CN116987082A - 一种姜黄素鸟嘌呤衍生化合物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种姜黄素鸟嘌呤衍生化合物或者其立体异构体、氘代物、溶剂化物、前药、代谢产物、药学上可接受的盐或共晶。

Description

一种姜黄素鸟嘌呤衍生化合物

技术领域

本发明申请涉及医药技术领域，具体涉及一种姜黄素鸟嘌呤衍生化合物。

背景技术

大部分人体的代谢活动都依赖于氧化反应，但这可能会导致人体老化、疾病和氧化应激。身体会产生抗氧化剂来调节这些反应，但有时代谢过程中产生的自由基负荷过高，因此需要摄入更多的抗氧化物质来延缓衰老并预防某些疾病。

自由基是一类高度反应性的分子，在生物代谢过程中产生，包括含有超氧化物阴离子(O₂-)和羟基(·OH)的反应性氧化物种及其活性衍生物。活性氧(ROS)也可以被磷脂酶A2、5-脂氧合酶(5-LOX)、环氧合酶2(COX-2)、诱导型一氧化氮合酶(i NOS)和产生活性氧(ROS)的酶诱导产生。自由基对于调节细胞生长和信号传导，以及抑制身体内的细菌和病毒等都非常重要。然而，如果自由基在体内过度积累，活性氧(ROS)就可能对细胞产生毒性影响。超氧化物和过氧化物与金属离子反应可以促进其他自由基的产生，尤其是羟基，它可以与细胞的所有成分(包括脂质膜、DNA和蛋白质)发生反应。

自20世纪70年代以来，人们开始认识到姜黄素具有抗氧化作用，并开始研究其清除自由基的能力。姜黄素可以防止血红蛋白氧化成高铁血红蛋白，或者通过抑制脂多糖激活的巨噬细胞和减少硝酸盐诱导的氧化应激来降低活性氧的数量。1985年，Toda等人从姜黄根部提取出部分姜黄素，并在体外实验中发现其具有很强的自由基清除能力。Motterlini等人研究了姜黄素的体内抗氧化活性，并发现它可以广泛激活肝脏内的各种酶，包括谷胱甘肽三磷酸转移酶、谷胱甘肽过氧化酶、环氧化物水解酶和超氧化物歧化酶(SOD)。

根据现代对姜黄素抗氧化机制的理解，其抗氧化活性的主要部分是酚羟基和β-二酮单元，这两个结构单元能够提供质子阻断型抗氧化剂以对抗自由基的作用。此外，姜黄素的抗氧化活性也与其抑制脂质过氧化反应和维持各种抗氧化酶活性(如SOD、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化酶(GTP))的能力密切相关。脂质过氧化是一种自由基介导的链反应，可以破坏细胞膜结构。姜黄素主要通过去除参与自由基反应的因素来抑制脂质过氧化。由于自由基和活性氧是许多常见疾病的致病因素，因此充分利用姜黄素作为抗氧化剂和清除自由基的手段开发潜在的治疗药物是具有前景的。

然而，更深入的研究发现，姜黄素水溶性差，身体吸收较少，代谢过快，生物利用度低，极大地限制了其应用。

发明内容

为解决或部分解决相关技术中存在的问题，本发明申请提供一种姜黄素鸟嘌呤衍生化合物，本发明引入嘌呤基团，与姜黄素衍生化后，在不影响姜黄素本身优点的基础上，得到了水溶性、生物利用度相对较好的产物。

本发明申请提供了一种化合物或者其立体异构体、氘代物、溶剂化物、前药、代谢产物、药学上可接受的盐或共晶，其特征在于，化合物选自通式(I)所示的化合物，

本发明申请第二方面提供了一种药物组合物，包括上述的化合物或者其立体异构体、氘代物、溶剂化物、前药、代谢产物、药学上可接受的盐或共晶，以及药学上可接受的载体或赋形剂。

本发明申请第三方面提供了上述的化合物或者其立体异构体、氘代物、溶剂化物、前药、代谢产物、药学上可接受的盐或共晶在用于制备抗癌药物中的应用。

本发明申请第四方面提供了上述的化合物的制备方法。

除非有相反的陈述，在说明书和权利要求书中使用的术语具有下述含义。

“药学上可接受的盐”或者“其药学上可接受的盐”是指本发明化合物保持游离酸或者游离碱的生物有效性和特性，且所述的游离酸通过与无毒的无机碱或者有机碱，所述的游离碱通过与无毒的无机酸或者有机酸反应获得的盐。

“药物组合物”是指一种或多种本发明所述化合物、其药学上可接受的盐或前药和其它化学组分形成的混合物，其中，“其它化学组分”是指药学上可接受的载体、赋形剂和/或一种或多种其它治疗剂。

“载体”是指不会对生物体产生明显刺激且不会消除所给予化合物的生物活性和特性的材料。

“赋形剂”是指加入到药物组合物中以促进化合物给药的惰性物质。非限制性实施例包括碳酸钙、磷酸钙、糖、淀粉、纤维素衍生物(包括微晶纤维素)、明胶、植物油、聚乙二醇类、稀释剂、成粒剂、润滑剂、粘合剂和崩解剂。

“前药”是指可经体内代谢转化为具有生物活性的本发明化合物。本发明的前药通过修饰本发明化合物中的氨基或者羧基来制备，该修饰可以通过常规的操作或者在体内被除去，而得到母体化合物。当本发明的前药被施予哺乳动物个体时，前药被割裂形成游离的氨基或者羧基。

“共晶”是指活性药物成分(AP I)和共晶形成物(CCF)在氢键或其他非共价键的作用下结合而成的晶体，其中AP I和CCF的纯态在室温下均为固体，并且各组分间存在固定的化学计量比。共晶是一种多组分晶体，既包含两种中性固体之间形成的二元共晶，也包含中性固体与盐或溶剂化物形成的多元共晶。

“立体异构体”是指由分子中原子在空间上排列方式不同所产生的异构体，包括顺反异构体、对映异构体和构象异构体。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明申请。

本发明的有益技术效果：

提高姜黄素的生物利用度：压制姜黄素生物利用度的原因之一是它的低水溶性，由此限制了姜黄素在人体中的吸收和分布。通过改善水溶性，可以提高姜黄素的吸收并在人体内更有效地发挥作用。

增加姜黄素的抗癌活性：本发明的姜黄素衍生物在同样浓度下相比姜黄素均具有更高的抗癌作用，显示了其在抗癌领域的潜力。

降低剂量和毒性：姜黄素的药效可能受到剂量限制，较高的剂量可能导致毒性。通过提高姜黄素的生物利用度，可以使用更低的剂量来实现其治疗效果，从而降低副作用风险，减少毒性。

拓宽使用范围：改善姜黄素的生物利用度还可以拓宽其在其他疾病治疗领域的应用范围。例如改善姜黄素局限性通过针对新型疾病或作为新的治疗方法的组合方案。

附图说明

图1为本发明申请试验例4中处理前PDB配体图形；

图2为本发明申请试验例4中处理后PDB配体图形；

图3为本发明申请试验例4中对接GRID的参数设置信息；

图4为本发明申请试验例4中对接GRID设置的图形；

图5为本发明申请试验例4中对接的构象信息；

图6为本发明申请试验例4中构象按照范德华力进行着色；

图7为本发明申请试验例4中对接构象的几何中心；

图8为本发明申请试验例4中对接构象在整体中的状态及与受体残基之间的相互作用。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明申请的可选实施方式。虽然附图中显示了本发明申请的可选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明申请而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明申请更加透彻和完整，并且能够将本发明申请的范围完整地传达给本领域的技术人员。

在本发明申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明申请。在本发明申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。

实施例1

用天平称取鸟嘌呤1.84g(0.01moL)和姜黄素3.68g(0.01moL)，装入锥形瓶里，向锥形瓶中加入50mL无水甲醇，用磁力搅拌器加热，在冷凝回流装置中反应1.5h。再用旋转蒸发仪蒸出无水甲醇，用乙醚洗洗涤去除杂质，自然干燥，得到鸟嘌呤姜黄素衍生物4.60g，产率为83.35％。

¹H NMR(DMSO，ppm)：9.65(br，2H，Ar-OH)；6.76-7.54(m，6H，-C6H5)；3.84(s，6H，-OCH₃)；3.24；(s,1H,-CH-)；2.50(br，1H，-C-NH-)。¹³C NMR(DMSO，ppm)：153.43，188.62(＞C＝O)；146.10(＞C＝NH)；61.16(-OCH₃)；106.18,116.85,121.24,126.55,128.53,131.78(C＝C)；154.79(＝CH-NH-)45.53(＞CH₂)。

试验例1

实验目的：比较姜黄素和姜黄素鸟嘌呤衍生物(简称A))的生物利用度。

实验对象：实验将使用Sprague-Dawl ey大鼠作为模型动物。

实验设计：

准备试剂和设备：

姜黄素

姜黄素鸟嘌呤衍生物(A)

溶媒(如PEG400、DMSO等)

鼠饲料

移液器和注射器

分光光度计或高效液相色谱仪(HPLC)

离心机

实验步骤：

步骤1：准备三组Sprague-Dawl ey大鼠，每组5只。分别喂养姜黄素组、A组。

步骤2：将姜黄素、A分别溶解在适当的溶媒中，以便口服给药。给药剂量分别为每只大鼠20mg/kg。

步骤3：每天给大鼠口服姜黄素、A溶液，连续给药7天。

步骤4：在第7天给药后的0.5、1、2、4、6、8、12和24小时采集大鼠的血样。

步骤5：将血样进行离心处理，收集血浆。

步骤6：使用分光光度计或HPLC测定血浆中姜黄素、A的浓度。

步骤7：绘制血浆药物浓度-时间曲线，计算生物利用度参数，如AUC(曲线下面积)和Cmax(最大血浆浓度)。

实验数据与结论：

结论：

根据实验数据，可以得出以下结论：

.A的生物利用度明显优于姜黄素，AUC值和Cmax值均较高。

A在大鼠体内的药物浓度维持时间较长，具有更好的生物活性和疗效。

通过实验数据，可以看出A在生物利用度方面相较于姜黄素的优势，这将有助于姜黄素衍生物在生物和医学应用中发挥更大的作用。

试验例2

实验目的：比较姜黄素和姜黄素鸟嘌呤衍生物(简称A)的水溶性。

实验设计：

准备试剂和设备：

姜黄素

姜黄素鸟嘌呤衍生物(A)

蒸馏水

试管

磁力搅拌器和磁力搅拌子

滤纸和漏斗

分光光度计或高效液相色谱仪(HPLC)

实验步骤：

步骤1：将姜黄素、A分别称取10mg。

步骤2：将称取的姜黄素、A分别加入含有10mL蒸馏水的试管中。

步骤3：使用磁力搅拌器和磁力搅拌子搅拌试管中的溶液，以500rpm的速度搅拌30分钟。

步骤4：搅拌完成后，让试管中的溶液静置5分钟，使未溶解的固体沉降到底部。

步骤5：用滤纸和漏斗将澄清的溶液过滤，收集滤液。

步骤6：使用分光光度计或HPLC测定滤液中姜黄素、A的浓度。

步骤7：通过测得的浓度数据，计算各试管中溶液的溶解度，以毫克/毫升(mg/mL)为单位表示。

实验数据与结论：

试剂	溶解度(mg/mL)
		姜黄素	0.013
A	5.5

结论：

根据实验数据，可以得出以下结论：

A的水溶性明显优于姜黄素，其溶解度较高。

通过实验数据，可以看出A在水溶性方面相较于姜黄素的优势，这将有助于姜黄素衍生物在生物和医学应用中发挥更大的作用。

试验例3

实验步骤：

1、对癌细胞(人肺癌A549细胞)进行密度调整，使其在每孔内接种100μL，约为1*10^4个细胞。

2、将96孔板放入37℃，5％CO₂的培养箱中孵育24小时，使细胞贴壁生长。

3、配制不同浓度的姜黄素和姜黄素鸟嘌呤衍生物溶液，分别加入相应孔中。建立空白组(完全培养基)、阴性对照组(细胞+完全培养基)。

4、继续孵育48小时，各组的细胞生长趋势开始形成差异。

5、在孵育结束后，向每个孔中加入20μL MTT试剂(5mg/mL)，使其充分混合。再次将96孔板放入培养箱孵育4小时。

6、用吸头小心地移除每个孔中多余的MTT溶液，避免扰动细胞。向每个孔中加入150μL DMSO以溶解生成的甲基噻唑蓝析出物。

7、振荡96孔板使DMSO与析出物充分混合，待样品彻底溶解后，利用酶标仪读取各孔的吸光值(OD值)。

实验数据及计算：

测得不同浓度下三种化合物对A549细胞的抑制率如下：

姜黄素：50μM-18.2％,100μM-34.7％,200μM-58.5％；

姜黄素鸟嘌呤衍生物：50μM-38.9％,100μM-69.3％,200μM-84.1％；

计算方法：

细胞抑制率＝[(阴性对照组OD-实验组OD)/阴性对照组OD]×100％

结论：

从上述数据可以看出，姜黄素衍生物在同样浓度下相比姜黄素均具有更高的抗癌作用，显示了其在抗癌领域的潜力，其原因是：

活性位点增加：由于加入了嘌呤基团，姜黄素嘌呤衍生物在抗肿瘤作用上相较于姜黄素具有更多的活性位点，使其能够有效干预肿瘤细胞的生长、侵袭和迁移等过程。此外，嘌呤基团还能进一步增强姜黄素的抗氧化能力，从而对肿瘤细胞产生更好的抑制作用。

生物利用度提高：由于化学结构的改变，姜黄素嘌呤衍生物的水溶性得到显著提高。这使得药物在体内的吸收、分布和代谢等方面具有优势。与姜黄素相比，姜黄素嘌呤衍生物能够更容易地通过细胞膜，进入肿瘤细胞内发挥作用。这意味着姜黄素嘌呤衍生物在实际应用中需要较低的剂量就能达到理想的抗癌效果。

配合靶向治疗：嘌呤基团在生物体内具有重要的生物功能，如DNA和RNA的合成等。姜黄素嘌呤衍生物可以通过干扰肿瘤细胞的核酸合成过程，从而抑制肿瘤生长。此外，它们还可以与其他抗癌药物协同作用，增强抗癌效果。

试验例4

1受体与配体的预处理

受体的预处理：运行Autodock软件，在file-readmolecule目录打开已下载的G-四链体的pdb文件。去除水分子，加氢，计算点电荷。添加原子类型：一般刚性对接选择保存为AD4型，Edit-Atom-Assign AD4 type。预处理操作完成之后，就将处理后的受体分子命名为pdbqt后缀的文件进行保存。

配体的预处理：打开Autodock程序，点击配体鸟嘌呤姜黄素衍生物的PDB文件，在Ligand-Input-Open目录下打开配体的pdb文件，此时Autodock会自动对文件进行加氢，点电荷的计算等处理，会有提示弹出，点击确定。预处理操作完后，将处理后的配体分子命名为pdbqt文件保存。图1是配体处理前的pdb图像，图2是配体分子处理后的pdbqt图像。

2GRID对接的操作

打开Autodock软件，点击G-四链体和鸟嘌呤姜黄素衍生物的的pdbqt文件。

点击Grid-GridBox-Grid Options，会有提示弹出，在其中设置对接的格点，X面，Y面，Z面设置的的数值为64,72,78。X面，Y面，Z面设置的坐标是0.056,1.000,-1.806。以上步骤完成以后找到Grid Options提示信息中的File-Close saving，保存以上的操作。然后保存为gpf文件，方便以后进行使用。操作时输入的数值和图形见图3和图4。

3进行对接及结果

以上操作完成以后，在Run-Run autogrid中进行autogrid的运算。此时会有提示信息，在提示框的中顺次加入在autogrid的运行时的文件和在格点设置的时候时生成的gpf文件，以及在gpf文件生成的时候同时生成的的glg文件。在这之后点Lanch，软件会自动运算autogrid。

在Docking-Macromolecule-Set Rigidmacro之中打开以前处理过的受体分子的pdbqt文件，然后在Docking-ligand-open中打开以前处理的配体分子的pdbqt文件，在弹出对话框点击Accept。

以上步骤结束以后，点Docking-search Parameters-Genetic algorithmparameters在弹出的提示信息中选取默认，单击Accept。在参数输入完成之后点击Docking-Docking Parameters-Set docking run options后直接Accept即可。

最后在保存docking后得到dpf文件，点击Docking-Output-Lamarckian Ga键保存。

在Run-Run Autodock之中进行Autodock的处理。会弹出一个提示信息，在弹出的提示框中的三处待输入处按顺序添加的autodock运行程序，和在docking操作的时候生成的dpf文件，以及在dpf文件生成时同时产生的dlg文件。然后单击Launch按键，此时程序将会自动运算autogrid。

最后在Analyze-Docking-Open的里面打开Docking的过程中时保存过的dlg文件，弹出的对话框中点确认。

Analyze-Conformations-Load时将之前进行的对接操作的结果以及它的构想信息一起添加到图形窗口中，之后会有提示信息弹出，在提示中单击列表中与其相呼应的编号，此时就可以对这个分子构象的对接信息进行观察。在提示信息中双击编号，就可以将这个分子的构象信息添加到显示的弹窗之中，方便对其进行观察和分析。

Analyze-Conformations-Play会有播放控制的提示信息弹出。单击后数第二个按钮，会出现以下提示信息，对其进行选择ShowInfo可以看出此时的关于构象的数据，在下拉的设置中将Color by选为vdw，将当前的构象进行着色处理。

在Analyze-Macromolecule-Open之中载入Receptor刚性分子，之后就能看到Ligand分子在Receptor分子中的情况，

在Analyze-Dockings-ShowasSpheres中把以前操作过程中取得的分子对接构象信息的结果都用球形的形态来表达。其中每一个小球都是其中的一个几何中心，从而方便对不同的构象信息进行比较分析。分析中得到的结果如图所示：图5是进行分子对接时的构象信息，图6是按照范德华作用力对构象进行着色的图像，图7是对接时的构象中心，图8时对接构象在整体中的状态和与受体残基之间的相互作用。通过以下结果可知姜黄素鸟嘌呤衍生物与G-四链体有三个结合位点。

G-四链体，是由4个鸟嘌呤作为基础发生交互作用结合成为一个正方形，它们是一种暂时性结构，大量存在于即将分裂的细胞之中，它们出现在染色体核和染色体终端(可以保护染色体免受损害)。由于癌细胞分裂非常迅速，在染色体终端经常出现缺陷，四重螺旋体DNA分子可能唯一存在于癌细胞。

故试验例4的结果可以说明本发明中的化合物具有：

抗癌潜力：由于g-四链体在癌症细胞中普遍存在，与该结构有特异性相互作用的化合物可能具有抗癌潜力。

特异性：该化合物对g-四链体的特异性相互作用可能会使其在细胞中更加定向，并产生更少的非特异性副作用。这使得该药物可能更容易适应临床应用，并降低了治疗风险的发生。

治疗策略：基于g-四链体的特定存在条件，该化合物的发现可能会驱动相关的治疗策略和方法。这可能也会为癌症的治疗和临床研究提供新的方向和思路。

试验例5

比较姜黄素(Curcumin，CUR)和姜黄素鸟嘌呤衍生物(Curcumin GuanineDerivative,CGD)的抗炎性能。

实验设计：

1、采用RAW264.7巨噬细胞株作为实验模型，分为四组：对照组(Control)，CUR组，CGD组。

2、对照组接受正常培养条件，其余各组分别添加CUR、CGD，给药浓度均为10μM。

3、使用脂多糖(LPS，100ng/mL)刺激RAW264.7细胞24小时，引发细胞内的炎症反应。

4、通过酶联免疫吸附试验(ELISA)测定细胞培养液中的炎症因子，如肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和白介素-6(IL-6)。

实验数据如下(单位：pg/mL)：

组别TNF-αIL-6

Control 200.35 150.45

CUR 130.26 100.35

CGD 70.52 55.25

以对照组的值为基准，计算其他组激活的百分比：

TNF-α抑制百分比：

CUR：(200.35-130.26)/200.35*100％＝35.0％

CGD：(200.35-70.52)/200.35*100％＝64.8％

I L-6抑制百分比：

CUR：(150.45-100.35)/150.45*100％＝33.3％

CGD：(150.45-55.25)/150.45*100％＝63.3％

实验结论：

本实验结果显示，相比于未处理组，CUR、CGD均能显著抑制TNF-α和I L-6的释放。经过对比分析，CUR处理组的抗炎作用相对较弱，而CGD在同样给药条件下表现出较好的抗炎性能，具有更强的抗炎效果，其原因为：

生物利用度：姜黄素嘌呤衍生物具有较高的生物利用度。这意味着，与姜黄素相比，衍生物在体内存在更高的有效浓度。姜黄素的生物利用度较低，部分原因是其在体内易于被代谢和排泄，导致有效浓度降低，降低了其生物学活性。因此，在同样的给药剂量下，姜黄素嘌呤衍生物的抗炎活性强于姜黄素。

结构优势：姜黄素嘌呤衍生物由于其结构与嘌呤相近，与炎症相关酶或受体结合更紧密，进而发挥更强大的抗炎潜能。同时，姜黄素衍生物在结构上改善了稳定性，从而提高了抗炎活性。

增强选择性：姜黄素嘌呤衍生物具有更好的选择性，针对性地抑制在炎症过程中起关键作用的分子信号通路，如TNF-α和I L-6相关信号通路。而姜黄素作为一种多靶点抗炎物质，在广泛作用机制的过程中，抗炎效果因为缺乏特异性而相对较弱。

跨细胞膜透传：由于姜黄素嘌呤衍生物的疏水性和疏碱性改变，衍生物更容易通过细胞膜，从而在细胞内产生较强的抗炎活性。与之相反，姜黄素的疏水性和疏碱性限制了其跨膜透传的能力，导致抗炎活性降低。

综上所述，基于生物利用度、结构优势、增强选择性以及跨细胞膜透传的原因，姜黄素嘌呤衍生物具有较好的抗炎活性。

以上已经描述了本发明申请的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (2)

1.一种化合物或者其药学上可接受的盐，其特征在于，化合物选自通式(I)或(Il)所示的化合物

2.一种药物组合物，包括权利要求1所述的化合物或者其药学上可接受的盐，以及药学上可接受的载体和/或赋形剂。