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南京大學史壯志、王敏燕團隊首次設(shè)計合成仿生d3-甲基化試劑(DMTT)

來源:南京大學化學化工學院       2020-05-22
導(dǎo)讀:最近,南京大學化學化工學院史壯志、王敏燕團隊首次設(shè)計合成了仿生d3-甲基化試劑(DMTT),并對其高選擇性d3-甲基化反應(yīng)進行了系統(tǒng)的研究。該成果以“Bioinspired Design of a Robust d3-Methylating Agent (DMTT)”為題在線發(fā)表在Sci. Adv.上(DOI: 10.1126/sciadv.aba0946)。

甲基化修飾通常被認為是藥物化學中發(fā)現(xiàn)新藥最實用的方法之一,在藥物分子中引入甲基可以有效地改變生物受體對內(nèi)源性和外源性分子的識別,改善藥物分子在活體細胞中的靶點選擇性及代謝途徑等過程(Chem. Rev.2011111, 5215; Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 12256)。引入氘原子也可以顯著改善藥物分子在生物體內(nèi)的生物學過程(ACS Med. Chem. Lett.2013, 4, 349; Bioorg. Med. Chem.Lett.201525, 167)。而結(jié)合以上兩點,引入d3-甲基會顯著影響候選藥物在生物體內(nèi)的吸收、分布、代謝和排泄等途徑:2017年,含有兩個d3-甲基官能團的氘代丁苯喹嗪(Austedo)作為首個氘代藥物被美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)批準上市。此外還有一系列含有d3-甲基的藥物被用于臨床研究。從合成化學的角度來看,通過設(shè)計合成新型的d3-甲基化試劑直接引入d3-甲基官能團是比較直接有效的方法。

S-腺苷甲硫氨酸(SAM)是廣泛應(yīng)用于生物分子甲基化修飾的一種甲基試劑;S-三氟甲基鎓鹽(Umemoto 試劑)是一種重要的親電三氟甲基試劑。受生物體內(nèi) SAM 反應(yīng)的啟發(fā),結(jié)合Umemoto 試劑的設(shè)計理念,我們對SAM結(jié)構(gòu)進行了簡化,設(shè)計合成了一種新型d3-甲基化試劑DMTT(圖1)。該試劑合成方法簡單,原料易得,可以在實驗室大規(guī)模合成;且室溫下為固體狀態(tài),對空氣和水都比較穩(wěn)定,易于儲存;反應(yīng)完成后生成的二苯并噻吩副產(chǎn)物可以進一步用于DMTT的合成,整個過程綠色高效。 

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圖1. DMTT的設(shè)計理念

對其應(yīng)用性進行研究,發(fā)現(xiàn)DMTT 參與的化學反應(yīng)具有生物仿生的特點,即反應(yīng)條件溫和,對于能量壁壘差距較小的親核試劑也有很高的選擇性(圖2)。使用DMTT試劑,我們發(fā)展了溫和條件下不同親核試劑的高選擇性d3-甲基化的方法,并對一系列含有羧酸、酚、硫醇、氨等不同親核試劑的藥物分子和天然產(chǎn)物進行了高選擇性d3-甲基化修飾。通過對比實驗驗證了DMTT試劑的選擇性遠高于傳統(tǒng)的d3-甲基試劑,這種優(yōu)越性在天然產(chǎn)物和藥物分子的修飾中表現(xiàn)的尤為明顯。此外我們還開發(fā)了DMTT試劑在碳氫鍵活化方面的應(yīng)用,以及堿性條件下作為d2-亞甲基試劑與烯烴的反應(yīng)。

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 圖2. DMTT參與的高選擇性d3-甲基化反應(yīng)

本文第一作者為王敏燕副教授,該工作得到國家自然科學基金(21972064,21901111)、江蘇省自然科學基金(BK20170632)和配位化學國家重點實驗室的經(jīng)費資助。

全文鏈接:https://advances.sciencemag.org/content/6/19/eaba0946.full

相關(guān)專利:一種二芳基并噻吩型或二芳基硫醚型氘代烷基制備方法,專利(申請)號201810770921.4


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