综述：钯催化合成小分子表观遗传抑制剂作为抗癌疗法

《Journal of Enzyme Inhibition and Medicinal Chemistry》：Palladium-catalysed synthesis of small-molecule epigenetic inhibitors as anticancer therapeutics

这篇综述（2020-2025）系统阐述了钯催化偶联反应在表观遗传药物发现中的关键应用，重点关注C-C/C-N键的精准构筑，用于合成针对DNA甲基转移酶(DNMT)、组蛋白去乙酰化酶(HDAC)、增强子同源盒(EZH2)、含溴结构域和超末端结构域(BET)蛋白等靶点的小分子抑制剂、双靶点抑制剂及蛋白降解靶向嵌合体(PROTACs)，旨在为下一代抗癌表观遗传疗法的设计和合成提供前瞻性框架。

　　

在当今药物研发领域，过渡金属催化，特别是钯催化，已成为构筑药物分子骨架不可或缺的“利器”。它能够高效、高选择性地构建C-C和C-N键，这对于合成结构复杂的生物活性分子至关重要。表观遗传调控，涉及DNA甲基化、组蛋白修饰等可遗传但不改变DNA序列的过程，其失调是癌症的普遍特征。因此，开发能够靶向表观遗传“书写器”（如DNMT、EZH2）、“擦除器”（如HDAC、LSD1）和“阅读器”（如BET蛋白）的小分子抑制剂，成为极具前景的抗癌策略。这篇综述聚焦于过去五年（2020-2025）的进展，系统梳理了钯催化反应如何作为“手与手套”般的完美联盟，驱动着小分子表观遗传抑制剂的合成与发现。

表观遗传靶点与用于构建小分子表观遗传抑制剂的钯催化

在真核细胞中，基因组被精心包裹成染色质，其结构和可及性动态调控基因表达。这一过程主要由表观遗传机制介导，包括DNA甲基化、组蛋白修饰、核小体重塑和非编码RNA相互作用。这些机制由“书写器”、“阅读器”和“擦除器”协同调控。在癌症中，表观基因组被深刻扰乱，表现为广泛的DNA低甲基化、肿瘤抑制基因启动子特异性高甲基化、异常的组蛋白修饰谱和染色质重塑酶失调。

关键的抗癌表观遗传靶点包括：

1. 1.
   DNA和RNA甲基化动态：DNA甲基转移酶(DNMTs)催化胞嘧啶甲基化，而TET酶介导主动去甲基化。针对DNMT的抑制剂阿扎胞苷和地西他滨已获FDA批准。同时，RNA的N6-甲基腺苷(m⁶A)修饰也受到精细调控，其失调与癌症相关。
2. 2.
   染色质和基因表达的表观遗传调控：组蛋白翻译后修饰(PTMs)，如乙酰化（由组蛋白乙酰转移酶HATs和组蛋白去乙酰化酶HDACs调控）和甲基化（由组蛋白甲基转移酶HMTs和组蛋白去甲基化酶HDMs调控），动态影响染色质状态。FDA已批准多个靶向这些酶的药物，如HDAC抑制剂伏立诺他、罗米地辛，EZH2抑制剂他泽司他，以及靶向BET蛋白的抑制剂等。
3. 3.
   非编码RNA作为表观遗传调节因子：microRNAs(miRNAs)、长链非编码RNAs(lncRNAs)和环状RNAs(circRNAs)通过多种机制调控基因表达，其失调参与肿瘤发生。

钯催化反应，特别是交叉偶联反应，因其高化学选择性、官能团耐受性和可扩展性，在合成结构复杂的表观遗传抑制剂中扮演了核心角色。多个FDA批准的药物，其合成路线的关键步骤都依赖于钯催化。例如：

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  他泽司他 (Tazemetostat)：首个FDA批准的EZH2抑制剂，其合成中关键的C-C键形成步骤使用了四(三苯基膦)钯(0)[Pd(PPh₃)₄]催化的Suzuki-Miyaura偶联反应，以71%的产率高效构建了芳基片段。
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  帕比司他 (Panobinostat)：一种泛HDAC抑制剂，其合成中利用Pd(OAc)₂催化的Heck偶联反应构建了关键的芳基-烯烃中间体，为后续药效团的组装奠定了基础。
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  贝利司他 (Belinostat)：另一种泛HDAC抑制剂，其合成路线同样包含Pd(0)催化的Heck偶联步骤，以高区域和立体选择性引入了碳-碳双键。

这些实例强有力地证明了钯催化在构建具有临床价值的表观遗传抑制剂骨架中的不可替代性。

氯化钯(II)(PdCl₂)及相关催化剂辅助构建的表观遗传抑制剂

PdCl₂及其衍生物，如Pd(dppf)Cl₂（含1,1'-双(二苯基膦)二茂铁配体），是交叉偶联反应中应用广泛的多功能催化剂。它们在合成多种表观遗传抑制剂中发挥了关键作用。

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  选择性BET抑制剂：研究者利用Pd(dppf)Cl₂催化的Suzuki偶联作为最后一步，高效合成了选择性BRD4 BD2抑制剂，该化合物在急性髓系白血病(AML)细胞系和小鼠异种移植模型中显示出显著的抗肿瘤活性。
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  HDAC抑制剂与双靶点策略：通过PdCl₂(dppf)催化的Suzuki反应，可以将多样化的芳基/杂芳基硼酸连接到嘌呤等母核上，用于系统探究结构-活性关系，从而发现高效的HDAC抑制剂。更进一步，利用Pd(dppf)Cl₂（用于Suzuki偶联）和Pd₂(dba)₃（用于Buchwald-Hartwig酰胺化）等催化剂的组合，研究者成功构建了多种双靶点抑制剂，如FGFR/HDAC、EZH2/HDAC、SHP2/HDAC、PI3K/Akt/mTOR-HDAC、PARP/EZH2等抑制剂。这些双靶点抑制剂旨在克服耐药性、获得协同疗效，并在临床前模型中显示出比单药治疗更优的抗肿瘤效果。
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  EZH2抑制剂及其PROTAC：基于他泽司他结构，通过Pd(dppf)Cl₂催化的Suzuki反应引入丙烯酰胺单元，得到了可共价结合EZH2的强效抑制剂。同样，通过Suzuki反应将EZH2配体与他泽司他、E3连接酶配体连接，合成了能有效降解EZH2/PRC2复合物的PROTAC分子。
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  LSD1抑制剂：通过连续的Pd(dppf)Cl₂和Pd(OAc)₂催化的Suzuki偶联反应，可以分步在苯并呋喃或吲哚骨架上引入不同芳基，从而发现强效的LSD1抑制剂，并在肺癌异种移植模型中验证了其体内活性。
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  p300/CBP抑制剂：Pd(dppf)Cl₂催化的Suzuki偶联被用于快速构建p300/CBP HAT抑制剂或溴结构域抑制剂的中间体。此外，通过将p300/CBP抑制剂与E3连接酶配体连接，也成功开发出了能降解p300/CBP蛋白的PROTAC。

除了Suzuki偶联，Pd(PPh₃)₂Cl₂催化的Sonogashira偶联（形成碳-碳三键）和Heck偶联（形成碳-碳双键）也在构建特定抑制剂中起到关键作用，例如用于合成BET-PROTAC的中间体，以及构建包含炔烃或烯烃链接臂的双靶点（如微管/HDAC）抑制剂。

乙酸钯辅助合成小分子表观遗传抑制剂

乙酸钯[Pd(OAc)₂]是另一种常用的钯催化剂前体，易于在反应中原位还原为具有催化活性的Pd(0)物种，在多种交叉偶联反应中表现出高效性。

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  在合成HDAC抑制剂的研究中，Pd(OAc)₂被成功用于Heck偶联反应，将丙烯酸酯单元连接到氮杂卓并喹唑啉酮骨架上，无需额外添加膦配体即以高收率获得关键中间体，最终衍生出对KRAS和EGFR突变肺癌细胞系具有强效抑制活性的HDAC6选择性抑制剂。

总结与展望

钯催化反应，凭借其无与伦比的精准性和多样性，已成为推动表观遗传抗癌药物发现的引擎。从经典的Suzuki、Heck、Sonogashira偶联到Buchwald-Hartwig酰胺化，这些方法使得药物化学家能够高效构建复杂的杂环、功能化芳环和制药相关的骨架，用以靶向DNMT、HDAC、EZH2、BET、LSD1等一系列关键表观遗传靶点。

成功的钯催化转化，尤其是对于结构复杂的底物，需要多方面的优化策略。配体（单齿、大位阻、双齿、强σ供体）的明智选择至关重要，因为它控制着钯配合物的反应性、选择性和稳定性。碱（无机碱和有机碱）的筛选影响着去质子化步骤，而溶剂（极性非质子、弱极性或绿色替代溶剂）的优化则关乎催化剂稳定性和配体溶解度。对反应条件的系统优化已经使得催化剂负载量得以降低，反应可持续性得到改善，并实现了对表观活性支架的后期多样化，用于合成选择性/非选择性/双靶点抑制剂、降解剂和PROTAC。

本综述不仅系统梳理了钯催化方法学在表观遗传药物发现中的应用，还将其与靶点结合及生物学验证相结合，为学术界和工业界研究人员设计高效、可扩展且具有生物学影响力的表观遗传疗法提供了实用的路线图。随着新型钯催化剂和绿色催化工艺的不断涌现，钯催化必将继续在下一代抗癌表观遗传疗法的创新中发挥不可或缺的作用。