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含噁二唑 结构单元的SHP2抑制剂的设计、合成及活性评价

  • 论文价格:150
  • 用途: 硕士毕业论文 Master Thesis
  • 作者:上海论文网
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  • 论文字数:28962
  • 论文编号:el202203141248320
  • 日期:2022-05-01
  • 来源:上海论文网

药学论文哪里有?本文设计合成了 1, 2, 4-噁二唑类化合物和 1, 3, 4-噁二唑类化合物。其中化合物 66显示出良好的 SHP2 抑制活性以及选择性,同时还有良好的细胞活性。我们发现的 4-甲氨基-3-硝基苯基片段或 3-(呋喃-2-甲酰胺基)-苯基片段有望应用于新型的高选择性SHP2 抑制剂设计。同时本课题组后续将继续优化其中间杂环结构单元,期望得到抑制活性更优且选择性更好的 SHP2 抑制剂。


第一章  绪论


1.2 SHP2 抑制剂研究进展

SHP2 是由 PTPN11 编码的包含 Src 同源 2 域的非受体型蛋白酪氨酸磷酸酶。SHP2是包括 593 个氨基酸残基,有两个 SH2 域(N-SH2 和 C-SH2),一个 PTP 催化域,一个具有四个酪氨酸磷酸化位点(Tyr542,Tyr546,Tyr580 和 Tyr584)和一个脯氨酸富集区。晶体结构显示,两个 SH2 域的中心均包含多个 β 折叠,每侧均包含一个 α 螺旋。在 PTP域中具有一些 α 螺旋和 β 折叠的混合体结构。两个 SH2 域都围绕着 PTP 域。N-SH2 域中的 βD'-D'E-βE 与 PTP 域催化口袋中的磷酸酪氨酰(pTyr)环、P 环和 Q 环相互作用,从而抑制了催化部位。C-SH2 结构域的每个末端都连接到上述两个结构域,没有明显的相互作用,但其相对方向使整体结构呈现封闭结构。在 SH2 结构域的远离 PTP 结构域的表面上有完全暴露的 pTyr 肽的结合位点(图 1-1)[9-10]。在正常情况下,SHP2 通过 N-SH2 结构域和 PTP 催化口袋形成分子内氢键使其处于自抑制状态[10-11]。但是,在受到刺激后,N-SH2 结构域远离 PTP 结构域。然后将 SHP2 的构象更改为开放状态,并将 PTP催化口袋暴露,发挥生物学功能。

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第二章   材料与方法


2.1  实验材料

2.1.1  实验试剂

苯甲腈,呋喃-2-腈,噻吩-2-腈,吡啶-3-腈,1H-吲哚-2-腈,4-硝基苯腈,3-硝基苯腈,3,4-二氯苯腈,2,3-二氯苯腈,4-氯-3-氟苯腈,3-氯-2-氟苯腈,4-溴-3-硝基苯腈,4-乙炔基-3-硝基苯腈,2-氯-3-硝基苯腈,3-氯-4-硝基苯腈,4-硝基-3-三氟甲基苯腈,3-甲氨基-4-硝基苯腈,苯甲酸,2-呋喃甲酸,2-噻吩甲酸,4-甲苯甲酸,3-甲苯甲酸,3-氯苯甲酸,3-硝基苯甲酸,4-甲氨基苯甲酸,4-甲氧基苯甲酸,3-甲氧基苯甲酸,3,4-二甲氧基苯甲酸,4-氟-3-硝基苯甲酸,4-甲基-3-硝基苯甲酸,4-乙基-3-硝基苯甲酸,4-甲氧基-3-硝基苯甲酸,盐酸羟胺,甲胺,异丙胺,锌粉,2-(7-氮杂苯并三氮唑)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯(HATU),1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC),氮气,氯化钠,碳酸氢钠,碳酸钾,氢氧化钠,氢氧化钾,无水硫酸镁,氯化亚锡二水合物,乙醇钠,N,N-二异丙基乙胺(DIPEA),盐酸,二氯亚砜,三氯氧磷,二甲基亚砜,草酸二乙酯,水合肼,N,N-二甲基甲酰胺(DMF),N,N-二甲基乙酰胺(DMA),乙酸,二氯甲烷,乙酸乙酯,石油醚,甲醇,乙醇。(实验溶剂和试剂都是通过商业途径购买得到,主要由上海化学试剂公司提供。)


第三章   结果与讨论


3.1  含 1, 2, 4-噁二唑结构单元抑制剂的设计合成及生物活性评价

3.1.1含 1, 2, 4-噁二唑结构单元抑制剂的设计

在含 1, 2, 4-噁二唑结构单元抑制剂的设计之前,我们对本课题组之前合成的化合物进行总结并分析构效关系,通过骨架跃迁设计出一系列含 1, 2, 4-噁二唑结构单元抑制剂。首先通过逆合成分析我们首先合成了重要中间体化合物 3,随后使用氰基化合物在盐酸羟胺作用下得到酰胺肟,随后与化合物 3 合环得到化合物 4-22。随后我们根据活性测试结果,总结构效关系,增加化合物多样性,设计合成出了化合物 26-41。最后,进一步衍生化,设计合成出了化合物 45-48。

3.1.2  含 1, 2, 4-噁二唑结构单元抑制剂的合成与表征

3.1.2.1  含 1, 2, 4-噁二唑结构单元化合物 4-22 的合成与表征

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3.2  含 1, 3, 4-噁二唑结构单元抑制剂的设计合成及生物活性评价

3.2.1  含 1, 3, 4-噁二唑结构单元抑制剂的设计

从含 1, 2, 4-噁二唑结构单元抑制剂的研究结果中,我们得到了一系列活性较好对于SHP2 蛋白有抑制活性的化合物,通过本课题组相关的经验及对其进行构效分析。因此,在此研究基础上,我们将母核改为相似度较高的 1, 3, 4-噁二唑杂环,紧接着我们对 1, 3, 4-噁二唑杂环为母核的结构进行改造,通过筛选不同的杂环及苯环上改变不同的取代基,以得到活性和选择性更佳的化合物。于是,本论文使用合成的小分子片段化合物 49 反应得到原料酰肼化合物 50,紧接着于不同的羧酸化合物进行偶联,三氯氧磷脱水合环得到化合物 51-65。随后将化合物 62 经氨化、还原和草酰化进行后续衍生化,得到化合物66-71。最后,分析上述化合物活性结果,固定 4-甲氨基-3-硝基苯基进一步改造,设计合成化合物 74-81。

3.2.2  含 1, 3, 4-噁二唑结构单元抑制剂的合成与表征

3.2.2.1  含 1, 3, 4-噁二唑结构单元化合物 51-65 的合成与表征

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主要结论与展望


主要结论

本课题组筛选出以含 2,3-二氢萘嵌间二氮杂苯结构单元的阳性化合物为研究基础,设计并合成了靶向 PTPs 家族多种化合物库。我们通过其中 SHP2 抑制剂杂环双芳基酰胺化合物库,进行骨架跃迁得到噁二唑化合物。

首先以 1, 2, 4-噁二唑为母核,首先对结构中 1, 2, 4-噁二唑的 3 位引入各种杂环和含有不同取代基的苯环,设计合成得到 19 个 1, 2, 4-噁二唑类化合物,并对其进行 SHP2 蛋白抑制实验。结果表明含有硝基的化合物 10(IC50 = 10.44±0.37 μM)对 SHP2 蛋白显示出一定的抑制活性。此外,进一步设计合成了一系列硝基取代化合物,结果发现化合物19(IC50 = 7.94±0.71 μM)表现出较好的 SHP2 抑制活性。基于此进一步分子结构衍生化,得到化合物 35(IC50 = 42.12±3.11 μM)和化合物 37(IC50 = 9.94±0.17 μM)。

总结 1, 2, 4-噁二唑的抑制实验结果,本论文设计合成了一系列 1, 3, 4-噁二唑类化合物。首先固定 3-(呋喃-2-甲酰胺基)-苯基基团筛选得到有较好活性的化合物 63(IC50 = 8.00±0.85 μM)。进一步衍生化得到化合物 66(IC50 = 2.73±0.20 μM)、化合物 68(IC50 = 11.35±0.68 μM)、化合物 70(IC50 = 12.92±1.23 μM)和化合物 77(IC50 = 24.60±0.40 μM)有比较好的 SHP2 抑制活性,其中化合物 66 的活性较为优异。1, 3, 4-噁二唑类化合物的SHP2 蛋白抑制实验结果表明,4-甲氨基-3-硝基苯基基团和 3(-呋喃-2-甲酰胺基)-苯基基团在该类活性抑制剂中会起到十分重要的作用。进一步对化合物 66 在 TF-1 细胞中进行了抗增殖实验,结果发现化合物 66 抑制了 SHP2 蛋白从而影响了下游信号通路,抑制了 TF-1 细胞增殖(IC50 = 6.67±0.58 μM)。这可以对于后续 SHP2 蛋白抑制剂的设计提供了新思路。最后进行了分子动力学模拟,发现化合物 66 的 4-甲氨基-3-硝基苯基插入到了 H172 和 H171 所形成的口袋,可以增强化合物 66 与 SHP2 蛋白的相互作用。分子动力学模拟结果在某种程度上可以解释化合物 66 对 SHP2 的良好抑制活性的原因。

参考文献(略)

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