非核苷類(lèi)HIV-1逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑6-萘甲?；〈鶫EPT及6-芳甲?；?-（α-氰基芳甲基）取代S-DABO類(lèi)似物的設(shè)計(jì)、合成及構(gòu)效關(guān)系研究.pdf

1、艾滋病(AIDS)即獲得性免疫缺陷綜合征(Acquiredimmunedeficiencysyndrome)是由人類(lèi)免疫缺陷病毒(Humanimmunodeficiencyvirus，HIV)感染引起的一種流行性傳染病。以HIV-1逆轉(zhuǎn)錄酶(Reversetranscriptase，RT)為靶點(diǎn)設(shè)計(jì)高選擇性的逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑作為抗艾滋病藥物，是目前國(guó)內(nèi)外藥物研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)之一。二十年來(lái)取得了巨大進(jìn)展。在已上市的22個(gè)抗艾滋病藥物中，有14

2、個(gè)即屬于HIV逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑。其中，非核苷類(lèi)逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑(NNRTIs)因具有高效、低毒、高選擇性等特點(diǎn)而倍受關(guān)注。隨著分子模型、計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)、X-晶體衍射等技術(shù)的進(jìn)步，NNRTIs取得了迅速發(fā)展。其中，1-[(2-羥乙氧基)甲基]-6-(苯硫基)胸腺嘧啶(HEPT)和二氫烷氧芐基嘧啶酮(DABO)類(lèi)衍生物為其中較有代表性的兩類(lèi)，它們顯示出較好的前景，促使我們對(duì)其作進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)飾和改造，以期發(fā)現(xiàn)新一類(lèi)的NNRTIs。 本

3、課題組長(zhǎng)期致力于HIV-1非核苷類(lèi)逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑的開(kāi)發(fā)，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，已經(jīng)成功設(shè)計(jì)并合成了一系列高活性的6-萘甲基、6-萘硫基取代的HEPT及DABO類(lèi)衍生物，使該系列化合物的開(kāi)發(fā)成為一個(gè)頗具特色的方向，并激發(fā)了我們對(duì)此進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)的興趣。另外，縱觀近年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究概況，我們發(fā)現(xiàn)有關(guān)6-位亞甲基碳結(jié)構(gòu)修飾的報(bào)道比較少見(jiàn)。因此，我們認(rèn)為有關(guān)該位置的結(jié)構(gòu)修飾對(duì)于構(gòu)效關(guān)系的進(jìn)一步研究具有較高的潛在意義。 本文基

4、于分子對(duì)接(Moleculardocking)模型為指導(dǎo)，結(jié)合已有的構(gòu)效關(guān)系，對(duì)嘧啶環(huán)的6-位亞甲基進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，取代為吸電基羰基，以期發(fā)現(xiàn)更高活性的化合物并對(duì)其構(gòu)效關(guān)系進(jìn)行深入探討。另外，基于Hopkins的理論假設(shè)可知，將HEPT類(lèi)化合物中的6-位的苯環(huán)取代為萘環(huán)對(duì)活性有利。萘環(huán)有可能為受體的結(jié)合部位提供額外的π堆積作用，還可提供與HIV-1RT的NNBP上的Tyr188、Tyr181等氨基酸殘基的芳香性側(cè)鏈相適應(yīng)的疏水性相互作用。

5、另一方面，在N-1位引入各種親脂性的烷氧亞甲基、取代的烯丙基、取代的炔丙基等側(cè)鏈，以增強(qiáng)化合物與酶的疏水性相互作用，并且在C-5位引入體積大小不同的烷基(Me，Et，i-Pr)以起協(xié)同作用，設(shè)計(jì)了一系列6-(1-萘甲酰基)取代的新型的HEPT類(lèi)衍生物作為目標(biāo)化合物。 DABO與HEPT衍生物在結(jié)構(gòu)和構(gòu)效關(guān)系上的相似性，使得這兩類(lèi)NNRTIs在分子設(shè)計(jì)中可相互借鑒?；贖opkins的理論假設(shè)以及基于分子對(duì)接的復(fù)合物模型研究，我們

6、同樣將DABOs的嘧啶環(huán)6-位亞甲基進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾，引入羰基，以期發(fā)現(xiàn)更高活性的化合物并對(duì)其構(gòu)效關(guān)系進(jìn)行深入研究。另外，我們?cè)?-位亞甲基上引入吸電基氰基，一方面，與將6-位亞甲基取代為羰基相比引入氰基可使得化合物的柔韌性增強(qiáng)而分子剛性降低；另一方面，兩種修飾都有望通過(guò)增強(qiáng)6-位取代基與RT中的富電子的氨基酸殘基Tyr188或Tyr181之間的π～π相互作用而使得目標(biāo)化合物的活性增強(qiáng)。采用Autodock程序?qū)⒛繕?biāo)分子與MKC-442/H

7、IV-1RT復(fù)合物中HIV-1RT活性腔進(jìn)行對(duì)接，考察了目標(biāo)分子設(shè)計(jì)上的合理性，從而構(gòu)建了一系列2-烷硫基-5-烷基-6-(芳甲?；唉?氰基芳甲基)嘧啶-4(3H)-酮衍生物。其中，對(duì)于DABO類(lèi)化合物該設(shè)計(jì)從未見(jiàn)相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，完全由本課題組第一次提出。 本文成功探索了多條不同路線(xiàn)分別用于合成各系列目標(biāo)化合物。其中，在HEPT類(lèi)目標(biāo)化合物合成中，將各種取代的巴比妥酸與三氯氧磷反應(yīng)制得的三氯嘧啶，進(jìn)而與甲醇鈉作用制得5-烷基-2

8、,4-二甲氧基-6-氯嘧啶，然后與1-萘乙腈縮合、氧化、脫保護(hù)得中間體5-烷基-6-(1-萘甲?；?-2,4-嘧啶二酮，最后在DMF中，KaCO3催化下分別與各種取代氯代物或溴代物發(fā)生烷基化反應(yīng)即可制得HEPT系列目標(biāo)化合物。 在S-DABO類(lèi)目標(biāo)化合物合成中，首先，由取代的丙二酸二乙酯在醇鈉催化下與硫脲縮合制得各種取代的2-硫代巴比妥酸，然后在氫氧化鈉水溶液中與各種取代鹵代物進(jìn)行S-烷基化反應(yīng)，進(jìn)而與TsCl反應(yīng)，再與各種芳乙

9、腈縮合，最后在氫氧化鈉作用下脫去Ts保護(hù)基，即制得6-(α-氰基芳甲基)取代的S-DABO類(lèi)目標(biāo)化合物。將所制得的2-烷硫基-5-烷基-6-(α-氰基芳甲基)嘧啶-4(3H)-酮衍生物在DMF溶液中，60﹪氫化鈉催化下于空氣中進(jìn)行反應(yīng)即制得6-芳甲酰基取代的S-DABO類(lèi)目標(biāo)化合物。 本文共合成關(guān)鍵中間體和目標(biāo)化合物200余個(gè)，其中目標(biāo)化合物(91個(gè))均為全新化合物，未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道，所有化合物經(jīng)1HNMR、MS、13CNMR和IR

10、確證，并對(duì)典型目標(biāo)物進(jìn)行了X-單晶結(jié)構(gòu)解析。 對(duì)目標(biāo)化合物進(jìn)行了抗HIV細(xì)胞活性和毒性測(cè)定試驗(yàn)，主要包括對(duì)HIV感染MT-4細(xì)胞的抑制活性，測(cè)定化合物使50﹪細(xì)胞免于HIV誘導(dǎo)細(xì)胞病變所需半數(shù)有效濃度(IC50)，并測(cè)定其使50﹪未感染細(xì)胞發(fā)生細(xì)胞病變濃度(CC50)，計(jì)算選擇性指數(shù)SI=CC50/EC50。另外，對(duì)個(gè)別化合物還進(jìn)行了PBMC細(xì)胞水平的抗HIV-1活性及毒性的測(cè)試。研究結(jié)果表明：絕大多數(shù)HEPT類(lèi)衍生物顯示出比對(duì)

11、照品HEPT及DDI高的抗HIV-1的活性，其中，有16個(gè)化合物的活性比對(duì)照品提高了10-50倍?；钚宰詈玫幕衔餅椋?-異丙基-1-芐氧亞甲基-6-(1-萘甲?；?-2,4-嘧啶二酮(JL-043)。6-芳甲酰基取代的S-DABO類(lèi)目標(biāo)化合物顯示出很低的細(xì)胞毒性。大部分6-(α-氰基芳甲基)取代的S-DABO系列目標(biāo)化合物對(duì)HIV-1(ⅢB)病毒顯示出很強(qiáng)抑制活性，其中JL-055和JL-057等化合物對(duì)HIV-1的IC50值均在納摩

12、爾范圍內(nèi)(0.002-0.09μM)，并且具有較高選擇性指數(shù)(SI分別為1551和4657)，分別比對(duì)照品DDI活性提高了55和2500倍，比Nevirapine提高了2和125倍。另外，選取了兩個(gè)具有代表性的化合物進(jìn)行了PBMC細(xì)胞的活性測(cè)試，結(jié)果均顯示出較好的抗HIV-1活性。 最后，我們建立了目標(biāo)化合物的3D-QSAR(CoMFA和CoMSIA)模型，從立體、靜電和疏水作用等方面探討了新設(shè)計(jì)合成的目標(biāo)化合物的構(gòu)效關(guān)系，為進(jìn)