本周,一个令人费解的标志性药物合成法进行较大修改,这让研究人员更容易获取包括重磅药物在内的一类分子,在线版Nature对该技术进行描述。
有机催化新技术为新药研发提供捷径
前列腺素是一类影响血液循环和炎症等生理过程的激素样化学物,对其高效合成的新途径提供一种合成许多类型分子的方法。这也标志有机化学最热门领域的一次成功,有机催化在碳基分子的协助下加快化学反应,有望避免传统上金属催化剂的一些弊端。
前列腺素类药物是吸引药物化学家的研究对象,例如,辉瑞公司青光眼药物latanoprost在2011年专利到期之前实现约17.5亿美元的年销售额。latanopros药物需要20个繁琐的化学步骤才能合成,该技术是由哈佛大学Elias Corey在1969年最初研发的,并助其在1990年赢得诺贝尔化学奖。
英国布里斯托尔大学的合成学化学家Varinder Aggarwal认识到,通过以不同方式构建前列腺素分子中心,他能从根本上简化这一流程。有机化学中羟醛反应用于重建前列腺素5碳环上的关键碳-碳键,氨基酸(S)-脯氨酸作为有机催化剂用于确保终产物具有精确结构。(Stereocontrolled organocatalytic synthesis of prostaglandin PGF2α in seven steps),然而,Corey的方法需要9个步骤才能合成同一关键环的不同中间体。
Aggarwal反应中的特定分子充当所用类型前列腺素的前体物质,而新方法能一次性合成大量的构建分子,足以满足药物研发所需的量。利用该方法,Aggarwal和同事们仅需7步就可合成类似于latanoprost的最复杂前列腺素:PGF2α。德国鲁尔煤炭科学研究院有机催化专家Ben List称:“这是前列腺素合成的最好方法。”此外,比Corey方法更简单的途径需要借助分子单一的左旋或右旋特性,这是药物有效性的关键因素。
加拿大安大略省金斯敦皇后大学生物医学研究人员Colin Funk称:“合成法是否有助于新药研发仍有待观察,前列腺素类药物确实也有类似的功能,但试验和抑制该药的副作用成为大问题,这需要从生物学方面获得更好的理解,而不是一种新的合成路线。”
在药物合成的整体规模内可证明该方法的有用性,这不仅因为步骤简单,还因为它能避免昂贵且有毒的金属催化剂。流程化学家Rob Singer从事于位于康涅狄格州格罗顿的辉瑞公司全球研究和研发工作,他说:“从工业角度看,Aggarwal流程是有希望的,并具有明显的领先优势。不过,在方法能够应用于大规模生产之前,合成流程仍需进一步研究。”
有机催化专家List称,大多数制药公司正在研究有机催化剂,但至今为止都倾向于小规模使用它。他补充道:“由于药物的化学结构变得更加复杂,我希望有机催化剂变得更加突出。Aggarwal的研究有助于加快进展,这反映出,有机催化能从根本上改变我们进行催化的方式。”