本發明涉及醫藥技術領域，具體涉及一種用于治療阿爾茨海默病的苯并噁唑酮類雜環化合物，本發明還涉及所述雜環化合物的制備方法。
背景技術：
阿爾茨海默病(alzheimer’sdisease，ad)是一種在老年期發生的以癡呆為主要特征的神經元退行性疾病。其主要臨床表現為進行性認知功能障礙和記憶力衰退，性格和行為改變，判斷力下降，社交障礙，生活自理能力喪失，最終死亡，嚴重危害著老年人的身體健康和生活質量。伴隨著人口老齡化，以ad為主的老年癡呆癥已成為繼心腦血管疾病、惡性腫瘤之后威脅老年人生命的第三大疾病。ad不僅嚴重危及老年人的健康，而且給患者家屬帶來沉重的精神負擔，為社會帶來巨大的健康危機，更對經濟造成巨大的影響。因此，加速對ad致病機理的研究和尋找高效的ad治療藥物有著重要的醫學和社會意義，已成為國際醫藥界矚目的熱點和前沿領域。
ad患者腦內的關鍵性病理變化為膽堿能神經元為主的中樞神經細胞大量變性和丟失、β淀粉樣蛋白(β-amyloidpeptide，aβ)大量沉積為主的老年斑以及磷酸化的tau蛋白為主的神經纖維纏結的形成(klafkih,staufenbielm,kornhuberj,wiltfangj,brain,2006,129(11):2840)。至今人類對其發病機理尚缺乏全面和實質性的認識，在眾多機理解釋中，“膽堿能假說”和“β淀粉肽假說”是人們普遍接受的兩種重要闡釋(coylejt,pricedl,delongmr,science,1983,219:1184-1190；hardyj,curr.alzheimerres.,2006,3(1):71；pákáskim,kálmánj,neurochem.int.,2008,53:103)。
目前臨床使用的ad治療藥物主要是基于膽堿能假說設計的乙酰膽堿酯酶(ache)抑制劑，它通過抑制乙酰膽堿(ach)的水解來提高突觸間的ach濃度，從而改善學習記憶功能和認知水平。現今美國fda批準上市的五個ad治療藥物中有四個為ache抑制劑，包括他克林、多奈哌齊、利斯的明和加蘭他敏。他克林因其具有肝毒性和嚴重不良反應，現已很少用于臨床。多奈哌齊、利斯的明和加蘭他敏是三種廣泛使用的治療ad的第2代ache抑制劑，均表現出較高的乙酰膽堿酯酶抑制活性和較輕的毒性，但這些ache抑制劑卻只能減輕ad癥狀而不能逆轉其病理過程，即不能從根本上治愈ad。
因此，仍然存在對研發新型的用于治療阿爾茨海默病的藥物的需求。
技術實現要素：
本發明旨在提供一種苯并噁唑酮類雜環化合物，具有抑制乙酰膽堿酯酶活性，以用于阿爾茨海默病及其他神經系統疾病的治療。
本發明一方面提供一種式i所示的苯并噁唑酮類雜環化合物或其藥學上可接受的鹽、溶劑合物、前藥：
其中：
r1、r2各自獨立地選自：-h、-nrarb、-ora，條件是r1、r2中至少一個不為-h；
ra、rb各自獨立地選自：-h、任選被一個或更多個選自以下的取代基取代的c1-c6烷基：鹵素、-cn、-oh、-sh、-nh2、-no2、c1-c6烷基、c1-c6烷氧基、單(c1-c6烷基)氨基、二(c1-c6烷基)氨基、芳基、雜環烷基，并且所述芳基和雜環烷基還任選被一個或更多個選自以下的取代基取代：鹵素、羧基、c1-c6烷基、c1-c6烷氧基、c1-c6烷氧基羰基；
m選自：n或ch；
r3、r4各自獨立地選自：鹵素、-cn、-oh、-nh2、-no2、c1-c6烷基、c1-c6烷氧基、單(c1-c6烷基)氨基、二(c1-c6烷基)氨基、c1-c6烷氧基羰基；
l表示-(ch2)n-，n表示1、2、3、4或5。
在一些實施例中，所述r1為-h，r2為-nrarb或-ora。
在一些實施例中，所述r1為-nrarb或-ora，r2為-h。
在一些實施例中，所述m為n。
在一些實施例中，所述m為ch。
在一些實施例中，所述芳基表示c6-10芳基，優選苯基或萘基。
在一些實施例中，所述雜環烷基表示飽和的、含有1至3個選自o、n或s的雜原子的單環基團，其含有3-7個環原子，優選哌嗪基或嗎啉基。
在一些實施例中，所述l表示-ch2-。
在一些實施例中，所述化合物為：
定義
在本發明中，鹵素表示氟、氯、溴或碘。
在本發明中，烷基表示優選含有1-6個碳原子的直鏈或支鏈飽和烴基。烷基的實例包括甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、叔丁基、戊基或己基等。
在本發明中，芳基表示優選含有6-18個碳原子、更優選6-10個碳原子的碳環芳基，它可以是單環、二環或三環的，例如苯基或萘基等。
在本發明中，雜環烷基表示飽和的、含有一個或更多個、優選1至3個選自o、n或s的雜原子的單環或二環基團，其優選含有3-12個環原子、更優選3-7個環原子。雜環烷基的實例包括：氮雜環丁烷基、四氫呋喃基、四氫噻吩基、吡咯烷基、吡唑烷基、咪唑烷基、嗎啉基、硫代嗎啉基、哌啶基、高哌啶基、哌嗪基或高哌嗪基等。
在本發明中，本發明化合物的藥學上可接受的鹽包括其游離堿性化合物與常規酸形成的酸加成鹽，所述酸例如是：無機酸，例如鹽酸、氫溴酸、硫酸、磷酸等；或有機酸，例如脂肪族或芳香族羧酸或磺酸，例如乙酸、草酸、馬來酸、甲磺酸、水楊酸、琥珀酸、檸檬酸、酒石酸等。
在本發明中，本發明的溶劑合物是指一個或多個溶劑分子與本發明的化合物所形成的締合物。形成溶劑化物的溶劑包括，但并不限于，水、甲醇、乙醇、異丙醇、二甲亞砜、乙酸乙酯、乙酸、氨基乙醇。
在本發明中，對本發明化合物的前藥沒有具體限制，只要其在生物體內能夠代謝成本發明化合物即可，非限制性地包括酯等，例如甲酯、乙酯等。
制備方法
本發明另一方面提供一種制備式i所示的苯并噁唑酮類雜環化合物的方法，其包括以下步驟：
將式ii所示的化合物與式iii所示的化合物在堿的存在下反應以生成式i所示的苯并噁唑酮類雜環化合物；
其中r1-r4、m、l如上文所述，x表示氯或溴；
所述堿選自氫氧化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽或醋酸鹽，優選氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、醋酸鈉或醋酸鉀，最優選碳酸鉀或醋酸鉀。
藥物組合物
本發明另一方面提供了一種藥物組合物，其包含至少一種式i所示的苯并噁唑酮類雜環化合物或其藥學上可接受的鹽、溶劑合物、前藥以及一種或更多種藥學上可接受的輔劑。考慮所有的給藥方式，例如口服、直腸、腸胃外、局部、或通過靜脈內、肌內、胸骨內或皮下注射、或以適于吸入的形式。只要合適，制劑可以方便地以個別劑量單位存在并可通過藥學領域中熟知的任何方法進行制備。根據已知的和已確定的實踐，所述化合物一般將與一種或多種藥學上可接受的成分一起配制。因此，藥物組合物可被配制成液體、粉末、可注射溶液、懸浮劑、栓劑等。
用于口服的制劑可被提供為片劑或硬膠囊，其中所述化合物與惰性固體稀釋劑例如碳酸鈣、磷酸鈣或高嶺土混合，或者提供為軟明膠膠囊，其中活性成分與水或可混溶溶劑如丙二醇、peg和乙醇、或油質介質如花生油、液體石蠟或橄欖油混合。
對于在口中的局部給藥，藥物組合物可采取以常規方式配制的頰部或舌下片劑、滴劑或錠劑。
所述化合物可被配制，用于通過注射、便利的靜脈內、肌內或皮下注射的腸胃外給藥，例如通過彈丸注射或連續靜脈輸注。注射制劑可以單位劑型存在，例如，于加入防腐劑安瓿或多劑量容器中。藥物組合物可采取這類形式，例如在水性載體中的懸浮劑、溶液或乳劑，且可含有配制劑，如懸浮劑、穩定劑和/或分散劑。可選地，所述化合物可以以粉末形式，用于在使用前與合適的載體如無菌無熱源水一起構建。
對于鼻內給藥，所述化合物可被使用，例如作為液體噴霧劑、作為粉末或以滴劑形式。
對于吸入給藥，所述化合物可方便地以通過加壓包裝或噴霧器的氣溶膠氣霧劑包裝的形式進行輸送，并使用合適的推進劑，例如二氯二氟甲烷、三氯氟代甲烷、二氯四氟乙烷、四氟乙烷、七氟丙烷、二氧化碳或其它合適的氣體。
含水懸浮液可包括藥學上可接受的懸浮劑，例如羧甲基纖維素鈉、羥丙基纖維素、藻酸鈉、聚乙烯吡咯烷酮和阿拉伯樹膠；分散或潤濕劑例如天然存在的磷脂例如卵磷脂、或烯化氧與脂肪酸的縮合產物例如聚氧乙烯硬脂酸酯、環氧乙烷與長鏈脂肪醇的縮合產物如十七碳亞乙基-氧代十六醇、或環氧乙烷與衍生自脂肪酸和己糖醇的偏酯的縮合產物如聚氧乙烯山梨醇單油酸酯、或環氧乙烷與衍生自脂肪酸酐和己糖醇酐的偏酯的縮合產物如聚氧乙烯失水山梨糖醇單油酸酯。
應用
本發明另一方面提供了式i所示的苯并噁唑酮類雜環化合物或其藥學上可接受的鹽、溶劑合物、前藥在制備藥物中的應用，所述藥物用于治療認知障礙如老年癡呆癥、注意缺損障礙、輕度認知損傷，和/或帶有異常蛋白聚集的神經變性癡呆癥，如阿爾茨海默病，優選用于治療阿爾茨海默病。
有益效果
本發明的式i所示的苯并噁唑酮類雜環化合物具有良好的抑制乙酰膽堿酯酶活性的作用，經快速衰老小鼠(sam-p/8)的行為學實驗研究表明，其能有效改善sam-p/8小鼠的記憶功能，因此可用于治療認知障礙和/或帶有異常蛋白聚集的神經變性癡呆癥，特別是阿爾茨海默病。
具體實施方式
在下文中更詳細地描述了本發明以有助于對本發明的理解。
所屬領域的技術人員將認識到：本發明所描述的化學反應可以用來合適地制備許多本發明的其他化合物，且用于制備本發明的化合物的其它方法都被認為是在本發明的范圍之內。例如，根據本發明那些非例證的化合物的合成可以成功地被所屬領域的技術人員通過修飾方法完成，如適當的保護干擾基團，通過利用其他已知的試劑除了本發明所描述的，或將反應條件做一些常規的修改。另外，本發明所公開的反應或已知的反應條件也公認地適用于本發明其他化合物的制備。
實施例1：1-(4-((5-(2-羥基乙氧基)-2-氧代苯并[d]噁唑-3(2h)-基)甲基)苯基)胍(化合物1)
將5-(2-羥基乙氧基)苯并[d]噁唑-2(3h)-酮(3.9g)、1-(4-(溴甲基)苯基)胍(5.0g)、碳酸鉀(5.6g)在乙腈(400ml)中的混合物攪拌回流12h，真空除去溶劑，將殘余物通過硅膠柱色譜梯度洗脫，流動相采用石油醚/乙酸乙酯10:1至1:1，收集相應組分，得到白色固體的標題化合物6.1g，收率89.6％，含量99.1％。
esi-ms：343.13[m+h]+
元素分析：理論值/實測值，c(59.64/59.54)，h(5.30/5.38)，n(16.37/16.48)，o(18.69/18.71)
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ8.99(s,1h),7.86(s,1h),7.34(s,1h),7.15(d,1h),6.91(d,2h),6.74(d,1h),6.64(s,2h),6.32(d,2h),4.93(s,1h),4.74(s,2h),4.31(t,2h),3.61(t,2h)。
實施例2：1-(6-((5-(2-羥基乙氧基)-2-氧代苯并[d]噁唑-3(2h)-基)甲基)吡啶-3-基)胍(化合物2)
將5-(2-羥基乙氧基)苯并[d]噁唑-2(3h)-酮(3.9g)、1-(6-(溴甲基)吡啶-3-基)胍(5.0g)、碳酸鉀(5.6g)在乙腈(400ml)中的混合物攪拌回流12h，真空除去溶劑，將殘余物通過硅膠柱色譜梯度洗脫，流動相采用石油醚/乙酸乙酯8:1至1:1，收集相應組分，得到白色固體的標題化合物5.9g，收率85.4％，含量99.2％。
esi-ms：344.13[m+h]+
元素分析：理論值/實測值，c(55.97/55.84)，h(4.99/4.88)，n(20.40/20.52)，o(18.64/18.76)
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ8.98(s,1h),7.86(s,1h),7.72(d,1h),7.56(d,1h),7.34(s,1h),7.26(d,1h),7.13(d,1h),6.74(d,1h),6.64(s,2h),4.93(s,1h),4.54(s,2h),4.31(t,2h),3.61(t,2h)。
實施例3：1-(6-((5,6-雙(2-甲氧基乙氧基)-2-氧代苯并[d]噁唑-3(2h)-基)甲基)吡啶-3-基)胍(化合物3)
將5,6-雙(2-甲氧基乙氧基)苯并[d]噁唑-2(3h)-酮(5.7g)、1-(6-(溴甲基)吡啶-3-基)胍(5.0g)、碳酸鉀(5.6g)在乙腈(400ml)中的混合物攪拌回流16h，真空除去溶劑，將殘余物通過硅膠柱色譜梯度洗脫，流動相采用乙醚/乙酸乙酯5:1至1:1，收集相應組分，得到淺黃色固體的標題化合物7.0g，收率81.4％，含量98.9％。
esi-ms：432.18[m+h]+
元素分析：理論值/實測值，c(55.68/55.75)，h(5.84/5.88)，n(16.23/16.14)，o(22.25/22.23)
1hnmr(400mhz,cdcl3)δ8.98(s,1h),7.86(s,1h),7.73(d,1h),7.54(d,1h),7.22(s,1h),7.13(d,1h),6.74(s,1h),6.64(s,2h),4.50(s,2h),4.31(t,4h),3.74(t,4h),3.31(s,6h)。
按照類似的方法，合成以下化合物：
測試實施例1：乙酰膽堿酯酶(ache)抑制活性
ache抑制活性按照ellman等的方法(ellmangl,courtneykd,andresb,featherstonerm,biochem.pharmacol.1961,7:88-95)測定。測定溶液由以下各項組成：0.1mph8.0磷酸鹽緩沖液，200μm5,5’-二硫代雙(2-硝基苯甲酸)(dtnb，ellman’s試劑)，0.02單位/ml人重組乙酰膽堿酯酶(e.c.3.1.1.7，sigmachemicalco.)，和400μm乙酰硫代膽堿碘化物作為酶促反應的底物。將檢測的化合物加入測定溶液中，并與酶在30℃下預溫浴10min。該時間后，加入底物。用uv-3600分光光度計記錄在412nm處的吸光度變化5分鐘，比較反應速率，計算由于測試化合物的存在導致的百分比抑制。以氫溴酸加蘭他敏作為陽性對照。ic50為相對沒有抑制劑條件下，將乙酰膽堿酯酶的活性降低50％的化合物的濃度。結果示于以下表1中。
表1：測試化合物對于ache的抑制活性
試驗結果表明，本發明的代表性化合物對于乙酰膽堿酯酶具有很好的抑制作用，其活性是加蘭他敏的至少20倍。
測試實施例2：快速衰老小鼠(sam-p/8)的行為學實驗(morris水迷宮)
sam-p/8小鼠隨機分為12組，每組10只，分別是模型組、陽性對照組、測試化合物1至10組(測試組)。陽性對照組用安理申(鹽酸多奈哌齊)混懸液300mg/kg·d灌胃，實驗組用等量化合物混濁液灌胃，模型組用等量生理鹽水灌胃3周，每隔3天休息1天。各組動物在給藥3周后，依照文獻(morrisr,journalofneurosciencemethods,1984,11(1):47-60)方法進行morris水迷宮訓練7天，期間繼續給藥，訓練7天完成后，測驗小鼠尋找平臺的潛伏期、跨越平臺次數以及在原平臺象限游泳距離與總游泳距離的比例。結果示于以下表2中。
表2：小鼠morris水迷宮測試
注：與模型組比較，*p<0.05；與陽性對照組比較，#p<0.05
試驗結果表明，與模型組相比，陽性對照組和測試組小鼠的潛伏期明顯縮短、過臺次數增加、在原平臺所在象限游泳距離與總游泳距離的比值更大，具有顯著性差異(p＜0.05)，這表明各給藥組對原平臺象限的記憶較模型組好，即對sam-p/8小鼠有增強記憶作用。而與陽性對照組相比，測試組還顯示更優的增強記憶作用(p＜0.05)，表明本發明的代表性化合物具有比多奈哌齊更佳的治療效果。
以上描述了本發明優選實施方式，然其并非用以限定本發明。本領域技術人員對在此公開的實施方案可進行并不偏離本發明范疇和精神的改進和變化。