CN101475536A - 多取代s-daco类衍生物及其合成方法及用途 - Google Patents

Abstract

本发明属药物技术领域。具体公开了如I式所示的一种多取代6－环己甲基嘧啶酮类(Dihydro－Alkylsulfanyl－Cyclohexylmethyl－Oxopyrimidines，S－DACO)化合物、其N－氧化物、立体异构体形式、立体异构体混合物和药学上可接受的盐、其水合物和溶剂化物，其多晶和共晶，其同样生物学功能的前体和衍生物。本发明的衍生物具有明显的抑制HIV的活性及抗耐药性，可在治疗艾滋病等相关药物中应用。

Description

多取代S-DACO类衍生物及其合成方法及用途

技术领域

本发明涉及一种多取代S-DACO类化合物，作非核苷类抗HIV病毒制剂的合成方法及其用途，属抗HIV药物技术领域。

背景技术

面对艾滋病治疗的世纪技术难题，目前虽然有28种HIV疫苗正在临床试验阶段，但尚无一种HIV疫苗取得效果。因此，抗HIV药物的研究就显得特别重要，抗病毒药物治疗成为目前防治AIDS的焦点。

抗HIV病毒药物研发主要基于HIV生命周期的认识，通过阻断该循环的各个环节以抑制HIV病毒的复制。目前临床使用的33种抗HIV药物大都是基于病毒本身的蛋白为靶标，药物主要分为3大类：抑制病毒RNA逆转录的核苷类逆转酶抑制剂、非核苷类逆转录酶抑制剂，以及抑制病毒在宿主细胞装配、成熟、释放的蛋白酶抑制剂、整合酶抑制剂等。

非核苷类抑制剂(Non-nucleoside reverse transcriptase inhibitors，NNRTIs)是逆转录酶抑制剂中的一类，它能结合到病毒逆转录酶(Reverse Transcriptase，RT)的活性位点，通过抑制RT酶，阻止病毒的复制。非核苷类抑制剂一般对细胞的毒性较小，且在较低的EC₅₀值下就可以抑制病毒的复制，易于与其他药物联合发挥作用，加之RT酶的结构已被解析清楚，药物作用位点明确，因此一直以来NNRTIs都是研发新的抗HIV-1药物的重要靶点。目前已有30多类结构各异的NNRTIs，除奈伟拉平(Nevirapine)、地拉韦定(Delavirdine)、依非韦伦(Efavirenz)外，2008年又有一种新的NNRTIs—TMC125被FDA批准上市。除此以外，还有多种NNRTIs处于临床试验阶段，有望成为新的抗HIV-1药物。

二氢烷氧苄基嘧啶酮类化合物(Dihydro-Alkoxy-Benzyl-Oxopyrimidines，DABOs)是NNRTIs中较具代表性的一类，由于其具高效低毒、合成便利等特点，自1992发现以来就成为抗HIV药物研究的热点。经多年结构修饰已合成出大量高活性化合物。构效关系研究表明，DABO类衍生物嘧啶环的C-2侧链及C-6位取代基对该类化合物的抗HIV活性有着重要的影响作用，S-DABO类化合物是DABOs的C-2侧链氧原子被硫原子取代后得到的化合物((Mai，A.et.al.J.Med.Chem.1995，38，3258-3263)，其活性较DABOs先导物有了明显的改进。随后Mai，A.等又在S-DABOs的C-6位苄基的亚甲基上引入甲基，对其构象进行限制，同时在苯环上引入各取代基得到了系列2，6-F₂-S-DABOs类化合物，使其抗HIV活性及抗耐药性都有了十分显著的提高(Mai，A.et.al.J.Med.Chem.2001，44，2544-2554.)。最近，我们以柔性较大的环己甲基取代C-6位苄基，设计合成了系列二氢硫烃基环己甲基嘧啶酮类化合物(Dihydro-Alkylsulfanyl-Cyclohexylmethyl-Oxopyrimidines，S-DACOs)，体外细胞水平及酶水平抗HIV试验表明，该类化合物具有极高的抗HIV活性，且细胞毒性较小，具有一定的抗耐药性(何严萍等，中国专利文件CN 101177413A)。

S-DACOs的C-6环己甲基的成功引入为NNRTIs的研究引导了又一个新方向，基于S-DACOs与S-DABOs结构的相似性，我们进一步借鉴S-DABOs构效关系研究结果，通过分子模拟实验对S-DACOs嘧啶环的C-2、C-5及C-6各取代位进行结构修饰，以开发新一代S-DACOs类NNRTIs。

发明内容

本发明的目的在于为制备抗HIV病毒的药物提供一类新的化合物，即提供多取代S-DACO类衍生物。

本发明的目的还在于获得上述化合物的制备方法。

本发明的目的也在于获得上述化合物的用途。

本发明以前期工作设计合成的S-DACO类化合物为先导，基于S-DACOs与S-DABOs结构的相似性，在保留了C-6位环己甲基的柔性结构的基础上，借鉴S-DABO类化合物构效关系的研究成果，在C-6位亚甲基上引入构象限制因素，以增加其与RT酶结合腔穴中周围氨基酸残基间的范德华力；同时在嘧啶环C-5位及C-6位环己基上引入各取代基，以加强和环己基的协同作用，干扰氨基酸残基Asp的催化作用；结合活性敏感部位-嘧啶环C-2侧链的结构修饰，设计了系列多取代S-DACO类衍生物。最后通过分子对接的方法对所设计分子与RT酶的相互作用进行了分析，从中筛选具有较适宜的体积与柔性的分子，它们能够较好地适配于RT酶的结合腔穴，与RT的结合自由能较低，往往具有较高抗HIV活性。

本发明涉及了如通式I所示的一种多取代二氢硫烃基环己甲基嘧啶酮类化合物(Dihydro-Alkylsulfanyl-Cyclohexylmethyl-Oxopyrimidines，S-DACOs)、以及其N-氧化物、和/或立体异构体形式、和/或立体异构体混合物、和/或药学上可接受的盐：

其中：

Y为：-H、卤素、氰基、羟基、氨基、三氟甲基、-C_1-6的烷基、-C_3-6的环烷基；

R为：-H；被一个或多个卤素原子、氰基、硝基、羧基、三氟甲基、-C_1-4的烷基、-C_1-4的烷氧基取代或未取代的-C_1-12的烷基、-C_3-6的环烷基、-C_3-6的环烯基、-C_3-12的杂环、芳基、芳烷基、五元或六元芳杂环；或-CH₂COL(其中，L是被一个或多个卤素原子、氰基、硝基、羧基、三氟甲基、-C_1-4的烷基，-C_1-4的烷氧基取代或未取代的-C_1-12的烷基、-C_3-6的环烷基、-C_3-6的环烯基、-C_3-12的杂环、芳基、五元或六元芳杂环)；

Z为：-H、-C_1-3烷基、-卤素、-CN；

R’为：-H、卤素、氰基、硝基、羟基、氨基、三氟甲基、-C_1-6的烷基；

m为0，1或2；

本发明的优选化合物为Ia：

其中：

Y为：-H、-Br、-F、-C_1-4的烷基；

Z为：-H、-CH₃；

R为：单取代或双取代苄基(其中，苯环上的取代基为-H，-OCH₃，-F，-OH，-CN，取代位为邻位和/或对位)；或-CH₂COL(其中，L为呋喃环或单取代或双取代的苯环，苯环上的取代基为-H，-OCH₃，-F，-OH，-CN，取代位为邻位和/或对位)。

药学上可接受的盐可以为盐酸盐、或硫酸盐、或酒石酸盐、或柠檬酸盐。

本发明所述具有通式I的S-DACO类衍生物合成方法如下：

以取代的环己基乙酰乙酸乙酯(简称β-酮酯)(3)为原料，与硫脲在醇钠催化下缩合关环制得关键中间体取代的6-环己甲基硫尿嘧啶(2)，最后与各卤代物(RX)反应引入C-2侧链制备目标分子(1)，其反应式如下所示：

其中，

(1)β-酮酯(3)可参照文献(M.Artico，J Med Chem，1997，42，619)方法制备，以取代的环己基乙酸(4)为原料与N，N-羰基二咪唑(CDI)反应制备取代的环己基乙酰咪唑(5)，进而与取代的丙二酸单钾盐(7)反应制备β-酮酯(3)，其反应式如下所示：

(2)取代基Y为：-H、卤素、氰基、羟基、氨基、三氟甲基、-C_1-6的烷基、-C_3-6的环烷基；R为：-H，被一个或多个卤素原子、氰基、硝基、羧基、三氟甲基、-C_1-4的烷基、-C_1-4的烷氧基取代或未取代的-C_1-12的烷基、-C_3-6的环烷基、-C_3-6的环烯基、-C_3-12的杂环、芳基、芳烷基、五元或六元芳杂环；或-CH₂COL(其中，L是被一个或多个卤素原子、氰基、硝基、羧基、三氟甲基、-C_1-4的烷基，-C_1-4的烷氧基取代或未取代的-C_1-12的烷基、-C_3-6的环烷基、-C_3-6的环烯基、-C_3-12的杂环、芳基、五元或六元芳杂环)；Z为：-H、-C_1-3烷基、-卤素、-CN；R’为：-H、卤素、氰基、硝基、羟基、氨基、三氟甲基、-C_1-6的烷基；m为0，1或2；

(3)取代的6-环己甲基硫尿嘧啶(2)与各种卤代物(RX)反应的的摩尔比为1:1～1:1.5，反应温度控制在为20～150℃之间，反应时间为8-36小时；

(4)所用的溶剂1是甲苯、和/或二氯甲烷、和/或N，N-二甲基甲酰胺中的一种或它们的混合物。碱是醇钠或碳酸钾或三乙胺。

经Johns Hopkin大学病理系体外抗HIV活性实验证明，由本发明提出的化学结构通式I所包含的化合物，普遍具有较强的抗HIV-1病毒活性及较低的细胞毒性和较高选择指数。其中优选化合物多数对临床突变株Y181C及K103N有明显的抗突变作用。

发明产品的用途是作为制备抗艾滋病药物的候选物。

具体实施方式

通过下述实施例将有助于理解本发明，但是不能限制本发明的内容。

实施例一 β-酮酯(3)的制备

取代的丙二酸单钾盐(7)的制备：在圆底烧瓶中加入100ml绝对甲醇和0.15mol KOH，搅拌溶解后，滴加入0.15mol的取代的丙二酸二乙酯(6)，然后在适宜温度下搅拌反应4小时，冷却，过滤，减压蒸溜，得到取代的丙二酸单钾盐(7)的白色固体，产率为90-95％。

β-酮酯(3)的制备：把50ml无水乙腈加入盛有26mmol取代的环己基乙酸(4)和26mmol的N，N-羰基二咪唑(CDI)的100ml烧杯中，室温或40℃下搅拌反应1小时即得取代环己基乙酰咪唑(5)的乙腈溶液。

在溶有取代的丙二酸单钾盐(7)的100ml无水乙腈中，加入三乙胺(83.2mmol)和MgCl₂(66.5mmol)，搅拌反应2小时后，滴加取代的环己基乙酰咪唑(5)的乙腈溶液(50ml)，室温搅拌过夜，继续回流2-4小时，至原料点消失，冷却后，向体系中加入100ml稀盐酸，搅拌一定时间后静置分层，分取有机层减压蒸干，用100ml乙酸乙酯溶解，依次用饱和NaHCO₃溶液、食盐水洗涤，无水NaSO₄干燥，减压浓缩得β-酮酯(3)粗品。该产品可不经纯化直接用于下一步合成。

实施例二 取代6-环己甲基硫尿嘧啶(2)的合成

反应的一般操作：在装有50ml绝对乙醇的圆底烧瓶中，加入金属钠(26.2mmol)，搅拌使钠溶解，加入硫脲(18.2mmol)和上述β-酮酯(3)(13.1mmol)，回流搅拌反应约6小时，TLC跟踪原料点消失后冷却，减压蒸出乙醇，用20ml水溶解剩余物，HCl酸化后析出沉淀，抽滤，分别用水和乙醚洗涤沉淀物，真空干燥，用适当溶剂重结晶得取代的6-环己甲基硫尿嘧啶(2)。

以4-环己基-2-甲基-3-氧代-戊酸乙酯及硫脲为原料，如上操作，得6-(1-环己基-乙基)-5-甲基-2-硫代-嘧啶-4-酮(2a，收率85％；¹H NMR(CDCl₃)δ(ppm)：1.15-1.69(m，11H，cyclohexyl)，1.17(d，3H，CHCH ₃ )，1.95(s，3H，CH ₃ )，2.66(m，1H，CH)，9.05(d，1H，NH)，9.92(d，1H，NH)

实施例三 取代的5-烷基-6-(环己甲基)-4(3H)-嘧啶酮(1)的合成

反应的一般操作：将取代的5-烷基-6-(环己甲基)-2-硫脲嘧啶(2)(3mmol)和K₂CO₃(3.3mmol)溶于10ml无水DMF，于室温下搅拌30min后，加入卤化物(3.3mmol)，在25-80℃继续搅拌反应，TLC跟踪，至原料点消失(12-24h)，停止反应，过滤，减压蒸去溶剂，残余物用30ml二氯甲烷溶解，饱和食盐水洗涤，无水Na₂SO₄干燥，减压蒸去溶剂，得油状或固体粗品，经柱层析纯化得各种取代的5-烷基-6-(环己甲基)-4(3H)-嘧啶酮(1)纯品化合物。

操作如上，柱层析分离得白色粉末1a，产率：56％；熔点：159-160℃，

¹H NMR(CDCl₃)δ(ppm)：1.09-1.64(m，11H，cyclohexyl)，1.21(d，6H，2CH₃)，2.41(d，2H，-CH ₂ cyclohexyl)，4.41(s，2H，CH ₂ -S)，7.01-8.03(m，4H，Ph-H)，12.25(s，brs，1H，NH)；

操作如上，柱层析分离得白色粉末1b，产率：42％；熔点：183-185℃¹HNMR，(CDCl₃，500MHz)：δ(ppm)＝1.02-1.57(m，11H，cyclohexyl)，1.07(t，3H，CH₂CH ₃ )，2.22(d，2H，-CH ₂ cyclohexyl)，2.33(q，2H，CH ₃ CH ₂ CH₃)，2.43(s，3H，CH₃)，4.55(s，2H，CH ₂ -S)，7.18-7.95(q，4H，Ph-H)，12.08(s，brs，1H，NH)；

操作如上，柱层析分离得淡黄色油状物1c，产率：43％。¹HNMR，(CDCl₃，500MHz)：δ(ppm)＝1.03-1.78(m，11H，cyclohexyl)，1.17(d，3H，CHCH ₃ )，1.95(s，3H，CH₃)，2.45(d，H，CHCH₃)，5.31(s，2H，CH ₂ S)，7.28-7.92(m，4H，Ph-H)，12.05(s，brs，1H，NH)；

操作如上，柱层析分离得白色粉末1d，产率：51％；熔点：53-54℃；¹HNMR，(CDCl₃，500MHz)：δ(ppm)＝1.04-1.76(m，11H，cyclohexyl)，1.20(d，3H，CHCH ₃ )，1.89(s，3H，CH₃)，2.45(m，1H，CHCH₃)，3.85(s，3H，OCH ₃ )，5.28(s，2H，CH ₂ S)，7.92(d，2H，Ph-H)，7.88(d，2H，Ph-H)，12.05(s，brs，1H，NH)。

操作如上，柱层析分离得白色粉末1e，产率：49％；¹H NMR(CDCl₃)δ(ppm)：1.09-1.72(m，11H，cyclohexyl)，1.93(s，3H，CH₃)，2.41(d，2H，-CH₂cyclohexyl)，4.49(s，2H，CH ₂ -S)，6.70-7.21(m，3H，Ar-H)，12.05(s，brs，1H，NH)；

操作如上，柱层析分离得白色粉末1f，产率：56％；¹HNMR，(CDCl₃，500MHz)：δ(ppm)＝1.02(d，6H，2CH₃)，1.19(m，3H，CHCH ₃ )，1.45-1.82(m，11H，cyclohexyl)，1.88(s，3H，CH₃)，2.41(m，1H，CHMe₂)，2.45(m，1H，CHCH₃)，3.84(d，2H，SCH ₂ )，12.5(s，brs，1H，NH)；

操作如上，柱层析分离得淡黄色粉末1g，产率：52％；¹HNMR，δ(ppm)：0.86-1.76(m，11H，cyclohexyl)，2.43(d，2H，CH ₂ cyclohexyl)，3.85-3.89(s，2H，SCH ₂ )，7.26-7.61(m，5H，Ph)，12.35(s，brs，1H，NH)；；

操作如上，柱层析分离得白色粉末1h，产率：45％；¹HNMR，(CDCl₃，500MHz)：δ(ppm)＝1.07(d，3H，CH ₃ )，0.84-1.68(m，10H，cyclohexyl)，1.95(s，3H，CH₃)，3.86(s，2H，CH ₂ S)，7.28-7.92(m，5H，Ph-H)，12.75(s，brs，1H，NH)；

实施例四 目标化合物体外抗HIV活性实验

体外细胞水平的抗HIV病毒活性由Johns Hopkin大学病理系测定。包括对HIV感染的MT-4及C8166细胞抑制活性，细胞毒性两方面。

材料与方法：

各化合物的抗HIV活性由药物对细胞中引起的细胞病变的抑制作用效率来监控。采用MT-4及C8166细胞进行细胞培养。采用的病毒株有：HIV-1III_B病毒株，HIV-2病毒株ROD和典型的NNRTIs选择性变异株RES056(变异部位和变异类型为：K103N和Y181C)。具体操作如下：

将待测化合物用DMSO溶解后用磷酸盐缓冲食盐水溶液稀释成不同浓度溶液。由于HIV感染的MT-4及C8166细胞往往在5-7天内发生病变，因此向HIV-1感染细胞悬浊液中加入不同浓度的待测化合物溶液，在5％ CO₂氛围于37℃经过一段时间(5-7天)的培养后，使用MTT法测定存活细胞数，得保护50％细胞免于细胞病变的药物浓度(EC₅₀)即可得化合物的抗HIV的活性。毒性测定与抗HIV活性实验平行操作，也在MT-4或C8166细胞培养中，用MTT法测定化合物使50％未感染细胞发生细胞病变的浓度(CC₅₀)，并计算选择指数SI＝CC₅₀/EC₅₀。

本发明以AZT、NVP为对照，经Johns Hopkin大学病理系对合成的32个多取代S-DACO类化合物进行了抗HIV-1活性筛选。实验结果表明，所测化合物普遍对野生型HIV-1有明显的抑制活性，尤其是其中所含的优选化合物可在低于1μM范围内抑制HIV的复制，且细胞毒性较小，对择性变异株RES056的保留了较好抑制活性，更多的活性评价及药理、毒理实验正在进行之中。

Claims (5)

1、一种的多取代二氢硫烃基环己甲基嘧啶酮类(Dihydro-Alkylsulfanyl-Cyclohexylmethyl-Oxopyrimidines，S-DACOs)化合物、其结构通式I，以及其N-氧化物、其立体异构体形式、其立体异构体混合物或药学上可接受的盐，其药学上可接受的前体药物和衍生物：

其中：

Y为：-H、卤素、氰基、羟基、氨基、三氟甲基、-C_1-6的烷基、-C_3-6的环烷基；

R为：-H；被一个或多个卤素原子、氰基、硝基、羧基、三氟甲基、-C_1-4的烷基、-C_1-4的烷氧基取代或未取代的-C_1-12的烷基、-C_3-6的环烷基、-C_3-6的环烯基、-C_3-12的杂环、芳基、芳烷基、五元或六元芳杂环；或-CH₂COL(其中，L是被一个或多个卤素原子、氰基、硝基、羧基、三氟甲基、-C_1-4的烷基，-C_1-4的烷氧基取代或未取代的-C_1-12的烷基、-C_3-6的环烷基、-C_3-6的环烯基、-C_3-12的杂环、芳基、五元或六元芳杂环)；

Z为：-H、-C_1-3烷基、-卤素、-CN；

R’为：-H、卤素、氰基、硝基、羟基、氨基、三氟甲基、-C_1-6的烷基；

m为0，1或2。

2、如权利要求1所述的化合物，其特征在于结构通式为Ia：

其中：

Y为：-H、-Br、-F、-C_1-4的烷基；

Z为：-H、-CH₃；

R为：单取代或双取代苄基(其中，苯环上的取代基为-H，-OCH₃，-F，-OH，-CN，取代位为邻位和/或对位)；或-CH₂COL(其中，L为呋喃环或单取代或双取代的苯环，苯环上的取代基为-H，-OCH₃，-F，-OH，-CN，取代位为邻位和/或对位)。

3、一种如权利要求1所述化合物的制备方法，其特征在于：以取代的环己基乙酰乙酸乙酯(简称β-酮酯)(3)为原料，与硫脲在醇钠催化下缩合关环制得关键中间体取代的6-环己甲基硫尿嘧啶(2)，最后与各卤代物反应引入C-2位侧链制备目标分子，其反应式为：

其中：

(1)β-酮酯(3)是以取代的环己基乙酸(4)为原料与N，N-羰基二咪唑(CDI)反应制备各取代环己甲基羰基咪唑(5)，进而与各烷基丙二酸单钾盐(7)反应制备β-酮酯(3)，其反应式为：

(2)取代基Y为：-H、卤素、氰基、羟基、氨基、三氟甲基、-C_1-6的烷基、-C_3-6的环烷基；R为：-H，被一个或多个卤素原子、氰基、硝基、羧基、三氟甲基、-C_1-4的烷基、-C_1-4的烷氧基取代或未取代的-C_1-12的烷基、-C_3-6的环烷基、-C_3-6的环烯基、-C_3-12的杂环、芳基、芳烷基、五元或六元芳杂环；或-CH₂COL(其中，L是被一个或多个卤素原子、氰基、硝基、羧基、三氟甲基、-C_1-4的烷基，-C_1-4的烷氧基取代或未取代的-C_1-12的烷基、-C_3-6的环烷基、-C_3-6的环烯基、-C_3-12的杂环、芳基、五元或六元芳杂环)；Z为：-H、-C_1-3烷基、-卤素、-CN；R’为：-H、卤素、氰基、硝基、羟基、氨基、三氟甲基、-C_1-6的烷基；m为0，1或2；

(3)取代的6-环己甲基硫尿嘧啶(2)与各种卤代物(RX)反应的的摩尔比为1:1～1:1.5，反应温度控制在为20～150℃之间，反应时间为8-36小时；

(4)所用的溶剂1是甲苯、和/或二氯甲烷、和/或N，N-二甲基甲酰胺中的一种或它们的混合物。碱是醇钠或碳酸钾或三乙胺。

4、如权利要求1所述化合物的药学上可接受的盐，其特征在于为盐酸盐、或硫酸盐、或酒石酸盐、或柠檬酸盐。

5、如权利要求1、2、4所述的任一化合物在制备用于治疗与HIV感染疾病状或疾病有关药物上的用途。