含氟化合物或有望为新型药物的开发提供新的机遇

2019年10月25日 讯 /生物谷BIOON/ --在药物化学中，被称为酰胺的化学基团就是“王者”，酰胺类药物是由一个与羰基相连的氮原子组成，2018年最畅销的40种药物中，36种都是酰胺类药物。日前，一项刊登在国际杂志Nature上的研究报告中，研究者Scattolin等人通过展示如何合成此前无法合成的化合物—N-三氟甲酰胺，来扩大药物发现中可用的酰胺药物的范围，在N-三氟甲酰胺中，酰胺与三个氟原子紧密连接。

酰胺类化合物在医学研究领域非常重要，其不仅非常稳定，而且还具有极性，这就使得酰胺类药物能与生物受体和酶类相互作用；在药物开发中使用酰胺类物质遵循了酰胺基基团的天然范例，其能为蛋白质氨基酸残基之间提供联系，但这类药物不仅仅需要与生物靶点相互作用，其还必须抵御在人体复杂环境下的快速代谢降解。

而保护分子免受降解的一种有效的手段就是使用氟原子，与酰胺一样，碳氟键具有极性，其并不活泼；但与酰胺不同的是，其对生物学几乎完全陌生，这就意味着代谢酶类很难对其进行降解，这就使得氟原子的加入能作为一种有效的方法来增加药物化合物的稳定性，以及达到让人满意的特性。实际上，将酰胺基与氟原子结合时一种特别有效的药物开发策略，有史以来最畅销的降胆固醇药物阿托伐他汀就同时含有酰胺和氟的取代基团（尽管在分子的不同部位）。但是酰胺和氟原子紧密结合的分子的合成并非易事，组装氟化酰胺类物质通常需要特殊的反应条件，即能促进靶向分子中敏感化学基团的降解。

图片来源：Scattolin et al.

文章中，研究者就提出了一种实用性的策略，其能帮助合成含有N-三氟甲基基团的氟化酰胺化合物，研究者使用了氟化银克服了氟离子无法参与有用反应的问题，从而就能促进研究者将两种很少能够结合的试剂进行结合成键。其中第一种就是称之为异硫氰酸酯（如图）的含硫化合物，更具体地说，这种化合物能促进经典的Edman降解反应，该反应最早用于测定蛋白质氨基酸的序列。此前研究人员利用银离子来促进氟取代硫原子，氟化银在当前的工作中扮演着相同的角色，其能从Edman试剂中剥离硫，并利用三个氟原子将其取代，形成一个包含三氟甲基的中间化合物。

第二种试剂就是双（三氯甲基）碳酸氢盐（如图），其常用于制造酰胺类和其衍生物，研究者指出，当与氟化银结合使用时，这种碳酸盐能捕获高度不活跃的CF3中间体，从而形成一种称之为碳甲酰基氟化物的化合物，正是这种化合物让研究人员取得了重大突破；氟碳甲酰已经包含了目标酰胺的碳氮键，从而就避开了制造氟化酰胺的问题。此外其足够稳定，可以被分离，同时还可以作为合成一系列N-三氟甲酰胺的基础材料，研究者表示，在最后一步中还可以生成尿素和氨基甲酸盐这类化学基团，从而就能扩大其在氟化酰胺以外的应用范围。

研究者Scattolin及其同事设计了几种看似并不相容、实则具有高度反应性的反应，从而完美地控制了其相遇时间，这种方法不仅能够制备简单的三氟甲酰胺分子，还能用于制备化学敏感分子，比如氨基酸分子等。除了药物化学之外，研究者Scattolin及其同事还通过研究发现，异硫氰酸酯基团可以作为三氟甲基基团与氮原子结合的前体，他们之间的反应可能会在化学合成中得到更广泛的应用，制造三氟甲基取代氮化合物的能力可能会促进催化剂的合成及具有新特性的材料的开发。（生物谷Bioon.com）

参考资料：

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【4】Thomas Scattolin  Kristina Deckers  Prof Dr. Franziska Schoenebeck. Efficient Synthesis of Trifluoromethyl Amines through a Formal Umpolung Strategy from the Bench‐Stable Precursor (Me4N)SCF3， ACIE， 09 December 2016 doi：10.1002/anie.201609480

【5】Triphosgene，a Crystalline Phosgene Substitute

【6】Kentaro Yamaguchi，Go Matsumura，Hiroyuki Kagechika， et al. Aromatic architecture. Use of the N-methylamide structure as a molecular splint， J. Am. Chem. Soc，July 1， 1991 doi：10.1021/ja00014a060

【7】Jonathan Clayden. Fluorinated compounds present opportunities for drug discovery， Nature 573， 37-38 (2019) doi：10.1038/d41586-019-02611-7