近日，南科大理學(xué)院副院長、生物醫(yī)藥研究院院長、化學(xué)系講席教授張緒穆研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種抗HIV藥物關(guān)鍵中間體的高效合成方法，該類抗HIV藥物對(duì)新型冠狀病毒(COVID-19)也有初期活性，相關(guān)藥物克力芝(洛匹那韋/利托那韋)已作為可能治療新冠肺炎的藥物之一進(jìn)入臨床實(shí)驗(yàn)階段。該科研成果以封面文章形式在知名期刊Chemical Communication上發(fā)表。
手性氨基環(huán)氧化合物是合成蛋白酶抑制劑類抗HIV藥物的關(guān)鍵中間體，年需求量超過百噸。但是，該關(guān)鍵中間體的高效、高選擇性合成仍然是一個(gè)沒有被解決的挑戰(zhàn)性難題。目前工業(yè)上的合成方法是利用當(dāng)量的硼氫化鈉作為還原劑，該方法存在選擇性差(只能得到其中的一個(gè)異構(gòu)體)、收率低、反應(yīng)條件苛刻、三廢排放量大等多種問題。因此，為了降低生產(chǎn)成本、提高合成效率，開發(fā)高效、高選擇性的合成方法具有非常重要的意義。
該研究主要通過銠催化的不對(duì)稱轉(zhuǎn)移氫化非對(duì)映選擇性地構(gòu)筑兩種氨基氯代醇2和3（上圖），然后經(jīng)過簡單的堿處理過程可得到關(guān)鍵的氨基環(huán)氧中間體。與此前一些還原策略相比較，該合成方法極大地提高了合成效率和非對(duì)映選擇性(轉(zhuǎn)化數(shù)TON高達(dá)4900，非對(duì)映選擇性高達(dá)99:1)。從這兩個(gè)關(guān)鍵中間體出發(fā)可以合成一系列的抗HIV蛋白酶抑制劑類藥物，例如阿扎那韋(Atazanavir)、沙奎那韋(Saquinavir)、利托那韋(Ritonavir)和達(dá)蘆那韋(Darunavir)等。
催化劑的篩選
在研究初期，該研究團(tuán)隊(duì)先對(duì)近年來發(fā)展的一系列轉(zhuǎn)移氫化催化劑進(jìn)行了系統(tǒng)篩選，最終發(fā)現(xiàn)催化劑(R,R)-cat 6和(S,S)-cat 6表現(xiàn)出最優(yōu)異的活性和非對(duì)映選擇性，能夠以大于99：1的選擇性分別得到兩種不同的氨基氯代醇2和3。通過對(duì)反應(yīng)條件的進(jìn)一步篩選和優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)當(dāng)采用二氯甲烷（DCM）作溶劑時(shí)，能夠得到最優(yōu)的反應(yīng)活性和選擇性。
該研究團(tuán)隊(duì)對(duì)于該合成方法的底物適用范圍也進(jìn)行了深入探究。在標(biāo)準(zhǔn)條件下，用(R,R)-cat 6作為催化劑，對(duì)于苯環(huán)上含有不同取代基的底物、雜芳環(huán)取代的底物以及烷基取代底物都能夠取得優(yōu)秀的對(duì)映選擇性和反應(yīng)活性。然而，對(duì)于苯環(huán)二取代的兩個(gè)底物，非對(duì)映選擇性相對(duì)較低。此外，該課題組也采用(S,S)-cat 6對(duì)幾個(gè)代表性的底物進(jìn)行探究，都取得了非常好的非對(duì)映選擇性和反應(yīng)活性。
為了探索該反應(yīng)的應(yīng)用前景，他們還進(jìn)行了放大實(shí)驗(yàn)探究，令人欣喜的是，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與小試的結(jié)果完全一致。目前，該項(xiàng)目正在與國內(nèi)有實(shí)力的生產(chǎn)企業(yè)商洽談合作開發(fā)以及技術(shù)轉(zhuǎn)讓相關(guān)事宜，致力于打造有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，安全、綠色、高質(zhì)量和低成本的抗病毒藥物原料藥和關(guān)鍵中間體的高效合成路線。
張緒穆課題組2018級(jí)南科大-哈工大聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生王芳元為論文第一作者，張緒穆為論文第一通訊作者。該研究由張緒穆課題組與巴黎文理研究大學(xué)教授Virginie Ratovelomanana-Vidal合作完成。
張緒穆教授是不對(duì)稱氫化領(lǐng)域的全球領(lǐng)軍人物，他發(fā)展的手性催化技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于幾百噸/年的手性藥物中間體和原料藥的生產(chǎn)。張緒穆團(tuán)隊(duì)一直致力于藥物綠色合成新工藝的開發(fā)，旨在大幅降低制造成本，提升產(chǎn)品質(zhì)量。
2020年3月4日，國家衛(wèi)生健康委員會(huì)發(fā)布了新型冠狀病毒感染的肺炎診療方案(試行第七版)，其中克力芝是抗病毒療法所采用的主要藥物。據(jù)悉，在過去兩個(gè)月的臨床實(shí)驗(yàn)中，該藥物對(duì)多例新型冠狀病毒感染患者表現(xiàn)出一定療效。目前，張緒穆領(lǐng)導(dǎo)的南科大生物醫(yī)藥研究院的藥物化學(xué)骨干力量譚斌、李闖創(chuàng)、徐晶、李迎君等教授正在聯(lián)合南方科技大學(xué)第二附屬醫(yī)院(深圳市第三人民醫(yī)院)院長劉磊團(tuán)隊(duì)等，進(jìn)行瑞德西韋新工藝和新藥開發(fā)以及克力芝類新藥的開發(fā)，希望能夠?qū)π滦凸诓《镜闹委熥龀鰧?shí)質(zhì)性貢獻(xiàn)。
