CN106176728B - 不对称二硫醚类化合物在抗sars冠状病毒感染中的应用 - Google Patents

不对称二硫醚类化合物在抗sars冠状病毒感染中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种不对称芳香二硫醚类化合物在抗SARS冠状病毒感染中的应用。所述不对称芳香二硫醚类化合物的结构式如式I所示，式I中，X表示NH或S；R1表示苯环上的单取代基或多取代基，R1独立地选自‑NO2、C1‑C3烷基、R’OCO‑和卤素，其中，R’表示C1‑C3烷基；R2表示H、C1‑C3烷基或R”OCO‑，其中R”表示C1‑C3烷基；R3表示H或R”’CONH‑，其中R”’表示C1‑C3烷基。通过对所述不对称二硫醚类化合物进行针对SARS冠状病毒主蛋白酶的抑制活性测定，发现本发明所涉及的化合物对SARS冠状病毒主蛋白酶都有很好的抑制活性，这说明这类化合物能够有效的抑制SARS冠状病毒主蛋白酶的活性，因此这一类化合物有望作为抑制SARS冠状病毒的潜在药物。

Description

不对称二硫醚类化合物在抗SARS冠状病毒感染中的应用
技术领域
本发明涉及一种不对称二硫醚类化合物在抗SARS冠状病毒感染中的应用，属于药物化学技术领域。
背景技术
SARS，即传染性非典型肺炎(俗称“非典”)，全称为严重急性呼吸综合征(SevereAcute Respiratory Syndrome)，是一种因感染SARS相关冠状病毒而导致的呼吸道传染病。临床主要症状表现为：发热、身体不适、寒战、头痛、干咳和呼吸困难，同时伴有血氧量减少以及淋巴细胞和血小板减少等，通常需要用插管法和机械帮助呼吸。SARS冠状病毒传染性极强，病情进展快速。
自2002年11月在我国广东首次发现病例以来，已经有许多国家和地区的人们受到这种病毒的威胁，据统计，全球共发现感染SARS病毒病例8000余起，死亡人数约800左右。该病可通过人与人的密切接触和短距离接触传染性飞沫感染，而且起病急、传播快、致死率高，因此找出非典型肺炎的致病病原体，是开展有针对性的诊断、预防与治疗的基础。经过全世界科学家的共同努力，探明这种疾病由一种变异的冠状病毒所致，后将这种变异的冠状病毒命名为“SARS病毒”。冠状病毒在目前已知的正链RNA病毒中基因组是最大的。冠状病毒的宿主比较广泛，包含鸟类，哺乳动物以及人类。大多数的冠状病毒都具有感染对象的种属特异性，即它们只感染一种动物或是跟这种动物关系密切的其他少数几种动物，进而引发一系列的疾病。根据它们的宿主、血清型基因序列、血清型关系，将其分为4个属，α冠状病毒(Alphacoronavirus)，β冠状病毒(Betacoronavirus)，γ病毒(Gammacoronavirus)，δ冠状病毒(Deltacoronavirus)。Alphacoronavirus主要包含猪传染性胃肠炎病毒(TGEV)、猫传染性腹膜炎病毒(FIPV)、人类冠状病毒(HCoV-NL63)、人类呼吸道冠状病毒(HCoV-229E)等；β病毒属主要包含人类呼吸道冠状病毒(HCoV-OC43)、牛冠状病毒(BCoV)、马冠状病毒(ECoV)、鸟嘴海雀病毒(PUCoV)、鼠肝炎病毒(MHV)、人类冠状病毒(HCoV-HKU1)、SARS冠状病毒(SARS-CoV)、MERS冠状病毒(MERS-CoV)等；γ病毒属主要包含，鸽子冠状病毒(PICoV)、土耳其冠状病毒(TCoV)、传染性支气管炎病毒(AIBV)等。
SARS-CoV基因组大小为29.7kb，其中转录复制基因21kb，其中两个有重叠部分的开放阅读框ORF1a与ORF1b分别编码多聚蛋白pp1a(486kDa)与pp1ab(790kDa)，pp1a与pp1ab被木瓜样蛋白酶以及SARS冠状病毒主蛋白酶加工产生具有功能的结构单元，使病毒完成正常的转录、复制功能。其中主蛋白酶在多聚蛋白pp1a与pp1ab上有十一个酶切位点，负责nsp4-nsp16之间的切割，也包含对RNA聚合酶以及解旋酶(HEL)的加工，因此对病毒的转录和复制十分重要。由于主蛋白酶在病毒生活史中发挥关键作用，如果能够有效地抑制SARS冠状病毒蛋白酶的水解作用，那么将较好地抵御SARS冠状病毒对人体的侵染。因此冠状病毒的主蛋白酶作为设计抗病毒药物的理想靶点。
发明内容
本发明的目的是提供一种不对称芳香二硫醚类化合物在抗SARS冠状病毒感染中的应用，所述不对称芳香二硫醚类化合物对SARS冠状病毒主蛋白酶具有较强的抑制活性。
本发明提供的第一种应用为所述不对称芳香二硫醚类化合物在制备预防和/或治疗SARS冠状病毒感染的抗病毒药物中的应用。
本发明提供的第二种应用为所述不对称芳香二硫醚类化合物在制备SARS冠状病毒主蛋白酶抑制剂中的应用。
活性成分为所述不对称芳香二硫醚类化合物的预防和/或治疗SARS冠状病毒感染的抗病毒药物也属于本发明的保护范围，所述抗病毒药物还包括一种或多种药学上可接受的载体，所述载体包括药学领域常规的稀释剂、赋形剂、填充剂、粘合剂、湿润剂、崩解剂、吸收促进剂、表面活性剂、吸附载体、润滑剂、增效剂；该药物可以制成注射剂、片剂、丸剂、胶囊、悬浮剂或乳剂的形式使用；其给药途径可为口服、经皮、静脉或肌肉注射。
所述不对称芳香二硫醚类化合物的结构式如式I所示，
式I中，X表示NH或S；
R1表示苯环上的单取代基或多取代基，R1独立地选自-NO2、C1-C3烷基、R’OCO-和卤素，其中，R’表示C1-C3烷基；
R2表示H、C1-C3烷基或R”OCO-，其中R”表示C1-C3烷基；
R3表示H或R”’CONH-，其中R”’表示C1-C3烷基。
具体地，式I中，R1表示苯环上的单取代基，R1选自-NO2、C2H5OCO-、CH3OCO-、甲基、氟、氯和溴；
R2表示H、甲基或CH3OCO-；
R3表示H或CH3CONH-。
更具体地，所述不对称芳香二硫醚类化合物为下述式1-式12所示化合物中任一种，
本发明所涉及的含五元杂环的不对称二硫醚类化合物可按照文献(王建国等，中国发明专利ZL201210055728.5；王建国等，中国发明专利ZL201210084848.8)公开的方法制备。
本发明所涉及的不对称芳香二硫醚类化合物对SARS冠状病毒主蛋白酶的抑制效果十分明显，其对SARS冠状病毒主蛋白酶的IC50小于6μM，表明这类化合物能够有效的抑制SARS冠状病毒主蛋白酶的活性。
通过对所述不对称二硫醚类化合物进行针对SARS冠状病毒主蛋白酶的抑制活性测定，发现本发明所涉及的化合物对SARS冠状病毒主蛋白酶都有很好的抑制活性，这说明这类化合物能够有效的抑制SARS冠状病毒主蛋白酶的活性，因此这一类化合物有望作为抑制SARS冠状病毒的潜在药物。
附图说明
图1为式1所示化合物对SARS冠状病毒主蛋白酶的抑制曲线。
图2为式2所示化合物对SARS冠状病毒主蛋白酶的抑制曲线。
图3为式3所示化合物对SARS冠状病毒主蛋白酶的抑制曲线。
图4为式4所示化合物对SARS冠状病毒主蛋白酶的抑制曲线。
图5为式5所示化合物对SARS冠状病毒主蛋白酶的抑制曲线。
图6为式6所示化合物对SARS冠状病毒主蛋白酶的抑制曲线。
图7为式7所示化合物对SARS冠状病毒主蛋白酶的抑制曲线。
图8为式8所示化合物对SARS冠状病毒主蛋白酶的抑制曲线。
图9为式9所示化合物对SARS冠状病毒主蛋白酶的抑制曲线。
图10为式10所示化合物对SARS冠状病毒主蛋白酶的抑制曲线。
图11为式11所示化合物对SARS冠状病毒主蛋白酶的抑制曲线。
图12为式12所示化合物对SARS冠状病毒主蛋白酶的抑制曲线。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述实施例用于合成含五元杂环的不对称二硫醚类化合物所使用的化学原料及试剂2-巯基-4-甲氧羰基咪唑、2-巯基-5-乙酰氨基噻唑、2-巯基噻唑、2-巯基-4-甲基噻唑、邻硝基苯次磺酰氯、邻乙氧羰基苯次磺酰氯、邻甲氧羰基苯次磺酰氯、对氯苯次磺酰氯、对氟苯次磺酰氯、对甲基苯次磺酰氯、对溴苯次磺酰氯购自Alfa Aesar(天津)化学品公司、上海晶纯试剂有限公司或美国Aurora化学品公司，其余常规化学原料均为天津本地市售。
SARS冠状病毒主蛋白酶本小组表达纯化，荧光底物MCA-AVLQSGFR-Lys(Dnp)-Lys-NH2(纯度大于98％)，购自上海吉尔生化有限公司。酶抑制活性测定的用到的化学试剂及生化试剂二甲基亚砜(DMSO)，三羟甲基氨基甲烷(Tris)，乙二胺四乙酸(EDTA)均为天津市售。
测试酶活性采用的荧光酶标仪(Spectra max GEMINI xps)，产自MolecularDevices公司。
实施例1：不对称二硫醚类化合物的制备
反应方程式如上所示。
将0.9g(5mmol)2-巯基-4-甲氧羰基咪唑、加入到0.95g(5mmol)的邻硝基苯次磺酰氯的乙醚溶液当中，室温反应3个小时，过滤，无水乙醚洗涤，即得目标化合物，粗品过柱，得1.37g目标化合物(式1，黄色固体，产率88％)。
按照同样的过程和方法制备式2-12所示化合物。
式1-12所示化合物的物化表征数据见表1，1HNMR、13CNMR、高分辨质谱数据见表2。
表1不对称芳香二硫醚类化合物的物化参数
表2不对称芳香二硫醚类化合物的1HNMR、13CNMR、高分辨质谱
实施例2、式1-12所示不对称芳香二硫醚类化合物对SARS冠状病毒主蛋白酶抑制活性的测定
本发明采用的SARS冠状病毒主蛋白酶的表达、纯化等方法步骤参考文献方法(Rao,Z.H.et al.,PNAS,2003,100,13190-13195)，筛选方法是饶子和等在CN101418334A中公开的筛选方法。SARS冠状病毒主蛋白酶的活性测定是使用荧光底物MCA-AVLQSGFR-Lys(Dnp)-Lys-NH2来完成的。该荧光底物的氨基酸序列来源于SARS冠状病毒主蛋白酶的N端自剪切序列。用于荧光强度测定的仪器为Fluoraskan Ascent荧光仪(Thermo)，激发光和发射光的波长分别为320nm和405nm。
用于酶反应的缓冲体系是50mM Tris-HCl(pH 7.3)，1mM EDTA(不含DTT)，用缓冲液配置冠状病毒主蛋白酶(总浓度1μM)，加入备选样品DMSO溶解物(终浓度为10μM)，303k放置10min，迅速加入荧光底物MCA-AVLQ↓SGFR-Lys(Dnp)-Lys-NH2，底物浓度为20μM。每5s记录一次荧光读数，共测定200个点。1200rpm震荡5s，检测荧光值。不加备选样品，其余实验条件均相同。
以时间为X轴，荧光值为Y轴可得酶活动力学曲线。通过酶标仪记录的酶反应的相关参数，根据荧光强度以及反应时间，采用GraphPad Prism 5软件分析前10s的酶促反应的速率。设定V0为不加抑制剂的酶促反应的初速度，Vi为加抑制剂的酶促反应的初速度。根据酶促反应速率，计算出每个化合物的剩余活性Ra(Residual Activity，Ra)(Vi/V0)以及抑制率Ir(Inhibition Rate，Ir)(1-Vi/V0)。
对于剩余活性<20％的化合物进行复筛，排除假阳性的可能。对于剩余活性低于15％的化合物，设计荧光淬灭实验。综合考虑化合物的剩余活性百分率和荧光淬灭率就可以判断化合物对SARS冠状病毒主蛋白酶的抑制作用。
因为该体系主要是通过荧光强度来筛选的，所以，当有荧光的化合物或者是与MCA类似的化合物都会对体系产生干扰。另外，很多Dnp类似的结构会淬灭体系的荧光而造成假阳性，为了排除假阳性结果，本发明采用先将主蛋白酶与荧光底物反应一段时间，让体系荧光达到最大值Q1，再在体系中加入与实验组等量的化合物，并检测体系的荧光值大小为Q2。将两者的荧光值按照公式计算得出荧光淬灭率Qr(Qr＝(Q1-Q2)/Q2*100％)。当荧光淬灭率高于20％为假阳性结果需排除，当荧光淬灭率低于20％为阳性结果，进行下一步研究。
每个化合物用95％的DMSO配置成一定浓度，按照一定的梯度稀释，配置成不同浓度。用上述检测方法测定SARS冠状病毒主蛋白酶不同浓度下化合物的剩余活性。以抑制剂浓度的对数值为横坐标，对应的剩余活性值为纵坐标，制作曲线，分别如图1-图12所示，用GraphPad Prism5软件，计算出该抑制剂的IC50值。表3列举了式1-12所示化合物抑制SARS冠状病毒主蛋白酶的活性数据。
IC50计算的公式为Y＝最低点+(最高点-最低点)/{1+10^[(logIC50-X)*希尔斜率]}
其中Y代表剩余活性分数，X代表化合物浓度的常用对数，希尔斜率表示初始速率，^指的是幂算法。
表3式1-12所示不对称芳香二硫醚类化合物抑制SARS冠状病毒主蛋白酶的IC50值
编号 IC50(μM) 编号 IC50(μM)
1 2.075 7 2.029
2 5.954 8 1.250
3 3.957 9 2.211
4 4.126 10 3.321
5 2.565 11 2.555
6 1.947 12 2.452
由表3中的数据可以看出，式1-12所示化合物对SARS冠状病毒主蛋白酶具有很好的抑制作用。

Claims (4)

1.不对称芳香二硫醚类化合物在制备预防和/或治疗SARS冠状病毒感染的抗病毒药物中的应用；
所述不对称芳香二硫醚类化合物的结构式如式I所示，
式I中，X表示NH或S；
R1表示苯环上的单取代基或多取代基，R1独立地选自-NO2、C1-C3烷基、R’OCO-和卤素，其中，R’表示C1-C3烷基；
R2表示H、C1-C3烷基或R”OCO-，其中R”表示C1-C3烷基；
R3表示H或R”’CONH-，其中R”’表示C1-C3烷基。
2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述不对称芳香二硫醚类化合物为下述式1-式12所示化合物中任一种，
3.不对称芳香二硫醚类化合物在制备SARS冠状病毒主蛋白酶抑制剂中的应用；
所述不对称芳香二硫醚类化合物的结构式如式I所示，
式I中，X表示NH或S；
R1表示苯环上的单取代基或多取代基，R1独立地选自-NO2、C1-C3烷基、R’OCO-和卤素，其中，R’表示C1-C3烷基；
R2表示H、C1-C3烷基或R”OCO-，其中R”表示C1-C3烷基；
R3表示H或R”’CONH-，其中R”’表示C1-C3烷基。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：所述不对称芳香二硫醚类化合物为下述式1-式12所示化合物中任一种，
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