Synthesis and Antiviral Evaluation of Novel Branched Nucleosides

Abstract

뉴크레오사이드는 구조적으로 당과 염기로 이루어져 있으므로 생물학적 및 화학적으로 개선된 새로운 유도체의 합성연구도 당부위 또는 염기부위의 분자수식으로 이루어진다. 고전적인 뉴크레오사이드의 당부분의 산소원자를 탄소원자로 치환된 카보사이클릭 뉴크레오사이와 당부분의 산소원자와 C2'의 메틸렌기의 위치가 바뀐 apio 다이데옥시뉴크레오사이드를 개발함으로서 효소에 의한 가수분해를 방지할 수 있었다. 그리고 phosphate 작용기를 가지고있는 뉴크레오사이드 phophonic acid 유도체는 counterpart에 비하여 안정적인데, 그 원인은 phosphorus-carbon 결합의 존재로 인해 쉽게 가수분해되어 분열되는 것을 방지할 수 있기 때문이다. 본 연구에서는 항 바이러스 활성이 기대되는 새로운 뉴크레오사이드 유도체를 설계하고, 합성하여 그 활성을 측정함으로써 항 바이러스활성에 요구되는 구조적 요건 등을 검토하고 궁극적으로는 보다 우수한 약효를 나타내는 항 바이러스제를 개발하고자 하였다. 측쇄를 가진 신규 카보사이클릭 뉴크레오사이드, 5'-norcarbocyclic 뉴크레오사이드, apio 다이데옥시뉴크레오사이드는 상업적으로 쉽게 구입할 수 있는 1,3-다이하이드록시아세톤, 아세톨, 에틸글리콜레이트 등 시약을 출발물질로 하여 합성하였다. 주요 중간물질인 알코올 유도체는 [3,3]-Sigmatropic rearrangement, Grignard addition, Eschenmoser's salt, Ring-closing metathesis 등 반응을 통하여 합성하였다. 합성한 중간체를 Mitsunobu reaction, Pd(0) catalyzed alkylation, Vorbrüggen reaction 등 반응을 이용하여 nucleosidic base와 축합하여 최종 화합물을 얻었다. 합성한 화합물들을 HIV-1, HSV-1, HSV-2, HCMV에 대하여 항바이러스 활성을 측정한 결과 화합물 17, 59, 77, 88은 항 HIV-1활성을 나타내었지만 독성을 나타내었고 화합물 25, 31, 45, 144은 항 HIV-1활성을 나타내면서 독성은 나타내지 않았다. 또한 합성한 화합물 102, 103, 112, 131~134은 Huh-7 cell line에 있는 HCV RNA 복제를 억제하는 능력에 대해서 분석한 결과, 활성을 나타내지 않았다.|Virus afflicts a tremendous crowd worldwide, and the development of direct acting antivirals may offer substantial benefit compared to the current standard of care. Nucleoside analogues play a major role in antiviral chemotherapy. Extensive modifications have been made to both the heterocyclic bases and the sugar moieties. Among several approaches to modify the structure of nucleosides, carbocyclic nucleosides have attracted great interest, because the former replacement of the furanose ring oxygen and C2'-methylene are transposed, which were reported to offers greater metabolic stability to the endogenous phosphorylase. The phosphonate functional group in nucleoside phosphonic acid analogues has certain advantages over its phosphate counterpart, which is metabolically stable because its phosphorus-carbon bond is not susceptible to hydrolytic cleavage. Accordingly, novel branched carbocyclic nucleosides, 5'-norcarbocyclic nucleosides and apio dideoxynucleosides were designed and synthesized from the key intermediate and evaluated for their anti-virus efficacy. The key intermediate alcohol derivatives were successfully prepared by sequential [3,3]-sigmatropic rearrangement, Grignard addition, Eschenmoser’s salt and ring-closing metathesis (RCM). Coupling of alcohol derivatives with nucleosidic bases via Mitsunobu reaction, Pd(0) catalyzed alkylation and Vorbrüggen condition afforded the target compounds. Among the synthesized nucleosides, compounds 25, 31, 45, 144 exhibited potent anti-HIV activities and compounds 17, 59, 77, 88 were evaluated for toxicity (up to 100 μM) and related anti-HIV activity. Furthermore, these synthesized nucleoside analogues such as 102, 103, 112, 131, 132, 133, 134 were evaluated for their potential to inhibit HCV RNA replication in a subgenomic replicon cell line (Huh-7 cell line). However, these nucleosides showed no significant inhibit HCV RNA replication in the cell-based replicon assay.