非核苷类HIV-1逆转录酶抑制剂二芳基三嗪及6-萘氧基、6-(α-氰基苄基)取代S-DABO类似物的设计、合成及构效关系研究

非核苷类HIV-1逆转录酶抑制剂二芳基三嗪及6-萘氧基、6-(α-氰基苄基)取代S-DABO类似物的设计、合成及构效关系研究

论文摘要

由人类免疫缺陷病毒(HIV)感染而引起的艾滋病(AIDS)是目前医学界难以治愈的顽疾之一。以逆转录酶(RT)为靶点是开发抗艾滋病毒药物的热点。本文第一章综述了二芳基三嗪(DATA)和二氢烷氧苄基酮(DABO)两类非核苷类逆转录酶抑制剂(NNRTIs)的结构与活性的关系(SAR),揭示DATA类化合物中,与三嗪环C-2位相连的对氰基苯胺基(Ar2)为活性必需,氰基与Glu138以偶极相互作用;另一芳环(Ar1)通过-O-,-NH或-CH2-与三嗪环的C-6位相连,Ar1处于一个由Y181,Y188和W229组成的体积较大的疏水腔穴,在这部分引入适当大小体积的取代基,有利于活性的提高;母环的C-4位结合于酶的开口部分,留有较大的改造余地。S-DABO类化合物是以其C-6位芳环干扰HIV-1逆转录酶结合口袋(NNBP)中的Tyr188和Tyr181等氨基酸残基的构象而起作用,C-2位取代基位于NNBP中的柔性部位,由于诱导契合,C-2位取代基可以是结构差异比较大的基团,如为烷基硫基、芳烃基硫基等。第二章选择35个已知DATA类化合物,用比较分子场分析(CoMFA)法研究了它们的构效关系,建立了3D-QSAR模型。构效关系研究表明Ar1引入适当体积的取代基有利于活性的提高,三嗪环的C-4位上可容纳给电子基团。Ar2与三嗪环相连的区域较低的电子云密度有利于抗病毒活性的提高。第三章第一部分首先以已知的DATA类化合物R106168和R120393为先导物,根据体积和表面积的理论计算并结合上述3D-QSAR,对DATA类化合物作如下的结构修饰:1)苯环变换为空间体积较大的萘环(增加与RT中Y181,Y188和W229氨基酸残基的Л-Л堆积作用):2)C-4引入斥电子的胺基和叠氮基;3)部分化合物Ar2环上引入F(改善与脂溶性、吸收、分配等相关的生物学性质)。本章第二部分以本课题组先前开发的S-DABO类为先导物,对这一系列作如下的结构改造:1)S-DABO嘧啶环6-位亚甲基上引入吸电子氰基,以增加与RT氨基酸残基Tyr181或Try188的Л-Л相互作用;2)生物电子等排体氧代替嘧啶环6-位亚甲基以观察对活性的影响。据此设计并合成目标化合物90个,包括69个DATA系列化合物和21个S-DABO类衍生物,所有新化合物均经过1H NMR、13C NMR、MS和IR确证。第四章对所有的目标物进行了细胞水平的抗HIV活性研究,结果表明42个DATA类衍生物(xyz-11~xyz-97,xyz-F01~xyz-F22,xyz-F61~xyz-F87,IC50为0.0080±0.004~4.91±0.78μM)的活性均优于对照品DDI。值得一提的是,DATA系列化合物xyz-31,xyz-61,62和xyz-80,81 IC50值为0.00409±0.00097~0.0097±0.0042μM,具有较高选择指数(SI:5000-44400);xyz-32,xyz-62,66和xyz-80,82对变异病毒株RES056(Y181C和K103C)也显示出很好的抑制作用。而在S-DABO系列化合物中,仅L1,J3,J4具有一定的抗HIV-1活性(IC50为240~303μM)。第五章探讨了DATA类化合物的构效关系,建立了2D-QSAR方程和3D-QSAR模型。基于化合物xyz-62和xyz-66的分子对接模型,研究了它们的作用机制,为进一步合理设计和寻找高效低毒的HIV-1 RT抑制剂,奠定了理论基础。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 非核苷类HIV-1逆转录酶抑制剂DATA及DABO类似物的研究进展
  • 第一节 引言
  • 1.1 HIV的结构和复制
  • 1.2 HIV-1逆转录酶(RT)的结构和功能
  • 1.3 HIV-1 RT抑制剂
  • 第二节 DATA类NNRTIs的研究进展
  • 2.1 结构修饰与SAR研究
  • 2.2 SAR总结
  • 第三节 DABO类NNRTIs的研究进展
  • 3.1 C-2位结构修饰与SAR研究
  • 3.2 C-6位结构修饰与SAR研究
  • 3.3 C-5位结构修饰与SAR研究
  • 参考文献
  • 第二章 DATA类HIV-1抑制剂三维定量构效关系和分子对接研究
  • 第一节 DATA类化合物三维定量构效关系
  • 1.1 分子三维结构模建
  • 1.2 分子叠合
  • 1.3 3D-QSAR分析
  • 1.4 结果和讨论
  • 第二节 DATA类化合物与HIV-1RT活性位点对接研究
  • 2.1 对接方法
  • 2.2 结果和讨论
  • 参考文献
  • 第三章 目标化合物的设计与合成
  • 第一节 DATA类逆转录酶抑制剂的目标分子设计与合成
  • 1.1 DATA类逆转录酶抑制剂的目标分子设计思路
  • 1.2 DATAs的合成路线概述
  • 1.3 结果与讨论
  • 1.4 实验部分
  • 1.5 DATA目标化合物的结构表征和波谱解析举例
  • 第二节 S-DABO类HIV-1逆转录酶抑制剂的目标分子设计与合成
  • 2.1 S-DABO类HIV-1逆转录酶抑制剂的目标分子设计思路
  • 2.2 S-DABO类的合成路线概述
  • 2.3 结果与讨论
  • 2.4 实验部分
  • 2.5 结构表征和波谱解析举例
  • 参考文献
  • 第四章 化合物抗HIV活性测试及结果讨论
  • 第一节 化合物抗HIV活性测试
  • 第二节 DATA类目标化合物抗HIV活性总结
  • 第三节 S-DABO类目标化合物抗HIV活性总结
  • 参考文献
  • 第五章 DATA类目标化合物的构效关系研究
  • 第一节 QSAR研究方法
  • 1.1 2D-QSAR方法
  • 1.2 3D-QSAR方法
  • 1.3 2D-QSAR 3D-QSAR和数据库相结合
  • 第二节 目标化合物QSAR研究
  • 2.1 2D-QSAR研究
  • 2.2 3D-QSAR研究
  • 第三节构效关系总结与展望
  • 参考文献
  • 第六章 二芳基三嗪和二芳基嘧啶类活性差异比较
  • 参考文献
  • 第七章 论文总结与展望
  • 附录一 部分化合物图谱
  • 附录二 缩略语表
  • 博士期间发表论文
  • 致谢
  • 相关论文文献

    • [1].S-DABO类非核苷类逆转录酶抑制剂分子对接及Field-Based QSAR研究(英文)[J]. Journal of Chinese Pharmaceutical Sciences 2017(07)
    • [2].S-DABO类逆转录酶抑制剂的Topomer CoMFA及分子对接[J]. 陕西科技大学学报 2018(06)

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