给大家介绍的文章是最近发表在Angew. Chem. Int. Ed. 上的Unlocking Amides: A General Method for the Self-Immolative Release of Amide-Containing Molecules，文章的通讯作者是剑桥大学的David R. Spring。
在化学和生物科学的许多领域，能够使分子以其天然形式从较大的结构中选择性释放的策略非常有吸引力。一种有效的方法是利用所谓的“自牺牲”策略，使用特定条件触发结构断裂，从而释放目标分子。这些策略往往都会释放稳定的小分子产物，例如气体或者环化分子。迄今为止，这种体系已经广泛应用于前药和化学探针，抗体-药物偶联物（ADCs）和材料科学等领域。
自牺牲连接体系通常采用常见且易于修饰的亲核基团，如胺、醇或硫醇 (图1a，1b)作为有效连接点。然而，控制其他官能团如酰胺基团释放却鲜有相关的报道。事实上，酰胺在FDA批准的药物、聚合物中普遍存在，尤其存在一些只含有酰胺键而不含胺等亲核基团的药物。
因此作者在这篇工作中开发了一种通用的氨甲基-氨甲酸酯结构，可通过自牺牲的方式释放酰胺键。作者使用了Curtius重排反应生成氨甲酸酯键，可应用于多种醇类。该方法可以高效地释放多种药物例如利奈唑胺、利多卡因和磺胺甲二唑等。进一步的生物学测试表明，在酶触发下，ValCit-利奈唑胺前药与游离利奈唑胺表现出相同的效力，验证了这种酰胺释放方法的治疗用途。 氨甲酸酯键是自牺牲策略中常用的断裂基团，作者设计了一个偕二氨基的结构，当氨甲酸酯键释放得到氨基时，就可以再次消除得到酰胺基团（图1c）。作为概念验证，作者选择了利奈唑胺药物。研究表明其酰胺键与活性位点深入吻合，因此修饰之后可失去活性。接下来是选择醇类触发基团。作者首先选择了简单的硝基苄醇，在 还原条件下硝基可变为氨基，发生1-6消除，从而触发自牺牲反应。 作者从市售的氨基利奈唑胺前体出发，与乙醛酸进行还原胺化，然后乙酰化后得到β-羧酸1。使用二苯基磷酰叠氮化物（DPPA）介导的Curtius重排反应，产生异氰酸酯中间体，然后使用硝基苄醇捕获即可得到产物3。随后作者还研究了该方法的多功能性，使用可被糖苷酶和蛋白酶切割的醇合成了不同的利奈唑胺前药（图2）。 为了测试氨基甲酸乙酯键是否能成功释放利奈唑胺，作者在PBS缓冲液(pH值7.4)中，用二亚硫酸钠水溶液在37°C下轻度还原硝基苯-利奈唑胺3。通过UV-LCMS观察，该结构在24小时内完全断裂(图3)，并且在没有还原剂的情况下没有断裂的迹象。为了更好地理解这一释放过程，作者计算了两个中间步骤的速率常数。发现两个速率都在10-5s-1(图3b)的数量级，这与其他自牺牲系统相当，并与先前报道的氨基甲基酰胺断裂一致。作者还将硝基苯利奈唑胺3在人血浆和PBS中37 ℃孵育10天，没有观察到降解。3在1至9.2的pH范围内表现出完全的稳定性，在48小时内仅在pH 14下发生降解，证明氨基甲酸酯连接物在生理相关条件下保持稳定。 接下来作者选择了具有芳酰胺（利卡多因）、原酰胺(左乙拉西坦)和磺胺(磺胺乙唑)的分子，合成了硝基苯衍生物（图4），以此证明该方法的普适性。 酰胺10和12在所有测试中都表现出完全的稳定性。然而，尽管磺胺14在碱性介质(pH 9.2)和人血浆中表现出不稳定性，在24小时内几乎完全降解。然后作者在PBS缓冲液(pH 7.4)中使用二亚硝酸钠对10和12释放，在葡萄糖醛酸酶下使用5释放（图5），显示出与硝基苯利奈唑胺3相似的释放率，均在24小时内完全释放。与前体药物3和10释放的苯胺中间体不同，UV-LCMS没有观察到5碎片中类似的苯酚中间体，这也导致整体释放速度比3快，而苯胺中间体3a的碎裂减慢了3的释放速度。 作者最后对ValCit -利奈唑胺前药7的体外作用进行了测试。由于利奈唑胺是一种抗结核分枝杆菌的活性剂，7被用于对抗发光结核分枝杆菌，以评估其对浮游生物生长的影响(图6)。结果显示，当与组织蛋白酶B蛋白酶一起孵育时，7在所有浓度下都显示出与天然利奈唑胺相同的效力(图6b)。相比之下，在缺乏组织蛋白酶B或存在组织蛋白酶B抑制剂的情况下，对结核分枝杆菌生长均未观察到显著影响(图6)。 综上所述，作者开发了一种通用的氨甲基-氨甲酸酯结构，可通过自牺牲的方式释放酰胺键。该方法可以高效地释放多种药物例如利奈唑胺、利多卡因等。在酶触发下，ValCit-利奈唑胺前药与游离利奈唑胺表现出相同的效力，验证了这种酰胺释放方法的治疗用途。DOI: 10.1002/anie.202402267Link: https://doi.org/10.1002/anie.202402267
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