硫唑类HIV-1非核苷逆转录酶抑制剂的设计、合成及活性研究

论文摘要

获得性免疫缺陷综合症即艾滋病（Acquried immunodeficiency syndromeAIDS）,是由人免疫缺陷病毒（Human immunodeficiency virus HIV）引起的传染性疾病。HIV是一种逆转录病毒,分为HIV-1和HIV-2两种类型。HIV-1逆转录酶（reverse transcriptase RT）在病毒生命周期中起重要作用。病毒通过逆转录酶将单链RNA逆转录为双链DNA,随后病毒DNA迅速整合到宿主DNA中,完成转录、翻译等整个生命周期。逆转录酶在病毒生命周期中的独特功能使其成为抗病毒治疗的重要靶点。逆转录酶抑制剂分为两类:核苷类和非核苷类逆转录酶抑制剂。核苷类逆转录酶抑制剂（Nucleoside reverse transcriptase inhibitors NRTI）与底物的结构类似,竞争性地与逆转录酶结合,阻断病毒DNA链的延长而抑制酶的活性;非核苷类逆转录酶抑制剂（Non-nucleoside reverse transcriptase inhibitors NNRTI）是是逆转录酶的非竞争性抑制剂,通过与逆转录酶的作用底物三磷酸脱氧核苷作用位点的附近区域非竞争性结合,改变作用位点的构象抑制酶的活性。DAPY类化合物是新近发现的一类对HIV-1具有较高活性的非核苷类逆转录酶抑制剂。它不仅对核苷类药物耐药病毒株有抑制作用,而且对其它一些非核苷类逆转录酶抑制剂的变异和耐药病毒株也有抑制作用。为了得到活性和选择性更高,对变异病毒株也有抑制作用而且具有新型结构骨架的NNRTI。本研究以DAPY类NNRTI为先导化合物,在构效关系全面研究的基础之上,并借鉴二芳基胺类及噻唑烷酮类NNRTI的结构特征及结合模式,根据生物电子等排原理、拼合原理等经典药物设计方法,构建了5-芳亚甲基-2-芳胺基-1,3,4-噻二唑和2-取代苄基-4氰基-5-芳胺基异噻唑酮类全新结构骨架的新型NNRTI。引入不同的取代基构建了结构多样的化合物库,并通过使用Syble 7.0软件中的Flex X模块对其进行虚拟筛选,根据对接得分高低,综合评价,得到了目标化合物的结构。该方法在药物设计领域技术新颖,创新性高,减少了合成的盲目性,具有很高的使用价值。合成反应以芳乙酸与氨基硫尿为原料通过环合、重氮化、桑德迈尔反应、最后经过芳胺对溴化物的亲核取代,制备了5-芳亚甲基-2-芳胺基-1,3,4-噻二唑类化合物。用不同的异硫氰酸酯与不同的N-取代苄基-2氰基乙酰胺亲电加成,经过溴素氧化作用下合成一系列的异噻唑酮类化合物。实验共合成了两个系列38个全新结构的化合物,所合成化合物的结构由IR、MS以及。1H-NMR,13C-NMR等光谱分析所确证。所合成的化合物进行了体外抗HIV-1（ⅢB）、HIV-2（ROD）活性筛选。试验结果表明:部分5-芳亚甲基-2-芳胺基-1,3,4-噻二唑类化合物表现出一定的HIV-1活性,其中化合物5a5对HIV-1的EC50达到54.0μM;化合物没有HIV-2（ROD）抑制活性。初步的构效关系分析表明不同的芳环及取代基的位置,对其抗HIV-1的活性起重要作用。总之,本论文以DAPY类NNRTI为先导化合物,并借鉴其它具有较好较高活性NNRTI的结构特征及结合模式,构建了全新结构骨架的新型NNRTI—5-芳亚甲基-2-芳胺基-1,3,4-噻二唑和2-取代苄基-4氰基-5-芳胺基异噻唑酮。在取代基的选择上,利用计算辅助药物设计对化合物进行虚拟评价打分,选择性的合成了两个系列共38个全新的化合物。在化合物的合成中:研究N取代异噻唑酮类化合物的一步合成,为以后的研究做出了有益的探索;选择性的对化合5a8与5a9的酚羟基烃化,具有重要的实用意义。通过对5-芳亚甲基-2芳胺基-1,3,4-噻二唑类化合物的设计合成、并经抗HIV-1活性筛选,发现了具有全新环系结构的HIV-1抑制剂的先导化合物,并对其进行了初步的构效关系分析,为以后的抗HIV-1活性的药物研究奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 1 HIV-1的生物学特征
• 1.1 HIV-病毒粒子结构特征
• 1.2 HIV-1基因组结构及功能
• 2 HIV-1的复制周期
• 2.1 HIV-1的吸附（Binding）、融合（Fusion）和穿入（Penetration）
• 2.2 逆转录（Reverse transcription）和整合（Integration）
• 2.3 mRNA转录和早期合成
• 2.4 晚期合成和病毒颗粒释放
• 3 HIV-1逆转录酶抑制剂研究进展
• 3.1 核苷与核苷酸类逆转录酶抑制剂
• 3.2 非核苷类逆转录酶抑剂
• 4 小结
• 第二章 目标化合物的设计
• 1 HIV逆转录酶的结构
• 2 HIV-1 RT与NNRTI的作用机制
• 3 目标化合物的设计
• 3.1 5-芳亚甲基基-2芳氨基-1,3,4-噻二唑类化合物的设计
• 3.2 2-取代苄基-4氰基-5-芳胺基异噻唑酮类化合物的设计
• 第三章 合成实验部分
• 1 仪器与试剂
• 1.1 仪器
• 1.2 试剂
• 1.3 试剂的预处理
• 2 目标化合物的合成路线
• 3 目标化合物的合成及化合物的结构解析
• 4 合成实验讨论
• 5 化合物图谱特征峰归属与讨论
• 第四章 目标化合物的抗HIV活性筛选
• 1 测试原理
• 2 测试材料和方法
• 3 结果
• 4 活性筛选讨论
• 第五章 总结与展望
• 1 总结
• 1.1 化合物的设计总结
• 1.2 合成实验总结
• 1.3 活性筛选结果总结
• 2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 1H-NMR,¹³C-NMR,IR和MS图谱'>附录1 化合物的¹H-NMR,¹³C-NMR,IR和MS图谱
• 附录2 硕士研究生期间发表论文
• 学位论文评阅及答辩情况表