一种具有双手性中心的多取代哌嗪类化合物及其制备方法和应用

本发明涉及医药，尤其涉及一种具有双手性中心的多取代哌嗪类化合物及其制备方法和应用。

背景技术：

1、mpro是一种半胱氨酸蛋白酶，负责与plpro一同切割多聚蛋白pp1a/b，从而产生16负责病毒复制的非结构蛋白，其中mpro负责切割产生其中的12种，在病毒的复制过程中发挥了不可或缺的作用。mpro以同源二聚体的形式发挥功能，结构上有单体a和b组成，在二聚体活化后，以特定的后行发挥催化功能。其每个单体有3个结构域组成，分别是结构域i（氨基酸8-101）、结构域ii（氨基酸102-184）、结构域iii（氨基酸201-303）。前期的研究揭示了几乎所有的冠状病毒的主蛋白酶共享底物结合区，表明mpro具有高度的保守性。此外，该蛋白对于底物的切割涉及leu-gln (ser, ala, gly)序列，这是冠状病毒共有且独有的特征序列，人体内没有切割此底物的蛋白酶。因此针对该靶点可能研发出选择性高且具有广谱效果的抗新冠药物，所以mpro一直是抗新冠病毒小分子药物研发富有潜力的靶标。

2、针对sars-cov-2 mpro的抑制剂，上市药物多为拟肽类共价抑制剂，如奈玛特韦、先诺特伟、该类抑制剂需要与cyp抑制剂（利托那韦）联用以提升药代参数，存在药物-药物相互作用的风险，限制了应用人群。并且随着病毒的变异，体外传代实验表明，奈玛特韦已经产生耐药性。非共价抑制剂中仅恩司特韦目前在日本获批紧急上市，但是其降低重症和死亡率方面的尚未公布。目前处于临床研究阶段的如fb2001、pf-00835231等，同属拟肽类共价抑制剂，其结构单一，同质化严重。非共价抑制剂通常具备更好的成药性，不需要与cyp抑制剂联用，针对新冠病毒疾病的反复性、潜在的耐药性以及为应对未来冠状病毒所做技术储备，研发新型的非拟肽非共价的抗新冠药物具有十分重要的意义。

3、

4、吡啶酰基哌嗪类化合物gc-14(ic50=0.4μm，ec50=1.1μm)是一类骨架全新的sars-cov-2非肽类主蛋白酶抑制剂，经过进一步优化得到取代烟酰基哌嗪类化合物gc-78(ic50=0.22 μm，ec50=0.68 μm)，结构分别如下：

5、

6、其（在活性和药代性质方面有了一定的提升，但是仍需进一步优化（discoveryand crystallographic studies of trisubstituted piperazine derivatives as non-covalent sars-cov-2 main protease inhibitors with high target specificity andlow toxicity. journal of medicinal chemistry, 2022;65(19), 13343–13364.；design, synthesis, and biological evaluation of trisubstituted piperazinederivatives as noncovalent severe acute respiratory syndrome coronavirus 2main protease inhibitors with improved antiviral activity and favorabledruggability. journal of medicinal chemistry, 2023;66(23), 16426–16440.），以期获得具备成为候选药物的潜力的非拟肽类非共价类抗新冠药物。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种具有双手性中心的多取代哌嗪类化合物，结构为通式(i)所示，能够用于sars-cov-2 mpro的抑制剂，具有活性高、细胞毒性低的特点。

2、本发明的目的之二在于提供一种上述化合物的制备方法。

3、本发明的目的之三在于提供一种药物组合物。

4、本发明的目的之四在于提供上述化合物或其药学上可接受的盐在制备mpro酶抑制剂中的应用。

5、本发明的目的之五在于提供上述化合物或其药学上可接受的盐在制备抗冠状病毒药物中的应用

6、本发明的目的采用如下技术方案实现：

7、本发明提出一种通式(i)的化合物，或其药学上可接受的盐、对映异构体、非对映异构体、外消旋体、溶剂合物、水合物、多晶型或同位素变体，以及它们的混合物：

8、(i)其中， r选自任选被r*取代的苄胺基、c3-c8脂肪胺基、3-7元杂环胺基；

9、所述r*选自芳基、c1-c10烷基、x、-r’or’’、-r’oor’’和-r’c(o)nr’’；

10、所述x选自f和cl；

11、所述r’ 选自c1-c6烷基；

12、所述r’’选自h、c1-c8烷基、3-8元杂环基和3-8元卤代杂环基。

13、在其中一些实施方式中，所述的通式(i)的化合物，或其药学上可接受的盐、对映异构体、非对映异构体、外消旋体、溶剂合物、水合物、多晶型或同位素变体，以及它们的混合物，其特征在于，其特征在于，r的结构为；其中， r1选自h、c1-c6烷基；

14、r2选自h、c1-c8烷基、-r2’or2’’、-r2’oor2’’和-r2’c(o)nr2’’；

15、所述r2’ 选自c1-c6烷基；

16、所述r2’’选自h、oh、c1-c6烷基、3-8元杂环基和3-8元卤代杂环基；

17、r3选自c1-c8烷基、苯基及其衍生物、含n和/或s原子的3-8元杂环基其衍生物；所述衍生物为其中一个或多个氢原子被氟原子、氯原子、芳基、羟基、氨基、-or3’取代；所述r3’选自c1-c6烷基。

18、其中，r1和r2之间、r2和r3之间或r1和r3之间可通过饱和或不饱和的c-c键连接。

19、在其中一些实施方式中，所述的通式(i)的化合物，或其药学上可接受的盐、对映异构体、非对映异构体、外消旋体、溶剂合物、水合物、多晶型或同位素变体，以及它们的混合物，其特征在于，r选自：

20、

21、在其中一些实施方式中，包括通式(ⅱ)的化合物：

22、(ⅱ)

23、其中，r1*选自h、c1-c4链烷基、c3-c6环烷基、-r1-1or1-2和-r1-1oor1-2；所述r1-1选自c1-c3烷基；所述r1-2选自h、c1-c4烷基、3-8元卤代烷基。

24、在其中一些实施方式中，包括通式(ⅲ)的化合物：

25、(ⅲ)

26、其中，r2’、r2’’独立选自h、c1-c4链烷基和c3-c6环烷基；或r2’和r2’’连接形成的c3-c6环烷基。

27、在其中一些实施方式中，包括通式(ⅳ)的化合物：其中，r3*选自c1-c5烷基或其中的一个或多个氢被羟基、氯原子、氟原子取代的c1-c5烷基。

28、在其中一些实施方式中，包括通式(ⅴ-1)或(ⅴ-2)的化合物：

29、(ⅴ-1)(ⅴ-2)

30、其中，r4*和r5*独立选自h、c1-c5烷基；

31、r6*选自c1-c5烷基、或其中的一个或多个氢被羟基、氯原子、氟原子取代的c1-c5烷基。

32、在其中一些实施方式中，包括通式(ⅵ)的化合物：(ⅵ)其中，r7选自c1-c5烷基、苯基及其衍生物、含n和/或s原子的3-8元杂环基其衍生物和；所述衍生物为其中一个或多个氢原子被氟原子、氯原子、芳基、羟基、氨基、-or3’取代；所述r3’和**r独立选自c1-c4烷基。

33、在其中一些实施方式中，包括通式(ⅶ-1)或(ⅶ-2)的化合物：

34、(ⅶ-1)(ⅶ-2)其中，r8和r9独立选自h、c1-c5烷基和-r8’or8’’；

35、所述r8’选自c1-c3烷基；所述r8’’选自h、c1-c4烷基、3-8元卤代烷基；

36、其中，r10选自c1-c5烷基、c1-c5卤代烷基、含o、s或n的3-6元杂环基。

37、在其中一些实施方式中，包括通式(ⅷ-1)或(ⅷ-2)的化合物：

38、(ⅷ-1)(ⅷ-2)通式(ⅷ-1)中，r11选自f和cl，r12选自h、f和cl；或r11和r12连接形成c3-c6环烷基、c3-c6卤代环烷基；且所述c3-c6环烷基、c3-c6卤代环烷基可选自饱和或不饱和结构；

39、r13选自h、c1-c4烷基、c1-c4卤代烷基；

40、通式(ⅷ-2)中，r11选自f和cl；r11’和r11’’独立选自h、c1-c4烷基、c1-c4卤代烷基。

41、在其中一些实施方式中，通式(i)的化合物选自：

42、

43、

44、

45、

46、

47、

48、

49、

50、本发明提供一种化合物的制备方法，其合成路线包括：

51、。

52、优选地，当目标产物为a1-a6，b1-b3，c1-c4，d1-d4，e2-e3，e5-e24时，化合物的制备方法，见合成路线a，包括以下步骤：

53、以3,4-二氯苯硼酸1和boc-哌嗪甲酸甲酯2为起始原料，二氯甲烷作为反应溶剂，在醋酸铜催化下通过chan-lam偶联反应得到中间体3；然后经三氟乙酸脱去boc保护基得到中间体4；中间体4在hatu的作用下，与4-甲氧基烟酸在dmf中发生酰胺缩合反应得到中间体5；中间体5经氢氧化锂水解得到中间体6；中间体6在hatu的作用下，与各种胺类化合物在dmf中通过酰胺缩合反应得到目标产物a1-a6，b1-b3，c1-c4，d1-d4，e2-e3，e5-e24。

54、合成路线a包括：

55、

56、试剂及条件：（i）醋酸铜，氧气，吡啶，二氯甲烷，室温；（ii）三氟乙酸，二氯甲烷，室温；（iii）4-甲氧基烟酸，hatu，diea，dmf，室温；（iv）氢氧化锂，甲醇，四氢呋喃，水，室温；（v）各种胺类化合物，hatu，diea，dmf，室温。

57、在其中一些实施方式中，化合物的制备方法，见合成路线b，包括以下步骤：以路线a合成所得化合物a6为原料，在氢氧化锂水解下得到中间体7；中间体7在hatu的作用下，与各种胺类化合物在dmf中通过酰胺缩合反应得到目标产物f1-f10。

58、合成路线b：

59、

60、其中，r2*选自-nr2**；所述r2**选自h、oh、甲氧基、c1-c6烷基、3-8元杂环基和3-8元卤代杂环基。

61、本发明提出一种化合物的制备方法，其合成路线包括：

62、

63、优选地，化合物的制备方法，见合成路线c，包括以下步骤：3,4-二氯苯硼酸1与(s)-boc-哌嗪甲酸8为起始原料，二氯甲烷为反应溶剂，在醋酸铜催化下通过chan-lam偶联反应得到中间体9；中间体9在hatu的作用下，与各种胺类衍生物(含rg结构的胺类化合物，r为rg时，目标化合物选自化合物g1-g7)在dmf中通过酰胺缩合反应得到中间体10a-10h；中间体10a-10h经三氟乙酸脱除boc保护基得到中间体11a-11h；中间体11a-11h在hatu的作用下，与4-甲氧基烟酸在dmf中发生酰胺缩合反应得到最终产物g1-g7。

64、合成路线c包括：

65、

66、本发明提供一种药物组合物，其含有所述化合物，或其药学上可接受的盐，和药学上可接受的赋形剂。

67、本发明提供一种所述化合物或其药学上可接受的盐在制备mpro酶抑制剂中的应用。

68、本发明提供一种所述化合物或其药学上可接受的盐在制备抗冠状病毒药物中的应用。

69、优选地，所述冠状病毒为新型冠状病毒（sars-cov-2）。

70、相比现有技术，本发明的有益效果在于：

71、本发明的一种具有双手性中心的多取代哌嗪类化合物，能够用于靶向sars-cov-2mpro非拟肽非共价类抑制剂，对sars-cov-2及其突变株omicron ba.2和xbb.1均具有良好的抑制效果，其活性高，并且具有较低的细胞毒性，适用于制备抗sars-cov-2病毒药物。