具有双重5HT6拮抗作用/HDAC6抑制活性的Intepirdine衍生物

《Chemistry – A European Journal》：Intepirdine Derivatives Possessing Dual 5HT6 Antagonism / HDAC6 Inhibitory Activity

阿尔茨海默病等认知衰退疾病，本研究设计并合成了一种同时抑制5-HT6受体和HDAC6酶的双功能分子。通过改进合成路线，成功获得具有亚微摩尔抑制活性和纳米摩尔亲和力的RG-283AG，并证实其良好的血脑屏障穿透能力，为治疗提供新候选药物。

　　在当今社会，随着人口老龄化的加剧，阿尔茨海默病（Alzheimer's Disease, AD）和其他类型痴呆症已成为全球公共卫生的重要议题。AD不仅对患者的生活质量造成严重影响，还给家庭和社会带来沉重的经济和心理负担。据相关统计，AD是影响75岁以上人群的第四大疾病，其患病人数预计将在2050年翻三倍，达到约1.5亿人。与此同时，其他类型的痴呆症，如血管性痴呆、额颞叶痴呆、路易体痴呆等，也逐渐影响到年轻群体，甚至在65岁以下的人群中出现。此外，认知功能障碍也广泛存在于多种精神疾病中，如精神分裂症、双相情感障碍和重度抑郁症等。尽管这些疾病在病因和病理机制上存在显著差异，但目前针对痴呆症的有效治疗药物仍然非常有限，尤其是在AD领域。

目前，AD的治疗药物主要依赖于两种类型：乙酰胆碱酯酶（Acetyl Cholinesterase, AChE）抑制剂和NMDA受体拮抗剂。AChE抑制剂如多奈哌齐（Donepezil）、利瓦斯汀（Rivastigmine）和加兰他敏（Galantamine）自20世纪90年代起被批准用于治疗AD，尽管它们在一定程度上可以改善患者的认知症状，但无法阻止神经退行性病变的进展，且其疗效会随时间减弱。此外，AChE抑制剂由于在周围组织中广泛表达，常常导致诸如胃肠道不适、心动过缓和过度流涎等副作用。相比之下，NMDA受体拮抗剂如美金刚（Memantine）主要用于中重度AD患者，其作用机制主要是调节谷氨酸的神经毒性，但同样无法从根本上逆转疾病进程。

在这一背景下，研究者们开始探索新的治疗策略，以期通过多靶点作用机制改善AD患者的认知功能。近年来，5-HT6受体阻断剂因其在中枢神经系统中的特异性作用而受到关注。5-HT6受体属于G蛋白偶联受体（GPCR）家族，主要分布在大脑区域，如嗅球和海马体。研究表明，5-HT6受体的调节可以影响多种神经递质的平衡，包括乙酰胆碱和Fyn依赖性的pERK1信号通路，这些通路均与tau蛋白的磷酸化密切相关。因此，5-HT6受体阻断剂被认为是具有潜力的AD治疗药物。然而，尽管多个5-HT6受体拮抗剂进入临床试验阶段，但其中一些药物如Idalopirdine和Intepirdine在Phase III临床试验中未能显著改善AD症状。

基于这一现状，科学家们意识到单一靶点药物可能不足以应对AD复杂的病理机制。因此，开发具有多靶点作用的分子成为一种新的研究方向。其中，HDAC6（组蛋白去乙酰化酶6）抑制剂被认为是另一个重要的治疗靶点。HDAC6属于组蛋白去乙酰化酶（HDACs）家族，共有11种亚型，被分为四组。HDAC6在中枢神经系统中与抑郁症、认知功能下降等疾病密切相关。研究表明，HDAC6的抑制可以降低tau蛋白的磷酸化水平，改善淀粉样蛋白斑块的病理状况，并促进记忆和学习功能的恢复。此外，HDAC6的缺失并不会导致严重的健康问题，说明其抑制具有较高的安全性。

鉴于5-HT6受体拮抗剂和HDAC6抑制剂各自在改善认知功能方面展现出良好的潜力，科学家们提出了一种创新的策略：设计同时靶向这两种靶点的双作用分子。这种分子不仅能通过调节5-HT6受体改善神经递质平衡，还能通过抑制HDAC6调节tau蛋白的磷酸化，从而在多个层面干预AD的病理过程。这种方法的核心在于将已知的5-HT6受体拮抗剂结构与具有HDAC6抑制活性的药效团结合，形成一个具有协同作用的分子。

为了实现这一目标，研究人员选择了Intepirdine作为5-HT6受体拮抗剂的骨架。Intepirdine是一种高效的5-HT6受体阻断剂，已被广泛研究，并在临床试验中显示出一定的治疗潜力。然而，其合成过程存在一定的挑战，如产率较低、纯化步骤繁琐等。因此，研究人员致力于优化Intepirdine的合成路径，以期获得更高效的制备方法。同时，他们还引入了已知的HDAC6抑制药效团，如芳香族羟胺酸（aryl-hydroxamic acid），这是一种在多种HDAC6抑制剂中常见的结构特征。

研究人员首先对Intepirdine相关骨架的合成方法进行了改进。传统的合成方法使用8-硝基喹啉作为起始原料，通过碘化反应引入碘原子，随后通过硫代硫酸盐的取代反应形成苯磺酰基，并进一步还原硝基以得到8-氨基-3-苯磺酰基喹啉。然而，这种方法在产率和纯化步骤上存在不足，尤其是在大规模合成时，需要大量的柱层析纯化，这不仅增加了成本，也降低了效率。因此，研究团队尝试了新的合成策略，如使用8-氯喹啉或8-氟喹啉作为起始原料，通过Buchwald-Hartwig偶联反应或亲核芳香取代反应引入哌嗪基团。此外，他们还采用了一种两步法合成硫代化合物，即先合成二芳基硫醚，再将其氧化为相应的二芳基磺酰基。这种方法虽然需要更多的步骤，但能够提高产率并减少杂质的产生。

在合成过程中，研究人员发现，直接碘化8-氯喹啉时，除了目标产物5外，还会产生大量双碘化副产物，这使得纯化变得困难。因此，他们尝试了不同的碘化条件，最终采用TBHP（过氧化叔丁醇）和碘的组合，在甲醇中进行反应，成功实现了对C3位点的区域选择性碘化，产率提高至71%。这一方法不仅适用于小规模合成，还能在五克规模下重复进行，显示出良好的可扩展性。

接下来，研究人员尝试了对碘化后的喹啉进行硫代反应，以引入HDAC6抑制所需的芳香族羟胺酸结构。然而，直接使用苯磺酸盐进行硫代反应时，产率较低，且反应条件不够理想。因此，他们采用了两步法，首先通过Ullmann偶联反应合成二芳基硫醚，再通过氧化反应将其转化为二芳基磺酰基。在这一过程中，研究人员测试了多种催化剂和反应条件，最终确定了使用1,1,1-三羟甲基乙烷作为铜催化剂配体的优化方法，该方法在5克规模下能够稳定地合成二芳基硫醚，产率高达95%。随后，通过使用过氧化氢和钨酸钠等催化剂，将硫醚氧化为磺酰基，尽管这一反应在某些条件下会停滞在硫氧化物和磺酰基的混合物中，但通过调整反应条件，如溶剂选择和反应物浓度，最终实现了较高的产率。

在合成出具有5-HT6拮抗活性的骨架后，研究人员进一步将其与HDAC6抑制所需的芳香族羟胺酸结构结合。通过Buchwald-Hartwig偶联反应，将碘化后的喹啉与1-叔丁氧羰基哌嗪反应，成功合成出目标分子。这一反应的关键在于选择合适的钯催化剂和配体，以确保反应的高效性和选择性。研究人员测试了多种催化剂组合，最终确定了使用Pd(OAc)?和XPhos配体的条件，该条件在二氧六环溶剂中表现出良好的反应性能。

最终，研究人员合成出了一种具有双作用机制的分子——RG-283AG。该分子不仅在5-HT6受体上表现出极高的亲和力（K_i为0.7 nM），还能有效抑制HDAC6（IC₅₀为0.54 μM），并且具有良好的血脑屏障（BBB）穿透能力。这意味着该分子能够安全地进入中枢神经系统，发挥其治疗作用。这一成果标志着在AD治疗领域中，双作用分子的研究取得了重要进展，为未来开发更有效的治疗药物提供了新的思路。

此外，研究人员还对合成过程进行了深入的优化，以提高其可行性和经济性。例如，通过调整反应条件和催化剂的选择，他们成功地实现了大规模合成，这对于药物开发具有重要意义。同时，他们还对分子的药理学特性进行了详细评估，包括其对5-HT6受体的亲和力、对HDAC6的抑制活性以及其在体内的分布情况。这些研究不仅验证了分子的治疗潜力，也为后续的临床研究奠定了基础。

在探索这一双作用分子的过程中，研究人员还考虑了其安全性。由于5-HT6受体在中枢神经系统中分布广泛，而HDAC6在周围组织中表达较少，因此该分子的靶向性较高，可能减少不必要的副作用。此外，通过使用相对温和的反应条件和环保的催化剂，研究人员还努力降低合成过程中的毒性和环境影响，这在药物开发中是一个重要的考量因素。

总之，这一研究不仅为AD治疗提供了新的分子设计思路，还展示了多靶点药物开发的潜力。通过结合5-HT6受体拮抗和HDAC6抑制两种机制，研究人员开发出了一种具有协同作用的分子，这可能在改善认知功能和延缓神经退行性病变方面发挥重要作用。同时，该研究还优化了合成方法，提高了产率和可扩展性，为未来的大规模生产提供了可行路径。这些成果为AD和其他类型痴呆症的治疗带来了新的希望，并可能推动相关药物的进一步开发和临床应用。