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一種硒脲彈頭及其構(gòu)建方法與流程

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一種硒脲彈頭及其構(gòu)建方法與制造工藝

本發(fā)明屬于藥物化學(xué)領(lǐng)域,具體涉及一種含硒類化合物及其制備技術(shù)。



背景技術(shù):

作為一種主要的翻譯后修飾,賴氨酸側(cè)鏈酰基化及其去酰基化已在近年證明能有效地調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)被修飾蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能[1-3]。細(xì)胞內(nèi)蛋白賴氨酸側(cè)鏈酰基化及去酰基化是一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程,其中的酰基可以是較小的乙酰基(acetyl)也可以是較龐大的丁二酰基(succinyl)或十四酰基(myristoyl)。需要指出的是,根據(jù)現(xiàn)有的知識(shí),酰基化可以是酶催化的過(guò)程(比如被乙酰轉(zhuǎn)移酶家族成員(protein lysine acetyltransferases)所催化)[4]也可以是非酶催化的過(guò)程[5],而去酰基化是酶催化的過(guò)程,即被蛋白酰基賴氨酸去酰化酶家族成員(protein acyl-lysine deacylases)所催化[6-8]。

Sirtuin代表一類細(xì)胞內(nèi)蛋白酰基賴氨酸去酰化酶[7,8]。Sirtuin能催化NAD+和酰基賴氨酸的縮合,形成去酰化的產(chǎn)物以及煙酰胺(nicotinamide)和2’-O-AADPR。現(xiàn)有研究表明,除了組蛋白(histones),sirtuin也接受其它細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)作為天然底物[9]。從細(xì)菌到人類的各種活性生物體中均已發(fā)現(xiàn)了sirtuin[10]。酵母中的沉默信息調(diào)節(jié)蛋白2(Sir2)是所發(fā)現(xiàn)的首例sirtuin;它的蛋白乙酰賴氨酸去乙酰催化活性是在2000年被發(fā)現(xiàn)的[11]。迄今為止,哺乳類動(dòng)物和人體中已發(fā)現(xiàn)了7個(gè)sirtuin,即SIRT1,SIRT2,SIRT3,SIRT4,SIRT5,SIRT6,SIRT7。SIRT1,SIRT2和SIRT3均能有效地催化去除較小的乙酰基(acetyl)和較龐大的十四酰基(myristoyl);SIRT5能有效地催化去除丁二酰基(succinyl);SIRT6能有效地催化去除十四酰基(myristoyl)[1,7]。

Sirtuin催化的去酰化反應(yīng)已被證明能有效地調(diào)節(jié)一些非常重要的生命過(guò)程,比如基因轉(zhuǎn)錄,細(xì)胞凋亡,DNA損傷修復(fù),代謝[12-14],并且該去酰化反應(yīng)的抑制被認(rèn)為是當(dāng)今發(fā)展針對(duì)一些人類疾病(比如癌癥和代謝疾病)的一個(gè)重要新型策略[15-17]。Sirtuin抑制劑也應(yīng)能幫助更進(jìn)一步探索抑制sirtuin催化的去酰化反應(yīng)的治療潛力。

現(xiàn)有的sirtuin抑制劑主要由兩大途徑獲得[7,15,18]:化合物庫(kù)篩選(包括虛擬篩選)和sirtuin催化機(jī)制導(dǎo)向的設(shè)計(jì)。后者是由本申請(qǐng)發(fā)明人課題組(在美國(guó)Akron大學(xué)期間)和John M.Denu教授課題組(美國(guó)Wisconsin大學(xué)Madison分校)所開(kāi)拓的一個(gè)重要領(lǐng)域[19,20]。到目前為止,多種sirtuin催化機(jī)制導(dǎo)向的抑制劑所賴以發(fā)揮sirtuin抑制功效的催化機(jī)制導(dǎo)向的sirtuin抑制彈頭已被發(fā)現(xiàn)[7,18];但是在所有的彈頭當(dāng)中,目前只有硫脲彈頭能被sirtuin催化形成一個(gè)絕對(duì)不能夠被繼續(xù)催化轉(zhuǎn)化的中間體(即化學(xué)穩(wěn)定的異硫脲中間體);而其它的彈頭被sirtuin催化形成的中間體仍然能夠緩慢地被sirtuin繼續(xù)催化轉(zhuǎn)化形成終產(chǎn)物,以至于削弱對(duì)于sirtuin的抑制功效。然而,

硫的極化度和親核性相對(duì)于硒來(lái)說(shuō)都較小,所以硫脲彈頭在sirtuin催化下與NAD+的親核取代反應(yīng)的能力比硒脲要差,并且硫脲的抗氧化能力也比硒脲的要弱。

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技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的在于提供一種硒脲彈頭及其構(gòu)建方法,以提高之前報(bào)道的硫脲彈頭的極化度和親核性,且提高其抗氧化能力。

現(xiàn)已存在的sirtuin原型抑制彈頭及其衍生型彈頭主要包括硫酰基賴氨酸類(目前最強(qiáng)但是側(cè)鏈硫酰胺在體內(nèi)代謝后能呈現(xiàn)肝毒性)和硫脲類(也較強(qiáng),能避開(kāi)硫酰基賴氨酸的代謝毒性問(wèn)題,并且具有抗氧化功效)。為了更進(jìn)一步優(yōu)化硫脲類sirtuin抑制彈頭,本發(fā)明中發(fā)展了硒脲類sirtuin抑制彈頭。硫脲類(或者硒脲類)彈頭被sirtuin催化處理得到穩(wěn)定的異硫脲(或者異硒脲)中間體,以至于抑制sirtuin的催化活性。

為了解決以上技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明采用的具體技術(shù)方案如下:

一種硒脲彈頭的構(gòu)建方法,其特征在于包括以下步驟:

步驟一,甲酰胺充分溶解于經(jīng)過(guò)干燥的二氯甲烷(DCM)中,加入伯吉斯試劑,加熱回流反應(yīng)至完全反應(yīng),生成淡黃色液體;在所述淡黃色液體中加DCM稀釋后,加入蒸餾水分液,洗去過(guò)量的伯吉斯試劑以及相關(guān)副產(chǎn)物,得到有機(jī)層A;對(duì)所述有機(jī)層A加入飽和食鹽水分液,分離掉過(guò)量的水,得有機(jī)層B;在有機(jī)層B中加入無(wú)水硫酸鈉干燥處理,經(jīng)過(guò)濾、旋蒸后,得到產(chǎn)物一;在所述加熱回流反應(yīng)過(guò)程中,需要防止空氣中的水汽進(jìn)入反應(yīng)體系;甲酰胺與DCM的比例為1mmol比2ml~5ml;甲酰胺與伯吉斯試劑摩爾比為1:1.2~1.6;

步驟二,將產(chǎn)物一充分溶解于四氫呋喃(THF)中,加入三乙胺及硒粉并加熱回流至充分反應(yīng),生成深黃色液體;對(duì)所述深黃色液體使用硅藻土過(guò)濾,得濾液,經(jīng)旋干、稀鹽酸酸化后,加乙酸乙酯萃取兩次,得有機(jī)層C;對(duì)有機(jī)層C用蒸餾水洗去過(guò)量的酸后,再用飽和食鹽水分離掉過(guò)量的水,用無(wú)水硫酸鈉干燥,過(guò)濾取有機(jī)層并經(jīng)旋蒸后,得產(chǎn)物二;所述步驟二為無(wú)水無(wú)氧反應(yīng);產(chǎn)物一與THF的比例為1mmol比10ml~15ml;產(chǎn)物一與三乙胺及

硒粉的摩爾比是1比0.7比3;

所述產(chǎn)物二為R1-N=C=Se結(jié)構(gòu)通式(I);R1是甲基(CH3)或CH2CH2COOR2或或CH2-(CH)10-CH3、CH2-(CH)11-CH3、CH2-(CH)12-CH3、CH2-(CH)13-CH3、CH2-(CH)14-CH3中的任意一種;R2是任何烷基、芳基或芳烷基;

步驟三,將載體或帶有保護(hù)基團(tuán)的載體充分溶解于混合溶劑A中,第一次加入三乙胺,調(diào)pH至7~8,第二次加入三乙胺,再加入上述產(chǎn)物二,之后混勻,放置在零下80攝氏度4.5~5.5min以減緩初始反應(yīng)速率,然后在4攝氏度環(huán)境下充分反應(yīng),之后將反應(yīng)物濃縮然后直接用硅膠柱層析法或者高效液相色譜法(HPLC)純化,或使反應(yīng)物經(jīng)三氟乙酸處理后進(jìn)行冰乙醚沉降處理然后用高效液相色譜法(HPLC)純化;之后得到中間產(chǎn)物;所述的混合溶劑A為N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和超純水(ddH2O)的混合物,體積比為50:13;載體和混合溶劑A的比例關(guān)系為1mmol/15.75mL;所述的第二次加入三乙胺的量與載體的摩爾比為1:1;

步驟四,對(duì)上述中間產(chǎn)物進(jìn)行處理,使R1中的保護(hù)基團(tuán)離去,純化后,得到最終產(chǎn)物即帶有載體的硒脲彈頭。

所述的甲酰胺為R1NHCHO結(jié)構(gòu)通式(II);R1是甲基(CH3)或CH2CH2COOR2或或CH2-(CH)10-CH3、CH2-(CH)11-CH3、CH2-(CH)12-CH3、CH2-(CH)13-CH3、CH2-(CH)14-CH3中的任意一種;R2是任何烷基、芳基或芳烷基。

3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硒脲彈頭的構(gòu)建方法,其特征在于:所述步驟三中載體或帶有保護(hù)基團(tuán)的載體包含以下結(jié)構(gòu):

所述載體或帶有保護(hù)基團(tuán)的載體為:

一種根據(jù)所述的構(gòu)建方法得到的帶有載體的硒脲彈頭,其特征在于具有下列結(jié)構(gòu)通式(III):

R1是甲基(CH3)或CH2CH2COOH或CH2CH2COOR2或或

CH2-(CH)10-CH3、CH2-(CH)11-CH3、CH2-(CH)12-CH3、CH2-(CH)13-CH3、CH2-(CH)14-CH3中的任意一種;R2是任何烷基、芳基或芳烷基。

所述的帶有載體的硒脲彈頭,其特征在于所述結(jié)構(gòu)通式(III)為具有以下結(jié)構(gòu)通式(IV)的化合物:

R1是甲基(CH3)或CH2CH2COOH或CH2CH2COOR2或或

CH2-(CH)10-CH3、CH2-(CH)11-CH3、CH2-(CH)12-CH3、CH2-(CH)13-CH3、CH2-(CH)14-CH3中的任意一種;R2是任何烷基、芳基或芳烷基。

所述的帶有載體的硒脲彈頭,其特征在于所述結(jié)構(gòu)通式(III)為具有以下結(jié)構(gòu)通式(V)的化合物:

R1是甲基(CH3)或CH2CH2COOH或CH2CH2COOR2或或

CH2-(CH)10-CH3、CH2-(CH)11-CH3、CH2-(CH)12-CH3、CH2-(CH)13-CH3、CH2-(CH)14-CH3中的任意一種;R2是任何烷基、芳基或芳烷基。

所述的帶有載體的硒脲彈頭,其特征在于所述結(jié)構(gòu)通式(III)為具有以下結(jié)構(gòu)通式(VI)的化合物:

R1是甲基(CH3)或CH2CH2COOH或CH2CH2COOR2或或

CH2-(CH)10-CH3、CH2-(CH)11-CH3、CH2-(CH)12-CH3、CH2-(CH)13-CH3、CH2-(CH)14-CH3中的任意一種;R2是任何烷基、芳基或芳烷基。

所述的帶有載體的硒脲彈頭,其特征在于所述結(jié)構(gòu)通式(III)為具有以下結(jié)構(gòu)通式(VII)的化合物:

R1是甲基(CH3)或CH2CH2COOH或CH2CH2COOR2或或

CH2-(CH)10-CH3、CH2-(CH)11-CH3、CH2-(CH)12-CH3、CH2-(CH)13-CH3、CH2-(CH)14-CH3中的任意一種;R2是任何烷基、芳基或芳烷基。

所述的帶有載體的硒脲彈頭,其特征在于所述結(jié)構(gòu)通式(III)為具有以下結(jié)構(gòu)通式(VIII)的化合物:

R1是甲基(CH3)或CH2CH2COOH或CH2CH2COOR2或或

CH2-(CH)10-CH3、CH2-(CH)11-CH3、CH2-(CH)12-CH3、CH2-(CH)13-CH3、CH2-(CH)14-CH3中的任意一種;R2是任何烷基、芳基或芳烷基。

以上所述任意一項(xiàng)的化合物在制備所有sirtuin催化活性抑制劑中的用途。

本發(fā)明具有有益效果。因?yàn)槲攘蛴兄叩臉O化度以至于更強(qiáng)的親核性,所以通過(guò)本發(fā)明的構(gòu)建方法得到的硒脲彈頭比之前報(bào)道的硫脲彈頭更容易進(jìn)行sirtuin催化的第一步與NAD+的親核取代反應(yīng),以及比硫脲彈頭具有更強(qiáng)的抗氧化能力。所以本發(fā)明的硒脲類sirtuin抑制彈頭比硫脲類的sirtuin抑制彈頭更優(yōu)越。硒脲類sirtuin抑制彈頭的發(fā)展將極大地促進(jìn)發(fā)展有效的sirtuin抑制劑作為新型的治療人類疾病的藥物。

附圖說(shuō)明

圖1中從左到右分別為含有硒脲類SIRT5,SIRT1/2/3,SIRT6抑制彈頭的三個(gè)抑制劑。

圖2為本發(fā)明的硒脲類SIRT5抑制劑的合成方案。

圖3為本發(fā)明的硒脲類SIRT1/2/3抑制劑的合成方案。

圖4為本發(fā)明的硒脲類SIRT6抑制劑的合成方案。

圖5為本發(fā)明的另一個(gè)硒脲類SIRT5抑制劑的合成方案。

具體實(shí)施例

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。需要指出的是,本發(fā)明人課題組在之前的工作中(參見(jiàn):Zang,W.;Hao,Y.;Wang,Z.;Zheng,W.Bioorg.Med.Chem.Lett.2015,25,3319-3324;Liu,J.;Zheng,W.Org.Biomol.Chem.2016,14,5928-5935)運(yùn)用了圖1中的肽骨架將硫脲類的抑制彈頭裝入以評(píng)估各個(gè)彈頭的sirtuin抑制強(qiáng)度,所示的三個(gè)彈頭的硫脲版是本申請(qǐng)發(fā)明人課題組之前所發(fā)現(xiàn)的最強(qiáng)的硫脲類SIRT5,SIRT1/2/3,SIRT6抑制彈頭,所以這些同樣的肽骨架也被用于裝入硒脲類sirtuin抑制彈頭以評(píng)估它們對(duì)于sirtuin的抑制強(qiáng)度,如圖1所示。

實(shí)施例1.一個(gè)含有硒脲類SIRT5抑制彈頭的抑制劑(圖1)的化學(xué)合成。該化合物的合成過(guò)程如圖2所示,具體步驟如下:

步驟一.3mmol H3COOC(CH2)2NHCHO溶于15ml的DCM中,加3.6mmol伯吉斯試劑,回流反應(yīng)2h,生成黃色液體;加10ml的DCM稀釋,用10ml蒸餾水分液兩次,棄水層;5ml的飽和食鹽水分液,保留有機(jī)層。往有機(jī)層中加入無(wú)水硫酸鈉干燥,經(jīng)過(guò)濾,旋蒸,得到產(chǎn)物一。

步驟二.將產(chǎn)物一充分溶解于30ml的四氫呋喃(THF)中,加入三乙胺及0.48g硒粉加熱回流至充分反應(yīng),生成深黃色液體;對(duì)所述深黃色液體使用硅藻土過(guò)濾,得濾液,經(jīng)旋蒸、稀鹽酸酸化后,再加乙酸乙酯萃取兩次,得有機(jī)層;對(duì)有機(jī)層繼續(xù)用蒸餾水洗去過(guò)量的酸后,再用飽和食鹽水分離掉過(guò)量的水,用無(wú)水硫酸鈉干燥,過(guò)濾取有機(jī)層并經(jīng)旋蒸后,得產(chǎn)物二。所述步驟二為無(wú)水無(wú)氧反應(yīng)。

步驟三.稱取0.02mmol賴氨酸三聚體,加三乙胺調(diào)pH到7,再加入2.8 l三乙胺。同時(shí)取5μl的產(chǎn)物二溶于250μlDMF和65 l水的混和溶劑中。所配制的兩個(gè)溶液混合后,先在零下80攝氏度存放4.5min,然后在4攝氏度反應(yīng)2h,之后用冰乙醚沉降得到產(chǎn)物三。

步驟四.將產(chǎn)物三溶解于甲醇125μl和超純水42μl的混合溶劑中,加入2.1mg氫氧化鋰一水合物(LiOH·H2O),混合均勻,放置在零下80攝氏度4.5min以減緩初始反應(yīng)速率,然后在4攝氏度環(huán)境下充分反應(yīng),鹽酸酸化后進(jìn)行冰乙醚沉降處理并使用高效液相色譜法(HPLC)純化,得到硒脲類SIRT5抑制彈頭及含有它的硒脲類SIRT5抑制劑。

實(shí)施例2.一個(gè)含有硒脲類SIRT1/2/3抑制彈頭的抑制劑(圖1)的化學(xué)合成。該化合物的合成過(guò)程如圖3所示,具體步驟如下:

步驟一.2mmol CH3NHCHO溶于6ml的DCM中,加3mmol伯吉斯試劑,回流反應(yīng)2h;加5ml的DCM稀釋,用5ml蒸餾水分液兩次,棄水層;2ml飽和食鹽水分液,保留有機(jī)層。有機(jī)層中加入無(wú)水硫酸鈉干燥,經(jīng)過(guò)濾,旋蒸,得到產(chǎn)物一。

步驟二.將產(chǎn)物一充分溶解于24ml四氫呋喃(THF)中,加入三乙胺及0.72g硒粉加熱回流5h,生成粗品;對(duì)所述粗品使用硅藻土過(guò)濾,得濾液,經(jīng)旋整、稀鹽酸酸化后,再加乙酸乙酯萃取兩次,得有機(jī)層;對(duì)有機(jī)層繼續(xù)用蒸餾水洗去過(guò)量的酸后,再用飽和食鹽水分離掉過(guò)量的水,用無(wú)水硫酸鈉干燥,過(guò)濾取有機(jī)層并經(jīng)旋蒸后,得產(chǎn)物二。所述步驟二為無(wú)水無(wú)氧反應(yīng)。

步驟三.稱取0.02mmol賴氨酸三聚體,加三乙胺調(diào)pH到7,再加入2.8 l三乙胺。同時(shí)取5μl的產(chǎn)物二溶于250μlDMF和65 l水的混和溶劑中。所配制的兩個(gè)溶液混合后,先在零下80攝氏度存放5min,然后在4攝氏度反應(yīng)2h,之后用冰乙醚沉降產(chǎn)物并使用高效液相色譜法(HPLC)純化,得到硒脲類SIRT1/2/3抑制彈頭及含有它的硒脲類SIRT1/2/3抑制劑。

實(shí)施例3.一個(gè)含有硒脲類SIRT6抑制彈頭的抑制劑(圖1)的化學(xué)合成。該化合物的合成過(guò)程如圖4所示。

步驟一.通過(guò)固相多肽合成(SPPS)的方法,側(cè)鏈完全保護(hù)的五肽被接在MBHA樹(shù)脂上。

步驟二.經(jīng)1%的TFA/DMF溶液處理,中間位置的賴氨酸側(cè)鏈被選擇性地脫保護(hù)釋放出游離的氨基。

步驟1a.1mmol H3C(CH2)11NHCHO溶于10ml的DCM,加1.6mmol伯吉斯試劑,回流反應(yīng)3h;加5ml的DCM稀釋,用15ml蒸餾水分液兩次,棄水層;10ml飽和食鹽水分液,保留有機(jī)層;有機(jī)層中加入無(wú)水硫酸鈉干燥,經(jīng)過(guò)濾,旋蒸,得到產(chǎn)物一。

步驟1b.將產(chǎn)物一充分溶解于15ml四氫呋喃(THF)中,加入0.97ml三乙胺及0.24g硒粉加熱回流至充分反應(yīng),生成粗品;對(duì)所述粗品使用硅藻土過(guò)濾,得濾液,經(jīng)旋蒸、稀鹽酸酸化后,再加乙酸乙酯萃取兩次,得有機(jī)層;對(duì)有機(jī)層繼續(xù)用蒸餾水洗去過(guò)量的酸后,再用飽和食鹽水分離掉過(guò)量的水,用無(wú)水硫酸鈉干燥,過(guò)濾取有機(jī)層并經(jīng)旋蒸后,得產(chǎn)物二。所述步驟1b為無(wú)水無(wú)氧反應(yīng)。

步驟三.取5μl的產(chǎn)物二溶于250μl DMF和65 l水的混和溶劑中,然后將此溶液與步驟二得到的樹(shù)脂混合,先在零下80攝氏度存放5.5min,之后在4攝氏度反應(yīng)2h,然后樹(shù)脂用DMF和DCM洗滌,并用真空泵干燥,得到仍連接在樹(shù)脂上的含有硒脲類SIRT6抑制彈頭的側(cè)鏈完全保護(hù)的五肽。

步驟四.步驟三得到的干燥樹(shù)脂與TFA/DCM/H2O的混合溶劑混勻,在室溫反應(yīng)4h后過(guò)濾,濾液經(jīng)旋蒸濃縮后用冰乙醚沉降產(chǎn)物并使用高效液相色譜法(HPLC)純化,得到硒脲類SIRT6抑制彈頭及含有它的硒脲類SIRT6抑制劑。

實(shí)施例4.另一個(gè)含有硒脲類SIRT5抑制彈頭的抑制劑的化學(xué)合成。該化合物的合成如圖5所示,具體過(guò)程如下:

步驟一.3mmol H3COOC(CH2)2NHCHO溶于15ml的DCM中,加3.6mmol伯吉斯試劑,回流反應(yīng)2h,生成黃色液體;加10ml的DCM稀釋,用10ml蒸餾水分液兩次,棄水層;5ml飽和食鹽水分液,保留有機(jī)層;有機(jī)層中加入無(wú)水硫酸鈉干燥,經(jīng)過(guò)濾,旋蒸,得到產(chǎn)物一。

步驟二.將產(chǎn)物一充分溶解于30ml四氫呋喃(THF)中,加入三乙胺及0.48g硒粉加熱回流至充分反應(yīng),生成深黃色液體;對(duì)所述深黃色液體使用硅藻土過(guò)濾,得濾液,經(jīng)旋蒸、稀鹽酸酸化后,再加乙酸乙酯萃取兩次,得有機(jī)層;對(duì)有機(jī)層繼續(xù)用蒸餾水洗去過(guò)量的酸后,再用飽和食鹽水分離掉過(guò)量的水,用無(wú)水硫酸鈉干燥,過(guò)濾取有機(jī)層并經(jīng)旋蒸后,得產(chǎn)物二。所述步驟二為無(wú)水無(wú)氧反應(yīng)。

步驟三.取5μl的產(chǎn)物二溶于250μl DMF和65 l水的混合溶劑中,然后將此溶液與0.02mmol如圖5所示的環(huán)肽混合,先在零下80攝氏度存放4.5min,之后在4攝氏度反應(yīng)2h,旋蒸后得到產(chǎn)物三。

步驟四.產(chǎn)物三與TFA/DCM/H2O的混合溶劑混勻,在室溫反應(yīng)4h后旋蒸濃縮,之后用冰乙醚沉降產(chǎn)物并使用高效液相色譜法(HPLC)純化,得到產(chǎn)物四。

步驟五.產(chǎn)物四然后溶解于甲醇125μl和超純水42μl的混合溶劑中,加入2.1mg氫氧化鋰一水合物(LiOH·H2O),混合均勻,放置在零下80攝氏度4.5min以減緩初始反應(yīng)速率,然后在4攝氏度環(huán)境下充分反應(yīng),鹽酸酸化后進(jìn)行冰乙醚沉降處理并使用高效液相色譜法(HPLC)純化,得到最終產(chǎn)物即另一個(gè)含有硒脲類SIRT5抑制彈頭的抑制劑。

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