Une brève discussion sur la synthèse chimique des médicaments oligonucléotidiques et des réactifs phosphorés-CTPPA

(Réactifs phosphore-CTPPA :2-Cyanoéthyl N,N,N',N'-tétraisopropylphosphorodiaMidite N° CAS : 102691-36-1)

Le domaine des médicaments à base d’acide nucléique a attiré une attention considérable ces dernières années. L'approbation et le lancement de médicaments à base d'acide nucléique se sont accélérés, et un certain nombre de ces médicaments susceptibles de devenir des produits à succès ont publié des données cliniques, couvrant des domaines tels que les maladies cardiovasculaires et métaboliques, les maladies du foie et diverses maladies rares. Au premier semestre 2025, un total de 22 petits médicaments à base d'acide nucléique (y compris ceux déjà retirés du marché) avaient été approuvés pour la commercialisation à l'échelle mondiale, comprenant 13 médicaments ASO, 7 médicaments à base d'ARNsi et 2 médicaments à base de ligand-.

En termes de classification, les médicaments ASO représentent la plus grande part, avec 13 médicaments commercialisés représentant 59,09 % du total. Viennent ensuite les médicaments à ARNsi, avec 7 médicaments commercialisés représentant 31,81 %. Du point de vue des indications, 17 médicaments ciblent les maladies génétiques rares, 3 se concentrent sur les maladies ophtalmiques, 1 s'adresse aux maladies cardiovasculaires et 1 cible les complications hématologiques en oncologie. La répartition des indications présente un modèle de « maladies rares comme objectif principal, avec des avancées dans plusieurs domaines ». Il est évident que l’application clinique des petits médicaments à base d’acide nucléique s’étend progressivement au-delà du domaine des maladies rares pour s’étendre à d’autres domaines pathologiques.

Avec la recherche croissante sur les médicaments à base d'acide nucléique, la production à grande échelle de divers médicaments oligonucléotidiques deviendra progressivement une tendance future, parmi lesquels la synthèse chimique est la principale méthode de synthèse d'oligonucléotides à chaîne courte. Après plus d'un demi-siècle de développement, les méthodes de synthèse chimique des oligonucléotides ont évolué de la méthode initiale au phosphodiester, à la méthode au phosphotriester et à la méthode au phosphite, puis à la méthode au phosphoramidite actuellement mature. Semblable à la synthèse peptidique, la synthèse des oligonucléotides peut également être divisée en synthèse en phase solution - et synthèse en phase solide - sous un autre angle. Cet article présente les « réactifs phosphore » les plus couramment utilisés et leurs applications dans la synthèse des monomères nucléosidiques.

Figure 1 Réactifs phosphitylants et réactifs activateurs

Dans la synthèse des oligonucléotides, la préparation de monomères nucléosidiques est une étape indispensable. Actuellement, il existe deux principaux réactifs de phosphitylation largement utilisés pour synthétiser divers monomères nucléosidiques : l'un est le 2-cyanoéthyle N,N-diisopropylchlorophosphoramidite (1) [1] ; l'autre est la bis(diisopropylamino)(2-cyanoéthoxy)phosphine (2) (Figure 1) [2]. 2-Cyanoéthyl N,N-diisopropylchlorophosphoramidite (1) présente la réactivité la plus élevée et se condense facilement avec les alcools. En revanche, la bis(diisopropylamino)(2-cyanoéthoxy)phosphine (2) nécessite une activation in situ catalysée par des réactifs faiblement acides tels que le tétrazole avant de pouvoir subir une condensation avec des alcools (Figure 1). D'un point de vue pratique, le 2-cyanoéthyl N,N-diisopropylchlorophosphoramidite (1) est plus cher que la bis(diisopropylamino)(2-cyanoéthoxy)phosphine (2). En raison de sa réactivité élevée, le 2-cyanoéthyl N,N-diisopropylchlorophosphoramidite (1) est plus sujet à la dégradation, ce qui rend son utilisation et son stockage peu pratiques. Il a également tendance à introduire des impuretés supplémentaires au cours de la réaction, ce qui entraîne une pureté et un rendement moins idéaux. Par conséquent, la bis(diisopropylamino)(2-cyanoéthoxy)phosphine (2) est actuellement le réactif phosphitylant le plus couramment utilisé dans la préparation de monomères nucléosidiques, et elle est souvent abrégée en « réactif phosphore ».

Figure 2 Mécanisme de réaction de la phosphitylation catalysée par le tétrazole-

Dans le processus de condensation entre les « réactifs phosphorés » et les alcools, une quantité stoechiométrique ou sous-stoechiométrique d'un réactif activateur est généralement ajoutée. Les réactifs activateurs les plus couramment utilisés comprennent le tétrazole, le 4,5-dicyanoimidazole et le trifluoroacétate de pyridinium [3,4]. Actuellement, le mécanisme de la réaction de condensation entre les « réactifs phosphorés » et les alcools catalysés par le tétrazole a été étudié en profondeur [5-7].

La réaction se déroule comme suit : d'abord, le « réactif phosphore » subit une protonation ; ensuite, la diisopropylamine est remplacée par le tétrazole ; par la suite, le tétrazole est remplacé par l'alcool (Figure 2). Parmi ces étapes, la substitution de la diisopropylamine par le tétrazole est l'étape déterminante-.

Parmi les trois réactifs activateurs mentionnés ci-dessus, le tétrazole possède la plus forte acidité (pKa=4.89) [3], comparable à celle de l'acide acétique (pKa=4.74). En revanche, le 4,5-dicyanoimidazole (pKa=5.20) [3] et le trifluoroacétate de pyridinium (pKa=5.23) ​​[3] présentent une acidité plus faible.

Étant donné que le groupe 5'-hydroxyle dans les monomères nucléosidiques est généralement protégé par le groupe acide-labile 4,4'-diméthoxytrityle (DMT), l'utilisation du tétrazole peut s'accompagner d'une réaction secondaire de déprotection du DMT. Par conséquent, le 4,5-dicyanoimidazole (pKa=5.20) et le trifluoroacétate de pyridinium (pKa=5.23) sont parfois des choix plus idéaux.

De plus, Koch et al. rapporté que lorsque le 4,5-dicyanoimidazole est utilisé comme réactif activateur, une conversion complète peut être obtenue avec seulement 0,7 équivalents du réactif. En revanche, l’utilisation de plus d’un équivalent est sujette à la formation de sous-produits dimères [4].

Propriétés du « Réactif phosphore -CTPPA »

Le « réactif phosphore » est un liquide incolore ou jaune pâle avec un point d'ébullition relativement élevé (115 degrés/0,6 Torr). Il est sensible à la fois à l'oxygène et à l'humidité et a tendance à se dégrader facilement lors de la distillation sous vide, ce qui rend la production à grande échelle de ce produit difficile. Parallèlement, en raison de ses propriétés particulières, le contrôle de la qualité du réactif phosphore pose également des difficultés importantes. Pour les utilisateurs, après chaque utilisation, le réactif doit être protégé à l’azote et conservé dans un dessicateur. Cette pratique peut prolonger la durée de vie du réactif.

Notre société est engagée dans la R&D et la production de réactifs au phosphore depuis près d'une décennie, accumulant une vaste expérience dans la fabrication et les tests du produit. Actuellement, nous pouvons fournir un "réactif phosphore" de haute pureté-à l'échelle du kilogramme. De plus, nous proposons également des produits connexes tels que le tétrazole et le 4,5-dicyanoimidazole. Nous invitons les amis ayant des besoins pertinents à nous contacter (Tableau 1).

Tableau 1 Produits pertinents fabriqués et vendus par notre société

Références

[1] Sinha, ND ; McManus, J. ; Köster, H. Nucleic Acids Research 1984, 12, 4539.

[2] Nielsen, J. ; Taagaard, M. ; Marugg, JE et coll. Recherche sur les acides nucléiques 1986, 14, 7391.

[3] Sanghvi, YS; Guo, Z. ; Pfundheller, HM et al. Développement de la recherche sur les procédés organiques 2000, 4, 175.

[4] Pedersen DS ; Rosenbohm C. ; Koch T. Synthèse 2002, 802.

[5] Nurminen, EJ; Mattinen, JK ; Lönnberg, H. Journal of Chemical Society, Perkin Transactions 2, 1998, 162.

[6] Berner, S. ; Mühlegger, K. ; Seliger, H. Nucleic Acids Research 1989, 17, 853.

[7] Dahl, BM; Nielsen, J. ; Dahl, O. Recherche sur les acides nucléiques 1987, 15, 1729.