N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸脲苷酰轉(zhuǎn)移酶抑制劑及其制備方法和應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸脲苷酰轉(zhuǎn)移酶抑制劑及其制備方法，該抑制劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下所示：本發(fā)明還公開了一種N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸脲苷酰轉(zhuǎn)移酶抑制劑的應(yīng)用。本發(fā)明的抑制劑是在基于靶酶活性空腔結(jié)構(gòu)特性的基礎(chǔ)上設(shè)計篩選合成而出的，具有很好的選擇性和專一性，符合綠色農(nóng)藥的開發(fā)宗旨，且其在酶體的抑制活性IC50值已達(dá)到了10μM，作為先導(dǎo)化合物值得進一步的優(yōu)化合成，具備進而開發(fā)成新型、高效殺菌劑的巨大潛力。該抑制劑對N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸脲苷酰轉(zhuǎn)移酶具有較高抑制活性，可以作為革蘭氏陰性菌殺菌劑的有效成份。
【專利說明】N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸脲苷酰轉(zhuǎn)移酶抑制劑及其制備方 法和應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及化學(xué)農(nóng)藥發(fā)現(xiàn)與合成【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的是指一種N-乙酰葡萄糖 胺-1-磷酸脲苷酰轉(zhuǎn)移酶抑制劑及其制備方法和應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002] 細(xì)胞壁對細(xì)菌的生命、形態(tài)、毒性傳播等非常重要，肽聚糖作為細(xì)菌細(xì)胞壁的主 要組成部分，如果肽聚糖的生物合成受阻，細(xì)菌細(xì)胞壁的合成就被中斷，細(xì)菌就會裂解死 亡。在肽聚糖生物合成途徑中，細(xì)胞內(nèi)催化酶GlmU(N-Acetylglucosamine_l-phosphat e uridyltransferase)是glmU所編碼的產(chǎn)物，是肽聚糖合成和氨基糖代謝過程中非常重 要的一個雙功能酶。GlmU具有乙?；D(zhuǎn)移酶活性和尿嘧啶轉(zhuǎn)移酶活性，參與細(xì)胞壁前體 物TOP-N-乙酰葡萄糖胺（UDP-GlcNAc)的生物合成過程，催化兩步連續(xù)的反應(yīng)：（I) 1-磷 酸-葡萄糖胺被GlmU的乙?；D(zhuǎn)移酶活性催化生成1-磷酸-N-乙酰葡萄糖胺；（2) 1-磷 酸-N-乙酰葡萄糖胺在GlmU酶的尿嘧啶轉(zhuǎn)移酶活性催化下生成終產(chǎn)物UDP-GlcNAc。因此， GlmU酶功能的正常與否將直接影響了細(xì)胞壁的完整性及細(xì)菌的生存能力。而在真核生物 中，對應(yīng)于GlmU酶催化的兩步反應(yīng)是由兩種不同的酶蛋白催化的，并且兩個獨立的酶蛋白 在序列上與原核生物的GlmU酶有較大差異，同源性很小。真核和原核生物在GlmU的結(jié)構(gòu) 和功能上的顯著差別使得GlmU可能成為一個研究細(xì)菌抑制劑的篩選靶標(biāo)。為了進一步證 實GlmU是否具有成為藥物篩選靶標(biāo)的潛力，在結(jié)核分枝桿菌中進行的glmU基因的敲除實 驗證實GlmU為細(xì)菌存活所必需的一個酶。對敲除了 glmU基因的菌株進行形態(tài)上的觀察及 細(xì)胞壁糖組成成份分析表明GlmU酶缺失可導(dǎo)致細(xì)菌裂解死亡，這些研究都為GlmU作為研 發(fā)新型抗生素的理想靶標(biāo)提供了有力的證據(jù)（張文利等，2007 ;Zhangetal.，2008)。
[0003] 在GlmU早期的抑制劑研究中，主要是一些親電子巰基特異性化合物，包括馬 來酰亞胺類和碘乙酰胺，它們主要是抑制GlmU的乙酰轉(zhuǎn)移酶活性（Pompeoetal. 1998 ; Burtonetal. ,2006)。但是這些化合物主要是與活性位點的巰基發(fā)生反應(yīng)從而對酶起到抑 制的作用，都是一些非特異性的抑制劑，因此并不適合于酶的催化機理的和全新抑制劑的 研究。隨著GlmU晶體結(jié)構(gòu)的不斷解析，基于GlmU結(jié)構(gòu)來篩選高效、并具有選擇性的抑制 劑已經(jīng)稍有成效。Pereira等（Pereiraetal. ,2009)根據(jù)大腸桿菌GlmU(EcGlmU)的晶體 結(jié)構(gòu)，采用EcGlmU的乙酰轉(zhuǎn)移酶活性位點，通過計算機虛擬篩選成功得到了 3個特異性的 EcGlmU抑制劑（見圖5A)。
[0004] GlmU尿嘧啶轉(zhuǎn)移酶活性位點的抑制劑研究也有過報道。Mochalkin等（Mochalkin et al.，2007)根據(jù)他們得到的流感嗜血菌GlmU(HiGlmU)的晶體結(jié)構(gòu)，對HiGlmU的尿嘧啶 轉(zhuǎn)移酶的活性空腔和催化機理進行了一定的研究（Mochalkin et al.，2007)，研究結(jié)果揭 示了尿嘧啶轉(zhuǎn)移酶活性空腔內(nèi)一些重要氨基酸信息以及催化機理。同時Mochalkin等利用 HiGlmU尿嘧啶轉(zhuǎn)移酶的催化機理設(shè)計了一個小分子抑制劑（見圖5B)，但研究結(jié)果顯示它 并沒有占據(jù)底物的活性空腔，是一個非競爭性抑制劑，并沒有占據(jù)GlcNAc-1-P或UTP底物 的結(jié)合空腔。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 鑒于，尿嘧啶轉(zhuǎn)移酶GlcNAc-1-P、UTP底物活性空腔內(nèi)的一些重要氨基酸信息以 及催化機理，本發(fā)明采用計算機分子模擬與有機合成、酶體生物活性測定等技術(shù)相結(jié)合的 方法，提供了一種N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸脲苷酰轉(zhuǎn)移酶抑制劑及其制備方法和應(yīng)用。針 對該抑制劑的開發(fā)和研究，對于我國開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的新型農(nóng)藥具有重要意義，為 創(chuàng)制綠色環(huán)保型農(nóng)藥建立了基礎(chǔ)。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸脲苷酰轉(zhuǎn)移酶抑制劑， 其特征在于：該抑制劑具有如通式（IV)所示的結(jié)構(gòu)：
[0007]

【權(quán)利要求】
1. 一種N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸脲苷酰轉(zhuǎn)移酶抑制劑，其特征在于：該抑制劑具有如 通式（IV)所示的結(jié)構(gòu)：
2. -種權(quán)利要求1所述N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸脲苷酰轉(zhuǎn)移酶抑制劑的制備方法，包 括下列反應(yīng)式所示的步驟：
;其中（III)用四氫呋喃溶解成淡黃色液體，加入吡啶溶液，然后向其中緩慢滴加間苯 二甲酰氯的四氫呋喃溶液，回流反應(yīng)12?16h，反應(yīng)混合物倒入冷水中，攪拌，減壓抽慮，用 DMF-H20混合溶劑重結(jié)晶，真空干燥后得到目標(biāo)化合物（IV)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸脲苷酰轉(zhuǎn)移酶抑制劑的制備方法， 其特征在于：還包括下列反應(yīng)式所示的步驟：
;其中將（II)加 入乙醇溶劑中，加熱攪拌至全部溶解，然后向其中緩慢滴加水合肼的乙醇溶液，約30min滴 加完畢，繼續(xù)回流反應(yīng)8?9h，經(jīng)冷卻，減壓抽慮，冷水洗滌，得到淡黃色針狀晶體的目標(biāo)產(chǎn) 物（III)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸脲苷酰轉(zhuǎn)移酶抑制劑的制備方法， 其特征在于：還包括下列反應(yīng)式所示的步驟：
其中將溴代乙酸乙酯緩慢滴 加到含有無水碳酸鉀和化合物（I)的丙酮溶液中，滴加完畢后繼續(xù)回流反應(yīng)12?13h，冷 卻，減壓抽慮，用少量丙酮洗滌，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，水洗，隨后以體積比計用石油醚：乙酸乙酯=4 : 1萃取，無水乙醇重結(jié)晶，于室溫下真空干燥，得到淡黃色固體目標(biāo)化合物（II)。
5. -種如權(quán)利要求1所述的N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸脲苷酰轉(zhuǎn)移酶抑制劑在制備革 蘭氏陰性菌殺菌劑中的應(yīng)用。
【文檔編號】C07C241/04GK104276974SQ201410312381
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】張青葉, 陳長水, 徐勝臻, 鄧文君 申請人:華中農(nóng)業(yè)大學(xué)