CN106866628A - 一种芳基杂芳基嘧啶类hiv‑1逆转录酶抑制剂及其制备方法 - Google Patents

一种芳基杂芳基嘧啶类hiv‑1逆转录酶抑制剂及其制备方法 Download PDF

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卢欢欢
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巨修练
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Abstract

本发明涉及一种芳基杂芳基嘧啶类HIV‑1逆转录酶抑制剂及其制备方法，所述逆转录酶抑制剂为式(I)化合物或其可药用盐：

Description

一种芳基杂芳基嘧啶类HIV-1逆转录酶抑制剂及其制备方法
技术领域
本发明属于医药技术领域，涉及一种芳基杂芳基嘧啶类HIV-1逆转录酶抑制剂及其制备方法。
背景技术
艾滋病(英文缩写为AIDS)即获得性免疫缺陷综合症，是由人类免疫缺陷病毒(HIV)所引起的一种全球流行性传染病。HIV病毒复制速度非常快。HIV分HIV-1和HIV-2两种亚型，世界和中国的绝大多数艾滋病患者均为HIV-1感染。逆转录酶是HIV-1病毒复制周期中必不可少的酶，因此逆转录酶也是抗HIV药物设计开发中的重要靶点之一。在抗HIV药物开发中，非核苷类逆转录酶抑制剂(NNRTIs)由于具有高效低毒等优点而备受关注。目前经过美国FDA批准上市的NNRTIs共有五种新化学实体：奈韦拉平、依非韦伦、德拉韦定、依曲韦林及利匹韦林。其中，依曲韦林和利匹韦林均为二芳基嘧啶类化合物，该类化合物通称为二芳基嘧啶类HIV-1逆转录酶抑制剂(DAPYs)。目前药物化学家已经发现了许多具有结构多样性的DAPYs(见综述文献Recent advances in DAPYs and related analogues as HIV-1NNRTIs.Current Medicinal Chemistry 2011,18(3),359-376.)。但经典的DAPYs都有一个共同点，就是嘧啶环与芳环之间的连接基都是单原子(O,N,S或C)连接基，分子柔性和构象柔性小，可能会影响HIV-1逆转录酶抑制剂的活性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种具有良好生物活性的芳基杂芳基嘧啶类HIV-1逆转录酶抑制剂及其制备方法，将经典DAPYs的嘧啶环和芳环之间的连接基由传统的单原子连接基(-X-，X为O，N，S或C)改造为柔性更好的双原子连接基(-CH2-O-，-CH2-NH-，双原子指的是连接基主链为碳-氧、碳-氮双原子)，而且将一个侧翼的芳基改造为含氮杂芳基，得到一类芳基杂芳基嘧啶类HIV-1抑制剂(CH2X-AHAPYs，X＝O或NH，s表示复数形式，表示是一类化合物)。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
提供一种芳基杂芳基嘧啶类HIV-1逆转录酶抑制剂，其特征在于，其为式(I)化合物或其可药用盐：
其中X为O、NH或S，与X通过亚甲基相连的杂芳基为2-吡啶基、3-吡啶基或4-吡啶基。
本发明还提供上述芳基杂芳基嘧啶类HIV-1逆转录酶抑制剂的制备方法，其特征在于步骤如下：
1)将2-(对氰基苯胺基)-4-氯嘧啶溶于溶剂中，得到2-(对氰基苯胺基)-4-氯嘧啶溶液；
2)将杂芳基甲醇或杂芳基甲胺或杂芳基甲硫醇(如吡啶甲醇、吡啶甲胺或吡啶甲硫醇等)，与氢氧化钠加入溶剂中，在惰性气氛下搅拌得到碱性溶液，然后向所得碱性溶液中加入步骤1)所得2-(对氰基苯胺基)-4-氯嘧啶溶液，随后加热至60-130℃进行反应，反应完成后将反应液提纯得到芳基杂芳基嘧啶类HIV-1逆转录酶抑制剂。
按上述方案，步骤1)和步骤2)所述溶剂为二甲基亚砜、1,4-二氧六环、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、乙腈中的一种或几种组成的混合溶剂。
按上述方案，步骤2)所述杂芳基甲醇为吡啶-4-甲醇或吡啶-3-甲醇或吡啶-2-甲醇；杂芳基甲胺为吡啶-4-甲胺或吡啶-3-甲胺或吡啶-2-甲胺；所述杂芳基甲硫醇为吡啶-4-甲硫醇或吡啶-3-甲硫醇或吡啶-2-甲硫醇。。
按上述方案，步骤2)所述提纯包括：用乙酸乙酯稀释反应液，并用饱和食盐水萃取洗涤至水相pH≈7，将有机相用无水硫酸钠干燥、浓缩后再经柱层析分离出目标化合物组分，最后减压蒸干。
本发明还包括一种药物组合物，所述组合物包含有效量的上述的芳基杂芳基嘧啶类HIV-1逆转录酶抑制剂。
以及上述的芳基杂芳基嘧啶类HIV-1逆转录酶抑制剂在制备用来在有此需要的个体中预防或治疗HIV感染或者预防、治疗或延迟AIDS发作的药物中的用途。
考虑到分子柔性和构象柔性对HIV-1逆转录酶抑制剂活性的重要性，本申请人设计合成了一类同时具有双原子连接基和芳杂环结构特征的的化合物，并发现该类新化合物可用于抑制HIV-1病毒，并具有良好的生物活性，比照CH2NH-DAPYs的结构特征，我们将这类化合物称为芳基杂芳基嘧啶类HIV-1抑制剂(英文缩写为CH2X-AHAPYs，X＝O或NH；s表示复数形式，表示是一类化合物)。
本发明的有益效果在于：1、本发明提供的芳基杂芳基嘧啶类HIV-1逆转录酶抑制剂具有较好的HIV-1细胞水平抑制活性，如实施例2制备的化合物Ⅰ-2对HIV-1 IIIB这一重要病毒株的抑制活性强于作为参考的上市药物奈韦拉平、齐多夫定和德拉韦定，与依法韦仑相近，且选择性高于所有参考药物，可用于预防或治疗人免疫缺陷病毒(HIV)感染，和预防、治疗或延迟随后的病症例如AIDS的发作；2、本发明提供的制备方法步骤简单，收率较高，重复性好。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
称取吡啶-3-甲醇(2.6mmol)、氢氧化钠(1.6mmol)和二甲基亚砜(30mL)加入100mL两口烧瓶中，搅拌，抽真空，再充氮气保护，然后向烧瓶中加入2-(对氰基苯胺基)-4-氯嘧啶溶液(0.87mmol 2-(对氰基苯胺基)-4-氯嘧啶溶于10mL二甲基亚砜得到)，反应物加热至80℃，搅拌反应12h，TLC检测显示原料反应完毕，接下来用100mL乙酸乙酯稀释反应液，并用饱和食盐水洗涤至水相pH≈7，有机相用无水硫酸钠干燥，浓缩后得粗品，经柱层析(洗脱剂按体积比乙酸乙酯/石油醚＝1:30配制得到)，收集目标化合物组分，减压蒸干，得白色固体化合物，收率50.8％，熔点207～209℃，1H NMR(400MHz,DMSO-d6)：δ10.15(s,1H,4-CNArNH-)，8.72-7.42(m,9H,ArH+PyH)，6.48(d,1H,PyH)，5.48(s,2H,-CH2-)；MS(ESI)304.2(M+1)+。所得产物结构式如下(Ⅰ-1)所示：
实施例2
称取吡啶-2-甲胺(4.37mmol)、氢氧化钠(3.0mmol)和二甲基亚砜(30mL)加入100mL两口烧瓶中，搅拌，抽真空，再充氮气保护，然后向烧瓶中加入2-(对氰基苯胺基)-4-氯嘧啶溶液(2.17mmol2-(对氰基苯胺基)-4-氯嘧啶溶于5mL二甲基亚砜得到)，反应物加热至80℃，搅拌反应12h，TLC检测显示原料反应完毕，接下来用乙酸乙酯(100mL)稀释反应液，并用饱和食盐水洗涤至水相pH≈7，有机相用无水硫酸钠干燥，浓缩后得粗品，经柱层析(洗脱剂按体积比乙酸乙酯/石油醚＝1:30配制得到)，收集目标化合物组分，减压蒸干，得白色固体化合物，收率43.2％，熔点193-195℃，1H NMR(400MHz,DMSO-d6)：δ9.58(s,1H,4-CNArNH-)，8.57-7.24(m,10H,ArH+PyH)，6.19(s,1H,-CH2NH-)，4.65(s,2H,-CH2-)；MS(ESI)303.1(M+1)+。所得产物结构式如下(Ⅰ-2)所示：
实施例3
称取吡啶-3-甲醇(2.6mmol)、氢氧化钠(1.6mmol)和1,4-二氧六环(30mL)加入100mL两口烧瓶中，搅拌，抽真空，再充氮气保护，然后向烧瓶中加入2-(对氰基苯胺基)-4-氯嘧啶溶液(0.87mmol 2-(对氰基苯胺基)-4-氯嘧啶溶于5mL 1,4-二氧六环得到)，反应物加热至90℃，搅拌反应12h，TLC检测显示原料反应完毕，接下来用100mL乙酸乙酯稀释反应液，并用饱和食盐水洗涤至水相pH≈7，有机相用无水硫酸钠干燥，浓缩后得粗品，经柱层析(洗脱剂按体积比乙酸乙酯/石油醚＝1:30配制得到)，收集目标化合物组分，减压蒸干，得白色固体化合物Ⅰ-1，收率48.6％，熔点208～209℃，1H NMR(400MHz,DMSO-d6)：δ10.15(s,1H,4-CNArNH-)，8.72-7.42(m,9H,ArH+PyH)，6.48(d,1H,PyH)，5.48(s,2H,-CH2-)；MS(ESI)304.2(M+1)+。
实施例4
称取吡啶-3-甲醇(2.6mmol)、氢氧化钠(1.6mmol)和四氢呋喃(30mL)加入100mL两口烧瓶中，搅拌，抽真空，再充氮气保护，然后向烧瓶中加入2-(对氰基苯胺基)-4-氯嘧啶溶液(0.87mmol 2-(对氰基苯胺基)-4-氯嘧啶溶于10mL四氢呋喃得到)，反应物加热至100℃，搅拌反应12h，TLC检测显示原料反应完毕，接下来用100mL乙酸乙酯稀释反应液，并用饱和食盐水洗涤至水相pH≈7，有机相用无水硫酸钠干燥，浓缩后得粗品，经柱层析(洗脱剂按体积比乙酸乙酯/石油醚＝1:30配制得到)，收集目标化合物组分，减压蒸干，得白色固体化合物Ⅰ-1，收率41.7％，熔点207～208℃，1H NMR(400MHz,DMSO-d6)：δ10.15(s,1H,4-CNArNH-)，8.72-7.42(m,9H,ArH+PyH)，6.48(d,1H,PyH)，5.48(s,2H,-CH2-)；MS(ESI)304.2(M+1)+。
实施例5
称取吡啶-3-甲醇(2.6mmol)、氢氧化钠(1.6mmol)和N,N-二甲基甲酰胺(30mL)加入100mL两口烧瓶中，搅拌，抽真空，再充氮气保护，然后向烧瓶中加入2-(对氰基苯胺基)-4-氯嘧啶溶液(0.87mmol 2-(对氰基苯胺基)-4-氯嘧啶溶于10mL N,N-二甲基甲酰胺得到)，反应物加热至60℃，搅拌反应12h，TLC检测显示原料反应完毕，接下来用100mL乙酸乙酯稀释反应液，并用饱和食盐水洗涤至水相pH≈7，有机相用无水硫酸钠干燥，浓缩后得粗品，经柱层析(洗脱剂按体积比乙酸乙酯/石油醚＝1:30配制得到)，收集目标化合物组分，减压蒸干，得白色固体化合物Ⅰ-1，收率22.3％，熔点207～209℃，1H NMR(400MHz,DMSO-d6)：δ10.15(s,1H,4-CNArNH-)，8.72-7.42(m,9H,ArH+PyH)，6.48(d,1H,PyH)，5.48(s,2H,-CH2-)；MS(ESI)304.2(M+1)+。
实施例6
称取吡啶-3-甲醇(2.6mmol)、氢氧化钠(1.6mmol)和乙腈(40mL)加入100mL两口烧瓶中，搅拌，抽真空，再充氮气保护，然后向烧瓶中加入2-(对氰基苯胺基)-4-氯嘧啶溶液(0.87mmol 2-(对氰基苯胺基)-4-氯嘧啶溶于8mL乙腈得到)，反应物加热至130℃，搅拌反应12h，TLC检测显示原料反应完毕，接下来用100mL乙酸乙酯稀释反应液，并用饱和食盐水洗涤至水相pH≈7，有机相用无水硫酸钠干燥，浓缩后得粗品，经柱层析(洗脱剂按体积比乙酸乙酯/石油醚＝1:30配制得到)，收集目标化合物组分，减压蒸干，得白色固体化合物Ⅰ-1，收率31.5％，熔点208～209℃，1H NMR(400MHz,DMSO-d6)：δ10.15(s,1H,4-CNArNH-)，8.72-7.42(m,9H,ArH+PyH)，6.48(d,1H,PyH)，5.48(s,2H,-CH2-)；MS(ESI)304.2(M+1)+。
实施例7
称取吡啶-2-甲胺(4.37mmol)、氢氧化钠(3.0mmol)和乙腈(30mL)加入100mL两口烧瓶中，搅拌，抽真空，再充氮气保护，然后向烧瓶中加入2-(对氰基苯胺基)-4-氯嘧啶溶液(2.17mmol 2-(对氰基苯胺基)-4-氯嘧啶溶于5mL四氢呋喃得到)，反应物加热至90℃，搅拌反应12h，TLC检测显示原料反应完毕，接下来用乙酸乙酯(100mL)稀释反应液，并用饱和食盐水洗涤至水相pH≈7，有机相用无水硫酸钠干燥，浓缩后得粗品，经柱层析(洗脱剂按体积比乙酸乙酯/石油醚＝1:30配制得到)，收集目标化合物组分，减压蒸干，得白色固体化合物Ⅰ-2，收率43.2％，熔点194-195℃，1H NMR(400MHz,DMSO-d6)：δ9.58(s,1H,4-CNArNH-)，8.57-7.24(m,10H,ArH+PyH)，6.19(s,1H,-CH2NH-)，4.65(s,2H,-CH2-)；MS(ESI)303.1(M+1)+。
实施例8
对实施例1-2所得目标产物进行抗HIV生物活性测试：
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。采用的病毒株为HIV-1野生型病毒株IIIB，E138K变异株，K103N+Y181C双变异株和HIV-2病毒株(ROD)。
体外细胞水平的抗HIV病毒活性测定，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EC50，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)，并计算出针对HIV-1野生型病毒株IIIB的选择性指数SI(SI＝CC50/EC50)。
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lh，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lh。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％二氧化碳氛围中，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。
表1中列出了目标化合物抑制HIV-1 IIIB的EC50、CC50。上市药物Nevirapine、Efavirenz、Zidovudine、Delavirdine也被同时测试作为参考，见表1。
表1目标化合物的抗HIV-1活性与细胞毒性
由表1可知，所测试的2个化合物均具有较好的HIV-1细胞水平抑制活性，其中化合物Ⅰ-2对HIV-1 IIIB这一重要病毒株的抑制活性强于作为参考的上市药物奈韦拉平(Neviriapine)、齐多夫定(Zidovudine)和德拉韦定(Delavirdine)，与依法韦仑(Efavirenz)接近。且化合物Ⅰ-2的选择性比参考药物的选择性都高，毒性很小，可用于进一步开发为抗艾滋病药物。

Claims (7)

1.一种芳基杂芳基嘧啶类HIV-1逆转录酶抑制剂，其特征在于，其为式(I)化合物或其可药用盐：
其中X为O、NH或S，与X通过亚甲基相连的杂芳基为2-吡啶基、3-吡啶基或4-吡啶基。
2.一种权利要求1所述的芳基杂芳基嘧啶类HIV-1逆转录酶抑制剂的制备方法，其特征在于步骤如下：
1)将2-(对氰基苯胺基)-4-氯嘧啶溶于溶剂中，得到2-(对氰基苯胺基)-4-氯嘧啶溶液；
2)将杂芳基甲醇或杂芳基甲胺或杂芳基甲硫醇，与氢氧化钠加入溶剂中，在惰性气氛下搅拌得到碱性溶液，然后向所得碱性溶液中加入步骤1)所得2-(对氰基苯胺基)-4-氯嘧啶溶液，随后加热至60-130℃进行反应，反应完成后将反应液提纯得到芳基杂芳基嘧啶类HIV-1逆转录酶抑制剂。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤1)和步骤2)所述溶剂为二甲基亚砜、1,4-二氧六环、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、乙腈中的一种或几种组成的混合溶剂。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤2)所述杂芳基甲醇为吡啶-4-甲醇或吡啶-3-甲醇或吡啶-2-甲醇；杂芳基甲胺为吡啶-4-甲胺或吡啶-3-甲胺或吡啶-2-甲胺；所述杂芳基甲硫醇为吡啶-4-甲硫醇或吡啶-3-甲硫醇或吡啶-2-甲硫醇。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于步骤2)所述提纯包括：用乙酸乙酯稀释反应液，并用饱和食盐水萃取洗涤至水相pH≈7，将有机相用无水硫酸钠干燥、浓缩后再经柱层析分离出目标化合物组分，最后减压蒸干。
6.一种药物组合物，所述组合物包含有效量的权利要求1所述的芳基杂芳基嘧啶类HIV-1逆转录酶抑制剂。
7.权利要求1所述的芳基杂芳基嘧啶类HIV-1逆转录酶抑制剂在制备用来在有此需要的个体中预防或治疗HIV感染或者预防、治疗或延迟AIDS发作的药物中的用途。
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