Stavební kámen (chemie) - Building block (chemistry)

Konstrukce složitých molekulárních architektur je snadno možná pomocí jednoduchých stavebních bloků

Stavebním kamenem je termín v chemie který se používá k popisu virtuálního molekulárního fragmentu nebo skutečné chemické sloučeniny, jejíž molekuly jsou reaktivní funkční skupiny.[1] Stavební bloky se používají pro modulární montáž molekulárních architektur zdola nahoru: nanočástice,[2][3] kov-organické rámce,[4] organické molekulární konstrukty,[5] nadmolekulární komplexy.[6] Použití stavebních bloků zajišťuje přísnou kontrolu nad tím, co bude výsledná sloučenina nebo (supra) molekulární konstrukt.[7]

Stavební kameny pro léčivou chemii

v léčivá chemie, termín definuje buď představitelné, virtuální molekulární fragmenty nebo chemickou látku činidla z nichž léky nebo kandidáti na drogy mohou být konstruovány nebo synteticky připraveny.[8]

Virtuální stavební bloky

Virtuální stavební bloky se používají v objev drog pro design léku a virtuální projekce, řešící touhu mít kontrolovatelné molekulární morfologie, které interagují s biologické cíle.[9] Pro tento účel jsou obzvláště zajímavé stavební kameny společné pro známé biologicky aktivní sloučeniny, zejména známé léky,[10] nebo přírodní produkty.[11] Existují algoritmy pro de novo design molekulárních architektur sestavením virtuálních stavebních bloků odvozených od drog.[12]

Chemická činidla jako stavební kameny

Organické funkcionalizované molekuly (činidla), pečlivě vybrané pro použití v modulární syntéze nových kandidátů na léčiva, zejména do kombinatorická chemie, nebo za účelem realizace myšlenek virtuálního screeningu a designu léků se také nazývají stavební kameny.[13][14] Aby byly prakticky užitečné pro modulární lék nebo sestavu kandidáta na lék, stavební bloky by měly být buď mono-funkcionalizovány, nebo obsahovat selektivně chemicky adresovatelné funkční skupiny, například ortogonálně chráněné.[15] Kritéria výběru aplikovaná na organické funkcionalizované molekuly, které mají být zahrnuty do sbírek stavebních bloků pro medicinální chemii, jsou obvykle založena na empirických pravidlech zaměřených na jako droga vlastnosti konečných kandidátů na léky.[16][17] Bioisosterický náhrady molekulárních fragmentů u kandidátů na léky lze provést pomocí analogických stavebních bloků.[18]

Stavební bloky a chemický průmysl

Přístup stavebního kamene k objevu léků změnil prostředí chemického průmyslu, který podporuje léčivou chemii.[19] Hlavní dodavatelé chemikálií pro léčivou chemii, jako je Maybridge,[20] Chembridge,[21] Enamine[22] odpovídajícím způsobem upravili své podnikání.[23] Na konci 90. let se použití sbírek stavebních bloků připravených pro rychlou a spolehlivou konstrukci sad molekul (knihoven) s malými molekulami pro biologický screening stalo jednou z hlavních strategií farmaceutického průmyslu zapojeného do objevování léků; Ukázalo se, že modulární, obvykle jednostupňová syntéza sloučenin pro biologický screening ze stavebních bloků je ve většině případů rychlejší a spolehlivější než vícestupňová, dokonce konvergentní syntéza cílových sloučenin.[24]

Existují online webové zdroje.

Příklady

Typickými příklady sbírek stavebních bloků pro medicinální chemii jsou knihovny fluor -obsahující stavební bloky.[25][26] Ukázalo se, že zavedení fluoru do molekuly je pro něj výhodné farmakokinetické a farmakodynamické vlastnosti, proto stavební bloky substituované fluorem v designu léčiva zvyšují pravděpodobnost nalezení vodičů léčiv.[27] Mezi další příklady patří přirozené a nepřirozené aminokyselina knihovny,[28] sbírky konformačně omezených bifunkčních sloučenin[29] a orientovaný na rozmanitost sbírky stavebních bloků.[30]

Antidiabetický lék Saxagliptin a dva stavební bloky BB1 a BB2, ze kterých by mohly být syntetizovány

Reference

  1. ^ H.H. Szmant (1989). Organické stavební bloky chemického průmyslu. New York: John Wiley & Sons.
  2. ^ L. Zang; Y. Che; J.S. Moore (2008). „One-Dimensional Self-Assembly of Planar π-Conjugated Molecules: Adaptable Building Blocks for Organic Nanodevices“. Acc. Chem. Res. 41 (12): 1596–1608. doi:10.1021 / ar800030w. PMID  18616298.
  3. ^ J.M.J. Fréchet (2003). „Dendrimery a další dendritické makromolekuly: Od stavebních bloků po funkční sestavy v nanovědách a nanotechnologiích“. J. Polym. Sci. Polym. Chem. 41 (23): 3713–3725. Bibcode:2003JPoSA..41.3713F. doi:10,1002 / pola.10952.
  4. ^ O. K. Farha; C. D. Malliakas; M.G. Kanatzidis; J.T. Hupp (2010). „Kontrola nad katenací v kovových organických rámcích prostřednictvím racionálního návrhu organického stavebního bloku“. J. Am. Chem. Soc. 132 (3): 950–952. doi:10.1021 / ja909519e. PMID  20039671.
  5. ^ Garcia, J. C .; Justo, J. F .; Machado, W. V. M .; Assali, L. V. C. (2009). „Funkcionalizovaný adamantan: stavební kameny pro vlastní montáž nanostruktur“. Phys. Rev. B. 80 (12): 125421. arXiv:1204.2884. Bibcode:2009PhRvB..80l5421G. doi:10.1103 / PhysRevB.80.125421.
  6. ^ AJ. Cairns; J.A. Perman; L. Wojtas; V.Ch. Kravtsov; M.H. Alkordi; M.Eddaoudi; M. J. Zaworotko (2008). „Supermolekulární stavební bloky (SBB) a krystalický design: 12-propojené otevřené rámce založené na molekulárním Cubohemioctahedronu“. J. Am. Chem. Soc. 130 (5): 1560–1561. doi:10.1021 / ja078060t. PMID  18186639.
  7. ^ R.S. Tu; M. Tirrell (2004). „Návrh biomimetických sestav zdola nahoru“. Adv. Droga. Rev. 56 (11): 1537–1563. doi:10.1016 / j.addr.2003.10.047. PMID  15350288.
  8. ^ G. Schneider; M.-L. Závětří; M. Stahl; P. Schneider (2000). "De novo design molekulárních architektur evolučním sestavením stavebních bloků odvozených z drog". J. Comput. -Aided Mol. Des. 14 (5): 487–494. Bibcode:2000JCAMD..14..487S. doi:10.1023 / A: 1008184403558. PMID  10896320.
  9. ^ J. Wang; T. Hou (2010). „Analýza stavebních kamenů pro drogy a kandidáty na drogy“. J. Chem. Inf. Modelka. 50 (1): 55–67. doi:10.1021 / ci900398f. PMID  20020714.
  10. ^ A. Kluczyk; T. Popek; T. Kiyota; P. de Macedo; P. Stefanowicz; C. Lazar; Y. Konishi (2002). „Vývoj drog: kyselina p-aminobenzoová jako stavební blok“. Curr. Med. Chem. 9 (21): 1871–1892. doi:10.2174/0929867023368872. PMID  12369873.
  11. ^ R.Breinbauer; I. R. Vetter; H. Waldmann (2002). „Od proteinových domén po kandidáty na léky - přírodní produkty jako hlavní zásady při navrhování a syntéze složených knihoven“. Angewandte Chemie International Edition. 41 (16): 2878–2890. doi:10.1002 / 1521-3773 (20020816) 41:16 <2878 :: AID-ANIE2878> 3.0.CO; 2-B. PMID  12203413.
  12. ^ G. Schneider; U. Fechner (2005). "Počítačový design novinek molekul podobných lékům". Nat. Rev. Drug Discov. 4 (8): 649–663. doi:10.1038 / nrd1799. PMID  16056391.
  13. ^ A. Linusson; J. Gottfries; F. Lindgren; S. Wold (2000). "Statistický molekulární design stavebních bloků pro kombinatorickou chemii". J. Med. Chem. 43 (7): 1320–1328. doi:10.1021 / jm991118x. PMID  10753469.
  14. ^ G. Schneider; H.-J. Böhm (2002). Msgstr "Virtuální screening a rychlé automatické dokovací metody". Objev drog dnes. 7 (1): 64–70. doi:10.1016 / S1359-6446 (01) 02091-8. PMID  11790605.
  15. ^ A.N. Shivanyuk; D.M. Volochnyuk; I.V. Komarov; KG. Nazarenko; D.S. Radchenko; A. Kostyuk; A.A. Tomachev (2007). „Konformačně omezené monoprotektivní diaminy jako lešení pro návrh biologicky aktivních sloučenin a peptidomimetik“. Chimica Oggi / Chemistry Today. 25 (3): 12–13.
  16. ^ I. Muegge (2003). "Kritéria výběru pro sloučeniny podobné lékům". Med. Res. Rev. 23 (3): 302–321. doi:10.1002 / med.10041. PMID  12647312.
  17. ^ F.W. Goldberg; J.G. Konvice; T. Kogej; M.W.D. Perry; N.P. Tomkinson (2015). „Navrhování nových stavebních bloků je přehlíženou strategií pro zlepšení kvality směsi“. Objev drog dnes. 20 (1): 11–17. doi:10.1016 / j.drudis.2014.09.023. PMID  25281855.
  18. ^ A.V. Tymtsunik; V.A. Bilenko; TAK. Kokhan; O.O. Grygorenko; D.M. Volochnyuk; I.V. Komarov (2012). „1-Alkyl-5 - ((di) alkylamino) tetrazoly: stavební bloky pro peptidové náhražky“. J. Org. Chem. 77 (2): 1174–1180. doi:10.1021 / jo2022235. PMID  22171684.
  19. ^ „TRH RŮST, BLOK ZA BLOKEM. Farmaceutické stavební bloky přitahují firmy z PROSTORU GLOBE“. Chem. Eng. Zprávy. 89 (18): 16–18. 2011. doi:10.1021 / cen-v089n018.p016.
  20. ^ „Stavební bloky Maybridge a reaktivní meziprodukty“.
  21. ^ „Building Blocks: Key Facts“.
  22. ^ „Stavební kameny pro objevování drog“.
  23. ^ Lowe, Derek (18.03.2010). „Dobří dodavatelé - a ostatní kluci“.
  24. ^ J. Drews (2000). „Objev drog: historická perspektiva“. Věda. 287 (5460): 1960–1964. Bibcode:2000Sci ... 287.1960D. doi:10.1126 / science.287.5460.1960. PMID  10720314.
  25. ^ M Schlosser (2006). „Aromatické a heterocyklické stavební bloky nesoucí CF3“. Angewandte Chemie International Edition. 45 (33): 5432–5446. doi:10.1002 / anie.200600449. PMID  16847982.
  26. ^ V.S. Yarmolchuk; O.V. Shishkin; V.S. Starova; O.A. Zaporozhets; O. Kravchuk; S. Zozulya; I.V. Komarov; P.K. Mykhailiuk (2013). "Syntéza a charakterizace β-trifluormethyl-substituovaných pyrrolidinů". Eur. J. Org. Chem. 2013 (15): 3086–3093. doi:10.1002 / ejoc.201300121.
  27. ^ I. Ojima (2009). Fluor v léčivé chemii a chemické biologii. Blackwell Publishing. doi:10.1002 / 9781444312096.fmatter.
  28. ^ I.V. Komarov; A.O. Grigorenko; A.V. Turov; V.P. Khilya (2004). „Konformačně tuhé cyklické α-aminokyseliny v designu peptidomimetik, peptidových modelů a biologicky aktivních sloučenin“. Ruské chemické recenze. 73 (8): 785–810. Bibcode:2004RuCRv..73..785K. doi:10.1070 / rc2004v073n08abeh000912.
  29. ^ O.O. Grygorenko; D.S. Radchenko; D.M. Volochnyuk; A.A. Tolmachev; I.V. Komarov (2011). "Bicyklické konformačně omezené diaminy". Chem. Rev. 111 (9): 5506–5568. doi:10.1021 / cr100352k. PMID  21711015.
  30. ^ S.L. Schreiber (2009). „Organic chemistry: Moleculariversity by design“. Příroda. 457 (7226): 153–154. Bibcode:2009Natur.457..153S. doi:10.1038 / 457153a. PMID  19129834.