D‑3‑磷酸甘油酸脱氢酶别构抑制剂及其应用制造技术

本发明专利技术公布了一种D‑3‑磷酸甘油酸脱氢酶别构抑制剂及其应用。其结构如式I所示，R1、R2、R3相同或不同，各自独立代表氢、卤素、硝基、羟基、氨基、羧基、烷基、烷氧基、卤素取代烷基、羧酸酯基、磺酰胺基、酰胺基或N‑烷基取代酰胺基，或者其中相邻的两个取代基成环；R4代表烷基、卤素取代烷基、氨基、环烷基、芳基或取代芳基；X是O、N或S。体外酶活性测试和细胞活性实验证实，该化合物可特异性抑制D‑3‑磷酸甘油酸脱氢酶的活性，抑制癌细胞的生长。该化合物单独或与其他抗癌药物组合应用，可治疗、预防或抑制乳腺癌、结肠癌、黑色素瘤及非小细胞肺癌等肿瘤疾病。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及治疗和预防由于丝氨酸代谢紊乱导致的各种疾病的药物，特别涉及作为D-3-磷酸甘油酸脱氢酶抑制剂的一类化合物，以及该化合物及其组合用药在治疗乳腺癌、结肠癌、黑色素瘤、非小细胞肺癌及其它疾病中的应用。
技术介绍
人体中的D-3-磷酸甘油酸脱氢酶(PHGDH)催化丝氨酸合成第一步，是丝氨酸合成通路中的关键酶。PHGDH于2011年被证实在人类40％的黑色素瘤细胞或70％的三阴性乳腺癌细胞等存在过表达的情况，进行PHGDH基因的敲除实验发现，这些癌细胞在体内以及体外的生长被大幅度抑制【(1)Locasale,J.W.,Grassian,A.R.,Melman,T.,Lyssiotis,C.A.,Mattaini,K.R.,Bass,A.J.,Heffron,G.,Metallo,C.M.,Muranen,T.,Sharfi,H.,etal.(2011).Phosphoglyceratedehydrogenasedivertsglycolyticfluxandcontributestooncogenesis.Nat.Genet.43,869-874.(2)Possemato,R.,Marks,K.M.,Shaul,Y.D.,Pacold,M.E.,Kim,D.,Birsoy,K.,Sethumadhavan,S.,Woo,H.K.,Jang,H.G.,Jha,A.K.,etal.(2011).Functionalgenomicsrevealthattheserinesynthesispathwayisessentialinbreastcancer.Nature476,346-350.】。因此，以PHGDH作为抗癌靶标进行药物设计具有广阔前景。由于PHGDH活性口袋体积较小、辅基NAD+在生物体内浓度高达0.3mM以及PHGDH完整晶体结构至今未解出等原因，基于PHGDH活性口袋的药物设计进展缓慢。新的思路是开展PHGDH的别构调控，设计PHGDH的抑制剂。蛋白质中的别构调控可以描述为别构分子结合在蛋白的非活性位点而导致蛋白活性发生改变的现象。别构药物的优势在于其具有高专一性，调控靶标蛋白活性而不是完全使其丧失活性，且其只在内源配体存在的情况下发挥效应等。有文献指出：PHGDH基因的敲除与抗癌药物顺铂、阿霉素等联用可在体内及体外显著提高抗癌药物的生物活性[(3)Jing,Z.,Heng,W.,Xia,L.,Ning,W.,Yafei,Q.,Yao,Z.,andShulan,Z.(2015)DownregulationofphosphoglyceratedehydrogenaseinhibitsproliferationandenhancescisplatinsensitivityincervicaladenocarcinomacellsbyregulatingBcl-2andcaspase-3,CancerBiol.Ther.16,541-548.(4)Zhang,X.,andBai,W.(2016)Repressionofphosphoglyceratedehydrogenasesensitizestriple-negativebreastcancertodoxorubicin,CancerChemother.Pharmacol.78,655-659.)，这为开展PHGDH抑制剂与抗癌药物联合使用提供了参考。迄今为止，未见PHGDH抑制剂进入临床研究的报道，也未见其与抗癌药物联合使用的药物效果被报道。针对PHGDH别构位点开展药物设计并将别构抑制剂用于肿瘤预防与治疗，具有新颖性和创造性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一类可作为PHGDH的别构抑制剂的化合物及其制备方法。本专利技术的目的还在于提供上述化合物在制备治疗和预防某些乳腺癌、结肠癌、黑色素瘤及非小细胞肺癌等疾病药物中的应用。本专利技术的目的还在于提供上述化合物与其它PHGDH抑制剂或抗癌药物组合用药在制备治疗和预防某些乳腺癌、结肠癌、黑色素瘤及非小细胞肺癌等疾病药物中的应用。本专利技术通过对PHGDH蛋白表面性质分析，发现适合小分子结合的潜在别构位点(参见图1)，并针对所预测位点进行了虚拟筛选。然后设计并合成新的化合物，并通过体外酶活性测试和细胞活性测试证实，本专利技术提供的化合物为PHGDH抑制剂。本专利技术提供的可以作为PHGDH的别构抑制剂的化合物具有如下结构通式：式I中，R1、R2、R3相同或不同，各自独立代表氢、卤素、硝基、羟基、氨基、羧基、烷基、烷氧基、卤素取代烷基、羧酸酯基、磺酰胺基、酰胺基或N-烷基取代酰胺基，或者其中相邻的两个取代基(R1和R2或者R2和R3)成环；R4代表烷基、卤素取代烷基、氨基、环烷基、未取代或取代芳基；X是O、N或S。所述卤素包括F、Cl、Br和I。当R1、R2和R3中的一个或多个为烷基时，优选为C1～C12烷基，更优选为C1～C6烷基，例如甲基、乙基、丙基、异丙基等；为烷氧基时，优选为C1～C8烷氧基，更优选为C1～C4烷氧基，例如甲氧基、乙氧基、丙氧基等；为卤素取代烷基时，优选为一个或多个卤素取代的C1～C12烷基，更优选为一个或多个卤素取代的C1～C6烷基，常为氟取代，例如三氟甲基。当R1、R2和R3中的一个或多个为所述羧酸酯基时，优选为C1～C8酯氧基(-COOCnH2n+1，n为1～7的整数)，更优选为C1～C4酯氧基，例如甲氧酯基、乙氧酯基、异丙氧酯基等。当R1、R2和R3中的一个或多个为所述N-烷基取代酰胺基时，优选为C1～C12烷基取代的酰胺基，更优选为C1～C6烷基取代的酰胺基，例如N-甲基酰胺基、N,N-二甲基酰胺基等。当R1和R2或者R2和R3成环时，相邻的两个取代基联合代表1,3-丁二烯-1,4-亚基、1,4-二丁基等。当R4为烷基时，优选为C1～C12烷基，更优选为C1～C6烷基，例如甲基、乙基、丙基、异丙基等。当R4为卤素取代烷基时，优选为一个或多个卤素取代的C1～C12烷基，更优选为一个或多个卤素取代的C1～C6烷基，例如三氟甲基等。当R4为环烷基时，优选为C5～C7环烷基，例如环己基。当R4为未取代或取代芳基时，所述芳基优选为苯基，所述取代芳基更优选为4-取代的苯基，苯基上的取代基优选为C1～C6烷基、卤素取代的C1～C6烷基、硝基、C1～C4烷氧基等，例如4-三氟甲基苯基、4-硝基苯基。特别的，本专利技术所述式I化合物不包括下面所列的10个具体化合物：上述式I化合物可以通过多步有机合成制备得到，以5-溴-2-糠醛(或5-甲酰基呋喃-2-硼酸或5-溴噻吩-2-甲醛)为起始原料，先制备苯基取代的五元杂环醛中间体，再用取代氨基硫脲与苯基取代的五元杂环醛反应，经多步有机合成得到式I所示的抑制剂。式I化合物的其他具体例子参见实施例2中的表1。此合成路线所用的化学物质为市售产品或者可通过现有技术合成得到，进行反应时，所采用的操作方法和操作步骤以及反应条件和中间体等，都是依据本领域技术人员熟知的有机合成方法设计、实施的，并公开于实施例中。本专利技术通过体外酶活测试、细胞活性测试实验证实，式I所示的化合物可特异性抑制PHGDH活性。通过式I化合物别构抑制PHGDH，可降低PHGDH在癌细胞中的过表达，本文档来自技高网...

【技术保护点】
式I化合物：式I中，R1、R2、R3相同或不同，各自独立代表氢、卤素、硝基、羟基、氨基、羧基、烷基、烷氧基、卤素取代烷基、羧酸酯基、磺酰胺基、酰胺基或N‑烷基取代酰胺基，或者其中相邻的两个取代基成环；R4代表烷基、卤素取代烷基、氨基、环烷基、芳基或取代芳基；X是O、N或S；且下面所列的10个化合物除外：

【技术特征摘要】
1.式I化合物：式I中，R1、R2、R3相同或不同，各自独立代表氢、卤素、硝基、羟基、氨基、羧基、烷基、烷氧基、卤素取代烷基、羧酸酯基、磺酰胺基、酰胺基或N-烷基取代酰胺基，或者其中相邻的两个取代基成环；R4代表烷基、卤素取代烷基、氨基、环烷基、芳基或取代芳基；X是O、N或S；且下面所列的10个化合物除外：2.如权利要求1所述的式I化合物，其特征在于，当R1、R2和R3中的一个或多个为烷基时，所述烷基为C1～C12烷基；当R1、R2和R3中的一个或多个为烷氧基时，所述烷氧基为C1～C8烷氧基；当R1、R2和R3中的一个或多个为卤素取代烷基时，所述卤素取代烷基为一个或多个卤素取代的C1～C12烷基；当R1、R2和R3中的一个或多个为羧酸酯基时，所述羧酸酯基为C1～C8酯氧基；当R1、R2和R3中的一个或多个为N-烷基取代酰胺基时，所述N-烷基取代酰胺基为C1～C12烷基取代的酰胺基。3.如权利要求1所述的式I化合物，其特征在于，当R1和R2或者R2和R3成环时，相邻的两个取代基联合代表1,3-丁二烯亚基或1,4-二丁基。4.如权利要求1所述的式I化合物，其特征在于，当R4为烷基时，所述烷基为C1～C12烷基；当R4为卤素取代烷基时，所述卤...

【专利技术属性】
技术研发人员：来鲁华，刘莹，王倩，刘培，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：北京;11