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Desmethyl Macrolides: Synthèse et E valorisation de la 4,8,10-Tridesmethyl Telithromycin

L’émergence rapide de bactéries résistantes aux antibiotiques représente une grave menace pour la santé publique.i Le problème est aggravé par la forte baisse des laboratoires pharmaceutiques qui mènent des programmes de recherche antimicrobiens actifs; Pour répondre à ce besoin, nous avons lancé un programme de conception de médicaments à base de structure dans lequel des analogues desméthyl (c.-à-d., CH3 → H) de l’antibiotique macrolide de troisième génération télithromycine (2 ) sont préparés par synthèse chimique (figure ​ (figure1) .1). Dans ce document, nous rapportons la synthèse et l’évaluation biologique de la 4,8,10-trithméthyl télithromycine (3) contre des bactéries de type sauvage et résistantes aux macrolides.Figure 1Structures de l’érythromycine (1), de la télithromycine (2) et du nouvel analogue 4, 8,10-trithméthyl télithromycine (3) .Tous les antibiotiques macrolides ciblent le ribosome bactérien et inhibent de manière réversible la sous-unité 50S en se liant au centre de la peptidyl transférase, bloquant ainsi la synthèse des protéines.iii La télithromycine (2) est un médicament semisynthétique de troisième génération dérivé de l’antibiotique macrolide classique erythromycin (1) et a été utilisé dans la clinique depuis 2004. Les mécanismes de résistance aux antibiotiques macrolide entrent dans trois catégories principales: (1) modification enzymatique du médicament, (2) efflux de drogue de la cellule codée par les gènes MEF, et (3) une modification ribosomique résultant de la N-méthylation de ribonucléotides de résidus critiques pour la liaison (par exemple A2058) ou de mutations ponctuelles (par exemple, A2058G). Les cétolides de troisième génération ont largement abordé les deux premiers problèmes tout en demeurant sensibles aux modifications ribosomiques.iii, ivLe raisonnement derrière notre stratégie de desméthylation repose sur des données structurelles obtenues par Steitz et ses collègues qui ont co-cristallisé avec succès divers médicaments macrolides avec de grandes sous-unités ribosomales mutantes. l’archeon Haloarcula marismortui (Hm) .v Contrairement aux eubactéries possédant une adénine en 2058, toutes les archées possèdent une guanine (numérotation d’Escherichia coli) et ne lient pas efficacement les macrolides 1 et 2 région. Cependant, une mutation ponctuelle de la guanine en adénine à la position 2058 de l’ARNr 23S (c.-à-d. G2058A) a rendu les mutants sensibles aux antibiotiques, permettant la structure de la télithromycine (2) liée au mutant HmA2058 à 2,6 Å résolution à obtenir (Figure ​ (Figure2A) .2A). À partir de ces données, Steitz a soutenu que chez les bactéries, les mutations A2058G confèrent une résistance due à un choc stérique du groupe amino de la guanine 2058 avec le méthyle C4 du médicament (Figure 2B, 2B, les deux en rouge). , nous émettons l’hypothèse que le remplacement du groupe méthyle en C4 dans 2 avec de l’hydrogène devrait soulager ce choc stérique et offrir ainsi un moyen d’aborder la résistance aux antibiotiques découlant de la mutation.Figure 2 (A) Interactions télithromycine et A2058 dans Hm avec des distances choisies dans Angströms (Steitz et al., PDB = 1YIJ). (B) Les conséquences stériques de la mutation A2058G.Pour accéder rapidement aux analogues pour les tests biologiques en facilitant la synthèse, nous avons d’abord ciblé 4,8,10-trithméthyl télithromycine (3). Avant d’entreprendre notre campagne de synthèse, nous avons examiné les conséquences conformationnelles du remplacement des groupes méthyle de la télithromycine (2) par des hydrogènes (Figure 33). Figure 3 Analyse du pharmacophore échantillonné de la télithromycine (2, ligne continue) ) et l’analogue 3 (ligne pointillée) .A priori, l’élimination de tout groupe méthyle de l’échafaudage macrolactone à 14 membres de la télithromycine (2) a deux conséquences majeures qui ont un impact direct: (1) les changements conformationnels causés par l’élimination du syn-pentane interactions qui servent à polariser la structure de treillis de diamant modifiée Celzen de Perun classique et (2) la perte de contributions potentielles de van der Waals (Δ GvdW) à la liaison globale.vi Pour répondre à la première, nous avons utilisé l’échantillon conformationnellement pharmacophore (CSP) protocole qui utilise la dynamique moléculaire pour examiner la distribution des distances (Figure 33A − D) .vii Alors que les distributions de l’analogue desméthyl (3, lignes pointillées) diffèrent de l’analogue de la télithromycine (2, lignes pleines), l’analogue 3 fait des conformations d’échantillon qui chevauchent 2, suggérant que 3 peut lier le ribosome. Pour tester notre hypothèse et sonder les conséquences d’une stratégie de déméthylation, nous avons utilisé la synthèse chimique pour accéder au matériel. évaluation biologique (c.-à-d., concentrations minimales inhibitrices ou CMI) .viii La synthèse totale de la 4,8,10-trithméthyltrithithromycine (3) est illustrée dans le schéma 1.Schéma 1Synthèse de la 4,8,10-Tridesméthyl télithromycine (3) Nous avons commencé avec la préparation du diol connu 10 par l’intermédiaire de l’aldéhyde connu 8 (schéma 1) .ix oxydation de Swern du 3-benzyloxy-propanol disponible dans le commerce (11), addition de 2-propényl MgBr et de l’orthoester de Johnson − le réarrangement a permis d’obtenir 12 en 48% de rendement global. Réduction de l’ester et protection de l’alcool nouvellement formé comme éther de tert-butyldiméthylsilyle (TBS) fourni 13 (78% de rendement sur deux étapes) .xii Sharpless dihydroxylation (mélange AD – β) établi la stéréochimie requise des hydroxyles à C5 et C6 dans 91% de rendement (er > 20: 1) .xiii, xiv Protection sélective de l’alcool secondaire C5 avec du chlorure de triéthylsilyle (TESCl) suivie par la méthylation de l’alcool C6 tertiaire avec Me3OBF4 et Proton Sponge offert 14 dans 80 % sur deux étapes.xv Hydrogénolyse de l’éther benzylique (rendement de 85%) suivie par l’oxydation de Swern fourni aldéhyde 15, qui a été soumis à une réaction aldol Evans avec 16 pour régler la stéréochimie à C2 et C3.xvi Dans le cas, l’aldol souhaité le produit 17 a été obtenu avec un rendement de 78% (dr > 20: 1) sur deux étapes. Protection de l’aldol avec TBSOTf et élimination de l’acide fixé auxiliaire 18 avec un rendement de 85% (deux étapes). L’estérification chimiosélective de Yamaguchi de 18 et de diol 10 a donné l’ester 19 avec un rendement de 78%. Pour préparer la macroketolactone de 14 membres, nous avons employé une stratégie de métathèse de fermeture de cercle (RCM) établie par Kang.xvii. Le TBS éther chimiosélectivement avec du fluorure de tétrabutylammonium (TBAF) et de l’AcOH pour fournir un alcool (rendement de 60%, borsm à 86%) qui a été oxydé en aldéhyde avec le periodinane de Martin (DMP) .xviii L’addition de vinyl MgBr et de L’oxydation par DMP a donné une vinylcétone 20 avec un rendement global de 60%. Traitement de la diénone 20 avec 20% en moles Le catalyseur de deuxième génération de Grubbs a produit le RCM désiré, donnant la macroketolactone 21 en rendement de 90% (borsm) .xixPour installer chimiquement la désosamine en position C5, il était critique de (1) réduire la cétone C9 pour éviter la cétalisation avec l’hydroxyle en C5 et (2) protéger l’hydroxyle tertiaire en C12 pour éviter une glycosylation indésirable.xx Vers ces objectifs, la cétone C9 a d’abord été soumise à une réduction de Luche. La silylation des hydroxyles en C9 et C12 avec TESOTf et le traitement subséquent avec l’acide p-toluènesulfonique (PTSA) ne laissaient sélectivement subsister que l’hydroxyle C12 tertiaire protégé (52% de rendement sur trois étapes). Silylation chimiosélective de l’alcool C9 allylique avec TESCl fourni 22, qui a été soumis à une glycosylation avec un donneur connu de thiopyrimidine désosamine 23 (rendement de 50% sur deux étapes) sous l’action d’AgOTf et de 2,6-di-t-Bu-4-Me -pyridine (DTBMP) .xxi, 100 Le clivage à médiation par le fluorure des silyléthers à l’oxydation C9, C12 et DMP a donné la macroketolactone 24 glycosylée (rendement de 84% sur deux étapes). Le jeu final pour l’analogue desméthyl 3 a commencé avec une séquence utilisée par Aventisxxii pour préparer les oxazolidinones C12 et C12 développées à l’origine par Baker et ses collaborateurs chez Abbott.xxiii L’activation de l’alcool en C12 avec du NaH et du carbonyldiimidazole (CDI) et un traitement avec l’aminé primaire 25 (xxiv) ont produit une séquence aza-Michael de carbamoylation / intramoléculaire en tandem pour produire stéréosélectivement de l’oxazolidinone 26 avec un rendement global de 35%. L’élimination de l’éther TBS C3 avec du difluorotriméthylsilicate de tris (diméthylamino) sulfonium (TAS-F) a été réalisée avec un rendement de 70%. Xyv Corey 𢈒 l’oxydation de Kim a fourni la cétone en C3; La méthanolyse du carbonate de méthyle sur C2 ′ -position de désosamine délivrée 4,8,10-trithméthyl télithromycine (3) en 45% de rendement sur deux étapes.xxvi Avec l’analogue desméthyl 3 en main, nous l’avons testé contre plusieurs souches bactériennes de E. coli et de Staphylococcus aureus en utilisant la télithromycine (2) comme comparateur (Tableau 1). Tableau 1 Valeurs de Concentration Minimale Inhibitrice (MIC) en μ g / mL pour le 4,8,10-Tridesmethyl Analogue (3) et la Télithromycine ( 2) Alors que les deux souches résistantes (entrées 1 et 5) n’étaient sensibles à aucun des deux macrolides, les deux types de E. coli sauvages et A2058G (entrées 2 et 3) ont été inhibés par l’analogue 3 et la télithromycine (2). De plus, l’analogue desméthyl 3 était moins puissant que la télithromycine (2) d’un facteur 64 (entrées 2 et 3). Comme décrit, cela peut être dû à la flexibilité conformationnelle de 3 vis – à -vis 2, en plus de la perte de contacts de van der Waals à C4, C8 et C10. Curieusement, l’analogue desméthyl 3 était plus puissant que la télithromycine (2) contre la souche clinique de S. aureus UCN14 avec une mutation A2058T (entrée 4) .xxvii Ces résultats démontrent que la simplification structurelle (ie, la synthèse orientée fonction) xxviii et / ou l’édition moléculaire xxixix d’antibiotiques établis peut aboutir à des analogues ayant une activité améliorée contre les mutants ribosomaux A2058T. En conclusion, nous avons préparé la 4,8,10-tridesméthyl télithromycine (3), un analogue desméthyl de l’antibiotique cétolide télithromycine (2), par synthèse chimique. . Nous avons été en mesure de préparer un total de 12,1 mg d’analogue 3 dans 23 opérations (42 étapes dans l’ensemble, 31 étapes dans la plus longue séquence linéaire), qui s’est avéré inhiber la croissance bactérienne. En outre, notre analogue était plus puissant que la télithromycine contre un mutant A2058T. Bien que les données sur la bioactivité ne soutiennent pas directement notre hypothèse initiale, la synthèse et l’évaluation des analogues de la télithromycine portant le méthyle en C8 et C10 sont nécessaires pour résoudre ce problème. Nous travaillons actuellement à cette fin. Les résultats seront rapportés en temps voulu.