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药物化学
1.8.1.4.3 三、血管紧张素转化酶抑制剂
三、血管紧张素转化酶抑制剂

血管紧张素转化酶抑制剂(ACEI)通过抑制ACE活性,有效地阻断AngⅠ向AngⅡ转化,减少缓激肽的水解,导致血管舒张、血容量减少、血压下降。目前已有近二十种ACEI批准上市,基于化学结构可以将本类药物分为含巯基的ACEI、含二羧基的ACEI和含磷酰基的ACEI三大类。

ACEI可用于治疗高血压、充血性心力衰竭(CHF)、左心室功能障碍或肥大(LVD或LVH)、急性心肌梗死以及糖尿病性肾病。在许多情况下,ACEI均可有效控制血压。ACEI可以单独使用,也可以与其他药物联合使用。ACEI特别适用于患有CHF、LVD或糖尿病的高血压病人。ACEI能引起动脉和静脉的扩张,这不仅降低血压,而且对患有减少CHF的病人的前负荷和后负荷都有较好的效果。

ACEI的副作用有血压过低、血钾过多、咳嗽、皮疹、味觉障碍、头痛、头晕、疲劳、恶心、呕吐、痢疾、急性肾衰竭、嗜中性白细胞减少症、蛋白尿以及浮肿等,其中一部分副作用归因于个别药物的特定官能团,而其他副作用则直接与这类药物的作用机制有关。ACEI最主要的副作用是引起干咳,其产生原因是由于在抑制ACE的同时也阻断了缓激肽的分解,增加呼吸道平滑肌分泌前列腺素、慢反应物质以及神经激肽A等刺激咽喉-气道的C受体所致。而皮疹和味觉障碍的高发生率则与卡托普利的巯基有关。

1.含巯基的ACE抑制剂

1965年,Ferreir在巴西一种毒蛇的毒液中发现了一种缓激肽增强因子(Bradykinin Potentiating Factor,BPFs),从BPFs中分离出一种九肽(L-Pyroglutamyl-L-Tryptophyl-L-Prolyl-L-Arginyl-L-Prolyl-L-Glutaminyl-L-Isoleucyl-L-Prolyl-L-Proline),即替普罗肽(Teprotide)。替普罗肽在人体内对ACE具有较强的抑制作用,能有效控制血压,虽然由于其为多肽,口服活性差,其临床价值受到限制,但却为ACEI的重要先导化合物。

由于替普罗肽及具有抑制ACE作用的蛇毒多肽的C-端氨基酸均为脯氨酸,为此,早期设计的ACEI都含有脯氨酸结构。琥珀酰-L-脯氨酸(Succinate-L-Proline)为第一个合成的ACEI,它对ACE有特异性抑制作用,但作用效果仅为替普罗肽的1/500。以其他氨基酸取代脯氨酸得到的衍生物,抑制ACE作用都较弱。在琥珀酰-L-脯氨酸的2位上引入甲基得到D-2-甲基琥珀酰-L-脯氨酸(D-2-Methylsuccinyl-L-proline),其作用仅为替普罗肽的1/300。由于ACE中含有锌离子,用能够与锌离子良好结合的巯基取代得到3-巯基丙酰基-L-脯氨酸(3-Mercaptopropionyl-L-proline),其作用比琥珀酰-L-脯氨酸强100倍,在抑制血管紧张素Ⅱ引起的血管收缩和血管加压的效应是替普罗肽的10~20倍;在其2-位引入甲基得到卡托普利(Captopril),其活性得到进一步的提高,于1981年成为第一个临床应用的ACEI。

卡托普利(Captopril)

化学名为1-(3-巯基-2-D-甲基-1-氧丙基)-L-脯氨酸;1-(3-mercapto-2-D-methyl-1-oxopropyl)-L-proline。又名巯甲丙脯酸。

本品为白色或类白色结晶性粉末,有类似蒜的特臭,味咸。在甲醇、乙醇或三氯甲烷中易溶,在水中溶解。卡托普利有两种晶型:一种为不稳定型,mp.87~88℃;另一种为稳定型,mp.105.2~105.9℃。

本品结构中有两个手性中心,为(S,S)-构型,用无水乙醇溶解后,测得其比旋度为[α]=-127.8°;在生产过程中可出现(R,S)-异构体,其比旋度约为+50°。卡托普利具有酸性,其羧酸的pKα1=3.7,其巯基也显示一定弱酸性,pKα2=9.8。

由于巯基的存在,卡托普利易被氧化,能够发生二聚反应而形成二硫键,体内代谢有40%~50%的药物以原药形式排泄,剩下的以二硫聚合体或卡托普利-半胱氨酸二硫化物形式排泄。

本品是血管紧张素转化酶抑制剂的代表药物,具有舒张外周血管,降低醛固酮分泌,影响钠离子的重吸收,降低血容量的作用。使用后无反射性心率加快,不减少脑、肾的血流量,无中枢副作用,无耐受性,停药后也无反跳现象。主要用于治疗高血压,可单独应用或与其他降压药如利尿药合用;也可治疗心力衰竭,可单独应用或与强心药、利尿药合用。其注射剂还可治疗高血压急症。

本品除了ACE抑制剂的一般副作用外,还有两个特殊副作用:皮疹和味觉障碍,这与其分子中含有巯基直接相关。

本品的合成是以硫代乙酸和2-甲基丙烯酸为原料,经加成反应,得到外消旋2-甲基-3-乙酰硫基丙酸,再转化为酰氯后与L-脯氨酸反应生成(R,S)-和(S,S)-乙酰卡托普利,然后与二环己基胺成盐,利用其在硫酸氢钾溶液中的溶解度不同而分离,得到(S,S)-体。碱水解除去乙酰基得到卡托普利。

2.含二羧基的ACEI

二羧基ACEI以羧基和锌离子配位,虽然羧基的配位能力不及巯基,但可以避免巯基引起的副作用。二羧基ACEI的一般结构如下:

二羧基ACEI为三肽底物的类似物,其中C-端(A)和倒数第二末端(B)氨基酸被保留,但第三个氨基酸N-端(C)被羧甲基取代。与卡托普利相似,C-端脯氨酸类似物可提供最佳的ACE抑制活性。当C-端(A)为脯氨酸、R3为甲基(即B为丙氨酸)和R4为苯乙基时,得到了依那普利拉(Enalaprilat),其活性比卡托普利强10倍,但由于其口服吸收差,生物利用度低,将其做成酯类前药,得到依那普利(Enalapril),依那普利是第一个有着良好口服生物利用度的二羧基类ACEI。

当C-端(A)为脯氨酸、R3为CH2CH2CH2CH2NH2(即B为赖氨酸)和R4为苯乙基时,得到赖诺普利(Lisinopril)。在化学结构上,赖诺普利有二个较为特殊的地方。一是碱性赖氨酸基团取代了非极性丙氨酸残基;二是两个羧基没有被酯化,不需要代谢激活。赖诺普利和卡托普利也是当前仅有的两个非前药的ACEI。

临床上常用的其他含二羧基的ACEI还有盐酸喹那普利(Quinapril Hydrochloride)、贝那普利(Benazepril)、雷米普利(Ramipril)、咪达普利(Imidapril)、培哚普利(Perindopril)和西拉普利(Cilazapril)。上述ACEI在结构上与依那普利的主要区别在于C-端连接的不是吡咯啉环(脯氨酸),而是较大的二环或螺环,这些较大的环系使药物与ACE的结合能力增强,也导致药物吸收、排泄、起效、作用持续时间以及剂量不同。这些药物用于治疗高血压时,可单用或与其他降压药如利尿药合用;治疗心力衰竭时,可单用或与强心药、利尿药合用。

马来酸依那普利(Enalapril Maleate)

化学名为N-[(S)-1-(乙氧羰基)-3-苯丙基]-L-丙氨酰-L-脯氨酸马来酸盐;N-{N-[(S)-1-ethoxycarbonyl-3-phenylpropyl]-1-alanyl}-1-proline hydrogen maleate。又名苯丁酯脯酸。

本品为白色或类白色结晶性粉末,无臭,微有引湿性。在甲醇中易溶,在水中略溶,在乙醇或丙酮中微溶。mp.143~144℃,其中pKα12.97,pK25.35。本品含有三个手性中心,均为S构型。固体状态的马来酸依那普利非常稳定,室温贮存数年不会降解,马来酸依那普利在水溶液中可水解为依那普利拉和吡嗪双酮衍生物。

依那普利拉为一种长效的ACEI,依那普利为其乙酯,是一个前药。经口服给药,依那普利水解代谢为活性型依那普利拉,可治疗原发性高血压。

3.含有膦酰基的ACEI

非巯基ACEI的研究也促进了含磷酰基ACEI的发展,次膦酸能够替代巯基或羧基与锌离子结合。与二羧基的ACEI类似,对C-端疏水环系的结构改造导致了亚膦酸的4-环己基脯氨酸类似物的发展,最终得到了福辛普利拉(Fosinoprilat)。福辛普利拉口服生物利用度不理想,其前药福辛普利(Fosinopril)包含一个酰氧基烷基,具有较好的脂溶性和生物利用度。福辛普利经肠壁和肝的酯酶催化,形成活性的福辛普利拉而发挥作用。福辛普利在体内能经肝和肾双通道代谢而排泄,适用于肝或肾功能不良的病人使用。

4.ACEI的构效关系

以卡托普利主体结构,对ACEI的构效关系总结如下: