CN101602733B - 一种二芳基嘧啶类衍生物及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明属于医药技术领域，具体为一种二芳基嘧啶类衍生物(DAPYs)及其制备方法和用途。所述化合物结构式如式I所示，还包括其药用盐，如盐酸盐，硫酸盐，酒石酸盐，柠檬酸盐，富马酸盐，苹果酸盐，以及药学上可以接受的前体药物和衍生物，以及含有一个或多个此类化合物的组合物在治疗艾滋病等相关药物中的应用。
Description
技术领域
本发明属医药技术领域，具体涉及一种二芳基嘧啶类衍生物及其制备方法和用途。该系列化合物不仅具有良好的抗HIV-1病毒和HIV-1逆转录酶生物活性，而且对耐药病毒株L103N+Y181C显示出高的抑制活性。
背景技术
艾滋病(AIDS)即获得性免疫缺陷综合症(Acquired immune deficiency syndrome)是由人类免疫缺陷病毒(Human immunodeficiency virus，HIV)所导致的流行性传染病。
逆转录酶(Reverse transcriptase，RT)在HIV从mRNA逆转录成DNA的过程中起了决定性作用，因此成为抗艾滋病药物设计的重要靶点之一。
在现有的抗HIV药物研究中，非核苷类逆转录酶抑制剂(NNRTIs)因其高效低毒等优点而成为各国药物化学家关注的热点之一。目前，经美国FDA批准上市的抗HIV逆转录酶抑制剂有四种：奈维拉平(Nevirapine)、德拉韦定(Delavirdine)、依非韦伦(Efavirenz)，etravirine(TMC125)，另外α-APA089439、HBY097、TMC-278等正在进行临床研究。经典的NNRTIs只作用于HIV-1病毒，而对HIV-2病毒无效。
前期我们采用计算机辅助药物分子设计的手段模拟了该类抑制剂与HIV-1RT的作用方式及构效关系，以此指导进一步的结构改造。在嘧啶环的C4-位引入萘环，以此加强抑制剂和周围氨基酸残基Tyr188，Tyr181，Trp229，Tyr318之间的π～π堆积作用；同时在嘧啶环的C5-位，C6-位引入取代基，以加强和萘环的协同作用，干扰氨基酸残基Asp的催化作用；设计合成了一系列二芳基嘧啶类衍生物，并对其进行了生物活性测试，结果显示大部分化合物具有较强的抗HIV-1病毒作用，较高的选择性指数，而且部分化合物对耐药病毒株L103N+Y181C显示出较好的抑制作用，并申请了中国专利(CN 10112216198A)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不仅具有良好的抗HIV-1病毒和HIV-1逆转录酶生物活性，而且对耐药病毒株L103N+Y181C显示出高的抑制活性的二芳基嘧啶类衍生物及其制备方法和用途。
二芳基嘧啶(DAPY)类衍生物是近几年来发现的一类具有较高抗HIV活性的NNRTIs，经过一系列的结构改造，已经发展了一系列具有较好前景的化合物。本发明前期化合物的抗HIV-1生物活性及构效关系，作进一步的结构改造。我们发现在嘧啶环的C-4位引入β-萘环能加强抑制剂和周围氨基酸残基Tyr188，Tyr181，Trp229，Tyr318之间的π～π堆积作用；同时在萘环的C-6位引入氰基能增强其抗HIV-1及耐药株的生物活性。本申请对上述化合物作进一步的结构修饰，合成了一系列β-萘环取代二芳基嘧啶类衍生物，并对其进行了生物活性测试，结果显示所有化合物具有强的抗HIV-1病毒作用，很高的选择性指数，而且大部分化合物对耐药病毒株L103N+Y181C显示出强的抑制作用。
本发明提供的上述化合物具有如下的结构通式：
其中，R1和R2分别独立地选自氢，羟基，卤素，被取代的C1-4烷基，被取代的C2-6烯基，被取代的C2-6炔基，C1-6烷氧基，氰基，硝基，氨基，-NH(OH)-，-N(R3)p-。
X分别独立地选自-NR3-，-NH-NH-，-N＝N-，-O-，-C(＝O)-，C1-4烷二基，-CHOH-，-S-，-S(＝O)p-，-X1-C1-4烷二基-或-C1-4烷二基-X1-，或-CH(CN)-。
X1为-NR6-，-NH-NH-，-N＝N-，-O-，-C(＝O)-，-CHOH-，或-S(＝O)p-。
R3分别独立地选自氢，芳基，甲酰基，C1-6烷基羰基，C1-6烷基，C1-6烷氧羰基，被甲酰基、C1-6烷基羰基、C1-6烷氧羰基或C1-6烷基羰氧基取代的C1-6烷基，被C1-6烷氧羰基取代的C1-6烷氧基或C1-6烷氧羰基。
P为1-2。
该类化合物的制备方法如下：
(1)R1，R2分别为H，Cl，C1-4烷基，C2-6炔基，C2-6烯基；X为氧的二芳基嘧啶类衍生物根据文献(CN200710045937.0)制得，其反应通式如下所示：
即在惰性气体的保护下，将取代萘酚加入到无水非质子溶剂中，搅拌使之溶解，然后加入4-氯嘧啶衍生物，搅拌使之溶解，加入无水K2CO3，控制温度90～100℃，搅拌反应8～12h。TLC显示反应结束后，滤去K2CO3，滤液倾倒入冷水中，过滤析出的固体，烘干。用甲苯、二氧六环等重结晶或过柱，得到所需化合物。
(2)R1，R2分别为H，Cl，C1-4烷基，C2-6炔基，C2-6烯基；X为氮的二芳基嘧啶类衍生物其反应通式如下所示：
将取代萘胺溶于DMF中，然后加入4-氯嘧啶衍生物，搅拌使之溶解，然后在油浴140℃～150℃回流20h～25h，然后将反应液倾倒入冷水中，过滤析出的固体，烘干。用甲苯、二氧六环等重结晶或过柱，得到所需化合物。
本发明的化合物是一种合成简单的全新抗HIV病毒试剂，可以作为抗HIV的药物候选物。细胞水平的生物活性测试表明：
(1)该类化合物普遍具有良好的抗HIV-1病毒活性，其中部分化合物不仅显示出纳摩尔级别的生物活性，而且显示出较高的选择性指数。
(2)在所合成的化合物中，部分化合物对耐药病毒株L103N+Y181C显示出较好的抑制作用。
本发明化合物结构新颖，具有较好的抗HIV生物活性，细胞毒性较小，是一种抗耐药性非核苷类逆转录酶抑制剂。化合物制备方法简单，可以进一步开发为抗AIDS药物。具体来说，本发明还提供了一种药物组合物，该组合物含有有效剂量的上述化合物及相关的药用载体。此外，本发明还涉及上述化合物的盐酸盐，硫酸盐，酒石酸盐，柠檬酸盐，富马酸盐，苹果酸盐，以及药学上可以接受的前体药物和衍生物。
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1：二芳基嘧啶类衍生物的合成
在惰性气体的保护下，将取代萘酚加入到无水非质子溶剂中，搅拌使之溶解；然后加入4-氯嘧啶衍生物，搅拌使之溶解；加入无水K2CO3，控制温度90～100℃，搅拌反应8～12h。TLC显示反应结束后，滤去K2CO3，滤液倾倒入冷水中，过滤析出的固体，烘干。经柱分离或重结晶得到所需化合物。
以4-氯嘧啶衍生物与不同的取代萘酚，用上述方法分别制得目标化合物，部分结果如下：
在N2保护下，将β-萘酚衍生物(4.2mmol)加入到30mL无水DMF中，搅拌使之溶解，然后加入2-(4-氰基苯胺基)-4-氯-5-甲基嘧啶(3.5mmol)，搅拌10min使之溶解，加入无水K2CO3(0.021mol)，控制温度90～100℃，搅拌反应8h。TLC显示反应结束，滤液倾倒入300mL冷水中，有固体析出，经过滤，烘干，得到粗品。经柱分离得到如结构式1～5所示的化合物。
产率：89.3％；mp 249.2-250.1℃；1HNMR(400MHz，DMSO-d6)δ3.90(s，3H，CH3)，6.76(d，1H，J＝4.0Hz，CH)，7.25-7.55(m，4H，Ph)，7.64-8.50(m，5H，Naph)，8.71(s，1H，CH)，10.10(s，1H，NH)；13C NMR(400MHz，DMSO-d6)δ61.77，99.70，102.55，108.66，118.22，118.99，119.27，123.33，125.13，126.97，129.96，131.14，132.42，143.19，144.35，146.29，158.98，160.42，168.97.MS(EI)m/z：393.1(M+)；Anal.(C23H15N6O2)C，H，N.
产率：41.8％；mp 249.3-250.4℃；1H NMR(400MHz，DMSO-d6)δ3.85(s，3H，OCH3)，3.91(s，3H，OCH3)，6.78(d，J＝4.0Hz，1H)，7.24-7.52(m，4H，Ph)，7.54-8.54(m，4H，Naph)，8.49(d，J＝4.0Hz，1H)；13C NMR(400MHz，DMSO-d6)δ56.83，62.23，99.77，102.98，104.10，109.61，118.62，119.63，119.76，123.76，125.20，125.46，131.61，132.93，133.28，135.82，144.87，148.00，153.19，160.83，169.18.MS(EI)m/z：423.2(M+)；Anal.(C24H17N5O3)C，H，N.
产率：85.9％，mp 253.2-254.8℃；1H NMR(400MHz，DMSO-d6)δ1213C NMR(400MHz，DMSO-d6)δ3.83(s，3H，OCH3)，6.69(d，J＝5.6Hz，1H)，7.28-7.67(m，4H，Ph)，7.54-8.52(m，5H，Naph)，8.45(d，J＝5.6Hz，1H)，10，07(s，1H，NH)；13C NMR(400MHz，DMSO-d6)δ56.63，99.94，102.97，108.98，109.02，118.66，119.79，119.81，121.34，125.39.129.25，130.47.131.98，132.98，133.04，144.47，144.92，152.33，159.40.160.67，169.56.MS(EI)m/z：393.1(M+)；Anal.(C23H15N6O2)C，H，N.
产率：71.6％，mp 297.5-298.7℃；1H NMR(400MHz，DMSO-d6)δ6.82(d，J＝4.0Hz，1H)，7.27-7.52(m，4H，Ph)，8.02-8.54(m，5H，Naph)，8.82(s，1H，CH)，10.12(s，1H，NH)；13C NMR(400MHz，DMSO-d6)δ100.18，103.15，109.78，118.81，119.09，119.72，123.09，125.27，125.55，129.19，130.08，131.49，132.81，132.93，135.93，144.72，159.33，161.18，168.88.MS(EI)m/z：393.1(M+)；Anal.(C22H12ClN5O)C，H，N，Cl.
产率：33.4％，mp：268.4-269.2℃；1H NMR(400MHz，DMSO-d6)δ12 13C NMR(400MHz，DMSO-d6)δ3.89(s，3H，CH3)，6.82(d，J＝4.4Hz，1H)，7.25-7.49(m，4H，Ph)，7.82-8.63(m，4H，Naph)，8.52(d，J＝4.4Hz，1H)，10.11(s，1H，NH)；13C NMR(400MHz，DMSO-d6)δ57.21，99.71，103.15，108.27，110.23，118.66，119.25，119.72，124.69，125.54，126.74，127.57，131.95，132.94，133.76，141.45，144.75，152.66，159.35，161.13，168.47.MS(EI)m/z：427.1(M+)；Anal.(C23H14ClN5O2)C，H，N，Cl.
实施例2抗HIV生物活性测试
体外细胞水平的抗HIV病毒活性由比利时Katholleke大学的Rega药物研究所测定，主要包括：对HIV感染的MT-4细胞的抑制活性及细胞毒性两方面。方法描述如下：使化合物在HIV感染的MT-4细胞中，于感染HIV不同时间，用MTT法测定药物对HIV诱变的细胞病变的保护作用，计算使50％的细胞免于HIV诱导的细胞病变所需的浓度半数有效浓度IC50，毒性测定与抗HIV活性实验平行进行，也是在MT-4细胞培养中，用MTT法测定使50％的未感染细胞发生细胞病变的浓度(CC50)，并计算选择性指数SI＝CC50/IC50。
材料与方法：
各化合物的抗HIV活性由药物对HIV在细胞中引起的细胞病变的抑制作用效率来监控。采用MT-4细胞进行细胞培养。采用的病毒株有：HIV-1病毒株IIIB及及耐药株103N+181C。用Nvirapine，Delavirdine和Efavirenz作对照品。
具体操作如下：将化合物用DMSO或水溶解后用磷酸盐缓冲食盐水溶液稀释，将3×105MT-4细胞用100μl各化合物不同浓度此溶液在37℃预培养1h，然后向该化合物中加入100μl适当的病毒稀释液，将细胞于37℃培养1h。洗涤三次后，将细胞再次分别悬浮于含有或不含有化合物的培养介质中。接着将细胞在5％CO2氛围中，于37℃下再培养7天，并于感染后第三天用含有或不含有化合物的培养介质替换补充培养液。每种培养液条件都重复操作两次。对病毒的细胞病变作用每天都用反向光学显微镜监控。典型来讲，本实验中所用的病毒稀释液常常会在病毒感染后第五天导致细胞病变。药物抑制浓度以药物对病毒细胞病变作用产生50％抑制作用而同时对细胞无直接毒性的浓度(CC50)表示。需要强调的是，当化合物水溶性较差，需要用DMSO才能溶解时，DMSO比浓度相对于水来讲，一般低于10％，(DMSO在MT-4细胞培养介质中最终浓度小于2％)。因为DMSO能影响测试化合物的抗病毒活性，对含有相同浓度DMSO溶液抗病毒活性对比空白实验也应该平行进行。另外，DMSO最终浓度(1/1000)远远低于影响HIV-1在T细胞中复制所需的浓度。
体外抗HIV-1逆转录酶(HIV-1RT)活性筛选(国家新药筛选中心测试)，测试材料和方法：
1.HIV-1RT：本室提取，保存。
2.样品处理：样品临用前溶于DMSO配成适当浓度，并用双蒸水作10倍稀释，各8个稀释度。(样品在双蒸水中未完全溶解)
3.阳性对照药：奈韦拉平(NVP)，南京泽众医化信息研究中心
4.测试方法：样品稀释后加入含有Biotin-dUTP和基因工程靶酶的反应Buffer中，在最佳反应条件下孵育，以亲合素标记的辣根过氧化物酶系统显色，测定OD450值。
部分目标化合物对HIV的抑制活性结果见表1。
表1.化合物对HIV-1野生型、突变型以及HIV-1RT的生物活性
aIC50：对HIV-1RT被抑制一半时抑制剂的浓度；bEC50：半数效应浓度，引起受试对象50％个体产生一种特定效应的药物剂量；cCC50：半数细胞活力减少浓度，引起50％细胞死亡的药物浓度；dSI：选择指数：CC50/IC50的比值.
实验结果表明，化学结构通式中所包含的化合物为非核苷类逆转录酶抑抑制剂，具有较强的抗HIV-1病毒活性，较小的细胞毒性和较高的选择性指数；且大部分化合物表达强的抗耐药株103N+181C的活性。可见，上述化合物可以用来制备预防和治疗艾滋病的药物。
Claims (5)
1.一种二芳基嘧啶类衍生物，具有如下结构式：
其中，R1和R2分别选自氢，羟基，卤素，C1-4烷基，C2-6烯基，C2-6炔基，C1-6烷氧基，氰基，硝基，氨基，-NH(OH)-，-N(R3)p-；
X选自-NR3-，-NH-NH-，-N＝N-，-O-，-C(＝O)-，C1-4烷二基，-CHOH-，-S-，-S(＝O)p-，-X1-C1-4烷二基-或-C1-4烷二基-X1-，-CH(CN)-；
X1为-NH-NH-，-N＝N-，-O-，-C(＝O)-，-CHOH-，或-S(＝O)p-；
R3选自氢，甲酰基，C1-6烷基羰基，C1-6烷基，C1-6烷氧羰基，被甲酰基、C1-6烷基羰基、C1-6烷氧羰基或C1-6烷基羰氧基取代的C1-6烷基，被C1-6烷氧羰基取代的C1-6烷氧基或C1-6烷氧羰基；
p为1-2。
2.根据权利要求1所述的二芳基嘧啶类衍生物，具有如下结构式之一种：
3.一种药物组合物，其特征在于含有有效剂量如权利要求1或2所述的任一化合物及药用载体。
4.一种如权利要求1或2所述化合物的盐酸盐，硫酸盐，酒石酸盐，柠檬酸盐，富马酸盐，苹果酸盐。
5.一种如权利要求1或2或4所述化合物在制备预防和治疗艾滋病药物中的应用。
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