超强甲基化，此中有真意：一种新型甲基化试剂问世

来源：学术经纬

甲基（-CH3）在生物活性分子中普遍存在，根据美国亚利桑那大学Jόn Njarðarson教授团队统计的“2018年前200位的药品”，一半以上的药物分子至少包含一个甲基基团。

甲基化反应在糖、多肽、核酸、生物碱以及药物分子的结构修饰中得到广泛的研究。在设计候选药物时，甲基化修饰通常用来改善药物分子的生物活性及物理特性。

有时人们会在药物的代谢热点附近修饰甲基，例如临床用于治疗高胆固醇血症、冠心病的药物simvastatin，其侧链酯基α位修饰另一个甲基后，受位阻效应影响，代谢速率有所降低，因而可延长其半衰期，增加药物作用时间。相反，如果候选药物的半衰期过长，可能通过甲基化引入新的代谢热点缩短其半衰期。

此外，甲基化过程还能改变候选药物分子的溶解度、提高药物分子的脱靶选择性，甚至还可以将激动剂转变为拮抗剂等。而在生命科学领域，DNA、RNA的甲基化修饰在基因编辑及调控、疾病诊断等方面发挥重要的作用。发展高效的甲基化方法便显得尤为重要。

▲甲基化修饰（加重部分）对候选药物分子的药效优化（图片来源：参考资料[2]）

甲基化反应常需借助甲基化试剂，简单经典的试剂包括CH3I、(CH3)2SO4、CH3OTs等；随后人们经过改进，发展了不同类型、结构复杂的甲基化试剂，如Meerwein盐、锍盐、卤鎓盐、甲基三氮烯类甲基化试剂，用于不同结构分子的甲基化。

德国柏林自由大学（Freie Universitӓt Berlin）化学与生物化学研究所的Sebastian Riedel教授在知名化学期刊《德国应用化学》（Angew. Chem. Int. Ed.）上报道了一种新型的甲基化试剂：二甲基氯鎓盐[Me2Cl][Al(OTeF5)4]·MeCl（1·MeCl）。这种试剂可以通过简单的一锅法高效合成，分离得到的固体可以在室温条件下使用，还能实现克量级大规模的制备。这是一种超强亲电甲基化试剂，甚至可以实现极弱碱的甲基化。

目前，操作简单的超强亲电甲基化试剂仍旧有限，已知的超强亲电甲基化试剂包括溶于液态SO2或无水HF的MeF/SbF5、Me(CHB11Me5X6) (X = Cl, Br)。前者可在低温条件下结晶为[MeSO2][SbF6]，但由于SbF5具有较强的Lewis酸性和氧化性，这种试剂的适用范围十分有限。后者适用的底物虽然得到了一定的扩展，但很难实现大规模的制备。

Sebastian Riedel教授发展的超强亲电甲基化试剂便克服了以上问题，这种试剂受到他们前期发展的超强Brønsted酸[ArH][Al(OTeF5)4](Ar = o-C6H4F2)的启发。AlEt3与HOTeF5在邻二氟苯（oDFB）中混合便可一步得到[ArH][Al(OTeF5)4]，这种超强Brønsted酸可实现克量级大规模的制备。早期的研究证明，氯鎓阳离子盐[Me2Cl]+具有很强的甲基化能力，可通过CH3Cl与超强Brønsted酸混合形成，1·MeCl便应运而生。

1·MeCl的制备过程同样十分简单，在-40 ℃条件下，作者将HOTeF5加入AlEt3的CH3Cl溶液中，5分钟后体系由黄色变为无色，减压蒸馏除去过量的CH3Cl并进一步干燥，便可得到[Me2Cl][Al(OTeF5)4]（1）白色粉末固体。

▲超强甲基化试剂1的制备（图片来源：参考资料[1]）

这种固体可以在室温下稳定存在，即使几天后也不会发生明显的分解，并可在-40 ℃的温度下保存数周。

▲超强甲基化试剂1的性状（图片来源：参考资料[1]）

为了探究该试剂的甲基化能力，作者选择了亲核性及碱性均很弱的不同底物参与反应，并通过核磁共振波谱分析跟踪反应进行的情况，发现P(CF3)3、PF3、CH3X (X = Br, I)均可有效地发生甲基化，形成相应的[MeP(CF3)3]+、[MePF3]+以及[Me2X]+物种。其中[MePF3]+首次通过波谱分析手段得以观测，由此也侧面说明，1相比于以往报道的超强甲基化试剂具有更强的甲基化能力。

▲1对不同弱碱的甲基化（图片来源：参考资料[1]）

整体来看，Sebastian Riedel教授报道的[Me2Cl][Al(OTeF5)4]既避免了在体系中引入酸性及氧化性强的Lewis酸，又可以实现大规模生产，相比以往发展的超强亲电甲基化试剂具有不可取代的优势。

参考资料

[1] Sebastian Hӓmmerling et al., (2019) A very strong methylation agent: [Me2Cl][Al(OTeF5)4].  Angew. Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.201904007

[2] Heike Schönherr et al., (2013) Profound methyl effects in drug discovery and a call for new C-H methylation reactions. Angew. Chem. Int. Ed. DOI: 10.1002/anie.201303207

[3] Yuval Dor et al., (2018) Principles of DNA methylation and their implications for biology and medicine. Lancet. DOI: 10.1016/S0140-6736(18)31268-6