非核苷类HIV-1逆转录酶抑制剂2,5,6-三取代S-DABO及6-萘甲基取代N-DABO类似物的分子设计、合成及构效关系

非核苷类HIV-1逆转录酶抑制剂2, 5, 6-三取代S-DABO及6-萘甲基取代N-DABC类似物的分子设计、合成及构效关系研究艾滋病即获得性免疫缺陷综合症( Acquired immunodeficiencysyndrome,AIDS)是由人类免疫缺陷病毒(Humarimmunodeficiency virus,HIV ) 引起的全球性流行疾病 , 严重威胁着人类的生命和健康 , 是当今最危险的流行病 之一。 HIV 逆转录酶( Reverse transcriptase,RT )是病毒特有的 , 感染宿主细 胞必需的一种关键酶。它主导着HIV的RNA被反转录为DNA勺过程,是抗HIV/AIDS药物研发的重要 靶标之一。目前已上市的 22个抗艾滋病药物中 ,HIV 逆转录酶抑制剂多达 14 个。二氢烷氧基苄基嘧啶酮( Dihydroalkoxybenzyloxopyrimidines,DABOs )类 衍生物是非核苷类逆转录酶抑制剂( Non-nucleoside reverse transcriptase inhibitors,NNRTIs )中颇具代表性的一类化合物 , 因其具有较小的毒副作用和较 高的抗HIVol活性而倍受关注。本课题组在NNRTIs的研究与开发中，已成功设计 并合成了一系列高活性的6-萘甲基、6-萘硫基取代的S-DAB(类衍生物，为该系 列NNRTIs的进一步研发奠定了坚实的基础。构效关系研究表明，S-DABO类化合物是以其C-6位芳环干扰HIV-1 RT结合 口袋(non-nucleoside binding pocket,NNBP)中的 Tyr188 和 Tyr181 等氨基酸 残基的构象而起作用,干扰越强,活性越强；S-DABOs的C-2位取代基位于NNB冲 的柔性部位 , 由于诱导契合 ,C-2 位取代基可以是结构差异比较大的基团 , 如为烷 基硫基、芳基烃基硫基或芳基羰基甲基硫基等 , 都能获得高活性的 HIV-1 抑制剂。 此外,C-5位取代基对S-DABO似物的抗HIV-1活性也至关重要，但其影响复杂, 须进一步深入研究本论文以HIV-1 RT为靶标,采用Autodock程序对S-DABO和RT的相互作用方式进行了对接研究。并以此为基础,对S-DABO类衍生物的C-2、C-5和C-6位 取代基进行结构修饰和改造 :1） 设计了 2,6- 二氯苄基、萘甲基、 3,5- 二甲基苄基、 3,5-双（三氟甲基）苄基以及3-溴苄基等作为C-6位取代基,期望它们即能对活 性腔穴中的Tyr181和Tyr188的构象起较强的干扰作用，又能充分地和NNB中的 保守氨基酸残基 Trp229 发生范德华作用 , 从而提高目标化合物对野生型 HIV-1 及其变异病毒株的抑制活性；2）考虑到HIV-1 RT对S-DABO类衍生物C-2位侧链 的适应性,本论文选择了对甲氧基苯基羰基甲基硫基、对甲氧基苄基硫基、仲丁 基硫基等三种不同结构类型的取代基作为目标化合物的C-2位侧链，以进一步筛选出最优的 C-2 位取代基。此外,本论文还设计了 H,Me,Et,i-Pr等基团作为C-5位取代基，以考查C-5 位结构改造对目标分子生物活性的影响。基于以上分析 , 本论文设计了系列 2- （芳基羰基甲基或芳基甲基或烷基）硫基-5-烷基-6-芳基甲基取代的S-DABO类 衍生物作为目标化合物 , 以期发现更高活性的 HIV-1 抑制剂并对其构效关系进行 深入探讨。N-DABOI化合物与S-DABO在结构和构效关系上的相似性，使得这两类化合 物的设计可相互借鉴。基于对分子对接得到的配体 /RT复合物模型的分析，结合 已有N-DABO的构效关系，我们认为以萘甲基为N-DABOI衍生物的C-6位取代基 可能对提高 HIV-1 抑制活性有利。一方面,萘环可为受体的结合部位提供额外的 n堆积作用；另一方面,还可提供与HIV-1 RT的NNB冲的Tyr188、Tyr181等氨基酸残基的芳香性侧链相适应的疏水性相互作用以增强目标化合物的生物活性。在此基础上 ,本论文设计了 C-2和C-5位具有不同取代基的N-DABOS生物,以初步确此类化合物的构效关系。其中,以萘甲基作为N-DABO的 C-6位取代基为本课题组首次提出。本论文 成功探索了多条不同路线分别用于合成各系列目标化合物。其中S-DAB口 N-DAB俩类目标化合物都需要的关键中间体芳基乙酰乙酸乙酯（又称B -酮酯）采用两种方法合成：1）改进的Clay合成法:2）Blaise 合成法。 其中,Clay合成法以易得的取代丙二酸酯和芳基乙酸为原料合成 B -酮酯,具有 操作简单、方便 , 产物纯度高等优点。而Blaise合成法则适用于具有位阻的B -酮酯的合成。此外,本论文还成功探索了一条由不同的胺制备取代胍的通用合成路线。在S-DABC类衍生物的合成中，只须将硫脲和B -酮酯在醇钠中缩合即可得关 键中间体2-硫尿嘧啶,然后让其与不同的卤代物在 DMF溶液中,在K2v/subCO3v/sub存在下进行S-烷基化反应,即可制得S-DAB熒目 标化合物WYPS001-WYPSQ6在N-DABO类目标化合物的合成中,本论文采用了两 条路线来完成。路线一采用B -酮酯和取代胍一步缩合的方法合成了目标化合物WYPN001-WYPN0此路线的优点是可同时修饰改造 N-DABO嘧啶环上C-2和C-5 位取代基。路线二则以2-硫尿嘧啶为起始原料，经S-烃基化、氯化、甲氧化、氧化、亲 核取代、脱甲基共六步反应合成了目标化合物 WYPN014-WYPN01此路线的优点 是可方便地在 C-2 位上引入不同的取代基。本论文共合成 150多个化合物 ,其中目标化合物 88个。除化合物 WYPS018和WYPS06外,其余86个均为新化合物,未见文献报道所有化合物经 1H NMR 13C NMR IR、MS和元素分 析确证,并对目标化合物WYPS04进行了 X-单晶结构解析。对化合物进行的抗HIV 细胞活性和毒性测定实验主要包括对 HIV感染MT-4细胞的抑制活性。生物活性测定表明，S-DABO类化合物具有显著的抗HIV-1活性,尤以C-2位 取代基为芳基羰基甲基硫基的衍生物活性最好 ,含有此类取代基的目标化合物有 多个为高活性的HIV-1抑制剂。其中,活性最好的化合物为 WYPS01环仅活性比 对照品 Nevimpine 和 Delavirdine 提高了 7 倍（EC50=0.010/IM）,还 具有非常高的选择性指数（SI 31800）。此外，化合物 WYPS005,WYPS007,WYPS01W/YPS01 的 HW-1抑制活性均在纳 摩尔浓度范围内（EC50/subS别为 0.054,0.044,0.040 和 0.018 卩 M）,且 具有很高的选择性指数（SI分别为5704,6318,4675和13278）,均高于对照品 Nevimpine和Delavirdine。值得注意的是，化合物 WYPS01对变异病毒株RES056（丫181C和K103C变异）也显示出很好的抑制作用，其活性虽略低于对照品 Efavirenz, 但其选择性指数却和 Efavirenz 的相同。因此化合物WYPS01可作为一个新的先导化合物进一步深入研究，以开发出 更好的针对耐药病毒株的HIV-1抑制剂。本论文所合成的19个N-DAB锲衍生物 中,13个化合物显示出比对照品 DDI及HEPT更好的HW-1抑制活性。其中，活性最好的化合物为 WYPN004L对照品DDI及HEPT增强了约25倍， 而选择性指数则提高了 7倍。此外,大部分N-DABOs寸HIV-2型病毒无抑制作用， 但化合物WY PN006却显示出一定程度的抗 HIV-2活性。最后, 本论文以分子对接得到的活性构象为基础建立了目标化合物的3D-QSA（CoMFA和 CoMSIA模型,从立体、静电和疏水作用等方面探讨了新设计 合成的目标化合物的构效关系 ,为进一步合理设计和寻找 HIV-1 RT 抑制剂,减少 研究工作中的盲目性 ,提高新药发现率 ,缩短研发周期 ,奠定了理论基础。