咪唑并[1,2-a]嘌呤类化合物的合成和抗病毒抗肿瘤作用研究

摘要 病毒性疾病和肿瘤为当今严重危害和影响人类健康的疾病.在人类的传染病中,病毒性疾病高达60％-65％.目前,应用于临床的抗病毒药物仅三十余种,尚无非常有效的抗病毒药物.癌症也是我国人口死亡最多的原因之一,以干扰肿瘤细胞DNA合成为目的核苷类抗代谢药物是抗肿瘤药物中一个重要组成部分.参与DNA合成过程的许多酶都可能作为抗肿瘤药物的作用靶点. 本论文根据开环核苷类化合物的构效关系和作用机制,以阿昔洛韦(ACV)和更阿昔洛韦(GCV)为先导化合物,借鉴应用前药原理设计缬昔洛韦(VALACICLOVIR)、缬更昔洛韦(VALGANCICLOVIR)的成功经验,设计合成了三类(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类)共182个目标化合物.同时,从得到的副产物具有广谱的抗肿瘤活性得到启发,结合N-9甲基芳香(杂)环取代的鸟嘌呤衍生物对嘌呤核苷磷酸化酶(PURINE NUCLEOSIDE PHOSPHORYLASE,PNP)具有较好的抗肿瘤活性的特点,又设计合成了四类(Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ类)共152个目标化合物.共计合成了七类334个化合物,均为未见报道的新化合物.新化合物经质谱、核磁共振、元素分析或高分辨质谱等确证结构. 七类化合物结构如下: 〓 本论文对重要中间体鸟嘌呤和先导化合物阿昔洛韦和更昔洛韦的合成方法进行了研究.得到了目标化合物,用于进一步合成相应的三环化合物.其中鸟嘌呤的合成系采用"一锅法"进行,步骤短,方法简便,稳定性好,适合工业化生产,由正申请中国专利. 以不同的α-溴酮与阿昔洛韦或更昔洛韦进行环合反应,得到了含不同C-6取代的咪唑并[1,2-A]嘌呤核苷类似物(第Ⅰ类化合物).由于大芳香环共轭双键的分子内转移,在N-烷基化时,可能产生三种异构体.通过分子力学计算,设计热力学控制反应条件,用碳酸钾/DMF进行N-5烷基化,制得N-5取代的第Ⅱ类化合物. 运用前药原理,选择用L-CBZ-缬氨酸对含ACV侧链的部分第Ⅰ类化合物进行酯化反应,得到的酯再经氢化去保护后,制成第Ⅰ类化合物的L-缬氨酸酯(即第Ⅲ类化合物),可明显改善其水溶性. 设计和建立了鸟嘌呤N-7或N-9烷基化的合成方法,并通过?HNMR鉴别两位置异构体.并用叔丁醇钾/DMSO/α-溴酮进行环合反应制备第Ⅳ和Ⅵ类化合物.再经N-烷基化反应得到第Ⅴ和Ⅶ类化合物. 体外抗病毒活性研究表明:含ACV、GCV侧链的咪唑并[1,2-A]三环化合物(第Ⅰ类)中部分化合物有较好的抗HSV-Ⅰ活性.C-6取代基为对甲苯基(Ⅰ-19)、对乙酰氨基苯(I-4)及萘环(Ⅰ-7)的具ACV侧链的化合物活性最强,其MIC为2.5μG/ML,与ACV活性(1-2μG/ML)相当.含GCV侧链的化合物中,C-6取代基为苯环或取代苯环时,显示出较好的抗HSV-Ⅰ活性.C-6苯环上引入卤素(如氟、溴、氯,即Ⅰ-23,Ⅰ-25,Ⅰ-30)抗HSV活性较强,MIC都为2.5μG/ML.C-6位为甲苯、二甲苯、噻吩环取代时,也有较强的抗HSV活性,MIC分别为2.5、2.5及5μG/ML.构效关系研究表明:C-6位的苯环对位有吸电子基取代时活性好于苯环对位有推电子基取代.ACV、GCV侧链上的游离羟基,对维持活性十分重要,将其酰化成酯,如乙酯,活性大大下降.C-2位引入溴,化合物的抗病毒活性也会下降.而当5位氮原子烷基化后,化合物的抗病毒活性则基本消失. 用L-缬氨酸保护侧链端羟基的第Ⅲ类化合物中,化合物Ⅲ-1、Ⅲ-3、Ⅲ-4的MIC为2.5UG/ML,与ACV的活性(1-2UG/ML)相似.此外,溶解度试验显示,此类化合物的水溶性远远好于第Ⅰ类化合物,有进一步研究价值. 采用分子力学和量子力学方法,对部分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类三环化合物的构效关系进行了研究,结果显示两个芳香环的二面角小于30度时,化合物的活性较好;5位氮原子的电荷值小于-0.22时,也有利于化合物活性的维持.对深入该化合物的构效关系研究及指导新化合物的合成具有指导意义. 对合成的部分第Ⅰ、Ⅱ类化合物进行的抗肿瘤研究发现,部分第Ⅱ类化合物在抗人体60株肿瘤细胞活性的体外筛选中显示广谱的抗肿瘤活性,其活性的对数平均值(10G值)在5.0左右(即平均MIC在10M左右).其中Ⅱ-1、Ⅱ-4、Ⅱ-15、Ⅱ-16、Ⅱ-18、Ⅱ-25的对数平均值在5.0以上.其余第Ⅱ类化合物中有13个化合物对L1210和HUT 78肿瘤细胞具有抑制活性.它们抑制L1210和HUT 78的IC都在10M左右.抗L1210活性低于阳性对照6-MP(3.05?*10M),但抗HUT 78活性与阳性对照6-MP(1.62?*10M)相似. 在N-3取代的第Ⅳ、Ⅴ类化合物中,Ⅳ类化合物中有约四分之一对鼠的L1210白血病细胞有抑制活性,其IC一般在10M左右.3个化合物对人淋巴肿瘤细胞HUT78有抗肿瘤活性,其IC与阳性对照6-MP在同一数量级.Ⅴ类化合物中有16个化合物有抗肿瘤活性.其抑制L1210的IC一般在10M左右,其中Ⅴ-12的IC在5.8*10M.此外,有7个化合物对HUT78有抗肿瘤活性.其IC与阳性对照6-巯基嘌呤在同一数量级. 在N-1取代的第Ⅵ、Ⅶ类化合物中,Ⅵ类化合物中有9个化合物有抗肿瘤活性.其对鼠的L1210白血病细胞的IC一般在10M左右,但小于阳性对照6-巯基嘌呤.这类化合物的N-7位均有间氯苄基取代或2-呋喃甲基取代.此外,有5个化合物对人淋巴肿瘤细胞HUT78有抗肿瘤活性.其中Ⅵ-34的IC在1.59*10M,与阳性对照6-MP(1.62?*10M)活性相似.Ⅶ类化合物因N-5取代几乎丧失抗肿瘤活性. 本论文研究结果提示,部分三环化合物值得进一步深化研究.