C-H键官能化新技术用于活性生物碱结构修饰或全合成的新策略和新方法

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81402794
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H3401.合成药物化学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Natural products, especially alkaloids, represent a unique and highly prolific source of bioactive lead compounds for drug discovery. The structural decoration or modification of natural products thus provides an important shortcut for drug development. However, due to the structural or chemical constraints, the modification or synthesis of the majority of natural products is still a big challenge in organic synthesis. Over the past few years, metal-catalyzed direct C–H functionalization has been demonstrated to be effective for various C–C and C–X bond formation reactions. Given the great experience in C-H activation reactions, the applicant proposes a new strategy on applying C-H functionalization in late-stage modification or total synthesis of biologically active alkaloids. G-quadruplex DNA is new but promising target for anti-cancer drug design. The research team the applicant affiliated has previously discovered that alkaloids cryptolepine and berberine derivatives show good and selective binding affinities with G-quadruplex DNA. However, the attempt to find more active and selective ligands derived from cryptolepine and berberine was hampered by the lack of efficient synthetic methods for their modifications or synthesis. To tackle these problems, we propose to carry out researches on: 1) the late-stage modification of cryptolepine using C-H functionalization technology; 2) the total synthesis of berberine and its derivatives using C-H functionalization as the key step; 3) the construction of small molecule library derived from cryptolepine and berberine; and 4) biological evaluation and discovery of potential drug candidate targeting G-quadruplex DNA. The fulfillment of this project will maintain abundant high-quality small molecules for anti-cancer drug discovery targeting G-quadruplex DNA. Besides, the novel strategies applied in the current project will offer great inspiration for other alkaloids modification or synthesis. Some exciting preparatory results have been achieved.
天然产物,特别是生物碱具有广泛的生物活性。对天然产物的结构修饰与改造是新药发现的重要和有效途径。由于结构的局限性,很难对天然产物进行定向修饰。C-H键官能化是最新发展的由C-H键直接引入各种官能团的合成方法。申请人在前期研究基础上,提出了将C–H键官能化用于生物碱的结构修饰和全合成的新策略。G-四链体是抗癌药物设计的新靶点。申请人所依托团队前期发现了白叶藤碱及小檗碱是G-四链体的优良配体,但对它们的结构改造遇到瓶颈。对此,本项目的研究内容为:1)基于C–H键官能化的白叶藤碱的后阶段结构修饰;2)基于C–H键官能化的小檗碱及基衍生物的全合成;3)构建基于白叶藤碱和小檗碱的化合物库;4)筛选和发现具开发前景的小分子G-四链体配体。本项目将为以G-四链体为靶点的抗癌药物研究提供丰富的小分子实体。同时,所采用的创新合成策略将对其它生物碱的合成和修饰起到很好的借鉴作用。前期探索已经取得了满意的结果。

结项摘要

药物研发创新最重要的是化合物实体的创新。C-H键活化是近年来发展起来的以C-H键而不是C-X (X = Cl, Br, I, OTf, etc.)键作为反应官能团,在过渡金属M (M常为 Pd,Rh,Ru,Cu,Fe) 催化下,通过形成C-M达到进一步官能化目的的一类新型化学反应类型,具有原子经济、步骤经济、环境友好等诸多优点。C-H 键活化技术为生物活性分子的合成,结构修饰或改造提供了简单高效的途径。本项目利用C-H键活化技术和融合C-H键活化的串联反应,实现了多种活性杂环骨架的快速构建和结构修饰。利用这些方法,完成了生物活性分子TNFa抑制剂,NOS抑制剂合成;实现了药物托烷司琼,雌酮,丙磺舒,喜树碱,美金刚的后阶段结构修饰;实现了小檗碱类似物,马兜铃内酰胺BII,GanocinB和C,herniarin, xanthyletin, seselin的全合成。组建了基于药物活性骨架约800个小分子的化合物库。通过活性筛选,发现了若干个具有抗肿瘤活性的小分子(IC50达到亚纳摩尔级别),部分化合物表现出良好的抗菌活性。项目按照原计划书进行,进展顺利。在该基金的资助下,取得了一系列研究成果。

项目成果

期刊论文数量(23)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
(Pentamethylcyclopentadienyl)cobalt(III)-Catalyzed Oxidative [4+2] Annulation of N-H Imines with Alkynes: Straightforward Synthesis of Multisubstituted Isoquinolines
(五甲基环戊二烯基)钴(III)催化氧化[4 2] N-H亚胺与炔烃的环化:多取代异喹啉的直接合成
  • DOI:
    10.1002/adsc.201600025
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Advanced Synthesis & Catalysis
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Zhang Shang-Shi;Liu Xu-Ge;Chen Shi-Yong;Tan Dong-Hang;Jiang Chun-Yong;Wu Jia-Qiang;Li Qingjiang;Wang Honggen
  • 通讯作者:
    Wang Honggen
Stereoselective Direct Chlorination of Alkenyl MIDA Boronates: Divergent Synthesis of E and Z α-Chloroalkenyl Boronates
烯基 MIDA 硼酸酯的立体选择性直接氯化:E 和 Z α-氯烯基硼酸酯的不同合成
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Angew. Chem. Int. Ed.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zeng Yao-Fu;Ji Wei-Wei;Lv Wen-Xin;Chen Yunyun;Tan Dong-Hang;Li Qingjiang;Wang Honggen
  • 通讯作者:
    Wang Honggen
Silver-Catalyzed Aerobic Oxidative Decarboxylative Coupling of Arylpropiolic Acids with H-Phosphine Oxides: Mild and Facile Synthesis of beta-Oxophosphine Oxides
银催化芳基丙酸与 H-氧化膦的有氧氧化脱羧偶联:温和且简便地合成 β-氧代氧化膦
  • DOI:
    10.1002/ejoc.201500587
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    European Journal of Organic Chemistry
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Zeng Yao-Fu;Tan Dong-Hang;Lv Wen-Xin;Li Qingjiang;Wang Honggen
  • 通讯作者:
    Wang Honggen
Experimental and Theoretical Studies on Rhodium-Catalyzed Coupling of Benzamides with 2,2-Difluorovinyl Tosylate: Diverse Synthesis of Fluorinated Heterocycles
铑催化苯甲酰胺与 2,2-二氟乙烯基甲苯磺酸酯偶联的实验和理论研究:含氟杂环的多样化合成
  • DOI:
    10.1021/jacs.7b00118
  • 发表时间:
    2017-03-08
  • 期刊:
    JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
  • 影响因子:
    15
  • 作者:
    Wu, Jia-Qiang;Zhang, Shang-Shi;Wang, Honggen
  • 通讯作者:
    Wang, Honggen
Total synthesis of (+/-)-ganocins B and C
(i-)-ganocins B 和 C 的全合成
  • DOI:
    10.1039/c6ob02049f
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Organic & Biomolecular Chemistry
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Liu Yao;Zhou Chu-Jun;Li Qingjiang;Wang Honggen
  • 通讯作者:
    Wang Honggen

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其他文献

Simple nucleophile/H2O promoted defluorinative ring-opening of gem-difluorocyclopropenes
简单亲核试剂/H2O促进偕二氟环丙烯的脱氟开环
  • DOI:
    10.1016/j.gresc.2023.01.003
  • 发表时间:
    2023-01
  • 期刊:
    Green Synthesis and Catalysis
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贺益苗;袁婧雯;吕文心;刘鹏;滕帆;莫启进;吴子华;黄初升;刘倩雯;王洪根
  • 通讯作者:
    王洪根
Rhodium-catalyzed formal [4 + 3] annulation reaction of N -methoxybenzamides with gem –difluorocyclopropenes: A combination of experimental and theoretical studies
N-甲氧基苯甲酰胺与宝石-二氟环丙烯的铑催化形式[4 3]环化反应:实验和理论研究的结合
  • DOI:
    10.1016/j.cclet.2022.01.068
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Chinese Chemical Letters
  • 影响因子:
    9.1
  • 作者:
    贺益苗;田礼梅;常雪雪;屈泽明;黄燕敏;黄初升;孙青;王洪根
  • 通讯作者:
    王洪根

其他文献

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基于基团迁移的有机硼合成新策略
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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