Organic Letters：药明康德开发出适用于DEL的Wittig烯基化反应

2020/05/14

DNA编码化合物库（DNA Encoded Library，以下简称DEL）技术能够快速合成数以百万（亿万）的小分子化合物，并用于药物靶点的筛选，对于新药的发现具有巨大的潜力和广阔的应用前景。开发新的DNA兼容的反应，对于增加DEL的多样性和化学空间至关重要。

近日，彭宣嘉博士领导的药明康德DEL团队在Organic Letters杂志上报道了一种PPh₂CH₃介导的Wittig烯基化反应，该反应可以用于DEL中灵活构建α,β不饱和羰基化合物。该策略反应条件温和、高效，具有非常好的官能团兼容性。

据报道，α,β不饱和酰胺结构存在于许多抑制剂药物中，例如，来那替尼(Neratinib)、阿法替尼（Afatinib）、西达本胺（Chidamide）。α,β不饱和酰胺结构的亲电性在共价药物中起着重要的作用，因此，除了金属催化偶联反应之外，发展DNA兼容的膦试剂介导wittig烯基反应来实现该类结构的构建具有十分重要的意义。

图1：含有α,β不饱和羰基的药物分子

2002年，哈佛大学的David.刘团队在环肽的合成过程中首次利用了DNA兼容的分子内Wittig反应烯基化，该反应中DNA模板需要预先与生物素或PEG标记的Wittig试剂结合,不适合应用于以“split & pool”为策略的DEL的合成。因此，药明康德DEL团队开发了一种分子间DNA兼容的Wittig反应，利用与DNA连接的α卤代酰基与醛类化合物构建α,β-不饱和酰胺化合物，也可以用与DNA连接的醛类化合物与α卤代酰基化合物或者2-氨基吡啶类化合物原位氯酰化的α卤代酰基化合物构建α,β-不饱和羰基化合物（图2）。

图2：DNA兼容的wittig烯基化反应研究进展

首先，药明康德DEL团队采用DNA连接的α氯代酰基胺1a和苯甲醛2作标准底物，对反应使用的膦试剂和添加剂进行了考察（图3）。使用Na₂CO₃作为碱对膦配体进行了筛选，发现使用PPh₂CH₃效果最好，实现了48%的转化率。随后，考察了不同溶剂和添加剂对该反应的影响，发现当膦试剂为PPh₂CH₃，苯甲醛的溶剂为DMAc，并且在布朗斯特酸KH₂PO₄参与的条件下，能够以72%的产率得到产物3a。

图3：反应条件优化

得到优化条件后，药明康德DEL团队对醛化合物的普适性进行了考察。首先，考察了该反应对不同官能团的耐受性，大多数取代基（例如，卤素、酯基、烯基、氰基、硝基、磺酰胺等）官能团均可耐受。一般来说，缺电子的芳基醛比富电子的芳基醛（3e,3f, 3g, 3h, 3i, 3j）的反应更好；另外脂肪族、芳基醛在反应中表现良好，芳基醛的产率最高。需要指出的是，该Wittig烯基化反应，多数底物生成了E和Z两种同分异构体。个别底物产生单一构型的异构体。作者通过off-DNA合成的小分子与on-DNA Wittig反应产生的产物进行对比，发现，on-DNA Wittig反应产生单一构型产物时，得到的是Z式构型（3o, 3o’, 3o’’）。

图４：醛类化合物在wittig烯基化反应中的应用范围

此外，该方法同样适用于DNA连接的醛与α-溴代酮化合物的Wittig烯基化反应（图５）。可以看出芳基醛与各种取代基的α卤代酮化合物都具有良好的底物适用性，尤其是给电子取代基（16af, 16ag,16ao to 16ar）。DNA连接的脂肪醛与α-溴代酮也能实现中等转化。

图５：α-溴代酮在Wittig烯基化反应中的应用范围

并且，为了克服商业可得α-溴代酮种类的限制性，药明康德DEL团队尝试利用数量庞大的胺类化合物，特别是2-氨基吡啶类化合物，实现原位制备α-卤代酰胺与DNA连接的醛的Wittig烯基化反应（图6）。该反应中多数芳基伯胺或者仲胺都能实现中等转化。

图6：2-氨基吡啶类化合物在Wittig烯基化反应中的应用

在完成了以上工作后，为了验证这种DNA兼容的Wittig烯烃化反应在DEL中的实用性，作者利用split and pool的策略实现了一个3循环的Pilot library的构建，并最终成功观测到了预期的8个目标化合物（图7）。

图7：利用Wittig烯基化反应构建的Pilot library

完成上述工作，作者通过qPCR和NGS测试实验，证实了在文中Wittig烯烃过程中，没有对DNA序列造成明显可观测到的损伤。这种方法可以应用于DEL构建。综上，该工作发展了一种DNA兼容的PPh₂CH₃介导的Wittig烯基化反应，底物适用范围广泛，成功地应用于构建α,β不饱和羰基化合物的DNA编码化合物库，为新药的发现赋能。

参考文献：

[1] An, Y. L.; Li K.; Shen, Y. F.; Hong, Z.; Chen, L.; Hu, Y.; Zhou, L.; Wang, D.; Shi, X.; Liu, S.; Su, W.; Cui, W.; Kuai, L.; Yang, H.; Peng, X. Org. Lett., 2020, DOI: 10.1021/acs.orglett.0c01215.