Asymmetric synthesis of 2'-Hydroxymethyl substituted adenosine derivatives as potential S-Adenosylhomocysteine hydrolase inhibitors

Abstract

S-Adenosylhomocysteine (AdoHcy) hydrolase has been attractive target for the development of antiviral agents. Since it is known that hydrogen bonding between AdoHcy and residues of AdoHcy hydrolase plays an important role in normal function of AdoHcy hydrolase, the hydroxymethyl group was introduced at the C2' position of adenosine (Ado), expecting it to form another extra hydrogen bonding with the enzyme. 2'-Hydroxymethyl substituted adenosine derivatives, 1-3, were stereoselectively synthesized through neighboring group participation from D-ribose. For the synthesis of glycosyl donors to have acetyl group at the C2 position, three different methods were carried out. Firstly, glycosyl donor with bulky TBDMS groups was synthesized, but TBDMS group turned out to be unstable during the condensation with nucleobase. Secondly, selective benzylation using organotin chemistry was tried, but only moderate selectivity was obtained. The last method was to protect anomeric alcohol prior to benzylation and the second and the third methods gave the desired glycosyl donors, 12a and 12b, in similar yield (20 % from 6). The intermediate 12a and 12b were condensed with silylated 6-chloropurine in the presence of TMSOTf to give β anomer 15. Compound 15 was converted to adenosine derivative 1, N^(6)-methyladenosine derivative 2, and inosine derivative 3. The thymidine analogue 4b was also synthesized from the condensation of sugar acetates, 12a and 12b, with silylated thymine. When different glycosyl donor 23, protected with isopropylidene group instead of acetyl group, was condensed with silylated thymine, α-anomer 24a was more abundant. Enzyme assay of the final nucleosides against AdoHcy hydrolase using human recombinant enzyme was performed, but all compounds did not show significant enzyme inhibitory activity, indicating that 2'-hydroxymethyl group may not serve as hydrogen bonding donor or acceptor in binding to AdoHcy hydrolase because of the steric factor. ;S-Adenosylhomocysteine (AdoHcy) hydrolase는 항바이러스 제제의 개발에 있어 관심의 대상이 되어 왔다. AdoHcy와 AdoHcy hydrolase의 잔기간의 수소 결합이 정상적인 AdoHcy hydrolase의 작용에 미치는 영향이 크므로 또 하나의 수소 결합을 할 수 있으리라 예상되는 hydroxymethyl기를 adenosine (Ado)의 C2' 위치에 도입하였다. 2' 위치를 Hydroxymethyl기로 치환한 adenosine 유도체(1-3)를 D-ribose로부터 neighboring groupparticipation을 이용해 입체 선택적으로 합성하였다. C2 위치가 acetoxy기로 치환된 당 성분을 합성하기 위해 세 가지의 방법을 시도하였다. 첫번째로 입체장애가 큰 TBDMS기로 보호된 당 성분을 합성하였다. 그러나 TBDMS기는 염기와 축합 과정에서 불안정한 것으로 밝혀졌다. 두번째 방법으로 organotin chemistry를 이용한 선택적 벤질화 반응을 시도하였으나 중등도의 선택성만이 관찰되었다. 마지막으로 벤질화 반응에 앞서 anomeric alcohol을 보호시켰다. 두 번째와 세 번째의 방법을 통해 목적하는 당 성분인 12a와 12b를 비슷한 수율로 합성하였다(6 번 화합물로부터 20 %). 중간체인 12a와 12b 각각은 TMSOTf 존재 하에silylated 6-chloropurine와 축합 되어 β 아노머인 15번 화합물로 만들어졌다. 15번 화합물로부터 adenosine 유도체인 1번 화합물, N^(6)-methyladenosine 유도체인 2번 화합물, 그리고 inosine 유도체인 3번 화합물을 얻을 수 있었다. Thymidine 유도체인 4b 또한 12a 와 12b 각각을 silylated thymine과 축합하여 얻을 수 있었다. Acetyl기 대신 isopropylidene기로 보호된 다른 형태의 당 성분이 silylated thymine과 축합하였을 경우 α 아노머인 24a번 화합물이 더 많이 생성되었다. 합성된 최종 물질들이 AdoHcy hydrolase의 활성에 미치는 영향을 human recombinant 효소를 이용해 측정하였다. 그러나 모든 화합물이 유효한 정도의 저해효과를 나타내지 않았다. 이 결과를 통해 2'-hydroxymethyl기가 입체장애로 인하여 AdoHcy hydrolase의 잔기와 수소결합을 할 수 없음을 알 수 있었다.