吗啉类衍生物的合成与HIV-1蛋白酶抑制活性的研究.docx

背景介绍

艾滋病，又称获得性免疫缺陷综合征（AcquiredImmuneDeficiencySyndrome，AIDS），是人类因感染免疫缺陷病毒（HumanImmunodeficiencyVirus，HIV）而导致免疫缺陷，并引发一系列机会性感染及肿瘤的综合征。根据联合国艾滋病联合规划署（JointUnitedNationsProgrammeonHIV/AIDS,UNAIDS）统计，自1981年首次报告发现艾滋病病例，截至2020年底，AIDS已造成全球7930万人感染，累计死亡人数3630万。作为全球十大致命性疾病之一，艾滋病对人类的生命健康和社会发展造成了严重的威胁。因此，研发新型的抗HIV药物是治疗艾滋病的根本途径。

文章亮点

1.为探索有效的抗HIV-1活性化合物，通过开环反应、磺酰基取代反应、还原反应、氧化反应、脱Boc保护基反应、甲氨基取代反应、酰胺缩合反应等步骤设计合成7个吗啉类目标化合物，并经1HNMR?、13CNMR和HR-MS进行结构确证。

2.利用荧光共振能量转移方法进行体外HIV-1蛋白酶抑制活性评价，研究结果显示该类化合物具有一定的HIV-1蛋白酶抑制活性，为该类化合物的进一步优化改造提供了依据。

内容简介

1??实验部分

1.1??主要仪器与试剂

1.2??实验方法

化合物(1S，2R)-1-苄基-2-羟基-3-(异丁胺)氨基甲酸叔丁酯（2）、(1S，2R)-1-苄基-2-羟基-3-(N-异丁胺-4-甲氧基苯基磺酰胺)氨基甲酸叔丁酯（3a）～(1S，2R)-1-苄基-2-羟基-3-(N-异丁胺-4-甲磺酰基苯基磺酰胺)氨基甲酸叔丁酯（3g）、N-[(2R,?3S)-2-羟基-3-氨基-4-苯基丁烷]-N-异丁基-4-甲氧基苯磺酰胺（4a）～?N-[(2R,?3S)-2-羟基-3-氨基-4-苯基丁烷]-N-异丁基-4-甲胺基苯磺酰胺（4i）的合成参照文献[24]（如图1所示）。

图1?目标化合物的合成路线

1.3??HIV-1蛋白酶抑制活性的测定

以（Arg-Glu(EDANS)-Ser-Gln-Asn-Tyr-Pro-Ile-Val-Gln-Lys(DABCYL)-Arg）（AnaSpec）为底物，底物切点两侧分别标记Edans和Dabcyl发色团。HIV-1蛋白酶在大肠杆菌中表达并纯化，蛋白酶使用PD-10柱脱盐。

1.4??分子对接

以化合物T2为代表，利用Schr?dingersuite2020-3（Maestro12.4）软件进行分子模拟对接。HIV-1蛋白酶晶体结构（PDB-ID:4mc9）来源于蛋白质数据库。

2??结果与讨论

2.1??芳香硝基化合物选择性还原合成芳香羟胺化合物

芳香硝基化合物在还原过程中生成中间体芳香羟胺，羟胺很容易迅速被还原为氨基，因此芳香硝基化合物在还原合成芳香羟胺化合物的过程中需要严格控制条件，提高反应选择性（如图2所示）。

图2??芳香硝基化合物的还原

2.2??抑制活性的测定

进行目标化合物对HIV-1蛋白酶的抑制活性测试。实验结果表明，吗啉类衍生物T1~T7对蛋白酶表现出不同程度的抑制活性，其中化合物T2的IC50为30.23nmol/L。

2.3??分子对接结果

化合物T2与HIV-1蛋白酶的分子对接模拟如图3所示，化合物T2能够较完整地嵌入到HIV-1蛋白酶的活性腔中，并与蛋白酶活性位点的氨基酸残基形成直接或间接（水分子介导）的氢键作用力。

图3??化合物T2与HIV-1蛋白酶结合2D图

3??结论

本研究设计、合成了7个包含有不同取代基的吗啉类衍生物，并利用荧光共振能量转移方法进行体外HIV-1蛋白酶抑制活性评价，结果显示该类化合物具有一定的HIV-1蛋白酶抑制活性，且取代基为给电子基团的化合物活性明显优于取代基为吸电子基团的化合物。此外，分子对接结果揭示了该化合物与蛋白酶的可能的结合方式，为进一步的相关研究奠定了基础。