Medicinal Chemistry: The Design of Oxamniquine



So guys, I was struggling these few days to find a pharmacophore identification of this drug *ghez* But then I realized oxamniquine is such an interesting topic to talk about…so this is what I’ve summarized from an amazing book , check it out!

Oxamniquine is an important drug in developing countries, and is used in the treatment of schistosomiasis (Bilharzia). The disease is caused by small flatworms called schistosomes which are contracted by swimming or wading in infected water. The parasites can rapidly penetrate human skin in the larval form and once they are in the blood supply, the larvae develop into adult flatworms. The females then produce eggs that become trapped in organs and tissues, leading inflammation and a long debilitating disease that can last up 20 years. 

How oxamniquine are made?
In 1964 Pfizer initiated a project initiated a project aimed at developing an orally active, non-toxic that would be effective as a single dose against all three pathogenic strains. Lucanthone was chosen as the lead compound because it was orally active and it was decided to try simplifying the structure to see whether  the tricyclic system was necessary. Several compound were made-the most interesting structure wa one where two rings had been removed (Figure below).


This gave a compound called mirasan which retained the right-hand aromatic ring containing the methyl and β-aminoethylamino side chains para to each other. Varying subtituents showed that an electronegative chloro substituent, positioned where the sulphur atom had been was beneficial to activity. By now, the structure of the compound had been altered significantly from mirasan. When this is the case it is advisable to check whether past result still hold true. Therefore mirasan’s bicyclic structure are modified by varying substituents and substitution  pattern on the aromatic ring and by varying alkyl subtituents on the amino group. Chains were also extended to search for other possible binding regions.

The results and possible conclusions were as follows:

  • It was possible to vary substituents on the aromatic ring, but the substitution pattern itself could not be altered and was essential for activity
  •  Replacing the chloro substituent with more electronegative substituents improved activity, with the nitro group being the best substituents. A strongly electron-deficient aromatic ring would pull the cyclic nitrogen’s lone pair of electrons into the ring, thus reducing its basicity and might alter the pka of the drug.


  • The best activities were found if the amino group on the side chain was secondary rather than primary or tertiary



  • The alkyl group on this nitrogen could be increased up to four carbon units with a corresponding increase in activity



  • Branching of the alkyl chain increased activity because its increases van der Waals interaction to a hydrophobic region of the binding sit. Alternatively, the lipophilicity of the drug might be increased



  • Putting a methyl group on the side chain eliminated activity (Conformational blocking)



  • Extending the length of the side chain by an extra methylene group eliminated activity


The optimum structure based on these result was structure III. It has one asymmetric center and as one might expect, the activity was much greater for one enantiomer than it was for other. Therefore, the methyl group on III was replaced by a hydroxymethylene group to give oxamniquine. It was proposed that the new hydroxyl group may be involved in an extra hydrogen bonding interaction with the binding site. 


 How oxamniquine are work?
Oxamniquine inhibit nucleic acid synthesis in schistosomal cells. The mechanism of action is thought to involve prior activation of the drug by a sulphotransferase enzyme that is present in parasitic cells, but not in mammalian cells. Once oxamniquine is bound to the active site of the schistosomal enzyme, the hydroxyl is converted to a sulphate ester. The ester is a much better leaving group than the originally hydroxyl group, and so the molecule is now set up to dissociate. The structure that is formed is an alkylating agent which alkylated the DNA of the parasite and prevents DNA replication. Therefore, oxamniquine is acting as a prodrug which is activated by the parasitic sulphotransferase enzyme.

Reference:
Patrick, G.L., 2017. An introduction to medicinal chemistry, sixth edition. United Kingdom: Oxford University Press. 



QUESTION BOX:
1.    Apa itu lead compound?
2.    Berdasarkan artikel diatas sintesis oxamniquine didasarkan pada obat lama yang dimodifikasi strukturnya, lantas apakah pada dasarnya oxamniquine dapat dimodifikasi lagi?
3.    Bagaimana pengaruh lipofilitas terhadap absorbsi obat ini?

Submit your answer below!

 

Komentar

  1. Mengapa grup ester lebih mudah meninggalkan molekul dibandingkan dengan grup hidroksil?

    BalasHapus
    Balasan
    1. menurut saya ini terkait dengan ikatan hidrogen yang dimiliki gugus OH yang ikatannya cukup kuat. Bagaimana menurut dayang?

      Hapus
  2. lead compound, merupakan senyawa aktif yang dapat di temukan pada tanaman, mikroorganisme dan hewan yang dapat digunakan untuk pengobatan, namun biasanya lead compound ini punya toksisitas dan efek samping yang tinggi, jadi diperlukan modifikasi.
    pengaruh lipofilitas tergantung dari reseptor yang ada, bila terdapat reseptor cavity, contohnya, yang bersifat hidrofobik. maka akan mudah berikatan dengan reseptor dan mudah diabsorpsi pula

    mohon dikoreksi jika ada yang keliru,

    BalasHapus
    Balasan
    1. wah saya tertarik dengan jawaban ivo, berarti lead compound dari Oxamniquine kan luchantone, karena luchantone ini cukup toksik dan kurang aktif jika diminum P.O makanya dimodifikasi ya...

      untuk memulai modifikasi vo, berarti kita harus tau lead compound nya dulu kan?

      Hapus
    2. iya kak mau menambahkan jadi benar yang pertama identifikasi dulu senyawa aktif baru alias Lead Compound (senyawa induk), langkah ke 2 optimasi jadi efek samping dan toksisitas yang tinggi akan dimodifikasi dan menghasilkan Analog. Nah kalo udah dapet analog yang ES rendah di uji dan dievaluasi dulu secara farmakokinetik dan farmasetik supaya sesuai dengan pemakaian klinis dan bisa disintesis dalam jumlah besar

      Hapus
  3. Assalamualaikum cinn , menurut saya untuk pertanyaan obat nomor 2 . Jawabannya yaa sepertinya oxamniquine dapat di modifikasi lagi

    BalasHapus
    Balasan
    1. tapi oxamniquine dipaparkan sudah cukup efektif mengobati schistosomiasis tan, selain itu juga oxamniquine juga punya profil absorbsi yang cukup baik. bagaimana menurut tania?

      Hapus
    2. mungkin modifikasi masih dibutuhkan untuk mengurangi efek samping dari oxamniquine, walupun absorbsinya baik

      Hapus
  4. cindra saya akan mencoba menjawab pertanyaan nmr 1 , mohon dikoreksi jika salah
    Senyawa penuntun atau lead compound adlah struktur senyawa yang memiliki aktivitas biologis dapat berupa efek terapetik, toksik, atau regulator fisiologik, yang tentu saja memiliki sasaran target yang dipilih dengan mekanisme tertentu. Dijelaskan bahwa tidak hanya efek terapetik saja atau untuk pengobatan saja, tapi yang memiliki efek toksik juga dapat dijadikan sebagai senyawa penuntun

    BalasHapus
    Balasan
    1. hai feny, terimakasih jawabannya sangat membantu

      menurut feny, untuk memulai modifikasi obat berarti kita harus tau lead compound nya dulu ya?

      Hapus
  5. saya akan mncoba mnjwb prtnyaan nmr 3 mnrt saya semakin lipofil smkin lambat absorbsi dr obat ini

    BalasHapus
    Balasan
    1. terkait tanggapan ana, smakin lipofil maka akan smakin mudah molekul melewati membran, bukankah bgitu

      Hapus
    2. iya benar sekali sindy, saya juga berpendapat demikian
      justru jika makin lipofil makin mudah masuk membran ya

      Hapus
  6. Untuk pertanyaan no 3, suatu kelipofilan obat tentu akan mempengaruhi mudah atau tidaknya zat aktif obat diabsorbi. Apabila dikaitkan dengan tingakt absorbsi maka semakin lipofil maka zat aktif obat akan semakin mudah di absorbsi. Namun kelipofilan juga akan sangat mempengaruhi mudah atau tidaknya suatu zat aktif obat untuk di eliminasi dari tubuh manusia.

    BalasHapus
  7. Jawaban nomor 1 yaitu Senyawa penuntun atau lead compound adlah struktur senyawa yang memiliki aktivitas biologis dapat berupa efek terapetik, toksik, atau regulator fisiologik, yang tentu saja memiliki sasaran target yang dipilih dengan mekanisme tertentu. Dijelaskan bahwa tidak hanya efek terapetik saja atau untuk pengobatan saja, tapi yang memiliki efek toksik juga dapat dijadikan sebagai senyawa penuntun. Mudah saja, senyawa yang memiliki efek toksik tersebut, dimodifikasi sedemikian rupa hingga akhirnya memiliki aktivitas yang kita inginkan, sesungguhnya kita juga sudah mengetahui perbedaan obat dengan zat toksik, pada dosis tertentu suatu zat toksik dapat dijadikan sebagai obat.

    BalasHapus
    Balasan
    1. wah terimakasih tanggapannya ya sholeha

      Hapus
    2. saya setuju dengan pendapat kak ines, selain itu lead compound juga merupakan senyawa yang digunakan sebagi pangkal tolak modifikasi molekul.

      Hapus
  8. Untuk pertanyaan nomor 3, lipofilitas akan mempengaruhi pemasukan obat kedalam membran kareba obat yabg lipofil akan mudah memasuki membran

    BalasHapus
    Balasan
    1. dan lebih cepat absorbsi nya ya aji, jadi lebih cepat berefek

      Hapus
  9. 1 lead compound adlah struktur senyawa yang memiliki aktivitas biologis dapat berupa efek terapetik, toksik, atau regulator fisiologik, yang tentu saja memiliki sasaran target yang dipilih dengan mekanisme tertentu.

    BalasHapus
  10. Saya akan menjawab No 1 kak Cind
    Dimana lepas compound atau yang di sebut dengan Senyawa penuntun merupakan senyawa yang digunakan sebagai Pangkal Tolak modifikasi molekul.

    BalasHapus
  11. jawaban no 1
    lead compound, merupakan senyawa aktif yang dapat di temukan pada tanaman, mikroorganisme dan hewan yang dapat digunakan untuk pengobatan, namun biasanya lead compound ini punya toksisitas dan efek samping yang tinggi, jadi diperlukan modifikasi

    BalasHapus
  12. pertanyaan no 1
    lead compound, merupakan senyawa aktif yang dapat di temukan pada tanaman, mikroorganisme dan hewan yang dapat digunakan untuk pengobatan, namun biasanya lead compound ini punya toksisitas dan efek samping yang tinggi, jadi diperlukan modifikasi.
    pengaruh lipofilitas tergantung dari reseptor yang ada, bila terdapat reseptor cavity, contohnya, yang bersifat hidrofobik. maka akan mudah berikatan dengan reseptor dan mudah diabsorpsi pula

    BalasHapus
  13. Lead compoun biasanya disebut sebagai senyawa oenuntyn. Dimana Senyawa penuntun merupakan senyawa yang digunakan sebagai Pangkal Tolak modifikasi molekul. Senyawa penuntun adalah senyawa yang dapat menimbulkan aktivitas biologis, seperti Aksi terapetik, Aksi Toksik, Regulasi Fisiologik, Hormon dan Feromon, serta senyawa yang terlibat atau berpengaruh terhadap proses biokimia pada hewan atau tumbuh-tumbuhan. Pada Umumnya senyawa Penuntun memiliki sifat yang kurang menguntungkan seperti: Aktivitas yang lemah, kurang efektif, efek samping besar, Kurang stabil,masa kerja singkat atau memiliki bau dan rasa yang kurang menyenangkan.

    BalasHapus
  14. jawaban no 1 lead coumpoun atau senyawa penuntun yang mempunyai aktivitas biologis tertentu dan menarik untuk digunakan sebagai bahan awal pengembangan obat baru dapat dikembangkan lebih lanjut dengan tujuan pengembangan subsitusi untuk mendapatkan senyawa yang lebih poten, spesifik, aman, dan efek samping minimal, tujuan perubahan spectrum aktivitas, dan tujuan modulasi farmakokinetik.

    BalasHapus
  15. hai kaka, saya akan menjawab pertanyaan no. 1, lead compound adalah struktur senyawa yang memiliki aktivitas biologis dapat berupa efek terapetik, toksik, atau regulator fisiologik, yang tentu saja memiliki sasaran target yang dipilih dengan mekanisme tertentu. Dijelaskan bahwa tidak hanya efek terapetik saja atau untuk pengobatan saja, tapi yang memiliki efek toksik juga dapat dijadikan sebagai senyawa penuntun. Mudah saja, senyawa yang memiliki efek toksik tersebut, dimodifikasi sedemikian rupa hingga akhirnya memiliki aktivitas yang kita inginkan, sesungguhnya kita juga sudah mengetahui perbedaan obat dengan zat toksik, pada dosis tertentu suatu zat toksik dapat dijadikan sebagai obat.

    BalasHapus
    Balasan
    1. saya sependapat dengan fiolita, senyawa lead compound atau senyawa penuntun dapat berupa senyawa yg memiliki efek terapi dan efek toksik. senyawa lead compound ini merupakan pangkal tolak modifikasi molekul.

      Hapus
    2. Ada juga yang mengatakan bahwa lead compound (senyawa penuntun) adalah senyawa yang dapat menimbulkan aktivitas biologis, seperti aksi terapeutik, aksi toksik, regulasi fisiologis, hormon, dan feromon, serta senyawa yang terlibat atau berpengaruh terhadap proses biokimia dan patologi pada hewan atau tumbuh-tumbuhan.

      Hapus
  16. hai cindra saya akan menjawab pertanyaaan no1 yaitu :
    Lead compound, merupakan senyawa aktif yang dapat di temukan pada tanaman, mikroorganisme dan hewan yang dapat digunakan untuk pengobatan, namun biasanya lead compound ini punya toksisitas dan efek samping yang tinggi, jadi diperlukan modifikasi.
    pengaruh lipofilitas tergantung dari reseptor yang ada, bila terdapat reseptor cavity, contohnya, yang bersifat hidrofobik. maka akan mudah berikatan dengan reseptor dan mudah diabsorpsi pula

    BalasHapus

Posting Komentar

Postingan populer dari blog ini

Antihistamin: Hubungan Strukur-Aktivitas

Analgetik dan Efeknya pada Ibu Hamil

Phenothiazine Derivatives: Chlorpromazine and its mechanism of action