Epotilon adalah suatu makrosiklik lakton kelas baru yang menarik oleh karena daya aktivasinya sebagai anti kanker. Senyawa makrolida ini diisolasi pertama kali oleh kelompok Höfle dari Myxobacterium Sorangium cellulosum strain 90 yang diambil dari Sungai Zambezi Afrika Selatan. Berbagai uji biokimia mengunkapkan bahwa epotilon lebih potensial dibandingkan taksol dengan efek samping lebih kecil. Setelah konfigurasi absolut epotilon A (I) dan B (2) dipublikasikan oleh Höfle, dan kawan-kawan, total sintesis epotilon dan turunanya secara intensif telah dilakukan. Publikasi pertama sintetis epotilon total oleh Danishefsky dan kawan-kawan, diikuti oleh Nicolou dan kawan-kawan, dan Shinzer dan kawan-kawan. Meskipun masing-masing kelompok mempunyai strategi tersendiri, ketiga kelompok tersebut menggunakan reaksi-reaksi olefin-metatesis, makrolaktonisasi, dan aldol sebagai reaksi-reaksi penyambung.
Berikut merupakan struktur-struktur epotilon A, B, C, D, E, dan F :
Nama epotilon tersusun dari unit-unit yang terdapat didalamnya, yaitu: epoksida, tiazol, dan keton. Epotilon pertama kali ditemukan oleh ilmuan kelompok penelitian bioteknologi (GBF) Braunschweig yang dipimpin oleh ahli mikrobiologi Hans Reichenbach dan ahli kimia Gerhard Höfle. Epotilon diisolasi dari ekstrak jaringan jenis Mycobakterium Sorangium Sellulosum So ce 90 yang pertama kali ditemukan pada tahun 1985 di tepi dasar sungai Sambesi, Afrika Selatan. Ekstrak jaringan dari Mycobakterium ini memperlihatkan aktivitas biologi dalam tes skrining yang sesuai. Struktur-struktur molekul epotilon telah ditetapkan dengan metode spektroskopi dan analisis kristalografi sinar-X.
Salah satu fenomena yang menarik adalah ternyata bahwa walaupun epotilon dan taksol mempunyai struktur yang berbeda, namun epotilon mengikat mikrotubulin pada tempat yang sama, dan bahkan dapat menggantikan taksol pada daerah ikatannya. Pada Tubulin assay’s menunjukkan bahwa epotilon A (1) aktifitasnya sama dengan paklitaksel, tetapi epotilon B (2) ternyata lebih aktif 2000-5000 kali. Sejak penemuan mekanisme aktivitas taksol, hampir 20 tahun yang lalu, epotilon merupakan bahan pertama yang memperlihatkan efek stabilisasi mikrotubulin yang sama, walaupun telah dilakukan penelitian secara intensif. Perusahaan Merck telah menyelidiki aktifitas epotilon dan taksol pada tubulin dan mikrotubulin dan memperlihatkan bahwa terjadinya polimerisasi menurun dari urutan berikut ini: epotilon B (2) > epotilon A (1) > taksol.
Suatu penelitian dari Altmann,dkk. (2000) terhadap aktivitas epotilon sebagai anti-proliferatif memperlihatkan bahwa epotilon merupakan zat penghambat yang kuat untuk pertumbuhan sel pada berbagai macam sel kanker manusia. Epotilon B (2) bekerja lebih kuat daripada paklitaksel (6-25 lipat) dan epotilon A (1) yang juga mempunyai aktifitas yang luar biasa. Epotilon kemampuannya lebih unggul mencegah pembiakan sel kanker manusia daripada paklitaksel. Umumnya, epotilon dapat digunakan sebagai obat kanker biasa sekalipun sel-sel kanker itu telah resisten. Aktifitasnya terhadap sel-sel kanker dan tumor sebagai obat yang konstan menunjukkan bahwa epotilon memberi arti sebagai klinik yang potensial dimasa mendatang.
HUBUNGAN STRUKTUR DAN AKTIFITAS EPOTILON
Pada awal penelitian mengenai epotilon, tidak diketahui bagian mana di dalam molekul yang relefan dan bagian mana yang tidak relefan dengan aktivitas biologisnya. Setelah ratusan turunan epotilon disintesis dengan waktu yang relatif tidak lama, berikut aktifitasnya, dapat dijelaskan hubungan antara struktur epotilon dan aktifitas biologisnya. Gambar berikut menjelaskan suatu iktisar hubungan struktur dan aktifitas epotilon yang berasal dari data publikasi. Di dalam struktur epotilon dapat ditemukan empat daerah yang sangat berguna sehubungan dengan aktifitas biologisnya.
Setelah konfigurasi absolut epotilon A (1) dan B (2) dipublikasikan oleh Höfle, dkk., maka dimulailah suatu aktivitas penelitian yang intensif terhadap sintesis total epotilon dan turunannya. Sintesis total pertama dari epotilon A dipublikasikan oleh Danishefsky pada 1996 yang diikuti kedua kelompok lainnya setelah beberapa minggu kemudian, yaitu kelompok Nicolaou dan kelompok Schinzer. Pada tahun 1977 Danishefsky juga berhasil melakukan sintesis total epotilon B (2). Sintesis epotilon juga telah dilakukan oleh Mulzer, et al., Bijoy, et al., Carreira, E. M., et al., Thomas, et al. dan Ermolenko, et al.
Schinzer, D., dkk menguraikan strateginya yang lebih konvergen, yang dibangun dari tiga unit-unit struktur 61, 62 dan 63 melalui reaksi aldol, esterifikasi atau makrolaktonisasi, dan olefin metatesis-epoksidasi. Oleh karena itu, dapat dibedakan berbagai strategi Schinzer, terutama urutan penyambungan A, B dan C, sementara itu unit strukturnya disintesis dengan metodenya sendiri.
Pada sintesis total epotilon A (1), segmen etil keton 61 diperoleh dari suatu allilasi Brown, dan 1,3-propanadiol 64 digunakan sebagai zat awal. Selanjutnya, dilakukan proteksi diol sebagai asetonid, ozonolisis ikatan rangkap dua penambahan dua atom C dengan etilmagnesiumbromida dan oksidasi dengan menggunakan TPAP/NMO 61. Sintesis etil keton 61 yang stereoselektif ini dirakit dari aldehida 70 dan (S)-HYTRA [(S)-(-)-2-hidroksi-1,2,2-trifenilasetat] 71 sebagai pengarah (auxiliar) melalui reaksi aldol. Aldolproduk 72 yang diperoleh memiliki kemurrnian optik yang sangat tinggi (96% de). Aldehida 70 diperoleh dari etil-α-bromo-isobutirat 68 melalui empat tahapan reaksi. Perubahan α-bromo-isobutirat 68 menjadi ester 69 berhasil dilakukan dengan menambahkan 3-pentanon melalui reaksi Reformatsky. Eliminasi ester 69, reduksi produk ester dengan LAH dan oksidasi alkohol dengan DMSO menghasilkan aldehida 70. Diol 73 diproteksi sebagai asetonid dan ozonolisis ikatan ganda memberikan etil keton 61 dalam bentuk kristal.
Dalam sintesis 63a, 63b dan 63c digunakan strategi yang berbeda-beda. ε-Kaprolakton 74 dibuka pada kondisi basa, alkohol diproteksi dengan TBDMS, kemudian direaksikan dengan molekul Auxiliar-Evans (4S)-4-isopropil-2-oksazilidinon. Metilasi diastereoselektif oksazolidinon 75, reduksi dengan LAH, kemudian diikuti dengan oksidasi-Swern memberikan aldehid 63a.
Sintesis yang efisien untuk struktur 63b dan 63c dimulai dengan senyawa 76 atau 77. Melalui allilasi diastereoselektif, reduksi, proteksi gugus, hidroboronasi-iodinasi dan pelepasan oksazolidinon diperoleh aldehid 63b atau 63c.
Berikut merupakan Sintesis unit struktur 61 kedua dari Schinzer, dkk.
Berikut merupakan Sintesis unit struktur 63a dari Schinzer, dkk.
Sintesis fragmen tiazol 62 dimulai dengan aldehid 65 atau (S)-asam maleat. Metode pertama adalah gugus propenil diperoleh melalui reaksi-Grignard dan alkohol yang diinginkan diperoleh melalui pemisahan rasemat-Sharpless dengan kemurnian enantiomer 80%. Metil keton 75 diperoleh melalui proteksi gugus dan pembentukan ikatan ganda yang oksidatif. Tiazolfosfonat 76 direaksikan dengam metil keton 75 pada kondisi Wittig-Horner-Emmons. Selanjutnya, dilakukan deproteksi gugus TBS dengan menambahkan HF dalam asetonitril dan alkohol diosidasi dengan pereaksi Dess-Martin-Periodinan. Pembentukan ikatan ganda alilik melalui reaksi-Wittig dan deproteksi gugus memberikan unit struktur 62.
Metode alternatif untuk sintesis unit struktur 62 diperoleh dari senyawa 77, yang dirakit melalui reduksi-Boran dan siklisasi dengan katalisator asam lakton. Setelah sililasi adisi metillitium dan setelah dilakukan sililasi baru diperoleh suatu keton, yang dirakit melalui transformasi senyawa 78. Akhirnya, reaksi Wittig memberikan segmen tiazol 62b.
Melalui strategi olefin metatesis untuk sintesis total epotilon dari Schinzer, dkk.,. pertama-tama segmen 61 dan 63 digabung melalui reaksi aldol (B). Ini berasal dari asetonid 61 yang enolatnya bereaksi pada –78 °C dengan aldehid 63 dan memberikan produk aldol 85a dan 85b, kemudian diesterifikasi dengan fragmen tiazol 62a menjadi senyawa prametatesis 87a atau 87b (C). Penutupan lingkar dilakukan dengan reaksi olefin-metatesis (A) dengan katalisator Grubbs 21 dan diperoleh senyawa 88a atau 88b. Deproteksi gugus dari isomer-Z memberikan epotilon C (3) atau D (4), yang kemudian diepoksidasi membentuk epotilon A (1) dan B (2) sebagai akhir dari total sintesis epotilon dari Schinzer.
Berikut Merupakan Sintesis unit struktur 63b dan 63c dari Schinzer, dkk.
Gambar Sintesis fragmen tiazol 62b dari Schinzer, dkk:
Gambar Sintesis total Schinzer untuk epotilon A (1) dan B (2) melalui metatesis-olefin :
Strategi makrolaktonisasi sintesis epotilon dari Schinzer pertama-tama dilakukan penggabungan unit struktur 62b dan 63c dengan menggunakan katalisator-Palladium (A). Deproteksi gugus dan oksidasi dengan pereaksi Dess-Martin-Periodinan memberikan aldehid 89, yang dengan etil keton 61 Reaksi ini menghasilkan isomer-syn anti-Felkin 90 sebagai produk utama (9:1) dengan rendemen 94%. Setelah deproteksi gugus dan trisililasi triol, penutupan lingkar dilakukan melalui makrolaktonisasi membentuk epotilon B (2).
Gambar Strategi makrolaktonisasi yang konvergen untuk sintesis epotilon B (2) oleh Schinzer, dkk :
Sumber :
Muharram. 2009. Strategi Sintesis Total Senyawa Epotilon: Suatu Senyawa Aktif Baru Yang Potensial Sebagai Anti-Kanker. Jurnal Chemica. (10) 48-65.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar