一种选择性碳酸酐酶抑制剂及其合成方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种选择性碳酸酐酶抑制剂，该类化合物以乙酰唑胺为先导化合物，通过引入侧链进行结构修饰而设计合成，其结构包括单取代化合物和双取代化合物；经过酯酶法评价该类化合物对碳酸酐酶的选择性抑制作用；通过硝普钠氧化应激模型，评价该类化合物的神经保护作用；通过细胞毒性实验测试该类化合物的毒性。研究结果表明，该类化合物对碳酸酐酶的抑制作用，单取代优于双取代；对碳酸酐酶II的选择性优于碳酸酐酶IX的选择性；单取代化合物呈现对硝普钠损伤的PC12细胞具有一定的保护作用；最优的化合物对碳酸酐酶II的IC

A selective carbonic anhydrase inhibitor and its synthesis and Application

【技术实现步骤摘要】
一种选择性碳酸酐酶抑制剂及其合成方法和应用
本专利技术涉及一种碳酸酐酶抑制剂化合物，本专利技术还涉及此类化合物的合成方法以及此类化合物在制备预防和治疗神经损伤性疾病的药物中的应用。
技术介绍
碳酸酐酶(Carbonicanhydrase,CA)是一类广泛存在于动、植物和微生物中的一类含锌金属酶，碳酸酐酶分布于人体内的肾小管上皮细胞、胃黏膜、胰腺、红细胞、中枢神经细胞和睫状体上皮细胞等组织中，能够可逆性地催化生物体内CO2的水合作用，参与体内酸碱平衡调节及离子交换，维持体内酸碱平衡，在许多的生理过程中起着十分重要的作用。碳酸酐酶具有多种亚型，CAI-CAXVI。其中CAII主要存在于胞浆中；CAII酶的异常变化会引起各种相关的疾病，如青光眼是与CAII相关的一种临床常见疾病，多种碳酸酐酶抑制以用于临床青光眼的治疗，通过调节酸平衡，保护视神经发挥治疗作用；与大脑神经元损伤相关的神经退行性疾病如阿尔茨海默病(AD)、帕金森病(PD)和亨廷顿病(HD)中，CAII具有较高水平的表达，导致体脑内酸碱失衡。碳酸酐酶抑制通过调节酸平衡，保护神经元细胞，发挥神经保护治疗作用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种选择性碳酸酐酶抑制剂。本专利技术提供的一种选择性碳酸酐酶抑制剂，其特征在于，该类化合物的结构如式I所示：式I中，氮原子上为单取代或双取代，R1和R2为相同或不同基团，m是1至6的整数，V是O、NH或COO；Z是取代苯环、取代萘环、五元芳杂环、六元芳杂环、七元芳杂环、稠杂环、烷基、环烷基或含氮环烷基。所述Z为取代苯环或取代萘环，并且由式II的结构表示：式II中，R3至R12是相同或不同的取代基，并且独立地为氢、烷基、硝基、卤素、卤代烷烃、磺酰胺或甲基磺酰胺。所述Z为五元芳杂环，具体包括吡咯、呋喃、噻吩、吡唑、噻唑、三氮唑、唑胺；所述Z为六元芳杂环，具体包括吡啶、哌啶、嘧啶、吡喃、哌嗪；所述Z为七元芳杂环，具体包括氧杂氮杂硫杂所述Z为稠杂环，具体包括喹啉、异喹啉、吲哚、嘌呤。所述Z为烷基、环烷基或含氮环烷基，其中环烷基为C1-C6环烷基，含氮环烷基为(CH2)2N(CH2)2。本专利技术的另一目的在于提供一种选择性碳酸酐酶抑制剂的合成方法。本专利技术提供的一种选择性碳酸酐酶抑制剂的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将乙酰唑胺(化合物1)溶于酸中，在100～110℃回流2～4小时，加入碱溶液中和混合物，调节pH>10，用有机溶剂萃取，有机层用水洗涤，干燥，浓缩获得5-氨基-1,3,4-噻二唑-2-磺胺(化合物2)；(2)以芳香胺、芳香酸、酚类、四氢吡咯、六氢吡啶或哌啶(化合物3)为另一起始原料，加入反应溶剂，0～5℃下滴入酰化剂反应2～4小时，过滤沉淀，蒸馏水洗涤沉淀，重结晶得卤代酰化产物(化合物4)；(3)将5-氨基-1,3,4-噻二唑-2-磺胺(化合物2)溶于反应溶剂中，调节温度至-20～25℃，搅拌下加入卤代酰化产物(化合物4)，用薄层色谱法观察反应进程，无反应原料时结束反应，加入水终止反应，反应液用有机溶剂萃取，合并有机层，用蒸馏水洗涤，无水硫酸钠干燥，浓缩，得到的混合物用柱层析法纯化，得到5-氨基-1,3,4-噻二唑-2-磺胺单取代衍生物(化合物5)和5-氨基-1,3,4-噻二唑-2-磺胺双取代衍生物(化合物6)。步骤(1)中所述酸为盐酸或硫酸，所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、乙醇钠或甲醇钠，所述萃取用有机溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、二氯甲烷或三氯甲烷；步骤(2)中所述反应溶剂为醋酸钠饱和溶液/醋酸、醋酸钾饱和水溶液/醋酸、苯、甲苯、二甲苯、二氧六环或四氢呋喃，所述酰化剂为氯代酰氯或溴代酰溴，其中氯代酰氯为氯代甲酰氯、氯代乙酰氯、氯代丙酰氯、氯代丁酰氯、氯代戊酰氯或氯代己酰氯，溴代酰溴为溴代甲酰溴、溴代乙酰溴、溴代丙酰溴、溴代丁酰溴、溴代戊酰溴或溴代己酰溴；步骤(3)中所述反应溶剂为DMF、DMSO、苯、甲苯、二甲苯、二氧六环或四氢呋喃；萃取用有机溶剂为乙酸乙酯、二氯甲烷或三氯甲烷。步骤(3)中所述5-氨基-1,3,4-噻二唑-2-磺胺(化合物2)和卤代酰化产物(化合物4)的物料摩尔比为1：1-3；反应温度为-20～25℃，其中对单取代产物，优选为5-氨基-1,3,4-噻二唑-2-磺胺(化合物2)：卤代酰化产物(化合物4)的物料摩尔比为1：1，反应温度为-20℃。本专利技术的目的还在于提供上述碳酸酐酶选择性碳酸酐酶抑制剂在制备用于预防和治疗神经损伤性疾病的药物中的应用。所述神经损伤性疾病包括中风、脊髓损伤、癫痫或青光眼；所述的药物配制成固体、半固体、液体或气体形式的制剂，包括片剂、胶囊、粉末、颗粒或微球。本专利技术所述选择性碳酸酐酶抑制剂用于抑制碳酸酐酶II的浓度为：10nM-20μM。本专利技术提供的一种选择性碳酸酐酶抑制剂，该类化合物以乙酰唑胺为先导化合物，通过引入侧链进行结构修饰而设计合成，其结构包括单取代化合物和双取代化合物；经过酯酶法评价该类化合物对碳酸酐酶的选择性抑制作用；通过硝普钠氧化应激模型，评价该类化合物的神经保护作用；通过细胞毒性实验测试该化合物的毒性。研究结果表明，该类化合物对碳酸酐酶的抑制作用，单取代优于双取代；对碳酸酐酶II的选择性优于碳酸酐酶IX的选择性；单取代化合物呈现对硝普钠损伤的PC12细胞具有一定的保护作用；最优的化合物对碳酸酐酶II的IC50为16.7nM,对碳酸酐酶IX的IC504757nM，选择性为285倍，显著优于乙酰唑胺；对PC12神经保护作用和乙酰唑胺接近，毒性低于乙酰唑胺。该类化合物具有选择性好、有效和安全的特点，有望在神经疾病预防和治疗药物中得到应用。附图说明图1为本专利技术实施例的化合物5a-5k和6a-6k对SNP诱导PC12细胞损伤效果的初筛结果示意图；图2为本专利技术实施例的三种剂量的化合物5a、5b、5c、5g、5i对SNP诱导PC12细胞损伤的效果示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作出进一步的说明。以下实施例中，目标化合物5a-5k和6a-6k分别为：5a:5-N-(2-[N-{4-氯苯基}乙酰胺基])-5-氨基-1,3,4-噻二唑-2-磺酰胺5b:5-N-(2-[N-{4-甲氧基苯基}乙酰胺基])-5-氨基-1,3,4-噻二唑-2-磺酰胺5c5-N-(2-[N-{4-氟苯基}乙酰胺基])-5-氨基-1,3,4-噻二唑-2-磺酰胺5d:5-N-(2-[N-{4-溴苯基}乙酰胺基])-5-氨基-1,3,4-噻二唑-2-磺酰胺5e:5-N-(2-[N-{(4-三氟甲基)苯基}乙酰胺基])-5-氨基-1,3,4-噻二唑-2-磺酰胺5f:5-N-(2-[N-对甲苯基乙酰胺基])-5-氨基-1,3,4-噻二唑-2-磺酰胺5g:5-N-(2-[N-{4-碘苯基}乙酰胺基])-5-氨基-1,3,4-噻二唑-2-磺酰胺5h:5-N-(2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种选择性碳酸酐酶抑制剂，其特征在于，该类化合物的结构如式I所示：/n

【技术特征摘要】
1.一种选择性碳酸酐酶抑制剂，其特征在于，该类化合物的结构如式I所示：



其中，氮原子上为单取代或双取代，R1和R2为相同或不同基团，m是1至6的整数，V是O、NH或COO；Z是取代苯环、取代萘环、五元芳杂环、六元芳杂环、七元芳杂环、稠杂环、烷基、环烷基或含氮环烷基。


2.根据权利要求1所述的选择性碳酸酐酶抑制剂，其特征在于，所述Z为取代苯环或取代萘环，并且由式II的结构表示：



其中：R3至R12是相同或不同的取代基，并且独立地为氢、烷基、硝基、卤素、卤代烷烃、磺酰胺或甲基磺酰胺。


3.根据权利要求1所述的选择性碳酸酐酶抑制剂，其特征在于，所述Z为五元芳杂环，具体包括吡咯、呋喃、噻吩、吡唑、噻唑、三氮唑、唑胺；所述Z为六元芳杂环，具体包括吡啶、哌啶、嘧啶、吡喃、哌嗪；所述Z为七元芳杂环，具体包括氧杂氮杂硫杂所述Z为稠杂环，具体包括喹啉、异喹啉、吲哚、嘌呤。


4.根据权利要求1所述的选择性碳酸酐酶抑制剂，其特征在于，所述Z为烷基、环烷基或含氮环烷基，其中环烷基为C1-C6环烷基，含氮环烷基为。


5.权利要求1-4任一项所述的选择性碳酸酐酶抑制剂的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将乙酰唑胺(化合物1)溶于酸中，在100～110℃回流2～4小时，加入碱溶液中和混合物，调节pH>10，用有机溶剂萃取，有机层用水洗涤，干燥，浓缩获得5-氨基-1,3,4-噻二唑-2-磺胺(化合物2)；
(2)以芳香胺、芳香酸、酚类、四氢吡咯、六氢吡啶或哌啶(化合物3)为另一起始原料，加入反应溶剂，0～5℃下滴入酰化剂反应2～4小时，过滤沉淀，蒸馏水洗涤沉淀，重结晶得卤代酰化产物(化合物4)；
(3)将5-氨基-1,3,4-噻二唑-2-磺胺(化合物2)溶于反应溶剂中，调节温度至-20～25℃，搅拌下加入卤代酰化产物(化合物4)，用薄层色谱法观察反应进程，无反应原料时结束反应，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张静夏，蒋财宝，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44