Строительный блок (химия)

Строительный блок — термин в химии , который используется для описания виртуального молекулярного фрагмента или реального химического соединения, молекулы которого обладают реакционноспособными функциональными группами . ^[1] Строительные блоки используются для модульной сборки молекулярных архитектур «снизу вверх»: наночастицы , ^[2]^[3] металлоорганические каркасы , ^[4] органические молекулярные конструкции, супрамолекулярные комплексы. ^[5] Использование строительных блоков обеспечивает строгий контроль над тем, каким будет конечное соединение или (супра)молекулярная конструкция. ^[6]

Строительные блоки для медицинской химии

В медицинской химии этот термин обозначает либо воображаемые виртуальные молекулярные фрагменты, либо химические реагенты , из которых лекарства или кандидаты в лекарства могут быть созданы или получены синтетическим путем. ^[7]

Виртуальные строительные блоки

Виртуальные строительные блоки используются при открытии лекарств для разработки лекарств и виртуального скрининга , удовлетворяя желание иметь контролируемую молекулярную морфологию, которая взаимодействует с биологическими мишенями . ^[8] Особый интерес для этой цели представляют строительные блоки, общие для известных биологически активных соединений, в частности, известных лекарственных препаратов. ^[9] или натуральные продукты . ^[10] Существуют алгоритмы для проектирования молекулярных архитектур de novo путем сборки виртуальных строительных блоков, полученных из лекарств. ^[11]

Химические реагенты как строительные блоки

Органические функционализированные молекулы (реагенты), тщательно отобранные для использования в модульном синтезе новых кандидатов в лекарства, в частности, с помощью комбинаторной химии , или для реализации идей виртуального скрининга и дизайна лекарств, также называются строительными блоками. ^[12]^[13] Чтобы быть практически полезными для модульной сборки лекарственного средства или кандидата в лекарственное средство, строительные блоки должны быть либо монофункциональными, либо обладать селективно химически адресуемыми функциональными группами, например, ортогонально защищенными. ^[14] Критерии отбора, применяемые к органическим функционализированным молекулам для включения в коллекции строительных блоков для медицинской химии, обычно основаны на эмпирических правилах, нацеленных на лекарственные свойства конечных кандидатов в лекарственные средства. ^[15]^[16] Биоизостерические замены молекулярных фрагментов в кандидатах на лекарства могут быть выполнены с использованием аналогичных строительных блоков. ^[17]

Строительные блоки и химическая промышленность

Комплексный подход к открытию лекарств изменил ландшафт химической промышленности, которая поддерживает медицинскую химию. ^[18] Крупнейшие поставщики химикатов для медицинской химии, такие как Maybridge, ^[19] Чембридж, ^[20] енамин ^[21] соответствующим образом скорректировали свой бизнес. ^[22] К концу 1990-х годов использование коллекций строительных блоков, подготовленных для быстрого и надежного создания низкомолекулярных наборов соединений (библиотек) для биологического скрининга, стало одной из основных стратегий фармацевтической промышленности, занимающейся открытием лекарств; модульный, обычно одностадийный синтез соединений для биологического скрининга из строительных блоков оказался в большинстве случаев более быстрым и надежным, чем многостадийный, даже конвергентный синтез целевых соединений. ^[23]

Есть интернет-ресурсы.

Примеры

Типичными примерами коллекций строительных блоков для медицинской химии являются библиотеки фторсодержащих строительных блоков. ^[24]^[25] Было показано, что введение фтора в молекулу выгодно с точки зрения его фармакокинетических и фармакодинамических свойств, поэтому фторзамещенные строительные блоки при разработке лекарств увеличивают вероятность обнаружения потенциальных потенциальных клиентов. ^[26] Другие примеры включают библиотеки природных и неприродных аминокислот , ^[27] коллекции конформационно ограниченных бифункциональных соединений ^[28] и коллекции строительных блоков , ориентированные на разнообразие . ^[29]

Противодиабетический препарат саксаглиптин и два строительных блока BB1 и BB2, из которых он может быть синтезирован.

Ссылки

^ Х. Х. Шмант (1989). Органические строительные блоки химической промышленности . Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья.
^ Л. Занг; Ю. Че; Дж. С. Мур (2008). «Одномерная самосборка плоских π-сопряженных молекул: адаптируемые строительные блоки для органических наноустройств». Акк. хим. Рез . 41 (12): 1596–1608. дои : 10.1021/ar800030w . ПМИД 18616298 .
^ Ж. М. Дж. Фреше (2003). «Дендримеры и другие дендритные макромолекулы: от строительных блоков к функциональным сборкам в нанонауке и нанотехнологиях» . Дж. Полим. наук. Полим. Хим . 41 (23): 3713–3725. Бибкод : 2003JPoSA..41.3713F . дои : 10.1002/pola.10952 .
^ ОК, Фарха; КД Маллиакас; М.Г. Канацидис; Дж. Т. Хапп (2010). «Контроль над катенацией в металлоорганических каркасах посредством рационального проектирования органического строительного блока». Дж. Ам. хим. Соц . 132 (3): 950–952. дои : 10.1021/ja909519e . ПМИД 20039671 .
^ Эй Джей Кэрнс; Дж. А. Перман; Л. Войтас; В.Ч. Кравцов; М.Х. Алькорди; М.Эддауди; М.Ю. Заворотко (2008). «Супермолекулярные строительные блоки (SBB) и конструкция кристаллов: 12-связные открытые каркасы на основе молекулярного кубогемиоктаэдра». Дж. Ам. хим. Соц . 130 (5): 1560–1561. дои : 10.1021/ja078060t . ПМИД 18186639 .
^ РС Ту; М. Тиррелл (2004). «Проектирование биомиметических сборок снизу вверх». Адв. Делив лекарств. Преподобный . 56 (11): 1537–1563. дои : 10.1016/j.addr.2003.10.047 . ПМИД 15350288 .
^ Г. Шнайдер; М.-Л. Ли; М. Шталь; П. Шнайдер (2000). «Разработка молекулярной архитектуры de novo путем эволюционной сборки строительных блоков, полученных из лекарств». J. Comput.-Aided Mol. Дес . 14 (5): 487–494. Бибкод : 2000JCAMD..14..487S . дои : 10.1023/А:1008184403558 . ПМИД 10896320 . S2CID 12380240 .
^ Дж. Ван; Т. Хоу (2010). «Анализ строительных блоков лекарственных препаратов и кандидатов на лекарства». Дж. Хим. Инф. Модель . 50 (1): 55–67. дои : 10.1021/ci900398f . ПМИД 20020714 . S2CID 24607262 .
^ А. Ключик; Т. Попек; Т. Киёта; П. де Маседо; П. Стефанович; К. Лазар; Ю. Кониши (2002). «Эволюция лекарств: п-аминобензойная кислота как строительный блок». Курс. Мед. Хим . 9 (21): 1871–1892. дои : 10.2174/0929867023368872 . ПМИД 12369873 .
^ Р.Брейнбауэр; И. Р. Веттер; Х.Вальдманн (2002). «От белковых доменов к кандидатам в лекарства - натуральные продукты как руководящие принципы разработки и синтеза библиотек соединений». Angewandte Chemie, международное издание . 41 (16): 2878–2890. doi : 10.1002/1521-3773(20020816)41:16<2878::AID-ANIE2878>3.0.CO;2-B . ПМИД 12203413 .
^ Г. Шнайдер; У. Фехнер (2005). «Компьютерный дизайн молекул, подобных лекарствам, de novo». Нат. Преподобный Друг Дисков . 4 (8): 649–663. дои : 10.1038/nrd1799 . ПМИД 16056391 . S2CID 2549851 .
^ А. Линуссон; Дж. Готфрис; Ф. Линдгрен; С. Уолд (2000). «Статистический молекулярный дизайн строительных блоков для комбинаторной химии». Дж. Мед. Хим . 43 (7): 1320–1328. дои : 10.1021/jm991118x . ПМИД 10753469 .
^ Г. Шнайдер; Х.-Ж. Бём (2002). «Виртуальный досмотр и методы быстрой автоматизированной стыковки». Открытие наркотиков сегодня . 7 (1): 64–70. дои : 10.1016/S1359-6446(01)02091-8 . ПМИД 11790605 .
^ А.Н. Шиванюк; Д.М. Волочнюк; И.В. Комаров; К.Г. Назаренко; Д.С. Радченко; А. Костюк; А.А. Томачев (2007). «Конформационно ограниченные монозащищенные диамины как каркасы для создания биологически активных соединений и пептидомиметиков» . Чимика Огги / Chemistry Today . 25 (3): 12–13.
^ И. Мюгге (2003). «Критерии выбора лекарствоподобных соединений». Мед. Рез. Преподобный . 23 (3): 302–321. дои : 10.1002/мед.10041 . ПМИД 12647312 . S2CID 6236984 .
^ Ф. В. Гольдберг; Дж. Г. Чайник; Т. Когей; MWD Перри; Н. П. Томкинсон (2015). «Разработка новых строительных блоков — это недооцененная стратегия улучшения качества смесей». Открытие наркотиков сегодня . 20 (1): 11–17. дои : 10.1016/j.drudis.2014.09.023 . ПМИД 25281855 .
^ A.V. Tymtsunik; V.A. Bilenko; S.O. Kokhan; O.O. Grygorenko; D.M. Volochnyuk; I.V. Komarov (2012). "1-Alkyl-5-((di)alkylamino) Tetrazoles: Building Blocks for Peptide Surrogates". J. Org. Chem . 77 (2): 1174–1180. doi : 10.1021/jo2022235 . PMID 22171684 .
^ «РЫНОК РАСТЕТ БЛОК ЗА БЛОКОМ. Фармацевтический бизнес по производству строительных блоков привлекает фирмы со всего мира». хим. англ. Новости . 89 (18): 16–18. 2011. doi : 10.1021/cen-v089n018.p016 .
^ «Строительные блоки Мэйбриджа и реактивные промежуточные продукты» .
^ «Строительные блоки: ключевые факты» .
^ «Строительные блоки для открытия лекарств» .
^ Лоу, Дерек (18 марта 2010 г.). «Хорошие поставщики – и другие ребята» .
^ Дж. Дрюс (2000). «Открытие наркотиков: историческая перспектива». Наука . 287 (5460): 1960–1964. Бибкод : 2000Sci...287.1960D . дои : 10.1126/science.287.5460.1960 . ПМИД 10720314 .
^ М. Шлоссер (2006). «CF3-содержащие ароматические и гетероциклические строительные блоки». Angewandte Chemie, международное издание . 45 (33): 5432–5446. дои : 10.1002/anie.200600449 . ПМИД 16847982 .
^ VS Ярмолчук; OV Shishkin; VS Starova; OA Zaporozhets; О. Кравчук; S. Zozulya; IV Комаров; PK Mykhailiuk (2013). "Synthesis and Characterization of β-Trifluoromethyl-Substituted Pyrrolidines". Eur. J. Org. Chem . 2013 (15): 3086-3093. doi : 10.1002/ejoc.201300121 .
^ И. Одзима (2009). Фтор в медицинской химии и химической биологии . Издательство Блэквелл. дои : 10.1002/9781444312096.fmatter .
^ И.В. Комаров; А.О. Григоренко; А.В. Туров; В.П. Хиля (2004). «Конформационно-жесткие циклические α-аминокислоты в дизайне пептидомиметиков, пептидных моделей и биологически активных соединений» . Российское химическое обозрение . 73 (8): 785–810. Бибкод : 2004RuCRv..73..785K . дои : 10.1070/rc2004v073n08abeh000912 .
^ O.O. Grygorenko; D.S. Radchenko; D.M. Volochnyuk; A.A. Tolmachev; I.V. Komarov (2011). "Bicyclic Conformationally Restricted Diamines". Chem. Rev . 111 (9): 5506–5568. doi : 10.1021/cr100352k . PMID 21711015 .
^ С.Л. Шрайбер (2009). «Органическая химия: молекулярное разнообразие по замыслу» . Природа . 457 (7226): 153–154. Бибкод : 2009Natur.457..153S . дои : 10.1038/457153а . ПМИД 19129834 .

[1] Х. Х. Шмант (1989). Органические строительные блоки химической промышленности . Нью-Йорк: Джон Уайли и сыновья.

[2] Л. Занг; Ю. Че; Дж. С. Мур (2008). «Одномерная самосборка плоских π-сопряженных молекул: адаптируемые строительные блоки для органических наноустройств». Акк. хим. Рез . 41 (12): 1596–1608. дои : 10.1021/ar800030w . ПМИД 18616298 .

[3] Ж. М. Дж. Фреше (2003). «Дендримеры и другие дендритные макромолекулы: от строительных блоков к функциональным сборкам в нанонауке и нанотехнологиях» . Дж. Полим. наук. Полим. Хим . 41 (23): 3713–3725. Бибкод : 2003JPoSA..41.3713F . дои : 10.1002/pola.10952 .

[4] ОК, Фарха; КД Маллиакас; М.Г. Канацидис; Дж. Т. Хапп (2010). «Контроль над катенацией в металлоорганических каркасах посредством рационального проектирования органического строительного блока». Дж. Ам. хим. Соц . 132 (3): 950–952. дои : 10.1021/ja909519e . ПМИД 20039671 .

[5] Эй Джей Кэрнс; Дж. А. Перман; Л. Войтас; В.Ч. Кравцов; М.Х. Алькорди; М.Эддауди; М.Ю. Заворотко (2008). «Супермолекулярные строительные блоки (SBB) и конструкция кристаллов: 12-связные открытые каркасы на основе молекулярного кубогемиоктаэдра». Дж. Ам. хим. Соц . 130 (5): 1560–1561. дои : 10.1021/ja078060t . ПМИД 18186639 .

[6] РС Ту; М. Тиррелл (2004). «Проектирование биомиметических сборок снизу вверх». Адв. Делив лекарств. Преподобный . 56 (11): 1537–1563. дои : 10.1016/j.addr.2003.10.047 . ПМИД 15350288 .

[7] Г. Шнайдер; М.-Л. Ли; М. Шталь; П. Шнайдер (2000). «Разработка молекулярной архитектуры de novo путем эволюционной сборки строительных блоков, полученных из лекарств». J. Comput.-Aided Mol. Дес . 14 (5): 487–494. Бибкод : 2000JCAMD..14..487S . дои : 10.1023/А:1008184403558 . ПМИД 10896320 . S2CID 12380240 .

[8] Дж. Ван; Т. Хоу (2010). «Анализ строительных блоков лекарственных препаратов и кандидатов на лекарства». Дж. Хим. Инф. Модель . 50 (1): 55–67. дои : 10.1021/ci900398f . ПМИД 20020714 . S2CID 24607262 .

[9] А. Ключик; Т. Попек; Т. Киёта; П. де Маседо; П. Стефанович; К. Лазар; Ю. Кониши (2002). «Эволюция лекарств: п-аминобензойная кислота как строительный блок». Курс. Мед. Хим . 9 (21): 1871–1892. дои : 10.2174/0929867023368872 . ПМИД 12369873 .

[10] Р.Брейнбауэр; И. Р. Веттер; Х.Вальдманн (2002). «От белковых доменов к кандидатам в лекарства - натуральные продукты как руководящие принципы разработки и синтеза библиотек соединений». Angewandte Chemie, международное издание . 41 (16): 2878–2890. doi : 10.1002/1521-3773(20020816)41:16<2878::AID-ANIE2878>3.0.CO;2-B . ПМИД 12203413 .

[11] Г. Шнайдер; У. Фехнер (2005). «Компьютерный дизайн молекул, подобных лекарствам, de novo». Нат. Преподобный Друг Дисков . 4 (8): 649–663. дои : 10.1038/nrd1799 . ПМИД 16056391 . S2CID 2549851 .

[12] А. Линуссон; Дж. Готфрис; Ф. Линдгрен; С. Уолд (2000). «Статистический молекулярный дизайн строительных блоков для комбинаторной химии». Дж. Мед. Хим . 43 (7): 1320–1328. дои : 10.1021/jm991118x . ПМИД 10753469 .

[13] Г. Шнайдер; Х.-Ж. Бём (2002). «Виртуальный досмотр и методы быстрой автоматизированной стыковки». Открытие наркотиков сегодня . 7 (1): 64–70. дои : 10.1016/S1359-6446(01)02091-8 . ПМИД 11790605 .

[14] А.Н. Шиванюк; Д.М. Волочнюк; И.В. Комаров; К.Г. Назаренко; Д.С. Радченко; А. Костюк; А.А. Томачев (2007). «Конформационно ограниченные монозащищенные диамины как каркасы для создания биологически активных соединений и пептидомиметиков» . Чимика Огги / Chemistry Today . 25 (3): 12–13.

[15] И. Мюгге (2003). «Критерии выбора лекарствоподобных соединений». Мед. Рез. Преподобный . 23 (3): 302–321. дои : 10.1002/мед.10041 . ПМИД 12647312 . S2CID 6236984 .

[16] Ф. В. Гольдберг; Дж. Г. Чайник; Т. Когей; MWD Перри; Н. П. Томкинсон (2015). «Разработка новых строительных блоков — это недооцененная стратегия улучшения качества смесей». Открытие наркотиков сегодня . 20 (1): 11–17. дои : 10.1016/j.drudis.2014.09.023 . ПМИД 25281855 .

[17] A.V. Tymtsunik; V.A. Bilenko; S.O. Kokhan; O.O. Grygorenko; D.M. Volochnyuk; I.V. Komarov (2012). "1-Alkyl-5-((di)alkylamino) Tetrazoles: Building Blocks for Peptide Surrogates". J. Org. Chem . 77 (2): 1174–1180. doi : 10.1021/jo2022235 . PMID 22171684 .

[18] «РЫНОК РАСТЕТ БЛОК ЗА БЛОКОМ. Фармацевтический бизнес по производству строительных блоков привлекает фирмы со всего мира». хим. англ. Новости . 89 (18): 16–18. 2011. doi : 10.1021/cen-v089n018.p016 .

[19] «Строительные блоки Мэйбриджа и реактивные промежуточные продукты» .

[20] «Строительные блоки: ключевые факты» .

[21] «Строительные блоки для открытия лекарств» .

[22] Лоу, Дерек (18 марта 2010 г.). «Хорошие поставщики – и другие ребята» .

[23] Дж. Дрюс (2000). «Открытие наркотиков: историческая перспектива». Наука . 287 (5460): 1960–1964. Бибкод : 2000Sci...287.1960D . дои : 10.1126/science.287.5460.1960 . ПМИД 10720314 .

[24] М. Шлоссер (2006). «CF3-содержащие ароматические и гетероциклические строительные блоки». Angewandte Chemie, международное издание . 45 (33): 5432–5446. дои : 10.1002/anie.200600449 . ПМИД 16847982 .

[25] VS Ярмолчук; OV Shishkin; VS Starova; OA Zaporozhets; О. Кравчук; S. Zozulya; IV Комаров; PK Mykhailiuk (2013). "Synthesis and Characterization of β-Trifluoromethyl-Substituted Pyrrolidines". Eur. J. Org. Chem . 2013 (15): 3086-3093. doi : 10.1002/ejoc.201300121 .

[26] И. Одзима (2009). Фтор в медицинской химии и химической биологии . Издательство Блэквелл. дои : 10.1002/9781444312096.fmatter .

[27] И.В. Комаров; А.О. Григоренко; А.В. Туров; В.П. Хиля (2004). «Конформационно-жесткие циклические α-аминокислоты в дизайне пептидомиметиков, пептидных моделей и биологически активных соединений» . Российское химическое обозрение . 73 (8): 785–810. Бибкод : 2004RuCRv..73..785K . дои : 10.1070/rc2004v073n08abeh000912 .

[28] O.O. Grygorenko; D.S. Radchenko; D.M. Volochnyuk; A.A. Tolmachev; I.V. Komarov (2011). "Bicyclic Conformationally Restricted Diamines". Chem. Rev . 111 (9): 5506–5568. doi : 10.1021/cr100352k . PMID 21711015 .

[29] С.Л. Шрайбер (2009). «Органическая химия: молекулярное разнообразие по замыслу» . Природа . 457 (7226): 153–154. Бибкод : 2009Natur.457..153S . дои : 10.1038/457153а . ПМИД 19129834 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]

[24]

[25]

[26]

[27]

[28]

[29]