JP2004513942A - システインプロテアーゼインヒビター - Google Patents

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Abstract

式IV(式中、R1はR’−C(=O)−またはR’−S(=O)−、X=O、S、NH;W、Y、Z=CH、N;R”=下記より選ばれる単一または複数の環置換基の組み合わせ:H、C1−7−アルキル、C3−6−シクロアルキル、OH、SH、アミン、ハロゲン;R3=C1−7−アルキル、C2−C7アルケニル、C3−7−シクロアルキル、Ar、Ar−C1−7−アルキルC3−6シクロアルキル;R4=H、C1−7−アルキル、C3−7−シクロアルキル、C2−7アルケニル、Ar、Ar−C1−C7−アルキル;R5=C1−7−アルキル、ヒドロキシ−またはハロ−置換C1−C7アルキル、ハロゲン、Ar−C1−7−アルキル、C0−3−アルキル−CONR3R4または嵩張ったアミン官能基;R6=H、C1−7−アルキル、Ar−C1−7−アルキル、C1−3−アルキル−SO−Rix、C1−3−アルキル−C(O)−NHRixまたはCHXAr)で示される化合物および薬理学的に許容しうるその塩は、カテプシンSやファルシパインなどのシステインプロテアーゼのインヒビターとして有用である。

Description

【0001】
(技術分野)
本発明は、システインプロテアーゼのインヒビター、とりわけパパインスーパーファミリーのインヒビターに関する。本発明は、カテプシンFまたはSなどの生理的プロテアーゼのアンバランス、またはマラリアファルシパイン(falcipain)などの病原性プロテアーゼによる疾患の予防または治療に有用な新規な化合物を提供する。
【0002】
(背景技術)
システインプロテアーゼのパパインスーパーファミリーは、哺乳動物、脊椎動物、原生生物、植物および細菌を含む広範な種にわたって広く分布している。カテプシンB、F、H、K、L、NおよびSを含む多くの哺乳動物カテプシン酵素はこのスーパーファミリーに入れられており、その活性の不適切な制御は、関節炎、筋ジストロフィー、炎症、糸球体腎炎および腫瘍の侵襲を含む多くの代謝性疾患への関与が示唆されている。病原性カテプシン様酵素としては、細菌のジンジパイン(gingipains)、マラリアのファルシパインI、II、III以下、およびPneumocystis carinii、Trypanosoma cruzeiおよびbrucei、Crithidia fusiculata、Schistosoma種からのシステインプロテアーゼが挙げられる。
【0003】
WO97/40066には、カテプシンSに対するインヒビターの使用が記載されている。この酵素の阻害は、プロテアーゼ活性によって引き起こされる疾患を予防または治療することが示唆されている。カテプシンSは、パパインスーパーファミリーに属する高度に活性なシステインプロテアーゼである。その一次構造は、カテプシンBとは31%しか相同にすぎないが、ヒトカテプシンLおよびHおよび植物システインプロテアーゼのパパインとはそれぞれ57%、41%および45%相同である。カテプシンSは主としてリンパ節、脾臓およびマクロファージに見出されており、この限局された存在はこの酵素が変性疾患の病因に関与している可能性を示唆している。さらに、MHCクラスII分子の抗原ペプチドへの結合、およびその結果生成する複合体の細胞表面への輸送には、タンパク質加水分解によるIiの破壊が必要であることがわかっている。さらに、カテプシンSは、クラスII分子がペプチドと結合できるようにするのに必要な有効なIiタンパク質加水分解のためにB細胞において必須であることがわかっている。それゆえ、この酵素の阻害は、クラスII拘束免疫応答を変調するうえで有用である(WO97/40066)。カテプシンSの関与が示唆される他の疾患は、慢性閉塞性肺疾患および子宮内膜症である。
【0004】
(発明の開示)
(発明が解決しようとする技術的課題)
WO98/50533は、式I:
【化8】
Figure 2004513942
で示される化合物の使用を記載している。
この式の化合物は、プロテアーゼ、とりわけパパインスーパーファミリー、とりわけカテプシンファミリー、およびとりわけカテプシンKに対するインヒビターとして有用であることが示唆されている。これら化合物におけるケトン含有環は自然にラセミ化する傾向があり、その臨床的な有用性を制限している。ケトンカテプシンKインヒビターを記載する他のSKB出願としては、WO98/46582、WO99/64399、WO00/29408、WO00/38687およびWO00/49011が挙げられる。しかしながら、これら出願のいずれも、ペプチドミメチック鎖への結合に近接したα−環置換基を記載していない。
【0005】
Shenaiら(J. Biol. Chem. 275 37 29000−29010)は、Plasmodium falciparumの栄養体からのファルシパイン2として示される、主要なシステインプロテアーゼの単離を記載している。この酵素はとりわけ、酸性食胞中で赤血球ヘモグロビンを加水分解すると思われる。この刊行物はまた、N末端タグ(折り畳みの際に自触媒により除かれる)を用いた対応遺伝子の単離をも記載している。
【0006】
SmithKline BeechamのWO99/53039は、Plasmodium falciparumからの栄養体調製物に対する広範な範囲のペプチドミメチックのシステインプロテアーゼ阻害活性を記載している。どのシステインプロテアーゼが阻害されるかについて手引きは提供されていない。殆どのペプチドミメチックは線状の構造であるが、一つの化合物(R,S)−3−[N−(3−ベンジルオキシベンゾイル)−L−ロイシニルアミノ]テトラヒドロフラン−4−オンは上記式Iのフラノンに属する。そのようなキラル的に不安定な構造で予期されるように、ケトン含有環はラセミ体である。
【0007】
(その解決方法)
本発明の第一の側面は、式IV:
【化9】
Figure 2004513942
(式中、
R1はR’−C(=O)−またはR’−S(=O)
ここでR’は、式:
【化10】
Figure 2004513942
(式中、X=O、S、NH、
W、Y、Z=CH、N、
R”=下記より選ばれる単一または複数の環置換基の組み合わせ:
H、C1−7−アルキル、C3−6−シクロアルキル、OH、SH、アミン、ハロゲン)で示される基;
R3=C1−7−アルキル、C2−C7アルケニル、C2−C7アルケニル、C3−7−シクロアルキル、Ar、Ar−C1−7アルキル;
R4=H、C1−7−アルキル、C3−7−シクロアルキル、C2−7アルケニル、Ar、Ar−C1−7−アルキル;
R5=C1−7−アルキル、ヒドロキシ−またはハロ−置換C1−7アルキル、ハロゲン、Ar−C1−7−アルキル、C0−3−アルキル−CONR3R4またはRiv
ここでRivは式:
【化11】
Figure 2004513942
(式中、n=1−3、m=1−3;
、Rvi=H、C1−7−アルキル;
A=N、CH;
B=N、O、S、CH;
vii=BがO、Sのときは不在;またはRvii=BがN、CHのときはH、C1−7−アルキル;
viii=O、C1−7−アルキル)で示される基;
R6=H、C1−7−アルキル、Ar−C1−7−アルキル、C1−3−アルキル−SO−Rix、C1−3−アルキル−C(O)−NHRixまたはCHXAr(式中、RixはC1−7−アルキル、Ar−C1−7−アルキルまたはC3−C6−シクロアルキル))
で示される化合物を提供する。
【0008】
本明細書において「C1−7−アルキル」は、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、t−ブチル、ペンチル、イソペンチル、ヘキシル、ヘプチルおよびその簡単な異性体などの直鎖および分枝鎖脂肪族炭素鎖を含む。さらに、C1−7−アルキルは任意に1または2のハロゲンおよび/またはへテロ原子のS、O、NHで置換されていてよい。へテロ原子が鎖の末端に位置する場合は該原子は1または2の水素原子、たとえばヒドロキシメチルで適当に置換されている。Sへテロ原子は、とりわけR3がC1−7アルキルまたはArC1−7アルキルの場合にスルホン(sulphone)に酸化されていてよい。
【0009】
本明細書において「C1−3−アルキル」は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、シクロプロピル(これらのいずれも上記と同様に任意に置換されていてよい)を含む。
「アミン」は、NH、NHC1−3−アルキルまたはN(C1−3−アルキル)を含む。
本明細書において「ハロゲン」は、F、Cl、Br、Iを含み、とりわけクロロ、好ましくはフルオロである。
【0010】
本明細書において「C3−6−シクロアルキル」(またはC3−C7シクロアルキル)は、シクロプロピル、シクロブチル、シクロペンチル、シクロヘキシルなどのC3−6(またはC3−7)炭素環をさらに含む「C1−7−アルキル」のあらゆる変形物を含む。あるいは、C3−6またはC3−7シクロプロピルは、介在するC1−C7アルキルなしに隣接する炭素原子にスピロ結合していてよい。
【0011】
本明細書において「Ar−C1−7−アルキル」は、「C1−7−アルキル」(上記に定義)を介してジヒドロ−(3H)−フラノン環系に結合しているかまたはR2、R3またはR4の場合は該分子骨格に直接結合している、フェニル、ピラゾリル、ピリジル、イミダゾリル、オキサゾリル、イソキサゾリル、チアジノリル、イソチアジノリル、チアゾリル、オキサジアゾリル、1,2,3−トリアゾリル、1,2,4−トリアゾリル、フラニルまたはチエニル芳香環(Ar)を含む。任意に、芳香環Arは、ハロゲン、C1−3−アルキル、OH、OC1−3−アルキル、SH、SC1−3−アルキル、アミンなどで置換されていてよい。
【0012】
本明細書において「C1−3−アルキル−CONR”’,Riv」は、1°、2°または3°のカルボキサミドで置換された直鎖または分枝鎖炭素鎖を含み、その際、R”’、RivはHおよびMeを含む。
本明細書において「C1−3−アルキル−SO−Rix」は、スルホンで置換された直鎖または分枝鎖炭素鎖を含み、その際、Rixは「C1−7−アルキル」、「Ar−C1−7−アルキル」、「C3−6−シクロアルキル」を含む。
本明細書において「C1−3−アルキル−C(O)−NHRix」は、第二級カルボキサミドで置換された直鎖または分枝鎖炭素鎖を含み、その際、Rixは、「C1−7−アルキル」、「Ar−C1−7−アルキル」、「C3−6−シクロアルキル」を含む。
【0013】
キラル中心が存在する場合は、全ての異性体が包含されることを意図している。ピラノンの5位に対応する位置(すなわち、ペプチドミメチック鎖への結合に隣接するR5)の(R)および(S)の両立体化学が本発明により包含され、ある場合、たとえばカテプシンSインヒビターの場合には(S)が好ましい。カテプシンKやファルシパインなどの他のシステインプロテアーゼはこの位置でのR立体異性体に有利に思われるが、S立体異性体も許容しうる。
【0014】
本発明の化合物は、特にパパインスーパーファミリーのカテプシンまたはカテプシン様プロテアーゼに対するシステインプロテアーゼインヒビターである。典型的に本発明の化合物は、生理環境の特徴であるタンパク質加水分解酵素の複合混合物中の単一のプロテアーゼに対する選択的阻害、たとえば10倍の選択性、好ましくは100倍以上の選択性を示す。タンパク質分解活性の不正確な制御は、高血圧、血液凝固やもっと悪い状態などの不必要な病理学的状態に導くので、阻害特異性は、最も好ましくはカテプシンファミリーなどの同じ酵素のクラスまたはファミリーの他の成員(高度のホモロジーを有する)に対して示される。このことは、薬剤の投与が長引きやすい自己免疫疾患などの疾患において特に望ましいことである。
【0015】
しかしながら、それにも拘わらず、生理的プロテアーゼの阻害に関してある程度の無差別さ(promiscuity)を示す化合物も有用でありうる。たとえば、多くのカテプシンの生理機能は重複している、すなわち、ある特定のシステインプロテアーゼの阻害は、他の阻害されていないプロテアーゼまたは別の代謝経路の存在またはアップレギュレーションによって代償されることができる。あるいは、短期間の処置は一過性の毒性または他の副作用としかならないこともある。
【0016】
所定の推定インヒビターについてのシステインプロテアーゼの交差特異性(すなわち、インヒビターであれば選択性)は、たとえばカテプシンS、KおよびLに関連して実施例に記載するように、通常の酵素および細胞培養アッセイによって容易に確認することができる。
【0017】
本発明のさらなる側面は、カテプシンSが要因である疾患、すなわち、好ましくはパパインスーパーファミリーの他の成員の実質的な同時阻害をもたらすことなく、カテプシンSの阻害によって緩和または修飾される疾患または状態の治療に式IVの化合物を使用する方法を包含する。
【0018】
そのような疾患または状態の例としては、WO97/40066に列挙されているもの、たとえば、自己免疫疾患、アレルギー、多発性硬化症、慢性関節リウマチなどが挙げられる。本発明はさらに、カテプシンSの阻害によって緩和または軽減される疾患または状態の治療および治療用医薬の製造における式IVの化合物の使用を提供する。
【0019】
一つの好ましい態様において、カテプシンSインヒビターは、
R1=R’C(O)
(式中、R’=式:
【化12】
Figure 2004513942
で示される基)
R4およびR6=H;
R3=n−ブチル、t−ブチル、3−(2,2−ジメチルプロピル)、4−(2−メチルブチル)、4−(3,3−ジメチルブチル)、4−(3,3−ジメチル−2−メチルブチル)、4−(3−メチル−2−メチルブチル)、5−(2−メチル−3−メチルペンチル、シクロヘキシルメチル、シクロペンチルメチル);
R5=CH、C、CHOH、CHAr、CHCONH、(CHCONH、式:
【化13】
Figure 2004513942
で示される基、またはその置換体である。
【0020】
カテプシンSインヒビターの好ましいグループは、R5がメチル、エチル、プロピルまたはヒドロキシメチルである他は上記[0019]の定義と同じである化合物を包含する。カテプシンインヒビターのさらなるグループは、上記[0019]の定義と同じであるが、フェニルとしてのR’が複数の置換基(たとえば、C−C7アルキル、ヒドロキシ、ハロなど)を典型的には3位および4位に有する化合物を包含する。
【0021】
式IVにおけるR3のさらなる好ましい定義としては、スルホン置換C1−7アルキルおよび特にスルホン置換ArC1−7アルキル、たとえば、ベンゼンスルホニルメチル、フェニルスルホニルメチルおよびフェニルエチルスルホニルメチルが挙げられる。これらR3基は、上記[0019]および[0020]に記載の好ましい変数と都合よく組み合わされる。
【0022】
本発明のさらなる側面は、治療または予防を必要とする哺乳動物に式IVの化合物を投与することを含む、原生動物または細菌感染症などの寄生虫性感染症の治療または予防方法を提供する。さらに別の側面は、無脊椎動物ベクターおよび/またはそのようなベクターの侵入しやすい部位に式IVの化合物を投与することを含む、原生動物寄生虫の制御方法を提供する。
都合よくは、原生動物または細菌寄生虫は、Plasmodium種、Leishmania種、Schistosoma種、Giardia種、Entamoeba種、Trypanosoma種、Crithidia種、Pneumocystis種またはPorphyromonas種である。
【0023】
Plasmodium falciparumの治療または予防は、ファルシパインII酵素の阻害を含むのが適している。
寄生虫の治療および予防に好ましいR3基としては、2−メチルプロペン−1−イル、イソブチルおよびベンジル、とりわけL−ロイシンまたはL−フェニルアラニンの側鎖を定めるエナンシオマーが挙げられる。
【0024】
本発明の化合物は塩を形成することができ、該塩は本発明の他の側面を構成する。式IVの化合物の適当な薬理学的に許容しうる塩としては、有機酸の塩、とりわけカルボン酸の塩が挙げられ、酢酸、トリフルオロ酢酸、乳酸、グルコン酸、クエン酸、酒石酸、マレイン酸、リンゴ酸、パントテン酸、イセチオン酸、アジピン酸、アルギン酸、アスパラギン酸、安息香酸、酪酸、ジグルコン酸、シクロペンタン酸、グルコヘプタン酸、グリセロリン酸、シュウ酸、ヘプタン酸、ヘキサン酸、フマール酸、ニコチン酸、パルミチン酸(palmoate)、ペクチン酸、3−フェニルプロピオン酸、ピクリン酸、ピバル酸、プロピオン酸、酒石酸、ラクトビオン酸、ピボル酸(pivolate)、ショウノウ酸、ウンデカン酸およびコハク酸の塩を含むがこれらに限られるものではない、有機スルホン酸の塩、たとえばメタンスルホン酸、エタンスルホン酸、2−ヒドロキシエタンスルホン酸、ショウノウスルホン酸、2−ナフタレンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−クロロベンゼンスルホン酸およびp−トルエンスルホン酸の塩;および無機酸の塩、たとえば塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、硫酸、重硫酸、ヘミ硫酸(hemisulfate)、チオシアン酸、過硫酸、リン酸およびスルホン酸の塩が挙げられる。式IVの化合物は、ある場合には水和物として単離できる。
【0025】
本発明が式IVの化合物をインビボで放出するプロドラッグ、溶媒和物、複合体その他の形態に及ぶことが評価されるであろう。
活性成分を単独で投与することも可能であるが、医薬製剤の一部として配合するのが好ましい。そのような製剤は、1またはそれ以上の許容しうる担体/賦形剤および任意に他の治療成分とともに上記活性成分を含むであろう。担体は、製剤の他の成分と相溶性で服用者に害を及ぼさないという意味で許容しうるものでなければならない。
【0026】
該製剤には、直腸経由、鼻経由、局所的(口内および舌下を含む)、膣経由または非経口的(皮下、筋肉内、静脈内および皮内を含む)投与のものが含まれるが、好ましくは該製剤は経口で投与する製剤である。該製剤は、単位投与剤型、たとえば、錠剤や徐放カプセル剤にて都合よく提供でき、調剤の技術分野でよく知られた方法により調製できる。
【0027】
そのような方法には、上記活性成分を担体と混合する工程が含まれる。一般に、製剤は、活性成分を液体担体または微細に破砕した固体担体または両担体と均一かつ充分に混合し、ついで必要なら製品に成型することにより調製する。本発明は、式IVの化合物または薬理学的に許容しうるその塩を薬理学的に許容しうる担体またはビヒクルと混合することを含む、医薬組成物の製造方法をも包含する。医薬製剤の調製が医薬賦形剤と塩の形態の活性成分との充分な混合を含むなら、非塩基性、すなわち酸性かまたは中性の賦形剤を用いるのがしばしば好ましい。
【0028】
本発明における経口投与のための製剤は、それぞれ所定量の活性成分を含有するカプセル剤、カシェ剤または錠剤などの個別の単位(discrete units)として;散剤または顆粒剤として;水性液体または非水性液体中の活性成分の液剤または懸濁剤として;または水中油液体エマルジョンまたは油中水液体エマルジョンとして、およびボーラスなどとして提供できる。
【0029】
経口投与のための組成物(たとえば、錠剤やカプセル剤)に関しては、適当な担体なる語は、通常の賦形剤、たとえば結合剤(たとえばシロップ、アラビアゴム、ゼラチン、ソルビトール、トラガカントゴム、ポリビニルピロリドン(ポビドン)、メチルセルロース、エチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ショ糖およびデンプン);充填剤および担体(たとえば、コーンスターチ、ゼラチン、乳糖、ショ糖、微結晶セルロース、カオリン、マンニトール、リン酸二カルシウム、塩化ナトリウムおよびアルギン酸);および滑沢剤(たとえば、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸ナトリウムおよび他の金属性ステアリン酸塩、ステアリン酸グリセリンエステル、ステアリン酸、シリコーン液、タルクワックス、オイルおよびコロイド状シリカ)などのビヒクルを包含する。ペパーミント、冬緑油、チェリー香料などの香料剤も用いることができる。投与剤型を容易に識別できるように着色剤を添加するのが望ましい。錠剤はまた、当該技術分野でよく知られた方法によりコーティングすることもできる。
【0030】
錠剤は、任意に1またはそれ以上の補助成分とともに圧縮または成型により製造できる。圧縮錠剤は、適当な機械で粉末や顆粒などの自由流動形態の活性成分を任意に結合剤、滑沢剤、不活性希釈剤、保存剤、表面活性剤または分散剤と混合して圧縮することにより調製できる。成型錠剤は、適当な機械で不活性液体希釈剤で湿らせた粉末状化合物の混合物を成型することにより調製できる。錠剤は、任意にコーティングしまたは刻み目を入れることができ、活性成分の緩やかなまたは制御された放出を可能とすべく調合することができる。
【0031】
経口投与に適した他の製剤としては、着香基剤、通常、ショ糖およびアラビアゴムまたはトラガカントゴム中に活性成分を含むトローチ;ゼラチンやグリセリンなどの不活性基剤、またはショ糖およびアラビアゴム中に活性成分を含むパステル剤;および適当な液体担体中に活性成分を含む口内洗剤が挙げられる。
【0032】
本発明の化合物または製剤の適当な投与量は適応症および患者に依存し、通常の動物試験により容易に決定される。0.01〜100μM、さらに好ましくは0.01〜10μM、たとえば0.1〜5μMのオーダーの細胞内濃度(パパインスーパーファミリーの生理的プロテアーゼの阻害のために)を与える投与量が典型的に望ましく達成できる。寄生虫に対するイクスビボまたは局所投与では典型的に一層高い濃度が必要であろう。
【0033】
本明細書において使用する「N−保護基」または「N−保護」なる語は、合成手順のあいだの所望でない反応からアミノ酸またはペプチドのN−末端を保護することまたはアミノ基を保護することを意味する。よく用いられるN−保護基はグリーン(Greene)の「Protective Groups in Organic Synthesis」(ジョン・ウイリー・アンド・サンズ、ニューヨーク、1981)(参照のため本明細書中に引用する)に記載されている。N−保護基としては、たとえばホルミル、アセチル、プロピオニル、ピバロイル、t−ブチルアセチル、2−クロロアセチル、2−ブロモアセチル、トリフルオロアセチル、トリクロロアセチル、フタリル、o−ニトロフェノキシアセチル、α−クロロブチリル、ベンゾイル、4−クロロベンゾイル、4−ブロモベンゾイル、4−ニトロベンゾイルなどのアシル基;ベンゼンスルホニル、p−トルエンスルホニルなどのスルホニル基;ベンジルオキシカルボニル、p−クロロベンジルオキシカルボニル、p−メトキシベンジルオキシカルボニル、p−ニトロベンジルオキシカルボニル、2−ニトロベンジルオキシカルボニル、p−ブロモベンジルオキシカルボニル、3,4−ジメトキシベンジルオキシカルボニル、4−メトキシベンジルオキシカルボニル、2−ニトロ−4,5−ジメトキシベンジルオキシカルボニル、3,4,5−トリメトキシベンジルオキシカルボニル、1−(p−ビフェニリル)−1−メチルエトキシカルボニル、α,α−ジメチル−3,5−ジメトキシベンジルオキシカルボニル、ベンズヒドリルオキシカルボニル、t−ブトキシカルボニル、ジイソプロピルメトキシカルボニル、イソプロピルオキシカルボニル、エトキシカルボニル、メトキシカルボニル、アリルオキシカルボニル、2,2,2−トリクロロエトキシカルボニル、フェノキシカルボニル、4−ニトロフェノキシカルボニル、フルオレニル−9−メトキシカルボニル、シクロペンチルオキシカルボニル、アダマンチルオキシカルボニル、シクロヘキシルオキシカルボニル、フェニルチオカルボニルなどのカルバメート形成基;ベンジル、トリフェニルメチル、ベンジルオキシメチルなどのアルキル基;およびトリメチルシリルなどのシリル基が挙げられる。好ましいN−保護基としては、ホルミル、アセチル、アリル、F−moc、ベンゾイル、ピバロイル、t−ブチルアセチル、フェニルスルホニル、ベンジル、t−ブトキシカルボニル(BOC)およびベンジルオキシカルボニル(Cbz)などが挙げられる。
【0034】
ヒドロキシおよび/またはカルボキシ保護基もまた上記グリーンの文献に広範囲に紹介されており、メチルエーテル、置換メチルエーテル、たとえば、メトキシメチル、メチルチオメチル、ベンジルオキシメチル、t−ブトキシメチル、2−メトキシエトキシメチルなど、シリルエーテル、たとえば、トリメチルシリル(TMS)、t−ブチルジメチルシリル(TBDMS)、トリベンジルシリル、トリフェニルシリル、t−ブチルジフェニルシリル(TBDPS)、トリイソプロピルシリルなど、置換エチルエーテル、たとえば、1−エトキシメチル、1−メチル−1−メトキシエチル、t−ブチル、アリル、ベンジル、p−メトキシベンジル、ジフェニルメチル、トリフェニルメチルなど、アラルキル基、たとえば、トリチル、およびピクシル(9−ヒドロキシ−9−フェニルキサンテン誘導体、とりわけクロライド)などのエーテルを含む。エステルヒドロキシ保護基としては、ギ酸エステル、ベンジルギ酸エステル、クロロ酢酸エステル、メトキシ酢酸エステル、フェノキシ酢酸エステル、ピバル酸エステル、アダマンタン酸エステル(adamantoate)、メシト酸エステル、安息香酸エステルなどのエステルが挙げられる。カーボネートヒドロキシ保護基としては、メチルビニル、アリル、シンナミル、ベンジルなどが挙げられる。
【0035】
化合物の合成は、溶液相または液相のいずれかで行う化学的方法の組み合わせにより行う。
R5置換基は、効力の改善を含む多くの有利な性質を一般式IVの分子に付与し、インヒビター分子に溶解性および薬動力学的特性を改善する基本的な機能性(basic functionality)を追加する可能性を提供する。さらに、R5がアルキルまたは他の置換基であって単に水素原子でない式IVの分子は、ピラノンアルファ炭素(文脈で特に断らない限り、本明細書では環の4位すなわちC4をいう)で良好なキラル安定性を示す。キラル安定性とは、本発明の化合物がC4における立体化学の異なる立体異性体の等量の混合物としてではなく優勢な立体異性体として存在することを意味する。本発明の化合物は、長期間の後に90%を超えてジアステレオマーとして純粋であるのが好ましい。
【0036】
WO98/50533、WO98/46582、WO99/64399、WO00/29408、WO00/38687およびWO00/49011では、式Iの同位置に置換基が存在しないのと比べて本発明の化合物ではR5置換基が存在する点に特に注目すべきである。
【0037】
多くの活性なインヒビターは、L−ロイシン、L−ノルロイシンなどの市販のアミノ酸残基を含んでいる。あるいは、活性なインヒビターは新規な疎水性アミノ酸を含んでおり、該アミノ酸はスキーム7に詳記する化学的合成法に従って調製される。スキーム7に詳記した合成法はDexter, C. S.およびJackson, R. F. W.、Chem. Commun. 75−76, 1998から採用したものであり、式IVでR3により示されるアナログに容易にアクセスすることを可能にする。本明細書において例示した新規で複数の分枝を有する幾つかのα−アミノ酸構築ブロックの側鎖は、たとえばノルロイシンとt−ブチルアラニンの組み合せのような他のアミノ酸側鎖の組み合せの特性のハイブリッドと考えることができる。この合成法はまた、2000年10月17日に英国特許庁に出願した発明の名称が「分枝鎖アミノ酸」であるGB00025386.4の優先権を主張するMedivir UKの同時継続PCT出願PCT/GB01/02162にも記載されている。
【0038】
スルホニル含有C1−C7アルキルまたはArC1−C7アルキルR3基、たとえばアリールアルキルC0−2スルホニルメチル官能基へのアクセスは、適当に保護したアミノ酸システインから得ることができる。システインのチオールとフェノールなどのアリールアルコールとのミツノブ(Mitsunobu)カップリングはフェニルチオメチルR3側鎖を含有する保護アミノ酸を生成し、これはm−クロロ過安息香酸を用いて容易に酸化してR3側鎖フェニルスルホニルメチルを得る。ベンジルスルホニルメチルおよびフェネチルスルホニルメチルR3側鎖を含有するアミノ酸は、システインのチオールを臭化ベンジルおよび臭化フェネチルでそれぞれ求核置換することにより調製できる。得られたスルフィドをm−クロロ過安息香酸で酸化すると、ベンジルスルホニルメチルおよびフェネチルスルホニルメチルR3側鎖を有する適当に保護されたアミノ酸が得られる。
【0039】
ピラノンまたはN−保護アミノピラノン構築ブロック(合成はスキーム1〜5Aに例示してある)は、スキーム8に詳記したインヒビター分子の固相合成(典型的に5〜25mgの生成物)に利用する。あるいは、大スケールの合成のためには、インヒビターの完全合成は液相化学により達成できる。
本発明の化合物は、下記スキーム1〜4の記載に従って調製できる。
【0040】
スキーム1
【化14】
Figure 2004513942
(a)OsO、NMM;(b)TBDPSCl、イミダゾール、DMF/CHCl;(c)アリルブロマイド、TBAF、BuSnO;(d)THF/HO中のLiOH;(e)BuOCOCl、NMM;(f)EtO中のジアゾメタン;(g)80%酢酸中のLiCl(10当量);(h)(PhP)Pd、CHCl、AcOH、NMM;(i)(MeO)CH、p−トルエンスルホン酸、MeOH;(j)TsCl、ピリジン;(k)MeCuCNLi;(l)10%Pd/炭素、H;(m)Boc−Leu−Opfp、HOBt、NMM、DMF;(n)ジオキサン中の4M HCl;(o)Rキャッピング基、たとえば安息香酸、HBTU、HOBt、NMM、DMF;(p)TFA、NaHCO
【0041】
一般式IVの化合物はスキーム1に示す方法により調製する。公知のCbz−エチルエステル1−スキーム−1を四酸化オスミウムおよび4−メチルモルホリンで処理してジオール2−スキーム−1を得る。第一級アルコールをtert−ブチルジフェニルシリルクロライドおよびイミダゾールを用いて保護して3−スキーム−1を得る。第二級アルコール3−スキーム−1の保護をアリルブロマイドを用いて行い、その後にエチルエステルの塩基加水分解をして4−スキーム−1を得る。酸4−スキーム−1の活性化をクロロギ酸イソブチルおよび4−メチルモルホリンを用いて行って5−スキーム−1を得る。ついで5−スキーム−1をジアゾメタンで処理してジアゾケトン6−スキーム−1を得る。ジアゾケトン6−スキーム−1の環化を塩化リチウム/酢酸水溶液により行って3−ピラノン7−スキーム−1を得る。パラジウム(0)および酸で処理することによって7−スキーム−1からアリル保護基を除去してアルコール8−スキーム−1を得る。
【0042】
ケトン8−スキーム−1からのケタール生成をオルトギ酸トリメチルおよびp−トルエンスルホン酸で処理することによって行って9−スキーム−1を得る。アルコール9−スキーム−1のメチル誘導体10−スキーム−1への変換は、当該技術分野で知られた方法を用いて、たとえば塩化トシルおよびピリジンでトシル化した後、メチルリチウムから調製した高次クプラート(high order cuprate)と反応させることにより達成できる。10−スキーム−1からのCbz保護基の除去は、水素の存在下の10%Pd/炭素を用いて行い、11−スキーム−1を得る。アミン11−スキーム−1をカルボン酸と当該技術分野で知られた方法、たとえばHOBTおよびNMMの存在下でのペンタフルオロフェノール誘導体を用いたカップリングによりカップリングさせてアミド12−スキーム−1を得ることができる。tert−ブトキシカルボニル基を酸、たとえばジオキサン中の塩化水素で処理して除去し、ついでアミン塩をカルボン酸と当該技術分野で知られた方法、たとえばHBTUおよびHOBTの存在下での酸を用いたカップリングによりカップリングしてアミド13−スキーム−1を得る。13−スキーム−1からのケタール官能基の除去を炭酸水素ナトリウムの存在下のトリフルオロ酢酸で行って14−スキーム−1を得る。
【0043】
一般式IVの化合物のための構築ブロックは、さらにスキーム2〜4により都合よく調製できる。
スキーム2
【化15】
Figure 2004513942
(a)ピリジン、無水酢酸;(b)トリエチルシラン、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリル;(c)ナトリウムメトキシド、メタノール;(d)シクロヘキサノンジエチルアセタール;(e)スワーン(Swern)酸化;(f)PPhCHCH、THF;(g)H、パラジウム/炭素、重炭酸ナトリウム;(h)80%酢酸水溶液;(i)水素化ナトリウム、ベンジルブロマイド;(j)塩化メシル、ピリジン;(k)アジ化ナトリウム、DMF;(l)H、パラジウム/炭素、ジ(tert−ブチルオキシ)カルボニル;(m)デス−マーチンパーヨーディナン(Dess−Martin periodinane)
【0044】
リキソース1−スキーム−2をピリジン中の無水酢酸で室温にて一夜過アセチル化して2−スキーム−2を得ることができる。3−スキーム−2を与えるアノマー中心での還元は、トリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリルの存在下でトリエチルシランを用いて行う。トリアセテート3−スキーム−2の加水分解は4−スキーム−2を与え、その際、ビシナルジオールはシクロヘキサノンアセタール5−スキーム−2として保護することができる。保護していないアルコール官能基のスワーン酸化は、必要とするC5ピラノン置換基の導入のための重要な中間体である6−スキーム−2を与える。ここでエチル置換を、THF中のカリウムtert−ブトキシドとともにエチルトリフェニルホスホニウムブロマイドで0℃にて処理することにより行って、7−スキーム−2を得る。酢酸エチル中の7−スキーム−2を重炭酸ナトリウムで水素化すると、図示した立体化学を有するエチル誘導体8−スキーム−2を得る。
【0045】
シクロヘキサノンアセタール8−スキーム−2の脱保護は、無水酢酸で一夜行うことができ、ジオール9−スキーム−2を得る。エクアトリアルヒドロキシル基の選択的ベンジル化は10−スキーム−2を与え、ついでこれをピリジン中の塩化メシルを用いて50℃でメシル化して11−スキーム−2を得ることができる。80℃のDMF中のアジ化ナトリウムを用いたメシラートアニオンのアジド置換は12−スキーム−2を与え、これからBOC−無水物の存在下での水素化分解によりピラノール13−スキーム−2を得ることができる。ピラノン14−スキーム−2への酸化は、デス−マーチンパーヨーディナンを用いて行う。
【0046】
スキーム2において、C5置換基の導入はウィッティッヒ化学、ついで水素化を用いて行うことができ、それゆえ化合物6−スキーム−2はC5エチル誘導体8−スキーム−2に変換することができる。他のC5置換はこの経路を用いて達成できる。たとえば、別のウィッティッヒまたはホルナー−エモンス化学は異なるアルキル置換基に導くであろう。同様の仕方でC5ヒドロキシメチル基を調製でき、これ自体をさらに他の基、たとえばハロゲン、アミノおよび他の塩基性基およびスルフヒドリルに誘導体化することができる。
【0047】
L−リキソースを出発物質として、4位および5位における立体配置の4つの可能なすべての組み合わせ(すなわち4S,5S;4S,5R;4R,5Sおよび4R,5R)を有する種々の5−置換4−アミノ−3−ヒドロキシピラノールを調製するための一般的方法が確立されている。この方法をスキーム2Aに例示する。ピラノールはついで本明細書に記載するようにN−伸長およびキャッピングし、その後、たとえばデス−マーチン過ヨウ素化反応によりケト化合物に酸化できる。
【化16】
Figure 2004513942
【0048】
L−リキソースは、ピリジンや他の混合有機溶媒などの有機溶媒中、酸無水物、ハロゲン化アシルなどの適当なアシル化剤を用いてアシル化し、過アシル化した化合物1−スキーム−2Aを得ることができる。ついで、この化合物をルイス酸とともにトリアルキルシラン、たとえばトリエチルシランおよびトリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリルを用いたアノマー還元に供することができる。該化合物を対応のハロ−、スルホ−またはチオカルボ−グリコシドに変換した後、公知の方法を用いてラジカル還元を行ってもアノマー還元をもたらすことができる。塩基性条件下で脱アシル化するとトリオール3−スキーム−2Aが得られ、これを標準的な保護基法を用いて2,3−ヒドロキシル基を選択的に保護してケタール4−スキーム−2Aを得ることができる。
【0049】
4−OH基を酸化してケト官能基5−スキーム−2Aとすることは、スワーン法、デス−マーチンまたは他の適当な酸化法を用いて行うことができる。種々の4−置換アルケン6−スキーム−2Aは、適当なウィッティッヒ試薬、たとえばトリフェニルアルキルホスホニウムハライドまたはトリフェニルアルキルアリールホスホニウムハライドを塩基とともに用いて得ることができる。ウィッティッヒ生成物を緩衝液の存在下で接触水素化すると化合物8−スキーム−2Aが優先的に得られる。あるいは、水素化の前にケタール保護基を除去することにより、この位置が他の立体配置である化合物10−スキーム−2Aを得ることができる。アルケン化合物はまたヒドロホウ素化(さらなる修飾に適したヒドロキシル基を導入する)に供することもできる。
【0050】
4−アルキル化合物を得る他の可能性は、4−OH基を脱離基、たとえばスルホネートに変換した後、所望のアルキル基の銅(cuprous)またはグリニャール試薬により変換することである。
ケタール保護基は、1M HCl/THF(1:1)などの酸性条件下に室温で、または酢酸水溶液中で80℃に加熱することによって除去することができ、ジオール8−スキーム−2Aを与える。2−OH基を塩基の存在下、ハロゲン化ベンジルなどのアルキル化剤または他の同様の試薬で選択的に保護すると2−O−保護化合物11 12−スキーム−2Aのみをまたは優先的に得ることができる。
【0051】
3−OHはスルホネートなどの適当な脱離基に変換することができ、ついでこれを置換してアジド13 14−スキーム−2Aとすることができる。別法として、ミツノブ反応を用いてアジド置換化合物を生成することができる。アジド化合物をジ−tert−ブチルジカーボネートなどのカルバモイル化試薬の存在下で水素化すると、所望の1,5−アンヒドロ−3−[(tert−ブトキシカルボニル)アミノ]−3,4−ジデオキシ−4−エチル−D−キシリトールおよび1,5−アンヒドロ−3−[(tert−ブトキシカルボニル)アミノ]−2,3−ジデオキシ−2−エチル−L−アラビニトールを得る。
【0052】
炭素3が他の立体配置である一連の化合物は、当該技術分野で知られた方法により化合物11 12−スキーム−2A中の3−OHの立体配置を逆転させ、ついで上記手順、すなわち脱離基の生成およびアジド置換を行うことにより調製できる。該化合物はまた、以下の手順で調製できる。上記酸化試薬を用いた3−OHのケトンへの酸化、ベンジルオキシアミンハライドなどの試薬を用いたケトンのオキシムへの変換、および最後にオキシムのアミノ官能基への還元。これは2つの異なる立体配置を有する化合物の混合物を与え、これらは公知の方法を用いて分離することができる。アミノ基のBoc保護およびベンジル保護基の還元的除去は、残りの2つの立体配置4R,5Sおよび4R,5Rを有する化合物を与える。
【0053】
スキーム3
【化17】
Figure 2004513942
(a)TFA;(b)MeAl、HCl.HNMe(OMe)、DCM;(c)CCl(NH)OBu、BF.EtO、DCM、シクロヘキサン;(d)EtO中のLAH;(e)BuOH、2−メチル−2−ブテン、NaClO、NaHPO、HO;(f)BuOK、EtO、HO;(g)BuOCOCl、NMM、THF;(h)EtO中のジアゾメタン;(i)80%酢酸中のLiCl(10当量)
【0054】
一般式IVの化合物はまた、スキーム3に示す方法により調製する。アルコール2−スキーム−3は、J. E. Baldwinらによって報告された文献記載の方法(Tetrahedron, 1995, 51(43), 11581)に従って調製することができる。2−スキーム−3からのエステル官能基の除去はトリフルオロ酢酸を用いて行い、ラクトン3−スキーム−3を得ることができる。ラクトン3−スキーム−3は、MeAlの存在下でMeONHMeにより開環してアルコール4−スキーム−3を得ることができる。tert−ブトキシカルボニル基をアルコール4−スキーム−3に導入して5−スキーム−3を得る。ついでワインレブ(Weinreb)アミド5−ス キーム−3を水素化リチウムアルミニウムで処理してアルデヒド6−スキーム−3を得ることができる。
【0055】
アルデヒド6−スキーム−3の酸化を次亜塩素酸ナトリウムにより行って酸7−スキーム−3を得ることができる。別法として、ワインレブアミド5−スキーム−3をついでカリウム−tert−ブトキシドで処理して酸7−スキーム−3を得ることができる。酸7−スキーム−3をクロロギ酸イソブチルおよび4−メチルモルホリンで活性化して8−スキーム−3を得る。ついで、8−スキーム−3をジアゾメタンで処理するとジアゾケトン9−スキーム−3を得る。ジアゾケトン9−スキーム−3を塩化リチウム/酢酸水溶液により環化してジヒドロ−3(2H)−フルオラン10−スキーム−3を得ることができる。
【0056】
スキーム4
【化18】
Figure 2004513942
(a)(CFSOO、ピリジン、DCM;(b)(nBu)NH、トルエン;(c)H、10%Pd/C、pTsOH、MeOH;(d)BocO、NEt、THF;(e)1M LiOH、THF;(f)TBDMSCl、NEt、触媒量DMAP、DCM;(g)BuOCOCl、NMM、THF;(h)EtO中のジアゾメタン;(i)80%酢酸中のLiCl(10当量)
【0057】
一般式IVの化合物は、スキーム4に示すモデル化合物と同様にして調製することができる。
パントラクトン1−スキーム−4は市販されており、最初にトリフルオロメタンスルホン酸エステル2−スキーム−4に変換する。トリフルオロメタンスルホン酸エステル2−スキーム−4をアジ化テトラブチルアンモニウムで置換して対応アジド3−スキーム−4を得る。アジド3−スキーム−4を還元してアミン塩4−スキーム−4を得る。アミン塩4−スキーム−4を保護して5−スキーム−4を得る。ラクトン5−スキーム−4を水素化リチウムで開環して酸6−スキーム−4を得る。第一級アルコール6−スキーム−4を塩基の存在下、テトラブチルジメチルシリルクロライドで保護して酸7−スキーム−4を得る。酸7−スキーム−4をクロロギ酸イソブチルおよび4−メチルモルホリンで活性化して8−スキーム−4を得る。ついで、8−スキーム−4をジアゾメタンで処理してジアゾケトン9−スキーム−4を得る。ジアゾケトン9−スキーム−4の環化は塩化リチウム/酢酸水溶液により行い、モデル化合物のジヒドロ−3(2H)−ピラノン10−スキーム−4を得ることができる。対応の閉環は、本発明のモノR5化合物で行うことができる。
【0058】
スキーム1〜4を特定のR1〜R4値を参照して説明したが、これら方法は、必要ならR1〜R4上の官能基を常法で保護しながらこれら位置での請求の範囲に記載した他の値を有する前駆体にも一般的に適用できることが理解されるであろう。同様に、R5およびR6の他の値も類似の仕方で得ることができる。
【0059】
特に断らない限り、分子中にキラル中心が存在する場合で指定されていないときは、R異性体およびS異性体の両者を意図している。好ましくは、R3での立体化学は対応のL−アミノ酸の立体化学である。最も好ましくは、R5での立体化学はSであり、とりわけ環から骨格のアミンへの隣接する結合(すなわち、C4)もSである場合に特にそうである。あるいは、本発明の化合物は後者の立体中心においてR,Rである。
【0060】
現在のところ好ましい本発明の化合物としては以下の例が挙げられるが、これらに限られるものではない:
フラン−3−カルボン酸(1S)−[3,3−ジメチル−1−(3−メチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−ブチル]−アミド
フラン−3−カルボン酸(1S)−[2−シクロヘキシル−1−(3−メチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−アミド
(1S)−N−[3,3−ジメチル−1−(3−メチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−ブチル]−ベンズアミド
(1S)−N−[2−シクロヘキシル−1−(3−メチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−ベンズアミド
(1S)−N−[3,3−ジメチル−1−(3−メチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−ブチル]−4−ヒドロキシ−3−メチル−ベンズアミド
(1S)−N−[2−シクロヘキシル−1−(3−メチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−4−ヒドロキシ−3−メチル−ベンズアミド
フラン−3−カルボン酸(1S)−[2−シクロペンチル−1−(3−メチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−アミド
(1S)−N−[2−シクロペンチル−1−(3−メチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−ベンズアミド
(1S)−N−[2−シクロペンチル−1−(3−メチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−4−ヒドロキシ−3−メチル−ベンズアミド
【0061】
フラン−3−カルボン酸(1S)−[3,3−ジメチル−1−(3−エチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−ブチル]−アミド
フラン−3−カルボン酸(1S)−[2−シクロヘキシル−1−(3−エチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−アミド
(1S)−N−[3,3−ジメチル−1−(3−エチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−ブチル]−ベンズアミド
(1S)−N−[2−シクロヘキシル−1−(3−エチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−ベンズアミド
(1S)−N−[3,3−ジメチル−1−(3−エチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−ブチル]−4−ヒドロキシ−3−メチル−ベンズアミド
(1S)−N−[2−シクロヘキシル−1−(3−エチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−4−ヒドロキシ−3−メチル−ベンズアミド
フラン−3−カルボン酸(1S)−[2−シクロペンチル−1−(3−エチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−アミド
(1S)−N−[2−シクロペンチル−1−(3−エチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−ベンズアミド
(1S)−N−[2−シクロペンチル−1−(3−エチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−4−ヒドロキシ−3−メチル−ベンズアミド
【0062】
フラン−3−カルボン酸(1S)−[3,3−ジメチル−1−(3−プロピル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−ブチル]−アミド
フラン−3−カルボン酸(1S)−[2−シクロヘキシル−1−(3−プロピル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−アミド
(1S)−N−[3,3−ジメチル−1−(3−プロピル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−ブチル]−ベンズアミド
(1S)−N−[2−シクロヘキシル−1−(3−プロピル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−ベンズアミド
(1S)−N−[3,3−ジメチル−1−(3−プロピル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−ブチル]−4−ヒドロキシ−3−メチル−ベンズアミド
(1S)−N−[2−シクロヘキシル−1−(3−プロピル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−4−ヒドロキシ−3−メチル−ベンズアミド
フラン−3−カルボン酸(1S)−[2−シクロペンチル−1−(3−プロピル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−アミド
(1S)−N−[2−シクロペンチル−1−(3−プロピル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−ベンズアミド
(1S)−N−[2−シクロペンチル−1−(3−プロピル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−4−ヒドロキシ−3−メチル−ベンズアミド、
とりわけ、各3R,4Rエナンシオマー、
最も好ましくは、各3S,4Sエナンシオマー;
および薬理学的に許容しうるその塩。
【0063】
実験セクション
液相化学
実施例1
一般化学スキーム5および5Aによる。
(a)1,5−アンヒドロ−3−[(tert−ブトキシカルボニル)アミノ]−3,4−ジデオキシ−4−エチル−D−キシリトールを例とした、N−Boc保護した4−アミノピラノールの一般的合成法
【化19】
Figure 2004513942
【0064】
スキーム5A
4−テトラ−O−アセチル−L−リキソピロアノース(1)
L−リキソピラノース(25.0g、166ミリモル)をピリジン(150ml)に溶解し、氷浴上で冷却し、無水酢酸(75ml)を加え、溶液を室温で攪拌した。2時間後、tlc(ペンタン:酢酸エチル1:1)は出発物質の一層高い移動スポットへの完全な変換を示した。溶液を濃縮し、トルエンとともに3回共蒸発させて薄黄色のシロップを得た。
【数1】
Figure 2004513942
【0065】
4−トリ−O−アセチル−1 5−アンヒドロ−L−アラビニトール(2)
上記工程の収量を構成するアセトニトリル(200ml)中の粗製の1,2,3,4−テトラ−O−アセチル−L−リキソピロアノースの溶液にトリフルオロメタンスルホン酸トリメチルシリル(60ml、333ミリモル)を加え、溶液を氷浴上で冷却し、トリエチルシラン(80ml、500ミリモル)を滴下して加えた。溶液を室温で攪拌し、反応をGCによりモニターした。反応が完了したら(約3時間)、溶液を炭酸水素ナトリウムで中和し、ジクロロメタンで希釈し、水洗した。有機相を硫酸マグネシウムで乾燥させ、濾過し、濃縮した。得られた油状物をシリカゲルフラッシュカラムクロマトグラフィー(ペンタン:酢酸エチル5:1、4:1、3:1)により精製して還元化合物を32g、74%(遊離のリキソースから)得た。
【数2】
Figure 2004513942
【0066】
5−アンヒドロ−3 4−O−シクロヘキシリデン−L−アラビニトール(3)
メタノール(125ml)中の1−デオキシ−2,3,4−トリ−O−アセチル−L−リキソピロアノース(20.8g、80ミリモル)の溶液を触媒量の1Mメタノール性ナトリウムメトキシドで処理した。室温で1時間攪拌した後、tlc(酢酸エチル:メタノール3:1)は一層低い移動スポットへの完全な変換を示していた。溶液をDowex Hで中和し、濾過し、濃縮して無色油状物を得た。油状物をジクロロメタン(70ml)に懸濁し、シクロヘキサノンジエチルケタール(41g、240ミリモル)を加え、ついで酸性pHになるまでp−トルエンスルホン酸を加えた。数分後に懸濁液は透明な溶液となり、これを室温で攪拌した。18時間後、tlc(ペンタン:酢酸エチル1:2)が一層高い移動スポットへの完全な変換を示したら、溶液をトリエチルアミンで中和し、濃縮し、残渣をシリカゲルフラッシュカラムクロマトグラフィー(トルエン:酢酸エチル3:2、1:1)により精製して標記化合物9.6g、56%を白色結晶として得た。
【数3】
Figure 2004513942
【0067】
5−アンヒドロ−3 4−O−シクロヘキシリデン−L−リブロース(4)
ジクロロメタン(30ml)中の塩化オキザリル(1.79ml、20.5ミリモル)の攪拌溶液に、ジクロロメタン(30ml)中のジメチルスルホキシド(2.65ml、37.3ミリモル)の溶液を窒素下、−60℃で15分間かけて滴下して加えた。この溶液に、ジクロロメタン(20ml)中の2,3−O−シクロヘキシリデン−1−デオキシ−L−リキソピロアノース(4g、18.7ミリモル)の溶液を5分間かけて滴下して加えた。白色懸濁液が得られ、ジクロロメタンをさらに2回(10+30ml)加えた。温度を−25℃に上げると懸濁液は無色溶液になった。温度を再び−45℃に下げ、ジクロロメタン(20ml)中のトリエチルアミン(12.9ml、93.3ミリモル)の溶液を加えた。10分後、tlc(トルエン:酢酸エチル1:1)がアルコールのケトンへの完全な変換を示したら、反応混合物を水(100ml)中に注ぎ、水層をジクロロメタン(50ml)で1回抽出し、コンバインした有機相を硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過し、濃縮した。残渣のシリカゲル上でのフラッシュカラムクロマトグラフィー(溶出液、ペンタン:ジエチルエーテル1:1)は無色固体3.4g、86%を与えた。
【0068】
酸化はまたデス−マーチン法によっても行った:
ジクロロメタン(5ml)中の2,3−O−シクロヘキシリデン−1−デオキシ−L−リキソピロアノース(0.5g、2.33ミリモル)およびおよびデス−マーチンパーヨーディナン(1.39g、3.29ミリモル)の懸濁液を10分間攪拌し、ついで「湿(wet)ジクロロメタン」(10mlのジクロロメタン中の46μlの水)を15分かけて滴下して加えた。1時間後、tlc(トルエン:酢酸エチル1:1)は出発物質の一層高い移動スポットへの完全な変換を示した。反応混合物をジエチルエーテル(100ml)で希釈し、炭酸水素ナトリウム/チオ硫酸ナトリウム1:1の水溶液(50ml)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過し、濃縮した。残渣をシリカゲル上のフラッシュカラムクロマトグラフィー(溶出液、ペンタン:ジエチルエーテル1:1)により精製して標記化合物0.42g、84%を結晶性固体として得た。
【数4】
Figure 2004513942
【0069】
5−アンヒドロ−4−デオキシ−4−エチリデン−2 3−O−シクロヘキシリデン−D−エリスロ−ペンチトール(5)
THF(60ml)中のエチルトリフェニルホスホニウムブロマイド(11.9g、32.0ミリモル)の攪拌懸濁液に、カリウムt−ブトキシド(3.41g、30.4ミリモル)を窒素下、−10℃にて一度に加えた。得られたオレンジ−赤色の混合物を静置して室温とし、ついで再び−10℃に冷却し、THF(40ml)中の1,5−アンヒドロ−3,4−O−シクロヘキシリデン−L−リブロース(3.4g、16.0ミリモル)の溶液を滴下して加えた。混合物を静置して室温とした。最終添加の20分後、tlc(トルエン:酢酸エチル1:1)が出発物質の一層高い移動スポットへの完全な変換を示したら、反応混合物をジエチルエーテル(400ml)と水(200ml)とに分配した。有機層を水(1×200ml)および食塩水(1×200ml)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過し、10mlの残渣に濃縮した。残渣をシリカゲル上のフラッシュカラムクロマトグラフィー(溶出液、ペンタン:酢酸エチル95:5、9:1)により精製し、適当な画分を注意深く濃縮して(湯温25℃)10gを得、これを次の工程に直接用いた。
【0070】
5−アンヒドロ−4−デオキシ−4−エチル−2 3−O−シクロヘキシリデン−D−リビトール(6)
上記溶液を酢酸エチル(30ml)で希釈し、Pd/C(10%、0.2g)を加え、混合物を大気圧下で水素化した。40分および90分後にPd/Cをさらに加えた(0.16g+0.20g)。100分後、tlcは出発物質の殆ど完全な消費を示した。反応混合物をセライト濾過し、液体(5ml)に濃縮し、シリカゲル上のフラッシュカラムクロマトグラフィー(溶出液、ペンタン:酢酸エチル95:5、9:1)により精製した。適当な画分を2.08gに濃縮し、この溶液を次の工程に直接用いた。
【数5】
Figure 2004513942
【0071】
5−アンヒドロ−4−デオキシ−4−エチル−D−リビトール(7)
上記1,5−アンヒドロ−4−デオキシ−4−エチル−2,3−O−シクロヘキシリデン−D−リビトールを酢酸水溶液(80%、25ml)に溶解し、溶液を70℃で攪拌した。18時間後、tlc(ペンタン:酢酸エチル9:1および1:1)が出発物質の殆ど完全な消費(〜5%残留)を示したら、溶液を濃縮した。残渣をシリカゲル上のフラッシュカラムクロマトグラフィー(溶出液、ペンタン:酢酸エチル1:1、2:3)により精製して0.91g、39%(ケト化合物から)の無色固体を得た。
【数6】
Figure 2004513942
【0072】
5−アンヒドロ−2−O−ベンジル−4−デオキシ−4−エチル−D−リビトール(8)
ジメチルホルムアミド(7ml)中の1,5−アンヒドロ−4−デオキシ−4−エチル−D−リビトール(0.5g、3.42ミリモル)の攪拌溶液に、水素化ナトリウム(60%、0.27g、6.84ミリモル)を窒素下、室温にて一度に加えた。30分後、ベンジルブロマイド(0.53ml、4.45ミリモル)を30分かけて滴下して加えた。20分後、tlc(石油エーテル:酢酸エチル4:1)がジオールの完全な変換を示したら、メタノール(1ml)を加え、混合物を20分間攪拌した。反応混合物を酢酸エチル(100ml)で希釈し、水(3×50ml)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過し、濃縮した。残渣をシリカゲル上のフラッシュカラムクロマトグラフィー(溶出液、ペンタン:酢酸エチル9:1、4:1)により精製して0.52g、64%の無色固体を得た。
【数7】
Figure 2004513942
【0073】
5−アンヒドロ−3−アジド−2−O−ベンジル−3 4−ジデオキシ−4−エチル−D−キシリトール(9)
ピリジン(5ml)中の1,5−アンヒドロ−2−O−ベンジル−4−デオキシ−4−エチル−D−リビトール(0.28g、1.18ミリモル)の攪拌溶液に、メタンスルホニルクロライド(0.34g、2.96ミリモル)を加えた。反応混合物を50℃に温め、1時間攪拌した。ジクロロメタン(100ml)を加え、反応混合物を1M硫酸水溶液(2×50ml)、1M炭酸水素ナトリウム水溶液で順に洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過し、濃縮した。残渣をジメチルホルムアミド(10ml)に溶解し、アジ化ナトリウム(0.31g、4.74ミリモル)を加えた。得られた混合物を80℃で一夜攪拌し、酢酸エチル(100ml)で希釈し、水(3×50ml)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過し、濃縮した。残渣をシリカゲル上のフラッシュカラムクロマトグラフィー(溶出液、トルエン:酢酸エチル95:5)により精製して0.25g、81%の無色油状物を得た。
【数8】
Figure 2004513942
【0074】
5−アンヒドロ−3−[( tert −ブトキシカルボニル)アミノ]−3 4−ジデオキシ−4−エチル−D−キシリトール(10)
酢酸エチル(4ml)中の1,5−アンヒドロ−3−アジド−2−O−ベンジル−3,4−ジデオキシ−4−エチル−D−キシリトール(88mg、0.34ミリモル)およびジ−tert−ブチルジカーボネート(77mg、0.35ミリモル)の溶液にPd/C(10%、30mg)を加え、混合物を水素下で攪拌した。18時間後、tlc(ペンタン:酢酸エチル9:1、ニンヒドライド(ninhydride))が出発物質の完全な消費を示したら、混合物をセライト濾過し、濃縮した。残渣をシリカゲル上のフラッシュカラムクロマトグラフィー(溶出液、トルエン:酢酸エチル4:1)により精製して無色固体を得たが、このものはHnmrによりベンジル基を依然として含んでいた。この固体を酢酸エチル:エタノール1:1に溶解し、Pd/C(10%、20mg)で水素化した。1時間後、tlc(トルエン:酢酸エチル1:1、ニンヒドライド)が出発物質の一層低い移動スポットへの完全な変換を示したら、混合物をセライト濾過し、濃縮した。残渣をシリカゲル上のフラッシュカラムクロマトグラフィー(溶出液、トルエン:酢酸エチル1:1、2:3)により精製して所望のモノオール59mg、71%を無色固体として得た。
【数9】
Figure 2004513942
【0075】
構築ブロックとしての5−メチルピラノンおよび5−官能化ピラノンのための中間体の他の調製法
2−ベンジルオキシカルボニルアミノ−4−ヒドロキシ−3−メチル酪酸 tert −ブチルエステル
【化20】
Figure 2004513942
2−ベンジルオキシカルボニルアミノ−4−ヒドロキシ−3−メチル酪酸tert−ブチルエステルは、J. E. Baldwinら(Tetrahedron 1995, 51(42), 11581)によって報告された方法に従って調製した。
【0076】
(4−メチル−2−オキソ−テトラヒドロ−フラン−3−イル)−カルバミン酸ベンジルエステル
【化21】
Figure 2004513942
2−ベンジルオキシカルボニルアミノ−4−ヒドロキシ−3−メチル酪酸tert−ブチルエステル(1.00g、3ミリモル)をTFA(30mL)に溶解した。この溶液を45分攪拌し、ついで真空濃縮した。残留TFAをトルエンで共沸除去した。この残渣をフラッシュカラムクロマトグラフィーにより精製して標記化合物を結晶性固体(750mg、80%)として得た:MS(ES)250(M+H)
【0077】
[3−ヒドロキシ−1−(メトキシ−メチル−カルバモイル)−2−メチル−プロピル]−カルバミン酸ベンジルエステル4
【化22】
Figure 2004513942
(4−メチル−2−オキソ−テトラヒドロ−フラン−3−イル)−カルバミン酸ベンジルエステルのラクトン環は、MeAlの存在下、N,O−ジメチルヒドロキシルアミン塩酸塩を用いて開環することができ、標記化合物を得る。
【0078】
[3−tert−ブトキシ−1−(メトキシ−メチル−カルバモイル)−2−メチル−プロピル]−カルバミン酸ベンジルエステル5
【化23】
Figure 2004513942
[3−ヒドロキシ−1−(メトキシ−メチル−カルバモイル)−2−メチル−プロピル]−カルバミン酸ベンジルエステルの第一級アルコールは、tert−ブチル−2,2,2−トリクロロアセトイミデートおよび三フッ化ホウ素エーテレートを用いて保護することができ、標記化合物を得る。
【0079】
(3−tert−ブトキシ−1−ホルミル−2−メチル−プロピル)−カルバミン酸ベンジルエステル6
【化24】
Figure 2004513942
[3−tert−ブトキシ−1−(メトキシ−メチル−カルバモイル)−2−メチル−プロピル]−カルバミン酸ベンジルエステルのワインレブアミド官能基は、エーテル中の水素化リチウムアルミニウムを用いて還元することができ、標記化合物を得る。
【0080】
2−ベンジルオキシカルボニルアミノ−4− tert −ブトキシ−3−メチル−酪酸7
【化25】
Figure 2004513942
tert−ブチルアルコール中の(3−tert−ブトキシ−1−ホルミル−2−メチル−プロピル)−カルバミン酸ベンジルエステルは、2−メチル−2−ブテンの存在下、水中の次亜塩素酸ナトリウムおよび一塩基性リン酸ナトリウムの溶液を用いて酸化することができ、標記化合物を得る。
【0081】
[3− tert −ブトキシ−1−(2−ジアゾ−アセチル)−2−メチル−プロピル ]カルバミン酸ベンジルエステル9
【化26】
Figure 2004513942
2−ベンジルオキシカルボニルアミノ−4−tert−ブトキシ−3−メチル−酪酸をクロロギ酸イソブチルおよび4−メチルモルホリンで活性化し、ついで活性化した酸をジアゾメタンで処理すると標記化合物を調製することができる。
【0082】
(3−メチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イル)カルバミン酸ベンジルエステル10
【化27】
Figure 2004513942
tert−ブトキシ−1−(2−ジアゾ−アセチル)−2−メチル−プロピル]カルバミン酸ベンジルエステルを酢酸水溶液中の塩化リチウムを用いて環化すると標記化合物を得る。CBz保護基は通常の保護基操作によりBocやFmocなどで容易に置換できる。
【0083】
ピラノンまたはピラノール構築ブロックをスキーム5Aに示すようにN末端伸長し、キャッピングする
【化28】
Figure 2004513942
スキーム5A−N末端伸長&キャッピング
【0084】
(b)L−ブチルアラニンの例による、N末端伸長のための一般法
工程(a)からのN−Boc−保護4−アミノピラノンを、ジオキサン(25mL)中の4.0M HClの溶液で室温にて1時間処理する。溶媒を真空除去し、残渣を2×トルエンで共沸して塩酸塩を得る。Boc−L−tert−ブチルアラニンペンタフルオロフェニルエステル(1.05当量)および1−ヒドロキシベンゾトリアゾール水和物(1.05当量)をDMF(20mL)に溶解し、5分後に上記塩に加える。ついで、この溶液をN−メチルモルホリン(1.1当量)で処理し、室温で2時間静置する。溶媒を真空除去し、粗製の生成物を、EtOAc/ヘプタン(1:3、v/v)、ついでEtOAc/ヘプタン(1:2、v/v)で溶出するシリカゲル(50g)上のフラッシュクロマトグラフィーにより精製する。フラクションをプールし、真空乾固して標記中間体を得る。
【0085】
(c)フリルカルボニルを例とする、キャッピング基の付加のための一般法
工程(b)からのN−伸長アミノピラノンを、ジオキサン(25mL)中の4.0M HClの溶液で室温にて1時間処理する。溶媒を真空除去し、残渣を2×トルエンで共沸して塩酸塩を得る。フラン−3−カルボキシペンタフルオロフェニルエステル(1.05当量)および1−ヒドロキシベンゾトリアゾール水和物(1.05当量)をDMF(15mL)に溶解し、5分後に上記塩に加える。ついで、この溶液をN−メチルモルホリン(1.1当量)で処理し、室温で2時間静置する。溶媒を真空除去し、粗製の生成物を、EtOAc/ヘプタン(3:2、v/v)で溶出するシリカゲル(50g)上のフラッシュクロマトグラフィーにより精製する。フラクションをプールし、真空乾固して標記化合物を得る。
【0086】
実施例2
(a)スルホニルキャッピング基の付加のための一般法
実施例1工程(b)からのN−伸長4−アミノピラノンを、ジオキサン(5mL)中の4.0M HClの溶液で室温にて1時間処理する。溶媒を真空除去し、残渣を2×トルエンで共沸して塩酸塩を得る。塩酸塩を乾燥DCM(2mL)に溶解し、フラン−3−スルホニルクロライドを加え、ついでジイソプロピルエチルアミン(3当量)および触媒のN,N−ジメチルアミノピリジン(2mg)を加えた。室温で2時間後、溶液をDCM(15mL)で希釈し、0.1N HCl(25mL)、水(2×25mL)および食塩水(25mL)で順に洗浄し、ついで硫酸ナトリウムで乾燥する。溶媒を真空除去し、粗製の生成物を、EtOAc/ヘプタン(1:1、v/v)で溶出するシリカゲル(15g)上のフラッシュクロマトグラフィーにより精製する。フラクションをプールし、真空乾固して標記中間体を得、TFA/アセトニトリルの0.1%水溶液から凍結乾燥する。
【0087】
構築ブロック−リンカー構築物の調製
ピラノン−リンカー構築物の合成のための一般法(下記スキーム6)
【化29】
Figure 2004513942
スキーム6−式IVの化合物の固相合成
【0088】
N−Fmoc−4−アミノ−5−エチルピラノン(1.0当量)を、酢酸ナトリウム三水和物(1.5当量)を含むエタノール/水(7:1v/v、化合物1ミリモル当たり10mL)の混合物に溶解する。4−[[(ヒドラジノカルボニル)アミノ]メチル]シクロヘキサンカルボン酸トリフルオロアセテート(分子量329.3、1.0当量)(Murphy, A. M.ら、J. Am. Chem. Soc. 114, 3156−3157, 1992を参照)を加え、混合物を2時間、還流下で加熱する。ついで混合物を冷却し、ジクロロメタン(化合物1ミリモル当たり100mL)中に注ぎ、水(100mL)を加える。有機層を分離し、飽和食塩水(100mL)で逆流洗浄する。有機層を乾燥し(NaSO)、濾過し、真空蒸発して標記構築物を得、これをさらに精製することなく用いる。
【0089】
P2ハイブリッドアミノ酸のための化学
スキーム7に示す一般化学は、本発明者であるUniversity of Newcastle、イングランドのCS DexterおよびRFW Jacksonにより学術文献にまもなく完全な形で刊行されるであろう。
【化30】
Figure 2004513942
スキーム7:Zn活性化β−ヨードアラニンとアリルブロマイドとのCuCN触媒クロスカップリングによる新規なP2ハイブリッド
【0090】
(a)亜鉛カップリング反応のための一般手順
(b)亜鉛活性化
亜鉛末(150mg、2.3ミリモル、3.0当量、Aldrich)を、サイドアームを備え3路蛇口(three way tap)に適合した25mL容の丸底フラスコに秤量した。亜鉛末を真空下、熱線銃で加熱し、フラスコに窒素ガスを流し、ガスを抜き、さらに3回ガスを流した。窒素ガスを充填したフラスコに乾燥DMF(1mL)を加えた。トリメチルシリルクロライド(30μl、0.23ミリモル、0.3当量)を加え、亜鉛スラリーをさらに30分間激しく攪拌した。
【0091】
(c)亜鉛挿入;N−(tert−ブトキシカルボニル)−3−ヨード亜鉛−L−アラニンメチルエステル(61)
乾燥DMF(0.5mL)に溶解したN−(tert−ブトキシカルボニル)−3−ヨード−L−アラニンメチルエステル(247mg、0.75ミリモル、1.0当量)を、上記で調製した0℃の活性化亜鉛スラリーにカニューレを用いて滴下して加えた。ついで、反応混合物を静置して室温に温め、1時間攪拌してオルガノ亜鉛試薬を得た。
【0092】
(d)CuBr.SMe調製物
亜鉛挿入反応が進行している間、CuBr.SMe(20mg、0.1ミリモル、0.13当量)を、3路蛇口に適合した25ml容の丸底フラスコに秤量し、CuBr.SMeがその外見を褐色の粉末から変えて薄緑色の粉末を与えるまで、真空下、熱線銃で「穏やかに」乾燥した。ついで、乾燥DMF(0.5mL)を加え、ついで親電子試薬(1−ブロモ−2−メチルブト−2−エン、トルエン−4−スルホン酸−(E)−2−メチル−ブト−2−エニルエステルまたは1−ブロモ−2,3−ジメチルブト−2−エン)(1.0ミリモル、1.3当量)を加えた。ついで、反応混合物を−15℃に冷却した。
【0093】
(e)カップリング反応
オルガノ亜鉛試薬溶液の攪拌を停止して亜鉛末を沈殿させ、上澄み液をカニューレで注意深く取り(あまりにも多くの亜鉛末を移さないように注意が必要)、親電子試薬および銅触媒の溶液に滴下して加えた。冷浴を取り除き、溶液を室温で一夜攪拌した。酢酸エチル(20mL)を加え、攪拌をさらに15分間続けた。反応混合物を分別漏斗に移し、EtOAc(30mL)のさらなるアリコートを加えた。有機相を1M Na(20mL)、水(2×20mL)、食塩水(40mL)で順に洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過した。溶媒を真空除去し、粗製の生成物を上記記載のシリカゲルフラッシュクロマトグラフィーにより精製した。
【0094】
(f)アルケンの水素化
アルケン(1.0ミリモル)をエタノール(10mL)に溶解し、10%パラジウム/炭素(80mg)を加え、水素ガスを導入した。反応が完了したと思われたら水素ガスを除き、反応液をセライト濾過し、触媒をエタノール(30mL)で洗浄した。コンバインした有機濾液を真空濃縮し、得られたアルカンを直ちに次の反応に用いた。
【0095】
(g)メチルエステルの鹸化
メチルエステル(1.0ミリモル)をTHF(6mL)に溶解し、攪拌しながら水(6mL)中のLiOH(1.2ミリモル、1.2当量)の溶液を滴下して加えた。反応が完了したと思われたら、THFを真空除去し、残渣にジエチルエーテル(10mL)を加えた。ついで、反応混合物を1.0M HClでpH=3まで酸性にした。ついで、有機相を除去し、水性相をジエチルエーテル(2×10mL)で抽出した。コンバインした有機抽出物を硫酸マグネシウムで乾燥させ、濾過し、溶媒を真空除去してカルボン酸を得、これを直ちに次の反応に用いた。
【0096】
(h)N−Boc保護基の除去
N−Boc保護物質(1.0ミリモル)をDCM(2mL)に溶解し、0℃に冷却した。トリフルオロ酢酸(2mL)を滴下して加え、反応が完了したと思われたら溶媒を真空除去してアミンを得、これを直ちに次の反応に用いた。別法としては、N−Boc保護物質(1.0ミリモル)を0℃に冷却し、ジオキサン(5mL)中の4M HClを滴下して加え、反応が完了したと思われたら溶媒を真空除去してアミンを得、これを直ちに次の反応に用いた。
【0097】
(i)アミンのFmoc保護
1,4−ジオキサン(2mL)中のアミン(1.0ミリモル)を0℃に冷却し、10%炭酸ナトリウム(2.2ミリモル、2.2当量、2mL)を加えた。2相反応混合物を激しく攪拌し、Fmoc−Cl(1.1ミリモル、1.1当量)を加えた。反応が完了したと思われたらジエチルエーテル(10mL)を加え、反応混合物を1M HClでpH=3の酸性にした。有機相を除去し、水性相をジエチルエーテル(2×10mL)で抽出した。コンバインした有機抽出物を硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過し、溶媒を真空除去し、残渣をシリカゲルフラッシュクロマトグラフィーにより精製した。
【0098】
合成例1
2S−2−(9H−フルオレン−9−イルメトキシカルボニルアミノ)−4 4−ジメチルヘキサン酸(68)の調製
以下のスキームは、光学的に活性な(S)−2−tert−ブトキシカルボニルアミノ−4,4−ジメチル−ヘキサ−5−エン酸メチルエステル(62)がどのように調製および単離されるかを説明している。
【化31】
Figure 2004513942
【0099】
(a)2S−2−tert−ブトキシカルボニルアミノ−4,4−ジメチル−ヘキサ−5−エン酸メチルエステル(62)、2S−2−tert−ブトキシカルボニルアミノ−4−(2S−3,3−ジメチル−オキシラニル)−酪酸メチルエステル(63)および2S−2−tert−ブトキシカルボニルアミノ−4−(2R−3,3−ジメチル−オキシラニル)−酪酸メチルエステル(64)
亜鉛カップリング反応の一般手順に従い、1−ブロモ−3−メチルブト−2エン(115μL、1.0ミリモル)をCuBr.SMe(20mg、0.1ミリモル)の存在下で化合物(61)(247mg、0.75ミリモル)にカップリングさせて残渣を得、これをEtOAc/40:60石油エーテル(1:9、v/v)で溶出するシリカゲル上のフラッシュカラムクロマトグラフィーにより精製した。フラクションをプールし、真空乾固してカラムクロマトグラフィーでは分離できない位置異性体の混合物(2:1正式のSN2’vs SN2)を無色油状物として得た(収量190mg、93%)。
【0100】
クロロホルム(3mL)中の位置異性体の混合物(190mg、0.7ミリモル)にクロロホルム(2mL)中の3−クロロ過安息香酸(156mg、純度85%、0.8ミリモル、1.1当量)を5分間かけて滴下して加えた。反応混合物を室温でさらに2時間攪拌した。ついで、反応混合物を1M Na(5mL)、飽和重炭酸ナトリウム溶液(5mL)および食塩水(10mL)で順に洗浄した。有機相を硫酸ナトリウムで乾燥させ、濾過し、溶媒を真空除去し、残渣をEtOAc/40:60石油エーテル(2:8、v/v)で溶出するシリカゲル上のフラッシュクロマトグラフィーにより精製した。3つの生成物が得られた;化合物(62)は最初に溶出し、さらに溶出すると化合物(63)と化合物(64)との分離できない混合物が得られた。最初の成分のフラクションをプールし、真空乾固して2S−2−tert−ブトキシカルボニルアミノ−4,4−ジメチル−ヘキサ−5−エン酸メチルエステル(62)を透明な油状物として得た(収量93mg、49%)。エレクトロスプレー−MS m/z272(MH)。分析的HPLC Rt=21.45分(95%)。
【0101】
【数10】
Figure 2004513942
【0102】
(b)2S−2−tert−ブトキシカルボニルアミノ−4,4−ジメチル−ヘキサン酸メチルエステル(65)
アルケン水素化の一般手順に従い、化合物(62)(93mg、0.3ミリモル)から化合物(65)を無色油状物として得(収量90mg、96%)、直ちに次の反応に用いた。エレクトロスプレー−MS m/z274(MH)。分析的HPLC Rt=22.55分(100%)。
【0103】
(c)2S−2−tert−ブトキシカルボニルアミノ−4,4−ジメチル−ヘキサン酸(66)
メチルエステル鹸化の一般手順に従い、化合物(65)(90mg、0.3ミリモル)から化合物(66)を結晶として得(収量79mg、92%)、直ちに次の反応に用いた。エレクトロスプレー−MS m/z260(MH)。分析的HPLC Rt=20.90分(100%)。
【0104】
(d)2S−2−アミノ−4,4−ジメチル−ヘキサン酸トリフルオロ酢酸塩(67)
TFAを用いたN−Boc除去の一般手順に従い、化合物(66)(79mg、0.3ミリモル)から化合物(67)を固体として得(収量80mg、96%)、直ちに次の反応に用いた。エレクトロスプレー−MS m/z274(MH)。
【0105】
(e)2S−2−(9H−フルオレン−9−イルメトキシカルボニルアミノ)−4,4−ジメチルヘキサン酸(68)
アミンのFmoc保護の一般手順に従い、化合物(67)(80mg、0.3ミリモル)からCHCl/CHOH(100:0から96:4、v/v)で溶出するシリカゲル上のフラッシュクロマトグラフィーにより精製後、2S−2−(9H−フルオレン−9−イルメトキシカルボニルアミノ)−4,4−ジメチルヘキサン酸(68)を固体として得た(60mg、54%)。エレクトロスプレー−MS m/z382(MH)。分析的HPLC Rt=23.63分(100%);[α] 17−18.4(c0.25、EtOH中)。
【0106】
【数11】
Figure 2004513942
【0107】
合成例2
2S 4RS−2−(9H−フルオレン−9−イルメトキシカルボニルアミノ)−4 5−ジメチルヘキサン酸(74)の調製
光学的に活性な2S,4S−2−tert−ブトキシカルボニルアミノ−4,5−ジメチル−ヘキサ−5−エン酸メチルエステル(69)および2S,4R−2−tert−ブトキシカルボニルアミノ−4,5−ジメチル−ヘキサ−5−エン酸メチルエステル(70)を、フラッシュクロマトグラフィーにより亜鉛カップリング反応後に直ちに得た。
【化32】
Figure 2004513942
【0108】
(a)2S,4S−2−tert−ブトキシカルボニルアミノ−4,5−ジメチル−ヘキサ−5−エン酸メチルエステル(69)および2S,4R−2−tert−ブトキシカルボニルアミノ−4,5−ジメチル−ヘキサ−5−エン酸メチルエステル(70)
亜鉛カップリング反応の一般手順に従い、トルエン−4−スルホン酸(E)−2−メチル−ブト−2−エニルエステル(1.45mL、1.0ミリモル)をCuBr.SMe(20mg、0.10ミリモル)の存在下で化合物(61)(247mg、0.75ミリモル)にカップリングさせて残渣を得、EtOAc/40:60石油エーテル(1:9、v/v)で溶出するシリカゲル上のフラッシュクロマトグラフィーにより精製して2つのジアステレオマーを得た。分析的HPLC Rt=22.49分(60%)およびRt=22.52分(40%)。最初に溶出した成分のフラクションをプールしてジアステレオマーの一方を無色油状物として得た(収量36mg、18%)。次にジアステレオマーの混合物を無色油状物として得た(収量75mg、37%)。後に溶出する成分を含む純粋なフラクションをプールして他のジアステレオマーを無色油状物として得た(収量19mg、9%)(4位での立体化学は調べなかった)。速やかに溶出するジアステレオマーで得られるスペクトルデータ:エレクトロスプレー−MS m/z272(MH);[α] 20+12.3(c1.06、CHCl中)。
【0109】
【数12】
Figure 2004513942
【0110】
ゆっくり溶出するジアステレオマーで得られるスペクトルデータ:エレクトロスプレー−MS m/z272(MH);[α] 20+16.0(c0.60、CHCl中)。
【数13】
Figure 2004513942
これらジアステレオマーは常法では分離されず、次の反応に混合物として用いた。
【0111】
(b)2S,4RS−2−tert−ブトキシカルボニルアミノ−4,5−ジメチル−ヘキサン酸メチルエステル(71)
アルケン水素化の一般手順に従い、化合物(69)および化合物(70)(130mg、0.48ミリモル)から2つのジアステレオマー(71)の混合物(分離できない)を無色油状物として得た(収量128mg、98%)。分析的HPLC Rt=22.49分、エレクトロスプレー−MS m/z274(MH)。
【0112】
(c)2S,4RS−2−tert−ブトキシカルボニルアミノ−4,5−ジメチル−ヘキサン酸(72)
メチルエステル鹸化の一般手順に従い、化合物(71)(128mg、0.47ミリモル)から化合物(72)の分離できない混合物を無色油状物として得た(収量106mg、87%)。エレクトロスプレー−MS m/z260(MH)、分析的HPLC Rt=20.65分(100%)。
【0113】
(d)2S,4RS−2−アミノ−4,5−ジメチル−ヘキサン酸トリフルオロ酢酸塩(73)
TFAを用いたN−Boc除去の一般手順に従い、化合物(72)(106mg、0.41ミリモル)から化合物(73)の分離できない混合物を固体として得(収量107mg、96%)、直ちに次の反応に用いた。エレクトロスプレー−MS m/z160(MH)。
【0114】
(e)2S,4RS−2−(9H−フルオレン−9−イルメトキシカルボニルアミノ)−4,5−ジメチル−ヘキサン酸(74)
アミンのFmoc保護の一般手順に従い、化合物(73)(107mg、0.39ミリモル)からCHCl/CHOH(100:0から95:5、v/v)で溶出するシリカゲル上のフラッシュクロマトグラフィーにより精製後、2S,4RS−2−(9H−フルオレン−9−イルメトキシカルボニルアミノ)−4,5−ジメチル−ヘキサン酸(74)を固体として2つのジアステレオマーの混合物として得た(収量60mg、40%)。分析的HPLC Rt=23.83分(40%)およびRt=24.06分(60%)。最初に溶出したジアステレオマー:エレクトロスプレー−MS m/z382(MH)。後に溶出したジアステレオマー:エレクトロスプレー−MS m/z382(MH)。
【0115】
合成例3
2S 5RS−2−(9H−フルオレン−9−イルメトキシカルボニルアミノ)−5 6−ジメチルヘプタン酸(80)および2S−2−(9H−フルオレン−9−イルメトキシカルボニルアミノ)−4 5−トリメチルヘキサン酸(84)の調製
(S)−2−tert−ブチルオキシカルボニルアミノ−5,6−ジメチル−ヘプト−5−エン酸メチルエステル(75)および(S)−2−tert−ブチルオキシカルボニルアミノ−4,4,5−トリメチル−ヘキサ−5−エン酸メチルエステル(76)を、亜鉛カップリング反応後にフラッシュクロマトグラフィーにより直ちに得た。
【化33】
Figure 2004513942
【0116】
(a)2S−2−tert−ブチルオキシカルボニルアミノ−5,6−ジメチル−ヘプト−5−エン酸メチルエステル(75)および2S−2−tert−ブチルオキシカルボニルアミノ−4,4,5−トリメチル−ヘキサ−5−エン酸メチルエステル(76)
亜鉛カップリング反応の一般手順に従い、1−ブロモ−2,3−ジメチル−ブト−2−エン(163mg、1.0ミリモル)をCuBr.SMe(20mg、0.10ミリモル)の存在下で化合物(61)(247mg、0.75ミリモル)にカップリングさせて残渣を得、EtOAc/40:60石油エーテル(1:9)で溶出するシリカゲル上のフラッシュクロマトグラフィーにより精製して2つの位置異性体を得た。最初に溶出した成分は無色油状物としての化合物(75)であり(収量60mg、28%)、第二に溶出した成分は無色油状物としての化合物(76)であった(収量51mg、24%)。
【0117】
化合物(75)について得られたスペクトルデータ:エレクトロスプレー−MS m/z285(MH)、分析的HPLC Rt=22.85分(100%);
【数14】
Figure 2004513942
【0118】
化合物(76)について得られたスペクトルデータ:エレクトロスプレー−MS m/z285(MH)、分析的HPLC Rt=22.91分(100%);
【数15】
Figure 2004513942
【0119】
(b)2S,5RS−2−tert−ブトキシカルボニルアミノ−5,6−ジメチル−ヘプタン酸メチルエステル(77)
アルケン水素化の一般手順に従い、2S−2−tert−ブチルオキシカルボニルアミノ−5,6−ジメチル−ヘプト−5−エン酸メチルエステル(75)(60mg、0.21ミリモル)から化合物(77)を無色油状物として得た(収量54mg、89%)。エレクトロスプレー−MS m/z288(MH)、分析的HPLC Rt=24.06分(100%)。
【0120】
(c)2S,5RS−2−tert−ブトキシカルボニルアミノ−5,6−ジメチル−ヘプタン酸(78)
メチルエステル鹸化の一般手順に従い、化合物(77)(54mg、0.19ミリモル)から化合物(78)を無色油状物として得た(収量54mg、100%)。エレクトロスプレー−MS m/z274(MH)、分析的HPLC Rt=21.44分(100%)。
【0121】
(d)2S,5RS−2−アミノ−5,6−ジメチル−ヘプタン酸塩酸塩(79) ジオキサン中の4M HClを用いたN−Boc除去の一般手順に従い、化合物(78)(54mg、0.20ミリモル)から化合物(79)を固体として得た(収量40mg、97%)。エレクトロスプレー−MS m/z174(MH)。
【0122】
(e)2S,5RS−2−(9H−フルオレン−9−イルメトキシカルボニルアミノ)−5,6−ジメチルヘプタン酸(80)
アミンのFmoc保護の一般手順に従い、化合物(79)(40mg、0.19ミリモル)からCHCl/CHOH(100:0から95:5、v/v)で溶出するシリカゲル上のフラッシュクロマトグラフィーにより精製後、2S,5RS−2−(9H−フルオレン−9−イルメトキシカルボニルアミノ)−5,6−ジメチル−ヘプタン酸(80)を固体として得た(収量27mg、36%)。エレクトロスプレー−MS m/z395(MH)、分析的HPLC Rt=24.52分(100%)。
【0123】
【数16】
Figure 2004513942
カルボン酸の四重シグナルは観察されなかった。
【0124】
(f)2S−2−tert−ブトキシカルボニルアミノ−4,4,5−トリメチル−ヘキサン酸メチルエステル(81)
アルケン水素化の一般手順に従い、2S−2−tert−ブチルオキシカルボニルアミノ−4,4,5−トリメチル−ヘキサ−5−エン酸メチルエステル(76)(51mg、0.18ミリモル)から化合物(81)を無色油状物として得た(収量46mg、90%)。エレクトロスプレー−MS m/z288(MH)、分析的HPLC Rt=22.91分(100%)。
【0125】
(g)2S−2−tert−ブトキシカルボニルアミノ−4,4,5−トリメチル−ヘキサン酸(82)
メチルエステル鹸化の一般手順に従い、化合物(81)(46mg、0.16ミリモル)から化合物(82)を無色油状物として得た(収量44mg、100%)。エレクトロスプレー−MS m/z274(MH)。
【0126】
(h)2S−2−アミノ−4,4,5−トリメチル−ヘキサン酸塩酸塩(83)
ジオキサン中の4M HClを用いたN−Boc除去の一般手順に従い、化合物(82)(44mg、0.16ミリモル)から化合物(83)を固体として得た(収量33mg、99%)。エレクトロスプレー−MS m/z174(MH)。
【0127】
(i)2S−2−(9H−フルオレン−9−イルメトキシカルボニルアミノ)−4,4,5−トリメチルヘキサン酸(84)
アミンのFmoc保護の一般手順に従い、化合物(83)(33mg、0.16ミリモル)からCHCl/CHOH(100:0から95:5、v/v)で溶出するシリカゲル上のフラッシュクロマトグラフィーにより精製後、2S−2−(9H−フルオレン−9−イルメトキシカルボニルアミノ)−4,4,5−トリメチルヘキサン酸(84)を固体として得た(20mg、32%)。エレクトロスプレー−MS m/z396(MH)、分析的HPLC Rt=24.28分(100%)。
【数17】
Figure 2004513942
カルボン酸の四重シグナルは観察されなかった。
【0128】
一般的な固相法
上記で記載したピラノン構築ブロックおよび新規な保護アミノ酸を用い、Chironマルチピンでそこに詳記されたプロトコールに従って分子を構築した。
【化34】
Figure 2004513942
【0129】
クラウンアセンブリーの調製
化合物の合成を、適当に負荷したFmoc−構築ブロック−リンカー−DA/MDA誘導体化マクロクラウン(上記参照)(クラウン(crown)当たり約3.5〜9.1μモルで負荷)を用いて平行して行った。合成に先立って各クラウンをそれぞれのステムに連結させ、8×12ステムホルダーに投入した。アミノ酸のカップリングには、“固相ペプチド合成(Solid Phase Peptide Synthesis)”、E. AthertonおよびR. C. Sheppard, IRL Press Ltd.、オックスフォード、英国、1989に記載された標準Fmocアミノ酸化学を用いる。
【0130】
Nα−Fmoc保護基の除去
250mL容の溶媒耐性浴に200mLの20%ピペリジン/DMF溶液を入れる。マルチピンアセンブリーを加え、脱保護を30分間行う。ついで、アセンブリーを取り、余分の溶媒を少し振盪して取り除く。ついで、アセンブリーをDMF(5分間)およびMeOH(5分間、2分間、2分間)(各200mL)で順に洗浄し、15分間静置して空気乾燥させる。
【0131】
Fmoc発色団放出の定量的UV測定
1cm行路長のUVセルに1.2mLの20%ピペリジン/DMF溶液を入れ、これを用いて290nmの波長でのUV分光計の吸光度を0とする。ついで、3.2mLの20%ピペリジン/DMF溶液中の5.0mgのFmoc−Asp(OBut)−Pepsyn KA(0.08ミリモル/g)からなるUV標準を調製する。この標準はAbs290=0.55〜0.65(室温)を与える。ついで、マルチピン脱保護溶液のアリコートを理論的Abs290=0.6となるように適当に希釈し、この値を実際に実験測定した吸光度と比較して上記カップリング反応の有効性を示すようにする。
【0132】
アミノ酸残基の標準カップリング
カップリング反応は、ポリプロピレン96ウエルプレートの適当なウエルにカップリングの特定のラウンドの際に必要な活性化溶液のパターンを入れることにより行う。マクロクラウン標準カップリングはDMF(500μl)中で行った。
【0133】
適当なウエルへのアミノ酸残基のカップリング
マルチピンアセンブリーを乾燥させる間に、カップリングの特定のラウンドに必要な適当なNα−Fmocアミノ酸pfpエステル(各クラウンの負荷から計算して10当量)およびHOBt(10当量)を適当な容器に正確に秤量する。あるいは、適当なNα−Fmocアミノ酸(各クラウンの負荷から計算して10当量)、所望のカップリング試薬、たとえばHBTU(各クラウンの負荷から計算して9.9当量)、および活性化剤、たとえばHOBt(各クラウンの負荷から計算して9.9当量)、NMM(各クラウンの負荷から計算して19.9当量)を適当な容器に正確に秤量する。
【0134】
ついで、保護し活性化したFmocアミノ酸誘導体をDMF(各マクロクラウンについて500μl、たとえば20マクロクラウンでは20×10当量×7μモルの誘導体を10mLのDMFに溶解)に溶解する。ついで、適当な誘導体を「カップリングサイクル」の開始の用意のできた適当なウエルに分配する。標準として、カップリング反応を6時間進行させる。ついで、カップリングしたアセンブリーを以下に詳記するように洗浄した。
【0135】
カップリング後の洗浄
20%ピペリジン/DMF脱保護をカップリングサイクルの直後に行うのであれば、マルチピンアセンブリーを簡単に振盪して余分の溶媒を取り除き、MeOH(5分間)およびDMF(5分間)(各200mL)で順に洗浄し、脱保護する。マルチピンアセンブリーを貯蔵もしくはさらに反応させるのであれば、簡単な振盪についでDMF(5分間)およびMeOH(5分間、2分間、2分間)で順に洗浄することからなる完全な洗浄サイクルを行う。
【0136】
キャッピング基の付加
マルチピンアセンブリーを乾燥させる間に、適当な酸キャッピング基(各クラウンの負荷から計算して10当量)、所望のカップリング試薬、たとえばHBTU(各クラウンの負荷から計算して9.9当量)、および活性化剤、たとえばHOBt(各クラウンの負荷から計算して9.9当量)、NMM(各クラウンの負荷から計算して19.9当量)を適当な容器に正確に秤量する。ついで、酸誘導体/カップリング試薬をDMF(各マクロクラウンについて500μl、たとえば20マクロクラウンでは20×10当量の誘導体を10mLのDMFに溶解)に溶解し、5分間静置して活性化する。ついで、適当な誘導体を「キャッピングサイクル」の開始の用意のできた適当なウエルに分配する。標準として、キャッピング反応を一夜、18時間進行させる。ついで、キャッピングしたアセンブリーを上記に詳記したようにして洗浄した。
【0137】
分子−ピンアセンブリーの酸分解媒体開裂
酸媒体開裂プロトコールを換気フード(fume hood)内で厳密に行う。ポリスチレン96ウエルプレート(1mL/ウエル)にラベルを付し、最も近いmgに秤量する。ついで、適当なウエルにトリフルオロ酢酸/水(95:5、v/v、600μl)開裂溶液を、開裂すべきマルチピンアセンブリーのパターンに対応するパターンにて入れる。マルチピンアセンブリーを加え、全構築物をスズ箔で覆い、2時間静置する。ついで、マルチピンアセンブリーをトリフルオロ酢酸/水(95:5、v/v、600μl)(上記)を入れた他のポリスチレン96ウエルプレート(1mL/ウエル)に加える。
【0138】
開裂した分子の処理
ついで、一次ポリスチレン開裂プレート(2時間開裂)および二次ポリスチレンプレート(5分間洗浄)をGeneVacエバポレーターに入れ、溶媒を90分間かけて除去した(最小の乾燥速度)。二次ポリスチレンプレートの中身をアセトニトリル/水(50:50v/v/v)溶液(3×150μl)を用いて一次プレートの対応ウエルに移し、使用した二次プレートを廃棄する。アリコート(5〜20μl)を分析のために取る。プレートをスズ箔で覆い、化合物を入れたウエルの上からピンで刺し、冷蔵庫に1時間入れ、ついで凍結乾燥した。
【0139】
分子の分析および精製
アリコート(5〜20μl)を分析的HPLCおよびエレクトロスプレー−MSにより分析する。実質的に全ての場合に、粗純度はHPLCにより>90%であり、標準m/zを有する。試料を、Vydac Cを用いて半調製的逆相HPLCにより精製した。適当なフラクションをコンバインし、燒結(tared)10mL容ガラスバイアル中で凍結乾燥し、ついで再度秤量する。分子を15〜90μモルのスケールで調製し、2.0〜26.0mgの精製生成物を得た。各生成物の純度は分析的HPLCにより>95%(215nm UV検出)と確認され、エレクトロスプレー質量分析により凡その[MH]を与えた。
【0140】
構築物によるマクロクラウンの負荷
ピラノン−リンカー構築物によるマルチピンの負荷のための一般的方法
アミノ官能化DA/MDAマクロクラウン(たとえば、Chiron Mimotopes、オーストラリア、9.1μモル負荷)またはアミノ官能化HEMAギア(gears)(たとえば、Chiron Mimotopes、オーストラリア、1.3μモル負荷)を、全ての負荷およびその後の固相合成に用いる。
【0141】
ピラノン−リンカー構築物(クラウン/ギアの全表面官能化と比較して3当量)を、ジメチルホルムアミド(5mL)中の2−(1H−ベンゾトリアゾール−1−イル)−1,1,3,3−テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホスフェート(3当量)、1−ヒドロキシベンゾトリアゾール(3当量)およびN−メチルモルホリン(6当量)を用いて5分間、カルボキシル活性化する。この混合物をクラウン/ギアに加え、さらにDMFを加えて反応液の表面を覆い、混合物を一夜静置する。
標準洗浄およびFmoc脱保護の読み取り(上記手順を参照)は、典型的に、実質的に定量的な負荷を示す。
【0142】
カテプシンS、LおよびKに対するK の決定
カテプシンS(哺乳動物、マウスおよびラット)
一般的記述
アッセイは100mMリン酸ナトリウム、100mM NaCl、pH6.5(緩衝液)中、白色384ウエルプレート(Corning Costar)で行った。プレート当たり8つのインヒビターをアッセイした。
【0143】
インヒビターの希釈
インヒビターの希釈を96ウエルV底ポリプロピレンプレート(Corning Costar)で行った。100μlの緩衝液を列A、B、CおよびDのウエル2〜5および7〜12に入れた。DMSO中に10mMの各インヒビターを、ウエルの容量を緩衝液で200μlとしたときに所望の最終濃度が得られるに充分なように、ウエルA1〜D1およびA6〜D6に入れた。縦列1を緩衝液で200μlとし、吸引して混合し、ウエルに100μlを分配し、100μlを縦列2に移した。ピペットの先端を交換し、混合および移動を縦列5まで繰り返した。この操作を縦列6〜10で繰り返した。
【0144】
基質の希釈
基質の希釈を96ディープウエルポリプロピレンプレート(Beckman Coulter)で行った。280μlの緩衝液を縦列1のウエルB〜Hに入れ、2.70μlの10mM boc−Val−Leu−Lys−AMCをA1およびA2に入れた。2×250μlの緩衝液をウエルA1およびA2に加え、吸引により混合し、280μlをウエルに分配し、280μlを列Bに移した。ピペットの先端を交換し、このプロセスをプレートの列Hまで繰り返した。
【0145】
アッセイ
基質希釈プレートの縦列1をウエル当たり1μlにて列Aから開始して1つおきの列に分配した。縦列2を列Bから開始して1つおきの列に分配した。インヒビター希釈プレートの列Aをウエル当たり10μlにてA1から開始して1つおきの列および縦列に分配した。列BをA2から開始して1つおきの列および縦列に分配した。列CをB1から開始して1つおきの列および縦列に分配し、列DをB2から開始して1つおきの列および縦列に分配した。10mMの2−メルカプトエタノールを含む緩衝液中の20nMカテプシンSをウエル当たり30μl加えることによりアッセイを開始した。
データをテキストファイルで保存し、エクセルにインポートした。初期速度を線形回帰により決定し、ついでSigmaPlotを用いて競合阻害式に適合させた。
【0146】
カテプシンLおよびK
アッセイを本質的に上記と同様にして行った。カテプシンLについては、使用した緩衝液は100mM酢酸ナトリウム、1mM EDTA、pH.5.5であり、基質はD−Val−Leu−Lys−AMCを100μMの最高濃度で用いた。カテプシンKについては、使用した緩衝液は100mM MES/トリス、1mM EDTA、pH7.0であり、基質はD−Ala−Leu−Lys−AMCを250μMの最高濃度で用いた。
【0147】
カテプシンKタンパク質加水分解触媒活性の決定
上記のようにヒト組換え酵素を用いてカテプシンKの都合のよいアッセイを行った。動力学定数の決定のための標準アッセイ条件には蛍光原性のペプチド基質、典型的にはH−D−Ala−Leu−Lys−AMCを用い、1mM EDTAおよび10mM 2−メルカプトエタノールを含む100mM Mes/トリス(pH7.0)か、または5mM EDTAおよび20mMシステインを含む100mM酢酸Na(pH5.5)のいずれかで決定した。使用した酵素濃度は5nMであった。ストック基質溶液はDMSO中で10mMにて調製した。スクリーニングを60μMの一定の基質濃度で行い、詳細な動力学研究を250μMからの基質の2倍希釈で行った。アッセイでの全DMSO濃度は3%未満に保持した。アッセイは全て周囲温度にて行った。生成物の蛍光(390nmで励起、460nmで放射)のモニターは、Labsystems Fluoroskan Ascent蛍光プレートリーダーで行った。生成物の進行曲線(progress curve)をAMC生成物の生成後15分間かけて作製した。
【0148】
阻害研究
インヒビターの可能性のあるものを上記アッセイを種々の濃度の被験化合物で用いてスクリーニングする。基質およびインヒビターの緩衝溶液に酵素を加えることにより反応を開始した。K値は式1:
【数18】
Figure 2004513942
(式中、νは反応速度、Vは最大速度、Sは基質濃度、Kはミカエリス定数、Iはインヒビター濃度)により計算した。
【0149】
ファルシパイン( falcipain )2タンパク質加水分解触媒活性の決定
ファルシパイン2の生成
クローニング
デオキシオリゴヌクレオチドプライマー:
(配列番号1)5’CGCGGATCCGCCACCATGGAATTAAACAGATTTGCCGAT−3’および
(配列番号2)5’CGCGTCGACTTAATGATGATGATGATGATGTTCAATTAATGGAATGAATGCATCAGT−3’を、Sanger Centre、ケンブリッジ、英国(http://www.sanger.ac.uk/Projects/P falciparum/blast server.shtml)に寄託された配列に基づいてデザインした。これらプライマーは、現在ファルシパイン2として知られるシステイニルプロテイナーゼのcDNA配列の部分を増幅し、関連する末端クローニング酵素部位および停止コドンのすぐ上流にあるカルボキシ末端のヘキサヒスチジンコード配列を含むようにデザインした。
【0150】
上記プライマーおよび鋳型としてPlasmodium falciparumファージライブラリーDNAを用い、以下の条件でポリメラーゼ連鎖反応を行った:94℃で2分、ついで94℃で10秒を35サイクル、50℃で1分、および60℃で2分、この次に60℃で5分のインキュベーション。880bpのPCRアンプリコンを精製し、T4ポリヌクレオチドキナーゼを用いてリン酸化した。ついで、このDNAを、EcoRV開裂し脱リン酸化したBluescript IIクローニングベクターにライゲートし、DH5アルファ大腸菌に形質転換した。単離した組換え大腸菌クローン中のプラスミド挿入物のDNA配列をAmersham Megabaceシークエンシング装置を用いて決定した。真正のORFを生成するため、3方ライゲーションを行って、切断したファルシパイン2のN末端(NcoI/NdeI)、ファルシパイン2のC末端(NdeI/BamHI)およびベクターpQE−60(NcoI/BamHI)を一緒に合わせた。
【0151】
TF2.10のヌクレオチド配列(配列番号3):
CCATGGAATTAAACAGATTTGCCGATTTAACTTATCATGAATTTAAAAACAAATATCTTAGTTTAAGATCTTCAAAACCATTAAAGAATTCTAAATATTTATTAGATCAAATGAATTATGAAGAAGTTATAAAAAAATATAGAGGAGAAGAAAATTTCGATCATGCAGCTTACGACTGGAGATTACACAGTGGTGTAACACCTGTAAAGGATCAAAAAAATTGTGGATCTTGCTGGGCCTTTAGTAGTATAGGTTCCGTAGAATCACAATATGCTATCAGAAAAAATAAATTAATAACCTTAAGTGAACAAGAATTAGTAGATTGTTCATTTAAAAATTATGGTTGTAATGGAGGTCTCATTAATAATGCCTTTGAGGATATGATTGAACTTGGAGGTATATGTCCAGATGGTGATTATCCATATGTGAGTGATGCTCCAAATTTATGTAACATAGATAGATGTACTGAAAAATATGGAATCAAAAATTATTTATCCGTACCAGATAATAAATTAAAAGAAGCACTTAGATTCTTGGGACCTATTAGTATTAGTGTAGCCGTATCAGATGATTTTGCTTTTTACAAAGAAGGTATTTTCGATGGAGAATGTGGTGATGAATTAAATCATGCCGTTATGCTTGTAGGTTTTGGTATGAAAGAAATTGTTAATCCATTAACCAAGAAAGGAGAAAAACATTATTATTATATAATTAAGAACTCATGGGGACAACAATGGGGAGAAAGAGGTTTCATAAATATTGAAACAGATGAATCAGGATTAATGAGAAAATGTGGATTAGGTACTGATGCATTCATTCCATTAATTGAACATCATCATCATCATCATTAAGTCGACGCGATCGAATTCCTGCAGCCCGGGGATCC
【0152】
タンパク質のコーティング配列(配列番号4):
【化35】
Figure 2004513942
【0153】
TF2.10挿入物を制限酵素NcoIおよびBamHIを用いてpQE−60ベクターから切り出し、NcoI/BamHI切断した発現ベクターpET−11Dにライゲートし、DH5アルファ大腸菌に形質転換した。単離した大腸菌中の組換え発現プラスミド(pET−TF2.10)の存在は、プラスミドDNAの制限酵素消化物により確認した。BL21(DE3)大腸菌をpET−TF2.10で形質転換し、組換えシステイニルプロテイナーゼの発現に用いた。
【0154】
タンパク質の発現
pET−TF2.10で形質転換したBL21(DE3)大腸菌(BLTF2.10)を、100μg/mlのアンピシリンを含むルリアブロス中、200rpm、37℃にて一夜増殖させた。ついで新たな培地を接種し、1mM IPTGを用いてタンパク質発現を誘発する前に0.8のOD600nmまで増殖させた。誘発を200rpm、37℃で3時間行い、ついで細菌菌体を遠心分離により回収し、タンパク質精製を行うまで−80℃で貯蔵した。
【0155】
タンパク質の精製およびリフォールディング
250mlの培養液に相当する大腸菌菌体ペレットを可溶化緩衝液(6Mグアニジン塩酸塩、20mMトリス−HCl、250mM NaCl、20mMイミダゾール、pH8.0)中に室温にて30分間、再浮遊させることにより溶解した。12000gで4℃にて10分間遠心分離した後、透明な溶解液を1mlのニッケル−NTAアガロースに加え、室温で1時間振盪した。
【0156】
タンパク質のリフォールディング法1
ニッケル−NTAに結合したタンパク質を、6Mグアニジン塩酸塩、20mMトリス−HCl、pH8.0、250mM NaClついで8M尿素、トリス−HCl、pH8.0、500mM NaClついで8M尿素、トリス−HCl,pH8.0(30mMイミダゾールを含む)でバッチ洗浄し、1Mイミダゾールとともに8M尿素、トリス−HCl、pH8.0を用いてタンパク質の溶出を行った。ついで、溶出したタンパク質をリフォールディング緩衝液(100mMトリス−HCl、1mM EDTA、20%グリセリン、250mM L−アルギニン、1mM還元型グルタチオン、0.1mM酸化型グルタチオン、pH8.0)で100倍に希釈し、4℃で攪拌しながら一夜静置した。ついで、フィルター遠心分離かまたはニッケル−アガロースカラムを用いた再精製(透析してEDTAを除いた後)によりタンパク質を濃縮することができた。
【0157】
タンパク質のリフォールディング法2
ニッケル−NTAに結合したタンパク質を、8M尿素、トリス−HCl、500mM NaCl、pH8.0ついで8M尿素、トリス−HCl、pH8.0(20mMイミダゾールを含む)、ついで2M尿素、トリス−HCl、pH8.0でバッチ洗浄した。ついで、100mMトリス−HCl、pH8.0、250mM L−アルギニン、1mM還元型グルタチオン、0.1mM酸化型グルタミンを加えて4℃でインキュベーションすることによりタンパク質をカラム上でリフォールディングし、100mMトリス−HCl、pH8.0を0.5Mイミダゾールとともに用いてタンパク質の溶出を行った。
【0158】
タンパク質のリフォールディング法1を用い、希釈したリフォールディング酵素をフィルター遠心分離により濃縮することによって直ちに活性な(成熟)プロテイナーゼが得られた。しかしながら、この方法では自己タンパク質加水分解のために多大な酵素損失という結果となった。方法1を用いてリフォールディングしたタンパク質のニッケルカラム精製による濃縮とリフォールディング法2の使用との両者は、酵素の安定な不活性プロ形での一層多くの回収という結果となった。プロ形はまた、37℃でインキュベーションした後に活性な成熟ファルシパイン2を生成するのに用いることができた。
【0159】
ファルシパイン2の都合のよいアッセイは、上記組換え酵素を用いて行う。別法として、Sijaliら(Prot. Exp. Purif. 22 128−134, 2001)は有用なアッセイを記載している。動力学定数の決定のための標準アッセイ条件には、蛍光原性ペプチド基質、典型的にBoc−Val−Leu−Lys−AMCを用い、100mM Mes/トリス/酢酸、pH7.0(1M NaClおよび10mM 2−メルカプトエタノールを含有)かまたは100mMリン酸Na、pH5.5(1M NaClおよび10mM 2−メルカプトエタノールを含有)のいずれかで決定した。使用した酵素濃度は2nMであった。ストック基質溶液はDMSO中で10mMにて調製した。スクリーニングを80μMの一定の基質濃度で行い、詳細な動力学研究を250μMからの基質の2倍希釈で行った。アッセイでの全DMSO濃度は3%未満に保持した。アッセイは全て周囲温度にて行った。生成物の蛍光(390nmで励起、460nmで放射)のモニターは、Labsystems Fluoroskan Ascent蛍光プレートリーダーで行った。生成物の進行曲線をAMC生成物の生成後15分間かけて作製した。
【0160】
阻害研究
インヒビターの可能性のあるものを上記アッセイを種々の濃度の被験化合物で用いてスクリーニングした。基質およびインヒビターの緩衝溶液に酵素を加えることにより反応を開始した。K値は式1:
【数19】
Figure 2004513942
(式中、νは反応速度、Vは最大速度、Sは基質濃度、Kはミカエリス定数、Iはインヒビター濃度)により計算した。

Claims (20)

  1. 式IV:
    Figure 2004513942
    (式中、
    R1はR’−C(=O)−またはR’−S(=O)
    ここでR’は、
    Figure 2004513942
    (式中、X=O、S、NH、
    W、Y、Z=CH、N、
    R”=下記より選ばれる単一または複数の環置換基の組み合わせ:
    H、C1−7−アルキル、C3−6−シクロアルキル、OH、SH、アミン、ハロゲン)で示される基;
    R3=C1−7−アルキル、C2−C7アルケニル、C3−7−シクロアルキル、Ar、Ar−C1−7−アルキル;
    R4=H、C1−7−アルキル、C3−7−シクロアルキル、C2−7アルケニル、Ar、Ar−C1−7−アルキル;
    R5=C1−7−アルキル、ヒドロキシ−またはハロ−置換C1−7アルキル、ハロゲン、Ar−C1−7−アルキル、C0−3−アルキル−CONR3R4またはRiv
    ここでRiv
    Figure 2004513942
    (式中、n=1−3、m=1−3;
    、Rvi=H、C1−7−アルキル;
    A=N、CH;
    B=N、O、S、CH;
    vii=BがO、Sのときは不在;またはRvi=BがN、CHのときはH、C1−7−アルキル;
    viii=O、C1−7−アルキル);
    R6=H、C1−7−アルキル、Ar−C1−7−アルキル、C1−3−アルキル−SO−Rix、C1−3−アルキル−C(O)−NHRixまたはCHXAr(式中、RixはC1−7−アルキル、Ar−C1−7−アルキル、C3−C6−シクロアルキル))
    で示される化合物および薬理学的に許容しうるその塩。
  2. R4が水素原子である請求項1に記載の化合物。
  3. R1がR’C(O)(ここで、R’は式
    Figure 2004513942
    で示される基)である、請求項1に記載の化合物。
  4. R’が、複数の置換基で置換されたフル−3−イル、チエン−3−イル、またはフェニルである、請求項1に記載の化合物。
  5. R3が、n−ブチル、t−ブチル、3−(2,2−ジメチルプロピル)、4−(2−メチルブチル)、4−(3,3−ジメチルブチル)、4−(3,3−ジメチル−2−メチルブチル)、4−(3−メチル−2−メチルブチル)または5−(2−メチル−3−メチルペンチル)である、請求項1に記載の化合物。
  6. R3が、t−ブチル、3−(2,2−ジメチルプロピル)、または4−(3,3−ジメチル−2−メチルブチル)である、請求項5に記載の化合物。
  7. R3がC3−C6シクロアルキルである請求項1に記載の化合物。
  8. R3が、L−シクロヘキシルアラニンまたはL−シクロペンチルアラニンの側鎖である、請求項7に記載の化合物。
  9. R5が、CH、C、CHOH、CHAr、CHCONH、(CHCONH、式:
    Figure 2004513942
    で示される基である、請求項1に記載の化合物。
  10. R5が、CH、CHCH、CHCHCHまたはCHOHである、請求項1に記載の化合物。
  11. 好ましくはC4結合もまた(S)立体化学である場合にR5が(S)立体化学を有する、請求項1に記載の化合物。
  12. 好ましくはC4結合もまた(R)立体化学である場合にR5が(R)立体化学を有する、請求項1に記載の化合物。
  13. R1がR’C(O)(ここで、R’は式
    Figure 2004513942
    で示される基)であり、
    R4およびR6=H;
    R3=n−ブチル、t−ブチル、3−(2,2−ジメチルプロピル)、4−(2−メチルブチル)、4−(3,3−ジメチルブチル)、4−(3,3−ジメチル−2−メチルブチル)、4−(3−メチル−2−メチルブチル)、5−(2−メチル−3−メチルペンチル);
    R5=CH、C、CHAr、CHCONH、(CHCONH、式:
    Figure 2004513942
    で示される基である、請求項1に記載の化合物。
  14. 以下よりなる群から選ばれた化合物:
    フラン−3−カルボン酸(1S)−[3,3−ジメチル−1−(3−メチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−ブチル]−アミドフラン−3−カルボン酸(1S)−[2−シクロヘキシル−1−(3−メチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−アミド
    (1S)−N−[3,3−ジメチル−1−(3−メチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−ブチル]−ベンズアミド
    (1S)−N−[2−シクロヘキシル−1−(3−メチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−ベンズアミド
    (1S)−N−[3,3−ジメチル−1−(3−メチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−ブチル]−4−ヒドロキシ−3−メチル−ベンズアミド
    (1S)−N−[2−シクロヘキシル−1−(3−メチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−4−ヒドロキシ−3−メチル−ベンズアミド
    フラン−3−カルボン酸(1S)−[2−シクロペンチル−1−(3−メチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−アミド
    (1S)−N−[2−シクロペンチル−1−(3−メチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−ベンズアミド
    (1S)−N−[2−シクロペンチル−1−(3−メチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−4−ヒドロキシ−3−メチル−ベンズアミド
    フラン−3−カルボン酸(1S)−[3,3−ジメチル−1−(3−エチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−ブチル]−アミド
    フラン−3−カルボン酸(1S)−[2−シクロヘキシル−1−(3−エチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−アミド
    (1S)−N−[3,3−ジメチル−1−(3−エチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−ブチル]−ベンズアミド
    (1S)−N−[2−シクロヘキシル−1−(3−エチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−ベンズアミド
    (1S)−N−[3,3−ジメチル−1−(3−エチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−ブチル]−4−ヒドロキシ−3−メチル−ベンズアミド
    (1S)−N−[2−シクロヘキシル−1−(3−エチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−4−ヒドロキシ−3−メチル−ベンズアミド
    フラン−3−カルボン酸(1S)−[2−シクロペンチル−1−(3−エチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−アミド
    (1S)−N−[2−シクロペンチル−1−(3−エチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−ベンズアミド
    (1S)−N−[2−シクロペンチル−1−(3−エチル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−4−ヒドロキシ−3−メチル−ベンズアミド
    フラン−3−カルボン酸(1S)−[3,3−ジメチル−1−(3−プロピル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−ブチル]−アミド
    フラン−3−カルボン酸(1S)−[2−シクロヘキシル−1−(3−プロピル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−アミド
    (1S)−N−[3,3−ジメチル−1−(3−プロピル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−ブチル]−ベンズアミド
    (1S)−N−[2−シクロヘキシル−1−(3−プロピル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−ベンズアミド
    (1S)−N−[3,3−ジメチル−1−(3−プロピル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−ブチル]−4−ヒドロキシ−3−メチル−ベンズアミド
    (1S)−N−[2−シクロヘキシル−1−(3−プロピル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−4−ヒドロキシ−3−メチル−ベンズアミド
    フラン−3−カルボン酸(1S)−[2−シクロペンチル−1−(3−プロピル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−アミド
    (1S)−N−[2−シクロペンチル−1−(3−プロピル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−ベンズアミド
    (1S)−N−[2−シクロペンチル−1−(3−プロピル−5−オキソ−テトラヒドロ−ピラン−4−イルカルバモイル)−エチル]−4−ヒドロキシ−3−メチル−ベンズアミド
    および薬理学的に許容しうるその塩。
  15. 請求項1ないし14に記載の化合物および薬理学的に許容しうる担体を含む医薬組成物。
  16. 必要とする患者に請求項1ないし13のいずれかに記載の化合物の有効量を投与することを含む、システインプロテアーゼカテプシンSno阻害方法。
  17. 必要とする患者に請求項15に記載の組成物の有効量を投与することを含む、システインプロテアーゼカテプシンSの阻害方法。
  18. カテプシンSシステインプロテアーゼ活性の阻害によって緩解または緩和される疾患の治療用医薬の製造における請求項1ないし13のいずれかに記載の化合物の使用。
  19. 請求項1に記載の化合物の製造方法であって、適当に保護した炭水化物誘導体上の保護基を操作してアノマー位で脱酸素を行い、たとえばウィッティッヒ化学によりケトン官能基を介してR5置換基を導入し、C4第二級アルコール官能基のさらなる操作により4−アミノ基を導入して保護した4−アミノ−5−置換ピラノールを生成し、ペプチド化学を用いてアミン官能基をN伸長し、ついでR’C(=O)またはR’S(C=O)キャッピング基を付加する工程を含み、さらにN伸長および/またはキャッピングの前または後にピラノールをピラノンに酸化する工程を含むことを特徴とする方法。
  20. 請求項1に記載の化合物の製造方法であって、適当に誘導体化した3−アミノ−4−置換ラクトンのO保護した非環状カルボン酸誘導体をジアゾ化し、生成したジアゾメチルケトンを環化して保護した4−アミノ−5−置換ピラノンを生成し、ペプチド化学を用いてアミン官能基をN伸長し、ついでR’C(=O)またはR’S(C=O)キャッピング基を付加する工程を含むことを特徴とする方法。
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