巴比妥酸类化合物、制备方法及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于药物化学领域，具体涉及巴比妥酸类化合物、制备方法及其作为组蛋 白赖氨酸特异性去甲基化酶1抑制剂的医药用途，特别是在制备抗肿瘤药物中的应用。
【背景技术】
[0002] 大量研究表明，肿瘤的发生、发展不仅与遗传基因突变有关，而且与表观遗传调控 密切相关。2004年，哈佛大学施扬小组发现了第一个组蛋白赖氨酸特异性去甲基化酶1 (Lysine Specific Demethylase 1，LSDl)，首次明确了组蛋白的甲基化和去甲基化之间存 在动态平衡，分别由组蛋白甲基转移酶和组蛋白去甲基化酶调控，此发现开辟了组蛋白修 饰机制及其药物研究的新领域(Cell，2004,119,941-953) ISDl是一种黄素腺嘌呤二核苷 酸(flavin adenine dinucleotide，FAD)依赖的去甲基化酶，属于氨基氧化酶家族，与单胺 氧化酶(monoamine oxidase，ΜΑ0)具有同源性，并能与CoREST、BHC80、HDACl/2等形成复合 物，去除组蛋白3的第4位赖氨酸(histone 3 lysine 4，H3K4)的单甲基或双甲基，导致基因 转录的抑制;有趣的是当LSDl与雄激素受体或雌激素受体结合时可参与去除组蛋白H3的第 9位赖氨酸(histone 3 lysine 9，H3K9)的单甲基或双甲基，导致基因转录的激活。此外， LSDl还能与非组蛋白ρ53、·ΜΤ1等产生作用，影响肿瘤的发生和发展(Nature，2007,449， 105-108;Mol.Cell.Biol·2008，28,5139-5146)。
[0003]研究发现，LSDl在白血病、乳腺癌、膀胱癌、前列腺癌和肝癌等多种肿瘤中高表达， 对肿瘤的分化、增殖、转移和侵袭具有重要作用（Nat. Rev. Drug Discov. 2014,12,917-930)。因此，LSDl抑制剂具有潜在的抗肿瘤作用。根据化学结构和作用模式的不同，LSDl抑 制剂可分为不可逆型和可逆型两类。不可逆型LSDl抑制剂中研究最多的是苯环丙胺类，其 结构中的苯环丙胺与FAD共价结合，从而不可逆地抑制LSDl活性。但不能排除与其他(甚至 潜在的尚未发现的)LSDl同源酶或FAD依赖的酶作用的可能性，这种基于共价结合作用机制 的潜在毒性使得LSDl不可逆抑制剂存在较大风险。可逆型LSDl抑制剂包括肽类、多胺类和 其他类小分子化合物(Expert 0pin.Ther.Targets，2012,16,1239-1249)，但存在抑制作用 不强、选择性不高和对LSDl的特异性不强等问题。因此，发现选择性强、高效低毒的LSDl可 逆型抑制剂是恶性肿瘤治疗的新途径之一。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是为LSDl介导的疾病例如肿瘤疾病、神经退行性疾病 和病毒性疾病的药物治疗提供一种新的选择。
[0005] 本发明公开了一类巴比妥酸类化合物，该类化合物具有如通式I所示的结构：
[0007] 其中，HR3代表氢、氨基、羟基、卤素、羧基、三氟甲基、甲基、甲氧基、乙基、乙氧 基、异丙基、硝基或氰基中的任意一个；R4代表
中的任意一个，其中R5代表单取代的羟基、氨基、甲基、甲氧基或卤素中的任意一 个，或者双取代的羟基、氨基、甲基、甲氧基或卤素中的任意两个，或者三取代的羟基、氨基、 甲基、甲氧基或卤素中的任意三个。
[0008] 其中，作为本发明中的优选化合物，RhR^R3代表氢、氨基、卤素、三氟甲基、甲基、 甲氧基或硝基的任意一个;X代表氧原子或硫原子;R 4代表
中的任意一个。
[0009] 本发明中更为优选的化合物为：
[0012]本发明的另一个目的是提供了式I化合物的制备方法，包括以下步骤：
[0013] (I)当X为O时，式I化合物由反应式一所述的方法制备：
[0014] a.氰酸钾与苯胺或取代的苯胺1在乙酸和水的混合溶液中反应得到取代的脲类化 合物2，反应温度为零度至60°C，优先采用零度至室温作为反应温度；
[0015] b.化合物2与丙二酸二乙酯在强碱条件下回流反应得到硫代巴比妥化合物3;所用 的强碱为乙醇钠、甲醇钠、氢化钠、叔丁醇钠、乙醇钾、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种，优先采 用乙醇钠;所采用的溶剂为乙醇、甲醇、四氢呋喃、乙酸乙酯、二氯甲烷、1，2_二氯乙烷、氯 仿、甲苯、苯、二甲苯、二氧六环、N，N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜中的一种或上述溶剂的混合 物，优先米用乙醇；
[0016] c.化合物3与芳香甲醛或取代的芳香甲醛反应得到式I化合物。所采用的溶剂为乙 醇、甲醇、四氢呋喃、乙酸乙酯、二氯甲烷、1，2_二氯乙烷、氯仿、二氧六环、N，N_二甲基甲酰 胺、二甲亚砜中的一种或上述溶剂的混合物，优先采用乙醇;所采用的温度为室温至140°C， 优先采用室温至80°C。
[0018] 反应式一
[0019] ⑵当X为S时，式I化合物由反应式二所述的方法制备：
[0020] a.硫氰酸铵与苯甲酰氯在丙酮溶液中反应得到异硫氰酸苯甲酸酯，然后与苯胺或 取代的苯胺1加热回流反应得到化合物4;
[0021] b.化合物4经水解去除苯甲酰保护基得到取代硫脲5,所用的试剂为5%_10%的氢 氧化钠水溶液，反应温度为室温至l〇〇°C，优先采用60°C至90°C;
[0022] c.化合物5与丙二酸二乙酯在强碱条件下回流反应得到硫代巴比妥化合物6,所用 的强碱为乙醇钠、甲醇钠、氢化钠、叔丁醇钠、乙醇钾、氢氧化钠、氢氧化钾中的一种，优先采 用乙醇钠;所采用的溶剂为乙醇、甲醇、四氢呋喃、乙酸乙酯、二氯甲烷、1，2_二氯乙烷、氯 仿、甲苯、苯、二甲苯、二氧六环、N，N-二甲基甲酰胺、二甲亚砜中的一种或上述溶剂的混合 物，优先米用乙醇；
[0023] d.化合物6与芳香甲醛或取代的芳香甲醛缩合得到式I化合物，所采用的溶剂为乙 醇、甲醇、四氢呋喃、乙酸乙酯、二氯甲烷、1，2_二氯乙烷、氯仿、二氧六环、N，N_二甲基甲酰 胺、二甲亚砜中的一种或上述溶剂的混合物，优先采用乙醇;所采用的温度为室温至140°C， 优先采用室温至80°C。
[0024]
[0025] 反应式二
[0026]本发明的又一个目的是公开了式I化合物及其药用盐作为LSDl抑制剂在疾病治疗 中的应用。所述的疾病，包括肿瘤疾病、神经退行性疾病和病毒性疾病。所述的肿瘤疾病，包 括白血病、前列腺癌、乳腺癌、膀胱癌、肺癌、肝癌、皮肤癌、结直肠癌、淋巴癌、卵巢癌或睾丸 癌。所述的白血病，包括急性淋巴细胞白血病、急性髓细胞白血病、慢性淋巴细胞白血病、慢 性粒细胞白血病和慢性单核细胞白血病。
[0027]实验结果表明，本发明的式I化合物能强效抑制LSDl活性，其作用为可逆型，且对 同源蛋白MAO-A和MAO-B的抑制作用很弱，同时能强烈诱导白血病细胞NB4的分化，显著提升 LSD 1底物H3K4me 1和H3K4me2的甲基化水平。
[0028] 与现有的LSDl抑制剂相比，本发明的式I化合物具有下述优势：（1)结构不同于现 有的LSDl抑制剂，特别是不同于苯环丙胺类LSDl抑制剂；（2)良好的LSDl可逆型抑制活性， 显著强于苯环丙胺类LSDl抑制剂Tranylcypromine; (3)对同源蛋白ΜΑ0-Α/Β具有选择性。因 此，可作为选择性LSDl可逆抑制剂用于制备抗肿瘤药物。
[0029] 本发明的有益效果是：创造性地通过实验证明了式I化合物作为强效、可逆、选择 性LSDl抑制剂在医药中的用途，尤其是在肿瘤治疗中的应用。
【附图说明】
[0030] 图1表示1-30对LSDl的可逆性实验。
[0031] 图2表示1-10、I-11、1-12和1-15对NB4细胞分化的影响。
[0032] 图3表示1-20、1-22、1-30和1-32对NB4细胞分化的影响。
[0033] 图 4 表示 1-10、1-12、1-15、1-20、1-22、1-30和1-32对底物!131(411161和!131(411162水平 的影响。
【具体实施方式】
[0034] 以上已经描述了制备本发明化合物的通用方法。提供下列实施例为了进一步举例 说明本发明，而不是对本发明范围的限定。
[0035] 实施例1
[0036] (Ε/Ζ)-5-((1Η-吲哚-2-基）亚甲基)-1-(4_ 溴苯基）嘧啶-2,4,6(1H，3H，5H)-S_ α-i)的制备
[0037] (D吲哚-2-甲醛
[0039] IOOmL茄形瓶中加入吲哚-2-甲酸805.8mg(5mmol)，加入THF 30mL。在冰浴中一边 搅拌一边缓慢加入LiAlH4 379.5mg(10mmol)。室温搅拌14h至TLC检测反应结束。加入饱和 NH4Cl溶液，乙酸乙酯萃取有机层3次。用食盐水洗涤，合并有机层，无水硫酸钠干燥。减压旋 干溶剂得到黄色粗品吲哚-2-甲醇441.5mg，收率60%。无需纯化直接进行下一步反应。
[0040] 粗品吲哚-2-甲醇441.5mg(3mmol)溶解于20mL CH2Cl2,加入活化MnO2 1.74g (20mmol)，室温搅拌18h至TLC检测反应结束。加入乙酸乙酯稀释反应液，硅藻土过滤。收集 滤液，减压蒸去溶剂，经快速柱层析（展开剂石油醚：乙酸乙酯= 10: 3)得黄色固体 311.411^，收率71.5%。1!1匪1?(3001〇^，0150-(16)311.95(8，1!1，-吨-)，9.85(8，1!1，-(^0)， 7.75(d，J = 8.1Hz，lH，A4p，7.46(d，J = 8.3Hz，lH，A4p，7.39(s，lH，-OT-)，7.33(t，J = 7.2HzaH,ArH),7.11(t J = 7.2Hz,lH,ArH).
[0041] (2)l-(4-溴苯基)脲
[0043] 对溴苯胺1.72g(0.0 lmol)溶于4.8mL乙酸和9.6mL水的混合溶液中，缓慢加入氰酸 钾水溶液（I.62g，0.02mol，溶于9mL水）。当白色沉淀出现后反应一个小时，过滤洗涤得白色 固体1.9(^，产率88.4%。柱层析分离（石油醚：乙酸乙酯=3:1)得白色固体1.658，收率 76.7% O1H NMR(300MHz,DMS0-d6)58.91(saH,-NH-),7.65(dJ = 8.3Hz,2H,ArH),7.51(dJ = 8.4Hz,2H,ArH),5.83(s,2H,-NH2).
[0044] (3)1-(4-溴苯基）嘧啶-2,4,6(1!1，3!1，5!〇-三酮
[0046] I OOmL前形瓶中加入60mL乙醇，0.46g钠（20mmo 1)切片加入。室温搅拌至钠完全溶 解，依次加入1-(4_溴苯基)脲(2.15g，IOmmol)，丙二酸二乙酯（I .52mL，IOmmol)加热回流反 应35h至TLC检测反应结束。减压旋干溶剂，残余物溶于lmol/L的氢氧化钠溶液(20mL)，乙酸 乙酯萃取(20mLX3)，水相层用lmol/L盐酸调pH至1，白色沉淀析出，过滤，经快速柱层析(展 开剂二氯甲烷：甲醇=50:1)得白色固体1.67 8，产率59.0%。1!1匪1?(30冊!^，0150-(16)3 11.51(saH,-NH-),7.67(d,J = 8.3Hz,2H,ArH),7.21(dJ = 8.4Hz,2H,ArH),3.72(s,2H,-CH2-).
[0047] (4)"/2)-5-((1!1-吲哚-2-基）亚甲基)-1-(4-溴苯基）嘧啶-2,4,6(1!1，3!1，5!〇-三 酮(I-I)
[0049] 将 l-(4-溴苯基）嘧啶-(2,4,6(1!1，3!1，5!1)-三酮（1.428,5111111〇1)溶于2〇1^无水乙 醇，室温加入吲哚-2-甲醛(0.738,5!11111〇1)，回流反应111后冷却至室温，过滤得粗品，并用水 重结晶得黄色固体（1-1)1.72g，产率81.5% NMR(300MHz，DMS0-d6)Sl2.45 (saH,indole-NH-)a2.08(saH,indole-NH-)ai.87(saH,-NH-)ai.74(saH,-NH-), 8.41(saH,-CH-),8.35(saH,-CH-),7.75-7.68(m,9H,ArH),7.40-7.31(m,6H,ArH),7.17-7.09(m,3H,ArH).HRMS m/z([M+H] + )calcd for Ci9Hi2BrN3O3^lO.0135；found：410.0128.
[0050] 实施例2
[0051 ] (E/Z)-5-((lH-吲哚-2-基）亚甲基)-1-(4-氯苯基）嘧啶-2,4,6(1H，3H，5H)-S_ (1-2)的制备
[0052] (D1-G-氯苯基)脲
[0054]参考实施例1，以对氯苯胺为原料合成1-(4_氯苯基）脲，产率72.3% NMR (300MHz,DMS0-d6)58.78(saH,-NH-),7.71(dJ = 8.4Hz,2H,ArH),7.38(dJ = 8.4Hz,2H, ArH),5.93(s,2H,-NH2).
[0055] (3)l-(4-氯苯基）嘧啶-2,4,6(1H，3H，5H)-S_
[0057] 参考实施例1，以l-(4-氯苯基）脲为原料合成l-(4-氯苯基）嘧啶-2,4,6(1H，3H， 5!1)-三酮，收率52.0%。1!1匪1?(3001抱，0150-(16)311.51(8，1!1，-吨-)，7.54((1，了 = 8.4!^， 2H,ArH),7.09(dJ = 8.4Hz,2H,ArH),3.72(s,2H,-CH2-).
[0058] (4)"/2)-5-((1!1-吲哚-2-基）亚甲基)-1-(4-氯苯基）嘧啶-2,4,6(1!1，3!1，5!〇-三 酮(1-2)
[0060] 参考实施例1，以1-(4-氯苯基）嘧啶-2，4，6( 1H，3H，5H)-三酮为原料合成1-2，收率 为87.0% ,M-P-SSSirC-1H NMR(300MHz，DMS0-d6)Sl2.46(s，lH