Karbocyklický nukleosid - Carbocyclic nucleoside

Obecný ribonukleosid s gykosidickou vazbou a karbocyklickým analogem ribonukleosidu.svg

Karbocyklické nukleosidy (označované také jako karbanukleosidy) jsou nukleosid analogy, ve kterých a methylenová skupina nahradil atom kyslíku furanóza prsten.[1]Tyto analogy mají nukleobáze připojený na jednoduchém alkylovém uhlíku, místo aby byl součástí hemiaminal ether vazba. Výsledkem je, že mají zvýšenou chemickou stabilitu. Mají také zvýšenou metabolickou stabilitu, protože na ně nemá vliv fosforylázy a hydrolázy které štěpí glykosidová vazba mezi nukleobázovým a furanózovým kruhem nukleosidů. Zachovávají si mnoho biologických vlastností původních nukleosidů, pokud jde o rozpoznání různými enzymy a receptory.

Karbocyklické nukleosidy byly původně omezeny na pětičlenný kruhový systém, který odpovídal velikosti kruhu nukleosidů; tento termín však byl rozšířen na tří-, čtyř- a šestičlenné kruhy.[2][3][4]

Karbocyklické nukleosidy se 3, 4 a 6 členy

Přírodní produkty

Aristeromycin
Neplanocin A

5-členný kruh karbocyklické nukleosidy aristeromycin, analog adenosin a neplanocin A, cyklopenten analog aristeromycinu, byly izolovány z přírodních zdrojů. Oba vykazují významné biologická aktivita jako antivirové a protinádorové látky.[1]

Třídy

Velké množství nových karbocyklických nukleosidů z pyrimidiny a puriny byly připraveny a mnoho z těchto sloučenin je vybaveno zajímavými biologickými aktivitami.

Pyrimidinové karbocyklické nukleosidy

Cyklopentenylcytosin (CPE-C)
C-BVDU

Cyklopentenylcytosin (CPE-C) byl vyvinut jako silný protinádorový a antivirový prostředek (studie fáze 1)[5] a vykazovaly silné anti-ortopoxvirové stejně jako anti-západonilské virové aktivity.[3] Karbocyklický (E) -5- (2-bromovinyl) -2-deoxyuridin ((+) C-BVDU) GR95168 má aktivitu proti virus herpes simplex typ l (HSV-1) a virus varicella zoster (VZV, plané neštovice a pásový opar) in-vitro a in-vivo.[6]

Purinové karbocyklické nukleosidy

Dva guaninové antivirové karbocyklické nukleosidy, anti-HIV činidlo abakavir a anti-žloutenka typu B činidlo entekavir, jsou inhibitory reverzní transkriptázy. Abakavir, byl vyvinut z racemický (±) -karbovir, který v roce 1988 uvedl Robert Vince jako první analog karbocyklického nukleosidu, který vykazuje silnou aktivitu proti HIV s nízkou cytotoxicitou.[7] (-) enantiomer karboviru se později ukázalo jako biologicky aktivní forma pro inhibici HIV.[8] Nízká rozpustnost karboviru ve vodě a špatná orální biologická dostupnost, stejně jako neúčinná penetrace centrálním nervovým systémem, mu však zabránily v dalším vývoji jako anti-HIV látky. Tyto potíže byly překonány vyšetřováním proléčivo analogy (-) karboviru, které vedou k 6-cyklopropylamino-2-aminopurin nukleosidu abakaviru,[9] který byl schválen v roce 1998 FDA pro léčbu infekce HIV.

  • Antivirové karbocyklické purinové nukleosidy

  • (-) Carbovir

  • Carbocyclic 2′-ara-fluorguanosin

Entecavir, a guanosin analog, byl v roce 1997 uváděn jako silný a selektivní inhibitor pro virus hepatitidy B.,[10] a schválen FDA v březnu 2005 k perorální léčbě infekce hepatitidou B. Fluorokarbocyklický nukleosid karbocyklický 2'-ara-fluorguanosin byl popsán v roce 1988 jako první příklad karbocyklického analogu nepřirozeného nukleosidu, který vykazuje větší antiherpetickou aktivitu proti herpesviry HSV-1 a HSV-2 in vitro než jeho mateřská látka furanózy.[11]

Syntéza

Při syntéze karbocyklických nukleosidů se používají dva přístupy.[12] Lineární přístupy k chirálním karbocyklickým nukleosidům 2 spoléhat na konstrukci heterocyklické báze na vhodný chráněný chirální cyklopentylamin (1 → 2). V konvergentním přístupu je intaktní heterocyklická báze navázána přímo na vhodně chráněnou funkcionalizovanou karbocyklickou skupinu (3 → 2).

Lineární a konvergentní syntéza karbocyklických nukleosidů

Dějiny

  • 1966: Poprvé popsána syntéza racemického (±) karbocyklického analogu adenosinu.[13]
  • 1968: (-) enantiomer, pojmenovaný aristeromycin. byl izolován jako metabolit Streptomyces citricolor.[14]
  • 1981: Izolace rodiny neplanocinu karbocyklických nukleosidů, zejména cyklopentenylového derivátu neplanocinu A z Ampukwiella regularis [15]
  • 1983: První enantiospecifická syntéza (-) aristeromycinu a (-) neplanocinu A [16]
  • 1986: První komplexní přehled karbocyklických nukleosidů včetně lineárních chemických syntéz a biologických vlastností těchto časných racemických analogů a přírodních produktů aristeromycin a neplanocin A.[1]
  • 1988: První syntetizovaný fluorokarbocyklický nukleosid C-AFG, který byl 1000krát aktivnější než původní nukleosid furanózy proti HSV-1 a HSV-2 in vitro.[11]
  • 1988: Přehled Glaxovy syntézy fluorokarbocyklických nukleosidů [17]
  • 1988: (±) -Carbovir poprvé hlášen se silnou aktivitou proti HIV a nízkou cytotoxicitou [7]
  • 1992: První komplexní přehled syntézy chirálních karbocyklických nukleosidů.[12]
  • 1994: Přehled pokrývající racemické cyklopentylkarbocyklické nukleosidy [18] byla v roce 1998 rozšířena o bioaktivitu karbocyklických nukleosidů [19]
  • 1997: Abakavir, proléčivo (-) karboviru hlášeno,[9] schváleno FDA v prosinci 1998, pro léčbu infekce HIV pod obchodním názvem Ziagen ™.
  • 1997: První zpráva o Entecaviru (BMS-200475) jako silném a selektivním inhibitoru antihepatitidy B,[10] schváleno FDA v březnu 2005 pro orální léčbu infekce hepatitidou B. obchodní názvy Baraclude nebo Entaliv.
  • 1998: Přehled nového vývoje v enantioselektivní syntéze cyklopentylkarbocyklických nukleosidů.[20]
  • 2003: Přehled nových pokroků v enantioselektivní syntéze a biologických vlastnostech karbocyklických nukleosidů včetně 3, 4 a 6 členných karbocyklických kruhů.[4]
  • 2011: Recenze pokrývá nejnovější pokroky v syntéze a biologické aktivitě karbocyklických nukleosidů do září 2010.[3]
  • 2013: Dva přehledy nejreprezentativnějších metod asymetrické syntézy karbocyklických nukleosidů od roku 1998 [21][22]
  • 2014: Přehled syntézy karbocyklických nukleosidů zahrnující metatezu uzavírání kruhu (RCM) jako klíčový krok.[23]

Reference

  1. ^ A b C Marquez VE, Lim MI (leden 1986). "Karbocyklické nukleosidy". Recenze lékařského výzkumu. 6 (1): 1–40. doi:10,1002 / med. 2610060102. PMID  3512934. S2CID  221956841.
  2. ^ Zhu XF (březen 2000). "Nejnovější pokrok v syntéze karbocyklických nukleosidů". Nukleosidy, nukleotidy a nukleové kyseliny. 19 (3): 651–690. doi:10.1080/15257770008035015. PMID  10843500. S2CID  43360920.
  3. ^ A b C Wang J; Rawal RK; Chu CK (srpen 2011). „Nedávné pokroky v karbocyklických nukleosidech: syntéza a biologická aktivita“. V L.-H. Zhang, Z. Xi a J. Chattopadhyaya (ed.). Léčivá chemie nukleových kyselin. Hoboken: John Wiley & Sons. str.1 –100. ISBN  9780470596685.
  4. ^ A b Rodrguez JB, Comin MJ (březen 2003). "Nové pokroky v enantioselektivní syntéze a biologických vlastnostech karbocyklických nukleosidů". Mini recenze v medicinální chemii. 3 (2): 95–114. doi:10.2174/1389557033405331. PMID  12570843.
  5. ^ Marquez, V. E. (duben 1996). "KARBQCYKLICKÉ NUCLEOSIDY". V E. De Clercq (ed.). Pokroky v antivirovém designu léčiv. 2. JAI Press Inc. str. 89–146. ISBN  1-55938-693-2.
  6. ^ Cameron JM (prosinec 1993). "Nové antiherpické léky ve vývoji". Recenze v lékařské virologii. 3 (4): 225–236. doi:10.1002 / rmv.1980030406.
  7. ^ A b Vince R, Hua M, Brownell J, Daluge S, Lee F, Shannon WM, Lavelle GC, Qualls J, Weislow OS, Kiser R, Canonico PG (říjen 1988). „Silná a selektivní aktivita nového analogu karbocyklických nukleosidů (karbovir: NSC 614846) proti viru lidské imunodeficience in vitro“. Sdělení o biochemickém a biofyzikálním výzkumu. 156 (2): 1046–1053. doi:10.1016 / S0006-291X (88) 80950-1. PMID  2847711.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
  8. ^ Carter SG, Kessler JA, Rankin CD (červen 1990). "Činnosti (-) - karboviru a 3'-azido-3'-deoxythymidinu proti viru lidské imunodeficience in vitro". Antimikrobiální látky a chemoterapie. 34 (6): 1297–1300. doi:10.1128 / AAC.34.6.1297. PMC  171808. PMID  2393292.CS1 maint: používá parametr autoři (odkaz)
  9. ^ A b Daluge SM, Good SS, Faletto MB, Miller WH, St Clair MH, Boone LR, Tisdale M, Parry NR, Reardon JE, Dornsife RE, Averett DR (květen 1997). „1592U89, nový karbocyklický nukleosidový analog se silnou, selektivní aktivitou viru proti lidské imunodeficienci“. Antimikrobiální látky a chemoterapie. 41 (5): 1082–1093. doi:10.1128 / AAC.41.5.1082. PMC  163855. PMID  9145874.
  10. ^ A b Bisacchi GS, Chao ST, Bachard C, Daris JP, Innaimo S, Jacobs GA, Kocy O, Lapointe P, Martel A, Merchant ZL, Slusarchyk WA (leden 1997). „BMS-200475, nový karbocyklický 2′-deoxyguanosinový analog se silnou a selektivní aktivitou proti viru hepatitidy B in vitro“. Dopisy o bioorganické a léčivé chemii. 7 (2): 127–132. doi:10.1016 / S0960-894X (96) 00594-X.
  11. ^ A b Borthwick AD, Butt S, Biggadike K, Exall AM, Roberts SM, Youds PM, Kirk BE, Booth BR, Cameron JM, Cox SW, Marr CL (1988). „Syntéza a enzymatické štěpení karbocyklického 2-ara-fluorguanosin: nový silný antiherpetický prostředek “. Journal of the Chemical Society, Chemical Communications (10): 656–658. doi:10.1039 / C39880000656.
  12. ^ A b Borthwick AD, Biggadike K (1992). "Syntéza chirálních karbocyklických nukleosidů". Čtyřstěn. 48 (4): 571–623. doi:10.1016 / S0040-4020 (01) 88122-9.
  13. ^ Shealy YF, Clayton JD (srpen 1966). „9- [β-DL-2a, 3α-dihydroxy-4β- (hydroxymethyl) -cyklopentyl] adenin, karbocyklický analog adenosinu". Journal of the American Chemical Society. 88 (16): 3885–3887. doi:10.1021 / ja00968a055.
  14. ^ Kusaka T, Yamamoto H, Shibata M, Muroi M, Kishi T, Mizuno K (1968). „Streptomyces citricolor nov. Sp. A nové antibiotikum, aristeromycin“. The Journal of Antibiotics. 21 (4): 255–263. doi:10,7164 / antibiotika. 21,255. PMID  5671989.
  15. ^ Yaginuma S, Muto N, Tsujino M, Sudate Y, Hayashi M, Otani M (1981). „Studie na neplanocinu A, novém protinádorovém antibiotiku. I. Produkující organismus, izolace a charakterizace“. The Journal of Antibiotics. 34 (4): 359–366. doi:10,7164 / antibiotika. 34,359. PMID  7275815.
  16. ^ Arita M, Adachi K, Ito Y, Sawai H, Ohno M (červen 1983). "Enantioselektivní syntéza karbocyklických nukleosidů (-) - aristeromycinu a (-) - neplanocinu A chemicoenzymatickým přístupem". Journal of the American Chemical Society. 105 (12): 4049–4055. doi:10.1021 / ja00350a050.
  17. ^ Roberts SM; Biggadike K; Borthwick AD; Kirk BE (1988). "Syntéza některých antivirových karbocyklických nukleosidů". V P. R. Leeming (ed.). Témata z medicinální chemie. London: Royal Society of Chemistry. 172–188. ISBN  0-85186-726-X.
  18. ^ Agrofoglio L, Suhas E, Farese A, Condom R, Challand SR, Earl RA, Guedj R (prosinec 1994). "Syntéza karbocyklických nukleosidů". Čtyřstěn. 50 (36): 10611–10670. doi:10.1016 / S0040-4020 (01) 89258-9.
  19. ^ Agrofoglio LA; Challand SR (1998). "Chemie karbocyklických nukleosidů, biologická aktivita karbocyklických nukleosidů". V Agrofoglio LA, Challand SR (ed.). Acyklické, karbocyklické a L-nukleosidy. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers. 174–284. ISBN  978-94-010-3734-1.
  20. ^ Crimmins MT (srpen 1998). "Nový vývoj v enantioselektivní syntéze cyklopentylkarbocyklických nukleosidů". Čtyřstěn. 54 (32): 9229–9272. doi:10.1016 / S0040-4020 (98) 00320-2.
  21. ^ Leclerc E (únor 2013). "Chemická syntéza karbocyklických analogů nukleosidů". Chemická syntéza nukleosidových analogů. Hoboken: John Wiley & Sons. str. 535–604. doi:10.1002 / 9781118498088.ch12. ISBN  9781118498088.
  22. ^ Boutureira O, Matheu MI, Díaz Y, Castillón S (březen 2013). "Pokroky v enantioselektivní syntéze karbocyklických nukleosidů". Recenze chemické společnosti. 42 (12): 5056–5072. doi:10.1039 / C3CS00003F. PMID  23471263.
  23. ^ Mulamoottil VA, Nayak A, Jeong LS (červenec 2014). „Nedávné pokroky v syntéze karbocyklických nukleosidů metodou Ring-Closing Metathesis“. Asian Journal of Organic Chemistry. 3 (7): 748–761. doi:10.1002 / ajoc.201402032.