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2021年底，美國輝瑞公司的新冠口服藥Paxlovid被美國FDA批準上市引發(fā)廣泛關注。Paxlovid的主要成分之一是代號為PF-07321332的3CL蛋白酶抑制劑。PF-07321332在多種冠狀病毒的生命周期中起到重要作用，其潛在優(yōu)勢是對目前所有的新冠病毒變種都可以產生作用，因此該小分子藥物吸引了眾多醫(yī)藥生產企業(yè)的濃厚興趣。
Paxlovid是一個類似寡肽的藥物，其合成步驟涉及多個制備酰胺鍵的反應（圖1）。在倒數第二步制備N-1關鍵中間體9的時候，生產工藝用EDCl/HOPO作為縮合試劑組合，將3與8兩個片段縮合成酰胺鍵[1]。在這里EDCl起到活化羧酸與縮合脫水的作用，而HOPO起到提高收率并減少消旋副產物的作用（圖2）。隨著Paxlovid的上市，HOPO這個平時不怎么起眼的消旋抑制劑也隨之“出圈”，收獲了不少關注度。本文在此簡單介紹一下這個小眾產品。
圖1 PF-07321332合成路線
圖2 EDCl與HOPO
眾所周知碳二亞胺縮合劑是最早開發(fā)，也是最常用的一類縮合試劑。自從Sheehan 等人于1955 年開發(fā)了第一個碳二亞胺型縮合劑——N,N'-二環(huán)己基碳二亞胺(DCC) 以來[2]，化學家們設計開發(fā)出一系列新型碳二亞胺類縮合劑，例如 N,N'-二異丙基碳二亞胺(DIC)、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽(EDCI)等。然而，碳二亞胺型縮合劑在活化 α-氨基酸時，由于其活性過高往往會導致氨基酸 α-位的手性中心發(fā)生一定程度的消旋。為了抑制外消旋化副反應的發(fā)生，化學家開發(fā)了一系列消旋抑制劑并將其與碳二亞胺型縮合劑聯(lián)合使用。消旋抑制劑不僅能夠在一定程度上抑制消旋，而且能夠減少其它副反應的發(fā)生，使肽鍵形成的效率得以較大幅度的提升。目前，常見的消旋抑制劑包括：HOSu，HOBT，HOAT等十余種（圖3）。其中最常用的是HOBT與HOAT。
圖3
在大多數文獻報道中，碳二亞胺縮合試劑經常與HOBT或HOAT搭配使用。例如Carpino等學者在一篇文獻中研究了DIC在是否添加消旋抑制試劑情況下的性能比較[3]。作者研究了利用固相合成法研究了一個多肽——ACP(65-74)的產率以及雜質情況（表1）。研究顯示在不加HOAT或HOBT的情況下， DIC的縮合效果很差，產物收率只14%，當添加HOAT或HOBT后收率顯著提高。另外一篇文獻中，作者利用四種縮合試劑分別合成三種多肽：Z-Gyl-Leu-Val-OBzl（10）、Z-Gyl-Val-Val-OBzl（11）、Z-Gyl-Phe-Val-OMe（12）。研究發(fā)現DCC在添加了HOBT后，消旋雜質顯著降低（表2）[4]。
表1 不同縮合試劑制備多肽ACP(65-74)的效果
表2 不同縮合試劑制備多肽過程中的消旋雜質生成量對比
對于PF-07321332的合成，筆者沒有找到關于HOPO與HOBT或HOAT的效果差異的相關研究。但是我們查閱了其他一些文獻發(fā)現在某些肽鍵合成中，HOPO可能比HOBT或HOAT更有優(yōu)勢。例如，Yasuda等人在合成CGRP受體拮抗劑ubrogepant的時候采用了EDCl/HOPO的組合方式。作者指出，如果用HOBt會產生1%的消旋副產物，而使用HOPO則沒有消旋副產物（圖4）[5]。另外，David等人在合成glecaprevir的時候，也采用了EDCl/HOPO的組合方式[6]。作者發(fā)現在此條件下沒有發(fā)現脯氨酸上的消旋異構體產生（圖5）。另外，Young等人在生產一個API產品的時候也利用EDCl/HOPO的組合來合成肽鍵（圖6）[7]。由此可見在某些情況下HOPO比常用的HOBT或HOAT更有優(yōu)勢，這也許是在PF-07321332合成中，化學家們使用HOPO的原因吧。
圖4
圖5
圖6
HOPO是一種淡黃色結晶型粉末，熔點149-152℃。從安全性的角度看，HOPO是比HOBT或HOAT更加安全的化合物（HOBT 及其衍生物被認定為第一類爆炸物，其生產過程中的安全事故時有發(fā)生?。?。昊帆生物致力于縮合試劑、保護試劑的研發(fā)與生產已近20年，積累了豐富的經驗并形成了自己的特色。目前，我們能夠生產包括HOPO在內的幾乎所有的消旋抑制試劑。我們生產的HOPO在各項質量指標上處于行業(yè)領先水平，歡迎有需求的朋友來電咨詢！
參考文獻
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[2] Sheehan, J. C.; Hess, G. P. J. Am. Chem. Soc. 1955, 77, 1067.
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[5] Yasuda, N.; Cleator, E.; Kosjek, B.; et al. Org. Process Res. Dev. 2017, 21, 1851.
[6] Hill, D. R.; Abrahamson, M. J.; Lukin, K. A.; et al. Org. Process Res. Dev. 2020, 24, 1393.
[7] Young, I. S.; Qiu, Y.; Smith, M. J. et al. Org. Process Res. Dev. 2016, 20, 2108.
