一种3-芳基吡唑啉酮类化合物在制备胰脂酶抑制剂中的应用
阅读说明：本技术 一种3-芳基吡唑啉酮类化合物在制备胰脂酶抑制剂中的应用 (Application of 3-aryl pyrazolone compound in preparation of pancreatic lipase inhibitor ) 是由 鲍晓泽 杨洋 王鸿 叶欣艺 任金辉 于 2020-12-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种如式I所示的3-芳基吡唑啉酮类化合物在制备胰脂酶抑制剂中的应用,并经过结构优化发现了一个新的先导化合物23。本发明首次将3-芳基吡唑啉酮类化合物用于制备胰脂酶抑制剂,并据此发现了新的先导化合物,为开发基于脂胰酶的脂质代谢调控靶标药物提供潜在选择。(The invention discloses application of a 3-aryl pyrazolone compound shown as a formula I in preparation of a pancreatic lipase inhibitor, and a new lead compound 23 is discovered through structural optimization. The invention firstly uses the 3-aryl pyrazolone compound to prepare the pancreatic lipase inhibitor, and finds a new lead compound according to the preparation method, thereby providing a potential choice for developing a lipid metabolism regulation target drug based on lipopancreatin.)
技术领域
本发明涉及一种3-芳基吡唑啉酮类化合物在制备胰脂酶抑制剂中的应用，属于精细有机化学及生物医药技术领域。
背景技术
近年来，随着人口老龄化进程加快及生活方式的改变，中国超重和肥胖发生率迅速升高，已成为超重和肥胖发生率上升最快的国家。《中国居民营养与健康状况监测报告(2010—2013)》显示，我国成年人超重患病率为32.4％，肥胖患病率为13.2％，中心性肥胖患病率为45.2％。肥胖疾病的影响因素复杂多样，多伴随有甘油三酯、胆固醇、血压水平高于正常值等。研究表明甘油三酯、胆固醇等酯类代谢异常可显著增加动脉粥样硬化、II型糖尿病等疾病的发生风险[L. Menegaut,C.Thomas,L.Lagrost,D.Masson,CurrOpinElectrochem,2017,28,19-26.]。因此，围绕脂类物质合成、转运、代谢和存储的关键靶点，研发可调控脂类代谢的有效药物是预防和治疗代谢性疾病的一个重要方向。
胰脂酶(pancreatic lipase,PL)使人体能够摄取利用食物中的甘油三酯(TG)。膳食脂肪，尤其是含有12-18碳脂肪酸的TG，主要被PL水解为单酰甘油和游离脂肪酸，从而被小肠上皮细胞吸收，然后在体内重新合成脂肪。研究表明，抑制 PL活性，可以导致人体对食物中的脂肪水解吸收受阻，有助于肥胖，2型糖尿病和三高等疾病的辅助治疗。
吡唑啉酮是一类在药物和活性化合物中非常重要的骨架，如药物依达拉奉、氨基比林等。因其易于合成且结构修饰较为方便，开发此类骨架在治疗疾病中的应用目前也是药物化学领域研究的热点。因此，开发易于合成的基于吡唑啉酮骨架的胰脂酶抑制剂，可以作为先导化合物为相关药物的开发提供基础。
发明内容
本发明的目的是提供一种3-芳基吡唑啉酮类化合物及其在制备胰脂酶抑制剂中的应用，与降血脂药联合用药方面具有潜在应用前景。
本发明采用的技术方案：
第一方面，本发明提供一种式(I)所示的3-芳基吡唑啉酮类化合物在制备胰脂酶抑制剂中的应用，结构式如下：
式(I)中，所述R为C1-C3烷基、苯基；所述R1为苯基，卤素单取代苯基， C1-C3烷基取代苯基，C1-C3烷氧基取代苯基，2-噻吩基，1-萘基或2-萘基等；所述R2为C1～C3的烷基、乙烯基、2-噻吩基、2-呋喃基、1-萘基、2-萘基、苯基、 2-硝基苯基、卤素单取代苯基，4-三氟甲基苯基、3，5-二三氟甲基苯基、C1-C3 烷基取代苯基，C1-C3烷氧基取代苯基；所述卤素为氟、氯、溴。
进一步，优选所述R为甲基、苯基；所述R1为苯基、2-氟苯基、3-甲基苯基、 4-甲基苯基、2-萘基、2-噻吩基；所述R2为甲基、乙基、乙烯基、2-噻吩基、2- 呋喃基、苯基、2-硝基苯基、2-氯代苯基、4-溴代苯基、4-氟代苯基、4-三氟甲基苯基、3，5-二三氟甲基苯基、2-甲基苯基、3-甲基苯基、4-甲基苯基、4-甲氧基苯基、1-萘基。
进一步，优选式(I)所示5-吡唑啉酮类化合物为下列之一：
第二方面，本发明提供一种式(23)所示3-芳基吡唑啉酮类化合物，所述化合物23的制备按如下步骤进行，所述反应式如下：
(1)式24的化合物与碳酸二甲酯、氢化钠按摩尔比1:1-3:1-3于甲苯中， 120℃制备式25所示化合物；
(2)式25的化合物与2-噻吩甲醛、冰醋酸和四氢吡咯按摩尔比 1:1-2:0.1-1:0.1-1于甲苯中，120℃制备式26所示化合物；
(3)式26的化合物与硼氢化钠按摩尔比1:1-2于吡啶中，室温下制备式27 所示化合物；
(4)式27的化合物与苯肼按摩尔比1:1-2于120℃回流反应，重结晶制备式23所示化合物；
进一步，所述化合物23按如下步骤制备：
1)于室温下，在装有恒压滴加漏斗和回流冷凝装置的两口瓶中加入碳酸二甲酯以及甲苯，充分搅拌，分批次加入NaH(优选4次)，升温至120℃；随后滴加质量浓度34％的2-萘乙酮(24)甲苯溶液，滴加完毕后，搅拌30分钟；冷却反应体系至室温，于冰浴中加入冰水淬灭；之后用3M的盐酸调节pH为5～6 之间，并用乙酸乙酯(20mL×3)萃取，合并乙酸乙酯相，用无水硫酸钠干燥，浓缩至无液体蒸出，获得黄色油状液体，即为3-萘-3-氧丙酸甲酯(25)，直接用于下一步反应；所述2-萘乙酮(24)与碳酸二甲酯物质的量之比为1：1-3，优选1:2.5；2-萘乙酮(24)与氢化钠物质的量制备为1:1-3，优选1:2.5；所述甲苯总的体积用量以2-萘乙酮(24)物质的量计为1.5mL/mmol；
2)于室温下，在装有分水器和冷凝管的圆底烧瓶中加入3-萘-3-氧丙酸甲酯 (25)和甲苯a搅拌，随后加入2-噻吩甲醛，冰醋酸以及四氢吡咯，并在分水器中加入甲苯b加热至135℃反应6～12h；用TLC监测(展开剂为石油醚：乙酸乙酯＝20：1，v/v)反应结束后加入水淬灭反应，并用乙酸乙酯(20mL×3)萃取，合并乙酸乙酯相，用无水硫酸钠干燥，浓缩至无液体蒸出，以体积比20：1 的石油醚/乙酸乙酯为洗脱剂进行硅胶柱层析，TLC监测(展开剂为石油醚：乙酸乙酯＝20：1，v/v)，收集Rf值为0.2～0.3的组分，浓缩至干，获得黄色固体 26；所述3-萘-3-氧丙酸甲酯(25)与2-噻吩甲醛物质的量之比为1:1-2，优选1:1； 3-萘-3-氧丙酸甲酯(25)与冰醋酸物质的量之比为1:0.1-1，优选1:0.1；3-萘-3- 氧丙酸甲酯(25)与四氢吡咯物质的量之比为1:0.1-1，优选1:0.1；所述甲苯a 体积用量以3-萘-3-氧丙酸甲酯(25)物质的量计为3mL/mmol；所述甲苯a体积用量以3-萘-3-氧丙酸甲酯(25)物质的量计为1mL/mmol；甲苯a和甲苯b均为甲苯，为了区分不同步骤加入量的不同而命名，字母本身没有含义；
3)在圆底烧瓶里加入化合物26和吡啶，随后加入硼氢化钠于室温下磁力搅拌2h，加入2M盐酸淬灭反应，并用乙酸乙酯进行萃取，水相再用乙酸乙酯萃取，合并乙酸乙酯相，用无水硫酸钠干燥，浓缩至无液体蒸出，以体积比20：1 的石油醚/乙酸乙酯为洗脱剂进行硅胶柱层析，TLC监测(展开剂为石油醚：乙酸乙酯＝20：1，v/v)，收集Rf值为0.2～0.3的组分，浓缩至干，获得无色油状液体0.9g，即为化合物27；所述化合物26与硼氢化钠物质的量之比为1:1-2；所述吡啶体积用量以化合物26物质的量计为3-5mL/mmol；
4)常温下在圆底烧瓶里加入化合物27和苯肼，加热至120℃搅拌回流反应， TLC(展开剂为石油醚：乙酸乙酯＝20：1)监测反应进程；反应结束后加入乙醇并降温至90℃重结晶，得到的晶体以体积比20：1的石油醚/乙酸乙酯为洗脱剂进行硅胶柱层析，TLC监测(展开剂为石油醚：乙酸乙酯＝20：1，v/v)，收集 Rf值为0.2～0.3的组分，浓缩至干，得到产物23；所述化合物27与苯肼物质的量之比为1:1-2。
本发明还提供一种所述式(I)所示的3-芳基吡唑啉酮类化合物在制备减肥药物中的应用，为开发基于PL的脂质代谢调控靶标药物提供潜在选择。
与现有技术相比，本发明有益效果主要体现在：本发明首次将3-芳基吡唑啉酮类化合物用于制备胰脂酶抑制剂，并据此发现了新的先导化合物23(IC50值 0.34，与现有市售具有较多副作用的减肥药奥斯利他(IC50值0.19)效果相当，有望在开发副作用较少的新型减肥药中提供潜在选择。
附图说明
图1为化合物23对脂胰酶(PL)的抑制曲线(纵坐标：脂胰酶残余活性；横坐标：抑制剂浓度)。
图2为化合物26的TLC监测图。
图3为化合物23的TLC监测图。
图4为化合物26的1H NMR图。
图5为化合物23的1H NMR图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的解释说明，但具体实施例并不对本发明作任何限定。除非特别说明，实施例中所涉及的试剂、方法均为本领域常用的试剂和方法。
其中，化合物1-22为文献报道的已知化合物，其根据文献步骤合成(F.Risitano,G.Grassi,F.Caruso,F.Foti,Tetrahedron,1996,52,1443-1450；T.Coutts,M.Abdel,Can.J.Chem., 1975,53,3637-44；X.Sheng,J.Zhang,H.Yang,G.Jiang,Org.Lett.,2017,19,2618-2621；F.Xue,X. Bao,L.Zou,J.Qu,B.Wang,Adv.Synth.Catal.,2016,358,3971-3976.)
本发明所述室温为25-30℃。
实施例1：先导化合物1-苯基-3-萘基-4-噻吩甲基--吡唑啉酮23的制备
(1)化合物26的制备
1)于室温下，在装有恒压滴加漏斗和回流冷凝装置的50mL两口瓶中加入 4.2mL碳酸二甲酯(0.05mol)以及20mL甲苯，充分搅拌。分4批次加入2.0 g NaH(0.05mol)，每次0.5g，升温至120℃。随后滴加10mL的质量浓度34％的2-萘乙酮(24，2-萘乙酮含量20mmol)甲苯溶液。滴加完毕后，搅拌30分钟。冷却反应体系至室温，于冰浴中加入冰水(约20mL)淬灭。之后用3M 的盐酸调节pH为5～6之间，并用乙酸乙酯(20mL×3)萃取，合并乙酸乙酯相，用无水硫酸钠干燥，浓缩至无液体蒸出，获得黄色油状物，即为3-萘-3-氧丙酸甲酯(25)4.5g，直接用于下一步反应。
2)于室温下，在装有分水器和冷凝管的100mL圆底烧瓶中加入2.2828g 的3-萘-3-氧丙酸甲酯(25，10mmol)和30mL甲苯搅拌，随后加入0.9mL(10 mmol)2-噻吩甲醛，0.06mL(1mmol)冰醋酸以及0.08mL(1mmol)四氢吡咯，并在分水器中加入10mL甲苯加热至135℃反应12h。用TLC监测(展开剂为石油醚：乙酸乙酯＝20：1，v/v)，反应结束后加入水淬灭反应，并用乙酸乙酯 (20mL×3)萃取，合并乙酸乙酯相，用无水硫酸钠干燥，浓缩至无液体蒸出，以体积比20：1的石油醚/乙酸乙酯为洗脱剂进行硅胶柱层析，用TLC监测(展开剂为石油醚：乙酸乙酯＝20：1，v/v)，收集Rf值为0.2～0.3的组分(图2)，浓缩至干，获得黄色固体26(2.4g)，质量产率71.2％。1H NMR图见图4。
1H NMR(600MHz,CDCl3)δ8.45(s,1H),8.15(s,1H),8.13(dd,J＝8.6,1.7Hz,1H),7.93 (dd,J＝8.6Hz,1.7Hz,2H),7.88(d,J＝8.0Hz,1H),7.61(ddd,J＝8.2,6.9,1.2Hz,1H),7.53 (ddd,J＝8.1,7.0,1.2Hz,1H),7.36-7.31(m,1H),7.31-7.28(m,1H),6.95(dd,J＝5.0,3.8Hz, 1H),3.74(s,3H)；13C NMR(151MHz,CDCl3)δ195.2,165.7,136.2(2C),135.2,134.1,133.5, 132.6,131.9,131.6,129.9,129.0,128.9,127.9,127.8,126.7,124.1,52.6。
(2)化合物23的制备
1)在50mL的圆底烧瓶里加入1.2121g的化合物26(3.76mmol)、0.1565g (4.1mmol)硼氢化钠和13mL的吡啶，室温下磁力搅拌2h，随后加入2M盐酸 (20mL)淬灭反应，并用乙酸乙酯进行萃取，水相再用乙酸乙酯萃取，合并乙酸乙酯相，用无水硫酸钠干燥，浓缩至无液体蒸出，以体积比20：1的石油醚/ 乙酸乙酯为洗脱剂进行硅胶柱层析，TLC(展开剂为石油醚：乙酸乙酯＝20：1) 监测反应进程，收集Rf值为0.2～0.3的组分(图3)，浓缩至无液体流出，获得无色油状物0.9g，即为化合物27，并直接进行下一步反应；
2)常温下在50mL的圆底烧瓶里加入1.22g的化合物27(3.76mmol)和0.447g(4.136mmol)的苯肼，加热至120℃搅拌回流反应，TLC(展开剂为石油醚：乙酸乙酯＝20：1，v/v)监测反应进程。反应结束后加入20mL乙醇并降温至90℃进行重结晶，得到的晶体即为产物母液(0.4g)，将产物母液以体积比20：1的石油醚/乙酸乙酯为洗脱剂进行硅胶柱层析，TLC(展开剂为石油醚：乙酸乙酯＝20：1)监测反应进程，收集Rf值为0.2～0.3的组分，浓缩至干，得到产物23 (0.08g)，质量产率31.6％。TLC图见图3，1H NMR图见图5。
1H NMR for enol form(400MHz,DMSO-d6)δ11.25(s,1H),8.11(s,1H),8.01-7.86(m, 5H),7.84(d,J＝8.5Hz,1H),7.60-7.46(m,4H),7.33(s,1H),7.26(d,J＝5.7Hz,1H),6.91(dd,J ＝4.9,3.5Hz,1H),6.88(s,1H),4.27(s,2H).；13C NMR(151MHz,DMSO-d6)δ151.4,148.9, 145.5,139.3,133.3,132.8,131.9,129.5,128.5,128.2,128.0,127.4,126.8,126.6,126.4,126.1, 125.6,124.8,124.3,122.0,119.1,99.7,23.3；HRMS(ESI)m/zCalcd.for C24H19N2OS([M+H]+) 383.1213,Found 383.1205.
实施例2、抑制胰脂酶活性的评估
1、化合物23对于胰脂酶活性的抑制
(1)选取(猪)胰脂酶(购买自Sigma-Aldrich，Cas 8049-47-6)用0.1M的柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲液(pH 7.4)稀释至1.0mg/mL，放在冰板上备用以避免失活。
(2)准备胰脂酶代谢反应体系：pH 7.4的柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲液(0.1M) 194μL和胰脂酶(1.0mg/mL)2μL；
(3)向反应体系中加入2μL不同浓度(0.00、0.01、0.05、0.10、0.50、1.00、 5.00、10.00、20.00、30.00μM)的化合物23的DMSO溶液，剧烈震荡后于37℃孵育10min；
(4)加入2μL浓度为1.0mM的探针底物4-甲基伞形酮油酸酯(4-MUO) 的DMSO溶液，放入37℃酶标仪连续检测30min；通过与空白组(DMSO)对照并用Prins 6.0拟合获得IC50值，结果见表1。(注：每个样品浓度做三组平行)
2、化合物1-化合物22对脂胰酶活性的抑制
将步骤1中化合物23替换为化合物1-化合物22和奥利司他，其他操作相同，结果见表1。化合物23对脂胰酶的抑制效果优秀，接近市售药物奥利司他。
表1、3-芳基吡唑啉酮对脂胰酶活性的抑制率