[发明专利]具有基质金属蛋白酶抑制活性的喹喔啉衍生物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了具有基质金属蛋白酶抑制活性的喹喔啉衍生物及其制备方法和应用，本发明合成了一系列具有特异性基质金属蛋白酶‑9和/或基质金属蛋白酶‑13抑制活性的喹喔啉衍生物，该类化合物可作为MMP‑9和/或基质金属蛋白酶‑13特异性抑制剂，进而可成为治疗指数较高的可用于临床的药物，解决了现有技术中治疗骨关节炎、骨质疏松、牙周病药物种类较少、疗效不够确切等问题。

技术领域

本发明属于医药技术领域，尤其是骨活性相关的疾病治疗领域，其中涉及系列具有抑制基质金属蛋白酶-9和/或基质金属蛋白酶-13作用的喹喔啉类衍生物及其制备方法。

背景技术

骨活性相关的疾病主要包括骨质疏松、骨关节炎和牙周疾病等。现阶段，这些与骨活性相关的疾病及牙周组织缺损一直没有有效的治疗药物，寻找高效低毒的治疗药物已成为临床亟待解决的问题。

基质金属蛋白酶(Matrix metalloproteinases，MMPs)是一类活性依赖于锌离子的肽链内切酶，其主要的生理功能是降解和重建细胞外基质(extracellular matrix,ECM)。近年来越来越多的研究发现，基质金属蛋白酶-9(MMP-9)和基质金属蛋白酶-13(MMP-13)在这些与骨活性相关疾病的发生、发展过程中起了重要作用，它们的过度表达与滑膜、关节软骨、软骨下骨、牙周膜功能改变密切相关。

早期发现的MMP抑制剂多为广谱抑制剂，对MMP家族的所有亚型均有活性，但随着MMP亚型不断发现，其在体内发挥的生理作用也逐渐被揭示出来，目前已发现了至少28种哺乳动物的MMP亚型。人们由此意识到，如此分类众多的MMPs家族成员，且因MMPs成员参与了人体众多生理过程，因此通过开发广谱MMP抑制剂(MMP inhibitors,MMPIs)来抑制所有MMPs家族成员的活性显然是不合适的。

发明内容

本发明的设计思路如下：根据PDB蛋白数据库中MMP蛋白晶体结构(PDB code:1HOV)的信息，其活性结合域有两个关键疏水腔—S₁和S₁’口袋(如图1所示)，催化Zn²⁺位于两个口袋交界位置。根据MMP靶蛋白的晶体结构特征，MMP抑制剂在设计上要考虑以下几个结构特征：(i)抑制剂的核心骨架为至少含一个N原子五元或六元的杂环或苯并杂环，可以与靶酶中心通过氢键、疏水键等作用将其牢固“锚定”在活性结合腔处；(ii)含有一个羧酸或羧酸酯基团，可以与S₁或S₁’口袋中的关键氨基酸形成稳定的氢键或者盐桥作用；(iii)含有苄基酰胺结构片段，其含有的氢键供体(NH)和受体(O＝C)可以与S₁或S₁’口袋中的关键氨基酸(如Thr247,Thr245,Ala238等)形成稳定的氢键结合，从而增强抑制剂分子与靶酶之间的结合。

进一步地，考虑到与MMPs家族其他成员相比，MMP-9和-13的S₁’口袋特别大，几乎占据了整个活性区域的全部，这是MMP-9和-13区别于其他MMP亚型的重要结构特征(也是本发明设计新型高特异性MMP-9和-13抑制剂的主要依据)，本发明以含氮原子的喹喔啉母环为基本骨架，根据两个活性口袋S₁和S₁’二面夹角的要求，在喹喔啉母环的2-和3-位分别引入能伸入S₁和S₁’口袋作用的疏水性侧链，同时羧酸或羧酸酯还可作为潜在的与活性结合域催化Zn²⁺结合的基团(zinc-binding group,ZBG)。此外，本发明在目标化合物喹喔啉母环2-位上还设计引入了肼基、酰肼基、1,3,4-噁二唑等基团，以期通过取代基与S₁和S₁’口袋的关键氨基酸作用来产生对MMP的选择性抑制，从而避开与体内其他锌酶的作用，尽可能减少广谱MMP抑制剂产生的毒副作用。特别地，喹喔啉2-位上引入的这些柔性侧链希望通过伸入靶酶狭长的S₁和S₁’结合域产生有效的范德华结合力(氢键、疏水力等)来增强对靶酶的抑制活性。