（药物化学专业论文）mk0518及其类似物的合成研究.pdf

摘要 摘要 艾滋病在全世界猖獗流行，给人类带来巨大灾难。随着艾滋病患者的增多每年 对抗艾滋病药物的需求量也相当可观。因此，对抗艾滋病药物的研发是全人类的当 务之急。整合酶在逆转录病毒的复制周期中起关键作用，同时在人类细胞中又没有 相似的功能蛋白，其抑制剂对人体没有毒害性，因此整合酶成为设计抗爱滋病毒药 物的理想靶点。m k 0 5 1 8 是目前唯一上市的整合酶抑制剂，该药对于已产生耐药的 艾滋病患者疗效均显著，是抗艾滋病治疗领域的一个新的里程碑。本文主要对其合 成路线进行系统研究。 通过对m k 0 1 8 的结构进行逆合成分析，将其结构分为第1 部分2 ( 1 氨基1 甲 基乙基) - ( 4 氟苄基) 5 羟基1 甲基6 氧代1 ，6 二氢嘧啶4 甲酰胺，和i i 部分2 甲基 5 ( 1 卤代甲酰基) 嗯二唑。 通过对第1 部分嘧啶环部分合成路线的优化改进合成出目标产物2 ( 1 氨基1 甲 基乙基) - - ( 4 氟苄基) 5 羟基1 甲基6 氧代1 ，6 二氢嘧啶4 甲酰胺，总收率为 3 2 6 3 ，较文献收率1 2 8 5 高出1 9 7 8 。在第二步反应中用乙腈代替甲基叔丁基醚 做溶剂，第三步用盐酸羟胺和氢氧化钠反应制备羟胺溶液来代替不稳定的5 0 羟胺 溶液。通过对第二、三步后处理方法的改进，用水替代了文献中的正庚烷，大量降 低了成本。通过对路线的改进，将文献中第四、五步反应用一步代替，收率为8 5 3 7 ， 较文献两步总收率4 8 高出3 7 3 7 。对中间体2 ( 1 _ 【( 苄氧基) 羰基】氨基) 1 甲基乙 基) - 5 ，6 - 二羟基嘧啶4 甲酸酯和2 ( 1 【( 苄氧基) 羰基】氨基 - 1 甲基乙基) - 1 - 甲基5 - 羟 基6 氧代1 ，6 二氢嘧啶- 4 甲酸酯及第四步副产物2 ( 1 【( 苄氧基) 羰基】氨基 1 甲基 乙基) 6 甲氧基5 羟基嘧啶4 甲酸酯的晶体结构做了x 射线衍射，确定其结构正确。 其他中间产物结构由红外光谱、核磁共振等分析方法进行了确证。 本文对第1 i 部分2 甲基5 ( 1 卤代甲酰基) 嗯二唑及其同系物设计了五条合成路 线，分别进行试验得出结论为在这五条路线中合成苯基取代的嗯二唑的较好的方法 是双酰肼三氯氧磷环合法，合成甲基取代的嗯二唑的较好的方法为单酰肼与冰醋酸 用三氯氧磷环合。 关键词艾滋病；整合酶抑制剂；m k 0 5 1 8 ；嘧啶酮；嗯二唑 河北科技大学帧士学位论文 a b s t r a c t a sk n o w nt oa l l ，t h ep r e v a l e n ta i d sa l lo v e rt h ew o r l dh a sb r o u g h tg r e a td i s a s t e rt o h u m a nb e i n g s w i t ht h er i s i n gn u m b e ro fa i d sp a t i e n t se v e r yy e a r ，t h ea n t i - a i d sd r u g s i sc o n s i d e r a b l yd e m a n d e d , t h e r e f o r e ，t h er e s e a r c ha n dd e v e l o p m e n to fa n t i a i d sd r u g si s t h em o s tu r g e n tt a s ko fa l lm a n k i n d i ti sk n o w nt h a ti n t e g r a s ep l a y sak e yr o l ei nt h e r e t r o v i r a lr e p l i c a t i o nc y c l e ，w h i l et h e r ei sn os i m i l a rf u n c t i o np r o t e i n si nh u m a nc e l l s ，i n a d d i t i o ni t si n h i b i t o ri sn e v e rt o x i ct oh u m a n s ，s ot h ei n t e g r a s ed e s i g nb e c o m et h ei d e a l t a r g e to fa n t i - h i vd r u g s m k - 0 5 1 8i st h eo n l yi n t e g r a s ei n h i b i t o rw h i c hh a sc o m ei n t ot h e m a r k e t i th a sag o o dc u r a t i v ee f f e c tt ot h ea i d sp a t i e n t sw i t hd r u gr e s i s t a n c e ，s oi t i sa n e w m i l e s t o n eo fa n t i a i d st r e a t m e n t t h es y n t h e s i sr o u t eo fm k - - 0 5 1 8s y s t e m t r i c a l l y w a ss t u d i e di nt h i sp a p e r a c c o r d i n gt ot h er e t r o s y n t h e s i sa n a l y s i so ft h es t r u c t r eo fm k - 0 518 ，t h ep r o j e c tw a s d i v i d e di n t ot w op a r t s ，o n ei s2 一( 1 一a m i n o - 1 - m e t h y l e t h y l ) - n - ( 4 一f l u o r o b e n z y l ) 5 h y d r o x y - 1 - m e t h y l , - 6 一o x o - 1 ，6 - d i h y d r o p y r i m i d i n e 4 f o r m a m i d c ，t h eo t h e ri s2 - m e t h y l - 5 ( 1 一h a l o g e - n a t e df o r m y l ) o x a d i a z o l e v i ao p t i m i z i n gt h es y n t h e s i sr o u t eo fp y r i m i d i n er i n go fp a r ti ，w eg e tt h et a r g e t p r o d u c t ：2 一( 1 a m i n o - 1 - m e t h y l - e t h y l ) - n - ( 4 一f l u o r o b e n z y l ) - 5 h y d r o x y l - m e t h y l - 6 一o x o - 1 ， 6 - d i h y d r o p y r i m i d i n e 一4 - f o r m a r n i d e ，w i t hy i e l di s3 2 6 3p e r c e n t ，w h i c hi s1 9 7 8p e r c e n t h i g h e rt h a nt h er e f e r e n c ev a l u e ：1 2 8p e r c e n t 。i nt h es e c o n ds t e p ，a c e t o n i t r i l er e p l a c e s m e t h y lt e r t b u t y le t h e ra st h es o l v e n l ，t h e ni nt h et h i r d ，h y d r o x y l a m i n eh y d r o c h l o r i d ea n d s o d i u mh y d r o x i d ei si ns t e a do f5 0p e r c e n th y d r o x y l a m i n ei n a q u e o u ss o l u t i o n a tt h e s e c o n da n dt h i r ds t e p t h ec o s tc a nb er e d u c e d g r e a t l yw h e nn h e p t a n ei sr e p l a c e db yw a t e r , w h i l ei n t e g r a t et h er e f e r e n c ef o u r t ha n df i f t h s t e pi n t oo n es t e p ，t h ey i e l du pt o8 5 3 7 p e r c e n t 。a n di s3 7 3 7p e r c e n th i g h e rt h a nt h er e f e r e n c ev a l u e ：4 8p e r c e n t i ti sn e c e s s a r yt o t a k et h ex r a yd i f f r a c t i o n st ot h ed i f f e r e n ti n t e r m e d i a t ep r o d u c t s ：t h a ti st od i f f r a c t 2 一( 1 - ( ( b e n z y l o x y ) c a r b o n y l a m i n o ) 1 - m e t h y l - e t h y l ) - 5 ，6 一d i h y d r o x y - p y r i m i d i n e - 4 - f o r m i c e s t e r sa n d2 ( 1 - ( ( b e n z y l o x y ) c a r b o n y ( 】a m i n o ) , - 1 - m e t h y l - e t h y l ) - 1 m e t h y l 5 h y d r o x y - 6 o x o - 1 - 6 - d i h y d r o p y r i m i d i n e - 4 - f o r m i c e s t e ra n dt h ec o p r o d u c to ft h ef o u r t h s t e p 2 一( 1 一。( ( b e n z y l o x y ) c a r b o n y l a m i n o ) 1 一m e t h y l - e t h y l ) 6 m e t h o x y 一5 一h y d r o x yp y r i m i d i n e 一4 - f o r m i ce s t e rs e p a r a t e l y ，w h i c hc a nm a k es u r et h es t r u c t u r ei na c c o r d a n c ew i t ht h et h e o r y w h i l eo t h e ri n t e r m e d i a t ep r o d u c t sw e r ec o n f i r m e db yi ra n dn m r a b s t r a c t 皇= ；昌= 宣日昌毒= 昌皇= = 昌薯龟昌昌昌昌= 皇皇皇昌牟昌皇墨= 昌昌昌= = 皇鲁，墨昌皇昌皇= = = = = = = = = = = 霉= = 葛= ：；= = = = = 号t = = = = = 置_ l 昌置：= ：= = = ：昌墨 t h e r ea r ef i v es y n t h e s i sr o u t e sf o r2 - m e t h y l 一5 - ( 1 h a l o g e n a t e df o r m y l ) o x a d i a z o l ei n t h ep a r ti io ft h ep a p e r t h ec o n c l u s i o no ft h e s ee x p e r i m e n t si st h a tt h eb e s t s y n t h e s i s r o u t et oo x a d i z a o l ew i t hp h e n y la sb r a n c h e d - c h a i ni s d i h y d r a z i d ec i r c u l a r i z e dw i t h p h o s p h o r u so x y c h l o r i d e ，w h i l et h eb e s ts y n t h e s i sr o u t et oo x a d i z a o l ew i t hm e t h y la s b r a n c h e d c h a i ni sh y d r a z i d ea n da c e t i ca c i dc i r c u l a r i z e dw i t hp h o s p h o r u so x y c h l o r i d e k e yw o r d sa i d s ；i n t e g r a s ei n h i b i t o r s ；m k 0 5 1 8 ；o x a d i a z o l e ；p y r i m i d i n o n e i i i 河北科技大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方 式标明。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发 表或撰写过的作品或成果。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：丁隈 瑚7 每岁月多7 日 指导教师签名： 夕钧 o p 年y 玛3 b 河北科技大学学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文破查阅和借阅。本 人授权河北科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 口保密，在一年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 留不保密。 ( 请在以上方框内打“”) 学位论文作者签名：了限 训罗年厂月弓) 日 指导教师签名：、，确 ( ) f 年多聂3jb 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1艾滋病毒与抗艾滋病药物简介 1 1 1 艾滋病与艾滋病毒简介 艾滋病又称获得性免疫缺陷综合症( a c q u i r e di m m u n o d e f i c i e n c vs y d r o m e ，a i d s ) ， 是人体感染了人类免疫缺陷病毒( h u m a ni m m i n o d e f i c i e n c yv i r e s ，h i v ) 所导致的传染 病。通俗地讲，艾滋病就是人体的免疫系统被艾滋病病毒破坏，使人体对威胁生命 的各种病原体丧失了抵抗能力，从而发生多种感染或肿瘤，最后导致死亡的一种严 重传染病【1 1 。 艾滋病的症状根据病程而异。h i v 感染( ，潜伏期) ，无任何症状，但血检中有h ； 艾滋病前期，持续性淋巴肿大，发热，体重减轻，腹泻，粘膜及皮肤病变；发作期， 容易感染继发性肿瘤，极度消瘦，衰竭，头痛，记忆力差，痴呆，心肾损害等p - 。 艾滋病毒，又称人类免疫缺陷病毒( h u m a mi m m u n o d e f i c i e n c yv i r u s ，h r v ) 。h i v ， 是一种能攻击人体免疫系统的病毒，能导致获得性免疫缺陷综合症，是艾滋病的病 原体【3 1 。它比细胞小得多，能感染宿主的多种组织和细胞，对辅助t 淋巴( t h e l p e r l y m p h o c y t e 简称t 4 或c d 4 ) 有选择趋向性，同时也能感染单核细胞、巨噬细胞及中 枢神经系统细胞。尤其是它可潜伏于中枢神经系统的细胞中，由于血脑屏障的保护 作用，使药物不能通过。h i v 能摧毁人体的免疫系统，进一步因免疫系统受损而引 起的并发症从而造成艾滋病患者的死亡f 4 】。 人类免疫缺陷病毒分为h 1 和h 2 两个亚型，它们绝大部分是相似的，但 是还有一些区另l j i s 。目前，h i v 2 型有局限性，局限于西部非洲的一些地区，世界上 绝大部分流行的h i v 病毒株是h i v 1 型。在中国，绝大多数的病毒感染是h i v 1 型 的感染，因此，目前所研制的抗爱滋病毒的药物主要是以抗h i v 1 型病毒株为主的1 6 。 1 1 2 艾滋病毒的结构 艾滋病病毒的结构如图1 1 所示，病毒颗粒呈球形或卵型，直径9 0 n m - - - 1 3 0 n m ， 被来自宿主细胞膜的脂质双层膜所包裹。其表面是糖蛋白g p l 2 0 ，在双层脂质中有 g p 4 1 ，它们是病毒感染宿主细胞时与细胞膜结合和融合的部位忉。在病毒包膜的下面 是甲基化基质蛋白p 1 7 ，这个蛋白与包膜有一定的联系，在病毒复制的早期( 病毒穿 入以后，整合之前) 起重要的作用【8 1 。在毒粒的中心有松散的核，核的外形呈锥形， 由病毒的衣壳蛋白p 2 4 组成，p 2 4 在感染过程中的作用尚不清楚。在锥形的衣壳内侧 是所有合成前病毒d n a 所需要的机器，包括两条相同的单链r n a 链，与全长的病 河北科技大学硕士学位论文 毒r n a 结合的核衣壳蛋白p 7 ，病毒的逆转录酶( r t ) ，整合酶( i n ) 蛋白酶( p r ) 。 图1 - 1艾滋病毒的分子结构 f i g 1 - 1 t h es t n l c l u t eo fh u m a ni m m u n o d e f i e yv i r u s 1 1 3h i v 的复制周期 h i v 的复制过程包括以下几个步骤：病毒穿入、逆转录、整合、基因表达、装配、 出芽和成熟f 9 】。病毒复制的第一步，是病毒的包膜蛋白与特异的宿主细胞表面受体和 其它辅助因子相互作用，导致病毒与细胞膜融合，病毒的核蛋白复合物进入靶细胞 的胞浆内，并很快被转运到细胞核内，在那里逆转录酶催化合成病毒r n a 基因组的 d n a 拷贝。整合酶指导病毒的d n a 与宿主细胞的染色体d n a 整合，形成前病毒，整 合的前病毒转录，生成拼接和未拼接的病毒m r n a ，分别表达病毒的调节蛋白和结 构蛋白。g a g 和g a g - p o l 蛋白的前体与病毒r n a 一道在宿主细胞表面被装配进入新的 病毒颗粒。在它们通过宿主细胞膜出芽的时候，病毒颗粒获得含有e n v 蛋白的脂质 双层。在出芽过程中或出芽以后，病毒的蛋白酶裂解g a g 幂d g a g p o l 前体蛋白成为成 熟的蛋白，生成有传染性的毒粒 1 0 1 。 1 1 4h i v 的致病机理 h i v 进入细胞后，利用逆转录酶将病毒核糖核酸( r n a ) 逆转录为去氧核糖核酸 ( d n a ) ，随后在整合酶作用下，整合到宿主细胞的染色体中，从而成为人体细胞基因 的一部分，和细胞一起繁殖l 】。病毒大量吞噬、破坏t 4 淋巴细胞，从而破坏人的免 2 第1 章绪论 疫系统，最终使免疫系统崩溃，使人体因丧失对各种疾病的抵抗能力而发病死亡【1 2 】。 在正常情况下，如果人体受到一般的细菌或病毒等病原体侵袭后，体内免疫系统就 会发挥作用，将其消灭或消除，从而使人体恢复健康。人体的免疫系统中，淋巴细 胞就是主力军，在消灭细菌或病毒、抵抗疾病的过程中，起到了十分重要的作用。 但是当淋巴细胞一旦碰上了人类免疫缺陷病毒时，它不但不能消灭这种病毒，反而 成了人类免疫缺陷病毒生长繁殖的场所，因为此病毒可以钻进淋巴细胞内生长繁殖， 然后将淋巴细胞逐渐破坏，直至最终彻底消灭所有的淋巴细胞f 1 3 1 。人体一旦没有了 淋巴细胞，机体就完全处于一种毫无抵抗的境地，即所谓的免疫缺陷状态。由于人 体丧失了免疫力，各种各样的肿瘤、感染性疾病就会随之而来，人的生命必将遭受 严重的威胁【1 4 1 。 1 1 5 抗艾滋病药物研究进展 目前采用的化学治疗方法，主要是通过阻断h i v 复制周期中的3 个关键酶f 逆转录 酶、整合酶、蛋白酶1 ，达到抑匍j h i v 复制的目的川。目前上市的抗h i v 药物主要有四 类：核苷类逆转录酶抑制剂、非核苷类逆转录酶抑制剂、蛋白酶抑制剂和整合酶抑 制剂f 1 5 】。 h o oo h o n 3 齐多夫定司他夫定 沓西一! d 、玲h 帅西飞 豁 飞s 。- - r i 。 扎西他定 拉米夫定 地月诺辛 1 图1 - 2 核菅类逆转录酶抑制剂的结构式 f i g 1 2 t h es t r u c t u r eo fn u c l e o s i d ef c v e r s et r a n s c r i p t a s ei n h i b i t o r s 核苷类逆转录酶抑制剂：核苷类逆转录酶抑制剂洲u c l e o s i d er e v e r s et r a n s c r i p t a s e 3 河北科技大学硕士学位论文 i n h i b i t o r s ，n r t i s ) 是逆转录酶的竞争性抑制剂，在酶的底物结合位点发生相互作用。 研究发现，n r t i s 没有内在的抗h i v 1 活性，它们必须被宿主的酶活化成各自的核苷5 三磷酸酯衍生物才有抗h i v 1 活性f 1 6 】。已上市的h i v 1 n r t i s 按结构可以分为三类：( 1 ) 2 ，3 二脱氧核苷类在糖基部分被修饰，包括齐多夫定、司他夫定等。齐多夫定是由 g l a x o s m i t h k l i n e 公司开发1 9 8 7 年f d a 批准上市，其副反应较多且较严重，长期应用， 特别是单剂治疗，引起骨髓抑制( 贫血和中性粒细胞减少) ，还易使病毒基因突变而引 起耐药性【1 7 1 。司他夫定是由b r i s t o lm y e r s s q u i b b 公司开发于1 9 9 4 年上市的，它也有依 赖性外周神经炎和胰腺炎等不良反应【1 8 】。( 2 ，3 二脱氧核苷类在糖基部分没有修 饰，包括地丹诺辛和扎西他滨等。地丹诺辛由b r i s t o lm y e r s s q u i b b 公司开发1 9 9 1 年上 市，其不良反应为胰腺炎和外周神经炎及腹泻f 1 9 】。扎西他滨是由瑞士r o c h e 公司开发 1 9 9 2 年上市，其不良反应有外周神经炎、口腔炎和皮疹1 2 0 1 。( 3 ) 2 ，3 二脱氧核苷类的 l 型对映体，包括拉米夫定等。拉米夫定是由g l a x os m i t hk l i n e 公司开发1 9 9 5 年上市 的，与齐多夫定合用抗h i v 感染的疗效显著，但其不良反应较多，尤其是严重的肝毒 性，一般采取联合用药【2 1 】。核苷类逆转录酶抑制剂药物结构式见图1 2 所示。 非核苷类逆转录酶抑制剂：非核苷类逆转录酶抑制剂( n o n n u c l e o s i d er e v e r s e t r a n s c r i p t a s ei n h i b i t o r ，n n r t i s ) 孝n 对于n r t i s 而言，其结构和种类复杂多样，选择性 的抑制h 1 逆转录酶，通常对h i v 2 和其它核酸酶没有活性，对齐多夫定等n r t i s 耐药株有效，有较好的耐受性和安全性。但缺点是容易产生耐药性，通常是几种 n n r t i s 联用或与n r t i s 联用。目前上市的n n r t i s 有奈韦拉平、地拉韦定等。奈韦拉 平是b o e h r i g e ri n g e l h e i m 公司开发的，于1 9 9 6 年上市，由于其能透过胎盘，1 9 9 8 年 f d s 批准扩大适应症，用于预防h i v 阳性孕妇感染新生婴儿。其治疗早期的副反应是 皮疹，可发展为斯约综合症、发热和头痛。地拉韦定是由p h a m a c i a l & u p j o h n 公司 开发上市的，它单一或与一种药物合用耐药性出现迅速，副反应为皮疹【2 4 1 。非核苷 类逆转录酶抑制剂药物结构式见图1 3 所示。 奈韦拉平 i d h ，亡o o 地拉韦定 。 图1 3 非核苷类逆转录酶抑制剂的结构式 f i g 】一3 t h es t r u c t u r eo fn o n n u c l c o s i d cr e v e r s et r a n s c r i p t a s ci n h i b i t o r s 4 印 n n j h r 第1 章绪论 蛋白酶抑制剂：h i v 蛋白酶抑制剂( h p r o t e a s ei n h i b i t o r ，pd 因能迅速降低血浆 中h 1 病毒载量、疗效突出，使其成为a i d s 联合用药方案的重要组成部分，同时 在补救治疗中亦发挥重要作用。现已开发的h i v 蛋白酶抑制剂大部分基于底物过渡 态模拟的设计思路，通过模拟底物的肽序列，在可水解的p 1 p l 酰胺键用不可水解的 过渡态电子等排体代替，然后竞争性地与酶结合从而抑制酶活性i 矧。近年来，经批 准上市的h 蛋白酶抑制剂类药物主要：沙奎那韦、茚地那韦利、托那韦等。沙奎那 韦是由瑞士r o c h e 公司研制开发，于1 9 9 5 年首先在美国上市，它对h 1 和h i v 2 均有 活性，其副反应主要有腹泻、腹痛等【2 7 】。茚地那韦是由美国m e r k 公司开发，于1 9 9 6 年首次在美国上市，口服生物利用度高，其副反应有胆红素升高，溶血性贫血和肝 炎，。肾结石、排尿困难等f 矧。利托那韦是由美国a b b o t tl a b o r a t o r i e s 公司研制开发， 于1 9 9 6 年上市，是较强的h i v 抑制剂，吸收良好，不良反应较多且常见，如恶心、呕 吐、腹泻、。肾衰竭等【矧。蛋白酶抑制剂药物结构式见图1 4 所示。 o 沙奎那韦 n v o 利托那韦 c o n h - t - b u n l l ：1 月n 茚地那韦 图1 4 蛋白酶抑制剂的结构式 f i g 1 4 t h es t r u c t u r eo fp r o t e a s ei n h i b i t o r s 整合酶抑制剂( i n t e r 黟a s ei n h i b i t o r s ，烈) ：h i v 一1 整合酶结构i 虫2 8 8 个氨基酸组成， p o l 基因编码包含3 个区域：n 端区域、核心区域和c 端区域。h i v 1 整合酶在病毒复制 过程中有重要作用，它通过阻止h i v 的c d n a 与宿主d n a 整合，从而使其不能复制增 殖，其抑制剂可明显降低h 病毒的复制能力1 3 0 1 。整合酶抑制剂按作用位点的不同可 分为4 类：d n a 配体、c 端区域配体、作用于整合酶催化核一t l , 区域的化合物和机制尚 气 嚣一， 掣入(巧b o寺o 河北科技大学硕上学位论文 未明确的天然产物【3 1 1 。目前上市的艾滋病的治疗药物主要包括：核苷类反转录酶抑 制剂，非核苷类反转录酶抑制剂和蛋白酶抑制剂。但是由于逆转录酶和蛋白酶极易 发生突变，这些药物会被快速出现耐药性，而且长期使用这三类药物还会有贫血、 嗜中性粒细胞减少、肌病、外周神经疾病等副作用的产生【3 2 】。采用抗病毒组合疗法， 即联合使用逆转录酶抑制剂和蛋白酶抑制剂进行治疗，可在短期内使病人血液内病 毒迅速降低，但药物自身以及药物间相互作用产生的副作用使病人难以长期忍受， 这样就限制了这些药物的应用【3 3 】。因此，为了克服a i d s 治疗中存在的问题，人们 开始寻求作用于新的靶分子药物。由于整合酶在逆转录病毒的复制周期中起关键作 用，同时在人类细胞中又没有相似的功能蛋白，其抑制剂可能对人体没有什么毒害 性，因此整合酶成为设计抗爱滋病毒药物的理想靶点，整合酶抑制剂成为治疗a i d s 极具潜力的药物阻】。在h i v 1 整合酶抑制剂的研究中，发现许多化合物具有抑制整合 酶的作用，归纳起来主要是：核苷酸、二酮酸、咖啡酰基衍生物、天然提取物、m 9 2 + 螯合物、苯乙烯喹啉等f 3 5 1 。研究表明二酮酸化合物能够选择性地抑制h 1 整合酶， 并且抑制h 1 整合酶两个催化功能中的链转移过程，目前已充分证明该类化合物对 h 1 整合酶有抑制作用【3 6 1 。在过去的十几年中，已有各类整合酶抑制剂被发现和合 成，但大多都在各个临床阶段而夭折，目前m k 0 5 1 8 是唯一上市的整合酶抑制剂， 处于临床阶段的有l - 7 0 8 9 0 6 、l - 7 3 1 9 8 8 t 3 7 1 。整合酶抑制剂药物结构式见图1 5 所示。 b n o o b n c o o h oo h f m a c o m k 0 5 1 8 l - 7 3 19 8 8 图1 5 整合酶抑制剂的结构式 f i g 1 - 5 t h es t r u c t u r eo fi n t e r g r a s ei n h i b i t o r s 1 2 本课题研究的内容及意义 本课题主要是对抗h i v 1 整合酶抑制剂m k 0 5 1 8 及其类似物的合成的研究，通过 优化和改进合成路线来降低合成成本。 6 第1 章绪论 1 2 1 m k 0 5 1 8 简介 通用名m k 0 5 1 8 ，英文名称r a l t e g r a v i r ，商品名i s e n t r e s s ，中文产品名雷特格韦， c a s 登记号5 1 8 0 4 8 0 5 0 ，分子式：c 2 0 h 2 1 f n 6 0 5 ，分子量4 4 4 1 5 ，其结构式如图i - 6 所示。中文化学名为n 一( 2 一( 4 - ( 4 - 氟苄基氨基甲酰基) 5 一羟基一1 一甲基- 6 氧代- 1 ，6 一二氢嘧 啶2 基) 丙2 基) 5 甲基1 ，3 ，4 嗯二唑2 一甲酰胺，英文化学名为 - ( 2 - ( 4 - ( 4 一f l u o r o b e n z y l c a r b a m o y l ) - 5 一h y d r o x y 1 m e t h y l 一6 - o x o 一1 ，6 - d i h y d r o p y r i m i d i n 一2 y 1 ) p r o p a n 2 y 1 ) 一5 m e t h y l 一1 ，3 ，4 - o x a d i a z o l e 2 - c a r b o x a m i d e ； o 邺扒hl i oh a 髟 i 图i - 6m k - 0 5 1 8 的结构式 f i g 1 6t h es t r u c t u r eo fm k - 0 5 1 8 m k 0 5 1 8 是由默克公司研制，于2 0 0 7 年1 0 月被f d a = 批准上市的首个抗逆转录病 毒的h i v 整合酶抑制剂，其通过抑制病毒复制所需的h i v 整合酶减缓h i v 1 感染的发 生【3 8 1 。本品与其他抗h i v 药物联用可减少血中h i v 的数量，增c d 4 ( + ) t 细胞的白细胞 数量，有助于抵抗感染【”1 。 f d a 批准本品上市是基于2 项双盲安慰剂对照的临床研究结果1 4 0 。治疗对象为 6 9 9 例经其他抗逆转录病毒药物治疗的h i v 1 成年患者( 至少对3 类药物中的1 种药物 产生耐药性) 。4 6 2 例患者联用本品( 4 0 0 m g ，一日2 次) 与其他抗h i v 药，2 3 7 仞 患者联 ，用安慰剂与其他抗h i v 药。结果显示，本品组血浆中h iv 1r n a 自基础值平均变化 为1 8 5 1 0 9 1 0 拷贝m l ，对照组为0 8 4 1 1 0 9 1 0 拷贝m l 。本品组c d 4 ( + ) t 细胞计数较基 础值平均增加较大( 8 9 m m 3 ) ，对照组为( 3 5 m m 3 ) 。 m k 0 5 1 8 作为一种新型整合酶抑制剂，对于多重耐药患者能够达到良好的抑制 病毒效果，7 2 的患者v l 被抑$ 4 n 5 0 拷贝m l 以下；对于初治的患者，以替诺福韦+ 拉 米夫定为基础，m k 0 5 1 8 组较伊法韦伦组抑制病毒的效率高，治疗8 周后8 0 的患者 v “氐于5 0 拷贝m l ，而伊法韦伦组不到4 0 【4 1 】。 m k 0 5 1 8 抗艾滋病治疗领域的又一个里程碑，该药对于已产生耐药的艾滋病患 者疗效均显著【4 2 】。该药可同其它逆转录酶抑制剂联合使用治疗人免疫缺陷1 型病毒 ( h i v 1 ) 感染。联合治疗主要针对曾采用其它多种逆转录酶抑制剂治疗但已产生耐药 的患者【4 3 】。 患者服药最常见的副作用是腹泄、恶心、头痛，血液指标测试显示存在肌酶异 常升高的现象。但同进警告，服用r a l t e g r a v i r n - i 能增加某种肌肉问题的风险，包括增 7 河北科技大学硕士学位论文 加服用其它类可能导致肌肉问题药的风险【州。 服用r a l t e 野a v i r 的患者仍有可能发生传染，包括发生机会性传染或与其它携带 h i v 1 患者同居感染的可能性。目前r a l t e g r a v i r 的长期影响尚不明确，也还未开展1 6 岁以下儿童用药的安全性和有效性研究m 1 。 r a l t e g r a v i r 尚没有开展孕妇的用药研究。怀孕后正在服用抗艾滋病药的妇女如服 用该类药品应与医生和相关专业人士沟通，如果服用r a l t e g r a v i r 也应在相关机构登记 注册1 。 1 2 2 本课题研究的意义 2 0 0 7 年1 1 月2 9 日，联合国艾滋病规划署( u n a i d s ) 公布了最新的艾滋病年度报 告，a i d s 已经造成全球25 0 0 万人死亡及33 2 0 万感染艾滋病。截至2 0 0 7 年1 0 月底，我 国累计报告艾滋病病毒感染者和艾滋病病人2 2 35 0 1 例，其中艾滋病病人6 28 3 8 例， 死亡报告2 22 0 5 例。预计到2 0 1 0 年，全球艾滋病感染的人群达n 80 0 0 万人。艾滋病 在全世界猖獗流行，给人类带来巨大灾难【4 5 】。抗艾滋病药物的研发是全人类的当务 之急，随着艾滋病患者的增多，每年对抗艾滋病药物的需求量也越来越大。2 0 0 7 年， 抗人类免疫缺陷病毒药物的市场价值约为8 0 亿美元，至u 2 0 1 6 年，该数值更有望上浮 近5 0 ，达n 1 1 5 亿元 4 6 1 。近几年我国政府和国际组织都对艾滋病的防治作出了一定 的投入，我国中央财政艾滋病防治专项经费2 0 0 7 年达到9 4 4 亿元，比上年度增加90 0 0 万元，中央和各级财政投入占防治经费的三分之二，国际项目经费占三分之一m 。 所以对于抗h i v 1 药物的研发有很大的市场前景。 目前，治疗a i d s 的药物主要靶向作用于逆转录酶和蛋白酶，阻止单链r n a 病毒 逆转录或遏制病毒蛋白裂解和成熟病毒释放【3 2 】。由于逆转录酶和蛋白酶极易发生突 变，对这三类药物产生明显的耐药，而且长期使用这些药物还会有贫血、嗜中性粒 细胞减少、肌病、外周神经疾病等副作用的产生，随后又出现了一种采用抗病毒组 合疗法( s z n q 做鸡尾酒疗法1 ，即联合使用逆转录酶抑制剂和蛋白酶抑制剂进行治疗， 如司他夫定+ 拉米夫定+ 奈韦拉平和拉米夫定+ 齐多夫定+ 奈韦拉平两个药物组合方案 具有良好的抑制病毒效果，可在短期内使病人血液内病毒迅速降低，但药物自身以 及药物间相互作用产生的副作用使病人难以长期忍受，限制了这些药物的应用【3 引。 整合酶是h i v 1 复制必需的酶，在逆转录病毒的复制周期中起关键作用。它负责 把病毒d n a 整合到感染的宿主细胞染色体中，由于在人体细胞中不存在该酶的功能 类似物，其抑制剂可能对人体没有什么毒害性，所以整合酶是一寻找治疗艾滋病药 物的理想靶点m 1 。 m k 0 5 1 8 是由m e r c k 公司研制开发于2 0 0 7 年1 0 月获得了f d a 的上市批准的整合 酶抑制剂，该药是目前第一例上市的整合酶抑制剂，其他整合酶抑制剂还都处于临 8 第1 章绪论 床试验阶段【3 9 1 。r a l t e g r a v i r 在1 7 8 名感染艾滋病病毒的志愿者身上进行的药物试验表 明，在同时使用m k - 0 5 1 8 和鸡尾酒疗法的病人中，艾滋病病毒被有效抑制的病人超 过了6 0 ，而在同时使用安慰剂和鸡尾酒疗法的病人中，达到同样疗效的仅占3 5 t 4 9 1 。 在该药物的期临床试验中，默克将百时美施贵宝的拳头产品s u s t i v a 作为对比药物。 2 4 周的临床试验数据表明，该药对首次接受药物治疗的艾滋病患者和对药物产生抗 性的患者同样有效i 5 0 。他的临床实验数据表明它的药效明显，是抗艾滋病药物的新 希望，因此对m k 0 5 1 8 及其同系物的研究具有较大的医学治疗价值。 由于m k - 0 5 1 8 刚刚上市且其结构较复杂，合成路线较长且复杂，对于其合成路 线的研究还不多，目前己知的合成路线还不是很完善，各别步骤所用原料试剂的价 格比较昂贵或是不易保存、后处理方法复杂，从而导致原料药成本价格较高，长期 服用给患者造成很大的经济负担。通过改进其合成路线，优化反应条件，筛选价格 较便宜的原料试剂，改进后处理方法，可以降低合成成本大幅度降低原料药价格， 从而降低成品药的成本，使成品药价格降低，大量减轻病人的经济负担。 9 河北科技大学硕士学位论文 第2 章合成路线的筛选 2 1 对化合物m k 0 5 1 8 结构进行分析 m k 0 5 1 8 的结构比较复杂，首先对其结构进行逆合成分析，其逆合成分析路线 图如图2 1 所示。目标产物m k 0 5 1 8 的结构中有两个酰胺键最易断裂，逆推的第二 步首先从a 处酰胺键断裂，将目标产物分为第1 部分2 ( 1 氨基1 甲基乙基) - - ( 4 氟 苄基) 5 羟基1 甲基6 氧代1 ，6 二氢嘧啶4 甲酰胺和第1 i 部分2 甲基5 一( 1 一卤代甲酰 基) 嗯二唑两个部分。逆推的第二步为从第1 部分的酰胺键断裂，将其分为第l 部分 和对氟苄胺两部分。对目标产物m k 0 5 1 8 的合成主要就是对第1 部分2 一( 1 氨基1 甲基乙基) - ( 4 氟苄基) 5 羟基1 甲基6 氧代1 ，6 二氢嘧啶4 甲酰胺的合成和对第 1 i 部分2 甲基5 ( 1 卤代甲酰基) 嗯二唑进行胺的合成。本文主要是对第1 、i i 部分的 合成路线进行系统研究。 o t mj n n 1 4 。 h 3 c 义。剐 i i oh 3 o o i n j 髟j + n n h 3 c 义o x i l o m n f 图2 - 1m k - 0 5 1 8 结构的逆合成分析路线a f i g 2 1 t h e r e t r o s y n t h e s i so fm k 一0 51 8r o u t ea 1 0 第2 章合成路线筛选 2 2第1 部分主体嘧啶酮结构合成路线的筛选 嘧啶和嘧啶酮类杂环化合物因其具有明显的生物性，所以是一类很重要的杂环化 合物。如果对此类化合物能够提出新的合成方法或是能够对现有的合成方法进行改 进，对于药物的设计领域都具有很重要的意义f 5 1 1 。 m k 0 5 1 8 的第1 部分主体母核的结构是一类2 取代5 羟基6 氧1 ，6 二氢嘧啶4 羧酸( 嘧啶酮) 衍生物，是一类含有多取代基的杂环化合物，对于此类化合物的合成目 前还没有简单的高收率的合成方法。对于2 取代5 羟基6 氧1 ，6 二氢嘧啶4 羧酸( 嘧 啶酮1 衍生物的环合方法，目前所报道的环合路线归纳起来主要有两条，第一条合成 路线如图2 2 所示，是用用延胡索酸酯类化合物与脒类化合物缩合得到目标产物嘧啶 酮环结构【5 2 1 。目前报道的用此路线环合的收率都很低，只有1 5 2 0 左右。第二 条合成路线如图2 3 所示，是通过- 羟基脒类化合物和丁炔二酸酯类化合物通过 m i c h a e l 反应得到中间产物，然后通过c l a i s e n 重排和分子内缩合而得到目标产物嘧 啶酮环结构f 5 3 5 6 】。虽然第二条路线的收率也只有4 0 - 5 0 左右，但此路线是目前合 成2 取代5 羟基6 氧1 ，6 二氢嘧啶4 羧酸( 嘧啶酮) 衍生物的较好的路线，