新型二芳基吡啶类HIV-1非核苷类逆转录酶抑制剂的设计、合成与活性研究

发布时间：2017-04-14 16:20

  本文关键词：新型二芳基吡啶类HIV-1非核苷类逆转录酶抑制剂的设计、合成与活性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：HIV-1非核苷逆转录酶抑制剂(Non-nucleoside reverse transcriptase inhibitors, NNRTIs)是高效抗逆转录病毒疗法(High active antiretroviral therapy, HAART)的重要组成部分。新型高效、低毒、抗耐药并具有良好的药代动力学性质的NNRTIs的研究是抗HIV药物研发的重要方向。通过大量NNRTIs/RT复合物晶体结构解析及分子模拟表明,NNRTIs大多具有疏水作用区、氢键作用区和P236附近可容纳区三个基本药效团特征。本论文在对二芳基嘧啶(DAPY)类NNRTIs的构效关系和其与HIV-1逆转录酶(RT)结合模式研究的基础上,利用生物电子等排原理将经典DAPY的嘧啶环替换成吡啶,同时在吡啶环的2位引入氨基,用来与氨基酸K101或K103形成氢键。保持DAPY类右侧优势基团4-氰基苯胺不变,使其伸入P236附近的可容纳区域内,左侧苯环与吡啶环采用O或N原子连接,来保持分子的柔性。在左侧苯环的2,4和6位引入不同的取代基,进一步探讨构效关系,设计了第一系列2-硝基/氨基二芳基吡啶化合物衍生物。最新的结构生物学研究表明,NNRTIs的进入通道(Entrance channel)位于NNIBP的底部,跨过L100、K101、E138和V179等氨基酸残基与溶剂界面相通,可作为与NNRTIs作用的第四个区域。针对该通道的结构特征对现有NNRTIs进行结构修饰是提高抗病毒活性、改善药代动力学性质的新途径。基于NNIBP进入通道的结构适配性要求,采用分子杂合策略将DAPY类和吲哚芳基砜(IASs)类化合物的优势片段进行重新组合,保留DAPY类化合物的三取代的苯氧基和对氰基苯胺部分,同时保留连接右侧对氰基苯胺和中心嘧啶环的NH基团。引入IASs类化合物的N上带有取代基的胺甲酰基作用于进入通道,设计了第二系列二芳基毗啶酰胺类衍生物。二芳基吡啶酰胺类化合物B-5b5和B-5b9对HIV-1野生株的抑制活性ECso值分别为29 nM和56 nM,抑制K103N+Y181C双突变株的EC50值分别为6.1μM和10.1 μM。构效关系研究发现丙-2-炔-1-基和烯丙基等含有π-电子的取代基为优势基团,对化合物的抗突变活性有利。同时,近期报道了一系列2-甲酰胺N上带有杂环取代的吲哚芳基砜类NNRTIs,对HIV-1野生株和突变株均有纳摩尔水平的抑制活性。受此启发,利用CuAAC点击化学在B-5b5的末端炔处衍生引入含有π-电子的三氮唑杂环,并通过结构多样的取代基的引入,继续探NNIBP进入通道处的构效关系,设计了第三系列三氮唑二芳基吡啶酰胺类化合物。2-硝基/氨基二芳基吡啶化合物系列化合物的合成以3-氨基-5-溴吡啶为起始原料,通过酰化保护氨基、硝化、脱保护基后得到2-硝基-3-氨基-5-溴吡啶。利用Buchwald-Hartwig C-N偶联得到关键中间体2-硝基-3-(4-氰基苯基)-5-溴吡啶,通过Ullmann缩合反应或Buchwald-Hartwig C-N将Br用苯酚或苯胺取代得到产物A-5a1-10和A-5b1-2,将化合物A-5a1-9的硝基还原后得到目标产物A-6a1-9。二芳基吡啶酰胺类化合物的合成以丙酮二羧酸二乙酯为原料,通过环合、氯化后得到2,4-二氯烟酸乙酯,苯酚取代4位的氯后,利用Buchwald-HartwigC-N偶联在2位引入对氰基苯胺。利用三甲基铝活化胺基后,将酯基胺解得到目标产物B-5a1-11和B-5b11。通过叠氮取代基与B-5b5的"Click"反应得到三氮唑二芳基吡啶酰胺化合物C-3a1-14和C-3a1-9。共合成得到66个目标化合物,化合物的结构通过MS、1 H-NMR和13C-NMR确证。对目标化合物进行了抗HIV活性和RT抑制活性测试。2-硝基/氨基二芳基吡啶化合物类大部分化合物抑制HIV-1野生株的活性在微摩尔到亚微摩尔水平,EC5o值在0.042-4.41μM的范围内。4个化合物的活性要好于对照药物奈韦拉平,化合物A-5b2(ECso=0.042μM,SI=3963)的活性是奈韦拉平的6倍。通过对活性数据的对比发现,左侧苯环与中心环用N连接的化合物的活性要好于O连接的化合物。2-氨基化合物A-6a1-9的活性要好于2-硝基化合物A-5a1-9。2-硝基A-5a系列化合物中,R2为甲基时,R1取代基的活性顺序为：CH3ClHCNBr;2-氨基A-6a系列化合物中,R2为甲基时,R1取代基的活性顺序为：CNCH3ClHBr,两者顺序基本一致。RT活性结果显示大部分2-硝基／氨基二芳基吡啶化合物化合物的RT抑制活性超过奈韦拉平,化合物A-6a3(IC50=0.052μM)对RT的抑制活性与对照药依法韦仑相当,是奈韦拉平的45倍。二芳基吡啶酰胺系列化合物大部分有中等(B-5a6:EC50=4.54 μM,B-5a8: EC50=3.1μM,B-5a3:EC50=1.74μM)到高(EC50=0.027-0.85 μM的抗HIV-1活性,活性最好的化合物B-5b11抑制野生HIV-1的EC50值为27 nM,是奈韦拉平的11倍、是地拉韦定的24倍。活性对比发现左侧为三甲基苯酚的化合物的活性要好于相对应的2,6-二甲基-4-氰基酚的化合物,酰胺N上取代基中,含有π-电子的取代基(炔丙基烯丙基2-氰基乙基)为优势基团,B-5b5抑制HIV-1野生株的活性为29 nM,抑制K103N+Y181C双突变株的EC50值为6.1μM。在所测试的22个二芳基吡啶酰胺类化合物中,有8个化合物对HIV-1逆转录酶的抑制活性超过对照药物奈韦拉平NVP,3个化合物的RT酶抑制活性与对照药物依法韦仑EFV相当。其中,化合物B.5b11(IC50=0.02μM)的酶抑制活性与依法韦仑相同,是奈韦拉平的31倍。二芳基吡啶酰胺类化合物对逆转录酶抑制活性的顺序和构效关系与细胞活性顺序和构效关系高度一致。三氮唑二芳基毗啶酰胺化合物抗HIV活性和RT抑制活性正在测试中。总之,本论文在先导化合构效关系和先导化合物与RT结合模式研究的基础上,通过生物电子等排和基于晶体叠合的分子杂合策略设计了新型的二芳基吡啶类NNRTIs。合成得到的目标化合物的结构通过MS、1H-NMR和13C-NMR确证。通过活性测试得到了多个对HIV-1野生株和K103N+Y181C双突变株有良好抑制活性的化合物。为今后NNRTIs的结构优化和基于NNIBP进入通道的NNRTIs的设计与优化提供了参考信息。
【关键词】：艾滋病 HIV-1 非核苷逆转录酶抑制剂 二芳基吡啶衍生物 NNIBP进入通道
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R914
【目录】：

• 中文摘要8-11
• ABSTRACT11-15
• 符号说明15-16
• 第一章 前言16-38
• 第一节 HIV-1病毒与其抑制剂16-21
• 1. HIV-1病毒的结构16-18
• 2. HIV-1病毒的生命周期18
• 3. HIV-1抑制剂18-21
• 第二节 HIV-1逆转录酶的结构、功能及NNRTIs21-38
• 1. HIV-1逆转录酶的结构和功能21-22
• 2. NNRTIs的作用机制22-24
• 3. HIV-1 NNRTIs的研究进展(2014-2015)24-38
• 第二章 2-硝基/氨基二芳基吡啶类NNRTIs的设计、合成和活性研究38-58
• 第一节 2-硝基/氨基二芳基吡啶类化合物的设计38-39
• 第二节 2-硝基/氨基二芳基吡啶类化合物的合成39-52
• 1. 目标化合物的合成路线39-40
• 2. 目标化合物的制备40-50
• 3. 合成实验讨论及化合物光谱特征50-52
• 第三节 2-硝基/氨基二芳基吡啶化合物抗HIV活性测试52-58
• 1. 目标化合物体外抗HIV细胞活性测试52-55
• 2. 目标化合物RT抑制活性测试55-58
• 第三章 靶向于NNIBP进入通道的二芳基吡啶酰胺类NNRTIs的设计、合成和活性研究58-96
• 第一节 二芳基吡啶酰胺类化合物的设计、合成和活性研究58-80
• 1. 二芳基吡啶酰胺类化合物的设计58-60
• 2. 二芳基吡啶酰胺类化合物的合成60-76
• 2.1. 目标化合物的合成路线60-61
• 2.2. 目标化合物的制备61-75
• 2.3. 合成实验讨论及化合物光谱特征75-76
• 3. 二芳基吡啶酰胺类化合物抗HIV活性测试76-80
• 3.1. 目标化合物体外抗HIV细胞活性测试76-79
• 3.2. 目标化合物RT抑制活性测试79-80
• 第二节 三氮唑二芳基吡啶酰胺类化合物的设计、合成和活性研究80-96
• 1. 三氮唑二芳基吡啶酰胺类化合物的设计80-81
• 2. 三氮唑二芳基吡啶酰胺类化合物的合成81-95
• 2.1. 目标化合物的合成路线81
• 2.2. 目标合物的制备81-95
• 2.3. 化合物光谱特征95
• 3. 三氮唑二芳基吡啶酰胺类化合物抗HIV活性测试95-96
• 第四章 总结与展望96-98
• 1. 总结96-97
• 2. 展望97-98
• 参考文献98-105
• 致谢105-106
• 攻读硕士研究生期间发表的论文106-107
• 附录：化合物图谱107-182
• 附件182

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 展鹏;李潇;康东伟;刘新泳;;抗艾滋病药物设计新策略:多靶点及多价态结合配体[J];中国药物化学杂志;2013年05期

  本文关键词：新型二芳基吡啶类HIV-1非核苷类逆转录酶抑制剂的设计、合成与活性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：306399