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威胁人类的艾滋病(AIDS)是由人类免疫缺陷病毒(HIV-1)所致,为目前医学界难以治愈的顽症之一。在进行抗艾滋病药物设计时,非核苷类逆转录酶抑制剂(NNRTIs)因其高效、毒副作用小、选择性好等特点而成为研发热点。至今已报道了30多种NNRTIs,其中1-[(2-羟基-乙氧基)-甲基]6-(苯硫基)胸腺嘧啶(HEPTs)家族和二氢烷氧苄基嘧啶酮(DABOs)家族是NNRTIs研究发展中两大类有前途的分支。
前人成功设计并合成的一系列6-萘甲基取代HEPT及DABO类衍生物,并进行了抗HIV细胞活性和毒性测定试验,其中一些化合物显示出较好的抗HIV-1活性,具有深入研究的价值。本文基于量子化学计算方法,采用Hansch研究方法对该系列化合物进行了定量构效关系(QSAR)研究。
本文选取了25个6-萘甲基取代HEPT类衍生物作为研究对象,其中包含15个α系列化合物和10个β系列化合物。采用多元线性逐步回归方法将优选出的分子结构参数与6-萘甲基取代HEPT类衍生物的抗HlV-1活性进行了定量关系分析,最终得到相关性显著的模型。模型内部验证采用留一法(LOO)进行,同时随机选取5个化合物作为测试集对模型进行外部验证,其r2cv=0.755,r2pred=0.759说明方程具有较强的稳定性和较好的外部预测能力。
针对活性较好的α系列化合物,对27个6-(1-萘甲基)取代HEPT类似物进行了QSAR研究,得出以下结论:(1)增大脂水分配系数logP的数值可以增强抗HIV-1病毒活性; (2)N-1-β-位氧被电负性基团或原子取代不利于抗HIV-1活性提高,由此可知,N-1-β原子类型对化合物活性有着重要影响作用;(3)对于这类抑制剂,最低未占据轨道能量ELUMO越高,其抑制活性越大。
此外,以20个6-(1-萘甲基)取代S-DABO类衍生物为研究对象,用量子化学及逐步回归分析方法对其抗HIV-1活性进行了定量构效关系研究,并且得出了较为合理的QSAR方程。结果表明:S-DABO类药物分子嘧啶环上5-位取代基R2的疏水性(πR2)、2-位侧链末端羰基碳原子的净电荷(Qc9)、R1取代基的摩尔折射率(MRR1)以及分子的偶极矩(μ)是影响化合物抗HIV-1活性的主要因素。另外,结合分子前线轨道方法考察该类药物与受体的相互作用机制,阐明了化合物的活性差异原因。通过建立参数物理意义明确,计算简便,相关性显著的QSAR模型,可以有效地预测生物活性,实现目标分子结构优化,为合成理想抗HIV-1药物提供理论参考,从而减少实验的盲目性,节省大量人力物力。