N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸脲苷酰轉移酶抑制劑及其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸脲苷酰轉移酶抑制劑及其制備方法，該抑制劑的化學結構式如下所示：本發(fā)明還公開了一種N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸脲苷酰轉移酶抑制劑的應用。本發(fā)明的抑制劑是在基于靶酶活性空腔結構特性的基礎上設計篩選合成而出的，具有很好的選擇性和專一性，符合綠色農藥的開發(fā)宗旨，且其在酶體的抑制活性IC50值已達到了10μM，作為先導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-磷酸脲苷酰轉移酶抑制劑及其制備方 法和應用

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及化學農藥發(fā)現與合成【技術領域】，具體的是指一種N-乙酰葡萄糖 胺-1-磷酸脲苷酰轉移酶抑制劑及其制備方法和應用。

【背景技術】
[0002] 細胞壁對細菌的生命、形態(tài)、毒性傳播等非常重要，肽聚糖作為細菌細胞壁的主 要組成部分，如果肽聚糖的生物合成受阻，細菌細胞壁的合成就被中斷，細菌就會裂解死 亡。在肽聚糖生物合成途徑中，細胞內催化酶GlmU(N-Acetylglucosamine_l-phosphat e uridyltransferase)是glmU所編碼的產物，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移酶活性和尿嘧啶轉移酶活性，參與細胞壁前體 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：（I) 1-磷 酸-葡萄糖胺被GlmU的乙?；D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酶的尿嘧啶轉移酶活性催化下生成終產物UDP-GlcNAc。因此， GlmU酶功能的正常與否將直接影響了細胞壁的完整性及細菌的生存能力。而在真核生物 中，對應于GlmU酶催化的兩步反應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的結構 和功能上的顯著差別使得GlmU可能成為一個研究細菌抑制劑的篩選靶標。為了進一步證 實GlmU是否具有成為藥物篩選靶標的潛力，在結核分枝桿菌中進行的glmU基因的敲除實 驗證實GlmU為細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 細胞壁糖組成成份分析表明GlmU酶缺失可導致細菌裂解死亡，這些研究都為GlmU作為研 發(fā)新型抗生素的理想靶標提供了有力的證據（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晶體結構的不斷解析，基于GlmU結構來篩選高效、并具有選擇性的抑制 劑已經稍有成效。Pereira等（Pereiraetal. ,2009)根據大腸桿菌GlmU(EcGlmU)的晶體 結構，采用EcGlmU的乙酰轉移酶活性位點，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)根據他們得到的流感嗜血菌GlmU(HiGlmU)的晶體結構，對HiGlmU的尿嘧啶 轉移酶的活性空腔和催化機理進行了一定的研究（Mochalkin et al.，2007)，研究結果揭 示了尿嘧啶轉移酶活性空腔內一些重要氨基酸信息以及催化機理。同時Mochalkin等利用 HiGlmU尿嘧啶轉移酶的催化機理設計了一個小分子抑制劑（見圖5B)，但研究結果顯示它 并沒有占據底物的活性空腔，是一個非競爭性抑制劑，并沒有占據GlcNAc-1-P或UTP底物 的結合空腔。


【發(fā)明內容】

[0005] 鑒于，尿嘧啶轉移酶GlcNAc-1-P、UTP底物活性空腔內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相結合的 方法，提供了一種N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸脲苷酰轉移酶抑制劑及其制備方法和應用。針 對該抑制劑的開發(fā)和研究，對于我國開發(fā)具有自主知識產權的新型農藥具有重要意義，為 創(chuàng)制綠色環(huán)保型農藥建立了基礎。
[0006] 為實現上述目的，本發(fā)明提供的N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸脲苷酰轉移酶抑制劑， 其特征在于：該抑制劑具有如通式（IV)所示的結構：
[0007]

【權利要求】
1. 一種N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸脲苷酰轉移酶抑制劑，其特征在于：該抑制劑具有如 通式（IV)所示的結構：
2. -種權利要求1所述N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸脲苷酰轉移酶抑制劑的制備方法，包 括下列反應式所示的步驟：
;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12?16h，反應混合物倒入冷水中，攪拌，減壓抽慮，用 DMF-H20混合溶劑重結晶，真空干燥后得到目標化合物（IV)。
3. 根據權利要求2所述的N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸脲苷酰轉移酶抑制劑的制備方法， 其特征在于：還包括下列反應式所示的步驟：
;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8?9h，經冷卻，減壓抽慮，冷水洗滌，得到淡黃色針狀晶體的目標產 物（III)。
4. 根據權利要求3所述的N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸脲苷酰轉移酶抑制劑的制備方法， 其特征在于：還包括下列反應式所示的步驟：
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12?13h，冷 卻，減壓抽慮，用少量丙酮洗滌，旋轉蒸發(fā)，水洗，隨后以體積比計用石油醚：乙酸乙酯=4 : 1萃取，無水乙醇重結晶，于室溫下真空干燥，得到淡黃色固體目標化合物（II)。
5. -種如權利要求1所述的N-乙酰葡萄糖胺-1-磷酸脲苷酰轉移酶抑制劑在制備革 蘭氏陰性菌殺菌劑中的應用。
【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:華中農業(yè)大學