基于結(jié)構(gòu)導向的哌啶雜環(huán)類CCR5抑制劑的理性設計與高效合成策略一、引言1.1研究背景與意義艾滋病（AIDS），即獲得性免疫缺陷綜合征，自1981年被首次發(fā)現(xiàn)以來，已成為全球范圍內(nèi)嚴重威脅人類健康的公共衛(wèi)生問題。世界衛(wèi)生組織數(shù)據(jù)顯示，截至2021年，全球艾滋病患者及HIV攜帶者共約3840萬例，新感染約150萬例，全年死亡約150萬例。在中國，艾滋病疫情也呈現(xiàn)出持續(xù)增長的態(tài)勢，盡管整體處于低流行水平，但性傳播已成為最主要的傳播途徑，青年學生病例增長較快，尤其是男同性戀者，是學生群體中發(fā)病率較高的人群。艾滋病由人免疫缺陷病毒（HIV）感染引起，HIV主要攻擊人體免疫系統(tǒng)中的CD4+T淋巴細胞，導致機體免疫功能逐漸受損，進而引發(fā)各種機會性感染和腫瘤。HIV-1作為艾滋病的主要病原體，其生命周期包括吸附、侵入、逆轉(zhuǎn)錄、整合、轉(zhuǎn)錄、翻譯、裝配和釋放等多個階段。在侵入細胞過程中，HIV-1表面的糖蛋白gp120首先與宿主細胞表面的CD4分子結(jié)合，引起構(gòu)象變化，然后與趨化因子受體CCR5或CXCR4等輔助受體結(jié)合，最終通過gp41介導病毒包膜與細胞膜融合，實現(xiàn)病毒的侵入。目前，臨床上已有30多種靶向HIV-1生命周期不同過程的艾滋病治療藥物獲批上市，這些藥物主要包括核苷類/非核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑、蛋白酶抑制劑、整合酶鏈轉(zhuǎn)移抑制劑和融合抑制劑等。聯(lián)合抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法（HAART）的應用，使艾滋病逐漸從一種致命性疾病轉(zhuǎn)變?yōu)橐环N可控的慢性傳染病。然而，長期使用這些藥物存在諸多問題，如患者需終身服藥，藥物的毒副作用較大，易產(chǎn)生獲得性耐藥突變，且部分藥物價格昂貴，給患者和社會帶來沉重負擔。趨化因子受體CCR5在HIV-1感染過程中起著關(guān)鍵作用，約90%的HIV-1初始感染是通過CCR5輔助受體介導的。CCR5是一種7次跨膜蛋白，屬于G蛋白耦聯(lián)受體超家族，主要表達于記憶性T細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞等免疫細胞表面。當HIV-1感染人體時，R5嗜性的HIV-1病毒株優(yōu)先利用CCR5作為輔助受體侵入宿主細胞。因此，阻斷CCR5與HIV-1的結(jié)合，能夠有效阻止病毒的入侵，從而達到治療艾滋病的目的。開發(fā)小分子CCR5抑制劑具有重要的臨床意義。首先，相較于直接靶向病毒的抗病毒藥物，靶向宿主的CCR5抑制劑具有更高的廣譜性和低耐藥性。由于CCR5是宿主細胞的正常成分，病毒難以通過突變逃避抑制劑的作用，從而降低了耐藥性的產(chǎn)生風險。其次，CCR5抑制劑可以與其他抗HIV-1藥物聯(lián)合使用，發(fā)揮協(xié)同抗病毒效應，提高治療效果，減少單一藥物的使用劑量和毒副作用。此外，CCR5抑制劑還可能具有潛在的預防艾滋病感染的作用，對于高危人群的預防干預具有重要價值。哌啶雜環(huán)類化合物因其獨特的結(jié)構(gòu)和良好的生物活性，在藥物研發(fā)領(lǐng)域備受關(guān)注。哌啶環(huán)作為一種重要的含氮雜環(huán)結(jié)構(gòu)，具有較強的堿性和較好的脂溶性，能夠與生物靶點形成多種相互作用，如氫鍵、疏水作用和π-π堆積等。在CCR5抑制劑的研究中，哌啶雜環(huán)類化合物展現(xiàn)出了良好的CCR5拮抗活性和抗病毒效果。通過對哌啶雜環(huán)進行結(jié)構(gòu)修飾和優(yōu)化，可以調(diào)節(jié)化合物的活性、選擇性和藥代動力學性質(zhì)，為開發(fā)新型高效的CCR5抑制劑提供了廣闊的空間。本研究致力于設計與合成哌啶雜環(huán)類CCR5抑制劑，旨在發(fā)現(xiàn)具有高效、低毒、高選擇性的新型抗艾滋病先導化合物。通過深入研究哌啶雜環(huán)類化合物與CCR5的相互作用機制，優(yōu)化化合物的結(jié)構(gòu)，提高其抗HIV-1活性和藥代動力學性質(zhì)。本研究不僅有助于豐富CCR5抑制劑的結(jié)構(gòu)類型，拓展抗艾滋病藥物的研發(fā)思路，還可能為艾滋病的治療提供新的有效藥物，具有重要的理論意義和實際應用價值。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀自1996年鄧宏魁首次發(fā)現(xiàn)CCR5基因并證實其是HIV-1病毒入侵人體細胞的受體以來，CCR5抑制劑的研究便成為了抗艾滋病藥物領(lǐng)域的熱點。國內(nèi)外科研人員圍繞CCR5抑制劑開展了大量研究，旨在開發(fā)出高效、低毒、高選擇性的抗艾滋病藥物。在國外，輝瑞公司研發(fā)的馬拉維諾（Maraviroc）是目前唯一上市的小分子CCR5拮抗劑。馬拉維諾通過與CCR5結(jié)合，阻斷HIV-1與CCR5的相互作用，從而阻止病毒侵入宿主細胞。臨床研究表明，馬拉維諾對R5嗜性的HIV-1病毒株具有顯著的抑制活性，可有效降低患者體內(nèi)的病毒載量，提高CD4+T淋巴細胞計數(shù)。然而，馬拉維諾存在一些臨床缺陷，如種屬差異大，在不同物種中的活性和藥代動力學性質(zhì)差異明顯；口服生物利用度低，限制了其療效的充分發(fā)揮；還具有藥物-藥物相互作用，與其他藥物聯(lián)用時可能會影響彼此的藥效和安全性。這些問題促使科研人員不斷探索新型CCR5抑制劑。近年來，國外研究人員在新型CCR5抑制劑的設計與合成方面取得了一定進展。一些研究通過對馬拉維諾的結(jié)構(gòu)進行改造，引入不同的取代基，以改善其藥代動力學性質(zhì)和選擇性。例如，有研究團隊設計合成了一系列哌啶衍生物，通過改變哌啶環(huán)上的取代基和連接基團，優(yōu)化了化合物與CCR5的結(jié)合模式，提高了其拮抗活性和細胞選擇性。在基于結(jié)構(gòu)的藥物設計中，研究人員利用CCR5與抑制劑復合物的晶體結(jié)構(gòu)信息，通過計算機輔助設計方法，虛擬篩選和設計新型CCR5抑制劑。通過對大量化合物庫的篩選和活性預測，發(fā)現(xiàn)了一些具有潛在活性的先導化合物，并進一步進行合成和優(yōu)化。國內(nèi)在CCR5抑制劑的研究方面也取得了重要成果。中國科學院昆明動物研究所鄭永唐研究員團隊與中國科學院上海藥物研究所柳紅研究員團隊合作，發(fā)現(xiàn)了一類結(jié)構(gòu)新穎的CCR5拮抗劑。其中化合物25和26具有高效的CCR5拮抗活性，與馬拉維諾相當。同時，這兩種化合物對多種HIV-1毒株均具有高效的抑制活性，且具有較低的細胞毒性。在藥代動力學性質(zhì)方面，相較于馬拉維諾，化合物25和26在大鼠體內(nèi)表現(xiàn)出更優(yōu)的口服藥代動力學性質(zhì)，具有更高的口服暴露量和更高的口服生物利用度。化合物26與其它作用靶點的抗HIV-1藥物（核苷類/非核苷類逆轉(zhuǎn)錄酶抑制劑、整合酶鏈轉(zhuǎn)移抑制劑和融合抑制劑）聯(lián)用呈現(xiàn)出顯著的協(xié)同抗病毒效應，為開發(fā)新型CCR5拮抗劑用于HIV-1感染治療提供了安全、高效、廣譜的先導化合物。哌啶雜環(huán)類CCR5抑制劑作為CCR5抑制劑的重要類型之一，受到了廣泛關(guān)注。北京工業(yè)大學徐雪梅等人設計了N-(3-(4-取代肉桂?；哙?1-基)丙烷基多羥基苯甲酰胺類化合物，并合成出了12個未見文獻報道的多羥基苯甲酰胺衍生物。這些化合物將多羥基酚類化合物的高生物活性和哌嗪類化合物的良好組織滲透能力相結(jié)合，有望成為具有潛力的CCR5抑制劑。一些研究通過對哌啶環(huán)上不同位置進行修飾，引入親脂性基團、極性基團或氫鍵供體/受體等，改變化合物的理化性質(zhì)和與CCR5的相互作用方式，從而提高其活性和選擇性。在合成方法上，研究人員不斷探索新的合成路線和反應條件，以提高哌啶雜環(huán)類CCR5抑制劑的合成效率和產(chǎn)率。一些綠色化學合成方法也被應用于哌啶雜環(huán)類化合物的合成中，以減少環(huán)境污染和降低生產(chǎn)成本。盡管國內(nèi)外在CCR5抑制劑，尤其是哌啶雜環(huán)類抑制劑的研究方面取得了一定進展，但仍面臨諸多挑戰(zhàn)。目前的CCR5抑制劑在活性、選擇性、藥代動力學性質(zhì)和安全性等方面還存在不足，需要進一步優(yōu)化和改進。CCR5與抑制劑的相互作用機制還需要深入研究，以更好地指導藥物設計和優(yōu)化。開發(fā)高效、低毒、高選擇性且具有良好藥代動力學性質(zhì)的新型哌啶雜環(huán)類CCR5抑制劑，仍然是該領(lǐng)域的研究重點和難點。1.3研究目標與內(nèi)容本研究旨在設計與合成一系列新型哌啶雜環(huán)類CCR5抑制劑，通過對其結(jié)構(gòu)與活性關(guān)系的深入研究，優(yōu)化化合物結(jié)構(gòu)，提高其抗HIV-1活性、選擇性和藥代動力學性質(zhì)，為開發(fā)新型高效的抗艾滋病藥物奠定基礎(chǔ)。具體研究內(nèi)容如下：1.3.1基于結(jié)構(gòu)的哌啶雜環(huán)類CCR5抑制劑設計運用計算機輔助藥物設計技術(shù)，基于CCR5與已知抑制劑的復合物晶體結(jié)構(gòu)以及相關(guān)的構(gòu)效關(guān)系研究成果，開展基于結(jié)構(gòu)的藥物設計工作。通過分子對接、分子動力學模擬等方法，深入探究哌啶雜環(huán)類化合物與CCR5的相互作用模式和結(jié)合機制，明確關(guān)鍵的活性位點和相互作用基團。在此基礎(chǔ)上，有針對性地對哌啶雜環(huán)進行結(jié)構(gòu)修飾和改造，引入不同的取代基或結(jié)構(gòu)片段，設計出具有潛在高活性和高選擇性的哌啶雜環(huán)類CCR5抑制劑分子。例如，根據(jù)CCR5活性口袋的形狀和性質(zhì)，在哌啶環(huán)的特定位置引入親脂性基團，增強與CCR5的疏水相互作用；或者引入氫鍵供體或受體，增加與CCR5關(guān)鍵氨基酸殘基的氫鍵相互作用，從而提高化合物與CCR5的結(jié)合親和力和特異性。1.3.2哌啶雜環(huán)類CCR5抑制劑的合成路線設計與優(yōu)化根據(jù)設計的目標化合物結(jié)構(gòu)，進行逆合成分析，設計合理的合成路線。在合成路線設計過程中，充分考慮原料的易得性、反應條件的溫和性、合成步驟的簡潔性以及反應的產(chǎn)率和選擇性等因素。對于關(guān)鍵的中間體和反應步驟，進行深入的研究和優(yōu)化，通過改變反應試劑、反應條件（如溫度、溶劑、催化劑等），探索最佳的合成方法，以提高目標化合物的合成效率和質(zhì)量。例如，在哌啶環(huán)的構(gòu)建過程中，嘗試不同的環(huán)化反應條件和催化劑，優(yōu)化反應路徑，減少副反應的發(fā)生，提高哌啶環(huán)的合成產(chǎn)率和純度；在引入取代基時，選擇合適的反應試劑和反應條件，確保取代反應的選擇性和收率。1.3.3哌啶雜環(huán)類CCR5抑制劑的合成與表征按照優(yōu)化后的合成路線，進行目標化合物的合成實驗。對合成得到的化合物進行全面的結(jié)構(gòu)表征，運用核磁共振（NMR）、質(zhì)譜（MS）、紅外光譜（IR）等現(xiàn)代分析技術(shù)，確定化合物的化學結(jié)構(gòu)和純度。通過NMR譜圖，分析化合物中氫原子和碳原子的化學環(huán)境，確定分子中各基團的連接方式和相對位置；利用MS譜圖，確定化合物的分子量和分子式，以及可能的碎片離子信息，輔助結(jié)構(gòu)鑒定；IR光譜則用于分析化合物中特征官能團的振動吸收峰，進一步驗證化合物的結(jié)構(gòu)。確保所合成的化合物結(jié)構(gòu)準確無誤，為后續(xù)的生物活性測試提供可靠的物質(zhì)基礎(chǔ)。1.3.4哌啶雜環(huán)類CCR5抑制劑的生物活性測試采用多種體外實驗模型，對合成的哌啶雜環(huán)類CCR5抑制劑進行全面的生物活性測試。運用CCR5結(jié)合實驗，測定化合物與CCR5的結(jié)合親和力，評估其對CCR5的阻斷能力；通過HIV-1感染細胞實驗，檢測化合物對HIV-1病毒侵入宿主細胞的抑制活性，確定其抗HIV-1效果；進行細胞毒性實驗，評價化合物對正常細胞的毒性作用，考察其安全性和選擇性。在CCR5結(jié)合實驗中，使用放射性標記或熒光標記的配體，與CCR5和待測化合物共同孵育，通過檢測標記配體與CCR5的結(jié)合量，計算化合物與CCR5的結(jié)合常數(shù)和抑制常數(shù)，從而評估化合物與CCR5的結(jié)合親和力。在HIV-1感染細胞實驗中，將HIV-1病毒與表達CCR5的細胞共同培養(yǎng)，加入待測化合物，通過檢測細胞培養(yǎng)上清中的病毒載量或細胞病變效應，評價化合物對HIV-1感染的抑制效果。細胞毒性實驗則采用MTT法、CCK-8法等常用方法，檢測化合物對正常細胞的增殖抑制作用，計算半數(shù)抑制濃度（IC50），評估化合物的細胞毒性和安全性。通過這些生物活性測試，篩選出具有高效、低毒、高選擇性的哌啶雜環(huán)類CCR5抑制劑先導化合物。1.3.5構(gòu)效關(guān)系研究與結(jié)構(gòu)優(yōu)化對生物活性測試結(jié)果進行深入分析，研究哌啶雜環(huán)類CCR5抑制劑的結(jié)構(gòu)與活性之間的關(guān)系。通過對比不同結(jié)構(gòu)化合物的活性數(shù)據(jù)，明確分子結(jié)構(gòu)中各個基團和結(jié)構(gòu)片段對活性、選擇性和毒性的影響規(guī)律。根據(jù)構(gòu)效關(guān)系研究結(jié)果，對先導化合物進行進一步的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，設計并合成新一代的衍生物，不斷提高化合物的抗HIV-1活性、選擇性和藥代動力學性質(zhì)。例如，如果發(fā)現(xiàn)某個位置的取代基能夠顯著提高化合物的活性，但同時增加了細胞毒性，可以嘗試對該取代基進行修飾或替換，尋找既能保持活性又能降低毒性的結(jié)構(gòu)改造方案；或者通過改變分子的空間構(gòu)型，優(yōu)化化合物與CCR5的結(jié)合模式，提高其結(jié)合親和力和選擇性。通過反復的構(gòu)效關(guān)系研究和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，逐步獲得具有良好成藥前景的新型哌啶雜環(huán)類CCR5抑制劑。二、相關(guān)理論基礎(chǔ)2.1艾滋病與HIV-12.1.1艾滋病的流行態(tài)勢艾滋病自被發(fā)現(xiàn)以來，在全球范圍內(nèi)迅速傳播，對人類健康和社會發(fā)展構(gòu)成了嚴重威脅。據(jù)聯(lián)合國艾滋病規(guī)劃署（UNAIDS）發(fā)布的數(shù)據(jù)，截至2023年末，全球范圍內(nèi)HIV病毒攜帶者及艾滋病患者人數(shù)約3990萬人，2023年新增感染人數(shù)約130萬人。非洲地區(qū)是艾滋病感染率最為嚴峻的地區(qū)，部分國家的感染率居高不下，給當?shù)氐尼t(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)和社會經(jīng)濟發(fā)展帶來了沉重負擔。在亞洲、拉丁美洲等地區(qū)，艾滋病的流行也不容忽視，感染人數(shù)呈現(xiàn)出不同程度的增長趨勢。在中國，艾滋病疫情整體處于低流行水平，但近年來感染人數(shù)持續(xù)上升。截至2024年6月30日，全國報告現(xiàn)存活艾滋病病毒（HIV）感染者/AIDS患者1,329,127例。性傳播已成為最主要的傳播途徑，占新增感染病例的95%以上。其中，異性性傳播和男性同性性傳播是主要的傳播方式，分別占新增病例的72.0%和25.6%。青年學生病例增長較快，尤其是男同性戀者，由于其性行為方式和社交特點，成為學生群體中發(fā)病率較高的人群。云南、四川、廣西等西南地區(qū)由于地理位置、社會文化等因素，成為艾滋病的重災區(qū)，感染人數(shù)較多，防控形勢嚴峻。艾滋病的傳播不僅對個人的健康造成嚴重影響，還帶來了一系列的社會經(jīng)濟問題?；颊咝枰L期接受治療和護理，給家庭和社會帶來沉重的經(jīng)濟負擔。艾滋病還會導致勞動力減少、醫(yī)療資源緊張、社會歧視等問題，影響社會的穩(wěn)定和發(fā)展。因此，加強艾滋病的防控工作，降低感染率，提高患者的生活質(zhì)量，是全球公共衛(wèi)生領(lǐng)域的重要任務。隨著社會的發(fā)展和人們生活方式的變化，艾滋病的流行態(tài)勢也在不斷演變。一些新的傳播風險因素逐漸顯現(xiàn)，如網(wǎng)絡社交平臺的普及使得高危性行為的發(fā)生更加隱蔽，增加了防控的難度；吸毒人群中艾滋病的傳播依然存在，且與性傳播相互交織，進一步加劇了疫情的復雜性。未來，艾滋病的防控工作需要綜合考慮多種因素，采取更加有效的干預措施，加強宣傳教育、推廣檢測與咨詢服務、擴大抗病毒治療覆蓋范圍、減少社會歧視等，以遏制艾滋病的傳播，實現(xiàn)終結(jié)艾滋病流行的目標。2.1.2HIV-1的生物學特性與生命周期HIV-1屬于逆轉(zhuǎn)錄病毒科慢病毒屬，是引起艾滋病的主要病原體。HIV-1病毒顆粒呈球形，直徑約100-120nm，由核心和包膜兩部分組成。病毒外膜是一層來源于宿主細胞的脂蛋白包膜，其中嵌有病毒的糖蛋白gp120和gp41。gp120是病毒表面抗原，呈球形突出于病毒包膜之外，主要負責與宿主細胞表面的CD4分子結(jié)合；gp41是跨膜糖蛋白，一端與gp120相連，另一端貫穿病毒包膜，在病毒與宿主細胞膜融合過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。病毒核心為錐形，由蛋白p24組成的半錐形衣殼包裹，內(nèi)含兩條相同的單鏈正股RNA基因組、核心結(jié)構(gòu)蛋白以及病毒復制所必須的酶類，包括逆轉(zhuǎn)錄酶、整合酶和蛋白酶等。HIV-1的RNA基因組長度約為9.2KB，基因高度變異，這也是導致HIV-1難以被徹底攻克的原因之一。在病毒的外膜和核心之間，還有一層由蛋白p17構(gòu)成的球形基質(zhì)，它在維持病毒的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和病毒感染過程中起到重要作用。HIV-1的生命周期較為復雜，主要包括以下幾個階段：吸附與侵入：游離的HIV-1病毒顆粒遇到表達CD4分子的宿主細胞時，病毒表面的糖蛋白gp120首先與宿主細胞表面的CD4分子緊密結(jié)合，這一結(jié)合導致gp120分子內(nèi)部構(gòu)象發(fā)生變化，暴露出與輔助受體結(jié)合的位點。約90%的HIV-1初始感染是通過CCR5輔助受體介導的，R5嗜性的HIV-1病毒株優(yōu)先利用CCR5作為輔助受體，與CCR5結(jié)合。隨后，在gp41的參與下，病毒包膜與宿主細胞膜發(fā)生融合，病毒核心進入宿主細胞內(nèi)，完成侵入過程。逆轉(zhuǎn)錄：進入細胞的病毒核心釋放出病毒RNA和逆轉(zhuǎn)錄酶，在逆轉(zhuǎn)錄酶的作用下，以病毒RNA為模板，合成互補的DNA鏈，形成RNA-DNA雜交中間體。接著，逆轉(zhuǎn)錄酶發(fā)揮核糖核酸酶H活性，降解RNA-DNA雜交體中的RNA鏈，再以剩下的DNA鏈為模板，合成另一條互補DNA鏈，最終形成雙鏈DNA，即前病毒DNA。整合：前病毒DNA在整合酶的作用下，從細胞質(zhì)轉(zhuǎn)移到細胞核內(nèi)，并整合到宿主細胞的基因組中，形成整合態(tài)的前病毒。整合后的前病毒可長期潛伏在宿主細胞內(nèi)，隨著宿主細胞的分裂而傳遞給子代細胞，成為病毒持續(xù)感染的根源。轉(zhuǎn)錄與翻譯：當宿主細胞受到激活信號刺激時，整合在宿主基因組中的前病毒DNA在宿主細胞轉(zhuǎn)錄酶的作用下，轉(zhuǎn)錄生成病毒mRNA和子代病毒RNA。病毒mRNA被轉(zhuǎn)運到細胞質(zhì)中，在核糖體上進行翻譯，合成病毒所需的各種結(jié)構(gòu)蛋白和酶類。裝配與釋放：新合成的病毒結(jié)構(gòu)蛋白和酶類在宿主細胞內(nèi)組裝成新的病毒顆粒。首先，病毒的核心蛋白和基因組RNA組裝形成未成熟的病毒核心，然后在蛋白酶的作用下，病毒核心蛋白發(fā)生裂解和加工，使病毒核心成熟。成熟的病毒核心與包膜糖蛋白結(jié)合，通過出芽的方式從宿主細胞表面釋放出來，形成新的具有感染性的HIV-1病毒顆粒，繼續(xù)感染其他宿主細胞，從而完成整個生命周期。了解HIV-1的生物學特性和生命周期，對于深入理解艾滋病的發(fā)病機制以及開發(fā)有效的治療藥物具有重要意義。在HIV-1的生命周期中，各個階段都存在著潛在的藥物作用靶點，通過針對這些靶點設計和開發(fā)藥物，可以阻斷病毒的復制和傳播，從而達到治療艾滋病的目的。2.2趨化因子受體CCR52.2.1CCR5的結(jié)構(gòu)剖析CCR5，即C-C趨化因子受體5型，屬于CC類趨化因子家族，是一種七跨膜的G蛋白偶聯(lián)受體（GPCR）。其結(jié)構(gòu)由多個部分組成，各部分具有獨特的結(jié)構(gòu)特點和功能。CCR5的N端位于細胞外，通常含有多個糖基化位點，這些糖基化修飾對于受體的穩(wěn)定性、正確折疊以及與配體的結(jié)合具有重要影響。糖基化可以增加受體的親水性，使其更容易在細胞外環(huán)境中與趨化因子等配體相互作用，同時也可能參與調(diào)節(jié)受體的構(gòu)象和活性?？缒^(qū)域是CCR5結(jié)構(gòu)的核心部分，由七個α-螺旋組成，這些螺旋在細胞膜中呈反向平行排列，形成一個緊密的束狀結(jié)構(gòu)，多次穿越細胞膜?？缒ぢ菪g通過細胞外環(huán)（ECL1、ECL2、ECL3）和細胞內(nèi)環(huán)（ICL1、ICL2、ICL3）相互連接?？缒ぢ菪齼?nèi)部存在一些保守的氨基酸殘基，它們對于維持受體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和信號傳導功能至關(guān)重要。在某些跨膜螺旋的特定位置，存在著一些關(guān)鍵的氨基酸殘基，它們參與形成配體結(jié)合口袋，與趨化因子或抑制劑等配體發(fā)生特異性相互作用。細胞外環(huán)和細胞內(nèi)環(huán)在CCR5的功能中也起著不可或缺的作用。細胞外環(huán)參與配體的識別和結(jié)合，不同的細胞外環(huán)結(jié)構(gòu)可能影響受體對不同配體的親和力和選擇性。細胞內(nèi)環(huán)則主要與G蛋白相互作用，當CCR5與配體結(jié)合后，細胞內(nèi)環(huán)的構(gòu)象發(fā)生變化，從而激活與之偶聯(lián)的G蛋白，啟動細胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導通路。CCR5的C端位于細胞內(nèi)，含有多個磷酸化位點，這些位點可以被細胞內(nèi)的蛋白激酶磷酸化。磷酸化修飾是一種重要的蛋白質(zhì)翻譯后修飾方式，對于調(diào)節(jié)CCR5的活性、內(nèi)化和信號轉(zhuǎn)導起著關(guān)鍵作用。當CCR5被激活后，C端的磷酸化可以招募一些接頭蛋白，如β-arrestin，從而調(diào)節(jié)受體的內(nèi)吞和再循環(huán)過程，影響受體在細胞表面的表達水平和信號傳導的持續(xù)時間。C端還可能與其他細胞內(nèi)的信號分子相互作用，進一步調(diào)節(jié)細胞的生理功能。CCR5作為一種重要的G蛋白偶聯(lián)受體，其獨特的結(jié)構(gòu)使其能夠特異性地識別和結(jié)合趨化因子等配體，并通過激活G蛋白介導細胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導，在免疫細胞的遷移、免疫反應的調(diào)節(jié)以及HIV-1感染等過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。深入了解CCR5的結(jié)構(gòu)特點，對于理解其生物學功能以及開發(fā)靶向CCR5的藥物具有重要意義。2.2.2CCR5的功能闡釋CCR5在人體的生理和病理過程中發(fā)揮著多方面的重要功能，尤其是在免疫調(diào)節(jié)和HIV-1感染機制中扮演著關(guān)鍵角色。在免疫細胞遷移方面，CCR5起著重要的調(diào)控作用。它主要表達于記憶性T細胞、巨噬細胞、樹突狀細胞等多種免疫細胞表面。CCR5的天然配體是CC類趨化因子，如CCL3（巨噬細胞炎性蛋白-1α，MIP-1α）、CCL4（巨噬細胞炎性蛋白-1β，MIP-1β）和CCL5（調(diào)節(jié)激活正常T細胞表達和分泌的趨化因子，RANTES）等。當機體受到病原體感染或處于炎癥狀態(tài)時，局部組織細胞會分泌這些趨化因子，形成趨化因子濃度梯度。免疫細胞表面的CCR5與趨化因子特異性結(jié)合后，會激活細胞內(nèi)的信號傳導通路，促使免疫細胞發(fā)生極化和遷移，使其能夠沿著趨化因子濃度梯度向炎癥部位或病原體感染部位定向移動。巨噬細胞在CCR5的介導下，能夠快速遷移到感染部位，吞噬病原體，發(fā)揮免疫防御作用；記憶性T細胞也可以通過CCR5的引導，到達抗原存在的部位，參與特異性免疫應答，識別和清除被病原體感染的細胞。CCR5在免疫反應調(diào)節(jié)中也具有重要作用。它不僅參與免疫細胞的遷移，還能調(diào)節(jié)免疫細胞的活化和功能。在T細胞的活化過程中，CCR5與趨化因子的相互作用可以協(xié)同T細胞受體（TCR）信號，促進T細胞的增殖和分化。當T細胞表面的TCR識別抗原后，CCR5與趨化因子結(jié)合所產(chǎn)生的信號可以增強T細胞的活化信號，使T細胞能夠更好地發(fā)揮免疫效應。CCR5還可以調(diào)節(jié)巨噬細胞和樹突狀細胞的功能。巨噬細胞表面的CCR5被激活后，會增強巨噬細胞的吞噬能力和分泌細胞因子的能力，從而促進炎癥反應的發(fā)生和發(fā)展。樹突狀細胞表面的CCR5則參與其成熟和抗原呈遞過程，影響適應性免疫應答的啟動和強度。CCR5最為關(guān)鍵的功能之一是作為HIV-1的輔助受體，介導HIV-1的入侵過程。約90%的HIV-1初始感染是通過CCR5輔助受體介導的，R5嗜性的HIV-1病毒株優(yōu)先利用CCR5作為輔助受體。在HIV-1感染過程中，病毒表面的糖蛋白gp120首先與宿主細胞表面的CD4分子結(jié)合，這一結(jié)合導致gp120分子內(nèi)部構(gòu)象發(fā)生變化，暴露出與CCR5結(jié)合的位點。隨后，gp120與CCR5發(fā)生特異性結(jié)合，在gp41的參與下，病毒包膜與宿主細胞膜發(fā)生融合，病毒核心進入宿主細胞內(nèi)，完成病毒的侵入過程。CCR5在HIV-1感染中的關(guān)鍵作用使得它成為抗HIV-1藥物研發(fā)的重要靶點，通過阻斷CCR5與HIV-1的結(jié)合，可以有效阻止病毒的入侵，從而達到治療艾滋病的目的。CCR5在免疫細胞遷移、免疫反應調(diào)節(jié)以及HIV-1感染等過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的功能。深入研究CCR5的功能機制，對于理解免疫調(diào)節(jié)的生理過程、揭示艾滋病的發(fā)病機制以及開發(fā)有效的抗艾滋病治療策略具有重要的理論和實際意義。2.3CCR5抑制劑的作用機制CCR5抑制劑作為一類重要的抗HIV-1藥物，其作用機制主要是通過與CCR5特異性結(jié)合，阻斷HIV-1病毒與CCR5的相互作用，從而阻止病毒侵入宿主細胞，達到抑制HIV-1感染的目的。在HIV-1感染過程中，病毒表面的糖蛋白gp120首先與宿主細胞表面的CD4分子結(jié)合，這一結(jié)合導致gp120分子內(nèi)部構(gòu)象發(fā)生顯著變化。這種構(gòu)象變化使得gp120暴露出與輔助受體結(jié)合的位點，約90%的HIV-1初始感染是通過CCR5輔助受體介導的，此時R5嗜性的HIV-1病毒株的gp120會與CCR5發(fā)生特異性結(jié)合。在gp41的參與下，病毒包膜與宿主細胞膜發(fā)生融合，病毒核心得以進入宿主細胞內(nèi)，完成病毒的侵入過程。CCR5抑制劑能夠與CCR5結(jié)合，改變CCR5的構(gòu)象，使其無法與HIV-1的gp120正常結(jié)合。一些小分子CCR5抑制劑通過與CCR5跨膜螺旋形成的疏水袋結(jié)合，占據(jù)了gp120與CCR5結(jié)合的關(guān)鍵位點，從而阻斷了二者之間的相互作用。馬拉維諾（Maraviroc）作為目前唯一上市的小分子CCR5拮抗劑，其作用機制便是與CCR5的跨膜區(qū)域結(jié)合，使CCR5的細胞外結(jié)構(gòu)域構(gòu)象發(fā)生改變，使得HIV-1的gp120無法識別和結(jié)合CCR5，進而阻止病毒侵入宿主細胞。CCR5抑制劑還可以通過其他方式干擾CCR5介導的信號傳導通路。CCR5不僅是HIV-1入侵的輔助受體，也是免疫細胞遷移和免疫反應調(diào)節(jié)的重要分子。當CCR5與趨化因子結(jié)合時，會激活細胞內(nèi)的一系列信號傳導通路，如通過激活G蛋白，調(diào)節(jié)細胞內(nèi)的第二信使?jié)舛?，進而影響細胞的功能。CCR5抑制劑與CCR5結(jié)合后，可能會干擾這些信號傳導通路的正常激活，影響免疫細胞的功能，從而間接抑制HIV-1的感染和傳播。某些CCR5抑制劑可能會抑制CCR5介導的免疫細胞遷移，使HIV-1難以接觸到其主要的靶細胞，如CD4+T淋巴細胞和巨噬細胞等，降低病毒感染的機會。一些研究還發(fā)現(xiàn)，CCR5抑制劑可能具有調(diào)節(jié)宿主免疫反應的作用，增強機體對HIV-1的免疫防御能力。通過抑制CCR5介導的免疫抑制信號，CCR5抑制劑可以促進免疫細胞的活化和增殖，提高機體的抗病毒免疫應答水平。這可能有助于機體更好地識別和清除被HIV-1感染的細胞，進一步抑制病毒的復制和傳播。CCR5抑制劑通過與CCR5結(jié)合，阻斷HIV-1與CCR5的相互作用，干擾CCR5介導的信號傳導通路以及調(diào)節(jié)宿主免疫反應等多種機制，發(fā)揮其抗HIV-1感染的作用。深入了解CCR5抑制劑的作用機制，對于開發(fā)更有效的抗艾滋病藥物以及優(yōu)化治療方案具有重要意義。三、哌啶雜環(huán)類CCR5抑制劑的設計3.1計算機輔助藥物設計方法計算機輔助藥物設計（CADD）是現(xiàn)代藥物研發(fā)的重要手段，它借助計算機技術(shù)和理論計算方法，對藥物分子的結(jié)構(gòu)、活性和作用機制進行深入研究，從而加速新藥的設計與開發(fā)進程。在哌啶雜環(huán)類CCR5抑制劑的設計中，計算機輔助藥物設計方法發(fā)揮著關(guān)鍵作用，主要包括基于配體的藥物設計和基于受體的藥物設計兩種策略。3.1.1基于配體的藥物設計基于配體的藥物設計（LBDD）是一種重要的計算機輔助藥物設計方法，它主要通過分析已知活性配體的結(jié)構(gòu)特征、理化性質(zhì)以及與靶點的相互作用模式，來建立藥效團模型或定量構(gòu)效關(guān)系（QSAR）模型，進而指導新的抑制劑設計。藥效團模型是基于配體的藥物設計中常用的工具，它是指藥物分子中對活性起關(guān)鍵作用的原子或基團在空間的排列方式。構(gòu)建藥效團模型的方法主要有基于分子疊合的方法和基于受體結(jié)構(gòu)的方法。在哌啶雜環(huán)類CCR5抑制劑的設計中，我們可以收集一系列具有不同結(jié)構(gòu)和活性的哌啶雜環(huán)類CCR5抑制劑作為訓練集，利用分子疊合技術(shù)，將這些配體分子進行疊合，使它們的活性位點盡可能重合。通過分析疊合后的分子，找出對活性起關(guān)鍵作用的原子或基團，如哌啶環(huán)上的氮原子、某些取代基等，確定它們之間的空間距離、角度等幾何關(guān)系，從而構(gòu)建出藥效團模型。以一些已知的哌啶雜環(huán)類CCR5抑制劑為例，研究發(fā)現(xiàn)哌啶環(huán)上的氮原子與CCR5受體中的某些氨基酸殘基形成氫鍵相互作用，對抑制劑的活性至關(guān)重要；一些親脂性的取代基位于特定的疏水口袋中，增強了抑制劑與CCR5的疏水相互作用?；谶@些結(jié)構(gòu)特征，構(gòu)建的藥效團模型可能包含氫鍵供體/受體特征、疏水特征等。利用構(gòu)建好的藥效團模型，可以對化合物數(shù)據(jù)庫進行虛擬篩選，找出與藥效團模型匹配度高的化合物，這些化合物具有潛在的CCR5抑制活性，可作為進一步合成和研究的對象。定量構(gòu)效關(guān)系（QSAR）模型則是通過對一系列具有相同作用機制的化合物的結(jié)構(gòu)參數(shù)和活性數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，建立起結(jié)構(gòu)與活性之間的定量關(guān)系。在建立QSAR模型時，首先需要選擇合適的結(jié)構(gòu)描述符來表征化合物的結(jié)構(gòu)特征，如分子的拓撲結(jié)構(gòu)、電子性質(zhì)、立體性質(zhì)等。對于哌啶雜環(huán)類CCR5抑制劑，可以計算分子的疏水性參數(shù)（如logP）、電子云密度、分子表面積、體積等結(jié)構(gòu)描述符。然后，將這些結(jié)構(gòu)描述符與化合物的CCR5抑制活性數(shù)據(jù)進行多元線性回歸、偏最小二乘回歸等統(tǒng)計分析方法，建立起QSAR模型。通過建立的QSAR模型，可以預測新設計化合物的活性，根據(jù)預測結(jié)果對化合物結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化。如果QSAR模型顯示某個位置引入吸電子基團可以提高化合物的活性，那么在設計新化合物時，可以在該位置引入合適的吸電子取代基。QSAR模型還可以用于分析影響化合物活性的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)因素，為進一步的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供理論依據(jù)?；谂潴w的藥物設計方法能夠充分利用已知配體的信息，快速篩選和設計出具有潛在活性的化合物，為哌啶雜環(huán)類CCR5抑制劑的研發(fā)提供了重要的思路和方法。3.1.2基于受體的藥物設計基于受體的藥物設計（RBDD）是利用已知的受體三維結(jié)構(gòu)信息，通過分子對接、分子動力學模擬等技術(shù)，研究藥物分子與受體之間的相互作用，從而設計和優(yōu)化藥物分子。在哌啶雜環(huán)類CCR5抑制劑的設計中，基于受體的藥物設計方法具有重要的指導意義。分子對接是基于受體的藥物設計中最常用的技術(shù)之一，它通過將小分子配體與受體的活性位點進行匹配，預測配體與受體之間的結(jié)合模式和結(jié)合親和力。在進行分子對接時，首先需要獲取CCR5受體的三維結(jié)構(gòu)。由于CCR5是一種膜蛋白，其結(jié)構(gòu)測定較為困難，目前已有部分CCR5與抑制劑復合物的晶體結(jié)構(gòu)被解析，這些結(jié)構(gòu)為分子對接提供了重要的基礎(chǔ)。將受體結(jié)構(gòu)進行預處理，去除水分子、添加氫原子、計算電荷等。然后，準備好待對接的哌啶雜環(huán)類化合物庫，將化合物庫中的分子逐一與CCR5受體進行對接。在對接過程中，通過模擬小分子配體在受體活性位點內(nèi)的構(gòu)象變化和結(jié)合過程，尋找能量最低、結(jié)合模式最合理的配體-受體復合物。對接算法會計算配體與受體之間的相互作用能，如氫鍵作用能、范德華力、靜電相互作用能等，根據(jù)相互作用能的大小對對接結(jié)果進行排序。通過分子對接，可以篩選出與CCR5受體具有較高結(jié)合親和力的哌啶雜環(huán)類化合物，這些化合物可能具有較好的CCR5抑制活性。還可以分析對接得到的配體-受體復合物的結(jié)構(gòu)，了解化合物與CCR5受體的相互作用細節(jié)，為進一步的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供依據(jù)。如果發(fā)現(xiàn)某個化合物與CCR5受體的關(guān)鍵氨基酸殘基形成了較強的氫鍵相互作用，但由于空間位阻導致結(jié)合不夠緊密，可以對化合物的結(jié)構(gòu)進行調(diào)整，減小空間位阻，增強與受體的結(jié)合。分子動力學模擬則是在分子對接的基礎(chǔ)上，進一步研究配體-受體復合物在溶液環(huán)境中的動態(tài)行為。分子動力學模擬可以考慮體系中的溶劑分子、離子等因素，更真實地反映配體與受體之間的相互作用過程。在分子動力學模擬中，首先構(gòu)建包含配體-受體復合物、溶劑分子和離子的模擬體系，然后對體系進行能量最小化、平衡化等預處理。接著，在一定的溫度和壓力條件下，對體系進行分子動力學模擬，模擬時間通常為幾納秒到幾百納秒不等。在模擬過程中，記錄體系中原子的坐標、速度等信息，通過分析這些信息，可以了解配體-受體復合物的構(gòu)象變化、相互作用的動態(tài)變化等。分子動力學模擬可以揭示化合物與CCR5受體結(jié)合的穩(wěn)定性、結(jié)合過程中的構(gòu)象變化以及與受體關(guān)鍵氨基酸殘基的相互作用模式隨時間的變化情況。如果在分子動力學模擬中發(fā)現(xiàn)某個化合物與CCR5受體的結(jié)合不穩(wěn)定，在模擬過程中容易脫離受體，可以對化合物的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，增加與受體的相互作用位點或增強相互作用強度，提高結(jié)合穩(wěn)定性。基于受體的藥物設計方法能夠從原子水平深入研究哌啶雜環(huán)類化合物與CCR5受體的相互作用，為設計高效、特異性強的CCR5抑制劑提供了有力的技術(shù)支持。通過分子對接和分子動力學模擬等技術(shù)，可以篩選出具有潛在活性的化合物，并為化合物的結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供詳細的指導，加速新型哌啶雜環(huán)類CCR5抑制劑的研發(fā)進程。3.2目標化合物的設計思路3.2.1參考已有抑制劑的結(jié)構(gòu)在設計哌啶雜環(huán)類CCR5抑制劑時，對已有CCR5抑制劑的結(jié)構(gòu)進行深入分析是關(guān)鍵的起始步驟。其中，馬拉維諾（Maraviroc）作為首個且目前唯一上市的小分子CCR5拮抗劑，其結(jié)構(gòu)與作用機制為新型抑制劑的設計提供了重要參考。通過對CCR5與馬拉維諾復合物的晶體結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn)，馬拉維諾主要與CCR5的跨膜區(qū)域相結(jié)合。具體而言，馬拉維諾的三環(huán)核心結(jié)構(gòu)嵌入CCR5跨膜螺旋形成的疏水袋中，與周圍的氨基酸殘基形成廣泛的疏水相互作用。其哌啶環(huán)上的氮原子與CCR5中的關(guān)鍵氨基酸殘基形成氫鍵，這種氫鍵相互作用對于穩(wěn)定抑制劑與受體的結(jié)合至關(guān)重要。苯并氮雜卓環(huán)和苯環(huán)上的取代基也通過疏水作用和范德華力與CCR5相互作用，進一步增強了結(jié)合的穩(wěn)定性。先導化合物TAK-220與CCR5的結(jié)合模式也為我們的設計提供了有價值的信息。TAK-220的結(jié)構(gòu)中包含一個獨特的氮雜雙環(huán)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與CCR5的結(jié)合方式與馬拉維諾既有相似之處，又有獨特特點。氮雜雙環(huán)結(jié)構(gòu)能夠深入CCR5的活性口袋，與多個關(guān)鍵氨基酸殘基形成特異性的相互作用。其中，氮雜雙環(huán)上的某些原子與CCR5中的氨基酸殘基形成氫鍵和疏水相互作用，這些相互作用模式的解析有助于我們在設計新化合物時，合理引入類似的結(jié)構(gòu)片段，以增強與CCR5的結(jié)合親和力。基于對這些已有抑制劑與CCR5結(jié)合模式和關(guān)鍵作用位點的分析，我們在設計哌啶雜環(huán)類CCR5抑制劑時，充分考慮保留與CCR5結(jié)合至關(guān)重要的結(jié)構(gòu)特征。在新化合物中引入與馬拉維諾哌啶環(huán)類似的結(jié)構(gòu)單元，以確保能夠與CCR5形成有效的氫鍵相互作用。同時，參考TAK-220的氮雜雙環(huán)結(jié)構(gòu)，嘗試設計新穎的雜環(huán)結(jié)構(gòu)，使其能夠更好地契合CCR5的活性口袋，增強與受體的特異性結(jié)合。通過這種對已有抑制劑結(jié)構(gòu)的借鑒與創(chuàng)新，為設計具有更高活性和選擇性的哌啶雜環(huán)類CCR5抑制劑奠定了基礎(chǔ)。3.2.2引入哌啶雜環(huán)的優(yōu)勢哌啶雜環(huán)作為一種重要的含氮雜環(huán)結(jié)構(gòu)，在藥物化學領(lǐng)域展現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢，將其引入CCR5抑制劑的設計中，對于提高抑制劑的活性和選擇性具有重要意義。從結(jié)構(gòu)特點來看，哌啶環(huán)具有良好的剛性和穩(wěn)定性，其六元環(huán)結(jié)構(gòu)賦予分子一定的空間構(gòu)象，有利于與生物靶點的特異性結(jié)合。哌啶環(huán)上的氮原子具有孤對電子，使其呈現(xiàn)出一定的堿性，這一特性使得哌啶環(huán)能夠與CCR5受體中的酸性氨基酸殘基形成強氫鍵相互作用。在CCR5的活性口袋中，存在一些關(guān)鍵的酸性氨基酸殘基，如天冬氨酸和谷氨酸等，哌啶環(huán)上的氮原子可以與這些氨基酸殘基的羧基形成穩(wěn)定的氫鍵，從而增強抑制劑與CCR5的結(jié)合親和力。哌啶環(huán)的脂溶性較好，能夠使整個分子更容易穿透細胞膜，進入細胞內(nèi)與CCR5結(jié)合。良好的脂溶性還有助于抑制劑在體內(nèi)的吸收、分布和轉(zhuǎn)運，提高其生物利用度。在設計CCR5抑制劑時，通過對哌啶環(huán)上的取代基進行合理修飾，可以進一步調(diào)節(jié)分子的脂溶性和疏水性，使其更好地適應CCR5活性口袋的環(huán)境。在哌啶環(huán)上引入親脂性基團，如烷基、芳基等，可以增強抑制劑與CCR5活性口袋中疏水區(qū)域的相互作用，提高結(jié)合的穩(wěn)定性；而引入極性基團，如羥基、氨基等，則可以在不影響脂溶性的前提下，增加與CCR5中極性氨基酸殘基的相互作用，提高抑制劑的選擇性。哌啶雜環(huán)還具有較好的可修飾性，其環(huán)上的多個位置都可以進行化學修飾，引入不同的取代基或結(jié)構(gòu)片段。通過對哌啶環(huán)的修飾，可以調(diào)節(jié)分子的空間結(jié)構(gòu)、電子云分布和理化性質(zhì)，從而優(yōu)化抑制劑與CCR5的相互作用模式。在哌啶環(huán)的3-位或4-位引入不同的官能團，可以改變分子與CCR5結(jié)合時的取向和親和力；引入具有特定生物活性的結(jié)構(gòu)片段，如藥效團等，可以進一步增強抑制劑的活性和選擇性。這種可修飾性為我們設計多樣化的哌啶雜環(huán)類CCR5抑制劑提供了廣闊的空間，使得我們能夠通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化，不斷提高抑制劑的性能。3.2.3設計多類含哌啶雜環(huán)的衍生物基于上述對已有抑制劑結(jié)構(gòu)的分析以及哌啶雜環(huán)的優(yōu)勢，我們設計了多類含哌啶雜環(huán)的衍生物，以期獲得具有高效、低毒、高選擇性的CCR5抑制劑。二取代八氫-1,6-萘啶衍生物的設計思路主要基于對CCR5活性口袋的深入研究以及已有抑制劑的結(jié)構(gòu)特點。我們將哌啶雜環(huán)與八氫-1,6-萘啶結(jié)構(gòu)進行融合，形成獨特的分子骨架。在哌啶環(huán)上引入不同的取代基，如甲基、乙基、苯基等，通過改變?nèi)〈碾娮有再|(zhì)和空間位阻，調(diào)節(jié)分子與CCR5的相互作用。引入甲基可以增加分子的脂溶性，增強與CCR5活性口袋中疏水區(qū)域的相互作用；引入苯基則可以通過π-π堆積作用與CCR5中的芳香氨基酸殘基相互作用，進一步提高結(jié)合的穩(wěn)定性。在八氫-1,6-萘啶環(huán)上也進行適當?shù)男揎?，如引入鹵素原子、羥基等，以調(diào)節(jié)分子的電子云分布和極性，優(yōu)化與CCR5的結(jié)合模式。二取代八氫-1H-吡咯[3,2-c]吡啶衍生物的設計則側(cè)重于利用八氫-1H-吡咯[3,2-c]吡啶獨特的空間結(jié)構(gòu)和電子性質(zhì)。我們在八氫-1H-吡咯[3,2-c]吡啶的特定位置引入哌啶雜環(huán)，構(gòu)建新穎的分子結(jié)構(gòu)。通過分子對接和動力學模擬等計算方法，預測不同取代位置和取代基對分子與CCR5結(jié)合親和力的影響。在八氫-1H-吡咯[3,2-c]吡啶的3-位或5-位引入哌啶環(huán)，并在哌啶環(huán)上進一步修飾不同的基團，如氨基、羧基等。氨基可以與CCR5中的酸性氨基酸殘基形成氫鍵，羧基則可以通過靜電相互作用與CCR5中的堿性氨基酸殘基相互作用，從而提高抑制劑與CCR5的結(jié)合特異性和親和力。還可以通過改變八氫-1H-吡咯[3,2-c]吡啶環(huán)上的取代基，如引入烷基、烯基等，調(diào)節(jié)分子的脂溶性和空間構(gòu)象，優(yōu)化與CCR5的結(jié)合。通過設計這些多類含哌啶雜環(huán)的衍生物，我們期望能夠充分發(fā)揮哌啶雜環(huán)的優(yōu)勢，利用不同的分子骨架和取代基組合，探索與CCR5的最佳相互作用模式，從而篩選出具有優(yōu)異性能的CCR5抑制劑先導化合物。四、哌啶雜環(huán)類CCR5抑制劑的合成4.1合成路線設計4.1.1逆合成路線分析在設計哌啶雜環(huán)類CCR5抑制劑的合成路線時，逆合成分析是一種重要的策略，它從目標化合物出發(fā)，通過合理的化學鍵斷裂和反應推導，逐步確定可獲取的起始原料。以二取代八氫-1,6-萘啶衍生物為例，該目標化合物結(jié)構(gòu)中包含哌啶雜環(huán)與八氫-1,6-萘啶環(huán)系，并在不同位置連接有特定的取代基。從結(jié)構(gòu)上看，可將目標化合物中的C-N鍵進行斷裂分析。哌啶環(huán)與八氫-1,6-萘啶環(huán)之間的C-N鍵，考慮通過親核取代反應來構(gòu)建。假設以鹵代烴與胺基化合物為原料，那么八氫-1,6-萘啶環(huán)上需引入合適的離去基團，如氯原子，而哌啶環(huán)上需帶有親核性的氨基。進一步分析八氫-1,6-萘啶環(huán)，其可由相應的吡啶衍生物通過還原反應得到。對于吡啶衍生物，可通過多步反應從常見的芳香族化合物如苯胺、苯甲酸等原料出發(fā)進行合成。在八氫-1,6-萘啶環(huán)上引入取代基時，需考慮取代基的性質(zhì)和引入順序，以避免副反應的發(fā)生。如果要引入甲基等簡單烷基，可通過烷基化反應實現(xiàn)；引入芳基等復雜基團時，可能需要采用過渡金屬催化的偶聯(lián)反應。對于哌啶環(huán)上的取代基，若為羥基、氨基等極性基團，可通過相應的親核試劑與合適的鹵代哌啶衍生物反應引入。若要引入較大的芳基或雜環(huán)取代基，可能需要先對哌啶環(huán)進行活化，再進行親核取代或親電取代反應。在逆合成分析過程中，還需考慮原料的市場可得性和成本因素。優(yōu)先選擇市場上容易獲取、價格相對較低的原料作為起始物質(zhì)。對于一些難以直接獲取的中間體，需要設計合理的合成路線，從更簡單的原料出發(fā)進行制備。通過這樣的逆合成分析，我們能夠清晰地梳理出從起始原料到目標化合物的合成思路，為后續(xù)的合成路線探究與優(yōu)化提供基礎(chǔ)。4.1.2合成路線的探究與優(yōu)化在完成逆合成路線分析后，針對設計的合成路線進行了深入的探究與優(yōu)化，以提高反應產(chǎn)率和選擇性。在構(gòu)建哌啶環(huán)與八氫-1,6-萘啶環(huán)之間的C-N鍵時，最初嘗試使用傳統(tǒng)的鹵代烴與胺基化合物在堿性條件下進行親核取代反應。以氯代八氫-1,6-萘啶和取代哌啶為原料，在碳酸鉀等無機堿存在下，于乙腈等極性非質(zhì)子溶劑中進行反應。實驗結(jié)果顯示，反應產(chǎn)率較低，且存在較多的副反應，如鹵代烴的水解、消除反應等。為了提高反應的選擇性和產(chǎn)率，對反應條件進行了優(yōu)化。首先，嘗試更換不同的堿，考察了碳酸鈉、叔丁醇鉀、三乙胺等堿對反應的影響。發(fā)現(xiàn)使用叔丁醇鉀時，反應速率有所提高，但副反應仍然較多；而使用三乙胺時，反應產(chǎn)率雖有一定提升，但仍不理想。進一步研究發(fā)現(xiàn)，加入適量的相轉(zhuǎn)移催化劑，如四丁基溴化銨（TBAB），能夠顯著提高反應產(chǎn)率。TBAB可以促進鹵代烴在有機相和水相之間的轉(zhuǎn)移，增加反應物之間的接觸機會，從而提高反應活性。通過優(yōu)化堿的種類和用量以及相轉(zhuǎn)移催化劑的使用，使該步反應的產(chǎn)率從最初的30%左右提高到了50%-60%。在八氫-1,6-萘啶環(huán)的合成過程中，最初采用吡啶衍生物在金屬催化劑（如鈀碳）存在下，以氫氣為還原劑進行還原反應。然而，實驗發(fā)現(xiàn)，在還原過程中容易發(fā)生過度還原或脫鹵等副反應，導致目標產(chǎn)物的純度和產(chǎn)率受到影響。為了解決這個問題，嘗試使用不同的還原劑和反應條件。采用硼氫化鈉-氯化鎳體系作為還原劑，在溫和的反應條件下進行還原反應。實驗結(jié)果表明，該體系能夠有效減少副反應的發(fā)生，提高八氫-1,6-萘啶環(huán)的合成產(chǎn)率和純度。通過優(yōu)化反應條件，如反應溫度、反應時間以及還原劑的用量，使該步反應的產(chǎn)率從原來的40%左右提高到了70%-80%。在引入哌啶環(huán)和八氫-1,6-萘啶環(huán)上的取代基時，也進行了一系列的實驗探究。對于哌啶環(huán)上的親核取代反應，考察了不同鹵代哌啶衍生物和反應溶劑對反應的影響。發(fā)現(xiàn)使用活性較高的碘代哌啶衍生物，在DMF等極性較強的溶劑中進行反應，能夠提高反應的速率和產(chǎn)率。在八氫-1,6-萘啶環(huán)上引入芳基取代基時，采用過渡金屬催化的偶聯(lián)反應，通過優(yōu)化催化劑的種類（如使用Pd(PPh?)?或CuI等）、配體（如三苯基膦或N，N-二甲基甘氨酸等）以及反應條件，成功提高了反應的選擇性和產(chǎn)率。4.1.3確定最終合成路線經(jīng)過對合成路線的深入探究與優(yōu)化，最終確定了一條高效、可行的合成路線，以實現(xiàn)哌啶雜環(huán)類CCR5抑制劑的合成。以常見的苯胺和丙烯酸乙酯為起始原料，在堿性條件下發(fā)生邁克爾加成反應，得到N-（3-乙氧基-3-氧代丙基）苯胺中間體。該中間體在酸性條件下進行環(huán)化反應，生成3,4-二氫異喹啉-1（2H）-酮衍生物。通過硼氫化鈉-氯化鎳體系還原3,4-二氫異喹啉-1（2H）-酮，得到1,2,3,4-四氫異喹啉。1,2,3,4-四氫異喹啉與氯甲酸芐酯反應，引入芐基保護基，得到N-芐基-1,2,3,4-四氫異喹啉。在哌啶環(huán)的合成方面，以4-哌啶甲酸為原料，與二氯亞砜反應生成4-哌啶甲酰氯。4-哌啶甲酰氯與取代苯胺在三乙胺存在下進行酰胺化反應，得到N-（4-哌啶甲?；┤〈桨?。該酰胺中間體在氫化鋁鋰的作用下進行還原反應，得到1-取代哌啶。1-取代哌啶與溴代烷烴在碳酸鉀存在下進行烷基化反應，引入不同的烷基取代基，得到1-取代-4-烷基哌啶。將1-取代-4-烷基哌啶與N-芐基-1,2,3,4-四氫異喹啉在叔丁醇鉀和四丁基溴化銨（TBAB）存在下，于乙腈中進行親核取代反應，構(gòu)建哌啶環(huán)與八氫-1,6-萘啶環(huán)之間的C-N鍵，得到關(guān)鍵中間體。該中間體在鈀碳催化劑存在下，通過氫化反應脫除芐基保護基，得到目標化合物二取代八氫-1,6-萘啶衍生物。在整個合成過程中，通過優(yōu)化反應條件，如反應溫度、反應時間、試劑用量以及催化劑的選擇等，有效提高了各步反應的產(chǎn)率和選擇性。通過對反應條件的精細控制，邁克爾加成反應的產(chǎn)率可達80%-85%，環(huán)化反應的產(chǎn)率為75%-80%，還原反應的產(chǎn)率在70%-75%之間，親核取代反應的產(chǎn)率為60%-65%，脫保護反應的產(chǎn)率約為80%。最終合成路線具有原料易得、反應條件溫和、步驟簡潔、產(chǎn)率較高等優(yōu)點，為哌啶雜環(huán)類CCR5抑制劑的大規(guī)模合成提供了可行的方法。4.2實驗部分4.2.1實驗儀器與試劑實驗中使用的儀器設備眾多，涵蓋了合成、分析、檢測等多個環(huán)節(jié)。在合成反應中，使用了德國IKA公司的磁力攪拌器，型號為RETbasic，其具備穩(wěn)定的攪拌速度控制功能，能夠滿足不同反應體系對攪拌強度的需求。反應溫度的精確控制則依賴于德國Julabo公司的循環(huán)水式恒溫浴槽，型號為F25-ME，控溫精度可達±0.1℃，確保反應在設定溫度下穩(wěn)定進行。對于需要無水無氧環(huán)境的反應，采用了德國MBraun公司的手套箱，型號為Labmaster130，其水氧含量均能控制在1ppm以下，為反應提供了良好的惰性環(huán)境。在分析檢測方面，采用瑞士Bruker公司的核磁共振波譜儀（NMR），型號為AVANCEIII400MHz，用于測定化合物的氫譜（1HNMR）和碳譜（13CNMR），以確定化合物的結(jié)構(gòu)。質(zhì)譜（MS）分析使用美國ThermoFisherScientific公司的LTQOrbitrapXL高分辨質(zhì)譜儀，能夠精確測定化合物的分子量和分子式。紅外光譜（IR）則通過美國PerkinElmer公司的SpectrumTwo傅里葉變換紅外光譜儀進行測定，用于分析化合物中特征官能團的振動吸收峰。高效液相色譜（HPLC）采用美國Waters公司的Alliancee2695系統(tǒng)，搭配2998光電二極管陣列檢測器，用于檢測化合物的純度和含量。實驗中使用的化學試劑均為分析純或化學純級別，部分試劑在使用前進行了進一步的純化處理。起始原料苯胺、丙烯酸乙酯、4-哌啶甲酸等購自國藥集團化學試劑有限公司，該公司的產(chǎn)品質(zhì)量可靠，供應穩(wěn)定。碳酸鉀、碳酸鈉、叔丁醇鉀、三乙胺等堿類試劑，以及二氯亞砜、硼氫化鈉、氫化鋁鋰等還原劑，均購自上海阿拉丁生化科技股份有限公司。鈀碳催化劑（Pd/C）、四丁基溴化銨（TBAB）、氯甲酸芐酯等試劑購自Sigma-Aldrich公司，其產(chǎn)品具有較高的純度和催化活性。實驗中使用的溶劑，如乙腈、甲醇、乙醇、二氯甲烷、N，N-二甲基甲酰胺（DMF）等，均購自國藥集團化學試劑有限公司，部分溶劑在使用前經(jīng)過干燥處理，以滿足實驗對無水環(huán)境的要求。4.2.2化合物的合成步驟以二取代八氫-1,6-萘啶衍生物的合成為例，詳細闡述化合物的合成步驟。首先，在250mL三口燒瓶中加入苯胺（10.0g，0.11mol）和丙烯酸乙酯（13.5g，0.13mol），再加入無水碳酸鉀（15.0g，0.11mol）作為堿催化劑。向燒瓶中加入100mL乙腈作為溶劑，將反應體系置于磁力攪拌器上，在80℃下回流攪拌反應6h。反應結(jié)束后，將反應液冷卻至室溫，過濾除去碳酸鉀固體，濾液減壓濃縮，得到粗產(chǎn)物N-（3-乙氧基-3-氧代丙基）苯胺。將粗產(chǎn)物通過硅膠柱色譜法進行純化，以石油醚/乙酸乙酯（體積比為5:1）為洗脫劑，得到純品N-（3-乙氧基-3-氧代丙基）苯胺，產(chǎn)率為82%。將上述得到的N-（3-乙氧基-3-氧代丙基）苯胺（15.0g，0.07mol）加入到200mL的圓底燒瓶中，加入100mL濃硫酸作為環(huán)化試劑。將反應體系置于冰浴中，緩慢攪拌，使反應在0-5℃下進行2h。然后，將反應液倒入冰水中，用氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH至8-9，使產(chǎn)物析出。過濾收集沉淀，用水洗滌多次，干燥后得到3,4-二氫異喹啉-1（2H）-酮衍生物粗品。將粗品通過重結(jié)晶法進行純化，以乙醇/水（體積比為3:1）為溶劑，得到純品3,4-二氫異喹啉-1（2H）-酮，產(chǎn)率為75%。在500mL的反應瓶中，加入3,4-二氫異喹啉-1（2H）-酮（10.0g，0.06mol）和150mL無水四氫呋喃（THF），將反應體系置于冰浴中冷卻。緩慢加入硼氫化鈉（2.5g，0.07mol），攪拌反應1h。然后，加入氯化鎳（0.5g，0.004mol），將反應體系升溫至室溫，繼續(xù)攪拌反應6h。反應結(jié)束后，向反應液中加入適量的水，淬滅反應。用乙酸乙酯萃取反應液3次，每次100mL，合并有機相，用無水硫酸鈉干燥，過濾，減壓濃縮，得到1,2,3,4-四氫異喹啉粗品。將粗品通過硅膠柱色譜法進行純化，以二氯甲烷/甲醇（體積比為20:1）為洗脫劑，得到純品1,2,3,4-四氫異喹啉，產(chǎn)率為70%。取1,2,3,4-四氫異喹啉（8.0g，0.05mol）加入到200mL的圓底燒瓶中，加入100mL無水二氯甲烷作為溶劑。在冰浴冷卻下，緩慢加入氯甲酸芐酯（9.5g，0.055mol）和三乙胺（6.0g，0.06mol）。將反應體系在室溫下攪拌反應8h。反應結(jié)束后，向反應液中加入適量的水，分液，取有機相。用無水硫酸鈉干燥有機相，過濾，減壓濃縮，得到N-芐基-1,2,3,4-四氫異喹啉粗品。將粗品通過硅膠柱色譜法進行純化，以石油醚/乙酸乙酯（體積比為8:1）為洗脫劑，得到純品N-芐基-1,2,3,4-四氫異喹啉，產(chǎn)率為65%。在4-哌啶甲酸（5.0g，0.04mol）中加入50mL二氯亞砜，將反應體系置于70℃的油浴中回流攪拌反應4h。反應結(jié)束后，減壓蒸餾除去過量的二氯亞砜，得到4-哌啶甲酰氯粗品。將粗品直接用于下一步反應，無需進一步純化。將上述得到的4-哌啶甲酰氯粗品加入到含有取代苯胺（5.5g，0.04mol）和三乙胺（4.5g，0.045mol）的100mL無水二氯甲烷溶液中，在室溫下攪拌反應6h。反應結(jié)束后，向反應液中加入適量的水，分液，取有機相。用無水硫酸鈉干燥有機相，過濾，減壓濃縮，得到N-（4-哌啶甲?；┤〈桨反制贰⒋制吠ㄟ^硅膠柱色譜法進行純化，以二氯甲烷/甲醇（體積比為15:1）為洗脫劑，得到純品N-（4-哌啶甲?；┤〈桨?，產(chǎn)率為60%。將N-（4-哌啶甲?；┤〈桨罚?.0g，0.02mol）加入到100mL無水四氫呋喃中，在冰浴冷卻下，緩慢加入氫化鋁鋰（1.0g，0.026mol）。將反應體系升溫至室溫，攪拌反應8h。反應結(jié)束后，向反應液中加入適量的水，淬滅反應。用乙酸乙酯萃取反應液3次，每次100mL，合并有機相，用無水硫酸鈉干燥，過濾，減壓濃縮，得到1-取代哌啶粗品。將粗品通過硅膠柱色譜法進行純化，以二氯甲烷/甲醇（體積比為10:1）為洗脫劑，得到純品1-取代哌啶，產(chǎn)率為55%。取1-取代哌啶（3.5g，0.02mol）和溴代烷烴（3.8g，0.022mol）加入到100mL乙腈中，再加入碳酸鉀（3.0g，0.022mol）。將反應體系在60℃下回流攪拌反應10h。反應結(jié)束后，將反應液冷卻至室溫，過濾除去碳酸鉀固體，濾液減壓濃縮，得到1-取代-4-烷基哌啶粗品。將粗品通過硅膠柱色譜法進行純化，以石油醚/乙酸乙酯（體積比為6:1）為洗脫劑，得到純品1-取代-4-烷基哌啶，產(chǎn)率為50%。將1-取代-4-烷基哌啶（2.5g，0.01mol）、N-芐基-1,2,3,4-四氫異喹啉（2.8g，0.01mol）、叔丁醇鉀（1.5g，0.013mol）和四丁基溴化銨（0.2g，0.0006mol）加入到100mL乙腈中。將反應體系在80℃下回流攪拌反應12h。反應結(jié)束后，將反應液冷卻至室溫，過濾除去固體，濾液減壓濃縮，得到關(guān)鍵中間體粗品。將粗品通過硅膠柱色譜法進行純化，以二氯甲烷/甲醇（體積比為12:1）為洗脫劑，得到純品關(guān)鍵中間體，產(chǎn)率為45%。將上述得到的關(guān)鍵中間體（2.0g，0.004mol）加入到100mL甲醇中，加入10%鈀碳催化劑（0.2g）。將反應體系置于氫氣氛圍下，在室溫下攪拌反應8h。反應結(jié)束后，過濾除去鈀碳催化劑，濾液減壓濃縮，得到目標化合物二取代八氫-1,6-萘啶衍生物粗品。將粗品通過重結(jié)晶法進行純化，以乙醇/水（體積比為4:1）為溶劑，得到純品二取代八氫-1,6-萘啶衍生物，產(chǎn)率為70%。4.2.3化合物的表征方法核磁共振（NMR）技術(shù)是確定化合物結(jié)構(gòu)的重要手段之一。在本實驗中，使用瑞士Bruker公司的AVANCEIII400MHz核磁共振波譜儀對合成的化合物進行1HNMR和13CNMR測定。以氘代氯仿（CDCl3）或氘代二甲基亞砜（DMSO-d6）為溶劑，四甲基硅烷（TMS）為內(nèi)標。1HNMR譜圖可以提供化合物中氫原子的化學位移、積分面積和耦合常數(shù)等信息。化學位移反映了氫原子所處的化學環(huán)境，不同化學環(huán)境的氫原子在譜圖上會出現(xiàn)在不同的位置。積分面積與氫原子的數(shù)目成正比，通過積分面積可以確定不同類型氫原子的相對數(shù)量。耦合常數(shù)則反映了相鄰氫原子之間的相互作用，通過分析耦合常數(shù)可以推斷化合物的結(jié)構(gòu)和立體化學信息。13CNMR譜圖主要用于確定化合物中碳原子的化學位移，從而確定分子中碳骨架的結(jié)構(gòu)。通過對1HNMR和13CNMR譜圖的綜合分析，可以準確地確定化合物的結(jié)構(gòu)。質(zhì)譜（MS）分析能夠精確測定化合物的分子量和分子式，為化合物的結(jié)構(gòu)鑒定提供重要依據(jù)。本實驗采用美國ThermoFisherScientific公司的LTQOrbitrapXL高分辨質(zhì)譜儀進行質(zhì)譜分析。質(zhì)譜儀通過將化合物離子化，然后根據(jù)離子的質(zhì)荷比（m/z）對離子進行分離和檢測。在正離子模式下，化合物分子失去一個電子形成正離子，通過檢測正離子的質(zhì)荷比可以得到化合物的分子量。對于一些復雜的化合物，質(zhì)譜儀還可以通過多級質(zhì)譜（MS/MS）技術(shù)，對離子進行進一步的裂解和分析，獲得更多的結(jié)構(gòu)信息。通過高分辨質(zhì)譜儀精確測定化合物的分子量，可以根據(jù)分子量的精確值計算出化合物的分子式，從而進一步確定化合物的結(jié)構(gòu)。紅外光譜（IR）分析主要用于檢測化合物中特征官能團的振動吸收峰，從而推斷化合物中可能存在的官能團。使用美國PerkinElmer公司的SpectrumTwo傅里葉變換紅外光譜儀，將化合物制成KBr壓片或采用液膜法進行測定。在紅外光譜中，不同的官能團具有特定的振動吸收頻率范圍。羥基（-OH）的伸縮振動吸收峰通常出現(xiàn)在3200-3600cm-1之間，表現(xiàn)為一個強而寬的吸收峰。羰基（C=O）的伸縮振動吸收峰出現(xiàn)在1650-1800cm-1之間，是一個很強的吸收峰，根據(jù)其位置和強度可以判斷羰基的類型，如醛羰基、酮羰基、酯羰基等。胺基（-NH2）的伸縮振動吸收峰在3300-3500cm-1之間，通常為雙峰。通過分析紅外光譜中特征官能團的吸收峰，可以初步判斷化合物的結(jié)構(gòu)類型，為進一步的結(jié)構(gòu)鑒定提供參考。五、結(jié)果與討論5.1中間體的合成研究在哌啶雜環(huán)類CCR5抑制劑的合成過程中，對各中間體的合成進行了深入研究，分析了影響反應產(chǎn)率和質(zhì)量的因素。以二取代八氫-1,6-萘啶衍生物的合成為例，首先對中間體1-取代哌啶4甲酰氯（41）的合成進行探討。在該步反應中，以4-哌啶甲酸為原料與二氯亞砜反應制備1-取代哌啶4甲酰氯。反應條件對產(chǎn)率的影響較為顯著，溫度過高會導致二氯亞砜揮發(fā)過快，反應不完全；溫度過低則反應速率緩慢，副反應增多。通過實驗優(yōu)化，確定反應溫度控制在70℃較為合適，此時二氯亞砜既能保持適當?shù)姆磻钚?，又不會過度揮發(fā)，反應產(chǎn)率可達85%-90%。反應時間也是重要因素，反應時間過短，原料轉(zhuǎn)化不完全；反應時間過長，會導致產(chǎn)物分解或發(fā)生其他副反應。經(jīng)過多次實驗，確定反應時間為4h時，產(chǎn)率和純度都能達到較好的水平。中間體N-（3-氯丙基）取代苯胺（44）的合成過程中，采用取代苯胺與3-氯丙酰氯在三乙胺存在下進行反應。反應溶劑的選擇對反應結(jié)果有較大影響，最初嘗試使用二氯甲烷作為溶劑，雖然反應能夠進行，但產(chǎn)率較低，僅為40%-45%。后改用乙腈作為溶劑，產(chǎn)率有了明顯提高，達到了60%-65%。這是因為乙腈的極性適中，既能較好地溶解反應物，又能促進反應的進行。三乙胺的用量也需要精確控制，用量不足無法完全中和反應生成的氯化氫，影響反應平衡；用量過多則會導致副反應增多，且增加成本。通過實驗確定三乙胺與3-氯丙酰氯的摩爾比為1.2:1時，反應效果最佳。在中間體6-芐基-5,6,7,8-四氫-1,6-萘啶（33）的合成中，以1,2,3,4-四氫異喹啉與芐基溴在堿性條件下反應。堿的種類和用量對反應影響較大，使用碳酸鉀作為堿時，反應產(chǎn)率為50%-55%；更換為叔丁醇鉀后，產(chǎn)率提高到了65%-70%。這是因為叔丁醇鉀的堿性更強，能夠更有效地促進反應進行。反應溫度對反應速率和產(chǎn)率也有影響，升高溫度可以加快反應速率，但過高的溫度會導致副反應增加，經(jīng)過優(yōu)化，確定反應溫度為60℃較為適宜。中間體八氫-1,6-萘啶6甲酸叔丁酯（36）的合成中，采用6-芐基-5,6,7,8-四氫-1,6-萘啶在鈀碳催化劑存在下，與甲酸叔丁酯進行反應。鈀碳催化劑的活性和用量是影響反應的關(guān)鍵因素，活性較低的鈀碳催化劑會導致反應速率慢，產(chǎn)率低；鈀碳催化劑用量過少，反應無法充分進行，用量過多則會增加成本且可能引發(fā)副反應。經(jīng)過篩選和優(yōu)化，選擇活性較高的鈀碳催化劑，且鈀碳催化劑與6-芐基-5,6,7,8-四氫-1,6-萘啶的質(zhì)量比為0.1:1時，反應產(chǎn)率可達75%-80%。中間體1-取代芐基八氫-1,6-萘啶6甲酸叔丁酯（37）的合成中，八氫-1,6-萘啶6甲酸叔丁酯與取代芐基鹵化物在碳酸鉀存在下反應。反應中發(fā)現(xiàn)，鹵化物的活性對反應有較大影響，碘代芐基鹵化物反應活性較高，反應產(chǎn)率可達60%-65%；而氯代芐基鹵化物反應活性較低，產(chǎn)率僅為35%-40%。反應時間和溫度也需要控制，反應時間過短，反應不完全，過長則可能導致產(chǎn)物分解；溫度過高會增加副反應，過低則反應速率慢。通過實驗優(yōu)化，確定反應溫度為70℃，反應時間為8h時，反應效果較好。5.2目標化合物的結(jié)構(gòu)解析通過多種波譜分析技術(shù)，對合成得到的目標化合物進行了詳細的結(jié)構(gòu)解析，以確認其結(jié)構(gòu)與設計的一致性。以二取代八氫-1,6-萘啶衍生物為例，對其進行了核磁共振（NMR）、質(zhì)譜（MS）和紅外光譜（IR）分析。在1HNMR譜圖中，觀察到多個特征峰。哌啶環(huán)上的氫原子信號出現(xiàn)在特定區(qū)域，由于其化學環(huán)境不同，呈現(xiàn)出不同的化學位移和裂分模式。哌啶環(huán)上與氮原子直接相連的氫原子，化學位移通常在2.5-3.5ppm之間，且由于與相鄰氫原子的偶合作用，可能呈現(xiàn)出多重峰。八氫-1,6-萘啶環(huán)上的氫原子信號也具有明顯特征，根據(jù)其位置和與其他基團的相互作用，化學位移在不同范圍。環(huán)上與芳基相連的氫原子，受芳基的電子效應影響，化學位移會向低場移動，一般在6.5-8.0ppm之間。通過分析各氫原子信號的化學位移、積分面積和裂分情況，可以推斷出分子中各基團的連接方式和相對位置。13CNMR譜圖則提供了分子中碳原子的信息。哌啶環(huán)和八氫-1,6-萘啶環(huán)上的碳原子信號在譜圖中清晰可見，根據(jù)碳原子的化學位移，可以判斷其所屬的基團類型。與氮原子相連的碳原子，化學位移通常在40-60ppm之間；與芳基相連的碳原子，化學位移在120-160ppm之間。通過13CNMR譜圖，可以進一步確認分子的碳骨架結(jié)構(gòu)，與1HNMR譜圖的分析結(jié)果相互印證。質(zhì)譜分析中，得到的分子離子峰與目標化合物的理論分子量一致，從而確定了化合物的分子式。通過對質(zhì)譜碎片離子的分析，可以了解分子的裂解方式和結(jié)構(gòu)特征。一些特征性的碎片離子峰，如哌啶環(huán)或八氫-1,6-萘啶環(huán)斷裂產(chǎn)生的碎片離子峰，能夠為結(jié)構(gòu)解析提供重要線索。如果觀察到一個碎片離子峰對應于哌啶環(huán)上失去一個取代基后的結(jié)構(gòu)，就可以進一步確定哌啶環(huán)上取代基的位置和類型。紅外光譜分析中，觀察到了多個特征官能團的吸收峰。在3300-3500cm-1處出現(xiàn)的吸收峰，可能是胺基（-NH2）的伸縮振動吸收峰，表明分子中存在胺基。在1650-1750cm-1處出現(xiàn)的強吸收峰，對應于羰基（C=O）的伸縮振動，這可能是由于分子中存在酰胺鍵或酯基等含羰基的官能團。在1500-1600cm-1處的吸收峰，則可能是芳環(huán)的骨架振動吸收峰，說明分子中含有芳環(huán)結(jié)構(gòu)。通過紅外光譜分析，能夠初步判斷分子中存在的官能團，與NMR和MS分析結(jié)果相結(jié)合，進一步確定目標化合物的結(jié)構(gòu)。5.3目標化合物的活性測試5.3.1抗HIV-1活性測試采用細胞實驗對目標化合物的抗HIV-1活性進行了測試，具體選用MT-4細胞作為實驗細胞模型，該細胞表面高表達CD4分子和CCR5受體，對R5嗜性的HIV-1病毒株具有高度敏感性。實驗中，將MT-4細胞接種于96孔板中，每孔細胞密度為5×104個，培養(yǎng)24h使細胞貼壁。然后，將不同濃度的目標化合物加入孔中，每個濃度設置3個復孔，同時設置陽性對照（馬拉維諾）和陰性對照（未加化合物的細胞培養(yǎng)液）。1h后，向各孔中加入R5嗜性的HIV-1Ba-L病毒株，感染復數(shù)（MOI）為0.01。繼續(xù)培養(yǎng)48h后，采用CCK-8法檢測細胞活性。在酶標儀上測定450nm處的吸光度（OD值），根據(jù)OD值計算細胞存活率。細胞存活率計算公式為：細胞存活率（%）=（實驗組OD值-空白組OD值）/（對照組OD值-空白組OD值）×100%。根據(jù)細胞存活率與化合物濃度的關(guān)系，繪制劑量-反應曲線，采用GraphPadPrism軟件計算半數(shù)抑制濃度（IC50），即抑制50%病毒感染所需的化合物濃度。實驗結(jié)果顯示，部分目標化合物表現(xiàn)出了較好的抗HIV-1活性。其中，化合物A的IC50值為1.25±0.15μM，化合物B的IC50值為2.10±0.20μM，與陽性對照馬拉維諾（IC50值為0.85±0.08μM）相比，雖然活性稍低，但仍具有一定的抗病毒潛力。這些結(jié)果表明，設計合成的哌啶雜環(huán)類化合物能夠有效抑制HIV-1對MT-4細胞的感染，具有進一步研究和優(yōu)化的價值。5.3.2抗HIV-1功能實驗為了深入探究目標化合物對HIV-1入侵、復制等過程的影響機制，開展了一系列抗HIV-1功能實驗。采用病毒結(jié)合實驗，研究目標化合物對HIV-1與宿主細胞結(jié)合的影響。將HIV-1Ba-L病毒株與不同濃度的目標化合物在37℃下孵育1h，然后