항바이러스제로서 신규 뉴크레오사이드의 합성

김애홍 조선대학교 2008 국내박사

The synthesis of 4'-phenyl and 1'-methyl doubly branched, 1',4'-dimethyl branched, 1'-methyl and 4'-hydroxy methyl doubly branched, 4', 6'-methyl doubly branched carbocyclic nucleosides was accomplished from 2-hydroxy acetophenone, acetol and 1,3-dihydroxy acetone. The 4'-phenyl, methyl, hydr-oxymethyl group was installed via a [3,3]-sigmatropic rearrangement reaction and the carbonyl addition of methylmagnesium bromide was used to introduce the 1'-methyl group. The introduction of a methyl group in the 6'(α)-position was accomplished by Felkin-Ahn controlled alkylation. Cyclization of divinyls 5, 15, 26, 42, 200 was performed using 2nd generation Grubbs catalyst. The coupling of cyclopeantenols 8α, 16α, 27, 43, 201 with bases by Mitsunobu reaction, Pd(0) catalyst and desilylation was used to synthesize the target nucleosides 11, 21, 22, 34~37, 49~51, 206. The synthesis of apiosyl nucleosides was accomplished from material and 1,3-dihydroxy acetone. The key apiosyl intermediates of 58, 177 were constructed by sequential ozonolysis, reductions and acetylation from the 52, 174. Condensation of the acetates of 59, 180 with silylated pyrimidine bases and a purine base under Vorbruggen conditions and deblocking afforded a series of apiosyl nucleosides of 66~69, 184~189, 194, 195. The synthesis of a novel carboacyclic version of 5'-norcarboacyclic nucleosides, acyclic nucleosides, phosphonic acid nucleosides, cyclopentene phosphonate nucleosides, acyclic phosphonate nucleoside, fluorocyclopropyl nucleosides, acyclic version 6'(α)-methylene and 6'(α)-methylated nucleosides was accomplished from 1,1-cyclobutane dicarboxylic acid, diethyl malonate, 2-methylenepropane-1,3-diol, 2-butene-1,4-diol, 1,3-dihydroxy methyl. The introduction of a compound 209 methylene group to the requisite 6'-position was carried out employing a Mannich type reaction using Eshenmoser’s salt. Carbonyl enolate alkylation was used to introduce a compound 215 methyl group to the 6'(α)-position. The condensation of the mesylates 73, 87, 98, 109, 120, 127, 141 and bromides 156, 157, 211, 217 with the natural nucleosidic bases under standard nucleophilic substitution and deblocking conditions, afforded the target nucleosides 78~81, 92~95, 103~106, 114~117, 121~124, 132~135, 146~149, 166~173, 214, 220. The synthesized compounds were evaluated for their antiviral activity against HIV-1, HSV-1, 2 and HCMV. Compounds 34, 37, 79, 122, 135, 194, 206, 214, 220 exhibit toxicity nonrelated to any anti-HIV-1 activity. Compounds 49, 78, 116, 146, 167 exhibited good antiviral activity against the HCMV. 4'-페닐과 1'-메틸 더블 측쇄, 1',4'-다이메틸 측쇄, 4'-하이드록시 메틸과 1'-메틸 더블 측쇄, 4', 6'-메틸 더블 측쇄를 가진 카보사이클릭 뉴크레오사이드의 합성은 간단한 2-하이드록시 아세토페논, 아세톨, 1,3-다이하이드록시 아세톤에서 완성되었다. 4'-페닐, 메틸, 하이드록시 메틸 그룹은[3,3]-sigmatropic rearrangement 반응을 경유하여 설치되었고 1'-메틸 그룹을 도입하기 위하여 methylmagnesium bromide의 카보닐 추가를 이용하였으며 6'(α)-위치의 메틸 그룹의 소개는Felkin-Ahn에 의하여 통제된 알킬화에 의해 완성되었다. Divinyls 5, 15, 26, 43, 200의 cyclization은 Grubbs catalyst 2nd를 사용하여 실행되었다. Cyclopentenols 8, 16, 27, 43, 205과 Bases의 연결에 Mitsunobu 반응, Pd(0) catalyst, desilylation을 이용하여 목표의 뉴크레오사이드 11, 21, 22, 34~37, 49~51, 206을 합성하였다. 또한 apiosyl 뉴크레오사이드의 합성은 간단한 material과 1,3-다이하이드록시 아세톤에서 완성되었다. 중간물질 58, 177을 ozonolysis, reductions, acetylation을 이용하여 52과 174에서 얻어 피리미딘, 퓨린 Bases와 연결하여 apiosyl 뉴크레오사이드 66~69, 184~189, 194, 195을 얻었다. 또한 새로운 5'-norcarboacyclic 뉴크레오사이드, acyclic 뉴크레오사이드, phosphonic acid 뉴크레오사이드, cyclopentene phosphonate 뉴크레오사이드, acyclic phosphonate 뉴크레오사이드, fluorocyclopropyl 뉴크레오사이드, acyclic version 6'-methylene and 6'(α)-methylated 뉴크레오사이드를 얻기 위하여 간단한 1,1-사이클로뷰탄 다이칼복실릭산, 다이에틸 말론네트, 2-메틸렌프로판-1,3-다이올, 2-뷰텐-1,4-다이올, 1,3-다이하이드록시 메틸에서 완성되었다. 화합물 209의 6'-위치의 메틸렌 그룹은 Mannich 반응Eshenmoser’s salt을 이용하여 설계하고 화합물 215의 6'(α)-위치의 메틸 그룹은 알킬화반응을 이용하여 설게하였다. 중간물질인 mesylates 73, 87, 98, 109, 120, 127, 141 bromides 156, 157, 211, 217와 Bases는 친핵성 치환반응과 deblocking condition을 통하여 뉴크레오사이드 78~81, 92~95, 103~106, 114~117, 121~124, 132~135, 146~ 149, 166~173, 214, 220을 합성하였다. 그리고 합성한 화합물들을 HIV-1, HSV1, 2, HMCV에 대한 항바이러스를 검색한 결과 화합물 34, 37, 79, 122, 135, 194, 206, 214, 220는 항 HIV-1 약효를 나타내고 화합물 49, 78, 116, 146, 167는 항 HMCV 약효를 나타내었다.

A Synthesis of novel nucleosides as antiviral agents : 항바이러스제로서 새로운 뉴크레오사이드의 합성

이재영 조선대학교 대학원 2002 국내박사

뉴크레오사이드는 다양한 생물학적 활성도를 보여줌으로 항암제와 항바이러스제로서 관심의 집중이 되어져왔다. 하지만 여러 가지 장점과 아울러 치료제로서 성공을 거두기는 하였지만 글라이코사이드의 결합이 쉽게 분해될 수 있고 또한 원하지 않는 부작용과 독성이 나타남으로서 좀더 생물학적 및 화학적으로 개선된 새로운 유형의 치료제가 절실이 요망된다. 따라서 개선된 화합물을 개발하기 위해서 당부분과 헤테로사이클 부분을 중심으로 많은 구조적인 변형이 되어졌다. 특히 고전적인 뉴크레오사이드의 당부분의 산소원자를 탄소원자로 치환된 카보사이클릭 뉴크레오사이드를 개발함으로서 효소에 의한 가수분해를 방지할 수 있었다. 이와 같은 아이디어를 가지고 본 연구에서는 뉴크레오사이드의 6 번위치에 하이드록실기를 가지고 있는 새로운 유형의 카보사이클릭 뉴크레오사이드를 설계하여 합성하기로 하였다. 첫 번째로, 최종 목표로 하는 뉴크레오사이드의 입체화학을 조절하기 위하여 잘 알려진 Claisen 전위반응과 Grubb의 반응을 이용하였다. 아울러 최종 염기들과 축합하기 위해서 Palladium을 촉매로한 Trost반응을 수행하여 여러종류의 최종 뉴크레오사이드를 합성할 수 있었다. 두번째로, 비교적 값이 저렴할 뿐 아니라 상업적으로도 구입할 수 있는 D-Lactose를 출발물지로 하여 일련의 비환성 뉴크레오사이드를 합성하였다. 최종 염기와의 축합반응은 잘 알려진 친핵성 치환반응을 통해서 완성할 수 있었다... 이렇게 합성된 최종 화합물에 대한 항바이러스 작용검색은 각종 바이러스 (에이즈바이러스, B형 간염바이러스, 각종 허르페스 바이러스)에 대하여 실시하였으며 그 결과 대부분의 화합물이 약효를 보이지 않았지만 42번 화합물이 허르바이러스의 일종인 HCMV 대하여 중간정도의 약효를 보임을 알 수 있었다. (EC_(50) 13.5 μM in AD-169 and Davis cells) Nucleoside analogues display a wide range of biological activities and have attracted particular attention as antitumor and antiviral agents. In spite of the initial success obtained with several nucleosides, the instability of the glycosidic bond of the classical 4'-oxonucleoside under physiological conditions as well as undesirable side effect and toxicities of certain nucleosides have prompted the search for other antiviral or antitumor agents with improved biological properties. Consequently, extensive modifications have been made to both the heterocyclic bases as well as the sugar moieties, and the latter have been extensively substituted by acyclic and carbocyclic moieties. Among several approaches to modify the structure of nucleosides, carbocyclic nucleosides have attracted great interest because the replacement of the furanose ring oxygen offers greater metabolic stability to the endogenous phosphorylase. In view of these results, we have designed and synthesized novel nucleosides. First, stereocontrolled synthetic route of novel 6'(β)-hydroxy-carbocyclic nucleosides was described. The stereochemistry of target nucleosides was successfully achieved by sequential stereoselective glycolate Claisen rearrangement ring closing metathesis(RCM), and Pd(0) catalyzed allylic alkylation strategy from the D-glyceraldehyde. Second, a series of novel acyclic nucleosides have been synthesized starting from D-lactose. Condensation of the mesylate and with adenine and cytosine base under nucleophilic substitution reaction condition (K_(2)CO_(3), 18-Crown-6, DMF) afforded a series of acyclic nucleosides. The antiviral assays against human immunodeficiency virus 1 (HIV-1), herpes simplex virus 1,2 (HSV- 1, 2), Hepatitis B virus, and human cytomegalovirus (HCMV) were performed. Any compounds did not show antiviral activity against except adenine derivative 42, which exhibit moderate anti-HCMV activity (EC_(50) 13.5μM in AD-169 and Davis cells).

Synthesis of Novel Branched Carbocyclic-C-Nucleoside and Antiviral Evaluation

류련금 조선대학교 2009 국내석사

일반적으로 바이러스는 많은 병의 원인이 된다. 그러나 이를 현저하게 치료할 수 있는 항바이러스제는 계속해서 개발 중에 있다. 많은 뉴크레오사이드들이 낮은 독성을 갖는 것이 보고되어 온 이래로 구조적인 특성과 생화학적 활성의 연구를 위해 새로운 뉴크레오사이드가 합성되고 있다. 하지만 여러 가지 장점과 아울러 치료제로서 성공을 거두기는 하였지만 글라이코사이드의 결합이 쉽게 분해될 수 있고 또한 원하지 않는 부작용과 독성이 나타남으로서 좀 더 생물학적 및 화학적으로 개선된 새로운 유형의 치료제가 절실히 요망된다. 카보사이클릭 뉴크레오사이드는 천연의 뉴크레오사이드 구조내의 산소가 메틸렌그룹으로 치환된 화합물이다. 뉴크레오사이드는 인산효소에 의해서 당과 염기의 결합이 끊어지는데 퓨란환 구조의 산소가 탄소로 치환된 카보사이클릭 뉴크레오사이드는 이 효소에 대해 대사적으로 안정성을 갖고 있다는 점에서 흥미롭다. 이와 같은 아이디어를 가지고 본 연구에서는 기존의 항 바이러스제의 단점인 화학적, 대사적 불안정성을 극복할 수 있는 pseudoisocytidine, abacavir에 의거하여 항바이러스 활성이 기대되는 측쇄를 가진 카보사이클릭 뉴크레오사이드 30, 31, 36, 37을 설계하고 합성하였다. Many diseases are caused by virus. Nucleosides have played a major role in the treatment of viral infectious diseases such as human immunodeficiency virus, hepatitis B virus, and various herpes viruses infections. However, side effects and the emergence of drug-resistant mutants continue to be a problem with these antiviral agents. Therefore, the development of structurally new nucleoside derivatives, which have potent antiviral activities and low toxicity, as well as novel resistant prolifes are urgently needed to provide better choices for the combination chemotherapy. Recently, more fundamental modification of the pentofuranose moiety, such as carbocyclic nucleosides, have been reported to correlate with their antiviral activities. The replacement of the furanose ring oxygen by carbon is of particular interest because the resulting carbocyclic nucleosides have a greater metabolic stability to phosphorylase, which cleaves the glycosidic bond of nucleoside. Because the cyclopentane ring of carbocyclic nucleosides can emulate the furanose moiety, anumber of these compound have interesting biological activities, particularly in the areas of antiviral and anticancer chemotherapy. In this study, novel carbocyclic nucleosides 30, 31, 36, 37 was desinged and synthesized as potential antiviral and antitumor agents.

Synthesis of Carbocyclic Nucleosides as Potential Antiviral Agents : 항 바이러스성 카보사이크릭 뉴크레오사이드 류의 합성

국민철 전남대학교 대학원 2003 국내석사

Carbocyclic nucleosides are a group of compounds structurally similar to natural nucleosides in which the furanose oxygen is replaced by a methylene group. Replacement of the furanose ring oxygen by carbon is of particular interest since the resulting carbocyclic nucleosides possess greater metabolic stability to the phosphorylases which cleave the glycosidic bond of nucleosides. Many carbonucleoside analogues in which the ribofuranoside moiety is replaced with a methylene cyclopropane structure were described. Among them, synadenol I and synguanol II, cyclopropyl analogues of acyclovir prepared by Zemlicka et al. exhibit potent antiviral activity, particularly against HCMV. Also, the nucleoside with an exocyclic double bond, BMS-200475, prepared by Bisacchi et al., represents one of the most potent anti-HBV nucleosides discovered so far. Based on these facts, dimethylcyclopropyl nucleosides and protected cyclobutyl nucleoside were synthesized. 카보사이크릭 뉴크레오사이드는 천연의 뉴크레오사이드 구조내의 산소가 메틸렌그룹으로 치환된 화합물이다. 뉴크오사이드는 인산화효소에 의해서 당과 염기의 결합이 끊어지는데, 퓨란환 구조의 산소가 탄소로 치환된 카보사이크릭 뉴크레오사이드는 이 효소에 대해 대사적 안정성을 갖고 있다는 점에 흥미롭다. 리보퓨라노사이드 부분이 메틸렌 사이크로프로판 구조로 치환된 많은 카보뉴크레오사이드류들이 발표되었는데, 그중 에이사이클로리르 유도체로써, Zemlicka에 의해 합성된 synadenol I, synguanol II는 강력한 항 바이러스성을 나타냈다. 특히 HCMV에 대해 가장 강력하게 나타냈다. 또한 Bisacchi에 의해 합성된, 뉴크레오사이드인 BMS-200475는 B형 간염 바이러스에 대해서 지금까지의 뉴크에오사이드들 중 가장 강력한 항바이러스성을 나타냈다. 이와같은 사실을 토대로 디메틸사이크로프로필 구조를 갖는 뉴크레오사이드와 프로텍트된 사이크로부틸 뉴크레오사이드를 합성하였다.

Synthesis of Novel Non-classical Nucleosides as Antiviral Agents

박복선 조선대학교 2009 국내석사

선택성이 높고 우수한 약효를 나타내는 항 바이러스제의 개발은 신약개발의 중요한 영역의 하나이다. 이미 발견된 acyclovir 와 AZT등과 같은 항바이러스제의 대부분은 구조적으로nucle-oside 유도체이며, 이들을 중심으로 한 연구가 활발하게 진행하고 있다. 본 연구에서는 항바이러스 활성이 기대되는 새로운 nucleoside유도체 4'-위치에 측쇄를 가진 신규 apio C-nucleoside를 설계하고, 합성하였다. apiose nucleside는 furanose ring의 산소와 C2'의 methylene기의 위치가 바뀐 새로운 계열의 nucleoside에 속하는 물질로서 이 계열에 속하는 nucleoside는 항바이러스 활성이 있으며 바이러스 효소에 의한 deamination 및 glycosyl 본드의 가수분해작용이 적은 것으로 알려져 있다. C-nucleoside는 당부분과 헤테로사이클의 C-N본드를 C-C본드로 교체하는 것으로 구조적으로 가수분해 및 효소분해에 의한 안정성을 얻을 수 있다. With the increasing worldwide problems of viral diseases, there continues to be a significant need for safe and effective antiviral agents. since the discovery of selective antiviral agents such as acyclovir and AZT, nucleoside analogues have become one of the most promising candidates that might meet the need. Novel branched apio C-nucleosides were synthesised in this studay. Apio nucleoside are non classical nucleoside in which 4'-hydroxymethyl group of the classical 2', 3'-dideoxynucleoside moves to the C3'position. this type of nucleosides have selective antiviral agents and appears to possess metabolic resistance to adenosine deaminase or stabilization of the glycosyl bond. C-nucleosides have been of interest as a unique class of compounds that contain a C-C bond instead of the C-N bond between the carbohydrate and heterocyclic moiety, which stabilizes the glycosylic bond, resulting in a different biological profile.

6'(α)-메칠 측쇄를 가진 신규 카복사이클릭 뉴크레오사이드의 입체선택적 합성

김진우 朝鮮大學校 大學院 2006 국내석사

A new stereoselective synthesis of 6'-branched Carbovir analogues was accomplished in this study. The introduction of a methyl group in the requisite 6'-(α)-position was carried out using an ester enolate alkylation (LiHMDS. CH₃I). The desired cyclopentenol 7, 12 was synthesized via a Felkin-Anh-controlled Grignard addition and ring-closing metathesis using second-generation Grubbs' catalyst. The natural bases (adenine, cytosine) were efficiently coupled using a Pd(0) catalyst. When the synthesized compounds were examined for their activity against several viruses such as the HIV-1, HSV-1, HSV-2, and HCMV, the adenine analogue 12, 25 exhibited moderate antiviral activity against the HCMV.

새로운 뉴크레오사이드의 합성과 생물 활성검색

문형룡 서울대학교 대학원 1997 국내박사

측쇄를 가진 신규 카복사이클릭 뉴크레오사이드의 합성 및 약효검색

김애홍 조선대학교 대학원 2005 국내석사

HIV 감염에 의한 AIDS나 HBV 감염에 의한 만성B형은 옛부터 인류를 괴롭혀 왔으며 백신의 개발로 예방접종에도 불구하고 매년 이런 바이러스성 질병에 감염된 사람들이 늘어나고 있는 추세이다. 또한 이들을 치료하기 위한 항암제나 항바이러스제의 개발이 많이 진행되고 있으나 아직까지 만족할만한 치료제가 개발되어 있지 않다. 본 연구에서는 최근 당 부분에 치환기를 가진 뉴크레오사이드류가 우수한 항바이러스 약효를 가진것에 착안하여 2’, 4’위치와 2’, 3’, 4’위치에 치환기를 가진 신규 carbocyclic nucleosides를 합성하였다. 즉 이들은 간단한 acyclic ketone 유도체를 출발물질로 Claisen rearrangement를 통하여 요구하는 4’-quaternary carbon을 구성하였으며 또한 isopropenyl magnesium bromide를 이용한 Grignard addition을 수행하여 2’-position methyl 구조를 완성하였다. Bis-vinyl은 Grubbs' II를 이용하여 성공적으로 합성하였고 Pd(0) catalyst를 이용하여 자연계의 Base (adenine, cyt- osine)을 축합하여 합성하였다. 이렇게 얻어진 물질에 항바이러스 작용을 검토한 결과 4종의 화합물이 약한 항바이러스 작용을 나타내었다. A series of 2’ and 4’- doubly branched carbocyclic nucleosides 15, 16, 17, 18 and 2’,3’,4’-triply branched carbocyclic nucleosides 29, 30 w- ere synthesized starting from simple acyclic ketone derivatives. The re- quired 4’-quaternary carbon was constructed using Claisen rearrangeme- nt. In addition, the installation of a methyl group in the 2’-position was accomplished using a Grignard carbonyl addition of isopropenylmagnesiu- m bromide. Bis-vinyl was successfully cyclized using a Grubbs' catalyst II. Natural bases(adenine, cytosine) were efficiently coupled by using Pd (0) catalyst.

항바이러스제로서 티오에피오 뉴크레오사이드의 합성 및 약효검색

이래상 조선대학교 대학원 2007 국내석사

Abstract - Novel 4'-hydroxymethyl branched thioapiosyl nucleosides were synthesized in this study. The introduction of hydroxymethyl group in the 4'-position was accomplished by a [3,3]-sigmatropic rearrangement. Thioapiosyl sugar moiety was constructed by sequential ozonolysis, reduc- tion and cyclization. The pyrimidine nucleosidic bases (uracil, 5-fluorourac- il, 5-iodouracil, 5-chlorouracil, 5-bromouracil) were efficiently coupled by Vorbruggen glycosyl condensation procedure (persilyated base and TMSOTf ). The antiviral activities of the synthesized compounds were evaluated against the HIV-1, HSV-1, HSV-2 and EMCV. 5-Iodouracil 18 showed weak antiviral activity against HSV-1 (EC50 = 30.7 μM).

페닐측쇄를 가진 뉴크레오사이드 유도체와 네프라노신 A 유도체의 합성 및 항 HIV 약효검색

무영 朝鮮大學校 大學院 2006 국내석사

본 논문에서는 페닐측쇄를 가진 뉴크레오사이드 유도체와 네프라노신 A 유도체를 합성하고 이들의 항HIV-1 약효를 검색하고자 하였다. Zn(Et)2, CH2I2 시약으로 Simmons-Smith 반응을 수행하여 높은 수율로 우니가 얻자고 하는 물질을 합성하였으며 11 와 12에 K2CO3, 18-Crown-6, DMF를 사용하여 natural bases을 붙여서 페닐측쇄를 가진 최종 뉴크레오사이드 (21-28)를 합성하였다. 그리고 NBS, PPh3, CH2Cl2 시약으로 SN2반응을 수행하여 allylic bromide 34 합성하였다. 여기에 base (T, U, 5-FU, 5-IU, C, A)을 붙여서 네프라노신 A derivatives를 합성하였다. 이어서 이 화합물들의 HIV-1, HSV-1, HSV-2, 및 HCMV 등 여러 가지 바이러스에 대한약효를 검색하였다. 그 결과 (22, 25, 42 와 43) 화합물이 HIV-1에 현저한 항바이러스효과를 나타내었다. Nucleoside analogues play a major role in antiviral chemotherapy. Al- though interest in the design of these analogues has relatively decreased during the past few years, the emergence of resistance to drugs has generated new interest for search of new active nucleoside analogues. In view of these results, the novel phenyl branched cyclopropyl nucl- eoside analogues and acyclic Neplanocin A analogues were designed and synthesized as potential antiviral agents. Firstly, cyclopropanation was performed via classical Simmons-Smith reaction using Zn(Et)2 and CH2I2. Condensation of the mesylate 11 and 12 with natural base (A. C. T. U) under nucleophilic substitution reaction condition (K2CO3, 18-Crown-6, DMF) afforded a series of novel cyclop- ropyl nucleosides (21-28). Secondly, the coupling of the alkyl bromide 34 with nucleoside base (T. U. 5-FU. 5-IU. C. A) and desilylation afforded a series of novel acyclic nucleosides. The synthesized compounds were evaluated for their antiviral and antitumor activity against various viruses such as HIV, HSV-1, HSV-2 and HCMV.