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得性免疫缺陷综合症即艾滋病(Acquried immunodeficiency syndrome,AIDS),是由人免疫缺陷病毒(Human immunodeficiency virus,HIV)引起的传染性疾病。自1982年被确定以来,艾滋病在全球迅速蔓延,至今已有上千万人死于该类疾病。
近年来,随着对HIV病毒分子生物学研究的加深,HIV病毒的生物学特征、生命周期以及致病机制得以阐明,针对HIV各个靶点的药物也相继上市,其中HIV蛋白酶抑制剂药物的研制更是居于领先地位。在研究过程中,人们逐渐认识到HW蛋白酶(HWProtease)所催化的HIVgag和gag-pol基因产物的水解过程对于HIV病毒颗粒的成熟至关重要,因此抑制HIV蛋白酶也就能有效的阻止HIV的复制。根据这一思路人们合成了多种HIV蛋白酶抑制剂并在临床上取得了令人满意的疗效,但是由于HIV病毒易变异的特点,耐药性的问题也随之出现,因此,寻找新型HIV蛋白酶抑制剂仍是现价段研究人员急需解决的问题。
本论文的主要工作有以下两个方面:首先,我们对蛋白酶抑制剂类药物关键中间体(2S,3S)-N-叔丁氧羰基-1,2-环氧-4-苯基丁烷(CAS:98737-29-2)的合成方法进行研究。然后,我们根据底物肽结构、HIV蛋白酶作用机理以及现有上市药物的结构特点,设计了一系列新型P2结构的蛋白酶抑制剂并将其合成。
本论文以L-苯丙氨酸为起始原料,经Boc保护、羧基活化、亚甲基亲核反应、氯甲基酮生成、还原、环合共六步反应成功的将关键中间体进行合成。整个路线步骤较少,反应条件温和,试剂便宜易得,不需柱层析,真正达到了成本低廉、操作简单、产率可观、易于工业化生产的目标。
本论文在P2位引入L羟脯氨酸基团,通过对其进行结构修饰,得到了一系列新的化合物,为确定其可行性,我们利用计算机辅助药物设计软件SYBYL8.0和AUTODOCK4.0对所设计化合物与蛋白酶分子进行对接实验,得到了满意的结果。最后,在已有文献基础上,我们对其合成进行研究,最终将所设计化合物全部成功合成并进行活性测试。
体外抗HIV-1蛋白酶初步活性筛选结果显示,我们所设计以羟脯氨酸作为P2结构的化合物具有良好的HIV-1蛋白酶抑制活性。有四个化合物在0.08ug/ml时,对H1V-1蛋白酶的抑制率接近或超过90%。其中,与羟脯氨酸羧基相结合基团为甲氧基或氨基(HYPB、HYPC)时活性最好;当羧基与芳胺连接时,对位单取代芳胺的活性要明显好于其他衍生物,说明芳环上的取代基影响整个分子的构象及其与HIV-1蛋白酶的结合。
总之,我们以HIV-1蛋白酶为靶点,根据拟肽类蛋白酶抑制剂设计原理,结合计算机辅助药物试剂,设计并合成了一系列以羟脯氨酸为P2结构的新型HIV-1蛋白酶抑制剂。通过对所设计化合物体外抗HIV-1蛋白酶初步活性结果分析,我们对其构效关系进行探讨,为以后该类化合物进一步的结构改造和优化奠定了基础。