本发明属于医药领域，具体地，涉及一种1-甲基-色氨酸类化合物及其制备方法和用途。
背景技术：
t细胞是淋巴细胞的主要组分，它具有多种生物学功能，其中最主要的作用是免疫作用，从而成为身体中攻击肿瘤细胞，抵御疾病感染的重要工具。色氨酸是维持t细胞生长和增殖的重要氨基酸之一。在哺乳动物体内，色氨酸会在吲哚胺2，3-双加氧酶(ido)等的作用下通过犬尿氨酸为主的途径进行正常的代谢。然而，很多肿瘤细胞却过度表达了吲哚胺2，3-双加氧酶，导致色氨酸被迅速大量地消耗，从而无法为t细胞提供养分，导致t细胞停止生长和增殖，甚至发生凋亡而被清除。另一方面，色氨酸循犬尿氨酸途径代谢产生的3-羟基邻氨基苯甲酸、喹啉酸、吡啶甲酸等有毒产物又反过来抑制t细胞的活化。这些因素导致了人体内缺乏足够的t细胞来对肿瘤细胞的特异性抗原或肿瘤相关抗原进行识别和抑制，从而导致了肿瘤细胞的继续生长、扩大和迁移，造成了肿瘤的免疫逃逸。因此，通过开发合适的药物来抑制吲哚胺2，3-双加氧酶的过度表达，可以激活t细胞，进而达到抑制肿瘤的作用。
吲哚胺2，3-双加氧酶1(ido1)在1967年于兔小肠中首次被发现，2006年确定了人体中ido1的晶体结构，生化功能清晰。此外，实验表明，被敲除了ido1的小鼠依然可以健康地生活。因此，抑制ido1的安全程度高，ido1抑制剂对人体的毒副作用风险也被大大降低。ido抑制剂的开发分为直接作用于ido1的小分子药物和通过多种协同途径实现ido抑制并激活t细胞的小分子药物两大类。
对ido抑制剂临床研究进展较快的两个化合物分别来自于incyte公司和newlink公司。incyte公司旗下的epacadostat目前已经进展到临床三期，通过与默沙东的pd-1抗体keytruda联合使用，早期数据显示可以显著提高晚期患者的总疾病控制率(73％)，对晚期黑色素瘤的应答率也提高到57％，而单独使用keytruda时，应答率只有28％左右。另外，数据也表明联合用药的耐受性良好，3级或以上的不良事件发生率较低。在另一项二期的临床试验中，当keytruda与newlink公司的ido抑制剂indoximod联用时，52％的患者会出现肿瘤明显缩小或者完全消失，73％的患者病情得到控制。这种联用方式同样也表现了很好的耐受性和较低的不良反应发生率。
现有数据表明，ido抑制剂的开发具有非常广阔的前景，但目前为止尚未有批准上市的ido抑制剂药物。因此开发具有更好药效学性能和药物动力学性能的ido抑制剂将具有强大的竞争力。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一类具有吲哚胺2，3-双加氧酶抑制作用的新型化合物及其用途。本发明意外地发现，本发明所提供的氘代1-甲基-色氨酸类化合物与相应的非氘代的化合物相比，具有明显更优异的药效学性能和药物动力学性能，具体地体现在药物在动物体内的暴露量有了非常显著的提高，因此更适合作为吲哚胺2，3-双加氧酶抑制剂，进而更适用制备治疗吲哚胺2，3-双加氧酶抑制剂类相关疾病的药物。
本发明第一方面提供了一种如式i所示1-甲基-色氨酸类化合物、其异构体、前药、晶型、药学上可接受的盐、水合物或溶剂合物，
其中，ra为氢，或羧酸保护基；
rb、rc为氢，或胺基保护基；
r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9、r10、r11是各自独立地选自氢或氘，且至少有一个为氘。
在另一优选例中，所述化合物选自下组：
ra、rb、rc为氢；
r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7是分别独立地选自氢或氘，且至少有一个为氘。
在另一优选例中，所述化合物选自下组：
本发明第二方面提供了一种药物组合物的制备方法，将本发明第一方面中所述的化合物、其异构体、前药、晶型、药学上可接受的盐、水合物、或溶剂合物和药学上可接受的载体进行混合，从而形成药物组合物。
本发明第三方面提供了一种药物组合物，含有：
(1)本发明第一方面所述的化合物、其异构体、前药、晶型、药学上可接受的盐、水合物或溶剂合物；
(2)药学上可接受的载体。
本发明第四方面提供了本发明第一方面所述的化合物，其异构体、前药、晶型、药学上可接受的盐、水合物或溶剂合物的用途，它们被用作吲哚胺2，3-双加氧酶抑制剂，或用于制备治疗和预防吲哚胺2，3-双加氧酶抑制有关疾病的药物。
所述用途包括与另外一种或多种抗癌剂联合使用，所述的抗癌剂选自烷化剂、铂络合物、代谢拮抗剂、生物碱、抗体药物、激素抗癌剂、蛋白酶体抑制剂、cdk激酶抑制剂、vegfr或egfr抑制剂、m-tor抑制剂、pi3k激酶抑制剂、b-raf抑制剂、parp抑制剂、c-met激酶抑制剂、alk激酶抑制剂、akt抑制剂、abl抑制剂、flt3抑制剂、pd-1抑制剂、pd-l1抑制剂等。
所述疾病选自免疫性疾病，特别是癌症，其中所述的癌症包括乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌、黑色素癌、脑癌、鼻咽癌、食管癌、胃癌、肝癌、胰腺癌、结肠直肠癌、肺癌、肾癌、皮肤癌、成胶质细胞瘤、神经母细胞瘤、肉瘤、脂肪肉瘤、骨软骨瘤、骨癌、骨肉瘤、精原细胞瘤、睾丸肿瘤、子宫瘤、头颈肿瘤、多发性骨髓瘤、恶性淋巴瘤、真性红细胞增多症、白血病、甲状腺肿瘤、输尿管肿瘤、膀胱肿瘤、胆囊癌、胆管癌、绒毛膜上皮癌或儿科肿瘤。
在另一优选例中，所述的药物组合物为注射剂、囊剂、片剂、丸剂、散剂或颗粒剂。
本发明第五方面提供了一种治疗方法，包括步骤：给需要治疗的对象，施用本发明第一方面所述的化合物、其异构体、前药、晶型、药学上可接受的盐、水合物、溶剂合物或本发明第四方面所述的药物组合物。
在另一优选例中，所述的对象为患有与免疫抑制有关疾病的人。
本发明第六方面提供了一种本发明第一方面所述的式i化合物的制备方法，化合物i通过如式ii所示的化合物在碱性条件下发生甲基化或亚甲基化反应制得，
其中，ra、rb、rc、r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9、r10、r11如式i化合物中定义。
其中，化合物ii可根据文献(chem.eur.j.2009，15，10397-10404；j.am.chem.soc.2000，122，1008-1014；j.labelcompd.radiopharm2010，53，406-489；org.lett.2007，9，1513-1516；j.am.chem.soc.1984，106，4286-4287；angew.chem.int.ed.2015，54，9381-9385；biochimicaetbiophysicaacta，1976，446，479-485；tetrahedronlett.2002，43，2389-2392)制得。
本发明一个优选的实施方案中，包含如下步骤：
-78℃，向硝酸铁的液氨溶液中加入碱金属，然后加入化合物ii的有机溶液，继续在该温度下搅拌30min后，加入甲基化试剂，反应在-78℃～30℃下搅拌15min～6h，tlc显示反应完全，猝灭，调节ph为4～6，过滤、打浆得到化合物i。
该方案所述碱金属优选锂，钠，钾；
该方案所述有机溶剂优选乙醚，四氢呋喃，2-甲基四氢呋喃，甲基叔丁基醚；
该方案所述甲基化试剂优选碘甲烷，溴甲烷，氘代碘甲烷，硫酸二甲酯。
本发明还提供了另一种式i化合物的制备方法，其特征在于，化合物i通过如式ia所示的化合物在氘代试剂的作用下发生氢/氘交换反应制得，
其中，ra、rb、rc、r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8、r9、r10、r11如式i化合物中定义。
本发明一个优选的实施方案中，包含如下步骤：
溶解化合物ia于d2o中，20℃～110℃下在反应设备中加入氘代试剂，继续在该温度下搅拌30min～24h，过滤干燥得到化合物i。
该方案所述反应试剂优选氘代盐酸，钠，乙酸酐，巯基乙酸；
该方案所述反应设备优选常规有机反应烧瓶，油浴锅，400w高压汞灯，耐热石英玻璃设备。
本发明另一个优选的实施方案中，包含如下步骤：
1)化合物iaa在d2o中用金属钠和醋酸酐处理得到化合物in；
2)化合物in用盐酸水解得到化合物io；
3)化合物io用手性hplc拆分得到化合物ia和ib；
如果可以购得，也可使用商品化的如式ii所示氘代化合物依上述路线制得式i所示化合物；例如可通过购买前述式ii所示的中间体，而后依照上述方法中提供的步骤制得式i所示的化合物。
本发明所使用的术语，除有相反的表述外，具有如下的含义：
本发明的羧酸保护基是本领域已知的适当的用于羧酸保护的基团，参见文献(“protectivegroupsinorganicsynthesis”，5thed.t.w.greene&p.g.m.wuts)中的羧酸保护基团。作为示例，优选地，所述的羧酸保护基可以是c1-10烷基，例如：甲基，乙基，叔丁基等；
本发明的胺基保护基是本领域已知的适当的用于胺基保护的基团，参见文献(“protectivegroupsinorganicsynthesis”，5thed.t.w.greene&p.g.m.wuts)中的胺基保护基团。作为示例，优选地，所述的胺基保护基可以是酰胺保护基团，氨基甲酸酯保护基团等。例如：甲酰基，乙酰基，叔丁氧羰基，苄氧羰基等；
如本文所用，“氘代”指化合物或基团中的一个或多个氢被氘所取代。氘代可以是一取代、二取代、多取代或全取代。
在另一优选例中，氘在氘取代位置的氘同位素含量是大于天然氘同位素含量(0.015％)，更佳地大于50％，更佳地大于75％，更佳地大于95％，更佳地大于97％，更佳地大于99％，更佳地大于99.5％。
如本文所用，术语“药学上可接受的盐”指本发明化合物与酸或碱所形成的适合用作药物的盐。药学上可接受的盐包括无机盐和有机盐。一类优选的盐是本发明化合物与酸形成的盐。适合形成盐的酸包括但并不限于：盐酸、氢溴酸、氢氟酸、硫酸、硝酸、磷酸等无机酸，甲酸、乙酸、丙酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、富马酸、马来酸、乳酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸、苦味酸、甲磺酸、甲苯磺酸、苯磺酸等有机酸；以及天冬氨酸、谷氨酸等酸性氨基酸。另一类优选的盐是本发明化合物与碱形成的盐。适合形成盐的碱包括但并不限于：氢氧化钠，氢氧化锂，氢氧化钾，三乙胺，二异丙基乙基胺，s-苯乙胺，r-苯乙胺，l-苯甘氨酰胺等。
缩写表：
下表为实施例中所涉及的化合物的结构式
具体实施方式
以下将结合具体实例详细地解释本发明，使得本领域普通技术人员更全面地理解本发明，具体实例仅用于说明本发明的技术方案，并不以任何方式限定本发明。
实施例1：制备化合物in
20℃下，溶解化合物iaa(1.0g，4.6mmol)于d2o(10ml)中，依次加入金属钠(0.6g)和乙酸酐(3ml)，反应继续搅拌18小时，过滤收集固体，水洗后真空干燥得化合物in(0.67g)。
ms(esi)m/z：262(m+h+)
1h-nmr(400mhz，dmso)δ8.15(s，1h)，7.54(d，j＝7.9hz，1h)，7.38(d，j＝8.2hz，1h)，7.10(dd，j＝24.2，21.4hz，3h)，3.73(s，3h)，3.13(d，j＝14.6hz，1h)，2.98(d，j＝14.6hz，1h)，1.81(s，2h).
实施例2：制备化合物ia和ib
20℃下溶解化合物in(0.54g，2mmol)于2n盐酸(20ml)中，反应在100度下搅拌6小时，tlc显示反应完全后，浓缩得固体，用四氢呋喃打浆得外消旋化合物io(350mg)。通过手性hplc制备分离可分别得到化合物ia(96mg)和化合物ib(102mg)。
ms(esi)m/z：220(m+h+)
1h-nmr(400mhz，meod)δ7.61(d，j＝7.9hz，1h)，7.38(d，j＝8.3hz，1h)，7.25-7.17(m，1h)，7.15-7.06(m，2h)，3.79(s，3h)，3.48(d，j＝15.3hz，1h)，3.33(d，j＝13.3hz，1h).
实施例3：制备化合物ic
-78℃下，向硝酸铁(5mg)的液氨(10ml)溶液中加入金属钠(120mg)，然后加入化合物iic(200mg，0.98mmol)的乙醚(5ml)溶液，反应继续在该温度下搅拌30min后，加入碘甲烷(180mg)，反应在-78°下搅拌6h，tlc显示反应完全，用水猝灭，用醋酸调节ph为5左右，静置得固体，过滤后，在四氢呋喃中打浆得到化合物ic(181mg)。
ms(esi)m/z：220(m+h+)。
实施例4：制备化合物id
-78℃下，向硝酸铁(5mg)的液氨(10ml)溶液中加入金属锂(100mg)，然后加入化合物iid(200mg，0.98mmol)的四氢呋喃(5ml)溶液，反应继续在该温度下搅拌30min后，加入硫酸二甲酯(260mg)，反应在-60℃下搅拌4h，tlc显示反应完全，用水猝灭，用醋酸调节ph为5左右，静置得固体，过滤后，在四氢呋喃中打浆得到化合物id(172mg)。
ms(esi)m/z：221(m+h+)。
实施例5：制备化合物ie
溶解化合物iaa(100mg，0.49mmol)于装有d2o(50ml)的耐热石英反应器中，室温下用400w高压汞灯照射30min后，反应液在冻干机上冻干得到化合物ie(100mg)。
ms(esi)m/z：220(m+h+)。
实施例6：制备化合物if
-78℃下，向硝酸铁(5mg)的液氨(10ml)溶液中加入金属钾(150mg)，然后加入化合物iif(200mg，0.98mmol)的2-甲基四氢呋喃(5ml)溶液，反应继续在该温度下搅拌30min后，加入溴甲烷(150mg)，反应在-50℃下搅拌3h，tlc显示反应完全，用水猝灭，用醋酸调节ph为5左右，静置得固体，过滤后，在四氢呋喃中打浆得到化合物if(163mg)。
ms(esi)m/z：220(m+h+)
实施例7：制备化合物ig
-78℃下，向硝酸铁(5mg)的液氨(10ml)溶液中加入金属钠(150mg)，然后加入化合物iig(200mg，0.98mmol)的甲基叔丁基醚(5ml)溶液，反应继续在该温度下搅拌30min后，加入碘甲烷(180mg)，反应在-40℃下搅拌2h，tlc显示反应完全，用水猝灭，用醋酸调节ph为5左右，静置得固体，过滤后，在四氢呋喃中打浆得到化合物ig(156mg)。
ms(esi)m/z：220(m+h+)
实施例8：制备化合物ih
-78℃下，向硝酸铁(5mg)的液氨(10ml)溶液中加入金属钠(150mg)，然后加入化合物iih(200mg，0.98mmol)的乙醚(5ml)溶液，反应继续在该温度下搅拌30min后，加入碘甲烷(180mg)，反应在-30℃下搅拌2h，tlc显示反应完全，用水猝灭，用醋酸调节ph为5左右，静置得固体，过滤后，在四氢呋喃中打浆得到化合物ih(177mg)。
ms(esi)m/z：220(m+h+)。
实施例9：制备化合物ii
-78℃下，向硝酸铁(5mg)的液氨(10ml)溶液中加入金属钠(150mg)，然后加入化合物iii(200mg，0.98mmol)的乙醚(5ml)溶液，反应继续在该温度下搅拌30min后，加入碘甲烷(180mg)，反应在-10℃下搅拌1h，tlc显示反应完全，用水猝灭，用醋酸调节ph为5左右，静置得固体，过滤后，在四氢呋喃中打浆得到化合物ii(177mg)。
ms(esi)m/z：220(m+h+)。
实施例10：制备化合物ij
溶解化合物iaa(300mg，1.38mmol)于d2o(2ml)和氘代盐酸(0.4ml)中，加入巯基乙酸(0.1ml)，反应在110℃下搅拌8h。反应液用乙酸乙酯萃取后，水相在冻干机上冻干得到化合物ij(290mg)。
ms(esi)m/z：224(m+h+)
实施例11：制备化合物ik
-78℃下，向硝酸铁(5mg)的液氨(10ml)溶液中加入金属钠(150mg)，然后加入化合物iik(200mg，0.98mmol)的乙醚(5ml)溶液，反应继续在该温度下搅拌30min后，加入碘甲烷(180mg)，反应在30℃下搅拌15min，tlc显示反应完全，用水猝灭，用醋酸调节ph为5左右，静置得固体，过滤后，在四氢呋喃中打浆得到化合物ik(149mg)。
ms(esi)m/z：222(m+h+)。
实施例12：制备化合物im
-78℃下，向硝酸铁(5mg)的液氨(10ml)溶液中加入金属钠(150mg)，然后加入化合物iim(200mg，0.98mmol)的乙醚(5ml)溶液，反应继续在该温度下搅拌30min后，加入氘代碘甲烷(180mg)，反应在-78℃下搅拌3h，tlc显示反应完全，用水猝灭，用醋酸调节ph为5左右，静置得固体，过滤后，在四氢呋喃中打浆得到化合物im(178mg)。
ms(esi)m/z：222(m+h+)。
实施例13：大鼠的药代动力学评价
从上海西普尔-必凯实验动物有限公司购入雄性spf级体检合格、无异常的健康sd大鼠。化合物iaa、ia、ib、id、im通过静脉注射给药(剂量12.5mg/kg)。经颈静脉穿刺采血，每个样品采集约0.2ml，肝素钠抗凝，采血时间点如下：
给药前，给药后5min，15min，30min，1h，2h，4h，6h，8h，24h和48h。
血液样本采集后置于冰上，离心分离血浆(离心条件：8000转/分钟，6分钟，2-8℃)。收集的血浆分析前存放于-80℃。
血液样品由实验机构分析部门采用lc-ms/ms进行分析。
根据药物的血药浓度数据，使用药代动力学计算软件winnonlin5.2非房室模型分别计算供试品的药代动力学参数auc0-t、auc0-∞、mrt0-∞、cl、t1/2和vd等参数及其平均值和标准差。
氘代化合物和非氘代化合物的药代动力学参数如上表所示。根据实验结果可知，本发明的氘代化合物ia、id、im，与相应的非氘代化合物iaa相比，药物在动物体内的暴露量(auc)有非常明显的提高。其中化合物ia在动物体内暴露量(auc)提高了70％以上。
由于已根据其特殊的实施方案描述了本发明，某些修饰和等价变化对于本领域普通技术人员是显而易见的且包括在本发明的范围内。