一种On-DNAα-羟基烯烃类先导化合物及其合成方法与流程

本发明属于基因编码化合物库构建领域，具体涉及一种on-dna α-羟基烯烃类先导化合物及其合成方法。

背景技术：

1、经过多年的应用、发展与完善，高通量筛选已经建立起了完善的筛选流程，是国际上主流药物研发公司获得目标蛋白先导化合物的重要途经。但是，单个分子的传统高通量筛选存在化合物库数量有限、时间较长、成本高等缺点，越来越不能满足新药研发的需求。

2、brenner和lerner于1992年创造性地提出可以使用基因编码化合物库技术(delt)来进行生物活性化合物筛选的方法。delt的原理是用不同特定序列的基因片段来标记反应过程中的每一个小分子化合物，用组合化学的策略，通过拆分、合并(split and pool)的方法，利用有限的成本和时间，大量合成百万级至百亿级连接有特定基因序列的化合物文库。然后将所得化合物的混合物与蛋白质靶标一起孵育，通过洗去没有与蛋白质靶标结合的化合物而达到物理分离的目的并找到具有高亲和力的化合物。孵育靶标蛋白质所需的基因编码化合物库只需极其小的剂量(微克级)，而且可以在很短时间内(比如1天内)进行。同时，delt技术还可以轻松地在不同条件下进行多项生物筛选实验。目前，基因编码化合物库的筛选(dels)已成为发现新的蛋白配体的普遍方法(goodnow,r.a.；dumelin,c.e.；keefe,a.d.dna-encoded chemistry:enabling the deeper sampling of chemicalspace.nat.rev.drug discov.2016；neri,d.；lerner,r.a.dna-encoded chemicallibraries:a selection system based on endowing organic compounds withamplifiable information.annu.rev.biochem.2018,87,479-502)。与传统化学相比，通过高通量筛选，dels在成本、产出以及构建更大的化学空间上具有很大的优势，极大地增加了化合物的数量和多样性。在实际应用中，del生物筛选成功地找到了许多蛋白质靶标的亲和物(zimmermann,g.；neri,d.dna-encoded chemical libraries:foundations andapplications in lead discovery.drug discov.today 2016,21,1828-1834)，包括目前正在临床试验中的化学小分子(belyanskaya,s.l.；ding,y.；callahan,j.f.；lazaar,a.l.；israel,d.i.chembiochem.2017,18,837-842)。

3、基因编码化合物库技术目前最主要的工作之一是dna上化学反应(简称on-dna化学反应)的开发，目前已经有一些on-dna化学反应被报道。例如上海药明康德新药开发有限公司(专利申请cn201910609569.0)公开了一种通过suzuki偶联反应得到on-dna芳烃化合物的方法：以on-dna芳基卤代物为底物，在pd催化剂、配体和碱的存在下，与有机三氟硼酸钾试剂反应制得on-dna芳烃化合物。该方法增加了on-dna芳基卤代物的dna编码化合物库的多样性，反应产率高，底物普适性广，条件温和，操作方便，适合于多孔板进行的dna编码化合物库的合成。成都先导药物开发股份有限公司(专利申请cn201910590679.7)公开了一种合成on-dna芳基苄位取代类化合物的方法，该方法以on-dna醛类化合物为原料，与吲哚在碱性条件下反应生成on-dna吲哚醇类化合物，然后on-dna吲哚醇类化合物在酸性条件下被1,4-二氢-2,6-二甲基-3,5-吡啶二甲酸二乙酯还原成吲哚烷基化类化合物。基因编码化合物库上实现的化学反应的种类越多，条件越丰富，进行基因编码化合物库的设计和合成时选择便越多，得到的化合物库的多样性也会越丰富。但是，目前公开报道的on-dna化学反应种类有限，还无法满足开发先导化合物发现的广泛需求。

4、α-羟基烯烃类化合物是一种具有α-羟基烯烃结构的化合物，具有多种生物活性，可见于多种常见药物分子中，如獐牙菜苦素(swertiamarin)、蓟苦素(cnicin)、头孢烯酸(cephalonic acid)、水茶碱(hygrophylline)等。獐牙菜苦素是从龙胆科植物斜茎獐牙菜中分离出的一种环烯醚萜类化合物，对大鼠离体十二指肠、子宫、胆囊平滑肌以及胆管括约肌的自主节律性活动均有抑制作用，并能对抗乙酰胆碱及去甲肾上腺素的兴奋作用。临床证明獐牙菜苦素对胃肠道及胆道平滑肌痉挛性疼痛有明显的解痉镇痛作用，还有一定的镇静作用，且无过敏性和刺激性。蓟苦素，又称洋飞廉苦素，主要有抗菌消炎、美白抗肿瘤的作用，对流产杆菌等多种杆菌有杀菌作用。

5、

6、但是，因为dna必须在一定的水相、ph、温度、金属离子浓度和无机盐浓度下才能保持稳定，而且应用于dna编码化合物库构建的反应需要具有较高的转化率，目前还未见关于在dna上构建α-羟基烯烃类基因编码化合物方法的报道。因此，开发出一种对dna损伤小、转化率高的合成on-dnaα-羟基烯烃类化合物的方法具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种on-dnaα-羟基烯烃类先导化合物及其合成方法，以及该合成方法在构建基因编码化合物库中的用途。

2、本发明提供了式i所示on-dna α-羟基烯烃类先导化合物：

3、

4、其中，dna为单链或双链的核苷酸链；

5、m为连接单元；

6、r2选自硝基、氰基、cor2a、nhr2a、conhr2a、nhcor2a；

7、r3、r4各自独立地选自氢、卤素、羧基、硝基、氰基、羟基、巯基、cor2a、nhr2a、conhr2a、nhcor2a、未被取代或被r3a取代的以下基团：c1-12烷基、c1-12烷氧基、c2-8烯基、c2-8炔基、3-8元环烷基、5-6元芳基、5-6元杂芳基、，r3a选自c1-12烷基、c1-12烷氧基；或者，r3、r4连接成环；

8、r2a选自c1-12烷基、c1-12烷氧基、lr2b、olr2b；l为c1-6亚烷基，r2b选自c1-12烷基、未被取代或被r2c取代的苯基，r2c选自c1-12烷基、c1-12烷氧基；

9、或者，r4为氢，r2、r3连接成环。

10、进一步地，所述m为x1-y1-p-y2-x2-q，x1、y1、p、y2、x2、q各自独立地选自无、未被取代或被r1取代的以下基团：nhco、conh、nh、5-6元芳基、5-6元杂芳基、3-8元饱和环烷基、3-8元饱和杂环基、c1-6亚烷基、c2-6亚烯基、c2-6亚炔基；

11、m为1-10的整数；

12、r1选自氢、卤素、硝基、氰基、巯基、羧基、羟基、卤代或未卤代的c1-6烷基、卤代或未卤代的c1-6烷氧基；

13、x1、y1、p、y2、x2、q不同时为无。

14、进一步地，所述on-dna α-羟基烯烃类先导化合物的结构如式ii-1所示：

15、

16、其中，dna为单链或双链的寡聚核苷酸链；

17、x1为nhco或conh，x2为nhco或conh；

18、y1为无或c1-4亚烷基，y2为无或c1-4亚烷基；

19、q选自未被取代或被r1取代的以下基团：5-6元芳基、5-6元杂芳基、3-6元饱和环烷基、3-6元饱和杂环基、c1-4亚烷基；

20、m为1-8的整数；

21、r1选自氢、卤素、硝基、氰基、c1-6烷基、c1-6烷氧基；

22、r2选自硝基、氰基、cor2a、nhr2a、conhr2a、nhcor2a；

23、r3、r4各自独立地选自氢、卤素、羧基、硝基、氰基、羟基、巯基、cor2a、nhr2a、conhr2a、nhcor2a、未被取代或被r3a取代的以下基团：c1-6烷基、c1-6烷氧基、c2-6烯基、c2-6炔基、3-8元环烷基、5-6元芳基、5-6元杂芳基、，r3a选自c1-6烷基、c1-6烷氧基；或者，r3、r4连接成环；

24、r2a选自c1-6烷基、c1-6烷氧基、lr2b、olr2b；l为c1-4亚烷基，r2b选自c1-6烷基、未被取代或被r2c取代的苯基，r2c选自c1-6烷基、c1-6烷氧基；

25、或者，r4为氢，r2、r3连接成环；

26、优选地，所述on-dna α-羟基烯烃类先导化合物的结构如式ii-2所示：

27、

28、进一步地，所述on-dna α-羟基烯烃类先导化合物的结构如式iii-a、式iii-b、式iii-c、式iii-d、式iii-e或式iii-f所示：

29、

30、

31、其中，dna为单链或双链的寡聚核苷酸链；

32、r1选自氢、卤素、c1-3烷基、c1-3烷氧基；

33、n选自1、2、3；

34、r2a选自c1-3烷基、c1-3烷氧基、lr2b、olr2b；l为c1-2亚烷基，r2b选自c1-3烷基、未被取代或被r2c取代的苯基，r2c选自c1-3烷基、c1-3烷氧基；

35、r3选自氢、c1-3烷基、c1-3烷氧基、未被取代或被r3a取代的苯基，r4选自氢、c1-3烷基、c1-3烷氧基、未被取代或被r3a取代的苯基，或者r3、r4连接形成未被取代或被r3b取代的4元饱和氮杂环；r3a选自c1-3烷基、c1-3烷氧基，r3b选自boc、c1-3烷基、c1-3烷氧基；

36、y3为c1-4亚烷基；

37、y4为c1-4亚烷基。

38、进一步地，所述on-dna α-羟基烯烃类先导化合物选自以下化合物之一：

39、

40、本发明还提供了一种合成上述的on-dna α-羟基烯烃类先导化合物的方法，所述方法包括以下步骤：以式i-a所示化合物和式i-b所示化合物为原料，在碱的存在下于溶剂中反应，得到式i所示on-dna α-羟基烯烃类先导化合物：

41、。

42、

43、进一步地，式i-a所示化合物、式i-b所示化合物、碱的当量比为1：(500-2000)：(500-2000)；

44、所述反应的温度为0-90℃，时间为1-24小时；

45、所述溶剂选自水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、戊醇、环己醇、2-氟乙醇、2,2-二氟乙醇、2,2,2-三氟乙醇、六氟异丙醇、苯甲醇、乙二醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、丙三醇、乙醚、环氧丙烷、异丙醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、四氢吡喃、1,4-二氧六环、苯甲醚、二甲硫醚、二乙基硫醚、乙二醇二甲醚，乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、乙腈、丙酮、环己酮、二氯甲烷、氯仿、氯苯、1,2-二氯乙烷、乙酸乙酯、正己烷、环己烷、吡啶、2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、4-甲基吡啶、4-甲氧基吡啶、甲苯、二甲苯中的一种或两种以上的混合；

46、所述碱选自三乙烯二胺、三乙胺、正丁胺、异丁胺、4-二甲氨基吡啶、吡啶、n,n-二异丙基乙胺、1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯、n,n,n',n'-四甲基乙二胺、1,1,3,3-四甲基胍、n,n-二环己基甲胺、二环己胺、四氢吡咯、碳酸盐、磷酸盐、硼酸盐、三乙基乙酸铵、三羟甲基氨基甲烷中的一种或两种以上的混合。

47、进一步地，式i-a所示化合物、式i-b所示化合物、碱的当量比为1：1000：1000；

48、所述反应的温度为25℃，时间为16小时；

49、所述溶剂选自水和乙腈的混合物、水和n,n-二甲基甲酰胺的混合物、水和乙醇的混合物；

50、所述碱为三乙烯二胺。

51、进一步地，所述水和乙腈的混合物中，水和乙腈的体积比为(1-2)：(1-2)；

52、所述水和n,n-二甲基甲酰胺的混合物中，水和n,n-二甲基甲酰胺的体积比为(1-2)：(1-2)；

53、所述水和乙醇的混合物中，水和乙醇的体积比为(1-2)：(1-2)。

54、进一步地，式i-a所示化合物为式i-a所示化合物的制备方法包括以下步骤：

55、

56、(1)化合物hp与化合物a1反应，得到化合物a2；

57、(2)化合物a2与脱保护剂反应，得到化合物a3；

58、(3)化合物a3与化合物a4反应，得到式i-a所示化合物。

59、进一步地，步骤(1)中，所述反应是在四硼酸钠和4-(4,6-二甲氧基三嗪-2-基)-4-甲基吗啉盐酸盐的存在下进行的，化合物hp、化合物a1、四硼酸钠和4-(4,6-二甲氧基三嗪-2-基)-4-甲基吗啉盐酸盐的当量比为1:(30-50):(200-300):(30-50)，所述反应的溶剂选自水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、戊醇、环己醇、2-氟乙醇、2,2-二氟乙醇、2,2,2-三氟乙醇、六氟异丙醇、苯甲醇、乙二醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、丙三醇、乙醚、环氧丙烷、异丙醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、四氢吡喃、1,4-二氧六环、苯甲醚、二甲硫醚、二乙基硫醚、乙二醇二甲醚，乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、乙腈、丙酮、环己酮、二氯甲烷、氯仿、氯苯、1,2-二氯乙烷、乙酸乙酯、正己烷、环己烷、吡啶、2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、4-甲基吡啶、4-甲氧基吡啶、甲苯、二甲苯中的一种或两种以上的混合，反应的温度为0-30℃，反应的时间为0.5-4小时；优选地，化合物hp、化合物a1、四硼酸钠和4-(4,6-二甲氧基三嗪-2-基)-4-甲基吗啉盐酸盐的当量比为1:40:250:40，所述反应的溶剂为水和二甲基亚砜的混合溶液，反应的温度为4℃，反应的时间为1小时；

60、步骤(2)中，所述脱保护剂为哌啶；

61、步骤(3)中，所述反应是在四硼酸钠和4-(4,6-二甲氧基三嗪-2-基)-4-甲基吗啉盐酸盐的存在下进行的，化合物a3、化合物a4、四硼酸钠和4-(4,6-二甲氧基三嗪-2-基)-4-甲基吗啉盐酸盐的当量比为1:(30-50):(200-300):(30-50)，所述反应的溶剂选自水、甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、叔丁醇、戊醇、环己醇、2-氟乙醇、2,2-二氟乙醇、2,2,2-三氟乙醇、六氟异丙醇、苯甲醇、乙二醇、乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、丙三醇、乙醚、环氧丙烷、异丙醚、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、四氢吡喃、1,4-二氧六环、苯甲醚、二甲硫醚、二乙基硫醚、乙二醇二甲醚，乙二醇二乙醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、n-甲基吡咯烷酮、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜、乙腈、丙酮、环己酮、二氯甲烷、氯仿、氯苯、1,2-二氯乙烷、乙酸乙酯、正己烷、环己烷、吡啶、2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、4-甲基吡啶、4-甲氧基吡啶、甲苯、二甲苯中的一种或两种以上的混合，反应的温度为0-30℃，反应的时间为0.5-4小时；优选地，化合物a3、化合物a4、四硼酸钠和4-(4,6-二甲氧基三嗪-2-基)-4-甲基吗啉盐酸盐的当量比为1:40:250:40，所述反应的溶剂为水和二甲基亚砜的混合溶液，反应的温度为常温，反应的时间为2小时。

62、本发明还提供了上述的合成方法在构建基因编码化合物库中的用途。

63、关于本发明的使用术语的定义：除非另有说明，本文中基团或者术语提供的初始定义适用于整篇说明书的该基团或者术语；对于本文没有具体定义的术语，应该根据公开内容和上下文，给出本领域技术人员能够给予它们的含义。

64、碳氢基团中碳原子含量的最小值和最大值通过前缀表示，例如，前缀ca-b烷基表示任何含“a”至“b”个碳原子的烷基。例如，c1-6烷基是指包含1-6个碳原子的直链或支链的烷基。

65、“芳基”指具有共轭的π电子体系的全碳单环或稠合多环(也就是共享毗邻碳原子对的环)基团，例如苯基和萘基。所述芳基环可以稠合于其它环状基团(包括饱和和不饱和环)，但不能含有杂原子如氮，氧，或硫，同时连接母体的点必须在具有共轭的π电子体系的环上的碳原子上。芳基可以是取代的或未取代的。

66、“杂芳基”指包含一个到多个杂原子的杂芳族基团。这里所指的杂原子包括氧、硫和氮。例如呋喃基、噻吩基、吡啶基、吡唑基、吡咯基、n-烷基吡咯基、嘧啶基、吡嗪基、咪唑基、四唑基等。所述杂芳基环可以稠合于芳基、杂环基或环烷基环上，其中与母体结构连接在一起的环为杂芳基环。杂芳基可以是任选取代的或未取代的。

67、“连接单元”包括能够起到连接作用的化学键、基团。

68、“卤素”包括氟、氯、溴、碘。

69、本发明首次公开了一种在dna上合成α-羟基烯烃类先导化合物的方法，该方法对dna损伤小，普适性好，操作简单，条件温和，能高转化率地制得on-dna α-羟基烯烃类化合物。

70、本领域公知的，dna必须在一定的条件下才能保持稳定，应用于dna编码化合物库构建的反应需要具有较高的转化率。在本发明的反应条件下，产物on-dnaα-羟基烯烃类化合物不仅转化率高，而且产物中的dna完整性好。本发明中得到的on-dna α-羟基烯烃类化合物的完整性不仅可以从液相色谱质谱得到确认，还可以通过进行下一步dna酶催化偶联反应验证。本发明丰富了在dna上合成编码化合物库的化学反应类型，为基因编码化合物库构建了新的α-羟基烯烃骨架，在先导药物开发中具有非常好的应用前景。

71、显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。

72、以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。