一种一氧化氮供体型四价铂前药及其制备方法与应用

本发明涉及一种药物及其制备方法和应用，特别涉及一种一氧化氮供体型四价铂前药及其制备方法和应用。

背景技术：

1、目前，恶性肿瘤的发病率和死亡率发病率在全球范围内不断上升。化疗是肿瘤治疗的标准疗法，其中铂(pt)类药物广泛用于各种肿瘤，约占癌症患者可用治疗方案的一半。铂衍生物，包括顺铂(ddp)和卡铂等，在各种癌症治疗中受到关注。但铂类药物虽使用至今，也存在诸多缺点，比如靶向性差等。

2、生物正交化学

3、生物正交化学反应化学具有1)可靠，选择性，与其他功能正交；2)模块化，适用范围广；3)产量高等特点。生物正交化学金属催化剂目前应用最广泛的包括金，铜和钯等。由于铂和钯位于元素周期表的同一主族，研究证明，顺铂可以作为一种生物正交催化剂，催化键断裂反应。但是由于顺铂具有较强的细胞毒性，不能直接给药，因此需要对顺铂进行前药改造。四价铂前药可以选择性地在肿瘤细胞还原介质的作用下还原为顺铂，顺铂与肿瘤细胞内的dna发生交联，同时也可发挥生物正交化学催化作用，释放no。

4、四价铂前药

5、四价铂前药是一类可能改善二价铂抗肿瘤药物药理性质的新型分子，其具有八面体低自旋5d6铂(iv)络合物相比平面5d8铂(ii)络合物在动力学上更加惰性，这种差异可使四价铂化合物作为前药递送，并且在到达目标肿瘤部位之前具有较少的副反应。与pt(ii)相比，pt(iv)的轴向取代基的引入可通过调节还原电位以及亲脂性来改善分子的药代动力学、生物活性和靶向能力。四价铂配合物被还原时发生两个电子的转移，被还原成具有抗肿瘤活性的二价铂，同时伴随着两个轴向配体的释放。

6、no供体型药物

7、no供体型药物一般是指由no供体及相关药物或某种活性化合物通过各种连接基团而形成的前药。现已发现多种结构类型的no供体，如亚硝基硫醇、硝酸酯、no-金属复合物(硝普盐)、呋咱n-氧化物、偶氮鎓二醇盐等；其中，偶氮鎓二醇盐(diazeniumdiolates)在选择性和靶向性释放no方面具有明显优势。一方面是偶氮鎓二醇盐在生理条件下极易不稳定，能自动释放1～2分子no，其半衰期从几秒钟到几小时不等。另一方面，将偶氮鎓二醇盐的o2位(与氮鎓离子相连的o称之为o1，与烯键氮原子相连的o为o2)烷基化后，可转化成在生理条件下稳定的前药；通过体内某些特定酶识别或特殊生理环境作用下，去除o2保护基团，转化为不稳定的偶氮鎓二醇盐阴离子，从而达到选择性和靶向性释放no。迄今为止，已发展出多种o2保护新策略。

8、专利202011077271.9合成了一种基于生物正交化学的整合型前药，包含四价铂配合物和偶氮鎓二醇盐片段的有机化合物，该化合物是以四价铂配合物和一氧化氮供体分子为基础，通过化学偶联方法，利用丁二酸酯键将一氧化氮供体分子和四价铂配合物连接起来，作为一个整体分子，具有抗肿瘤活性。但是，其循环稳定性和药代特性有待提高。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的第一目的是提供一种提高循环稳定性和药代特性的一氧化氮供体型四价铂前药；本发明的第二目的为提供所述一氧化氮供体型四价铂前药的制备方法；本发明的第三目的为所述一氧化氮供体型四价铂前药的应用。

2、本发明所述的一氧化氮供体型四价铂前药，其结构式为：

3、

4、其中，r1为哌嗪基或n-甲基乙醇胺基，为顺式二胺二氯二羟基铂或反式二胺二氯二羟基铂，r2选自c4～c18。

5、所述一氧化氮供体型四价铂前药包含氨基甲酸酯碳链、四价铂配合物和偶氮鎓二醇盐片段，以氨基甲酸酯碳链、四价铂配合物和一氧化氮供体分子为基础，通过化学偶联方法，利用丁二酰基将no供体分子和四价铂氨基甲酸酯碳链配合物连接起来，作为一个整体分子。

6、优选的，所述r2选自c6～c12。

7、优选的，所述r2为十二烷基。

8、优选的，所述为顺式二胺二氯二羟基铂。

9、优选的，所述r1为哌嗪基。

10、优选的，所述一氧化氮供体型四价铂前药的结构式为：

11、

12、所述的一氧化氮供体型四价铂前药的制备方法，当r1为哌嗪基，包括以下步骤：

13、(1)化合物i4与丁二酸酐发生酰胺缩合反应得到化合物i5；

14、(2)化合物i5与n-羟基丁二酰亚胺发生酯化反应得到化合物i6；

15、(3)化合物i6与顺式二胺二氯二羟基铂或反式二胺二氯二羟基铂发生酯交换反应得到化合物i7；

16、(4)化合物i7与r2-n＝c＝o发生胺基化反应得到化合物i8；

17、合成路线如下：

18、

19、其中，r2选自c4～c18。

20、化合物ⅰ5的合成：取化合物ⅰ4溶解于二氯甲烷中，加入三乙胺作为缚酸剂，20～25℃搅拌后加入丁二酸酐，20～25℃搅拌反应12～18h，反应液浓缩后柱层析得到黄色固体产物ⅰ5；所述化合物ⅰ4与丁二酸酐的摩尔比为1：1～1.5。所述柱层析的固定相为硅胶，流动相为二氯甲烷和甲醇。

21、化合物ⅰ6的合成：取化合物ⅰ5于单颈反应瓶中，加入n-羟基丁二酰亚胺(nhs)，碳酸二甲酯(dcc)，并加入二氯甲烷溶解，反应液在20～25下搅拌反应2～4h。过滤收集滤液，浓缩除去二氯甲烷，柱层析得到目标产物ⅰ6。所述化合物ⅰ5与nhs的摩尔比为1：1～1.5；所述柱层析的固定相为硅胶，流动相为二氯甲烷和甲醇。

22、化合物ⅰ7的合成：取化合物ⅰ6于单颈反应瓶中，加入顺或反式二胺二氯二羟基铂或反式二胺二氯二羟基铂，加入dmso，反应液在75～80℃下避光搅拌反应4～5h。随后过滤得ⅰ7的黄色dmso溶液，可直接用于下一步反应。所述化合物ⅰ6与顺或反式二胺二氯二羟基铂或反式二胺二氯二羟基铂的摩尔比为1：1～1.5。

23、化合物ⅰ8的合成：往ⅰ7的黄色dmso溶液中滴加四烷基异氰酸酯、八烷基异氰酸酯、十二烷基异氰酸酯或十八烷基异氰酸酯，20～25℃避光搅拌4～5h。反应结束后，加入饱和氯化钠水溶液至反应液，用二氯甲烷萃取，有机层浓缩，柱层析得到目标产物ⅰ8a-e。所述柱层析的固定相为硅胶，流动相为二氯甲烷和甲醇。所述化合物ⅰ7与烷基异氰酸酯的摩尔比为1：1～1.5。

24、所述i4的合成路线如下：

25、

26、化合物ⅰ2的合成：将n-boc哌嗪和甲醇钠的甲醇溶液混合加入到聚四氟容器中，加入四氢呋喃、无水乙醚，将反应体系n2置换后，通入一氧化氮(no)气体，使压力达到0.4～0.8mpa，20℃～25℃密闭反应40～48h。反应结束后，放掉未反应的过量的no气体，使压力降为常压，打开容器后，将反应液倒入无水乙醚中析出大量白色固体，过滤，滤饼用乙醚洗涤，干燥，收集白色产物即为化合物ⅰ2。

27、化合物ⅰ3的合成：取化合物i2、十五冠五醚和dmf加入到100ml两颈玻璃反应瓶中，将反应瓶置于冰浴条件并进行n2保护，然后取溴丙炔缓慢滴加入到反应瓶中，滴毕，继续在冰浴下反应，然后将反应液移至20℃～25℃继续反应。反应结束后，首先蒸除dmf，剩余物柱层析得到黄色固体ⅰ3。所述柱层析的固定相为硅胶，流动相为二氯甲烷和甲醇。

28、化合物ⅰ4的合成：取化合物ⅰ3溶解于二氯甲烷中，20℃～25搅拌，加入饱和碳酸氢钠溶液至ph为7.5～8.0。反应结束后，用饱和氯化钠溶液洗涤，收集有机层，干燥，浓缩得到化合物ⅰ4。

29、所述的一氧化氮供体型四价铂前药的制备方法，当r1为n-甲基乙醇胺基，包括以下步骤：

30、(1)化合物ⅱ3与丁二酸酐发生酰胺缩合反应得到化合物ⅱ4；

31、(2)化合物ⅱ4与n-羟基丁二酰亚胺发生酯化反应得到化合物ⅱ5；

32、(3)化合物ⅱ5与顺式二胺二氯二羟基铂或反式二胺二氯二羟基铂发生酯交换反应得到化合物ⅱ6；

33、(4)化合物ⅱ6与r2-n＝c＝o发生胺基化反应得到化合物ⅱ7；

34、合成路线如下：

35、

36、其中，r2选自c4～c18。

37、化合物ⅱ4的合成：取化合物ⅱ3溶解于无水四氢呋喃中，加入4-二甲氨基吡啶(dmap)，20℃～25℃搅拌1～2h后，加入丁二酸酐，反应液回流反应10～12h。后处理，首先将反应液过滤，滤液浓缩后加入水，用二氯甲烷萃取，浓缩有机层得到化合物ⅱ4。所述化合物ⅱ3与丁二酸酐的摩尔比为1：1～1.5。

38、化合物ⅱ5的合成：取化合物ⅱ4于单颈反应瓶中，加入nhs，dcc，并加入二氯甲烷溶解，反应液在20℃～25℃下搅拌反应2～4h。然后，过滤收集滤液，浓缩除去二氯甲烷，剩余物制砂，柱层析得到目标产物ⅱ5。所述柱层析的固定相为硅胶，流动相为二氯甲烷和甲醇。所述化合物ⅱ4与nhs的摩尔比为1：1～1.5。

39、化合物ⅱ6的合成：取化合物ⅱ5于单颈反应瓶中，加入顺或反式二胺二氯二羟基铂或反式二胺二氯二羟基铂和dmso，反应液在75～80℃下避光搅拌反应4～5h。后处理，过滤得ⅱ6的黄色dmso溶液，直接用于下一步反应。所述化合物ⅱ5与顺或反式二胺二氯二羟基铂或反式二胺二氯二羟基铂的摩尔比为1：1～1.5。

40、化合物ⅱ7的合成：往ⅱ6的黄色dmso溶液中滴加四烷基异氰酸酯、八烷基异氰酸酯、十二烷基异氰酸酯或十八烷基异氰酸酯，20～25℃避光搅拌反应4～5h。随后加入饱和氯化钠水溶液至反应液，用二氯甲烷萃取，浓缩除去二氯甲烷，柱层析得到目标产物ⅱ7。所述柱层析的固定相为硅胶，流动相为二氯甲烷和甲醇。

41、所述化合物ⅱ3的合成路线如下：

42、

43、化合物ⅱ2的合成：将n-甲基-2-羟基乙胺、甲醇钠的甲醇溶液混合加入到聚四氟容器中，加入无水乙醚，将反应体系n2置换后，通入一氧化氮(no)气体，使压力达到0.4～0.8mpa，室温密闭反应。后处理，放掉未反应的过量的no气体，使压力降为常压，打开容器后，将反应液倒入无水乙醚中析出大量白色固体，过滤，滤饼用乙醚洗涤，置于真空干燥箱中室温进行干燥，收集白色产物即为化合物ⅱ2。得到的化合物ⅱ2不经纯化直接进行下一步反应。

44、化合物ⅱ3的合成：取化合物ⅱ2和dmf加入到两颈玻璃反应瓶中，将反应瓶置于冰浴条件并进行n2保护，然后取溴丙炔缓缓滴加入到反应瓶中，滴毕，继续在冰浴下反应，然后将反应液移至室温继续反应。后处理，首先通过旋蒸除去dmf，柱层析得到无色油状物ⅱ3。所述柱层析的固定相为硅胶，流动相为二氯甲烷和甲醇。

45、所述的一氧化氮供体型四价铂前药的制备方法，所述化合物i6或ⅱ5与顺式二胺二氯二羟基铂或反式二胺二氯二羟基铂发生酯交换反应中，所用溶剂为无水dmso，反应条件为避光，75～80℃。

46、本发明的一种药物组合物，含有所述一氧化氮供体型四价铂前药及药学上可接受的载体。

47、所述一氧化氮供体型四价铂前药或其溶剂合物在预防或治疗抗肿瘤药物中的应用。

48、发明机理：本发明将no供体偶氮鎓二醇盐与四价铂配合物这两个片段整合在一起，同时在分子中加入了长烷基链部分，合成了一种新的生物正交自催化no供体/pt(iv)前体药物。该药物可帮助前药与血清白蛋白结合，使得前药结合在白蛋白表面下，防止循环系统中还原物质对其降解，改善了前述专利(zl202011077271.9)中所涉及化合物的循环稳定性和药代特性，从而具有更优的体内抗肿瘤增殖及体内抗肿瘤转移活性。该前药可以选择性地在肿瘤细胞中被激活，其结构中的四价铂被还原为顺铂，一方面，其与肿瘤细胞内dna发生交联，从而发挥抗肿瘤作用；另一方面，顺铂作为生物正交催化剂，在肿瘤细胞内催化o2保护的偶氮鎓二醇盐发生生物正交键断裂反应，使得no在肿瘤细胞内特异性释放，释放的no可导致金属转运体抗氧化1铜伴侣蛋白(antioxidant1copper chaperone,atox1)和铜离子转运atp酶α肽(p-type atpases,atp7a)的s-亚硝基化并造成活性降低，进一步抑制赖氨酰氧化酶(lysyl oxidase,lox)的cu负荷，增加pt在细胞中的滞留，起到协同抗肿瘤作用，而在正常细胞中化合物则不具有上述过程，从而具有较好的安全性。并且本发明中的化合物具有独特的碳长链结构，这种结构可帮助前药与白蛋白结合，改善了四价铂前药的循环稳定性和药代特性，进一步在体内可产生优异的抗肿瘤增殖及抗肿瘤转移活性。

49、有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明首次合成了具有独特氨基甲酸酯碳长链结构的新化合物ⅰ8a-e、ii7a和ii7b。通过表面等离子共振生物传感器(surface plasmon resonance,spr)实验首先证明了ⅰ8c与人血清白蛋白的结合能力。这种与白蛋白的结合能力使得本发明中的前药相比专利zl202011077271.9中的化合物具有更高的循环稳定性和更优的药代特性，从而使得本发明中包含的化合物有了更优的体内抗肿瘤增殖及体内抗肿瘤转移活性。抗肿瘤机制研究表明，化合物ⅰ8c会优先进入到肿瘤细胞中，四价铂被还原为顺铂，同时顺铂催化化合物释放no，no导致atox1和atp7a的s-亚硝基化，进一步抑制赖氨酰氧化酶lox的cu负荷，增加pt在细胞中的滞留，起到no与铂的协同抗肿瘤作用。与目前存在的生物正交前药相比较，化合物ⅰ8c可以避免分开给药，增强了化合物的靶向性，也减少了催化剂的毒性。其氨基甲酸酯碳长链结构与人血清白蛋白的结合能力极大地提高了化合物ⅰ8c的成药性。