非核苷類HIV-1逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑6-萘甲?；〈鶫EPT及6-芳甲?；?、6-（α-氰基芳甲基）取代S-DABO類似物的設(shè)計、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)為靶點設(shè)計高選擇性的逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑作為抗艾滋病藥物，是目前國內(nèi)外藥物研究開發(fā)的熱點之一。二十年來取得了巨大進展。在已上市的22個抗艾滋病藥物中，有14

2、個即屬于HIV逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑。其中，非核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑(NNRTIs)因具有高效、低毒、高選擇性等特點而倍受關(guān)注。隨著分子模型、計算機輔助藥物設(shè)計、X-晶體衍射等技術(shù)的進步，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)類衍生物為其中較有代表性的兩類，它們顯示出較好的前景，促使我們對其作進一步的結(jié)構(gòu)飾和改造，以期發(fā)現(xiàn)新一類的NNRTIs。 本

3、課題組長期致力于HIV-1非核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑的開發(fā)，積累了豐富的經(jīng)驗，打下了堅實的基礎(chǔ)，已經(jīng)成功設(shè)計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類衍生物，使該系列化合物的開發(fā)成為一個頗具特色的方向，并激發(fā)了我們對此進一步研究開發(fā)的興趣。另外，縱觀近年來國內(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)修飾的報道比較少見。因此，我們認為有關(guān)該位置的結(jié)構(gòu)修飾對于構(gòu)效關(guān)系的進一步研究具有較高的潛在意義。 本文基

4、于分子對接(Moleculardocking)模型為指導(dǎo)，結(jié)合已有的構(gòu)效關(guān)系，對嘧啶環(huán)的6-位亞甲基進行結(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其構(gòu)效關(guān)系進行深入探討。另外，基于Hopkins的理論假設(shè)可知，將HEPT類化合物中的6-位的苯環(huán)取代為萘環(huán)對活性有利。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)計了一系列6-(1-萘甲?；?取代的新型的HEPT類衍生物作為目標化合物。 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NNRTIs在分子設(shè)計中可相互借鑒?；贖opkins的理論假設(shè)以及基于分子對接的復(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其構(gòu)效關(guān)系進行深入研究。另外，我們在6-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而分子剛性降低；另一方面，兩種修飾都有望通過增強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化合物的活性增強。采用Autodock程序?qū)⒛繕朔肿优cMKC-442/H

7、IV-1RT復(fù)合物中HIV-1RT活性腔進行對接，考察了目標分子設(shè)計上的合理性，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，對于DABO類化合物該設(shè)計從未見相關(guān)文獻報道，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分別用于合成各系列目標化合物。其中，在HEPT類目標化合物合成中，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系列目標化合物。 在S-DABO類目標化合物合成中，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行S-烷基化反應(yīng)，進而與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保護基，即制得6-(α-氰基芳甲基)取代的S-DABO類目標化合物。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行反應(yīng)即制得6-芳甲?；〈腟-DABO類目標化合物。 本文共合成關(guān)鍵中間體和目標化合物200余個，其中目標化合物(91個)均為全新化合物，未見文獻報道，所有化合物經(jīng)1HNMR、MS、13CNMR和IR

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

11、照品HEPT及DDI高的抗HIV-1的活性，其中，有16個化合物的活性比對照品提高了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?；〈腟-DABO類目標化合物顯示出很低的細胞毒性。大部分6-(α-氰基芳甲基)取代的S-DABO系列目標化合物對HIV-1(ⅢB)病毒顯示出很強抑制活性，其中JL-055和JL-057等化合物對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，選取了兩個具有代表性的化合物進行了PBMC細胞的活性測試，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)計合成的目標化合物的構(gòu)效關(guān)系，為進