HOPO, ein Racemisierungshemmer, „aus dem Kreis“ aufgrund des neuen Corona-Medikaments

Ende 2021 wurde Pfizers neues orales Kronenmedikament Paxlovid von der US-amerikanischen FDA zur Vermarktung zugelassen, was weitverbreitete Besorgnis hervorrief. Einer der Hauptbestandteile von Paxlovid ist der 3CL-Proteaseinhibitor mit dem Codenamen PF-07321332. PF-07321332 spielt eine wichtige Rolle im Lebenszyklus einer Vielzahl von Coronaviren, und sein potenzieller Vorteil besteht darin, dass es bei allen aktuellen Varianten des neuen Coronavirus wirken kann. Daher hat dieses niedermolekulare Medikament bei vielen Pharmaherstellern großes Interesse geweckt.

Paxlovid ist ein oligopeptidähnliches Arzneimittel, dessen Syntheseschritte mehrere Reaktionen zur Herstellung von Amidbindungen umfassen (Abbildung 1). Bei der Herstellung des N-1-Schlüsselzwischenprodukts 9 im vorletzten Schritt verwendet der Produktionsprozess EDCl/HOPO als Kondensationsreagenzkombination, um die beiden Fragmente 3 und 8 zu einer Amidbindung zu kondensieren [1]. Hier spielt EDCl die Rolle der Aktivierung der Carbonsäure und der Kondensationsdehydratation, während HOPO die Rolle der Ausbeutesteigerung und der Reduzierung von racemischen Nebenprodukten spielt (Abbildung 2). Mit der Markteinführung von Paxlovid ist auch HOPO, ein normalerweise nicht sehr auffälliger Racemisierungsinhibitor, „aus dem Kreis" geraten und hat viel Aufmerksamkeit erregt. Dieser Artikel stellt dieses Nischenprodukt kurz vor.

Abbildung 1 PF-07321332 Syntheseweg

Abbildung 2 EDCl und HOPO

Es ist bekannt, dass Carbodiimid-Kondensationsmittel die am frühesten entwickelten und am häufigsten verwendeten Kondensationsreagenzien sind. Seit Sheehan et al. 1955 das erste Kondensationsmittel vom Carbodiimid-Typ – N,N'-Dicyclohexylcarbodiimid (DCC) – entwickelten [2], haben Chemiker eine Reihe neuer Carbodiimid-Kondensationsmittel entworfen und entwickelt, wie etwa N,N'-Diisopropylcarbodiimid (DIC), 1-(3-Dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimid-Hydrochlorid (EDCI) usw. Wenn Carbodiimid-Kondensationsmittel jedoch α-Aminosäuren aktivieren, führt ihre hohe Aktivität häufig zu einem gewissen Grad an Racemisierung am chiralen Zentrum der α-Position der Aminosäuren. Um das Auftreten von Racemisierungsnebenreaktionen zu unterdrücken, haben Chemiker eine Reihe von Racemisierungsinhibitoren entwickelt und sie in Kombination mit Carbodiimid-Kondensationsmittel verwendet. Racemisierungsinhibitoren können nicht nur die Racemisierung bis zu einem gewissen Grad hemmen, sondern auch das Auftreten anderer Nebenreaktionen verringern, sodass die Effizienz der Peptidbindungsbildung erheblich verbessert werden kann. Zu den derzeit gängigen Racemisierungsinhibitoren gehören: HOSu, HOBT, HOAT und mehr als zehn Arten (Abbildung 3). Die am häufigsten verwendeten davon sind HOBT und HOAT.

Bild 3

In den meisten Literaturberichten werden Carbodiimid-Kondensationsreagenzien häufig in Kombination mit HOBT oder HOAT verwendet. Beispielsweise untersuchten Wissenschaftler wie Carpino in einer Literaturstudie den Leistungsvergleich von DIC mit und ohne Zusatz von Racemisierungsinhibitoren [3]. Der Autor untersuchte die Ausbeute und Verunreinigungen eines Polypeptids – ACP (65-74) – mittels Festphasensynthese (Tabelle 1). Studien haben gezeigt, dass ohne HOAT oder HOBT die Kondensationswirkung von DIC sehr gering ist und die Produktausbeute nur 14 % beträgt. Bei Zugabe von HOAT oder HOBT steigt die Ausbeute erheblich. In einem anderen Dokument verwendete der Autor vier Kondensationsreagenzien, um drei Polypeptide zu synthetisieren: Z-Gyl-Leu-Val-OBzl (10), Z-Gyl-Val-Val-OBzl (11), Z-Gyl-Phe- Val-OMe (12). Es wurde festgestellt, dass nach der Zugabe von DCC und HOBT die racemischen Verunreinigungen signifikant reduziert wurden (Tabelle 2) [4].

Tabelle 1 Die Wirkung verschiedener Kondensationsreagenzien auf die Herstellung des Polypeptids ACP (65-74)

Tabelle 2 Vergleich der Menge an racemischen Verunreinigungen, die bei der Herstellung von Peptiden durch verschiedene Kondensationsreagenzien entstehen

Für die Synthese von PF-07321332 fand der Autor keine relevanten Studien zu den Unterschieden in der Wirkung von HOPO und HOBT oder HOAT. Wir überprüften jedoch einige andere Literaturstellen und fanden heraus, dass HOPO bei der Synthese einiger Peptidbindungen Vorteile gegenüber HOBT oder HOAT haben kann. Beispielsweise verwendeten Yasuda et al. die Kombination aus EDCl/HOPO bei der Synthese des CGRP-Rezeptorantagonisten Ubrogepant. Die Autoren stellten fest, dass mit HOBt 1 % racemische Nebenprodukte entstanden, während mit HOPO keine racemischen Nebenprodukte auftraten (Abb. 4) [5]. Als David et al. Glecaprevir synthetisierten, verwendeten sie ebenfalls die Kombination aus EDCl/HOPO [6]. Die Autoren stellten fest, dass unter diesen Bedingungen bei Prolin keine racemischen Isomere beobachtet wurden (Abb. 5). Darüber hinaus verwendeten Young et al. ebenfalls die Kombination aus EDCl/HOPO zur Synthese von Peptidbindungen bei der Herstellung eines API-Produkts (Abbildung 6) [7]. Es ist ersichtlich, dass HOPO in einigen Fällen mehr Vorteile hat als die üblicherweise verwendeten HOBT oder HOAT. Dies könnte der Grund sein, warum Chemiker HOPO bei der Synthese von PF-07321332 verwenden.

Abbildung 4

Abbildung 5

Bild 6

HOPO ist ein hellgelbes kristallines Pulver mit einem Schmelzpunkt von 149–152 °C. Aus Sicherheitsgründen ist HOPO eine sicherere Verbindung als HOBT oder HOAT (HOBT und seine Derivate gelten als Sprengstoffe erster Klasse, und im Produktionsprozess kommt es immer wieder zu Sicherheitsunfällen!). Haofan Biotechnology ist seit fast 20 Jahren in der Forschung und Entwicklung sowie in der Produktion von Kondensationsreagenzien und Schutzreagenzien tätig, hat umfangreiche Erfahrungen gesammelt und seine eigenen Eigenschaften entwickelt. Derzeit sind wir in der Lage, fast alle Racemisierungsinhibitoren einschließlich HOPO herzustellen. Das von uns hergestellte HOPO ist in Bezug auf verschiedene Qualitätsindikatoren branchenweit führend. Freunde, die es brauchen, sind herzlich willkommen!

Referenzen

[1] Owen, DR; Allerton, CMN; Anderson, AS; et al. Wissenschaft, 2021: 374, 1586.

[2] Sheehan, JC; Hess, GPJ Am. Chem. Soc. 1955, 77, 1067.

[3] Carpino; LA; El-Faham, A.; Minor, CA; et al. J. Chem. Soc., Chem. Komm., 1994, 201.

[4] Alericio, F.; et al. SYNTHESE VON PEPTIDEN UND PEPTIDOMIMETIK. Methoden der Organischen Chemie.

[5] Yasuda, N.; Cleator, E.; Kosjek, B.; et al. Org. Process Res. Dev. 2017, 21, 1851.

[6] Hill, DR; Abrahamson, MJ; Lukin, KA; et al. Org. Prozessres. Entwickler 2020, 24, 1393.

[7] Young, IS; Qiu, Y.; Smith, MJ et al. Org. Process Res. Dev. 2016, 20, 2108.