基于c-Met靶點的抗腫瘤藥物的設計與合成研究.pdf

1、c-Met酪氨酸激酶是肝細胞生長因子高親和性配體，c-Met廣泛表達于多種人體正常組織，但在肺癌、結腸癌、肝癌、直腸癌、胃癌、卵巢癌、腎癌、神經(jīng)膠質瘤、黑素瘤、乳腺癌、前列腺癌等腫瘤組織中呈現(xiàn)出異常的高表達、突變或活性改變。在多種腫瘤組織中發(fā)現(xiàn)HGF/c-Met信號通路異?；罨?這種異?；罨瘏⑴c并調(diào)控這些腫瘤的發(fā)生、發(fā)展或轉移。由于c-Met是導致腫瘤形成及轉移的許多通路的交叉點，以c-Met為靶標可相對較容易地實現(xiàn)對許多通路的同時干擾

2、，因而，c-Met是抗腫瘤轉移治療的一個極有希望的靶點，已成為抗癌藥物研究的熱點領域之一。目前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多能夠阻斷HGF/c-Met信號傳導途徑的化合物，其中小分子c-Met激酶抑制劑已經(jīng)成為研究的重點。
　　 本課題以Pfizer開發(fā)的1-(喹啉-6-基甲基)-3H-[1，2，3]三唑[4，5-b]吡嗪類化合物PF-04217903、Janssen開發(fā)的3-(喹啉-6-基甲基)-3H-[1，2，4]三唑[4，3-b]噠嗪類

3、化合物JNJ-38877605、SGX公司的三唑噠嗪類化合物SGX-523以及課題組前期研究的2，3，4，5-四氫-1H-吡啶并[4,3-b]吲哚類、螺[吲哚啉-3，4'-哌啶]-2-酮類專利化合物為先導化合物，基于激酶的“DFG-in”構象的晶體結構和Ⅰ型抑制劑的藥效團模型，結合三唑類Ⅰ型c-Met抑制劑的構效關系，總結了國際知名藥企對該類化合物的優(yōu)化改造經(jīng)驗，通過生物電子等排體原理、拼合原理及分子對接等手段設計合成了一系列新化合物采

4、用定向合成和其它化合物制備技術，合成這些化合物。然后對合成的衍生物進行活性評價，篩選出活性更好的化合物，采用分子對接對設計的化合物與c-Met結合情況進行了初步的分析和探討，結合化合物的活性情況，進行了初步構效關系分析，為開發(fā)具有臨床應用價值的c-Met酪氨酸激酶抑制劑奠定基礎。
　　 項目主要研究工作及結果如下:
　　 1、將先導化合物中的1H-[1，2，3]三唑[4,5-b]吡嗪或3H-[1，2，3]三唑[4，3-b

5、]噠嗪環(huán)通過生物電子等排體原理用3H-[1，2，3]三唑[4，5-d]嘧啶、嘌呤、吲哚唑環(huán)替代，設計并合成3H-口[1，2，3]三唑[4,5-d]嘧啶、嘌呤、吲哚唑系列的化合物:(1)3-（喹啉-6-基甲基）-3H-[1，2，3]三唑[4，5-d]嘧啶類化合物，在三唑[4,5-d]嘧啶環(huán)的5位分別引入1-甲基-1H-吡唑、1-(2-四氫-2H-吡喃-2-氧乙基)-1H-吡唑、1-（4-羥基環(huán)己基）-1H-吡唑1-[(1R，4R)-4-(

6、正丁基二甲基硅氧基)環(huán)己基]-1H-吡唑和1-((1R，4R)-4-羥基環(huán)己基）-1H-吡唑得到化合物6-((5-(1-甲基-1H-吡唑-4-基)-3H-[1，2，3]三唑[4,5-d]嘧啶-3-基）甲基）喹啉WXY001，6-(5-(2-(1-(2-四氫-2H-吡喃-2-基氧乙基)-1H-吡唑-4-基)-3H-[1，2，3]三唑[4，5-d]嘧啶-3-基）甲基）喹啉WXY002，2-（4-（3-（喹啉-6-基甲基）-3H-[1，2，3

7、]三唑[4,5-d]嘧啶-5-基)-1H-吡唑-1-基）乙醇WXY003，6-((5-(1-((1R,4R)-4-（叔丁基二甲基硅氧基）環(huán)己基）-1H-吡唑-4-yl)-3H-[1，2，3]三唑[4，5-d]嘧啶-3-基）甲基）喹啉WXY004，(1R，4R)-4-[4-[3-(喹啉-6-基甲基)-3H-[1,2，3]三唑[4,5-d]嘧啶-5-基]-1H-吡唑-1-基]環(huán)己醇WXY005。此類目標化合物是通過1位取代的4-(4，4，5

8、，5-四甲基-1，3，2-二氧雜戊硼烷-2-基)吡唑與5-氯-3-（喹啉-6-基甲基）-3H-[1，2，3]三唑[4,5-d]嘧啶進行Suzuki耦合反應得到。(2)7-（喹啉-6-基甲基）嘌呤類化合物，在嘌呤環(huán)的2位分別引入1-甲基-1H-吡唑、1-(2-四氫-2H-吡喃-2-氧乙基)-1H-吡唑、1-（4-羥基環(huán)己基）-1H-吡唑1-[(1R，4R)-4-(正丁基二甲基硅氧基)環(huán)己基]-1H-吡唑和1-((1R，4R)-4-羥基環(huán)己

9、基)-1H-吡唑得到化合物6-[[2-（1-甲基-1H-吡唑4基）-9H-嘌呤-9-基]甲基]喹啉WXY006，6-[[2-[1-（2-四氫-2H-吡喃-2-基氧乙基）-1H-吡唑-4-基]-9H-嘌呤-9-基]甲基]喹啉WXY007，2-[4-[9-（6-喹啉基甲基）-9H-嘌吟-2-基]-1H-吡唑-1-基]乙醇WXY008，6-((2-(1-((1R，4R)-4-(叔丁基二甲基硅氧基)環(huán)己基）-1H-吡唑-4-基）-9H-嘌呤-9

10、-基）甲基）喹啉WXY009，(1R，4R)-4-[4-[9-（喹啉基-6-甲基）-9H-嘌呤-2-基]-1H-吡唑-1-基]環(huán)己醇WXY010。該類化合物以2-氯-N4-（喹啉-6-基-甲基）嘧啶-4，5-二胺為原料，與原甲酸三甲酯在對甲苯磺酸—水合物催化下環(huán)合后再與1位取代的4-(4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二氧雜戊硼烷-2-基)吡唑進行Suzuki耦合反應得到。(3)1(2)-（喹啉-6-基甲基）吲哚唑類化合物在吲哚唑6位

11、引入1-甲基-1H-吡唑、1-(2-四氫-2H-吡喃-2-氧乙基)-1H-吡唑、1-（4-羥基環(huán)己基）-1H-吡唑1-[(1R，4R)-4-(正丁基二甲基硅氧基)環(huán)己基]-1H-吡唑和1-((1R，4R)-4-羥基環(huán)己基)-1H-吡唑得到化合物6-[[6-（1-甲基-1H-吡唑-4-基）-1H-吲唑-1-基]甲基]喹啉WXY011，6-[[6-[1-(2-四氫-2H-吡喃-2-基氧乙基)-1H-吡唑-4-基]吲唑-1-基]甲基]喹啉WX

12、Y012，2-[4-[1-（喹啉-6-甲基）-1H-吲唑-6-基]-1H-吡唑-1-基]乙醇WXY013，6-((6-(1-((1R，4R)-4-(叔丁二甲硅氧基)環(huán)己基)-1H-吡唑-4-基)-1H-吲唑-1-基）甲基）喹啉WXY014，(1R，4R)-[4-[4-[1-（喹啉-6-甲基）-1H-吲唑-6-基]-1H-吡唑-1-基]環(huán)己醇WXY015，6-[[6-(1-甲基-1H-吡唑-4-基)-2H-吲唑-2-基]甲基]喹啉WXY0

13、16，6-[[6-[1-(2-四氫-2H-吡喃-2-基氧乙基)-1H-吡唑-4-基]-2H-吲唑-2-基]甲基]喹啉WXY017，2-[4-[1-(喹啉-6-甲基)-1H-吲唑-6-基]-1H-吡唑-1-基]乙醇WXY018，6-((6-(1-((1R，4R)-4-(叔丁二甲硅氧基)環(huán)己基）-1H-吡唑1-4-基）-2H-吲唑-2-基）甲基）喹啉WXY019，(1R，4R)-[4-[4-[2-（喹啉-6-甲基）-2H-吲唑-6-基]-1

14、H-吡唑-1-基]環(huán)己醇WXY020。該類化合物以1位取代的4-(4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二氧雜戊硼烷-2-基)吡唑為原料，與商業(yè)可提供的6-溴-1H-吲哚唑發(fā)生Suzuki耦合反應，然后再與6-氯甲基喹啉發(fā)生親電取代反應得到吲哚唑環(huán)1位取代的化合物及其對應的互變異構體吲哚唑環(huán)2位取代的化合物。MS和H1-NMR確認化合物的結構，對化合物進行c-Met生化半抑制濃度(IC50)實驗，實驗結果顯示，3H-[1，2，3]三唑[4

15、，5-d]嘧啶和嘌呤（咪唑并嘧啶）系列化合物活性較差，吲哚唑系列中大部分化合物對c-Met激酶有較強的抑制作用，除化合物WXY016和WXY019的IC50值超過10μM外，其余都在0.9μM以下。
　　 2、保留先導化合物中的1H-[1，2，3]三唑[4，5-b]吡嗪或3H-[1，2，3]三唑[4，3-b]噠嗪環(huán)、連接臂（亞甲基）、喹啉環(huán)三個部分不變，將課題組前期研究中的專利化合物2，3，4，5-四氫-1H-吡啶并[4，3-b

16、]吲哚類化合物中的2，3，4，5-四氫-1H-吡啶并[4，3-b]吲哚結構片段引入到該類化合物中替換吡嗪環(huán)或噠嗪環(huán)上的取代基，得到新型的含1H-[1，2，3]三唑[4，5-b]吡嗪或3H-[1，2，3]三唑[4,3-b]噠嗪環(huán)的2，3，4，5-四氫-1H-吡啶并[4，3-b]吲哚類化合物8-[3-（喹啉-6-基甲基）-3H-[1，2，3]三唑[4，5-b]吡嗪-5-基]-2，3，4，5-四氫-1H-吡啶[4,3-b]吲哚-2-甲酸叔丁酯

17、WXY021，8-[3-(喹啉-6-基甲基)-3H-[1，2，3三唑[4,5-b]吡嗪-5-基]-2，3，4，5-四氫-1H-吡啶[4，3-b]吲哚WXY022，8-[3-（喹啉-6-基甲基）-3H-[1，2，3]三唑[4,5-b]吡嗪-5-基]-2，3，4，5-四氫-1H-吡啶[4，3-b]吲哚-2-甲醛WXY023，8-[3-（喹啉-6-基甲基）-3H-[1，2，3]三唑[4，5-b]吡嗪-5-基]-2，3，4，5-四氫吡啶[4，3

18、-b]吲哚-2-甲酰胺WXY024，8-[3-（6-喹啉基甲基）-[1，2，4]三唑[4,3-b]噠嗪-6-基]-2，3，4，5-四氫-1H-吡啶并[4，3-b]吲哚-2-甲酸叔丁酯WXY025，8-[3-（6-喹啉基甲基）-[1，2，4]三唑[4,3-b]噠嗪-6-基]-2，3，4，5-四氫-1H-吡啶[4,3-b]吲哚WXY026，8-[3-（6-喹啉基甲基）-[1，2,4]三唑[4，3-b]噠嗪-6-基]-2，3，4，5-四氫-1

19、H-吡啶[4，3-b]吲哚-2-甲醛WXY027，8-[3-（6-喹啉基甲基）-[1，2，4]三唑[4，3-b]噠嗪-6-基]-2，3，4，5-四氫吡啶[4，3-b]吲哚-2-甲酰胺WXY028。8-(4，4，5，5-四甲基-1，3，2-二氧雜戊硼烷-2-基)-1，3，4，5-四氫吡啶并[4，3-b]吲哚-2-甲酸叔丁酯與6-[（5-溴三唑[4，5-d]嘧啶-3-基）甲基]喹啉和6-[（6-氯-[1，2，4]三唑[3,4-f]噠嗪-3-

20、基）甲基]喹啉發(fā)生Suzuki耦合反應得到WXY021和WXY022，然后再與甲酸及1-（3-二甲基氨基丙基）-3-乙基碳化二亞胺鹽酸鹽發(fā)生甲?；磻玫絎XY023和WXY027，化合物WXY021和WXY022也與三甲基硅基異氰酸酯發(fā)生氨甲酰化反應得到WXY024，WXY028，同時得到化合物WXY025，WXY026。MS和H1-NMR確認化合物的結構，對化合物進行c-Met生化半抑制濃度(IC50)實驗，實驗結果顯示，該類化合物

21、對c-Met激酶有很強的抑制作用，化合物WXY022和WXY023的IC50值分別達到了0.0145和0.0995μM，其它化合物大部分在1μM以下。
　　 3、保留先導化合物中的1H-[1，2，3]三唑[4，5-b]吡嗪或3H-[1，2，3]三唑[4，3-b]噠嗪環(huán)以及其生物電子等排體3H-[1，2，3]三唑[4，5-d]嘧啶、嘌呤環(huán)、連接臂（亞甲基）、喹啉環(huán)三個部分不變，將課題組前期研究中的專利化合物螺環(huán)化合物中的螺[吲哚啉

22、-3，4'-哌啶-2-酮結構片段引入到該類化合物中替換吡嗪環(huán)、噠嗪環(huán)、嘧啶環(huán)上的取代基，結合前期通過分子對接得到的結果，得到新型的含1H-[1，2，3]三唑[4,5-b]吡嗪、3H-[1，2，3]三唑[4，3-b]噠嗪環(huán)、3H-[1，2，3]三唑[4，5-d]嘧啶、嘌呤環(huán)的螺[吲哚啉-3，4'-哌啶]-2-酮類化合物1'-甲基-5-[1-（6-喹啉基甲基）-1H-[1，2，3]三唑[4，5-b]吡嗪-6-基]螺[吲哚啉-3，4'-哌啶]

23、-2-酮WXY029、1'-甲基-6-[1-（6-喹啉基甲基）-1H-[1，2，3]三唑[4，5-b]吡嗪-6-基]螺[吲哚啉-3，4'-哌啶]-2-酮WXY030、1'-甲基-5-（3-（喹啉-6-基甲基）-3H-[1，2，4]三唑[4，3-b]噠嗪-6-基）-螺[吲哚啉-3，4'-哌啶]-2-酮WXY031、1'-甲基-6-(3-(喹啉-6-基甲基)-3H-[1，2，4]三唑[4，3-b]噠嗪-6-基）-螺[吲哚啉-3，4'-哌啶]

24、-2-酮WXY032、1'-甲基-5-(3-(喹啉-6-基甲基)-3H-[1，2，3]三唑[4，5-d]嘧啶-5-基）-螺[吲哚啉-3，4，-哌啶]-2-酮WXY033、1'-甲基-6-(3-(喹啉-6-基甲基)-3H-[1，2，3]三唑[4，5-d]嘧啶-5-基）-螺[吲哚啉-3，4'-哌啶]-2-酮WXY034、1'-甲基-5-（7-（喹啉-6-基甲基）-嘌呤-2-基）-螺[吲哚啉-3，4'-哌啶]-2-酮WXY035、1'-甲基-

25、6-（7-（喹啉-6-基甲基）-嘌呤-2-基）-螺[吲哚啉-3，4'-哌啶]-2-酮WXY036，該類化合物由5位和6位硼酸吡吶醇酯與溴取代的1-(6-喹啉基甲基)三唑[4，5-b]吡嗪、3-(喹啉-6-基甲基)-3H-[1，2，4]三唑[4，3-b]噠嗪、3-(喹啉-6-基甲基)-3H-[1，2，3]三唑[4，5-d]嘧啶、7-(喹啉-6-基甲基)-嘌呤發(fā)生Suzuki耦合反應得到。MS和H1-NMR確認化合物的結構，對化合物進行c-

26、Met生化半抑制濃度(IC50)實驗，實驗結果顯示，該類化合物對c-Met激酶有很強的抑制作用，化合物WXY029、WXY030、WXY031、WXY032對c-Met的抑制作用較化合物WXY033、WXY034、WXY035、WXY036作用強，化合物WXY029、WXY030較化合物WXY031、WXY032化合物作用強，WXY030的IC50值達到了0.0145μM較化合物WXY029（IC50=0.227μM）強，WXY032（

27、IC50=0.22μM）較化合物WXY021(IC50=0.28μM)強，這表明含1H-[1，2，3]三唑[4，5-b]吡嗪、3H-[1，2，3]三唑[4,3-b]噠嗪的螺[吲哚啉-3，4'-哌啶]-2-酮化合物較含3H-[1，2，3]三唑[4,5-d]嘧啶、嘌呤環(huán)的螺[吲哚啉-3，4'-哌啶]-2-酮化合物有作用強，含有1H-[1，2，3]三唑[4，5-b]吡嗪的螺[吲哚啉-3，4'-哌啶]-2-酮化合物較含有3H-[1，2，3]三唑

28、[4,3-b]噠嗪的螺[吲哚啉-3，4'-哌啶]-2-酮化合物作用強，螺[吲哚啉-3，4'-哌啶]-2-酮的6位取代較5為取代作用強。
　　 4、對分子水平對c-Met酶有強抑制作用的吲哚唑、2，3，4，5-四氫-1H-吡啶[4，3-b]吲哚、螺[吲哚啉-3，4'-哌啶]-2-酮類化合物進行MKN45細胞中c-Met半抑制濃度(IC50)實驗，實驗結果表明，大部分化合物對細胞中c-Met有較強的抑制作用，部分化合物的IC50值在

29、10μM以下。
　　 5、對五大類合成的36個化合物進行了分子對接研究，分子對接結果顯示，所有化合物與c-Met位點均采取“U”型結合模式，具備Ⅰ型c-Met抑制劑的典型特征，喹啉環(huán)上的氮與Met1160主鏈羰基形成氫鍵，喹啉環(huán)C-8與Pro1158羰基上的氧形成一個非經(jīng)典的C-H-O=C氫鍵。這種作用與其他ATP-競爭性酶作用相似，稠合環(huán)（1H-[1，2，3]三唑[4，5-b]吡嗪環(huán)、3H-[1，2，3]三唑[4，3-b]噠嗪

30、環(huán)、3H-[1，2，3]三唑[4，5-d]嘧啶、嘌呤、吲哚唑環(huán)）在Tyr1230和Met1211之間通過π-π堆積作用形成一個夾心結構，喹啉環(huán)和稠環(huán)之間的連接臂（亞甲基）剛好與Leu1157，Arg1086和Tyr1230或l1109，Lys1110，Ala1226和Val1092組成的疏水口袋嵌合，該部分主要是影響稠合環(huán)的π-π堆積作用，在所有稠環(huán)中，以三唑吡嗪環(huán)效果最好，因為三唑噠嗪環(huán)作為一個缺電子母核在Tyr1230和Met121

31、1之間通過π-π堆積作用形成一個夾心結構，三唑吡嗪環(huán)上的兩個氮原子與Asp1222骨架上的NH形成兩個氫鍵，因而與只能形成一個氫鍵的其它稠環(huán)相比其有較高的親和力和較低的IC50值，而且與Asp1222間的氫鍵因其具有較低能量可以穩(wěn)定該類化合物的構型。另外螺環(huán)上的哌啶環(huán)主要指向U型折疊構型的親水表面，而該表面遠離鉸鏈區(qū)。因為在491個酪氨酸激酶中僅僅有c-Met，Axl和Mer三個激酶有兩個氨基酸存在，來自Met1211和Tyr1230的

32、疏水作用增加了該類化合物的選擇性，螺環(huán)5位或六位取代的親水稠環(huán)延伸到結合口袋，與WXY030相比，因螺環(huán)的張力存在使得WXY029不能與活性位點匹配，從而導致構型的改變以及增加N原子和Asn1167間的距離而不能形成氫鍵，因此WXY029的活性較WXY030低，同樣的原因可以解釋WXY031、WXY033、WXY035活性較WXY032、WXY034、WXY036低。
　　 綜上所述，本課題主要針對c-Met設計了118個信化合

33、物，合成出了36個新化合物，未見文獻報道，此外還合成了17個關鍵中間體。所有目標化合物合成中都用到了Suzuki耦合反應，該反應在在DMF/H2O的混合溶劑中、Pd(PPh3)4催化下進行獲得較高的收率，得到的的目標化合物以吲哚唑類、2，3，4，5-四氫-1H-吡啶并[4,3-b]吲哚類、螺[吲哚啉-3，4'-哌啶]-2-酮類化合物有較好的抗腫瘤活性，WXY030、WXY022和WXY023對c-Met生化半抑制濃度(IC50)達到了1