喹唑啉类抗丙肝病毒抑制剂的优化和氮杂黄酮的多样性合成

发布时间：2018-02-09 16:15

本文关键词： 丙型肝炎病毒 HCV抑制剂喹唑啉羰基化菌头偶联反应氮杂色原酮　出处：《浙江大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：本论文分为两个部分:1)喹唑啉类丙型肝炎病毒抑制剂的设计、合成以及活性研究,2)氮杂色原酮多样性的合成。丙型肝炎病毒(HCV)为黄病毒属的阳性单链RNA病毒,其在全球范围内的蔓延感染对人类健康构成了重大威胁。我国也是HCV感染的重灾区,据报道国内大约有4000万的丙肝患者。抗HCV药物开发是现今的一个热点研究领域,近年来国外成功开发了以索菲布韦(Sofosbuvir)和Harvoni为代表的一系列直接作用药物,并且有更多抑制剂处于临床试验阶段。目前HCV直接作用抗病毒药物(DAA)主要为以下三类,即NS3/4A、NS5A以及NS5B抑制剂。虽然目前已有较多的HCV抑制剂,但大都集中在以上三类抑制剂中。作为RNA型病毒,HCV的适应性很强,容易产生耐药性,因此仍有必要开发具有机制新颖、抗HCV能力更强的抑制剂。本课题组前期的研究发现抗登革热病毒活性化合物2,4-二氨基喹唑啉类化合物P-1同样具有良好的抗HCV活性,经过结构改造获得活性更强的化合物P-2,其对于HCV复制子抑制作用的EC50达0.47 μM。该化合物具有结构简单,易于合成和改造等优点。在此基础之上,为获得抗病毒活性更高、毒性更低、ADMET特性更佳的化合物,我们从P-2出发,在喹唑啉母环的2,4等位置上进行了结构改造,引入了多样性的胺基取代,共设计合成了23个化合物,并进行体外抗HCV活性以及细胞毒性实验。结果显示化合物S-30和S-33有良好的抗HCV活性和较低的细胞毒性。化合物S-30的IC50为0.56μM和CC50为15.37μM,而化合物S-33的IC50为1.3μM和CC50为20.08μM。这两个化合物都是在4位具有吡咯烷取代的喹唑啉类衍生物。S-30同时还有2位的吡咯烷取代基,而S-33有叔丁基苯胺取代。这些结果为这类2,4-二取代喹唑啉类HCV抑制的进一步研究奠定了基础。另外本文对合成路线中的部分反应进行了优化。首先我们优化了中间体S-3的合成。我们发现强碱和高温会导致过度反应,致使产物进一步环化成为副产物S-3b。因此我们将K2CO3替换为NaHCO3,碱性的降低抑制了副产物S-3b的形成。除此之外,我们还对反应时间和温度等条件进行了优化。结果表明,在40℃下反应15小时的条件较优,可以以73%的产率获得产物,而几乎没有S-3b形成。其次本文优化了 S-5的合成。主要改进点在于将环合反应物三光气替换为羰基二咪唑(CDI),从而将S-5的收率提高至68%。CDI是一个偶联剂,反应性弱于三光气,可减少由于三光气的使用而产生的副产物。其与三光气相比也更为安全、而便于使用。我们发现,在反应起始温度很高的情况下,两分子的S-5会通过氮位上的羰基耦联,形成副产物S-5c。而降低反应有利于选择性地形成产物S-5b,而减少S-5c的生成。总之,改进后采用CDI是为偶联剂,以及室温反应1小时后加热至70℃进行环合反应条件较原来的条件有了显著的提高。再次本文优化了从S-5制备S-6的反应。S-6通过S-5与POC13反应而得,使S-5酰胺上的羰基发生氯化;该反应有一个常见的副产物,可能是由甲氧基苯基环的副反应所形成的。为了减少该副产物的形成,我们进行了一系列反应来确定最佳反应时间。我们发现随着反应时间的延长副产物比例会增加,因此设计了不同实验测定副产物的形成是否与反应时间有关。结果表明,该副产物(有365nm荧光发射)与反应时间直接相关,与我们的猜想一致。经优化之后,最佳的合成条件如下:S-5、DMA、POC13的混合物加氮气保护,在110℃下反应2小时(收率为55%)。获得主要中间体S-6后,可采用不同的胺进行两步简单的亲核取代反应来合成2,4-双取代的喹唑啉类似物。P-2有着良好的HCV抑制作用(晁博等),然而进一步研究发现其存在细胞毒性。我们猜测这可能是由P-2上2、4位的胺未被取代所产生的,因此设想需要对其喹唑啉母核的2、4位进行改造。对喹唑啉骨架进行仔细评估后,我们发现4位氢取代的衍生物S-27对HCV也有良好的抑制效果,11μM的浓度下能对HCV复制子产生90%的抑制效率。然而进一步的研究结果表明该化合物同样也存在细胞毒性。为了解决这个问题,我们合成了一系列类似物,在4位氢取代S-27的基础上,同时改变5位的取代基。共合成并评估了 8个化合物,其余化合物无HCV抑制活性。然而对于S-22详细研究结果表明,其有很强的细胞毒性,因此我们停止了对该系列化合物的研究。为了继续寻求解决未被取代的胺所产生的毒性问题,对喹唑啉2、4位包括伯胺、仲胺、烷基胺、芳香胺在内的多种胺进行了进一步的改造。共合成并评估了13个化合物,其中2个化合物显示出良好的有效性和安全性。第一个化合物(S-30)的2、4位通过吡咯烷取代,IC50和CC50分别为0.56μM和15.37μM。该化合物的效果与P-2相近。第二个化合物(S-33)的4位和2位分别具有吡咯烷基取代和对叔丁基苯胺取代。其IC50仅为1.3μM,然而其CC50高达20.03 μM。吡咯烷系列的化合物已显示出良好的HCV抑制作用和安全性,值得进一步研究。化合物S-30和S-33为喹唑啉类HCV抑制剂的进一步改造奠定了基础。论文的第二部分为通过羰基化-菌头-环化级联反应从3-碘-4-羟基吡啶与炔合成氮杂色原酮。色酮片段广泛存在于各种天然产物和合成的生物活性物质当中。与此同时,6-氮杂色原酮是一类有趣的化合物,也具有较多的生物活性,例如抗过敏、抗菌、β-内酰胺酶抑制作用等等。目前这类化合物的研究报道较少,其制备合成方法也相对有限。文献报道的主要合成方法是通过3-乙酰-喹唑啉与草酸二乙酯(或苯甲醛或维尔斯迈尔试剂)的缩合反应,这限制了这类化合物的开发和多样化。在研究如何生成多样化天然产物样骨架的过程中,本文发展了一个简单的新方法,即从3-碘代-4-羟基吡啶出发,通过串联的CO插入反应、厳头偶联、环化反应合成氮杂色原酮。而且通过较为细致的条件优化发现,不同的碱对环合反应影响较大。通过碱的控制(即不同的碱的使用(二异丙基乙基胺与碳酸铯等)以及碱的用量等),可以实现对T系列以及T2系列的氮杂色原酮产物进行选择性地合成,收率中等至良好。综上所述,在本文的第一部分中,我们首先对合成关键性中间体(即2,4-二氯喹唑啉)路线中的三步反应进行了优化。随后我们设计并合成了 23个2,4-双取代喹唑啉化合物,并对这些化合物的有效性和安全性进行了评估。对于喹唑啉类HCV抑制剂的研究表明,4位氢取代以及2位胺未被取代的类似物有着良好的HCV抑制活性,但其有很强的毒性。我们对5位也进行了改造的尝试,虽然发现一些其他的对HCV也具有良好抑制活性的分子,但并未克服其毒性。因此,我们对2、4位的SAR进行了进一步的研究和探索,并发现了与P-2效果相近但毒性较低的两个化合物S-30、S-33。在本文的第二部分中,我们发展了串联的羰基化-菌头-环合反应来合成T系列以及T2系列的氮杂色原酮化合物。发现通过碱的调控(二异丙基乙基胺与碳酸铯等)可以实现对T系列和T2系列的氮杂色原酮的选择性合成。这些合成方法为将来进一步对这类的化合物的生物活性研究奠定了基础。
[Abstract]:This paper is divided into two parts : 1 ) The design , synthesis and activity of the quinazoline - type hepatitis C virus inhibitor . The results show that the compound S - 30 and S - 33 have good anti - HCV activity . The IC50 of compound S - 30 is 0 . 56渭m and CC50 is 15.37 渭M . The results show that the compounds S - 30 and S - 33 have good anti - HCV activity and low cytotoxicity . A series of analogues were synthesized and evaluated . The results showed that 4 - position hydrogen - substituted derivatives S - 27 had good inhibitory effect on HCV .

【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R914

【参考文献】