Una breu discussió sobre la síntesi química de fàrmacs oligonucleòtids i reactius de fòsfor-CTPPA

(Reactius de fòsfor-CTPPA:2-Cianoetil N,N,N',N'-tetraisopropilfosforodiaMidite Núm. CAS: 102691-36-1)

El camp dels fàrmacs d'àcid nucleic ha cridat una atenció considerable en els últims anys. L'aprovació i el llançament de fàrmacs d'àcid nucleic s'han accelerat, i una sèrie d'aquests fàrmacs amb el potencial de convertir-se en productes de gran èxit han publicat dades clíniques, que cobreixen àrees com ara malalties cardiovasculars i metabòliques, malalties hepàtiques i diverses malalties rares. A partir del primer semestre de 2025, s'han aprovat per a la comercialització global un total de 22 petits fàrmacs d'àcid nucleic (inclosos els que ja s'han retirat del mercat), que consta de 13 fàrmacs ASO, 7 fàrmacs siRNA i 2 fàrmacs basats en lligand-.

Pel que fa a la classificació, els fàrmacs ASO representen la proporció més gran, amb 13 fàrmacs comercialitzats que representen el 59,09% del total. El segueixen els fàrmacs siRNA, amb 7 fàrmacs comercialitzats que representen el 31,81%. Des de la perspectiva de les indicacions, 17 fàrmacs es dirigeixen a malalties genètiques rares, 3 se centren en malalties oftàlmiques, 1 s'adreça a malalties cardiovasculars i 1 s'adreça a complicacions hematològiques oncològiques. La distribució d'indicacions presenta un patró de "malalties rares com a focus principal, amb avenços en múltiples camps". És evident que l'aplicació clínica de petits fàrmacs d'àcid nucleic s'està expandint gradualment més enllà de l'àmbit de les malalties rares a altres àrees de malalties.

Amb la creixent investigació sobre fàrmacs d'àcid nucleic, la producció a gran-escala de diversos fàrmacs oligonucleòtids es convertirà gradualment en una tendència futura, entre les quals la síntesi química és el mètode principal per sintetitzar oligonucleòtids de-cadena curta. Després d'haver experimentat més de mig segle de desenvolupament, els mètodes de síntesi química d'oligonucleòtids han evolucionat des del mètode fosfodièster inicial, al mètode fosfotrièster i mètode del fosfit, i després al mètode fosforamidita madur. De manera similar a la síntesi de pèptids, la síntesi d'oligonucleòtids també es pot dividir en síntesi en fase-solució i síntesi en fase-sòlida des d'una altra perspectiva. Aquest article presenta els "reactius de fòsfor" més utilitzats i les seves aplicacions en la síntesi de monòmers de nucleòsids.

Figura 1 Reactius fosfitilants i reactius activadors

En la síntesi d'oligonucleòtids, la preparació de monòmers de nucleòsids és un pas indispensable. Actualment, hi ha dos principals reactius de fosfilació àmpliament utilitzats per sintetitzar diversos monòmers de nucleòsids: un és 2-N,N-diisopropilclorofosforamidita de cianoetil (1) [1]; l'altre és la bis(diisopropilamino)(2-cianoetoxi)fosfina (2) (Figura 1) [2]. 2-Cianoetil N,N{-diisopropilclorofosforamidita (1) presenta la reactivitat més alta i es condensa fàcilment amb alcohols. En canvi, la bis (diisopropilamino) (2-cianoetoxi) fosfina (2) requereix una activació in situ catalitzada per reactius poc àcids com el tetrazol abans que pugui patir condensació amb alcohols (figura 1). Des d'una perspectiva pràctica, la 2-cianoetil N,N-diisopropilclorofosforamidita (1) és més cara que la bis (diisopropilamino) (2-cianoetoxi) fosfina (2). A causa de la seva alta reactivitat, la 2-cianoetil N,N-diisopropilclorofosforamidita (1) és més propensa a la degradació, cosa que fa que el seu ús i emmagatzematge siguin inconvenients. També tendeix a introduir impureses addicionals durant la reacció, donant lloc a menys puresa i rendiment ideals. Per tant, la bis(diisopropilamino)(2-cianoetoxi)fosfina (2) és actualment el reactiu fosfilant més utilitzat en la preparació de monòmers de nucleòsids, i sovint s'abreuja com a "reactiu de fòsfor".

Figura 2 Mecanisme de reacció de la fosfitilació catalitzada de tetrazol-

En el procés de condensació entre "reactius de fòsfor" i alcohols, normalment s'afegeix una quantitat estequiomètrica o sub{0}}estequiomètrica d'un reactiu activador. Els reactius activadors més utilitzats inclouen el tetrazol, el 4,5-dicianoimidazol i el trifluoroacetat de piridini [3,4]. Actualment, s'ha estudiat a fons el mecanisme de la reacció de condensació entre "reactius de fòsfor" i alcohols catalitzats pel tetrazol [5-7].

La reacció transcorre de la següent manera: primer, el "reactiu de fòsfor" experimenta protonació; després, la diisopropilamina és substituïda per tetrazol; posteriorment, el tetrazol és substituït per l'alcohol (figura 2). Entre aquests passos, la substitució de la diisopropilamina per tetrazol és el pas que determina la velocitat-.

Entre els tres reactius activadors esmentats anteriorment, el tetrazol té l'acidesa més forta (pKa=4.89) [3], que és comparable a la de l'àcid acètic (pKa=4.74). En canvi, el 4,5-dicianoimidazol (pKa=5.20) [3] i el trifluoroacetat de piridini (pKa=5.23) ​​[3] presenten una acidesa més feble.

Com que el grup 5'-hidroxil dels monòmers de nucleòsids està normalment protegit pel grup àcid-làbil 4,4'{-dimetoxitritil (DMT), l'ús de tetrazol pot anar acompanyat de la reacció secundaria de desprotecció de DMT. Per tant, el 4,5-dicianoimidazol (pKa=5.20) i el trifluoroacetat de piridini (pKa=5.23) són de vegades opcions més ideals.

A més, Koch et al. va informar que quan s'utilitza 4,5-dicianoimidazol com a reactiu activador, es pot aconseguir una conversió completa amb només 0,7 equivalents del reactiu. En canvi, l'ús de més d'1 equivalent és propens a la formació de subproductes dímers [4].

Propietats de "Reactiu de fòsfor-CTPPA"

El "reactiu de fòsfor" és un líquid incolor o groc pàl·lid amb un punt d'ebullició relativament alt (115 graus /0,6 Torr). És sensible tant a l'oxigen com a la humitat i tendeix a degradar-se fàcilment durant la destil·lació al buit, la qual cosa fa que la producció a gran-escala d'aquest producte sigui difícil. Mentrestant, a causa de les seves propietats especials, la inspecció de qualitat del reactiu de fòsfor també planteja dificultats importants. Per als usuaris, després de cada ús, el reactiu s'ha de protegir amb nitrogen i emmagatzemar-lo en un dessecador. Aquesta pràctica pot allargar la vida útil del reactiu.

La nostra empresa s'ha dedicat a la R + D i la producció de reactiu de fòsfor durant gairebé una dècada, acumulant una àmplia experiència en la fabricació i prova del producte. Actualment, podem subministrar "reactiu de fòsfor" d'alta-puresa a escala de quilograms. A més, també oferim productes relacionats com el tetrazol i el 4,5-dicianoimidazol. Donem la benvinguda als amics amb necessitats rellevants que es posin en contacte amb nosaltres (taula 1).

Taula 1 Productes rellevants fabricats i venuts per la nostra empresa

Referències

[1] Sinha, ND; McManus, J.; Köster, H. Nucleic Acids Research 1984, 12, 4539.

[2] Nielsen, J.; Taagaard, M.; Marugg, JE, et al. Nucleic Acids Research 1986, 14, 7391.

[3] Sanghvi, YS; Guo, Z.; Pfundheller, HM, et al. Organic Process Research Development 2000, 4, 175.

[4] Pedersen DS; Rosenbohm C.; Koch T. Síntesi 2002, 802.

[5] Nurminen, EJ; Mattinen, JK; Lönnberg, H. Journal of Chemical Society, Perkin Transactions 2, 1998, 162.

[6] Berner, S.; Mühlegger, K.; Seliger, H. Nucleic Acids Research 1989, 17, 853.

[7] Dahl, BM; Nielsen, J.; Dahl, O. Nucleic Acids Research 1987, 15, 1729.