1、 ABSTRACT Clitocine, 6-amino-5-nitro-4-(-D-ribofuranosylamino)-pyrimidine, is a naturally occurring amino exocyclic nucleoside isolated from the mushroom Clitocybe inversa. The study shows that Clitocine and its analogues have good anti-tumor biological activity. In this paper, further modification
2、and transformation of Clitocines structure is studied. We successfully synthesized 2-deoxy Clitocine and its derivatives by using the linear and convergence synthesis method. It will provide reasonable strategies and methods for the synthesis of new Clitocine analogues. Firstly, we studied the synth
3、esis method of 2, 3-dideoxy-3-azido-ribose, compared three ways to synthesize 1-azido-2-deoxy-ribose. Then, after protecting 5-hydroxyl group, 1-azido-2-deoxy-3-O-Methylsulfonyl-5-O-p-chlorobenzoyl- ribofuranose was achieved by Mitsunobu reaction. Followed by selective hydrogenation of 1-azido, 1-am
4、ino-2-deoxy-3-O-Methylsulfonyl-5-O-p- Chloro- benzoyl-ribofuranose was afforded in a yield of 5.1%, which is an important intermediate to produce the final product 1-amino-2-deoxy-3-azide-5-O-p-chloro- benzoyl-ribofuranose.Then we started with 2-deoxy-D- ribofuranose, after methylation, hydroxyl pro
5、tection, Mitsunobu reaction and azide substitution, we got 3-azido-5-O-tert-butyldiphenylsily-2,3-dideoxy-D- ribofuranose in a yield of 19.7%. Secondly, we used 1-chloro-2-deoxy-3,5-O-di-p- chlorobenzoyl ribose as starting material, after 1- azidation, selective hydrogenation of l-azido, to give 1-a
6、mino-2-deoxy-3,5-O- di-p-chlorobenzoyl-ribose, followed by coupling with 4,6-dichloro-5-nitro-pyrimidin and deprotection to give the final product 2-deoxy Clitocine, the anomeric carbon mixture : = 4: 1. Finally, we applied convergence synthesis method to get 2-deoxy Clitocine and its derivatives wi
7、th their bases substituted. Started with 1- methoxy-3,5-p-chlorobenzoyl-2-deoxy -D- ribose , after 1-acetoxylation and 1-chlorination to give 1-acetyl-3,5-p-chlorobenzoyl-2-deoxy-D- ribose and 1-chloro3,5-p-chlorobenzoyl-2-deoxy -D- ribose, with highest yield of 79 % and 76%. Then they coupled with
8、4,6-diamino-5-nitro-pyrimidin respectively , after deprotection we got 2-deoxy Clitocine, almost all of the product was -configuration. Using the same method, we got 2-deoxy Clitocine derivatives with their bases 万方数据substituted through ribose above coupling with 4-amino-5-nitro-6-methylamino pyrimi
9、din and 4-amino-5-nitro-6-N-methyl-phenylamino pyrimidine respectively, the yield was 24% and 3%. KEY WORDS： 2-deoxy Clitocine, antitumor, 2,3-dideoxy-3-azido-ribose, linear synthesis, convergence synthesis 万方数据目 录 第一章 文献综述 . 1 1.1 核苷类似物的研究概况 . 1 1.2 Clitocine 及其类似物的研究进展 . 4 1.3 Clitocine 及 其类似物的合成方
10、法 . 5 1.3.1 Clitocine 的合成方法 . 5 1.3.2 2-脱氧 Clitocine 类似物的合成方法 . 8 1.3.3 碱基修饰 Clitocine 类似物的合成方法 . 10 1.4 Clitocine 及其类似物的生物活性 . 13 1.5 本文研究内容 . 15 第二章 2,3-二脱氧 -3-叠氮基核糖的合成方法研究 . 20 2.1 实验路线设计 . 20 2.1.1 1-叠氮基 -2 脱氧核糖的合成方法 . 20 2.1.2 1-氨基 -2， 3-二脱氧 -3-叠氮基 -5-O-对氯苯甲酰基核糖的合成方法 . 21 2.1.3 1-氯 -2,3-二脱氧 -3-
11、叠氮基 -5-O-叔丁基二苯基硅基 -2， 3-二脱氧 -D-核糖的合成方法 . 22 2.2 实验条件 . 23 2.2.1 试剂和实验设备 . 23 2.2.2 实验分析方法 . 24 2.3 实验操作 . 24 2.3.1 1-叠氮基 -2 脱氧核糖的合成 . 24 2.3.2 1-氨基 -2,3-二脱氧 -3-叠氮基 -5-O-对氯苯甲酰基核糖的合成 . 36 2.3.3 1-氯 -2， 3-二脱氧 -3-叠氮基 -5-O-叔丁基二苯基硅基核糖的合成 . 37 2.4 实验结果与讨论 . 43 2.4.1 1-叠氮基 -2-脱氧核糖的合成 . 43 2.4.2 1-氨基 -2,3-二脱
12、氧 -3-叠氮基 -5-O-对氯苯甲酰基核糖的合成 . 44 2.4.3 1-氯 -2,3-二脱氧 -3-叠氮基 -5-O-叔丁基二苯基硅基核糖的合成 . 46 第三章 线性合成法制备 2-脱氧 Clitocine 的方法研究 . 47 万方数据3.1 实验路线设计 . 47 3.1.1 1-氨基 -2-脱氧 -3,5-O-二对氯苯甲酰基核糖的合成方法 . 47 3.1.2 2-脱氧 Clitocine 的合成方法 . 48 3.2 实验条件 . 49 3.2.1 试剂和实验设备 . 49 3.2.2 实验分析方法 . 50 3.3 实验操作 . 50 3.3.1 1-氨基 -2-脱氧 -3,
13、5-O-二对氯苯甲酰基核糖的合成 . 50 3.3.2 2-脱氧 Clitocine 的合成 . 55 3.4 实验结果与讨论 . 58 第四章 汇聚合成法合成 2-脱氧 Clitocine 类似物的方法研究 . 59 4.1 实验路线设计 . 59 4.1.1 2-脱氧 Clitocine 的合成 . 59 4.1.2 4,6-二氯 -5-硝基嘧啶衍生物的合成 . 61 4.1.3 碱基修饰的 2-脱氧 Clitocine 衍生物的合成 . 61 4.2 实验条件 . 62 4.2.1 试剂和实验设备 . 62 4.2.2 实验分析方法 . 63 4.3 实验操作 . 63 4.3.1 2-
14、脱氧 Clitocine 的合成 . 63 4.3.2 4,6-二 氯 -5-硝基嘧啶衍生物的合成 . 67 4.3.3 碱基修饰的 2-脱氧 Clitocine 衍生物的合成 . 72 4.4 实验结果与讨论 . 76 4.4.1 2-脱氧 Clitocine 的合成 . 76 4.4.2 4,6-二氯 -5-硝基嘧啶衍生物的合成 . 77 4.4.3 碱基修饰的 2-脱氧 Clitocine 衍生物的合成 . 77 第五章 结论与展望 . 79 5.1 实验结论 . 79 5.2 展望 . 79 万方数据参考 文献 . 81 附 录 . 86 发表论文和参加科研情况说明 . 101 致 谢
15、 . 102 万方数据第一章 文献综述 1 第一章 文献综述 1.1 核苷类似物 的研究概况 随着近年来 病毒性感染 人群的增多，科学家们研制出各种 抗病毒药物 ， 尤其是艾滋病病毒的 爆发 ，使更有效的抗病毒药物 的研发 刻不容缓。目前，研究最多、最有成效的领域是对核苷化合物进行改造，以寻找选择性高、高效、低 毒 且价格便宜的抗病毒类药物。 核苷类似物 在 化学结构上和天然核苷 有着 相似 的地方 ， 因此 在体内 可被识别为核苷类似物 ，从而干扰 核酸 以及 蛋白质 的生物合成。 所以 要想得到 新的抗病毒以及 抗肿瘤类药物 1可 对天然核苷的结构进行 一定的 改造。 可对 核苷酸 进行四
16、个部分的改造，即 核糖、碱基、糖苷键的构型及磷酸部分。 绝大 部分的 活性化合物属于 核糖和碱基修饰改造而成。 但研究发现，核苷类化合物存在较大的毒副作用以及 病毒的抗药性问题 。 因为 核苷类化合物抑制了宿主细胞 DNA 聚合酶的活性 ，这导致了这些核苷化合物存在 药物毒性 的问题 。而核苷类似物的潜在损伤 有 急性中毒 以及 慢性中毒 这 两种情况。急性中毒用药时较为明显，但在无药物作用后即可逆转。慢性中毒会损伤 DNA 从而导致细胞系缺陷。另外一个问题是病毒的抗药性 ，它 会 导致 病 毒的敏感性 降低 。 因此，新药 的 研究需要合成大量的核苷类似物 并进行 筛选和评价， 从而 找到
17、更有效的 新型化学实体。 1970 年 Temin2 and Mizutani3在 RNA 肿瘤病毒中发现 RNA 依赖性的 DNA聚合酶 逆转录酶（ RT） 。它促使分子生物学中心法则（基因流： DNARNA蛋白） 进行修正 ， 使 这一流程也能逆向进行（ RNADNA）。而在 13 年以后， HIV因其对逆转录酶的致病性而被发现， HIV 最初被称为人类 T 淋巴细胞病毒 III 型（ HTLV- ） 4和淋巴结病相关病毒（ LAV） 5。 在由 HIV 病毒引起的疾病爱滋病被识别（在 1981 年）之前和酶已证明其在人类病理学的重要性之前，在 20 世纪 70 年代为了 找到 RT 抑制
18、剂曾做了很多尝试。 苏拉明在 1979 年被发现是一种 RT 抑制剂，它对各种（非人类）的 RNA 肿瘤病毒的 RT 具有潜在的抑制作用 6 。基于这些观察， 1984 年， Broder 和他的同事们 7第一 次 证明苏拉明在体外保护细胞对 HTLV- 的感染性，并且苏拉明也被证明是第一个对减少人体内病毒产量有效的抗病毒化合物 8。使用苏拉明的一个有吸引力的方面是，它可以每周一次 给药 （静脉注射， 1 克的剂量）。但是没万方数据第一章 文献综述 2 过多久， 苏拉明在 HIV 感染的治疗生涯 就结束了 ，主要的两个原因是，（ i） 专家认为 苏拉明 对于 全身使用毒性太大，以及（ ii）新
19、的抗逆转录病毒药物 BW A509U或 3 叠氮 -2,3-二脱氧胸苷（ AZT）已被证明与苏拉明相比 具有 更小的细胞毒性 9及更有效的 抗 HIV 能 力。 3-叠氮 -3-脱氧胸苷或（ AZT） 10(图 1-1)作为一种治疗获得性免疫缺陷综合征（ AIDS）的药物，它的发现引发了核苷的合成化学的快速发展。 图 1-1 3叠氮 -3-脱氧胸苷的结构 Fig. 1-1 Structures of AZT 核苷修饰领域的综述被广泛发表 11, 12。 其中 糖修饰的核苷的合成被专门写成了综述，例如酮核苷， 3-支链核苷类似物，双环杂环核苷，咪唑和苯并咪唑核苷 ，硫代和硒糖修饰的核苷，具有轴向
20、手性的核苷类似物，碳环核苷， D-和L-对映体的氧硫杂环戊烷和二氧戊环的核苷，核苷抗菌素， 氮杂核苷，含硼核苷， L-核苷， 2， 3-二脱氧核苷， 4， 5-不饱和核苷， C-烯基嘧啶核苷， 随后 二醛的核苷衍生物也出现了 13。 通过修饰和改造 糖基，不仅可以大大 增加其 抗病毒活性，还能 减少其 毒副作用。研究表明，糖基 经 改造 若 与天然核糖差别 较多则 其毒副作用 较少 ，因此 可对 糖基 进行 修饰和改造 从而进行 新药研发。 糖基的改造还包括将 呋喃糖基 转化 成 其他类型的糖环，例如碳环核苷，无环核苷等。 碳环核苷主要为五元 碳环，包括 一些应用较广泛 的 Neplanoci
21、n A, Aristeromycin 和Carba 2-脱氧 核苷 14，其他碳环核苷中 Lobucavir 是活性较大的四元碳环核苷 (图1-2)。 万方数据第一章 文献综述 3 图 1-2 几种典型碳环核苷的结构 Fig. 1-2 Structures of classic C-nucleosides 除了对核苷的糖基进行 改变 ， 对 碱基 进行改变也能较好的 进行抗病毒药物筛选。碱基 部分一般是 嘌呤环和嘧啶环 ，可将其进行改造，还可以去掉氮或者增加氮形成 脱氮型 碱基以及 杂氮型 碱基 。 然而，碱基上的取代基如果过大则核苷类似物将没有活性，因此碱基改造的取代基不能过大。 研究发现，
22、对糖基和碱基 一起 进行 变化 也是核苷类似物药物筛选的 很好的 方向。由于碱基 部分变化 得到的 核苷类似物中 有活性的 较少 ， 为了使 改造后的核苷与天然核苷 有较大区别 ， 糖基 部分 和碱基 部分均改变 更有可能获得毒性降低的核苷类抗病毒药物。但需要注意的是，在 对 糖基和碱基 进行修饰和 改造时，取代基如果 过大会对其抗病毒活性产生影响。这类化合物应用于临床的药物比较多 15，如 2-脱氧 -2-氟代亚甲基 -5-碘 尿苷 以及 可用于抵抗 1 型和 2 型 单纯疱疹病毒(HSV-1 和 HSV-2)。 2-脱氧 -2-氟代亚甲基 -5-碘尿苷 图 1-3 糖基和碱基同时改造的核苷
23、 Fig. 1-3 nucleosides with modifid sugar and base 万方数据第一章 文献综述 4 1.2 Clitocine 及其类似物的研究进展 Clitocine（ Clitocine） 16，是因为对蘑菇产生的害虫防治剂的化学调查而分离出来的一种新型核苷。 它从一种 在北美洲西部发现的针叶中型浅黄色蘑菇 (为Clitocybe inversa)中 分离得出 的 。 Clitocybe inversa 是。一些真菌学家报道称它是可食用的，但它通常由于味道和质地质量差而不会被吃掉。 Clitocine 显示出对红铃虫棉红铃虫较强的杀虫活性。通过比较 Clito
24、cine 和腺苷（从同一来源分离得到）的光谱特性， Clitocine 的结构阐明被大大简化。 Clitocine 因为与腺苷具有相似的结构 (图 1-4)能够在体内被识别为腺苷从而消灭病毒和细菌 17, 18。 图 1-4 Clitocine 和腺苷的化学结构 Fig. 1-4 Structures of Clitocine and adenosine 自从 1986 年 Clitocine 被提取出来以后，在 1988 年， Tadao Kamikawa 等人19第一次人工合成了 Clitocine。之后， Moss 等人 20用硅保护法也成功合成了Clitocine，并通过测试其生物活性
25、发现 Clitocine 可作为腺苷激酶抑制剂。 自从 Clitocine 被 发现 ，人们 又研发出 多种多样的 Clitocine 类似物，并 证明了 Clitocine 和它的衍生物具有丰富的 生物活性。 参照 研究核苷类似物的方法 发现， Clitocine 的研 究大部分是 对其碱基 部分 进行 改变以 得到 活性更强的 核苷 类似物 。 Espie 等人 21于 1990 年设计合成了一种 碱基为鸟嘌呤的 Clitocine 类似物 。在他们合成的这些 Clitocine 类似物中， 有一些 可 作为 腺苷激酶拮抗剂 22， 还有一些 具有抗肿瘤的活性 23。 后期 Clitoci
26、ne 类似物的研究主要集中在 糖结构修饰和改造上 。 Sharkin 等 人 24以及 Haraguchi 等 人 25采用不同的 方法 合成了 2-脱氧Clitocine 类似物； Lee 等人 26, 27以及 Varaprasad 等人 28均合成了 5-脱氧Clitocine 类似物； Palmer 等 人 29， Baxter 等 人 30以及 Agrofoglio 等 人 20分别合成了碳环 Clitocine 类似物； Fran-chetti 等 人 31以 及 Bacchelli 等 人 32也 成功 合成了无环 Clitocine 类似物。 在碱基和糖基修饰的 Clitoci
27、ne 类似物中 ， 研究表明，它们当中的一些 不但具有一定 的 腺苷激酶拮抗活性， 而且其中 还有一些具有很强万方数据第一章 文献综述 5 的抗病毒 或 抗肿瘤能力 24。 近年 研究结果表明， Clitocine 及其 衍生物 可用于制备抗肿瘤药物 33, 34。 综上所述， 鉴于 Clitocine 和它的一系列衍生物丰富的抗病毒和抗肿瘤活性 ，参照 Clitocine 的结构 进行 核苷 衍生物 的研发，将对筛选出 抗肿瘤 、 抗病毒 药物以及 腺苷酸激酶抑制剂 具有重要意义。 1.3 Clitocine 及其类似物的合成方法 同许多其他核苷类似物一样， Clitocine 及其类似物的
28、合成方法也分为汇聚(convergent)合成法和直线型 (linear)合成法。汇聚合成法是指在糖环上 特异性 地 增加特定的 碱基从而得到 Clitocine 及其类似物 , 直线型合成法是指在糖基上 先进行 氨基 的取代 , 接着 在 氨基 的基础上实施 碱基的构建。无论 是汇聚合成合成法还是直线型合成法，糖基和碱基的修饰和改造都是研究的重点。 1.3.1 Clitocine 的合成方法 Mujo Kim 等人 19采用 1-氨基 -2， 3， 5-三苯甲酰基 -呋喃糖和 4， 6-二氯 -5-硝基嘧啶的缩合反应第一次合成了 Clitocine.。得到了 比例为 7:1的 和 异构体混合物，收 率为 19%。 接着 在氨甲醇溶液 的作用下发生取代反应， 氨基 成功 取代 碱基 上的氯 , 并在碱性条件下（氨的甲醇饱和溶液）脱掉 2-， 3-， 5-位的 苯甲酰氧保护基 , 最终以 72%的收率 得到 Clitocine。 为了 使 异构体 的比例更高 ， Mujo Kim等人 用氨基糖的对甲苯磺酸化物 和 4-氯 -5-硝基 -6-氨基嘧啶发生 偶联 反应 并 以66%的收率将 和 异构体的比例提 高到 1:2.8 (图 1-5)。 万方数据
