶纤维素、磷酸二钙盐、淀粉、硬脂酸镁和/或乳糖和/或其它赋形剂、粘合剂、膨胀剂、崩解剂、稀释剂和润滑剂如现有技术中已知的那些。本发明化合物也能通过舌下和/或颊部施予进行口服传递，如压模、压缩或冻干片剂。示例性组合物包括快速溶解的稀释剂如甘露醇、乳糖、蔗糖和/或环糊精类。包含在这些配方中也能是高分子量赋形剂如纤维素或聚乙烯二醇(peg)；有助于粘膜附着的赋形剂如羟丙基纤维素(hpc)、羟丙甲基纤维素(hpmc)、羧甲基纤维素钠(scmc)和/或马来酸酐共聚物(如)；和控制释放的试剂如聚丙烯酸共聚物(如)。也能加入润滑剂、助流剂、香料、着色剂和稳定剂有助于制备和使用。

38、喷雾法或吸入施予的示例性组合物包括溶液，所述溶液含有苄基醇或其它适合防腐剂、提高吸收性和/或生物活性的吸收促进剂、和/或其它可溶性或分散性试剂如现有技术中已知的那些。

39、肠胃外施药的示例性组合物包括注射溶液或悬浮液，其可含有如适合的非毒性、肠胃可接受稀释剂或溶剂，如甘露醇、1,3-丁二醇、水、格林氏溶液、等渗氯化钠溶液，或其它适合的分散或润湿和悬浮试剂，包括合成的单或甘油二酯类，和脂肪酸包括油酸。

40、直肠给药的示例性组合物包括栓剂，其可含如适合的非刺激性赋形剂，如可可脂、合成甘油酯类或聚乙烯二醇类，在普通温度下为固体，但溶解和/或溶入肠胃内释放药物。