Разработка удобной процедуры синтеза циклических непептидных аналогов ингибитора ВИЧ-1 протеазы и моделирование их свойств

На данный момент известно целый ряд известных ингибиторов ВИЧ-1 протеазы (индинавир, саквинавир), используемых при терапии ВИЧ. И все они обладают побочными эффектами и подходят далеко не во всех случаях. Механизм их действия заключается во встраивании в активный участок фермента, препятствуя тем самым расщеплению полипротеина Gag-Pol на отдельные белки и последующему созреванию вирусных частиц, которые становятся не способными заражать новые клетки. Ранее было обнаружено, что фос- финовые кислотные изостеры гексапептидов являются мощными ингибиторами протеазы ВИЧ [1-4].

Существует достаточное количество методов получения симметричных бис(а-аминоалкил)фосфиновых кислот [5-7]. Ранее нами была предложена трехкомпонентная процедура амидоалкилирования гипофосфористой кислоты с получением N-защищенных бис(а-аминоалкил)фосфиновых кислот симметричного строения (рис. 1) [8-9].

OH

HPH

O

1 equiv

H

2 equiv

2 equiv

• 1.    TSA

• 2.    H₂O

Ac 2 O

R= Me, Et, i-Pr, i-Bu, sec-Bu, Ph Alk = Me, Et, Bn

Рис. 1. Трехкомпонентное «двойное» амидоалкилирование гипофосфористой кислоты

Кроме того, при использовании в качестве исходного реагента алкилиденби-скарбаматов в двухкомпонентной реакции амидоалкилирования гипофосфористой кислоты с последующей обработкой реак- ционной смеси соответствющим спиртом, удалось получить P, N-защищенные бис(α-аминоалкил)фосфиновые кислоты симметричного строения (рис. 2) [9].

OH

HPH

O

1 equiv

Alk          NH

• 1.    TSA

• 2.    EtOH

Ac 2 O

R= Me, Et, i-Pr, i-Bu, sec-Bu, Ph Alk = Me, Et, Bn

Рис. 2. Двухкомпонентное «двойное» амидоалкилирование гипофосфористой кислоты

В настоящей работе полученные и описанные ранее метиловые эфиры бис(α-амино)фосфиновых кислот 1 подвергали взаимодействию с карбонилдиимидазолом с получением циклических мочевин 2 I (рис. 3), затем N-алкилировали в присутствии NaH в среде ДМСО II. Далее эфир фосфиновой кислоты расщепляется с помощью HBr в уксусной кислоте с получением свободных кислот 4 III (рис. 3). Для синтеза N-(4-гидроксиметил) бензилзаме-щенных соединений 3 проводили алкилирование в присутствии 4-(4-метоксифеноксиметил) бензилбромида II. Бензиловый эфир 3 также разрушался при обработке HBr III, поэтому полученный бромид был превращен в соответствующий гидроксид 5 путем обработки CaCO3 в смеси диоксан/вода IV (рис. 3).

Далее нами был проведено прогнозирование биологической активности полученных циклических аналогов ингибитора ВИЧ-1 протеазы 5 (рис. 3) программой

PASS (“Prediction of Activity Spectra for Substances”), разработанной в Институте биомедицинской химии им. В.Н. Орехови-ча РАМН (табл. 1). Результаты прогноза биологической активности представлены в виде спектра биологической активности, включающих список активностей и вероятностей: Ра - «быть активным», Рi -«быть неактивным. В качестве контрольного вещества выступили бензил-замещенные молекулы (R = CH2Ph), которые были ранее синтезированы, испытаны и показали антивирусную активность. Было обнаружено, что в ряде полученных циклических аналогов ингибитора ВИЧ-1 протеазы у большинства полученных соединений присутствует достаточно большая вероятность проявить ВИЧ-антивирусную активность. Что в свою очередь делает их перспективными для дальнейших исследований их реальной физиологической активности.

Рис. 3. Получение фосфиновых циклических непептидных аналогов ингибиторов ВИЧ-1 протеазы

Таблица 1. Прогнозирование биологической активности полученных циклических аналогов ингибитора ВИЧ-1 протеазы программой PASS

R	Pa(Antiviral HIV)	Pi(Antiviral HIV)
Bn	0.957	0.002
Me	0.843	0.003
Et	0.838	0.003
i-Pr	0.812	0.003
sec-Bu	0.781	0.003
Ph	-	-

Bспользование программы  GUSAR

(«General Unrestricted Structure-Activity Re- lationships») дало возможность оценить уровень острой токсичности для крыс

(LD50 мг/кг) полученных соединений. Для оценки острой токсичности для описания структур химических соединений в программе используются дескрипторы многоуровневых атомных окрестностей (MNA – Multilevel Neighborhoods of Atoms) и количественных атомных окрестностей (QNA – Quantitative Neighborhoods of Atoms). В GUSAR для построения моделей используется алгоритм самосогласованной регрессии (SCR). Так как большая часть перпаратов против ВИЧ принимаются перорально, то в качестве критерия будут рас- сматриваться только пероральная и внутривенная острые токсичности (рис. 4).

Согласно классификации острой токсичности Организации экономического сотрудничества и развития (OECD) все соединения являются малотоксичными (5 и 4 классом токсичности), за исключением контрольного бензил-замещенного, который обладает 3 классом токсичности. Что в свою очередь также указывает на перспективность дальнейших исследований полученных соединений на предмет их непосредственного применения при терапии ВИЧ.

oral, logLD50(mmol/kg)

■ oral, logLD50(mmol/kg)

Рис. 4. Уровени острой токсичности при пероральном введении для крыс (LD50 ммоль/кг)

полученных соединений

Таким образом, важным результатом данного является получение ряда новых ранее неописанных фосфиновых соединений циклической структуры, являющихся структурными аналогами ингибитора ВИЧ-1 протеазы. Кроме того, моделирование физиологической активности позволи- ло сделать вывод об перспективности дальнейшего изучения полученных веществ. Данные и результаты, полученные в ходе настоящего исследования, могут быть использованы в изучении и терапии ВИЧ.