一种核苷类似物及其氘代物及其制备方法和用途
阅读说明：本技术 一种核苷类似物及其氘代物及其制备方法和用途 (Nucleoside analogue and deuteron thereof, and preparation method and application thereof ) 是由 温万东 陈齐 石万棋 李同昆 史焱 吴瑕 代明星 于 2020-12-18 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种核苷类似物及其氘代物及其制备方法和用途,属于药物化学领域。该核苷类似物及其氘代物是式I所示化合物、或其盐、或其立体异构体、或其前药、或其溶剂合物；其中,R-1～R-(34)各自独立地选自氢或氘。本发明化合物对丙肝病毒、MERS病毒、SARS病毒、新型冠状病毒(SARS-CoV-2)均具有良好的抑制效果；并且本发明化合物消除半衰期较长,可以减少药物服用频率,增加使用安全性,其药代动力学更优,具有良好的成药性。因此,本发明化合物可以用于制备治疗相关病毒感染的药物,具有良好的应用前景。(The invention provides a nucleoside analogue and a deuteron thereof, and a preparation method and application thereof, belonging to the field of pharmaceutical chemistry. The nucleoside analogue and the deutero-compound thereof are a compound shown as a formula I, or a salt, a stereoisomer, a prodrug or a solvate thereof; wherein R is 1 ～R 34 Each independently selected from hydrogen or deuterium. The compound of the invention has good inhibition effect on hepatitis C virus, MERS virus, SARS virus and novel coronavirus (SARS-CoV-2); the compound of the invention has longer elimination half-life period, can reduce the medicine taking frequency and increase the using safetyThe medicine has the advantages of completeness, better pharmacokinetics and good druggability. Therefore, the compound can be used for preparing medicaments for treating related virus infection and has good application prospect.)
技术领域
本发明属于药物化学领域，具体涉及一种核苷类似物及其氘代物及其制 备方法和用途。
背景技术
冠状病毒是自然界广泛存在的一大类病毒，有些可以使人发病。冠状病 毒引起的人类疾病主要是呼吸系统感染。目前共发现7种可感染人类的冠状 病毒，其中MERS-CoV、SARS-CoV和SARS-CoV-2最为人熟知，它们具有 传播性，传播快、范围广，并且对感染者的健康甚至是生命造成极大威胁。 目前，这些冠状病毒引起的疾病，如中东呼吸综合征(MERS)、重症急性呼 吸综合征(SARS)和新型冠状病毒肺炎(COVID-19)等，尚无特效药物治 疗。
核苷类似物(Nucleoside analogues，Nu)是一类重要的化学物质。它的 结构特征与核苷类似。研究发现部分核苷类似物具有药理活性，例如抗病毒 作用、免疫抑制作用、抗肿瘤等。索非布韦就是一种核苷类似物，其是吉利 德公司开发用于治疗慢性丙肝的新药，于2013年12月6日经美国食品药品监督 管理局(FDA)批准在美国上市，2014年1月16日经欧洲药品管理局(EMEA)批 准在欧盟各国上市。
尚未见使用核苷类似物治疗冠状病毒。
发明内容
本发明的目的是提供一种核苷类似物及其氘代物及其制备方法和用途。
本发明提供了式I所示化合物、或其盐、或其立体异构体、或其前药、 或其溶剂合物：
其中，R1～R34各自独立地选自氢或氘。
进一步地，所述化合物如式II所示：
其中，R1～R21各自独立地选自氢或氘。
进一步地，所述化合物如式III所示：
其中，R12～R20各自独立地选自氢或氘。
进一步地，
R12～R20全部选自氢；
或者，R12～R16全部为氘，R17～R20各自独立地选自氢或氘；
或者，R18～R20全部为氘，R12～R17各自独立地选自氢或氘；
或者，R17选自氘，R12～R16和R18～R20各自独立地选自氢或氘。
进一步地，所述化合物选自如下结构：
本发明还提供了一种制备前述的化合物的方法，它包括如下步骤：
(1)化合物A与化合物B酯化反应得化合物C；
(2)化合物C与化合物D进行N-磷酰化反应；然后加入化合物E进行 亲核取代反应，得化合物F；
(3)化合物F与化合物G在催化剂和缚酸剂作用下发生反应，生成化 合物H；
(4)化合物H脱保护获得目标产物式III化合物；
其中，R12～R20的定义如前述，R35选自氢或氘。
进一步地，
步骤(1)中，所述酯化反应为化合物A与化合物B在0-4℃搅拌5-10min 后加入催化剂反应；
步骤(2)中，所述N-磷酰化反应为将化合物C溶于有机溶剂后，降温 至-78℃，加入化合物D和三乙胺后反应；
步骤(2)中，所述亲核取代反应为将N-磷酰化反应后的反应液降至 0-4℃，加入化合物E和三乙胺后反应；
步骤(3)中，所述反应为将化合物F、化合物G和催化剂溶于有机溶 剂50-80℃搅拌10-20min后，加入缚酸剂反应；
步骤(4)中，所述脱保护为将化合物H溶于有机溶剂后，0-5℃下加入 酸反应；
优选地，
步骤(1)中，所述化合物A和化合物B的质量体积比为(1～5)g:10mL；
和/或，步骤(1)中，所述催化剂为二氯亚砜，二氯亚砜与化合物A的 摩尔比为1.0～2.0；
和/或，步骤(2)中，所述化合物C、化合物D和化合物E的摩尔比为 (1～1.2):(1～1.2):1；所述N-磷酰化反应中，三乙胺和化合物C的摩尔比 为(1～1.2):1；所述亲核取代反应中，三乙胺和化合物C的摩尔比为(1～1.2):1；
和/或，步骤(2)中，所述有机溶剂为二氯甲烷；
和/或，步骤(3)中，所述化合物F、化合物G、催化剂和缚酸剂的摩 尔比为1:(1～2):(1～2):(3～5)；
和/或，步骤(3)中，所述有机溶剂为乙腈、四氢呋喃或甲苯，优选为 乙腈；所述催化剂为氯化镁、氯化锌、氯化锡或氯化亚锡，优选为氯化镁； 所述缚酸剂为三乙胺、吡啶或N,N-二异丙基乙胺，优选为N,N-二异丙基乙 胺；
和/或，步骤(4)中，所述化合物H和酸的摩尔比为1:(1～1.5)；
和/或，步骤(4)中，所述有机溶剂为乙腈、四氢呋喃或丙酮，优选为 四氢呋喃；所述酸为盐酸；
更优选地，
步骤(1)中，所述化合物A和化合物B的质量体积比为1g:10mL；
和/或，步骤(2)中，所述化合物C、化合物D和化合物E的摩尔比为 1.2:1.2:1；所述N-磷酰化反应中，三乙胺和化合物C的摩尔比为1:1；所述 亲核取代反应中，三乙胺和化合物C的摩尔比为1:1；
和/或，步骤(3)中，所述化合物F、化合物G、催化剂和缚酸剂的摩 尔比为1:1:1:3；
和/或，步骤(4)中，所述化合物H和酸的摩尔比为1:1。
进一步地，
步骤(1)中，所述酯化反应的反应温度为20-80℃，反应时间为4-10h； 优选地，所述酯化反应的反应温度为60℃，反应时间为10h；
和/或，步骤(2)中，所述N-磷酰化反应的反应温度为0-25℃，反应时 间为3-6h；优选地，所述N-磷酰化反应的反应温度为20℃，反应时间为5h；
和/或，步骤(2)中，所述亲核取代反应的反应温度为10-20℃，反应时 间为2-4h；优选地，所述亲核取代反应的反应温度为20℃，反应时间为3h；
和/或，步骤(3)中，所述反应的反应温度为50-80℃，反应时间为 20-120min；优选地，所述反应的反应温度为50℃，反应时间为20min；
和/或，步骤(4)中，所述脱保护的反应温度为0-15℃，反应时间为1-3h； 优选地，所述脱保护的反应温度为5℃，反应时间为2h；
优选地，
步骤(1)中，对化合物C进行提纯，提纯方法为：减压浓缩，室温下 加入乙酸乙酯并搅拌，抽滤即可；
步骤(2)中，对化合物F进行提纯，提纯方法为：减压浓缩除去有机 溶剂，浓缩物经硅胶柱层析分离得无色半固体，将半固体使用二异丙醚搅拌 后抽滤即可；
步骤(3)中，对化合物H进行提纯，提纯方法为：减压浓缩除去有机 溶剂，加入乙酸乙酯，然后依次使用5％柠檬酸水溶液、饱和氯化铵水溶液、 5％碳酸氢钠水溶液和饱和食盐水洗涤，有机相减压浓缩后经柱色谱分离纯化 即可；
步骤(4)中，对式III化合物进行提纯，提纯方法为：加入水，再使用 饱和碳酸氢钠溶液调pH至7-8，用乙酸乙酯萃取，饱和食盐水洗涤后减压浓 缩，再经柱色谱分离即可。
本发明还提供了前述的化合物、或其盐、或其立体异构体、或其前药、 或其溶剂合物在制备抑制肝炎病毒和/或抑制冠状病毒的药物中的用途；
优选地，所述药物为预防和/或治疗肝炎病毒感染的疾病和/或冠状病毒 感染的疾病的药物；
更优选地，所述肝炎病毒为丙型肝炎病毒；和/或，所述冠状病毒为 MERS-CoV、SARS-CoV、SARS-CoV-2；
进一步地优选地，所述肝炎病毒感染的疾病为丙型肝炎；和/或，所述冠 状病毒感染的疾病为MERS、SARS、COVID-19。
本发明还提供了一种药物，所述药物是由前述的化合物、或其盐、或其 立体异构体、或其前药、或其溶剂合物为活性成分，加上药学上可接受的辅 料制得的制剂。
本发明所述的“氘”为氢(H)的同位素，也被称为重氢，元素符号一 般为D或2H，氘原子核中有一个质子和一个中子，其相对原子量为2。
本发明所述的“氘代物”是指分子中至少一个氢被氘取代的产物。
本发明所述的“化合物的盐”是指“药学上可接受的盐”，是利用该化 合物的游离碱与无机或有机酸直接成盐反应得到的产物。其中，无机或有机 酸可选自盐酸、氢溴酸、氢氟酸、硫酸、磷酸、硝酸、甲酸、乙酸、苦味酸、 柠檬酸、马来酸、甲烷磺酸、三氟甲烷磺酸、乙烷磺酸、对甲苯磺酸等。
本发明化合物对丙肝病毒、MERS病毒、SARS病毒、新型冠状病毒 (SARS-CoV-2)均具有良好的抑制效果；并且本发明化合物消除半衰期较长， 可以减少药物服用频率，增加使用安全性，其药代动力学更优，具有良好的 成药性，其中，化合物8效果最优。本发明化合物可以用于制备治疗相关病 毒感染的药物，具有良好的应用前景。
显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段， 在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、 替换或变更。
以下通过实施例形式的
具体实施方式
，对本发明的上述内容再作进一步 的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。 凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
具体实施方式
本发明具体实施方式中使用的原料、设备均为已知产品，通过购买市售 产品获得。
实施例1、本发明化合物1的制备
合成路线为：
具体制备方法包括：
向反应瓶中加入L-丙氨酸(10.00g,0.11mol)和2-乙基丁醇(100mL)，反 应体系在0℃下搅拌5min，缓慢滴加二氯亚砜(14.4g，0.12mol)，加热至60℃ 搅拌并保温搅拌10h，减压浓缩除去大部分溶剂，待浓缩物降温至室温后加 入200mL乙酸乙酯并搅拌60min，抽滤得类白色固体即化合物C-1(18.4g， 收率80.0％，LCMS m/z 174.1[M+H])。
取化合物C-1(10.0g,0.048mol)和二氯甲烷120mL，体系搅拌降温至 -78℃，加入苄氧二氯磷酸酯(10.1g,0.048mol)，然后缓慢滴加三乙胺(4.9g, 0.048mol)，体系升温至20℃并保温搅拌5h。体系降温至0℃并加入4-硝基 苯酚(5.6g,0.040mol)，然后缓慢滴加三乙胺(4.9g,0.048mol)，反应升温至 20℃并搅拌3h。反应结束，减压浓缩除去溶剂，浓缩物经硅胶柱层析(石油 醚：乙酸乙酯＝1：2，v/v)分离得无色半固体(15.7g，收率为73.0％)。将所 得半固体用100mL二异丙醚搅拌24h后抽滤，滤饼为化合物F-1，40℃真空 干燥4h得5.0g，收率32.0％。1H-NMR(400MHz,DMSO-d6):δ8.37-8.29 (m,2H),7.55-7.49(m,2H),7.48-7.40(m,2H),7.29-7.21(m,3H),4.12-4.07(m, 1H),4.01(d,J＝5.7Hz,2H),3.90-3.78(m,1H),1.50-1.43(m,1H), 1.39-1.05(m,7H),0.80(t,J＝7.4Hz,6H)；LCMS m/z451.2[M+H].
取化合物F-1(0.9g,0.002mol)和化合物G(0.7g,0.002mol)，氯化镁 (0.20g，0.002mol)和15mL乙腈，50℃搅拌10min，然后加入N,N-二异丙 基乙胺(0.8g，0.006mol)，搅拌20min后降温至20℃，30-40℃减压浓缩除 去乙腈，然后加入150mL乙酸乙酯，反应液先后用5％柠檬酸水溶液(20ml)， 饱和氯化铵水溶液(20mL)，5％碳酸氢钠水溶液(20mL)，和饱和食盐水 (20mL)洗涤，有机相减压浓缩后经柱色谱分离纯化(石油醚：乙酸乙酯＝1： 2，v/v)得类白色固体即化合物H-1(1.0g，收率78.0％)。1H-NMR(400MHz, DMSO-d6):δ8.35(s,1H),8.30(d,1H)，7.84(s,1H),7.46-7.40(m,2H), 7.29-7.20(m,3H),7.01(s,2H),6.89(m,2H),5.34(m,1H),4.99(m,1H), 4.60-4.53(m,1H),4.36-4.24(m,2H),3.78(m,1H),4.02(m,1H),3.92(m,1H), 3.84(m,1H),1.70(s,3H),1.50–1.42(m,1H),1.40(s,3H),1.35–1.26(m,4H), 0.90(t,J＝7.2Hz,6H)；LCMS m/z 642.1[M+H].
取化合物H-1(0.8g，0.001mol)和10mL THF，体系搅拌降温至5℃后 滴加浓盐酸(0.13g，0.001mol)，保温5℃搅拌2h，加入5mL水，用饱和碳 酸氢钠溶液调pH至7-8，体系用乙酸乙酯萃取(10mL*2)，经饱和食盐水 (5mL)洗涤后减压浓缩得类白色固体即化合物1粗品，经柱色谱分离(石 油醚：乙酸乙酯＝1：2，v/v)纯化得化合物1 0.47g，收率78.0％。1HNMR (400MHz,DMSO-d6):8.38(brs,1H),8.28(d,1H),7.78(brs,1H),7.35-7.37 (m,2H),7.24-7.18(m,3H),6.04(m,1H),5.96(d,1H),5.65(brs,1H),5.29(t,1H), 5.11(brs,1H),4.23(m,1H),3.85-4.13(m,3H),3.80-3.82(m,2H),3.55-3.58(m, 2H),1.34-1.26(m,7H),0.91(t,J＝7.2Hz,6H).LCMS m/z 601.1[M+H].
实施例2-8、本发明化合物2-8的制备
化合物2-8的制备：采用化合物1的合成路线与制备方法制备而得，仅 仅在制备过程中改变底物A-1和D-1的结构。具体底物选取和化合物2-8的 结构式见表1。
表1.本发明化合物2-8的制备
实施例9、本发明化合物体外抑制丙型肝炎病毒的结果
选用含HCV基因型1b复制子的Huh7-Luc细胞系，本化合物在DMSO 中的溶解度大于18.8mg/mL，若配制更高浓度的溶液，一般步骤如下：将试 管置于37℃加热10分钟和/或将其置于超声波浴中震荡。
取处于对数期的含HCV基因型1b复制子的Huh7-Luc细胞系，配制成1 ×104个/mL的细胞悬液，孵育24h待细胞贴壁后，分别加入浓度为 0.1～1000nM的化合物1-8，加入后继续孵育72小时，然后采用MTT方法检 测72小时后细胞的活性，并计算EC50值。本发明化合物1-8的EC50值如 表2所示。采用化合物索菲布韦作为对照组，其结构式如下：
表2.本发明化合物1-8对HCV的EC50值
试验结果说明：本发明化合物对于丙型肝炎病毒具有良好的抑制效果； 效果与对照组索非布韦和法匹拉韦相似，部分化合物(化合物1、2、5、7 和8)甚至优于对照组索非布韦和法匹拉韦。
实施例10、本发明化合物对冠状病毒的抑制效果
病毒株来源于某研究所由临床分离提纯的病毒株MERS-CoV、 SARS-CoV和SARS-CoV-2，细胞选用HEK293细胞系。
本化合物在DMSO中的溶解度大于18.8mg/mL，若配制更高浓度的溶 液，一般步骤如下：请将试管置于37℃加热10分钟和/或将其置于超声波 浴中震荡一段时间。
取处于对数期的感染MERS-CoV、SARS-CoV和SARS-CoV-2的HEK293 细胞系，配制成1×104个/mL的细胞悬液，孵育24h待细胞贴壁后，分别加 入浓度为0.1～1000nM的化合物1-8，加入后继续孵育72小时，然后采用MTT 方法检测72小时后细胞的活性，并计算EC50值。本发明化合物1-8的EC50 值如表3所示。
表3.本发明化合物对冠状病毒的抑制效果
试验结果说明：本发明化合物对于冠状病毒：MERS病毒、SARS-CoV 病毒和SARS-CoV-2病毒具有良好的抑制效果；效果与对照组索非布韦和法 匹拉韦相似，部分化合物(如化合物2和8)甚至优于对照组索非布韦和法 匹拉韦，特别是化合物8抑制效果最优。
实施例11、本发明化合物的药代动力学研究
取法匹拉韦(先导物)对10只SD大鼠口服给药，12mg/kg,，分别于3h、 6h、9h、12h、18h、24h、48h进行采血，测定其血药浓度变化。
取本发明化合物1-8，分别对10只SD大鼠口服给药，12mg/kg，分别于 3h、6h、9h、12h、18h、24h、48h进行采血，测定其血药浓度变化。
计算本发明化合物的消除半衰期，结果如表4所示：
表4.本发明化合物的消除半衰期结果
化合物
消除半衰期T<sub>1/2</sub>
化合物1
15h±3.2h
化合物2
12h±4.2h
化合物3
16h±5.5h
化合物4
13h±6.2h
化合物5
10h±2.2h
化合物6
11h±3.3h
化合物7
14h±6.1h
化合物8
17h±2h
法匹拉韦
9h±2.1h
索菲布韦
11h±5.3h
试验结果说明：本发明化合物与法匹拉韦相比，部分化合物与索菲布韦 相比，其消除半衰期显著增加，可以减少药物服用频率，增加使用安全性， 其药代动力学更优，具有良好的成药性。
综上，本发明化合物对丙肝病毒、MERS病毒、SARS病毒、新型冠状 病毒(SARS-CoV-2)均具有良好的抑制效果；并且本发明化合物消除半衰期 较长，可以减少药物服用频率，增加使用安全性，其药代动力学更优，具有 良好的成药性。其中，化合物8效果最优。本发明化合物可以用于制备治疗 相关病毒感染的药物，具有良好的应用前景。
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