吡咯烷類基質(zhì)金屬蛋白酶-2抑制劑的設(shè)計合成及其初步活性研究.pdf

1、惡性腫瘤是目前嚴重威脅人類健康和生命的疾病之一，尋找高效低毒的選擇性抗癌藥物已迫在眉睫。而侵襲與轉(zhuǎn)移是惡性腫瘤最顯著的生物特征，是導(dǎo)致癌癥患者臨床死亡的主要原因。傳統(tǒng)的治療手段如放療、化療及外科手術(shù)主要針對原發(fā)腫瘤，但對轉(zhuǎn)移而形成繼發(fā)性腫瘤的治療效果欠佳。因此腫瘤轉(zhuǎn)移仍然是抗腫瘤治療所面臨的嚴峻挑戰(zhàn)。 基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)是一類活性依賴于鋅離子的肽鏈內(nèi)切酶，對細胞外基質(zhì)降

2、解、組織重建以及細胞間多種可溶性因子的調(diào)控起重要作用。臨床前和臨床試驗的數(shù)據(jù)表明，MMPs在惡性腫瘤的發(fā)展中起到了重要作用，抑制MMPs的活性能夠顯著地阻斷原發(fā)和繼發(fā)腫瘤的侵襲，起到腫瘤治療的作用。MMPs的表達和活化是一個多步驟的過程，包括MMP基因的轉(zhuǎn)錄、MMP酶原分泌進入細胞外基質(zhì)、酶原的激活等。阻斷其中的任何一個步驟都可能抑制MMP的活性與功能。目前的藥物設(shè)計主要基于以下幾個方面：(1)阻斷MMPs基因的轉(zhuǎn)錄；(2)阻斷MMPs

3、 mRNA的翻譯；(3)阻斷MMPs酶原激活；(4)直接作用于活化后的MMPs，阻斷其蛋白水解活性?；|(zhì)金屬蛋白酶抑制劑(MMPIs)能通過抑制活化后的MMPs的蛋白水解活性，保護基底膜及ECM，抑制腫瘤血管生成，減少原發(fā)性腫瘤生長，同時降低腫瘤轉(zhuǎn)移的發(fā)生率。 在MMPs催化活性中心鋅離子附近，有兩個疏水口袋(S1'口袋和S2'口袋)，S1'口袋深而狹窄，S2'口袋較淺。對已有的MMPIs結(jié)構(gòu)進行分析發(fā)現(xiàn)，幾乎所有的MMPIs都

4、由三個部分組成：一個是使其適合酶識別位點的化合物骨架，另一個是鋅離了螯合基團(ZBG)，還有一個口袋側(cè)鏈。 近年來，我們課題組設(shè)計、合成了一些吡咯烷類基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑，并對其進行了活性研究。研究發(fā)現(xiàn)，其中一個化合物LY52能顯著抑制MMP-2的活性，對MMP-2的IC50=9.0nM。LY52還能抑制人卵巢癌細胞株SKOV3的侵襲。該化合物能顯著抑制小鼠Lewis肺癌細胞轉(zhuǎn)移?？梢?，LY52是通過抑制MMP-2活性，從而抑制

5、癌細胞侵襲和轉(zhuǎn)移的。 為了發(fā)現(xiàn)更有效的MMP抑制劑，基于我們課題組以前的工作，借鑒現(xiàn)有MMP抑制劑的結(jié)構(gòu)特點，以LY52為先導(dǎo)物，對其進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，設(shè)計、合成了A、B、C三個系列共71個目標化合物，其中A系列化合物29個，B系列化合物18個，C系列化合物24個。 在A系列化合物的合成中，以trans-4-羥基-L-脯氨酸(1)為手性模板，中間體(2S,4S)-甲基 1-?；?4-氨基吡咯烷-2-羧酸酯(A6a-c)經(jīng)過酯

6、化、?；?、磺化、SN2親核取代和催化氫化制得。在親核取代一步，(3R,5S)-5-(甲氧羰基)-1-酰基吡咯烷-3-y1 磺酸酯(A4a-b)和疊氮鈉反應(yīng)，產(chǎn)生構(gòu)型翻轉(zhuǎn)的疊氮化物(A5a-b)。A5a-b在5％Pd-CaCO3催化氫化下得到中間體A6a-c。A6a-c與各種酰氯反應(yīng)，得到(2S,4S)-甲基 4-酰胺基-1-酰基吡咯烷-2-羧酸酯(A7a-m)，進一步氨解或水解制得(2S,4S)-1-?；?4-酰胺基-N-羥基吡咯烷-2

7、-羧酰胺(A8a-e)和(2S,4S)-4-(3，4，5-三甲氧基苯基)-1-乙酰基吡咯烷-2-羧酸(A9)。A9進一步與甘氨酸甲酯反應(yīng)制得甲基2-((2S,4S)-4-(3，4，5-三甲氧基苯甲酰胺基)-1-乙?；量┩?2-羧酰胺基)乙酸酯(A10)。 在B系列化合物的合成中，以trans-4-羥基-L-脯氨酸(1)為手性模板，經(jīng)過酯化、磺化和瓊斯氧化制得中間體 1-磺酰基-4-氧-吡咯烷-2-羧酸甲酯(B4a-c)。B4a

8、-c與各種二醇加成，得到縮酮B5a-f。在這一步，對甲苯磺酸作為催化劑，Dean-Stark分水器用來除去生成的水。B5a-f與NH2OK氨解制得最終的螺環(huán)化合物(B6a-f)。 在C系列化合物的合成中，以trans-4-羥基-L-脯氨酸(1)為手性模板，經(jīng)過酯化、磺化制得中間體C3a-c℃3a-c進一步酯化得到C4a-r，C3a-c進一步氨解制得C5a-c。 這些化合物的結(jié)構(gòu)由紅外光譜、氫核磁共振光譜和質(zhì)譜得到確證。

9、 我們對所合成的化合物進行了初步的抑制MMP-2和AP-N的活性實驗。實驗結(jié)果表明：所有三個系列化合物都表現(xiàn)出對MMP-2的選擇性抑制作用。對MMP-2抑制而言，化合物A8a-c、B6a-d、C4c、C4j、C5a和C5b的活性優(yōu)于陽性對照LY52。應(yīng)用Tripos公司的Sybyl 7.0軟件，我們對活性較好的化合物做了對接研究。研究結(jié)果表明：化合物吡咯烷母核N1位或者C4位側(cè)鏈伸入MMP-2活性中心的S1’口袋，C2位所連ZBG

10、鰲合MMP-2活性中心的鋅離子。 A系列化合物初步的構(gòu)效關(guān)系研究結(jié)果是：含異羥肟酸ZBG的化合物活性明顯優(yōu)于含羧酸酯ZBG的化合物；吡咯烷母核C4位引入較長的側(cè)鏈，Nl位引入較短的側(cè)鏈，有利于活性的提高。B系列化合物初步的構(gòu)效關(guān)系研究結(jié)果是：含異羥肟酸ZBG的化合物活性明顯優(yōu)于含羧酸酯ZBG的化合物；在吡咯烷母核Nl位引入對甲苯磺?；珻4位引入五元縮酮環(huán)有利于活性的提高℃系列化合物初步的構(gòu)效關(guān)系研究結(jié)果是：含異羥肟酸ZBG的化合物活性

11、較好；含蝴蝶樣對稱結(jié)構(gòu)和羧酸酯ZBG的化合物也表現(xiàn)出很好的活性；在吡咯烷母核N1位引入對甲苯磺酰基有利于活性的提高。B、C系列化合物都是磺酰胺吡咯烷類化合物。與A系列化合物比較，在構(gòu)效關(guān)系結(jié)果上有些差別。這可能是由于引入磺酰胺基改變了化合物與酶的結(jié)合模式。在此基礎(chǔ)上，我們提出了活性化合物與MMP-2的可能結(jié)合模式。 總之，我們設(shè)計、合成了三個系列新型的吡咯烷類MMP抑制劑。對MMP-2抑制而言，化合物A8a-c、B6a-d、C4