苯并异硒唑酮喹啉衍生物及其在治疗阿尔茨海默病症中的应用技术领域
本发明属于医药技术领域，主要涉及到苯并异硒唑酮喹啉衍生物，及其在治疗、改善和/或预防抗阿尔茨海默症中的应用。
背景技术
阿尔茨海默病(Alzheimer′s disease，AD)又称原发性老年痴呆症(senile dementia)，是一种以记忆力减退、认知功能障碍为主要临床表现的中枢神经系统退行性疾病。据统计，全球约有超过3000万AD患者，每年有460万个新发病例，预计到2050年，这一数字将超过1亿。目前，我国AD患者人数约600万左右，预测到2025年将增加至1000万，居世界第一位。随着人类寿命的不断延长，人口出现老龄化，AD同恶性肿瘤、心血管疾病等，成为威胁人类健康最严重的疾病之一。目前临床使用的AChE抑制剂、NMDAR抑制剂治疗药物只能缓解AD早期症状，不能治愈疾病，而中、重度病人则面临着无药可治的境况。因此，开发新型AD治疗药物是目前医药界的紧迫课题并引起世界各国医药界的高度重视。
AD是一种多影响因素、多发病机制的复杂性神经系统疾病。自AD发现以来，研究者对其发病机制进行了广泛深入的研究，提出了胆碱能学说、β淀粉样蛋白(Aβ)毒性学说、自由基损伤学说、生物金属毒性学说、炎症学说等等多种AD发病机理假说。前期研究的药物基本上是只针对单个靶点进行研究，这对AD的治疗具有很大的局限性。近二十年来，以抑制Aβ聚集或清除Aβ聚集形成的老年斑为目的，或针对其它单一靶点的抗AD药物研发，一直是该领域的热点，但到目前为止，还未取得突破性的进展，没有新药成功上市。
鉴于老年痴呆的发病机理复杂，病因机制还未完全阐明，因此，设计合成药物分子同时作用于疾病网络中的多个靶点，产生协同效应，达到最佳的治疗效果的多靶点药物分子，是当今药物研究的重要趋势之一。基于此，我们开发出一类新型苯并异硒唑酮喹啉衍生物，通过对下述一种或多种特性进行优化，使其具有更好的治疗阿尔茨海默病症的活性：
1.抗氧化活性；
2.抑制Aβ聚集作用；
3.金属离子螯合能力；
发明内容
本发明的目的之一是提供一类具有抗氧化活性、抑制Aβ聚集作用和金属离子螯合能力的新型苯并异硒唑酮喹啉衍生物。
本发明的目的之一是是提供所述的苯并异硒唑酮喹啉衍生物在制备治疗、改善和/或预防阿尔茨海默病药物中的应用。
本发明提供下式I的化合物或其药学上可接受的盐、水合物、溶剂合物、晶型形式或非对映异构体：：
式I中的R1、R2、R3、R4彼此独立的为H、OH、NO2、CN、C1-C4的烷基、被一个或多个卤原子或一个或多个羟基或C1-C4的烷氧基取代的C1-C4的烷基、C1-C4的烷氧基、卤素、NR5R6、COOR7、NHCOR8、NHSO2R9、NHCOOR10；其中R5、R6、R7、R8、R9、R10彼此独立的为H、C1-C4的烷基、一个或多个卤原子或一个或多个羟基或C1-C4的烷氧基取代的C1-C4的烷基；
式I中的X为H、卤素；
本发明的苯并异硒唑酮喹啉衍生物可通过化学合成获得。通常本发明的苯并异硒唑酮喹啉衍生物可通过以下反应式所得。
具体实施上，本发明主要通过先制备苯环上不同取代基的硒氯，然后与制备的胺反应得到所设计的目标苯并异硒唑酮喹啉衍生物。
本发明实施列中也描述了原料的制备。或者可通过现有技术的类似方法获得必须原料(ACS Chem.Neurosci.2014，5，952-962)。
本发明还提供上述苯并异硒唑酮喹啉衍生物在制备治疗、改善和/或预防阿尔茨海默病药物中的应用。
本发明还提供一种用于治疗、改善和/或预防阿尔茨海默病的药物组合物；该药物组合物包含上述“本发明的试剂”，选择性地还包含药学上可接受的辅助剂，选择性的还包含乙酰胆碱酯酶抑制剂、抗氧化剂、抗炎剂或者神经保护剂。该药物可以制成注射剂、片剂、胶囊剂、丸剂、悬浮剂或乳剂的形式使用。其给药途径可为口服、经皮、静脉或肌肉注射。
实验表明，本发明中的苯并异硒唑酮喹啉衍生物具有优异的模拟谷胱甘肽过氧化物酶活性、抑制Aβ聚集作用和金属离子螯合能力，为多靶点抗阿尔茨海默病活性分子。
附图说明
图1为化合物I-7与金属离子作用的紫外曲线变化图。
具体实施方式
以下为部分优选化合物的具体实施方式，只说明本发明，但并不限制本发明。
实施例1 5-硝基-7-氯-8-羟基喹啉
将5-硝基-8-羟基喹啉(4.8g，25.2mmol)和KOH溶液(1mol/L，25.2mL)加入到480mL去离子水中，室温搅拌下缓慢滴加NaClO溶液(7％，34.2mL)。滴加过程中，原料全部溶解，随后析出固体。滴加醋酸，将溶液调为pH＝6。抽滤，真空干燥得黄色固体4.0g。熔点，239℃。产率71％
实施例2 5-硝基-7-碘-8-羟基喹啉
将5-硝基-8-羟基喹啉(10.0g，52.6mmol)和KOH(9g，160.0mmol)加入到1000mL去离子水中，室温搅拌下加入均匀混合的I2(13.35g，52.6mmol)和KI(8.73g，52.6mmol)固体，室温搅拌2h后，滴加醋酸，将溶液调为pH＝6。抽滤，真空干燥得黄色固体10.8g。熔点，236℃。产率65％
实施例3 叔丁基-(5-硝基-8-羟基喹啉)碳酸酯
将5-硝基-8-羟基喹啉(10.0g，52.6mmol)和碳酸二叔丁酯(12.7g，57.8mmol)溶于正己烷/二氯甲烷(420mL，V/V＝1∶2)中，室温搅拌下加入4-N，N-二甲氨基吡啶(0.65g，5.26mmol)和二异丙基乙胺(11.2mL，63.12mmol)。搅拌14h后，抽滤，浓缩。使用柱层析纯化得淡黄色固体14.0g。产率92％。1H NMR(400MHz，CDCl3)δ9.06(d，J＝8.9Hz，1H)，9.03(s，1H)，8.44(d，J＝8.4Hz，1H)，7.68(dd，J＝5.5，3.3Hz，1H)，7.62(d，J＝8.4Hz，1H)，1.60(s，19H).
实施例4 叔丁基-(5-硝基-7-氯-8-羟基喹啉)碳酸酯
具体实施步骤同实施例3，采用5-硝基-7-氯-8-羟基喹啉为原料。产率：53％。 1H NMR(400MHz，CDCl3)δ9.05(d，J＝8.8Hz，2H)，8.50(s，1H)，7.62(dd，J＝8.7，4.1Hz，1H)，1.59(s，9H).
实施例5 叔丁基-(5-硝基-7-碘-8-羟基喹啉)碳酸酯
具体实施步骤同实施例3，采用5-硝基-7-碘-8-羟基喹啉为原料。产率：76％。 1H NMR(400MHz，CDCl3)δ9.04(dd，J＝8.7，1.3Hz，1H)，8.98(d，J＝2.5Hz，1H)，8.82(s，1H)，7.64(dd，J＝8.8，4.1Hz，1H)，1.66(s，9H).
实施例6 叔丁基-(5-氨基-8-羟基喹啉)碳酸酯
室温下将叔丁基-(5-硝基-8-羟基喹啉)碳酸酯(14.0g，66.8mmol)溶解在乙酸乙酯(200mL)中，SnCl2·2H2O(120g，535.1mmol)分批加入溶液中。室温下搅拌3h，加入饱和碳酸氢钠溶液调pH＝8.0，抽滤，乙酸乙酯萃取(300mL×5)，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥，浓缩得淡黄色固体。产率72％，熔点172.4-173.3℃.1H NMR(400MHz，CDCl3)δ8.90(s，1H)，8.20-8.05(m，1H)，7.38-7.29(m，2H)，6.72(dd，J＝7.9，3.4Hz，1H)，4.12(s，2H)，1.59(s，9H).LC/MS(ESI)：261.1[M+H]+.
实施例7 叔丁基-(5-氨基-7-氯-8-羟基喹啉)碳酸酯
室温下将叔丁基-(5-硝基-7-氯-8-羟基喹啉)碳酸酯(2.0g，9mmol)溶解在乙醇(100mL)中，Na2S·9H2O(4.3g，17.8mmol)分批加入溶液中。室温下搅拌3h，加入500mL水，二氯甲烷萃取(300mL×3)，饱和食盐水洗，无水硫酸钠干燥的棕色固体。产率84％，1H NMR(400MHz，CDCl3)δ8.89(dd，J＝4.1，1.4Hz，1H)，8.08(dd，J＝8.5，1.5Hz，1H)，7.30(dd，J＝8.5，4.1Hz，2H)，6.81(s，1H)，1.50(s，9H).LC/MS(ESI)：251.1[M-CO2+H]+.
实施例8 叔丁基-(5-氨基-7-碘-8-羟基喹啉)碳酸酯
具体实施步骤同实施例7，采用叔丁基-(5-硝基-7-碘-8-羟基喹啉)碳酸酯为原料。产率：86％。1H NMR(400MHz，CDCl3)δ8.86(dd，J＝4.0，1.5Hz，1H)，8.08(dd，J＝8.5，1.5Hz，1H)，7.34(dd，J＝8.5，4.1Hz，1H)，7.23(s，1H)，3.96(s，2H)，1.57(s，9H).LC/MS(ESI)：343.0[M-CO2+H]+.
实施例9 2，2’-二硒二苯甲酸
在100mL的圆底烧瓶中加入KBH4(0.89g，16.5mmol)、NaOH(3.2g，80mmol)和PEG600(0.2g)和水50mL。搅拌均匀后，加入硒粉(3.95g，50mmol)，升至75℃搅拌30min，冷却后加40％NaOH38mL即制得Na2Se2溶液，待用。
另外，在100mL的圆底烧瓶中加入邻氨基苯甲酸(6.85g，50mmol)和6NHCl20mL，加一定量水溶解完全后，放置冰水浴中，，将亚硝酸钠(3.5g，50.7mmol)的水溶液缓慢滴加到上述溶液中，控制反应温度0-5℃，搅拌30min，即制得相应的重氮盐溶液，待用。
在0-5℃条件下，将制得的重氮盐溶液缓慢滴加到Na2Se2溶液中，然后缓慢升至60℃反应2.5h，冷却后抽滤，滤液调酸，析出大量固体，抽滤，固体用饱和碳酸氢钠溶液溶解，煮沸1h，抽滤，滤液再调酸，抽滤得到的固体，真空干燥后得灰褐色目标化合物8.24g，产率：82％。
实施例10 2，2’-二硒二-4-氟苯甲酸
具体实施步骤同实施例9，采用4-氟-2-氨基苯甲酸为原料。产率：86％。
实施例11 2，2’-二硒二-5-氟苯甲酸
具体实施步骤同实施例9，采用5-氟-2-氨基苯甲酸为原料。产率：78％。
实施例12 2，2’-二硒二-6-氟苯甲酸
具体实施步骤同实施例9，采用6-氟-2-氨基苯甲酸为原料。产率：85％。
实施例13 叔丁基-(5-苯并硒唑[d][1，2]-2(3H)-酮-8-羟基喹啉)碳酸酯
在50mL的圆底烧瓶中加入2，2’-二硒二苯甲酸(2.0g，5mmol)，加入二氯亚砜15mL，加热回流2h，反应完毕，减压除去多余的二氯亚砜，即制得相应的硒氯，待用，不需纯化直接进行下一步反应。
在100mL的圆底烧瓶中加入叔丁基-(5-氨基-8-羟基喹啉)碳酸酯(0.95g，5mmol)，干燥的二氯甲烷20mL，干燥的三乙胺(6mL，40mmol)，将现制备的硒氯溶于干燥的二氯甲烷中，冰水浴下，滴加入到上述溶液中，搅拌反应5h，反应完毕，加水，分液，水相用二氯甲烷洗涤2次，合并，干燥，浓缩，柱层析纯化得黄色固体，1.8g，产率：87％。1H NMR(400MHz，CDCl3)δ9.03-8.82(m，1H)，8.16(d，J＝7.8Hz，1H)，8.08(dd，J＝8.6，1.3Hz，1H)，7.73-7.56(m，4H)，7.51(t，J＝7.4Hz，1H)，7.42(dd，J＝8.6，4.1Hz，1H)，1.62(s，9H).LC/MS(ESI)：443.0[M+H]+.
实施例14 叔丁基-(5-苯并硒唑[d][1，2]-2(3H)-酮-7-氯-8-羟基喹啉)碳酸酯
具体实施步骤同实施例13，采用叔丁基-(5-氨基-7-氯-8-羟基喹啉)碳酸酯为原料。产率：89％。1H NMR(400MHz，CDCl3)δ8.92(d，J＝2.6Hz，1H)，8.13(d，J＝7.7Hz，1H)，7.99(d，J＝8.5Hz，1H)，7.72(d，J＝7.9Hz，1H)，7.69-7.63(m，2H)，7.50(t，J＝7.4Hz，1H)，7.35(dd，J＝8.5，4.0Hz，1H)，1.57(s，9H).LC/MS(ESI)：433.0[M-CO2+H]+.
实施例15 叔丁基-(5-苯并硒唑[d][1，2]-2(3H)-酮-7-碘-8-羟基喹啉)碳酸酯
具体实施步骤同实施例13，采用叔丁基-(5-氨基-7-碘-8-羟基喹啉)碳酸酯为原料。产率：75％。1H NMR(400MHz，CDCl3)δ8.92(dd，J＝4.1，1.7Hz，1H)，8.22-8.13(m，1H)，8.04(s，1H)，8.02(dd，J＝8.5，1.7Hz，1H)，7.74(dd，J＝1.5，1.0Hz，1H)，7.73(d，J＝1.0Hz，1H)，7.59-7.51(m，1H)，7.42(dd，J＝8.5，4.1Hz，1H)，1.67(s，9H).LC/MS(ESI)：524.9[M-CO2+H]+.
实施例16 叔丁基-(7-氯-5-(4-氟苯并硒唑[d][1，2]-2(3H)-酮-7-碘)-8-羟基喹啉)碳酸酯
具体实施步骤同实施例13，采用叔丁基-(5-氨基-7-氯-8-羟基喹啉)碳酸酯为原料。产率：79％。1H NMR(400MHz，CDCl3)δ8.95(dd，J＝4.1，1.6Hz，1H)，8.04(dd，J＝8.5，1.6Hz，1H)，7.66(s，1H)，7.64(dd，J＝8.1，4.7Hz，1H)，7.49(d，J＝7.6Hz，1H)，7.40(dd，J＝8.5，4.1Hz，1H)，7.16(dd，J＝9.5，8.4Hz，1H)，1.59(s，9H).LC/MS(ESI)：451.0[M-CO2+H]+.
实施例17 2-(8-羟基喹啉-5)苯并硒唑[d][1，2]-3(2H)-酮(I-1)
室温下300mg叔丁基-(5-苯并硒唑[d][1，2]-2(3H)-酮-8-羟基喹啉)碳酸酯溶于30mL二氯甲烷中，将制备的HCl气体通入到溶液中，搅拌过夜。抽滤，真空干燥得黄固体，产率92％。1H NMR(400MHz，d6-DMSO)δ8.91(d，J＝3.9Hz，1H)，8.13(d，J＝8.1Hz，1H)，7.94(s，1H)，7.93-7.90(m，1H)，7.73(t，J＝7.6Hz，1H)，7.59(dd，J＝8.4，4.1Hz，1H)，7.53(t，J＝8.1Hz，2H)，7.15(d，J＝8.1Hz，1H).13CNMR(101MHz，d6-DMSO)δ166.40，153.51，148.58，140.42，138.48，132.13，128.37，127.99，127.04，126.19，125.94，125.24，122.34，110.61.77Se NMR(d6-DMSO)：δ＝886ppm.HRMS(ESI)m/z[M+Cl]-for C16H10N2O2Se pred.376.9602，meas.376.9586；HPLC purity：99.45％.
实施例18 2-(7-氯-8-羟基喹啉-5)苯并硒唑[d][1，2]-3(2H)-酮(I-2)
具体实施步骤同实施例17，采用叔丁基-(5-苯并硒唑[d][1，2]-2(3H)-酮-7-氯-8-羟基喹啉)碳酸酯为原料。产率：90％。1H NMR(400MHz，DMSO)δ9.03(d，J＝3.3Hz，1H)，8.50(d，J＝8.0Hz，1H)，8.31(d，J＝8.0Hz，1H)，7.89(d，J＝7.2Hz，1H)，7.80(dd，J＝8.5，4.6Hz，1H)，7.72(s，1H)，7.65(t，J＝7.1Hz，1H)，7.47(t，J＝7.2Hz，1H).13C NMR(101MHz，DMSO)δ166.52，147.79，146.76，141.60，137.36，135.13，131.54，129.27，128.01，127.84，127.59，127.07，125.84，125.58，122.47， 117.96.[M+H]+for C16H9ClN2O2Se pred.376.9591，meas.376.9591；HPLC purity：98.31％
实施例19 2-(7-碘-8-羟基喹啉-5)苯并硒唑[d][1，2]-3(2H)-酮(I-3)
具体实施步骤同实施例17，采用叔丁基-(5-苯并硒唑[d][1，2]-2(3H]-酮-7-氯-8-羟基喹啉)碳酸酯为原料。产率：89％。1H NMR(400MHz，DMSO)δ8.94(dd，J＝4.3，1.4Hz，1H)，8.43(d，J＝8.0Hz，1H)，8.09(d，J＝8.5Hz，1H)，7.88(d，J＝7.7Hz，1H)，7.85(s，1H)，7.69(dd，J＝8.6，4.4Hz，1H)，7.67-7.63(m，1H)，7.47(t，J＝7.4Hz，1H) 13C NMR(101MHz，DMSO)δ166.45，152.29，148.31，141.39，136.35，135.40，135.22，135.20，131.58，127.85，127.62，126.90，126.17.125.87，122.60，80.92.[M+H]+for C16H9IN2O2Se pred.468.8947，meas.468.8950；HPLC purity：96.73％.
实施例20 2-(7-氯-8-羟基喹啉-5)-4-氟苯并硒唑[d][1，2]-3(2H)-酮(I-4)
具体实施步骤同实施例17，采用叔丁基-(5-(4-氟苯并硒唑[d][1，2]-2(3H)-酮)-7-氯-8-羟基喹啉)碳酸酯为原料。产率：95％。1H NMR(400MHz，DMSO)δ9.13(dd，J＝5.2，1.2Hz，1H)，8.75(dd，J＝8.6，1.0Hz，1H)，8.41(d，J＝8.1Hz，1H)，8.04(dd，J＝8.6，5.2Hz，1H)，7.76(d，J＝8.3Hz，1H)，7.63(td，J＝8.1，5.0Hz，1H)，7.56(d，J＝8.3Hz，1H)，7.24(dd，J＝10.6，8.2Hz，1H).13C NMR(101MHz，DMSO)δ163.72(d，JC-F＝3.1Hz)，161.84(d，JC-F＝259.8Hz)，147.58(s)，144.53(s)，144.21(s)，143.13(s)，131.88(d，JC-F＝8.3Hz)，130.58(s)，128.94(s)，127.21(d，J C-F＝8.7Hz)，123.41(d，JC-F＝3.3Hz)，122.58(s)，116.13(d，JC-F＝10.8Hz)，115.59(s)，112.47(d，JC-F＝19.8Hz).[M+H]+for C16H8ClFN2O2Se pred.394.9496，meas.394.9498；HPLC purity：97.39％.
实施例21：苯并异硒唑酮喹啉衍生物模拟谷胱甘肽过氧化物酶的活性测试
本发明苯并异硒唑酮喹啉衍生物模拟谷胱甘肽过氧化物酶的活性测试主要参考Ray J.Butcher文献报道的方法来评估(Eur.J.Org.Chem.2011，5485-5497)；实验结果如表1所示，结果表明苯并异硒唑酮喹啉衍生物均表现出较好的谷胱甘肽过氧化物酶模拟活性。
实施例30：苯并异硒唑酮喹啉衍生物对β淀粉样蛋白1-42(Aβ1-42)聚集的抑制活性测试
本发明采用硫磺素T结合实验考察衍生物对Aβ1-42聚集的抑制活性。具体操作步骤见参考文献Curr.Med.Chem.2000，3，303-339。实验结果如表1所示，结果表明苯并异硒唑酮喹啉衍生物对Aβ1-42聚集有一定的抑制作用。
结果：
表1 活性测试结果
实施例34苯并异硒唑酮喹啉衍生物对金属离子的鳌合作用
本发明选取苯并异硒唑酮喹啉衍生物式I代表化合物I-7(实验结果见附图1)，考查它对铜离子、铁离子和锌离子的鳌合作用。金属离子螯合实验使用紫外-可见光谱仪(Shimadzu，Japan)，测试温度为298K，测试范围为200-650nm，波长间隔为1nm，扫描速率为200nm/min。以化合物与铜离子测试为例：在2ml离心管中分别配制浓度为50uM化合物和五水硫酸铜水溶液(最终浓度为50uM)。混匀后倒入石英皿测其在200-650nm的紫外吸收，每个测三次，取平均值。使用orgin7.5绘制波长对时间的吸收图。通过观察吸收强度变化和吸收峰的位移，判断化合物与金属离子有无螯合作用产生。