一种二咪唑并二氮杂䓬类化合物及其制备方法和应用

本发明属于医药，涉及一种二咪唑并二氮杂类化合物及其制备方法和应用。

背景技术：

1、癌症是严重威胁人类生命健康与安全的疾病之一，全球癌症统计数据显示，2020年全球癌症新增病例约1930万，较2010年增长3.2％。而2020年全球死亡人数高达1000万，较2010年增长20.1％(sung h,ferlay j等人，“global cancer statistics 2020:globocan estimates of incidence and mortality worldwide for 36cancers in185countries.”ca:a cancer journal for clinicians,71,209-249(2021))。目前全球癌症的发病率和死亡率正处于增长态势。然而，已有的上市药物尚不能充分满足临床抗肿瘤治疗的需求。因此，在市场需求大和供应不足的双重驱动下，抗肿瘤药物的研发仍具有广阔的发展前景。

2、ddx3x是dead-box家族rna解旋酶的一员，是一种三磷酸腺苷(adenosinetriphosphate,atp)依赖的rna解旋酶。已有研究表明，ddx3x在基因表达的不同阶段发挥重要作用，如其在细胞核内调控基因的转录、pre-mrna剪接和出核，并在细胞浆内调控mrna的翻译(mo,j.,liang,h.,等人，“ddx3x:structure,physiologic functions and cancer.”mol cancer,20,38(2021).)。在生命过程中，ddx3x参与包括胚胎发育(chia-yu c,chieh-hsiang c等人，“targeted inactivation of murine ddx3x:essential roles of ddx3xin placentation and embryogenesis.”human molecular genetics,25,2905-2922(2016))和免疫应答(soulat d,bürckstümmer等人，“the dead-box helicase ddx3x is acritical component of the tank-binding kinase 1-dependent innate immuneresponse.”the embo journal,27,2135-2146(2008))等多项生物学功能。ddx3x的异常与多种疾病密切相关，如病毒感染、炎症、智力残疾和癌症等(mo,j.,liang,h.等人，“ddx3x:structure,physiologic functions and cancer.”mol cancer,20,38(2021).)。值得关注的是，近年来多项多组学研究揭示ddx3x在肿瘤的发生发展中发挥至关重要的作用，诸如肺癌、乳腺癌、结肠癌、前列腺癌、胰腺癌和口腔癌等。在三阴性乳腺癌中，临床前动物试验显示，ddx3x抑制剂fhp01显著抑制异种移植乳腺癌小鼠的成瘤能力(gherardini l,inzalacog等人，“the fhp01 ddx3x helicase inhibitor exerts potent anti-tumor activityin vivo in breast cancer pre-clinical models.”cancers,13,4830(2021))。在结肠癌中，ddx3通过ck1epsilon/dvl2轴发挥促进结直肠癌的肿瘤侵袭的作用he t y,wu d w等，“ddx3 promotes tumor invasion in colorectal cancer via the ck1ε/dvl2 axis.”scientific reports,6,21483(2016))。在前列腺癌中，ddx3解旋酶活性抑制剂rk-33显著增强前列腺癌细胞的放疗敏感性(xie m,vesuna f等人，“rk-33 radiosensitizesprostate cancer cells by blocking the rna helicase ddx3.”cancer research,76,6340-6350(2016))。在胰腺癌中，rna聚合酶ii相关因子1通过与phf5a和ddx3的相互作用，调节胰腺癌细胞的干细胞特征(karmakar s,rauth s等人，“rna polymerase ii-associated factor 1regulates stem cell features of pancreatic cancer cells,independently of the paf1 complex,via interactions with phf5a and ddx3.”gastroenterology,159,1898-1915(2020))。在口腔癌中，ddx3抑制剂酮酸盐有效抑制口腔癌细胞体外增殖能力(samal s k,routray s等人，“ketorolac salt is a newlydiscovered ddx3 inhibitor to treat oral cancer”rep,5,9982(2015))。因此，ddx3x有望成为具有广谱抗癌潜力的新药靶点。

3、近年来，研究者们针对抑制ddx3的atp酶或解旋酶活性设计出多种小分子化合物。各项研究显示，这些ddx3的抑制剂具有抗病毒复制活性和/或抗肿瘤活性。这些具有活性的化合物主要包括罗丹宁、三氮杂苯、二脲类和二咪唑并二氮杂类或二咪唑并三氮杂类等扩环核苷类衍生物。研究者们发现罗丹宁和三氮杂苯衍生物(maga g,falchi f等人，“toward the discovery of novel anti-hiv drugs.second-generation inhibitors ofthe cellular atpase ddx3 with improved anti-hiv activity:synthesis,structure-activity relationship analysis,cytotoxicity studies,and target validation.”chemmedchem,6,1371-1389(2011))虽然可以抑制ddx3的atp酶活性(ki＝6.2μm)，但其抗病毒活性较低且毒性较高(如，部分化合物的抗病毒ec50＝83μm，对molt-4t淋巴细胞的cc50＝5μm)。这两类衍生物均被证实具有较差的药理活性。研究者们也设计出二脲类ddx3抑制剂，该类抑制剂具有较低的毒性作用，但其水溶性较差二脲类ddx3抑制剂，远远超出常规给药的推荐溶解度范围这极大阻碍了临床前动物试验的顺利开展。(brai a,fazi r等人，“human ddx3 protein is a valuable target todevelop broad spectrum antiviral agents.”proceedings of the national academyof sciences,113,5388-5393(2016))近来，多个研究团队共同报道一种二咪唑并二氮杂类或二咪唑并三氮杂类等扩环核苷类衍生物的ddx3抑制剂。此类抑制剂，虽然具有较好的ddx3解旋酶活性抑制的作用(ic50＝0.2μm)(yedavalli v s r k,zhang n等人，“ringexpanded nucleoside analogues inhibit rna helicase and intracellular humanimmunodeficiency virus type 1replication.”journal of medicinal chemistry,51,5043-5051(2008))，但其抗病毒作用(ec50＝5μm)(zhang n,zhang p等人，“dualinhibition of hcv and hiv by ring-expanded nucleosides containing the 5:7-fused imidazo[4,5-e][1,3]diazepine ring system.in vitro results andimplications.”bioorganic&medicinal chemistry letters,24,1154-1157(2014))和抗肿瘤活性(ic50＝2-10μm)仍有待提高(xie m,vesuna f等人，“nz51,a ring-expandednucleoside analog,inhibits motility and viability of breast cancer cells bytargeting the rna helicase ddx3.”oncotarget,6,29901-29913(2015))。药代动力学特性差和体内外抗肿瘤活性不佳，仍然是靶向ddx3x的药物研发中亟待解决的两大关键难题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种二咪唑并二氮杂类化合物及其制备方法和应用。本发明的二咪唑并二氮杂类化合物对ddx3x具有抑制和/或降解活性，从而对由ddx3x介导的疾病如病毒感染、炎症、智力残疾和癌症具有预防和/或治疗效果。

2、为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

3、一方面，本发明提供一种二咪唑并二氮杂类化合物，所述二咪唑并二氮杂类化合物具有式(i)所示结构：

4、

5、其中，l为取代或未取代的(ch2)n，n为2-14的整数(例如2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13或14)，所述取代的(ch2)n中取代基选自c1-c4烷基(例如c1、c2、c3或c4烷基，具体的可以为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、叔丁基等)。

6、本发明的二咪唑并二氮杂类化合物对ddx3x具有很好的抑制和/或降解活性，从而对由ddx3x介导的疾病如病毒感染、炎症、智力残疾和癌症具有预防和/或治疗效果。

7、在一个优选的实施方案中，所述二咪唑并二氮杂类化合物具有式(ii)所示结构：

8、

9、其中，l为取代或未取代的(ch2)n，n为4-14的整数，所述取代的(ch2)n中取代基选自c1-c4烷基。

10、在另一个优选的实施方案中，所述二咪唑并二氮杂类化合物具有式(iii)所示结构：

11、

12、其中，l为取代或未取代的(ch2)n，n为2-14的整数，所述取代的(ch2)n中取代基选自c1-c4烷基。

13、在一些优选的实施方案中，所述二咪唑并二氮杂类化合物为如下化合物中的任意一种：

14、

15、

16、

17、

18、第二方面，本发明提供了如上所述化合物的制备方法，其包括以下步骤：

19、(1)在碱性物质的存在下，化合物a与溴乙酸叔丁酯反应得到化合物b，反应式如下：

20、

21、(2)在碱性物质的存在下，化合物c与化合物d反应，得到化合物e，反应式如下：

22、

23、(3)在三氟乙酸或盐酸的存在下，化合物b脱去叔丁基得到中间体f，化合物e脱去叔丁氧羰基，得到中间体g，反应式如下：

24、

25、(4)减压除去三氟乙酸或盐酸后，使得中间体f和中间体g发生缩合反应，得到二咪唑并二氮杂类化合物，反应式如下：

26、

27、优选地，步骤(1)所述碱性物质为有机碱或无机碱；

28、优选地，步骤(1)所述碱性物质为碳酸铯；

29、优选地，步骤(1)所述化合物a与溴乙酸叔丁酯的摩尔比为1：1.2～1：2；例如1:1.2、1:1.5、1:1.7、1:1.9或1:2，优选为1:1.5。

30、优选地，步骤(1)所述反应的温度为70℃，反应的时间为0.5～2h，例如0.5h、0.8h、1h、1.3h、1.5h、1.8h或2h。

31、优选地，步骤(1)所述反应的溶剂为dmf。

32、优选地，步骤(2)所述碱性物质为有机碱或无机碱。

33、优选地，步骤(2)所述碱性物质为dipea(n,n-二异丙基乙胺)。

34、优选地，步骤(2)所述化合物c与化合物d的摩尔比为1：1～1：2，例如1:1、1:1.2、1:1.5、1:1.7、1:1.9或1:2。

35、优选地，步骤(2)所述反应的温度为100℃，反应的时间为0.5～6h，例如0.5h、0.8h、1h、2h、3h、4h、5h或6h。

36、优选地，步骤(2)所述反应的溶剂为nmp。

37、优选地，步骤(3)所述化合物b脱去叔丁基的反应的温度为室温，反应的时间为0.5～2h，例如0.5h、0.8h、1h、1.3h、1.5h、1.8h或2h。

38、优选地，步骤(3)所述化合物b脱去叔丁基的反应的溶剂为dcm。

39、优选地，步骤(3)所述化合物e脱去叔丁氧羰基的反应的温度为室温，反应的时间为0.5～2h，例如0.5h、0.8h、1h、1.3h、1.5h、1.8h或2h。

40、优选地，步骤(3)所述化合物e脱去叔丁氧羰基的反应的溶剂为dcm；

41、优选地，步骤(4)所述中间体f和中间体g的摩尔比为1:1～1:2，例如1:1、1:1.2、1:1.5、1:1.7、1:1.9或1:2。

42、优选地，步骤(4)所述缩合反应的温度为室温，反应的时间为8～16h，例如8h、9h、10h、11h、12h、13h、14h、15h或16h。

43、优选地，步骤(4)所述缩合反应的溶剂为dcm。

44、第三方面，本发明提供了如上所述的二咪唑并二氮杂类化合物的药学上可接受的盐、立体异构体、几何异构体或互变异构体。

45、第四方面，本发明提供了一种药物组合物，所述药物组合物包含如上所述二咪唑并二氮杂类化合物、其立体异构体、几何异构体、互变异构体或药学上可接受的盐，以及任选的药学上可接受的载体和/或赋形剂。

46、优选地，所述药物组合物还包含除所述二咪唑并二氮杂类化合物、其立体异构体、几何异构体、互变异构体或药学上可接受的盐之外的至少一种其他药物活性成分。

47、优选地，所述其他药物活性成分为用于预防和/或治疗病毒感染、炎症、智力残疾或癌症的药物活性成分。

48、优选地，所述药物组合物为药学上可接受的用于预防和/或治疗病毒感染、炎症、智力残疾或癌症的药物制剂。

49、第五方面，本发明还提供了一种药物制剂，其包含至少一种如上所述的二咪唑并二氮杂类化合物、其立体异构体、几何异构体、互变异构体或药学上可接受的盐以及任选的药学上可接受的载体或/或赋形剂。

50、优选地，所述药物制剂选自以下药物剂型：胃肠道外给药制剂，例如注射溶液或混悬剂；经肠给药制剂，例如口服制剂，如片剂或胶囊剂；局部给药制剂，例如洗剂、凝胶、软膏、乳剂、经鼻给药制剂、栓剂、经皮给药制剂或眼用制剂。

51、第六方面，本发明还提供了一种ddx3x和/或降解抑制剂，所述ddx3x抑制和/或降解剂包括如上所述的二咪唑并二氮杂类化合物、其立体异构体、几何异构体、互变异构体或药学上可接受的盐、或者所述药物组合物。

52、第七方面，本发明还提供了如上所述的二咪唑并二氮杂类化合物、其立体异构体、几何异构体、互变异构体或药学上可接受的盐、或者所述药物组合物在制备用于预防和/或治疗病毒感染、炎症、智力残疾或癌症的药物中的用途。

53、以下就本发明所使用的部分术语定义如下，其它未定义的术语具有所属技术领域技术人员公知的含义。

54、c1-c4烷基烷基指具有1至4个碳原子的直链及支链饱和脂族烃基基团。此类基团的实例包括但不限于：甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、叔丁基。

55、本发明所述的化合物可以含有一个或多个手性中心，其以不同立体异构形式存在。本发明化合物的所有立体异构形式，包括但不限于非对映异构体、对映异构体和阻转异构体以及它们的混合物(如外消旋混合物)均在本发明的范围内。

56、本发明所述的化合物包括其几何异构体。例如，若本发明的所述化合物含有双键或稠环，这些化合物可存在几何异构体，则它们的顺式、反式形式以及顺式和反式的混合物均包括在本发明的范围内。

57、本发明所述的化合物包括其互变异构体。互变异构体是指经由低能垒相互转化的不同能量的结构异构体，例如酮-烯醇和亚胺-烯胺互变异构化。

58、本发明所述的化合物还包括其同位素标记化合物，其中一个或多个原子被天然发现的具有相同原子序数、但是不同原子质量或质量数的原子替代。实例包括但不限于：氢同位素2h和3h；碳同位素11c、13c和14c；氯同位素36cl；氟同位素18f；碘同位素123i和125i；氮同位素13n和15n；氧同位素15o、17o和18o；磷同位素32p和硫同位素35s。

59、本发明所述的化合物或其盐的各种水合物和溶剂合物以及其多晶型(polymorphisms)也包括在本发明的范围内。

60、本发明所述的化合物的前药也包括在本发明的范围内。本发明所述的化合物的某些衍生物自身具有较弱药理活性或没有药理活性，但当这些衍生物给至体内或给至身体上时，它们可通过例如水解断裂等方式被转化成具有药理活性的本发明所述的化合物，这些衍生物称为“前药”。关于前药用途的进一步信息可以在pro-drugs as novel deliverysystems,vol.14,acs symposium series(t.higuchi and w.stella)和bioreversiblecarriers in drug design,pergamon press,1987(ed.e.b.roche,americanpharmaceutical association)中找到。

61、本发明所述的化合物包括其药学上可以接受的盐。药学上可接受的盐是指为药学上可接受的并且具有母体化合物所需的药理活性的盐。berge等人在j.pharma.sci.,1977,66,1-19中详细描述了医药学上可接受的盐，所述文献以引用的方式并入本文中。本发明所述的化合物可以含有足够的酸性基团、足够的碱性基团或兼具这两种类型的功能基团，并相应地与一些无机或有机碱、或无机和有机酸反应形成药学上可接受的盐。

62、在本发明中，所述药学上可接受的盐的实例包括硫酸盐、焦硫酸盐、硫酸氢盐、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、磷酸盐、单氢磷酸盐、二氢磷酸盐、偏磷酸盐、焦磷酸盐、盐酸盐、氢溴酸盐、氢碘酸盐、醋酸盐、丙酸盐、癸酸盐、辛酸盐、丙烯酸盐、甲酸盐、异丁酸盐、己酸盐、庚酸盐、丙炔酸盐、草酸盐、丙二酸盐、琥珀酸盐、辛二酸盐、癸二酸盐、富马酸盐、马来酸盐、丁炔-1,4-二酸盐、己炔-1,6-二酸盐、苯甲酸盐、氯代苯甲酸盐、甲基苯甲酸盐、二硝基苯甲酸盐、羟基苯甲酸盐、甲氧基苯甲酸盐、邻苯二甲酸盐、磺酸盐、二甲苯磺酸盐、苯乙酸盐、苯丙酸盐、苯丁酸盐、柠檬酸盐、乳酸盐、γ-羟基丁酸盐、羟乙酸盐、酒石酸盐、甲烷磺酸盐、丙磺酸盐、萘-1-磺酸盐、萘-2-磺酸盐和扁桃酸盐。

63、本发明所述的化合物在作为药物使用时，通常是以药物组合物的形式给药。因此，本发明所述的化合物和药学上可接受的载体、稀释剂或赋形剂的药物组合物也包括在本发明的范围。本文所用的载体、助剂、赋形剂包括适合于期望的特定剂型的任意的和所有的溶剂、稀释剂或其他液体赋形剂、分散剂或助悬剂、表面活性剂、等渗剂、增稠剂或乳化剂、防腐剂、固体粘合剂、润滑剂等。在remington：the science and practice of pharmacy，21stedition，2005，ed.d.b.troy，lippincott williams&wilkins，philadelphia，和encyclopedia of pharmaceutical technology，eds.j.swarbrick和j.c.boylan，1988-1999，marcel dekker，new york中，公开了用于配制药学可接受的组合物的各种载体和用于其制备的已知技术，将它们的内容都通过参考引入本文。

64、本发明所述的组合物可通过适于待治疗的病症的任何途径给药。特别是经以下列形式给药：胃肠道外，例如以可注射溶液或混悬剂形式；经肠，例如口服，例如以片剂或胶囊剂形式；局部，例如以洗剂、凝胶、软膏或乳剂形式或以鼻或栓剂形式。局部施用是例如施用于皮肤。局部给药的另一种形式是给药于眼。

65、药物组合物可以以固体、半固体、液体或气态形式施用，或可呈干燥的散剂，诸如冻干形式。药物组合物可包装为便于传递的形式，包括例如固体剂型，诸如胶囊、药囊、扁囊剂、明胶、纸、片剂、栓剂、团粒、丸剂、含片及锭剂。包装的类型一般将取决于施用途径。也涵盖可植入的持续释放的制剂，以及经皮制剂。

66、能够作为药学可接受的载体的材料的一些实例包括但不限于：离子交换剂、氧化铝、硬脂酸铝、卵磷脂、血清蛋白质(例如人血清白蛋白)、缓冲物质(例如磷酸盐)、甘氨酸、山梨酸或山梨酸钾、饱和植物脂肪酸的偏甘油酯混合物、水、盐或电解质(例如硫酸鱼精蛋白、磷酸氢二钠、磷酸氢钾、氯化钠、锌盐)、胶体二氧化硅、三硅酸镁、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸酯、蜡类、聚乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物、羊毛脂、糖类(例如乳糖、葡萄糖和蔗糖)、淀粉(例如玉米淀粉和马铃薯淀粉)、纤维素及其衍生物，例如羧甲基纤维素钠、乙基纤维素和醋酸纤维素；西黄蓍胶粉；麦芽；明胶；滑石粉；赋形剂，例如可可脂和栓剂用蜡；油类，例如花生油、棉籽油；红花油；芝麻油；橄榄油；玉米油和大豆油；二醇，例如丙二醇或聚乙二醇；酯类，例如油酸乙酯和月桂酸乙酯；琼脂；缓冲剂，例如氢氧化镁和氢氧化铝；海藻酸；无热原的水；等渗盐水；林格液；乙醇；和磷酸盐缓冲液，以及其他无毒的可相容的润滑剂，例如月桂基硫酸钠和硬脂酸镁。根据制剂人员的判断，在组合物中也可以存在着色剂、释放剂、包衣剂、甜味剂、调味剂和芳香剂、防腐剂和抗氧化剂。

67、本发明所述的化合物可以单独使用或与其它治疗本发明所述的疾病或病症(例如癌症)的治疗剂联合使用。在某些实施方案中，本发明所述的化合物与具有抗高度增殖性质或用于治疗高度增殖性疾病(例如癌症)的第二种化合物在药物组合制剂中联合，或作为联合治疗在给药方案中联合。药物联合制剂或者定量给药方案的第二化合物优选具有与本发明所述化合物互补的活性，以使它们不会相互产生不利影响。这样的化合物适当地以对计划目的有效的量存在于组合中。在一个实施方案中，本发明的化合物与其他抗肿瘤药物联合。所述抗肿瘤药物包括：烷化剂类，包括但不仅限于环磷酰胺、氮芥、马法兰、瘤可宁、卡莫司汀；金属铂类，包括但不仅限于卡铂、顺铂、奥沙利铂；拓扑异构酶抑制剂，包括但不仅限于拓扑特肯、喜树碱、拓扑替康、依立替康；抗生素类，包括但不仅限于茴环霉素、放线菌素d、柔红霉素、阿霉素、米托蒽醌、博来霉素、普卡霉素；抗微管或抗有丝分裂剂，包括但不仅限于紫杉醇、长春瑞滨、多西他赛、多柔比星；抗代谢物类，包括但不仅限于氟尿嘧啶，甲氨蝶呤，阿糖胞苷，巯嘌呤(mecaptopurine)，硫鸟嘌呤，及吉西他滨；抗体类，包括但不仅限于赫赛汀、贝伐单抗；激素类，包括但不仅限于来曲唑(letrazole)、伏罗唑(vorazole)、他莫西芬、托瑞米芬，氟维司群、氟他胺、尼鲁米特，曲普瑞林；激酶抑制剂类，egfr激酶抑制剂，包括但不仅限于吉非替尼(gefitinib)、厄洛替尼(erlotinib)、拉帕替尼(lapatinib)、阿法替尼(afatinib)；vegfr抑制剂，包括但不仅限于索拉非尼(sorafenib)、瑞格菲尼(regorafenib)、舒尼替尼(sunitinib)、卡博替尼(cabozantinib)、帕唑帕尼(pazopanib)、凡德他尼(vandetanib)、阿昔替尼(axitinib)；alk抑制剂，包括但不仅限于克唑替尼(crizotinib)、色瑞替尼(ceritinib)、alectinib；bcr-abl抑制剂，包括但不仅限于伊马替尼(imatinib)、帕纳替尼(ponatinib)、尼洛替尼(nilotinib)、达沙替尼(dasatinib)；btk抑制剂，包括但不仅限于依鲁替尼(ibrutinib)；b-raf抑制剂，包括但不仅限于维罗非尼(vemurafenib)；细胞周期蛋白依赖性激酶cdk4/6抑制剂，帕博西尼(palbociclib)；mtor抑制剂，包括但不仅限于雷帕霉素(rapamycin)、依维莫司(everolimus)；去乙酰化酶抑制剂，包括但不仅限于伏立诺他(vorinostat)；pd1/pdl1抗体，keytruda(pembrolizumab)、opdivo(nivolumab)。

68、第八方面，本发明提供了如上所述的二咪唑并二氮杂类化合物、其立体异构体、几何异构体、互变异构体或药学上可接受的盐，或所述药物组合物在制备用于预防和/或治疗ddx3x介导的疾病的药物中的应用。

69、优选地，所述的ddx3x介导的疾病包括病毒感染、炎症、智力残疾或癌症。

70、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

71、本发明的二咪唑并二氮杂类化合物对ddx3x具有抑制和/或降解活性，从而对由ddx3x介导的疾病如病毒感染、炎症、智力残疾和癌症具有预防和/或治疗效果。