CZ20003543A3 - Paralelní kombinatoriální způsob pro vyhledávání a optimalizaci katalyzátorů a jeho použití - Google Patents

Description

Oblast techniky

Předkládaný vynález se týká způsobů a prostředků, t.j. syntetických knihoven potenciálně použitelných sloučenin, použitelných pro vyhledávání a optimalizaci sloučenin, které katalýzují alespoň jednu chemickou transformaci. V některých případech katalyzují uvedené sloučeniny chemoselektivní, regioselektivní, stereoselektivní nebo enantioselektivní transformaci.

Dosavadní stav techniky

V průběhu chemických reakcí mohou reaktanty podstupovat sérii transformací včetně průchodu přechodovými stavy (lokální energetická maxima) a meziprodukty (lokální energetická minima), do vzniku konečných sloučenin. Na molekulové úrovni odrážejí tyto transformace změny v délce řetězce, úhlech a podobně. Vývoj od reaktantů k -výslednému materiálu může být, pokud reakce neprobíhá přes meziprodukty, považován za děj zahrnující vznik přechodového stavu, který se rozkládá za vzniku produktu reakce. Celková rychlost jednoduché reakce může být popsána pomocí rovnovážných konstant, které charakterizují rovnováhu mezi reaktanty, přechodovým stavem a produkty.

Za těchto okolností může může být katalýza považována za stabilizaci přechodového stavu reakce. Katalyzátor je substance, která zvyšuje rychlost reakce tím, že snižuje energii přechodového stavu a na konci reakce se nachází v podstatě nezměněném stavu. Ačkoliv nejsou katalyzátory spotřebovávány, účastní se reakce. I přes komerční význam katalýzy jsou s enzymatickou i neenzymatickou katalýzou spojena mnohá omezení. Ekonomicky výhodných, účinných a spolehlivých reakcí katalýzováných kovy je relativně málo. Průmyslová použitelnost takových procesů může být snížena jejich vysokou nákladností, škodlivostí používaných činidel pro životní prostředí nebo jejich toxicitou, nebo obtížemi spojenými s izolací a přečištěním konečných materiálů. Kromě toho, pro mnoho významných chemických reakcí nejsou doposud známy neenzymové katalyzátory. Enzymatická katalýza závisí na existenci a objevu přirozených enzymů s vhodnou specificitou a katalytickou funkcí pro určitou reakci. Enzymy nejsou známy pro mnoho, pokud ne pro většinu, chemických transformací.

Bylo prokázáno, že imunitní systém má schopnost vytvářet různé protilátkové katalyzátory de novo. Stručně, je indukována tvorba protilátek k haptenu navrženému tak, že napodobuje přechodový stav vybrané reakce; získané protilátky jsou potom testovány na katalytickou aktivitu. Pokroky při navrhování analogů přechodových stavů a v metodách pro tvorbu a testování protilátek k těmto analogům vedly k zisku katalytických protilátek pro mnoho chemických reakcí {viz například Romesberg et al., Science 1988, 279: 1929-1933; Heine et al., Science 1998, 279: 1934-1940; a odkazy citované v uvedených pracích). Samozřejmě, že katalýza na bázi katalytických protilátek má omezený rozsah. Za prvé, tento přístup předpokládá znalost přechodového stavu pro transformaci. Za druhé, může být obtížné nebo nemožné syntetizovat analog přechodového stavu. Konečně, protilátky jsou proteiny a mají omezení související s polypeptidy, jako je například citlivost k proteolytické degradaci, vysoká molekulová hmotnost a špatná rozpustnost.

Předkládaný vynález překonává výše uvedené nevýhody tím, že poskytuje nový postup pro vyhledávání a optimalizaci nových • · 0 ·

* ······ • · 0 0 0 0 ••••000 ·· ·· katalyzátorů. Vynález poskytuje paralelní kombinatoriální způsob pro přípravu, hodnocení a optimalizaci organických molekul tak, aby mohly být snadno a levně získány katalyzátory s vysokým stupněm specificity a účinnosti. V některých provedeních jsou poskytnuty katalyzátory nevyžadující pro aktivitu iont přechodného kovu. V jiných provedeních je vynález použitelný pro zvýšení rychlosti chemických reakcí, které mohou být také katalyzovány enzymy jako jsou oxidoreduktasy, transferasy, hydrolasy, lyasy, isomerasy a ligasy. V některých provedeních je vynález použitelný pro zvýšení rychlosti chemických reakcí, pro které nebyl dosud známý katalyzátor, at enzymový nebo neenzymový. Mezi takové reakce patří, mimo jiné, oxidace, redukce, adice, kondenzace, eliminace, substituce, štěpení, změna uspořádání a kinetické štěpení.

Podle předkládaného vynálezu mohou katalyzátory zvyšovat rychlost chemické reakce více než stonásobně, lépe více než tisícinásobně a nejlépe více než desetitisícinásobně.

Dále, výzkum vztahů mezi strukturou katalyzátoru a katalytickými vlastnostmi je centrálním tématem takových aktivních a různorodých oblastech jako je asymetrická syntéza, lékařská chemie, výrobní chemie, selektivní katalýza, léčba biologickými prostředky, výzkum a vývoj senzorů, biorganická chemie a bioanorganická chemie. Nedávné značné pokroky v těchto oblastech podtrhávají výhodnost katalyzátorů s dobře definovanými strukturálními, elektronovými a/nebo stereochemických charakteristikami. Nicméně, racionální navrhování takových katalyzátorů de novo je v současnosti stále mimořádně obtížné, pokud ne nemožné, zejména tehdy, pokud jsou plánovány nové fyzikální a chemické vlastnosti. V této souvislosti má systematický způsob pro tvorbu nových tříd katalyzátorů značný význam.

Imobilizace katalyzátoru nebo izolace katalyzátoru v semi-permeabilní membráně umožní získání katalyzátoru bez potřeby únavných protokolů pro izolaci a přečištění; kromě toho, tento způsob může napomoci v eliminaci běžných problémů souvisejících s postupnou degradací a/nebo kontaminací katalyzátorů. V této souvislostí Kobayashi a Nagayama nedávno popsali vývoj imobilizovaného, mikrozapouzdřeného katalyzátoru ve formě Lewisovi kyseliny, který je možno jak opětovně získat, tak opětovně použít (J. Am. Chem. Soc. 1998, 120: 2985). Kromě toho, tyto výzkumníci zjistili, že v některých případech je aktivita zapouzdřeného katalyzátoru větší než aktivita nezapouzdřenéh katalyzátoru. Příklady aktivity a opakovaného použití enzymů obsažených v semi-permeabilních membránách uvedli Whitesides, Bednarski a další. Katalyzátory podle předkládaného vynálezu mohou být imobilizovány a/nebo izolovány v semi-permeabilních membránách a mohou být použity v takové formě.

Podstata vynálezu

Předkládaný vynález poskytuje způsoby a prostředky, t.j. syntetické knihovny potenciálně použitelných sloučenin, použitelné pro identifikaci sloučenin, které katalyzují alespoň jednu chemickou transformaci. Uvedený způsob obsahuje: (a) chemickou syntézu bohaté knihovny potenciálních katalyzátorů; a (b) vyšetřování knihovny potenciálních katalyzátorů za účelem izolace/identifikace těch členů, které katalyzují danou reakci.

Za použití technik kombinatoriální chemie, například přímé charakterizace, kódování, prostorového adresování a/nebo dekonvoluce, může být ve vyšetřovacím formátu určena molekulová identita jednotlivých členů knihovny potenciálních katalyzátorů. Jiný aspekt předkládaného vynálezu se týká kitů pro provádění způsobu podle předkládaného vynálezu. Ještě jiný aspekt předkládaného vynálezu poskytuje prostředky obsahující jeden nebo • · • · · • · · ···· více katalyzátorů identifikovaných způsobem podle předkládaného vynálezu.

Popis obrázků na připojených výkresech

Obr. 1 znázorňuje obecnou strukturu potenciálního katalyzátorového systému.

Obr. 2 znázorňuje struktury členů knihoven 1-3.

Obr. 3 znázorňuje enantioselektivity pozorované v katalyzované Streckerově reakci v závislosti na struktuře použitého katalyzátoru neobsahujícího kov.

Obr. 4 znázorňuje enantioselektivity pozorované v katalyzované Streckerově reakci při použití členů knihovny 3.

Obr. 5 znázorňuje schematicky kombinatoriální strategii pro tvorbu knihoven potenciálních katalyzátorů.

Obr. 6 ukazuje knihovnu katalyzátorů obsahujících thiomočovinu a složky, ze kterých byla knihovna vytvořena (R_x je vedlejší řetězec L-aminokyseliny; R₂ a R₃ tvoří dohromady cyklohexylový kruh; a substituovaná fenylová skupina je odvozena od použitého aldehydu).

Obr. 7 graficky znázorňuje enantioselektivity získané při uvedené transformaci, když byla katalyzované jednotlivými členy knihovny katalyzátorů obsahujících thiomočovinu, která je uvedena na obr. 6 (4 a 6 ukazují použití aldehydu, společně s terc-leucinem, při přípravě dvou katalyzátorů s nejvyšší enantioselektivitou).

···· ·· ·· ► · · ·

Obr. 8 ukazuje výtěžky a enantiomerické nadbytky získané při katalytických adicích kyanidu k různým substrátům, za použití katalyzátoru obsahujícího thiomočovinu, který je uveden na tomto obrázku.

Obr. 9 ukazuje výtěžky a enantiomerické nadbytky získané při specifických adičních reakcích jako funkce počtu použití určitého katalyzátoru obsahujícího thiomočovinu navázaného na pryskyřici.

Obr. 10 ukazuje enantioselektivní, čtyř-stupňovou syntézu terc-leucinu, za použití katalyzátoru obsahujícího thiomočovinu navázaného na pryskyřici.

Syntéza a vyšetřování kombinatoriálních knihoven je hodnotná strategie pro identifikaci a výzkum interakcí 1igand-receptor.

Pro nové přehledy strategií pro syntézu knihoven malých molekul viz: Thomson et al., (1996), Chem. Rev. 96:555; Armstron et al., (1996), Acc. Chem. Res. 29:123; Gordon et al., (1994), J. Med.

Chem. 37: 1385. Pro kombinatoriální přístupy pro studium interakcí ligand-receptor viz Still et al., (1996), Acc. Chem.

Res. 29: 155 a odkazy zde citované; Yu et al., (1994) Cell, 76:

933; Combs et al., (1996), J. Am. Chem. Soc. 118: 287; Zuckermann et al., (1994), J. Med. Chem. 37: 2678; Wang et al., (1995), J. Med. Chem. 38: 2995; Campbell et al., (1995), J. Am. Chem. Soc.

117: 5381. V tomto kontextu je třeba uvést, že kombinatoriální systémy umožňují simultánní testování mnoha strukturálních změn, což umožňuje, například, hodnocení synergních efektů na studovaný děj. Protože stabilita komplexu přechodový stav-katalyzátor je podobně závislá na mnoha mezi sebou souvisejících proměnných, včetně například sterických a elektronových charakteristik katalyzátoru a substrátu, může být kombinatoriální chemie vhodným ··♦· přístupem také pro zjišťování nových tříd katalyzátorů a/nebo nových člený známých tříd katalyzátorů. Například prostorově adresované syntetické knihovny byly úspěšně použity pro identifikaci selektivních katalyzátorů (Burgess et al., (1996) Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 35: 220; a Reetz et al., (1997), Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 36: 2830).

I. Přehled

Způsob podle předkládaného vynálezu je zásadně odlišný přístup, založený na schématech paralelní kombínatoriální syntézy, pro zjišťování a optimalizaci katalyzátorů pro chemické transformace. Místo zahájení procesu s předem definovanou katalytickou strukturou obsahuje způsob podle předkládaného vynálezu tvorbu knihoven potenciálních katalyzátorů z různých sad funkčních skupin a konformačních omezení; tento přístup vede k zisku široké škály potenciálně katalytických prostředí. Jak bude popsáno dále, prokázali jsme, že kombínatoriální knihovny podle předkládaného vynálezu mohou být úspěšně použity pro identifikaci a optimalizaci nových katalyzátorů, například pro adici nukleofilních činidel na pí-vazby. Kromě toho, strukturální rysy vedoucí ke katalýze a selektivitě (pokud je žádoucí), jsou dosti nepředpokládatelné a zahrnují neintuitivní synergní účinky mezi strukturálními elementy katalyzátorů.

V nej obecnějším provedení způsob podle předkládaného vynálezu obsahuje: (a) chemickou syntézu bohaté knihovny potenciálních katalyzátorů ze sady strukturálních elementů obsahujících různé funkční skupiny a podpůrné prvky; a (b) vyšetřování knihovny katalyzátorů pro identifikaci/izolaci těch členů, které katalyzují danou transformaci. Za použití technik kombínatoriální chemie, například kódování, prostorového umístění, hmotnostní spektroskopie a/nebo dekonvoluce, mohou být syntetizovány • ··· » · · < ·· ·· knihovny potenciálních katalyzátorů pomocí diskontinuální výroby, a ve vyšetřovacím formátu může být - což je snad důležitější - určena molekulární identita jednotlivých členů knihovny. Je třeba si uvědomit, že po zkonstruování knihovny potenciálních katalyzátorů může být knihovna vyšetřována na katalytickou aktivitu v jakémkoliv počtu chemických transformací.

Je třeba si uvědomit, že kromě toho, že předkládaný vynález je pro snadné pochopení popsán především na syntetických organických reakcích jako přednostních transformacích, pro které jsou vyhledávány potenciální katalyzátory, může být použit také pro vyhledávání katalyzátorů, které ovlivňují jiné typy transformací, například fotochemické přenosy energie, anorganické oxidačně-redukční reakce, syntetické anorganické reakce a polymerizace.

Jak bude podrobněji popsáno dále, existuje mnoho aplikací pro nové katalyzátory identifikované způsobem podle předkládaného vynálezu. Například, v jednom provedení může být způsobem podle předkládaného vynálezu vytvořena knihovna katalyzátorů za účelem objevu a optimalizace katalyzátoru pro určitou reakci.

Selektivita potenciálního katalyzátoru může být využita pro transformaci jediné složky, například molekuly, stereoizomerů, nebo pro transformaci podskupiny složek komplexní směsi.

Například může být taková selektivita využita pro kinetické štěpení racemické směsi enantiomerů, nebo v enantioselektivních transformacích meso-reaktantů. Dále, pokud je transformace katalyzovaná katalyzátorem podle předkládaného vynálezu doprovázena detekovatelným dějem, například tvorbou sraženiny, vývojem plynu nebo emisí fotonů, může -vytvářet kombinace katalyzátoru a detekovatelného děje základ testu na přítomnost substrátu pro katalyzátor ve vzorku nebo v komplexní směsi. Ve výhodném provedení tvoří katalyzátor podle předkládaného

• · vynálezu, který katalýzuje reakci, doprovázený detekovatelným dějem, základ sensoru pro detekci přítomnosti, nebo lépe pro kvantifikaci, substrátu ve vzorku. V některých provedeních jsou katalyzátory podle předkládaného vynálezu imobilizovány a/nebo izolovány v semi-permeabilních membránách a jsou použity v tomto stavu; katalyzátory připravené tímto způsobem mohou být znovu použity pomocí prostého odstranění pevného nosiče, na který jsou navázány, z reakční směsi, nebo odstraněním semi-permeabilní membrány, ve které jsou obaleny, a vypláchnutím a potom ponořením do jiného roztoku reaktantů.

Obecně, modulární složky použité ve způsobu podle předkládaného vynálezu jsou vybrány tak, aby byly získány potenciální katalyzátory, které by zvyšovaly rychlost tvorby výsledných substancí z jednoho nebo více substrátů, například prostřednictvím zvýšení rychlosti intramolekulárních nebo intermolekulárních reakcí, ve srovnání s rychlostí za absence katalyzátoru. Toto zvýšení rychlosti může zahrnovat úlohu katalyzátoru jako například, obecně bazického nebo obecně kyselého katalyzátoru, elektrostatického katalyzátoru nebo nukleofilního katalyzátoru nebo jiného typu kovalentního katalyzátoru. V jednom provedení katalyzují katalyzátory podle předkládaného vynálezu reakce tím, že snižují energii přechodového stavu dané reakce, například navázáním se na a stabilizací přechodového stavu vybrané transformace. Výběr modulárních složek použitých ve způsobu podle předkládaného vynálezu závisí na faktorech jako je jejich chemická stabilita, dostupnost, cílová selektivita pro katalyzovanou reakci, přítomnost center asymetrie, přítomnost strukturálních prvků, o kterých je známo (nebo o kterých se předpokládá), že vytvářejí funkční katalytická centra a požadavky na rozpustnost katalyzátoru.

•·» ♦ · · · · rt

9 9 9 9 9 9

9 9 9

9 9 9 9 9

9 9 9 9

999 99 9999999

Strategie pro kombinování modulárních složek pro přípravu knihoven katalyzátorů jsou určeny, částečně, podle různých faktorů, o kterých se soudí, že jsou významné, podle strukturálně-funkčních analýz známých katalyzátorů, včetně enzymových a neenzymových katalyzátorů. Například, ve výhodných provedeních bude knihovna odvozena tak, aby obsahovala potenciální katalyzátory obsahující funkční skupiny schopné interagovat, kovalentně nebo nekovalentně, se substrátem, přechodovým stavem a/nebo produktem dané reakce. Takové funkční skupiny budou často obsahovat heteroatomy jako je dusík, kyslík, síra a fosfor. Je třeba si uvědomit, že modulární složky mohou obsahovat vedlejší řetězce nebo volné skupiny schopné interakce se substrátem.

Funkční katalyzátory obsahují obvykle více než jedno kontaktní místo se substrátem a knihovny potenciálních katalyzátorů jsou syntetizovány podle toho. Například, katalyzátory podle předkládaného vynálezu jsou výhodně schopné asociovat se substrátem prostřednictvím alespoň dvou kontaktních míst, například vodíkovou vazbou, elektrostatickými interakcemi, hydrofobními interakcemi a/nebo kovalentními interakcemi. Pro katalyzátory schopné prostorového rozlišování, například rozlišení diastereomerů nebo enantiomerů, jsou obvykle nutná alespoň dvě kontaktní místa mezi katalyzátorem a substrátem.

Ve výhodném provedení jsou katalyzátory syntetizovány tak, aby měly předem určený stupeň selektivity pro katalyzovanou transformaci. Tak jsou, například, v některých provedeních katalyzátory schopné kinetického štěpení enantiomerů, například prostřednictvím katalyzování reakce jednoho enantiomerů substrátu přednostně před druhým enantiomerem. Vysoké úrovně chemo-, regioa/nebo stereoselektivity může být dosaženo pomocí vhodné volby modulárních složek pro přípravu knihovny katalyzátorů. Mohou být tedy syntetizovány a vybrány katalyzátory, které jsou vysoce selektivní pouze pro jediný substrát, nebo pro jeho stereoizomer, ve směsi potenciálních substrátů nebo jejich stereoizomerů.

Ve výhodných provedeních obsahuje daná knihovna potenciálních katalyzátorů alespoň 10², lépe ΙΟ³, ΙΟ⁴, ΙΟ⁵, 10⁶ nebo i 10⁷ různých potenciálních katalyzátorů. Knihovna může obsahovat, podle potřeby, bidentátní, tridentátní, tetradentátní nebo vyšší ligandy chelatující kovy. Výhodně má každý potenciální katalyzátor, po odstranění z pevného nosiče, molekulovou hmotnost menší než 7500 amu, lépe menší než 5000, 2500 nebo i 1000 amu, a nejlépe menší než 500 amu.

Definice

V následujícím textu jsou uvedeny některé termíny použité v přihlášce a připojených patentových nárocích.

Termín Lewisova baze je známý v oboru a označuje chemickou skupinu schopnou předat elektronový pár za určitých chemických podmínek. Příklady Lewisových baží zahrnují elektricky neutrální sloučeniny, jako jsou alkoholy, thioly a aminy, a sloučeniny s elektrickým nábojem, jako jsou aloxidy, thiolaty, karanionty a různé jiné organické anionty.

Termín Lewisova kyselina je známý v oboru a označuje chemické skupiny, které mohou akceptovat elektronový pár z Lewisovy baze, jak byla definována výše.

Termín skupina, která je akceptorem elektronů je v oboru znám a označuje tendenci substituentu k přijímání valenčních elektronů ze sousedních atomů, t.j. substituent je elektronegativní vzhledem k sousedním atomům. Kvantifikace β ·

schopnosti akceptovat elektrony je dána Hammettovou sigma ( ) konstantou. Tato dobře známá konstanta je popsána v mnoha odkazech, například v J. March, Advanced Organic Chemistry, McGraw Hill Book Company, New York (1977), str. 251-259. Hodnoty Hammettovy konstanty jsou obvykle negativní pro skupiny, které jsou donory elektronů ( [P] = 0,78 pro nitro- skupinu), kde [P] označuje para-substituci. Příklady skupin, které jsou akceptory elektronů, zahrnují následující skupiny: nitro-, keton, aldehyd, sulfonyl, trifluormethyl, -CN, chlorid a podobně. Příklady skupin, které jsou donory elektronů, zahrnují amino-skupinu, methoxy- skupinu a podobně.

Termín katalyzátor označuje substanci, jejíž přítomnost zvyšuje rychlost chemické reakce, ačkoliv sama není spotřebovávána ani nepodléhá trvalé chemické změně.

Termíny bidentátní katalyzátor, tridentátní katalyzátor a tetradentátní katalyzátor označují katalyzátor, který má, v příslušném pořadí, dvě, tři a čtyři kontaktní místa pro substrát katalyzátoru.

Termín komplex, jak je zde použit, označuje složené sloučeniny vytvořené spojením jedné nebo více molekul bohatých na elektrony a chudých na elektrony, nebo atomů schopných nezávislé existence s jednou nebo více molekulami nebo atomy chudými na elektrony, které jsou také schopné nezávislé existence.

Termín alkyl označuje radikál nasycených alifatických skupin, včetně alkylových skupin s přímým řetězcem, alkylových skupin s rozvětveným řetězcem, cykloalkylových (alicyklických) skupin, alkylem substituovaných cykloalkylových skupin a cykloalkylem substituovaných alkylových skupin. Ve výhodných • · ·· · · · φ 99 49 • · · · · · · «··· • * · ····· • « €' · »····· • Φφ · 9 9 4 9 9

999 99 ··· ···· φ· ·« provedeních obsahuje alkyl s přímým nebo rozvětveným řetězcem 30 nebo méně atomů uhlíku ve svém skeletu (například C_i-C_3o pro přímý řetězec, C₃-C_3O pro rozvětvený řetězec), lépe obsahuje 20 nebo méně atomů uhlíku. Obdobně, výhodné cykloalkyly obsahují od 3 do 10 atomů uhlíku v kruhové struktuře, lépe obsahují 5, 6 nebo 7 uhlíků v kruhové struktuře.

Kromě toho, termín alkyl (nebo nižší alkyl, jak je zde použit, zahrnuje jak nesubstituované alkyly, tak substituované alkyly, kde substituované alkyly označují alkylové skupiny obsahující substituenty nahrazující vodík nebo jeden nebo více uhlíků uhlovodíkového skeletu. Mezi takové substituenty patří, například, následující skupiny: halogen, hydroxyl, karbonyl (jako je karboxyl, ester, formy nebo keton), thiokarbonyl (jako je thioester, thioacetat nebo thioformiat), alkoxyl, fosforyl, fosfonat, fosfinat, amino, amidin, imin, kyan, nitro, azido, sulfhydryl, alkylthio, síran, sulfonat, sulfamoyl, sulfonamido, sulfonyl, heterocyklyl, aralkyl nebo aromatická nebo heteroaromatická skupina. Odborníkům v oboru bude jasné, že skupiny substituované na uhlovodíkovém řetězci mohou být sami substituované. Například, substituenty substituovaného alkylu mohou být substituované nebo nesubstituovaná formy následujících skupin: amino, azido, amido, fosforylové (včetně fosfonatové a fosfinatové), sulfonylové (včetně síranové) sulfonamidové, sulfamoylové a sulfonatové) a silylové skupiny, stejně jako ethery, alkylthio-skupiny, karbonyly (včetně ketonů, aldehydů, karboxylatů a esterů), -CF₃, -CN a podobně. Příklady substituovaných alkylů jsou uvedeny dále. Cykloalkyly mohou být dále substituovány alkyly, alkenyly, alkoxy- skupinami, alkylthio- skupinami, aminoalkyly, karbonylem substituovanými alkyly, -CF -, -CN a podobně.

Termín aralkyl, jak je zde použit, označuje alkylovou •· *4 4· • · · · · · · ·«·« • 9 · · « · « « • ·« · »···*« • · · · · ···· • ·· ·· ······· 4 » 9 9 skupinu substituovanou arylovou skupinou (například aromatickou nebo heteroaromatickou skupinou.

Termíny alkenyl a alkynyl označují nenasycené alifatické skupiny, které jsou z hlediska délky a možných substitucí analogické s alkyly definovanými výše, ale které obsahují alespoň jednu dvojnou nebo trojnou vazbu, v příslušném pořadí.

Pokud není uveden přesněji počet uhlíkových atomů, tak označuje termín nižší alkyl, jak je zde použit, alkylovou skupinu, jak byla definována výše, která však obsahuje jeden až deset atomů uhlíku, lépe jeden až šest atomů uhlíku ve svém skeletu. Obdobně, nižší alkenyl a nižší alkynyl mají řetězce podobné délky. Výhodné alkylové skupiny jsou nižší alkyly. Ve výhodných provedeních je substituent označovaný jako alkyl nižší alkyl.

Termín aryl, jak je zde použit, označuje 5-, 6- a 7-členné jednokruhové aromatické skupiny, které mohou obsahovat 0-4 heteroatomy, jako je například benzen, pyrrol, furan, thiofen, imidazol, oxazol, thiazol, triazol, pyrazol, pyridin, pyrazin, pyridazin a pyrimidin a podobně. Tyto arylové skupiny obsahující heteroatomy v kruhové struktuře mohou být také označovány jako arylové heterocykly nebo heteroaromatické skupiny. Aromatický kruh může být substituován v jedné nebo ve více pozicích substituenty popsanými výše, mezi které patří následující skupiny: halogen, azid, alkyl, aralkyl, alkynyl, alkenyl, cykloalkyl, hydroxyl, amino, nitro, sulfhydryl, imino, amido, fosfonat, fosfinat, karbonyl, karboxyl, silyl, ether, alkylthio, sulfonyl, sulfonamido, keton, aldehyd, ester, heterocyklyl, aromatické a heteroaromatické skupiny, -CP , -CN a podobně.

Termín aryl také zahrnuje polycyklické kruhové systémy obsahující dva nebo více cyklických kruhů, ve kterých jsou dva • o • · · · · » φ • · · « • · · · · · · • · · ·«···· • · · · · φ · · · • φ· · · φφφφφφφ · · ·* nebo více uhlíků společné dvěma spojeným kruhům (kruhy jsopu fúzované kruhy, zatímco alespoň jeden z kruhů je aromatický, například jiné cyklické kruhy mohou být cykloalkyly, cykloalkenyly, cykloalkynyly, aryly a/nebo heterocyklyly.

Termíny orto-, meta- a para- označují 1,2-, 1,3- a 1,4-disubstituované benzeny, v příslušném pořadí. Například, názvy 1,2-dimethylbenzen a orto-dimethylbenzen jsou synonyma.

Termíny heterocyklyl nebo heterocyklická skupina označují 3- až 12-členné kruhové struktury, lépe 3- až 7-členné kruhové struktury, jejichž kruhy obsahují jeden až čtyři heteroatomy. Heterocyklylové skupiny zahrnují, například, thiofen, thianthren, furan, pyran, isobenzfuran, chromen, xanthen, fenoxathin, pyrrol, imidazol, pyrazol, isothiazol, isoxazol, pyridin, pyrazin, pyrimidin, pyridazin, indolizin, isoindol, indol, indazol, purin, chinolizin, isochinolin, chinolin, ftalazin, naftyridin, chinoxalin, chinazolin, cinnolin, pteridin, karbazol, karbolin, fenanthridin, akridin, perimidin, fenanthrolin, fenazin, fenarsazin, fenothiazin, furazan, fenoxazin, pyrrolidin, oxolan, thiolan, oxazol, piperidin, piperazin, morfolin, laktony, laktamy jako jsou azetidinony a pyrrolidinony, sultamy, sultony a podobně. Heterocyklický kruh může být substituován v jedné nebo ve více pozicích substituenty popsanými výše, mezi které patří následující skupiny: halogen, alkyl, aralkyl, alkynyl, alkenyl, cykloalkyl, hydroxyl, amino, nitro, sulfhydryl, imino, amido, fosfonat, fosfinat, karbonyl, karboxyl, silyl, ether, alkylthio, sulfonyl, sulfonamido, keton, aldehyd, ester, heterocyklyl, aromatické a heteroaromatické skupiny, -CF₃, -CN a podobně.

Termíny polycyklyl nebo polycyklická skupina označuje dva nebo více kruhů (například cykloalkylů, cykloalkenylů, cykloalkynylů, arylů a/nebo heterocyklylů), ve kterých jsou dva • 0

0

0 • ·0 · a nebo více uhlíkových atomů společné dvěma sousedním kruhům, například se jedná o fúzované kruhy. Kruhy, které jsou spojeny prostřednictvím nesousedících atůmů, se označují jako přemostěné kruhy. Každý z kruhů polycyklylové skupiny může být substituován v jedné nebo ve více pozicích substituenty popsanými výše, mezi které patří následující skupiny: halogen, alkyl, aralkyl, alkynyl, alkenyl, cykloalkyl, hydroxyl, amino, nitro, sulfhydryl, imino, amido, fosfonat, fosfinat, karbonyl, karboxyl, silyl, ether, alkylthio, sulfonyl, sulfonamido, keton, aldehyd, ester, heterocyklyl, aromatické a heteroaromatické skupiny, -CF₃, -CN a podobně.

Termín karbocyklus nebo nearomatický kruh, jak je zde použit, ve kterém je každý označuje aromatický atom kruhu uhlík.

Termín heteroatom, jak je zde použit, označuje atom jakéhokoliv prvku jiného než je uhlík nebo vodík. Výhodnými heteroatomy jsou dusík, kyslík, síra a fosfor.

Jak jsou zde použity označují termín nitro -N0₂; termín halogen označuje -F, -Cl, -Br nebo -I; termín sulfhydryl označuje -SH; termín hydroxyl označuje -OH; a termín sulfonyl označuje -S0 -.

Termíny amin ne sub s t i tuované, obecného vzorce:

a amino jsou v oboru tak substituované aminy, známé a označují jak například skupinu

N.

/^o

J \ nebo Kg

7?

-N—R.

kde R , R_io a R'_1O představují každý nezávisle vodík, alkyl, alkenyl, -(CH₂)_m-R_a; nebo R_g a R_io, spolu s atomem N, na který *···

jsou navázány, tvoří heterocyklus obsahující 4 až 8 atomů v kruhu; R₈ je aryl, cykloalkyl, cykloalkenyl, heterocyklus nebo polycyklus; a m je nula nebo celé číslo od 1 do 8. Ve výhodných provedeních může být pouze jeden z R_s nebo R karbonyl, například R , R_io a dusík netvoří dohromady imid. V ještě výhodnějším provedení představují R , R (a volitelně R' _o) každý nezávisle vodík, alkyl, alkenyl, -{CH₂)_m-R_e. Termín alkylamin, jak je zde použit, tedy označuje aminovou skupinu, jak byla definována výše, mající na sebe navázaný substituovaný nebo nesubstituovaný alkyl, t.j. alespoň jeden z R₉ a R_io je alkylová skupina.

Termín acylamino je v oboru známý a označuje například skupinu obecného vzorce:

kde R₉ je stejný, jak byl definován výše, a R_xi představuje vodík, alkyl, alkenyl nebo -(CH₂)_m-R₈, kde m a R_s jsou stejné, jak byly definovány výše.

Termín amido je v oboru známý a jako amino-substituovaný karbonyl a označuje například skupinu obecného vzorce:

kde R_g a R_xo jsou stejné, jak byly definovány výše.

Termín alkylthio označuje alkylovou skupinu, jak byla definována výše, která má na sebe navázaný radikál síry. Ve • 4

4 4 • 44 44 výhodných provedeních představuje alkylthio skupina skupinu vybranou z -S-alkylu, -S-alkenylu, -S-alkynylu a -S-{CH₂)_m-R_e, kde m a R_s jsou stejné, jak byly definovány výše. Příklady alkylthio-skupin jsou methylthio-, ethylthio- a podobně.

Termín karbonyl je v oboru známý a zahrnuje skupiny znázorněné například obecným vzorcem:

X nebo_; X R, kde X je vazba nebo kyslík nebo síra a R_xx představuje vodík, alkyl, alkenyl, -(CH₂)_m-R_s nebo farmaceuticky přijatelnou sůl,

R' představuje vodík, alkyl, alkenyl nebo - (CH₂)_m-R₈, kde m a R_e jsou stejné, jak byly definovány výše.Když je X kyslík a R nebo R’_xx nejsou vodík, tak představuje vzorec ester. Když je X kyslík a R je stejný, jak je definován výše, ta je zde tato skupina označována jako karboxylová skupina, a když je R_xx vodík, tak tento vzorec představuje karboxylovou kyselinu. Když X je kyslík a R' je vodík, tak vzorec představuje formylovou skupinu. Obecné, když je kyslíkový atom výše uvedeného vzorce nahrazen sírou, tak představuje vzorec thiokarbonylovou skupinu. Když X je síra a R_xx nebo R'_i:l není vodík, tak představuje vzorec thioester. Když X je síra a R_xx je vodík, tak zvorec představuje thiokarboxylovou kyselinu. Když X je síra a R' je vodík, tak vzorec představuje thiolformiat. Na druhou stranu, když X je vazba a R_xx není vodík, tak představuje výše uvedený vzorec ketonovou skupinu. Když X je vazba a R_xx je vodík, tak představuje výše uvedený vzorec aldehydovou skupinu.

Termín alkoxyl nebo alkoxy, jak je zde použit, označuje alkylovou skupinu, jak byla definována výše, mající na sebe navázaný kyslíkový radikál. Mezi příklady alkoxylových skupin patří následující skupiny: methoxy, ethoxy, propoxy, t-butoxy a • ·· · • 99 99 99 • ···· 9999 • · 9 9 9 9 9 • ♦ · ······ w · · · ···· ··· ·· ··· 9999 99 99 podobně. Termín ether označuje dva uhlovodíky kovalentně vázané prostřednictvím kyslíku. V souladu s tím může být substituent alkylu, který způsobuje to, že alkyl ether je nebo napodobuje alkoxy skupinu, popsán jako -O-alkyl, -O-alkenyl, -O-alkynyl,

-0-(CH ) -R , kde m a R jsou stejné, jak byly definovány výše.

m 8 3

Termíny triflyl, tosyl, mesyl a nonaflyl jsou v oboru známé a označují trifluormethansulfonylovou, p-toluensulfonovou, methansulfonovou a nonafluorbutansulfonovou skupinu, v příslušném pořadí. Termíny triflat, tosylat, mesylat a nonaflat jsou v oboru známé a označují trifluormethansulfonatesterovou, p-toluensulfonatesterovou, methansulfonatesterovou a nonafluorbutansulfonatesterovou funkční skupinu a molekuly obsahující uvedené skupiny, v příslušném pořadí.

Zkratky Me, Et, Ph, Tf, Nf, Ts, Ms představují methyl, ethyl, fenyl, trifluormethansulfonyl, nonafluorbutansulfonyl, p-toluensulfonyl a methansulfonyl, v příslušném pořadí.

Rozsáhlejší seznam zkratek používaných v organické chemii je uveden na začátku každého svazku Journal of Organic Chemistry; tento seznam je obvykle uveden v tabulce nadepsané Standard List of Abbreviations. Zkratky uvedené v tomto seznamu a všechny zkratky používané v organické chemii, jsou zde proto zahrnuty prostřednictvím odkazu.

Termín sulfonat je v oboru známý a představuje skupinu obecného vzorce:

II

........íz.___.r\&

II o

kde R je elektronový par, vodík, alkyl, cykloalkyl nebo aryl.

• 0 00 ·0 • 0 0 0 0 0 • 0 0 0 0 • 0 0 0 0 0 • 0 0 0 0

00000 00 00 • 0

Termín síran je v oboru známý a představuje skupinu obecného vzorce:

II —O-S-OFú,

II ⁴¹ 0 kde R je stejný, jak byl definován výše.

Termín sulfonamido je v oboru známý a představuje skupinu obecného vzorce:

II —N—5-R’_r I II ^{11 1} 0 kde R_g a R'_1;l jsou stejné, jak byly definovány výše.

Termín sulfamoyl je v oboru známý a představuje skupinu obecného vzorce:

O £

II / ^1C’ —5-N H 0 kde R_s a R_io jsou stejné, jak byly definovány výše.

Termín sulfonyl obecného vzorce:

je v oboru známý a představuje skupinu

O

II kde R_4<i je vybrán ze skupiny zahrnující následující skupiny: vodík, alkyl, alkenyl, alkynyl, cykloalkyl, heterocyklyl, aryl nebo heteroaryl.

Termín sulfoxid, jak je zde použit, označuje skupinu • ·· · • · ·0 0 0 • 00 00 0000 • · 0 0 0 0 0 • · · 000 00 0 • 0 0 0 0 0 0 00 000 0000 00 00 obecného vzorce:

kde R₄₄ je vybrán ze skupiny zahrnující následující skupiny: vodík, alkyl, alkenyl, alkynyl, cykloalkyl, heterocyklyl, aralkyl nebo aryl.

Termín fosforyl označuje skupinu obecného vzorce:

__li_ i

^46 kde Q představuje S nebo 0 a R_4g představuje vodík, nižší alkyl nebo aryl. Při substituování alkylem nebo fosforylovou skupinou může být fosforoalkyl znázorněn obecným vzorcem:

nebo a

Q.

o?.

4č kde Q představuje S nebo 0 a R_4g představuje vodík, nižší alkyl nebo aryl, Q₂ představuje 0, S nebo N. Když je S, tak je fosforylová skupina fosforothioat.

Fosforoamidit může být znázorněn obecným vzorcem:

II

-Q—Po— nebo

-Q.

ii kde R₉ a R jsou stejné, jak byly definovány výše, a Q_, představuje 0, S nebo N.

Fosfonoamidit může být znázorněn obecným vzorcem:

φ φ φ φ φ φ φ

φ φφφφφ

ΦΦΦΦ φ φ φφφ φφ

I

0Κ₄₆

NWo kde R_& a R_io jsou stejné, jak byly definovány výše, Q₂ představuje 0, S nebo N a R_4S představuje nižší alkyl nebo aryl.

Termín selenoalkyl označuje alkylovou skupinu mající na sebe navázanou substituovanou selenovou skupinu. Příkladné selenoethery, které mohou být substituované na alkylu, zahrnují -Se-alkyl, -Se-alkenyl, -Se-alkynyl a -Se-(CH₂)_m-R₇, kde m a R_? byly definovány výše.

Analogické substituce mohou být provedeny na alkenylových nebo alkynylových skupinách, za vzniku, například, aminoalkenylů, aminoalkynylů, amidoalkenylů, amidoalkynylů, iminoalkenylů, iminoalkynylů, thioalkenylů, thioalkynylů, karbonylem-substituovananých alkenylů nebo alkynylů.

Termín chránící skupina pro karboxylovou skupinu, jak je zde použit, označuje skupiny určené pro chránění skupin karboxylových kyselin, jako je C-konec aminokyseliny nebo peptidu nebo acidický nebo azepinový substituent azepinového kruhu, před nežádoucími reakcemi během syntézy.

Termín skupina blokující amino- skupinu je zde použit v obvyklém významu, v jakém je používán v organické chemii, a označuje skupinu, která brání účasti amino skupiny na reakcích prováděných na jiných funkčních skupinách, ale která může být odstraněna, pokud je to vhodné.

Termín chránící skupina, jak je zde použit, označuje dočasné substituenty, které chrání potenciálně reaktivní funkční skupiny ··· · ·· · · · · · · • · · · · · • ······ • · · · · · ··· ···· ·· ·· před nežádoucími chemickými transformacemi. Příklady takových chránících skupin zahrnují estery karboxylových kyselin, silyl ethery alkoholů, a acetaly a ketaly aldehydů a ketonům, v příslušném pořadí. Přehled chránících skupin je uveden v literatuře (Greene, T.W.; Wuts, PG.M. Protective Groups in Organic Synthesis, 2. vydání, Wiley, New York, 1991).

Termíny aminokyselinový zbytek a peptidovy zbytek jsou míněny aminokyseliny a peptidové molekuly bez -OH skupiny na jejich karboxylové skupině. Zkratky použité v předkládaném vynálezu pro označování aminokyselin a chránících skupin jsou založeny na doporučeních IUPAC-IUB Commission pro biochemické názvosloví (viz Biochemistry (1972) 11: 1726-1732). Například, Met, Ile, Leu, Ala a Gly představují zbytky methioninu, isoleucinu, leucinu, alaninu a glycinu, v příslušném pořadí. Zbytkem je míněn radikál odvozený od příslušné alfa-aminokyseliny eliminací OH- části karboxylové skupiny a H části alfa-amino-skupiny. Termín vedlejší řetězec aminokyseliny označuje část aminokyseliny jinou než -CH(NH^)COOH část, jak je definováno v K.D. Kopple Peptides and Amino Acids, W.A.

Benjamin lne., New York and Amsterdam, 1966, str. 2 a 33; příklady takových vedlejších řetězců běžných aminokyselin jsou -CH CH SCH (vedlejší řetězec methioninu), -CH (CH )-CHCH

223 ^U 2 3 2 3 (vedlejší řetězec isoleucinu), -CH CH(CH ) (vedlejší řetězec leucinu) nbeo H- (vedlejší řetězec glycinu).

Termín aminokyselina zahrnuje všechny sloučeniny, přirozené i syntetické, které obsahují jak amino- funkci, tak kyselinovou funkci, včetně aminokyselinových analogů a derivátů. Termín aminokyseliny také zahrnuje sloučeniny napodobující aminokyseliny, jako je β-kyanoalanin, norleucin, 3-fosfoserin, homoserin, dihydoxyfenylalanin, 5-hydroxytryptofan a podobně.

V některých provedeních jsou aminokyselinami použitými v • · • · • · ·· · • ·· · předkládaném vynálezu přirozené aminokyseliny vyskytující se v proteinech, nebo přirozené anabolické nebo katabolické produkty takových aminokyselin, které obsahují amino- nebo karboxylové skupiny. Zejména výhodné aminokyselinové vedlejší řetězce jsou vedlejší řetězce následujících aminokyselin: glycinu, alaninu, valinu, cysteinu, leucinu, isoleucinu, šeřinu, threoninu, methioninu, kyseliny glutamové, kyseliny asparagové, glutaminu, asparaginu, lysinu, argininu, prolinu, histidinu, fenylalaninu, tyrosinu a tryptofanu; a aminokyseliny a analogy aminokyselin, které jsou složky peptidoglykanové stěny bakteriálních buněk.

Termín aminokyselinový zbytek dále zahrnuje analogy, deriváty a kogenerika jakékoliv určité uvedené aminokyseliny, stejně jako C-koncově nebo N-koncově chráněné aminokyselinové deriváty (například modifikované chránící skupinou pro N-konec nebo C-konec). Například, předkládaný vynález předpokládá použití aminokyselinových analogů, ve kterých je vedlejší řetězec prodloužen nebo zkrácen, za zachování karboxylové, amino- nebo jiné reaktivní prekursorové funkční skupiny pro cyklizaci, stejně jako aminokyselinové analogy mající varianty vedlejších řetězců s vhodnými funkčními skupinami. Například, daná sloučenina může obsahovat aminokyselinový analog, jako je například kyanoalanin, kanavanin, S,S'-methylenbis[cystein], norleucin, 3-fosfoserin, homoserin, dihydroxyfenylalanin, 5-hydroxytryptofan, 1-methylhistidin, 3-methylhistidin, kyselinu diamonopimelovou, ornitin nebo kyselinu diaminomáselnou. Další metabolity nebo prekursory přirozených aminokyselin obsahující vedlejší řetězce, které jsou použitelné v předkládaném vynálezu, budou známé odborníkům v oboru a spadají do rozsahu předkládaného vynálezu.

Předkládaný vynález také předpokládá použití (D) a (L) stereoizomerů takových aminokyselin, pokud umožňuje struktura aminokyselin stereoizomerické formy. Konfigurace aminokyselin a • ·· · • β *· • · · ·· · · · · · · • · · ····· • ·· · ······ • · · ·· ···· ·»· 99 999 ·«·· ·· ·· aminokyselinových zbytků je zde označena symboly (D), (L) nebo (DL) a pokud není označena konfugurace aminokyseliny nebo aminokyselinového zbytku, tak mohou mít konfiguraci (D), (L) nebo (DL). Je třeba uvést, že struktura některých sloučenin v předkládaném -vynálezu obsahuje asymetrické uhlíkové atomy. Je třaba si uvědomit, že izomery vzniklé v důsledku takové asymetrie jsou zahrnuty v rozsahu předkládaného vynálezu. Takové izomery mohou být získány ve v podstatě čisté formě pomocí klasických separačních technik a stericky kontrolované syntézy. Pro účely této přihlášky jsou aminokyseliny (D) a (L) stereoizomery, pokud není -výslovně uvedeno jinak.

Některé sloučeniny podle předkládaného vynálezu mohou existovat v určité geometrické nebo stereoizomerické formě. Předkládaný vynález zahrnuje všechny takové sloučeniny, včetně cis- a trans-izomerů, R- a S-enantiomerů, diastereomerů, (D)-izomerů, (L)-izomerů, jejich racemických směsí a jiných jejich směsí. Další asymetrické uhlíkové atomy mohou být přítomny na substituentech jako je alkylová skupina. Všechny takové izomery, stejně jako jejich směsi, jsou zahrnuty v předkládaném vynálezu.

Pokud je žádoucí zisk určitého enantiomeru sloučeniny podle předkládaného vynálezu, tak může být připraven asymetrickou syntézou nebo derivátizací s pomocnou chirální skupinou, kde je vzniklá diasteromerická směs separována a pomocná skupina je odštěpena za zisku čistých enantiomerů. Alternativně, pokud molekula obsahuje bazickou funkční skupinu, jako je aminoskupina, nebo kyselou funkční skupinu, jako je karboxylová skupina, mohou být vytvořeny diastereomerické soli s vhodnou opticky aktivní kyselinou nebo baží, a potom může být provedeno štěpení takto získaných diastereomerů pomocí frakcionované krystalizace nebo chromatografickými prostředky dobře známými • ··· ♦» φ φ · • φ · • · φ φ • φ φ φ • ΦΦ φφ φφφ φ» φφ *· ♦ φ φφφφ φ φφφφ • φ « φ φ φ φ φφφφ φφφφ φφ φφ v oboru a potom mohou být získány čisté enantiomery.

Termín sacharid, jak je zde použit, označuje jakýkoliv monosacharid nebo oligosacharid. Monosacharid je sacharid, který není hydrolyzovatelný na menší sacharidové jednotky. Monosacharidy zahrnují nesubstituované, nehydrolyzovatelné sacharidy jako je glukosa, stejně jako modifikované sacharidy, ve kterých jedna nebo více hydroxylových skupin obsahuje substituce nebo jsou nahrazeny atomy vodíku (t.j. deoxy-, dideoxy- a trideoxysacharidy). Azasacharidy jsou jiným příkladem modifikovaného monosacharidu. Alternativně může být monosacharid přítomen v oligosacharidu. Oligosacharidy jsou hydrolyzovatelné sacharidy, které obsahují dva nebo více monosacharidů, které jsou na sebe navázané lineárně nebo nelineárně. Výhodné sacharidy použitelné v předkládaném vynálezu jako podpůrné prvky jsou disacharidy a trisacharidy.

Je třeba si uvědomit, že termíny substituce nebo substituovaný zahrnují podmínku, že takové substituce jsou možné z hlediska valence substituovaného atomu a substituentu, a že substituce vede ke vzniku stabilní sloučeniny, například takové, která spontánně nepodléhá transformacím, jako je přeskupení, cyklizace, eliminace atd.

Termín substituovaný, jak je zde použit, zahrnuje všechny možné substituenty organických sloučenin. Obecně zahrnují možné substituenty acyklické a cyklické, přímé a rozvětvené, karboklické a heterocyklické, aromatické a nearomatické substituenty organických sloučenin. Ilustrativními substituenty jsou, například, substituenty popsané výše. Možných substituentů může být jeden nebo více a mohou být stejné nebo různé pro dané organické sloučeniny. V předkládaném vynálezu mohou mít heteroatomy jako je dusík vodíkové substituenty a/nebo jakékoliv • toto· • to to • to • · • · · • · · toto možné substituenty organických sloučenin popsané v předkládaném vynálezu, pokud splňují valenční požadavky heteroatomů. Vynález není nijak omezen z hlediska možných substituentů organických sloučenin.

V předkládaném vynálezu jsou chemické prvky identifikovány podle Periodické tabulky prvků, CAS verze, Handbook of Chemistry and Physics, 67. vydání, 1986-87, na přebalu. Termín uhlovodík označuje v předkládaném vynálezu jakékoliv sloučeniny obsahující alespoň jeden atom uhlíku a jeden atom vodíku. Obecně zahrnují možné uhlovodíky acyklické a cyklické, přímé a rozvětvené, karboklické a heterocyklické, aromatické a nearomatické organické sloučeniny, které mohou být substituované nebo nesubstituované.

Termín imobilizovaný, jak je zde použit, označuje stav, ve kterém je daná skupina navázána na povrch silou, která je silnější než síly v prostředí, ve kterém je povrch přítomen, které působí na skupinu. Například, chelatační činidlo navázané na povrch, který je určen k zachycení biologické molekuly z kapalného media, je navázán na povrch silou silnější, než jsou síly působící na chelatační činidlo v kapalném mediu, jako je například solvatační síla a turbulentní síla.

Termín pevný nosič označuje materiál, který je nerozpustnou matricí a může mít (volitelně) solidní nebo semi-solidnx povrch. Takové materiály jsou výhodně ve formě malých korálků, pelet, disků,' čipů, ploten, vícejamkovych ploten, destiček a podobně, ačkoliv mohou být použity také jiné formy. V některých provedeních je alespoň jeden povrch substrátu v podstatě plochý. Termín povrch označuje jakoukoliv dvourozměrnou strukturu na pevném substrátu a může obsahovat stupně, hřebeny, kinks, terasy a podobně, aniž by v důsledku toho přestával být povrchem.

• · · · • · · · · · ······· «· · ϊ

Termín polymerický nosič, jak je zde použit, označuje rozpustný nebo nerozpustný polymer, na který může být reakcí s funkční skupinou polymerického nosiče kovalentně navázána aminokyselina nebo jiná chemická skupina. Je známo mnoho vhodných polymerických nosičů a patří mezi ně rozpustné polymery jako jsou polyethylenglykoly nebo polyvinylalkoholy, stejně jako nerozpustné polymery jako jsou polystyrénové pryskyřice. Vhodný polymerický nosič obsahuje funkční skupiny, jak byly například popsány výše. Polymerický nosič je označován jako rozpustný, pokud se polymer nebo sloučenina navázaná na polymer rozpouští za použitých podmínek. Nicméně, za definovaných podmínek může být rozpustný polymer upraven tak, aby se stal nerozpustným.

V souladu s tím může být polymerický nosič rozpustný za určitých podmínek a nerozpustný za jiných podmínek.

Termín funkční skupina polymerického nosiče, jak je zde použit, označuje chemickou skupinu polymerického nosiče, která může reagovat s chemickou skupinou za vzniku amino-esteru navázaného na polymer. Příklady funkčních skupin polymerického nosiče jsou hydroxylová a sulfhydrylová skupina a podobně.

Výhodné funkční skupiny polymerického nosiče tvoří amino-estery navázané na polymer, které jsou kovalentně navázané na polymerický nosič za mírných podmínek, které neovlivňují nežádoucím způsobem polymer nebo amino-ester a kde je tato vazba dostatečně stabilní pro umožnění izolace.

Termín syntetický značuje výrobu in vitro pomocí chemické nebo enzymatické syntézy.

Termín individuálně selektivní způsob a individuálně selektivní vazba označují v kontextu rozpoznávání potenciálními katalyzátory takové rozpoznávání, které je specifické pro • · · · potenciální katalyzátor a které závisí na molekulové identitě potenciálního katalyzátoru.

Termín meso-sloučenina je v oboru známý a označuje chemickou sloučeninu, která má alespoň dvě centra chirality, ale která je achirální z důvodů vnitřní roviny nebo místa symetrie.

Termín chirální označuje molekuly, které jsou odlišné od svého zrcadlového protějšku, zatímco termín achirální označuje sloučeniny, které jsou shodné se svým zrcadlovým protějškem. Prochirální molekula je molekula, která může být pomocí určitého procesu přeměněna na chirální molekulu.

Termín stereoizomery označuje sloučeniny, které mají stejnou chemickou strukturu, ale odlišují se v uspořádání atomů nebo skupin v prostoru. Přesněji, enantiomery označují dva stereoizomery sloučeniny, které nemají shodné zrcadlové obrazy. Diastereomery jsou, na druhou stranu, stereoizomery se dvěma nebo více centry asymetrie, jejichž molekuly nejsou vzájemnými zrcadlovými obrazy.

Dále, stereoselektivní proces je proces, při kterém vznikají přednostně určité stereoizomery reakčniho produktu vzhledem k ostatním možným stereoizomerům produktu. Enantioselektivní proces je proces, při kterém dochází přednostně k produkci jednoho nebo dvou možných enantiomerů reakčniho produktu.

Termín regioizomery označuje sloučeniny, které mají stejný molekulový vzorec, ale které se liší v uspořádání atomů. Regioselektivní proces je proces, při kterém dochází přednostně k produkci určitého regioizomeru vzhledem k jiným regioizomerům, například reakce produkuje statisticky významně více určitého regioizomeru.

• · · · • · · • · · • · 4 • · · > ··

Termín epimery označuje molekuly, například sacharidy, s identickým chemickým složením, které obsahují více než jedno stereocentrum, ale které se liší v konfiguraci pouze na jednom z těchto stereocenter.

Termín anomery označuje sacharidy, které se liší v konfiguraci pouze na jednom anomerickém uhlíku.

III. Popis knihoven katalyzátorů

Obecně, vynález předpokládá použití modulových složek, které jsou zde též značovány jako podjednotky, pro výrobu knihoven potenciálních katalyzátorů, například katalyzátorů katalyzujících průmyslově významné organické a anorganické transformace. Modulární složky jsou výhodně molekulové jednotky, které mohou být kombinovány, například v simultáních nebo postupných kopulačních stupních, za přípravy komplexnějších sloučenin, které mohou stabilizovat přechodový stav dané transformace. Takové modulární složky mohou být asociovány nekovalentně, ale výhodněji jsou navzájem spojeny kovalentní vazbou, například amidovou, esterovou, thioesterovou, karbamatovou, karbonátovou, disulfidovou, hydrazidovou, fosfodiesterovou vazbou a podobnými vazbami. Výhodně mohou být modulární složky vybrány tak, aby usnadňovaly sestavení katalyzátorů, to znamená tak, aby vazba jednotlivých složek mohla být provedena pomocí účinné, spolehlivé techniky, jako je vazba aminokyselin, tvorba esterové vazby a podobné.

V jednom provedení, ilustrovaném na obr. 5, zahrnují modulární složky použié ve způsobu podle předkládaného vynálezu alespoň dvě různé třídy monomerních chemických skupin. První skupina monomerů (nebo podjednotek) je zde označována jako funkční skupiny • 4444 » *♦ ·· 4 4 • · · · » · » · · · 6>

• * » 4 4 4 4 4 · 4 4 444444 •44 44 4444

444 44 444 4444 44 44 katalyzátoru nebo CFG a zahrnuje složky obsahující jednu nebo více funkčních skupin schopných vazby na substrát a/nebo kovalentně modifikovat substrát. Druhá skupina monomerů je skupina podpůrných prvků neboli TEG. Tyto jednotky slouží jako podpůrné prvky pro umístění dvou nebo více CFG v prostoru. Obecně, podpůrným prvkem budou sloučeniny s definovaným absolutním a relativním stereochemickým uspořádáním a je třeba poznamenat, že takové konformační omezení může vyvolat tvorbu potenciálních vazebných míst, ve kterých může jedna nebo více funkčních skupin CFG interagovat se substrátem. To znamená, že podpůrný prvek uspořádává funkční skupiny navázaných CFG v prostoru tak, že vzniklá molekula může interagovat a katalyzovat transformaci substrátu.

Třetí, volitelnou skupinou monomerních jednotek, jsou distanční prvky (nejsou uvedeny na obr. 5). Tyto sloučeniny neobsahují žádné funkční skupiny interagující se substrátem, ale jsou v potenciálních katalyzátoroech přítomny proto, aby měnily prostorové uspořádání funkčních skupin dodaných CFG. Tak umožňuje použití distančních prvků dosažení vyšší sterické a/nebo stereochemické diverzity knihovny potenciálních katalyzátorů.

Knihovny mohou také obsahovat koncovky a spojovací skupiny, které mohou, ale nemusí, ovlivňovat schopnost funkčních skupin CFG dodávat katalytické místo. V některých provedeních může být výběr koncovek motivován, alespoň částečně, takovými faktory, jako je schopnost prvku chránit CFG substituenty, zvyšovat rozpustnost za určitých podmínek a/nebo dodávat určité sterické prostředí okolo potenciálních katalytyckým míst tvořených CFG.

V jednom provedení, ilustrovaném ve schématu 1, je knihovna složena z potenciálních katalyzátorů obsahujících pět prvků: 1) pevný nosič; 2) první spojovací skupinu (spojovací skupinu 1) ; 3) · · a • 4 ::

aminokyselinu; 4) druhou spojovací skupinu (spojovací skupinu 2); a 5) katalytickou skupinu. Pevný nosič je vybrán z dostupných nosičů tak, aby odštěpení potenciálního katalyzátoru z pevného nosiče bylo možné za mírných reakčních podmínek. Obě spojovací skupiny mohou být vybrány ze skupiny bifunkčních sloučenin, s nebo bez vedlejších řetězců a/nebo stereocenter, tak, aby bylo možno dosáhnou vazby na pevný nosič a aminokyselinu, nebo na aminokyselinu a katalytickou skupinu, v příslušném pořadí, prostřednictvím dobře charakterizovaných spojovacích funkčních skupin.

Schéma 1

Jak je uvedeno na obr. 5 a ve schématu 1, knihovna potenciálních katalyzátorů je připravena korabinatoriálním spojováním jednoho nebo více spojovacích skupin a/nebo podpůrných prvků s jednou nebo více katalytickými skupinami (CFG). Diversity knihovny může být dosaženo mnoha způsoby. Knihovna potenciálních katalyzátorů může být připravena za použití rozsáhlé skupiny CFG. Například, CFG mohou způsobovat variabilitu knihovny v důsledku přítomnosti různých funkčních skupin na těchto sloučeninách, stejně jako v důsledku odlišností v umístění (pozici navázání) a dispozic těchto funkčních skupin na CFG, například v důsledku odlišností vznikajících v důsledku chemických a sterických vlastností a/nebo stereochemického uspořádání CFG. Pro ilustraci, pokud CFG potenciálních katalyzátorů v knihovně zahrnují aminokyseliny, tak může být knihovna připravena za použití různých aminokyselin, například kyseliny asparagové, kyseliny glutamové, histidinu, cysteinu, methioninu nebo tyrosinu, stejně tak jako za použití různých »

• 9 • · • · φ • · 9 9 9 9

4 4 4 4 • φ · 9 9 9 • 9 9 9 9

9499 99 49 izomerů uvedených aminokyselin, například D a L izomerů.

Heterogenity knihovny potenciálních katalyzátorů může být dosaženo také pomocí použití různorodé skupiny podpůrných prvků. Jak je podrobně uvedeno dále, podpůrné prvky použité v kombinatoriální syntéze, která vytváří knihovnu, mohou být sloučeniny různé chemické struktury a/nebo různého stereochemického uspořádání. Například může být knihovna potenciálních katalyzátorů připravena ze směsi různých cyklických diolů a diaminů, které jsou použity jako podpůrné prvky.

Stereochemické uspořádání podpůrných prvků může být také použito pro dosažení různorodosti knihovny potenciálních katalyzátorů, například tak, že se použijí různé stereoízomery jedné sloučeniny, což vede, například, k dosažení diastereomerické, enantiomerické a/nebo regioizomerické diverzity knihovny.

Ještě jiným prostředkem pro dosažení diverzity knihovny potenciálních katalyzátorů je použití distančních prvků. Tyto prvky knihovny způsobují variabilitu v knihovně související s relativní vzdáleností a/nebo orientací funkčních skupin CFG. Například, daný distanční prvek může být alkylový řetězec různých délek. Je třeba si uvědomit, že úloha jednotlivých distančních prvků může být účinně zdvojena použitím skupin obsažených v CFG nebo podpůrných prvcích v distančním prvku.

Počet variant v jakékoliv pozici v knihovně potenciálních katalyzátorů je dán součtem různých chemických skupin a/nebo stereoizomerů, které mohou být přítomny v této pozici. Tak v ilustrativním provedení, ve kterém má potenciální katalyzátor dané knihovny jednu pozici podpůrného prvku, je počet členů knihovny dán obecným vzorcem (TC-R)^, kde T představuje podpůrný

0 0 0 0

• * · · · · · • · « · · · · 0 • 0 0 0 0 0 • · 000000 · 0 0 0 0 0000000 00 00 prvek, n je počet substituovaných míst na podpůrném prvku (například celé číslo větší nebo rovno 2) a R představuje, nezávisle pro každý počet jeho výskytu n, vedlejší řetězec obsahující jeden nebo více CFG. Počet různých potenciálních katalyzátorů obsažených v takové knihovně je dán vzorcem TE x [Z xZ x...Z] x ...[Z xZ xZ], kde TE je počet skupin podpůrného prvku a každé Z je počtem CFG (nebo jiných diversomerů) v každé z m kombinatoriálních pozicích v každém z n navázaných vedlejších řetězců přítomných na podpůrném prvku. Počet variant v jakékoliv dané pozici v knihovně, na podpůrném prvku nebo na skupině obsažené ve vybraném vedlejším řetězci, je součtem různých chemických skupin a/nebo stereoizomerů, které mohou být v takové pozici přítomny. Ve výhodných provedeních obsahuje knihovna potenciálních katalyzátorů alespoň 100 různých typů molekul, lépe alespoň 10³, 10⁴ nebo 1O^S různých druhů potenciálních katalyzátorů, ačkoliv se také předpokládá příprava knihoven v řádu běžných technik kombinatoriální syntézy, například knihoven obsahujících více než 10³ různých členů.

a) Funkční skupiny katalyzátoru

Úlohu CFG skupin je dodat funkční skupiny pro katalyzátor, které se mohou vázat na substrát a/nebo mohou kovalentnš modifikovat substrát. Jak bylo uvedeno výše, takové skupiny mohou udílet katalyzátoru schopnost selektivní vazby na substrát, mohou stabilizovat přechodový stav a/nebo mohou působit jako kovalentní katalyzátory. To znamená, že při kombinatoriální syntéze knihoven katalyzátorů z CFG monomerů vznikají poly-funkcionalizované sloučeniny. Obecně, katalyzátory podle předkládaného vynálezu obsahují organické donorové nebo akceptorové skupiny pro elektrony. V souladu s tím jsou ve výhodném provedení tyto knihovny připraveny z CFG obsahujících jednu nebo více funkčních skupin, které jsou donory elektronového páru (Lewisovi baze), »

které mohou působit jako nukleofilní činidla, a/nebo které jsou akceptory elektronového páru (Lewisovi kyseliny), které mohou působit jako elektrofilní činidla, podle toho, co je vhodné pro katalyzovanou reakci. V prvním případu je funkční skupina výhodně silně acídická skupina, například skupina s pK menší než přibližné 7, lépe menší než 5, která může způsobit konjugaci baze, která je, za reakčních podmínek, dostatečně silná pro vyvolání odštěpení elektronového páru z Lewisovi baze.

V druhém případu je funkční skupina výhodně donorem vodíkové vazby, atom s vakantní orbitou nebo atom schopný výměny jedné navázané Lewisovi baze za jinou.

Jak bylo uvedeno výše, termín Lewisova baze označuje chemickou skupinu, která je donorem elektronového páru. Typů Lewisových baží, které mohou být použity v katalyzátorech podle předkládaného vynálezu jako funkční skupiny, je příliš mnoho pro to, aby mohly být kategorizovány, ačkoliv ve výhodných provedeních obsahují takové sloučeniny baze obsahující prvky z periodických skupin 15 a 16.

Lewisovi baze ze skupiny 15 obsahují atomy dusíku, fosforu, arsenu, antimonu nebo vizmutu jako donory elektronového páru. Výhodně obsahují Lewisovi baze ze skupiny 15 atomy dusíku, fosforu a antimonu a nejlépe atomy dusíku nebo fosforu.

Lewisovi baze ze skupiny 16 obsahují atomy kyslíku, síry nebo selenu jako donory elektronového páru. Výhodně obsahují Lewisovi baze ze skupiny 16 atomy kyslíku nebo síry.

Příklady Lewisových bazických skupin, které mohou být použity v CFG, zahrnují aminy (primární, sekundární a terciální) a aromatické aminy, amino skupiny, amido skupiny, nitro skupiny, nitroso skupiny, aminoalkoholy, nitrily, ímino skupiny.

• · · · • · 9 9 • 4 • · · • · · •·· 99 9

9 9 9 9 9 • 9 9 9 9

9 9 9 9 9

9 9 9 9

9999 99 9 9 isonitrily, kyanatany, isokyanatany, fosfáty, fosfonaty, fosfity, (substituované) fosfiny, fosfinoxidy, fosforthioaty, fosforamidaty, fosfonamidity, hydroxyly, karbonyly (například karboxylové, esterové a formylové skupiny), aldehydy, ketony, ethery, karbamoylové skupiny, thioly, sulfidy, thiokarbonyly (například thiolkarboxylové, thiolesterové a thiolformylové skupiny), thioestery, merkaptany, kyseliny sulfonové, sulfoxidy, sírany, sulfonaty, sulfony, sulfonamidy, sulfamoyly a sulfinyly.

Příklady vhodných CFG jsou organické sloučeniny obsahující alespoň jeden Lewisův bazický atom dusíku, síry, fosforu nebo kyslíku nebo kombinaci takových atomů dusíku, síry, fosforu a kyslíku. Uhlíkové atomy CFG mohou být součástí alifatické, cykloalifatické nebo aromatické skupiny. Obvykle obsahuje CFG alespoň dva atomy uhlíku, ale obvykle ne více než 40 atomů uhlíku. Kromě organické Lewisovi baze může CFG obsahovat také jiné atomy a/nebo skupiny jako substituenty, jako jsou alkylové, arylové nebo halogenové substituenty. Katalytické skupiny použitelné při přípravě potenciálních katalyzátorů ve způsobu podle předkládaného vynálezu zahrnují přímé a rozvětvené funkční nenasycené sloučeniny mající alespoň jednu funkční koncovou reaktivní skupinu, která může účinkovat jako Lewisova baze. Příklady Lewisových baží jsou: aminy, zejména alkylaminy a arylaminy, včetně methylaminu, difenylaminu, trimethylaminu, triethylaminu, N,N-dimethylanilinu, methyldifenylanilinu, pyridinu, anilinu, morfolinu, N-methylmorfolinu. pyrrolidinu, N-methylpyrrolidinu, piperidinu, N-methylpiperidinu, cyklohexylaminu, n-butylaminu, dimethyloxazolinu, imidazolu, N-methylimidazolu, Ν,Ν-dimethylethanolaminu, N,Ndiethylethanoliminu, N,N-dipropylethanolaminu,

N,N-dibutylethanolaminu, N,N-dimethylisopropanolaminu,

Ν,Ν-diethylisopropanolaminu, N,N-dipropylisopropanolaminu,

N,N-dibutylisopropanolaminu, N-methyldiethanolaminu, • · · · • · 4 4 4 · • · 4 · 4 • · 4 4 4 4 • 4*44

4 · 4 44 44

N-ethyldiethanolaminu, N-propyldiethanolaminu,

N-butyldiethanolaminu, N-methyldiisopropanolaminu,

N-ethyldiisopropanolaminu, N-propyldiisopropanolaminu,

N-butyldiisopropanolaminu, triethylaminu, triisopropanolaminu, tri-s-butanolaminu a podobně; amidy, jako je

Ν,Ν-dimethylformamid, N,N-dimethylacetamid, N-methylpyrrolidon, triamid kyseliny hexamethylfosforečné a podobně; sulfoxidové sloučeniny, jako je dimethylsulfoxid a podobně; ethery, jako je dimethylether, diethylether, tetrahydrofuran, dioxan a podobně; thioethery, jako je.dimethylsulfid, diethylether thioether, tetrahydrothiofen a podobně; estery kyseliny fosforečné, jako je trimethylfosfat, triethylfosfat, tributylfosfat a podobně; estery kyseliny borité, jako je trimethylborat a podobně; estery karboxylových kyselin, jako je ethylacetát, butylacetat, ethylbenzoat a podobně; estery kyseliny uhličité, jako je ethylenkarbonat a podobně; fosfiny, včetně di- a trialkylfosfinů, jako je tributylfosfin, triethylfosfin, trifenylfosfin, difenylfosfin a podobně; a monohydroxylově a polyhydroxylově alkoholy obsahující od 1 do 30 atomů uhlíku, jako je methylalkohol, ethylalkohol, n-propylalkohol, isopropylalkohol, n-butylalkohol, isobutylalkohol, terc-butylalkohol, n-pentylalkohol, isopentylalkohol, 2-methyl-1-butylalkohol, 2-methyl-2-butylalkohol, n-hexylalkohol, n-heptylalkohol, n-oktylalkohol, isooktylalkohol, 2-ethylhexylalkohol, n-nonylalkohol, n-decylalkohol, 1,5-pentandiol, 1,6-hexandiol, all=ylalkohol, krotylalkohol, 3-hexen-l-ol, citronellol, cyklopentanol, cyklohexanol, salicylalkohol, benzylalkohol, fenethylalkohol, cinnamylalkohol a podobně.

Dalšími příklady CFG jsou bifunkční skupiny jako jsou aminokyseliny, hydroxykyseliny, hydroxythioly, merkaptoaminy a podobně. Termín aminokyselina zahrnuje všechny sloučeniny, ať přirozené, či syntetické, které obsahují amino- funkci a kyselou • ·♦ ·

funkci, včetně aminokyselinových analogů a derivátů. Termín aminokyselina také zahrnuje sloučeniny napodobující aminokyseliny, jako je -kyanalanin, norleucin, 3-fosfoserin, homoserin, dihydroxyfenylalanin, 5-hydroxytryptofan a podobně. Takové CFG mohou obsahovat jakékoliv a/nebo všechny stereoizomery, pokud má modulární složka takové izomery.

Dalšími příklady modulárních složek jsou nukleové kyseliny a analogy a deriváty nukleových kyselin, dikyseliny, diaminy a podobně. V některých provedeních mohou být při tvorbě knihovny potenciálních katalyzátorů kombinovány modulární složky různých typů. Například, dikyselinová modulární složka může reagovat s diaminovou modulární složkou za vzniku amidové vazby.

V některých provedeních, kde rozsáhlá knihovna potenciálních katalyzátorů obsahuje aminokyseliny, může být alespoň jedna modulární složka přirozeně se nevyskytující aminokyselina. Výběr vhodných nepřirozených aminokyselin pro použití v předkládaném vynálezu je paralelní s výběrem přiirozených aminokyselin. Například, výhodné přirozené aminokyseliny uvedené výše obsahují atomy dusíku nebo síry, jako například histidin nebo cystein. Podobně, výhodné nepřirozené aminokyseliny také obsahují atomy dusíku a/nebo síry.

Pokud je to vhodné, může být jedna funkční skupina selektivně chráněna nebo blokována tak, aby byla možná reakce neblokované funkční skupiny. Tak mohou být například aminokyseliny, nukleotidy a sacharidy blokovány a odblokovávány za použití známých postupů.

b) Podpůrné prvky

Významnou vlastností podpůrných prvků katalyzátorů podle předkládaného vynálezu je to, že určují prostorové uspořádáni CFG • ·· · ♦

• · • ·· ·· ·· ·· • · 4 4 9 4

9 9 9 9 • 4 9 4 9 4

9 9 4 9 •449 44 » · do konformace, která je komplementární ke geometrii substrátu nebo substrátů, přechodného stavu, meziproduktu a/nebo produktu dané reakce. Kombinatoriální způsob umožňuje optimalizaci katalytického zvýšení rychlosti a/nebo specificity tím, že umožňuje získání velkého počtu prostorových uspořádání CFG.

Kromě dostupnosti, reaktivity a stability je dalším kriteriem pro selekci podpůrných prvků pro přípravu knihoven potenciálních katalyzátorů rigidita molekuly. V předkládaném vynálezu označuje termín rigidní fyzikální stav molekulárních struktur mající méně intramolekulárních stupňů volnosti rotace než jednoduchý lineární řetězec. Výběr podpůrných prvků upřednostňuje skupiny s omezeným stupněm volnosti, ačkoliv dále jsou uvedeny také příklady lineárních prvků. Ve výhodných provedeních má podpůrný prvek redukovaný počet vnitřních rotovatelných vazeb, například ve srovnání s přímým alkylovým řetězcem.

Stereochemické vlastnosti cyklického prvku mohou sloužit pro orientaci a přípravu CFG na jeho substituentech a tak mohou umožňovat dosažení maximální interakce s, například, přechodným stavem transformace. Takto může být vybrán podpůrný prvek s optimalizovanou komplementaritou a organizací, což může, například, snížit ztrátu entropie na rozpoznání přechodného stavu.

Schopnost využít stereochemickou diverzitu v podpůrných prvcích je ilustrována dále. Za použití meso-epoxidu jako výchozí sloučeniny mohou být pomocí enantioselektivního otevření kruhu získány podpůrné prvky bohaté na enantiomery, které mohou být dále derivátizovány, například za použití stereochemicky definovaných CFG, za zisku knihovny diastereomericky různorodých sloučenin.

·* 0 • · 0 0·· 0 0 0 0 0

0 0 0 0 0 • 0 0 0 0

0000 00 0 0

N,

NHR’

CH

OR

Při dalším zpracování je, v příkladném provedení, Tentagel, pryskyřice tvořená kopolymerem polystyrenu-polyethylenglykolu (Rappe Polymere, Tubingen, Germany), obsahující odštěpitelné vazebné skupiny štěpitelná silnou kyselinou (například kyselinou trifluoroctovou), esterifikována s 4-nitrofenylchlorformiatem. Pryskyřice potom reaguje s tetrahydro-laH-cyklopenta[b]oxiren-3-ylmethanolem za zisku epoxidové pryskyřice.

no₂

Tentagel-S-PHB (štěpítelný kyselinou Wangův ekvivalent)

IR@ 1740 cm-1

Epoxid je potom enantioselektivně otevřen za použití trimethylsilylazidu (TMSN₃) za přítomnosti chirálního selenového katalyzátoru [1,2-bis(3,5-di-terc-butylsalicylid···· ♦ · · · · · • 9 · · · ft 9 9 9 9 9

9 9 9 9

99 9 9 9 9 9

-aminocyklohexan:Cr, viz například U.S. patent 5665890], za zisku, v uvedené reakci, 3-azido-4-trimethylsilyloxy-cyklopentylového polymeru bohatého na enantiomery.

0.2 eq. katalyzátoru eq. TMSNj

Et,O

O

O-

Tento je významným meziproduktem při přípravě uvedených knihoven a tato technika může být použita pro mnoho jiných epoxidů.

Ve výhodných provedeních je podpůrný prvek kruhová skupina, například karbocyklická nebo heterocyklická skupina, která může být monocyklická nebo polycyklická, aromatická nebo nearomatická. Příklady podpůrných prvků tohoto typu zahrnují, například, akridarsin, akridin, anthracen, asindol, arsinolin, azepan, benzen, karbazol, karbolin, chromen, cinnolin, furan, furazan, hexahydropyridazin, hexahydropyrimidin, imidazol, indan, indazol, indol,indolizin, isoarsindol, isobenzofuran, isochromen, isoindol, isofosfindol, isofosfinolin, isochinolin, isorasinolin, isothiazol, isoxazol, morfolin, naftalen, naftyridin, xazol, oxolan, perimidin, fenanthren, fenanthridin, fenanthrolin, fenarsazin, fenazin, fenomerkurazin, fenomerkurin, fenofosfazin, fenoselenazin, fenotelurazin, fenothiarsin, fenoxantimon, fenoxafosfin, fenoxarsin, fenxselenin, fenoxatelurin, fenothiazin, fenoxatin, fenoxazin, fosfanthen, fosfindol, fosfinolin, ftalazin, piperazin, piperidin, pteridin, purin, pyran, pyrazin, pyrazol, pyridazin, pyridin, pyrimidin, • φ

♦ Φ φφ φ φ φ φ φ φ • · φ • · φ φ φ φ φ φ pyrrolidin, pyrrolizin, chinazolin, chinolin, chinolizin, chinoxalin (jako je pyrrol), selenanthren, selenofen, telurofen, tetrahydrofuran, tetrahydrothifen, thianthren, thiazol, thiolan, thiofen a xanthen.

Tak mohou být v jednom provedení potenciální katalyzátory knihovny znázorněny obecným vzorcem:

kde

A představuje karbocyklus nebo heterocyklus, který může být monocyklický nebo polycyklický, aromatický nebo nearomatický;

R a R₂ představují, nezávisle pro každý výskyt v potenciálním katalyzátoru knihovny, CFG obsahující skupinu vybranou ze skupiny zahrnující aminy (primární, sekundární, terciální a aromatické aminy), amino skupiny, amido skupiny, nitro skupiny, nitroso skupiny, aminoalkoholy, nitrily, imino skupiny, fosfáty, fosfonaty, fosfity, (substituované) fosfiny, fosfinoxídy, fosforthioaty, fosforamidaty, fosfonamidity, hydroxyly, karbonyly (například karboxylové, esterové a formylové skupiny), aldehydy, ketony, ethery, karbamoylové skupiny, thioly, sulfidy, thiokarbonyly (například thiolkarboxylové, thiolesterové a thiolformylové skupiny), thioestery, merkaptany, kyseliny sulfonové, sulfoxidy, sulfáty, sulfonaty, sulfony, sulfonamidy, sulfamoyly a sulfinyly, nebo alkylové, alkenylové nebo alkynylové skupiny (výhodně C -C ) substituované uvedenými skupinami;

R₃ není přítomen nebo představuje jednu nebo více dalších CFG substitucí na kruhu A. které v každém případu nezávisle obsahují skupinu vybranou ze skupiny zahrnující aminy (primární, sekundární, terciální a aromatické aminy), amino skupiny, amido ·*·· • · • · • · · 4 • · · · skupiny, nitro skupiny, nitroso skupiny, aminoalkoholy, nitrily, imino skupiny, fosfáty, fosfonaty, fosfity, (substituované) fosfiny, fosfinoxidy, fosforthioaty, fosforamidaty, fosfonamidity, hydroxyly, karbonyly (například karboxylové, esterové a formylové skupiny), aldehydy, ketony, ethery, karbamoylové skupiny, thioly, sulfidy, thiokarbonyly (například thiolkarboxylové, thiolesterové a thiolformylové skupiny), thioestery, merkaptany, kyseliny sulfonové, sulfoxidy, sulfáty, sulfonaty, sulfony, sulfonamidy, sulfamoyly a sulfinyly, nebo alkylové, alkenylové nebo alkynylové skupiny (výhodně C_i-C_3o) substituované uvedenými skupinami.

Jiným zdrojem elementů pro způsob podle předkládaného vynálezu jsou konformačně omezená mimetika používaná pro přípravu peptidomimetik, jako jsou například benzodiazepiny (viz například James et al., 1993, Science 260: 1937}, substituované laktamové kruhy (Garvey et al., v Peptides: Chemistry and Biology, G.R. Marshall ed., ESCOM Publisher: Leiden, Netherlands, 1988, str.

123) a fenoxatinové kruhové systémy (Kemp et al., 1988,

Tetrahedron Letters 29:'4931; Kemp et al., 1988, Tetrahedron Letters 29: 4935) . Mnoho z konformačních motivů používaných v oboru peptidomimetik může být použito v postupu pro přípravu potenciálních katalyzátorů podle předkládaného vynálezu.

Pro ilustraci, prvkem použitým ve způsobu podle předkládaného vynálezu může být externí nebo interní β-točivá mimetikum. Externí

S-točivá mimetika byla připravena poprvé. Friedinger et al, 1980, Science 210: 656-658, popisuje konformačně omezený nepeptidový monocyklický laktam, který je β-točivým mimetikem. Ve výhodných provedeních je tímto prvkem substituovaný laktam, například monocyklický nebo polycyklický laktam. Termín laktam označuje jakýkoliv organický kruh mající amidovou vazbu uvnitř kruhu, jako jsou například -karboliny obsahující - nebo -laktamový kruh.

• · ♦ ·

V ještě jiném provedení může být složkou potenciálního katalyzátoru polycyklická skupina, například skupina obsahující dva nebo více kruhů se dvěma nebo více společnými (přemosťujícími) atomy v kruzích, například tak, že tři nebo více spojení (přemosťující substituenty) mezi přemosťujícími atomy.

• · · · • · · · • · · · • · · · ·· ··

V některých případech může být složkou potenciálního katalyzátoru polycyklický alkan nebo přemostěný karbocyklus, a výhodně jím je bicyklický alkan. Generický název pro bicyklické alkany je bicyklo[x.y.z]alkan, kde x, y a z jsouo počty vmezeřených atomů uhlíku ve třech spojích mezi dvěma přemosťujícími uhlíky. Podobné názvosloví je použito pro přemostěné heterocykly. Příklady bycyklických alkanů použitých v předkládaném vynálezu zahrnují sloučeniny jako je: 2-methylbicyklo[2.1.0]pentan, bicyklo[2.1.1]hexan,

1,4-dimethylbicyklo[2.2.0]hexan, bicyklo[2.2.1]heptan (norboran), 7,7-dimethylbicyklo[2.2.ljheptan, endo-2-isopropyl-7, 7-dimethylbicyklo[2.2.1]heptan, trans-bicyklo[4.4.0]děkan-3-on, bicyklo[2.2.2]oktan, (2S,3S)-2-ethyl-3-methylbicyklo[2.2.2]oktan, bicyklo[3.1.0]hexan, 2,6,6-trimethylbicyklo[3.1.1]heptan, bicyklo[3.2.Ojheptan, bicyklo[3.2.2]nonan, bicyklo[3.3.0]oktan, 1,2-dimethylbicyklo[3.3.0]oktan, bicyklo[3.3.3]undekan, bicyklo[4.1.0]heptan, (1S,2R,4S,6R)-4-ethyl-2-isopropylbicyklo[4.1.0]heptan, cis-bicyklo[4.2.1]nonan, 1,9-dimethylbicyklo[4.2.1]nonan, trans-1,6-dibrombicyklo [4.3.0]nonan, 1-methyl-8-propylbicyklo[4.3.0]nonan, bicyklo[4.3.2]undekan, cis-bicyklo[4.4.0]děkan (cis-dekalin), trans-bicyklo[4.4.0]dekan (trans-dekalin) a trans-bicyklo[4.4.0]dekan-3-on.

V jiných případech může být použitou polycyklíckou skupinou přemostěný heterocyklus. Přemosťující substituent může být, ··♦· epidioxy (-0-0-), epidithio (-S-S-), epithio (-S-), epithioximino (-S-O-NH-), epoxy (-0-), epoxyimino (-O-NH-), epoxynitrilo (-0-N=), epoxythio (-0-S-), epoxythioxy (-0-S-0), furano (-C Η 0_), imino (-NH-) nebo nitrilo (~N=) skupina. Příklady přemostěných heterocyklů jsou 7-azabicyklo[2.2.ljheptan a 3,6,8-trioxabicyklo[3.2.2]nonan, 2,6-dioxabicyklo[3.2.1]okt-7-yl, a jejich substituované formy.

Výhodné bicyklické skupiny jsou ty, ve kterých každý přemosťující substituent obsahuje alespoň jeden atom mezi každým přemosťujícím atomem, například x, y a z jsou každý celé číslo rovné nebo větší než 1.

Obdobné, mezi další cyklické prvky patří polycykly obsahující tři a více můstkových atomů a tři nebo více kruhů, jako jsou například takzvané polycyklické cage sloučeniny. Například mohou být podpůrné prvky odvozeny od adamantanu, diamantanu, kubanu, kvadricyklenu (tetracyklo[2.2.1.0^<2’^6>.0^<3,s> ]heptanu. Například sloučeniny obsahující adamantanové podjednotky byly středem zájmu chemiků díky své rigidní struktuře a dobře definované substituční chemii tricyklických sloučenin. Tato vlastnost adamantanové molekuly může být použita pro přípravu potenciálních katalyzátorů podle předkládaného vynálezu. Kromě toho, existuje mnoho schémat syntézy pro substituování adamantanových kruhů. Viz například U.S. patenty 3388164 a 3391142 (syntéza aminoadamantanu); Molle et al., 1982, J. Org. chem. 47: 4120 (karbkationtový chemismus adamantanového systému) a U.S. patent 5599998 (substituce halogenadamantanů).

V jiném provedení je elementem potenciálních katalyzátorů sacharid, výhodně mono-, di- nebo trisacharid. Ve výhodných provedeních je element odvozen z pentosového nebo hexosového sacharidu nebo azasacharidu. Pokud je sacharid navázán na pevný • 444 •· ·· 44 • · · · · · • · 4 · 4 • 4 4 · 4 4

4 4 4 4 •444 44 44 sacharidu nebo azasacharidu. Pokud je sacharid navázán na pevný nosič, tak může být navázán glykosidovou vazbou zachovávající anomerní uhlík sacharidu. V jiných provedeních může být sacharid podroben redukční aminaci za přítomnosti pevného nosiče obsahujícího koncovou aminovou reaktivní skupinu, čímž se přemění redukovaný cukr na aminoalditol. V příkladném provedení tohoto způsobu se pentosový sahcarid mající danou stereokonfiguraci na každém svém chirálním centru naváže na amino skupiny polymeru (jako je například ethylovaný polyakry1amid). Například může být redukovaný konec sacharidu navázán na amino-funkcionalizovaný povrch redukční aminaci za přítomnosti kyanborohydridu sodného.

aminace

Vzniklý 1,2,3,4-pentatetraol obsahuje hydroxylové skupiny na několika asymetrických atomech uhlíku, které jsou přístupné pro další derivatizaci. Protože je dostupné velké množství takových levných, enantiomericky čistých sacharidů, představují takové sacharidy jedinečný zdroj chirální zásobárny prvků pro knihovnu, například prvků, které mohou způsobovat stereochemickou diverzitu.

Konkrétnémi příklady monosacharidů použitelných v předkládaném vynálezu jsou hexosy, jako je glukosa, mannosa, galaktosa, glukosamin, mannosamin a galaktosamin; a pentosy, jako je arabinosa, xylosa a ribosa. Příklady oligosacharidů jsou disacharidy jako je maltosa, laktosa, trehalosa, cellobiosa, isomaltosa, gentiobiosa, melibiosa, laminaribosa, chitobiosa, xylobiosa, mannobiosa a soforosa.

·ΦΦ· ·· • · • ···· ·« *· • · · · • · · φ • φ φ φ • φ φ · φφ φφ

V ještě jiném provedení je prvkem knihovny azasacharid nebo fosfanylový sacharid nebo jejich derivát. Azasacharidy jsou třídou sacharidů, ve kterých je kyslík v kruhu nahrazen dusíkem, nebo ve kterých je uhlík v kruhu nahrazen amino skupinou. Azasacharid s šesti-členným kruhem může být označován jako azapyranosa nebo polyhydroxylováný piperidin. Azasacharid s pěti-členným kruhem může být označován jako azafuranosa nebo polyhydroxylováný pyrrolidin. Azasacharid může být také označen jako aza-derivát jinak systematicky nebo triviálně pojmenované pyranosy nebo furanosy. Příkladné azasacharidy, které mohou být použity jako podpůrné prvky, mohou být odvozeny od piperidinů (azapyranosa) nebo od pyrrolidinů (azafuranosa). Obdobně, fosfanylové sacharidy jsou sacharidy, ve kterých byla pozice kruhu nahrazena fosfanylovou skupinou.

Příklad použití azasacharidového prvku je uveden dále. Azapyranosa, jako je uvedená (2S,3S,4S,5R)-azapyranosa, může být navázána za použití dobře známých postupů na nosič obsahující amin za použití homobifunkčního prvku, jako je kyselina malonová (n=l), kyselina jantarová (n=2) a podobně jako spojovací skupina na nosič.

Jako podpůrné prvky mohou být použity přirozené azasacharidy.

* · ·· *«

Příklad azasacharidů tohoto typu jsou 1-deoxynojirimycin (1,5-dideoxy-l,5-imino-D-glucitol), 1-deoxymannojirimycin (1,5-dideoxy-l,5-imino-D-mannitol), a castanospermin (l,6,7,8-tetrahydroxyoktahydroindolizin). 1-deoxynojirimycin je izolován z rostlin rodu Morus {Yagi et al., Nippon Nogei Kagaku

Kaishi 1976, 50: 5751; Vasella et al., Helv. Chim. Acta, 1982,

65: 1134) a z kmenů Bacillus (Daigo et al., Chem. Pharm. Bull., 1986. 34: 2243). 1-deoxymannojirimycin je izolován z luštěniny Lonchocarpus (Fellows et al., J.C.S. Chem. Comm. 1979, 977). Castanospermin je rostlinný alkaloid izolovaný ze semen australského kaštanu, Castanospermum australe {Saul et al., Arch. Biochem. Biophys. 1983, 221:593).

Pro syntézu azasacharidů jsou používány jak syntetické, ta semi-syntetické postupy a tyto postupy mohou být snadno upraveny pro výrobu prvků pro knihovny podle předkládaného vynálezu. Například, způsoby syntézy azasacharidů obsahují běžné postupy jako je odstranění azidu/redukce a N-alkylační cyklizace s rozsáhlým použitím chránících skupin. Viz například Paulsen et al., (1967) chem. Ber. 100: 802; Inouye et al., 1968, Tetrahedron

23: 2125; Saeki et al., 1968, Chem. Pharm. Bull. 11: 2477; Kinast et al. , 1981, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 20: 805; U.S. patent č. 4266025; Vasella et al., 1982, Helv. Chim. Acta 65: 1134; U.S. patent č. 4611058; Bernotas et al., 1985, Tetrahedron Lett. 26: 1123; Setoi et al., 1986, Chem. Pharm. Bull. 34: 2642;

Broxtermann et al., 1987, Rec. Trav. Chim. Pays-Bas 106: 571; Fleet et al., 1987, Tetrahedron 43: 979; Iida et al., 1987, J. Org. Chem. 52: 3337; Ziegler et al., 1988, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 27: 716; Schmidt et al., 1989, Liebigs Ann. Chem. 423;

Chida et al., 1989, J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1230; Beaupere et al., 1989, Carbohydr. Res. 191: 163; von der Osten et al., 1989, J. Am. Chem. Soc. 111: 3924; Ikota, N., 1989, Heterocycles 22: 1469; Tsuda et al., 1989, Chem. Pharm. Bull. 37: 2673; Fleet et

4 4 4

4 4 4

4 4 4 al., (1990), Tetrahedron Lett. 31: 490; Anzeveno et al., 1990,

Tetrahedron Lett. 31: 2085; a Dax et al., 1990, Carbohydr. Chem. 9: 479.

Přirozené sacharidy jsou používány jako výchozí materiály pro výrobu azasacharidů, ačkoliv jsou nutné mnohé stupně chránění a odstraňování chránících skupin. Například, glukosa může být použita pro syntézu 1-deoxynojirimycinu a l-deoxymannojirimycinu (Bernotas et al., 1985, výše; a Chen et al., 1990, Tetrahedron Lett. 31: 2229).

TRIS a příbuzné sloučeniny mohou být také ideálními bifunkčními molekulami pro použití v knihovnách podle předkládaného vynálezu. Pro ilustraci je uvedeno následující schéma.

NH,

HO

OH θ-^NH2 +

HO

OH

ΌΗ o

OH

c. Koncovky

Další možnou složkou při syntéze knihoven katalyzátorů jsou takzvané koncovkové jednotky. Obecně, tyto složky slouží pro několik různých účelů. Mohou být, například, použity jako chránící skupiny pro konce každého řetězce CFG podjednotek • I · · ί» · · · • · · · · • · · · · • · · · • *· · · substituovaných na podpůrném prvku. Nicméně, tyto koncovky mohou mít význam také pro katalytickou aktivitu potenciálního katalyzátoru, například mohou přispívat k jeho afinitě a specificitě. Například, koncovky sami o sobě mohou obsahovat Lewisovu kyselou a/nebo bazickou skupinu, která přispívá ke katalytické aktivitě, a z tohoto hlediska mohou být považovány za CFG skupiny. Výběr koncovky může také přispívat ke sterické diverzitě knihovny. Obdobně, použití skupin, které jsou akceptory a/nebo donory elektronů v koncovce, může ovlivňovat Lewisovu bazicitu sousedních CFG jednotek. Výběr koncovky může být také použit pro ovlivnění rozpustnosti potenciálních katalyzátorů.

Příklady koncovek pro karboxylové skupiny zahrnují, například, benzylester, cyklohexylester, 4-nitrobenzylester, t-butylester, 4-pyridylmethylester a podobně.

Příklady koncovek pro aminové skupiny zahrnují, chránící skupiny pro acyl, jako je, například, formyl, dansyl, acetyl, benzoyl, trifluoracetyl, sukcinyl, methoxysukcinyl, benzyl a substituovaný benzyl, jako je 3,4-dimethoxybenzyl, o-nitrobenzyl a trifenylmethyl; skupiny vzorce -C00R, kde R je methyl, ethyl, propyl, isopropyl, 2,2,2-trichlorethyl, 1-methyl-l-fenylethyl, isobutyl, t-butyl, t-amyl, vinyl, allyl, fenyl, benzyl, p-nitrobenzyl, o-nitrobenzyl a 2,4-dichlorbenzyl; acylové skupiny a substituované acyly jako je formyl, acetyl, chloracetyl, dichloracetyl, trichloracetyl, trifluoracetyl, benzoyl a p-methoxybenzoyl; a jiné skupiny jako je methansulfonyl, p-toluensulfonyl, p-brombenzensulfonyl, p-nitrofenylethyl a p-toluensulfonylaminokarbonyl. Výhodnými skupinami blokujícími amino- skupinu jsou benzyl (-CH₂C_gH_s), acyl (C(O)R) nebo SiR₃, kde R je C₁-C alkyl, halogenmethyl nebo 2-halogenem substituovaná (C₂-C₄ alkoxy) skupina, aromatické urethanové chránící skupiny, jako je například, karbonylbenzyloxy (Cbz); a alifatické • · · ·

urethanové chránící skupiny, jako je t-butyloxykarbonyl (Boc) nebo 9-fluorenylmethoxykarbonyl (FMOC).

Skupina výhodných činidel pro navázání koncovkových jednotek na aminy zahrnuje: ethanoylchlorid (Acy); 2,

2-dimethylpropanoylchlorid (Piv); naftalenkarbonylchlorid (Nap);

1,3-benzodioxol-5-karbonylchlorid (Pip); methyl-2-chlorkarbonylacetat (Mal); kyselina pipikolová neboli 2-pyridinkarboxylová (Pie); kyselina 5-oxo-2-pyrrolidinkarboxylová (Pga); 4-methyl-1-benzensulfonylchlorid (Tos); a fenylmethanamid (ICN).

Pro vložení chránících skupin pro amino- a/nebo karboxylovou skupinu může být v uvedeném způsobu podle předkládaného vynálezu použito upravených běžných metod peptidové syntézy na pevné fázi nebo jiných vhodných metod. Například, vložení amino-blokující skupiny může být provedeno za vazby syntetizované sloučeniny na pryskyřici, například pomocí reakce s vhodným anhydridem. Pro vložení chránící skupiny pro acetyl může pryskyřice s navázanou sloučeninou reagovat například s 20% anhydridem kyseliny octové.

IV. Detekce katalytické aktivity

Knihovny potenciálních katalyzátorů mohou být testovány na katalytickou aktivitu za použití různých technik, z nichž některé jsou známé v oboru. Pokud je transformace katalyzovaná katalyzátorem podle předkládaného vynálezu doprovázena detekovatelným dějem, například tvorbou sraženiny, vývojem plynu nebo emisí fotonu, tak může být kombinace katalyzátoru a detekovatelného děje základem pro test na přítomnost substrátu pro katalyzátor ve vzorku nebo v komplexní směsi. Naopak, vystavení knihovny potenciálních katalyzátorů účinku známého substrátu pro požadovaný typ katalytické aktivity, kde tento • ttt substrát během nebo při transformaci katalyzátorem vyvolává detekovatelný děj, může být základem skríningového testu na tento typ katalytické aktivity.

Knihovny potenciálních katalyzátorů mohou být také vyšetřovány za použití činidel, která detekují funkční vlastnosti katalyzátoru nebo katalyzátorů. Například, sondovací skupina může být kombinována se značkovací skupinou, jako je barvivo, fluorofor, radioaktivní značka a podobně, pro detekci přítomnosti cíle (například prostřednictvím nabarvení korálků). Sonda se může na cíl vázat reversibilně nebo nereversibilně. Například, knihovna potenciálních katalyzátorů může být vyšetřována na přítomnosti Lewisových acidických skupin pomocí kontaktování knihovny se sloučeninou, například sloučeninou obsahující Lewisovu bazickou funkční skupinu, která interaguje reversibilně s Lewisovou kyselinou, a kde tato sloučenina obsahuje dále značící skupinu. Jakýkoliv potenciální katalyzátor, který obsahuje Lewisovu acidickou skupinu, se potom spojí, prostřednictvím Lewisovi bazické skupiny, se značícím činidlem, které může být potom detekováno.

Způsob podle předkládaného vynálezu může být použit pro objev a optimalizaci katalyzátorů pro různé chemické transformace. Katalyzátory mohou být objevovány a optimalizovány pro chemické transformace vybrané ze skupiny zahrnující kinetická štěpení, regioselektivní reakce, chemoselektivní reakce, diastereoselektivní reakce, stereoselektivní reakce,interkonverze funkčních skupin, hydrogenace, oxidace, redukce, štěpení racemických směsí, cykloadice, sigmatropní přesmyky, elektrocyklické reakce, otevírání kruhů, adice karbonylových skupin, alefinové adice, olefinové redukce, iminové adice, iminové redukce, olefinové epoxidace, olefinové aziridinace, tvorby vazby uhlík-uhlík, tvorby vazby uhlík-heteroatom a tvorby • · * *

vazby heteroatom-heteroatom.

V. Označování koncovkami/dekonvoluční techniky pro knihovny

A) Přímá charakterizace

Narůstajícím trendem v oboru kombinatoriální chemie je využití sensitivity technik jako je hmotnostní spektrometrie (MS), které mohou být použity pro charakterizaci subfenotomolárních množství sloučeniny a pro přímé stanovení chemického složení sloučeniny vybrané z kombinatoriální knihovny. Například, pokud je připravena knihovna na nerozpustném nosiči, tak mohou být jednotlivé populace sloučenin nejprve uvolněny z nosiče a potom charakterizovány MS. V jiných provedeních mohou být v rámci přípravy vzorku pro MS použity techniky jako je MALDI pro uvolnění sloučeniny z matrice, zejména tehdy, je-li pro navázání sloučeniny na matrici použita labilní vazba. Například, korálky vybrané z knihovny potenciálních katalyzátorů mohou být v MALDI stupni ozářeny pro uvolnění potenciálního katalyzátoru z matrice a pro ionizaci potenciálního katalyzátoru pro MS analýzu.

B) Multihrotová syntéza

Jednou formou knihovny potenciálních katalyzátorů podle předkládaného vynálezu je formát multi-hrotů. Stručné, Geysen a spol. (Geysen et al., 1984, PNAS 81: 3998-4002) zavedli metodu pro přípravu knihoven sloučenin pomocí paralelní syntézy na polyethylenových hrotech opatřených mřížkou z kyseliny polyakrylové uspořádaných ve formátu mikrotitrační plotny. Geysenova technika může být použita pro syntézu a testování tisícovek potenciálních katalyzátorů za týden pomocí multi-hrotové techniky a navázané potenciální katalyzátory mohou být znovu použity v mnoha testech. Na hroty mohou být také katalyzátor po syntetizování odštěpen z nosičů pro účely testování čistoty a pro další vyhodnocení (viz Bray et al., 1990,

Tetrahedron. Lett. 31: 5811-5814; Valerio et al., 1991, Anal.

Biochem. 197: 168-177; Bray et al., 1991, Tetrahedron Lett. 32:

6163-6166).

C) Dělení - Vazba - Rekombinace

V jiném provedeni může být rozsáhlá knihovna potenciálních katalyzátorů připravena na sadě korálků za použití strategie dělení - vazba - rekombinace (viz například Houghten, 1985, PNAS 82: 5131-5135; a U.S. patenty 4631211; 5440016; 5480971).

Stručně, jak naznačuje název, při každém stupni syntézy, při kterém je vkládána degenerace do knihovny, jsou korálky rozděleny do samostatných skupin pro přidání mnoha různých substituentů do určitých pozic v knihovně potenciálních katalyzátorů, tyto různé substituenty jsou navázány v samostatných reakcích a korálky jsou rekombinovány do jedné skupiny pro další opakování tohoto postupu.

V jednom provedení může být strategie dělení - vazba rekombinace provedena za použití analogického způsobu, kterým je takzvaná metoda čajového pytlíku, kterou vyvinul Houghten, při které probíhá syntéza potenciálního katalyzátoru na pryskyřici uzavřené uvnitř porézních polyethylenových vaků (Houghten, 1985, PNAS 82: 5131-5135) . Substituenty jsou navázány na potenciální katalyzátory umístěné na pryskyřici tak, že se váčky umístí do vhodných reakčních roztoků, zatímco všechny společné kroky, jako je promývání pryskyřice a odstraňování chránících skupin se provádí simultánně v jedné reakční nádobě. Na konci syntézy obsahuje každý vak jednu skupinu potenciálního katalyzátoru.

D) Kombinatoriální knihovny připravené ligh directed, prostorově směrovanou paralelní chemickou syntézou ♦ · · · 0« r · 0 · · • · 0 · * 00 · · • 0 0 0 *000 00 00

Schéma kombinatoriální syntézy, ve které je identita sloučeniny dána jejím umístěním na substrátu syntézy, se označuje jako prostorově-adresovatelná syntéza. V jednom provedení je kombinatoriální proces proveden kontrolováním adice chemických činidel na specifické pozice na pevném nosiči (Dower et al.,

1991, Annu. Rep. Med. chem. 26: 271-280; Fodor, S.P.A., 1991, Science 251: 767; Pirrung et al., 1992, U.S. Patent č. 5143854; Jacobs et al., 1994) Trends Biotechnology 12: 19-26). Prostorové rozlišení fotolitografie umožňuje miniaturizace. Tato technika může být prováděna pomocí reakcí vkládajících/odštěpujících chránící skupiny za použití fotolabilních chránících skupin.

Klíčové body této technologie jsou popsány v Gallop et al., 1994, J. Med. Chem. 37: 1233-1251. Substrát pro syntézu je připraven pro vazbu pomocí kovalentního navázání fotolabilních nitroveratryloxykarbonylem (NVOC) chráněných amino-spojovacích skupin nebo jiných fotolabilních skupin. Světlo je použito pro selektivní aktivaci určitého regionu nosiče pro syntézu, který je potom reaktivní. Odstranění fotolabilních chránících skupin světlem vede k aktivaci vybraných oblastí. Po aktivaci se nechá na celý povrch působit první sada analogů aminokyselin, které všechny obsahují na amino-konci fotolabilní chránící skupinu. Vazba proběhne pouze v regionech, které byly aktivovány světlem v předchozím kroku. Reakce se ukončí, plotny se promyjí a substrát se znovu ozáří přes druhou masku, což aktivuje jiný region pro reakci s druhou sadu složek. Charakter masek a sekvence reaktantů definují výsledné skupiny a jejich pozice. Protože tato technika využívá fotolitografickou techniku, je počet sloučenin, které mohou být syntetizovány omezen pouze počtem míst, které mohou být aktivovány s vhodným rozlišením. Pozice každého potenciálního katalyzátoru je přesně známá a proto mohou být přímo testovány

jeho interakce s jinými molekulami.

Ve světlem řízené chemické syntéze závisí charakter produktu na charakteru ozáření a na pořadí přidávání reaktantů. Pomocí změn litografického charakteru může být simultáně syntetizováno mnoho různých sad potenciálních katalyzátorů; tato charakteristika vede k přípravě mnoha různých maskovacích strategií

E) Kódované kombinatoriální knihovny

V ještě jiném provedení využívá způsob podle předkládaného vynálezu knihovny potenciálních katalyzátorů opatřených kodovanou koncovkou. Nové způsoby identifikace aktivních sloučenin z kombinatoriálních knihoven využívají chemické indexační systémy využívající koncových skupin, které jedinečně kódují reakční stupně, které již proběhly na korálkách, a tím také určují, strukturu, která je na ně navázaná. Tento způsob napodobuje fágové zobrazovací knihovny, ve kterých jsou aktivity určovány z exprimovaných peptidů, ale struktury aktivních peptidů jsou určovány z příslušných sekvencí genomové DNA. První typ kódování syntetických kombinatoriálních knihoven využívá DNA jako kódu. Byly popsány různé jiné typy kódování, včetně kódování sekvenovatelnými bio-oligomery (například oligonukleotidy a peptidy) a binárního kódování za použití dalších nesekvenovatelných koncovek.

1) Označování sekvenovatelnými bio-oligomery

Princip použití oligonukleotidů pro kódování kombinatoriálních syntetických knihoven byl popsán v roce 1992 (Brenner et al., 1992, PNAS 89: 5381-5383) a příklad takové knihovny se objevil v následujícím roce (Needles et al., 1993, PNAS 90: 10700-10704).

• · • · • · · · · • · · · • · · i φ ···· ··

Kombinatoriální knihovna obsahující 7 ⁷ (=823543) peptidů složených ze všech kombinací Arg, Gin, phe, Lys, Val, D-Val a Thr (třípísmenný aminokyselinový kód), které byly kódované specifickým dinukleotidem (TA, TC, CT, AT, TT, CA a AC, v příslušném pořadí), byla připravena sérií alternujících kol peptidové a oiigonukleotidové syntézy na pevném nosiči. V této práci byla skupina reaktivní s aminem na korálkách specificky diferencována pro syntézu peptidů nebo oligonukleotidů pomocí simultánní preinkubace korálků s činidly, která vyvolávají tvorbu chráněných OH skupin pro syntézu oligonukleotidů a chráněných NH₂ skupin pro syntézu peptidů (zde v poměru 1:20). Po dokončení se každá koncovka skládala ze 69-merů, z nichž 14 jednotek určovalo kód. Knihovna navázaná na korálky byla ínkubována s fluorescenčně značenou protilátkou a korálky obsahující silně fluoreskující navázanou protilátku byly získávány za použití fluorescencí-aktivovaného třídění buněk (FACS). DNA koncovky byly amplifikovány PCR a sekvenovány a byly syntetizovány předpokládané peptidy. Podle této techniky mohou být připraveny knihovny potenciálních katalyzátorů pro použití ve způsobu podle předkládaného vynálezu a oligonukleotidová sekvence koncovek v takových knihovnách může identifikovat postupné kombinátoriální reakce, které proběhly na daném korálku a tak může identifikovat potanciální katalyzátor na korálku.

Použití oligonukleotidových koncovek umožňuje výjimečně citlivou analýzu koncovek. Způsob však vyžaduje pečlivou volbu ortogonálních sad chránících skupin nutných pro současnou syntézu koncovky a prvku knihovny. Dále, chemická labilita koncovek, zejména fosfátových a sacharidových anomerických vazeb, může omezovat volbu činidel a podmínek, které mohou být použity pro syntézu neoligomernich knihoven. Ve výhodných provedeních knihovny využívají spojovací skupiny umožňující selektivní odštěpení prvku knihovny potenciálních katalyzátorů pro ···· testování.

Peptidy byly také použity jako koncové označovací skupiny pro kombinatoriální knihovny. V oboru jsou popsány dvě techniky, které obě využívají rozvětvené spojovací skupiny jako pevné fáze, na které jsou střídavě syntetizovány kódující a ligandové řetězce. V první technice (Kerr, J.M. et al., 1993, J. Am. Chem. Soc. 115: 2529-2531) je ortogonality syntézy dosaženo použitím chránění sensitivního na kyseliny pro kódující řetězec a chránění sensitivního na baze pro ligand.

V alternativní technice (Nikolaiev et al., 1993, Pept. Res. 6: 161-170) jsou rozvětvené spojovací skupiny použity tak, že kódující jednotka a testovaný potenciální katalyzátor mohou být oba navázány na stejnou reaktivní skupinu na pryskyřici. V jednom provedení může být odštěpitelná spojovací skupina umístěna mezi místo rozvětvení a korálek tak, že štěpení uvolňuje molekulu obsahující jak kód, tak potenciální katalyzátor (Ptek et al., 1991, Tetrahedron Lett. 32: 3891-3894). V jiném provedení může být odštěpitelná spojovací skupina umístěna tak, že testovaný potenciální katalyzátor může být selektivně separován od korálku, za zanechání kódu na korálku. Tento postup je zejména významný, protože umožňuje skríning testovaných potenciálních katalyzátorů bez potenciální interference kódujících skupin. Příklady nezávislého štěpení a sekvenování členů peptidových knihoven a jejich příslušných koncovek známé v oboru potvrdily, že koncovky mohou přesně určovat strukturu peptidu.

2) Nesekvenovatelné značení koncovkami: binární kódování

Alternativní forma kódování potenciálních katalýzátorův knihovně využívá sady nesekvenovatelných elektroforických koncovkových molekul, které jsou použity jako binární kód

99 9 • · * · (Ohlmeyer et al., 1993, PNAS 90: 10922-10926). Příklady koncovek jsou halogenaromatické alkylethery, které jsou detekovatelné jako jejich trimethylsilylethery v koncentracích nižších než fentomolárních pomocí plynové chromatografie s elektronovým záchytem (ECGC). Variace v délce alkylového řetězce, stejně jako v charakteru a pozici aromatických halogenidových substituentu, umožňují syntézu alespoň 40 takových koncovek, které mohou kódovat 2⁴° (například až ÍO^3-2) různých molekul, v původní práci (Ohlmeyer et al., výše) byly koncovky navázány na přibližně 1% dostupných aminových skupin peptidové knihovny prostřednictvím světlem štěpitelné o-nitrobenzylové spojovací skupiny. Tento postup je vhodný při přípravě kombínatoriálních knihoven molekul podobných peptidům nebo jiných molekul obsahujících aminy. Nicméně, byl vyvinut všestranější systém, který umožňuje kódování v podstatě jakýchkoliv kombinatoriálních knihoven. V tomto systému je potenciální katalyzátor navázán na pevný nosič prostřednictvím světlem štěpitelné spojovací skupiny a koncovka je navázána prostřednictvím katechol-etherové spojovací skupiny pomocí vložení karbenu do matrice korálku (Nestler et al., 1994, J. Org. Chem. 59: 4723-4724). Tato ortogonální strategie navazování umožňuje selektivní uvolnění členů knihovny pro testování v roztoku a následné dekódování pomocí ECGC po oxidačním uvolnění sad koncovek.

Ačkoliv několik amidově-vázaných knihoven známých v oboru využívá binárního kódování s elektroforickými koncovkami navázanými na aminové skupiny, navázání těchto koncovek přímo na matrici korálku umožňuje dosažení větší rozmanitosti struktur, které mohou být připraveny v kódovaných kombinatoriálních knihovnách. Při tomto způsobu navázání jsou koncovky a jejich spojovací skupiny téměř tak nereaktivní, jako matrice samotná. Byly popsány dvě binárně kódované kombínatoriální knihovny, ve kterých jsou elektroforické koncovky přímo navázány na pevnou • «φ · fázi (Ohlmeyer et al., PNAS, 92: 6027-6031) a je uveden návod pro přípravu knihoven potenciálních katalyzátorů. Obě knihovny byly připraveny za použití strategie ortogonální vazby, ve které byl člen knihovny navázán na pevný nosič prostřednictvím světlem štěpítelné spojovací skupiny a koncovky byly navázány prostřednictvím spojovací skupiny štěpitelné důkladnou oxidací. Protože mohou být členy knihovny opakovaně částečně fotoeluovány z pevného nosiče, mohou být členy knihovny použity v mnoha testech. Postupná fotoeluce také umožňuje velmi výkonný opakovaná skríning: nejprve jsou korálky umístěny do 96-jamkových mikrotitračních ploten; potom jsou ligandy částečně odštěpeny a jsou přeneseny do testovacích ploten; za třetí je proveden test využívající vazby kovů pro identifikaci aktivních jamek; za čtvrté, příslušné korálky jsou znovu přeneseny jednotlivě do nových mikrotitračních ploten; za páté, jsou identifikovány jednotlivé potenciální katalyzátory; a za šesté, jsou identifikovány jejich struktury.

F) Výběr potenciálních katalyzátorů za použití termografických technik

V některých provedeních mohou být knihovny potenciálních katalyzátorů testovány pomocí termografických technik (pro nový příklad strategie viz: Taylor and Morken, Science, 1998, 280: 267-270). Tato technika vytváří obecný způsob pro rychlé a simultánní hodnocení schopností každého členu velké knihovny kódovaných katalyzátorů katalyzovat danou reakci v roztoku. Tato technika umožňuje selekci aktivních katalyzátorů z knihovny multifunkčních potenciálních katalyzátorů navázaných na polymer. Například, Taylor a Morken popsali, že ze 7000 testovaných korálků (3150 různých katalyzátorů) katalyzovalo 23 korálků acylační reakci. Jejich kinetické pokusy naznačily, že nej silněji selektované korálky byly také nejúčinnšjšími katalyzátory.

• · • ·

VI. Reakční podmínky

V jednom aspektu může být způsob podle předkládaného vynálezu proveden za použití imobilizovaných knihoven potenciálních katalyzátorů. Volba vhodného polymerického nosiče bude pro odborníky v oboru snadná. Obecné, polymerický nosič bude vybrán podle alespoň některého z následujících kriterií: (i) neměl by být reaktivní za podmínek použitých pro detekci katalytické aktivity; a (ii) měl by mít slabou nebo žádnou katalytickou aktivitu. Potenciální katalyzátory mohou být derivatizovány na polymerický nosič za použití vhodných reaktivních skupin a postupů známých v oboru. Ta provedení, která využívají nějakou formu imobilizace knihoven potenciálních katalyzátorů na matrici, jsou vhodná pro použití kódování a/nebo prostorového adresování knihoven pro pozdější dekonvoluci.

Mezi nerozpustné polymerické nosiče patří funkcionalizované polymery na bázi polystyrenu, kopolymerů polystyrenu/divinylbenzenu a jiných polymerů známých v oboru. Je třeba si uvědomit, že polymerické nosiče mohou být potažené, přenesené nebo jinak navázané na jiné pevné nosiče.

V jiném provedení může být polymerickým nosičem reversibilně rozpustný polymer. Mezi takové polymerické nosiče patří funkcionalizované polymery na bázi polyvinylalkoholu nebo polyethylenglykolu (PEG). Rozpustný nosič se může stát nerozpustným (například se může vysrážet) přidáním vhodného inertního činidla, které není rozpouštědlem. Jednou výhodou reakcí provedených za použití rozpustných polymerických nosičů je to, že reakce v roztoku mohou být rychlejší, mohou mít větší výtěžnost a/nebo mohou být úplnější než reakce, které jsou provedené na nerozpustných polymerických nosičích. V souladu s tím je ve výhodných provedeních polymerickým nosičem PEG nebo

• ····	• · ·	»·	9 9
	·· · ·	9 9	9 9
• · · • · · • · · ·	• · • · • · ··· ····	9 9 9 9 9 9 9 • 9	9 · • · • · 1 • · 1

PEG-OMe.

V ještě jiném provedení může být knihovna potenciálních katalyzátorů syntetizována v roztoku a identita jednotlivých členů knihovny může být určena pomocí dekonvoluce nebo syntézy v mnoha reakčních nádobách (například v mikrotitrační plotně a podobně).

VII. Katalyzátory pro stereoselektivní nukleofilní reakce a příklady jejich použití

Jak je podrobněji popsáno dále, kombinatoriální způsob podle předkládaného vynálezu byl použit pro přípravu nové třídy katalyzátorů použitelných například pro adici nukleofilu přes reaktivní pí-vazbu.

Obecně se vynález týká stereoselektivní nukleofilní adice, která obsahuje smísení substrátu obsahujícího reaktivní pí-vazbu, nukleofilu, a alespoň katalytického množství neracemického, chirálního katalyzátoru majícího určité charakteristiky (jak jsou popsány dále). Tato směs se udržuje za podmínek umožňujících chirálnímu katalyzátoru katalyzovat stereoselektivní adici nukleofilu na reaktivní pí-vazbu substrátu. Tato reakce může být použita pro enantioselektivní procesy, stejně jako pro diastereoselektivní procesy. Může být také upravena pro regioselektivní procesy. V příkladech jsou uvedeny enantioselektivní reakce, kinetická štěpení a regioselektivní reakce, které mohou být katalyzovány způsobem podle předkládaného vynálezu.

V příkladném a výhodném provedení se provede adice kyanidového iontu k uhlíku iminové funkční skupiny za přítomnosti chirálního, neracemického katalyzátoru podle předkládaného ·· ·· • * · · • · · · • · * · • · * · • · ·· vynálezu a získá se neracemický -amino-nítrilový produkt. Toto provedení je příkladem enatioselektivní nukleofilní adice a může být znázorněno obecným schématem:

102\ + HCN chirální, neracemický katalyzátor '100 '101

kde R , R a R představují, nezávisle, vodík, alkyl, alkenyl, alkynyl, acyl, thioacyl, alkylthio, imín, amid, fosforyl, fosfonat, fosfin, karbonyl, karboxyl, karboxamid, anhydrid, silyl, thioalkyl, alkylsulfonyl, arylsulfonyl, selenoalkyl, keton, aldehyd, ester, heteroalkyl, amidin, acetal, ketal, aryl, heteroaryl, aziridin, karbamat, epoxid, kyselinu hydroxamovou, imid, oxim, sulfonamid, thioamid, thiokarbamat, močovinu, thiomočovinu nebo -(CH₂)_m-R_so, nebo ^Rio2 tvoří, spolu s iminovým uhlíkem a dusíkem a jedním z R_ioo a R._XO1 heterocyklus {substituovaný nebo nesubstituovaný) obsahující 4 až 10 atomů, který má určitá omezení týkající se struktury kruhu, nebo

R a R tvoří dohromady kruh (substituovaný nebo nesubstituovaný) obsahující 4 až 10 atomů ve struktuře kruhu;

R_eo představuje substituovaný nebo nesubstituovaný aryl, cykloalkyl, cykloalkenyl, heterocyklus nebo polycyklus;

m je celé číslo 0 až 8; a

HCN je kyanovodík nebo jeho náhražka, například kyanid draselný, kyanid sodný, acetonkyanhydrid nebo trimethylsilylkyanid.

V uvedeném reakčním schématu a v dalších reakčních schématech a vzorcích znamená označení za atomem uhlíku (potenciální) ·

• ·« • ·»·· chirální centrum.

Adice kyanidu k iminům (Streckerova reakce) tvoří jednu z nejpřímějších a nej výhodnějších strategií pro asymetrickou syntézu derivátů -aminokyselin. Významný pokrok byl učiněn ve vývoji stereoselektivních verzí této reakce pomocí využití iminů s kovalentně navázanými chirálními pomocnými skupinami. Nicméně, i přes zřejmý praktický potenciál enantioselektivní katalytické verze Streckerovi reakce bylo v tomto ohledu dosaženo pouze omezeného úspěchu. Naopak, jak je popsáno v příkladech provedení vynálezu, nyní popisujeme nové chirální katalyzátory, které katalyzují enantioselektivní Streckerovi reakce.

Ve výhodném provedení je Streckerův katalyzátor podle předkládaného vynálezu znázorněn obecným vzorcem:

kde

B představuje monocyklickou nebo polycyklickou skupinu (například cykloalkyl, heterocyklus, aromatický nebo heteroaromatický kruh);

C , C₂ a C₃ každý představují chirální uhlíkový atom;

X představuje O, S nebo NH;

J představuje spojovací skupinu obsahující alespoň jednu

4 4 4

44 funkční skupinu působící jako donor vodíkové vazby, například slabou Bronstedovu kyselinu;

^Rio3 představuje bud' donor vodíkové vazby, nebo Lewisovu bazickou skupinu nebo skupinu s oběma těmito charakteristikami;

^Rio4 představuje stericky objemný, alifatický nebo cykloalifatický substituent obsahující až 20 atomů uhlíku (výhodně 2-10), který stericky působí na Lewisovu bazickou skupinu tak, že zůstává umístěna poblíž katalyticky aktivního místa obsahujícího iminový dusík katalyzátoru a J;

R_ios není přítomen nebo představuje jeden nebo více dalších substituentů B vybraných ze skupiny zahrnující alkyl, alkenyl, alkynyl, acyl, thioacyl, alkylthio, imin, amid, fosforyl, fosfonat, fosfin, karbonyl, karboxyl, karboxamid, anhydrid, silyl, thioalkyl, alkylsulfonyl, arylsulfonyl, selenoalkyl, keton, aldehyd, ester, heteroalkyl, amidin, acetal, ketal, aryl, heteroaryl, aziridin, karbamat, epoxid, kyselinu hydroxamovou, imid, oxim, sulfonamid, thioamid, thiokarbamat, močovinu, thiomočovinu a -(CH ) -R ; a

R_ios a R_1O7 každý nezávisle představují alkyl, alkenyl, alkynyl, acyl, thioacyl, alkylthio, imin, amid, fosforyl, fosfonat, fosfin, karbonyl, karboxyl, karboxamid, anhydrid, silyl, thioalkyl, alkylsulfonyl, arylsulfonyl, selenoalkyl, keton, aldehyd, ester, heteroalkyl, amidin, acetal, ketal, aryl, heteroaryl, aziridin, karbamat, epoxid, kyselinu hydroxamovou, imid, oxim, sulfonamid, thioamid, thiokarbamat, močovinu, thiomočovinu nebo -(CH ) -R_o , nebo

R a R tvoří společně s C a C kruh obsahující 4-8 atomů v kruhu;

^Rxos ^{a R}ios ^každý nezávisle představují alkyl, alkenyl, alkynyl, acyl, thioacyl, alkylthio, imin, amid, fosforyl, fosfonat, fosfin, karbonyl, karboxyl, karboxamid, anhydrid, silyl, thioalkyl, alkylsulfonyl, arylsulfonyl, selenoalkyl, keton, aldehyd, ester, heteroalkyl, amidin, acetal, ketal, aryl, · · 0 heteroaryl, aziridin, karbamat, epoxid, kyselinu hydroxamovou, imid, oxim, sulfonamid, thioamid, thiokarbamat, močovinu, thiomočovinu nebo - (CH₃)_m-R_eo, ^s podmínkou, že Η_χθβ a (C(X)R_ios>) nejsou identické (tato podmínka je dána chiralitou C_x);

R_eo představuje substituovaný nebo nesubstituovaný aryl, cykloalkyl, cýkloalkenyl, heterocyklus nebo polycyklus; a m je celé číslo od 0 do 8 (včetně).

Ve výhodných provedeních X znamená S nebo 0.

Ve výhodných provedeních je R _O3 NH , -OH nebo -SH nebo nižší alkyl substituovaný těmito skupinami.

Ve výhodných provedeních je R_XO4 navázán na B v pozici ortovzhledem k R_XO3 a pozici meta- vzhledem k iminovému substituentu. ^Rio4 výhodně nižší alkyl nebo alkoxyl, například rozvětvený nižší alkyl, jako je t-butyl.

Ve výhodných provedeních jsou R_xoe a R_XO7 C₃-C_galkylové skupiny, nebo tvoří, společně s C₂ a C₃, kruh tvořený 4 až 8 atomy.

Ve -výhodných provedeních je J -NH-Y-NH-, kde Y je vbrán ze skupiny zahrnující:

kde Q_x představuje S nebo 0 a R_4S představuje vodík, nižší alkyl nebo aryl. Ve výhodnějším provedení je Y vybrán ze skupiny skládající se z -C(=Q_x)-, kde Q_x je 0 nebo S.

V některých provedeních představuje R_xoe alkyl, heteroalkyl, aryl nebo heteroaryl.

• · ·· , 67

Ve výhodných provedeních představuje R_1OS vedlejší řetězec přirozené -aminokyseliny nebo jejího analogu.

V některých provedeních představuje R_iosi amino- skupinu, například primární nebo sekundární amino- skupinu, nejlépe primární amino- skupinu. Například může R_ios> představovat

kde R₉ a R představují každý nezávisle vodík, alkyl, alkenyl,

-(CH ) -R nebo tvoří R a R dohromady s atomem dusíku, na který jsou navázány, heterocyklus obsahující od 4 do 8 atomů v kruhu, nebo mohou R_g nebo R_io představovat spojovací skupinu a matrici pevného nosiče; R_eo a m jsou stejné, jak byly definovány výše.

Přítomnost objemově významných substituentů na jednom nebo více z R , R , R , R a/nebo R může mít značný vliv na selektivitu a tyto skupiny mohou zlepšovat stereochemickou komunikaci mezi substrátem a katalyzátorem v přechodovém stavu.

Ve výhodných provedeních je Streckerův katalyzátor podle předkládaného vynálezu znázorněn obecným vzorcem:

* ··

«

X

kde

B, X, R

103 ¹ a R jsou stejné, jak bylo definováno výše;

A představuje monocyklickou nebo polycyklickou skupinu (například cykloalkyl, heterocyklus, arylový nebo heteroarylový kruh) ; a

R není přítomen nebo představuje jeden nebo více dalších substituentů A vybraných ze skupiny zahrnující alkyl, alkenyl, alkynyl, acyl, thioacyl, alkylthio, imin, amid, fosforyl, fosfonat, fosfin, karbonyl, karboxyl, karboxamid, anhydríd, silyl, thíoalkyl, alkylsulfonyl, arylsulfonyl, selenoalkyl, keton, aldehyd, ester, heteroalkyl, amidin, acetal, ketal, aryl, heteroaryl, aziridin, karbamat, epoxid, kyselinu hydroxamovou, imid, oxim, sulfonamid, thioamid, thiokarbamat, močovinu, thiomočovinu a -(CH ) -R ' 2 τη 80

Ve výhodných provedeních je A cykloalkyl obsahující 3-10 uhlíkových atomů v kruhu, lépe 5, 6 nebo 7 atomů uhlíku v kruhu.

V dalších výhodných provedeních mohou být katalyzátory podle φφ φφ •

φ φ φ

V Φ φ φφφ φφφ · * φ

předkládaného vynálezu znázorněny obecným vzorcem:

kde

X představuje, nezávisle, 0, S nebo NR;

R, R , R₂ a R_a představují, nezávisle, H, alkyl, aryl, heteroalkyl nebo heteroaryl;

R₄ představuje H, alkyl, heteroalkyl, aryl, heteroaryl, formy nebo acyl;

R₂ není přítomen nebo se vyskytuje nejvýše 4-krát; a n je celé číslo v rozmezí 0 až 2.

V nejvýhodnějších provedeních mají katalyzátory vzorec uvedený výše, kde

X představuje, nezávisle, 0 nebo S;

R, R , R₂ a R₃ představují, nezávisle, H, alkyl, aryl, heteroalkyl nebo heteroaryl;

R₄ představuje alkyl, heteroalkyl, aryl nebo heteroaryl;

R₂ není přítomen; a n je celé číslo v rozmezí 0 až 2.

V dalších nejvýhodnějších provedeních mají katalyzátory vzorec uvedený výše, kde

X představuje, nezávisle, 0 nebo S;

R, R , R__ a R₃ představují, nezávisle, H, alkyl, aryl, heteroalkyl nebo heteroaryl;

R^ představuje formyl nebo acyl;

R_a není přítomen; a n je celé číslo v rozmezí 0 až 2.

Ve -výhodných provedeních katalyzují katalyzátory podle předkládaného vynálezu alespoň jednu stereoselektivní nukleofilní adici s enantioselektivitou alespoň 75% ee, lépe alespoň 80% ee, 85% ee, 90% ee, 95% ee nebo i >98% ee.

Asymetrická Streckerova reakce podle předkládaného vynálezu umožňuje jednoduché získání enantiomericky obohacených derivátů aminokyselin ze snadno dostupného substrátu a prekursorů katalyzátoru za použití malých množství katalyzátoru. Katalyzátor může být snadno připraven v průmyslovém rozsahu a zdá se, že má nekonečnou skladovatelnost, i při skladování za teploty okolí.

V příkladném a výhodném provedení se provede adice kyanidového iontu k uhlíku iminové funkční skupiny za přítomnosti chirálního, neracemického katalyzátoru podle předkládaného vynálezu a získá se neracemický -amino-nitrilový produkt. Toto provedení je příkladem enantioselektivní nukleofilní adiční reakce podle předkládaného vynálezu. Produkt této reakce může být transformován v jednom stupni na neracemický N-methylfenylglycin - přirozeně se nevyskytující -aminokyselinu.

Me.

N ^nh

HCN chirální, neracemický katalyzátor

s vyšším obsahem jednoho enantiomerů

Pro další ilustraci, N-allyl-2-naftylmethanimin může reagovat s HCN za vzniku příslušného nitrilu, který může potom reagovat s MeOH za přítomnosti kyseliny za zisku methylesteru. Allylová «

φ φ φ φ • φ < φ φ φ * φ φφφ • φφφ • φ φ φ φ • φφφ φφφφ φ φ skupina může být potom odstraněna, například pomocí kyseliny dimethymbarbiturové a paladiového katalyzátoru, za zisku

-aminoesteru. Rekrystalizace může být použita pro další zvýšení čistoty jednotlivého enantiomerů.

NHj-HCI

Dalším ilustrativním příkladem použití katalyzátoru podle předkládaného vynálezu je enantioselektivní konverze sulfiminů na sulfinamidy, jak je například uvedena v následujícím reakčním schématu. Vzniklé sulfinamidy mohou být dále přeměněny na primární aminy, které obsahují nové stereogenní centrum.

R ^r'100^ °X //

S—N /

R

HCN chirální, neracemický katalyzátor ,

CN

R

V dalším ilustrativním příkladu uvedeném v následujícím reakčním schématu (viz například U.S. patent 5661160) reaguje anilin s kyanidem za přítomnosti katalyzátoru podle předkládaného vynálezu za zisku nitrilu.

V dalším aspektu předkládaného vynálezu může být provedena adice nukleofilu k endocyklickému iminu, jak je uvedeno dále.

• · · ·

• » · · * 4 4 4

4 4 4 · · ·

4 4 ·

HCN chirální, neracemický katalyzátor

V dalším aspektu předkládaného vynálezu může nukleofilní adice proběhnout diastereoselektivně, za přítomnosti chirálního neracemického katalyzátoru podle předkládaného vynálezu. Ilustrativní příklad diastereoselektivní reakce podle

V jiném ilustrativním provedení obsahuje předkládaný vynález způsob pro kinetické štěpení racemické směsi iminu obsahujícího

-stereocentrum. V uvedeném kinetickém štěpení racemického iminového substrátu zprostředkovaném katalyzátorem může být jeden enantiomer iminu získán jako nezreagovaný substrát, zatímco druhý je transformován na požadovaný reakční produkt. Tento aspekt vynálezu obsahuje způsob pro syntézu funkcionalizovaných neracemických produktů z racemických výchozích materiálů. Toto provedení je také diastereoselektivní proces.

• · · ·

«* ·· ·· • · · · · · • · · · · • » · · · 4 • · · · « • · · · · · 4 4 4

Me

Me racemická směs

Druhý typ kinetického štěpení za použití katalyzátorů podle předkládaného vynálezu využívá štěpení racemického nukleofilu. Příkladné prvedení, uvedené dále, ukazuje štěpení racemické směsi thiolů v katalyzované reakci s O-methylbenzofenonoximem. Při použití přibližně 0,5 ekvivalentů oximetheru v uvedeném způsobu se získá směs obsahující jak neracemický nezreagovaný thiol, tak neracemický produkt adiční reakce.

• · « ·

Ph

Ph racemická směs s vyšším obsahem jednoho enantiomerů

Odborníkům v oboru bude jasné, že předkládaný vynález může být aplikován na substráty obsahující dvě reaktivní pí-vazby různé reaktivity. Ilustrativní provedení uvedené dále využívá diiminový substrát, ve které se iminy odlišují svým sterickým uspořádáním; předpokládá se, že způsob podle předkládaného vynálezu bude pokud budou ostatní faktory stejné - katalyzovat selektivně nukleofilní adici na více přístupné iminové skupině.

• φ

s vyšším obsahem jednoho enantiomerů

Odborníkům v oboru bude jasné, že předkládaný vynález může být aplikován na substráty obsahující různé třídy reaktivních pí-vazeb. Ilustrativní provedení uvedené dále využívá substrát obsahující jak imin, tak hydrazon. Předpokládá se, že způsob podle předkládaného vynálezu bude - pokud budou ostatní faktory stejné - katalyzovat nukleofilní adici na iminové skupině.

liJVl » 1. 1 eKV. I ) chiráíni, neracemický katalyzátor

s vyšším obsahem jednoho enantiomerů

Způsoby a katalyzátory podle předkládaného vynálezu mohou být také použity v intramolekulárním smyslu. V následujícím ilustrativním provedeni může chirální, neracemický katalyzátor katalyzovat intramolekulární enantioselektivní adici thiolu na

N-allylimin.

toto·· • ·♦ ·· ·· »· · · · · · · « to to to to to • to · · > « * • to ···* ««•to··* ·· ·«

chirální, neracemický katalyzátor *

s vyšším obsahem jednoho enantiomerů

Způsoby podle předkládaného vynálezu umožňují získáni opticky aktivních produktů s velmi vysokou stereoselektivitou (například enantioselektivitou nebo diastereoselektivitou) nebo regioselektivitou. Ve výhodných provedeních uvedených enantioselektivních reakcí je nadbytek enantiomerů získaný ve způsobu podle předkládaného vynálezu výhodně vyšší než 50%, lépe vyšší než 75% a nejlépe vyšší než 90%. Podobně, s ohledem na regioselektivní reakce, je molární poměr žádoucích/nežádoucích regioizomerů získaný ve způsobu podle předkládaného vynálezu výhodně vyšší než 5:1, lépe vyšší než 10:1 a nejlépe vyšší než 25:1. Způsoby podle předkládaného vynálezu mohou být provedeny při výhodných reakčních rychlostech vhodných pro komerční použití.

Jak je zřejmé z uvedeného textu, mohou být chirální produkty • · • ·· φφ ·· ♦ ΦΦΦ «φφφ • · φφφφ • φφφφφφ • φ φφφφ φφφφφφφ φφ «φ získané asymetrickou syntézou podle předkládaného vynálezu zpracovávány v dalších reakcích pro získání jejich vhodných derivátů. Takové možné derivatizační reakce mohou být provedeny za použití postupů známých v oboru. Mezi možné derivatizační reakce patří například epoxidace, ozonolýza, halogenace, hydrohalogenace, hydrogenace, esterifikace, oxidace alkoholů na aldehydy, ketony a/nebo karboxylatové deriváty, N-alkylace amidů, adice aldehydů na amidy, redukce nitrilů, acylace alkoholů estery, acylace aminů a podobně. Příklady tříd farmaceutických činidel, které mohou být syntetizovány za použití schématu obsahujícího uvedené stereoselektivní reakce, jsou kardiovaskulární léčiva, nesteroidní protizánětlivá léčiva, činidla ovlivňující centrální nervový systém a antihistaminika.

Příklady provedení vynálezu

Po obecném popisu bude vynález nyní pro lepší pochopení popsán v následujících příkladech, které jsou obsaženy pouze pro ilustraci některých aspektů a provedení předkládaného vynálezu a nijak neomezují předkládaný vynález.

Příklad 1

Tento příklad popisuje použití paralelní syntézy kombinatoriální knihovny pro získání a optimalizaci chirálního katalyzátoru pro formální adici kyanovodíku na iminy (Streckerovu reakci). V opakované sekvenci kroků obsahující přípravu a vyhodnocení 3 knihoven na pevné fázi obsahujících celkem 192 sloučenin bylo dosaženo optimalizace enantioselektivity reakce z počátečních 19% ee na 91% ee. Katalyzátor identifikovaný pomocí optimalizace adice kyanovodíku na N-allylbenzaldiimin se ukázal být účinným pro mnoho iminových substrátů.Konkrétně, >80% ee byla dosažena poprvé pro jakýkoliv • · 4 t • ·

4 • »

4

4 4 4 44

4 ·

· · • · 4 4 4 • 4 4 4 • 4 4 4

4 4 4 4 • 4 4 4

4 4 4 katalytický systém pro STreckerovu reakci alifatických iminů. Strukturální vlastnosti vedoucí k tak vysoké enantioselektivitě jsou dostu nepředpokládané, bez intuitivního synergního účinku mezi složkami katalyzátoru.

Kombinatoriální chemie je nyní považována za slibnou strategii pro získávání a optimalizaci ligandů pro biologické cíle a nověji je považována za možný postup pro identifikaci nových katalyzátorů³·, koordinaci komplexů² a pevných materiálů³. V kombinatoriální chemií existují dvě zásadně odlišné strategie rozděl a shromáždi (split and pool) a syntéza paralelních knihoven, a volba metody závisí na řešeném problému⁴. Strategie rozděl a shromáždi může být výhodná tehdy, je-li žádoucí nebo nezbytné hodnotit velký počet sloučenin, protože existuje málo znalostí o cílové struktuře a podíl sloučenin s žádoucí aktivitou je pravděpodobně velmi nízký⁵. Syntéza paralelních knihoven se zdá být nejvhodnější pro optimalizaci, když již byly základní struktury cíle určeny⁶. V tomto případě může větší jednoduchost pokusů spojená s vyšetřováním a identifikací prostorově uspořádaných potenciálních struktur překonat možné výhody spojené s hodnocením větších knihoven. Při asymetrické katalýze jsme využily tento posledně uvedený postup, se syntézou paralelních kombinatoriálních knihoven známé třídy chirálních ligandů⁷ a jejich hodnocením jako katalyzátorů pro asymetrickou adici kyanovodíku na iminy (Streckerovu reakci) (schéma 1). V tomto příkladu je použitelnost tohoto způsobu ilustrována opakovanou optimalizací enantioselektivity reakce z počátečních hodnot 19% ee na 91% ee, pomocí sekvence- nepředpokládatelných modifikací struktury katalyzátoru.

♦ · · · ♦ · · ·

9 999

Schéma 1

O

(D

Prvním krokem v použití strategie paralelní knihovny katalyzátorů je výběr potenciálního katalyzátorového systému, který je vhodný pro syntézu na pevné fázi a systematické strukturální úpravy a o kterém je také známo, že je selektivním templátem pro přenos chirality. Tyto podmínky určují vysoce výtěžný a generálizovatelný syntetický způsob pro přípravu katalyzátoru s nenápadnými místy pro navázání na pevný nosič. Naneštěstí nejsou tato kriteria všechna splněna u většiny dobře známých a nejúčinějších chirálních ligandů, jako jsou ligandy na bázi binaftylu, C2 symetrické fosfiny, salendové ligandy, bisoxazoliny a sloučeniny odvozené od vinanu a alkaloidů chininové kůry. Naopak, komplexy tridentátní Schiffovi baze tvoří významnou třídu katalyzátorů⁸, které mohou být vhodné pro syntézu na pevné fázi. Tyto systémy se obvykle skládají ze 3 jednotek, chirálního aminoalkoholu, salicylaldehydového derivátu a kovu. Vybrali jsme takovou modifikaci struktury jádra, aby byl aminoalkohol nahrazen díaminem, s druhým dusíkem na chirálním skeletu jako místem pro navázání na pevný nosič (obr. 1). Aminokyselina byla vybrána jako další prvek vnášející diversitu mezi diaminem a polymerovým nosičem. Vzniklý ligandový systém byl hodnocen a optimalizován pro reakci uvedenou ve schématu 1 pomocí paralelního provádění transformací s katalyzátory na polymeru v jednotlivých reakčních nádobách® a testování směsi produktů komerčním přístrojem s automatickým odběrem vzorků za použití chirální GC analýzy.

····

• · • · · ·

Knihovna 1: Připraví se jeden ligand typu uvedeného na obr. 1 a hodnotí se na katalýzu pomocí adice TBSCN k N-allylbenzaldiiminu za přítomnosti serie různých iontů kovu (pro strukturu katalyzátorů knihoven 1-3 viz obr. 2). Zatímco byla v každém případě pozorována srovnatelná reaktivita, byl ligand za nepřítomnosti jakéhokoliv iontu kovu nejvíce enantioselektivní (19% ee).

Knihovna 2: Na základě prvních výsledků byla připravena paralelní knihovna o 48 členech a tato knihovna byla testována za nepřítomnosti jakýchkoli přidaných iontů kovů (viz obr. 3). Bylo pozorováno, že aminokyselinová složka má velmi výrazný vliv na enantioselektivitu reakce a nej lepší výsledky byly získány pro katalyzátory odvozené od leucinu. Relativní stereochemické uspořádání katalyzátoru bylo také významné a katalyzátory odvozené od (R,R)-diaminu vykazovaly významně vyšší ee ve spojení s L-leucinem než se synt.etickým D-enantiomerem leucinu (nappříklad, Leu-CH-D: 32% ee; D-Leu-CH-D: 5% ee). Také bylo zjištěno, že substituenty na salicylaldehydových derivátech mají také zásadní význam a nejvyšší ee byly pozorovány pro t-butylem substituované deriváty A, B a D.

V tomto stadiu vývoje knihoven katalyzátorů byly spojovací prvky (viz obr. 1) optimalizovány klasickým postupem podle hodnocení jednoho katalyzátoru v jednom čase. Kontrolní pokusy ukázaly, že jednotka tvořená kyselinou kaproovou použitá pro navázání katalyzátoru na pryskyřici v knihovnách 1 a 2 (spojovací skupina_i) byla odpovědná za nezanedbatelnou úroveň základní reaktivity. Přímé navázání aminokyselinové skupiny katalyzátoru na polystyrénový nosič vedlo ke zlepšení enantioselektivity pro nej lepší katalyzátory identifikované z knihovny 2 (například z 30% na 45% ee pro Leu-CH-A). Také bylo zjištěno, že jednotka použitá pro navázání aminokyseliny na diamin (spojovací ··

4 4 4 · 4 4

4 4 4

4 4 4

4 4 4

4444 skupina₂) také ovlivňuje enantioselektivitu katalyzátoru.

Například, v Leu-CH-A sériích, vede nahrazení močovinové spojovací skupiny thiomočovinou ke zvýšení ee z 45% na 55%, zatímco příslušný systém využívající jako spojovací jednotku guanidin provádí stejnou Streckerovu reakci pouze s 21% ee.

Knihovna 3: Podle výsledků získaných pro knihovnu 2 byla připravena velká paralelní knihovna 132 thiomočovinových derivátů obsahujících pouze nepolární L-aminokyseliny a 3-t-butylem substituované salicylaldehydové deriváty. Bylo zjištěno, že všechny členy knihovny katalýzují reakci podle schématu 1, a nejvyšší enantioselektivitu dosahoval t-Leu-CH-OMe (OMe označuje 3-t-butyl-5-methoxysalicylaldehyd, D v knihovně 2) (80% ee, viz obr. 4). Opět bylo pozorováno, že aminokyselinová složka je zásadní, a že nejoběmnější deriváty (t-Leu, cyklohexylglycin a isoleucin) dávají nejlepší výsledky. Zajímavé je, že t-Leu byl nej lepší aminokyselinovou složkou pro katalyzátory odvozené od CH, ale nejhorší složkou pro CP deriváty, což jasně ukazuje výhodnost hodnocení pšech permutací ligandů.

Nej lepší katalyzátory identifikované z testování knihoven t-Leu-CH-OMe (1) a 2 byly syntetizovány nezávisle v roztoku a byly testovány v asymetrických reakcích uvedených v rovnicích 2 a 3. S HCN jako zdrojem kyanidu katalyzovat katalyzátor 1 v roztoku tvorbu Streckerova adduktu N-allylbenzaldiiminu v 78% izolovaném výtěžku a 91% ee při -78 °C. I přesto, že 1 byl optimalizován pro určitý substrát se ukázalo, že je účinným katalyzátorem pro různé iminové deriváty, který umožňuje přípravu produktů se střední až vysokou enantioselektivitou a výtěžkem (tabulka 1). Je pozoruhodné, že deriváty alifatických iminů (tabulka 1, výchozí materiály e a f; tabulka 2, výchozí materiály 2-4) podléhají adici kyanovodíku s >80% ee. Tyto výsledky tvoří první příklad vysoké enantioselektivity ve Streckerově reakci s

0 0 0·· 0 0 0 0 0 · 0 0 0 0 0 0 0 0 0

0000 00 00 touto významnou třídou substrátů¹⁰.

Schéma 2 //

(2)

Tabulka 1

vstup	R	zisk !(%)a	ee(%)°
a	Ph	78	91
b	p-OCH3C6H4	92	70
		...O ·“	...nc ••o*-»
d	2- naftvl	88	88
e	/-Butyl	70	85
f	Cytlohexyl	77	83

^a Izolovaný výtěžek; Všechny ee byly stanoveny GC nebo HPLC chromatografií za použití komerčních chirálních kolon. Viz doplňující informace.

• · 0 · • 0 · · e · · · • · • · 0 · 0

Schéma 3

,R’ (1)2 ekv. HCN 2 mol% 2, 16lr Toluem , -78 °C (2)TFAA

O

(3)

Tabulka 3: Výsledky získané podle schématu 3

Iminový výchozí materiál ee produktu (%)

Tyto testy prokázaly, že chirální Schiffovi baze identifikované z paralelních syntetických knihoven mohou být účinnými asymetrickými katalyzátory pro Streckerovu reakci. Tyto systémy vykazují nejen slibnou enantioselektivitu jak v pevné fázi, tak v roztoku, ale mohou být také snadno připraveny z levných složek. Strukturální vlastnosti, které vedou k vysoké ···· enantioselektivitě, jsou dosti nepředpokládatelné, s neintuitivními synergními účinky mezi složkami katalyzátorů. Tyto výsledky vyvolávají otázky týkající se mechanismu katalýzy adicí kyanovodíku. Probíhají pokusy týkající se této otázky, které mají za cíl další vývoj této nové třídy katalyzátorů pro Streckerovu reakci a nakonec pro identifikaci účinných asymetrických katalyzátorů pro jiné významné reakce pomocí toho paralelního způsobu.

Poznámky a odkazy:

(1) Pro přehledy a diskuse viz : (^a) Gennari, C.; Nestler, Η. P.; Piarulli, U.; Salom,, B Liebigs Ann./Rccueil 1997, 637. (b) Borman, S. Chem. Eng. News 1996, 74(45), 37.

(2) (a) Francis, Μ. B.; Finney, N. S.; Jacobsen, Ε. N. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 8983. (b) Burger, Μ. T.; Still, W. C. J. Org. Chem. 1995, 60, 7382. (c) Malin, R.; Steinbrecher, R.; Jannsen, J.; Semmler, W.; Noll, B.; Johannsen, B.; Frommel, C.; FH-hne,

W.; Schneider-Mergener, J. J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 11821. (d) Halí, D. G.; Schultz, P. G. Tetrahedron Lett. 1997, 38, 7825. (e) Shibata, N.; Baldwin, J. E.; Wood, Μ. E. Biorr. i Med. Chem. Lett. 1997, 7, 413.

(3) (a) Briceno, G.; Chang, H.; sun, X.; Schultz, P. G.; Xiang, X.-D. Science 1995, 270, 273. (b) Danielson, E.; Golden, J. H.; McFarland, E. W.; Reaves, C. M.; Weinberg, W. H.; Wu, X. D. Nátuře 1997, 389, 944. (c) Brocchini, S.; James, K.; Tangpasuthadol, AL; Kohn,

J. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 4553. (d) Baker, Β. E.; Kline, N. J.; Teado, P. J.; Natan, M. J. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 8721.

(4) Pro nové přehledy strategií pro syntézu a hodnocení knihoven malých molekul viz:

(a) Iiobbs DeWitt, S.; Czamik, A. W. Acc. Chem. Res. 1996, 29, 114. (b) Thomson, L. A.; Ellman, J. A. Chem. Rev. 1996, 96, 555. (c) Armstrong, R. W.; Combs, A.

P.; Tempest, P. A.; Brown, S. D.; Keating, T. A. Acc. Chem. Res. 1996, 29, 123. (d) Still,

W. C. Acc. Chem. Res. 1996, 29, 155. (e) Terret, Ν. K.; Gardner, M.; Gordon, D. W.; Kobylecki, R. J.; Steele, J. Tetrahedron 1995,51, 8135.

(5) Viz, například: (a) Combs, A. P.; Kapoor, Τ. M.; Feng, S.; Chen, J. K.; Daud_Snow, L. F.; Schreiber, S. L. J. Am. Chem. Soc. 1996, 11S, 287. (b) Cheng, Y.; Suenaga,:

T.; Still, W. C. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 1813. (c) Liang, R.; Yan, L.; Loebach, J.; Ge,

M.; Uozumi, Y.; Sekanina, K.; Horan, N.; Gildersleeve, J.; Thompson, C.; Smith, A.;

Biswas, K.; Still, W. C.; Kahne, D. Science 1996, 274, 1520.

(6) Viz, například: Kick, Ε. K.; Roe, D. C.; Skillman, A. G.; Liu, G.; Ewing, T. J. A.;

Sun, Y.; Kuntz, I. D.; Ellman, J. A. Chem. Biol. 1997,4, 297.

(7) Pro podobné pokusy viz : (_a) B_urg_ess> k.; Lim, H.-J.; Porte, A. M.; Sulikowski, G. A.

Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1996, 35, 220. (b) Cole, Μ. B.; Shimizu, K. D.; Krueger, C. A.; Harrity, J. P. A.; Snapper, M. L.; Hoveyda, A. H. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1996, 35,

1668. Burgess a Sulikowski hodnotili knihovny prostorově uspořádaných komplexů ligandu s kovem připravené kombinováním serie známých ligandů se sérií iontů kovů. Snapper a Hoveyda vyvinuli strategii pro optimalizaci katalyzátorů syntetizovaných na pevném nosiči, kterou označili jako poziční skenování, při kterém je každá ligandová složka katalyzátoru optimalizována sériově. Oproti kombinatoriálnímu způsobu, ve kterém jsou připraveny a hodnoceny všechny možné permutace ligandu, vede způsob podle Snappera a Hoveydy k přípravě pouze malé frakce možných ligandů a proto nemusí být připravena nejúčinější kombinace ligandu. Nicméně, jejich způsob vedl k zisku stejných optimálních struktur katalyzátorů bez ohledu na pořadí, ve kterém byly složky ligandu uspořádány.

(δ) (a) Aratani, T.; Yoneyoshi, Y.; Nagase, T. Tetrahedron Lett. 1975, 1707. (b)

Hayashi, M.; Inoue, T.; Mivamoto, Y.; Oguni, N. Tetrahedron 1994, 50, 4385. (c) Carreira, '

Ε. M.; Singer, R. A.; Lee, W. J. Am. Chem. Soc. 1994, 116, 8837. (d) Bolm, C.;

Bienewald, F. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1995, 34, 2641.

»»»· «ΦΦ »

φ Φ • a φφ φ · ···φφφφ

ΦΦ φφ t Φ * « φ Φ φ Φ φ Φ Φ Φ φ φ φ Φ φφ φφ (9) Reakce byly provedeny v 1 ml skleněných testovacích zkumavkách. Podrobnosti jsou uvedeny v doplňujících informacích.

(10) (a) Iyer, M.S.; Gigstad, K.K., Namdev, N.D., Lipton, M.J., Am. J. Chem. Soc. 1996, 118, 4910. (b) V nezávislých pokusech jsme nedávno identifikovali asymetrické katalyzátory na bázi Al pro Streckerovu reakci: Sigman, M.S.; Jacobsen, E.N.

Doplňuj ící informace

Obecně: 100-200 m aminomethylovaného polystyrenu (0,44 mmol/kg) bylo zakoupeno od Novabiochem a tento byl před použitím promyt DMF, THF a toluenem. Fmoc-aminokyseliny byly zakoupeny od Advanced Chemtech a byly použity bez dalších úprav. TMSCN byl zakoupen od Aldrich a před použitím byl destilován. TBSCN byl zakoupen od ALdrich a byl použit bez dalších úprav.

(R,R) -1,2-diaminocyklohexan¹ a (R,R) -difenyl-1,2-ethylendiamin² byly štěpeny způsobem popsaným v literatuře. CP byl syntetizován postupem uvedeným v literatuře. Salicylaldehydy byly syntetizovány podle publikovaných postupů³-. Pro knihovnu 1 (spojovací skupina/močovina) byl aminomethylovaný polystyren derivatizován kyselinou 6-aminokaproovou za použití reakcí bac (dále). Všechny kopulační reakce byly provedeny v 1,5 ml nebo 10 ml vyjímatelných chromatografických kolonách s fritou. Reakční směsi byly po dokončení reakce filtrovány a promyty DMF, THF, CH₂C1₂ a toluenem, pokud není uvedeno jinak. Postup všech kopulačních reakcí aminokyselin byl sledován pomocí UV kvantifikace dibenzifulvenu uvolněného z 2 mg vzorků pryskyřice při štěpení Fmoc. Tvorba močoviny a thiomočoviny byla sledována IR podle vymizení isothiokyanatanových a p-nitrofenylkarbamatových proužků.

Syntéza močovinové knihovny na pevné fázi

C-tí

Ob

HO.

Schéma syntézy: (a) Knihovna se rozdělí do vhodného počtu zkumavek, (b) 2,5 ekv. Fmoc-aminokyseliny, 2,5 ekv. HBTU, 5 ekv. DIPEA, 2,5 ekv. HOBT, DMF, 2h. (c) 30% piperidin v DMF, 30 minut, (d) 0,5 M p-nitrofenylchlorformiat, 0,5 M DIPEA, THF/CH₂C1₂ (1/1, obj./obj.), 30 minut (promytí pouze THF a CH₂C1₂)⁴. (e) 0,5 M díamin, TEA, DMF, 3 h. (f) aldehyd, DMF, 1 h.

Syntéza thiomočovinové knihovny na pevné fázi

Schéma syntézy: (a) Knihovna se rozdělí do vhodného počtu zkumavek, (b) 2,5 ekv. Fmoc-aminokyseliny, 2,5 ekv. HBTU, 5 ekv. DIPEA, 2,5 ekv. HOBT, DMF, 2h. (c) 30% piperidin v DMF, 30 minut, (d) 0,5 M thiokarbonyldiimidazol, THF, 30 minut (promytí pouze THF a CH₂C1₂). (e) 0,5 M diamin, TEA, DMF, 3 h. (f) aldehyd,

DMF, 1 h.

» · · o ··· ·· ·······

Tvorba komplexů s kovem na pevné fázi

Za použití Leu-CH-A jako representativního člena knihovny se pryskyřice suspenduje v 0,1 M roztoku zdroje kovu a provede se třepání po dobu uvedenou v tabulce 1. Pryskyřice se promyje THF, CH₂C1₂, toluenem a potom se suší za redukovaného tlaku. Inkorporace kovu se testuje barvením buď s l-nitroso-2-naftolem (NNP), nebo s pyrokatecholovou violetí (PCV) (tabulka l).

Tabulka 1: Podmínky a barvení při vkládání kovu do Leu-CH-A

Zdroj kovu	Rozpouštědlo (čas)	Barva	Barvení (barva)
Zn(OTf)2/2,6-lutidin	THF (4h)	světle žlutá	PCV (modrá)
Ti(OiPr) 4	toluen (4h)	žlutá	PCV (modrá)
Zr (OiPr)	THF (12h)	žlutá	PCV (červená)
Zn(OTf)3/2,6-lutidin	THF (12h)	žlutá	PCV (červená)
Fe(acac)3	THF (12h)	zelená	PCV (červená)
Rh(acac)_	THF (12h)	fialová	netestováno
Co(OAc)2/2,6-lutidin	EtOH (12h)	hnědá	NNP (oranžová)
Cu(acac)2	THF (4h)	zelená/ modrá	PCV (zelená)
Gd(OTf)3/2,6-lutidin	10% MeOH/THF(5h)	žlutá	PCV (červená)
Nd(OTf)3/2,6-lutidin	10% MeOH/THF(5h)	žlutá	PCV (červená)
MnCl /2,6-lutidin 2	10% MeOH/THF(5h)	hnědá	PCV (zelená)

Skríning Streckerovi reakce

V 500 /*1 testovacích zkumavkách (jeden člen knihovny na zkumavku, 4,4 mol%) se smísí 50 /Ul 200 mM roztoku iminu v toluenu • · · · • · * ·* 99 • 99 · » « » · * · · · » e * · · · · · · • · · · · · ··· ···« «« «· a 50 /*1 250 mM roztoku TBSCN v toluenu. Každá zkumavka se uzavře gumovou zátkou a třepe se po dobu 15 hodin. Po této době se 20 alikvota utlumí ve 400 /Ul roztoku anhydridu kyseliny trifluoroctové (100 mM) v dochlormethanu. Konverze a enantioselektivita se stanoví GC s automatickým odběrem vzorků vybavenou 20 m x 0,25 mm -TA chirální kolonou (Advanced Separations Technologies, lne., 37 Leslie Ct., P.O. Box 297, Whippany, NJ, 07981, 110 °C izotermální, 25 minut).

Syntéza katalyzátoru v roztoku

HO

NHFmoc (1) HBTU, DIPEA ch₃cn (2) Piperidin :/MeOH

NH, (1) thionylkarbonyldiimidazol CH₂CI₂, 10 min (2) (R,R)-1,2-diaminocyklohexani CH₂CI₂, 30 min (3) 3, MeOH, 1hr

(Benzyl-t-Leu): Do roztoku 500 mg Fmoc-t-Leucinu (1,41 mmol) a 0,54 ml DIPEA (3,11 mmol, 2,2 ekv.) v acetonitrilu se přidá 500 mg HBTU (1,55 mmol, 1,1 ekv.). Po 1 minutě se přidá 309 1 benzylaminu (2,82 mmol, 2,0 ekv.) a reakční směs se mísí po dobu 30 minut. Směs se rozdělí mezi CHC1₃ (50 ml) a H₂O (50 ml). Organická fáze se promyje H₂0 (2 x 50 ml), suší se přes Na₂SO₄ a zahustí se ve vakuu. Získaný zbytek se filtruje přes krátkou náplň silikagelu s elucí 4% MeOH/CH₂Cl₂. Rozpouštědlo se odstraní ve vakuu a zbytek se rozpustí v 1:1 piperidinu/MeOH, mísí se po dobu 30 minut a rozdělí se mezi 50 ml CHC1₃ a 25 ml H₂0.

Organická fáze se promyje H₂O (25 ml), suší se přes Na₂SO₄ a zahustí se ve vakuu. Po přečištění chromatografií na silikagelu • · · · ·· ·» • e i' (5% MeOH/CH₂Cl₂) se získá 242 mg bílého pevného materiálu (78% výtěžek, 2 stupně): t.t. 53-54 °C; IR (KBr) 3303, 1650 cm^-1;

NMR (400 MHz, CDCljJ 7,33 (m, 5H) , 7,05 (s, 1H) , 4,45 (d, J = 0,9 Hz, 1H), 4,43 (d, J = 0,9 Hz, 1H), 3,14 (s, 1H), 1,41 (s,

2H) , 1,01 (s, 9H) ; ¹³C NMR (^XH) (100 MHz, CDC1J <f 173,4, 138,5,

128,5, 127,8, 127,3, 64,3, 43,0, 34,1, 26,7; HRMS (M+H): vypočítáno: 221,1654, pozorováno 221,1658.

Benzyl-t-Leu-CH-3 (1): Do roztoku 45 mg thiokarbonyldiimidazolu (0,255 mmol, 1,1 ekv.) ve 2 ml CH₂C1₂ o teplotě 0 °C se přidá během 1 minuty předem ochlazený roztok Benzyl-t-Leu (51 mg,

0,232 mmol) ve 2 ml CH₂C1₂. Po 10 minutách se roztok přefiltruje přes krátkou silikagelovou kolonu za eluce CH₂C1₂. Rozpouštědlo se zahustí přibližně na 2 ml a pomalu se přidá do míšeného roztoku (R,R)-1,2-diaminocyklohexanu (132 mg, 1,16 mmol, 5 ekv.) v 1 ml CH Cl Po 30 minutách se reakční směs rozdělí mezi 2 2 .

CH₂C1₂ (20 ml) a H₂0 (20 ml). Organická fáze se promyje H₂O (2 x 20 ml), suší se přes Na₂SO₄ a zahustí se pomocí redukovaného tlaku. NMR získaného zbytku ukazuje směs dvou hlavních produktů. Směs se rozpustí ve 2 ml MeOH, reaguje s 24 mg 3 (0,114 mmol) a mísí se po dobu 1 hodiny. Rozpouštědlo se odstraní ve vakuu a získaný zbytek se přečistí chromatografii na silikagelu (1% MeOH/CH₂Cl₂) za zisku žlutého pevného materiálu (18% výtěžek, 3 stupně), který se rekrystalizuje z benzenu/hexanu (1:3): t.t.

115 °C; IR (KBr) 330, 2942, 1649, 1535 cm'¹; ^ΧΗ NMR (400 MHz, ,CDC1₃) S 13,80 (s, 1H), 8,18 (s, 1H), 7,20 (d, J = 2,9 Hz, 1H), 7,05 (m, 4H), 6,99 (m, 1H), 6,85 (br, 1H), 6,68 (d, J = 2,9 Hz, 1H), 6,20 (br, 1H), 5,56 (br, 1H), 5,01 (br, 1H), 4,29 (dd, J = 6,4, 15 Hz, 1H), 4,07 (br, 1H), 3,87 (dd, J = 5,1, 1H) , 3,50 (br, 3H), 2,99 (br, 1H), 1,91 (s, 1H), 1,58 (s, 9H), 1,58-1,01 (m,

5H) , 0,97 (s, 9H) ; ¹³C NMR CH) (100 MHz, CDC1J $ 170,7, 165,7,

154,8, 151,2, 138,9, 137,6, 128,7, 127,9, 127,8, 127,6, 118,6, 118,0, 11,8, 77,2, 66,5, 57,1, 55,9, 43,6, 35,0, 34,8, 32,9, • » · · · · » * · · · ι • · · · l • * · · · I • · · « « »· · · ·· toto

31,1, 29,3, 26,8, 24,0, 23,4; HRMS (M+Na): vypočítáno: 589,3188, pozorováno 589,3183.

Skríning katalyzátorů v roztoku: V nad plamenem vysušené 10 ml zkumavce s oblým dnem se smísí 1 (1,8 mg, 3,5 mol, 2 mol%), imin (25 mg, 0,17 mmol) a 0,7 ml toluenu. Reakční směs se ochladí na -78 °C a přidá se 2,8 M roztok HCN (2 ekv.) v toluenu. Po míšení po dobu 24 hodin se reakce utlumí TFAA (2 ekv.) a zahřeje se na teplotu okolí. Rozpouštědlo se odstraní ve vakuu a získaný materiál se přečistí a analyzuje způsobem popsaným dále.

F₃C N

CT’

6,65 (s, i:

(10a): Materiál se získá s výtěžkem 78% jako čirý olej po přečištění rychlou chromatografii (3:2 hexany: CH₂C1₂) a s 91% ee podle chirální GC analýzy ( -TA,

110 °C izoterma, t (hlavní) = 21,7 min., t

2Γ X* (vedlejší) = 24,5 min.); IR (tenký film: 2936, 2249, 1701 cm^-1; ³Η NMR (400 MHz, CDC1J J 7,45 (m, 5H) ,

[) , 5,66 (m, 1H) , 5,19 (d, J = 10,2 Hz, 1H) , 5,13 (d, J = 17,0 Hz, 1H), 4,15 (dd, J = 4,7, 17,0 Hz, 1H), 3,91 (dd,

J = 6,0, 17,0 Hz, 1H) ; ^X3C NMR (^XH) (100 MHz, CDC1J § 157,9 (q., J = 38 Hz), 131,1, 130,1, 130,0, 129,4, 127,8, 120,3, 117,5 (q, J = 288 Hz), 115,2, 49,8, 48,6; HRMS m/z (M + NH^*) vypočítáno 286,1167, pozorováno 286,1163.

(10b): Materiál se získá s výtěžkem 92% jako čirý olej

H-íCO'

II

CN po přečištění rychlou chromatografii (3:2 hexany: CH₂C1₂) a s 70% ee podle chirální HPLC analýzy (Chiracel AS, 5% TPA/hexany, 1 ml/min), t_r (hlavní) = 9,7 min., t (vedlejší) = 11,5 min.); IR (tenký film: 2940, 1701, 1613 cm³-; ^XH NMR (400 MHz, CDC1J $ 7,36 (d, J = 8,6 Hz, 2H), 6,94 (d, J = 8,6 Hz, 2H) , 6,57 (s,

1H), 5,65 (m, 1H), 5,19 (d, J = 10,2 Hz, 1H), 5,14 (d, J = 17,2

Hz, 1H), 4,15 (dd, J = 4,2, 17,0 Hz, 1H), 3,87 (dd, J = 6,2, • ·· · • · • * · ··· ·· o

17,0 Hz, 1H) , 3,83 (s, 1H) ; ¹³C NMR (^XH) (100 MHz, CDC1J <T

160,9, 157,8 (q, J = 38 Hz), 131,4, 129,5, 121,9, 120,1, 117,5 q, J = 288 Hz), 115,6, 114,8 55,5, 49,4, 48,3; HRMS m/z (M~) vypočítáno 298,0929, pozorováno 298,0936.

o

Λ

F₃C^^N'^·

J0 (10c): Materiál se získá s výtěžkem 65% jako čirý olej po přečištění rychlou chromatografií (3:2 hexany:

CH₂C1₂) a s 86% ee podle chirální HPLC analýzy (Chiracel AS, 5% IPA/hexany, 1 ml/min), t (hlavní) = 6,2 min., t_r (vedlejší) = 8,1 min.); IR (tenký film: 2936, 1701 cm~^x; ^XH NMR (400 MHz, CDC1₃) <f 7,56 (d, J = 8,4 Hz, 2H), 7,31 (d, J = 8,4 Hz, 2H), 6,52 (s, 1H),

5,65 (m, 1H), 5,21 (d, J = 10,2 Hz, 1H), 5,15 (d, J = 17,1 Hz,

1H), 4,15 (dd, J = 5,5, 17,0 Hz, 1H), 3,92 (dd, J = 6,3, 17,0 Hz,

1H) ; ^X3C NMR (^XH) (100 MHz, CDC1J J 157,7, 132,7, 131,0, 129,5,

124,5, 120,8, 117,4, 114,8, 114,5, 49,6, 49,0; HRMS m/z (M*) vypočítáno 345,9929, pozorováno 345,9931.

1701 cm (lOd): Materiál se získá s výtěžkem 88% ve formě bílého pevného materiálu po přečištění rychlou chromatografií (3:2 hexany: CH₃C1_J a s 88% ee podle chirální HPLC analýzy (Chiracel AS, 5% IPA/hexany, 1 ml/min), t (hlavní) = 7,0 min., t^ (vedlejší.) = 8,4 min.); t.t. 72-73 °C; IR (tenký film: 3061, 2934, ^XH NMR (400 MHz, CDC1J <f 8,06 (s, 1H) , 7,90 (m, 3H) ,

7,59 (m, 2H) , 7,37 (m, 1H) , 6,85 (s, 1H), 5,69 (m, 1H) , 5,17 (d,

J = 10,4 Hz, 1H), 5,12 (d, J = 17,2 Hz, 1H), 4,20 (dd, J = 4,9, 17,0 Hz, 1H), 3,50 (dd, J = 6,5, 17,0 Hz, 1H); ^X3C NMR (^XH) (100

MHz, CDC1₃) £ 157,9 (q, J = 38 Hz), 133,6, 132,9, 131,2, 129,8,

128,3, 128,1, 127,9, 127,7, 127,4, 124,2, 120,4, 117,6 (q, J =

287 Hz), 115,4, 114,7, 50,0, 48,6; HRMS m/z (M*) vypočítáno 318,0980, pozorováno 318,0974.

• » · · • » • · • · · · · · ·

FscAn''^

CN (10e):'Materiál se získá s výtěžkem 70% jako čirý olej po přečištění rychlou chromatografii {3:2 hexany:

CH^Cl^) a s 85% ee podle chirální GC analýzy ( -TA,

112 °C izoterma, t_r (hlavní) =4,0 min., t_r (vedlejší) = 6,0 min.); IR (tenký film: 2972, 1705 cm^-1; NMR (400 MHz, CDC1J <f 5,87 (m, 1H) , 5,33 (d, J = 10,4 Hz, 1H), 5,25 (d, J = 17,2 Hz, 1H), 4,25 (s(br), 2H) , 1,16 (s, 9H); ¹³C NMR ΓΗ) (100 MHz, CDC1J J* 157,5 (q, J = 378 Hz), 132,0, 119,0, 117,4 (q, J = 286 Hz), 115,3, 56,7, 40,5,

38,1, 26,9; HRMS m/z (M + NH^*) vypočítáno 266,1480, pozorováno 266,1481.

(lOf): Materiál se získá s výtěžkem 77% jako čirý olej

po přečištění rychlou chromatografií (3:2 hexany: CH₂C1₂) a s 83% ee podle chirální GC analýzy ( -TA, 112 °C izoterma, t_r (hlavní) = 13,6 min., t_r (vedlejší) = 15,6 min.); IR (tenký film: 2936, 2859, 1704 cm-³-; ¹H NMR (400 MHz, CDC1 )<T 5,85 (m, 1H) ,

J = 15,7 Hz, 1H), 5,35 (d, J = 9,8 Hz, 1H), 4,65 (d,

Hz, 1H), 4,26 (dd, J = 4,9, 16,9 Hz, 1H), 2,09 (m, 2H) , (m, 4H) , 1,40-0,85 (m, 5H) ; “C NMR PH) (100 MHz,

5,38 (d,

J = 10,6 1,84-1,60

CDC1J <f 157,8 (q, J = 37 Hz), 131,6, 120,6, 117,4 (q, J = 286 Hz), 115,9, 53,6, 50,4, 38,3, 30,0, 28,9, 25,7, 25,3, 25,1; HRMS m/z (M + NH₄*) vypočítáno 292, 1637, pozorováno 292,1625.

Stanovení absolutní konfigurace: Racemický a (R)-fenylglycin byly přeměněny na své estery⁵ a byly allylovány allylacetatem (pomocí Pd-katalyzátoru)^s. Při analýze trifluoracetamidu produktu pomocí Chirální GC ( -TA, isotherma 112 °C) se získaly retenční časy 36,0 (R) a 37,62 (S) . Produkt asymetrické Streckerovi reakce byl hydrolyzován na methylester allylaminokyseliny. Analýza chirální GC ukázala, že hlavním enantiomerem je (S). Další

sloučeniny byly označeny analogicky jao (S) aminonitrily.

IR (tenký film: 3338, 1738 cm'¹; ^XH NMR (400 MHz, CDC1J 7,34 (m, 5H) , 5,88 (ddd, J = 6,1, 10,1, 17,2

5,17 (dd, J = 1,6, 17,2 Hz, 1H>, 5,12 (dd, J = 1,3,

1H), 4,41 (s, 1H), 3,69 (s, 3H), 3,21 (dd, J = 6,1, 1,0

3,19 (dd, J = 6,1, 1,0 Hz, 1H); ^X3C NMR (^XH) (100 MHz,

173,3, 137,9, 135,9, 128,7, 128,0, 127,4, 116,7, 64,3,

Hz, 1H),

10,1 Hz,

Hz, 1H),

CDC1₃)

52,1, 50,0; HRMS m/z (Μ + H) vypočítáno 206,1181, pozorováno 206,1174.

(1) Larrow, J. F.; Jacobsen, Ε. N.; Gao, Y.; Hong, V.; Nie, X.; Zepp, C. M. J. Org. Chem. 1994,59, 1939.

(2) Pikul, S.; Corey, E. J. Org. Svntli. 71, 22.

(3) Reddy, D. R.; Thorton, E. R. J. Chem. Soc. Commun. 1992,172.

(4) (a) Hutchins, S. M.; Chapman, K. T. Teirahdron Leu., 1994, 35, 4055. (b) Hutchins, S. M.; Chapman, K. T. Tetrahedron Lett., 1995, 36, 2583.

(5) Bodanszky, M.; Bodanszky, A. The Praciice of Peptide Synthesis Springer-Verlag: New York, 1994, _P30.

(6) Takahashi, K..; Miyake, A.; Hata, G. Bull. Chem. Soc. Japan 1972, 45, 230.

Všechny odkazy a publikace citované v předkládaném vynálezu jsou zde uvedeny jako odkazy.

Odborníkům v oboru budou známé - nebo budou schopni pomocí běžných pokusů zjistit - mnohé ekvivalenty specifických φ φ polypeptidů, nukleových kyselin, způsobů, testů a činidel popsaných v předkládaném vynálezu. Takové ekvivalenty spadají do rozsahu předkládaného vynálezu.

PETR KALENSKÝ

ATTORNEY AT LAW

eňwá ADVOKÁTNÍ KANCELÁŘ VŠĚTgetU ř&Le^V áVORČÍK KALENSKÝ

A PARTNEŘI 19.0 00 Praha 3, Hálkova 2 Česká republika

Claims (54)

1. Paralelní, kombinatoriální způsob pro přípravu a optimalizaci nových katalyzátorů pro chemické transformace vyznačující se tím, že obsahuje:

(a) chemické syntetizování bohaté knihovny potenciálních katalyzátorů; a (b) testování knihovny potenciálních katalyzátorů pro identifikaci těch členů, které katalyzují vybranou transformaci.

2. Způsob podle nároku lvyznačující se tím, že potenciální katalyzátory obsahují přirozené nebo nepřirozené aminokyseliny.

3. Způsob podle nároku lvyznačující se tím, že knihovna obsahuje katalyzátor, který katalýzuje stereoselektívní reakci.

4. Způsob podle nároku lvyznačující se tím, že knihovna obsahuje katalyzátor, který katalýzuje chemoselektivní a/nebo regioselektivní reakci.

5. Způsob podle nároku lvyznačující se tím, že potenciální katalyzátor obsahuje cyklickou skupinu vybranou ze skupiny zahrnující následující skupiny: akridarsin, akridin, anthracen, arsindol, arsinolin, azepan, benzen, karbazol, karbolin, chromen, cinnolin, furan, furazan, hexahydropyridazin, hexahydropyrimidin, imidazol, indan, indazol, indol, indolizin, isoarsindol, isobenzofuran, isochromen, isoindol, isofosfindol, isofosfinolin, isochinolin, isorasinolin, isothiazol, isoxazol, morfolin, naftalen, naftyridin, xazol, oxolan, perimidin, fenanthren, fenanthridin, fenanthrolin, fenarsazin, fenazin, fenomerkurazin, fenomerkurin, fenofosfazin, fenoselenazin, ·00· fenotelurazin, fenothiarsin, fenoxantimon, fenoxafosfin, fenoxarsin, fenxselenin, fenoxatelurin, fenothiazin, fenoxatin, fenoxazin, fosfanthen, fosfindol, fosfinolin, ftalazin, piperazin, piperidin, pteridin, purin, pyran, pyrazin, pyrazol, pyridazin, pyridin, pyrimidin, pyrrolidin, pyrrolizin, chinazolin, chinolin, chinolizin, chinoxalin, selenanthren, selenofen, telurofen, tetrahydrofuran, tetrahydrothifen, thianthren, thiazol, thiolan, thiofen a xanthen.

6. Způsob podle nároku Ivyznačující se tím, že potenciální katalyzátory obsahují bicyklo[x.y.z]alkan, kde x, y a z j sou nezávisle každý celé číslo větší nebo rovné nule.

7. Způsob podle nároku Ivyznačující se tím, že potenciální katalyzátor obsahuje centrum asymetrie.

8. Způsob podle nároku Ivyznačující se tím, že že knihovna potenciálních katalyzátorů obsahuje katalyzátory, které nejsou shodné se svým zrcadlovým obrazem.

9. Způsob podle nároku Ivyznačující se tím, že že knihovna obsahuje alespoň jedno sto potenciálních katalyzátorů.

10. Způsob podle nároku 9vyznačující se tím, že že knihovna obsahuje alespoň jeden tisíc potenciálních katalyzátorů.

11. Způsob podle nároku 10 vyznačující se tím, že že knihovna obsahuje alespoň deset tisíc potenciálních katalyzátorů.

12. Způsob podle nároku Ivyznačující se tím, že ·♦··

44 ·· potenciální katalyzátory obsahují sacharid nebo oligosacharid.

13. Způsob podle nároku 12 vyznačujíc i se tím, že sacharid nebo oligosacharid se skládá z pentosových sacharidů, hexosových sacharidů, pentosových azasacharidů a/nebo hexozových azasacharidů.

14. Způsob podle jakéhokoliv z nároků 1-13 vyznačující se tím, že knihovna je syntetizována na pevném nosiči.

15. Způsob podle jakéhokoliv z nároků 1-13 vyznačující se tím, že knihovna je syntetizována v roztoku.

16. Způsob podle nároku lvyznačující se tím, že že vybraný katalyzátor je použit jako vedoucí struktura pro druhou knihovnu potenciálních katalyzátorů, kde uvedená druhá knihovna potenciálních katalyzátorů je analyzována pro identifikaci těch členů, kteří katalyzují vybranou transformaci; kdy alespoň jeden člen druhé knihovny je lepším katalyzátorem vybrané transformace ve srovnání s katalyzátory z první knihovny.

17. Způsob podle nároku 16 vyznačující se tím, že popsaný způsob se opakuje jednou až desetkrát pro získání alespoň jednoho zlepšeného katalyzátoru pro vybranou transformaci.

18. Způsob podle nároků 1, 16 nebo 17 vyznačuj ící se tím, že vybraný katalyzátor katalyzuje transformaci vybranou ze skupiny zahrnující kinetická štěpení, regioselektivní reakce, chemoselektivní reakce, diastereoselektivní reakce, stereoselektivní reakce, interkonverze funkčních skupin, hydrogenace, oxidace, redukce, štěpení racemických směsí, • · • · • · • · • · · · · • · cykloadice, sigmatropní přesmyky, elektrocyklické reakce, otevírání kruhů, adice karbonylových skupin, redukce karbonylových skupin, olefinové adice, olefinové redukce, iminové adice, iminové redukce, olefinové epoxidace, olefinové aziridinace, tvorby vazby uhlík-uhlík, tvorby vazby uhlík-heteroatom a tvorby vazby heteroatom-heteroatom.

19. Způsob podle nároků 1, 16 nebo 17 vyznačuj ící se tím, že katalyzátory jsou vybrané na podkladě pozorovatelného jevu.

20. Způsob podle nároku 19 vyznačující se tím, že detekovatelný jev je vybrán se skupiny zahrnující vývoj plynu, emisi fotonu a tvorbu sraženiny.

21. Knihovna potenciálních katalyzátorů a její jednotlivé členy, která má následující obecný vzorec:

kde kulička představuje pevný nosič;

spojovací skupina 1 a spojovací skupina 2 jsou nezávisle vybrány ze skupiny skládající se z bifunkčních molekul s nebo bez vedlejších řetězců a/nebo stereocenter;

aminokyselina představuje přirozenou nebo nepřirozenou aminokyselinu; a katalytická skupina je vybrána ze skupiny zahrnující katalyticky » · » ·

100 ·· ·· ·· • · · · · · • · · · · • · · · · · • · · · · • · · · · · · ·· aktivní části známých katalyzátorů.

22. Knihovna a jednotlivé katalyzátory podle nároku 21, kde spojovací skupina 1 a spojovací skupina 2 jsou nezávisle vybrány ze skupiny zahrnující diaminy, dioly, aminoalkoholy a dikyseliny; a katalytická skupina je vybrána ze skupiny zahrnující salenaty, porfyriny, skupiny obsahující Schiffovu bázi, diketopiperaziny, oligoaminy, aminoalkoholy, oligopeptidy a oligonukleotidy.

23. Knihovna a jednotlivé katalyzátory podle nároku 22, kde katalytická skupina je mono-, di-, tri- nebo tetra-dentátní pro substrát.

24. Knihovna podle nároků 21, 22 nebo 23, která obsahuje alespoň jedno sto potenciálních katalyzátorů.

25. Knihovna podle nároků 21, 22 nebo 23, která obsahuje alespoň jeden tisíc potenciálních katalyzátorů.

26. Knihovna podle nároků 21, 22 nebo 23, která obsahuje alespoň deset tisíc potenciálních katalyzátorů.

27. Knihovna a jednotlivé katalyzátory podle nároků 21, 22 nebo 23, kde vybraný katalyzátor je použít jako vedoucí struktura pro druhou knihovnu potenciálních katalyzátorů, kde uvedená druhá knihovna potenciálních katalyzátorů je analyzována pro identifikaci těch členů, kteří katalyzují vybranou transformaci; kdy alespoň jeden člen druhé knihovny je lepším katalyzátorem vybrané transformace ve srovnání s katalyzátory z první knihovny.

28. Knihovna a jednotlivé katalyzátory podle nároku 27, kde popsaný způsob je opakován jednou až desetkrát pro získání alespoň jednoho zlepšeného katalyzátoru pro vybranou ···· transformaci.

29. Způsob podle nároků 27 nebo 28 vyznačuj ící se tím, že vybraný katalyzátor katalyzuje transformaci vybranou ze skupiny zahrnující kinetická štěpení, regioselektivní reakce, chemoselektivní reakce, diastereoselektivní reakce, stereoselektivní reakce, interkonverze funkčních skupin, hydrogenace, oxidace, redukce, štěpení racemických směsí, cykloadice, sigmatropní přesmyky, elektrocyklické reakce, otevírání kruhů, adice karbonylových skupin, redukce karbonylových skupin, olefinové adice, olefinové redukce, iminové adice, iminové redukce, olefinové epoxidace, olefinové aziridinace, tvorby vazby uhlík-uhlík, tvorby vazby uhlík-heteroatom a tvorby vazby heteroatom-heteroatom.

30. Způsob podle nároků 27 nebo 28 vyznačující se tím, že katalyzátory jsou vybrané na podkladě pozorovatelného jevu.

31. Způsob podle nároku 30vyznačující se tím, že detekovatelný jev je vybrán se skupiny zahrnující vývoj plynu, emisi fotonu a tvorbu sraženiny.

32. Paralelní, kombinatoriální způsob pro přípravu a optimalizaci nových katalyzátorů pro chemické transformace vyznačující se tím, že uvedené transformace jsou vybrané ze skupiny zahrnující Streckerovu reakci, adici aldolu, kondenzaci aldolu, Michaelovu adici, Claisenův přesmyk, Copeho přesmyk, dihydroxylaci olefinů, epoxidaci olefinů, aziridinaci olefinů, Darzenovu kondenzaci, Diels-Alderovu reakci, hetero-Diels-Alderovu reakci, ene reakci, hetero-ene reakci, Wittigův přesmyk, Nazarovovu cyklizaci, asymetrickou adici Grignardových činidel k pí-vazbám mezi uhlíkem-heteroatomem, ····

102 ·· ·· • · · · • · · β • · · 4 • · · 4

44 44 asymetrickou adici organolithných činidel k pí-vazbám mezi uhlíkem-heteroatomem, asymetrickou Robinsonovu anulaci a Simmons-Smithovu reakci.

33. Katalyzátor následujícího obecného vzorce:

B představuje monocyklickou nebo polycyklickou skupinu;

C , C₂ a C₃ každý představují chirální uhlíkový atom;

X představuje O, S nebo NH;

J představuje spojovací skupinu obsahující alespoň jednu funkční skupinu působící jako donor vodíkové vazby;

^Rio3 Představuje buď donor vodíkové vazby, nebo Lewisovu bazickou skupinu nebo skupinu s oběma těmito charakteristikami;

^Rio4 představuje stericky objemný, alifatický nebo cykloalifatický substituent obsahující až 20 atomů uhlíku (výhodně 2-10);

R_xos není přítomen nebo představuje jeden nebo více dalších substituentů B vybraných ze skupiny zahrnující alkyl, alkenyl, alkynyl, acyl, thioacyl, alkylthio, imin, amid, fosforyl, fosfonat, fosfin, karbonyl, karboxyl, karboxamid, anhydrid, silyl, thioalkyl, alkylsulfonyl, arylsulfonyl, selenoalkyl, keton, aldehyd, ester, heteroalkyl, amidin, acetal, • 44«

4 J *··

103 • · 4 4

4« • * «

* »4·· * 4 · • · 4

4 4 4 4 « 4 4 • * ketal, aryl, heteroaryl, aziridin, karbamat, epoxid, kyselinu hydroxamovou, imid, oxim, sulfonamid, thioamid, thiokarbamat, močovinu, thiomočovinu a ~{CH₂)_m-R_ao; a ^Rioe ^{a R}iov každý nezávisle představují alkyl, alkenyl, alkynyl, acyl, thioacyl, alkylthio, imin, amid, fosforyl, fosfonat, fosfin, karbonyl, karboxyl, karboxamid, anhydrid, silyl, thioalkyl, alkylsulfonyl, arylsulfonyl, selenoalkyl, keton, aldehyd, ester, heteroalkyl, amidin, acetal, ketal, aryl, heteroaryl, aziridin, karbamat, epoxid, kyselinu hydroxamovou, imid, oxim, sulfonamid, thioamid, thiokarbamat, močovinu, thiomočovinu nebo -(CH ) -R . nebo

Z m 80

R_1O(S a tvoří společně s C₂ a C₃ kruh obsahující 4-8 atomů v kruhu;

^Rioe ^{a R}io₉ každý nezávisle představují alkyl, alkenyl, alkynyl, acyl, thioacyl, alkylthio, imin, amid, fosforyl, fosfonat, fosfin, karbonyl, karboxyl, karboxamid, anhydrid, silyl, thioalkyl, alkylsulfony1, arylsulfonyl, selenoalkyl, keton, aldehyd, ester, heteroalkyl, amidin, acetal, ketal, aryl, heteroaryl, aziridin, karbamat, epoxid, kyselinu hydroxamovou, imid, oxim, sulfonamid, thioamid, thiokarbamat, močovinu, thiomočovinu nebo - (CH ) -R , s podmínkou, že R_,_„ a (C{X)R_nriCa) nejsou identické (tato podmínka je dána chiralitou C_x);

R_eo představuje substituovaný nebo nesubstituovaný aryl, cykloalkyl, cykloalkenyl, heterocyklus nebo polycyklus; a m je celé číslo od 0 do 8 (včetně).

34. Katalyzátor podle nároku 33, ve kterém X je S nebo O.

35. Katalyzátor podle nároku 33, ve kterém R_1O3 je -OH nebo

-SH nebo nižší alkyl substituovaný těmito skupinami.

36. Katalyzátor podle nároku 33, ve kterém je R_1O4 navázán na B v pozici ortho- vzhledem k R_1O3 a meta- vzhledem k iminovému • φ φ φ • φ φ φ φ φ je nižší alkylová

104 substituentu na Β.

37. Katalyzátor podle nároku 33, ve kterém R_XO4 nebo alkoxylová skupina.

38. Katalyzátor podle nároku 33, ve kterém R_xo6 a R_XO7 jsou C₃-C_ealkylové skupiny, nebo tvoří, společně s C₂ a C₃, kruh tvořený 4 až 8 atomy uhlíku.

39. Katalyzátor podle nároku 33, ve kterém J je -NH-Y-NH-;

Y je -vybrán ze skupiny zahrnující je S nebo 0; a

R_4s je vodík, nižší alkyl nebo aryl.

40. Katalyzátor podle nároku 39, ve kterém Y je -C(=Q_x)~; a Q_x je 0 nebo S.

41. Katalyzátor podle nároku 33, ve kterém kde R_xoe je alkyl, heteroalkyl, aryl nebo heteroaryl.

42. Katalyzátor podle nároků 33, 39 nebo 40, ve kterém je R_xos vedlejší řetězec přirozené alfa-aminokyseliny nebo jejího analogu.

43. Katalyzátor podle nároku 42, ve kterém kde R_xo9 je amino-skupina.

44. Katalyzátor následuj ícího obecného vzorce:

• · · · kde

A představuje monocyklickou nebo polycyklickou skupinu;

B představuje monocyklickou nebo polycyklickou skupinu;

C_x představuje chirální uhlíkový atom;

X představuje 0, S nebo NH;

^Rio3 představuje buď donor vodíkové vazby, nebo Lewisovu bazickou skupinu nebo skupinu s oběma těmito charakteristikami;

^Rio4 Představuje stericky objemný, alifatický nebo nebo cykloalifatický substituent obsahující až 20 atomů uhlíku;

R_xos není přítomen nebo představuje jeden nebo více dalších substituentů B vybraných ze skupiny zahrnující alkyl, alkenyl, alkynyl, acyl, thioacyl, alkylthio, imin, amid, fosforyl, fosfonat, fosfin, karbonyl, karboxyl, karboxamid, anhydrid, silyl, thioalkyl, alkylsulfonyl, arylsulfonyl, selenoalkyl, keton, aldehyd, ester, heteroalkyl, amidin, acetal, ketal, aryl, heteroaryl, aziridin, karbamat, epoxid, kyselinu hydroxamovou, imid, oxim, sulfonamid, thioamid, thiokarbamat, močovinu, thiomočovinu a -(CH ) -R ; a

R_xoa a R_1O9 každý nezávisle představují alkyl, alkenyl, alkynyl, acyl, thioacyl, alkylthio, imin, amid, fosforyl, fosfonat, fosfin, karbonyl, karboxyl, karboxamid, anhydrid, silyl, thioalkyl, alkylsulfonyl, arylsulfonyl, selenoalkyl, • · • · • ···· ··

106 keton, aldehyd, ester, heteroalkyl, amidin, acetal, ketal, aryl, heteroaryl, aziridin, karbamat, epoxid, kyselinu hydroxamovou, imid, oxim, sulfonamid, thioamid, thiokarbamat, močovinu, thiomočovinu nebo -(CH ) -R , s podmínkou, že R a (C(X)R ) nejsou identické (tato podmínka je dána chiralitou C );

^Rno ^neni přítomen nebo představuje jeden nebo více dalších substituentu. A vybraných ze skupiny zahrnující alkyl, alkenyl, alkynyl, acyl, thioacyl, alkylthio, imin, amid, fosforyl, fosfonat, fosfin, karbonyl, karboxyl, karboxamid, anhydrid, silyl, thioalkyl, alkylsulfonyl, arylsulfonyl, selenoalkyl, keton, aldehyd, ester, heteroalkyl, amidin, acetal, ketal, aryl, heteroaryl, aziridin, karbamat, epoxid, kyselinu hydroxamovou, imid, oxim, sulfonamid, thioamid, thiokarbamat, močovinu, thiomočovinu a - (CH ) -R_o .

R_eo představuje substituovaný nebo nesubstituovaný aryl, cykloalkyl, cykloalkenyl, heterocyklus nebo polycyklus; a m je celé číslo od O do 8 (včetně).

45. Katalyzátor podle nároku 44, ve kterém A je cykloalkyl obsahující 5, 6 nebo 7 atomů uhlíku v kruhu.

46. Katalyzátor obecného vzorce

R kde

X představuje, nezávisle pro každý výskyt, O, S nebo NR;

• ·

107 * ·

R, R , R a R_ představují, nezávisle pro každý výskyt, H, alkyl, aryl, heteroalkyl nebo heteroaryl;

R₄ představuje H, alkyl, heteroalkyl, aryl, heteroaryl, formyl nebo acyl;

R₂ není přítomen nebo se vyskytuje nejvýše 4-krát; a n je celé číslo v rozmezí 0 až 2 (včetně).

47. Katalyzátor podél nároku 46, kde

X představuje, nezávisle pro každý výskyt, O nebo S;

R, R , R_z a R₃ představují, nezávisle pro každý výskyt, H, alkyl, aryl, heteroalkyl nebo heteroaryl;

R₄ představuje alkyl, heteroalkyl, aryl nebo heteroaryl;

R₂ není přítomen; a n je celé číslo v rozmezí 0 až 2 (včetně).

48. Katalyzátor podle nároku 47, kde

X představuje, nezávisle pro každý výskyt, O nebo S;

R, R , R₂ a R₃ představují, nezávisle pro každý výskyt, H, alkyl, aryl, heteroalkyl nebo heteroaryl;

R₄ představuje formyl nebo acyl;

R₂ není přítomen; a n je celé číslo v rozmezí 0 až 2 (včetně).

49. Katalyzátor podle nároků 33, 44 nebo 46, který katalyzuje enantioselektivní nebo diastereoselektivní transformaci, která produkuje reakční produkt s enantiomerickým nebo diastereomerickým nadbytkem, v příslušném pořadí, alespoň 75%.

50. Katalyzátor podle nároků 33, 44 nebo 46, který katalyzuje enantioselektivní nebo diastereoselektivní transformaci, která produkuje reakční produkt s enantiomerickým nebo diastereomerickým nadbytkem, v příslušném pořadí, alespoň 80%.

* · · · e

108

51. Katalyzátor podle nároků 33, 44 nebo 46, který katalyzuje enantioselektivní nebo diastereoselektivní transformaci, která produkuje reakční produkt s enantiomerickým nebo diastereomerickým nadbytkem, v příslušném pořadí, alespoň 85%.

52. Katalyzátor podle nároků 33, 44 nebo 46, který katalyzuje enantioselektivní nebo diastereoselektivní transformaci, která produkuje reakční produkt s enantiomerickým nebo diastereomerickým nadbytkem, v příslušném pořadí, alespoň 90%.

53. Katalyzátor podle nároků 33, 44 nebo 46, který katalyzuje enantioselektivní nebo diastereoselektivní transformaci, která produkuje reakční produkt s enantiomerickým nebo diastereomerickým nadbytkem, v příslušném pořadí, alespoň 95%.

54. Katalyzátor podle nároků 33, 44 nebo 46, který katalyzuje enantioselektivní nebo diastereoselektivní transformaci, která produkuje reakční produkt s enantiomerickým nebo diastereomerickým nadbytkem, v příslušném pořadí, alespoň 98%.