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HIV-1非核苷类逆转录酶抑制剂依曲韦林类似物的设计、合成与活性评价

作　者: 李东岳
导　师: 刘新泳
学　校: 山东大学
专　业: 药物化学
关键词: 艾滋病 HIV-1逆转录酶非核苷逆转录酶抑制剂哒嗪哒嗪酮
分类号: R914
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

艾滋病(Acquired Immunodeficiency Syndrome, AIDS)是由1型人免疫缺陷病毒(Human Immunodeficiency Virus type1, HIV-1)引起的一种传染性疾病。联合国艾滋病规划署统计数据显示,全世界2010年新增的感染艾滋病病人人数为270万,与2007年的250万相比略有增加。目前,临床上治疗艾滋病的标准方案是高效抗逆转录病毒疗法(Highly Active Antiretroviral Therapy, HAART)。非核苷类逆转录酶抑制剂(Non-nucleoside Reverse Transcriptase Inhibitors, NNRTI)作为HAART重要成分之一,具有高效低毒的优点。NNRTIs作用于距离HIV-1逆转录酶(Reverse Transcriptase, RT)催化中心大约10埃的一个疏水性口袋(NNRTI binding pocket, NNIBP)。该疏水口袋结构高度柔韧,口袋附近一些关键氨基酸非常容易发生突变。靶点的高柔韧性和易突变性使得NNRTIs很容易产生耐药性。依曲韦林作为新一代NNRTI,由于具有非常良好的抗耐药性,自2008年上市之后,依曲韦林类似物的研究立即成为了抗艾滋病药物研究的热点,各种类似物层出不穷。本论文即以依曲韦林为参考化合物,根据药物设计策略中常用到的生物电子等排原理及计算机辅助药物设计策略(分子模拟),保留了能与NNIBP形成关键疏水作用、氢键作用及与其内在柔性相关的苯氧基和苯胺基,将依曲韦林的嘧啶环替换为哒嗪和哒嗪酮的结构,设计了一系列结构新颖的哒嗪及哒嗪酮类(依曲韦林类似物)HIV-1逆转录酶抑制剂。合成反应以3,6二氯哒嗪为起始原料,经氨化、溴化、重氮化、氯化、两步芳环取代反应得到哒嗪类化合物,再经水解反应最终得到哒嗪酮类化合物。实验合成了两个系列总共26个具有全新结构的化合物,所有化合物的结构均由IR、MS、1H-NMR等光谱分析方法确认。设计合成的哒嗪(F1-F12)及哒嗪酮化合物(G1-G14)进行了抗HIV-1(ⅢB)、 HIV-1(RES)及抗HIV-2(ROD)(?)舌性测试。测试结果显示,合成的化合物大多数具有抗野生型HIV-1活性,例如化合物F1、F7、G1、G7。其中活性最高的化合物为F7,其抗HIV-1(ⅢB)的EC5o值及选择性指数SI值分别为0.034μM和563。它的EC5o值低于或接近阳性对照药物奈韦拉平与地拉韦定,但是EC5o值高于依法韦仑和依曲韦林。另外,还根据活性结果对合成的化合物进行了构效关系讨论和分子模拟分析,探讨了不同取代基对抗HIV-1活性影响以及活性低于依曲韦林的原因,为进一步设计高活性抑制剂提供了思路。总之,本课题以对野生型和变异型HIV-1毒株均具有很高活性的上市药物依曲韦林为参考化合物,在保留其与靶点形成关键作用力的亚结构的同时,根据药物设计策略中“生物电子等排原理”设计合成出了哒嗪、哒嗪酮两个系列总计26个依曲韦林类似物。通过对所有化合物进行体外抗HIV活性筛选,得到多个活性较高的抑制剂,虽然其活性高于或接近上市药物奈韦拉平与地拉韦定,但与依曲韦林相比仍有一定的差距,需对哒嗪、哒嗪酮两个系列化合物进行深入的结构修饰和优化。

全文目录

中文摘要  9-11
ABSTRACT  11-13
第一章前言  13-38
  第一节 HIV-1的复制周期  13-17
    1.1 HIV-1病毒粒子结构  13-14
    1.2 HIV-1病毒基因组结构及功能  14-15
    1.3 HIV-1的生命周期  15-17
  第二节 HIV-1抑制剂研究情况  17-21
  第三节 HIV-1逆转录酶及NNRTI抑制剂研究进展  21-38
    3.1 HIV-1逆转录酶结构及其功能  21-22
    3.2 NNRTI作用位点和作用机制  22-23
    3.3 NNRTI抑制剂研究进展  23-38
第二章目标化合物的设计  38-43
  第一节依曲韦林类似物的研究  38-39
  第二节依曲韦林作用模式及构效关系研究  39-40
  第三节目标化合物的设计  40-43
第三章合成实验部分  43-56
  第一节：仪器与试剂  43-44
    1.1 仪器  43
    1.2 试剂  43
    1.3 试剂的预处理  43-44
  第二节：目标化合物的合成  44-53
    1. 合成路线设计  44
    2. 目标化合物合成过程  44-53
  第三节合成实验讨论  53-54
  第四节化合物波谱解析  54-56
第四章目标化合物活性筛选和活性讨论  56-67
  第一节活性测试及活性结果  56-63
    1. 目标化合物体外抑制HIV活性实验  56-62
    2. 目标化合物体外RT抑制实验  62-63
  第二节目标化合物构效关系讨论与分子模拟分析  63-67
第五章总结与展望  67-70
  1. 目标化合物设计  67
  2. 合成实验总结  67
  3. 活性总结  67
  4. 课题改进思路  67-68
  5. 展望  68-70
参考文献  70-76
致谢  76-77
附录：化合物谱图  77-104
攻读硕士期间发表论文目录  104-105
学位论文评阅及答辩情况表  105

HIV-1非核苷类逆转录酶抑制剂依曲韦林类似物的设计、合成与活性评价

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