Seco-DCK/DCP类新化合物的设计合成及生物活性研究和Rimexolone合成方法研究
本论文研究进行了下列两方面的工作: (一)Seco-DCK/DCP类新化合物的设计合成及生物活性研究 Suksdorfin(1)是美国北卡大学药学院K.H.Lee课题组从植物Lomatium Suksdorfii的果实中分离而得的双氧杂三环稠杂环化合物,具有明显抗HIV活性。Lee小组以此化合物为先导,进行了一系列的结构修饰和生物活性观察,先后获得4-甲基-DCK(11)和2-乙基-DCP(20)等化合物,其极低的EC50值和极高的TI值引起了极为广泛的关注。 最近的药理作用机理研究表明,HIV-1逆转录酶可能是DCK类化合物的作用靶点,DCK类化合物不明显抑制依赖RNA的DNA合成,而对依赖DNA的DNA聚合酶的活性具有强的抑制作用,这一独特的作用位点使得DCK/DCP类化合物极具成为临床用药的潜力。因此,对DCK/DCP类化合物进一步的化学修饰和结构改造研究,进而揭示其结构与活性之间的关系,一方面可以为寻求活性更好的先导化合物提供信息和线索,同时还可通过化合物的活性及化合物上各基团的特性,探测与之相结合的作用靶点生物大分子的模型和结构状况,对研究这类化合物的分子药理作用机制具有重要的学术意义。 近年来,本课题组相继完成了用N,N-,O,N,N,O-,O,S-,S,O-及O,C-分别代替DCK类化合物中A环或C环原有的氧原子而形成的三环稠杂环衍生物的合成及生物活性测试,其中7-S-DCK(23d)和1-S-DCK(24b)显示出优异的抗HIV活性。 本课题组还对DCK三环进行多位点切割,设计并合成了分别将A环和C环打开的两类Seco-DCK衍生物并进行了生物活性测试,发现化合物31c的HIV抑制活性明显高于DCK类化合物;另外,在MT4-LTR-EGFP cell的两个变异耐药病毒株模型检测中,化合物31c也显示比4-甲基-DCK(11)高的抑制活性。Seco-DCK类化合物的研究进展,是DCK/DCP系列HIV抑制剂研究中的一个结构上的新突破。 结合课题组Seco-DCK类化合物研究已取得的良好结果和前期研究中发现一些硫原子取代衍生物活性好于相应的含氧化合物,根据已获得的初步构效关系,本课题设计了Seco-1-S-DCK/DCP衍生物(36)和Seco-7-S-DCP衍生物(37)两个系列的目标化合物,进行合成和生物活性探索。 纵观目前经筛选得到的抗HIV活性良好的DCK/DCP类衍生物,都具有Camphanoyl酯结构,考虑到酯基在代谢过程中较易水解,造成代谢复杂性,本课题还设计了如下将樟脑酰氧基替换为樟脑烷氧基的Seco-DCP9-位醚类衍生物(38),进行合成和生物活性探索,以考察酯基在结构上是否为必须。这些目标化合物均属新结构杂环化合物,对于它们的合成在化学上存在着一定的探索性,本课题的研究将对积累该类杂环化合物的合成方法和认识新结构类型性质具有一定的学术意义。 在Seco-1-S-DCK/DCP衍生物合成研究中,本论文完成了: 1)以间苯二酚和2,6-二羟基甲苯二种底物为起始原料探索了合成1-硫杂-苯并-吡喃酮二环母核的研究,建立了以间苯二酚为原料经五步反应合成1-硫杂-苯并-α-吡喃酮二环中间体的合成路线,总收率为13.69％,且所需试剂均较为廉价易得,反应操作较为简便;为进一步拓展1-S-DCK类衍生物的研究工作创造了便利条件。 2)以间苯二酚为原料完成了两个1-S-Seco-DCK目标化合物(36a,36b)以及两个目标化合物类似物(73,75)的合成,并送生物活性的测定。 在Seco-7-S-DCP衍生物合成研究中分别进行了以2,6-二羟基甲苯和间苯二酚为起始物的两条合成路线的探索。在以2,6-二羟基甲苯为原料的路线探索中,成功地引入了7-S,但由于硫原子特殊的反应行为未能完成对8-位甲基的改造;在以间苯二酚为起始物的路线探索中,已顺利地完成了7-S的引入,完成了7-S-Seco-DCP类目标化合物前体的合成,目前正在积累关键中间体97;进一步开展8-位上甲基取代基的修饰。 在Seco-DCP9-位醚类衍生物合成研究中,以2,6-二羟基甲苯为起始原料完成了三个Seco-DCP9-位醚类目标化合物(38a,38b,38c)的合成并送生物活性测定。 对上述合成得到的目标化合物和部分新结构中间体送抗HIV生物活性测试;目前,大部分化合物的活性测试还在进行中;根据已获得的初步筛选结果,可以得出以下新认识: (1)Seco-DCP9-位醚类衍生物化合物38c仍保留了较好的活性,为DCK/DCP樟脑醚类化合物的继续研究提供了线索,而醚键的稳定性大于酯键,相较而言,醚类化合物的代谢更简单,有利于提高成药性。 (2)从三个Seco-DCP9-醚类化合物38a,38b和38c的活性数据比较可以看出,7-位异丙基取代活性最优,这与前人在对三环类型的DCK类似物的研究中,所总结的相应位置的构效关系一致。 (3)两个不含Camphanoyl酯基的Seco-DCP含硫衍生物92和93对多药耐药病毒株显示了一定程度的抑制活性,尤其是化合物93的活性较好、TI值达到了14.81以上,提示可能樟脑酯基在对耐药病毒株的抑制活性中不是必需基团,有进一步研究的空间。 以上新信息对该领域研究的继续深入和靶分子的结构和药理作用机制探索均具有学术上的参考意义和启示作用。 在合成研究工作中,发现了一些化合物及反应的特殊化学行为和性质,并对其进行了较细致的研究和探讨,主要有： (1)在参照文献(C.K.Lau et al.J.Org.Chem.1987,52:1690-1673.)方法构建1-硫杂A环的合成研究中,通过1HNMR、NOEDS、HMBC和最终产物的X衍射分析,确证了环合产物及其烷基化产物的结构,与该文献关于S-芳基二甲基硫代氨基甲酸酯在NaH作用下环合报道的产物结构不一致,揭示了该文献报道的产物结构可能有误。并根据实验结果,对该反应产物形成的机理作了补充和讨论。 (2)在以二甲基硫代氨基甲酰氯为试剂,合成O-芳基二甲基硫代氨基甲酸酯的研究中,通过探索用CH3OH代替DMF作为反应溶剂,使反应得到大幅度改进,缩短了反应时间,简化了反应操作,且反应收率从50％提高至95.8％。由于醇本身是可与酰氯发生反应的分子,一般不是用酰氯试剂进行酯化反应的优选溶剂,对本反应用甲醇为溶剂得到改进的结果,作了讨论。 (3)在利用化合物91为底物,企图利用Newman-Kwart重排反应将7-酚羟基转化为7-硫代化合物的研究中,意外发现8-位甲基上的苄位醇羟基在温和的条件下会优先发生重排而得到相应的硫代甲基衍生物92,文献报道Newman-Kwart重排一般均需在高温下才能发生,且通过醇羟基的二甲基硫代氨甲酸酯的Newman-Kwart重排,将醇氧原子转化为硫的报道还较为少见;同时反应中还得到相应的二甲基双硫代氨甲酸酯化合物93。除这两个意外产物化合物92和93结构的确定做了讨论外,并对它们的形成机制和生成条件做了初步的研究和讨论。 (4)探索了2-乙基-7-甲氧基-8-甲基-4H-色烯-4-酮(98a)不同条件下所得的不同溴代反应产物;经反应条件的优化,能以较好的收率得到所期望的关键中间体苄位单溴代产物。 (二)Rimexolone合成方法研究 Rimexolone为新型的糖皮质激素类药物;目前其化学合成方法均存在着步骤繁琐,操作困难,工艺单耗高,污染重等诸多缺点,本部分的研究通过对文献合成方法中多步反应的创新性改进,完成了Rimexolone前体16α,21-二甲基-11β,20-二(三甲基硅醚)-孕甾-1,4,17(20)-三烯-3-酮(118)的合成,使相应合成步骤的收率显著提高,且革除了昂贵有毒试剂的应用,简化了反应条件和操作。较突出的创新性改进如下: (1)用21-位氯化物代替21-位磺酸酯化合物作为制备1,4-二烯-11β,17α-二羟-孕甾-3,20-二酮(114)的中间体,收率较原文献方法大大提高;且在碘代-还原反应中用催化量的NaI代替原文献方法2摩尔配比的NaI用量,用Na2S2O4替代文献中的Na2S2O3/NaHSO3,不但使得产品外观和质量得以提高,同时节省了试剂又具有环保意义;“一锅法”操作,省时省力。 (2)通过多种条件的细致研究和对实验结果的理论分析,采用廉价易得的t-BuOLi代替文献中LiN(TMS)2作为碱,高效地完成了21-位甲基的引入,经平行实验对比,收率高于文献方法;同时将文献反应条件需在-60—-65℃的低温下进行,改为操作更为方便的冰盐浴条件。在此基础上,对该改进的方法进行了拓展研究,多种底物用此法引入21-位甲基,均得到满意结果,表明该方法在有机合成中具有一定的普遍性和应用价值;鉴于近年来发现一些21-烷基取代的甾体化合物具有独特的药理作用特点,该方法的建立可能在此领域药物研究的结构修饰中有参考和应用价值。 (3)用CuCl催化的CH3MgI代替文献中昂贵有毒的(CH3)2Cu(CN)Li试剂,完成了16-位甲基的引入,收率与文献方法相近。
Seco-DCK/DCP类化合物;生物活性;Rimexolone激素;药物设计;结构修饰;合成工艺;功能基团
复旦大学
博士
药物化学
仇缀百;夏鹏
2010
中文
R914.2
209
2012-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）