（生物物理学专业论文）hiv1进入阶段小分子抑制剂设计与合成研究.pdf

独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名： 日期：左k 车鲤巨曰 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 极甚孤翩躲顿细吁期：眸川。旦 摘要 艾滋病是由人类免疫缺陷病毒感染引起的以t 细胞免疫功能缺陷为主的综 合症，是严重威胁人类健康的传染病。目前由于病毒的抗药性以及药物的副作用 使得寻找新的作用靶标的药物成为研究领域的热点。在h 病毒复制过程中， 病毒进入宿主细胞阶段是病毒感染的开始步骤，病毒包膜g p 4 l 和细胞表面的跨 膜蛋白辅助受体c c r 5 可作为抑制研究的理想靶标。 利用从头药物设计方法，以n b 2 为先导化合物，设计了一系列具有不同结 构特征的芳香吡咯衍生物，选出与病毒包膜g p 4 1 疏水口袋结合自由能较低的化 合物进行合成方法研究，并合成了6 个含有不同取代基如一c h 3 、o c h 3 、p h 、 p h - n 0 2 的芳基吡咯环衍生物5 a a ，5 c c ，对其结构结构采用1 hn m r ，1 3 cn m r ， e s i - m s 进行表征，进行了生物活性评价。 对自建的含有9 2 1 6 个分子的化合物数据库进行了虚拟筛选，筛选出的高活 性的化合物作为以c c r 5 为靶标的小分子抑制剂先导体，研究了小分子抑制剂芳 基吡唑哌啶衍生物的合成方法，并合成出1 7 个含有不同取代基如c l 、b r 、c h 3 、 c f 3 、o c h 3 、- n 0 2 的芳基吡唑哌啶衍生物如1 7 a 1 7 q 。对所合成的化合物结构 采用1 hn m r ，1 3 cn m r ，e s i m s 进行表征。 关键词：h i v r 1 ，进入抑制剂，g p 4 1 ，c c r 5 摘要 a b s t r a c t 1 1 l eh 啪a i li m 咖咀o d e 6 c i c yv i i 璐t y p cl ( h - 1 ) i sn l ec 躺a t i v ca g to fn l e 锨她同j 姗u n o d e f i c i e n c ys y i l d r ( ) m e ( a i d s ) k n 0 、) l ，n 嬲l ed e f e c to fi m 伽l n o 一 缸1 c t i o no ftc e l l d r u g st h a tb l o c kh 咖a r ec 0 1 1 e c t i v e l yl 【i l o w n 勰咖 i i l l l i b i t o r sw i m m u l t i p l em e c h a l l i s m so fa c t i o n a no ft l l e s es t a g e sa r em e d i a t e db yt l l e 、，i r a le n v e l o p e ( e n v ) p r o t e i i l s ，印12 0a n dg p 4 1 ，砌c ha r en l eo l l l y 、，i 】mp r o t e i 邶廿l a t 州e c t 缸o mt h em 即曲r 锄eo ft i l e 讥r i o n t h e r e f o r cb o mg p 4la i l dc c r 5a r e a t 删v es 缸t e g yf o r 觚t i f e 昀- v 砌d m gd e s i g n ad en o v od r u gd e s i g nm e t h o dw 嬲u s o dt 0o p t 砌z en l es 佃眦：t i 】【r eo fn b 一2i n o l - d e rt 0d e s i g nn o v e l ，p o t e n ta n ds e l e c t i v ei r l l l i b i t o r so fg 1 b i i l d i r 培m o d e sa n d a b i l i t i e so fn e wc o m 】，咄l d sw e r em e l le v a l u a t e db y u s i 芏l gd o c k i n gs i m u l a t i o n t h e s e c o r n p o u n d sp o s s e s ss t r i 】c t i l r a lf e 砷i 】r 懿i l o tf o u n di nh l o w nh r v - lg p 4 1i n l l i b i t o r sa n d a l lh a v el o w e rb i n d i n g 丘e ee 1 1 e 唱y l a i ln b 一2 1 kn e wd e s i 弘e db e n z o p y n l e d e r i v a t i v e sw e r es y n t h e s i z e da n db i o l o 百c a l l ye v a l u a t e d h y p o g e nm o d u l e i n c a t a l y s t 4 1 1s o f t w a r ew a su s e dt 0c o n s t m c ta t l l ：盼d i m e l l s i o n a lp h 锄a c 0 p h o r cm o d e lb 私c do np y r r 0 1 i d i i l e 觚db u t a n e - d e r i v e d c c r 5 锄t a 9 0 i l i s t s a v i g u a ls c 阳吼w 嬲璐c dt os e 疵hi nas e l f c o i l s t m c t c dd a t a b a s e o f9 216p r o t o c o lm o l e c u l e s ，t 0f i n dp o t 饥t 觚t i h c o m p o l l l l d st 鹕e t i n ga tc c r 5 w i mh i g hi n l l i b i t o 巧a c t i v i ya i n v e s t i g a t i o nw a sc 枷e do u tt 0s e l e c tab e t t e rm e m o d t op r e p a r cas e n s eo fb e n z o p y z o l ed e r i v a t i v e sw i t hd i f f h e n ts l l b s t i t u e n t s a 1 lm e18 c o m p 伽d s s t m c 臼e sw e r ei d e l l t i 6 e db yn m r a n de s i m s k e yw o r d s ：h i v 1 ，咖i 1 1 l l i b i t o r ，g p 4 1 ，c c r 5 i a b s t r a c t l v 1 3 1 天然小分子类化合物6 1 3 2 苯并环庚烯类化合物7 1 3 3 哌啶类化合物。8 1 3 4 螺环二酮哌啶类化合物一9 1 3 5 托品烷类化合物一9 1 3 64 哌啶1 丁胺类化合物1 0 1 3 7 吡咯烷类化合物1 l 第2 章芳香吡略衍生物合成l3 2 1 印4 1 抑制剂的设计思想13 2 2 合成路线1 4 2 3 实验部分15 2 3 1 中间体的合成1 5 2 3 2 芳香基吡咯环衍生物的合成o 1 6 2 4 结果与讨论1 9 2 4 1 中间体的合成研究讨论1 9 2 4 2 吡咯环的合成2 0 2 4 3 结构解析分析实例2 0 2 5 活性测试2 3 2 6 本章小结2 4 目录 第3 章吡唑类哌啶衍生物的合成研究2 5 3 1c c r 5 辅助受体拮抗剂的设计思想2 5 3 2 目标化合物合成分析2 7 3 3 合成路线2 8 3 4 实验部分3 0 3 4 1 试剂、仪器及检测方法3 0 3 4 2 中间体的合成3 0 3 4 3 目标产物的合成3 7 3 5 结果讨论4 4 3 5 1 中间体1 2 的合成4 4 3 5 2 重要中间体哌啶酰胺的合成4 5 3 5 3 中间体1 4 的合成4 6 3 5 4 中间体9 的合成4 6 3 5 4 最终产物1 7 的合成4 8 3 6 结构解析4 8 3 7 本章小结5 3 结论5 5 参考文献5 7 攻读学位期间发表的学术论文6 3 已发表的学术期刊论文。6 3 已发表的学术会议论文6 3 致 射6 5 第l 章绪论 第1 章绪论 1 1 艾滋病进入抑制剂的研究意义与进展 1 1 1 艾滋病抑制剂的研究现状 人类免疫缺陷病毒( t h eh u m 觚j m m _ u i l o d e f i c i 锄c y 诎瑚，h ) 是导致获得性 免疫缺陷综合症( a c q u i r c di m 伽m o d e f i d 肌c ys y n d r o m e ，a d s ) 的病原体【1 1 。其 靶细胞主要是c d 4 + ，最主要的是t 4 细胞，h 感染所引起的疾病临床表现以c d 4 + t 淋巴细胞进行性减少和免疫缺陷为特征，人体逐渐丧失抵抗力而发生机会性感染 和癌症，目前尚无治愈艾滋病的有效药物和方法。根据2 0 0 9 年联合国艾滋病调查 报告，全世界存活的病毒携带者和艾滋病人约3 3 0 0 万，2 0 0 9 年约有2 7 0 万人被感 染，2 0 0 万人死于h i v 引起的疾病。在一些艾滋病高发地区，人均寿命缩短了2 0 多年，严重影响了经济发展，加剧了贫困状况。自上世纪8 0 年代以来，尽管世界 各国投入大量的人力物力研究艾滋病的疫苗，但迄今为止预防性和治疗性疫苗未 取得成功【2 ，3 】。在艾滋病药物研究方面，取得了一些进展。目前f d a 批准了2 5 种 药物用于艾滋病的治疗，它们可分为以下几类：逆转录酶抑制剂、蛋白酶抑制剂、 融合抑制剂、辅助受体抑制剂、以及整合酶抑制剂。这些药物的使用能有效的延 长艾滋病患者的生命，但是长期使用而导致毒副作用【4 】以及病毒对药物产生抗药 性【5 j ，更令人担忧的是，某些新近感染h 病毒的患者已经对目前的治疗药物产 生抗性j 。这些问题使得具有低毒性，低抗药性以及新型作用机制的抗h i v 药物 的开发是必要的。 1 1 2h i v 细胞进入宿主细胞的过程 h i v 病毒进入宿体细胞由几个特定的过程组成，而这些过程就为抗病毒药物 提供了靶点。病毒吸附在细胞上后，信使病毒通过病毒细胞的融合进入宿主细胞。 对于具有r n a 染色体的逆转录h i v 来说，在经过逆转录整合进入宿主细胞染色体 之后染色进行体复制。对于类似疱疹病毒的d n a 病毒，染色体依靠病毒d n a 聚 合酶进行复制。经过录入进r n a ，翻译以及前体多肽的蛋白水解过程后，病毒 蛋白聚集在细胞膜上，然后从上面出芽放出病毒颗粒【。7 1 。 病毒进入细胞过程作为病毒生命周期的一环为药物设计提供了多个靶点。阻 止h i v 病毒进入的药物被称为进入型抑制剂。h i v 1 进入过程包括：聚集在宿主 细胞上，辅助受体键合以及细胞膜融合这几个过程，所有这些过程由病毒信使蛋 第l 章绪论 白印1 2 0 和g p 4 l 介导。最近一项晶体结构研究发现c d 4 诱导抗原2 1 c 在印1 2 0 与c d 4 的键合中起到连接作用【8 1 。 1 2g p 4 l 抑制剂的研究进展 1 2 1g p 4 1 的结构特征 g p 4 1 含有3 4 3 个氨基酸，可分三部分：胞外区、跨膜区( t m ) 和胞质区( c p ) 。 胞外区又含有三个重要的功能区：1 、位于印4 ln 一末端的融合肽( f p ) ，含有 1 6 个氨基酸，高度疏水且富含g 1 y 序列；2 、位于融合多肽下游的n 末端重复序 列( n h r ) ，含5 1 个氨基酸；3 、位于g p 4 l 胞外区c 一末端的重复序列( c h r ) ， 含4 4 个氨基酸。 1 2 2g p 4 1 抑制剂可以作用的靶点 m p e r c h r q 聊n n m ti t i f p o c k e t n h r f p - 一l 币j dm e m b 啪e 图1 1g p 4 1 膜融合抑制剂的作用靶点f 9 1 f i g 1 1 1 1 1 et a r g e ts i t e si nm eg p 4 lf i l s i o ni n t e 肌e d i a t ef o rh 如s i o f 仃y 讪i b i t o r s g p 4 l 介导融合过程提供了许多干扰融合的机会：一是g p 4 1n h r 区；二是 g p 4 lc h r 区；目前作用于这两个区域的肽类以及小分子化合物的研究开发是新 型抗h i v 药物的研究热点。已经上市的t 2 0 多肽类g p 4 1 抗h i v 1 抑制剂作用于 脂膜部分，t 2 0 通过与脂键合来抑制g p 4 1 介导膜融合来抑制h 1 感染( 图1 1 ) 。 1 2 3 多肽类9 1 ) 4 【口制剂 g p 4 1 是h i v 1 的跨膜糖蛋白，其功能是介导h i v - 1 包膜与靶细胞膜的结合， 在病毒进入靶细胞的早期阶段发挥重要的作用【1 0 ，】。实验证明，衍生于g p 4 1 亚 基的一些多肽具有阻断h 1 与靶细胞融合的作用。这些多肽包括直接衍生于 2 第l 章绪论 n h r 的n 肽；直接衍生于c h r 的c 肽。目前研制的多肽类抑制剂主要作用于 n h r 端( 如t 2 l ，n 3 6 等) 以及c h r 端如( t 2 0 ，c 3 4 等) 。 眨i 髓 l “6 期i u 踟鞠a 旺d 礤裂f 秭粘z 嚣掣由嫩“斟嚏粥旺稠的 s g z 、，岱稍黝【捌虹础懈黝崦l 霸婚z k q l q 砧娃l 翻涩m 掣邺l 占g 孙，q q q 自嘲l i 蠢矗i 窖焉瞰iq l 羁蹦昭z i c q “磷疑n s 2 75 3 65 9 06 2 86 7 36 8 47 0 5 m “一k 露豫d 采互z 麟譬鹳l z 嚣s l 工毫e g a n q q e k h e 镀 y 警s l z 鹳l z e e s q 礤q 瑶q 翻溘盘翻潲翻胍啊f 豫暖彻医z 强职s l z 髂i z 暑e 剐拥q 蕊氍嘲硷翻出 图l - 2以g p 4 l 为靶标的多肽抑制剂【9 】 f i 舭1 2 s c h 啪a t i cv i e wo f m ch - l h 2g p 4 lm o l c c u l e 锄ds e q u 锄嘲o f t l l en h r - 柚dc h r - p c p t i d 懿p f di i lt h e 套m r ，n l eq 仆n m ，r - m o t i f 锄dp b di i lc h 心嬲w e l l 舔l b di n t h em p e ra r eh i g l l l i g l l t i e di i lg r e 锄，p i n 王【，b l u e ，锄d 川，麟p e c t i v e l y 在9 0 年代早期，姜世博等就发现s j 2 1 7 6 可以作为潜在抗h 蛋白，此物 质采自h 1g p 4 lc h r 区域残基( a a 6 3 0 6 5 9 ) 【1 2 1 3 1 。此后，w i l d 等人报道了 另外一个c h r 区域的残基t 2 0 ，此蛋白具有潜在的抑制h 1 进入融合膜的活 性【1 4 1 。通过蛋白质剥离策略，l u 等人找到了一系列的n h r 蛋白，包括n 5 l ( a a 5 4 0 一5 9 0 ) ，n 3 6 ( a a 5 4 6 - 5 8 1 ) ，锄dn 3 4 ( a a 5 4 “5 7 9 ) ，以及c h r 端蛋白，如c 4 3 ( 乱a 6 2 4 - 6 6 6 ) ，c 3 4 ( a a 6 2 8 - 6 6 1 ) ，锄dc 2 8 ( a a 6 2 8 _ 6 5 5 ) ( 图1 - 2 ) ，其中c 3 4 显 示出比s j 2 1 7 6 和t 2 0 更好的活性【1 5 】。 t 1 2 4 9 是嘶m 甜si n c 公司设计的第二代h i v 融合抑制剂，它是由一个p b d ， c h r 区以及一个t r d 组成的3 9 肽蛋白( 图1 2 ) 。临床前以及临床研究显示， t 1 2 4 9 比t 2 0 在灵长类体内有更长的半衰期和更好的抑制力，并且对t 2 0 产生耐 药性的h i v 变种也具有抑制力【1 6 。19 】。最终由于t 1 2 4 9 难以合成研究被迫终止【2 0 1 。 t l l 4 4 是t r i m 嘶si n c 公司设计的第三代h i v 融合抑制剂，通过被修饰c 3 8 ( a a 6 2 饰7 3 ) 的氨基酸序列来提高其与g p 4 1 碳端六螺旋的作用能力。t 1 1 4 4 由一 个p b d 以及c h r 序列组成，其衍生物显示出较t 2 0 更好的抑制活性和药代动 力学性质，因此被认为是具有潜力的药物【2 1 2 2 1 。 s i 矗j v i n i d e 、c p 3 2 、s c 3 4 e k 、c 1 4l i n k n l i d 、d 1 0 p 1 2 k 、d 1 0 p 5 - 2 k 、p i e 7 、 c 5 2 l 、h i 也1 2 、n c c g g p 4 1 、5 h e l i x 和v i m s i 1 1 l l i b i t o 巧p e p t i d e 等多肽均显示出 对h 膜融合的抑制性。但多肽药物具有两大缺点：无法口服且成本昂贵。因 2ls 67 o 4雒铭 第l 章绪论 此，研发具有类似作用机制的小分子抑制剂已成为药物设计的热点。 1 2 4g p 4 1 小分子抑制剂 作用于g p 4 1 的多肽类药物t 2 0 在2 0 0 3 年被美国f d a 批准上市，成为第一 个商品化的h 进入抑制剂。进入抑制剂作用于病毒生活周期的最初阶段，可 用于对现有药物产生耐药性的艾滋病病人。进入抑制剂与逆转录酶抑制剂、蛋白 酶抑制剂联合使用，将有助于提高药物的疗效，降低毒副作用，因此具有发展前 景。虽然多肽有很强的抗h 活性，但易被蛋白酶水解、不能口服和费用昂贵 等缺点使其临床应用受限。因此，研究开发作用机制类似的小分子化合物是抗 h 研究的热点。 a d s j 1 分子是首个以分子模拟为基础的虚拟筛选发现的抑制h 膜融合的 小分化合物，它抑制h 膜融合的活性达到微摩尔量级【2 3 芦l 。通过分子对接发 现a d s j 1 分子能够结合到卸4 1n 端三螺旋疏水沟中，它的磺酸基能够紧密接 近n h r 区域k 5 7 4 残基。但由于此分子的磺酸基以及偶氮基可能引起肿瘤细胞 的产生，因此它不能作为一个理想的抑制剂。 h 0 3 s h 3 c 吖n r 纣 n 丫n 洲固 a d s j 1 ( i c 5 0 = 8 2 9 m ) $ 0 3 h 闹玲 o c h 3 s 0 3 h 联芳基类分子：s l ，m 类融合抑制剂是e m s t 等根据丙氨酸n 螺旋的结构设 计的三联苯衍生物类分子【2 5 】。该系列分子可以模拟螺旋结合到g p 4 1n 端三螺旋 疏水沟中。实验发现，分子中的疏水基团和末端的羧基对活性十分重要，带有羧 基的s l m 1 a 分子在微摩尔量级具有明显的抗病毒活性，而没有羧基的分子则没 活性。 信用卡类分子：x u 等人根据g p 4 ln 端三螺旋上保守疏水口袋的结构特征， 设计了一个名为信用卡分子的化合物库。这些化合物中含有一个或多个联苯基团 或者氮代联苯基团，具有平面疏水的特征【2 州。 4 f 躬 5 m 0 3 8 ( i c 5 0 = 1 0 p m ) s l m 1 a ( i c 5 0 = 4 5 p m ) 刁。犷o o o 2 2 6 l ( i c 5 0 = 1 1 3 | i m ) 多酚类化合物：l i u 等发现茶多酚具有显著的h 融合抑制剂的作用( 如 t f 2 b 和g c g ) ，可以在微摩尔量级抑制g p 4 1 介导的膜融合；l e e - h 咖g 等人【7 0 】 在橄榄树叶的提取物中发现了名为o l c u r o p e i i l 和h y d r o x y t y r o s o l 的小分子抑制 剂。这些多酚类化合物均与g p 4 1 疏水口袋作用阳。 g c g o h h o h o o i e i h o 2 0 0 3 年，姜等人建立了一个渐变快速的利用荧光免疫吸附方法进行高通量 筛选的平台。通过对一个含有3 3 0 4 0 个化合物的小分子库进行筛选，发现了两个 有效小分子融合抑制剂：n b 一2 和n b 6 4 。这类小分子结构简单，能够有效地抑 第l 章绪论 制g p 4 1 六螺旋核心结构的形成，可以作为先导化合物。他们小组以n b 一6 4 为基 础合成了a 1 2 ，根据分子对接分析其羰基能够与g p 4 l n 端的k 5 7 4 或者r 5 7 9 作 用形成盐桥，吡咯两端的甲基与疏水口袋的侧链残基作用【2 踟。 h o o c n b 2 ( i c 5 0 = 1 0 4 p m ) 甸一 邺齿洲3 n b 6 4 1 3c c r 5 小分子化合物抑制剂 一谔 邺心洲3 自从发现c c r 5 和c x c r 4 作为h 进入细胞的关键辅助受体【2 9 0 2 】，研究人 员通过药物阻止c d 4 与c c r 5 结合来抑制h 的进入的细胞是有效以及耐受良 好的。作为c c r 5 受体的许多天然存在配体能够阻止h 进入细胞，包括 c c l 3 ( m i p 10 【) ，c c l 4 ( m i p 1 b ) 以及c c l 5 ( 融蝌t e s ) 【3 3 】。这些趋化因子通过阻 断包膜蛋白与c c r 5 的键合或是阻止c c r 5 与细胞表面作用来抗病毒【2 。7 1 。这些 趋化因子通过阻止包膜蛋白与c c r 5 的键合从而显示出抗病毒活性，但他们具有 潜在的激动c c r 5 的活性。因此诸如a o p r a n t e s ，m w r a n t e s ， p s c 黜蝌t e s 的一些r a n t e s 的派生物被研制出来，这些物质保存了抗h 活 性而减少了对c c r 5 的激动能力，p s c 黜埘t e s 被研制作为一种抗h 微生物 药剂。 1 3 1 天然小分子类化合物 y o g a n a t h a i l 等【3 4 】从土壤真菌灰色树粉孢( o i d i o d e l l d r o n 鲥s 蹦n ) 中分离出3 种 c c r 5 拮抗剂，l o 甲氧基二氢暗褐菌素( 1 ) 、暗褐菌素( 2 ) 和觚c i n 撕n ( 3 ) ，它们能 有效地抑制m i p 10 【与c c r 5 的结合，i c 5 0 值分别为1 5 4 、2 1 和8 0 “i n o l l 。 j a y a s u r i y a 等【3 5 】通过对天然产物筛选发现了3 个具有拮抗c c r 5 作用的化合 物。其中一种新型的吡啶类生物碱a 1 1 i b 锄i n e 的三氟醋酸盐( 4 ) 是从樟科植物的甲 醇提取物中得到的，它能抑制c c r 5 与 1 2 5 i - 印1 2 0 的结合，i c 5 0 值为l 肛l o l l ，蛇 胞菌素c ( 5 ) 和1 9 ，2 0 环氧松胞菌素q ( 6 ) 均是从真菌中分离得到，它们的i c 5 0 值分 别为4 0 和6 0 “m o l l 。 6 p 1 f 勿足y 心 第l 章绪论 4 1 3 2 苯并环庚烯类化合物 o 3 二 h 此类化合物是由日本武田公司开发的一类小分子c c r 5 拮抗剂，其中吖7 7 9 是第一个报道的小分子c c r 5 拮抗剂【3 6 】。它对【1 2 5 i 】黜气n t e s 与表达c c r 5 的中 国仓鼠细胞( c h o ) 结合有很强的抑制作用，i c 5 0 值为1 4 n m o l l ，可阻止c c r 5 介导 的钙离子信号转导，还能抑制r 5 型h 1 在外周血单核细胞( p b m c ) 中的增殖， e c 5 0 值为1 1 “3 1 7 1 1 1 i l o l l 。t a k 7 7 9 是一种选择性c c r 5 拮抗剂，除与c c i 匕b 有一 定的结合( i c 5 0 - 2 7 n m o 班。) 外，它与c c r l 、c c i b 、c c r 4 和c x c r 4 等其他趋化因 子受体没有作用。它会使c c r 5 发生内源化，没有任何的不良反应。构效关系研 究显示，t a k 7 7 9 与c c r 5 的结合位点在c c r 5 的胞外区附近，位于跨膜区1 ，2 ， 3 ，7 构成的空腔中【3 1 ”。t a k 7 7 9 分子中的氧原子和氮原子是其活性中心，结构中 的毗喃环和铵盐部分与c c r 5 活性口袋结合，其余部分与c c r 5 的胞外区结合【3 8 1 。 但是在临床研究中发现n 气k 7 7 9 口服利用度差，制成注射剂后对皮下注射部位也 有局部毒性，所以武田公司在t a k 7 7 9 的基础上进行了一系列结构改造，得到优 选化合物t a k - 6 5 2 ( 8 ) p 引。在对逆转录酶和蛋白酶抑制剂都具有抵抗力的r 5 型 h 一1 毒株进行的实验中，t a k 一6 5 2 的e c 5 0 值和e c 9 0 值分别为o 0 6 l 和0 2 5 帆o l l ， 并且人体在单剂量1 0 0 m g 下仍然耐受，口服2 5 m g2 4 h 后血浆浓度仍可达到 9 1 印1 0 l l 。t a k - 6 5 2 现已进入i 期临床阶段。 7 7 h n 第l 章绪论 i b u 、 1 3 3 哌啶类化合物 3 h n i - p r ， 墓w 先灵公司开发的一类哌啶类c c r 5 拮抗剂【删，其中s c l l 3 5 1 1 2 5 ( 9 ) 是第1 个进入 临床的小分子c c r 5 拮抗剂【4 l 】，它与c c r 5 的1 ，2 ，3 ，7 跨膜区结合，改变c c r 5 胞外区构象，对 眨5 i 】黜试t e s 与表达c c r 5 的c h o 结合抑制i c 5 0 值为9 0 i l i i l o l l ， 对r 5 型h 1 的i c 5 0 值为1 0 3 0 9 伽l l ；药代动力学性质好，在啮齿类动物和灵 长类动物中口服利用度为5 0 6 0 ，血浆半衰期为5 6 h 。进入i 期临床试验后， 发现在高浓度时有延长心脏q t 间期副作用，对s c h 3 5 1 1 2 5 进行结构改造后得到一 系列化合物，其中s c h 3 5 0 6 3 4 ( 1 0 ) ，s c h 3 5 0 5 8 l ( 1 1 ) 等都有很好的活性，最后得到 s c h 4 1 7 6 9 0 ( 1 2 ) 【4 2 1 。s d l 4 1 7 6 9 0 的抗病毒活性要比s c l l 3 5 1 1 2 5 高近1 0 倍，对r 5 型的 h 1 的各种亚型都具有广泛活性，i c 5 0 值为o 1 3 姗o l l 。临床试验表明 s c h 4 1 7 6 9 0 在高浓度时对q t 间期无影响，药代动力学性质很好，目前己进入i i 期 临床试验。诺华公司在先灵公司的基础上开发了一类哌啶类化合物【4 3 1 ，结构与 s c h 系列有相似之处，其中1 3 的活性和药代动力学性质都较好，具有良好的开发 前景。 c 2 h 5 o 、 9 ； l f 扣旷q h 1 1o n 训八l ：旷 协 弋u：a l ： 弋 筘 f 第l 章绪论 1 3 4 螺环二酮哌啶类化合物 1 3 e 9 1 3 ( 1 4 ) 和a k 5 3 0 ( 1 5 ) 是日本小野公司开发的螺环二酮哌啶类c c r 5 拮抗 剂【4 4 1 。e 9 1 3 能抑制m 口1 q 与c c r 5 的结合，i c 5 0 值为2n m o 。，对m i p 1 a 介导的 细胞c a 2 + 浓度内流具有抑制作用，i c 5 0 值为2 0i l i i l 0 1 l ，对各种h 1 的i c 5 0 值为 3 0 6 0i l l i l o l l 。g w 8 7 3 1 4 0 儿蛾6 0 2 ( 1 6 ) 是葛兰素史克公司和小野公司联合开发的 螺环二酮哌啶类c c r 5 拮抗剂【4 5 1 ，其选择性阻断c c r 5 与m i p 1 a 的结合，拮抗作 用高于t a k _ 7 7 9 和s d l 3 5 11 2 5 。它对很多r 5 h i v 1 都有抑制作用，其中包括一些 具有耐药性的菌株，i c 5 0 值为o 1 0 6 姗0 1 l 。( 阿8 7 3 1 4 0 药代动力学性质好，目 前已进入i i 期临床研究。 1 4 1 3 5 托品烷类化合物 1 6 1 5 托品烷类化合物主要是由辉瑞公司开发的u k 4 2 7 8 5 7 ( 1 7 ) ，2 0 0 7 年8 月份被 f d a 批准认证用于临床。它阻断 1 2 5 i 】- m i p 1 p 与c c r 5 的结合，i c 5 0 值为7 1 8 i l i i l 0 1 l ，并阻断m i p 1 p 介导的细胞内c a 2 + 释放，i c 5 0 值为1 2 0 7n m 0 1 l 。u k 4 2 7 8 5 7 几乎对所有的h i v - 1 都有作用，药代动力学性质好，副作用小蛔，现己上市。 9 第l 章绪论 f 0 1 3 64 哌啶1 丁胺类化合物 1 7 h n 炀n h 曩 此类化合物是默克公司通过化合物库筛选得到的小分子c c r 5 拮抗剂【4 7 】，其 中最早得到先导化合物1 8 ，对【眩5 i 】m 口1 d 与表达c c r 5 的c h o 的结合抑制率i c 5 0 值为6 8 l l i i l o 忱。通过对化合物1 8 的哌啶基部分和芳香基部分进行一系列结构改 造，得到了几个活性较好的化合物1 9 2 2 ，其i c 5 0 值分别为3 5 、2 2 、7 和o 1n m o l l 。 构效关系研究发现，2 位上的立体构型对拮抗c c r 5 活性很重要，而且此类化合物 有很高的受体选择性，对c c r l 、c c i 也、c c r 3 都不发生作用。日本武田公司则 以4 _ 派啶一1 丁胺类化合物为先导开发了一类4 哌啶1 丙胺类化合物，其中 t a k 2 2 0 ( 2 3 ) 具有很好的c c r 5 拮抗作用( i c 5 0 为3 5n m o l l ) 【4 8 1 ，它与c c r 5 上的4 、 5 、6 跨膜区结合，只抑制r a n t e s 和m i p 1c 【与c c r 5 结合，不抑制m m 1 b 与c c r 5 作用。t a k 2 2 0 的选择性高，它在10m m o 。浓度下也不与c c r l 、c c i 匕b 、c c r 4 和c c r 7 发生作用。对6 种r 5 型h i v - 1 在p b m c 中的e c 5 0 和e c 分别为1 1 和1 3 n m o l l ；剂量为5m 眺g 时，在小鼠和猴中的口服利用度分别为9 5 和2 8 5 ，而 且药代动力学性质很好，在小鼠淋巴液中的浓度是在其血浆中的2 倍，现已经进 入i 期临床研究。 少v nn o l 、n c i a l o o 沪 y 石固r 甜 o 、0 过把此类化合物和上述丁胺类化合物的药效基团结合起来进行结构改造，又得到 一系列1 ，3 ，4 三取代吡咯烷类化合物，其中比较有代表性的化合物有2 s 2 7 。在此 基础上，默克公司还开发了双环类吡咯烷化合物【5 0 1 ，其中2 8 和2 9 的c c r 5 拮抗活 性有所提高，i c 5 0 值分别为o 1 3 和2 5n m o l l 。 n o ； 掌囝 叫毒。 叫飞 o 刚b 第1 荦绪论 当前在c c r 5 拮抗剂研究中遇到的主要问题是如何降低其毒性反应，2 0 0 5 年9 月g w 8 7 3 1 4 0 由于严重的肝毒性反应而停止了其i i b 期临床研究，随后由于毒性 反应先灵葆雅公司停止了s c h d 的i i 期临床研究，低毒性的c c r 5 拮抗剂成了现 在研究的热点。 1 2 第2 章芳香吡咯衍生物合成 第2 章芳香吡咯衍生物合成 2 1 g p 4 l 抑制剂的设计思想 g p 4 l 六螺旋结构的形成是膜融合过程的关键步骤【5 3 1 ，以g p 4 1 为靶点的多肽 药物，如t 2 0 ，能够结合到g p 4 1 的n 端螺旋结构，阻止c 端肽结合到n 端螺旋 区域形成六螺旋结构，从而抑制膜融合过程。2 0 0 3 年姜世勃等【5 4 5 5 】通过对3 3 0 4 0 个化合物的类药性数据库进行高通量筛选得到两个小分子化合物n b 2 和n b 6 4 。 可以在微摩尔量级抑制h 1 介导的膜融合，阻止病毒的感染。实验验证了这 两个化合物作用的靶点是g p 4 l 蛋白，化合物上的羧基( c o o h ) 对活性起到关 键作用，没有羧基的类似化合物不具有活性。为探明其作用机理并指导新药设计， 我们采用两种分子对接方法将其中活性较好的n b 2 分子对接到g p 4 ln 端螺旋 结构的疏水口袋区域，得出合理的结合模式，并在此基础上采用从头药物设计方 法，对n b 2 分子进行改造，保留了分子上与g p 4 1 有重要作用的羧基和羟基， 得到一系列具有不同结构特征的新化合物。然后用分子对接方法模拟评价新化合 物与g p 4 1 的结合模式和能力，从而为以h 1 跨膜糖蛋白g p 4 1 为靶点的小分 子抑制剂的设计提供理论依据。 4 图2 - ln b - 2 与g p 4 1 疏水口袋的结合模式图( 分子对接的结果，虚线为可能存在的氢键相 互作用) f i g u r e 2 - l 廿1 eb i n d i n gm o d e si n t e i p r e tm ei n t e 豫c t i o nb e t w e e nn b 一2a n dg p 4 1 1 3 第2 章芳香吡咯衍生物合成 ( a )( b ) 图2 2 ( a ) l p l l 5 分子与g p 4 l 结合模式图( b ) l p f - 1 8 与g p 4 l 结合模式图； f i 9 2 2 ( a ) n 他鼬d i n gm o d eo f l p f - 1 5 诵t l lg p 4 l ；1 1 l eb i n d i n gm o d eo f l p f - 1 8 、) l ，i t l lg p 4 l 使用l e a p 舶g 自动设计的分子( 图2 2 ) ，并使用a u t o d o c k 进行对接评价，选 结果较好化合物进行合成。 2 2 合成路线 ，足 2 卧_ ：+ o c o o h o h 4 r 1 r 3 o 5 a a r l = p h ，r z = c h 3 ，r 了= c h a a b r i = p h ，r z = c h 3 。r j = o c h a a c r 。= p h ，r z = c h 3 ，r o = p h b c r = 4 一n o ，- p h ，r z = c h 3 ，r 3 = p h c a r = c h3 ，r z = c h mr j = c h 冀 c c r i = c h r z = c h 3 。r j = p h 5 反应条件：( i ) b r 2 ，a l c l 3 ，e t o e t 氨竹2 a ，2 b b r 2 ，h 2 s 0 4f o r2 c ；( i i ) n a ，e t o h ，心f 0 r 3 a ，3 c - n a ，c h 3 0 h ，a j 矗吖3 b - ；( i i i ) 4 氨基2 羟基苯甲酸，a c o h ，6 0 0 c ； 合成吡咯环结构的方法是本设计路线获得目标化合物的关键步骤，通过经 典的p a a l 1 ( 1 l o 删比咯环合反应形成五元氮杂环体系。在不同的l ，3 二酮亚甲基上引 入不同的羰基化合物，达到衍生的目的。 1 4 生物合成 璃仪器、加热、冷却和搅拌仪器。 本实验所用的辅助仪器： 1 旋转蒸发器i 也5 2 a a ( 上海亚荣生化仪器厂) 2 8 5 一l 磁力搅拌器( 巩义市英峪予华仪器厂) 3 s h b i i i 循环水式多用真空泵( 郑州长城科工贸有限公司) 4 儿电热器( 建湖县芦沟电器厂) 5 5 d z t 6 0 2 0 真空风干燥箱 6 电热鼓风干燥箱( 上海市实验仪器总厂) 7 f a 2 0 0 4 a 型电子天平 8 b u c h ir - 2 0 0 旋转蒸发仪 本实验所用测试仪器： 1 x t 4 a 显微熔点测定仪( 北京科仪电光仪器厂) 2 红外光谱仪( b m k c rv c r t e x7 0 取) 3 核磁共振仪( b 1 1 1 k e r 3 0 0 4 0 0 ) 4 质谱仪( e s q u i r e6 0 0 0 ) 2 3 1 中间体的合成 中间体0 【溴化苯乙酮及其衍生物的合成( 2 a ，b ) 室温下向2 0 l 】：l l 乙醚中加入苯乙酮或其衍生物( 8 0 i i 蚰0 1 ) 和催化剂灿c 1 3 ( 0 1 曲，缓慢向上述体系中滴加b r 2 ( 4 3 m l ，8 0 i 】姗0 1 ) ，半小时滴加完毕。当反应 体系中红色消失后，脱溶得到黄色粗产物，使用h 2 0 ：e t o e t 体积比( 1 ：1 ) 洗涤然 后在甲醇中重结晶得到a 一溴化苯乙酮及其衍生物。 中间体0 溴化丙酮的合成( 2 c ) 室温下向含有h 2 s 0 4 ( 1 m l ) 的丙酮( 1 5 0 m l ) 中缓慢滴入b r 2 ( 2 m l ) ，然后加 入n a h c 0 3 调节p h 至7 ，无水m g s 0 4 干燥，脱溶得到粗产物。 化合物4 的合成 在0 0 c 氩气氛条件下向干燥的乙醇( 2 0 m l ) 中加入n a ( 0 4 6 吕2 0 m m 0 1 ) ，搅 1 5 第2