BACE-1抑制劑的設計、合成與構效關系研究.pdf

1、阿爾茨海默病 (Alzheimer’ s disease, AD)是老年癡呆癥的一種主要類型，其病理特征主要表現為皮質彌漫性萎縮，溝回增寬，腦室擴大，神經元大量減少，并可見老年斑(amyloid plaques)，神經原纖維結(neurofibrillary tangles, NFTs)等。
　　 由于目前對該疾病的病理和生化變化原因尚缺乏全面和實質性的認識，所以在臨床上還沒有發(fā)現一種藥物能夠有效的治療阿爾茨海默病。
　　

2、 β?-淀粉樣蛋白鏈式假說的提出為AD 藥物的研究開辟了新的研究方向，其認為腦內β-淀粉樣多肽 （β-amyloid peptides, Ab）的異常聚集和沉積具有神經毒性,導致AD的發(fā)生。β-淀粉樣多肽是通過β-分泌酶(BACE-1)和β-分泌酶逐步水解淀粉樣前體蛋白β-APP 形成的，其中?-分泌酶則是Ab 生成的限速酶，因此?-分泌酶(?-amyloid precursor enzyme-1, BACE-1)是干預AD 進程的理

3、想靶點。
　　 根據BACE-1切割Swedish APP的作用位點設計的第一代β-分泌酶抑制劑OM99-1、OM99-2和OM00-3等，雖然對靶標有強的親和力，但分子質量均大于900Da，而且結構上有數個氨基酸殘基，導致了其口服生物利用度低，難于透過血腦屏障。在β-分泌酶抑制劑的發(fā)現進程中，一個突破性的進展是Merck 公司于2004年發(fā)現的磺酰胺基取代的間苯二甲酸衍生物類化合物，后來又發(fā)現了化合物CTS-21166，并且已

4、經進入臨床II 期實驗。
　　 根據本課題組前期合成出來的先導化合物的藥理活性數據顯示，先導化合物具有一定毒性和酸性，而中樞神經藥物應該避免酸性，為了解決這些問題，在先導化合物的基礎上借助計算機輔助藥物設計，結合文獻中報道的BACE-1抑制劑的結構和構效關系對先導物進行了結構的修飾和改造，設計了4 類化合物，用Sybyl8.1中的Surflex 模塊進行分子對接研究，確定了擬合成的目標化合物結構。最終合成了19個化合物，這些化合

5、物目前尚未見文獻報道，其結構均通過1H-NMR，MS 確認，并且通過高效液相色譜檢測了化合物的純度和通過旋光儀測定了其比旋光度。本課題通過六條路線近35 步反應對所設計的目標化合物進行了合成，同時探討并優(yōu)化了反應路線中的各步反應條件。其中異噻唑酮環(huán)合通過控制反應溫度和加料方式使產率提高40％。通過改變催化劑、溶劑、反應溫度和反應方式對Suzuki偶聯反應的反應條件進行了優(yōu)化和改進，發(fā)現使用碳酸鈉溶液和微波反應能夠減少硼酸酯中間體發(fā)生自身

6、偶聯的機會。氟由于受鄰近基團的影響而變得比較活潑，通過改變反應順序和使用非質子性溶劑來降低氟的活性而成功的合成了關鍵中間體1,4-丁磺酸內酰胺。在中間體F 合成中，通過使用三甲基碘化氧硫而使環(huán)氧化合物的合成能夠在常溫下順利進行，避免了低溫和昂貴試劑的使用，并通CHIRALPAK AD-H 手性柱初步探索了16個手性化合物的分離條件。
　　 對合成出來的目標化合物進行分子水平的體外抑制BACE-1活性的評價，采用時間分辨熒光法，結

7、果顯示有13個化合物對BACE-1顯示了較強的抑制活性，其中化合物VIIf、VIIIe和Ixa在100nmol/L時抑制率大于75％，其IC50值分別為3.7nM、2.2nM和3.7nM;對于活性較好的化合物進行了細胞水平的體外抑制細胞分泌Aβ40水平的評價，采用CHO (雙轉APP/BACE1基因)細胞，結果顯示化合物VIIIa、VIIIf和Ixa在1μmol/L時抑制率均大于45％，其IC50值分別為37nM、58nM和18nM，這

8、些數據表明化合物VIIIa、VIIIf和Ixa對細胞有一定的透膜能力，其中化合物VIIIa和Ixa 即將進入動物實驗階段。
　　 通過對化合物的酶水平和細胞水平篩選的結果分析，并且結合Sybyl 8.1中的Surflex 模塊模擬目標化合物Via、VIIe、VIIIf和Ixa與BACE-1的相互作用方式，初步分析了目標化合物的構效關系：1)P2'片段為芳香基團時，有助于提高抑制活性，主要原因是BACE-1催化位點S2'亞位點的殘