背景技术：
阿尔茨海默病(alzheimer’sdisease,ad),又称为老年性痴呆,是老年人中引起痴呆最常见的一种慢性神经退行性疾病。我国ad患者已经达到600万,随着全球人口老龄化的加剧,发病率将呈显著上升趋势。因此明确ad的发病机制,寻找有效的治疗手段来预防和延缓ad的发生和发展,不仅成为国内外医学研究的重点课题,对于各国经济长期发展也具有战略性意义。目前关于阿尔茨海默症的研究靶点主要集中在β淀粉样蛋白的聚集以及过度磷酸化的tau蛋白异常聚集形成的神经原纤维缠结(nfts)。
tau蛋白是微管结合蛋白家族中的一员,在正常的神经元中,tau蛋白主要富集于神经元轴突周围,主要功能表现为调节微管的组装与解组装、维持微管的稳定性,同时,tau蛋白还具有辅助神经元轴突对“货物”的运输功能等。过度磷酸化的tau蛋白与微管结合能力降低且易聚积成异常超微结构的双螺旋丝(phf)和束状细丝。低聚的tau蛋白通过朊蛋白样的方式进行扩散。在ad及神经退行性病变(统称tau蛋白病)中，tau蛋白过度磷酸化并异常聚集后与微管解离，导致轴突转运障碍，影响神经元的形态及其功能。与此相关的tau蛋白病包括进行性核上性麻痹(psp)、皮质样脑炎(cbs)、唐氏综合征(ds)、帕金森(pd)和伴有路易小体的痴呆(dlb)。
最近出现了用于正电子发射断层扫描(pet)的tau特异性配体，包括第一代化合物(如[18f]thk5317，[18f]thk5351，[18f]av1451，和[11c]pbb3)和第二代化合物[如[18f]mk-6240，[18f]ro-948(以前称为[18f]ro69558948)，[18f]pi-2620，[18f]gtp1，[18f]pm-pbb3，和[18f]jnj64349311，[18f]jnj311及其衍生物，[18f]jnj-067。这些特异性配体可用作tau蛋白示踪剂，其可在pet成像时标记显示受试者脑内tau蛋白的沉积与分布状况，有望为ad的精确病理诊断、治疗及药效追踪等方面带来突破性进展。
但是，目前已知的tau蛋白示踪剂的合成难度大、且效果还不能满足临床需求。所以寻找新的、简单的、易于合成的高特异性tau示踪剂分子非常必要。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种结构新颖的、特异性高、且易获得的tau蛋白示踪剂。
本发明提供了一种式i所示的化合物、或其药学上可接受的盐、或其水合物、或其溶剂合物、或其构象异构体、或其晶型、或其同位素替换形式：
其中，r1、r2、r3、r4、r5各自独立地选自h、氘、18f、19f、123i、125i、127i、-no2、-oh、-ocd3、-o11ch3、-o11cd3、-nh2、-nhch3、-nhcd3、-nh11ch3、-nh11cd3、-n(ch3)2、-n(cd3)2、-n(11ch3)2、-n(11cd3)2、-o(ch2)m18f、-o(ch2)m19f、卤素、氰基、羧基、c1～10烷基、c1～10烷氧基、c2～10烯基、c2～10炔基、放射性核素；其中，r选自-oh、18f、19f，m为1-6的整数；
r6选自取代或未取代的杂芳基、取代或未取代的芳基，所述杂芳基或芳基上的取代基各自独立地选自：氘、18f、19f、123i、125i、127i、-oh、-ocd3、-o11ch3、-o11cd3、-nhcd3、-nh11ch3、-nh11cd3、-n(cd3)2、-n(11ch3)2、-n(11cd3)2、-o(ch2)m18f、-o(ch2)m19f、-nrn1rn2、卤素、氰基、羧基、c1～10烷基、c1～10烷氧基、c2～10烯基、c2～10炔基；其中，r选自-oh、18f、19f，m为1-6的整数，rn1、rn2各自独立地选自h、氘、卤素、c1～10烷基、c1～10烷氧基、c2～10烯基、c2～10炔基，或rn1、rn2与其共同连接的氮原子一起形成环，所述环选自饱和杂环、不饱和杂环、饱和碳环或不饱和碳环。
进一步地，所述化合物的结构如式ii所示：
其中，r2选自h、氘、18f、19f、123i、125i、127i、-no2、-oh、-ocd3、-o11ch3、-o11cd3、-nh2、-nhch3、-nhcd3、-nh11ch3、-nh11cd3、-n(ch3)2、-n(cd3)2、-n(11ch3)2、-n(11cd3)2、-o(ch2)18f、-o(ch2)19f、卤素、氰基、羧基、c1～3烷基、c1～3烷氧基；
r6选自取代或未取代的5～6元杂芳基、取代或未取代的5～6元芳基，所述杂芳基或芳基上的取代基各自独立地选自：-nrn1rn2、卤素、氰基、羧基、c1～8烷基、c1～8烷氧基、c2～8烯基、c2～8炔基、氘、18f、19f、123i、125i、127i、-oh、-ocd3、-o11ch3、-o11cd3、-nhcd3、-nh11ch3、-nh11cd3、-n(cd3)2、-n(11ch3)2、-n(11cd3)2、-o(ch2)m18f、-o(ch2)m19f、其中，r选自-oh、18f、19f，m为1-6的整数，rn1、rn2各自独立地选自h、卤素、c1～5烷基、c1～5烷氧基，或rn1、rn2与其共同连接的氮原子一起形成环，所述环选自3～8元饱和杂环、3～8元不饱和杂环、3～8元饱和碳环、3～8元不饱和碳环。
进一步地，r2选自-no2或18f；
r6取代或未取代的5～6元杂芳基、取代或未取代的5～6元芳基，所述杂芳基或芳基上的取代基各自独立地选自：-nrn1rn2、卤素、氰基、羧基、c1～3烷基、c1～3烷氧基、氘、18f、-oh；其中，rn1、rn2各自独立地选自h、卤素、c1～5烷基、c1～5烷氧基，或rn1、rn2与其共同连接的氮原子一起形成环，所述环选自3～6元饱和杂环、3～6元不饱和杂环、3～8元饱和碳环、3～8元不饱和碳环。
进一步地，所述化合物的结构如式iii-1或式iii-2所示：
其中，r2选自-no2或18f；
m1选自n或ch；m2选自s或o；
rn1、rn2各自独立地选自c1～2烷基，或rn1、rn2与其共同连接的氮原子一起形成环，所述环为5～6元饱和杂环，优选地，所述环为
进一步地，所述化合物选自以下结构：
。
进一步地，所述化合物选自以下结构：
。
本发明还提供了上述化合物、或其药学上可接受的盐、或其水合物、或其溶剂合物、或其构象异构体、或其晶型、或其同位素替换形式的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)化合物1a与化合物2a反应，得到化合物3a；
(2)化合物3a与化合物4a反应，得到化合物5a；
或者，所述方法还包括以下步骤：(3)化合物5a与含放射性核素的化合物反应，得到化合物6a；
其中，化合物1a的结构为化合物2a的结构为化合物3a的结构为化合物4a的结构为化合物5a的结构为化合物6a的结构为x为放射性核素；r2、r6如上所述；
优选地，所述含放射性核素的化合物为[18f]氟化物，化合物6a的结构为
本发明还提供了上述化合物、或其药学上可接受的盐、或其水合物、或其溶剂合物、或其构象异构体、或其晶型、或其同位素替换形式在制备tau蛋白示踪剂中的用途，优选的，所述tau蛋白示踪剂能够靶向过度磷酸化的tau蛋白。
本发明还提供了上述化合物、或其药学上可接受的盐、或其水合物、或其溶剂合物、或其构象异构体、或其晶型、或其同位素替换形式在制备核医学显像剂、光学成像剂或pet成像剂中的用途。
进一步地，所述核医学显像剂、光学成像剂或pet成像剂能够诊断与神经原纤维缠结有关的疾病；优选地，所述神经原纤维缠结为过度磷酸化的tau蛋白异常聚集形成的神经原纤维缠结，更优选地，所述疾病选自阿尔茨海默病、额颞痴呆、皮质基底节变性、慢性创伤性脑病、进行性核上性麻痹、皮克氏病、皮质样脑炎、唐氏综合征、帕金森或伴有路易小体的痴呆。
实验结果表明，本发明提供的吡啶类化合物被放射性核素18f标记后，可以作为tau蛋白示踪剂，用于鉴定过度磷酸化的tau蛋白在脑内异常聚集形成的神经原纤维缠结(nfts)，可用于诊断与神经原纤维缠结相关疾病，也可用于监测该疾病在治疗过程中的进展，为神经原纤维缠结相关疾病的患者或潜在患者提供更高更精确的诊断与追踪，在临床诊断中具有良好的应用前景。
本发明中，过度磷酸化的tau蛋白是指大量的tau蛋白发生磷酸化，丧失维持微管稳定的作用。
核素是指具有一定数目质子和一定数目中子的一种原子。同一种同位素的核性质不同的原子核，它们的质子数相同而中子数不同，结构方式不同，因而表现出不同的核性质。
放射性核素，也叫不稳定核素，是相对于稳定核素来说的。它是指不稳定的原子核，能自发地放出射线(如α射线、β射线等)，通过衰变形成稳定的核素。
含放射性核素的化合物是指该化合物中至少有一个原子是放射性核素。
“取代”是指分子中的1个、2个或多个氢原子被其它不同的原子或分子所替换，包括该分子中同位原子或异位原子上的1个、2个或多个取代。
本文碳氢基团中碳原子含量的最小值和最大值通过前缀表示，ca～b烷基是指所有含a～b个碳原子的基团或分子，其中，c1～10烷基是指所有具有1～10个碳原子的直链或支链的烷基。
c1～10烷氧基是指所有具有1～10个碳原子的直链或支链的烷氧基。
同位素替换形式指化合物中的一个或两个以上的原子被其对应的同位素替换后得到的化合物。比如化合物中的一个或两个以上的氢(h)被氘(d)或氚(t)替换后得到的化合物；比如化合物中的一个或两个以上的碳12被碳11或碳13替换后得到的化合物。
“饱和杂环”指饱和的杂环，“不饱和杂环”指含有至少一个不饱和键的杂环。
“饱和碳环”指饱和的环烷烃。“不饱和碳环”指含有至少一个不饱和键的环烷烃。
“药学上可接受的”是指某载体、运载物、稀释剂、辅料，和/或所形成的盐通常在化学上或物理上与构成某药物剂型的其它成分相兼容，并在生理上与受体相兼容。
“盐”是将化合物或其立体异构体，与无机和/或有机酸和/或碱形成的酸式和/或碱式盐，也包括两性离子盐(内盐)，还包括季铵盐，例如烷基铵盐。这些盐可以是在化合物的最后分离和纯化中直接得到。也可以是通过将化合物，或其立体异构体，与一定数量的酸或碱适当(例如等当量)进行混合而得到。这些盐可能在溶液中形成沉淀而以过滤方法收集，或在溶剂蒸发后回收而得到，或在水介质中反应后冷冻干燥制得。本发明中所述盐可以是化合物的盐酸盐、硫酸盐、枸橼酸盐、苯磺酸盐、氢溴酸盐、氢氟酸盐、磷酸盐、乙酸盐、丙酸盐、丁二酸盐、草酸盐、苹果酸盐、琥珀酸盐、富马酸盐、马来酸盐、酒石酸盐或三氟乙酸盐。
“芳基”指具有共轭的π电子体系的全碳单环或稠合多环基团，例如苯基和萘基。所述芳基环可以稠合于其它环状基团(包括饱和和不饱和环)，但不能含有杂原子如氮、氧、或硫，同时连接母体的点必须在具有共轭的π电子体系的环上的碳原子上。芳基可以是取代的或未取代的。
“5～6元芳基”是指具有5～6个组成环的原子的芳基。
“杂芳基”指包含一个到多个杂原子的具有共轭的π电子体系的单环或稠合多环基团，其含有至少一个环杂原子(如n、o或s)，其余环原子是c，另外具有完全共轭的π电子系统。杂芳基可以是任选取代的或未取代的。
“5～6元杂芳基”是指具有5～6个组成环的原子的杂芳基。
显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。
以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
附图说明
图1为化合物6在ad病人脑组织切片的放射自显影结果(a、c、e)，结果经硫磺素-s染色进行确认(b、d、f)；其中c和d为放大图。
具体实施方式
本发明所用原料与设备均为已知产品，通过购买市售产品所得。
按照以下合成路线，合成本发明的通式化合物5a和6a：
首先，根据以下合成路线，制得本发明的具体化合物5和化合物6。
实施例1、本发明化合物5的合成
(1)合成化合物3:
将化合物1(22.0g，143.66mmol),化合物2(10.35g，143.66mmol)溶于冰醋酸中，回流5小时，tlc监测反应完全后，旋干溶剂，加水洗，ea(乙酸乙酯)萃取，有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩，然后经过硅胶柱层析，即得化合物3(23g，收率85％)。ms(esi)m/z:190.1[m+h]+。
(2)合成化合物5:
将甲基三辛基氯化铵(aliquat336，64mg,0.159mmol)溶于5m的氢氧化钠溶液中，加入化合物3(150.00mg，0.797mmol),5-二甲氨基噻吩-2-甲醛(化合物4，123mg,0.797mmol)，110℃回流，tlc监测反应完全后，调ph为7，加水洗涤，dcm萃取，取有机相用无水硫酸钠干燥，过滤，浓缩，然后经过硅胶柱层析，即得化合物5(200mg,收率77％)。ms(esi)m/z:327.10[m+h]+。
实施例2、本发明化合物6的合成
将化合物5(30mg)和相转移催化剂kryptofix(5mg)的dmf(1.5ml)溶液添加至含有干燥的[18f]氟化物(本实施例为k[18f])的微波反应管中，并将反应混合物在140℃(65w)下加热4分钟。冷却50℃以下后，将反应混合物用h20(1ml)稀释，混合，并注入半制备型hplc柱中。使用zorbaxeclipsexdb-c-18液相色谱柱提纯所得产物，5μm，9.4×250mm(agilent)在5ml/min的流速下纯化产物。所用流动相为50％至80％的乙腈溶液，该溶液中的溶剂为10mm的nah2p04水溶液，时间为15分钟。收集所得的放射性部分，减压浓缩，用0.9％盐水溶液(3ml)稀释并转移至无菌容器中，即得化合物6，ms(esi)m/z:298.10[m+h]+。
然后利用onixmonolithicc-18100×3.0mm柱(phenomenex)的分析型hplc系统(waters)，以lml/min的流速测试最终产物的化学和放射化学纯度。所用流动相为乙腈：含0.1％三氟乙酸的水溶液＝30：70的混合溶液，化合物6的保留时间为7.4分钟。利用紫外检测器(254nm)确定化合物6的浓度。通过共注射化合物5的样品来确定产物的特性，并使用碘化钠检测器(bioscan)确定化合物6的放射化学纯度，为98.6％。
实施例3、本发明化合物7～11的合成
按照上述通式化合物5a的合成路线，采用与实施例1中相同的方法，将化合物4中的替换为对应的r6基团，制得本发明的化合物7～11，结构和表征如表1所示。
表1本发明化合物7～11的结构和表征数据
实施例4、本发明化合物12～16的合成
按照上述通式化合物6a的合成路线，采用与实施例2中相同的方法，分别将化合物5替换为化合物7～11，制得本发明的化合物12～16，结构如表2所示：
表2本发明化合物12～16的结构
以下通过实验例证明本发明的有益效果。
实验例1、本发明化合物对tau蛋白的显像测试
1、实验方法
利用放射自显影实验，分别使用各18f标记的化合物(即本发明的化合物6)与阿尔茨海默病(ad)病人脑切片中的斑块结合，通过磷屏曝光后，用储磷屏系统分析图像。具体实验步骤如下：
(1)预处理ad人脑组织切片；
(2)在ad人脑组织切片上覆盖20μci的18f标记的化合物溶液100μl，室温下孵育40分钟；
(3)用20％乙醇溶液冲洗1分钟；
(4)晾干后，将上述切片用保鲜膜包覆，置于磷屏下曝光40分钟，用储磷屏系统分析图像。
2、实验结果
结果如图1所示。实验结果表明，本发明的化合物5被放射性核素18f标记后，得到的18f标记衍生物(化合物6)可以作为ad病人脑内tau蛋白的示踪剂，其可与ad病人脑组织切片中的tau蛋白靶向结合，对ad病人脑组织切片中的神经原纤维缠结具有优异的显像作用。
综上，本发明提供了一种结构新颖的吡啶类化合物。该吡啶类化合物被放射性核素18f标记后，可以作为tau蛋白示踪剂，用于鉴定过度磷酸化的tau蛋白在脑内异常聚集形成的神经原纤维缠结(nfts)，可用于诊断与神经原纤维缠结相关疾病，也可用于监测该疾病在治疗过程中的进展，为神经原纤维缠结相关疾病的患者或潜在患者提供更高更精确的诊断与追踪，在临床诊断中具有良好的应用前景。