大家好，今天分享一篇发表在Nature Communications上的文章，题目为“Late-stage synthesis of heterobifunctional molecules for PROTAC applications via ruthenium-catalysed C‒H amidation”。在本文中，作者提出了一种钌催化的后期 C-H 酰胺化蛋白水解靶向嵌合体 (PROTAC)合成策略。

蛋白水解靶向嵌合体（PROTACs）是一类极具潜力的新型治疗剂，该分子结构允许PROTAC同时与POI和E3结合，形成三元复合物。然而，三元复合物的形成需要所有PROTAC组分的最佳组合，除了二元结合效率外，连接体的类型和长度及其与POI和E3配体的连接点也会显著影响最终PROTAC的效力和物理化学性质。在传统合成策略如酰胺键形成、还原胺化、亲核芳香取代和N-烷基化的基础上，固相合成、点击化学、Staudinger连接和多组分反应拓展了PROTAC合成的途径，并提高了合成的产量。然而，所有这些策略都依赖于POI配体的预功能化和合适的连接臂。

图1

近年来，后期功能化（LSF）取得了巨大进展，成为越来越复杂的分子组装和多样化的有力方法。本文在在此基础上提出了一种强大的C-H功能化方法，该方法通常适用于后期复杂的生物活性分子，从而避免了对预功能化POI配体进行漫长而乏味的从头合成（图1b）。为了在不依赖于安装和移除专门的导向基团的情况下实现高位点选择性，作者利用药物分子中常见的官能团，通过路易斯碱性配位将C-H活化引导到金属催化剂上，即作者提出了一种使用不同功能的二恶唑酮偶联伴侣的后期钌催化的C-H酰胺化平台，可以利用广泛的市售羧酸前体库，同时避免其他氮源的危险和缓慢的反应性。该策略具有广泛的固有导向基团，能够在后期安装广泛的功能连接臂用于下游加工，以及从复杂的药物分子一步合成CRBN和生物素异双功能缀合物。

图2

作者首先通过高通量实验（HTE）对铑基、钴基和进行初步研究，结果显示钌基催化体系对C-H酰胺化平台的巨大潜力。随后，对钌催化的二恶唑酮4与化合物1-3的反应进行了选择性多参数优化（图2b）。有趣的是，作者发现溶剂和酸性添加剂的组合会深刻影响不同底物上的反应结果（图2a，b）。虽然2-苯基吡啶1通常观察到较高水平的单官能化，但作为溶剂的1,2-二甲氧基乙烷（DME）与30 mol%（PhO）2PO2H的组合对于实现最佳反应性至关重要。相反，这些条件未能在2和3的反应中提供任何产物。然而，这可以通过添加羧酸来抑制，以促进所需的反应途径。新戊酸（PivOH）是2和3反应中的最佳添加剂，而使用2，2，2-三氟乙醇（TFE）作为溶剂是最大限度地减少富电子苯胺2的双官能化的关键。进一步的优化研究最终得出了两组反应条件（A和B），均采用[Ru（p-cymene）Cl2]2作为预催化剂（图2c）。这些分别提供了弱（I型）和强（II型）路易斯基本官能团的最优结果。

图3

随后，作者对该方案的通用性和稳健性进行了广泛地评估。本文评估了48种商业药物（图3），对成功的案例进行了后期C-H酰胺化范围的摸索，并进一步应用于PROTAC和其他药物偶联物的合成。

图4