Tubulysin關(guān)鍵三肽制備工藝優(yōu)化：助力新型藥物開(kāi)發(fā)

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作者：云天來(lái)源：CPHI制藥在線(xiàn)

2022-09-27

為了使Tubulysin類(lèi)天然產(chǎn)物在分子結(jié)構(gòu)上更有利于ADC藥物的開(kāi)發(fā)，研究人員成功設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、可擴(kuò)展的靈活三肽1（圖1）。優(yōu)化后的工藝，通過(guò)8步反應(yīng)，僅一步需要色譜柱純化，總產(chǎn)率為22.4%，這些指標(biāo)均優(yōu)于現(xiàn)有工藝路線(xiàn)。

Tubulysin類(lèi)天然產(chǎn)物是從粘細(xì)菌種分離出來(lái)的微管去穩(wěn)定毒性肽。由于該類(lèi)天然產(chǎn)物具有顯著的細(xì)胞毒性，藥物化學(xué)研究人員一直致力于研究該家族分子的結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系（SAR）和藥物開(kāi)發(fā)，特別是將該類(lèi)分子做為有效載荷用于新型抗體偶聯(lián)藥物（ADC）的開(kāi)發(fā)。為了使該類(lèi)分子在結(jié)構(gòu)上更有利于ADC藥物的開(kāi)發(fā)，研究人員成功設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、可擴(kuò)展的靈活三肽1（圖1）。為了滿(mǎn)足三肽化合物1的應(yīng)用需求，工藝研究人員最近對(duì)該化合物的制備工藝開(kāi)展了進(jìn)一步探索。

三肽1結(jié)構(gòu)

圖1 三肽1結(jié)構(gòu)

如圖1所示，三肽1基本結(jié)構(gòu)單元包括1個(gè)N-甲基-D-高脯氨酸（Mep），1個(gè)異亮氨酸（Ile）和1個(gè)管式纈氨酸（Tuv）。雖然Ellman、 Nicolaou、Wipf等諸多研究人員對(duì)該分子的合成進(jìn)行了大量的探索，但鮮有工藝路線(xiàn)適合其大規(guī)模制備。

三肽1的逆合成分析

圖2 三肽1的逆合成分析

為了更好的合成三肽1，研究人員首相對(duì)其進(jìn)行了逆合成分析。如圖2所示，研究人員首先根據(jù)Noyori不對(duì)稱(chēng)還原，將三肽1逆推至化合物酮2；酮2可以由化合物4通過(guò)選擇性氫硅烷化得到中間體3，然后3通過(guò)Tamao?Fleming氧化得到；片段4可以切斷為化合物5、6和可商業(yè)化購(gòu)買(mǎi)的原料7。研究人員指出，從正向合成意義上來(lái)將，使用炔做為酮的替代物，可以別面強(qiáng)堿性和親核反應(yīng)中產(chǎn)生過(guò)多副反應(yīng)。

三肽1的合成

圖3 三肽1的合成

根據(jù)逆合成分析，研究人員對(duì)三肽1進(jìn)行了合成（圖3）。Mep-Ile片段10可以由D-高脯氨酸和異亮氨酸芐酯在EDAC/HOBt這一簡(jiǎn)單的條件下縮合后，再將二肽進(jìn)行Pd/C催化氫化反應(yīng)，去除芐基，即可得到。需要指出的是，研究人員采用該保護(hù)和去保護(hù)策略，是為了減少中間體10在水洗后處理過(guò)程中的損失。

丙胺6的制備路線(xiàn)較短，以酸催化異丁醛（12）與(S)-Ellman輔劑13縮合，以PPTS/硫酸鈉為縮合劑，得到油性亞胺14，分離產(chǎn)率為89%。接著，亞胺14與三異丙基硅基乙炔（TIPS-acetylene）在強(qiáng)堿n-BuLi條件下發(fā)生親核進(jìn)攻，得到的Li鹽化合物與溴丙烷反應(yīng)即可得到中間體6。研究人員指出，這是一種非常高效、方便的單瓶、三組分耦合的反應(yīng)策略，值得進(jìn)一步探討。首先，在最初C?C鍵形成過(guò)程中，需要甲苯/THF混合溶劑，因?yàn)槭褂眉妆阶鳛槲ㄒ坏姆磻?yīng)溶劑會(huì)導(dǎo)致炔基化反應(yīng)非常緩慢，而單獨(dú)使用THF會(huì)導(dǎo)致較低的非對(duì)映選擇性。其次，在N-丙基化反應(yīng)中也觀察到類(lèi)似的明顯的溶劑效應(yīng)：如果沒(méi)有添加過(guò)量的DMF，即使使用1-碘丙烷，也不能成功實(shí)現(xiàn)烷基化。在烷基化階段使用DMF的邏輯在于，DMF可以使混合溶劑極性增加，且能夠分解親核有機(jī)金屬低聚物，這兩種特性都有利于促進(jìn)雙分子親核取代反應(yīng)。最后，使用原為生成的HCl脫除亞磺酰胺，得到鹽酸鹽6·HCl，分離收率為92%，e.r為99.5：0.5。

成功得到中間體10和中間體6后，研究人員對(duì)該中間體的縮合進(jìn)行了探索。正如預(yù)期，使用普通偶聯(lián)試劑如HATU、PyBrop和EDAC的初始嘗試沒(méi)有成功，目標(biāo)酰胺15形成了不到3%。于是，研究人員嘗試了路易斯酸活化胺的條件，發(fā)現(xiàn)在Et2AlCl催化下，可以在保證極少消旋化（8:1）的前提下以75%的產(chǎn)率得到目標(biāo)化合物15。接下來(lái)，中間體15脫去TIPS保護(hù)得到炔烴化合物16；化合物16與原料7偶聯(lián)得到化合物4；然后將炔烴轉(zhuǎn)化為酮羰基，即得到前體化合物2；最后，前體化合物2通過(guò)Noyori不對(duì)稱(chēng)還原即可得到目標(biāo)產(chǎn)物1。

研究人員指出，優(yōu)化后的工藝，通過(guò)8步反應(yīng)，僅一步需要色譜柱純化，總產(chǎn)率為22.4%，這些指標(biāo)均優(yōu)于現(xiàn)有工藝路線(xiàn)。這為三肽1進(jìn)一步用于藥物開(kāi)發(fā)提供了強(qiáng)有力的保障！

參考文獻(xiàn)：

1. Stereoselective Synthesis of a Tubulysin Core for Antibody?Drug Conjugate Studies, Org. Process Res. Dev. 2022, 26, 2138?2144

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