二芳基嘧啶类化合物及其制备方法和用途

本发明属于药物化学和医药，尤其是涉及二芳基嘧啶类化合物及其制备方法和用途。

背景技术：

1、根据世界卫生组织下属国际癌症研究机构2020年发布的最新统计数据表明(ca:acancer journal for clinicians,2018,68(6):394-424.)，仅在2020年，全球约有19,292,789个恶性肿瘤新发病例和9,958,133个新增死亡病例，恶性肿瘤的发病情况日益严峻。其中，宫颈癌有604,127个宫颈癌新增病例和341,831个宫颈癌新增死亡病例，发病率和死亡率均位居世界女性恶性肿瘤的第四位。全球大约84％的宫颈癌病例和88％的死亡病例发生在低资源和欠发达国家，导致这些国家的妇女对宫颈癌及其癌前病变的认知程度相对较差，且疫苗接种率和普遍筛查程度均普遍较低(the lancet global health,2020,8(2):e191-e203.)。预计未来10年，全球每年新增宫颈癌病例将从60万例增加到70万例，而每年死亡人数将从34.1万例增加到40万例(international journal of gynecologicalcancer,2020,30(4):426-427.)。可见，宫颈癌不仅严重威胁到女性的生命健康，而且已成为全球不容忽视的公共卫生健康问题(papillomavirus research,2019,8:100170)。

2、目前宫颈癌的临床治疗方式主要包括手术治疗、放疗、化疗、靶向治疗和免疫治疗共五个方案和手段(中国实用妇科与产科杂志,2018,34(06):613-622.)。其中，一线抗宫颈癌化疗方案主要是采用顺铂(cisplatin,ddp)单用或包括顺铂的联合化疗(gynecologiconcology,2014,133(1):117-23.)。但是，该方案在临床中存在较严重的耐药性和肾毒性，因而阻碍了其广泛应用(癌症,1992,(6):479-480.)。此外，目前仅有的两个生物大分子药贝伐单抗和派姆单抗在临床治疗中虽然能够在一定程度上提高患者的生存率，但仍存在免疫原性、治疗人群限制和高昂价格等多种缺陷(gynecologic oncology,2020,159(1):142-149.；expert opinion on drug delivery,2021,18(2):187-203.)。因此，发现高效、低毒和抗耐药性的抗宫颈癌小分子cbsis，并实现它们在临床上用于宫颈癌治疗或与顺铂联用是一种具有临床应用前景且切实可行的思路和方案。

3、微管蛋白是抗肿瘤药物成熟且经典的靶点。在微管蛋白异二聚体中，主要包括7个位点，分别是：①长春碱结合位点、②laulimalide结合位点、③pironetin结合位点、④maytansine结合位点、⑤紫杉醇结合位点、⑥秋水仙碱结合位点和⑦第七位点。其中，以紫杉醇结合位点抑制剂紫杉醇和长春碱结合位点抑制剂长春碱为代表的微管蛋白药物已上市，不仅改善和延长了许多肿瘤患者的生活质量和寿命，也为患者家庭带来了诸多希望。但是由于它们本身理化性质和长时间的临床使用也暴露了诸如副反应及毒副作用大和多药耐药性明显等缺陷(中国冶金工业医学杂志,2011,28(2):137-139.；cell motility andthe cytoskeleton,2003,55(2):77-96.)。与紫杉醇结合位点和长春碱结合位点相比较，微管蛋白秋水仙碱结合位点(colchicine binding site,cbs)具有独特的肿瘤血管破坏作用和抗耐药优势，已经成为了抗肿瘤药物研宄的热点之一(trends in cell biology,2018,28(10):776-792.；science advances,2020,7:eabg4168.)。根据文献报道，微管正常组装时，微管蛋白异二聚体从自由状态下的“弯曲”构象，获得gtp提供的能量，转变成微管蛋白异二聚体“直线”构象，即完成了微管的正常组装。微管蛋白由弯曲构象转变成直线构象的过程中，秋水仙碱位点不同于其它6个位点的关键环节是β-微管蛋白由弯曲构象转变成直线构象的过程中，t7环易被推向至秋水仙碱结合位点(占据位点)，也就是说t7环的形态变化会导致小分子配体无法与秋水仙碱位点结合。即微管生长是一个动态平衡过程，随着t7环动态的运动进而表现出“占据”和“释放”两种可逆状态。当t7环释放空间并允许小分子配体结合时，小分子配体(如秋水仙碱)才能占据秋水仙碱结合位点并有效结合。因此，秋水仙碱的作用机制是当微管蛋白组装时，小分子配体(如秋水仙碱)竞争性地结合位点，导致t7环的空间移动被限制，继而导致由“弯曲”变“直线”的构象变化无法进行，从而使微管蛋白无法以“直线”构象正常组装成微管，进而破坏了微管生长的动力学特性使微管组装被抑制(j.med.chem.,2016,59(19):8685-8711.；pnas,2009,106(33):13775-13779.)，截止目前尚未有秋水仙碱结合位点抑制剂(colchicine binding site inhibitors,cbsis)被批准上市。

4、微管蛋白cbsis具有同秋水仙碱相似的机制，目前针对于微管蛋白在研cbsis的研究尤其是针对combretastatin a类的结构改造研究已取得了较大进展，其中ca-4p、ca-1p、ombrabulin已进入临床iii期和bnc105p已进入临床ii期试验，用于多种实体瘤的治疗但该些药物仍具有一定毒副作用，在延长患者生存期等方面也存在不足且以宫颈癌为开发用途和适应症的临床研究较少(journal of medicinal chemistry,2005,48(12):4087-4099.；british journal of haematology,2020,189(5):e211-e213.；the lancet oncology,2015,16(5):531-540.；biochemical and biophysical research communications,2020,525(1):148-154.)，截止目前尚无这类结构的抗宫颈癌小分子药物被批准上市。

5、基于二苯乙烯类化合物ca-4的构效关系研究见图1。目前针对于ca-4的两个芳香环和双键的各种修饰已有报道。其中，ca-4的双键修饰是研究者们研究的热点。针对于ca-4双键的环构化修饰主要有三元环(环丙烷、三元环氧化物和2h-氮杂环丙烷等)、四元环(氮杂环丁烷-2-酮和环丁烷等)、五元环(唑类五元环、2(5h)-呋喃酮、环戊烯酮、恶唑酮、呋喃和吡咯等)、六元环(嘧啶、吡啶、吡嗪和不饱和六元脂肪环)、七元环和五元并六元杂环等。

技术实现思路

1、基于现有技术中已知秋水仙碱结合位点抑制剂存在的缺陷，本发明提供二芳基嘧啶类化合物及其制备方法和用途。

2、具体而言，本发明提供的二芳基嘧啶类化合物被验证为具有微管蛋白聚合抑制活性以及抗肿瘤活性，可以作为一种新型微管蛋白秋水仙碱结合位点抑制剂，基于该研究，本发明提供二芳基嘧啶类化合物及其制备方法，以及以其为成分之一的复方药物在制备预防和/或治疗肿瘤相关疾病的药物中的应用，尤其是提供了二芳基嘧啶类化合物与顺铂联用在制备用于宫颈癌治疗药物上应用的技术方案。

3、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

4、本发明首先提供如式(i)或式(ii)所示的二芳基嘧啶类化合物或其在药学上可接受的盐类(简称为药用盐)，

5、

6、式(i)中，

7、x选自碳原子或氮原子；

8、r1选自甲氧基、乙氧基、甲硫基、乙硫基、氧原子、氮原子、卤素、甲酰胺基、n-甲基甲酰胺基、n,n-二甲基甲酰胺基或硼酸基；

9、r2选自氢原子、氧原子、氮原子、卤素、三氟甲基、羟基、氨基、硝基、碳酸甲酯基或碳酸乙酯基；

10、n为0或者1；

11、式(ii)中，

12、r选自取代位置不同的二甲氧基或三甲氧基；

13、r1选自甲氧基、乙氧基、甲硫基或乙硫基；

14、r2选自氢原子、卤素、羟基、氨基或硝基；

15、r3选自甲氧基。

16、在本发明的一个实施方式中，式(i)所示的二芳基嘧啶类化合物，具体选自如下所示的化合物：

17、

18、

19、在本发明的一个实施方式中，式(ii)所示的二芳基嘧啶类化合物，具体选自如下所示的化合物：

20、

21、

22、在本发明的一个实施方式中，所述二芳基嘧啶类化合物或其在药学上可接受的盐类，具体选自如下所示的化合物或其药用盐：sv-6、sv-8、或sv-10，优选为sv-10。

23、在本发明的一个实施方式中，所述二芳基嘧啶类化合物或其在药学上可接受的盐类，具体选自如下所示的化合物或其药用盐：sz-10。

24、在本发明的一个实施方式中，所述二芳基嘧啶类化合物或其在药学上可接受的盐类是指在可靠的医药评价范围内，化合物的盐类适于与人或较低等动物的组织相接触而无不适当的毒性、刺激及过敏反应等，具有相当合理的收益与风险比例，通常是水或油可溶的或可分散的，并可有效地用于其预期的用途。包括药学上可接受的酸加成盐和药学上可接受的碱加成盐，在这里是可做预期的用途并与式i和式ii化合物的化学性质相容的。

25、在本发明的一个实施方式中，所述二芳基嘧啶类化合物或其在药学上可接受的盐类，适宜的盐的列表可以参见s.m.birge等,j.pham.sci.,1977,66,1-19页。

26、本发明还提供所述二芳基嘧啶类化合物或其在药学上可接受的盐类的制备方法。

27、式(i)所示的二芳基嘧啶类化合物的制备路线如下：

28、

29、在本发明的一个实施方式中，步骤i中，以4-氯-5-溴嘧啶(v1)为初始原料，与3,4,5-三甲氧基苯硼酸在反应溶剂中反应，制备得到中间体v2化合物。

30、在本发明的一个实施方式中，步骤i中，4-氯-5-溴嘧啶(v1)与3,4,5-三甲氧基苯硼酸发生反应需要在金属催化剂四三苯基膦钯和碳酸钾作用下进行。

31、在本发明的一个实施方式中，步骤i中，反应溶剂选择为体积比甲苯：乙醇：水＝3：2：1的混合溶剂。

32、在本发明的一个实施方式中，步骤i中，反应条件为：在70℃，n2保护条件下反应至原料反应完全。

33、在本发明的一个实施方式中，步骤i中，反应结束后，采用色谱柱分离得到中间体v2。

34、在本发明的一个实施方式中，提供了一种具体的步骤i中合成中间体v2的方法：以市售可得的4-氯-5-溴嘧啶(v1)为初始原料，以体积比甲苯：乙醇：水＝3：2：1为反应溶剂，在金属催化剂四三苯基膦钯和碳酸钾作用下，通过与3,4,5-三甲氧基苯硼酸在70℃，n2保护条件下反应至原料反应完全，经色谱柱分离得到中间体v2。

35、在本发明的一个实施方式中，步骤ii中，以中间体v2化合物，与芳基硼酸在反应溶剂中反应，制备得到通式(i)目标化合物。

36、在本发明的一个实施方式中，步骤ii中，中间体v2化合物与芳基硼酸发生反应需要在金属催化剂四三苯基膦钯和碳酸钾作用下进行。

37、在本发明的一个实施方式中，步骤ii中，反应溶剂选择为体积比甲苯：乙醇：水＝3：2：1的混合溶剂。

38、在本发明的一个实施方式中，步骤ii中，反应条件为：在70℃，n2保护条件下反应至中间体v2化合物反应完全。

39、在本发明的一个实施方式中，步骤ii中，反应结束后，采用色谱柱分离得到通式(i)目标化合物。

40、在本发明的一个实施方式中，提供了一种具体的步骤ii中合成通式(i)目标化合物的方法：以中间体v2化合物为原料，以体积比甲苯：乙醇：水＝3：2：

41、1为反应溶剂，在金属催化剂四三苯基膦钯和碳酸钾作用下，通过与不同的芳基硼酸在70℃，n2保护条件下反应至中间体v2化合物反应完全，经色谱柱分离得到通式(i)目标化合物。

42、式(ii)所示的二芳基嘧啶类化合物的制备路线如下：

43、

44、在本发明的一个实施方式中，步骤iii中，以2,4-二氯嘧啶(v3)为初始原料，与取代位置不同的二甲氧基或三甲氧基苯硼酸在反应溶剂中反应，制备得到中间体v4化合物。

45、在本发明的一个实施方式中，步骤iii中，2,4-二氯嘧啶(v3)与取代位置不同的二甲氧基或三甲氧基苯硼酸发生反应需要在金属催化剂四三苯基膦钯和碳酸钾作用下进行。

46、在本发明的一个实施方式中，步骤iii中，反应溶剂选择为体积比甲苯：乙醇：水＝3：2：1的混合溶剂。

47、在本发明的一个实施方式中，步骤iii中，反应条件为：在70℃，n2保护条件下反应至原料反应完全。

48、在本发明的一个实施方式中，步骤iii中，反应结束后，采用色谱柱分离得到中间体v4化合物。

49、在本发明的一个实施方式中，提供了一种具体的步骤iii中合成中间体v4化合物的方法：以市售可得的2,4-二氯嘧啶(v3)为初始原料，以体积比甲苯：乙醇：水＝3：2：1为反应溶剂，在金属催化剂四三苯基膦钯和碳酸钾作用下，通过与取代位置不同的二甲氧基或三甲氧基苯硼酸在70℃，n2保护条件下反应至原料反应完全，经色谱柱分离得到中间体v4化合物。

50、在本发明的一个实施方式中，步骤iv中，以中间体v4化合物，与取代位置不同的二甲氧基或三甲氧基苯硼酸在反应溶剂中反应，制备得到通式(ii)目标化合物。

51、在本发明的一个实施方式中，步骤iv中，中间体v4化合物与取代位置不同的二甲氧基或三甲氧基苯硼酸发生反应需要在金属催化剂四三苯基膦钯和碳酸钾作用下进行。

52、在本发明的一个实施方式中，步骤iv中，反应溶剂选择为体积比甲苯：乙醇：水＝3：2：1的混合溶剂。

53、在本发明的一个实施方式中，步骤iv中，反应条件为：在100℃，n2保护条件下反应至中间体v4化合物反应完全。

54、在本发明的一个实施方式中，步骤iv中，反应结束后，采用色谱柱分离得到通式(ii)目标化合物。

55、在本发明的一个实施方式中，提供了一种具体的步骤ii中合成通式(ii)目标化合物的方法：以中间体v4化合物为原料，以体积比甲苯：乙醇：水＝3：2：

56、1为反应溶剂，在金属催化剂四三苯基膦钯和碳酸钾作用下，通过与不同的芳基硼酸在100℃，n2保护条件下反应至中间体v4化合物反应完全，经色谱柱分离得到通式(ii)目标化合物。

57、所述二芳基嘧啶类化合物在药学上可接受的盐类的制备方法，可以以所述二芳基嘧啶类化合物为原料，采用本领域技术手段制备得到。

58、本发明还提供所述二芳基嘧啶类化合物或其在药学上可接受的盐类的应用。

59、所述二芳基嘧啶类化合物或其在药学上可接受的盐类在制备抗肿瘤药物中的应用。

60、在关于所述二芳基嘧啶类化合物或其在药学上可接受的盐类在制备抗肿瘤药物中的应用中，所述二芳基嘧啶类化合物为具有上述通式(i)或通式(ii)结构的化合物，优选包括上述限定的各种具体化合物，此外，还包括sz-1和sz-2。

61、

62、在本发明的一个实施方式中，所述肿瘤选自为宫颈癌。

63、在本发明的一个实施方式中，所述二芳基嘧啶类化合物或其在药学上可接受的盐类在制备微管蛋白秋水仙碱结合位点抑制剂中的应用。

64、本发明的二芳基嘧啶类化合物或其药学盐抑制肿瘤细胞生长的机制是通过结合于秋水仙碱结合位点而抑制微管蛋白聚合。体外、体内的抗宫颈癌实验证实，该类化合物对宫颈癌细胞及其耐药细胞具有明显的增殖抑制作用且表现出较好的成药潜力。

65、本发明还提供一种抗肿瘤药物组合物，其包含：治疗有效量的所述二芳基嘧啶类化合物或其在药学上可接受的盐类，以及药学上可接受的载体。

66、在关于抗肿瘤药物组合物中，所述二芳基嘧啶类化合物为具有上述通式(i)或通式(ii)结构的化合物，优选包括上述限定的各种具体化合物，此外，还包括sz-1和sz-2。

67、

68、在本发明的一个实施方式中，所述抗肿瘤药物组合物为片剂、胶囊、丸剂、注射剂、缓控释制剂、喷雾剂或纳米给药体系。

69、本发明还提供一种抗肿瘤药物组合物，其包含：以治疗有效量的所述二芳基嘧啶类化合物或其在药学上可接受的盐类和铂类药物共同作为药效成分，以及药学上可接受的载体。

70、在本发明的一个实施方式中，所述铂类药物选择为顺铂。

71、在本发明的一个实施方式中，所述抗肿瘤药物组合物为抗宫颈癌药物组合物。

72、基于背景技术中介绍的小分子配体与秋水仙碱结合位点的作用机制，本技术提供的二芳基嘧啶类化合物为一种新型微管蛋白cbsis，具有同秋水仙碱相同机制，在规避秋水仙碱高毒性的基础上，能够发挥竞争性结合秋水仙碱结合位点的作用，可以解决当前临床上顺铂出现的耐药性和肾毒性等问题，为宫颈癌的临床治疗提供新的治疗选择和用药方案。

73、本发明提供并证明了二芳基嘧啶类化合物或其药学盐通过结合于秋水仙碱结合位点而抑制微管蛋白聚合进而抑制肿瘤细胞生长的机制。体外、体内实验证实该类化合物对宫颈癌及耐药细胞和体内宫颈癌移植瘤模型均具有明显的抑制作用。

74、此外，本发明通过雌性balb/c nude裸鼠的人源hela细胞皮下异种移植瘤模型证实本发明的二芳基嘧啶类化合物或其在药学盐可以与顺铂联用并具有较好的体内抗宫颈癌药效。同时，联合给药组的裸鼠未表现出明显的体重减轻现象并且其体内血清肾功能指标较对照组无明显差异。通过与本发明药物联用可以降低顺铂的大剂量使用而带来的肾毒性，改善顺铂毒性问题。所述化合物或其药学盐可与铂类药物联用用于制备预防或治疗宫颈癌并能降低顺铂大剂量使用而带来的肾毒性，有希望满足临床的迫切需求。

75、本发明的主要创新点是以微管蛋白cbs为靶点，以ca-4为先导化合物，通过构象限制策略，不同于已有文章报道的嘧啶环修饰的结构类型(bioorganic&medicinalchemistry,2005,13(6):2097-2107.；bioorganic chemistry,2018,78:130-140.)，本发明将抗肿瘤药物经典母环嘧啶环(4,5-邻位二芳基取代和2,4-间位二芳基取代)替换ca-4双键，以改善其双键结构的不稳定性。同时，在确保ca-4优势基团的基础上，结合秋水仙碱结合位点和小分子作用模式特点，重点针对影响小分子理化性质和抗肿瘤活性的芳杂环进行结构改造与优化，共设计、合成并发现了一类具有抗肿瘤活性尤其是抗宫颈癌活性的新型二芳基嘧啶类结构骨架的cbsis。

76、与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

77、本发明以具有肿瘤血管破坏作用和抗耐药性独特优势的秋水仙碱结合位点为靶点，聚焦临床上宫颈癌小分子治疗药物严重缺乏的临床重大需求以及一线用药顺铂长时间和大剂量使用存在的严重耐药性和肾毒性等临床问题，发现了新型二芳基嘧啶类cbsis及它们在药学上可接受的盐在抗肿瘤药物中的应用。现有技术已报道的化合物sz-1和sz-2仅是合成路线方法学的探索，未见化合物活性方面的报道。除此以外，其余二芳基嘧啶类cbsis及它们在药学上可接受的盐均未见scifinder报道，该类化合物通过结合于秋水仙碱结合位点发挥抗肿瘤作用，具有优于上市药物顺铂的抗宫颈癌活性和部分化合物优于秋水仙碱抑制微管蛋白聚合的靶点活性以及优于ca-4、顺铂和卡铂抗宫颈癌耐药细胞的活性。同时，在ph2.0和ph7.4的缓冲溶液中的溶解度和体外肝微粒体代谢稳定性方面均优于ca-4，并能与顺铂联用达到较好的抗肿瘤效果并减少因大剂量使用顺铂而带来的肾毒性，为在临床上用于宫颈癌治疗或与顺铂联用丰富宫颈癌临床用药方案提供可能，有希望满足临床的迫切需求。