在C-5修饰的1,4-亚氨基-L-赖氨酸的合成及其作为GH38α-甘露糖苷酶抑制剂

报道了在C-5位置具有各种修饰的1,4-亚氨基-L-赖氨酸的合成方法。这些亚氨基-L-赖氨酸核心用于制备一系列N- （4-卤代苄基）多羟基吡咯烷。C-5修饰对来自黑腹果蝇，高尔基体（GMIIb）和溶酶体（LManII）甘露糖苷酶以及来自Canavalia ensiformis的商业插孔豆α-甘露糖苷酶对GH38α-甘露糖苷酶的抑制和选择性的影响被评估了。C-5处的修饰影响了它们对靶GMIIb酶的抑制活性。相反，没有观察到吡咯烷对LManII的抑制作用。因此，亚氨基-L-赖氨酸核心的修饰是用于设计具有针对靶GMIIb酶的所需选择性的抑制剂的合适基序。

关键词： azasugars; 水解; 抑制剂; 吡咯烷; 合成

碳水化合物作为生物活性化合物构建的手性模板在药物化学中具有稳定的作用[1-3]。碳水化合物单元的多功能性质为各种新化合物的设计提供了许多可能性。此外，可以将各种所需的取代基选择性地附加到碳水化合物单元的任何所需位置。这导致模拟物的制备，其满足代谢更稳定的生物活性化合物的要求。

多年来，已开发出许多基于单糖[4]，二糖或更高级寡糖[5,6]以及多价[7,8]碳水化合物单元的支架。这些糖酵母和糖肽也已被发现用作生物活性化合物[9,10]。

一组支架包括亚氨基糖[11,12]作为单糖的类似物，其中内环氧原子被氮原子取代。与其含有母体氧的对应物相比，亚氨基糖的另一个特征是在生理pH下环氮的质子化。胺的质子化通常对这些化合物的抑制性质很重要[13,14]。亚氨基糖的另一个优点是可以将官能团引入氮原子上。许多关于多羟基化哌啶，吡咯烷，吡咯子苷，吲嗪类等的合成的报道记载了亚氨基糖的重要性，这些报道表现出显着的生物活性，并且作为药剂非常有意义[15-19]。此外，亚氨基糖对多种糖苷水解酶具有强大的抑制活性[20-22]。

一种天然存在的亚氨基糖，生物碱苦马豆素，干扰糖基化途径，其中它特异性地抑制GH38糖苷水解酶[23,24]。迄今为止，苦马豆素是最有效的高尔基甘露糖苷酶II（GMII）抑制剂。已知抑制高尔基体中复杂N-聚糖的生物合成会影响肿瘤生长和转移的进展。然而，所有有效的GMII抑制剂，包括苦马豆素，也显示出溶酶体α-甘露糖苷酶（LM）的不希望的共抑制，这限制了它们作为治疗剂的用途[25]。自从发现苦马豆素以来，基于其结构和相关吡咯烷的新的GMII抑制剂作为癌症治疗的潜在候选者特别受关注。[26,27]。

我们的研究兴趣集中于寻找GH38家族中α-甘露糖苷酶的有效抑制剂。这种潜在抑制剂所需的另一个重要特征是其仅抑制选择的α-甘露糖苷酶的能力，即对GH38家族内或甚至整个GH家族内的酶表现出高抑制活性和选择性。这些酶由来自果蝇（Drosophila melanogaster）高尔基体α-甘露糖苷酶II（GMIIb，靶酶）的GH38α-甘露糖苷酶和溶酶体α-甘露糖苷酶（LManII，不被抑制的酶）和商业酶杰克豆α-甘露糖苷酶（JBMan）代表。从Canavalia ensiformis。

在我们之前的一系列论文中，已发现糖核心（D-甘露糖，D-甘露糖与C-6修饰）和疏水接头（苄基，苯乙基）的组合对抑制效率的影响。测试的合成化合物针对目标GMIIb酶。对这些衍生物的评价表明，苄基是合适的疏水接头。其中一些显示出对GMIIb的弱抑制活性和选择性[28,29]。因此，进一步开发了结构设计并且已经提出了糖核心的修饰，即将D-甘露糖单元替换为五元亚氨基-L-赖氨酸核心。实际上，这种N-苄基取代的多羟基吡咯烷1（图1）被发现是更有效的选择性靶酶抑制剂。此外，在吡咯烷核心处提出的N-苄基取代基也被证实对选择性是必需的[30]。

在这项研究中，我们探索了在5位具有不同修饰的吡咯烷衍生物1的结构 - 活性关系（SAR）。苄基部分被选择为（4-卤代）苄基，因为带有这些结构片段的吡咯烷1是最有效的。对GMIIb有选择性[30]。改性的吡咯烷衍生物的合成2 - 5（图1中报道）和GH38α甘露糖苷酶抑制研究。

合成

目标化合物2和3的合成开始于亚氨基-L-赖氨酸6，其如我们先前的论文（方案1）[30]中所述从D-核糖大量制备。通过在酸性条件下除去保护的三苯甲基基团，然后在DMAP作为碱的情况下用TsCl将释放的羟基甲苯磺酰化，实现三苯甲基醚6转化为甲苯磺酰基衍生物8。因此，需要甲苯磺酰衍生物8以两步获得76％收率。应该强调的是，在常用的碱如吡啶或TEA存在下的甲苯磺酰化是缓慢的。在甲苯磺酸酯的后续取代8或者与超氢化物®（LiBHEt 3），或与来自的MeMgBr原位产生的铜酸盐和CuI，得到吡咯烷9 [31]和12中分别为68％和44％的产率，（流程1）。在用铜酸盐进行甲苯磺酸酯取代的过程中，分离出3-甲基哌啶11作为副产物，产率为32％。通过打开氮丙啶鎓中间体10（哌啶鎓中间体10）形成哌啶11（方案1）[32]。有趣的是，在用LiBHEt 3取代甲苯磺酸酯期间未观察到环扩展的产物。丙酮化合物9和12的简单酸性水解得到目标化合物2a（64％）和3a（68％，方案1）。

通过N-苄基吡咯烷9和12的催化氢解制备的胺极易挥发，它们立即进行丙酮化物水解而无需分离。在碱性条件下将如此获得的盐酸盐直接用于与相应的4-卤代苄基溴的选择性N-苄基化，得到化合物2b，c和3b，c。通过这种方式，最终化合物2b，c和3b，c以三个步骤获得，收率良好