DE69632989T2

DE69632989T2 - Matrize für die Synthese kombinatorischer Bibliotheken in Lösung

Info

Publication number: DE69632989T2
Application number: DE69632989T
Authority: DE
Inventors: Dale L. La Jolla Boger; Soan San Diego Cheng; Peter L. Orinda Myers
Original assignee: Scripps Research Institute; CombiChem Inc
Current assignee: Scripps Research Institute; Deltagen Research Laboratories LLC
Priority date: 1995-10-17
Filing date: 1996-10-16
Publication date: 2005-08-25
Anticipated expiration: 2016-10-17
Also published as: EP0774464A3; ATE272058T1; AU729646B2; EP0774464B1; US6194612B1; JP3819092B2; AU7026496A; JP2004196813A; JPH09278763A; CA2187969A1; CA2187969C; DE69632989D1; EP0774464A2

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
In den Bemühungen, für die Medizin, die Landwirtschaft oder die Grundlagenforschung nützliche neue chemische Stoffe zu entdecken, wurden zwei Ansätze verwendet. Bei dem ersten Ansatz für ein zweckmäßiges Design führen Forscher strukturelle Studien zur Bestimmung der dreidimensionalen Struktur eines Target-Moleküls durch, um Verbindungen zu entwickeln, die dazu neigen, mit der Struktur in Wechselwirkung zu treten. In dem zweiten Ansatz werden umfangreiche Bibliotheken von Verbindungen nach einer gewünschten biologischen Aktivität gescreent. Verbindungen, die in diesen Screeninguntersuchungen eine Aktivität zeigen, werden anführende oder leitende chemische Verbindungen. Weitere Untersuchung von Verbindungen mit struktureller Ähnlichkeit gegenüber den Führungsverbindungen können dann zur Entdeckung anderer Verbindungen mit optimaler Aktivität führen.
Obwohl sich herkömmliche Screeninguntersuchungen auf das Screenen von natürlich auftretenden Verbindungen konzentrierten, hat die Fähigkeit eines Synthetisierens großer kombinatorischer Bibliotheken von unterschiedliche Strukturen aufweisenden Verbindungen die Anzahl der für ein Screenen verfügbaren Verbindungen stark erhöht. In der kombinatorischen Chemie wird jeder Reaktionspartner aus einer ersten Gruppe von Reaktionspartnern mit jedem Reaktionspartner aus einer zweiten Gruppe von Reaktionspartnern umgesetzt, um Produkte zu ergeben, die sämtliche der Kombinationen umfassen, die anhand der Reaktion möglich sind. Falls gewünscht, werden sämtliche Produkte aus der ersten Reaktion anschließend mit jedem Reaktionspartner aus einer dritten Gruppe von Reaktionspartnern umgesetzt, um ein großes Array von Produkten zu erhalten. Zusätzliche Reaktionen können den Umfang der Bibliothek von Verbindungen nach Bedarf weiter vergrößern. Wo es erwünscht ist, Protektions/Deprotektions-Protokolle zu verwenden, um reaktive Gruppen an einer Teilnahme an einem vorgegebenen Reaktionsschritt zu hindern, werden gewöhnlich für jede Verbindung in der wachsenden Bibliothek dieselben Protokolle verwendet.
Die Entwicklung und Verwendung kombinatorischer chemischer Bibliotheken für die Identifizierung neuer Führungs- oder Leitverbindungen oder für die Optimierung eines erfolgversprechenden anführenden oder leitenden Kandidaten hat sich zu einem vielversprechenden und potentiell mächtigen Verfahren für die Beschleunigung des Prozesses zur Entdeckung eines Medikament entwickelt. (Terrett, N. K., et al., Tetrahedron 51: 8135 (1995); Gallop, M. A., et al., J. Med. Chem. 37: 1385 (1994); Janda, K. D., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 91: 10779 (1994); Pavia, M. R. et al., Bioorg. Med. Chem. Lett. 3: 387 (1993)).
Anfängliche Studien konzentrierten sich auf die Synthese von Peptid- oder Oligonucleotidbibliotheken und auf verwandte oligomere Strukturen. siehe Gallop, weiter oben, Geysen, H. M., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 81: 3998 (1984); Lam, K. S., et al., Nature 354: 82 (1991); Houghten, R. A., et al., Nature 354: 84 (1991); Salmon, S. E. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 90: 11708 (1993); Owens, R. A., et al., Biochem. Biophys. Res. Commun. 181: 402 (1991); Bock. L. C., et al., Nature 355: 564 (1992); Scott, J. K. und Smith, G. P., Science 249: 386 (1990); Cwirla, S. E., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 87: 6378 (1990); Devlin, J. J., et al., Science 249: 404 (1990); Simon, R. J., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 89: 9367 (1992); Zuckerman, R. N., et al., J. Am. Chem. Soc. 114: 10646 (1992); Miller, S. M., et al., Bioorg. Med. Chem. Lett. 4: 2657 (1994); Zuckerman, R. N., et al., J. Med. Chem. 37: 2678 (1994); Terrett, N. K., et al., J. Bioorg. Med. Chem. Lett. 5: 917 (1995); Cho, C. Y., et al., Science 261: 1303 (1993); Winkler et al., WO93/09668 (PCT/US92/10183)); Ostresh, J. M., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 91: 11138 (1994).
Da viele Liganden für biologisch wichtige Rezeptoren Nicht-Peptid-Liganden sind, und da Nicht-Peptid-Verbindungen die Wirkungen von Peptidliganden sowie Nicht-Peptid-Liganden nachahmen oder blockieren können, zielen modernere Bemühungen darauf ab, die größere Vielfalt und den Bereich an nützlichen Eigenschaften zu nutzen, die in herkömmlicheren kleinen Molekülbibliotheken vorhanden sind. (siehe. z. B. Simon, R. J., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 89: 9367 (1992); Zuckermann, R. N., et al., J. Am. Chem. Soc. 114: 10646 (1992); Miller, S. M., et al., Bioorg. Med. Chem. Lett. 4: 2657 (1994); Zuckerman, R. N., et al., J. Med. Chem. 37: 2678 (1994); Terrett, N. K., et al., J. Bioorg. Med. Chem. Lett. 5: 917 (1995); Cho, C. Y., et al., Science 261: 1303 (1993); Winkler et al., W093/09668 (PCT/US92/10183)); Ostresh, J. M., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 91: 11138 (1994); Bunin, et al., J. Am. Chem. Soc. 114: 10997 (1992); Bunin, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 91: 4708 (1994); Virgilio, A. A. und Ellman, J. A., J. Am. Chem. Soc. 116: 11580 (1994); Kick, E. K., und Ellman, J. A., J. Med. Chem. 38: 1427 (1995); DeWitt, S. H., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 90: 6909 (1993); Chen, C., et al., J. Am. Chem. Soc. 116: 2661 1994); Beebe, X., et al., J. Am. Chem. Soc. 114: 10061 (1992); Moon, H.–S., et al., Tetrahedron Lett. 35: 8915 (1994); Kurth, M. J., et al., J. Org. Chem. 59: 5862 (1994); Gordon, D. W. und Steele, J., J. Bioorg. Med. Chem. Lett. 5: 47 (1995); Patek, M., et al., Tetrahedron Lett. 35: 9169 (1994); Patek, M., et al., Tetrahedron Lett. 36: 2227 (1995); Campbell, D. A., et al., J. Am. Chem. Soc. 117: 5381 (1995); Forman, F. W. und Sucholeiki, I., J. Org. Chem. 60: 523 (1995); Rano, T. A, und Chapman, K. T., Tetrahedron Lett. 36: 37879 (1995); Dankwardt, S. M., et al., Tetrahedron Lett. 36: 4923 (1995); Deprez, B., et al., J. Am. Chem. Soc. 117: 5405 (1995); Ellman, US-Patent 5 288 514).
Eine Reihe von Ansätzen hinsichtlich der Synthese unterschiedlicher chemischer Bibliotheken wurden bekannt, zu denen einige Verfahren gehören, die Feststoffträger verwenden. In einer Feststoffträger-Synthese wird ein erster Reaktionspartner an einen Feststoffträger angehängt. Dieses Anhängen kann einen Spacer-Bindeglied-Arm beinhalten, der eine auf dem ersten Reaktionspartner befindliche funktionelle Gruppe mit einer funktionalen Gruppe auf dem Feststoffträger verbindet. Eine Reaktion des an den Feststoffträger gebundenen ersten Reaktionspartners mit einem zweiten Reaktionspartner erzeugt ein gewünschtes Produkt, das an den Feststoffträger gebunden ist, während der nicht umgesetzte zweite Reaktionspartner ungebunden in Lösung bleibt. Falls gewünscht, können in nachfolgenden Reaktionen zu dem Produkt der ersten Reaktion zusätzliche Reaktionspartner hinzugefügt werden.
Aus der Festphasensynthese von Peptiden und Oligonucleotiden wurde für den Einsatz in der Synthese von kleinen chemischen Bibliotheken eine Festphasensynthese entwickelt. Verfahren zum Synthetisieren unterschiedlicher chemischer Bibliotheken auf Feststoffträgern beinhalten eine gesplittete oder gemischte Synthese (Furka, A., et al., Abst. 14th Intl. Congress Biochem., Prag 5: 47 (1988); Furka, A., et al., Int. J. Peptide Protein Res. 37: 487 (1991); Houghten, R. A., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 82: 5131 (1985)); Erb, E., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 91: 11422 (1994)), kodierte Synthese (Brenner, S., und Lerner, R. A., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 89: 5381 (1992); Nielsen, J., et al., J. Am. Chem. Soc. 115: 9812 (1993); Needels, M. C., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 90: 10700 (1993); Nikolaiev, V., et al., Peptid Res. 6: 161 (1993); Kerr, J. M., et al., J. Am. Chem. Soc. 115: 2529 (1993); Ohlmeyer, M. H. J., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 90: 10922 (1993); Nestler, et al., J. Org. Chem. 59: 4723 (1994); Baldwin, J. J., et al., J. Am. Chem. Soc. 117: 5588 (1995)), indizierte Synthese (Pirrung, M. C. und Chen, J., J. Am. Chem. Soc. 117: 1240 (1995); Smith, P. W., et al., Bioorg. Med. Chem. Lett. 4: 2821 (1994)), oder parallele und räumlich adressierte Synthese, auf Stiften (Geysen, et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 81: 3998 (1984); DeWitt, S. H., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 90: 6909 (1993)), Kügelchen (Merrifield, R. B., J. Am. Chem. Soc. 85: 2149 (1963)), Chips (Fodor, S. P. A., et al., Science 251.: 767 (1991)), und sonstige Feststoffträger (Atherton, E. und Sheppard, R. C., Solid Phase Peptide Synthesis: A Practical Approach (IRL Press: Oxford, 1989); Grubler, G., et al., in Peptides: Chemistry, Structure, and Biology (Proceedings of the Thirteenth American Peptide Symposium) (Hodges, R. A. und Smith, J. A., Eds., ESCOM-Leiden, Niederlande, 1994) bei 51; Englebretsen, D. R. und Harding, D. R. K., Int. J. Peptide Protein Res. 40: 487 (1992); Frank, R., Bioorg. Med. Chem. Lett. 3: 425 (1993); Frank, R. und Doring, R. Tetrahedron 44: 031 (1988); Schmidt. M., et al., Bioorg. Med. Chem. Lett. 3: 441 (1993); Eichler, J., et al., Peptide Res. 4: 296 (1991)).
Einige der Merkmale einer Festphasensynthese, die deren weitverbreiteten Einsatz in chemischer Synthese begründen, sind ihre wiederholbaren Anbindungsreaktionen sowie die problemlose Isolierung von Produkten und bequeme Hand habung von Proben. Da das Züchtungsprodukt an den Feststoffträger gebunden ist, lassen sich nicht umgesetzte Reaktionspartner nach jeder Reaktion nach der Synthese des endgültigen Produkts durch Spülen und/oder Filtern ohne weiteres entfernen. Außerdem kann die Synthese und Trennung eines Produkts von nicht umgesetzten Reaktionspartnern wegen der Einfachheit der Entfernung nicht umgesetzter Reaktionspartner automatisiert werden. Darüber hinaus ermöglicht die Fähigkeit, das an Harz gebundene Produkt durch einfaches Filtern zu isolieren, den Einsatz großer Reagensüberschüsse, um hohe Erträge zu erreichen, die für jeden Schritt einer auf mehrere Schritte aufbauenden Synthese benötigt werden.
Diese Eigenschaften der Festphasensynthese sind teilweise der Grund dafür, dass die kombinatorische Flüssigphasensynthese noch keine breite Akzeptanz als Alternative zur Festphasensynthese erlangt hat. Es wurden jedoch in letzter Zeit Berichte über Lösungsphasen-, in einem einzigen Schritt durchzuführenden Amid-, Ester- oder Carbamatkondensationen in der Zubereitung von Bibliotheksmischungen veröffentlicht. (Pirrung, M. C. und Chen, J. J. Am. Chem. Soc. 117: 1240 (1995); Smith, P. W., et al., Bioorg. Med. Chem. Lett. 4: 2821 (1994); Peterson, J. B. in Exploiting Molecular Diversity: Small Molecule Libraries for Drug Discovery, La Jolla, CA, (23.–25. Januar 1995). Hinsichtlich der Einführung löslicher Polymerträger siehe Han, H., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 92: 6419 (1995)). Verfahren zum Ausführen einer Flüssigphasensynthese von Bibliotheken von an einen löslichen oligomeren Träger angebundenen Peptiden und Oligonucleotiden wurden beschrieben. (Bayer, Ernst und Mutter, Manfred, Nature 237: 512–513 (1972); Bayer, Ernst, et al., J. Am. Chem. Soc. 96: 7333–7336 (1974); Bonora, G. M., et al., Nucleic Acids Res. 18: 3155–3159 (1990)). In oligomergetragener Flüssigphasensynthese wird das Züchtungsprodukt an eine große lösliche polymere Gruppe gebunden. Das Produkt aus jedem Schritt der Synthese lässt sich dann basierend auf den erheblichen Größenunterschied zwischen dem verhältnismäßig großen, an ein Polymer gebundenen Produkt und den nicht umgesetzten Reaktionspartnern von letzteren separieren. Dies ermöglicht, dass die Reaktionen in homogenen Lösungen ablaufen können und auf langwierige Reinigungsschritte, wie sie im Zusammenhang mit einer herkömmlichen Flüssigphasensynthese erforderlich sind, verzichtet werden kann. Die oligomergetragene Flüssigphasensynthese wurde ebenfalls an eine automatische Flüssigphasensynthese von Peptiden angepasst. (Bayer, Ernst, et al., Peptides: Chemistry, Structure, Biology, 426–432).
Die Flüssigphasensynthese weist ebenfalls Merkmale auf, die sie für den Einsatz in der chemischen Synthese attraktiv machen. Die Flüssigphasensynthese ist nicht den Beschränkungen der Bandbreite der Reaktion unterworfen, die durch hohe Kosten und Schwierigkeit in der Handhabung großer Mengen von für ein Gewinnen großer Mengen an Produkt erforderlichen Feststoffträger vorgegeben sind. Flüssigphasensynthese eliminiert ferner das Erfordernis nach der Anwesenheit von funktionalen Gruppen auf dem ersten Reaktionspartner und dem Feststoffträger, um den Reaktionspartner an den Feststoffträger oder das lösliche Oligomer zu binden. (Pirrung, M. C., und Chen, J., J. Am. Chem. Soc. 117: 1240 (1995); Smith, P. W., et al., Bioorg. Med. Chem. Lett. 4: 2821 (1994)). Darüber hinaus vermeidet die Verwendung von Flüssigphasensynthese ferner das Erfordernis eines kompatiblen Spacerbindeglieds. Weiter benötigt die Flüssigphasensynthese im Gegensatz zur Festphasensynthese keine beschränkte Reaktionschemie, um ein Ablösen des Züchtungsprodukts von dem Feststoffträger oder orthogonale Anbindungs- und Ablösungschemie zu vermeiden, die häufig das Ablösen unbeteiligter funktionaler Gruppen zur Folge hat.
Die Flüssigphasensynthese erfordert ferner nicht den Einsatz spezialisierter Protokolle zur Überwachung der einzelnen Schritte einer mehrstufigen Festphasensynthese. (Egner, B. J., et al., J. Org. Chem. 60: 2652 (1995); Anderson, R. C., et al., J. Org. Chem. 60: 2650 (1995); Fitch, W. L., et al., J. Org. Chem. 59: 7955 (1994); Look, G. C., et al., J. Org. Chem. 49: 7588 (1994); Metzger, J. W., et al., Angew. Chem., Int. Ausg. Engl. 32: 894 (1993); Youngquist, R. S., et al., Rapid Commun. Mass Spect. 8: 77 (1994); Chu, Y.-H., et al., J. Am. Chem. Soc. 117: 5419 (1995); Brummel, C. L., et al., Science 264: 399 (1994); Stevanovic, S, et al., Bioorg. Med. Chem. Lett. 3: 431 (1993)). In einer Festphasensynthese lassen sich immobilisierte Reaktionspartner, die nicht zur Reaktion kommen, nicht von immobilisierten Reaktionszwischenprodukten separieren. Falls die nicht umgesetzten Reaktionspartner an späteren Reaktionen partizipieren, geben sie zur Entstehung eines von den Zwischenprodukten abweichenden unerwünschten Produkts Anlass, und das gewünschte Produkt wird in einem unreinen Zustand abgelöst. In einer Festphasensynthese muss daher jede Reaktion, um brauchbar zu sein, mit einem ungewöhnlich hohem Wirkungsgrad ablaufen. Eine Optimierung der Reaktionen, um die erforderlichen Reaktionswirkungsgrade zu erreichen, ist sowohl zeitaufwendig als auch kompliziert. Sogar ein mäßiger Reinheitsgrad in dem Endprodukt (85%) erfordert in jedem Schritt einer zweistufigen Reaktionsfolge eine Ausbeute von 92%, und in jedem Schritt einer dreistufigen Reaktionsfolge eine Ausbeute von 95%. Diese hohen Erträge sind routinemäßig nicht erzielbar und erfordern in jedem Schritt einen übermäßigen Aufwand für die Reaktionsoptimierung und/oder eine Reinigung des abgelösten Festphasenprodukts. Darüber hinaus kann es erforderlich sein, in jedem Schritt der Reaktion Capping-Reaktionen einzusetzen, um eine Teilnahme des nicht umgesetzten Reaktionspartners an nachfolgenden Reaktionen zu verhindern.
Da die Zwischenprodukte in Falle einer Flüssigphasensynthese nicht immobilisiert werden, ermöglicht die Flüssigphasensynthese eine Vereinfachung der Probenhandhabung und der Entfernung von Zwischenprodukten in jedem Schritt. Die nicht beschränkende Bandbreite, das erweiterte und nicht beschränkende Repertoire an chemischen Reaktionen, die unmittelbare Herstellung von löslichen Zwischenprodukten und Endprodukten für einen Test oder für eine Reinigung, und das Fehlen des Erfordernisses von Linking-, Anbindungs/Ablösungs- oder Capping-Strategien lassen die kombinatorische Flüssigphasensynthese als eine attraktive Alternative zu Festphasensynthese erscheinen.
Keiner der hier beschriebenen Bezüge wird als Stand der Technik eingeräumt.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft ganz allgemein Verbindungen, die als Matrize für die Synthese von kombinatorischen Bibliotheken dienen können, Verfahren zur Synthese kombinatorischer Bibliotheken, die eine Matrize verwenden, und die durch derartige Verfahren erzeugten kombinatorischen Bibliotheken.
Eine verbleibende Beschränkung für Lösungsphasen-Parallelsynthese kombinatorischer Bibliotheken stellt die Trennung von Produkten von nicht umgesetzten Reaktionspartnern und Reagenzien dar. Es ist daher von Interesse Reagenzien und Verfahren für Lösungsphasensynthese von kombinatorischen Bibliotheken zu entwickeln, in denen sich die Reaktionsprodukte ohne weiteres von nicht umgesetzten Reaktionspartnern trennen lassen. Darüber hinaus werden für eine Anpassung der Lösungsphasenchemie an die kombinatorische Synthese Protokolle für kombinatorische Flüssigphasen synthese benötigt. Sobald Protokolle für die Synthese und für Reinigungsverfahren verfügbar sind, wird sich die kombinatorische Flüssigphasesynthese zu einem bequemen und ohne weiteres automatisierbaren Verfahren entwickeln.
In einem ersten Aspekt verwirklicht diese Erfindung ein Verfahren zum Bilden einer multifunktionalen Matrize unter Verwendung einer Matrize der folgenden Struktur:
worin PG eine Schutzgruppe ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:

(a) Umsetzen der Matrize mit mindestens einem ersten Reaktionspartner der Struktur R¹XH in Lösung, wobei ein erstes modifiziertes Produkt der folgenden Formel gebildet wird:
wobei der erste Reaktionspartner aus der aus
bestehenden Gruppe ausgewählt wird;
(b) Trennen des ersten modifizierten Produkts von nicht umgesetztem erstem Reaktionspartner;
(c) Umsetzen des ersten modifizierten Produkts mit einem zweiten Reaktionspartner in Lösung, um ein zweites modifiziertes Produkt zu bilden, wobei der zweite Re aktionspartner aus der aus
bestehenden Gruppe ausgewählt wird;
(d) Trennen des zweiten modifizierten Produkts von nicht umgesetztem zweitem Reaktionspartner;
(e) Umsetzen des zweiten modifizierten Produkts mit einem dritten Reaktionspartner in Lösung, um ein drittes modifiziertes Produkt zu bilden, wobei der dritte Reaktionspartner aus der aus
bestehenden Gruppe ausgewählt wird; und
(f) Trennen des dritten modifizierten Produkts von nicht umgesetztem drittem Reaktionspartner.

Das Verfahren eignet sich für eine Lösungsphasensynthese kombinatorischer Bibliotheken. Die Matrize ist so designed, dass sie ermöglicht, dass sich Reaktionsprodukte von nicht umgesetzten Reaktionspartnern mittels Flüssig/ Flüssig- oder Fest/Flüssig-Extraktionen problemlos reinigen lassen. Die durch kombinatorische Synthese mittels der Matrize erzeugten Verbindungen werden vorzugsweise kleine organische Moleküle sein. Einige Verbindungen in der Bibliothek können die Wirkungen von Nicht-Peptid-Liganden oder Peptidliganden nachahmen.
Eine Verbindung, die ein oder mehrere mit einem Peptid übereinstimmende Charakteristika aufweist, wird als "peptidomimetisch" bezeichnet und kann nicht-natürliche Peptidanbindungen einschließen. Zu solchen Eigenschaften kann eine molekulare Konformation gehören, die derjenigen eines Peptids ähnelt; beispielsweise eine molekulare Hauptkettenstruktur oder einem Peptid ähnelnde funktionale Eigenschaften, wie die Fähigkeit an einen spezifischen zellulären Rezeptor zu binden und diesen zu aktivieren oder zu blockieren. Darüber hinaus können einige Verbindungen, die peptidnachahmende Strukturen aufweisen, auch nachahmende Nicht-Peptid-Liganden aufweisen. Allerdings können die peptidnachahmenden Verbindungen der vorliegenden Erfindung, im Gegensatz zu Peptiden im Falle einer oralen Verabreichung durch Hydrolyse oder Proteolyse gegen Zerfall resistent sein und nach einer systemischen Absorption einen raschen Metabolismus überleben. Mittels der Matrize erzeugte peptidnachahmende Verbindungen der kombinatorischen Bibliothek eignen sich daher für eine orale Verabreichung möglicherweise besser als Peptide.
Mit Matrize wird eine chemische Verbindung bezeichnet, die einen dicht funktionalisierbaren Kern aufweist. Der dicht funktionalisierbare Kern kann symmetrisch sein und geringe strukturelle oder konformationelle Vorspannung ausüben. Alternativ kann es erwünscht sein, dass der dicht funktionalisierbare Kern asymmetrisch ist, so dass die Funktionalisierungsreaktionen regiospezifisch und/oder stereospezifisch sind.
Ein dicht funktionalisierbarer Kern ist eine chemische Gruppe, die zwei oder mehr Funktionalisierungsstellen aufweist, die an nahe benachbarten Atomen innerhalb der Matrize gebunden sind. Mit "nahe benachbarte Atom" ist vorzugsweise ein Abstand im Bereich von 1 bis 10 Atomen, eher bevorzugt von 1 bis 6, noch eher bevorzugt von 2 bis 5 Atomen gemeint.
Ein Reaktionspartner, der eine funktionale Gruppe aufweist, ist in der Lage, mit einer Funktionalisierungsstelle auf der Matrize zu reagieren. Die zu den Funktionalisierungsstellen des Matrizenkerns hinzugefügten Reaktionspartner ermöglichen eine molekulare Vielfalt und, als solche, können auf einer Matrize aufgebaute Bibliotheken sich als in weitem Maße anwendbar auf viele, wenn nicht sogar auf sämtliche biologischen Zielobjekte erweisen.
Eine chemische Modifizierung des Matrizen- oder Kernmoleküls führt zu der Entwicklung eines "multifunktionalisierten Kernmoleküls" oder "multifunktionalisierten Produkts". Ein "multifunktionalisiertes Produkt" ist ein Matrizenmolekül, das mit zwei oder mehr Reaktionspartnern umgesetzt wurde, von denen jeder eine funktionale Gruppe aufweist, die in der Lage ist, mit einer funktionalisierbaren Gruppe auf der Matrize zu reagieren, wobei die funktionalen Gruppen übereinstimmen oder sich voneinander unterscheiden können. Außerdem kann ein Reaktionspartner eine zusätzliche funktionalisierbare Gruppe enthalten, die mit einer Schutzgruppe blockiert ist.
Das multifunktionalisierte Produkt ist hinsichtlich seiner Funktion äquivalent zu einer mehrere Untereinheiten aufweisenden Verbindung. Falls eine Matrize beispielsweise mit drei Reaktionspartnern umgesetzt wurde, ist das multifunktionalisierte Produkt funktionsmäßig einer drei Untereinheiten aufweisenden Verbindung äquivalent, beispiels weise einem Tripeptid, ohne dass Protektions- oder Deprotektionsschritte erforderlich wären. Dies steht im Gegensatz zu typischen Verfahren einer Synthese von Peptiden, in denen aufgrund des Erfordernisses von Protektions- und Deprotektionsschritten die Synthese eines drei Untereinheiten aufweisenden Trimers in der Regel sechs bis neun Schritte erfordert.
Eine Matrize, bei der einer Funktionalisierungsstelle ein Reaktionspartner hinzugefügt wurde, wird als ein "erstes modifiziertes Produkt" bezeichnet". Eine Matrize, bei der zwei Funktionalisierungsstellen Reaktionspartner hinzugefügt wurden, wird als ein "zweites modifiziertes Produkt" bezeichnet. Eine Matrize, bei der drei Funktionalisierungsstellen drei Reaktionspartner hinzugefügt wurden, wird als ein "drittes modifiziertes Produkt" bezeichnet. Eine Matrize, der mehr als drei Reaktionspartner hinzugefügt wurden, wird in ähnlicher Weise mit dem Begriff "n-tes modifiziertes Produkt" bezeichnet, wobei n gleich der Anzahl von Reaktionspartnern ist, die den Funktionalisierungsstellen auf der Matrize hinzugefügt wurden, unter Einbeziehung von Funktionalisierungsstellen, die während früherer Reaktionen eingeführt wurden.
Die Matrize wird drei Funktionalisierungsstellen aufweisen, die sich differentiell mit Reaktionspartnern umsetzen lassen, die funktionale Gruppen aufweisen.
Ein Reaktionspartner ist jede chemische Substanz, die in der Lage ist, eine chemische Reaktion einzugehen, um eine neue Bindung zu bilden. Da die Funktionalisierungsstellen, Reaktionspartner und die Reaktionsbedingungen nicht beschränkt sind, lassen sich Matrizen entwerfen, die sich für den Einsatz in einem sehr breiten Spektrum chemischer Reaktionen eignen. Wegen der durch die Auswahl von Reaktionspartnern ermöglichten Variabilität, ermöglicht die Verwendung einer Matrize mit drei Funktionalisierungsstellen die Synthese kombinatorischer Bibliotheken mit wenigstens drei variierbaren Gruppen. In Fällen, in denen wenigstens ein Reaktionspartner zusätzliche Gruppen aufweist, die sich als Funktionalisierungsstellen eignen, können die Verbindungen in einer kombinatorischen Bibliothek, die mittels einer Matrize synthetisiert ist, die anfänglich drei funktionalisierbare Gruppen aufweist, mehr als drei variierbare Gruppen enthalten.
Der erste Reaktionspartner ist aus der aus
bestehenden Gruppe ausgewählt.
Vorzugsweise ist dieser aus der aus
bestehenden Gruppe ausgewählt.
Der zweite Reaktionspartner ist aus der aus
bestehenden Gruppe ausgewählt.
Vorzugsweise ist dieser aus der aus
bestehenden Gruppe ausgewählt.
Der dritte Reaktionspartner ist aus der aus
bestehenden Gruppe ausgewählt.
Die Reaktion zwischen einer Funktionalisierungsstelle und einem Reaktionspartner ist eine organische chemische Reaktion. Vorzugsweise wird die Reaktion, falls die Funktionalisierungsstelle elektrophil ist, eine nucleophile Acyl-Substitution sein.
Die durch die chemische Reaktion hergestellte Bindung kann beispielsweise Ester [R¹C(O)OR²], Thioester [R¹C(O)SR²] oder Amid [R¹C(O)N(R²)R³] sein (wobei R¹, R² und R³ gleich oder unterschiedlich, ringförmig oder aliphatisch sein können; beispielsweise Wasserstoff, Alkyl, Alkenyl, Alkynyl, Ether, Heterocyclus oder Aryl sein können). In Fällen, in denen die Funktionalisierungsstelle eine nucleophile Gruppe ist, wird die Reaktion vorzugsweise eine Acylierungsreaktion sein. Vorzugsweise wird die Bindung durch die chemische Reaktion eines Amids gebildet sein.
Die chemische Synthese wird zwei oder mehr sequentielle Reaktionsschritte beinhalten. Vorzugsweise geht in jedem Schritt ein Reaktionspartner eine Bindung mit einer Funktionalisierungsstelle auf der Matrize ein. Darüber hinaus können die Reaktionspartner zusätzliche Funktionalisierungsstellen aufweisen, die in zusätzlichen Reaktionsschritten an weiteren Reaktionspartnern beteiligt sind. Mit Reaktionsschritt ist eine einzelnen Reaktion in einer Folge von Reaktionen bezeichnet.
In jedem Reaktionsschritt werden vorzugsweise Aliquote der Matrize voneinander unabhängig mit einem Satz von Reaktionspartnern umgesetzt, um einen Satz von n-ten modifizierten multifunktionalisierten Produkten zu bilden.
Vor einem Fortschreiten zu dem nächsten Reaktionsschritt wird anschließend an jede Reaktion eine Trennung der gewünschten Produkte von nicht umgesetzten Reaktionspartnern und anderen Reagenzien vorgenommen. Vorzugsweise ist dieses Trennen eine Flüssigphase/Flüssigphase-Extraktion oder eine Festphase/Flüssigphase-Extraktion. Um entweder eine Flüssig/Flüssig- oder eine Fest/Flüssig-Extraktion zu ermöglichen, wird es bevorzugt, dass sich das gewünschte Produkt und der nicht umgesetzte Reaktionspartner hinsichtlich der Ladung oder der Polarität oder der Hydrophobie unterscheiden. Beispielsweise kann das gewünscht Produkt elektrisch neutral sein, während die nicht umgesetzten Reaktionspartner elektrisch geladen sind, oder das gewünschte Produkt kann elektrisch geladen sein, während die nicht umgesetzten Reaktionspartner elektrisch neutral sind. Möglicherweise ist eine Einstellung des pH-Werts der Reaktionsmischung erforderlich, um diese Ladungsdifferenz zu erreichen.
Im Falle von Flüssig/Flüssig-Extraktionen wird dann der Reaktionsmischung eine mit der Reaktionsmischung nicht mischbare Flüssigphase hinzugefügt. Falls die Reaktionslösung beispielsweise hydrophob und nichtpolar ist, wird der Reaktionsmischung ein vorgegebenes spezifisches Volumen einer polaren wässerigen Phase hinzugefügt. Falls die in der Reaktionsmischung vorliegenden neutralen, nicht elektrisch geladenen Verbindungen nicht in hohem Maße polar sind, werden diese in der nichtpolaren Flüssigphase löslich sein, während die elektrisch geladenen Verbindungen in der polaren Phase löslich sein werden.
Eine polare Phase kann beispielsweise eine saure oder basische wässerige Lösung sein. Nach einem Mischen der beiden Phasen werden die beiden Flüssigkeiten durch Standardverfahren getrennt, beispielsweise mittels eines Trenntrichters oder durch Zentrifugieren/Absaugen. In Fällen, in denen das gewünschte Produkt in der hinzugefügten Lösung, beispielsweise einer wässerigen Lösung von 10% HCl, nicht löslich ist, kann die Extraktion als ein Spülen bezeichnet werden.
In einigen Fällen können Fest/Flüssig-Extraktionen verwendet werden, um die gewünschten Produkte von den nicht umgesetzten Reaktionspartnern und Nebenprodukten zu reinigen. In Fest/Flüssig-Extraktionen wird eine Festphasenmatrix, die elektrisch geladene oder polare Gruppen aufweist, an polare oder entgegengesetzt geladene Verbindungen in der Reaktionsmischung binden, während elektrisch neutrale Verbindungen oder Verbindungen mit Ladungen desselben Vorzeichens nicht in Bindung gehen werden. Falls alternativ in der Extraktion ein hydrophobes Harz verwendet wird, werden elektrisch neutrale, nicht polare Verbindungen an die Festphasenmatrix binden, während elektrisch geladene oder polare Verbindungen nicht an diese binden werden.
Ein Festphasenträger ist eine beliebige Makromolekülstruktur, die unter den Bedingungen ihres Einsatzes nicht löslich ist, und an die sich Bindungsagenzien, Reaktionspartner oder Katalysatoren anhängen lassen, oder die Poren einer Größe aufweist, die einem gewünschten Produkt Zutritt verwehren, während sie nicht umgesetzten Reaktionspartnern Zutritt erlauben. Der Festphasenträger kann unterschiedliche Formen annehmen, unterschiedliche physikalische Eigenschaften aufweisen, unterschiedliche chemische Zusammensetzungen aufweisen und ein Mischung aus unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen enthalten, solange der Festphasenträger in der Lage ist, nicht umgesetzte Reaktionspartner, ein gewünschtes Produkt oder Reaktionspartner oder Katalysatoren selektiv zurückzuhalten. Der Festphasenträger sollte sich ferner ohne weiteres von der Flüssigphase trennen lassen, beispielsweise durch Abfangen des Festphasenträgers auf der entgegengesetzten Seite einer Barriere, die ausreichend große Öffnungen aufweist, um den Strom des Festphasenträgers vollständig zu blockieren, während sie der Flüssigphase und beliebigen löslichen Verbindungen in der Flüssigphase erlaubt, ohne weiteres durch die Öffnungen zu gelangen. Beispielsweise kann die Barriere eine Filtermembrane sein.
In Fällen, in denen Bindungsagenzien, Reaktionspartner oder Katalysatoren an den Festphasenträger gebunden sind, kann der Träger porös oder nicht porös sein. In Fällen, in denen der Festphasenträger verwendet wird, um nicht umgesetzte Reaktionspartner oder ein Produkt zu entfernen, wird der Grad der Porosität in Abhängigkeit von der Bindungskapazität des Festphasenträgers, der für einen Ausgleich von Wechselwirkungen zwischen dem Festphasenträger und dem Reaktionspartner oder Produkt gewünschten Zeit und der für Dränage- und Spülschritte gewünschten Zeit ausgewählt.
Vorzugsweise erfolgt das Entfernen oder Trennen während 1 Stunde oder darunter statt. In stärker bevorzugten Ausführungsbeispielen dauert das Entfernen oder Trennen 30 Minuten oder weniger, 15 Minuten oder weniger, oder 5 Minuten oder weniger. In anderen bevorzugten Ausführungsbeispielen dauert das Entfernen oder Trennen 3 Minuten oder weniger, oder 1 Minute oder weniger.
Einige Feststoffträger, die für eine Trennung eines Produkts von nicht umgesetztem Reaktionspartnern geeignet sind, wurden in der chemischen und biochemischen Literatur beschrieben, und jeder derartige Träger kann verwendet werden, solange der Feststoffträger unter den in den Bindungsschritten verwendeten Bedingungen (einschließlich Temperatur und Lösungsmittelzusammensetzung) nicht löslich ist und gegenüber den verwendeten Bindungsbedingungen im Wesentlichen chemisch inert ist.
Die Erfindung eignet sich, um kombinatorische Bibliotheken zu erzeugen, die gebildet werden, indem das oben beschriebene Verfahren unter Verwendung der Matrize durchgeführt wird. Eine "kombinatorische Bibliothek" ist eine Sammlung von Verbindungen, in der die Verbindungen, die die Sammlung bilden, aus ein oder mehrere Arten von Untereinheiten aufgebaut sind. Die Untereinheiten können aus natürlichen oder nicht natürlichen Komponenten ausgewählt sein, zu denen nucleophile Verbindungen, acylierende Agenzien, aromatische Verbindungen, heterocyclische Verbindungen, Ether, Amine, Carbonsäuren, Amide, Ester, Thioester, Verbindungen, die eine Kohlenstoff-Hetero-Mehrfachbindung aufweisen, L-Aminosäuren, D-Aminosäuren, synthetische Aminosäuren, Nucleotide, Zucker, Lipide, Kohlenhydrate gehören.
Die Verbindungen der kombinatorischen Bibliothek unterscheiden sich in einem oder mehr Punkten hinsichtlich der Anzahl, Reihenfolge, Typ oder Typen, einer oder mehrerer der in den Verbindungen enthaltenen Untereinheiten oder durch die daran vorgenommenen Modifikationen. Alternativ kann mit einer kombinatorischen Bibliothek eine Sammlung oder ein Satz von "Kernmolekülen" bezeichnet sein, die sich hinsichtlich der Zahl, des Typs oder der Position der darin enthaltenen R- oder funktionalen Gruppen und/oder der Identität von Molekülen unterscheiden, aus denen das Kernmolekül aufgebaut ist. Die Sammlung von Verbindungen wird auf einem systematischen Weg erzeugt. Jedes beliebige Verfahren eines systematischen Erstellens einer Sammlung von Untereinheiten, die sich auf eine oder mehrere der oben dargelegten Weisen voneinander unterscheiden, ist eine kombinatorische Bibliothek.
Eine Matrize ist auf diese Weise für ein systematisches Synthetisieren einer großen Anzahl von Molekülen nützlich, die in ihrer chemischen Struktur oder Zusammensetzung stark voneinander abweichen können, oder die sich in untergeordneten Aspekten ihrer chemischen Struktur oder Zusammensetzung unterscheiden können. Die Matrize ist fer ner nützlich, um rasch große Zahlen von als Medikament in Frage kommenden Molekülen zu erzeugen und zu entwickeln, und um für die Medizin, Landwirtschaft oder Grundlagenforschung neue nützliche Verbindungen zu entwickeln. Die Erfindung ist daher nützlich, um nach einem Zufallsprinzip eine große Anzahl von als Medikament in Frage kommende Kandidaten zu erzeugen, und danach jene Kandidaten zu optimieren, die das interessanteste biologische Verhalten zeigen.
Die Matrize und das Verfahren lassen sich ohne weiteres für den Einsatz in einer automatisierten chemischen Synthese von Bibliotheken von Molekülen anpassen, die unterschiedliche Strukturen aufweisen. Eine solche Vorrichtung ist von Brenner beschrieben: US-Patentanmeldung S. N. 08/281 194, eingereicht am 26. Juli 1994, auf die hiermit Bezug genommen wird.
Die durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung erzeugten kombinatorischen Bibliotheken können nach pharmakologisch aktiven Verbindungen, zu denen Peptidanaloge gehören, gescreent werden.
Der Begriff pharmakologisch aktiv soll besagen, dass eine Verbindung in der Lage ist, den funktionalen Ablauf eines physiologischen Prozesses, z. B. eine Signaltransduktion durch einen zellulären Rezeptor, eine Initialisierung, Beendigung oder Modulation einer Immunantwort, eine Modulation einer Herzfunktion, einer Nervensystemfunktion oder eines beliebigen sonstigen Organs oder Organsystems zu beeinflussen. Eine pharmakologisch aktive Verbindung kann ferner ein an einem pathogenen Prozess beteiligtes endogenes Enzym inhibieren oder eine in einem pathologischen Prozess involvierte Bindungswechselwirkung, beispielsweise eine DNA/Protein-Wechselwirkung oder eine Protein/Protein-Wechselwirkung blockieren. Darüber hinaus kann eine pharmakologisch aktive Verbindung die Aktivität eines Bakteriums, Virus, Pilzes oder eines sonstigen infektiösen Agens stimulieren oder inhibieren. Eine pharmakologisch aktive Verbindung kann ferner die Symptome einer Krankheit mildern, d. h. einer Erkrankung wie Krebs, Diabetes, Artherosklerose, Bluthochdruck, Parkinsonscher Erkrankung und anderen Erkrankungszuständen vorbeugen oder den Verlauf einer Krankheit mildern oder diese heilen. Es kann ein Screenen hinsichtlich einer pharmakologischen Aktivität durchgeführt werden, wie es aus dem Stand der Technik allgemein bekannt ist.
Verbindungen, von denen sich nachweisen lässt, dass sie pharmakologisch aktive Verbindungen sind, können, wie weiter unten im Einzelnen beschrieben, für eine therapeutische Verabreichung formuliert werden.
Die durch die Verfahren der vorliegenden Erfindung erzeugten kombinatorischen Bibliotheken können ferner hinsichtlich diagnostisch nützlicher Verbindungen gescreent werden. Der Begriff diagnostisch nützlich soll besagen, dass sich die Verbindung dazu verwenden lässt, das Vorhandensein einer speziellen Erkrankung bei einem Menschen oder einem Tier anzuzeigen.
Die Matrizen dieser Erfindung sind besonders nützlich, um in chemischen Flüssigphasenreaktionen das Trennen von nicht umgesetzten Reaktionspartnern oder Katalysatoren von dem gewünschten Produkt zu erleichtern. Die Verfahren diese Erfindung verwenden eine Matrize, um funktionalisierte Produkte zu synthetisieren, die sich ohne weiteres von nicht umgesetzten Reaktionspartnern in einer Flüssigphasen oder in Festphase/Flüssigphase-Extraktionen trennen lassen.
Es ist in vieler Hinsicht vorteilhaft, eine Matrize in einer Lösungsphasensynthese zu verwenden. Beispielsweise ermöglicht die Verwendung der Matrize ein Trennen der nicht umgesetzten Reaktionspartner und gewünschten Produkte mittels einer einfachen Extraktionsprozedur. Folglich gehört zur Verwendung der Matrize die einfache Reinigung, wie sie in der Festphasensynthese anzutreffen ist, eliminiert jedoch das Erfordernis nach einer Atombindung zwischen einem Reaktionspartner und entweder einem nicht löslichen Feststoffträger oder einem löslichen Polymerträger, die in einer Festphasensynthese bzw. polymergebundenen Flüssigphasensynthese benötigt werden. Durch Eliminieren dieser Atombindung und des Erfordernisses einer Anwesenheit einer Funktionalisierungsstelle, um die Atombindung mit dem Feststoffträger zu bilden, erlaubt die Verwendung der Matrize ein Reinigen der Zwischenprodukte und die Verwendung eines breiteren Bereichs von Bedingungen als in der Festphasensynthese oder der polymergebundenen Flüssigphasensynthese. Die Matrize erlaubt dementsprechend die Verwendung von Bedingungen, wie Reaktions- und Spülungslösungsmittel, Reaktionspartnern, Schutzgruppen und Anbindungsverfahren, die eine derartige Atombindung spalten könnten. Diese Vorteile erleichtern außerdem die Automatisierung von kombinatorischen Bibliotheken.
Andere Vorteile werden bei einem Durchführen der Reaktionen in einer Lösung, in der Abwesenheit eines großen Polymers ersichtlich. Da eine die Matrize verwendende Synthese während der chemischen Reaktion beispielsweise keine Anbindung eines ersten Reaktionspartners an ein großes Polymer erfordert, wird die sterische Behinderung während der Reaktion geringer sein. Darüber hinaus kann eine Reaktion in einer homogenen Lösung im Vergleich zu Verfahren der Festphasensynthese zu einer Verbreiterung des Bereichs von Produkten beitragen.
Noch ein weiterer Vorteil der Matrize ist die Einfachheit einer Beschleunigung einer in einer homogenen Flüssigphase stattfindenden Reaktion.
Die Verwendung der Matrize vereinfacht ferner ein Trennen des gewünschten Produkts von fehlerhaften Produkten, die auf kritischen Stufen der Synthesen nicht zur Reaktion gelangten. Im Falle von Synthesen, die die Matrize verwenden, treten chemische Reaktionen in Lösung auf, dennoch lassen sich nicht umgesetzte Reaktionspartner ohne weiteres mittels Flüssigphase/Flüssigphase-Extraktionen oder Flüssigphase/Festphase-Extraktionen von Produkten trennen.
Darüber hinaus lässt sich der Grad der Vollstänigkeit der Reaktion, während sich das Produkt in der Flüssigphase befindet, überwachen, indem Aliquot-Volumina entnommen und die Aliquote beispielsweise mittels nuklearer Magnetresonanz oder zerstörungsfreier spektrophotometrischer Verfahren analysiert werden.
Außerdem eliminiert die Verwendung der Matrize das potentielle Erfordernis, eine funktionale Gruppe auf dem Reaktionspartner einzuführen, um einen reaktionsunempfindlichen Linker an einem Feststoffträger oder löslichen Polymer zu auszubilden.
Andere und zusätzliche Aufgaben, Merkmale und Vorteile werden anhand der nachfolgenden Beschreibung der zur Zeit bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung offenkundig.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 veranschaulicht eine generische Struktur für eine Matrize. Die Matrize in 1 repräsentiert eine Serie von auf Anhydrid basierten Matrizen;
2 veranschaulicht ein generisches Reaktionsschema, in dem die in 1 veranschaulichte Anhydridma trize aus einer Dicarbonsäure in situ erzeugt und mit drei Reaktionspartnern in einem dreistufigen Reaktionsvorgang umgesetzt wird;
3 zeigt ein Reaktionsschema, in dem einige der generischen Gruppen in dem Schema von 2 spezifiziert wurden;
4A–C veranschaulichen Reaktionsprodukte, die durch Reaktion 1 in dem in 3 gezeigten Reaktionsschema mittels in TAFEL 1 gezeigten Reaktionspartnern A1-3 erzeugt wurden;
4A veranschaulicht die Verbindung N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-benzyliminodiessigsäuremonoamid;
4B veranschaulicht die Verbindung N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-(n-Butyl)iminodiessigsäuremonoamid;
4C veranschaulicht die Verbindung N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-cyclohexyliminodiessigsäuremonoamid;
5A–I zeigen die Reaktionsprodukte, die durch Reaktion 2 in dem in 3 gezeigten Reaktionsschema erzeugt wurden, in dem die Produkte der in 4A–C gezeigten Reaktion 1 mit in TAFEL 2 gezeigten Reaktionspartnern B1-3 umgesetzt wurden;
5A veranschaulicht die Verbindung N'-(tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-(4-sec-Butylphenyl)-N-cyclohexyliminodiessigsäurediamid;
5B veranschaulicht die Verbindung N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-Cyclohexyl-N-(3-Methoxypropyl)iminodiessigsäurediamid;
5C veranschaulicht die Verbindung N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-Cyclohexyl-N-(2,2-Diphenylethyl)iminodiessigsäurediamid;
5D veranschaulicht die Verbindung N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-Benzyl-N-(4-sec-Butylphenyl)iminodiessigsäurediamid;
5E veranschaulicht die Verbindung N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-Benzyl-N-(3-Methoxypropyl)iminodiessigsäurediamid;
5F veranschaulicht die Verbindung N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-Benzyl-N-(2,2-Diphenylethyl)iminodiessigsäurediamid;
5G veranschaulicht die Verbindung N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-(n-Butyl)-N-(4-sec-Butylphenyl)iminodiessigsäurediamid;
5H veranschaulicht die Verbindung N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-(n-Butyl)-N-(3-Methoxypropyl)iminodiessigsäurediamid;
5I veranschaulicht die Verbindung N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-(n-Butyl)-N-(2,2-Diphenylethyl)iminodiessigsäurediamid;
6A–AA zeigen die Reaktionsprodukte, die durch Reaktion 3 in dem in 3 gezeigten Reaktionsschema erzeugt wurden, in dem die Produkte der in 5A–I gezeigten Reaktion 2 mit Reaktionspartnern C1-3 in TAFEL 3 umgesetzt wurden;
6A veranschaulicht die Verbindung N'-Benzylcarbonyl-N-Cyclohexyl-N-(2,2-Diphenylethyl)iminodiessigsäurediamid;
6B veranschaulicht die Verbindung N'-Benzoyl-N-Cyclohexyl-N-(2,2-Diphenylethyl)iminodiessigsäurediamid;
6C veranschaulicht die Verbindung N'-Ethylcarbonyl-N-Cyclohexyl-N-(2,2-Diphenylethyl)iminodiessigsäurediamid;
6D veranschaulicht die Verbindung N'-Benzylcarbonyl-N-Benzyl-N-(3-Methoxypropyl)iminodiessigsäurediamid;
6E veranschaulicht die Verbindung N'-Benzoyl-N-Benzyl-N-(3-Methoxypropyl)iminodiessigsäurediamid;
6F veranschaulicht die Verbindung N'-Ethylcarbonyl-N-Benzyl-N-(3-Methoxypropyl)iminodiessigsäurediamid;
6G veranschaulicht die Verbindung N'-Benzylcarbonyl-N-Benzyl-N-(2,2-Diphenylethyl)iminodiessigsäurediamid;
6H veranschaulicht die Verbindung N'-Benzoyl-N-Benzyl-N-(2,2-Diphenylethyl)iminodiessigsäurediamid;
6I veranschaulicht die Verbindung N'-Ethylcarbonyl- N-Benzyl-N-(2,2-Diphenylethyl)iminodiessigsäurediamid;
6J veranschaulicht die Verbindung N'-Benzylcarbonyl-N-(4-sec-Butylphenyl)-N-cyclohexyliminodiessigsäurediamid;
6K veranschaulicht die Verbindung N'-Benzoyl-N-(4-sec-Butylphenyl)-N-cyclohexyliminodiessigsäurediamid;
6L veranschaulicht die Verbindung N'-Ethylcarbonyl-N-(4-sec-Butylphenyl)-N-cyclohexyliminodiessigsäurediamid;
6M veranschaulicht die Verbindung N'-Benzylcarbonyl-N-Benzyl-N-(4-sec-Butylphenyl)iminodiessigsäurediamid;
6N veranschaulicht die Verbindung N'-Benzoyl-N-Benzyl-N-(4-sec-Butylphenyl)iminodiessigsäurediamid;
6O veranschaulicht die Verbindung N' Ethylcarbonyl-N-Benzyl-N-(4-sec-Butylphenyl)iminodiessigsäurediamid;
6P veranschaulicht die Verbindung N'-Benzylcarbonyl-N-(n-Butyl)-N(4-sec-Butylphenyl)iminodiessigsaures Säurediamid;
6Q veranschaulicht die Verbindung N'-Benzoyl-N-(n-Butyl)-N-(4-sec-Butylphenyl)iminodiessigsäurediamid;
6R veranschaulicht die Verbindung N'-Ethylcarbonyl- N-(n-Butyl)-N(4-sec-Butylphenyl)iminodiessigsaures Säurediamid;
6S veranschaulicht die Verbindung N'-Benzylcarbonyl-N-Cyclohexyl-N(3-Methoxypropyl)iminodiessigsäurediamid;
6T veranschaulicht die Verbindung N'-Benzoyl-N-Cyclohexyl-N-(3-Methoxypropyl)iminodiessigsäurediamid;
6U veranschaulicht die Verbindung N'-Ethylcarbonyl-N-Cyclohexyl-N-(3-Methoxypropyl)iminodiessigsäurediamid;
6V veranschaulicht die Verbindung N'-Benzylcarbonyl-N-(n-Butyl)-N-(2,2-Diphenylethyl)iminodiessigsäurediamid;
6W veranschaulicht die Verbindung N'-Benzoyl-N-(n-Butyl)-N-(2,2-Diphenylethyl)iminodiessigsäurediamid;
6X veranschaulicht die Verbindung N'-Ethylcarbonyl-N-(n-Butyl)-N-(2,2-Diphenylethyl)iminodiessigsäurediamid;
6Y veranschaulicht die Verbindung N'-Benzylcarbonyl-N-(n-Butyl)-N(3-Methoxypropyl)iminodiessigsäurediamid;
6Z veranschaulicht die Verbindung N'-Benzoyl-N-(n-Butyl)-N-(3-Methoxypropyl)iminodiessigsäurediamid. 6AA veranschaulicht die Verbindung N'-Ethylcarbonyl-N-(n-Butyl)-N(3-Methox ypropyl)iminodiessigsäurediamid;
7 veranschaulicht zusätzliche Reaktionsprodukte, die durch das in 3 gezeigte Reaktionsschema erzeugt wurden;
7A veranschaulicht die Verbindung N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-(3,4-Dimethoxyphenethyl)iminodiessigsäuremonoamid;
7B veranschaulicht die Verbindung N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-(5-Indan)iminodiessigsäuremonoamid;
7C veranschaulicht die Verbindung N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-(4-Methylbenzyl)iminodiessigsäuremonoamid;
7D veranschaulicht die Verbindung N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-(2-Methyoxyphenethyl)iminodiessigsäuremonoamid;
7E veranschaulicht die Verbindung N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-(4-Ethanolphenyl)iminodiessigsäuremonoamid;
7F veranschaulicht die Verbindung N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-(3,4-Dimethoxyphenethyl)-N-(4-Bromophenyl)iminodiessigsäurediamid. 7G veranschaulicht die Verbindung N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-(2-Benzylcarboxylat-Ethyl)-N-(3,4-Dimethoxyphenethyl)iminodiessigsäurediamid;
7H veranschaulicht die Verbindung N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-(3,4-Dimethoxyphenethyl)-N- (Isoamyl)iminodiessigsäurediamid;
7I veranschaulicht die Verbindung N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-(3,4-Dimethoxyphenethyl)-N-(4-Phenoxyphenyl)iminodiessigsäurediamid;
7J veranschaulicht die Verbindung N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N(4-Bromophenyl)-N-(2-Methoxyphenethyl)iminodiessigsäurediamid;
7K veranschaulicht die Verbindung N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-(2-Benzylcarboxylat-Ethyl)-N-(2-Methoxyphenethyl)iminodiessigsäurediamid.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Diese Erfindung beschreibt eine Matrize, die eine Vielzahl von Funktionalisierungsstellen aufweist.
Die Matrize enthält drei Stellen, die sich steuerbar mit Nucleophilen, acylierenden Agenzien oder Elektrophilen funktionalisieren lassen, wodurch die Synthese von Bibliotheken mit wenigstens drei variablen Regionen ermöglicht wird.
In manchen bevorzugten Ausführungsbeispielen kann die Matrize eine Struktur aufweisen, die eine strukturelle oder konformationelle Vorspannung verlangt. In anderen bevorzugten Ausführungsbeispielen kann die Matrize symmetrisch sein, so dass die Matrize wenig strukturelle oder konformationelle Vorspannung verlangt.
Vorzugsweise sind zwei der Funktionalisierungsstellen auf der Matrize während der ersten Reaktion zum Bilden der ersten modifizierten Matrize durch eine Schutzgruppe blo ckiert, um sicherzustellen, dass (die) nur eine einzige der Funktionalisierungsstellen während eines Reaktionsschritts funktionalisiert ist. Eine Schutzgruppe ist eine an eine geschützte Funktionalisierungsstellengruppe kovalent gebundene beliebige chemische Gruppe, die verhindert, dass die Funktionalisierungsstellengruppe an den chemischen Reaktionen teilnimmt, die eingesetzt werden, um andere Funktionalisierungsstellen zu modifizieren.
Zu Schutzgruppen können Schutzgruppen gehören, wie sie bisher gewöhnlich in der Synthese von Peptiden oder Oligonucleotiden, beispielsweise t-Butoxycarbonyl (BOC) oder 9-Fluorenylmethoxycarbonyl (Fmoc) verwendet werden. Darüber hinaus können Schutzgruppen innerhalb desselben Moleküls eine Gruppe aufweisen, an die die geschützte Funktionalisierungsstellengruppe kovalent gebunden ist, so wirkt beispielsweise die aktivierte Acylgruppe in einem Anhydrid als eine Schutzgruppe für die andere Acylgruppe in einem Anhydrid. Die Reaktion sollte, wie dem Fachmann in der Regel bekannt, auf Stickstoff eine beliebige Anzahl von Schutzgruppen wie BOC oder Fmoc tolerieren. Allgemeiner ausgedrückt, kann jede Schutzgruppe verwendet werden, die Reaktionen der ungeschützten Funktionalisierungsstellen der Matrize nicht beeinträchtigt.
Eine Schutzgruppe kann von der Funktionalisierungsstellengruppe entweder während der Reaktion einer ungeschützten Funktionalisierungsstellengruppe abgenommen werden, oder die Schutzgruppe kann in einer gesonderten Reaktion vor einer Modifikation der geschützten Funktionalisierungsstellengruppe entfernt werden.
Die Matrize wird aus der in 1 veranschaulichten generischen Matrizenstruktur abgeleitet. In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Matrize N-((tert-Butyloxy)Carbonyl)iminodiessigsäure sein. Die in 1 gezeigte Matrize ist flexibel einsetzbar, da sie 1–3 funktionalisierbare Stellen für ein Diversifizieren und nur wenig spezifische strukturelle oder konformationelle Vorspannung aufweist, die die Verwendung einschränken könnte. Die funktionalisierbaren Stellen sind Carbonsäuregruppen, Derivate von Carbonsäuregruppen oder ein Amin. In dem gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine der funktionalisierbaren Gruppen ein durch eine Butoxycarbonyl-(BOC)-Gruppe geschütztes sekundäres Amin. Die beiden andere Funktionalisationsstellengruppen sind Carbonsäuregruppen, die beispielsweise durch Behandlung mit 1-Ethyl-3-(3-Dimethylaminopropyl)Carbodiimid)(EDCI) in situ in ein Anhydrid umgewandelt werden.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer Matrize für eine kombinatorische Synthese, zu der der Schritt gehört, eine Iminodiessigsäure, die eine geschützte Amingruppe aufweist, in situ mit EDCI zu behandeln, um ein geschütztes Iminodiessigsäureanhydrid zu bilden. Ein Verfahren zum Erzeugen der Matrize in 1 aus N-BOC-iminodiessigsäure ist unten in Beispiel 1 beschrieben.
Beispielsweise werden in einem ersten Satz von Reaktionen gesonderte Aliquote einer die Matrize enthaltenden Reaktionsmischung voneinander unabhängig mit einem von ersten Reaktionspartnern A₂ ... A_n umgesetzt, um einen Satz von ersten modifizierten Produkten zu ergeben, von denen jedes an der ersten Funktionalisierungsstelle eine funktionale Gruppe aufweist, die gleich oder verschieden sein kann. Ein bevorzugtes Reaktionsschema, das ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Matrize verwendet, ist in 2 gezeigt. Ein noch höherem Maße bevorzugtes Reaktionsschema ist in 3 gezeigt. Bevorzugte Ausführungsbeispiele erster modifizierter Produkte sind in 4 zu sehen. In einigen Fällen können zwei oder mehr Aliquote der Matrize mit demselben ersten Reaktionspartner umgesetzt werden. Falls al lerdings jeder erste Reaktionspartner, der mit jedem Matrizenaliquot umgesetzt ist, einzigartig ist, ist die Anzahl der ersten modifizierten Produkte gleich der Anzahl der ersten Reaktionspartner.
Anschließend wird jedes der ersten modifizierten Produkte in Aliquote aufgeteilt und mit einem aus einer Serie von zweiten Reaktionspartnern B₂ ... B_n umgesetzt, um einen Satz von zweiten modifizierten Produkten zu ergeben, die sämtliche möglichen Kombinationen erster funktionaler Gruppen und zweiter funktionaler Gruppen, d. h. A₁B₁, A₁B₂, A₁B₃ ... A_nB_n umfassen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele zweiter modifizierter Produkte sind in 5 zu sehen. In einigen Fällen werden zwei oder mehr Reaktionspartnern innerhalb der Serien von zweiten Reaktionspartnern übereinstimmen. Falls allerdings jeder der ersten Reaktionspartner einzigartig ist, und jeder der zweiten Reaktionspartner sich von den zweiten Reaktionspartnern unterscheidet, wird die Anzahl der zweiten modifizierten Produkte gleich der Anzahl der ersten Reaktionspartner multipliziert mit der Anzahl der zweiten Reaktionspartner sein.
Jedes der zweiten modifizierten Produkte kann dann in Aliquote aufgeteilt und mit einem von dritten Reaktionspartnern C₁ ... C_n umgesetzt werden, um einen Satz von dritten modifizierten Produkten zu ergeben. Bevorzugte Ausführungsbeispiele dritter modifizierter Produkte sind in 6 und 7 zu sehen. 6 repräsentiert ferner die Verbindungen in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel einer kombinatorischen Bibliothek von Verbindungen, die unter Verwendung des bevorzugten Ausführungsbeispiels einer Matrize synthetisiert wurden.
Falls jeder der ersten Reaktionspartner sich von jedem der übrigen ersten Reaktionspartner unterscheidet, jeder der zweiten Reaktionspartner sich von jedem der übrigen zw eiten Reaktionspartner unterscheidet und jeder der dritten Reaktionspartner sich von jedem der übrigen dritten Reaktionspartner unterscheidet, wird die Anzahl der dritten modifizierten Produkte gleich der Anzahl der ersten Reaktionspartner multipliziert mit der Anzahl- der zweiten Reaktionspartner mal der Anzahl der dritten Reaktionspartner sein. Falls beispielsweise die Anzahl der ersten Reaktionspartner gleich 3 ist, die Anzahl der zweiten Reaktionspartner gleich 3 ist, und die Anzahl der dritten Reaktionspartner gleich 3 ist, ist die Anzahl der Produkte in der kombinatorischen Bibliothek gleich 3 × 3 × 3 = 27. Diese Bibliothek wird in der Regel auch als eine 3 × 3 × 3-Bibliothek bezeichnet. Der Umfang der Bibliothek kann vergrößert werden, indem die Anzahl der Reaktionspartner in jedem Reaktionsschritt erhöht wird.
Falls die Matrize zusätzliche Funktionalisierungsstellen aufweist oder falls ein oder mehrere der Reaktionspartner zusätzliche Funktionalisierungsstellen aufweisen, können zusätzliche Reaktionsschritte ferner weiter wachsende kombinatorische Bibliotheken ermöglichen.
In einer bevorzugten Serie von Funktionalisierungsreaktionen, die mit dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Matrize durchgeführt werden (wobei ein symmetrisches Molekül Anhydrid- und geschützte sekundäre Amin-Funktionalisierungsstellen aufweist), wird die erste Reaktion eine nucleophile Substitutionsreaktion einer Acylgruppe der Anhydrid-Funktionalisierungsstelle sein. Die Anhydridgruppe in diesem Ausführungsbeispiel der Matrize weist eine Acylgruppe auf, die für eine nucleophile Substitutionsreaktion empfänglich ist. Während der nucleophilen Substitution greift das Nucleophil eine Acylgruppe des Anhydrids an, wobei die zweite Acylgruppe verdrängt wird, die als eine Carbonsäuregruppe abgeht. Die Reaktion führt daher gleichzeitig zu einer Funktionalisierung der ersten Acylfunktionalisie rungsstelle und zur Freigabe der zweiten Carbonsäurefunktionalisierungsstelle (-CO₂H). Das Nucleophil wird vorzugsweise ein Alkohol, Amin oder Thiol sein.
In einem zweiten Reaktionsschritt wird eine zweiter Reaktionspartner, vorzugsweise ein Alkohol, Amin, Thiol oder Nucleophil mit der freien Carbonsäure umgesetzt, um die Carbonsäure beispielsweise in ein Amid, Ester, Thioester oder anderes Derivat einer Carbonsäure umzuwandeln. Beispielsweise kann die Carbonsäure in Anwesenheit von Diisopropylethylamin und PyBOP mit einem primären Amin umgesetzt werden, um ein Amid zu bilden.
Anschließend an den zweiten Reaktionsschritt kann die Schutzgruppe von dem sekundären Amin entfernt werden, und das sekundäre Amin kann beispielsweise in Anwesenheit von Diisopropylethylamin und PyBOP mit einer Carbonsäure umgesetzt werden, um ein Amid zu bilden.
Auf diese Weise werden für die Funktionalisierung der Matrize keine orthogonalen Schutzgruppen benötigt, und es sind für die N'-Diversifizierung dieses Ausführungsbeispiels der Matrize lediglich vier chemische Schritte erforderlich (2).
TAFEL 1 zeigt Reaktionspartner, die im Zusammenhang mit der Matrize zum Synthetisieren einer kombinatorischen 3 × 3 × 3-Bibliothek verwendet wurden.
TAFEL 1
TAFEL 2 zeigt zusätzliche Reaktionspartner, die zum Synthetisieren einer kombinatorische Bibliothek verwendet wurden. Ein Verwenden dieser Reaktionspartner erzeugt einekombinatorische 5 × 5 × 5-Bibliothek.
TAFEL 2
In einem in noch höherem Maße bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der erste Reaktionspartner aus der Gruppe von in Tafel 1 gezeigten Reaktionspartnern A1 bis A3 und B1 bis B3 sowie in Tafel 2 gezeigten A1 bis A5 und B1 bis B5 ausgewählt. In diesem in noch höherem Maße bevorzugten Ausführungsbeispiel werden zweite Reaktionspartner aus der Gruppe von in Tafel 1 gezeigten Reaktionspartnern A1 bis A3 und B1 bis B3 sowie in Tafel 2 gezeigten Reaktionspartnern A1 bis A5 und B1 bis B5 ausgewählt. Weiter werden in diesem Ausführungsbeispiel dritte Reaktionspartner aus der Gruppe von in Tafel 1 gezeigten Reaktionspartnern C1 bis C3 und in Tafel 2 gezeigten Reaktionspartnern C1 bis C5 ausgewählt.
In einem in noch höherem Maße bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die ersten Reaktionspartner aus Reaktionspartnern A1 bis A3 in Tafel 1 ausgewählt, die zweiten Reaktionspartner werden aus in Tafel 1 gezeigten Reaktionspartnern B1 bis B3 ausgewählt, und dritte Reaktionspartner werden aus in Tafel 1 gezeigten Reaktionspartnern C1 bis C3 ausgewählt.
Darüber hinaus kann in einem zweiten in noch höherem Maße bevorzugten Ausführungsbeispiel der erste Reaktionspartner aus Reaktionspartnern A1 bis A5 in Tafel 2 ausgewählt werden, der zweite Reaktionspartner kann aus Reaktionspartnern B1 bis B5 in Tafel 2 ausgewählt werden, und der dritte Reaktionspartner kann aus Reaktionspartnern C1 bis C5 in Tafel 2 ausgewählt werden.
In jedem Schritt kann dieselbe freigegebene Funktionalität sowohl für die Isolierung als auch die Reinigung der Zwischenprodukte und erwarteten Produkte von dem Ausgangsstoff, Reaktionspartnern, Reagenzien und deren Reaktionsnebenprodukten durch einfache Flüssig/Flüssig- oder Fest/Flüssig-Extraktion verwendet werden, die unabhängig von den Reaktionswirkungsgraden hochreine Materialien (= 90–95%) zur Verfügung stellt.
Darüber hinaus lassen sich die Extraktionsbedingungen variieren, um die Verteilung der gewünschten Produkte und nicht umgesetzten Reaktionspartner zwischen den beiden Phasen zu verändern. Die Bedingungen können optimiert werden, um eine maximale Trennung von gewünschtem Produkt von nicht umgesetzten Reaktionspartnern zu erreichen. Zu diesen Änderungen können beispielsweise Änderungen des pH-Werts, der Hydrophobie, der Ionenkonzentration und der Temperatur gehören.
Beispielsweise können in Fällen, in denen die Reaktion eine Carbonsäure freigibt, elektrisch positiv geladene Reagenzien, wie EDCI und dessen Nebenprodukte entfernt werden, indem die Reaktionsmischung durch Auflösen in 10% HCl angesäuert wird.
Die elektrisch positiv geladenen Verbindungen sind in der wässerigen Phase löslich, während das bei diesem pH-Wert neutrale Carbonsäureprodukt in der nichtpolaren Reaktionslösungsmittelphase löslich ist. Falls der erste Reaktionspartner ein primäres Amin war, wird ein nicht umgesetzter erster Reaktionspartner ebenfalls in der angesäuerten wässerigen Phase löslich sein, und die Säureextraktion wird ausreichen, um eine Reinigung des gewünschten Produkts zu erreichen.
Falls der erste Reaktionspartner ein Nucleophil ist, das bei einem sauren pH-Wert neutral ist (z. B. R¹OH, R²SH oder R¹-Met), kann die mit Carbonsäure modifizierte erste modifizierte Matrize anschließend an die Säurewäsche von dem nicht umgesetzten neutralen ersten Reaktionspartner durch Extraktion der Carbonsäure in 10% wässeriges NaOH hinein getrennt werden. Das Produkt lässt sich anschließend durch erneute Ansäuerung und Extraktion in Ethanolacetat oder CH₂Cl₂ isolieren.
Anschließend an die Reaktion der Matrize mit einem zweiten Reaktionspartner können Säure/Basen-Extraktionen vorgenommen werden, um das zweite modifizierte Matrizenprodukt von nicht umgesetzten Reaktionspartnern oder Nebenprodukten zu reinigen. Beispielsweise lässt sich in Fällen, in denen der zweite Reaktionspartner ein neutrales Nucleophil ist, die weitere Reinigung des neutralen Reaktions partners von den gewünschten Produkten auf eine N-BOC-Deprotektion der zweiten modifizierten Matrize hin ohne weiteres erreichen, um ein sekundäres Amin, und eine wässerige Säureextraktion des sich ergebenden sekundären Amins zu erzielen. In Fällen, in denen der zweite Reaktionspartner ein primäres Amin ist, lässt sich das gewünschte Produkt mittels Säure/Laugenwäschen reinigen, da das Produkt, das das geschützte sekundäre Amin aufweist, sowohl in verdünnter wässeriger Säure als auch in verdünnter wässerige Base neutral sein wird.
Anschließend an eine Reaktion mit einem dritten Reaktionspartner, der vorzugsweise eine Carbonsäure ist, kann das Produkt in einigen Ausprägungen von elektrisch positiv geladen Reagenzien und von dem elektrisch negativ geladenen dritten Reaktionspartner mittels Säure/Laugenwäschen gereinigt werden.
Obwohl das oben beschriebene anfängliche Beispiel herkömmliche Flüssig/Flüssig-Extraktionen verwendet, wurden ähnliche Ergebnisse verwendet, die für einen Ionenaustausch auf Festphase basierende Harze, Säulen oder Pads einsetzen, um Fest/Flüssig-Extraktionen durch einfache Stapel-, Säulen- oder Filtrierungsprotokolle zu bewirken. Darüber hinaus kann das Trennen mittels Verfahren inverser Festphasensynthese durchgeführt werden ist, wie sie in der US-Patentanmeldung mit der S. Nr. 08/483 143 von Caporale, L. H. beschrieben ist.
Die eine sekundäre Aminschutzgruppe kann ohne weiteres abgeändert werden, um deren Ansprechen in ausgewählten Flüssig/Flüssig- oder Flüssig/Fest-Extraktionsprotokollen anzupassen, die verwendet werden, um Ausgangsstoffe und Reaktionsnebenprodukte zu entfernen.
Festphasenträger, die sich zum Reinigen einiger der sich aus jedem Reaktionsschritt ergebenden Produkte eignen, lassen sich im Handel aus vielfältigen Quellen beziehen, beispielsweise von Biorad, Pharmacia Fine Chemicals (Uppsala, Schweden; Piscataway, New Jersey), Sigma Chemical Company (St. Louis, Missouri), 3M (St. Paul, Minnesota). Falls der überschüssige Reaktionspartner beispielsweise ein Anion ist, kann ein Anionenaustauscherharz verwendet werden, um den überschüssigen Reaktionspartner zu binden. Zu Beispielen von Anionenaustauscherharzen gehören AG-1- und AG-MP-1-Harze, die die funktionale Gruppe R-CH₂N⁺(CH₃)₃ tragen, AG-2-Harze, die die funktionale Gruppe R-CH₂(CH₂H₄OH)N⁺(CH₃)₃ tragen, und AG-4-Harze, die die funktionale Gruppe R-CH₂N⁺H(CH₃)₂ auf einer Akrylmatrix tragen, AG-3 Harze, die die funktionale Gruppe R-CH₂N⁺H(CH₃)₂ tragen, Bio-Rex-5-Harz, das die funktionalen Gruppen R-N⁺H(CH₃)₃ und R-N⁺(CH₃)₂C₂H₄OH trägt, Harze, die die funktionale Gruppe Diethylaminoethyl (DEAE) tragen, und Harze, die die quaternäre Ammoniumgruppe N⁺(CH₃)₃(Q) tragen. Noch ein weiteres Beispiel ist die Extraktionsplatte Empore^TM, die eine quaternäre funktionale Ammoniumgruppe enthält.
Ein überschüssiger Reaktionspartner, der ein Kation ist, lässt sich mittels eines Kationenaustauscherharzes binden und entfernen. Zu Beispielen von Kationenaustauscherharzen zählen S-, AG50W- und AG-MP-50 Harze, die die funktionale Gruppe R-SO₃ ^– tragen, und Bio-Rex 70- und CM-Harze, die die funktionale Gruppe R-COO^– tragen, die Kationenaustauscherplatte Empore^TM (die eine funktionale Sulfonsäuregruppe enthält), und Chelatharze, die in der Lage sind, polyvalente Kationen mit hoher Selektivität zu entfernen. Ein Beispiel eines Chelatharzes ist Chelex 100, das die funktionale Gruppe R-CH₂N(CH₂COO^–)₂ enthält.
Falls es erwünscht ist, sowohl Kationen als auch Anionen aus dem neutralen Produkt einer Reaktion zu entfernen (z. B. ein Produkt zu "entsalzen"), kann ein Harz verwendet werden, das sowohl anionische als auch kationische funktionale Gruppen enthält. Zu Beispielen solcher Harze gehören Harze vom Mischbetttyp, beispielsweise Harze des Typs AG501-X8 und Bio-Rex MSZ 501, die sowohl R-SO₃ ^– als auch RCH₂N⁺(CH₃)₃ Gruppen aufweisen. Ein Harz, das schwächere Kationen und Anionen trägt, z. B. das "Ionenverzögerungs"-Harz AG11A8, kann verwendet werden, um sogar Produkte zu "entsalzen", die aufgrund der differentiellen Affinität von Salzen und schwächeren Anionen gegenüber einem derartigen Harz, wie es von einem Fachmann eingesetzt wird, Anionen und Kationen enthalten.
Andere Materialien, die gewöhnlich in der Chromatographie verwendet werden, können in das Reaktionsgefäß eingebracht werden, um das Produkt von überschüssigen Reaktionspartnern zu trennen. Die Bedingungen lassen sich durch einen Fachmann beispielsweise so einstellen, dass ein in der Umkehrphasenchromatographie verwendetes Harz in der Lage ist, das Produkt oder den Reaktionspartner zu binden, um das Produkt von einem überschüssigen Reaktionspartner zu trennen. Darüber hinaus kann ein Einstellen der Bedingungen durch den Fachmann mittels des Einsatzes einer beispielsweise auf Silika basierenden normalen Phasenchromatographie ein selektives Binden von schwächer oder stärker polaren Verbindungen ermöglichen.
Darüber hinaus kann eine Affinitätsmatrize verwendet werden, die spezifisch an das Produkt oder an den überschüssigen Reaktionspartner bindet. Zu den Beispielen verfügbarer Affinitätsmatrizen gehören Harze, die quecksilberorganische Gruppen enthalten, die an Thiolgruppen binden, oder Matrizen, die Boronatrückstände tragen, die Verbindungen absorbieren, die Gruppen wie cis-Hydroxylgruppen enthalten.
In einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel, das besonders nützlich in Verbindung mit der Matrixvorrichtung COMBISYN^© ist, wird die Reaktionsmischung auf eine Arbeitsstation übertragen, an der die beiden flüssigen Phasen getrennt werden.
Ein Transfer kann beispielsweise erfolgen, indem die Reaktionsmischung aus dem Reaktionsgefäß zu der Arbeitsstation gepumpt wird, oder indem das Reaktionsgefäß automatisiert oder manuell zu der Arbeitsstation bewegt wird. Es kann entweder die Flüssigphase, die den nicht umgesetzten Reaktionspartner enthält, entfernt und verworfen werden, oder es kann die Flüssigphase, die das gewünschte Produkt enthält, rückgewonnen werden. Nach dem Rückgewinnungsschritt kann die Flüssigphase, die das gewünschte Produkt enthält, anschließend in das Reaktionsgefäß zurückgegeben werden.
Falls der Rückgewinnungsschritt das Volumen der Flüssigphase erhöht hat, oder falls es in sonstiger Weise gewünscht ist, das Volumen der Flüssigphase zu reduzieren, kann das Volumen der Flüssigphase reduziert werden, beispielsweise mittels Verdunstungsverfahren wie Trocknen unter einem Luftstrom oder einem N₂-Strom.
In einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel verwirklicht die vorliegende Erfindung die kombinatorische Bibliothek, die durch das bevorzugte Verfahren einer kombinatorischen Synthese erzeugt wird, mittels einer Matrize, die zwei oder mehr Funktionalisierungsstellen aufweist. In einem in stärkerem Maße bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Bibliothek die in den 6A–AA gezeigten Verbindungen oder die durch Verwenden des in Tafel 2 gezeigten Reaktionspartners erzeugten Verbindungen enthalten.
Die Verbindungen einer Bibliothek werden die durch die Matrize vorgesehene gemeinsame Gerüstgruppe aufweisen. Eine "Gerüst"-Gruppe ist eine chemische Gruppe oder ein Kernmolekül, das allen Verbindungen in der Bibliothek gemein ist, und dem andere funktionale Gruppen während einer Synthese der Bibliothek hinzugefügt wurden. Die funktionalen Gruppen können übereinstimmen oder sich unterscheiden. Die Verbindungen in den Bibliotheken können hinsichtlich einer Entdeckung pharmazeutischer Medikamente oder anderer nützlicher Chemikalien gescreent werden, beispielsweise nach tiermedizinischen Medikamenten, diagnostischen Reagenzien, Pestiziden, Herbiziden, neuen Substanzen oder Verbindungen mit anderen biologischen Aktivitäten.
In dem hier verwendeten Sinne bezeichnet der Begriff "Alkyl" eine aliphatische Kohlenwasserstoffgruppe oder – verbindung, vorzugsweise einen entweder geradkettigen oder verzweigten gesättigten Kohlenwasserstoff. Die Alkylgruppe kann optional durch ein oder mehrere chemische Gruppen oder Funktionalisierungsstellen substituiert sein, die gewöhnlich an derartige Ketten gebunden sind, vorzugsweise Hydroxyl-, Brom-, Fluor-, Chlor-, Jod-, Mercaptan- oder Thio-, Cyano-, Alkylthio-, Heterocyclus-, Aryl-, Heteroaryl-, Carboxyl-, Carboalkoyl-, Alkyl-, Alkenyl-, Nitro-, Amino-, Alkoxyl-, Amido- und ähnliche Ketten. Die Alkylgruppe kann ringförmig oder aliphatisch sein. Ein Alkan ist eine Verbindung, die eine Alkylgruppe enthält.
Eine "Aryl"-Gruppe ist jede aromatische Gruppe mit einer Substituentengruppe, die unmittelbar an einen Ringkohlenstoff gebunden ist. Die Arylgruppe kann durch ein oder mehrere Funktionalisierungsstellen substituiert sein, die gewöhnlich an Verbindungen gebunden sind, wie z. B. Hydroxyl-, Brom-, Fluor-, Chlor-, Jod-, Mercaptan- oder Thio-, Cyano-, Alkylthio-, Heterocyclus-, Aryl-, Heteroaryl-, Carboxyl-, Carboalkoyl-, Alkyl-, Alkenyl-, Nitro-, Amino-, Alkoxyl-, Amido-, Sulfonylverbindungen und dergleichen.
Eine "heterocyclische" Gruppe enthält einen Ring, der aus Kohlenstoffatomen und mindestens einer anderen Atomart aufgebaut ist, beispielsweise Stickstoff, Sauerstoff oder Schwefel. Das heterocyclische Produkt kann aromatisch oder gesättigt sein.
Der Begriff "Alkoxyl" bezeichnet die Gruppe -OR, wobei R ein wie oben definiertes Alkyl ist, z. B. Methoxy, Ethoxy, n-Propoxy, iso-Propoxy, n-Butoxy, sec-Butoxy, iso-Butoxy, oder tert-Butoxy und dergleichen.
Ein "ringförmiges Molekül" bezeichnet ein Molekül, das wenigstens eine chemische Komponente aufweist, die einen Ring bildet. Der Ring kann drei Atome oder mehr enthalten. Das Molekül kann mehr als eine ringförmige Komponente enthalten, die ringförmigen Komponenten können übereinstimmen oder verschieden sein.
Eine "Aryl"-Gruppe ist eine Gruppe, die wenigstens einen aromatischen Ring enthält.
Eine "aliphatische" Gruppe weist keine Ringstruktur auf. Das Molekül kann jedoch gerade oder verzweigt sein.
Eine Kohlenstoff-Hetero-Mehrfachbindung ist eine Mehrfachbindung zwischen einem Kohlenstoffatom und einer zweiten Atomart.
Beispiele von Kohlenstoff-Hetero-Mehrfachbindungen sind Kohlenstoff-Stickstoff-Doppelbindungen, Kohlenstoff-Stickstoff-Dreifachbindungen, Kohlenstoff-Schwefel-Doppelbindungen oder Kohlenstoff-Sauerstoff-Doppelbindungen. Beispiele von Verbindungen, die Kohlenstoff-Sauerstoff-Doppelbindungen enthalten, sind Carbonsäuren, Ketone, Aldehyde, Amide, Ester, und Thioester.
Vorzugsweise wird die Synthese automatisiert sein. Ein "automatisiertes" Verfahren einer Synthese ist ein Verfahren, in dem eine autonom arbeitende Vorrichtung verwendet wird, um mindestens einen der Reaktionspartner mehr als einem Reaktionsgefäß zuzuführen und in gesonderten Reaktionsgefäßen jeweils gleichzeitig parallele Mehrfachreaktionen auszuführen. Die zugeführten Reaktionspartner können übereinstimmen oder unterschiedliche Reaktionspartner sein. Die "autonom arbeitende Vorrichtung" ist eine Vorrichtung, die keine manuelle Betätigung für die Zufuhr der Reaktionspartner an die jeweiligen Reaktionsgefäße verlangt. Ein Zuführen bezeichnet den physischen Transfer eines Reaktionspartners von einem Behälter zu dem Reaktionsgefäß. Vorzugsweise wird die Anzahl der gleichzeitigen Reaktionen größer als 2 und kleiner als 100 sein. Noch stärker bevorzugt wird die Anzahl der gleichzeitigen Reaktionen größer gleich acht sein. Darüber hinaus können zwei oder mehr Sätze von gleichzeitigen Reaktionen als Teil eines automatisierten "Reaktionsschritts" in einer chemischen Synthese einer Bibliothek von Verbindungen durchgeführt werden. Die unterschiedlichen Sätze gleichzeitiger Reaktionen können zu demselben oder einem unterschiedlichen Zeitpunkt einsetzen.
Screenen nach pharmakologischen Verbindungen
Die kombinatorischen Bibliotheken der vorliegenden Erfindung können nach pharmakologisch aktiven Verbindungen gescreent werden. Verbindungen aus einer kombinatorischen Bibliothek, die an individuelle zelluläre Rezeptoren oder funktionale Abschnitte des individuellen zellulären Rezeptors binden (und möglicherweise zusätzlich in der Lage sind, eine Rezeptorfunktion zu unterbrechen) können identifiziert werden.
Ein solches Verfahren zum Identifizieren eines Agens, das auf seine Fähigkeit zu testen ist, ob es an einen zellulären Rezeptor zu binden und den Rezeptorsignaltransduktionspfad potentiell zu modulieren vermag, wird im Folgenden beschrieben. Zu dem Verfahren gehören die Schritte: Aussetzen wenigstens einer Verbindung aus den kombinatorischen Bibliotheken der vorliegenden Erfindung an ein einen funktionalen Abschnitt eines zellulären Rezeptor aufweisendes Protein für eine ausreichend lange Zeit, um ein Binden der aus einer kombinatorischen Bibliothek stammenden Verbindung an den funktionalen Abschnitt des zellulären Rezeptors zu erlauben; Entfernen von nicht gebundenen Verbindungen; und Ermitteln der Anwesenheit der an den funktionalen Abschnitt des zellulären Rezeptors gebundenen Verbindung, um dadurch eine Verbindung zu identifizieren, die auf eine Fähigkeit zu testen ist, einen zellulären Rezeptorsignaltransduktionspfad zu modulieren.
Ein Verfahren, das diesen Ansatz verwendet, der in der Isolierung von derartigen an einen Rezeptor bindenden Molekülen durchgeführt werden kann, würde das Anbinden eines aus der kombinatorischen Bibliothek stammenden Moleküls oder eines Abschnitts davon an eine feste Matrix, z. B. an Agarose oder Kunststoffkügelchen, Mikrotiter-Probenvertiefungen, Petrischalen oder an aus beispielsweise Nylon oder Nitratcellulose gefertigten Membranen, und das nachfolgende Inkubieren des aus der kombinatorischen Bibliothek stammenden angebundenen Moleküls in Anwesenheit einer oder mehrerer aus der kombinatorischen Bibliothek stammenden potentiellen an das Molekül bindenden Verbindungen beinhalten. Ein Anbinden an den Feststoffträger kann unmittelbar oder mittels eines Antikörpers erfolgen, der für eine aus der kombinatorischen Bibliothek stammende Verbindung spezifisch ist und der unmittelbar an den Feststoffträger gebunden wird. Nach einer Inkubation werden ungebundene Verbindungen ausgewaschen, und an Komponenten gebundene Verbindungen werden zurückgewonnen. Mittels dieses Verfahrens ist es möglich, eine große Anzahl unterschiedlicher Molekülarten gleichzeitig hinsichtlich einer Rezeptor-Bindungsaktivität zu screenen.
Beispiel 1: Die Verwendung der Matrize in der Synthese einer kombinatorischen Bibliothek
Eine 27 Elemente aufweisende kombinatorische Bibliothek, die als eine 3 × 3 × 3-Matrix mit 27 Elementen aufgebaut ist, wurde entsprechend dem Schema von 4 mittels der in 3 gezeigten Matrize synthetisiert.
In dem hier verwendeten Sinne bezeichnet EDCI ein 1-(3-Dimethylaminopropyl)-3-Ethylcarbodiimid-Hydrochlorid. Der Begriff PyBOP bezeichnet Benzotriazol-1-yl-oxy-tris-Pyrrolidino-Phosphonium-Hexafluorophosphat. EtOAC bezeichnet Ethanolazetat. DMF bezeichnet N,N-Dimethylformamid. i-Pr₂NEt bezeichnet N,N-Diisopropylisoamin.
Jedes der erwarteten Bibliothekelemente wurde ohne eine vorhergehende Optimierung unabhängig von den Reaktionswirkungsgraden in einer gereinigten Form (= 90–100%) in Mengen im Bereich zwischen 5–60 mg erhalten. Ein in situ Anschließen von N-BOC-iminodiessigsäure an das Anhydrid 1 (1 Äquivalent EDCI, DMF, 25°C, 1 Stunde) gefolgt von einer Behandlung mit einem von drei R¹NH₂ (1 Äquivalent, DMF, 25°C, 20 Stunden, 84–86%) erbrachte auf saubere Weise die Monoamide, die durch eine einfache Säureextraktion gereinigt wurden, um nicht umgesetzte R¹NH₂, EDCI und dessen Reaktionsnebenprodukte zu entfernen. Mit der in 1 gezeigten Matrize erwies sich die erste Derivatisierung mit einem primären Amin als ausreichend effektiv, so dass auf die bewusste wässerige Basendissolution des gewünschten Produkts für eine Isolierung eines reinen Produkts verzichtet werden konnte. In den Ausprägungen der Verwendung eines neutralen Nucleophils (R¹OH, R¹SH, R¹-Met) in dieser ersten Funktionalisierung wurde die Reinigung effizient erreicht, indem das Bindungsreagens (EDCI) und seine Nebenprodukte mittels Auflösung in 10% wässeriger HCl entfernt wurden, die Carbonsäure des Produkts in 10% wässerigem NaOH extrahiert wurde, um neutrale Reaktionspartner zu entfernen, und eine erneute Ansäuerung und Extraktion in EtOAc oder CH₂Cl₂ durchgeführt wurde, um das Produkt zu isolieren. Die drei Monoamide wurden auf jeweils drei Portionen aufgeteilt, wobei eine relativ kleine Portion für Archivierungszwecke aufgehoben wurde. Jede der drei gleich großen Portionen wurden mit drei R²NH₂ (1 Äquivalent, und PyBOP (1 Äquivalent, 2 Äquivalente i-Pr₂NEt, DMF, 20°C, 25 Stunden, 65–99%) behandelt, um neun Diamide zu erbringen, die mittels Säure- und Basenextraktionen von nicht umgesetztem R²NH₂, PyBOP und seinen Reaktionsnebenprodukten effizient gereinigt wurden.
In den Ausprägungen der Verwendung von neutralen Nucleophilen (R²OH, R²SH, R²-Met) in dieser zweiten Funktionalisierung wurde die weitere Reinigung der neutralen Reaktionspartner von den gewünschten Produkten ohne weiteres auf eine N-SOC-Deprotektion und eine wässerige Säureextraktion des sich ergebenden sekundären Amins hin erreicht. Auf die zweite Funktionalisierung und eine N-BOC-Deprotektion (4 N HCl, Dioxan, 25°C, 45 Minuten) folgend, erbrachte die Reaktion von drei gleichen Portionen jedes Amins mit drei R³CO₂H (1 Äquivalent) in Anwesenheit von PyBOP (1 Äquivalent, 3 Äquivalente i-Pr₂NEt, DMF, 25°C, 20 Stunden, 16–100%) 27 Agenzien, die mittels wässeriger Säure und Basenextraktionen gereinigte wurden, um nicht umgesetzte Ausgangsstoffe, Reagenzien und deren Reaktionsnebenprodukte zu entfernen. Die Gesamterträge der 27 Agenzien lagen im Bereich von 9–84% mit einer mittleren Gesamtausbeute von 61% für die drei Derivatisierungen. Von Bedeutung ist, dass der Reinheitsgrad sämtliche Zwischenprodukte und Endproduk te ≥ 90% war, wobei das Gros eine Reinheit > 95% aufwies, und dies unabhängig von den individuellen Erträgen. Die meisten der endgültigen Bibliotheksprodukte wurden ohne eine Optimierung und in dem ersten Versuch in Mengen von 32–60 mg als individuelle identifizierte Proben mit diesem außergewöhnlichen Reinheitsgrad (≥ 95%) gewonnenen, der sie für eine unmittelbare Verwendung in Screeningeinsätzen ohne eine weitere Reinigung geeignet machte.
Reaktionsschemata, die größere gezielt zu durchsuchende Bibliotheken mit einer Matrizencharakterisierung eines jeden Reaktionstyps, eine automatisierte Synthese, zusätzliche Matrizen einer kombinatorischen Chemiebibliothek, sowie zusätzliche Ansätze hinsichtlich der Lösungsphasensynthese chemischer Bibliotheken verwenden, fallen in den Schutzumfang dieser Erfindung.
[31].
Beispiel 2: Allgemeines Verfahren zum Zubereiten von N-((tert-Butyloxy)Carbonyl)iminodiessigsäuremonoamiden
Eine Lösung von N-((tert-Butyloxy)Carbonyl)iminodiessigsäure (0,349 g, 1,50 mmol) in DMF (15 ml) wurde bei 25°C mit EDCI (0,294 g, 1,54 mmol) behandelt. Die Mischung wurde bei 25°C 1 Stunde lang gerührt, bevor das primäre Amin (R¹NH₂, 1 Äquivalent) zugegeben wurde, und die Lösung wurde 20 Stunden lang bei 25°C gerührt. Die Reaktionsmischung wurde in 10% wässeriges HCl (60 ml) gegossen und mit Ethanolazetat (100 ml) extrahiert. Die organische Phase wurde mit 10% HCl (40 ml) und gesättigtem wässerigen NaCl (2 × 50 ml) gewaschen, (Na₂SO₄) getrocknet, gefiltert und in vacuo konzentriert, um die reinen N-((tert-Butyloxy)Carbonyl)iminodiessigsäuremonoamide zu ergeben. Für die drei Produkte dieser Reaktion wurden die folgenden Ergebnisse erzielt:
N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-benzyliminodiessigsäuremonoamid (4A): 417 mg (86%); 1HNMR (CD3OD, 300 MHz) σ 7,28 (m, SH), 4,40 (br s, 2H), 4,04, 4,01, 3,98 und 3,93 (vier s, insgesamt 4H), 1,40 und 1,32 (zwei s, insgesamt 9H); FABHRMS (NBA) m/e 323,1615 (M + H⁺, C₁₆H₂₃N₂O₅ erfordert 323,1607).
N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-(n-Butyl)iminodiessigsäuremonoamid (4B): 362 mg (84%); 1HNMR (CD3OD, 300 MHz) σ 4,04 und 4,00 (zwei s, insgesamt 2H), 3,92 und 3,89 (zwei s, insgesamt 2H), 3,22 (m, 2H), 1,55–1,31 (m, 4H), 1,42 (s, 9H), 0,95–0,89 (m, 3H); FABHRMS (NBA) m/e 289,1769 (M + H⁺, C₁₃H₂₅N₂O₅. erfordert 289,1763).
N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-cyclohexyliminodiessigsäuremonoamid (4C): 402 mg (85%); 1HNMR (CD3OD, 300 MHz) σ 4,03 und 3,99 (zwei s, insgesamt 2H), 3,90 und 3,87 (zwei s, insgesamt 2H), 3,68 (m, 1H), 1,90–1,20 (m, 1OH), 1,42 (s, 9H); FABHRMS (NBA) m/e 315,1928 (M + H⁺, C₁₅H₂₇N₂O₅ erfordert 315,1920).
Beispiel 3: Allgemeines Verfahren für die zweite Derivatisierung
Jedes der N-((tert-Butyloxy)Carbonyl)iminodiessigsäuremonoamide wurde in anhydrischem DMF (20 ml/mmol) aufgelöst und auf drei gleiche Portionen in drei gesonderte Phiolen aufgeteilt. Jede Lösung wurde mit einem von drei primären Aminen (R²NH₂, 1 Äquivalent), Diisopropylethylamin (2 Äquivalente) und PyBOP (1 Äquivalent) behandelt. Die Lösung (20 ml DMF/mmol) wurde 20 Stunden lang bei 25°C gerührt.
Die Mischung wurde in 10% wässeriges HCl gegossen und mit EtOAc extrahiert. Die organische Phase wurde mit 10 wässerigem HCl, gesättigtem wässerigem NaCl, 5% wässerigem NaHCO₃ und gesättigtem wässerigem NaCl gewaschen. Die organische Schicht wurde (Na₂SO₄) getrocknet, gefiltert und in vacuo konzentriert, um die Diamide (65–99%) zu ergeben. Für jedes der Produkte dieser Reaktion wurden die folgenden Ergebnisse erzielt:
N'-(tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-(4-sec-Butylphenyl)-N-cyclohexyliminodiessigsäurediamid (5A): 198 mg (99%); ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 9,60 (m, 1H), 7,63 (d, J = 8,0 Hz, 2H), 7,15 (d, J = 8,0 Hz, 2H), 6,61 und 5,80 (zwei m, insgesamt 1H), 4,03 und 3,95 (zwei s, insgesamt 2H), 3,90 und 3,84 (zwei s, insgesamt 2H), 2,57 (m, 1H), 2,0–1,55 (m, 8H), 1,45 und 1,41 (zwei s, insgesamt 9H), 1,22 (d, J = 6,9 Hz, 3H), 0,82 (t, J = 7,2 Hz, 3H); FABHRMS (NBA) m/e 446,3005 (M + H⁺, C₂₅H₄₀N₃O₄ erfordert 446,3019).
N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-Cyclohexyl-N-(3-Methoxypropyl)iminodiessigsäurediamid (5B): 135 mg (88%); (CDCl₃, 300 MHz) σ 7,98 (m, 1H), 6,99 und 6,82 (zwei m, insgesamt 1H), 3,84 und 3,79 (zwei s, insgesamt 4H), 3,47 (t, J = 5,9 Hz, 2H), 3,43–3,39 (m, 2H), 3,34 (s, 3H), 1,92–1,15 (m, 10H), 1,43 (s, 9H); FABHRMS (NBA-CsI) m/e 518,1647 (M + Cs⁺, C₁₉H₃₅N₃O₅Cs erfordert 518,1631).
N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-Cyclohexyl-N-(2,2-Diphenylethyl)iminodiessigsäurediamid (5C): 197 mg (82%); ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 7,90 und 6,85 (zwei t, insgesamt 1H), 7,78 und 6,78 (zwei d, insgesamt 1H), 7,26 (m, 10H), 4,26 (m, 1H), 3,95, 3,94, 3,93 und 3,91 (vier s, insgesamt 4H), 3,72 und 3,70 (zwei s, insgesamt 2H), 3,15 (m, 1H), 1,92–1,61 (m, 4H), 1,40 und 1,33 (zwei s, insgesamt 9H), 1,29–1,21 (m, 6H); FABHRMS (NBA-CsI) m/e 626,2023 (M + Cs⁺, C₂₉H₃₉N₃O₄Cs erfordert 626,1995).
N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-Benzyl-N-(4-sec-Butylphenyl)iminodiessigsäurediamid (5D): 180 mg (99%); ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 9,43 (br s, 1H), 7,61 (d, J = 8,3 Hz, 1H), 7,52 (d, J = 8,0 Hz, 1H), 7,30 (br s, 5H), 7,13 (d, J = 8,2 Hz, 2H), 6,60 (t, 1H), 4,52 und 4,50 (zwei s, insgesamt 2H), 4,01, 3,95 und 3,89 (drei s, insgesamt 4H), 2,56 (m, 1H), 1,57 (m, 2H), 1,40 und 1,36 (zwei s, insgesamt 9H), 1,21 (d, J = 6,8 Hz, 3H), 0,81 (t, J = 7,4 Hz, 3H); FABHRMS (NBA-CsI) m/e 586,1662 (M + Cs⁺, C₂₆H₃₅N₃O₄Cs erfordert 586,1682).
N-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-Benzyl-N-(3-Methoxypropyl)iminodiessigsäurediamid (5E): 141 mg (90%); ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 8,82, 7,85, 7,58 und 6,90 (vier br s, insgesamt 2H), 7,30 (m, 5H), 4,49 und 4,47 (zwei s, insgesamt 2H), 3,90 und 3,86 (zwei s, insgesamt 2H), 3,84 und 3,81 (zwei s, insgesamt 2H), 3,46 (t, J = 5,8 Hz, 2H), 3,32 (s, 3H), 3,14 (m, 2H), 1,80 (m, 2H), 1,42 und 1,35 (zwei s, insgesamt 9H); FABHRMS (NBA-CsI) m/e 526,1335 (M + Cs⁺, C₂₀H₃₁N₃O₅Cs erfordert 526,1318).
N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-Benzyl-N-(2,2-Diphenylethyl)iminodiessigsäurediamid (5F): 212 mg (99%); ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 8,50, 7,78 und 6,50 (drei br s, insgesamt 2H), 7,33–7,21 (m, 15H), 4,47 und 4,45 (zwei s, insgesamt 2H), 3,93–3,89 (m, 2H), 3,72–3,67 (m, 2H), 3,15 (m, 1H), 1,32 (s, 9H); FABHRMS (NBA-CsI) m/e 634,1664 (M + Cs⁺, C₃₀H₃₅N₃O₄Cs erfordert 634,1682).
N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-(n-Butyl)-N-(4-sec-Butylphenyl)iminodiessigsäurediamid (5G): 137 mg (99%); (CDCl₃, 300 MHz) σ 9,60 (br s, 1H), 7,61, 7,52, 7,13 (drei d, J = 8,2 Hz, insgesamt 4H), 6,32 (br s, 1H), 4,02, 3,95, 3,91 und 3,86 (vier s, insgesamt 4H), 3,32 (m, 2H), 2,56 (m, 1H), 1,81–1,48 (m, 6H), 1,43 und 1,40 (zwei s, insgesamt 9H), 1,22 (m, 3H), 0,93 (t, J = 7,3 Hz, 3H), 0,81 (t, J = 7,2 Hz, 3H); FABHRMS (NBA-CsI) m/e 552,1823 (M + Cs⁺, C₂₃H₃₇N₃O₄Cs erfordert 552,1838).
N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-(n-Butyl)-N-(3-Methoxypropyl)iminodiessigsäurediamid (5H): 75 mg (65%) ¹H NMR (CD₃OD, 300 MHz) σ 3,90 und 3,88 (zwei s, insgesamt 4H), 3,43 (m, 2H), 3,31 und 3,29 (zwei s, insgesamt 3H), 3,22 (m, 2H), 1,86–1,74 (m, 4H), 1,41 (s, 9H), 0,93 (m, 3H); FABHRMS (NBA-CsI) m/e 492,1461 (M + Cs⁺, C₁₇H₃₃N₃O₅Cs erfordert 492,1475).
N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-(n-Butyl)-N-(2,2-Diphenylethyl)iminodiessigsäurediamid (5I): 155 mg (99%); ¹H NMR (CD₃OD, 300 MHz) σ 7,27–7,15 (m, 10H), 4,30 (t, J = 7,7 Hz, 1H), 3,86 und 3,83 (zwei s, insgesamt 2H), 3,81 und 3,77 (zwei s, insgesamt 2H), 3,30 (m, 2H), 3,21 (t, 6,8 Hz, 2H), 1,56–1,42 (m, 2H), 1,37 und 1,30 (zwei s, insgesamt 9H), 0,96 und 0,95 (zwei t, J = 7,2 Hz, insgesamt 3H): FABHRMS (NBA-CsI) m/e 600,1821 (M + Cs⁺, C₂₇H₃₇N₃O₄Cs erfordert 600,1838).
Beispiel 4: Allgemeines Verfahren für die dritte Derivatisierung
Jedes der erneut N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N,N-substituierten Iminodiessigsäurediamide wurde in 4 N HCl-Dioxan (32 ml/mmol) aufgelöst und die Mischung wurde 45 Minuten lang bei 25°C gerührt. Das Lösungsmittel wurde in vacuo entfernt und der Rückstand wurde in anhydrischem DMF (28 ml/mmol) aufgelöst und auf drei gleiche Portionen auf geteilt und in drei gesonderte Phiolen eingebracht. Die Lösung wurde mit einer von drei Carbonsäuren (R³CO₂H, 1 Äquiv.), gefolgt von Diisopropylethylamin (3 Äquiv.) und PyBOP (1 Äquiv.) behandelt. Die Lösung wurde 20 Stunden lang bei 25°C gerührt. Die Mischung wurde in 10% wässeriges HCl gegossen und mit EtOAc extrahiert. Die organische Phase wurde mit 10% wässerigem HCl gewaschen und mit EtOAc extrahiert. Die organische Phase wurde mit 10% wässerigem HCl, gesättigtem wässerigem NaCl, 5% wässerigem NaHCO₃ und gesättigtem wässerigem NaCl gewaschen. Die organische Phase wurde (Na₂SO₄) getrocknet, gefiltert und in vacuo konzentriert, um die Endprodukte zu ergeben (16–100%). Für jedes der Produkte dieser Reaktion wurden die folgenden Ergebnisse erzielt:
N'-Benzylcarbonyl-N-Cyclohexyl-N-(2,2-Diphenylethyl)iminodiessigsäurediamid (6A): 47 mg (86%); ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 9,10 und 8,75 (zwei m, insgesamt 1H), 7,50–7,05 (m, 15H), 6,10 und 5,95 (zwei m, insgesamt 1H), 4,40 und 4,18 (zwei t, J = 8,4 Hz, insgesamt 1H), 3,91 (m, 2H), 3,82 und 3,73 (zwei s, insgesamt 2H), 3,61 und 3,58 (zwei s, insgesamt 2H), 3,21 (br s, 2H), 1,93–1,14 (m, 10H); FABHRMS (NBA) m/e 512,2907 (M + H⁺, C₃₂H₃₈N₃O₃ erfordert 512,2913).
N'-Benzoyl-N-Cyclohexyl-N-(2,2-Diphenylethyl)iminodiessigsäurediamid (6B): 37 mg (69%); ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 9,18 und 6,40 (zwei br s, insgesamt 1H), 8,35 und 6,05 (zwei m, insgesamt 1H), 7,38–7,21 (m, 15H), 4,48 und 4,22 (zwei t, J = 8,4 Hz, insgesamt 1H), 3,99 (m, 2H), 3,89–3,84 (m, 2H), 3,13 (m, 2H), 2,04–1,20 (m, 10H); FABHRMS (NBA) m/e 498,2759 (M + H⁺, C₃₁H₃₆N₃O₃ erfordert 498,2756).
N'-Ethylcarbonyl-N-Cyclohexyl-N-(2,2-Diphenylethyl)iminodiessigsäurediamid (6C): 39 mg (81%); ¹H NMR (CDCl₃, 400 MHz) σ 9,27 und 6,05 (zwei t, insgesamt 1H), 8,80 und 5,87 (zwei d, J = 7,3 Hz, insgesamt 1H), 7,37–7,1,5 (m, 10H), 4,38 und 4,16 (zwei t, j = 8,4 Hz, insgesamt 1H), 3,89 und 3,84 (zwei s, insgesamt 2H), 3,76 und 3,62 (zwei s, insgesamt 2H), 3,15 (m, 2H), 2,25 (q, J = 7,3 Hz, 2H), 1,95–1,07 (m, 10H), 0,88 (t, J = 7,4 Hz, 3H); FABHRMS (NBA) m/e 450,2749 (M + H⁺, C₂₇H₃₆N₃O₃ erfordert 450,2756).
N'-Benzylcarbonyl-N-Benzyl-N-3-Methoxypropyl)iminodiessigsäurediamid (6D): 28 mg (76%); ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 9,61 und 8,71 (zwei t, insgesamt 1H), 7,12–7,37 (m, 10H), 6,89 und 6,85 (zwei t, insgesamt 1H), 4,43–4,40 (m, insgesamt 2H), 4,04 und 4,00 (zwei s, insgesamt 2H), 3,89 und 3,84 (zwei s, insgesamt 2H), 3,64 und 3,58 (zwei s, insgesamt 2H), 3,42 (t, J = 6,7 Hz, 2H), 3,30 (s, 3H), 3,13 (t, J = 3,5 Hz, 2H), 1,82–1,72 (m, 2H); FABHRMS (NBA) m/e 412,2231 (M + H⁺, C₂₃H₃₀N₃O₄ erfordert 412,2236).
N'-Benzoyl-N-Benzyl-N-(3-Methoxypropyl)iminodiessigsäurediamid (6E): 24 mg (67%); ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 9,35 und 8,46 (zwei br s, insgesamt 1H), 7,42–7,20 (m, 10H), 6,98 (br s, 1H), 4,49 (d, J = 5,7 Hz, 2H), 4,00 (m, 4H), 3,47–3,31 (m, 5H), 3,13 (m, 2H), 1,80 (m, 2H); FABHRMS (NBA) m/e 398,2077 (M + H⁺, C₂₂H₂₈N₃O₄ erfordert 398,2079).
N'-Ethylcarbonyl-N-Benzyl-N-(3-Methoxypropyl)iminodiessigsäurediamid (6F): 15 mg (48%); ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 9,75 und 8,90 (zwei t, insgesamt 1H), 7,30–7,26 (m, 5H), 6,85 und 6,65 (zwei t, insgesamt 1H) 4,47 und 4,46 (zwei d, J = 17,8 Hz, 2H), 4,03 und 4,00 (zwei s, insgesamt 2H), 3,94 und 3,88 (zwei s, insgesamt 2H), 3,48–3,34 (m, 2H), 3,32 und 3,31 (zwei s, insgesamt 3H), 3,16 (m, 2H), 2,26 (m, 2H), 1,86–1,74 (m, 2H), 1,07 (m, 3H); FABHRMS (NBA) m/e 350,2054 (M + H⁺, C₁₈H₂₈N₃O₄ erfordert 350,2079).
N'-Benzylcarbonyl-N-Benzyl-N-(2,2-Diphenylethyl)iminodiessigsäurediamid (6G): 52 mg (88%); ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 9,38 und 9,00 (zwei t, insgesamt 1H), 7,32–7,18 (m, 20H), 6,42 und 5,98 (zwei t, insgesamt 1H), 4,44–4,36 (m, 2H), 3,95–3,84 (m, 2H), 3,82 und 3,72 (zwei s, insgesamt 2H), 3,62 und 3,55 (zwei s, insgesamt 2H), 3,20 (s, 2H), 3,16–3,11 (m, 2H); FABHRMS (NBA) m/e 520,2606 (M + H⁺, C₃₃H₃₉N₃O₄ erfordert 520,260).
N'-Benzoyl-N-Benzyl-N-(2,2-Diphenylethyl)iminodiessigsäurediamid (6H): 49 mg (86%); ¹H NMR (CD₃OD, 300 MHz) σ 9,00 (m, 1H), 7,36–7,14 (m, 20H), 6,75 (m, 1H), 4,45 (br s, 2H), 4,05–3,83 (m, 4H), 3,30 (m, 2H); FABHRMS (NBA) m/e 506,2488 (M + H⁺, C₃₂H₃₂N₃O₃ erfordert 506,2443).
N'-Ethylcarbonyl-N-Benzyl-N-(2,2-Diphenylethyl)iminodiessigsäurediamid (6I): 45 mg (87%); ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 9,50 und 9,25 (zwei t, insgesamt 1H), 7,35–7,16 (m, 15H), 6,95 und 6,30 (zwei t, insgesamt 1H), 4,46 (m, 2H), 4,36 und 4,15 (zwei t, J = 8,4 Hz, insgesamt 1H), 3,94 und 3,82 (zwei s, insgesamt 2H), 3,75 und 3,68 (zwei s, insgesamt 2H), 3,15 (m, 2H), 2,20 (q, J = 7,2 Hz, 2H), 1,02 und 0,87 (zwei t, J = 7,2 Hz, insgesamt 3H); FABHRMS (NBA) m/e 458,2439 (M + H⁺, C₂₈H₃₂N₃O₃ erfordert 458,2443).
N'-Benzylcarbonyl-N-(4-sec-Butylphenyl)-N-cyclohexyliminodiessigsäurediamid (6J): 57 mg (99%); ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 9,38 und 8,50 (m, insgesamt 1H), 7,61 (d, J = 8,5 Hz, 1H), 7,43 (d, J = 8,5 Hz, 1H), 7,26–7,04 (m, 7H), 6,45 (m, 1H), 4,13 und 4,02 (zwei s, insgesamt 2H), 3,98 und 3,89 (zwei s, insgesamt 2H), 3,68 und 3,64 (zwei s, insgesamt 2H), 3,14 (m, 2H), 2,56 (m, 1H), 1,86–1,12 (m, 15H), 0,81 (t, J = 7,2 Hz, 3H); FABHRMS (NBA) m/e 464,2893 (M + H⁺, C₂₈H₃₈N₃O₃ erfordert 464,2913).
N'-Benzoyl-N-(4-sec-Butylphenyl)-N-cyclohexyliminodiessigsäurediamid (6K): 55 mg (98%); ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 9,78 und 8,00 (m, insgesamt 1H), 7,05–7,66 (m, 9H), 4,15 und 4,10 (zwei s, insgesamt 2H), 4,04 und 4,00 (zwei s, insgesamt 2H), 3,78 (m, 2H), 2,55 (m, 1H), 1,16–1,81 (m, 14H), 0,81 (t, J = 7,4 Hz, 3H); FABHRMS (NBA) m/e 450,2748 (M + H⁺, C₂₇H₃₆N₃O₃ erfordert 450,2756).
N'-Ethylcarbonyl-N-(4-sec-Butylphenyl)-N-cyclohexyliminodiessigsäurediamid (6L): 54 mg (99%); ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 11,30 und 9,56 (zwei br s, insgesamt 1H), 8,52 und 6,57 (zwei d, J = 7,6 Hz, insgesamt 1H), 7,65, 7,58, 7,13 und 7,07 (vier d, J = 8,5 Hz, insgesamt 4H), 4,15 und 4,07 (zwei s, insgesamt 2H), 4,06 und 3,96 (zwei s, insgesamt 2H), 2,55 (m, 1H), 2,33 (m, 1H), 1,90–1,14 (m, 17H), 1,09 (t, J = 7,2 Hz, 3H), 0,80 (t, J = 7,2 Hz, 3H); FABHRMS (NBA) m/e 402,2747 (M + H⁺, C₂₃H₃₆N₃O₃ erfordert 402,2756).
N'-Benzylcarbonyl-N-Benzyl-N-(4-sec-Butylphenyl)iminodiessigsäurediamid (6M): 50 mg (99%); ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 9,40 und 9,00 (zwei br s, insgesamt 1H), 7,58–7,04 (m, 14H), 4,38 und 4,36 (zwei s, insgesamt 2H), 4,07 und 4,02 (zwei s, insgesamt 2H), 3,91 und 3,88 (zwei s, insgesamt 2H), 3,63 und 3,54 (zwei s, insgesamt 2H), 2,55 (m, 1H), 1,55 (m, 2H), 1,21 und 1,18 (zwei d, J = 6,8 Hz, insgesamt 2H), 0,80 (t, J = 7,1 Hz, 3H); FABHRMS (NBA) m/e 472,2603 (M + H⁺, C₂₉H₃₄N₃O₃ erfordert 472,2600).
N'-Benzoyl-N-Benzyl-N-(4-sec-Butylphenyl)iminodiessigsäurediamid (6N): 47 mg (97%) ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 9,60 und 8,95 (zwei br s, insgesamt 1H), 8,70 (m, 1H), 7,44–7,12 (m, 14H), 4,48–4,10 (m, 4H), 3,59 (q, J = 7,0 Hz, 2H), 1,58 (m, 2H), 1,19 (m, 3H), 0,80 (t, J = 5,6 Hz, 3H); FABHRMS (NBA) m/e 458,2436 (M + H⁺, C₂₈H₃₂N₃O₃ erfordert 458,2443).
N'-Ethylcarbonyl-N-Benzyl-N-(4-sec-Butylphenyl)iminodiessigsäurediamid (6O): 41 mg (95%); ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 9,40 und 9,20 (zwei t, insgesamt 1H), 7,64, 7,42, 7,12, 7,05 (vier d, J = 8,5 Hz, insgesamt 4H), 7,26 (br s, 5H), 4,46 (m, 2H), 4,09 und 4,05 (zwei s, insgesamt 2H), 4,03 und 3,98 (zwei s, insgesamt 2H), 1,20 (m, 3H), 1,07 und 1,01 (zwei t, J = 7,5 Hz, insgesamt 3H), 0,80 und 0,79 (zwei t, J = 7,4 Hz, insgesamt 3H); FABHRMS (NBA) m/e 410,2429 (M + H⁺, C₂₄H₃₂N₃O₃ erfordert 410,2443).
N'-Benzylcarbonyl-N-(n-Butyl)-N-(4-sec-Butylphenyl)iminodiessigsäurediamid (FIG-6P): 34 mg (98%); ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 9,14 und 8,57 (zwei t, insgesamt 1H), 7,61, 7,43, 7,10, 7,06 (vier d, J = 8,2 Hz, insgesamt 4H), 7,22 (m, 5H), 4,13 und 4,05 (zwei s, insgesamt 2H), 3,99 und 3,91 (zwei s, insgesamt 2H), 3,69 und 3,65 (zwei s, insgesamt 2H), 3,23 (m, 2H), 2,55 (m, 1H), 1,59–1,14 (m, 6H), 1,20 (t, J = 6,9 Hz, 3H), 0,88 (d, J = 7,2 Hz, 3H), 0,81 (t, J = 7,2 Hz, 3H); FABHRMS (NBA) m/e 438,2762 (M + H⁺, C₂₆H₃₆N₃O₃ erfordert 438,2756).
N'-Benzoyl-N-(n-Butyl)-N-(4-sec-Butylphenyl)iminodiessigsäurediamid (6Q): 30 mg (89°%); ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 9,10 und 8,85 (zwei br s, insgesamt 1H), 7,70–7,12 (m, 9H), 6,31 (m, 1H), 4,13–4,06 (m, 4H), 3,32 (m, 2H), 3,15–3,12 (m, 2H), 2,58, (m, 1H), 1,54 (m, 2H), 1,19 (m, 3H), 0,92 (t, J = 7,0 Hz, 3H), 0,82 (t, J = 7,2 Hz, 3H); FABHRMS (NBA) m/e 424,2607 (M + H⁺, C₂₅H₃₄N₃O₃ erfordert 424,2600).
N'-Ethylcarbonyl-N-(n-Butyl)-N-(4-sec-Butylphenyl)iminodiessigsäurediamid (6R): 30 mg (100%); ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 11,33 und 9,30 (zwei br s, insgesamt 1H), 8,78 und 6,63 (zwei br s, insgesamt 1H), 7,66, 7,46, 7,14, 7,07 (vier d, J = 8,2 Hz, insgesamt 4H), 4,15, 4,07 und 3,98 (drei s, insgesamt 4H), 3,27 (m, 2H), 3,15 (m, 1H), 2,54 (m, 1H), 2,34 (m, 2H), 1,83 (m, 1H), 1,59–1,25 (m, H), 1,19 (t, J = 7,2 Hz, 3H), 1,09 (t, J = 7,7 Hz, 3H), 0,89 (m, 3H), 0,80 (m, 3H); FABHRMS (NBA) m/e 376,2588 (M + H⁺, C₂₁H₃₄N₃O₃ erfordert 376,2600).
N'-Benzylcarbonyl-N-Cyclohexyl-N-(3-Methoxypropyl)iminodiessigsäurediamid (6S): 20 mg (60%); ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 8,93 und 6,12 (zwei d, insgesamt 1H), 8,82 und 6,60 (zwei t, insgesamt 1H), 7,30–7,22 (m, 5H), 4,00 (s, 2H), 3,85 (s, 2H), 3,66 und 3,65 (zwei s, 2H), 3,48–3,38 (m, 2H), 3,32 (s, 3H), 3,16 (m, 1H), 1,86–1,10 (m, 10H); FABHRMS (NBA) m/e 404,2550 (M + H⁺, C₂₂H₃₄N₃O₄ erfordert 404,2549).
N'-Benzoyl-N-Cyclohexyl-N-(3-Methoxypropyl)iminodiessigsäurediamid (6T): 14 mg (43%); ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 8,68 (m, 1H), 7,46–7,26 (m, 5H), 6,78 und 6,35 (zwei m, 1H), 3,98 (s, 2H), 3,95 (s, 2H), 3,52–3,34 (m, 2H), 3,33 (s, 3H), 3,14 (m, 1H), 1,90–1,10 (m, 12H); FABHRMS (NBA) m/e 390,2364 (M + H⁺, C₂₁H₃₂N₃O₄ erfordert 390,2392).
N'-Ethylcarbonyl-N-Cyclohexyl-N-(3-Methoxypropyl)iminodiessigsäurediamid (6U): 6 mg (21%); ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 4,00 und 3,98 (zwei s, 2H), 3,87 (br s, 2H), 3,85–3,36 (m, 5H), 3,34 (s, 3H), 3,16 (m, 2H), 2,30 (q, J = 7,2 Hz, 2H), 1,88–1,18 (m, 12H), 1,11 (t, J = 7,2 Hz, 3H); FABHRMS (NBA) m/e 342,2407 (M + H⁺, C₁₇H₃₂N₃O₄ erfordert 342,2392).
N'-Benzylcarbonyl-N-(n-Butyl)-N-(2,2-Diphenylethyl)iminodiessigsäurediamid (6V): 38 mg (89%); ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 9,05 und 8,90 (zwei t, insgesamt 1H), 7,29–7,18 (m, 15H), 6,20 und 6,10 (zwei t, insgesamt 1H), 4,38 und 4,16 (zwei t, J = 7,7 Hz, insgesamt 1H), 3,92 (br s, 2H), 3,82 und 3,72 (zwei s, insgesamt 2H), 3,61 (s, 2H), 3,25–3,12 (m, 2H), 1,51–1,32 (m, 4H), 0,94 und 0,93 (zwei t, J = 7,2 Hz, 3H); FABHRMS (NBA) m/e 486,2765 (M + H⁺, C₃₀H₃₆N₃O₃ erfordert 486,2756).
N'-Benzoyl-N-(n-Butyl)-N-(2,2-Diphenylethyl)iminodiessigsäurediamid (6W): 34 mg (80%); ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 9,05 und 8,50 (zwei br s, insgesamt 1H), 7,37–7,14 (m, 15H), 6,50 und 6,30 (zwei br s, insgesamt 1H), 4,44 und 4,22 (zwei t, J = 7,7 Hz, insgesamt 1H), 3,97 (m, 2H), 3,87 und 3,83 (zwei s, insgesamt 2H), 3,30 (q, J = 6,2 Hz, 2H), 1,53–1,35 (m, 4H), 0,94 (t, j = 7,1 Hz, 3H): FABHRMS (NBA) m/e 472,2581 (M + H⁺, C₂₉H₃₄N₃O₃ erfordert 472,2600).
N'-Ethylcarbonyl-N-(n-Butyl)-N-(2,2-Diphenylethyl)iminodiessigsäurediamid (6X): 32 mg (86%); ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 9,21 und 9,00 (zwei t, insgesamt 1H), 7,33–7,16 (m, 10H), 6,18 und 6,12 (zwei t, insgesamt 1H), 4,38 und 4,19 (zwei t, J = 7,7 Hz, insgesamt 1H), 3,91 und 3,84 (zwei s, insgesamt 2H), 3,76 und 3,65 (zwei s, insgesamt 2H), 3,27 (m, 2H), 3,15 (m, 1H), 2,26 (q, J = 7,3 Hz, 2H), 1,87–1,81 (m, 4H), 1,56–1,32 (m, 4H), 1,09 (t, J = 7,3 Hz, 3H), 0,87 (t, J = 7,3 Hz, 3H); FABHRMS (NBA) m/e 424,2578 (M + H⁺, C₂₅H₃₄N₃O₃ erfordert 424,2600)
N'-Benzylcarbonyl-N-(n-Butyl)-N-(3-Methoxypropyl)iminodiessigsäurediamid (6Y): 15 mg (70%); ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 9,10 und 8,71 (zwei t, insgesamt 1H), 7,32–7,22 (m, 5H), 6,58 und 6,32 (zwei t, insgesamt 1H), 4,01 (s, 2H), 3,88 und 3,85- (zwei s, insgesamt 2H), 3,66 (s, 2H), 3,49–3,34 (m, 2H), 3,33 (s, 3H), 3,25–3,15 (m, 2H), 1,82–1,76 (m, 2H), 1,52–1,30 (m, 4H), 0,91 (t, J = 7,0 Hz, 3H); FABHRMS (NBA) m/e 378,2406 (M + H⁺, C₂₀H₃₁N₃O₄ erfordert 378,2392).
N'-Benzoyl-N-(n-Butyl)-N-(3-Methoxypropyl)iminodiessigsäurediamid (6Z): 10 mg (49%); ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 8,95 und 8,50 (zwei br s, insgesamt 1H), 7,46–7,38 (m, 5H), 6,72 und 6,52 (zwei br s, insgesamt 1H), 3,98 (s, 4H), 3,47–3,42 (m, 2H), 3,33 und 3,31 (zwei s, insgesamt 3H), 3,16 (m, 1H), 1,85–1,79 (m, 2H), 1,70 (br s, 2H), 1,60–1,25 (m, 6H), 0,94 (t, J = 7,7 Hz, 3H); FABHRMS (NBA) m/e 364,2236 (M + H⁺, C₁₉H₃₀NO₄ erfordert 364,2236).
N'-Ethylcarbonyl-N-(n-Butyl)-N-(3-Methoxypropyl)iminodiessigsäurediamid (Fig. 6AA): 3 mg (16%); ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 4,00 (br s, 2H), 3,87 (br s, 2H), 3,853–3,38 (m, 6H), 3,34 (s, 3H), 2,16 (q, J = 7,2 Hz, 2H), 1,70–1,23 (m, H), 1,12 (t, J = 7,3 Hz, 1H), 0,91 (t, J = 6,6 Hz, 3H); FABHRMS (NBA) m/e 316,2245 (M + H⁺, C₁₅H₃₀N₃O₄ erfordert 316,2236).
Beispiel 4: Struktur einer kombinatorischen 5 × 5 × 5-Bibliothek
Die in Tafel 2 gezeigten Reaktionspartner wurden verwendet, um unter Verwendung der oben beschriebenen Reaktionen eine 5 × 5 × 5-Bibliothek aufzubauen. NMR-Daten für repräsentative Elemente erster modifizierter Produkte werden nachstehend dargelegt.
N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-(3,4-Dimethoxyphenethyl)iminodiessigsäuremonoamid: ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 6,86–6,70 (m, 3H), 4,00, 3,93, 3,91, 3,88 (vier s, insgesamt 4H), 3,819, 3,810 (zwei s, insgesamt 3H), 3,78 (s, 3H), 3,42 (m, 2H), s, 76, 2,74 (zwei t, J = 7,4 Hz, insgesamt 2H), 1,41, 1,37 (zwei s, insgesamt 9H).
N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-(5-Indan)iminodiessigsäuremonoamid: ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 7,49–7,14 (m, 3H), 4,12, 4,08, 4,06, 4,01 (vier s, insgesamt 4H), 2,88 (m, 4H), 2,07–1,97 (m, 2H), 1,44, 1,37 (zwei s, insgesamt 9H).
N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-(4-Methylbenzyl)iminodiessigsäuremonoamid: ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 7,18–7,11 (m, 4H), 4,36 (br s, 2H), 4,04, 4,01, 3,98, 3,93 (vier s, insgesamt 4H), 2,29 (br s 3H), 1,43, 1,33 (zwei s, insgesamt 9H).
N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-(2-Methyoxyphenethyl)iminodiessigsäuremonoamid: ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 7,17–6,83 (m, 4H), 3,99, 3,91, 3,90, 3,87 (vier s, insgesamt 4H), 3,82 (s, 3H), 3,41 (t, J = 7,4 Hz, 2H), 2,82 (t, J = 7,4 Hz, 2H), 1,42, 1,40 (zwei s, insgesamt 9H).
N'-((tert-Butyloxy)Carbonyl)-N-(4-ethanolphenyl)iminodiessigsäuremonoamid: ¹H NMR (CDCl₃, 300 MHz) σ 7,50–7,15 (m, 4H), 4,13, 4,09, 4,07, 4,03 (vier s, insgesamt 4H), 3,70 (m, 2H), 2,68 (m, 2H), 1,46, 1,40 (zwei s, insgesamt 9H).
Die in 7F–J gezeigten Verbindungen wurden ebenfalls durch NMR charakterisiert (Daten nicht gezeigt).
Andere Ausführungsbeispiele finden sich innerhalb der nachfolgenden Ansprüche. Während einige Ausführungsbeispiele gezeigt und beschrieben wurden, können daher vielfältige Modifikationen an der hier offenbarten Erfindung vorgenommen werden, ohne dass dabei von dem Schutzumfang und Gegenstand der Erfindung abgewichen wird.

Claims

Verfahren zur Bildung einer multifunktionalen Matrize unter Verwendung einer Matrize der folgenden Struktur:
worin PG eine Schutzgruppe ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (a) Umsetzen der Matrize mit mindestens einem ersten Reaktionspartner der Struktur R¹XH in Lösung, wobei ein erstes modifiziertes Produkt der folgenden Formel gebildet wird:
wobei der erste Reaktionspartner aus der aus
bestenden Gruppe ausgewählt wird; (b) Trennen des ersten modifizierten Produkts von nicht umgesetztem erstem Reaktionspartner; (c) Umsetzen des ersten modifizierten Produkts mit einem zweiten Reaktionspartner in Lösung um einen zweiten modifizierten Reaktionspartner zu bilden, wobei der zweite Reaktionspartner aus der aus
bestehenden Gruppe ausgewählt wird; (d) Trennen des zweiten modifizierten Produkts von nicht umgesetztem zweiten Reaktionspartner; (e) Umsetzen des zweiten modifizierten Produkts mit einem dritten Reaktionspartner in Lösung, um ein drittes modifiziertes Produkt zu bilden, wobei der dritte Reaktionspartner aus der aus
bestehenden Gruppe ausgewählt wird; (f) Trennen des dritten modifizierten Produkts von nicht umgesetztem dritten Reaktionspartner.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Reaktionspartner aus der aus
bestehenden Gruppe ausgewählt wird; der zweite Reaktionspartner aus der aus
bestehenden Gruppe ausgewählt wird; und der dritte Reaktionspartner aus der aus
bestehenden Gruppe ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Reaktionspartner aus der aus
bestehenden Gruppe ausgewählt wird; der zweite Reaktionspartner aus der aus
bestehenden Gruppe ausgewählt wird und der dritte Reaktionspartner aus der aus
bestehenden Gruppe ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Reaktionspartner aus der aus
bestehenden Gruppe ausgewählt wird; der zweite Reaktionspartner aus der aus
bestehenden Gruppe ausgewählt wird; und der dritte Reaktionspartner aus der aus
bestehenden Gruppe ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste modifizierte Matrize durch Säurewäsche von dem nicht umgesetzten ersten Reaktionspartner getrennt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die zweite modifizierte Matrize durch Säurewäsche von dem nicht umgesetzten zweiten Reaktionspartner getrennt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die dritte modifizierte Matrize durch Laugenwäsche von dem nicht umgesetzten dritten Reaktionspartner getrennt wird.