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2020/09/21
近日，彭宣嘉博士领导的药明康德DEL团队联合AbbVie在Bioconjugate Chemistry杂志上作为封面文章发表了一种DNA兼容的铜催化的连接DNA的醛类化合物与非亲核芳香胺的氧化酰胺化新反应。该反应用于合成连接DNA的酰胺类化合物，该合成反应条件温和高效，且表现出优秀的官能团兼容性（图1）。
在许多具有生物活性化合物中，包括Copanlisib (库潘尼西)，Lasmiditan(拉司米地坦)，Betrixaban(贝曲西班)，Acalabrutinib(阿卡替尼)和Piroxicam(吡罗昔康)（图2），N-（吡啶-2-基）苯甲酰胺都是一种重要的药效团，该药效团通常用酰氯、酸酐或者活性酯与2-氨基吡啶衍生物反应获得。但是，这些方法在应用于DNA兼容化学时具有固有的缺陷，例如，酰氯与酸酐在水溶液中通常稳定性很差，同时非亲核性芳香胺在水相中反应活性非常低。因此，我们寻求使用非亲核芳香胺来获得酰胺多样性的替代方法。
近年来，在有机合成的传统领域，已经开发了由铜催化的醛氧化与N-杂芳香胺合成酰胺的替代方法。受此启发，我们开发了DNA兼容的使用非亲核芳香胺的酰胺化合物的合成方法。首先，团队研究了催化剂和氧化剂的作用（表1）。令我们高兴的是，所需的产物3a通过用CuI（80 equiv.，MeCN中的50 mM），TBHP（400 equiv.，H2O中的40 mM）和胺2a（200 equiv.，DMAc中的400 mM）与1a反应生成，转化率为56%（Entry 5）。将用于DNA结合反应物的溶剂从H2O切换到pH值为9.5的硼酸钠缓冲液时，转化百分比显着降低（16％，Entry 6）。切换为MeCN作为助溶剂，得到的目标产物的转化率为89％（Entry 7）。保持MeCN为助溶剂，然后评估温度对反应的影响。通过将反应温度从室温提高到60 oC，可以观察到转化率显著降低。将氧化剂的量减少到200当量以92％的转化率得到目标产物（Entry 9）
随后，为了验证所述方法的底物适用性，该团队分别考察了不同的醛和杂环芳香胺反应效率的影响。使用2-氨基吡啶2a作为模板底物，探讨了各种DNA结合的芳基醛进行氧化酰胺化反应的适用性（图3）。同时，通过保持DNA结合的芳基醛和烷基醛不变，考察了N-杂芳族胺的适用范围（图4）。数据显示：（1）该条件具有很好的底物普适性，不同的N-杂芳香胺，无论与芳香醛还是脂肪醛反应，均能得到不错的产率；（2）对不同的芳香醛的验证数据表明DNA连接位置对于反应影响较小，都可以得到很好的收率。
图4：醛与不同的N-杂芳族胺反应另外，团队通过DNA聚合酶链式反应（q-PCR实验）和二代测序（NGS）评估了该方法对DNA的损伤情况，实验结果显示对照组（未进行任何反应）样品和实验组样品（利用该方法合成的样品）的DNA可扩展率基本相当，这证明了该方法具有DNA兼容性，不会对DNA造成明显损伤，进一步证明了该方法建库的可行性。
同时，我们从DNA连接头（S-HP）开始，对on-DNA合成活性化合物Betrixaban(贝曲西班)进行了概念验证合成。使用相应的结构单元通过四步反应，包括EDCI/s-NHS缩合，Cu催化氧化酰胺化，硝基还原和DMT-MM介导的芳基胺酰胺化，得到on-DNA连接的活性化合物Betrixaban(贝曲西班)，每一步均观察到很好的转化率（图5）。按此设想，将这种新近发展的氧化酰胺化反应应用于DEL生产中，其中可以在序列的每个步骤中应用数千个结构单元，从而允许制备数以百万计的新型化合物库。
综上，该工作发展了一种高效构建非亲核芳香胺与醛氧化酰胺化反应，用于非亲核芳香酰胺衍生物的高效合成，并成功地验证了已知活性化合物的合成。
参考文献：
Ke Li, Yi Qu, Yulong An, Eric Breinlinger, Matthew P. Webster, Huanan Wen, Duanchen Ding, Meng Zhao, Xiaodong Shi, Jiangong Wang, Wenji Su, Weiren Cui, Alexander L. Satz, Hongfang Yang, Letian Kuai, Andrew Little and Xuanjia Peng. Bioconjugate Chemistry. 2020. doi.org/10.1021/acs.bioconjchem.0c00392
