一种高选择性KCNQ4钾通道激动剂、其制备方法和用途

本发明涉及激动剂合成，尤其是涉及一类新型的高选择性kcnq4钾通道激动剂，其制备方法以及该类钾通道激动剂在制备治疗平滑肌或骨骼肌等相关疾病如内脏疼痛、消化不良、肠易激综合征、膀胱过度活动综合征、高血压、肺动脉高压、冠状动脉疾病、脑血管痉挛、哮喘、慢性阻塞性肺疾病、产前阵痛、瘙痒、性功能障碍、耳聋的药物中的用途。

背景技术：

1、电压门控钾离子通道(kv通道)是目前发现最多的离子通道家族，共有12个成员(kv1.x-kv12.x)。kcnq通道是kv通道的第7亚家族(kv7)，包括五个亚型kcnq1-kcnq5。kcnq1主要分布于心脏系统中，与辅助性亚单位kcnq1组成心肌动作电位中的iks电流，负责心肌动作电位复极化。kcnq2-kcnq5主要分布于中枢和外周神经系统中，也称为神经kcnq通道，调节膜电位水平和神经兴奋性(brown等,br j pharmacol.2009,156(8):1185-1195)；kcnq4和kcnq5通道在平滑肌、骨骼肌中也有分布，通过影响膜电位水平调节肌肉的收缩和舒张(stott等,drug discov today.2014,19(4):413-424)。人类遗传学研究表明，kcnq基因突变可导致心律失常、癫痫和先天性耳聋(jentsch,nat rev neurosci.2000,1(1):21-30)。kcnq通道电流激活阈值较低(阈下电位约-60mv即可开放)、激活缓慢、激活后也不失活，因而在可兴奋性细胞的电兴奋性中扮演基础性作用。表达分布、遗传和药理学研究均支持增强非选择性kcnq2-kcnq5通道激动剂可用于躯体疼痛、内脏痛、炎性痛、神经病理性疼痛等疾病治疗、缓解或控制的药物(du等,br j pharmacol.2018,175(12):2158-2172)。非选择性kcnq通道激动剂氟吡汀(flupirtine)自1984欧洲被批准用于治疗急性或慢性痛(szelenyi,inflamm res.2013,62(3):251-258)。

2、kcnq4通道在多种内脏器官和组织中呈现特异性高表达，kcnq4通道在中枢神经系统中基本不表达，这一特异性的组织分布为靶向性调控kcnq4通道进而治疗相关疾病提供了结构基础。已检测的大部分内脏组织呈现kcnq4亚型高表达的趋势，如对小鼠多种血管动脉平滑肌中的kcnq通道表达进行分析，发现五个亚型的表达量大小为：kcnq4>kcnq5>>kcnq1,kcnq2和kcnq3表达量极低(yeung等,br j pharmacol.2007,151(6):758-770)。在胃肠道平滑肌不同部位，包括结肠、空肠、胃窦、胃底等，kcnq4的表达量均为最高(ipavec等,pharmacol res.2011,64(4):397-409)。在啮齿类动物呼吸道气管平滑肌和子宫平滑肌上均有kcnq4通道的丰富表达(evseev等,front physiol.2013,4:277)。同时，人类内脏组织kcnq分布研究结果亦显示kcnq4高表达(ng等,br j pharmacol.2011,162(1):42-53)。特异性靶向kcnq4可以避免激动其它亚型的副作用，如抑制kcnq1通道及其介导的iks电流导致长qt间期综合征(terrenoire等,circ res.2005,96(5):e25-34)，也可有效避免增强中枢神经kcnq2和kcnq3通道导致的镇静、嗜睡等副作用(orhan等,expert opinpharmacother.2012,13(12):1807-16)。现有kcnq激动剂普遍存在选择性不佳的问题，特别是kcnq2、kcnq4和kcnq5通道选择性不佳的问题。所有已发现的kcnq2激动剂均同时影响kcnq4通道，其中仅有rl648_81(乙基(2-氨基-3-氟-4-((4-(三氟甲基)苄基)氨基)苯基)氨基甲酸酯)仅增强kcnq2通道不影响kcnq4通道(kumar等,mol pharmacol.2016,89(6):667-677)。目前已有的kcnq4激动剂选择性均不理想，除2016年11月xuan zhang等人报道的血管舒张剂法舒地尔(fasudil)具有kcnq4/kcnq5通道相对选择性激动效应之外，尚无其它的kcnq4选择性激动剂被报道(zhang等,br j pharmacol.2016,173(24):3480-3491)。

3、鉴于kcnq4通道在神经和平滑肌系统中的重要作用，kcnq4通道激动剂可用于但不限于如下疾病的治疗，包括内脏疼痛、消化不良、肠易激综合征、膀胱过度活动综合征、高血压、肺动脉高压、冠状动脉疾病、脑血管痉挛、哮喘、慢性阻塞性肺疾病、产前阵痛、瘙痒、性功能障碍、耳聋(haick等,pharmacol ther.2016,165:14-25；barrese等,annu revpharmacol toxicol.2018,58:625-648)。

4、已报道的kcnq钾通道激动剂主要有如下几种：

5、1)专利us5384330中公开了具有如下结构的一些化合物：

6、

7、其结构特点是含有一个被邻二胺基取代的苯环。

8、2)专利wo2005/087754中描述了如下结构的kcnq钾通道激动剂：

9、

10、其结构特点是含有对二胺基取代的苯环，且其中一个氮又在一个饱和环(也可能是杂环，此时w＝o)中，而另外一个氮相邻位置有r1，r2取代。

11、3)专利wo2008024398中描述了如下结构：

12、

13、此类化合物的结构与专利wo2005/087754结构相似，只是在氮杂环烃上又引入一个并苯环结构单元。

14、目前临床上最有代表性的kcnq钾通道激动剂是gsk(葛兰素史克)公司开发的2011年上市的抗癫痫药物瑞替加滨(retigabine，简称为rtg)，其结构为：

15、

16、瑞替加滨是第一个系统研究的kcnq钾通道激动剂，其能够激活kcnq2-5，主要用于部分发作型癫痫成人患者的治疗。

17、瑞替加滨的结构中含有一个被三个胺基所取代的富电子苯环，该结构特点导致瑞替加滨在合成及储存时特别容易氧化变质。与此同时，在临床应用中瑞替加滨的不良反应较多，包括眩晕、嗜睡、疲劳乏力、意识错乱、震颤、协调性差、复视、视力模糊、注意力障碍、记忆力减退、运动失调、失语症、发音困难、平衡失调、食欲增加、幻觉、肌阵挛、外周性水肿、运动机能减退、口干、吞咽困难等。排尿异常也是瑞替加滨常见的毒副反应，包括膀胱肿胀、膀胱壁增厚以及尿潴留等。2013年4月26日，fda药物安全委员会披露了瑞替加滨在临床应用时还会出现一些色素反应，包括皮肤呈蓝色，视网膜色素改变等，但尚不清楚其具体的作用机制，并建议所有服用此药的患者定期参加眼科检查(s.jankovic等,expert opinionon drug discovery,2013,8(11),1-9；f.rode等,european journal of pharmacology,2010,638,121-127)。

18、发明人在前期工作中(wo2013060097)公开了如下结构的kcnq钾通道激动剂：

19、

20、其中当r3为烯丙基或炔丙基时，化合物不仅保持了kcnq钾通道激动活性与瑞替加滨相当或者更优秀，而且体内抗癫痫效应显著，保护效果与瑞替加滨相当；小鼠上的初步药代动力学研究显示该类化合物与瑞替加滨相比具有更优异的脑暴露量。但进一步的安全评价研究发现，wo2013060097所公开化合物的神经毒性较大。

21、发明人在接下来的工作中(cn105017085a)公开了如下结构的kcnq钾通道激动剂：

22、

23、其中当r4、r5所引入的取代基为甲基所代表的烷基时(如hn37)，所得的化合物不仅物理性质稳定，脑组织吸收良好，而且kcnq2激动活性大大提高。但是，随着kcnq2激动活性的增加，相应的kcnq4激动活性也在相应的增加。

24、本发明的发明人在总结之前报道的工作中发现，现有kcnq激动剂普遍存在选择性不佳的问题，特别是kcnq2、kcnq4通道选择性不佳的问题。所有已发现的kcnq2激动剂均同时影响kcnq4通道，其中仅有rl648_81(乙基(2-氨基-3-氟-4-((4-(三氟甲基)苄基)氨基)苯基)氨基甲酸酯)仅增强kcnq2通道不影响kcnq4通道(kumar等,mol pharmacol.2016；89(6):667-77)。目前已有的kcnq4激动剂选择性均不理想，除2016年11月xuan zhang等人报道的血管舒张剂法舒地尔(fasudil)具有kcnq4通道相对选择性激动效应之外，尚无其它的kcnq4选择性激动剂被报道(zhang等，br j pharmacol.2016；173(24):3480-3491)。基于以上所述的现有kcnq钾通道激动剂存在选择性不佳的缺点，有必要开发选择性更好的kcnq4的新型钾通道激动剂，用于内脏疼痛、消化不良、肠易激综合征、膀胱过度活动综合征、高血压、肺动脉高压、冠状动脉疾病、脑血管痉挛、哮喘、慢性阻塞性肺疾病、产前阵痛、瘙痒、性功能障碍、耳聋等疾病的新型药物。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一类新型化合物，其可以作为高选择性的kcnq4钾通道激动剂。

2、本发明的目的之二在于提供一种上述化合物的制备方法。

3、本发明的目的之三在于提供一类药物组合物，所述药物组合物包含作为有效成分的所述化合物或其药学上可接受的盐以及任选的药学上可接受的辅料。

4、本发明的目的之四在于提供一种上述化合物或其药学上可接受的盐或包含其的组合物在制备kcnq4钾通道激动剂中的用途。

5、本发明的目的之五在于提供一种上述化合物或其药学上可接受的盐或包含其的组合物在制备治疗平滑肌或骨骼肌等相关疾病的药物中的用途。

6、本发明一方面提供了一种式i化合物或其药学上可接受的盐，

7、

8、其中：

9、r1和r2各自独立地选自氢、卤素、c1-c6烷氧基、卤代的c1-c6烷氧基、c1-c6烷硫基、c4-c6叔烷基、卤代的c1-c6烷基、硝基或氰基；r1和r2优选各自独立地选自卤素、叔丁基、硝基、氰基或三氟甲基；

10、r3和r4各自独立地选自氢、卤素、c1-c6烷基；r3和r4优选各自独立地为氢；

11、r5选自c1-c6烷基、c1-c3烷氧基、c4-c14叔烷氧基、苯氧基、苄氧基；r5优选为c1-c3烷氧基、c4-c6叔烷氧基、苯氧基、苄氧基；r5进一步优选为甲氧基、乙氧基、异丙氧基、叔丁氧基、苯氧基、苄氧基；r5最优选为叔丁氧基。

12、在一些实施方式中，式i化合物选自如下式ii化合物：

13、

14、其中，r1、r2、r3、r4和r5的定义与前述相同。

15、在一些实施方式中，式i化合物选自如下式iii化合物：

16、

17、其中，r1、r2的定义与前述相同；

18、r6为c4-c6叔烷基；r6优选为叔丁基。

19、在一些优选的实施方式中，式i化合物选自如下式c化合物：

20、

21、其中，r1、r2的定义与前述相同。

22、在一些优选实施方式中，式i化合物选自下列化合物：

23、

24、

25、本发明中的术语定义如下：

26、所述“卤素”可以为氟、氯、溴或碘。

27、所述“c1-c6烷基”是指具有1-6个碳原子的链状烷基；其具体实例可以包括甲基、乙基、丙基、正丙基、异丙基、丁基、正丁基、异丁基、叔丁基、1-甲基-丁基、1-乙基-丁基、戊基、正戊基、异戊基、新戊基、叔戊基、己基、正己基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、4-甲基-2-戊基、3,3-二甲基丁基、2-乙基丁基以及类似基团，但不限于此。

28、所述“卤代的c1-c6烷基”是指至少一个氢被卤素取代的c1-c6杂链烷基；其具体实例包括三氟甲基等。

29、所述“c4-c6叔烷基”是指具有4-6个碳原子的具有两个支链的烷基；其具体实例可以包括叔丁基、叔戊基等。

30、所述“c1-c3烷氧基”是指ro-基团，其中r为如上所述的c1-c14烷基。烷氧基的具体实例包括甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基等。

31、所述“c4-c6叔烷氧基”是指具有4-6个碳原子的具有两个支链的烷氧基；其具体实例可以包括叔丁氧基、叔戊氧基等。c4-c14叔烷氧基的定义以此类推。

32、本发明中所述化合物的药学上可接受的盐可以为上述化合物与酸形成的盐，所述酸选自为马来酸、琥珀酸、柠檬酸、酒石酸、富马酸、甲酸、乙酸、丙酸、丙二酸、草酸、苯甲酸、邻苯二甲酸、甲磺酸、苯磺酸、甲苯磺酸、萘磺酸、1,5-萘二磺酸、樟脑酸、樟脑磺酸、水杨酸、乙酰水杨酸、天门冬氨酸、谷氨酸、乳酸、葡萄糖酸、维c酸、没食子酸、杏仁酸、苹果酸、山梨酸、三氟乙酸、牛磺酸、高牛磺酸、2-羟基乙磺酸、肉桂酸、盐酸、氢溴酸、氢碘酸、硫酸、硝酸、磷酸和高氯酸。

33、本技术所涉及的化合物及其药学可接受的盐可具有异构体或消旋体，例如光学异构体(包括非对映异构体和对映异构体)、阻转异构体、几何异构体(顺反异构体)、构象异构体、互变异构体以及它们的混合物等，但不限于此。这些异构体也包含在本发明的权利要求所限定的范围中。

34、本发明的发明人在前期工作中发现在与氨基相连的苯环上引入不同的取代基，特别是当所引入的取代基为两个甲基所代表的烷基时(如hn37，cn105017085a)能大大增强kcnq2的激动活性。在本发明中，发明人进一步研究发现在保留hn37整体骨架的基础上将末端氮原子上的取代基由甲酸甲酯替换成甲酸叔丁酯的时候，可以大大增强kcnq4的激动活性，进一步研究发现，保持末端氮原子上的取代基为甲酸叔丁酯而将与氨基相连的苯环上的取代基都去除时，发现所得的化合物k31不仅仍然有较好的kcnq4激动活性，并且使其丧失kcnq2激动活性，也就是说具有很好的选择性。接着在此基础上对与氨基相连的苄基的苯环上引入不同的取代基，特别是当所引入的取代基为叔丁基代表的富电子取代基时，发现所得的化合物不仅会进一步提高kcnq4激动活性，并且仍然使其丧失kcnq2激动活性，依然具有很好的kcnq4/kcnq2选择性。综上所述，本发明所提供的该类新型选择性kcnq4激动剂克服了现有钾通道激动剂所存在的选择性不佳的缺点，活性有所提高，毒性明显降低，并且结构更加简单，生产成本更加低的优点，因此有着更好的发展前景。

35、本发明另一方面提供了上述式c化合物的制备方法，该方法通过以下反应路线实现：

36、

37、在本发明的制备方法中，r1和r2的定义与前述相同。

38、1,4-苯二胺和二碳酸二叔丁酯反应生成n-(叔丁氧羰基)-1,4-苯二胺；n-(叔丁氧羰基)-1,4-苯二胺与溴丙炔进行取代反应得到中间体a；中间体a与化合物b反应生成化合物c。

39、本发明再一方面提供了一类药物组合物，所述药物组合物包含作为有效成分的本发明所述的化合物或其药学上可接受盐以及任选的药学上可接受的辅料。

40、本发明的另一方面提供根据本发明所述的化合物或其药学上可接受盐或者根据本发明的药物组合物用于制备kcnq4钾通道激动剂的用途。

41、本发明的又一方面是提供本发明所述的化合物或其药学上可接受盐或含有它们中任何一种的药物组合物在制备治疗平滑肌或骨骼肌等相关疾病的药物中的用途。

42、本发明的另一方面提供一种治疗神经性疾病的方法，其中向患有平滑肌或骨骼肌等相关疾病的受试者给药根据本发明所述的化合物或其药学上可接受盐或根据本发明的药物组合物；

43、所述平滑肌或骨骼肌相关疾病包括平滑肌或骨骼肌等相关疾病如内脏疼痛、消化不良、肠易激综合征、膀胱过度活动综合征、高血压、肺动脉高压、冠状动脉疾病、脑血管痉挛、哮喘、慢性阻塞性肺疾病、产前阵痛、瘙痒、性功能障碍、耳聋等。

44、本发明具有以下有益效果：

45、与现有kcnq激动剂相比，本发明所提供化合物的kcnq4与kcnq2的选择性大大提高。如在体外电生理实验中，化合物k31-k43均对kcnq4与kcnq2有很好的选择性，都只具有kcnq4的激动活性，而对kcno2没有任何影响。

46、本发明所提供的化合物与现有药物瑞替加滨相比，由于其结构中没有游离胺基，因此物理性质更加稳定，不易氧化变质，表现在该类化合物的溶液即使暴露在空气中也不容易氧化变色。

47、综上所述，本发明所提供的化合物克服了现有激动剂选择性不佳的缺点，不仅物理性质稳定，活性高，而且选择性好，毒性大大降低，因此具有更大的治疗窗口和更佳的治疗效果，显示了良好的应用前景。

48、在上文中已经详细地描述了本发明，但是上述实施方式本质上仅是例示性，且并不欲限制本发明。此外，本文并不受前述现有技术或
技术实现要素：
或以下实施例中所描述的任何理论的限制。