一、引言
從事創(chuàng)新藥物研發(fā)的朋友可能都會(huì)遇到一個(gè)頭疼的事,那就是如何才能突破專利,設(shè)計(jì)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全新結(jié)構(gòu)?大家都會(huì)發(fā)現(xiàn),現(xiàn)在專利保護(hù)范圍越來越全面,仿佛沒留給我們進(jìn)行設(shè)計(jì)全新化合物的機(jī)會(huì)!絞盡腦汁的時(shí)候,如果你能想到螺環(huán),也許會(huì)有“山窮水復(fù)疑無路,柳暗花明又一村的感覺”。
螺環(huán)化合物是指含有兩個(gè)環(huán)共用一個(gè)原子這種結(jié)構(gòu)的化合物。螺環(huán)結(jié)構(gòu)與平面的芳香結(jié)構(gòu)相比,有著更大的空間三維結(jié)構(gòu),而且結(jié)構(gòu)更加新穎,更容易取得專利保護(hù)。另外,從成藥性角度分析,化合物結(jié)構(gòu)中含有太多平面的芳香環(huán)結(jié)構(gòu)時(shí)成藥性下降,因此,螺環(huán)在藥物設(shè)計(jì)中的應(yīng)用已經(jīng)逐漸引起藥物化學(xué)家的重視。事實(shí)上,目前已有很多上市藥物即含有螺環(huán)結(jié)構(gòu),如圖1所示的部分含有螺環(huán)的上市藥物。
圖1. 含有螺環(huán)的上市藥物舉例
二、螺環(huán)在藥物發(fā)現(xiàn)中的應(yīng)用舉例
螺環(huán)在藥物發(fā)現(xiàn)中美在何處?藥物發(fā)現(xiàn)中到底該怎么應(yīng)用螺環(huán)策略進(jìn)行藥物設(shè)計(jì)呢?下面以最近文獻(xiàn)中報(bào)道的螺環(huán)應(yīng)用進(jìn)行舉例。
2.1 設(shè)計(jì)含有螺環(huán)的全新結(jié)構(gòu),突破專利
研究人員在研究抗HCV的NS3/4A抑制劑時(shí),巧妙地向已經(jīng)上市的Grazoprevir結(jié)構(gòu)中引入螺環(huán),得到了全新的結(jié)構(gòu)的NS3/4A抑制劑,不僅可以突破專利,而且新化合物活性得到提升,并且與原藥相比對(duì)耐藥的HCV病毒也有更好效果(圖2)。
圖2. 引入螺環(huán)得到新穎結(jié)構(gòu)舉例
2.2 引入螺環(huán)提升化合物活性
默克公司的研發(fā)人員,應(yīng)用螺環(huán)策略,在化合物14結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上引入螺環(huán)得到化合物28,進(jìn)而大幅提升了化合物對(duì)耐藥的GT1aL31V HCV病毒的抑制活性(圖3)。
圖3. 引入螺環(huán)提升化合物活性舉例
2.3 應(yīng)用螺環(huán)改善藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì),提升成藥性
研究者以螺環(huán)替代嗎啉,螺環(huán)作為嗎啉的生物電子等排體進(jìn)行替換后,提升了化合物的穩(wěn)定性,降低了脂溶性、水溶性更好,且代謝更穩(wěn)定,進(jìn)一步提升了成藥性(圖4)。
圖4. 應(yīng)用螺環(huán)改善藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)舉例
2.4 引入螺環(huán),穩(wěn)定化合物構(gòu)型,提升化合物穩(wěn)定性
在研究MDM2抑制劑時(shí),研究者發(fā)現(xiàn)活性較好的化合物4在溶液里手性位置的基團(tuán)會(huì)發(fā)生構(gòu)型變換,造成化合物不穩(wěn)定。通過引入螺環(huán)結(jié)構(gòu),保留了化合物活性,同時(shí)穩(wěn)定了化合物構(gòu)型,提升了化合物的穩(wěn)定性(圖5)。
圖5.引入螺環(huán)提升化合物穩(wěn)定性舉例
三、小結(jié)
關(guān)于螺環(huán)在藥物發(fā)現(xiàn)中美的展示就和大家簡(jiǎn)單分享這么多。相信隨著在藥物發(fā)現(xiàn)中應(yīng)用的增多,螺環(huán)將在藥物發(fā)現(xiàn)中展現(xiàn)出更多的優(yōu)勢(shì)。最后,以一張簡(jiǎn)單的圖對(duì)和大家分享的螺環(huán)之美進(jìn)行總結(jié)(圖6):
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