1-(2-甲氧基苯基)-4-[3-(萘-1-氧基)-2-羟基丙基]哌嗪光学异构体及其盐、制备方法和应用 【技术领域】
本发明涉及哌嗪的光学异构体，具体来说是涉及1-(2-甲氧基苯基)-4-[3-(萘-1-氧基)-2-羟基丙基]哌嗪光学异构体，还涉及这些光学异构体的盐，制备方法以及在制备治疗高血压和前列腺增生的药物中的应用。
背景技术
手性是生物体系的一个基本特征，很多内源性大分子物质，如酶、载体、受体、血浆蛋白和多糖等都含有手性对映体。手性对映体药物通过与体内大分子的不同立体结合，可产生不同的分布，吸收，代谢和排泄过程，从而导致药物动力学参数的变化。由于手性药物的两个对映体的体内过程不同，因而可能具有不同的药理作用，甚至药效拮抗，或者一个对映体是消旋体药物不良反应的根源。目前常用的700多种药物有一半至少含有一个手性中心，其中90％为外消旋体。手性药物的研究是受体药物研究的发展趋势和研究热点，也是新药研究的一个有效的方法。
消旋的1-(2-甲氧基苯基)-4-[3-(萘-1-氧基)-2-羟基丙基]哌嗪据文献记载其合成方法是用萘酚和消旋环氧氯丙烷在含NaOH的二氧六环和水体积比为4∶1的混合溶液中回流反应2.5小时先得到(1-萘氧基)-甲基环氧乙烷，收率为53％(见文献1：Rauls D O，Baker J K，J.Med Chem，1979，22(1)，81-86.)。(1-萘氧基)-甲基环氧乙烷再与甲氧基苯基哌嗪在异丙醇或乙醇中加热回流反应，制得相应的消旋1-(2-甲氧基苯基)-4[3-(萘-1-氧基)-2-羟基丙基]哌嗪(见文献2：Witte E C，et al.US patent 3997666，Witte E C，et al.DE 2408804和文献3：Pollord C B，Fernandez J B.J Org Chem，1958，23(12)：1935-1937)。据报道(见文献4：Himmel H M.Cardio Drug Reviews，1994，12(1)：32-47)，1-(2-甲氧基苯基)-4-[3-(萘-1-氧基)-2-羟基丙基]哌嗪可用于治疗高血压病，但是其光学异构体及其制备方法则还未见报道，因此其光学异构体对疗效的影响还有待研究。
目前使用较多的治疗高血压的药物主要是以哌唑嗪(prazosin)为代表的α1受体阻滞剂，钙拮抗剂和血管紧张素转化酶抑制剂，其中哌唑嗪主要作用于血管平滑肌。哌唑嗪类药物如哌唑嗪、特拉多嗪、多沙唑嗪在结构上属于呋喃羰基哌嗪类，实验表明它们不具有受体亚型选择性，因而会产生体位性低血压及反射性心动过速等副作用。
前列腺增生症(BPH)是老年男性的常见疾病，以基质(平滑肌和结缔组织)增生为主要病征，在我国的40岁左右男性中约有5％～10％出现了前列腺增生的病理改变，并且患病率随年龄增长而上升，在80岁的男性中的患病率达到了80％。目前治疗前列腺增生的药物基本分两类，一类采用5α-还原酶抑制剂抑制前列腺增生，另一类则采用α1-受体拮抗剂舒张前列腺平滑肌细胞来达到缓解尿路梗阻的目的，并且第二类的效果较为显著。然而目前所采用的α1-受体拮抗剂也不具有受体亚型选择性，因此同样会引起直立性低血压和反射性心动过速等副作用。
【发明内容】
本发明的目的在于开发出1-(2-甲氧基苯基)-4-[3-(萘-1-氧基)-2-羟基丙基]哌嗪单一的光学异构体，另一目的是开发出这类光学异构体的制备方法，又一目的是开发出这类光学异构体在治疗高血压和前列腺增生中的应用，进一步的目的是提供这类光学异构体的盐。
我们通过将R-或S-对甲苯磺酰缩水甘油酯与1-萘酚反应，得到的中间体与1-(2-甲氧苯基)哌嗪反应，或者用消旋环氧氯丙烷与1-萘酚反应，得到的中间体在钴催化剂存在下与1-(2-甲氧苯基)哌嗪反应，最终得到了1-(2-甲氧基苯基)-4-[3-(萘-1-氧基)-2-羟基丙基]哌嗪的R或S构型的单一光学异构体，单一光学异构体比其消旋体更能有效地抗高血压，对前列腺增生也有极好的疗效，并且对心率无影响，从而实现了本发明的目的。
本发明由以下式(1)或式(2)表示的1-(2-甲氧基苯基)-4-[3-(萘-1-氧基)-2-羟基丙基]哌嗪的光学异构体R或S：
式(1) 式(2)
本发明的上述光学异构体R或S的制备方法，其特征是包括以下的步骤：
(1)将R-对甲苯磺酰缩水甘油酯或S-对甲苯磺酰缩水甘油酯与1-萘酚在N，N-二甲基甲酰胺中，在碱性环境下以及氮气的保护下，室温反应2～12小时，加水终止反应，萃取，洗涤有机层，干燥，纯化，得到下述式(3)表示的(1-萘氧基)-甲基环氧乙烷的R或S构型的单一异构体。
式(3)
(2)将上述式(3)表示的R或S构型的(1-萘氧基)-甲基环氧乙烷与1-(2-甲氧苯基)哌嗪在极性质子性溶剂中回流反应，回收溶剂，重结晶，得到上述式(1)或式(2)表示的1-(2-甲氧基苯基)-4-[3-(萘-1-氧基)-2-羟基丙基]哌嗪的光学异构体R或S。
步骤(1)所述R-或S-对甲苯磺酰缩水甘油酯与1-萘酚的反应中所述的碱性环境可以由强碱例如NaOH或NaH等提供，终止反应前加水量为20～120mL，所述地萃取可以每次用100mL乙酸乙酯共萃取3次，所述的有机层可以用饱和食盐水洗涤，所述的干燥可以采用无水Na2SO4，所述的纯化可以采用硅胶柱层析，以体积比为30∶1的石油醚-乙酸乙酯为洗脱液。
步骤(2)可以采用现有的方法制备，例如参考文献2(Witte E C，et al.US patent 3997666；Witte E C et al.DE 2408804.)和文献3(Pollord C B，Fernandez J B.J Org Chem.，1958，23(12)：1935-1937)。
步骤(2)中的1-(2-甲氧苯基)哌嗪可以用现有方法制备，例如可以参考文献5(Jain P C，Kapoor V，Anand Nitya.J Med Chem，1967，10(5)：812-818.)，其制备方法包括以下步骤：
a.二乙醇胺与二氯亚砜在氯仿中于50～70℃反应2小时，除去溶剂并重结晶，得到二(2-氯乙基)胺盐酸；
b.二(2-氯乙基)胺盐酸盐和邻甲氧基苯胺在正丁醇中回流反应24小时，加入去酸剂碳酸钾，再回流反应48小时，过滤，冷却重结晶，得到1-(2-甲氧苯基)哌嗪盐酸盐；
c.将1-(2-甲氧苯基)哌嗪盐酸盐溶于水，调节pH值至13～14，搅拌，萃取，洗涤有机相，干燥，得到1-(2-甲氧苯基)哌嗪。
步骤(2)中所述的极性质子性溶剂，可以是异丙醇或乙醇等，所述的回流反应的时间可以是1～10小时，所述重结晶可以用95％的乙醇重结晶。
本发明的单一光学异构体R或S的另一制备方法，其特征是包括以下的步骤：
A.将消旋环氧氯丙烷和1-萘酚在含有氢氧化钠的乙醇溶液中室温反应2～20小时，蒸去乙醇，加水，萃取，合并萃取液，洗涤有机相，干燥，减压蒸馏，收集160～165℃/266Pa馏分，得到式(3)表示的消旋的(1-萘氧基)-甲基环氧乙烷；
B.将催化剂希弗碱二价或三价钴络合物溶于非质子性溶剂，滴加有机酸，室温搅拌5～10分钟后滴加1-(2-甲氧苯基)哌嗪的叔丁基甲醚溶液，搅拌5～10分钟后，再加入上述式(3)表示的(1-萘氧基)-甲基环氧乙烷的消旋体，室温反应2～24小时，回收溶剂，提纯，得到上述式(1)或式(2)表示的1-(2-甲氧基苯基)-4-[3-(萘-1-氧基)-2-羟基丙基]哌嗪的光学异构体S或R，同时可获得单一的R或S构型的(1-萘氧基)-甲基环氧乙烷。
步骤A所述的环氧氯丙烷与1-萘酚的反应中所述的萃取可以每次用CHCl350mL共萃取3次，所述的有机相可用5％氢氧化钠溶液洗涤，所述的干燥可采用无水硫酸钠。
步骤B中的1-(2-甲氧苯基)哌嗪可以用现有方法制备，其制备方法同前述；所述的催化剂可以为希弗碱二价或三价钴络合物(S，S)-Salen-Co(II)、(R，R)-Salen-Co(II)、(S，S)-Salen-Co(III)或(R，R)-Salen-Co(III)等；所述的有机酸可以为甲酸、冰醋酸、对硝基苯甲酸等；所述的非质子性溶剂，如乙醚、叔丁基甲醚、四氢呋喃、苯等；所述的提纯可采用硅胶柱层析，并用体积比2∶1的石油醚-乙酸乙酯作为洗脱液。
实验表明，本发明的光学异构体R和S为选择性α1肾上腺素受体拮抗剂，对前列腺增生和高血压有明显抑制作用，且比目前临床上使用的α1受体阻断剂如哌唑嗪、特拉唑嗪和多沙唑嗪等具有更高的选择性和更小的毒副作用，因此可用于制备治疗前列腺增生和高血压的药物。
本发明由下述式(4)或式(5)表示的1-(2-甲氧基苯基)-4-[3-(萘-1-氧基)-2-羟基丙基]哌嗪的光学异构体R或S光学异构体的盐：
式(4) 式(5)
其中HX为生理上可接受的无机酸或有机酸。
本发明上述光学异构体R或S的盐包括所有生理上可接受的无机盐类或有机盐类，可以是氢溴酸盐、氢碘酸盐、盐酸盐、高氯酸盐、硫酸盐、马来酸盐、富马酸盐、苹果酸盐、酒石酸盐、柠檬酸盐、苯甲酸盐、杏仁酸盐、甲磺酸盐、乙磺酸盐、苯磺酸盐、草酸盐、磷酸盐、琥珀酸盐、乳酸盐等。
本发明上述光学异构体R或S的盐的制备方法可以采用现有方法，一般是将2R或2S的1-(2-甲氧基苯基)-4-[3-(萘-1-氧基)-2-羟基丙基]哌嗪溶于CHCl3中，搅拌下通入HCl气体或加入无水的上述各种酸，搅拌反应1～5小时，向反应液中加乙醚，析出的晶体以无水乙醇重结晶得2R或2S的1-(2-甲氧基苯基)-4-[3-(萘-1-氧基)-2-羟基丙基]哌嗪的无机酸盐或有机酸盐。
本发明的光学异构体R或S还可以加入常规药物赋形剂制成糖浆剂、胶囊剂、片剂、颗粒剂等口服剂型，药物赋形剂可以包括固体载体如乳糖、淀粉、葡萄糖、甲基纤维素、硬脂酸镁、磷酸二钙、甘露糖醇等，或口服赋形剂如乙醇、甘油、水等，辅助剂如香味剂和甜味剂，或其它可药用载体或稀释剂制备非肠道给药剂型等。所有赋形剂还可以按照需要与崩解剂、稀释剂、成粒剂、润滑剂、粘合剂等以制剂领域技术人员已知的常规技术混合。药物组合物的施用量可根据用药途径，患者的年龄、体重、所治疗的疾病的类型和严重程度等进行调整。
【具体实施方式】
下列实施例是对本发明的进一步说明，不是对本发明的限制。
实施例1：
将氢化钠0.97g(0.04mol)溶于60ml DMF(氯化亚砜)中，在氮气保护下，滴加含有1-萘酚4.32g(0.03mol)的DMF溶液20mL，以及含(2R)-对甲苯磺酰缩水甘油酯6.84g(0.03mol，91％ee)的DMF溶液20mL，室温反应6小时后，加水80mL终止反应，萃取3次，每次用乙酸乙酯100mL，有机层洗涤3次，每次用饱和食盐水100mL，无水Na2SO4干燥，回收溶剂得棕色油状粗产物13.45g。粗产物再用硅胶柱层析提纯，以体积比30∶1的石油醚-乙酸乙酯为洗脱液，得到产物4.98g，收率83％，92％ee。经检测MSm/z(M+H+)201，bp118～122℃(0.25mm)，经HPLC与标准品对照证实是上述式(1)表示的(2R)-(1-萘氧基)-甲基环氧乙烷。
将二乙醇胺26.5g(0.25mol)溶于25mL氯仿中，滴加含氯化亚砜80g(0.665mol)的氯仿溶液25mL，于50～70℃反应2小时，减压蒸干溶剂，乙醇重结晶，得到产物32.9g，收率86％。经检测MSm/z(M+H+)142，mp.216～218℃，证实为二-(2-氯乙基)胺盐酸盐。
将二(2-氯乙基)胺盐酸盐89.3g(0.5mol)，溶于400mL正丁醇中，滴加邻甲氧基苯胺63g(0.5mol)，回流反应24小时后，加入无水NaCO326.5g(0.25mol)，继续回流反应48小时，并用分水器不断分出反应产生的水，于反应液中加入95％乙醇100mL，过滤，滤液浓缩，冷却析出白色固体，用95％的乙醇重结晶，得到产物80g，收率72％。多次操作上述得到白色结晶产物115g(0.5mol)溶于300mL蒸馏水中，滴加40％的NaOH水溶液至pH值达13～14，搅拌3小时后，萃取3次，每次使用乙酸乙酯200mL，有机相洗涤3次，每次使用饱和食盐水100mL，无水MgSO4干燥，回收溶剂得产物91g，收率95％。经检测MSm/z(M+H+)192，mp.214～216℃，证实为1-(2-甲氧苯基)哌嗪。
将(2R)-(1-萘氧基)-甲基环氧乙烷100g(0.5mol)溶于20mL异丙醇中，加入1-(2甲氧苯基)哌嗪96g(0.5mol)，加热回流反应4小时，回收溶剂得到棕色油状物，用95％乙醇重结晶，得产物158.75g，收率80％，95.2％ee。经检测MSm/z(M+H+)393，mp.124～126℃，经HPLC和单晶X-射线衍射分析，证实为(2R)-1-(2-甲氧基苯基)-4-[3-(萘-1-氧基)-2-羟基丙基]哌嗪，即上述R表示的光学异构体R。
实施例2：
以(2S)-对甲苯磺酰缩水甘油酯替代(2R)-对甲苯磺酰缩水甘油酯，其余操作同实施例1，制备(2S)-(1-萘氧基)-甲基环氧乙烷。以(2S)-(1-萘氧基)-甲基环氧乙烷替代(2R)-(1-萘氧基)-甲基环氧乙烷，其余操作同实施例1，制备(2S)-1-(2-甲氧基苯基)-4-[3-(萘-1-氧基)-2-羟基丙基]哌嗪，MSm/z(M+H+)393，mp.124～126℃，经HPLC与(2R)-1-(2-甲氧基苯基)-4-[3-(萘-1-氧基)-2-羟基丙基]哌嗪比较确定为(2S)-1-(2-甲氧基苯基)-4-[3-(萘-1-氧基)-2-羟基丙基]哌嗪。
实施例3：
将1-萘酚50g(0.348mol)溶于350mL无水乙醇中，搅拌下加入氢氧化钠15.2g(0.38mol)，缓慢滴加消旋环氧氯丙烷96.4g(1.044mol)，室温反应10小时后，减压蒸去乙醇，残余物加150mL水，萃取3次，每次使用CHCl350mL，合并萃取液，用5％氢氧化钠溶液洗涤有机相，无水硫酸钠干燥，回收溶剂，粗产物经减压蒸馏，收集160～165℃/266Pa馏分，得60g粘稠无色油状液体，产率86.2％。经检测MSm/z(M+H+)201，bp118～122℃(0.25mm)，证实是上述式(2)表示(1-萘氧基)-甲基环氧乙烷。
用实施例1的方法制得1-(2-甲氧苯基)哌嗪9.6g。
将(S，S)-salen-Co 53mg(0.88mmol)溶于4mL叔丁基甲醚中，滴加对硝基苯甲酸294mg(1.76mmol)，室温搅拌5～10分钟后滴加含有1-(2-甲氧苯基)哌嗪1.4g(0.01mol)的叔丁基甲醚溶液，搅拌5～10分钟后，再加入消旋的(1-萘氧基)-甲基环氧乙烷4.4g(0.022mol)，室温搅拌反应8小时，减压回收溶剂，粗产物经硅胶柱层析提纯，以体积比2∶1的石油醚-乙酸乙酯为洗脱液，得到两种产物R-(1-萘氧基)-甲基环氧乙烷(8.1g，收率37％，96.5％ee)和(2S)-1-(2-甲氧基苯基)-4-[3-(萘-1-氧基)-2-羟基丙基]哌嗪(22.4g，收率52％，97.3％ee)，即上述S表示的光学异构体S。产物R-(1-萘氧基)-甲基环氧乙烷经MSm/z(M+H+)201，bp118～122℃(0.25mm)确定结构。(2S)-1-(2-甲氧基苯基)-4-[3-(萘-1-氧基)-2-羟基丙基]哌嗪，MSm/z(M+H+)393，mp.124～126℃，经HPLC与(2R)-1-(2-甲氧基苯基)-4-[3-(萘-1-氧基)-2-羟基丙基]哌嗪对照确定结构。
实施例4：
(1-萘氧基)-甲基环氧乙烷和1-(2-甲氧苯基)哌嗪的制备操作同实施例3。以(R，R)-salen-Co替代(S，S)-salen-Co，其余操作同实施例3制备(2R)-1-(2-甲氧基苯基)-4-[3-(萘-1-氧基)-2-羟基丙基]哌嗪，经MSm/z(M+H+)393，mp.124～126℃和单晶X-射线衍射分析确定结构。
实施例5：
将2R或2S的1-(2-甲氧基苯基)-4-[3-(萘-1-氧基)-2-羟基丙基]哌嗪(22.4g)溶于80mlCHCl3中，搅拌下通入HCl气体半小时，向反应液中加乙醚40mL，析出的晶体以无水乙醇重结晶得2R或2S的1-(2-甲氧基苯基)-4-[3-(萘-1-氧基)-2-羟基丙基]哌嗪盐酸盐(17.92g)，收率80％。
实施例6：1-(2-甲氧基苯基)-4-[3-(萘-1-氧基)-2-羟基丙基]哌嗪的光学异构体R和S对新西兰兔离体前列腺及动脉环舒张试验
将重2.5Kg的雄性家兔头部击昏，放血处死，开胸，迅速取出胸主动脉和前列腺组织，放在经氧气饱和的改良Krebs液中，制备前列腺组织条和主动脉环。将前列腺组织以1g的张力置于充有改良Krebs液的10mL双层保温浴槽中，将主动脉组织以2g的张力置于充有改良Krebs液的10mL双层保温浴槽中，浴槽温度保持为(37±0.2)℃，并不断通以95％O2与5％CO2混合气体。标本一端固定于浴槽中部，另一端与张力换能器相连，通过生物信号采集记录仪用压力转换器测定张力变化。测定测试化合物降低去氧肾上腺素诱导的收缩反应的能力，其中是以半数抑制浓度(IC50)表示测试化合物的能力。其中实施例1得到的光学异构体R在胸主动脉组织中抑制收缩反应的IC50值是2.21μmol/L，在前列腺组织中的IC50值是0.0724μmol/L，对前列腺作用为胸主作用的30.5倍；实施例2得到的光学异构体S在主动脉组织中抑制收缩反应的IC50值是1.99μmol/L，在前列腺组织中的IC50值是0.162μmol/L，对前列腺作用为胸主作用的12.3倍。
实施例7：1-(2-甲氧基苯基)-4-[3-(萘-1-氧基)-2-羟基丙基]哌嗪的光学异构体R和S对小鼠前列腺指数的影响
采用丙酸睾丸酮致小鼠前列腺增生的方法造模，正常对照组每天皮下注射大豆油，其余各组每天皮下注射丙酸睾丸酮，同时灌胃给药(正常对照组给予生理盐水)，连续给药四周。于末次给药后24h观察结果(其中于末次给药后12h禁食)，观察指标主要包括小鼠状态、各腺体指数、前列腺病理组织切片及组织形态参数。
实验期间，各实验组小鼠均行动灵活，反应敏捷，被毛整洁、柔顺，有光泽，目光有神，眼鼻口无分泌物，进食饮水正常，生长发育良好，体重增加，未见明显中毒反应，无一死亡。小鼠连续用药四周后，与模型对照组相比，使用实施例3的光学异构体R治疗后的前列腺指数为11.6mg/kg，对前列腺腹叶重量的抑制率为12.5％，使用实施例4的光学异构体S治疗后的前列腺指数为11.6mg/kg，对前列腺腹叶重量的抑制率为4.9％，使用特拉唑嗪治疗后的前列腺指数为0.773mg/kg，对前列腺腹叶重量的抑制率为4.6％，使用坦索罗新治疗后的前列腺指数为0.077mg/Kg，对前列腺腹叶重量的抑制率为6.9％。另外在光学显微镜下观察，正常对照组腺泡壁较薄，单层上皮，腺腔有分泌物，分布均匀，间质较少，间质内平滑肌无增生。模型组可见增生腺体排列紧密，腺上皮细胞数目多，呈复层或假复层，上皮乳头增生显著，并相互交汇呈层叠向腔内突出呈锯齿状或迷路状结构，腺腔内有粉染分泌物。给药组组织学变化大致相似，各给药组均可见增生的上皮有不同程度减少，乳头状突起减少，腺管变薄，胞浆透明，核圆居中，病理变化同对照组相似。与对照组相比，用实施例3的光学异构体R治疗后局部有乳头状突起，间质减少。用特拉唑嗪治疗后腺上皮细胞呈立方状单层或复层排列，局部腺体呈乳头状增生突起明显，与模型组无明显区别。另外治疗后小鼠前列腺组织形态参数以及治疗对腺上皮细胞高度的影响见表1。
表1各种治疗方法对小鼠前列腺组织形态参数和腺上皮细胞高度的影响
实施例8：1-(2-甲氧基苯基)-4-[3-(萘-1-氧基)-2-羟基丙基]哌嗪光学异构体(R)和(S)的降压活性
18周龄的自发性高血压大鼠(SHR)，雌雄各半，体重250～300g。测压前将大鼠放入(37±1)℃电热恒温箱内加温，10min后用CRS-III型大鼠电脑血压心率仪间接测定大鼠尾动脉收缩压(SBP)和心率(HR)。正式试验前每天测压训练一次，约两周，待大鼠适应环境，血压稳定后进行实验。将SHR大鼠按血压、体重随机分成7组，每组10只。测量动物药前值，然后，对照组口服给予0.5％CMC，口服给予实施例2得到的光学异构体S3剂，剂量分别为3.6、12、36mg/kg；口服给予实施例1得到的光学异构体R3剂，剂量分别为3.6、12、36mg/kg，给药体积均为10ml/kg，测量动物给药后1、2、3、4、6、8、12、24h血压和心率。给予0.5％的CMC后的SHR大鼠血压、心率无显著变化，给予光学异构体R的SHR大鼠按剂量从小到大排列，其血压最大下降值分别为(12.0±3.8)、(21.9±3.9)、(38.3±10.2)mmHg，其ED-20mmHg为9.83mg/kg，折算成游离碱的ED-20mmHg为8.29mg/kg，对心率则无影响。给予光学异构体S的SHR大鼠按剂量从小到大排列，其血压最大下降值分别为(11.9±2.4)、(25.2±4.6)、(38.4±14.0)mmHg，其ED-20mmHg为9.02mg/kg，折算成游离碱的ED-20mmHg为7.61mg/kg，对心率也无影响。