一种高喜树碱类小分子及其应用

本发明涉及一种高喜树碱类小分子及其应用。

背景技术：

1、喜树碱类化合物是dna拓扑异构酶i的特异性抑制剂。喜树碱类化合物通过与topoi-dna可裂解二元复合物的结合形成稳定的topo i-dna-cpt三元复合物，影响了dna的再连接，加大了topo i介导的dna损伤，最终导致细胞死亡。

2、传统喜树碱化合物是一个五环喹啉类生物碱，结构中包含喹啉环ab、吡咯环c、吡啶酮环d和α-羟基内酯环e，其中20-位为s构型。1998年，bigg等人发现包含一个七元β-羟基内酯环结构的高喜树碱类化合物，在增加内酯环稳定性的同时保持了抗肿瘤活性(bailly,c.crit.rev.oncol.hematol.2003,45,91)。其中diflomotecan是第一个进入临床研究的高喜树碱类化合物，表现出高的体外细胞毒性和良好的体内抗肿瘤活性；diflomotecan的topo i抑制活性要强于喜树碱(kroep,j.r.；gelderblom,h.expert.opin.investig.drugs2009,18,69)。吕伟课题组在高喜树碱的结构基础上，在内酯环羧基α位引入甲氧基制备新型高喜树碱衍生物。甲氧基修饰的高喜树碱衍生物在保持高细胞毒活性，其相关衍生物在某些肿瘤细胞中能达到pm级别的肿瘤抑制活性，并且在体内抗肿瘤实验中表现出优异的抗肿瘤效果和低毒性(doi：10.1016/j.bmc.2015.03.031)，进一步表明以甲氧基修饰的高喜树碱母核结构用于新型喜树碱结构改造的可行性。同时，该类母核衍生物体现的高细胞毒活性也为高喜树碱类衍生物用于抗体药物偶联物提供可能。但目前，高喜树碱衍生物并未有作为adc效应分子的报道。

3、

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中高喜树碱类衍生物及其抗体药物偶联物结构单一的缺陷，而提供了一种高喜树碱类小分子、抗体药物偶联物及其应用。本发明提供的高喜树碱类小分子、抗体药物偶联物具有很好的细胞毒活性，能够抑制肿瘤细胞的增值。

2、本发明提供了一种如式i所示的高喜树碱类小分子或其药学上可接受的盐，

3、

4、其中，a1为h或-c(＝o)-c1-6亚烷基-oh；

5、r1和r2独立地为c1-6烷基、c1-6烷氧基或卤素；

6、或者r1和r2与相邻的碳原子形成表示并环的连接位置；

7、以“*1”和“*2”标记的碳原子独立地表示s构型、r构型或它们的混合物。

8、在本发明的某一方案中，所述的如式i所示的高喜树碱类小分子或其药学上可接受的盐中，a1为h或-c(＝o)-c1-6亚烷基-oh；

9、r1和r2独立地为c1-6烷基或卤素；

10、或者r1和r2与相邻的碳原子形成表示并环的连接位置；

11、以“*1”和“*2”标记的碳原子独立地表示s构型、r构型或它们的混合物。

12、在本发明的某一方案中，所述的药学上可接受的盐可为三氟醋酸盐、盐酸盐、氢溴酸盐、磷酸盐、硫酸盐、高氯酸盐、乙酸盐、草酸盐、马来酸盐、酒石酸盐、柠檬酸盐、琥珀酸盐或丙二酸盐，例如三氟醋酸盐。

13、在本发明的某一方案中，a1为-c(＝o)-c1-6亚烷基-oh时，所述的c1-6亚烷基优选为-ch2-、-ch2ch2-、-ch2ch2ch2-或-ch(ch3)ch2-，例如-ch2-。

14、在本发明的某一方案中，r1和r2独立地为c1-6烷基时，所述的c1-6烷基优选为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基，例如甲基。

15、在本发明的某一方案中，r1和r2独立地为c1-6烷氧基时，所述的c1-6烷氧基为甲氧基、-och2ch3、异丙氧基或叔丁氧基，例如甲氧基。

16、在本发明的某一方案中，r1和r2独立地为卤素时，所述的卤素为氟、氯、溴或碘，例如氟。

17、在本发明的某一方案中，a1为h或-c(＝o)ch2oh。

18、在本发明的某一方案中，所述的如式i所示的高喜树碱类小分子选自如下任一结构：

19、

20、在本发明的某一方案中，所述的如式i所示的高喜树碱类小分子其药学上可接受的盐选自如下任一结构：

21、

22、本发明还提供了一种如式ii所示的连接基-药物偶联物，

23、

24、其中，q为单个氨基酸残基、二肽残基、三肽残基或四肽残基；

25、x为-(och2ch2)m-、-(crarb)m-、-o(crarb)m、-nh-(crarb)m-crcrd-或-s(crarb)m-crcrd-；

26、y为

27、ra和rb独立地为h、d、卤素、c1-6烷基、卤代c1-6烷基、氘代c1-6烷基、c1-6烷氧基、羟基、氨基、氰基、硝基、3-10元环烷基或3-10元杂环基；

28、或者，ra和rb与其相连接的碳原子一起形成3-10元环烷基或或3-10元杂环基；

29、rc和rd独立地为h、c1-6烷基、卤素、卤代c1-6烷基、氘代c1-6烷基、3-10元环烷基、3-10杂环基、6-14元芳基或5-10元杂芳基；

30、或者，rc和rd与其相连接的碳原子一起形成3-10元环烷基或3-10元杂环基；

31、m独立地为0-10；

32、n为1-6；

33、r1、r2、“*1”和“*2”的定义如前所述。

34、在本发明的某一方案中，所述3-10元杂环基和5-10元杂芳基中的杂原子选自n、o和s中的一种或多种，杂原子的个数为1-3个。

35、在本发明的某一方案中，所述的如式ii所示的连接基-药物偶联物中，q为单个氨基酸残基、二肽残基、三肽残基或四肽残基；

36、x为-(och2ch2)m-、-(crarb)m-、-o(crarb)m、-nh-(crarb)m-crcrd-或-s(crarb)m-crcrd-；

37、y为

38、ra和rb独立地为h、d、卤素、c1-6烷基、卤代c1-6烷基、氘代c1-6烷基、c1-6烷氧基、羟基、氨基、氰基、硝基、3-10元环烷基或3-10元杂环基；

39、或者，ra和rb与其相连接的碳原子一起形成3-10元环烷基或或3-10元杂环基；

40、rc和rd独立地为h、c1-6烷基、卤素、卤代c1-6烷基、氘代c1-6烷基、3-10元环烷基、3-10杂环基、6-14元芳基或5-10元杂芳基；

41、或者，rc和rd与其相连接的碳原子一起形成3-10元环烷基或3-10元杂环基；

42、m独立地为0-10；

43、n为1-6；

44、r1和r2独立地为c1-6烷基或卤素；

45、或者r1和r2与相邻的碳原子形成表示并环的连接位置；

46、以“*1”和“*2”标记的碳原子独立地表示s构型、r构型或它们的混合物。

47、在本发明的某一方案中，所述的单个氨基酸残基为-phe-、-lys-、-val-、-ala-、-cit-、-leu-、-ile-、-arg-或-trp-。

48、在本发明的某一方案中，所述的二肽残基为c＝o-lys-phe-nh、c＝o-ala-val-nh、c＝o-lys-val-nh、c＝o-lys-ala-nh、c＝o-cit-val-nh、c＝o cit-phe-nh、c＝o-cit-leu-nh、c＝o cit-ile-nh、c＝o-arg-phe-nh、c＝o-cit-trp-nh或c＝o-val-gly-nh。

49、在本发明的某一方案中，所述的三肽残基为c＝o-ala-val-glu-nh、c＝o-cit-val-glu-nh、c＝o-ala-val-αglu-nh或c＝o-cit-val-αglu-nh。

50、在本发明的某一方案中，所述的四肽残基为c＝o-gly-phe-(gly)2-nh或c＝o-(gly)2-phe-gly-nh。

51、在本发明的某一方案中，所述的二肽残基、三肽残基或四肽残基中的c＝o表示所述的二肽残基、三肽残基或四肽残基的左侧通过羰基与所述的如式iii所示的抗体药物偶联物中的氨基连接，所述的二肽残基、三肽残基或四肽残基中的nh表示所述的二肽残基、三肽残基或四肽残基的右侧通过氨基与所述的如式iii所示的抗体药物偶联物中的羰基连接。

52、在本发明的某一方案中，ra和rb独立地为h。

53、在本发明的某一方案中，m独立地为5。

54、在本发明的某一方案中，n为1。

55、在本发明的某一方案中，所述的四肽残基为c＝o-gly-phe-(gly)2-nh。

56、在本发明的某一方案中，所述的如式ii所示的连接基-药物偶联物可为如下结构：

57、

58、

59、

60、本发明还提供了一种如式iii所示的抗体药物偶联物：

61、

62、其中，gl为抗体；

63、p为1-8；

64、z为其中b端与x连接，a端与gl连接；

65、r1、r2、x、q、n、“*1”和“*2”的定义如前所述。

66、在本发明的某一方案中，所述的如式iii所示的抗体药物偶联物中，gl为抗体；

67、p为1-8；

68、z为其中b端与x连接，a端与gl连接；

69、q为单个氨基酸残基、二肽残基、三肽残基或四肽残基；

70、x为-(och2ch2)m-、-(crarb)m-、-o(crarb)m、-nh-(crarb)m-crcrd-或-s(crarb)m-crcrd-；

71、ra和rb独立地为h、d、卤素、c1-6烷基、卤代c1-6烷基、氘代c1-6烷基、c1-6烷氧基、羟基、氨基、氰基、硝基、3-10元环烷基或3-10元杂环基；

72、或者，ra和rb与其相连接的碳原子一起形成3-10元环烷基或或3-10元杂环基；

73、rc和rd独立地为h、c1-6烷基、卤素、卤代c1-6烷基、氘代c1-6烷基、3-10元环烷基、3-10杂环基、6-14元芳基或5-10元杂芳基；

74、或者，rc和rd与其相连接的碳原子一起形成3-10元环烷基或3-10元杂环基；

75、m独立地为0-10；

76、n为1-6；

77、r1和r2独立地为c1-6烷基或卤素；

78、或者r1和r2与相邻的碳原子形成表示并环的连接位置；

79、以“*1”和“*2”标记的碳原子独立地表示s构型、r构型或它们的混合物。

80、在本发明的某一方案中，gl为her2抗体，例如trastuzumab(曲妥珠单抗)。

81、在本发明的某一方案中，p可以为整数，也可以为小数，优选为6.7-7.2，例如6.8、6.9或7.1。

82、在本发明的某一方案中，p可以为整数，也可以为小数，例如6.7。

83、在本发明的某一方案中，所述z的a端和所述的gl以硫醚键相连。所述的gl可通过含二硫键的抗体(例如trastuzumab)在还原剂作用下将二硫键还原为巯基后得到。

84、在本发明的某一方案中，所述的如式iii所示的抗体药物偶联物可为如下结构：

85、

86、

87、其中her2抗体为trastuzumab。

88、本领域技术人员可以理解的是，z是与打开二硫键后的抗体自身所含有巯基(例如，通过还原剂还原抗体自身的二硫键可以打开二硫键，生成-sh)进行连接。例如抗体药物偶联物her2-l-5中，-s-并非另外外接的硫原子，而是打开双硫键后的her2抗体自身所含有巯基与进行连接后形成的-s-。

89、本发明还提供了一种药物组合物，其包括如上所述的如式i所示的高喜树碱类小分子或其药学上可接受的盐、或如上所述的如式iii所示的抗体药物偶联物，和至少一种药用辅料。

90、本发明还提供了一种如上所述的如式i所示的高喜树碱类小分子、或其药学上可接受的盐、或如上所述的如式iii所示的抗体药物偶联物在制备用于预防或治疗癌症的药物中的用途。所述的癌症优选为乳腺癌、肺癌、肾癌、肝癌、卵巢癌、尿道癌、前列腺癌、多形性成胶质细胞瘤、胰腺癌、大肠癌、胃肠道间质瘤、宫颈癌、鳞状细胞癌、腹膜癌、结肠癌、直肠癌、结肠直肠癌、子宫癌、唾液腺癌、肾癌、外阴癌、甲状腺癌、阴茎癌、白血病、恶性淋巴瘤、浆细胞瘤、骨髓瘤、肉瘤、黑色素瘤、膀胱癌、胃癌或食道癌，优选为乳腺癌。

91、本发明还提供了如下所式的化合物，

92、

93、术语定义

94、本发明所使用的立体化学定义和规则一般遵循s.p.parker,ed.,mcgraw-hilldictionary of chemical terms(1984)mcgraw-hill book company,new york；andeliel,e.and wilen,s.,"stereochemistry of organic compounds",john wiley&sons,inc.,new york,1994。

95、依据起始物料和方法的选择，本发明化合物可以以可能的异构体中的一个或它们的混合物，例如外消旋体和非对应异构体混合物(这取决于不对称碳原子的数量)的形式存在。光学活性的(r)-或(s)-异构体可使用手性合成子或手性试剂制备，或使用常规技术拆分。

96、所得的任何立体异构体的混合物可以依据组分物理化学性质上的差异被分离成纯的或基本纯的几何异构体，对映异构体，非对映异构体，例如，通过色谱法和/或分步结晶法。

97、在本说明书中，可由本领域技术人员选择基团及其取代基以提供稳定的结构部分和化合物。当通过从左向右书写的常规化学式描述取代基时，该取代基也同样包括从右向左书写结构式时所得到的在化学上等同的取代基。

98、术语“卤素”是指氟、氯、溴或碘。

99、术语“烷基”是指具有指定的碳原子数(例如c1～c6)的直链或支链烷基。烷基包括但不限于甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基、异丁基、仲丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基等。

100、术语“芳基”是指具有指定的碳原子数(例如c6～c10)的、仅由碳原子组成的环状基团，其为单环或多环，且至少一个环具有芳香性(符合休克尔规则)。芳基通过具有芳香性的环或不具有芳香性的环与分子中的其他片段连接。芳基包括但不限于苯基、萘基等。

101、基团末端的“-”是指该基团通过该位点与分子中的其他片段连接。例如，ch3-c(＝o)-是指乙酰基。

102、在本技术中，作为基团或是其它基团的一部分，术语“亚烷基”表示从饱和的直链或支链烃基中去掉两个氢原子所得到的饱和的二价烃基基团；即烷基中的一个氢被取代，烷基的定义如上所述。亚烷基基团的实例包括亚甲基(-ch2-)，亚乙基{包括-ch2ch2-或-ch(ch3)-}，亚异丙基{包括-ch(ch3)ch2-或-c(ch3)2-}等等。

103、术语“烷氧基”是指-o-烷基，烷基的定义如上所述。

104、术语“环烷基”是指具有指定的碳原子数(例如c3～c6)的、仅由碳原子组成的、饱和的单环环状基团。环烷基包括但不限于环丙基、环丁基、环戊基、环己基等。

105、术语“杂环基”是指具有指定环原子数(例如5～10元)的、指定杂原子数(例如1个、2个或3个)的、指定杂原子种类(n、o和s中的一种或多种)的环状基团，其为单环、桥环或螺环，且每一个环均为饱和的。杂环烷基包括但不限于氮杂环丁烷基、四氢吡咯基、四氢呋喃基、吗啉基、哌啶基等。

106、术语“杂芳基”是指具有指定环原子数(例如5～10元)的、指定杂原子数(例如1个、2个或3个)的、指定杂原子种类(n、o和s中的一种或多种)的环状基团，其为单环或多环，且至少一个环具有芳香性(符合休克尔规则)。杂芳基通过具有芳香性的环或不具有芳香性的环与分子中的其他片段连接。杂芳基包括但不限于呋喃基、吡咯基、噻吩基、吡唑基、咪唑基、噁唑基、噻唑基、吡啶基、嘧啶基、吲哚基等。

107、术语“药学上可接受的盐”是指化合物与药学上可接受的(相对无毒、安全、适合于患者使用)酸或碱反应得到的盐。当化合物中含有相对酸性的官能团时，可以通过在合适的惰性溶剂中用足量的药学上可接受的碱与化合物的游离形式接触的方式获得碱加成盐。药学上可接受的碱加成盐包括但不限于钠盐、钾盐、钙盐、铝盐、镁盐、铋盐、铵盐等。当化合物中含有相对碱性的官能团时，可以通过在合适的惰性溶剂中用足量的药学上可接受的酸与化合物的游离形式接触的方式获得酸加成盐。药学上可接受的酸加成盐包括但不限于盐酸盐、硫酸盐、甲磺酸盐等。具体参见handbook of pharmaceutical salts:properties,selection,and use(p.heinrich stahl,2002)。

108、术语“药用辅料”是指生产药品和调配处方时使用的赋形剂和附加剂，是除活性成分以外，包含在药物制剂中的所有物质。具体参见中华人民共和国药典(2020年版)或handbook of pharmaceutical excipients(raymond c rowe,2009)。

109、在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。

110、本发明所用试剂和原料均市售可得。

111、本发明的积极进步效果在于：本发明提供了一类结构新颖的高喜树碱类小分子、其抗体药物偶联物，能够抑制肿瘤细胞的增殖。