神经氨酸酶在流感病毒的复制中起关键作用。新形成的病毒粒子在宿主细胞膜的内部形成泡状芽。这种蛋白水解酶,称为唾液酸酶,促进芽的基部断裂,从而释放新的病毒粒子。对结构修饰的神经氨酸酶同源物的研究最终导致了一种阻止酶作用的衍生物的开发。这种复杂的二氢吡喃,扎那米韦(24),被发现对流感病毒有效,特别是对著名的禽流感a(h5n1)更加有效。然而该药物的合成路线漫长而复杂,这使得人们开始寻找合成的替代途径。到目前为止,已经鉴定出两种更容易获得的基于碳环环的试剂,它们具有与天然产物为基础的药物相同的活性。
第一种碳环神经氨酸酶抑制剂奥司他韦(34)的疗效引起了人们对这种药物的极大关注。其合成起始物质的选择受到这样一个事实的限制,分子中六元环上的几乎每个碳原子都有一个手性的取代基。所有早期的合成都是从植物来源的莽草酸(25)或没食子酸开始的。一种典型的方法包括环氧化合物27作为早期步骤的构建。莽草酸首先转化为它的乙酯。然后将两个经syn处理的邻接羟基与丙酮反应,形成乙酰基(26)。剩余的游离醇通过甲磺酰氯转化为甲磺酸。甲磺酸的水解然后与碱的反应导致甲磺酸酯的内位移和关键环氧化物的形成(27)。游离羟基作为其甲氧基亚甲基醚(mem)受到保护(28)。与亲核试剂(叠氮化钠)反应然后打开环氧乙烷,得到叠氮化物(29)。接下来的一系列步骤实质上建立了相邻的反式处置氨基的存在。因此,游离羟基首先转化为甲磺酸;催化氢化然后将叠氮化物还原为伯胺(30)。这将取代相邻的甲磺酸形成氮丙啶(31)。用醋酸酐处理该中间体或衍生物,然后提供活化中间体(32)。
叠氮化钠再次打开了一个应变的反应性三元环。从而得到了乙酰氨基叠氮(33)。重复这一过程,甲磺酸的形成和催化加氢反应形成新的氮化吡啶(33),其中环移了一个碳原子。最后一种中间体在有碱存在的情况下与3-戊醇反应,使氮杂环开口形成相应的醚。最后中间产物中的叠氮再一次被氢还原。最后得到(34)。
奥司他韦这种药物对于应对流感流行的重要性已经引起了科学界的注意。最后发现了一种相对简短的合成。值得注意的是,该方法不涉及难以获得的起始材料,并完全避免了潜在的爆炸性叠氮化物中间体的使用。第一步涉及构建配备有手性碳原子的碳环环,该碳原子将确定许多剩余环取代基的立体化学。因此,在吡咯烷衍生物(36)作为手性催化剂存在下,丙烯酸酯5到环丁二烯的2塔4环加成反应提供了酯(37)作为几乎纯的光学异构体。酯基然后通过与氨的简单交换转化为酰胺(38)。在特殊条件下与碘的反应导致内部碘内酯化反应的氮对应物和桥联碘内酰胺(39)的形成。酰胺氮然后被保护为其叔丁氧羰基衍生物。用dbu脱氢碘化引入双键给41。该中间体与n-溴代丁二酰亚胺(nbs)的自由基溴化进行烯烃的位移,得到烯丙基溴42。用氧化铯脱氢溴化在环上引入了额外的双键。乙醇的存在导致内酰胺环同时打开。(为了便于可视化,产品双烯(43)在生产时和在与上述方案中的方向相匹配的方向上绘制)。产品所需的第二个氮是通过一种不寻常的新颖反应引入的。通过在溴化锡存在下用乙腈和nbs处理二烯43得到的产物(44)可以通过将溴化物初始添加到烯烃以形成环状溴离子来使其合理化;添加丁腈氮上的非共享电子对将说明连接性。初始亚胺中间体的水解将解释观察到的产物44。碱基处理导致45中的氮杂环内位移和形成。如上所述,与3-戊醇反应,然后除去t-boc基团,得到奥司他韦(34)。
有趣的是,当中心环被一个碳原子收缩时,神经氨酸酶的阻断活性保持不变。注意,抗病毒剂帕拉米韦(53)中的环戊烷环携带与其基于环己烷的对应物几乎相同的取代基。然而,胍取代基的存在可以追溯到四氢吡喃扎那米韦(24)。帕拉米韦的相对简洁的合成开始于商业上可买到的双环内酰胺46的甲解。这样获得的氨基酯与t-boc酸酐的反应导致n-保护的中间体(47)。关键反应包括在一步中添加官能化碳取代基和羟基。硝基烷(48)与苯基异氰酸酯的反应导致硝酮的形成。该非常活性的物种然后对环戊烯(47)中的双键进行2塔3环加成。异恶唑烷(49)是该反应的主要异构体。催化氢化然后裂解剪切式氮氧键,导致开环并形成相应的氨基醇。该化合物用乙酸酐转化为乙酰胺(50)。接下来通过酸去除t-boc基团来揭示环氨基,以产生51。该伯胺与吡唑羧脒(52)的交换反应然后引入胍基。从而获得抗病毒化合物53。
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