一种乙二醇化3-羟基吡啶-4-酮类化合物及其制备方法和用图
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种乙二醇化3-羟基吡啶-4-酮类化合物及其制备方法和用途，该类 化合物对于体内铁元素过量积累所致的毒性症状，如地中海贫血和其他依赖长期大量输血 的疾病，以及局部组织内铁离子过量积累所造成的损伤具有特别的药用价值。 二、
【背景技术】
[0002] 自从20世纪70年代第一个乙二醇化药物（PEGylated drug)被研发以来，改性的 乙二醇化蛋白质和小分子类药物大大提升了一些慢性疾病的治愈程度，如丙型肝炎、白血 病、一些免疫缺陷病、风湿类关节炎和克罗恩病。最重要的乙二醇化药物包括腺苷脱氨酶 (Pegademase bovine)、培门冬酶（Pegaspargase)、培非格司亭（Pegfilgrastim)、培维索孟 (Pegvisomant)和赛妥珠单抗（Certolizumab pegol)，一些乙二醇化药物正在高速发展阶 段，如乙二醇化尿酸酶（PEG-uricase)和乙二醇化血红蛋白（PEGylated hemoglobin)。乙 二醇化作用（PEGylation)的适应性和应用无疑将极有可能用于治疗许多以前难以治愈的 疾病。乙二醇化的物质，含有重复的乙烯氧亚单元，活性低，安全无毒，无抗原性，具有良好 的两亲性，其生物相容性已得到美国食品药品监督管理局认证，高水合作用时可提升自身 的流体力学半径，而且其本身是一系列单分散性的化合物。当蛋白质经过PEG类修饰剂修 饰后，修饰剂的许多优良性质会随之移植到被修饰的蛋白中。
[0003] 地中海贫血症是一种罕见的遗传病，分为α型地中海贫血（a-thalassemia)和 β型地中海贫血（β-thalassemia)，其中重型β型地中海贫血是致命性的疾病。β型地 中海贫血是由β-珠蛋白基因及其调控序列的突变或缺失导致β亚基合成减少或完全停 止，造成患者血红蛋白水平降低，引起溶血性贫血。我国广东、海南、广西、云南等地是β 型地中海贫血高发区。最常见的治疗遗传性血液疾病，如β型地中海贫血主要是通过定 期输血保持高剂量的血红蛋白。由于人体没有排除过量铁元素的机制，无法通过肾脏排泄 铁，重复输血会导致体内铁水平升高。多余的铁主要位于肝脏和其他高灌输器官（心脏、脾 等脏器）导致组织损伤，器官衰竭，最终导致死亡。若不接受治疗，或者只接受输血而不使 用去铁药物，患者在成年以前死亡率相当高。目前治疗β型地中海贫血导致的人体铁过 载的药物国际上仅有去铁酮（Deferiprone，CP20)、去铁敏（Desferioxamine)和去铁斯若 (Deferasirox)三个药物，均属"孤儿药""孤儿药"是指用于预防、治疗、诊断某些罕见病 的药品，由于罕见病患病人群少、市场需求少、研发成本高，很少有制药企业关注其治疗药 物的研发）。去铁酮是世界上第一个口服的铁螯合剂，目前由加拿大奥贝泰克制药有限公司 (Apotex Inc.)生产销售。去铁酮化学名称为3-羟基-1,2-二甲基-4-(1Η)-Ρ比啶酮（3-hy droxy-1, 2-dimethylpyridin_4 (IH) -one)，属于 3-羟基-4-吡啶酮类化合物（HPOs)，是目 前的主要的口服铁螯合剂之一。去铁酮作为临床去铁药物和实验研究多被报道。然而，去 铁酮在肝脏中很容易发生糖苷化作用，因此患者使用该药时剂量需大大提升，一般情况下 使用剂量为75-100mg ·kg May、由于去铁酮药物为"孤儿药"，用药量大，所以其在我国的 治疗费用很高，每个患者每年约需14000元输血费和16000元去铁药物治疗费用，而且患者 需终生治疗。我国尚无上市的去铁药物或具有类似功能的仿制药，这也导致其药价居高不 下。 三、
【发明内容】
[0004] 本发明针对地中海贫血及引起铁过载症的现状，结合3-羟基-4-吡啶酮类化合物 高效的铁亲和能力、口服活性好、病人依从性好，可进入心肌细胞产生去铁药效作用，而去 铁敏并不具备此项功能，以及乙二醇化物质独特的无毒、无免疫反应、亲水亲油等特点，提 供了一种乙二醇化3-羟基吡啶-4-酮类化合物及其制备方法和用途，其中乙二醇化3-羟 基吡啶-4-酮类化合物包括1-位，2-位，6-位和2, 6-位被乙二醇化物取代的3-羟基吡 啶-4-酮类衍生物及其盐，通过傅里叶转换红外线光谱、核磁共振、质谱以及高效液相色谱 验证了化合物的结构和纯度，以期得到保护药物分子不被糖苷化，延长其作用半衰期等的 作用。
[0005] 本发明乙二醇化3-羟基吡啶-4-酮类化合物，包括乙二醇化3-羟基吡啶-4-酮 类衍生物及其盐，其中乙二醇化3-羟基吡啶-4-酮类衍生物的结构通式如下：
[0006]
[0007] 其中，R1 选自-CH2 · (CH2OCH2) 2CH2NHC0CH2CH3、-CH3、_ (CH2) 20 (CH2) 20H、_ (CH2) 20 (CH2) 2OCH3、-CH2 · (CH2OCH2) 2 · CH2NH2、- (CH2) 2 · (CH2OCH2) 3 (CH2) 2NHC0CH3、- (CH2) 2 · (CH2OCH2) 3 (CH2) 2NHC OCH3^-CH2* (CH2OCH2) 2CH2NHC0CH3gSc - (CH 2) 2 · (CH2OCH2)3* (CH2)2NH2;
[0008] 尺2选自-CH 3、-CH2CH3' -CH2OCH2O (CH2) 20CH3、-CH2O(CH2)2O(CH 2)2OCH3' -H 或-CH2O (CH2) 20 (CH2) 20CH3;
[0009] R6选自-CH 3、-Η、CH2OCH2O (CH2) 20CH3或 CH 20 (CH2) 20 (CH2) 20CH3。
[0010] 本发明乙二醇化3-羟基吡啶-4-酮类衍生物盐是指乙二醇化3-羟基吡啶-4-酮 类衍生物与酸形成的相应的盐类；所述酸为强无机酸（一般为矿物酸）、强有机酸（一般 为烷基羧酸）、饱和或不饱和的二羧酸或磺酸（一般为烷基-有取代或未取代的苯磺酸）， 其中强无机酸包括硫酸、磷酸或盐酸，强有机酸包括乙酸，饱和或不饱和的二羧酸包括酒石 酸、柠檬酸，磺酸包括邻甲基苯磺酸或对甲基苯磺酸。
[0011] 本发明乙二醇化3-羟基吡啶-4-酮类衍生物优选为以下结构：
[0012]
[0016] 本发明乙二醇化3-羟基吡啶-4-酮类化合物的制备方法，包括乙二醇化3-羟基 吡啶-4-酮类衍生物的制备方法以及乙二醇化3-羟基吡啶-4-酮类衍生物盐的制备方 法，其中乙二醇化3-羟基吡啶-4-酮类衍生物的制备方法具体分为1-位、2-位、6-位和 2, 6-位乙二醇化的3-羟基吡啶-4-酮类衍生物的合成方法；
[0017] 其中1-位乙二醇化的3-羟基吡啶-4-酮类衍生物的合成方法包括如下步骤：
[0018] 将甲基麦芽酚或乙基麦芽酚与苄氯反应得到3-位苄基保护的麦芽酚，再与乙二 醇化的伯胺反应得到1-位乙二醇化的3-苄氧基吡啶-4-酮类衍生物，最后在钯碳（Pd/C) 催化下进行氢化还原脱保护即可获得1-位乙二醇化的3-羟基吡啶-4-酮类衍生物；
[0019] 所述麦芽酚衍生物选自甲基麦芽酚、乙基麦芽酚、3-苄氧基-2, 6-二羟甲 基-4H-吡喃-4-酮或3-苄氧基-2-羟甲基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮；
[0020] 所述乙二醇化的伯胺为 NH2CH2 · (CH2OCH2) 2CH2NHC0CH2CH3、NH2 (CH2) 20 (CH2) 20H、NH2 ( CH2) 20 (CH2) 20CH3^NH2CH2 · (CH2OCH2) 2 ·CH2NH2^NH2 (CH2) 2 · (CH2OCH2) 3 (CH2) 2NHC0CH3^NH2 (CH2) 2 · (CH2OCH2) 3 (CH2) 2NHC0CH3^ NH2CH2 · (CH2OCH2) 2CH2NHC0CH3gSc NH 2 (CH2) 2 · (CH2OCH2) 3 · (CH2) 2NH2；
[0021] 其中1-位乙二醇化的3-羟基吡啶-4-酮类衍生物的结构式如下：
[0022]
[0023] 其中R2选自甲基或乙基；
[0024] 氏为乙二醇化基团，选自-CH2 · (CH2OCH2)2CH2NHC0CH 2CH3、-(CH2) 20 (CH2)20H、- (CH2) 20 (CH2) 20CH3^-CH2 · (CH2OCH2) 2 ·CH2NH2^- (CH2) 2 · (CH2OCH2) 3 (CH2) 2NHC0CH3^- (CH2) 2 · (CH2OCH2) 3 (CH2)2NHC0CH3、-CH2 · (CH20CH2)2CH2NHC0CH 3或-(CH2)2 · (CH2OCH2)3 · (CH2)2NH2;
[0025] 其中2-位乙二醇化的3-羟基吡啶-4-酮类衍生物的合成方法包括如下步骤：
[0026] 将3-苄氧基-2-羟甲基-6-甲基-4H-吡喃-4-酮与乙二醇化的氯或溴代物反 应得到2-位乙二醇化的吡喃酮化合物，再与甲胺反应得到2-位乙二醇化的3-苄氧基吡 啶-4-酮化合物，最后在钯碳（Pd/C)催化下进行氢化还原脱保护即可获得2-位乙二醇化 的3-羟基吡啶-4-酮类衍生物；
[0027] 所述乙二醇化的氯或溴代物选自 ClCH2OCH2O (CH2) 20CH3、ClCH2O (CH2) 20 (CH2) 20CH3、 BrCH2OCH2O (CH2) 20CH3或 BrCH 20 (CH2) 20 (CH2) 20CH3〇
[0028] 其中2-位乙二醇化的3-羟基吡啶-4-酮类衍生物的结构式如下：
[0029]
[0030] 私为乙二醇化基团，选自-CH 20CH20 (CH2) 20CH3或-CH 20 (CH2) 20 (CH2) 20CH3。
[0031] 其中6-位乙二醇化的3-羟基吡啶-4-酮类衍生物的合成方法包括如下步骤：
[0032] 将3-苄氧基-6-羟甲基-4H-吡喃-4-酮与乙二醇化的氯或溴代物反应得到6-位 乙二醇化的吡喃酮化合物，再与甲胺反应得到6-位乙二醇化的3-苄氧基吡啶-4-酮化合 物，最后在钯碳（Pd/C)催化下进行氢化还原脱保护即可获得6-位乙二醇化的3-羟基吡 啶-4-酮类衍生物；
[0033] 所述乙二醇化的氯或溴代物选自 ClCH2OCH2O (CH2) 20CH3、ClCH2O (CH2) 20 (CH2) 20CH3、 BrCH2OCH2O (CH2) 20CH3或 BrCH 20 (CH2) 20 (CH2) 20CH3〇
[0034] 其中6-位乙二醇化的3-羟基吡啶-4-酮类衍生物的结构式如下：
[0035]
[0036] &为乙二醇化基团，选自-CH 20CH20 (CH2) 20CH3或-CH 20 (CH2) 20 (CH2) 20CH3。
[0037] 其中2, 6-位乙二醇化的3-羟基吡啶-4-酮类衍生物的合成方法包括如下步骤：
[0038] 将3-苄氧基-2, 6-二羟甲基-4H-吡喃-4-酮与乙二醇化的氯或溴代物反应得 到2, 6-位乙二醇化的吡喃酮化合物，再与甲胺反应得到2, 6-位乙二醇化的3-苄氧基吡 啶-4-酮化合物，最后在钯碳（Pd/C)催化下进行氢化还原脱保护即可获得2, 6-位乙二醇 化的3-羟基吡啶-4-酮类衍生物；
[0039] 所述乙二醇化的氯或溴代物为 ClCH2O (CH2)20 (CH2) 20〇13或 BrCH 20 (CH2) 20 (CH2)20CH3。
[0040] 其中2, 6-位乙二醇化的3-羟基吡啶-4-酮类衍生物的结构式如下：
[0041]
[0042] 私为-CH 20 (CH2) 20 (CH2) 20CH3，&为-CH 20 (CH2) 20 (CH2) 20CH3。
[0043] 将乙二醇化3-羟基吡啶-4-酮类衍生物与酸反应可生成相应的盐，反应式为：
[0044]
[0045] 所述酸（HX)为强无机酸、强有机酸、饱和或不饱和的二羧酸或磺酸；其中强无机 酸包括硫酸、磷酸或盐酸，强有机酸包括乙酸，饱和或不饱和的二羧酸包括酒石酸、柠檬酸， 磺酸包括邻甲基苯磺酸或对甲基苯磺酸。
[0046] 本发明乙二醇化3-羟基吡啶-4-酮类化合物可用于制备抗铁离子过量症药物。经 试验表明：本发明乙二醇化3-羟基吡啶-4-酮类化合物具有螯合并清除人类和兽类体内过 量积累的金属元素，特别是铁元素的能力，并具有良好的口服活性，其排铁能力显著。
[0047] 其中抗铁离子过量症药物的制剂形式包括液体制剂和固体制剂，涉及颗粒剂、片 剂或胶丸。所述抗铁离子过量症药物的给药方式包括口服给药或注射给药。
[0048] 本发明着重对3-羟基吡啶-4-酮类衍生物进行优化设计，加入乙二醇化基团，提 高其螯合铁离子的生物活性，同时减少毒性作用。本发明乙二醇化3-羟基吡啶-4-酮类衍 生物具有良好的生物活性，具有螯合并清除人类和兽类体内过量积累的金属元素，特别是 铁元素的能力，并具有良好的口服活性，其排铁能力显著。大鼠体内实验表明它们对铁过量 症的治疗效果明显好于已上市的化合物CP20,因此个别优选化合物（6a，6b，8a，8b和14d) 有望成为新的治疗铁过量症的药物，针对地中海贫血和其他依赖长期大量输血的疾病，以 及局部组织内铁离子积累所造成的损伤，如神经退行性疾病和肿瘤疾病中由铁离子介导的 组织病变，如心脏、肝脏等。 四、
【附图说明】
[0049] 图1为1-位乙二醇化的3-羟基吡啶-4-酮类衍生物的合成路线示意图。
[0050] 图2为2-位乙二醇化的3-羟基吡啶-4-酮类衍生物的合成路线示意图。
[0051] 图3为6-位乙二醇化的3-羟基吡啶-4-酮类衍生物的合成路线示意图。
[0052] 图4为2, 6-位乙二醇化的3-羟基吡啶-4-酮类衍生物的合成路线示意图。
[0053] 图5为本发明实施例制备的乙二醇化3-羟基吡啶-4-酮类衍生物与CP29的I相 (白色柱状图）和II相（黑色柱状图）代谢测试结果图。 五、
【具体实施方式】
[0054] 本发明结合具体实施例作进一步的说明。
[0055] 实施例（一）
[0056] 例1、3-苄氧基-2-甲基-4H-吡喃-4-酮的合成
[0057]
[0058] 将122. 3g NaOH溶于278mL水中，再将其加入含390g麦芽粉的1160mL乙醇溶液 中，混合均匀之后，在搅拌下加入422g苄氯，充分混合之后在60°C下加热搅拌3. 5h。反应 体系冷却后，抽滤去除固体杂质，滤渣以乙醇洗涤，将洗涤液与滤液合并之后旋干，剩余物 质以二氯甲烷溶解，然后以5wt% NaOH溶液洗涤，最后再以水洗涤，有机层用无水硫酸钠干 燥之后旋干溶剂，可得浅黄色油状液体，冷却后以乙醚重结晶可得目标产物，收率为82 %。
[0059] MS (ESI, m/z) : [M+H]+calcd for C13H1303217. 09 ;found 217. 10. 1H NMR(CDCl3) :δ 2. 08 (s, 3H), 5. 16 (s, 2H), 6. 37 (d, J = 5. 64Hz, 1H), 7. 41-7. 30 (m, 5H), 7. 60 (d, J = 5. 64Hz, 1H). 13C NMR(CDCl3) : δ 175. 05, 159. 71，