一种二酮基哌嗪类化合物及其应用
阅读说明：本技术 一种二酮基哌嗪类化合物及其应用 (Diketopiperazine compound and application thereof ) 是由 刘娜 王浩 赵晓东 于 2021-04-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种二酮基哌嗪类化合物及其应用。本发明提供了一种如式I所示的二酮基哌嗪类化合物或其药学上可接受的盐,其可作为自组装的载药微球,实现药物的有效传送。(The invention discloses a diketopiperazine compound and application thereof. The invention provides a diketopiperazine compound shown as a formula I or pharmaceutically acceptable salt thereof, which can be used as a self-assembled drug-loaded microsphere to realize effective delivery of drugs.)
技术领域
本发明涉及一种二酮基哌嗪类化合物及其应用。
背景技术
药物递送系统一直是制剂研究的重要方向，传统方法受消化道pH环境、各种酶等影响，导致一些生物活性物质，如降钙素、胰岛素、粘多糖等在胃肠道中受影响，快速被破坏或失活；同时由于药物自身理化性质，部分敏感药物易发生降解，难溶性药物生物利用度较低。开发高效的递送系统，可增强药物功效，降低毒副作用。
二酮基哌嗪衍生物为一种新型材料，在酸性溶液中可析出沉淀并自组装成微球。该微球表面积大，载药量高，制作工艺简便，适用于多种类型药物的制备，如API分子量500-140000Da的阳离子药物、阴离子药物、亲水/脂性药物、多肽、蛋白质、小分子药物。
由于直径小，该技术制备的微球干粉可用于肺部吸入给药，其体内吸收速率可以达到模拟动脉注射的吸收速率；或直接用于注射，两种途径均可避免肝脏首过效应和外周循环降解。
以富马酰二酮基哌嗪(FDKP，CAS：176738-91-3)为载体制备微球的技术，是一种新颖的药物递送技术。Mannkind公司利用该技术生产的商品名为Afrezza的速效胰岛素，2014年被FDA批准上市，成为目前市场上唯一的胰岛素吸入制剂。
技术的关键载体材料FDKP专利(WO2013/162764、CN104797563)提及了该材料的合成方法。其母核的合成方法Katchalski在1946年提出以氨基酸酯衍生物二聚体如二肽酯脱水环合而成，Kopple在1968年提出的二酮哌嗪类有机化合物的合成方法是由氨基酸衍生物在高沸腾有机溶剂中热脱水而成。于清在CN201010206311.5中报道了3,6-双(4-双反丁烯二酰基氨丁基)-2,5-二酮哌嗪及其盐取代物的合成方法。
由于二酮基哌嗪衍生物通过调节制备系统pH值，可以自组装成载药微球，作为载体具有一定优势，因此由新型二酮基哌嗪衍生物代替FDKP，开发系列成功有效的该类物质及其盐取代物，对于实现药物的有效传送具有现实意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为了克服现有技术中二酮基哌嗪衍生物单一的缺陷，而提供了一种结构新颖的二酮基哌嗪类化合物及其应用。本发明提供的二酮基哌嗪类化合物可作为自组装的载药微球，实现药物的有效传送。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的。
本发明提供了一种如式I所示的二酮基哌嗪类化合物或其药学上可接受的盐，
其中，n1和n2独立地为0、1、2、3或4；
Ra和Ra’独立地选自卤素、氰基和-L-R1；
-L-选自连接键、-O-、-S-、-C(＝O)-、-C(＝O)-O-(包括-O-C(＝O)-)、-N(R2)-和-S(＝O)2-；
R2选自H、C1-C6的烷基、或被一个或多个卤素取代的C1-C6的烷基；
R1选自H、或、任选被取代基取代的如下基团：C1-C8的烷基、C2-C8的杂烷基、C6-C10芳基、C3-C12环烷基、3-7元杂环烷基和5-10元杂芳基；所述的C2-C8的杂烷基中，杂原子或杂原子基团选自N、O、S、S(＝O)和S(＝O)2中的一种或多种、杂原子或杂原子基团的个数为1-3个，且通过碳原子与-L-进行基团连接；所述的3-7元杂环烷基中的杂原子选自N、O、S、S(＝O)和S(＝O)2中的一种或多种，杂原子数为1-3个；所述的5-10元杂芳基中的杂原子选自N、O和S中的一种或多种，杂原子数为1-4个；当取代基为多个时，相同或不同；
所述的取代基独立地选自卤素、C1-C6的烷基、C1-C6的烷基-O-、被一个或多个卤素取代的C1-C6的烷基、被一个或多个卤素取代的C1-C6的烷基-O-或＝O(当-CH2-被取代时)；
带“*”碳原子表示当为手性碳原子时，为S构型、R构型或它们的混合物。
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
Ra和Ra’独立地选自卤素里的卤素为氟、氯、溴或碘，例如氟或氯。
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
当R2为C1-C6的烷基、或被一个或多个卤素取代的C1-C6的烷基时，所述的C1-C6的烷基和被一个或多个卤素取代的C1-C6的烷基里的C1-C6的烷基独立地为C1-C4烷基，所述的C1-C4烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基；例如甲基。
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
当R2为被一个或多个卤素取代的C1-C6的烷基时，所述的卤素的个数可为1-3个；所述的卤素为氟、氯、溴或碘，例如氟或氯；例如所述的一个或多个卤素取代的C1-C6的烷基为三氟甲基。
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
当R1为任选被取代基取代的C1-C8的烷基时，所述的C1-C8的烷基独立地为C1-C6的烷基(例如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或己基)，较佳地为C1-C4烷基，所述的C1-C4烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基；例如甲基。
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
当R1为任选被取代基取代的C6-C10芳基时，所述的C6-C10芳基为苯基或萘基；例如苯基。
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
当R1为任选被取代基取代的C3-C12环烷基时，所述的C3-C12环烷基为环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基和环辛基；例如环戊基。
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
当R1为任选被取代基取代的3-7元杂环烷基时，所述的3-7元杂环烷基为吗啉基、四氢吡喃基、吡咯烷基、哌啶基、二氧戊环基、四氢呋喃基、硫吗啉基、1，4-二噁烷基、四氢噻吩基、四氢硫吡喃基、氧杂环丁烷基、哌嗪基、咪唑烷基、氮杂环丁烷、氮杂环庚烷基、氮丙啶基、二氮杂环庚烷基或吡唑烷基；例如
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
当R1为任选被取代基取代的5-10元杂芳基时，所述的5-10元杂芳基为呋喃基、咪唑基、异噁唑基、异噻唑基、噁二唑基、1，3-噁唑基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、吡唑基、吡咯基、四唑基、噻二唑基、1，3-噻唑基、噻吩基、三唑基或三嗪基；例如
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
当R1中所述的取代基独立地为卤素时，所述的卤素为氟、氯、溴或碘，例如氟或氯。
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
当R1中所述的取代基独立地为C1-C6的烷基、C1-C6的烷基-O-、被一个或多个卤素取代的C1-C6的烷基、或被一个或多个卤素取代的C1-C6的烷基-O-时，所述的C1-C6的烷基、C1-C6的烷基-O-、被一个或多个卤素取代的C1-C6的烷基、和被一个或多个卤素取代的C1-C6的烷基-O-里的C1-C6的烷基独立地为C1-C4烷基，所述的C1-C4烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基；例如甲基。
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
当R1中所述的取代基独立地为被一个或多个卤素取代的C1-C6的烷基、或被一个或多个卤素取代的C1-C6的烷基-O-时，所述的卤素的个数可为1-3个；所述的卤素为氟、氯、溴或碘，例如氟或氯；例如所述的一个或多个卤素取代的C1-C6的烷基为三氟甲基。
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
n1和n2独立地为0或1。
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
-L-选自连接键、-O-、-S-或-N(R2)-；例如连接键、-O-或-N(R2)-。
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
R2为H或C1-C6的烷基；例如C1-C6的烷基。
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
R1选自H、或、任选被取代基取代的如下基团：C1-C8的烷基、C6-C10芳基、C3-C12环烷基、3-7元杂环烷基和5-10元杂芳基；
例如H、被一个或多个卤素取代的C1-C8的烷基、C6-C10芳基、C3-C12环烷基、3-7元杂环烷基和5-10元杂芳基。
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
R1中所述的取代基为卤素。
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
-L-R1选自羟基、C1-C8的烷基、C1-C8的烷基-O-、C1-C8的烷基-N(C1-C6的烷基)-、被一个或多个卤素取代的C1-C8的烷基、C6-C10芳基、C3-C12环烷基、3-7元杂环烷基和5-10元杂芳基。
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
Ra和Ra’独立地选自卤素和-L-R1。
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
Ra和Ra’相同或不同，例如相同。
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中，的构型主要为(即)、(即)、(即)或(即)所示构型，
例如(即)、(即)或(即)；
又例如(即)；
比如，对每个手性中心而言，大于80％ee；又例如对每个手性中心而言，所示构型比另一构型过量大约85％-90％，更优选地过量大约95％-99％，更加优选过量大约99％，或检测不到另一构型。
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
Ra和Ra’独立地为H、氟、羟基、甲基、甲氧基、三氟甲基、环戊基、苯基或优选H、氟、甲基、甲氧基、三氟甲基、苯基或再优选H、氟、甲氧基、三氟甲基。
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
为
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
为
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
为 例如，
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
相同或不同，例如相同。
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
为
n1和n2独立地为0或1；
Ra和Ra’独立地选自卤素和-L-R1；
-L-选自连接键、-O-、-S-或-N(R2)-；例如连接键、-O-或-N(R2)-；
R2为H或C1-C6的烷基；例如C1-C6的烷基；
R1选自H、或、任选被取代基取代的如下基团：C1-C8的烷基、C6-C10芳基、C3-C12环烷基、3-7元杂环烷基和5-10元杂芳基；例如H、被一个或多个卤素取代的C1-C8的烷基、C6-C10芳基、C3-C12环烷基、3-7元杂环烷基和5-10元杂芳基；
相同。
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
为
n1和n2独立地为0或1；
Ra和Ra’独立地选自卤素和-L-R1；
-L-R1选自羟基、C1-C8的烷基、C1-C8的烷基-O-、C1-C8的烷基-N(C1-C6的烷基)-、被一个或多个卤素取代的C1-C8的烷基、C6-C10芳基、C3-C12环烷基、3-7元杂环烷基和5-10元杂芳基；
相同。
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
为
n1和n2独立地为0或1；
Ra和Ra’独立地选自卤素和-L-R1；
-L-R1选自H、OH、C1-C8的烷基、被一个或多个卤素取代的C1-C8的烷基、C1-C8的烷基-O-、C6-C10芳基、C3-C12环烷基、5-10元杂芳基；
相同。
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
为
n1和n2独立地为0或1；
Ra和Ra’独立地选自卤素和-L-R1；
-L-R1选自C6-C10芳基、5-10元杂芳基、C1-C8的烷基-O-、被一个或多个卤素取代的C1-C8的烷基；
相同。
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
为
n1和n2独立地为0或1；
Ra和Ra’独立地选自卤素和-L-R1；
-L-R1选自H、OH、C1-C8的烷基、C1-C8的烷基-O-、被一个或多个卤素取代的C1-C8的烷基、-N(R2)-C1-C8的烷基、C3-C12环烷基、C2-C8的杂烷基、5-10元杂芳基；R2选自H或C1-C6的烷基；
相同。
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
为
n1和n2独立地为0或1；
Ra和Ra’独立地选自卤素和-L-R1；
-L-R1选自H、C1-C8的烷基、C2-C8的杂烷基、5-10元杂芳基、C1-C8的烷基-O-、-N(R2)-C1-C8的烷基；R2选自H、C1-C6的烷基；
相同。
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
为
n1和n2独立地为0或1；
Ra和Ra’独立地选自卤素和-L-R1；
-L-R1选自H、C1-C8的烷基-O-、5-10元杂芳基；
相同。
在本发明某些优选实施方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物中的某些基团如下定义(未提及的基团同本申请任一方案所述)，
所述的药学上可接受的盐可为一价碱金属盐和/或二价碱金属盐；例如所述的一价碱金属为Na+、K+和Li+中的一种或多种；所述的二价碱金属为Mg2+和/或Ca2+。
在本发明某一方案中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物选自如下任一结构：
本发明中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物或其药学上可接受的盐具有一个或多个手性碳原子，因此可以分离得到光学纯度异构体，例如纯的对映异构体，或者外消旋体，或者混合异构体。可以通过本领域的分离方法来获得纯的单一异构体，如手性结晶成盐，或者手性制备柱分离得到。
本发明中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物或其药学上可接受的盐可以以晶型或无定型的形式存在。术语“晶型”是指其中的离子或分子是按照一种确定的方式在三维空间作严格周期性排列，并具有间隔一定距离周期重复出现规律；因上述周期性排列的不同，可存在多种晶型，也即多晶型现象。术语“无定型”是指其中的离子或分子呈现杂乱无章的分布状态，即离子、分子间不具有周期性排列规律。
本发明中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物或其药学上可接受的盐如存在立体异构体，则可以以单一的立体异构体或它们的混合物(例如外消旋体)的形式存在。术语“立体异构体”是指顺反异构体或旋光异构体。这些立体异构体可以通过不对称合成方法或手性分离法(包括但不限于薄层色谱、旋转色谱、柱色谱、气相色谱、高压液相色谱等)分离、纯化及富集，还可以通过与其它手性化合物成键(化学结合等)或成盐(物理结合等)等方式进行手性拆分获得。术语“单一的立体异构体”是指本发明化合物的一种立体异构体相对于该化合物的所有立体异构体的质量含量不低于95％。
本发明中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物或其药学上可接受的盐如存在互变异构体，则可以以单一的互变异构体或它们的混合物的形式存在，较佳地以较稳定的互变异构体为主的形式存在。
本发明还包括同位素标记的本发明所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物或其药学上可接受的盐，其中一个或多个原子被一个或多个具有特定原子质量或质量数的原子取代。可以掺入本发明化合物中的同位素的实例包括但不限于氢，碳，氮，氧，氟，硫和氯的同位素(例如2H，3H，13C，14C，15N，18O，17O，18F，35S和36Cl)。同位素标记的本发明化合物可用于化合物及其前药和代谢物的组织分布的测定；用于此类测定的优选同位素包括3H和14C。此外，在某些情况下，用较重的同位素(例如氘(2H或D))取代可以提供增加的代谢稳定性，这提供了治疗优势，例如增加的体内半衰期或减少的剂量需求。
本发明的同位素标记的化合物通常可以根据本文所述的方法通过用同位素标记的试剂取代非同位素标记的试剂来制备。
本发明中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物或其药学上可接受的盐可通过包括与化学领域公知方法相似的方法合成，其步骤和条件可参考本领域类似反应的步骤和条件，特别是根据本文说明进行合成。起始原料通常是来自商业来源，例如Aldrich或可使用本领域技术人员公知的方法(通过SciFinder、Reaxys联机数据库得到)容易地制备。
本发明中，所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物或其药学上可接受的盐，也可以通过已制备得到的所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物或其药学上可接受的盐，采用本领域常规方法，经外周修饰进而得到其他所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物或其药学上可接受的盐。
用于制备如式I所示的二酮基哌嗪类化合物或其药学上可接受的盐的必要原料或试剂可以商购获得，或者通过本领域已知的合成方法制备。如下实验部分所描述的方法，可以制备游离碱或者其加酸所成盐的本发明的化合物。术语药学上可接受的盐指的是本文所定义的药学上可接受的盐，并且具有母体化合物所有的作用。药学上可接受的盐可以通过在有机碱的合适的有机溶剂中加入相应的酸，根据常规方法处理来制备药学上可接受的盐。
成盐实例包括：对于碱加成盐，有可能通过在水性介质中使用碱金属或碱土金属氢氧化物或醇盐(例如乙醇盐或甲醇盐)或适当碱性有机胺(例如二乙醇胺、胆碱或葡甲胺)处理具有适当酸性质子的本发明化合物来制备碱金属(如钠、钾或锂)或碱土金属(如铝、镁、钙、锌或铋)的盐。
或者，对于酸加成盐，与无机酸成盐，如盐酸、氢溴酸、硫酸、硝酸、磷酸；和有机酸所形成的盐，如醋酸、苯磺酸、苯甲酸、樟脑磺酸、柠檬酸、乙磺酸、富马酸、葡庚糖酸、谷氨酸、乙醇酸、羟基萘甲酸、2-羟基乙磺酸、乳酸、马来酸、苹果酸、草酸、丙酮酸、丙二酸、扁桃酸、甲磺酸、2-萘磺酸、丙酸、水杨酸、琥铂酸、酒石酸、柠檬酸、肉桂酸、对甲苯磺酸或三甲基乙酸。
“本发明的化合物”或“本发明所示的化合物“包括任何如式I所示的二酮基哌嗪类化合物或其药学上可接受的盐。本发明的化合物也可以以水合物或溶剂化物形式存在。
本发明还提供了一种药物组合物，其包括如上所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物或其药学上可接受的盐、一种或多种药物活性成分；还可包括一种或多种其它药用辅料。
所述的药物组合物可为微球载药系统。所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物或其药学上可接受的盐为自组装微球。
所述药物在所述药物组合物中的重量百分比为10％～90％；例如20％～80％。
所述的药物活性成分(药物)可为API分子量500-140000Da的阳离子药物、阴离子药物、亲水/脂性药物、多肽、蛋白质、小分子药物；例如选自胰岛素、度鲁特韦(Dolutegravir)、西地那非等。
例如所述药物活性成分(药物)为难溶性药物。
如上所述的药物组合物的制备方法可为本领域常规的。
本发明还提供了一种如上所述的药物组合物的制备方法，其包括如下步骤：
将含所述的药物活性成分(药物)的溶液加入含所述如式I所示的二酮基哌嗪类化合物或其药学上可接受的盐的碱性溶液中后，调节pH至析出固体，得到所述的药物组合物即可。所述的药物活性成分(药物)与所述如式I所示的二酮基哌嗪类化合物或其药学上可接受的盐的质量比可为7:10；所述的碱性溶液可通过加入1％氨水(v/v)中得到；所述的pH可为5.0；所述的调节pH可通过加入10％冰乙酸水溶液(v/v)调节得到；得到的所述的药物组合物较佳地经过滤洗涤后烘干。
本发明还提供了一种如上所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物或其药学上可接受的盐在作为制剂辅料中的应用；例如，其形成载药微球。具体地，可以将如式I所示的二酮基哌嗪类化合物或其药学上可接受的盐制成具有适宜性质(如颗粒大小、形状、结构强度、溶解度以及低毒性等)的药物载体颗粒，将有效药物成份加载到这种药物载体颗粒上所形成的药物微颗粒可以在低pH值下稳定，在生理pH值下分解，适于口服、注射或者吸入等给药方式实现有效的药物传送。)。
本发明还提供了一种如上所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物的制备方法，其包括如下步骤：在溶剂中，在碱存在下，将如式II所示的化合物进行如下所示的皂化反应，得到所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物即可；
其中，*、n1、n2、Ra和Ra’的定义均如上所述；R’和R”独立地为C1-C8的烷基(例如C1-C6的烷基，又例如C1-C4烷基，所述的C1-C4烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基或叔丁基；还例如甲基)。
所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物的制备方法中，所示的皂化反应的条件和操作可为本领域该类反应中常规的条件和操作；本发明中优选如下：
其中，所述的溶剂可为醇类溶剂(例如乙醇和/或乙醇)。所述的溶剂的用量以不影响反应即可，例如所示的如式II所示的化合物与所述的溶剂的质量体积比为0.1g/L-5g/L(例如0.5g/L-1g/L)。
所述的碱可为碱金属氢氧化物(例如氢氧化钠和/或氢氧化钾)。
所述的碱与所述的如式II所示的化合物的摩尔比可为1:1-10:1(例如1:7-8:1)
所示的皂化反应的温度可为室温至80℃(例如60-70℃)。
所示的皂化反应的进程可采用本领域中的常规监测方法(例如TLC、HPLC或NMR)进行检测，一般以所述的如式II所示的化合物消失或不再反应时作为反应终点。
所述的制备方法还可包括后处理以及结晶；所述的后处理可包括如下步骤：所述的皂化反应结束后，加入酸中和(例如冰醋酸)，析出固体，得到所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物即可。
所述的结晶可包括如下步骤：将如上所述的后处理结束后得到的所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物与三氟乙酸的混合物过滤，滤液与冰醋酸混合后冷却析出固体，过滤，洗涤，得到所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物的晶体。所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物与三氟乙酸的混合物可为所述的如式I所示的二酮基哌嗪类化合物与三氟乙酸在50℃-100℃(例如80℃-90℃)得到。所述的洗涤使用的溶剂可为醇类溶剂(例如乙醇和/或乙醇)。
所述的制备方法还可包括如下步骤，在溶剂中，在碱和缩合剂存在下，将如式III所示的化合物进行如下所示的缩合反应，得到所述的如式II所示的化合物即可；
其中，*、n1、n2、Ra、Ra’、R'和R'的定义均如上所述；
且相同。
所示的缩合反应的条件和操作可为本领域该类反应中常规的条件和操作；本发明中优选如下：
其中，所述的溶剂可为酰胺类溶剂(例如N,N-二甲基甲酰胺DMF和/或N,N-二甲基乙酰胺DMA)、亚砜类溶剂(例如二甲亚砜DMSO)、卤代烃类溶剂(例如二氯甲烷DCM)和环醚类溶剂(例如四氢呋喃THF)中的一种或多种；例如酰胺类溶剂(例如N,N-二甲基甲酰胺DMF和/或N,N-二甲基乙酰胺DMA)、亚砜类溶剂(例如二甲亚砜DMSO)、卤代烃类溶剂(例如二氯甲烷DCM)和环醚类溶剂(例如四氢呋喃THF)。所述的溶剂的用量以不影响反应即可。
所述的缩合反应中，所述的碱可为有机碱(例如三乙胺)。所述的碱与所述的如式III所示的化合物的摩尔比为1.5:1-3:1(例如2:1-2.5:1)。
所述的缩合反应中，所述的缩合剂可为HATU(2-(7-氮杂苯并三氮唑)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯)、EDTA(乙二胺四乙酸)和HBTU(苯并三氮唑-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸盐)中的一种或多种，优选HATU和/或EDTA。所述的缩合剂与所述的如式III所示的化合物的摩尔比为1.0:1-2:1(例如1:1-1.5:1)。
所述的缩合反应中，所述的如式IV所示的化合物与所述的如式III所示的化合物的摩尔比为1.5:1-1:1.5(例如1:1-1.1:1)。
所述的缩合反应的温度可为室温至80℃(例如10-30℃)。
所示的缩合反应的进程可采用本领域中的常规监测方法(例如TLC、HPLC或NMR)进行检测，一般以所述的如式III所示的化合物消失或不再反应时作为反应终点。
所述的制备方法还可包括后处理以及结晶；所述的后处理以及结晶可包括如下步骤：所述的缩合反应结束后，将过滤得到的滤饼在冰醋酸和水中结晶，析出固体，得到所述的如式II所示的化合物即可。
本发明还提供了一种如式II所示的化合物，
其中，*、n1、n2、Ra、Ra’、R'和R'的定义均如上所述。
在本发明某一方案中，所述的如式II所示的化合物为如下任一结构：
本发明还提供了一种如上如式II所示的化合物的制备方法，其包括如下步骤，在溶剂中，在碱和缩合剂存在下，将如式III所示的化合物进行如下所示的缩合反应，得到所述的如式II所示的化合物即可；
其中，*、n1、n2、Ra、Ra’、R'和R'的定义均如上任一方案所述；
所述制备方法的条件和操作可如上任一方案所述。
本发明中，使用以下定义：
除非另外说明，应当应用本文所使用的下列定义。出于本发明的目的，化学元素与元素周期表CAS版，和《化学和物理手册》，第75版，1994一致。此外，有机化学一般原理可参考"Organic Chemistry",Thomas Sorrell,University Science Books,Sausalito:1999,和"March's Advanced Organic Chemistry”by Michael B.Smith and Jerry March,JohnWiley&Sons,New York:2007中的描述，其全部内容通过引用并入本文。
在本说明书中，可由本领域技术人员选择基团及其取代基以提供稳定的结构部分和化合物。当通过从左向右书写的常规化学式描述取代基时，该取代基也同样包括从右向左书写结构式时所得到的在化学上等同的取代基。
在本文中定义的某些化学基团前面通过简化符号来表示该基团中存在的碳原子总数。例如，C1-C6烷基是指具有总共1、2、3、4、5或6个碳原子的如下文所定义的烷基。简化符号中的碳原子总数不包括可能存在于所述基团的取代基中的碳。
在本文中，取代基中定义的数值范围如0至4、1-4、1至3等表明该范围内的整数，如1-6为1、2、3、4、5、6。
按照本技术领域的惯例，这里在结构式中使用用于描绘基团部分或取代基与核心或主链结构连接点处的键。
术语“一种(个)或多种(个)”或“一种(个)或两种(个)以上”是指即1、2、3、4、5、6、7、8、9或更多。
术语“包括”为开放式表达，即包括本发明所指明的内容，但并不排除其他方面的内容。
术语“被取代的”是指特定原子上的任意一个或多个氢原子被取代基取代，包括重氢和氢的变体，只要特定原子的价态是正常的并且取代后的化合物是稳定的。
一般而言，术语“取代的”表示所给结构中的一个或多个氢原子被具体取代基所取代。进一步地，当该基团被1个以上所述取代基取代时，所述取代基之间是相互独立，即，所述的1个以上的取代基可以是互不相同的，也可以是相同的。除非其他方面表明，一个取代基团可以在被取代基团的各个可取代的位置进行取代。当所给出的结构式中不只一个位置能被选自具体基团的一个或多个取代基所取代，那么取代基可以相同或不同地在各个位置取代。
在本说明书的各部分，本发明公开化合物的取代基按照基团种类或范围公开。特别指出，本发明包括这些基团种类和范围的各个成员的每一个独立的次级组合。例如，术语“C1～C6烷基”或“C1～C6烷基”特别指独立公开的甲基、乙基、C3烷基、C4烷基、C5烷基和C6烷基；“C1-4烷基”特指独立公开的甲基、乙基、C3烷基(即丙基，包括正丙基和异丙基)、C4烷基(即丁基，包括正丁基、异丁基、仲丁基和叔丁基)。
术语“卤素”是指氟、氯、溴或碘。
术语“烷氧基”是指基团-O-RX，其中，RX为如上文所定义的烷基。
本文使用的术语"烷基"是指直链或支链饱和烃链，比如含有1至20个碳原子的直链或支链饱和烃链。术语“Cx-Cy烷基"是指含有x至y个碳原子的直链或支链饱和烃。例如“C1-C8烷基"是指含有1至8个碳原子的直链或支链饱和烃。烷基的代表性的例子包括但不局限于：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、3-甲基己基、2，2-二甲基戊基、2，3-二甲基戊基、正庚基、正辛基、正壬基和正癸基。
本文使用的术语"杂烷基"是指烷基中的一个或多个CH2或CH被独立选择的O、S、S(O)、SO2、N或NH替代的基团，且通过碳原子进行连接。例如C2-C8的杂烷基，是指含有2至8个饱和碳原子之外，还含有一个或多个独立选自O、S、S(O)、SO2、N和NH的基团，且通过碳原子进行连接。
本文使用的术语"芳基"是指不含有杂原子的单环或多环芳香环，比如苯基或萘基。
本文使用的术语"环脂烃基"是指单环或桥环的碳环系统(例如"环烷基"、"环烯基")。单环环烷基是含有3至10个碳原子、零个杂原子、饱和或不饱和(非芳环)的碳环系统。饱和单环系统的("环烷基")例子包括环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基和环辛基。饱和单环的"环烷基"可以含有一个或两个亚烷基桥，每个包括一个、两个或三个碳原子，每个桥连接环系的两个非相邻碳原子。这种桥接环烷基环状系统的代表性的例子包括但不局限于：二环[3.1.1]庚烷、二环[2.2.1]庚烷、二环[2.2.2]辛烷、二环[3.2.2]壬烷、二环[3.3.1]壬烷、二环[4.2.1]壬烷、三环[3.3.1.0 3,7]壬烷(八氢-2,5_亚甲基并环戊二烯或去甲金刚烷)和三环[3.3.1.13,7]癸烷(金刚烷)。有些不饱和单环可以含有烯键，具有四个至十个碳原子和零个杂原子("环烯基")。四元环系统的"环烯基"具有一个双键，五或六元环系统的"环烯基"具有一个或两个双键，七或八元环系统的"环烯基"具有一个、两个或三个双键，九或十元环系统的"环烯基"具有一个、两个、三个或四个双键。不饱和单环的"环烯基"的代表性的例子包括但不局限于：环丁烯基、环戊烯基、环己烯基、环庚烯基和环辛烯基。不饱和单环的"环烯基"可以含有一个或两个亚烷基桥，每个包括一个、两个或三个碳原子，每个桥连接环系的两个非相邻碳原子。不饱和桥环含有烯键的"环烯基"代表性的例子包括但不局限于：4，5，6，7-四氢-3aH-茚、八氢萘基和1，6-二氢-并环戊二烯。单环和桥接环"环脂烃基"(例如"环烷基"、"环烯基")可以通过环系内所含有的任何可取代的原子与母体分子部分相连接。
本文使用的术语"杂环脂烃基"或“杂环”是指含有至少一个杂原子、饱和或不饱和(非芳环)的(例如"杂环烷基"、"杂环烯基")、单环或桥接的三、四、五、六、七或八元环，杂原子独立地选自O、N和S。杂环中的氮和硫杂原子可以任选被氧化，并且氮原子可以任选被季铵化。饱和的"杂环烷基"的代表性的例子包括但不局限于：吗啉基、四氢吡喃基、吡咯烷基、哌啶基、二氧戊环基、四氢呋喃基、硫吗啉基、1，4-二噁烷基、四氢噻吩基、四氢硫吡喃基、氧杂环丁烷基、哌嗪基、咪唑烷基、氮杂环丁烷、氮杂环庚烷基、氮丙啶基、二氮杂环庚烷基(diazepany 1)、二硫杂环戊基、二硫杂环己烷基、异噁唑烷基、异噻唑烷基、噁二唑烷基、噁唑烷基、吡唑烷基、四氢噻吩基、噻二唑烷基、噻唑烷基、硫吗啉基、三噻烷基和三噻烷基。不饱和的比如杂环含有烯键的"杂环烯基"代表性的例子包括但不局限于：1，4，5，6-四氢哒嗪基、1，2，3，6-四氢吡啶基、二氢吡喃基、咪唑啉基、异噻唑啉基、噁二唑啉基、异噁唑啉基、噁唑啉基、吡喃基、吡唑啉基、吡咯啉基、噻二唑啉基、噻唑啉基和硫吡喃基。不饱和杂环也包括如下基团：单环和桥接杂环可以通过包含在环内的任何可取代的碳原子或任何可取代的氮原子与母体分子部分连接。
本文使用的术语"杂芳基"、"杂芳环"或"芳族杂环烷基"是指具有至少一个碳原子和一个或多于一个独立选择的氮、氧或硫原子的五元或六元芳香环。本发明的杂芳环通过环中的任何相邻原子连接，条件是：保持正常的原子价。杂芳基的代表性的例子包括但不局限于：呋喃基(包括但不局限于：呋喃-2-基)、咪唑基(包括但不局限于：IH-咪唑-1-基)、异噁唑基、异噻唑基、噁二唑基、1，3-噁唑基、吡啶基(例如：吡啶-4-基、吡啶-2-基和吡啶-3-基)、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、吡唑基、吡咯基、四唑基、噻二唑基、1，3-噻唑基、噻吩基(包括但不局限于：噻吩-2-基和噻吩-3-基)、三唑基和三嗪基。如下代表的结构单元：
本文使用的术语“任选取代”是指其所修饰基团不含有取代基，或含有取代基，比如1、2或3个取代基。当“任选取代”的基团含有取代基时，如1、2或3个取代基，“取代基”可以独立地选自羟基、羧基、卤素、烷基、烷氧基、芳基、芳族杂环基、酰基、磺酰基、巯基、烷硫基、环烷基、杂环烷基、氨基、烷基氨基、二烷基氨基、氰基、酯基或三氟甲基，其中所述基团(如烷基等)可以进一步任选地被，如1、2或3个独立选择的取代基取代。有些时候，当“任选取代”的基团含有取代基时，如1、2或3个取代基，“取代基”可以优先独立选自C1-C4烷基(例如：甲基，乙基等)，卤素尤其是氟，或三氟甲基。例如，“任选取代的烷基”包括不被取代的烷基，也包括被1、2或3个独立地选自羟基、羧基、卤素(例如：F)、烷基(例如：C1～6烷基)、杂烷基(例如：C1～6杂烷基)、烷氧基(例如：C1～6烷氧基)、芳基(例如：苯基)、芳族杂环基(例如：5或6元芳族杂环基)、酰基、磺酰基、巯基、烷硫基、环烷基、杂环烷基、氨基、烷基氨基、二烷基氨基、氰基、酯基或三氟甲基的基团所取代的烷基。
术语“溶剂合物”是指本发明化合物与化学计量或非化学计量的溶剂结合形成的物质。溶剂合物中的溶剂分子可以有序或非有序排列的形式存在。所述的溶剂包括但不限于：水、甲醇、乙醇等。
术语“药学上可接受的”是指盐、溶剂、辅料等一般无毒、安全，并且适合于患者使用。所述的“患者”优选哺乳动物，更优选为人类。
术语“药学上可接受的盐”是指本发明化合物与相对无毒的、药学上可接受的酸制备得到的盐。当本发明的化合物中含有相对碱性的官能团时，可以通过在纯的溶液或合适的惰性溶剂中用足够量的药学上可接受的酸与这类化合物的中性形式接触的方式获得酸加成盐。所述的药学上可接受的酸包括无机酸，所述无机酸包括但不限于：盐酸、氢溴酸、氢碘酸、硝酸、碳酸、碳酸氢根、磷酸、磷酸一氢根、磷酸二氢根、亚磷酸、硫酸、硫酸氢根等。所述的药学上可接受的酸包括有机酸，所述有机酸包括但不限于：乙酸、丙酸、草酸、异丁酸、马来酸、丙二酸、苯甲酸、琥珀酸、辛二酸、反丁烯二酸、乳酸、扁桃酸、邻苯二甲酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、柠檬酸、水杨酸、酒石酸、甲磺酸、异烟酸、酸式柠檬酸、油酸、单宁酸、泛酸、酒石酸氢、抗坏血酸、龙胆酸、富马酸、葡糖酸、糖酸、甲酸、乙磺酸、双羟萘酸(即4,4’-亚甲基-双(3-羟基-2-萘甲酸))、氨基酸(例如谷氨酸、精氨酸)等。当本发明的化合物中含有相对碱性的官能团时，可以被转换成酸加成盐。具体可参见Berge et al.,"PharmaceuticalSalts",Journal of Pharmaceutical Science 66:1-19(1977)、或、Handbook ofPharmaceutical Salts:Properties,Selection,and Use(P.Heinrich Stahl andCamille G.Wermuth,ed.,Wiley-VCH,2002)。
术语“药学上可接受的盐的溶剂合物”中的“药学上可接受的盐”和“溶剂合物”如上所述，是指本发明化合物与1、与相对无毒的、药学上可接受的酸或碱制备得到的2、与化学计量或非化学计量的溶剂结合形成的物质。
本文所用术语“部分”、“结构部分”、“化学部分”、“基团”、“化学基团”是指分子中的特定片段或官能团。化学部分通常被认为是嵌入或附加到分子上的化学实体。
当所列举的取代基中没有指明其通过哪一个原子连接到化学结构通式中包括但未具体提及的化合物时，这种取代基可以通过其任何原子相键合。取代基和/或其变体的组合只有在这样的组合会产生稳定的化合物的情况下才是被允许的。
当所列举的基团中没有明确指明其具有取代基时，这种基团仅指未被取代。例如当“C1～C4烷基”前没有“取代或未取代的”的限定时，仅指“C1～C4烷基”本身或“未取代的C1～C4烷基”。
在本发明的各部分，描述了连接取代基。当该结构清楚地需要连接基团时，针对该基团所列举的马库什变量应理解为连接基团。例如，如果该结构需要连接基团并且针对该变量的马库什基团定义列举了“烷基”或“芳基”，则应该理解，该“烷基”或“芳基”分别代表连接的亚烷基基团或亚芳基基团。
在一些具体的结构中，当烷基基团清楚地表示为连接基团时，则该烷基基团代表连接的亚烷基基团，例如，基团“卤代-C1-C6烷基”中的C1-C6烷基应当理解为C1-C6亚烷基。
除非另有规定，本文使用的所有技术术语和科学术语具有要求保护主题所属领域的标准含义。倘若对于某术语存在多个定义，则以本文定义为准。
应该理解，在本发明中使用的单数形式，如“一种”，包括复数指代，除非另有规定。此外，术语“包括”是开放性限定并非封闭式，即包括本发明所指明的内容，但并不排除其他方面的内容。
除非另有说明，本发明采用质谱、元素分析的传统方法，各步骤和条件可参照本领域常规的操作步骤和条件。
除非另有指明，本发明采用分析化学、有机合成化学和光学的标准命名及标准实验室步骤和技术。在某些情况下，标准技术被用于化学合成、化学分析、发光器件性能检测。
另外，需要说明的是，除非以其他方式明确指出，在本发明中所采用的描述方式“…独立地为”应做广义理解，是指所描述的各个个体之间是相互独立的，可以独立地为相同或不同的具体基团。更详细地，描述方式“…独立地为”既可以是指在不同基团中，相同符号之间所表达的具体选项之间互相不影响；也可以表示在相同的基团中，相同符号之间所表达的具体选项之间互相不影响。
在不违背本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：本发明提供的二酮基哌嗪类化合物可作为自组装的载药微球，实现药物的有效传送。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
实施例1
步骤1：脱水环合反应：在锥形瓶中加入30克ε-苄氧羰基-L-赖氨酸与50克间甲酚，以及5克五氧化二磷，加热到200℃，在反应过程中将水份蒸馏出去，然后将反应物在水和氢氧化钠(10:1)的混合溶液中冷却并生成沉淀。将沉淀物分离出来并用30毫升乙醇冲洗后，过滤后即得到中间体(2S,5S)-2,5-双[4-(N-苄氧羰基)氨基丁基]-3,6-二酮哌嗪的粗产物20.6克。将得到的粗产物在100毫升冰醋酸溶液中加热(100℃)，之后再加入30毫升纯净水冷却，然后用50毫升冰醋酸溶液将结晶物冲洗后，即得到中间体(2S,5S)-2,5-双[4-(N-苄氧羰基)氨基丁基]-3,6-二酮哌嗪的精制品11.2克。
步骤2：氢化反应：将上步产物11.2克溶于50毫升冰醋酸溶液中，加入催化剂(10％钯/碳)，在充满氢气的反应釜中进行氢化反应。将得到的混合液冷却后过滤。然后将滤出液进行蒸馏以去除冰醋酸成份，即得到(2S,5S)-2,5-双(4-氨基丁基)-3,6-二酮哌嗪的醋酸盐。
MS：257(M+H)。
步骤3：缩合反应：将上步产物溶于DMF中，加入等当量的间苯二甲酸单甲酯，两当量的三乙胺和等当量的HATU，室温下进行缩合反应。液相检测原料消失后加入100毫升水，然后将得到的固体物质分离出来，即得(2S,5S)-2,5-双{4-[N-(3’-甲氧羰基)苯酰基]氨基丁基}-3,6-二酮哌嗪的固体粗产物5.8克。将得到的固体粗产物加入20毫升冰醋酸，再加入20毫升水冷却。之后用10毫升冰醋酸溶液将结晶物冲洗后，即得到(2S,5S)-2,5-双{4-[N-(3’-甲氧羰基)苯酰基]氨基丁基}-3,6-二酮哌嗪的精制品3.8克。
MS：582(M+H)。
步骤4：皂化反应：将上步得到的产品(按理论计为6.5mmol)加入20毫升甲醇与氢氧化钠2g(按理论计为50mmol,7.7eq)的混合溶液加热到70℃，然后过滤之后加入冰醋酸冷却到室温。将固体物质分离出来后用20毫升水冲洗后得到(2S,5S)-2,5-双{4-[N-(3’-羧酸基)苯酰基]氨基丁基}-3,6-二酮哌嗪的粗产物2.5克。
步骤5：重结晶：将上步得到的粗产物加入10毫升三氟乙酸后加热到90℃，将混合物过滤后将滤液冷却后加入10毫升冰醋酸后再进一步冷却。将固体物质分离出来后用10毫升甲醇冲洗，然后用10毫升纯净水冲洗后将固体物质干燥，即得到(2S,5S)-2,5-双{4-[N-(3’-羧酸基)苯酰基]氨基丁基}-3,6-二酮哌嗪的精制品1.8克。
MS：575(M+Na)。
1H NMR((400MHz,CDCl3)δ1.331～1.356(m,4H),1.480～1.509(m,4H),1.651～1.700(m,4H),3.210～3.249(m,4H),3.781～3.809(m,2H),7.531～7.570(m,2H),8.021～8.044(m,4H),8.101(s,2H),8.389～8.403(m,2H),8.626(m,2H).
实施例2：
步骤1：脱水环合反应：在锥形瓶中加入36克ε-苄氧羰基-L-赖氨酸与59克间甲酚，以及6克五氧化二磷，加热到200℃，在反应过程中将水份蒸馏出去，然后将反应物在水和氢氧化钠(10:1)的混合溶液中冷却并生成沉淀。将沉淀物分离出来并用36毫升乙醇冲洗后，过滤后即得到中间体(2S,5S)-2,5-双[4-(N-苄氧羰基)氨基丁基]-3,6-二酮哌嗪的粗产物24.8克。将得到的粗产物在120毫升冰醋酸溶液中加热(100℃)，之后再加入36毫升纯净水冷却，然后用60毫升冰醋酸溶液将结晶物冲洗后，即得到中间体(2S,5S)-2,5-双[4-(N-苄氧羰基)氨基丁基]-3,6-二酮哌嗪的精制品13.5克。
步骤2：氢化反应：将上步产物13.5克溶于60毫升冰醋酸溶液中，加入催化剂(10％钯/碳)，在充满氢气的反应釜中进行氢化反应。将得到的混合液冷却后过滤。然后将滤出液进行蒸馏以去除冰醋酸成份，即得到(2S,5S)-2,5-双(4-氨基丁基)-3,6-二酮哌嗪的醋酸盐。
MS：257(M+H)。
步骤3：
缩合反应：将上步产物溶于DMF中，加入等当量的对苯二甲酸单甲酯，两当量的三乙胺和等当量的HATU，室温下进行缩合反应。液相检测原料消失后加入119毫升水，然后将得到的固体物质分离出来，即得(2S,5S)-2,5-双{4-[N-(4’-甲氧羰基)苯酰基]氨基丁基}-3,6-二酮哌嗪的固体粗产物6.9克。将得到的固体粗产物加入24毫升冰醋酸，再加入24毫升水冷却。之后用12毫升冰醋酸溶液将结晶物冲洗后，即得到(2S,5S)-2,5-双{4-[N-(4’-甲氧羰基)苯酰基]氨基丁基}-3,6-二酮哌嗪的精制品4.1克。
MS：582(M+H)。
步骤4：皂化反应：将上步得到的产品加入22毫升甲醇与氢氧化钠2.2g的混合溶液加热到70℃，然后过滤之后加入冰醋酸冷却到室温。将固体物质分离出来后用22毫升水冲洗后得到(2S,5S)-2,5-双{4-[N-(4’-羧酸基)苯酰基]氨基丁基}-3,6-二酮哌嗪的粗产物2.7克。
步骤5：重结晶：将上步得到的粗产物加入11毫升三氟乙酸后加热到90℃，将混合物过滤后将滤液冷却后加入11毫升冰醋酸后再进一步冷却。将固体物质分离出来后用11毫升甲醇冲洗，然后用11毫升纯净水冲洗后将固体物质干燥，即得到(2S,5S)-2,5-双{4-[N-(4’-羧酸基)苯酰基]氨基丁基}-3,6-二酮哌嗪的精制品1.9克。
MS：575(M+Na)。
1H NMR((400MHz,CDCl3)δ1.342～1.357(m,4H),1.476～1.511(m,4H),1.721～1.730(m,4H),3.211～3.238(m,4H),3.801～3.812(m,2H),8.032～8.055(m,4H),8.175～8.199(m,4H),8.372～8.404(m,2H),8.640(m,2H).
实施例3：
步骤1：脱水环合反应：在锥形瓶中加入25克ε-苄氧羰基-L-赖氨酸与42克间甲酚，以及4.2克五氧化二磷，加热到200℃，在反应过程中将水份蒸馏出去，然后将反应物在水和氢氧化钠(10:1)的混合溶液中冷却并生成沉淀。将沉淀物分离出来并用25毫升乙醇冲洗后，过滤后即得到中间体(2S,5S)-2,5-双[4-(N-苄氧羰基)氨基丁基]-3,6-二酮哌嗪的粗产物17.2克。将得到的粗产物在83毫升冰醋酸溶液中加热(100℃)，之后再加入25毫升纯净水冷却，然后用42毫升冰醋酸溶液将结晶物冲洗后，即得到中间体(2S,5S)-2,5-双[4-(N-苄氧羰基)氨基丁基]-3,6-二酮哌嗪的精制品9.3克。
步骤2：氢化反应：将上步产物9.3克溶于41毫升冰醋酸溶液中，加入催化剂(10％钯/碳)，在充满氢气的反应釜中进行氢化反应。将得到的混合液冷却后过滤。然后将滤出液进行蒸馏以去除冰醋酸成份，即得到(2S,5S)-2,5-双(4-氨基丁基)-3,6-二酮哌嗪的醋酸盐。
步骤3：
缩合反应：将上步产物溶于DMF中，加入等当量的邻苯二甲酸单甲酯，两当量的三乙胺和等当量的HATU，室温下进行缩合反应。液相检测原料消失后加入83毫升水，然后将得到的固体物质分离出来，即得(2S,5S)-2,5-双{4-[N-(2’-甲氧羰基)苯酰基]氨基丁基}-3,6-二酮哌嗪的固体粗产物4.8克。将得到的固体粗产物加入17毫升冰醋酸，再加入17毫升水冷却。之后用8毫升冰醋酸溶液将结晶物冲洗后，即得到(2S,5S)-2,5-双{4-[N-(2’-甲氧羰基)苯酰基]氨基丁基}-3,6-二酮哌嗪的精制品3.1克。
MS：582(M+H)。
步骤4：皂化反应：将上步得到的产品加入16毫升甲醇与氢氧化钠1.6g的混合溶液加热到70℃，然后过滤之后加入冰醋酸冷却到室温。将固体物质分离出来后用16毫升水冲洗后得到(2S,5S)-2,5-双{4-[N-(2’-羧酸基)苯酰基]氨基丁基}-3,6-二酮哌嗪的粗产物2.0克。
步骤5：重结晶：将上步得到的粗产物加入8毫升三氟乙酸后加热到90℃，将混合物过滤后将滤液冷却后加入8毫升冰醋酸后再进一步冷却。将固体物质分离出来后用8毫升甲醇冲洗，然后用8毫升纯净水冲洗后将固体物质干燥，即得到(2S,5S)-2,5-双{4-[N-(2’-羧酸基)苯酰基]氨基丁基}-3,6-二酮哌嗪的精制品1.4克。
MS：575(M+Na)
1H NMR((400MHz,CDCl3)δ1.333～1.350(m,4H),1.484～1.501(m,4H),1.709～1.731(m,4H),3.221～3.236(m,4H),3.810-～3.836(m,2H),8.006～8.073(m,6H),8.183～8.205(m,2H),8.373～8.400(m,2H),8.617～8.628(m,2H).
实施例4：
步骤1：脱水环合反应：在锥形瓶中加入150克ε-苄氧羰基-L-赖氨酸与250克间甲酚，以及25克五氧化二磷，加热到200℃，在反应过程中将水份蒸馏出去，然后将反应物在水和氢氧化钠(10:1)的混合溶液中冷却并生成沉淀。将沉淀物分离出来并用150毫升乙醇冲洗后，过滤后即得到中间体(2S,5S)-2,5-双[4-(N-苄氧羰基)氨基丁基]-3,6-二酮哌嗪的粗产物103克。将得到的粗产物在500毫升冰醋酸溶液中加热(100℃)，之后再加入150毫升纯净水冷却，然后用250毫升冰醋酸溶液将结晶物冲洗后，即得到中间体(2S,5S)-2,5-双[4-(N-苄氧羰基)氨基丁基]-3,6-二酮哌嗪的精制品56克。
步骤2：氢化反应：将上步产物溶于250毫升冰醋酸溶液中，加入催化剂(10％钯/碳)，在充满氢气的反应釜中进行氢化反应。将得到的混合液冷却后过滤。然后将滤出液进行蒸馏以去除冰醋酸成份，即得到(2S,5S)-2,5-双(4-氨基丁基)-3,6-二酮哌嗪的醋酸盐。
步骤3：
缩合反应：将部分上步产物溶于DMF中，加入等当量的3-甲氧羰基-5-甲基苯甲酸，两当量的三乙胺和等当量的HATU，室温下进行缩合反应。液相检测原料消失后加入119毫升水，然后将得到的固体物质分离出来，即得(2S,5S)-2,5-双{4-[N-(3’-甲氧羰基-5’-甲基)苯酰基]氨基丁基}-3,6-二酮哌嗪的固体粗产物6.9克。将得到的固体粗产物加入24毫升冰醋酸，再加入24毫升水冷却。之后用12毫升冰醋酸溶液将结晶物冲洗后，即得到(2S,5S)-2,5-双{4-[N-(3’-甲氧羰基-5’-甲基)苯酰基]氨基丁基}-3,6-二酮哌嗪的精制品4.1克。
MS：609(M+H)。
步骤4：皂化反应：将上步得到的产品加入22毫升甲醇与氢氧化钠2.2g的混合溶液加热到70℃，然后过滤之后加入冰醋酸冷却到室温。将固体物质分离出来后用22毫升水冲洗后得到(2S,5S)-2,5-双{4-[N-(3’-甲氧羰基-5’-甲基)苯酰基]氨基丁基}-3,6-二酮哌嗪的粗产物2.7克。
步骤5：重结晶：将上步得到的粗产物加入10毫升三氟乙酸后加热到90℃，将混合物过滤后将滤液冷却后加入11毫升冰醋酸后再进一步冷却。将固体物质分离出来后用11毫升甲醇冲洗，然后用11毫升纯净水冲洗后将固体物质干燥，即得到(2S,5S)-2,5-双{4-[N-(3’-甲氧羰基-5’-甲基)苯酰基]氨基丁基}-3,6-二酮哌嗪的精制品1.9克。
MS：603(M+Na)。
1H NMR((400MHz,CDCl3)δ1.333～1.351(m,4H),1.478～1.502(m,4H),1.650～1.702(m,4H),2.417(s,6H),3.215～3.245(m,4H),3.787～3.803(m,2H),8.001～8.039(m,4H),8.112(s,2H),8.502～8.517(m,2H),8.644(m,2H)。
实施例5：
缩合反应：
将实施例4中的产物10g溶于DMF中，加入等当量的3-甲氧羰基-5-苯基苯甲酸，两当量的三乙胺和等当量的HATU，室温下进行缩合反应。液相检测原料消失后加入100毫升水，然后将得到的固体物质分离出来，即得(2S,5S)-2,5-双{4-[N-(3’-甲氧羰基-5’-苯基)苯酰基]氨基丁基}-3,6-二酮哌嗪的固体粗产物7.2克。将得到的固体粗产物加入28毫升冰醋酸，再加入28毫升水冷却。之后用15毫升冰醋酸溶液将结晶物冲洗后，即得到(2S,5S)-2,5-双{4-[N-(3’-甲氧羰基-5’-苯基)苯酰基]氨基丁基}-3,6-二酮哌嗪的精制品3.5克。
MS：734(M+H)。
步骤4：皂化反应：将上步得到的产品加入25毫升甲醇与氢氧化钠2.0g的混合溶液加热到70℃，然后过滤之后加入冰醋酸冷却到室温。将固体物质分离出来后用25毫升水冲洗后得到(2S,5S)-2,5-双{4-[N-(3’-甲氧羰基-5’-苯基)苯酰基]氨基丁基}-3,6-二酮哌嗪的粗产物3.5克。
步骤5：重结晶：将上步得到的粗产物加入12毫升三氟乙酸后加热到90℃，将混合物过滤后将滤液冷却后加入12毫升冰醋酸后再进一步冷却。将固体物质分离出来后用12毫升甲醇冲洗，然后用12毫升纯净水冲洗后将固体物质干燥，即得到(2S,5S)-2,5-双{4-[N-(3’-甲氧羰基-5’-苯基)苯酰基]氨基丁基}-3,6-二酮哌嗪的精制品1.5克。
MS：705(M+H)
1H NMR((400MHz,CDCl3)δ1.329～1.348(m,4H),1.482～1.500(m,4H),1.673～1.699(m,4H),3.222～3.268(m,4H),3.793～3.816(m,2H),7.564～7.601(m,6H),8.000～8.023(m,4H),8.211(s,2H),8.413～8.447(m,2H),8.643～8.660(m,2H),8.904～8.965(m,4H).
实施例6：
根据实施例1所述的方法制备得到(2S,5S)-2,5-双{4-[N-(3’-羧酸基-5’-环戊基)苯酰基]氨基丁基}-3,6-二酮哌嗪1.7g。
MS：711(M+Na)
1H NMR((400MHz,CDCl3)δ1.320～1.348(m,4H),1.491～1.522(m,4H),1.647～1.704(m,16H),2.035～2.060(m,4H),2.626～2.663(m,4H),3.237～3.288(m,4H),3.821～3.844(m,2H),7.564～7.611(m,6H),8.050(s,2H),8.204～8.232(m,2H),8.325(s,2H),8.437(s,2H),8.655～8.687(m,2H),8.904～8.925(m,4H).
实施例7：
根据实施例1所述的方法制备得到(2S,5S)-2,5-双{4-[N-(3’-羧酸基-5’-哌啶基)苯酰基]氨基丁基}-3,6-二酮哌嗪2.1g。
MS：719(M+H)
1H NMR((400MHz,CDCl3)δ1.343～1.370(m,4H),1.485～1.526(m,10H),1.660～1.689(m,4H),3.237～3.299(m,8H),3.801～3.820(m,2H),7.530(s,2H),7.562(s,2H),7.783(s,2H),8.115(s,2H),8.632(m,2H).
实施例8：
根据实施例1所述的方法制备得到(2S,5S)-2,5-双{4-{N-[3’-羧酸基-5’-(1H-四唑基)]苯酰基}氨基丁基}-3,6-二酮哌嗪3.2g。
MS：689(M+H)
1H NMR((400MHz,CDCl3)δ1.302～1.324(m,4H),1.466～1.499(m,4H),1.692～1.717(m,4H),3.176～3.203(m,4H),3.785～3.802(m,2H),7.994(s,2H),8.193(m,2H),8.678(m,2H),8.784(s,2H),9.089(s,2H).
实施例9：
根据实施例1所述的方法制备得到(2S,5S)-2,5-双{4-{N-[3’-羧酸基-5’-氟-苯酰基}氨基丁基}-3,6-二酮哌嗪1.4g。
MS：589(M+H)
1H NMR((400MHz,CDCl3)δ1.332～1.354(m,4H),1.476～1.491(m,4H),1.667～1.701(m,4H),3.199～3.225(m,4H),3.774～3.803(m,2H),7.921～7.960(m,6H),8.298(m,2H),8.632(m,2H).
实施例10：
根据实施例1所述的方法制备得到(2S,5S)-2,5-双{4-{N-[3’-羧酸基-5’-羟基苯酰基}氨基丁基}-3,6-二酮哌嗪2.2g。
MS：585(M+H)
1H NMR((400MHz,CDCl3)δ1.333～1.360(m,4H),1.482～1.501(m,4H),1.653～1.692(m,4H),3.208～3.239(m,4H),3.881～3.900(m,2H),7.584～7.617(m,6H),8.235～8.259(m,2H),8.631～8.666(m,2H).
实施例11：
根据实施例1所述的方法制备得到(2S,5S)-2,5-双{4-{N-[3’-羧酸基-5’-甲氧基苯酰基}氨基丁基}-3,6-二酮哌嗪1.5g。
MS：613(M+H)
1H NMR((400MHz,CDCl3)δ1.329～1.355(m,4H),1.490～1.514(m,4H),1.654～1.688(m,4H),3.207～3.243(m,4H),3.795(s,6H),3.887～3.906(m,2H),7.216(s,2H),7.759(s,2H),7.899(s,2H),8.231～8.249(m,2H),8.621～8.646(m,2H).
实施例12：
根据实施例1所述的方法制备得到(2S,5S)-2,5-双{4-{N-[3’-羧酸基-5’-二甲氨基苯酰基}氨基丁基}-3,6-二酮哌嗪2.8g。
MS：639(M+H)
1H NMR((400MHz,CDCl3)δ1.322～1.347(m,4H),1.501～1.536(m,4H),1.673～1.706(m,4H),3.183～3.211(m,4H),3.392(s,12H),3.769～3.811(m,2H),7.567(s,2H),7.703(m,2H),7.937(m,2H),8.230～8.260(m,2H),8.701～8.730(m,2H).
实施例13：
根据实施例1所述的方法制备得到(2S,5S)-2,5-双{4-{N-[3’-羧酸基-5’-二甲氨基苯酰基}氨基丁基}-3,6-二酮哌嗪3.8g。
MS：689(M+H)
实施例14：
使用ε-苄氧羰基-D-赖氨酸为起始原料，根据实施例1所述的方法制备得到(2R,5R)-2,5-双{4-[N-(3’-羧酸基)苯酰基]氨基丁基}-3,6-二酮哌嗪2.6克。
MS：553(M+H)
实施例15：使用ε-苄氧羰基-DL-赖氨酸为起始原料，根据实施例1所述的方法制备得到(2S,5R)-2,5-双{4-[N-(3’-羧酸基)苯酰基]氨基丁基}-3,6-二酮哌嗪3.5克。
MS：553(M+H)。
实施例16载药性的评价
实验目的：以度鲁特韦(Dolutegravir,以下简称Dol)为模型药物，进行FDKP以及其衍生物的载药性初步研究。
实验方法：精密称量FDKP或其衍生物100mg，加入1％氨水(v/v)15mL溶解，过滤膜除去不溶性物质；精密称量度鲁特韦70mg，加入水溶液1mL溶解，磁力搅拌条件下滴加入FDKP溶液中，继续以10％冰乙酸水溶液(v/v)调节pH至5.0，析出固体，过滤洗涤后烘干，得到Dol-FDKP-Der。
上一步得到的溶于醋酸铵溶液中，调节pH致全溶，过滤膜除去不溶性物质。然后通过面积对比，通过HPLC检测度鲁特韦含量。
HPLC测试方法如下：
色谱柱：Ultimate XB-C18(4.6×150mm，3μm)
流速：1.0ml/min
波长：230nm柱温：25℃
流动相A：0.1％磷酸
流动相B：乙腈
时间(min)
流动相A(％)
流动相B(％)
0.00
60
40
12.00
10
90
17.00
10
90
17.01
60
40
25.00
60
40
实验结果：载药数据结果
由上可见，本发明的代表性化合物均实现了20％以上的载药量，显示了较好的载药性能；且大多数化合物，例如化合物1-4，7-9，11-12，14-15均优于FDKP的载药效果；其中，实施例1、7、8、12化合物显著优于FDKP。
实施例17细胞毒性
一、实验目的
检测FDKP及衍生物、对于小鼠成纤维细胞(NIH/3T3)的毒性。
二、试验材料：
试剂：FDKP及衍生物、MTT、DMSO、DEME培养基、gibico血清等。
器材：96孔板、ep管、离心管等。
三、实验步骤
1.FDKP及衍生物溶液的配置
精密称取15mg FDKP或衍生物溶于3ml的5％基础培养基中制备得5mg/ml的初始溶液，继续用5％基础培养基将其稀释至2.5mg/ml，1.25mg/ml，0.625mg/ml，0.313mg/ml，0.156mg/ml，0.078mg/ml，0.039mg/ml。
2.MTT溶液配置
称取10mg的MTT溶于2ml的pbs溶液中，得浓度为5mg/ml的MTT溶液。
3.具体试验步骤
将3T3细胞稀释至适宜浓度，以每孔5000个细胞的密度接种于96孔板中(N＝6),于37℃，5％CO2的条件下培养12小时。
随后，移除培养基，每孔中加入含有不同浓度的FDKP或衍生物的培养基100ul，继续分别培养24小时。
移除各孔培养基，加入100ul新鲜培养基和10ul MTT溶液，于37℃，5％CO2的条件下继续培养4小时。
随后，移除孔中溶液，并加入150ul DMSO，于室温下震荡使结晶物充分溶解。酶标仪于490nm处记录各组OD值。
根据以下公式计算细胞活力：
细胞活力百分数(％)＝【(OD实验组-OD空白组)/(OD对照组-OD空白组)】*100％.
细胞毒性检测结果
由上可见，本发明的代表性化合物均显示较低的细胞毒性，除化合物7、11以外，可实现与FDKP基本相当的效果；其中，实施例1-3、5-6、8-11、13-15在各浓度下均大于70％，化合物5、11、14-15优于FDKP。
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