作为人免疫缺陷病毒HIV-1产生的选择性抑制剂的氨基甲酰基膦
酸酯盐
技术领域
本发明涉及分子生物学、病毒学和药学领域并且涉及新生物活性化合物,即氨基甲酰基(carbomoyl)膦酸盐。这些新化合物能够选择性地抑制人免疫缺陷病毒(HIV)产生且由此可以被考虑用于治疗AIDS的药学领域。
技术背景
修饰核苷广泛应用于治疗和预防许多病毒性疾病。第一种俄罗斯原创抗-HIV药–5'-Н-膦酸3'-叠氮基-3'-脱氧胸苷(deoxythimidine)–用作这种化合物的实例。由于是3'-叠氮基-3'-脱氧胸苷的潜伏态,所以提供了优于3'-叠氮基-3'-脱氧胸苷的几个优势:它对患者具有更低毒性并且具有更窄的副作用范围;其清除期延长至2倍,这使得能够降低给药频率,并且使得能够非常缓慢地发展对它的明显低水平的耐药性。
氨基甲酸(carbomoyl acid)的[(2S,3S,5R)-3-叠氮基-5-(5-甲基-2,4-脱氧胸苷-1-基)氧戊环-2-基]甲基醚,恰如是3'-叠氮基(azydo)-3'-脱氧胸苷的长效形式[RU2322450С2.Modified5'-Phosphonates of AZT(3'-azido-3’-deoxythymidine)as ActiveComponents for Potential Antiviral Drugs;M.V.Ias'ko,A.V.Shipitsin,A.L.Khandazhinskaya等人//New derivatives of alkyl-andaminocarbonylphosphonic acids containing3'-azido-3'-deoxythymidine.//Bioorg Khim,2006,32(6),603-608;A.L.Khandazhinskaya,D.V.Yanvarev,M.V.Jasko等人//5'-Aminocarbonyl phosphonates as new zidovudine depot forms:antiviral properties,intracellular transformations,andpharmacokinetic parameters.//Drug Metabolism and Disposition,2009,37(3),494-501],然而,因其不稳定性而极难将其生产成剂型。
发明内容
使用下式描述所报道的氨基甲酰基膦酸酯盐:
其中R是[(2S,3S,5R)-3-叠氮基-5-(5-甲基-2,4-脱氧嘧啶-1-基)氧戊环-2-基]甲基;Х是碱金属或碱土金属离子或具有不同取代基的铵离子,所述取代基相同或不同并且表示:氢;天然α-氨基酸及其醚类;脂族、芳族、碳环和杂环系列的伯、仲和叔氨基酸及其醚类;脂族、芳族、碳环和杂环系列的伯、仲和叔氨基-醇类;脂族、芳族、碳环和杂环系列的伯、仲和叔胺类和聚合胺类。
所报道的盐在活性和毒性方面等同于氨基甲酰基膦酸的[(2S,3S,5R)-3-叠氮基-5-(5-甲基-2,4-脱氧嘧啶-1-基)氧戊环-2-基]甲基醚的酸形式,但同时在可结晶性和稳定性方面优于它。此外,新盐扩展了具有HIV-1抑制活性的化合物的范围。
新物质是白色结晶物质,极易溶于水,部分溶于醇且几乎不溶于氯仿。
通过将等摩尔量的氨、适当的氨基化合物或碱金属或碱土金属氢氧化物加入到氨基甲酰基膦酸酯的酸形式中生产新物质。将得到的盐溶液蒸发至小体积,从其中自发地开始结晶,并且在4℃将其保持至结晶完成;过滤沉淀并且真空干燥。靶标化合物的收率为95–98%。
已经使用HPLC、UV-和NMR-光谱数据证实了新化合物的纯净性和结构。
在室温对得到的1%水溶液形式的化合物的稳定性进行分析。氨基甲酰基膦酸酯的酸形式和铵盐在1个月内分别降解了40%和2%;在1个月内对其余的盐未检测到破坏产物。
新化合物抑制MT-4传代的淋巴细胞培养物中的HIV-1复制。从而使细胞免受致细胞病变的病毒作用,并且在达到极高浓度下也未对宿主细胞显示毒性(表1)。得到的实验数据启示所研究的化合物对MT-4细胞培养物中HIV-1复制的抑制达到很高程度,但在有效浓度下对细胞没有任何毒性作用(50%的毒性剂量超过了50%抑制剂量2–4倍)。作为药物毒性剂量与其有效剂量之比测定的研究的化合物的治疗指数(IS)与氨基甲酰基膦酸酯盐(carbomoyl phoaphate)的酸形式的治疗指数相当。根据在先描述的方案进行病毒试验。
本发明的最佳实施方式
提供下列揭示本发明要素的实施例。
实施例1
氨基甲酰基膦酸酯钠盐合成
将100ml(0.5mol)5N氢氧化钠溶液加入到187g(0.5mol)氨基甲酰基膦酸酯的酸形式的溶液中,在4℃将全部物质在350ml蒸馏水中搅拌20分钟。将得到的溶液在旋转干燥器中(浴温40℃)蒸发至100ml/150ml体积,在4℃温度保持至结晶完成。使用玻璃滤器分离细晶体沉淀,用20ml冷却至4℃的水洗涤,真空干燥。收率:191.2g(96.5%)。
Luna100C18(2)150mm×4.6mm柱中的保留时间:2.4min(流动相:0.05М乙酸铵溶液–乙腈,比例8:1,柱温为40℃,流速为1ml/min)。
UV光谱(水):λmax266.5nm(ε9,800)。
1N-NMR(D2O),ppm:7.56(1Н,s,Н6),6.12(1Н,t,J6.7Hz,Н1'),4.38(1Н,m,Н3'),4.17(3Н,m,Н4',Н5'),2.38(2Н,t,J6.2Hz,Н2'),1.79(3Н,s,5-СН3)。
31R-NMR(D2O),ppm:-1.42(s)。
实施例2
氨基甲酰基膦酸酯钾盐合成
将100ml(0.5mol)5N氢氧化钾溶液加入到187g(0.5mol)氨基甲酰基膦酸酯的酸形式的溶液中,在4℃将全部物质在350ml蒸馏水中搅拌20分钟。将得到的溶液在旋转干燥器中(浴温40℃)蒸发至100ml/150ml体积,在4℃温度保持至结晶完成。使用玻璃滤器分离细晶体沉淀,用20ml冷却至4℃的水洗涤,真空干燥。收率:200.6g(97.3%)。
Luna100C18(2)150mm×4.6mm柱中的保留时间:2.4min(流动相:0.05М乙酸铵溶液–乙腈,比例8:1,柱温为40℃,流速为1ml/min)。
UV光谱(水):λmax267.0nm(ε9,600)。
1N-NMR(D2O),ppm:7.67(1Н,s,Н6),6.21(1Н,t,J6.6Hz,Н1'),4.50(1Н,m,Н3'),4.19(3Н,m,Н4',Н5'),2.49(2Н,t,J6.6Hz,Н2'),1.91(3Н,s,5-СН3)。
31R-NMR(D2O),ppm:-1.59(s)。
实施例3
氨基甲酰基膦酸酯钙盐合成
将1,000ml(0.25mol)0.5N氢氧化钙溶液加入到187g(0.5mol)氨基甲酰基膦酸酯的酸形式的溶液中,在4℃温度将全部物质在350ml蒸馏水中搅拌20分钟。将得到的溶液在旋转干燥器中(浴温40℃)蒸发至200ml体积,在4℃保持至结晶完成。使用玻璃滤器分离细晶体沉淀,用20ml冷却至4℃的水洗涤,真空干燥。收率:192.9g(98.1%)。
Luna100C18(2)150mm×4.6mm柱中的保留时间是2.4分钟(流动相:0.05М乙酸铵溶液–乙腈,比例8:1,柱温为40℃,流速为1ml/min)。
UV光谱(水):λmax266.8nm(ε9,400)。
1N-NMR(D2O),ppm:7.59(1Н,s,Н6),6.15(1Н,t,J6.6Hz,Н1'),4.41(1Н,m,Н3'),4.10(3Н,m,Н4',Н5'),2.41(2Н,t,J5.9Hz,Н2'),1.82(3Н,s,5-СН3)。
31R-NMR(D2O),ppm:-1.59(s)。
实施例4
氨基甲酰基膦酸酯钡盐合成
将1,000ml(0.25mol)0.5N预先过滤的氢氧化钡溶液加入到187g(0.5mol)氨基甲酰基膦酸酯的酸形式的溶液中,在4℃将全部物质在350ml蒸馏水中搅拌20分钟。将得到的溶液在旋转干燥器中(浴温40℃)蒸发至300ml,在4℃保持至结晶完成。使用玻璃滤器分离细晶体沉淀,用20ml冷却至4℃的水洗涤,真空干燥。收率:216.3g(97.9%)。
Luna100C18(2)150mm×4.6mm柱中的保留时间是2.4min(流动相:0.05М乙酸铵溶液–乙腈,比例8:1,柱温为40℃,流速为1ml/min)。
UV光谱(水):λmax266.7nm(ε9,400)。
1N-NMR(D2O),ppm:7.65(1Н,s,Н6),6.20(1Н,t,J6.6Hz,Н1'),4.47(1Н,m,Н3'),4.16(3Н,m,Н4',Н5'),2.46(2Н,t,J6.5Hz,Н2'),1.87(3Н,s,5-СН3)。
31R-NMR(D2O),ppm:-1.56(s)。
实施例5
氨基甲酰基膦酸酯铵盐合成
将100ml(0.5mol)5N氨水溶液加入到187g(0.5mol)氨基甲酰基膦酸酯的酸形式的溶液中,在4℃将全部物质在350ml蒸馏水中搅拌20分钟。将得到的溶液在旋转干燥器中(浴温40℃)蒸发至100ml/150ml,在4℃保持至结晶完成。使用玻璃滤器分离细晶体沉淀,用20ml冷却至4℃的水洗涤,真空干燥。收率:186.2g(95.2%)。
Luna100C18(2)150mm×4.6mm柱中的保留时间是2.4分钟(流动相:0.05М乙酸铵溶液–乙腈,比例8:1,柱温为40℃,流速为1ml/min)。
UV光谱(水):λmax266.8nm(ε9,650)。
1N-NMR(D2O),ppm:7.65(1Н,s,Н6),6.20(1Н,t,J6,5Hz,Н1'),4.46(1Н,m,Н3'),4.16(3Н,m,Н4',Н5'),2.46(2Н,t,J5.9Hz,Н2'),1.87(3Н,s,5-СН3)。
31R-NMR(D2O),ppm:-1.59(s)。
实施例6
氨基甲酰基膦酸酯的L-丙氨酸盐合成
将200ml(0.5mol)2.5N L-丙氨酸溶液加入到187g(0.5mol)氨基甲酰基膦酸酯的酸形式的溶液中,在4℃将全部物质在350ml蒸馏水中搅拌20分钟。将得到的溶液在旋转干燥器中(浴温40℃)蒸发至100ml/150ml,在4℃保持至结晶完成。使用玻璃滤器分离细晶体沉淀,用20ml冷却至4℃的水洗涤,真空干燥。收率:221.5g(95.8%)。
Luna100C18(2)150mm×4.6mm柱中的保留时间:2.4min(流动相:0.05М乙酸铵溶液–乙腈,比例8:1,柱温为40℃,流速为1ml/min)。
UV光谱(水):λmax266.8nm(ε9,600)。
1N-NMR(D2O),ppm:7.63(1Н,s,Н6),6.21(1Н,t,J6.7Hz,Н1'),4.43(1Н,m,Н3'),4.25(1Н,q,J6.5Hz,CH(丙氨酸)),4.10(3Н,m,Н4',Н5'),2.45(2Н,t,J6.0Hz,Н2'),1.84(3Н,s,5-СН3),1.33(3Н,d,J6.5Hz,СН3(丙氨酸))。
31R-NMR(D2O),ppm:-1.57(s)。
实施例7
氨基甲酰基膦酸酯的乙醇铵盐合成
将100ml(0.5mol)5N乙醇胺溶液加入到187g(0.5mol)氨基甲酰基膦酸酯的酸形式的溶液中,在4℃将全部物质在350ml蒸馏水中搅拌20分钟。将得到的溶液在旋转干燥器中(浴温40℃)蒸发至100ml/150ml,在4℃保持至结晶完成。使用玻璃滤器分离细晶体沉淀,用20ml冷却至4℃的水洗涤,真空干燥。收率:208.3g(95.9%)。
Luna100C18(2)150mm×4.6mm柱中的保留时间:2.4min(流动相:0.05М乙酸铵溶液–乙腈,比例8:1,柱温为40℃,流速为1ml/min)。
UV光谱(水):λmax266.8nm(ε9,900)。
1N-NMR(D2O),ppm:7.61(1Н,s,Н6),6.17(1Н,t,J6.7Hz,Н1'),4.48(1Н,m,Н3'),4.18(3Н,m,Н4',Н5'),3.61(2Н,t,J5.0Hz,CH2O(乙醇胺)),3.19(2Н,t,J5.0Hz,CH2N(乙醇胺)),2.45(2Н,t,J6.1Hz,Н2'),1.86(3Н,s,5-СН3)。
31R-NMR(D2O),ppm:-1.55(s)。
实施例8
氨基甲酰基膦酸酯的三乙醇铵盐合成
将100ml(0.5mol)5N三乙醇胺溶液加入到187g(0.5mol)氨基甲酰基膦酸酯的酸形式的溶液中,在4℃将全部物质在350ml蒸馏水中搅拌20分钟。将得到的溶液在旋转干燥器中(浴温40℃)蒸发至100ml/150ml,在4℃保持至结晶完成。使用玻璃滤器分离细晶体沉淀,用20ml冷却至4℃的水洗涤,真空干燥。收率:255.5g(97.8%)。
Luna100C18(2)150mm×4.6mm柱中的保留时间:2.4min(流动相:0.05М乙酸铵溶液–乙腈,比例8:1,柱温为40℃,流速为1ml/min)。
UV光谱(水):λmax266.9nm(ε9,700)。
1N-NMR(D2O),ppm:7.58(1Н,s,Н6),6.15(1Н,t,J6.5Hz,Н1'),4.39(1Н,m,Н3'),4.09(3Н,m,Н4',Н5'),3.88(6Н,t,J5.0Hz,3CH2O(三乙醇胺)),3.22(6Н,t,J5.0Hz,3CH2N(三乙醇胺)),2.41(2Н,t,J6.0Hz,Н2'),1.80(3Н,s,5-СН3)。
31R-NMR(D2O),ppm:-1.53(s)。
实施例9
氨基甲酰基膦酸酯的6-氨基己酸盐合成
将200ml(0.5mol)2.5N6-氨基己酸溶液加入到187g(0.5mol)氨基甲酰基膦酸酯的酸形式的溶液中,在4℃将全部物质在350ml蒸馏水中搅拌20分钟。将得到的溶液在旋转干燥器中(浴温40℃)蒸发至100ml/150ml,在4℃温度保持至结晶完成。使用玻璃滤器分离细晶体沉淀,用20ml冷却至4℃的水洗涤,真空干燥。收率:232.7g(94.9%)。
Luna100C18(2)150mm×4.6mm柱中的保留时间:2.4min(流动相:0.05М乙酸铵溶液–乙腈,比例8:1,柱温为40℃,流速为1ml/min)。
UV光谱(水):λmax266.6nm(ε9,900)。
1N-NMR(D2O),ppm:7,64(1Н,s,Н6),6.20(1Н,t,J6.7Hz,Н1'),4.46(1Н,m,Н3'),4.46(3Н,m,Н4',Н5'),3.02(2Н,t,J7.1Hz,CH2N(氨基己酸)),2.45(2Н,t,J6.1Hz,Н2'),2.34(2Н,t,J7.1Hz,CH 2COOH(氨基己酸)),1.87(3Н,s,5-СН3),1.52(6Н,m,3CH2(氨基己酸))。
31R-NMR(D2O),ppm:-1.57(s)。
实施例10
氨基甲酰基膦酸酯的吡啶氧基铵(pyridoxylammonium)盐合成
将250ml(0.5mol)2N吡啶氧基(pyridoxyl)胺溶液加入到187g(0.5mol)氨基甲酰基膦酸酯的酸形式的溶液中,在4℃将全部物质在350ml蒸馏水中搅拌20分钟。将得到的溶液在旋转干燥器中(浴温40℃)蒸发至100ml/150ml,在4℃温度保持至结晶完成。使用玻璃滤器分离细晶体沉淀,用20ml冷却至4℃的水洗涤,真空干燥。收率:261.2g(96.5%)。
Luna100C18(2)150mm×4.6mm柱中的保留时间:2.4min(流动相:0.05М乙酸铵溶液–乙腈,比例8:1,柱温为40℃,流速为1ml/min)。
UV光谱(水):λmax261nm(ε14,100)。
1N-NMR(D2O),ppm:8.08(1Н,s,Ar(吡啶氧基胺)),7.65(1Н,s,Н6),6.20(1Н,t,J6.7Hz,Н1'),4.84(2Н,s,CH 2OH(吡啶氧基胺)),4.48(1Н,m,Н3'),4.21(2Н,s,CH 2NH2(吡啶氧基胺)),4.09(3Н,m,Н4',Н5'),2.77(3Н,s,CH3(吡啶氧基胺)),2.47(2Н,t,J6.1Hz,Н2'),1.89(3Н,s,5-СН3)。
31R-NMR(D2O),ppm:-1.51(s)。
实施例11
氨基甲酰基膦酸酯的二甲氨基乙醇盐合成
将100ml(0.5mol)5N二甲氨基乙醇加入到187g(0.5mol)氨基甲酰基膦酸酯的酸形式的溶液中,在4℃将全部物质在350ml蒸馏水中搅拌20分钟。将得到的溶液在旋转干燥器中(浴温40℃)蒸发至100ml/150ml,在4℃保持至结晶完成。使用玻璃滤器分离细晶体沉淀,用20ml冷却至4℃的水洗涤,真空干燥。收率:221.2g(95.7%)。
Luna100C18(2)150mm×4.6mm柱中的保留时间:2.4min(流动相:0.05М乙酸铵溶液–乙腈,比例8:1,柱温为40℃,流速为1ml/min)。
UV光谱(水):λmax266.7nm(ε9,800)。
1N-NMR(D2O),ppm:7.67(1Н,s,Н6),6.24(1Н,t,J6.7Hz,Н1'),4.49(1Н,m,Н3'),4.18(3Н,m,Н4',Н5'),3.93(2Н,t,J5.0Hz,CH2O(二甲氨基乙醇)),3.21(2Н,t,J5.0Hz,CH2N(二甲氨基乙醇)),2.51(6Н,s,СН3(二甲氨基乙醇)),2.41(2Н,m,Н2'),1.89(3Н,s,5-СН3)。
31R-NMR(D2O),ppm:-1.50(s)。
实施例12
HIV抑制研究包括采用所研究的化合物培养原发性感染的MT-4品系淋巴细胞,在4天内,在一代期间所述化合物在培养基中的终浓度在0.001μg/ml-100μg/ml。
在培养的第4天时,使用3-(4,5-二甲基噻唑-2-基-)-2,5-二苯基四唑鎓(МТТ)溴化物染色,根据p24病毒特异性蛋白蓄积(根据酶联免疫吸附测定)和采用药物的细胞活力与参比细胞对比的增加,确定敏感细胞培养物中HIV复制抑制。
化合物细胞毒性评价
通过将药物在不含血清的RPMI-1640培养基中的稀释液加入到置于96-孔板(Cel-Cult,England)各孔中的МТ-4细胞混悬液中达到0.001-100μg/ml终浓度(每个剂量3个孔)、随后在37℃在4天内培养评估药物的细胞毒性。接种浓度为1mm中0.5×106细胞颗粒。将不加入药物且用与药物相同量的不含血清的培养基取代所述药物的细胞用作参比。使用甲月替法(МТТ细胞的体内活体染色)在培养的第4天时对细胞活力进行统计计数。根据与参比细胞对比的细胞活力确定不同药物剂量的毒性;使用得到的数据构建剂量依赖性曲线并且确定使细胞活力下降50%的浓度(CD50)。所使用的化合物在有效浓度下对МТ-4细胞不具有任何毒性影响。另外值得注意的是50%的毒性剂量超过了HIV-1有效剂量2-4倍(参见表1)。
使用众所周知的技术研究所研究的化合物对МТ-4细胞培养物中HIV-1复制的影响。
将治疗指数或选择性指数(IS)计算为化合物的50%毒性浓度与其50%有效剂量之比(结果如表1中所示)。基于这些定量的抑制指示,可以判断有关所报道的化合物的抗病毒作用的效力,其在于与氨基甲酰基膦酸酯的酸形式相比,所报道的化合物在МТ-4细胞培养物中具有高HIV-1复制抑制作用。
表1.氨基甲酰基膦酸酯盐对HIV-1,GVK4046的抗病毒活性
化合物 |
CD50,μМ |
ID50,μМ |
IS |
Х=Na |
2.7 |
1.2 |
2,250 |
Х=K |
2.5 |
0.9 |
2,778 |
Х=Ca |
1.9 |
1 |
1,900 |
Х=Ba |
3.5 |
1.3 |
2,692 |
Х=NH4 |
2.7 |
0.8 |
3,375 |
Х=NH2CH(CH3)COOH |
2.9 |
0.9 |
3,222 |
Х=NH2CH2CH2OH |
2.8 |
1.1 |
2,545 |
Х=N(CH2CH2OH)3 |
3 |
0.9 |
3,333 |
Х=NH2(CH2)5COOH |
3.2 |
0.8 |
4,000 |
Х=吡啶氧基胺 |
2.1 |
1 |
2,100 |
Х=N(CH3)2CH2CH2OH |
2.7 |
0.9 |
3,000 |
酸形式(参比) |
2.6 |
0.8 |
3,250 |
工业实用性
因此,新物质–氨基甲酰基膦酸酯盐–抑制淋巴细胞培养物中HIV-1复制并且具有基本上与对氨基甲酰基膦酸酯的酸形式所观察到的相同的活性。所报道的盐的毒性也在氨基甲酰基膦酸酯的酸形式的毒性范围内。同时,这些新化合物更为稳定,这有利于以它们为基础的药物生产。