新型苯并噻唑类NS5A抑制剂的设计、合成和抗HCV活性研究及其它研究

摘要

本论文由两个部分组成:第一部分是以丙型肝炎病毒(Hepatitis C Virus，HCV)非结构蛋白NS5A抑制剂GL100953为先导化合物，设计合成了新型苯并噻唑类抗HCV化合物，并对其生物活性进行了测试和评价;第二部分是发现了一种新颖的多取代苯类化合物合成方法，即以噻唑烷二酮或罗丹宁构建的螺环化合物为底物，经氢氧化钾处理一步构建得到多取代苯类化合物。 一、新型苯并噻唑类HCV NS5A抑制剂的设计、合成和抗HCV活性研究 全球目前约有1.7亿人感染了HCV病毒，且感染发病率还在逐年递增，已经成为一种受到高度重视的健康危害。如得不到有效治疗，HCV感染还会导向发展为肝硬化和肝癌。目前主要使用利巴韦林和聚乙二醇干扰素联合治疗HCV感染，但是该治疗方案能发挥效用的基因型有限，效果不佳，并容易引起耐药。非结构蛋白NS5A是HCV RNA复制必不可少的关键病毒蛋白，基于NS5A研发抗HCV新药是目前的热点领域。 本研究课题以HCV NS5A抑制剂GL100953为先导化合物，开展了苯并噻唑类新型抑制剂的设计、合成和抗HCV活性研究。首先，对先导化合物GL100953的苯基噻唑母核进行了骨架跃迁研究，发现了苯并噻唑类化合物GL110509的抗HCV抑制活性优于先导化合物GL100953。其次，对化合物GL110509的酰胺部分进行构效关系研究，设计合成了酰胺类(A01-A13)、胺类(B01-B02)、磺酰胺类(C01-C03)和双磺酰胺类(D01)四类化合物。其中，化合物B02、C03和D01的抗HCV抑制活性最为突出，IC50值分别为1.46μmol·L-1、5.76μmol·L-1和2.99μmol·L-1。在此基础上，对双磺酰胺衍生物D01进行结构优化，发现2-氟衍生物D02具有最佳的抗HCV抑制活性和选择性，其抑制活性达到纳摩尔级(IC50值为486.2 nmol·L-1)，并且细胞毒性低(CC50＞50μmol·L-1)。在2-氟衍生物D02的基础上，进一步优化另一侧脯氨酸上取代基。发现去除苄氧羰基后所得化合物D15抑制活性(IC50=0.4μmol·L-1)与D02(IC50=0.49μmol·L-1)基本相当，说明苄氧羰基对化合物的抑制活性贡献不大。但在脯氨酸上引入3-苯丙酰基后，化合物D19的活性比D02提高了约2.5倍，IC50值达到0.19μmol·L-1是所有目标化合物中抗HCV抑制活性最强的。此外，D19的细胞毒性非常低，CC50值大于50μmol·L-1，选择性指数SI大于357，是一个比较有前景的先导化合物，值得进一步结构优化。由于目前还没有NS5A相关分子水平筛选模型的报道，本课题组初步建立了基于表面等离子共振(SPR)的检测方法，可用于评价化合物与NS5A的相互作用。 二、五取代苯类化合物的合成新方法研究 多取代苯类化合物是常见且应用广泛的功能分子，常用作化工产业中重要的中间体和有机材料，并且普遍存在于药物中。但是现有多取代苯类化合物的合成方法存在诸多缺陷，例如反应条件苛刻，需要使用过渡金属或重金属催化剂参与反应，相对合成成本较高，多采用甲苯、乙腈等有毒溶剂等。 本课题组前期基于噻唑烷二酮或罗丹宁构建了螺环化合物。进一步研究发现以氢氧化钾为碱，EtOH/H2O混合液(1∶1)为溶剂，可经一步反应合成五取代苯类化合物。该方法具有较高的收率(50.26％～73.26％)，并且具有良好的底物适用范围，使用的氢氧化钾廉价易得，使用的溶剂较为绿色环保。该方法不仅提供了一种全新的、经济的、绿色环保的多取代苯类化合物合成方法;而且新合成的多取代苯类化合物同时具有醛基、酚羟基和酰胺基三种活泼性的反应基团，可进行进一步衍生化，因此也可作为重要的医药和染料化工原料进行开发。 综上所述，本研究共设计合成得到64个以苯并噻唑为母核的抗HCV新化合物，并完成了一项多取代苯合成新方法学研究。本论文的创新点在于:(1)设计合成得到了新型苯并噻唑类NS5A抑制剂，发现多个化合物的抗HCV活性达到了nM级。尤其是化合物D19具有高效低毒的特点，为开发抗HCV创新药物提供了高质量的先导结构，为NS5A相关的化学生物学研究提供了新颖的分子探针;(2)发展了一项多取代苯合成新方法，具有反应效率高，绿色环保，易衍生化等优点。

目录

声明

摘要

缩略词表

第一章 抗丙型肝炎病毒药物作用靶标和小分子抑制剂研究进展

一、细胞表面受体CD81抑制剂

二、膜融合抑制剂

三、膜蛋白P7抑制剂

四、IRES抑制剂

五、NS3蛋白酶抑制剂

六、非结构蛋白NS4A抑制剂

七、非结构蛋白NS4B抑制剂

八、非结构蛋白NS5A抑制剂

九、非结构蛋白NS5B抑制剂

十、展望

参考文献

第二章 新型苯并噻唑类NS5A抑制剂的设计、合成和抗HCV活性研究

一、设计思想

二、化学合成

三、体外抗HCV活性和构效关系

(一)骨架跃迁衍生物

(二)酰胺类衍生物

(三)胺类衍生物

(四)单磺酰胺类衍生物

(五)双磺酰胺类衍生物

四、结论

五、实验部分

(一)化学实验

(二)生物实验

参考文献

第三章 五取代苯类化合物的合成新方法研究

第一节 多取代苯类化合物功能和合成方法研究进展

一、多取代苯类化合物的应用

二、多取代苯类化合物的合成方法

三、本课题组相关研究内容

参考文献

第二节 五取代苯类化合物的合成新方法研究

一、设计思想

二、反应条件考察

三、底物适用范围的研究

四、产物绝对构型的鉴定

五、反应机理的推断

六、化学实验部分

参考文献

在读期间发表论文和获奖情况说明

致谢

附录