УДК 547.85"4.057
СИНТЕЗ ю-(2-АРИЛ-1,3-ДИОКСОЛАН-2-ИЛ)АЛКИЛЬНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ ПУРИНОВ И ИХ АКТИВНОСТЬ В ОТНОШЕНИИ ОБРАТНОЙ ТРАНСКРИПТАЗЫ ВИЧ
© 2015 г. В. В. Комиссаров, В. Т. Валуев-Эллистон, О. Н. Иванова, С. Н. Кочетков, А. М. Крицын#
ФГБУНИнститут молекулярной биологии им. В.А. Энгельгардта РАН, 119991, Москва, ул. Вавилова, 32 Поступила в редакцию 08.05.2014 г. Принята к печати 23.06.2014 г.
Получены новые производные 6-замещенных пуринов посредством алкилирования исходных пуринов различными 2-(ю-хлоралкил)-2-арил-1,3-диоксоланами и родственными соединениями. Изучено ингибирование синтезированными соединениями ОТ ВИЧ. В ряду синтезированных соединений установлены закономерности структура-активность.
Ключевые слова: пурины, полиметиленовые производные, алкилирование, обратная транскриптаза ВИЧ, неконкурентные ингибиторы.
DOI: 10.7868/S0132342315010066
ВВЕДЕНИЕ
При терапии синдрома приобретенного иммунодефицита важную роль играют лекарственные препараты, способные подавлять репликацию вируса иммунодефицита человека (ВИЧ). Такими препаратами в настоящее время являются: ингибиторы сорбции вируса на мембране клетки, ингибиторы слияния вирусной частицы и клетки, ингибиторы протеазы, ингибиторы интегразы, а также ингибиторы обратной транскриптазы ВИЧ двух видов — нуклеозидные и ненуклеозидные (ННИОТ ВИЧ),
Известно более 50 структурно различающихся типов ННИОТ ВИЧ. Среди них существуют как структуры, содержащие 3 ароматических кольца (например Рилпивирин, одобренный FDA (Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США) в 2011 г.), так и соединения, содержащие лишь 2 ароматических фрагмента, соединеных линкером. К последним относятся HI-238 и R100943 [1], для которых была доказана высокая противовирусная активность и улучшенный профиль резистентности по сравне-
Сокращения: ВБИ — 1,8-диазабицикло[5.4.0]ундец-7-ен; Т8Д — толуолсульфокислота; ВИЧ — вирус иммунодефицита человека первого типа; ОТ — обратная транскриптаза; ННИОТ — ненуклеозидные ингибиторы обратной тран-скриптазы.
#Автор для связи (тел., факс: +7 (499) 135-14-05; эл. почта: amk@eimb.ru).
нию с ННИОТ ВИЧ первого поколения (неви-рапин).
Важно отметить, что соединение R100943, содержащее два ароматических кольца, соединенных друг с другом гибким линкером, принимает в гидрофобном кармане фермента конформацию "подковы" ("horseshoe") [1], сильно отличающуюся от "модели бабочки" ("butterfly-like model"), характерной для невирапина и родственных ему трициклических производных [2].
Несмотря на то, что в ходе клинических испытаний было обнаружена гидролитическая нестабильность соединения R100943, обусловленная наличием тиомочевинного фрагмента в структуре линкера [1], интерес к ингибиторам данного типа не снизился. И вскоре было продемонстрировано, что наличие тиомочевинного или мочевинно-го мотивов в составе линкера не является обязательным условием ингибирующей активности подобных соединений [3].
Полиметиленовые производные нуклеиновых оснований с различными ю-функциональными группами в гидрофобной углеводородной цепи дают возможность выяснить отношения структура-функция при их взаимодействии с различными белками. В частности, ранее мы провели поиск ингибиторов интегразы ВИЧ среди 5-(4-галогенфе-нил)-5-оксопентильных производных нуклеиновых оснований [4].
В настоящей работе для поиска новых ингибиторов ОТ ВИЧ была использована концепция,
согласно которой для взаимодеиствия с гидрофобным карманом фермента необходимо наличие двух я-систем и конформационная лабильность, обеспечиваемая протяженным линкером.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Отправной точкой для поиска новых ингибиторов ОТ ВИЧ в настоящей работе послужила структура (I). Ингибирующая активность этого соединения в отношении ОТ ВИЧ была обнаружена нами при скрининге библиотеки производных нуклеиновых оснований, синтезированных нами ранее [5].
В молекуле соединения (I) можно выделить следующие структурные фрагменты: остаток аденина; полиметиленовый линкер; арильный радикал; ди-оксолановый цикл. В предварительных испытаниях было установлено, что производные нуклеиновых оснований пиримидинового ряда и гуанина, аналогичные (I), не ингибируют ОТ ВИЧ. Присутствие в молекуле обнаруженного нами ингибитора диоксоланового фрагмента также необходимо, так как соответствующий фенон, полученный кислотным гидролизом производного (I), не подавляет активность ОТ ВИЧ.
Рилпивирин
//х
А
Невирапин
(I)
Синтез 6-замещенных пуринов
В рамках настоящей работы нам представлялось интересным синтезировать соединения, в которых остаток 6-замещенного пуринового гете-роцикла отделен от фенильного радикала и диок-соланового (или аналогичного) фрагмента поли-метиленовым линкером и изучить их способность ингибировать ОТ ВИЧ.
Наиболее рациональной представлялась стратегия синтеза целевых соединений на основе реакции алкилирования. Соответственно, первоначально было необходимо синтезировать алкили-рующие реагенты посредством ацилирования бензола или его замещенных производных хлоран-гидридами ю-хлоркислот [6, 7] по реакции Фриде-ля-Крафтса. Были использованы хлорангидриды: 3-хлорпропановой, 4-хлорбутановой, 5-хлорпен-тановой и 6-хлоргексановой кислот. В качестве арильного компонента применены: бензол, толуол, м-ксилол, фтор-, хлор-, бром-, этил-, изо-пропил- и метокси-бензолы. Последующее продолжительное кипячение полученных фенонов в
смеси с соответствующим диолом в бензоле в присутствии Т8Л с насадкой Дина-Старка с хорошими выходами приводило к целевым диоксола-нам (Па)-(Пн) (схема 1). Диксолан (По) получен с хорошим выходом ацилированием производного (Пн).
Алкилирование 6-замещенных пуринов проводили в диметилформамиде в присутствии ЭБи. Выделение и очистку целевых соединений осуществляли колоночной хроматографией на сили-кагеле. Производное (Шн) было получено основным гидролизом производного (Шо) в мягких условиях (схема 2). Соединения с 6-метиламино-(Шр) и 6-диметиламино- (Ше) группами были получены аминолизом производного 6-хлорпу-рина (Шп). Производное гипоксантина (Шт) было описано нами ранее [5].
ЯМР- спектры синтезированных соединений на ядрах Н1 и С13 полностью доказывают их строение и чистоту (см. эксперимент. часть).
O
Cl
+
Cl
R2
R3
Cl
R
(II)
R1
a: R1 = R
б: R1 = R в: R1 = R: г: R1 = F, R д: R1
= H, n = 0, m = 1 = H, n = 2, m = 1 = H, n = 3, m = 1 3 = H, n = m = 1 Cl, R3 = H, n
Br, R3 = H
n
m = = m = m
Me, R
2# '
R
Et, R
H, n
Me, R3 = H
е: R1 = ж: R1 = з: R1 = и: R1 =
к: R1 = i-Pr, R3 л: R1 = OMe, R3 = H, n
м: R1 = R3 = H, n = 1, m = 2
3
m n
H, n = m = 1 = H, n = m = 1
m
m
#
R1 = H, R3 R1 = H, R3
CH2OH, n = CH2OAc, n
= 1
1, m = 1, m
Схема 1. Схема синтеза алкилирующих реагентов (Па)-
для всех соединений, кроме (Из), R (Но). (i) AlCl3, растворитель варьируется
H
(см. эксперимент. часть), 0-20°C; (ii) диол, ^-TSA, бензол, А: (iii) AcCl, NEt3, CH2Cl2, 0°C.
R4
N k
N
R4
N
X + (Пя)-(Нм), N (IIo) " H
N
(III)
iv
а: R1 = б: R1 в: R1 = г: R1 =
д: R1 =
R1
: R3 = H, R4 = = R3 = H, R4 = R3 = H, R4 = F, R3 = H, R4 = = Cl, R3 = H, R4 = е: R1 = Br, R3 = H, R4 = ж: R1 = Me, R3 = H, R4
NH2, n = 0, m = NH2, n = 2, m = NH2, n = 3, m = ^ = NH2, n = m -
NH2, n = m = 1 NH2, n = m = 1
= NH2, n = m = 1
42
R = Me, R3 = H, R4 = NH2, n
m
и: R1 = Et, R3 = H, R4 = NH2, n
m
1
к: R1 = i-Pr, R3 = H, R4 = NH2, n
л: R1 = OMe, R3 = H, R'
м: R1 о: R1 = н: R1 —¡= п: R1 = mL р: R1 = --с: R1 =
m = NH2, n = m -n = 1, m = 2
-- R3 = H, R4 = NH2 H, R3 = CH2OAc, R4 H, R3 = CH2OH, R4 = R3 = H, R4 = Cl, n = 0, m = 1
: NH2, n -NH2, n =
1,
R3 = H, R4 R3 = H, R4 R1 = R3 = H, R4
: NHMe, n = 0, m = 1 = NMe2, n = 0, m = 1 OH*, n = 0, m = 1
для всех соединений, кроме (Шз), R2 = H
Схема 2. Схема синтеза ю-(2-арил-1,3-диоксолан-2-ил)алкильных производных аденина и родственных соединений. (i) DBU, DMF, 80 °C; (ii) NEt3, EtOH/H2O, А; (iii) NH2Me • HCl, DBU, MeOH, 20 °C; iv) NHMe2 • HCl, DBU, MeOH, 20°C. * соединение (Шт) существует в кето-форме.
з: R
1
1
1
1
1
m
1
m
Активность синтезированных соединений в отношении ОТ ВИЧ
Полученные соединения были исследованы в качестве ингибиторов ОТ ВИЧ в соответствии с методикой [8]. Критерием активности ингибиторов являлась константа ингибирования фермента (К) (таблица).
При сравнении активности соединений (I) и (Ша)-(Шв) видно, что оптимальную длину линкера между пуриновым циклом и диоксолановым фрагментом составляют три метиленовых звена.
Стоит отметить также влияние диоксоланового фрагмента на активность соединений. Замена пя-тичленного цикла на шестичленный приводит к уменьшению активности [ср. (I) и (Шм)].
По всей видимости, как увеличение длины линкера между диоксолановым и пуриновым фрагментами (Шб), (Шв), так и более объемный 1,3-диоксановый цикл (Шм) стерически затрудняют размещение ингибитора в гидрофобном кармане ОТ ВИЧ.
На примере соединений (Шн) и (Шо) видно, что введение заместителей в положение 3 диоксо-
Ингибирующая активность полученных соединений в отношении ОТ ВИЧ
Я4
Соединение Я1 Я2 Я3 Я4 п/т К7, мкМ
(I) н н н NH2 1/1 16
(Ша) н н н NH2 0/1 >100
(Шб) н н н NH2 2/1 >100
(Шв) н н н NH2 3/1 >100
(Шг) Б н н NH2 1/1 >100
(Шд) С1 н н NH2 1/1 14.7
(Ше) Вг н н NH2 1/1 >100
(Шж) Ме н н NH2 1/1 13.4*
(Шз) Ме Ме н NH2 1/1 18.4
(Ши) сн2сн3 н н NH2 1/1 >100
(Шк) ;-Рг н н NH2 1/1 35.6
(Шл) о-сн3 н н NH2 1/1 >100
(Шм) н н н NH2 1/2 26
(Шо) н н Сн2-ОЛе NH2 1/1 >100
(Шн) н н сн2-он NH2 1/1 >100
(Шп) н н н С1 1/1 >100
(Шр) н н н NHMe 1/1 19.7
(IIIе) н н н NMe2 1/1 >100
(Шт) н н н он 1/1 >100
Невирапин - - - - - М
* Для мутантной формы ОТ ВИЧ (К1С^ + Y181C) К1 = 1.1 мМ.
ланового цикла приводит к полной потере активности соединений.
Исследование влияния заместителей в бензольном фрагменте молекулы на ее активность в отношении ОТ ВИЧ выявило ряд закономерностей. Для я-галогензамещенных производных (Шг)-(Ше) установлено, что активным является лишь хлор-замещенное соединение (Шд). Галогены могут влиять на взаимодействие ингибитора с аминокислотами "кармана" как напрямую, за счет ги
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.