靶向新型冠状病毒的迈克尔受体类主蛋白酶抑制剂的制备及用途
阅读说明：本技术 靶向新型冠状病毒的迈克尔受体类主蛋白酶抑制剂的制备及用途 (Preparation and application of Michael acceptor type main protease inhibitor targeting novel coronavirus ) 是由 尚鲁庆 何帅 王昊 于 2020-08-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一类新型双活化迈克尔受体类新型冠状病毒(SARS-CoV-2)主蛋白酶抑制剂,这些化合物有效地抑制或阻断了SARS-CoV-2的复制。本发明涉及含有结构通式的化合物、其各种光学异构体、药物活性的代谢物、可药用盐、溶剂化物以及前药在制备治疗新型冠状病毒肺炎(COVID-19)抗病毒药物的发现和应用。本发明还涉及制备结构通式化合物的中间体和合成方法。结构中的各变量在说明书中定义,其化合物结构通式骨架为：(The present invention relates to a novel class of dual-activated Michael receptor-based novel coronavirus (SARS-CoV-2) primary protease inhibitors, which compounds effectively inhibit or block the replication of SARS-CoV-2. The invention relates to discovery and application of a compound containing a structural general formula, various optical isomers, pharmaceutically active metabolites, pharmaceutically acceptable salts, solvates and prodrugs thereof in preparation of antiviral drugs for treating novel coronavirus pneumonia (COVID-19). The invention also relates to intermediates and synthetic methods for preparing the compounds of the general structural formula. The variables in the structure are defined in the specification, and the compound has a structural general formula as follows:)
技术领域
本发明是关于治疗新型冠状病毒(SARS-CoV-2)感染的含此通式骨架化合物、药物组合 物，以及这类化合物的合成方法、制剂方法和用于这些合成中的化合物。具体地，本发明提 供一类新型迈克尔受体类化合物，含有这类化合物的药物组合物及这类化合物治疗新冠病毒 (SARS-CoV-2)感染的方法。此为化合物通式骨架：
发明背景
新型冠状病毒肺炎(COVID-19)是由新型冠状病毒(SARS-CoV-2)感染所致。新型冠状病毒的传播速度快、感染范围广、防控难度大。新型冠状病毒的传播方式包括飞沫传播和气溶胶传播。其感染后的临床症状普遍表现为发热、干咳、喉痛、呼吸困难、恶心、呕吐等，重度患者则伴有急性呼吸窘迫综合征、败血症、多器官功能衰竭等。诊断学发现，轻度患者淋巴细胞减少、白细胞减少、CRP增加，重度患者转氨酶增高、乳酸脱氢酶增高等。
基于系统发生和分类学的考量及既定惯例，国际病毒分类委员会将SARS-CoV-2归为巢 病毒目的冠状病毒科β属。目前发现的会感染人类的冠状病毒有α属的HCoV-229E、HCoV-NL63和β属的HCoV-HKU1、HCoV-OC43、MERS-CoV、SARA-CoV及SARS-CoV-2。 除了SARS-CoV、MERS-CoV和SARS-CoV-2是高致病性病毒，其他人类冠状病毒有可能在 人类中传播年代久远，但通常只引起相对温和的轻度呼吸道疾病。
SARS-CoV-2是单链正义RNA病毒，基因组约30kbp，具有RNA病毒中最大的基因组。SARS-CoV-2呈球形或椭圆形，直径在80-120nm。电子显微镜下的病毒表面有棒状的突出部分，由三聚体刺突蛋白(S)组成，分为大的胞外域和小的包内域；病毒包膜由含三个跨膜结构的膜蛋白(M)构成，其中穿插一些跨膜包膜蛋白(E)，基因组RNA由核衣壳蛋白(N) 包裹，形成螺旋状，进一步被包膜包围。基因组从5’端到3’端依次是：5’帽结构 -leader-UTR-replicase-S-E-M-N-URT-3’polyA。两端的甲基化帽结构和多聚腺苷酸(Poly adenine，poly A)使其可以作为mRNA直接进行复制酶域的蛋白翻译。基因组上至少有11 个开放阅读框(Open reading frame，ORF)，其中，上游的ORF1a和ORF1b含复制酶域基因， 约为20kbp，占整个基因组的66％，编码非结构蛋白，其下游是编码结构蛋白和辅助蛋白的 基因组，约为10kbp，辅助蛋白基因穿插在结构蛋白基因组中。开放阅读框两端是非翻译区 5’UTR和3’UTR，5’UTR是基因组复制和转录的重要结构，3’UTR能调控基因组的复制和转 录，复制酶域基因的上游包含一个leader序列。
SARS-CoV-2侵染宿主细胞的过程分为五个步骤：病毒的进入、复制酶基因的表达、基 因组的复制转录和翻译、子代病毒的组装和释放。其宿主细胞主要是II型肺上皮细胞。进入 靶细胞的路径是S蛋白与宿主细胞表面的ACE2受体特异性结合，诱导蛋白酶TMPRSS2水 解S蛋白，S蛋白被激活，病毒包膜与细胞质膜融合，通过脂质胞膜的内吞作用、囊泡和病毒颗粒融合快速进入宿主细胞，病毒基因组释放到细胞质中。病毒进入宿主细胞后，启动内溶酶体消化病毒核衣壳蛋白，释放病毒RNA，病毒基因组RNA可作为mRNA，翻译并移码 产生前体多聚蛋白pp1a和pp1ab，进一步被主蛋白酶和木瓜样蛋白酶水解为病毒复制转录所 需的非结构蛋白。在病毒复制酶作用下，病毒基因组RNA以自身为模板，合成全长反义RNA， 反义RNA再以自身为模板，合成新的基因组RNA。聚合酶可以在基因组RNA特定位点的不 连续转录过程中切换模板，产生5’嵌套的反义sgRNA，并以其为模板合成3’嵌套的正义 sgRNA，从而翻译出结构蛋白和辅助蛋白，S蛋白、E蛋白和M蛋白从内质网上转移至内质 网高尔基体中间复合体上，N蛋白形成核衣壳，包裹子代病毒RNA，在ERGIC上E蛋白促 进M蛋白形成病毒包膜，组装成成熟病毒体，经高尔基体和分泌小泡运输至细胞质膜，由胞 吐作用释放到宿主细胞外。
免疫反应主要发生于毛细血管中。在先天免疫层面，初始感染期间I型干扰素反应延迟 或抑制，病毒复制触发超炎症反应和细胞因子风暴，活化的中性粒细胞和炎症性单核/巨噬细 胞增加，血清嗜中性粒细胞和升高的促炎细胞因子与疾病的严重程度相关。在适应性免疫应 答方面，辅助性T细胞Th1/Th17被激活，IgA、IgM和IgG通常在感染两周后内可以检测到， 淋巴细胞减少可能与骨髓抑制有关。
在非结构蛋白中，主蛋白酶(也被称为3CL蛋白酶)是SARS-CoV-2复制过程中的关键 蛋白，其水解加工多聚蛋白为非结构蛋白，包括RNA依赖性的RNA聚合酶、解旋酶等，一旦此蛋白功能丧失，则病毒进一步的复制转录无法继续正常进行。因此，可被特异性识别的抑制主蛋白酶的作用是治疗SARS-CoV-2感染的有效手段，主蛋白酶是治疗COVID-19的重要药物靶点。
根据新冠病毒的三位空间结构特征，通过结合活性区域的结合位点，设计一系列新型迈 克尔受体类的主蛋白酶抑制剂。本发明的第一个优点是，提供的迈克尔受体类抑制剂，可有 效抑制SARS-CoV-2主蛋白酶。本发明第二个优点是，提供的迈克尔受体类抑制剂，由于形 成共价抑制剂的特征，延长了抑制剂的作用时间，同时，可逆的内在属性，避免了体内的非 特异性反应。本发明第三个优点是，可以用于治疗半胱氨酸蛋白酶诱发的疾病药物。
本发明的目标是发现一类抗新型冠状病毒高效的小分子化合物，提供用于所述蛋白酶抑 制剂化合物合成的中间体和这些化合物的合成方法。