一种新型丙酮酸激酶m2激活剂及其合成方法
【专利摘要】本发明涉及一种新型丙酮酸激酶M2激活剂的合成方法，所述的丙酮酸激酶M2激活剂的结构式如下：。制备方法包括以下步骤：步骤1）5-溴-2-醛基噻吩与叠氮基乙酸乙酯缩合生成A；步骤2）A在甲苯中回流，合环生成B；步骤3）B与DMF及POCl3作用上醛基生成C；步骤4）C用碘甲烷上甲基生成D；步骤5）D在水合肼作用下成环生成E；步骤6）E与3-硝基苄基溴缩合生成F；步骤7）F在还原铁粉作用下生成G；步骤8）G与甲硫醇钠作用生成H；步骤9）H用间氯过氧苯甲酸氧化生成最终产物I。
【专利说明】一种新型丙酮酸激酶M2激活剂及其合成方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于生物医学【技术领域】，涉及一种丙酮酸激酶激活剂及其合成方法，具体 是涉及一种新型丙酮酸激酶M2激活剂及其合成方法。
【背景技术】
[0002] 上世纪20年代，德国科学家奥托·瓦伯格（Otto Warburg)发现迅速生长的组织中 细胞代谢调节(如胚胎或肿瘤)不同于正常成熟细胞，通过糖酵解或Warburg效应，癌细胞比 其他细胞以更高的效率吸收葡萄糖并产生能量和快速生长。正常细胞只有在缺氧的情况下 进行糖酵解，而肿瘤细胞即使在不缺氧的情况下也优先进行糖酵解，消耗更多的葡萄糖和 产生更多的乳酸，这就是著名的Warburg效应，Warburg先生也因此获得了诺贝尔医学奖。
[0003] 近年来肿瘤代谢研究领域快速发展，科学家们在对癌细胞利用糖酵解促进生长及 生存的分子机制研究中发现，一种名为M2型丙酮酸激酶（PKM2)的酶在癌细胞的糖代谢过 程中发挥了关键性的作用。
[0004] 研究人员发现癌细胞通过将PKM2的活性维持在低于正常水平下，来对抗氧化应 激和生成的潜在毒性的活性氧簇（ROS)导致的细胞损伤。小分子PKM2激活剂可有效干扰 这一过程，破坏肿瘤生长。
[0005] 新研究揭示了癌细胞在对抗氧化应激中的关键因子及分子机制，并为改善放疗和 化疗的治疗效应提供了一个有潜力的新靶点。
[0006] 丙酮酸激酶M2激活剂就是这样一种非常有效的PKM2激活剂。丙酮酸激酶M2激 活剂诱导PKM2的多种活性的四聚体状态和X射线共晶体结构表明，该激活剂结合在PKM2 的两个亚基之间的二聚体界面。在小鼠异种移植模型中本化合物进行了测试，并显示出显 著减小肿瘤的大小，重量，在毒性方面，丙酮酸激酶M2激活剂在超过7周的小鼠实验中没有 发现明显的毒性。
[0007]
【发明内容】
[0008] 要解决的技术问题：在文献报道的丙酮酸激酶M2激活剂的合成方法中工艺较为 复杂，并且提纯普遍采用过硅胶柱的方式，甚至要经过高效制备液相以达到纯化产物的目 的。使得合成丙酮酸激酶M2激活剂的成本非常昂贵，这样极大的抑制了此种药物的后续研 究。另外，某些操作步骤中有绝对无水的苛刻要求，不利于以后的放大生产。
[0009] 技术方案：针对上述问题，本发明公开了一种新型丙酮酸激酶M2激活剂及其合成 犯法，所述的丙酮酸激酶M2激活剂结构式如下：
【权利要求】
1. 一种新型丙酮酸激酶M2激活剂，其特征在于所述的丙酮酸激酶M2激活剂的结构式 如下：
2. -种新型丙酮酸激酶M2激活剂的制备方法，其特征在于制备方法包括以下步骤： 步骤1) 5-溴-2-醛基噻吩与叠氮基乙酸乙酯缩合生成A ; 步骤2)A在甲苯中回流，合环生成B ; 步骤3) B与DMF及POCl3作用上醛基生成C ; 步骤4) C用碘甲烷上甲基生成D ; 步骤5) D在水合肼作用下成环生成E ; 步骤6) E与3-硝基苄基溴缩合生成F ; 步骤7) F在还原铁粉作用下生成G ; 步骤8) G与甲硫醇钠作用生成H ; 步骤9) H用间氯过氧苯甲酸氧化生成最终产物I ; 新型丙酮酸激酶M2激活剂的合成路线如下：
3. 根据权利要求2所述的一种新型丙酮酸激酶M2激活剂的制备方法，其特征在于所 述的步骤1)、2)、3)、4)、5)、6)、7)，中所生成的化合物A、B、C、D、E和F均用重结晶的方法纯 化。
4. 根据权利要求2所述的一种新型丙酮酸激酶M2激活剂的制备方法，其特征在于所述 的步骤7)中使用还原铁粉作为还原剂。
5. 根据权利要求2所述的一种新型丙酮酸激酶M2激活剂的制备方法，其特征在于步骤 8)中反应在有水条件下进行，而反应温度在140°C，反应时间不少于50小时。
6.根据权利要求2所述的一种新型丙酮酸激酶M2激活剂的合成方法，其特征在于所述 的制备方法包括以下步骤： 步骤1)将钠（2. 76克，120毫摩尔）分批加入到无水EtOH (120毫升）中；等到钠完全 溶解后，将溶液在冰盐浴中冷却至-KTC，将5-溴-2-醛基噻吩（5. 73克，30毫摩尔）和叠 氮基乙酸乙酯（10. 1克，60毫摩尔）的混合物在30分钟内滴加入反应体系；反应液在此温 度下搅拌一个小时，然后升温，在〇°C下再反应一小时，撤去冰浴，并将反应混合物在室温下 再搅拌30分钟；TLC监控反应结束；反应液加入饱和的氯化铵水溶液（100毫升)，然后将其 倒入5倍体积的冷水中，搅拌，固体析出；过滤后，固体用水洗涤三次，为浅黄色固体A，该 固体直接用于下一步； 步骤2)将上一步淡黄色固体粉末A溶于甲苯（50毫升）中，用无水硫酸钠干燥后过滤， 将滤液倒入100毫升圆底烧瓶中，回流半个小时，观察没有气泡继续产生后，TLC监控表明 反应结束；将反应液浓缩至一半体积，冷却到零度析出晶体；过滤固体，用冷甲苯洗涤；将 固定干燥至恒重；得到淡黄色固体B (3. 1克，上两步总收率为37%); 步骤3)将DMF (7毫升)冷却至零度，搅拌下滴入三氯氧磷（I. 1毫升，12. 4毫摩尔)，混 合物在零度下搅拌30分钟；随后将B (3. 1克，11. 3毫摩尔)溶解到DMF (5毫升)中，将此溶 液在零度下加入上述溶液，搅拌下将混合物升至室温，然后加热至60°C ; 16小时后；TLC检 测反应结束；将反应混合物冷却至室温,有固体析出，将固体过滤,用冷DMF洗涤，将固体倒 入冰水中，搅拌两个小时；再将固体过滤、水洗、干燥，得到白色粉末C (3克，收率为98%); 步骤4)将C (4. 5克，15. 57毫摩尔）溶解在DMF (50毫升）中，加入碳酸钾（6. 5克， 46. 71毫摩尔)和碘甲烷（2. 46毫升，31毫摩尔)，将所得混合物在室温下搅拌2小时；TLC显 示反应结束；将反应液倒入3倍体积的冰水中，有固体析出；过滤，水洗得到白色固体，干燥 后得到产物D (4. 5克，收率为95%); 步骤5)将D (5.1克，17毫摩尔)溶解在2 -乙氧基乙醇（370毫升)中备用，为D溶液； 将水合肼（14. 3毫升，408毫摩尔）溶于2 -乙氧基乙醇（70毫升）中，加热至回流；滴加入 制备好的D溶液，滴加在2小时内完成，将反应液继续回流1小时；TLC显示反应结束；反应 液冷却至室温后，在减压下除去一半的2-乙氧基乙醇，剩余的反应液冷冻于-20°C过夜；将 沉淀物过滤，用冷的2 -乙氧基乙醇洗涤，得到白色固体E (4. 3克，收率为94%); 步骤6)将E (5. 6克，19. 6毫摩尔)溶于DMF (110毫升)中，中加入3-硝基苄基溴（8. 5 克，39. 2毫摩尔)和碳酸钾（6克，43. 3毫摩尔)，并将混合物在KKTC加热搅拌过夜；TLC显示 反应结束；冷却至室温后，有固体析出，过滤洗涤；得到白色固体；干燥后得到产物F (6. 2 克，收率为75%); 步骤7)将F (9克，20. 6毫摩尔）悬浮于在乙醇（100毫升）和水（20毫升）的混合溶剂 中，加入还原铁粉（7克，126毫摩尔)和氯化铵（4. 5克，84毫摩尔);将此悬浮液加热至70°C， 保持20小时；TLC监控反应结束；反应液冷至室温，将二氯甲烷（100毫升）加入反应液，充 分搅拌；过滤，滤饼用质量比为1:1的二氯甲烷和甲醇的混合溶液洗涤三次；滤液合并后浓 缩至干；二氯甲烷溶解后，水洗三次；有机相干燥后，除掉溶剂，得到白色固体G (6. 7克，收 率为78%); 步骤8)将G (I. 0克，2. 6毫摩尔)，溴化亚铜（0. 37克，2. 6毫摩尔）和无水甲硫醇钠 (0.54克，7. 5毫摩尔）加入到DMF (30毫升）中，再加入水（0.3毫升）；用氮气和真空将反 应体系置换三次，除去杂气；将反应液加热至140°C，搅拌48小时；HPLC监控反应结束；冷 却至室温，将反应液倒入3倍体积的水中，有固体析出，过滤，固体用二氯甲烷溶解，溶液过 滤，滤液干燥后，旋干，得到浅黄色固体H，该固体直接用于下一步反应； 步骤9)将H (1.0克，2. 6毫摩尔）溶于DCM (20毫升）中，将反应液冷却至-78°C，滴 加间氯过氧苯甲酸（690毫克，3. 3毫摩尔）溶在DCM (10毫升）的溶液，滴加过程持续20分 钟；将混合物在该温度下搅拌1小时；将反应混合物升至室温反应一小时；旋干后过硅胶柱 提纯（甲醇/ DCM = 1/20)，得到白色固体I，即为新型丙酮酸激酶M2激活剂（0.30克，两 步总收率为32%)。
7.根据权利要求2所述的一种新型丙酮酸激酶M2激活剂的合成方法，其特征在于所述 的制备方法包括以下步骤： 步骤1)钠（27. 6克，1. 2摩尔）分批加入到无水EtOH (1. 2升）中，等到钠完全溶解后， 将溶液在冰盐浴中冷却至-KTC，将5-溴-2-醛基噻吩（57. 3克，300毫摩尔）和叠氮基乙 酸乙酯（101克，600毫摩尔）的混合物，在30分钟内滴加入反应体系；此温度下搅拌一个小 时，再在(TC下反应一小时，撤去冰浴，并将反应混合物在室温下再搅拌30分钟；TLC监控反 应结束；反应液加入饱和的氯化铵水溶液（1升)，然后将其倒入5倍体积的冷水中，搅拌，固 体析出；过滤后，固体用水洗涤三次；为浅黄色固体，该固体直接用于下一步； 步骤2)将上一步淡黄色粉末溶于甲苯（500毫升）中，用无水硫酸钠干燥后过滤，将滤 液倒入1000毫升圆底烧瓶中，回流半个小时，观察没有气泡继续产生后，TLC监控表明反应 结束；将反应液浓缩至一半体积，冷却到〇°C析出晶体；过滤固体，用冷的甲苯洗涤；将固体 干燥至恒重；得到淡黄色固体B (32. 1克，两步反应后收率为38%); 步骤3)将DMF (70毫升）冷却至零度，搅拌下滴入三氯氧磷（11毫升，124毫摩尔)，将 混合物搅拌30分钟；将B (31克，113毫摩尔）溶解到DMF (5毫升）中，将此溶液在0°C下 加入到上述溶液，搅拌下将混合物升至室温，然后加热至60°C ;16小时后，TLC检测反应结 束；将反应混合物冷却至室温，固体析出，将固体过滤，用冷的DMF洗涤；将固体饼倒入冰水 中，搅拌两个小时；再将固体过滤，水洗，干燥；得到白色粉末C (32克，收率为87%); 步骤4)将C (45克，156毫摩尔）溶解在DMF (500毫升）中，加入碳酸钾（65克，467毫 摩尔)和碘甲烷（24. 6毫升，310毫摩尔)，将所得混合物在室温下搅拌2小时；TLC显示反应 结束；将反应液倒入3倍体积的冰水中，固体析出；过滤水洗得到白色固体，干燥后得到产 物D (44克，收率为94%); 步骤5)将D (51克，170毫摩尔）溶解在2 -乙氧基乙醇（3. 7升）中备用；将水合肼 (143毫升，4. 08摩尔)溶于2-乙氧基乙醇（700毫升)中，加热至回流；滴加入制备好的D溶 液，滴加在2小时内完成，将反应液继续回流1小时；TLC显示反应结束；反应液冷却至室温 后，在减压下除去一半的2-乙氧基乙醇，剩余的反应液冷冻于-20°C过夜；将沉淀物过滤， 用冷的2 -乙氧基乙醇洗涤，得到白色固体E (42克，收率为94%); 步骤6)将E (56克，196毫摩尔）溶于DMF (1.1毫升)，中加入3-硝基苄基溴（85克， 392毫摩尔）和碳酸钾（60克，433毫摩尔)，并将混合物在KKTC加热搅拌过夜；TLC显示反 应结束；冷却至室温后，有固体析出，过滤洗涤；得到白色固体；干燥后得到产物F (63克， 收率为75%); 步骤7)将F (90克，206毫摩尔）悬浮于在乙醇（1升）和水（200毫升）的混合溶剂中， 加入还原铁粉（70克，1. 26摩尔)和氯化铵（45克，841毫摩尔）;将悬浮液加热至70°C，保持 20小时；TLC监控反应结束；反应液冷至室温，将二氯甲烷（1升)加入反应液，充分搅拌；过 滤，滤饼用质量比为1:1的二氯甲烷和甲醇洗涤三次；滤液合并后浓缩至干；二氯甲烷溶解 后，水洗三次；有机相干燥后，除掉溶剂；得到白色固体G (68克，收率为78%); 步骤8)将G (10克，26毫摩尔），溴化亚铜（3. 7克，26毫摩尔）和无水甲硫醇钠（5. 4 克，75毫摩尔）加入到DMF (300毫升）中；用氮气和真空将反应体系置换三次，除去杂气； 将反应液加热至130°C，搅拌72小时；HPLC监控反应结束；冷至室温，将反应液倒入3倍体 积的水中，固体析出；过滤，固体用二氯甲烷溶解，再过滤，滤液干燥后，旋干，得到浅黄色固 体H ;该固体直接用于下一步反应； 步骤9)将H (10克，26毫摩尔）溶于DCM (200毫升）中，将反应液冷却至-78°C，滴加 入间氯过氧苯甲酸（6. 9克，33毫摩尔）溶在DCM (100毫升）的溶液，滴加过程持续20分 钟；将混合物在该温度下搅拌1小时；将反应混合物升至室温反应一小时；旋干后过硅胶柱 提纯（甲醇/ DCM=l/20)，得到白色固体I (2. 8克，收率为30%)。
8.根据权利要求2所述的一种新型丙酮酸激酶M2激活剂的合成方法，其特征在于所述 的制备方法包括以下步骤： 步骤1)钠（55克，2. 4摩尔）分批加入到无水EtOH (2. 4升）中；等到钠完全溶解后，将 溶液在冰盐浴中冷却至-KTC，将5-溴-2-醛基噻吩（114. 6g，600毫摩尔）和叠氮基乙酸 乙酯（200克，1. 2摩尔）的混合物，在30分钟内滴加入反应体系；此温度下搅拌一个小时， 再在〇°C下反应一小时，撤去冰浴，并将反应混合物在室温下再搅拌30分钟；TLC监控反应 结束；反应液加入饱和的氯化铵水溶液（2升)，然后将其倒入5倍体积的冷水中，搅拌，固体 析出；过滤后，固体用水洗涤三次；为浅黄色固体，该固体直接用于下一步； 步骤2)将上一步淡黄色固体粉末溶于甲苯（1升）中，用无水硫酸钠干燥后过滤，将滤 液倒入2升圆底烧瓶中，回流半个小时，观察没有气泡继续产生后，TLC监控表明反应结束； 将反应液浓缩至一半体积，冷却到〇°C析出晶体；过滤固体，用冷的甲苯洗涤；将固定干燥 至恒重；得到淡黄色固体B (60克，两步反应后收率为37%); 步骤3)将DMF (140毫升)冷却至零度，搅拌下滴入三氯氧磷（22毫升，250毫摩尔)，将 混合物搅拌30分钟；将B (62克，230毫摩尔）溶解到DMF (100毫升）中，将此溶液在0°C 下加入到上述溶液，搅拌下将混合物升至室温，然后加热至60°C ;16小时后，TLC检测反应 结束；将反应混合物冷却至室温，固体析出，将固体过滤，用冷的DMF洗涤；将固体饼倒入冰 水中，搅拌两个小时；再将固体过滤，水洗，干燥；得到白色粉末C (61克，80%);步骤4)将C (90克，310毫摩尔）溶解在DMF (1升）中，加入碳酸钾（130克，930毫摩尔）和碘甲烷（49 毫升，620毫摩尔)，将所得混合物在室温下搅拌2小时；TLC显示反应结束；将反应液倒入 3倍体积的冰水中，固体析出；过滤水洗得到白色固体，干燥后得到产物D (9.1克，收率为 95%)； 步骤5)将D (102克，340毫摩尔）溶解在2 -乙氧基乙醇（7. 4升）中备用；将水合肼 (286毫升，8. 04摩尔）溶于2-乙氧基乙醇（1.4升）中，加热至回流；滴加入制备好的D溶 液，滴加在2小时内完成，将反应液继续回流1小时；TLC显示反应结束；反应液冷却至室温 后，在减压下除去一半的2-乙氧基乙醇，剩余的反应液冷冻于-20°C过夜；将沉淀物过滤， 用冷的2 -乙氧基乙醇洗涤，得到白色固体E (88克，收率为94%); 步骤6)将E (112克，400毫摩尔）溶于DMF (2.2升)，中加入3-硝基苄基溴（170克， 800摩尔)和碳酸钾（120克，866毫摩尔)，并将混合物在KKTC加热搅拌过夜；TLC显示反应 结束；冷却至室温后，有固体析出，过滤洗涤；得到白色固体；干燥后得到产物F (128克，收 率为75%); 步骤7)将F (180克，412毫摩尔）悬浮于在乙醇（2升）和水（400毫升）的混合溶剂 中，加入还原铁粉（140克，2. 52摩尔）和氯化铵（90克，1. 68摩尔）；将悬浮液加热至70°C， 保持24小时；TLC监控反应结束；反应液冷至室温，将二氯甲烷（2升）加入反应液，充分搅 拌；过滤，滤饼用质量比为1:1的二氯甲烷和甲醇洗涤三次；滤液合并后浓缩至干；二氯甲 烷溶解后，水洗三次；有机相干燥后，除掉溶剂；得到白色固体G (139克，收率为80%); 步骤8)将G (20克，52毫摩尔)，溴化亚铜（7. 4克，52毫摩尔)和无水甲硫醇钠（11克， 150毫摩尔）加入到DMF (600毫升）中；用氮气和真空将反应体系置换三次，除去杂气；将 反应液加热至140°C，搅拌48小时；HPLC监控反应结束；冷却至室温，将反应液倒入3倍体 积的水中，固体析出；过滤，固体用二氯甲烷溶解，再过滤，滤液干燥后，旋干，得到浅黄色固 体H ;该固体直接用于下一步反应； 步骤9)将H (20克，52毫摩尔）溶于DCM (400毫升）中，将反应液冷却至-78°C，滴加 间氯过氧苯甲酸（14克，70毫摩尔)溶在DCM (200毫升)的溶液，滴加过程持续20分钟；将 混合物在该温度下搅拌1小时；将反应混合物升至室温反应一小时；旋干后过硅胶柱提纯 (甲醇/ DCM=l/20)，得到白色固体I (6克，收率为32%)。
【文档编号】A61P35/00GK104370936SQ201410507770
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年9月28日 优先权日:2014年9月28日
【发明者】凌静, 刘金永, 王彦军 申请人:苏州维泰生物技术有限公司