专利名称：用于防治糖尿病的化合物及其合成制备方法与药物用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有显著抗糖尿病活性的新化合物1，3-二苯甲酰基-5-O-乙基-myo-肌醇(1，3-Dibenzoyl-5-O-ethyl-myo-inositol)及其衍生物，其半合成制备方法及其药物用途。
背景技术：
在当今世界，全世界糖尿病患者达1.9亿(2003年)以上，其中中国糖尿病患者总量已达近3500万人(2002年)[许樟荣，总装备部医学学报2007，9(1)46-49]；糖尿病及其并发症已经对人类健康和国民经济造成很大的威胁。目前，糖尿病的主要治疗药物为口服降血糖化学合成药和胰岛素，但它们本身分别存在低血糖反应、乳酸中毒等严重副作用[王中孝，山西医科大学学报2000，3(6)555-556]。新型高效、低毒的抗糖尿病新药创制仍然是紧迫的研发课题。
经活性追踪研究，我们从红豆杉中发现一个活性显著，毒性极低或无毒的抗糖尿病的天然化合物5-O-甲基-myo-肌醇(西曲依醇，Sequoyitol)[US Patent(PCT)InventorsJingyu Liang et al.，Pub.No.US2006/0135624A1.]。
西曲依醇是一种环己六醇单甲醚类化合物，其母核为具多个手性中心的环己六醇。环己六醇醚类化合物的立体结构的复杂性高，它们的结构和立体构型应该对其抗糖尿病活性具有关键影响，因此对环己六醇醚类化合物进行构-效关系研究十分必要。本发明是对环己六醇醚类化合物进行深入的构-效关系研究的结果。
发明内容
本发明在环己醇醚类构效研究中，从myo-肌醇出发，半合成了一系列环己醇醚类衍生物，对其进行α-葡萄糖苷酶抑制活性的测定和对四氧嘧啶糖尿病小鼠的药效实验。
本发明半合成制备的5-O-乙基-myo-肌醇及其衍生物(都是新化合物)对α-葡萄糖苷酶抑制具显著活性，其IC50都优于阳性对照品-阿卡波糖，对四氧嘧啶糖尿病小鼠具显著活性，而且其中一个衍生物的活性强于西曲依醇，极具新药研发的潜力。
本发明在合成5-O-乙基-myo-肌醇及其衍生物中，首次从肌醇出发，成功进行myo-肌醇的5-O-烷基醚类化合物的合成，该路线可以用于制备一系列5-O-烷基-myo-肌醇醚类化合物及其衍生物，对该类化合物的制备具重要价值。
本发明还提供含有一种上述5-O-乙基-myo-肌醇类化合物以及一种或多种辅助剂和/或赋型剂的药物组合物。所述药物组合物可以被制备成针剂、胶囊剂、片剂、颗粒剂、糖衣丸剂、溶液剂等药物剂型。
本发明进一步提供了上述提取物用于制备治疗糖尿病的药物的用途。所述药物能显著降糖尿病高血糖、抑制葡萄糖的吸收。所述药物可用于防治II型糖尿病及其并发症。
更具体地说，本发明所述半合成5-O-乙基-myo-肌醇及其衍生物的方法(见附图2)，包括从myo-肌醇(1)出发，应用原甲酸三乙酯(或原乙酸三乙酯或原丙酸三乙酯)及溴代苯苄反应，生成1，3，5-O-次甲基(或甲代次甲基或乙代次甲基)-2，4，6-O-三苯苄基-myo-肌醇(3)，经酸水解生成2，4，6-O-三苯苄基-myo-肌醇(4)；2，4，6-O-三苯苄基-myo-肌醇(4)与苯甲酰氯在吡啶存在下反应，生成1，3-O-二苯甲酰基-2，4，6-O-三苯苄基-myo-肌醇(5)；5在DMF中，在Ag2O存在下与碘乙烷避光反应生成5-O-乙基(或甲基或丙基)-1，3-O-二苯甲酰基-2，4，6-O-三苯苄基-myo-肌醇(6)；6在Pd(OH)2存在下经催化氢化生成5-O-乙基-1，3-O-二苯甲酰基-myo-肌醇(8)；6经碱性水解去苯甲酰基后再在Pd(OH)2存在下经催化氢化生成5-O-乙基-myo-肌醇(9)和少量的5-O-乙基-2-O-苯苄基-myo-肌醇(10)。
更具体地说，本发明所述半合成的5-O-乙基-myo-肌醇醚类及其衍生物(见附图1)为5-O-乙基-1，3-O-二苯甲酰基-myo-肌醇(8)、5-O-乙基-myo-肌醇(9)和5-O-乙基-2-O-苯苄基-myo-肌醇(10)。本发明所述半合成的5-O-烷基-myo-肌醇醚类及其衍生物是指该类化合物的取代烷基是乙基或甲基或丙基。
本发明所述5-O-乙基-myo-肌醇醚类及其衍生物可与常规辅助剂和/或赋型剂混合，制备成各种剂型，用于预防或治疗II型糖尿病。针剂、胶囊剂、片剂、颗粒剂、糖衣丸剂、溶液剂等都为可供选择的药物剂型。
胶囊剂、片剂、颗粒剂、糖衣丸剂等剂型可以含有一种或多种常用赋型剂-填料和增容剂如淀粉，微晶纤维等；粘合剂如羧甲基纤维素，聚乙烯吡咯烷酮等；致湿剂如甘油；崩解剂如碳酸钙等；吸收剂如高岭土等；润滑剂如滑石粉等。
药用赋型剂可以是固体、半固体、液体等各种形态的，配方辅助剂可以是各种类型的。
溶液剂可以含有一般的溶剂、增溶剂、乳化剂、防腐剂等，如水、乙醇、甘油、聚乙二醇、苯甲酸苄酯等。
胶囊剂、片剂、颗粒剂、糖衣丸剂、溶液剂等剂型可以用已知的常规方法制备，可以将5-O-乙基-myo-肌醇醚类及其衍生物与一种或多种赋型剂混合，制备剂型。
本发明附图1是按照下述方法制备的5-O-乙基-myo-肌醇及其衍生物的结构图。
本发明附图2是按下述方法制备5-O-乙基-myo-肌醇及其衍生物的半合成路线图。
优选实施方案 以下将在实施例中对本发明进行更为详尽的说明。但应理解这些实施例仅为说明之目的，而非用于限制本发明的范围。
实施例1 1，3-O-二苯甲酰基-2，4，6-O-三苯苄基-myo-肌醇(5)的制备在装有带CaCl2干燥管的回流冷凝器的500ml三颈圆底烧瓶中，加入myo-肌醇(1)10.8g和DMF 150ml，加入经干燥的p-TsOH 3.0g，继续搅拌，油浴上加热升温至100℃，滴加原甲酸三乙酯18ml，保持100反应18小时。反应液停止加热，放冷后用10％NaHCO3液调节至pH7，搅拌30分钟。反应液减压下蒸去DMF得粘稠状物，粘稠状物溶于适量氯仿/甲醇(4∶1)中，上硅胶柱，用氯仿/甲醇(4∶1)洗脱，洗脱液减压蒸干，用甲醇重结晶，过滤，干燥，得白色结晶(2)，m.p.229℃(分解)。
在装有带CaCl2干燥管的回流冷凝器的250ml三颈圆底烧瓶中，加入5.0g的2和DMF 40ml，搅拌使溶，在0℃外冰浴上继续搅拌，慢慢加入NaH1.92g(见有大量气体逸出)，待气体不再产生时，滴加9.6ml溴代苯苄(亦见有大量气体逸出)，待不再产生气体后，继续搅拌30分钟，撤去冰浴，室温下搅拌反应18小时。停止反应，加入适量氯仿和水溶解反应内容物，进行氯仿:H20两相萃取，合并氯仿层，减压蒸干得粘稠状液体，放置使析晶，过滤得白色固体物(3)。
在装有回流冷凝器的1000ml双颈圆底烧瓶中，加甲醇300ml和浓盐酸3ml，加入14.8g的3，70℃回流40分钟，停止反应，放冷，用氨水调解pH至7，减压蒸干后用EtOAc:H2O两相萃取，合并EtOAc层，减压蒸干，溶适量甲醇中，放置使析晶，过滤，得2，4，6-O-三苯苄基-myo-肌醇(4)。
4.5g的4溶于3ml二氯甲烷中，加入吡啶3.0ml，冰浴控制反应液的温度约3℃，分次加入2.8ml的BzCl，控制反应液的温度低于20℃，然后室温下搅拌反应约37小时。反应液抽滤，二氯甲烷少量多次洗涤，合并滤液和洗液，回收溶剂至少量，放置析晶，得1，3-O-二苯甲酰基-2，4，6-O-三苯苄基-myo-肌醇(5)。
实施例2 5-O-乙基-myo-肌醇及其衍生物(8，9，10)的制备在25ml的磨口圆底烧瓶中，加入131.6mg化合物5和464mgAg2O以及8ml的DMF，搅拌下加入0.32ml的碘乙烷，用黑布遮光反应42小时。反应液上硅胶柱，用石油醚-乙酸乙酯(8∶1)洗脱，洗脱液减压蒸干，氯仿重结晶，过滤，干燥，得白色结晶(6)。
在250ml的磨口圆底烧瓶中，加入MeOH 120ml，加入1.18g的6和20％Pd(OH)2400mg，抽真空后通H2，60℃回流约6小时，过滤除去Pd(OH)2，减压回收甲醇至干，甲醇重结晶，过滤，干燥，得5-O-乙基-1，3-O-二苯甲酰基-myo-肌醇(8)608mg，收率约85％。
在100ml的磨口圆底烧瓶中，加入甲醇20ml和1gNaOH，加入348mg的6，室温下搅拌1小时。反应液减压蒸干，用EtOAc:H2O萃取，合并EtOAc层，减压蒸干，上硅胶柱，用石油醚-乙酸乙酯(8∶1)洗脱，洗脱液减压蒸干，氯仿重结晶，过滤，干燥，得白色结晶(7)。在500ml的磨口圆底烧瓶中，加入MeOH 250ml，加入560mg的7和20％Pd(OH)2800mg，抽真空后通H2，70℃回流约5小时，过滤除去Pd(OH)2，减压回收甲醇至干，甲醇重结晶，过滤，干燥，得5-O-乙基-myo-肌醇(9)和少量的5-O-乙基-2-O-苯苄基-myo-肌醇(10)。
化合物8、9、10的波谱数据 化合物8ESI-MS[M-H]-831.1，414.8，C22H24O8 1H-NMR(300MHz，DMSO-d6)8.03-7.93(4H，m，2’，6’-H)，7.63(2H，m，4’-H)，7.50(4H，m，3’，5’-H)，5.41(1H，d，J＝3.5，2-OH)，5.14(2H，d，J＝3.9，4，6-OH)，4.80(2H，dd，J＝10.2，2.5，1，3-H)，4.22(1H，m，2-H)，3.91(2H，td，J＝9.5，6，4，6-H)，3.7(2H，q，J＝7.0，7-H)，3.12(1H，t，J＝9.1，5-H)，1.13(3H，m，J＝7.0，8-H) 13C-NMR(75MHz，DMSO-d6)165.8(×2，C-9)，133.3(×2，C-4’)，130.3(×2，C-1’)，129.7(×4，C-2’，C-6’)，128.6(×4，C-3’，C-5’)，83.4(C-5)，75.1(×2，C-1，C-3)，，69.7(×2，C-4，C-6)，67.7(C-2)，67.1(C-7)，15.9(C-8) 化合物9ESI-MS[2M+Na]+439.1，C8H16O6 1H-NMR(300MHz，DMSO-d6)4.52(3H，d，J＝4.3，羟基氢)，4.50(2H，d，J＝5.6羟基氢)，3.7(3H，m，2-H和7-H)，3.4(2H，td，J＝9.4，4.7，4，6-H)，3.1(2H，m，3，5-H)，2.76(1H，t，J＝9.1，5-H)1.0(3H，t，J＝7.0，8-H) 13C-NMR(75MHz，DMSO-d6)84.0(C-5)，.72.53(C-2)，72.48(×2，C-4，C-6)，72.15(×2，C-1，C-3)，67.0(C-7)，15.9(C-8) 化合物10ESI-MS[M-H]-297.1，C15H22O6 1H-NMR(300MHz，DMSO-d6)7.3(5H，m，2-Ar-H)，4.76(2H，s，9-H)，4.66(4H，t，J＝4.7，1，3，4，6-OH)，3.7(3H，m，2-H 和7-H)，3.5(2H，td，J＝9.3，1.9，1，3-H)，3.3(2H，m，4，6-H)，2.79(1H，t，J＝9.0，5-H)，1.0(3H，t，J＝7.0，8-H) 13C-NMR(75MHz，DMSO-d6)140.1(C-1’)，127.9，127.0(×2，C-2’，C-6’)，126.9(C-4’)，84.0(C-5)，81.8(C-9).74.2(C-2)，72.9(×2，C-1，C-3)，72.2(×2，C-4，C-6)，67.1(C-7)，15.9(C-8) 实施例3胶囊剂的制备 处方每粒0.2g，含25mg实施例2中的化合物8。
微晶纤维素 175g 化合物8 25g 1000粒 首先将辅料于研磨容器中，之后加入化合物8，研磨混合10-30分钟，至均匀止。将混匀的药粉，灌装于1号胶囊中，随机抽样每粒装量控制在0.2g。
实施例4片剂的制备 25g实施例2中的化合物8，微晶纤维素49g，硬脂酸镁1g，充分混合；混合物用单冲压片机压成直径6mm，重300mg的片剂，每片含化合8为100mg。
以下用按照实施例2所制备的化合物8、9、10进行药效学实验 一、α-葡萄糖苷酶抑制作用体外筛选 (一)实验材料 药物及试剂 化合物由中国药科大学天然药物化学教研室提供。α-葡萄糖苷酶(α-glucosidase)，Sigma公司，批号081K7415；4-硝基酚-α-D-呋喃葡萄糖苷(PNP-G)，Sigma公司，批号096K1479；阿卡波糖，中国药品生物制品检定所，批号100808-200501，其余试剂均为国产分析纯。
仪器 BS110S电子天平，北京赛多利斯天平有限公司；KUBOTA-5800离心机，KUBOTA Corporation；Multiskan Spectrum MSS 1500-320，Thermo ElectronCorporation。
(二)实验方法 以PNP-G为底物测定α-葡萄糖苷酶的活性。将α-葡萄糖苷酶(0.35mg/ml)30μl与不同药物或阿卡波糖40μl加入500μl KH2PO4缓冲液(67mmol/L，PH6.8)中，在37℃水浴中孵育10min后，加入底物PNP-G(0.01mol/L)30μl以启动反应。37℃反应10min后，加入0.1mol/LNa2CO3l mL终止反应。于405nm处测定在酶作用下从PNPG中释放出的对硝基苯(PNP)的吸光度值。酶活力单位定义为在37℃，pH6.8的条件下，1min内水解PNP-G释放1μmol PNP所需的酶量，计算抑制率。酶抑制试验重复3次，每次3个复管。
抑制率＝(对照组OD值-药物组OD值)/对照组OD值×100％。
(三)实验结果 如表1所示与对照组相比，化合物8(0.1、0.2、0.3、0.4、0.5mmol/L)、9(0.3、0.4、0.5、1mmol/L)、10(0.1、0.2、0.3、0.5、1mmol/L)、阿卡波糖(0.3、0.5、1、2、4mmol/L)均对α-葡萄糖苷酶有显著的抑制作用，化合物8、9、10、阿卡波糖的IC50分别为0.30、0.34、0.13、1.16mmol/L。
表1药物对α-葡萄糖苷酶的抑制作用
二、化合物对四氧嘧啶糖尿病小鼠血糖的影响 (一)实验材料 动物雄性ICR小鼠，18-22g，由南京江宁青龙山动物繁殖场提供，合格证号SCXK(苏)2002-0018。
药物及试剂 四氧嘧啶(美国sigma公司Lot 37H1381) 葡萄糖测定试剂盒(上海荣盛生物技术有限公司，批号20070706) 格列齐特片(上海实业联合集团长城药业有限公司，80mg/片，批号20061101) 化合物(中国药科大学天然药物化学教研室) 仪器 BS110S电子天平，北京赛多利斯天平有限公司；KUBOTA-5800离心机，KUBOTA Corporation；Sigma 1-15K型高速冷冻离心机；MultiskanSpectrum MSS 1500-320，Thermo Electron Corporation。
(二)实验方法 随机取出小鼠5只作为正常组，其余小鼠禁食16-17h后，尾静脉注射四氧嘧啶65mg/kg，注射后72小时眼眶后静脉丛取血，分离血清，预测血糖，选空腹血糖＞12m mol/L的小鼠，随机分为5组，其中4组分别按10ml/kg体重经口给予化合物8、9、西曲依醇100mg/kg，格列齐特35mg/kg，模型组给予等体积的0.5％CMC-Na，每日一次，连续给药4天。第4天给药前各组禁食4h，给药后继续禁食2h，然后小鼠眼眶后静脉丛取血，分离血清，测定血糖。停止给药2天后，各组继续给药，除格列齐特50mg/kg外，其余各组剂量不变。末次给药前各组禁食4h，给药后继续禁食2h，然后小鼠眼眶后静脉丛取血，分离血清，测定血糖。
(三)统计实验数据以X±SD表示，并用t检验统计表示组间差异。
(四)结果 如表1所示，与正常组相比，四氧嘧啶糖尿病小鼠的空腹血糖极明显升高(P＜0.01)。与模型组相比，化合物8在给药后4天极明显降低糖尿病小鼠的空腹血糖。
表1化合物对四氧嘧啶糖尿病小鼠的血糖的影响
##P＜0.01vs正常组；**P＜0.01vs模型组 如表2所示，与正常组相比，四氧嘧啶糖尿病小鼠的空腹血糖极明显升高(P＜0.01)。与模型组相比，化合物9、西曲依醇和格列齐特在给药后9天极明显降低糖尿病小鼠的空腹血糖(P＜0.01)。
表2化合物对四氧嘧啶糖尿病小鼠的血糖的影响
##P＜0.01vs正常组；*P＜0.05，**P＜0.01vs模型组 三、药效小结 本发明制备的5-O-乙基-myo-肌醇及其衍生物(见附图1)为5-O-乙基-1，3-O-二苯甲酰基-myo-肌醇(8)、5-O-乙基-myo-肌醇(9)和5-O-乙基-2-O-苯苄基-myo-肌醇(10)。在α-葡萄糖苷酶抑制活性体外筛选中，化合物8、9、10、阿卡波糖的IC50分别为0.30、0.34、0.13、1.16mmol/L。可见，化合物8、9、10的活性明显强于阳性对照品阿卡波糖。值得注意的是，西曲依醇在α-葡萄糖苷酶抑制活性体外实验中，曾测得其10mmol/L时抑制率100％(阿卡波糖10mmol/L66.23％)，但其实验数据未能重复，也因此未能测得其IC50。
在对四氧嘧啶糖尿病小鼠血糖的影响实验中，只有化合物8在给药后4天就极明显降低糖尿病小鼠的空腹血糖；而给药后9天，化合物9、西曲依醇和阳性对照品格列齐特才极明显降低糖尿病小鼠的空腹血糖。可见，化合物8的时效性明显强于化合物9、西曲依醇和格列齐特。
显然，化合物8的活性具显著活性，优势明显，极具抗糖尿病新药研发的潜力。
权利要求
1.一种具有显著抗糖尿病活性的新化合物1，3-二苯甲酰基-5-O-乙基-myo-肌醇(1，3-Dibenzoyl-5-O-ethyl-myo-inositol)及其衍生物。
2.根据权利要求1的化合物，其特征是5-O-乙基-myo-肌醇及其衍生物。
3.根据权利要求1的化合物，其特征在于首次从肌醇出发，成功进行myo-肌醇的5-O-烷基醚类化合物的合成。
4.根据权利要求3的合成路线，其特征在于该合成路线可以用于制备一系列5-O-烷基-myo-肌醇醚类化合物及其衍生物，其5-O取代烷基包括乙基、甲基和丙基。
5.一种治疗糖尿病的药物组合物，其特征在于含有权利要求1和2所述的5-O-乙基-myo-肌醇及其衍生物，与一种或多种辅助剂和/或赋型剂混合。
6.根据权利要求5的药物组合物，其特征在于其被制备成针剂、胶囊剂、片剂、颗粒剂、糖衣丸剂、溶液剂等药物剂型。
7.根据权利要求1和2的化合物，用于制备治疗糖尿病、糖尿病性心脑血管方面并发症、其它与糖代谢紊乱有关的疾病以及改善自由基代谢的药物的用途。
8.根据权利要求7的用途，其特征在于所述药物能显著降低糖尿病高血糖、抑制葡萄糖的吸收。
9.根据权利要求7的用途，其特征在于所述药物用于预防和治疗II型糖尿病以及糖尿病性心脑血管并发症。
全文摘要
本发明涉及一种具有显著抗糖尿病活性的新化合物1，3-二苯甲酰基-5-O-乙基-myo-肌醇(1，3-Dibenzoyl-5-O-ethyl-myo-inositol)及其衍生物，其半合成制备方法及其药物用途。
文档编号C07C69/00GK101514159SQ20081002069
公开日2009年8月26日 申请日期2008年2月21日 优先权日2008年2月21日
发明者梁敬钰, 吴斐华, 荣 陈, 玲 赵 申请人:中国药科大学