多靶点抗AD活性化合物设计合成与活性研究和3-芳基-3-羟基吲哚酮合成方法学研究

发布时间：2020-05-30 12:50

【摘要】：本论文由两部分组成:第一部分为多靶点抗AD活性化合物设计合成与活性研究。阿尔茨海默病(Alzheimer's disease,AD)是一种以学习记忆下降和认知损伤为主要发病特征的神经退行性疾病。由于其病因复杂,根本发病机制尚不清楚,给药物研发带来巨大挑战,目前没有药物能够减缓、阻止、逆转AD病情的发生发展。AD复杂的发病机制促使了多靶点(multi-targets)药物开发策略的发展,多种生物活性的协同作用可能起到更好治疗效果。基于不同的先导化合物结构和药物分子设计策略,本论文研究中发展了两类多靶点活性化合物,作为潜在的AD治疗药物。第一类为嘧啶硫脲多功能抗AD活性化合物。从一个小分子(MW≈ 200,630个)化合物库中筛选发现了具有乙酰胆碱酯酶(AChE)抑制活性的苗头化合物(A1),经过结构修饰,发现了活性显著提高的嘧啶硫脲类化合物A8,以A8作为先导结构继续进行结构修饰,发现了一系列结构新颖的嘧啶硫脲类化合物(A16-61)。硫脲结构赋予了这些化合物多种抗AD相关的生物活性,如金属离子螯合和抗氧化。因此,这些嘧啶硫脲类化合物被作为多功能抗AD活性化合物,并进行了多种生物功能评估实验。其中,化合物 A55 和 A57 能够选择性抑制 AChE(A55,IC50 = 0.204 μM,SI196;A57,IC50 = 0.067μM,SI196),选择性螯合Cu2+,具有抗氧化活性,调解Cu2+诱导的Aβ聚集,抑制Cu氧化循环产生的自由基,具有较低的SH-SY5Y细胞毒性,并具有细胞保护作用。此外,优选化合物A55在体内外实验中均能透过血脑屏障,并在东莨菪碱诱导的认知损伤小鼠模型实验中,能够有效改善实验小鼠的记忆和认知能力。新颖的结构类型和确凿的动物药效,表明化合物A55是一个潜在的多功能抗AD候选药物,可以作为原型指导多功能抗AD药物的开发。第二类为用于治疗并发抑郁症的AD的多靶点活性化合物设计合成与活性研究。AD难以治愈的一个重要原因就是绝大多数患者同时患有多种精神或神经性疾病,其中抑郁症是患病率最高的并发症,高达50%。通过对老药库(778个老药)的高通量筛选,发现抗抑郁药物维拉佐酮(Vilazodone)具有AChE抑制活性(IC50 = 21.3μM),有望发展成同时治疗AD患者认知损伤和抑郁症状的多靶点药物。但其AChE抑制活性太弱,需对其进行结构修饰以提高胆碱能活性,同时保留其抗抑郁活性。我们详细调研了维拉佐酮的构效关系,在其活性不敏感的结构区域,引入AChE抑制剂的关键药效团,这些药效团结构分别取自上市药物他克林(Tacrine)、利斯的明(Rivastigmine)以及多奈哌齐(Donepezil)等,因此发展了 3类多靶点化合物靶向并发抑郁症的AD。在Vilazodone-Tacrine系列中,共设计合成了 30个衍生物(B1-30),测试了AChE/BuChE抑制活性、5-HT1A激动活性和5-HT重摄取抑制活性,并评估了部分化合物的体外透血脑屏障能力。化合物B5对3个靶点具有相对平衡的活性,HepG2细胞毒性小于维拉佐酮,对hERG钾离子通道抑制活性较弱。在动物药效实验中,化合物B5的盐酸盐在30 mg/kg 口服剂量下,既能改善scopolamin诱导的痴呆小鼠的记忆认知能力,又能缓解悬尾致使的小鼠抑郁症状。以上实验结论证明了我们化合物设计理念的正确性,通过抗抑郁药物和抗胆碱药物关键药效团的拼接,可以开发出同时具有抗抑郁和抗认知障碍活性的多靶点化合物。在Vilazodone-Rivastigmine系列中,共设计合成了 11个衍生物(C1-11),测试了它们的5-HT1A激动活性和AChE/BuChE抑制活性。这些衍生物继承了 Vilazodone的5-HT1A激动活性,很有可能保持Vilazodone的抗抑郁活性。由于实验方法的问题,测出的AChE/BuChE抑制活性数据远弱于文献值。从现有结果来看,化合物C2、C9的BuChE抑制活性强于Rivastigmine,表明Vilazodone-Rivastigmine衍生物的抗胆碱活性可以与Rivastigmine比拟,甚至强于Rivastigmine。目前,正在调整AChE/BuChE抑制活性的测试的方案,争取测出Vilazodone-Rivastigmine衍生物的真实活性数据。在Vilazodone-Donepezil系列中,共设计合成了 52个衍生物(D1-52),并测试了AChE/BuChE抑制活性、5-HT1A激动活性和5-HT重摄取抑制活性,得到了清楚的构效关系。采用PAMAP实验评估了部分化合物的透血脑屏障能力,筛选出12个优选化合物,评价了它们口服给药后对脑内AChE活性的影响,最终筛选出4个候选化合物(D41、D42、D43、D47),这四个化合物在动物水平实验上能进入大脑,并抑制脑内AChE活性,具有成为中枢药的潜质,被作为优选化合物进行动物药效实验评估。动物药效评估实验正在进行中。第二部分为3-芳基-3-羟基吲哚酮合成方法学研究。3-芳基-3-羟基吲哚酮是一类重要的天然产物优势骨架,其合成方法的研究具有重要科学价值。我们发展了一类全新的合成方法,以乙酰基保护3-羟基-2-吲哚酮为底物,二芳基碘摀盐为芳基化试剂,直接芳基化构建3-芳基-3-羟基吲哚酮结构。这是首次报道通过直接芳基化的方法来构建3-芳基-3-羟基吲哚酮,该方法反应条件简单,温和,无需金属参与,收率高达83%。底物使用范围广,同一种方法可以合成多种芳基或芳杂基取代的3-羟基-2-吲哚酮。
【图文】：

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图１．５淀粉样前体蛋白（ＡＰＰ）的代谢１２６１逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．５邋Ａｍｙｌｏｉｄ邋ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ邋ｐｒｏｔｅｉｎ邋（ＡＰＰ）邋ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ１２６１逡逑（３－淀粉样蛋白（ＡＰ）原本是人体内正常微量蛋白，由淀粉样前体蛋白（ａｍｙｌｏｉｄ逡逑ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ邋ｐｒｏｔｅｒｉｎ，，邋ＡＰＰ）经（３－分泌酶和７－分泌酶水解产生［２３］。ＡＰＰ在体内的代谢途径如逡逑图１．５所示［２６］，一条为非淀粉样蛋白途径，ＡＰＰ在ｅｘ－分泌酶作用下水解产生胞外可溶性逡逑片段ｓＡＰＰｏｔ；另一条为淀粉样蛋白途径，ＡＰＰ依次在Ｐ－分泌酶和ｙ－分泌酶作用下水解产逡逑生（３－淀粉样蛋白，主要是ＡｐＭ0和ＡｐＭ２，其中ＡｐＭ２更容易聚集，且毒性很强。正常逡逑生理状况下，Ａ（３在脑内的产生和降解处于平衡状态，不会对人体健康造成影响。在ＡＤ逡逑

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Ｗｅｉｎｓｔｏｃｋ及其团队巧妙地在Ｒａｓａｇｉｌｉｎｅ的苯环结构上引入抗胆碱药物Ｒｉｖａｓｔｉｇｍｉｎｅ逡逑的药效团Ｎ－甲基－Ｎ－乙基氨基甲酸酯结构，得到了多靶点候选药物分子ＬａｄｏｓｔｉｇＵ逡逑（ＴＶ－３３２６，图１．９）邋［９４’９５］。在Ｒｉｖａｓｔｉｇｍｉｎｅ分子结构中，Ｎ－甲基－Ｎ－乙基氨基甲酸酯片逡逑段与苯环直接相连，并且间位有一个胺甲基取代基，所设计Ｌａｄｏｓｔｉｇｉｌ完全保留了这种逡逑构效关系，完美地融合／邋Ｒｉｖａｓｔｉｇｍｉｎｅ和Ｒａｓａｇｉｌｉｎｅ分子结构，堪称合并法设计多革巴点逡逑分子的典范。最主要的是，动物实验表明Ｌａｄｏｓｔｉｇｉｌ可以有效改善痴呆模型老鼠记忆认逡逑知能力，并且对强迫游泳模型也有效，可以潜在用于治疗抑郁症［９６＿＿］。目前，Ｌａｄｏｓｔｉｇｉｌ逡逑己经进入临床ＩＩＩ期，用于治疗轻度认知障碍（ｍｉｌｄ邋ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ邋ｉｍｐａｉｒｍｅｎｔ，邋ＭＣＩ）。逡逑１邋Ｔ邋Ａ＼逡逑Ｒｉｖａｓｔｉｇｍｉｎｅ逦Ｒａｓａｇｉｌｉｎｅ逡逑ＣｈＥ邋ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ逦ＭＡＯ－Ｂ邋ｉｎｈｉｂｉｔｏｒ逡逑Ｉ逦逦ｉ逡逑＇ＨＮ＼逡逑Ｌａｄｏｓｔｉｇ
【学位授予单位】：华东理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R914

【参考文献】