JP3759602B2 - セファロマニンの酸化生成物 - Google Patents
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Description
技術分野
この発明はタキサン(taxane)誘導体に関する。さらに特定的には、この発明はセファロマニン(cephalomannine)の酸化生成物に関する。他の面において、この発明はセファロマニンからタキソール(taxol)誘導体を製造するための技術に関する。
背景技術
天然に存在しそしてTaxus brevifolia(即ち、太平洋イチイ樹木(the Pacific yew tree))および他のバイオマスから抽出される物質であるタキソール1は有意義なチューブリン(tubulin)結合を有するとして特定化されて来ており(Shiff, P.B.等によるNature第277巻第665頁〜第667頁(1979年2月)の“Promotion of Microtubule Assembly in vitro by Taxol”)そして細胞に加えられた場合に第III相治験(臨床試験)により示された細胞毒性活性を有するとして特定化されて来た。タキソールは最近、食品および薬品管理局(the Food and Drug Administration)により難治性卵巣癌の治療のために認可された。生物学的に活性なタキソール類似体がJ.Med.Chem. 1992第35巻第4230頁〜第4237頁に記載されているがしかし本発明のタキソール誘導体はそこには記載されていない。
改良された水溶性を有するタキソールの半合成誘導体であるタキソテレ(taxotere)2は第I相治験(臨床試験)においてタキソールと比較されて来た。タキソテレはチューブリン重合の促進剤としてやや高い活性があり、マウスマクロファージ様J774.2細胞においてのそしてP388マウス白血病細胞においての複製の阻止剤として1.5倍高い効能がありそしてタキソール耐性腫瘍細胞において少なくとも5倍高い効能がある(Pazdur R.等によるJournal of the National Cancer Institute 1781(1992)の“Pnase I Trial of Taxotere: Five-Day Schedule”)。タキソール1とタキソテレ2との間の構造的差は小さく(図1)、なお高められたインビトロチューブリン結合活性がタキソテレについて観察された。
したがって、全体的構造における小さい変化に基づくミクロチューブリン(microtubulin)重合活性についてのタキソール類似体の相対的効能を予言することは難しい。
キングストン(Kingston)の概説の検討(Kingston, D.G.I.によるPharmacology and Therapeutics 52第1頁〜第34頁(1991)の“The Chemistry of Taxol”)はタキソール類似体の構造−活性関係の複雑さの全体的観察を提供している。小さい構造的変化がチューブリン結合活性および細胞毒性において主要な変化を生じさせる可能性があることは明らかである。これらの変化は活性を完全に排除させることでさえ可能である。さらに治療薬剤の有効な性質を評価するときに強く考慮しなければならない大きな水溶性および低い毒性のような他の因子が存在する。
本明細書において記載される新規な合成タキソール誘導体はこれまでに記載されたことがなくそしてそのような新しい誘導体がチューブリンアセンブリ(assembly)または有利な細胞毒性を示すだろうことを示唆した文献は存在しない。
発明の開示
タキソールに類似のインビトロチューブリン結合および細胞毒性活性を示す新しい化合物がいまや発見された。新しい抗新生物(腫瘍)タキソール誘導体はセファロマニン3の側鎖のアルケン部分の選択的酸化により誘導される。セファロマニンからのこの新しいタキソール誘導体の形成は今迄に記載されたことはなくそして新しい誘導体を高い収量で提供する。
この発明の目的は例えばミクロチューブリンインビトロのアセンブリを促進することにおいてそしてB16悪性黒色腫細胞に対して細胞毒性活性において予想外に高い活性を示す新しい半合成タキソール誘導体を提供することである。
この発明の他の目的は腫瘍細胞の増殖を阻止するのに有効である製薬組成物を提供することである。
この発明の別の目的は新しいタキソール誘導体を製造するための方法を提供することである。
本発明のその他の目的および利点は以下の詳細な記載および添付図面から明らかになるだろう。
発明を実施するための最良の態様
この発明はタキソールに近接な天然類似体であるセファロマニン3を強い酸化剤、例えばオゾンで処理して良好な収量で新しい誘導体混合物を生成することに関する。セファロマニン出発物質は最近の刊行物(国際公開番号WO92/07842のRao,Koppaka V.による“Method for the Isolation and Purification of Taxane Derivatives”)において記載されているような従来の方法で単離されることが出来る。
−78℃〜室温のセファロマニンのエーテルおよび(または)炭化水素および(または)アルコール性および(または)塩素化溶媒溶液を5〜1000当量のオゾンで処理し、つぎに不活性ガスでパージすることによりα−ケト−アミド(ピルボアミド(pyruvamide))/α−ケタール−アミド誘導体混合物4a、4bの形成を生ずる(図2参照)。その転換は側鎖アルケンについて非常に選択的でありそして過剰酸化が避けられることが出来、即ち、もしチグレート(tiglate)アミド官能基(図1の化合物3のためのR参照)を完全に酸化するのに十分であり、一方では分子での他の場所の酸化をまた避ける量のオゾンが加えられるならば、環A中のテトラ置換アルケンおよび他の官能基の酸化が防止されることが出来る。正しい化学量論はオゾン発生器を較正することによりそして高圧液体クロマトグラフィ(HPLC)を用いる反応をモニターすることにより決定される。HPLCにより反応をモニターするための方法の記載は下の例の項に含まれる。
この後では4abと称される新しい合成的に変性されたタキサン(taxane)誘導体混合物は分光分析により同定された。平衡混合物の1H−NMRおよび13C−NMRスペクトルはクロロホルム−d(CDCl3)中において4:1の比で存在する4aおよび4bの両方を示す。それらの化合物がメチル−d3アルコール−d(CD3OD)中で13C−NMRにより分析される場合、その比は約1:1に変化する。CDCl3溶媒中において、195.4ppmでのケトン(6’−4a)カルボニル共鳴は102.5ppmおよび105.4ppm(4bについての2つのジアステレオ異性体)でのヘミケタール(6’−4b)炭素共鳴より約4倍大きい。CD3OD溶媒中において197.2ppmでのケトン(6’−4a)カルボニル共鳴は、97.9、101.9、104.2、105.1および106.5ppmでのケタール/ヘミケタール炭素共鳴とほぼ同じピーク高さ(非定量的13C−NMR実験)である。CD3ODにおける5つの異なるケタール/ヘミケタール炭素共鳴は4bにおいて表されるジアステレオ異性ケタール炭素、および4abの開いた形態および閉じた形態への溶媒添加に起因する。その2つの形態4aおよび4bは室温で溶液中で迅速に相互転換することがここで強調されるべきである。混合物の化学的変換に頼ることなしに一方の形態を他方の形態からそれだけ単離することは観察されなかった。
新しい合成タキサン誘導体混合物4abは他の新しいタキサン誘導体への化学的転換により同定された。粗製オゾン分解反応混合物はピリジン中で無水酢酸で処理され(図3参照)で図示される2種の化合物(5および6)を生成した。図示されるように両方の化合物において、2’−OHがアセチル化され、その結果出発物質(4ab)についての開いた形態および閉じた形態の間の平衡は不可能である。同様な結果がピリジン中の塩化トリエチルシリルを用いてのシリル化の際に観察された(図4参照)。トリエチルシリル誘導体7は2’−OHが封鎖されているので環化出来ない。本明細書にて記載された化合物のすべては分光学的技術によって同定された(合成法および特徴付けデータについて下の表題の例の項参照)。
新しい合成タキサン誘導体混合物4abは異なる出発物質からの有機化学合成の追加の方法により合成された。図5において示されるようにジオール8は確立された方法論を用いてセファロマニンのジヒドロキシル化を経て手に入れることが出来る(Kingston,D.G.I. 等によるJournal of Natural Products第55巻第259頁〜第261頁(1992)の“Modified Taxols 7.A Method for the Separation of Taxols and Cephalomannine”)。ジオール8が過沃素酸ナトリウムで処理される場合、(環化形態の4bと平衡において)予期された化合物4aが非常に良好な収量で形成される。8の側鎖部分に類似のビシナルジオール官能基の酸化性開裂は、4aのケトアミド基に類似のカルボニル化合物を生成することが知られている(SklarzB.によるQuarterly Reviews第3頁〜第28頁(1967)の“Organic Chemistry of Periodates”)。本明細書で記載される方法論は4abの他の構成の証明である。図5において示される合成方法は、オゾンをセファロマニンと反応させることからの生成物混合物(図2参照)と同一のスペクトルおよびクロマトグラフィ分析を有する生成物混合物を提供する。
化合物8におけるジオール官能基の開裂は有効量の酸化剤を用いることにより達成される。有効な酸化剤は過沃素酸およびその塩、四酢酸鉛、ビスマス酸ナトリウム、過沃素酸テトラブチルアンモニウム、二酸化マンガン、クロロクロム酸ピリジニウム及びマンガン酸カリウムを包含するが、しかしそれらに限定されない。列挙された酸化剤は酸化工程を行うことにおける有効性に従って階級付けされない。種々の可能な酸化剤の相対的な有効性は使用される濃度および反応の他の条件に従って左右される。
新しい合成タキサン誘導体混合物4abはまた図5において示される二工程方法についての変更により合成されることが出来る。図6において示されるとおり、二相溶媒システム中の化合物3を過沃素酸ナトリウムおよび三塩化ルテニウム触媒で処理することにより4abに同一のクロマトグラフィおよびスペクトル(紫外線)特徴を有する混合物を生ずる。3の側鎖部分に類似な内部アルケン官能基の過沃素酸ナトリウム/三塩化ルテニウム酸化性開裂は、4aのケトアミド基に類似のカルボニル化合物を生成することが知られている(Carlsen, P.H.J. 等による、J.Org.Chem.第3936頁〜第3938頁(1981)の“A Greately Improved Procedure for Ruthenium Tetraoxide CatalyzedOxidations of Organic Compounds”)。同様な方法で、過沃素酸塩又はヒドロペルオキシド類のような酸化剤と組み合わせて使用される場合にジオール酸化が可能である他の遷移金属触媒は、セファロマニンの側鎖のアルケン部分の酸化性開裂のために使用されることが出来る。本明細書で記載される三塩化ルテニウム/過沃素酸塩酸化方法論は4abの他の構成の証明を構成しそしてセファロマニン3からの4abの合成のための第3の酸化方法を提供する。
新しい化合物混合物4abはインビトロ試験で良好なチューブリン結合および細胞毒性活性を示す。そのインビトロ試験結果はタキソールについての結果に匹敵出来る。本明細書に記載されるセファロマニンおよび合成誘導体についてのチューブリン結合および細胞毒性のデータは比較のために包含される。チューブリン試験はHimesにより記載されたとおりにして正確に行われた(Georg,G.I.等によるJ.Med.Chem.第35巻第4230頁(1992)の“Synthesis of Biologically Active Tacxol Analogues with Modified Phenylisoserine Side Chains”)。そのデータについては表1参照。タキソールは参考のために表1に包含された。さらに各々のサンプルは、その欄、即ち(チューブリンアセンブリについての)ED50/ED50タキソールおよび(B16増殖についての)ED50/ED50タキソールにおいてタキソールと比較される:タキソールはこれらの欄において約1の値を示す。これらの欄において、1より小さい数はタキソールより大きい活性を示す。これらの欄において1より大きい数はタキソールより低い活性を示す。試験における誤差は、±10〜20%であるように思われる。データは、α−ケトアミド−タキサン混合物4abがインビトロチューブリンアセンブリおよびB16増殖試験においてタキソールに匹敵出来るかまたはより優れている活性を有することを明らかに示している。これらの試験は癌の治療のためのタキソール誘導体の有力な効能を測定するためにこの分野における実験者に用いられて来て且つ信頼されて来た。表1におけるデータはまた構造的に類似なタキサン化合物間の活性における劇的な差を示す:例えば化合物4ab、3および8についてのデータ参照。
新しいタキソール誘導体についての合成、同定、およびインビトロ試験方法は以下の例により例示される。
例:
化学
使用された全ての溶媒および化学剤は、使用されるまえに蒸留されたピリジンおよび無水酢酸以外は製造者から受け取ったとおりのそのまま使用された。反応は0.20mmのE.M. Industriesシリカゲル60(アルミニウム支持体)シリカゲルプレートを用いての薄層クロマトグラフィ(“TLC”)によりモニターされた。反応はまた高圧液体クロマトグラフィ(“HPLC”)によりモニターされた。HPLC分析のために粗製反応混合物の分別部分が3μlマイクロピペットを用いて反応器から取り出され、そして(差し込みを有する)HPLCサンプル小瓶中で200μlに希釈された。HPLC装置はモデルL−6200ポンブ、モデルAS−4000またはL−3000UV/VIS/DAD検出器(Hitachi Instruments, Inc.)からなる。その装置は40Mハードドライブを有するNEC 286コンピューターおよびLab Manager HPLCソフトウェア(Hitachi Instruments, Inc.)を備えていた。使用されたHPLCカラムは、5μmジフェニル物質(Supelco, Inc.)を詰めた4.6mmx250mmのフェニルカラム;4.6mmx250mmの5μm,60オングストロームペンタフルオロフェニル(PFP)カラム(ES Industries);および4.6mmx250mmのフェニルガードカラム(Jones Chromatography)を含んだ。使用されたオゾン発生器は、75ボルト、60ヘルツ電流、5.5psig圧力および2.2mg/秒でのオゾン濃度を分配する2SLMPの流れの操作性を有するPolymetrics Laboratory Ozonator T−816であった。オゾンの流れは製造者により記載された方法を用いて較正された。フラッシュクロマトグラフィのためのシリカゲル(230〜400メッシュ)はScientific Productsにより供給された。参照のために残留非重水素化NMR溶媒を用いるテトラメチルシランに対してppmで報告された化学シフトに関する1Hおよび13CNMRスペクトルのために、Bruker WP−270及びACE−300、Varian Gemini 400およびJEOL FX90Q分光計が用いられた。収量は、クロマトグラフィ的に純粋な化合物を参照しておりそして最適化されない。生成物の純度は、他のように述べない限り、分光測光的均質性の基準にもとづいて90%より大であると判断された。質量スペクトルはVG Analitical 2−SE高視野質量分光計を用いるM-Scan Inc.で測定された。分光分析はXAD-Plus顕微鏡を備えたAnalect Diamond-20 FTIRを用いて測定された。その器具は200Mハードドライブを有するACR Advanced Logic Research 486コンピューターおよびAnalect FX 80ソフトウェアパッケージを備えていた。
例 1:
α−ケトアミド 4a
CHCl3(5ml)中に溶解したセファロマニン3(178mg)を室温で90秒間オゾン(2.2mg/秒)で処理し、次に蒸発させて定量的収量の異性体混合物4abを得た。その主要な異性体についての共鳴が挙げられる。
CDCl3中の少量の異性体(4bの2種のジアステレオ異性体の炭素6’)についての13C−NMRスペクトルにおける識別(診断、diagnostic)シグナルは、102.52および105.35ppmである。4aおよび4bの両方への溶媒添加(CD3OD)を包含する、4abについてのCD3OD中の識別(診断)シグナルは炭素6’について97.9、101.9、104.2、105.1および197.2ppmである。
質量スペクトル(FAB,グリセロール/チオグリセロールマトリックス)m/z 821(M+1)+。
例 2:
2’−アセチル−α−ケトアミド5および2’,7−ビス(アセチル)−α−ケトアミド6
CH2Cl2(4ml)中のセファロマニン3(320mg)を205秒間オゾン(2.2mg/秒)で処理し、窒素でパージしそして蒸発乾燥させた。CH2Cl2(1.5ml)中の酸化されたセファロマニンを0℃に冷却し、無水酢酸(0.145ml)およびピリジン(0.156ml)を順次加えた。反応混合物を2時間0℃でかき混ぜ、次に室温で追加の21時間かき混ぜた。塩化メチレンで希釈後、その混合物を3N HCl(3x)、飽和NaHCO3および塩水で洗浄した。溶液をMgSO4上で乾燥しそして蒸発させた。シリカゲル上のフラッシュクロマトグラフィ(45/55、55/45、75/25の酢酸エチル/ヘキサン)は2種の生成物を提供した。第1は5に相当する191mg(58%、白色、Rf=0.16、50/50酢酸エチル/ヘキサン)であった。
質量スペクトル(FAB、m−ニトロベンジルアルコールマトリックス)m/z863(M+1)+ 第2は6に相当する98mg(28%、白色、Rf=0.34、50/50の酢酸エチル/ヘキサン)であった。
質量スペクトル(FAB、m−ニトロベンジルアルコールマトリックス)m/z905(M+1)+
例 3:
2’,7−ビス(トリエチルシリル)−α−ケトアミド7
ピリジン(4.6ml)中に溶解したα−ケトアミド4a(75.5mg)に塩化トリエチルシリル(0.31ml)を加えた。反応混合物を22時間室温で混合し、次にCH2Cl2で希釈した。有機相を3N HCl(2x)、飽和NaHCO3および塩水で順次洗浄した。次にそれをMgSO4上で乾燥しそして蒸発させて固体にした。シリカゲル上のフラッシュクロマトグラフィ(25/75の酢酸エチル/ヘキサン)は39mg(41%)の白色固体(Rf=0.24、25/75の酢酸エチル/ヘキサン)を提供した。
質量スペクトル(FAB、m−ニトロベンジルアルコールマトリックス)m/z1049(M+1)+
例 4:
セファロマニンジオール8
セファロマニン3をキングストン(Kingston)により記載されたとおりにして酸化した(化学量論反応)(Kingston,D.G.I. 等によるJournal of Natural Products第55巻、第259頁〜第261頁(1992)の“Modified Taxols 7. A Method For The Separation of Taxol And Cephalomannine”)。その分光測光分析はキングストンの報告した値に相当する。
例 5:
ジオール8からのα−ケトアミド4a
ジオール8(79mg)をTHF(0.400ml)中に溶解し、そして水(0.342ml)およびNaIO4(59mg)を加えた。5分間かき混ぜた後に、白色沈殿が現れそして20時間の反応時間の後に、HPLCによる分析は反応が完了したことを示した。それを回転蒸発器により蒸発させ、EtOAc/水で元の状態に戻し、そして分離した。水性層をEtOAcで再び抽出しそして合併した有機液を飽和Na2SO3及び塩水で洗浄した。混合物をMgSO4上で乾燥しそして蒸発させて62mg(83%)の白色固体を生成した。このサンプルについてのデータ(1H−NHR、13C−NMR、IRおよびFAB−MS)はセファロマニンのオゾン分解により造られた化合物4abについてのデータ(例1参照)と正確に合致した。
例 6:
RuCl 3 /過沃素酸塩酸化によるセファロマニン3からのα−ケトアミド4a
セファロマニン3(24.6mg)を四塩化炭素(0.06ml)、アセトニトリル(0.06ml)および水(0.092ml)に溶解した。この二相混合物にNaIO4(26.3mg、4.1当量)および三塩化ルテニウム(0.15mg;2.2モル%)を加えた。5分間かき混ぜた後に、赤色/褐色沈殿物が現れそして1時間後に反応をストップさせた。それを塩化メチレンで整え、塩水で洗浄しそして無水MgSO4上で乾燥した。濃縮して淡黄色固体にした後に、サンプルをHPLCにより分析した。サンプルの保持時間、ピーク形状およびUVスペクトルが4abの以前に造られていたサンプルと比較された。このサンプルについてのデータはセファロマニンのオゾン分解により造られた化合物4abについてのデータ(例1参照)と正確に合致した。
例 7:
生物学的試験:B16悪性黒色腫細胞増殖
7.5x104細胞/井戸状くぼみ(ウエル)で、24−ウエルのプレートに細胞を種付けしそして5.5%CO2の97%湿度の雰囲気中で24時間37℃で、10%子牛血清含有Dulbeccoの修正最小必須培地(MEM)にて増殖させた。培地は次にタキソールまたはその誘導体を含有しそしてタキソールおよび他の誘導体について7.5x10-9M〜1x10-7の範囲の濃度にDMSO中に溶解された新しい培地と取り換えた。細胞培地におけるDMSOの最終濃度は0.5%またはそれ以下であった。この量のDMSOは対照実験から測定されたときに細胞増殖に何らの影響も有しなかった。40時間後、細胞をトリプシン処理により解離・離散させそしてCoulterカウンターで計数した。
チューブリン製造およびアセンブリ
微小管結合たんぱく質から遊離したチューブリンを以前に記載されたとおりにして牛の悩から精製した(Algaier, J.:Himes, R.H.によるBiochim. Biophys. Acta第954巻第235頁〜第243頁(1988)の“The Effect of Dimethyl Sulfoxide on the Kinetics of Tubulin Assembly”)。そのアセンブリ反応はタキソールまたはタキソール類似体及び0.5mMのGTPの存在下に1mg/ml(10μM)の蛋白質濃度でPEM緩衝液(0.1MのPIPES(ピペス)、pH6.9、1mMのEGTA及び1mMのMgSO4)中で37℃で行った。反応は350nmでの見掛けの吸光度での増加によりモニターされた。
a:メタノール(0.5ml)を各々の小瓶に加えた。吸光係数から濃度が測定された(吸光度は227nmでのメタノール中の1%重量/容量(mg/ml)溶液のものである)。
b:1mg/mlでのチューブリンは0.5mlのPEM緩衝液(0.1MのPIPES(ピペス)、1mMのEGTA、1mMのMgSO4、pH6.9)中で15分間37℃で種々の濃度の化合物でインキュベートされた。サンプルは遠心分離されそして上澄み液上の蛋白質濃度が測定された。
c:B16悪性黒色腫細胞は37℃で40時間の間種々の濃度の化合物でインキュベートされた。
d:50%だけ上澄み液蛋白質濃度を減少させるng/mlでの濃度。
e:対照に比較して50%だけ細胞の数を減少させるng/mlでの濃度。
f:50%阻害を達成することなしに用いられた最高濃度。
g:アセンブリ検定試験においてタキソールについてのED50は0.85μg/mlであった。B16検定試験において、それは22.7ng/mlであった。
h:アセンブリ検定試験においてタキソールについてのED50は0.854μg/mlであった。B16検定試験についてそれは22.5ng/mlであった。
i:アセンブリ検定試験においてタキソールについてのED50は0.97μg/mlであった。B16検定試験においてそれは22.7ng/mlであった。
j:50%阻害を達成することなしに用いられた最も高い濃度は854ng/mlであった。
この発明はタキサン(taxane)誘導体に関する。さらに特定的には、この発明はセファロマニン(cephalomannine)の酸化生成物に関する。他の面において、この発明はセファロマニンからタキソール(taxol)誘導体を製造するための技術に関する。
背景技術
天然に存在しそしてTaxus brevifolia(即ち、太平洋イチイ樹木(the Pacific yew tree))および他のバイオマスから抽出される物質であるタキソール1は有意義なチューブリン(tubulin)結合を有するとして特定化されて来ており(Shiff, P.B.等によるNature第277巻第665頁〜第667頁(1979年2月)の“Promotion of Microtubule Assembly in vitro by Taxol”)そして細胞に加えられた場合に第III相治験(臨床試験)により示された細胞毒性活性を有するとして特定化されて来た。タキソールは最近、食品および薬品管理局(the Food and Drug Administration)により難治性卵巣癌の治療のために認可された。生物学的に活性なタキソール類似体がJ.Med.Chem. 1992第35巻第4230頁〜第4237頁に記載されているがしかし本発明のタキソール誘導体はそこには記載されていない。
改良された水溶性を有するタキソールの半合成誘導体であるタキソテレ(taxotere)2は第I相治験(臨床試験)においてタキソールと比較されて来た。タキソテレはチューブリン重合の促進剤としてやや高い活性があり、マウスマクロファージ様J774.2細胞においてのそしてP388マウス白血病細胞においての複製の阻止剤として1.5倍高い効能がありそしてタキソール耐性腫瘍細胞において少なくとも5倍高い効能がある(Pazdur R.等によるJournal of the National Cancer Institute 1781(1992)の“Pnase I Trial of Taxotere: Five-Day Schedule”)。タキソール1とタキソテレ2との間の構造的差は小さく(図1)、なお高められたインビトロチューブリン結合活性がタキソテレについて観察された。
したがって、全体的構造における小さい変化に基づくミクロチューブリン(microtubulin)重合活性についてのタキソール類似体の相対的効能を予言することは難しい。
キングストン(Kingston)の概説の検討(Kingston, D.G.I.によるPharmacology and Therapeutics 52第1頁〜第34頁(1991)の“The Chemistry of Taxol”)はタキソール類似体の構造−活性関係の複雑さの全体的観察を提供している。小さい構造的変化がチューブリン結合活性および細胞毒性において主要な変化を生じさせる可能性があることは明らかである。これらの変化は活性を完全に排除させることでさえ可能である。さらに治療薬剤の有効な性質を評価するときに強く考慮しなければならない大きな水溶性および低い毒性のような他の因子が存在する。
本明細書において記載される新規な合成タキソール誘導体はこれまでに記載されたことがなくそしてそのような新しい誘導体がチューブリンアセンブリ(assembly)または有利な細胞毒性を示すだろうことを示唆した文献は存在しない。
発明の開示
タキソールに類似のインビトロチューブリン結合および細胞毒性活性を示す新しい化合物がいまや発見された。新しい抗新生物(腫瘍)タキソール誘導体はセファロマニン3の側鎖のアルケン部分の選択的酸化により誘導される。セファロマニンからのこの新しいタキソール誘導体の形成は今迄に記載されたことはなくそして新しい誘導体を高い収量で提供する。
この発明の目的は例えばミクロチューブリンインビトロのアセンブリを促進することにおいてそしてB16悪性黒色腫細胞に対して細胞毒性活性において予想外に高い活性を示す新しい半合成タキソール誘導体を提供することである。
この発明の他の目的は腫瘍細胞の増殖を阻止するのに有効である製薬組成物を提供することである。
この発明の別の目的は新しいタキソール誘導体を製造するための方法を提供することである。
本発明のその他の目的および利点は以下の詳細な記載および添付図面から明らかになるだろう。
発明を実施するための最良の態様
この発明はタキソールに近接な天然類似体であるセファロマニン3を強い酸化剤、例えばオゾンで処理して良好な収量で新しい誘導体混合物を生成することに関する。セファロマニン出発物質は最近の刊行物(国際公開番号WO92/07842のRao,Koppaka V.による“Method for the Isolation and Purification of Taxane Derivatives”)において記載されているような従来の方法で単離されることが出来る。
−78℃〜室温のセファロマニンのエーテルおよび(または)炭化水素および(または)アルコール性および(または)塩素化溶媒溶液を5〜1000当量のオゾンで処理し、つぎに不活性ガスでパージすることによりα−ケト−アミド(ピルボアミド(pyruvamide))/α−ケタール−アミド誘導体混合物4a、4bの形成を生ずる(図2参照)。その転換は側鎖アルケンについて非常に選択的でありそして過剰酸化が避けられることが出来、即ち、もしチグレート(tiglate)アミド官能基(図1の化合物3のためのR参照)を完全に酸化するのに十分であり、一方では分子での他の場所の酸化をまた避ける量のオゾンが加えられるならば、環A中のテトラ置換アルケンおよび他の官能基の酸化が防止されることが出来る。正しい化学量論はオゾン発生器を較正することによりそして高圧液体クロマトグラフィ(HPLC)を用いる反応をモニターすることにより決定される。HPLCにより反応をモニターするための方法の記載は下の例の項に含まれる。
この後では4abと称される新しい合成的に変性されたタキサン(taxane)誘導体混合物は分光分析により同定された。平衡混合物の1H−NMRおよび13C−NMRスペクトルはクロロホルム−d(CDCl3)中において4:1の比で存在する4aおよび4bの両方を示す。それらの化合物がメチル−d3アルコール−d(CD3OD)中で13C−NMRにより分析される場合、その比は約1:1に変化する。CDCl3溶媒中において、195.4ppmでのケトン(6’−4a)カルボニル共鳴は102.5ppmおよび105.4ppm(4bについての2つのジアステレオ異性体)でのヘミケタール(6’−4b)炭素共鳴より約4倍大きい。CD3OD溶媒中において197.2ppmでのケトン(6’−4a)カルボニル共鳴は、97.9、101.9、104.2、105.1および106.5ppmでのケタール/ヘミケタール炭素共鳴とほぼ同じピーク高さ(非定量的13C−NMR実験)である。CD3ODにおける5つの異なるケタール/ヘミケタール炭素共鳴は4bにおいて表されるジアステレオ異性ケタール炭素、および4abの開いた形態および閉じた形態への溶媒添加に起因する。その2つの形態4aおよび4bは室温で溶液中で迅速に相互転換することがここで強調されるべきである。混合物の化学的変換に頼ることなしに一方の形態を他方の形態からそれだけ単離することは観察されなかった。
新しい合成タキサン誘導体混合物4abは他の新しいタキサン誘導体への化学的転換により同定された。粗製オゾン分解反応混合物はピリジン中で無水酢酸で処理され(図3参照)で図示される2種の化合物(5および6)を生成した。図示されるように両方の化合物において、2’−OHがアセチル化され、その結果出発物質(4ab)についての開いた形態および閉じた形態の間の平衡は不可能である。同様な結果がピリジン中の塩化トリエチルシリルを用いてのシリル化の際に観察された(図4参照)。トリエチルシリル誘導体7は2’−OHが封鎖されているので環化出来ない。本明細書にて記載された化合物のすべては分光学的技術によって同定された(合成法および特徴付けデータについて下の表題の例の項参照)。
新しい合成タキサン誘導体混合物4abは異なる出発物質からの有機化学合成の追加の方法により合成された。図5において示されるようにジオール8は確立された方法論を用いてセファロマニンのジヒドロキシル化を経て手に入れることが出来る(Kingston,D.G.I. 等によるJournal of Natural Products第55巻第259頁〜第261頁(1992)の“Modified Taxols 7.A Method for the Separation of Taxols and Cephalomannine”)。ジオール8が過沃素酸ナトリウムで処理される場合、(環化形態の4bと平衡において)予期された化合物4aが非常に良好な収量で形成される。8の側鎖部分に類似のビシナルジオール官能基の酸化性開裂は、4aのケトアミド基に類似のカルボニル化合物を生成することが知られている(SklarzB.によるQuarterly Reviews第3頁〜第28頁(1967)の“Organic Chemistry of Periodates”)。本明細書で記載される方法論は4abの他の構成の証明である。図5において示される合成方法は、オゾンをセファロマニンと反応させることからの生成物混合物(図2参照)と同一のスペクトルおよびクロマトグラフィ分析を有する生成物混合物を提供する。
化合物8におけるジオール官能基の開裂は有効量の酸化剤を用いることにより達成される。有効な酸化剤は過沃素酸およびその塩、四酢酸鉛、ビスマス酸ナトリウム、過沃素酸テトラブチルアンモニウム、二酸化マンガン、クロロクロム酸ピリジニウム及びマンガン酸カリウムを包含するが、しかしそれらに限定されない。列挙された酸化剤は酸化工程を行うことにおける有効性に従って階級付けされない。種々の可能な酸化剤の相対的な有効性は使用される濃度および反応の他の条件に従って左右される。
新しい合成タキサン誘導体混合物4abはまた図5において示される二工程方法についての変更により合成されることが出来る。図6において示されるとおり、二相溶媒システム中の化合物3を過沃素酸ナトリウムおよび三塩化ルテニウム触媒で処理することにより4abに同一のクロマトグラフィおよびスペクトル(紫外線)特徴を有する混合物を生ずる。3の側鎖部分に類似な内部アルケン官能基の過沃素酸ナトリウム/三塩化ルテニウム酸化性開裂は、4aのケトアミド基に類似のカルボニル化合物を生成することが知られている(Carlsen, P.H.J. 等による、J.Org.Chem.第3936頁〜第3938頁(1981)の“A Greately Improved Procedure for Ruthenium Tetraoxide CatalyzedOxidations of Organic Compounds”)。同様な方法で、過沃素酸塩又はヒドロペルオキシド類のような酸化剤と組み合わせて使用される場合にジオール酸化が可能である他の遷移金属触媒は、セファロマニンの側鎖のアルケン部分の酸化性開裂のために使用されることが出来る。本明細書で記載される三塩化ルテニウム/過沃素酸塩酸化方法論は4abの他の構成の証明を構成しそしてセファロマニン3からの4abの合成のための第3の酸化方法を提供する。
新しい化合物混合物4abはインビトロ試験で良好なチューブリン結合および細胞毒性活性を示す。そのインビトロ試験結果はタキソールについての結果に匹敵出来る。本明細書に記載されるセファロマニンおよび合成誘導体についてのチューブリン結合および細胞毒性のデータは比較のために包含される。チューブリン試験はHimesにより記載されたとおりにして正確に行われた(Georg,G.I.等によるJ.Med.Chem.第35巻第4230頁(1992)の“Synthesis of Biologically Active Tacxol Analogues with Modified Phenylisoserine Side Chains”)。そのデータについては表1参照。タキソールは参考のために表1に包含された。さらに各々のサンプルは、その欄、即ち(チューブリンアセンブリについての)ED50/ED50タキソールおよび(B16増殖についての)ED50/ED50タキソールにおいてタキソールと比較される:タキソールはこれらの欄において約1の値を示す。これらの欄において、1より小さい数はタキソールより大きい活性を示す。これらの欄において1より大きい数はタキソールより低い活性を示す。試験における誤差は、±10〜20%であるように思われる。データは、α−ケトアミド−タキサン混合物4abがインビトロチューブリンアセンブリおよびB16増殖試験においてタキソールに匹敵出来るかまたはより優れている活性を有することを明らかに示している。これらの試験は癌の治療のためのタキソール誘導体の有力な効能を測定するためにこの分野における実験者に用いられて来て且つ信頼されて来た。表1におけるデータはまた構造的に類似なタキサン化合物間の活性における劇的な差を示す:例えば化合物4ab、3および8についてのデータ参照。
新しいタキソール誘導体についての合成、同定、およびインビトロ試験方法は以下の例により例示される。
例:
化学
使用された全ての溶媒および化学剤は、使用されるまえに蒸留されたピリジンおよび無水酢酸以外は製造者から受け取ったとおりのそのまま使用された。反応は0.20mmのE.M. Industriesシリカゲル60(アルミニウム支持体)シリカゲルプレートを用いての薄層クロマトグラフィ(“TLC”)によりモニターされた。反応はまた高圧液体クロマトグラフィ(“HPLC”)によりモニターされた。HPLC分析のために粗製反応混合物の分別部分が3μlマイクロピペットを用いて反応器から取り出され、そして(差し込みを有する)HPLCサンプル小瓶中で200μlに希釈された。HPLC装置はモデルL−6200ポンブ、モデルAS−4000またはL−3000UV/VIS/DAD検出器(Hitachi Instruments, Inc.)からなる。その装置は40Mハードドライブを有するNEC 286コンピューターおよびLab Manager HPLCソフトウェア(Hitachi Instruments, Inc.)を備えていた。使用されたHPLCカラムは、5μmジフェニル物質(Supelco, Inc.)を詰めた4.6mmx250mmのフェニルカラム;4.6mmx250mmの5μm,60オングストロームペンタフルオロフェニル(PFP)カラム(ES Industries);および4.6mmx250mmのフェニルガードカラム(Jones Chromatography)を含んだ。使用されたオゾン発生器は、75ボルト、60ヘルツ電流、5.5psig圧力および2.2mg/秒でのオゾン濃度を分配する2SLMPの流れの操作性を有するPolymetrics Laboratory Ozonator T−816であった。オゾンの流れは製造者により記載された方法を用いて較正された。フラッシュクロマトグラフィのためのシリカゲル(230〜400メッシュ)はScientific Productsにより供給された。参照のために残留非重水素化NMR溶媒を用いるテトラメチルシランに対してppmで報告された化学シフトに関する1Hおよび13CNMRスペクトルのために、Bruker WP−270及びACE−300、Varian Gemini 400およびJEOL FX90Q分光計が用いられた。収量は、クロマトグラフィ的に純粋な化合物を参照しておりそして最適化されない。生成物の純度は、他のように述べない限り、分光測光的均質性の基準にもとづいて90%より大であると判断された。質量スペクトルはVG Analitical 2−SE高視野質量分光計を用いるM-Scan Inc.で測定された。分光分析はXAD-Plus顕微鏡を備えたAnalect Diamond-20 FTIRを用いて測定された。その器具は200Mハードドライブを有するACR Advanced Logic Research 486コンピューターおよびAnalect FX 80ソフトウェアパッケージを備えていた。
例 1:
α−ケトアミド 4a
CHCl3(5ml)中に溶解したセファロマニン3(178mg)を室温で90秒間オゾン(2.2mg/秒)で処理し、次に蒸発させて定量的収量の異性体混合物4abを得た。その主要な異性体についての共鳴が挙げられる。
CDCl3中の少量の異性体(4bの2種のジアステレオ異性体の炭素6’)についての13C−NMRスペクトルにおける識別(診断、diagnostic)シグナルは、102.52および105.35ppmである。4aおよび4bの両方への溶媒添加(CD3OD)を包含する、4abについてのCD3OD中の識別(診断)シグナルは炭素6’について97.9、101.9、104.2、105.1および197.2ppmである。
質量スペクトル(FAB,グリセロール/チオグリセロールマトリックス)m/z 821(M+1)+。
例 2:
2’−アセチル−α−ケトアミド5および2’,7−ビス(アセチル)−α−ケトアミド6
CH2Cl2(4ml)中のセファロマニン3(320mg)を205秒間オゾン(2.2mg/秒)で処理し、窒素でパージしそして蒸発乾燥させた。CH2Cl2(1.5ml)中の酸化されたセファロマニンを0℃に冷却し、無水酢酸(0.145ml)およびピリジン(0.156ml)を順次加えた。反応混合物を2時間0℃でかき混ぜ、次に室温で追加の21時間かき混ぜた。塩化メチレンで希釈後、その混合物を3N HCl(3x)、飽和NaHCO3および塩水で洗浄した。溶液をMgSO4上で乾燥しそして蒸発させた。シリカゲル上のフラッシュクロマトグラフィ(45/55、55/45、75/25の酢酸エチル/ヘキサン)は2種の生成物を提供した。第1は5に相当する191mg(58%、白色、Rf=0.16、50/50酢酸エチル/ヘキサン)であった。
質量スペクトル(FAB、m−ニトロベンジルアルコールマトリックス)m/z863(M+1)+ 第2は6に相当する98mg(28%、白色、Rf=0.34、50/50の酢酸エチル/ヘキサン)であった。
質量スペクトル(FAB、m−ニトロベンジルアルコールマトリックス)m/z905(M+1)+
例 3:
2’,7−ビス(トリエチルシリル)−α−ケトアミド7
ピリジン(4.6ml)中に溶解したα−ケトアミド4a(75.5mg)に塩化トリエチルシリル(0.31ml)を加えた。反応混合物を22時間室温で混合し、次にCH2Cl2で希釈した。有機相を3N HCl(2x)、飽和NaHCO3および塩水で順次洗浄した。次にそれをMgSO4上で乾燥しそして蒸発させて固体にした。シリカゲル上のフラッシュクロマトグラフィ(25/75の酢酸エチル/ヘキサン)は39mg(41%)の白色固体(Rf=0.24、25/75の酢酸エチル/ヘキサン)を提供した。
質量スペクトル(FAB、m−ニトロベンジルアルコールマトリックス)m/z1049(M+1)+
例 4:
セファロマニンジオール8
セファロマニン3をキングストン(Kingston)により記載されたとおりにして酸化した(化学量論反応)(Kingston,D.G.I. 等によるJournal of Natural Products第55巻、第259頁〜第261頁(1992)の“Modified Taxols 7. A Method For The Separation of Taxol And Cephalomannine”)。その分光測光分析はキングストンの報告した値に相当する。
例 5:
ジオール8からのα−ケトアミド4a
ジオール8(79mg)をTHF(0.400ml)中に溶解し、そして水(0.342ml)およびNaIO4(59mg)を加えた。5分間かき混ぜた後に、白色沈殿が現れそして20時間の反応時間の後に、HPLCによる分析は反応が完了したことを示した。それを回転蒸発器により蒸発させ、EtOAc/水で元の状態に戻し、そして分離した。水性層をEtOAcで再び抽出しそして合併した有機液を飽和Na2SO3及び塩水で洗浄した。混合物をMgSO4上で乾燥しそして蒸発させて62mg(83%)の白色固体を生成した。このサンプルについてのデータ(1H−NHR、13C−NMR、IRおよびFAB−MS)はセファロマニンのオゾン分解により造られた化合物4abについてのデータ(例1参照)と正確に合致した。
例 6:
RuCl 3 /過沃素酸塩酸化によるセファロマニン3からのα−ケトアミド4a
セファロマニン3(24.6mg)を四塩化炭素(0.06ml)、アセトニトリル(0.06ml)および水(0.092ml)に溶解した。この二相混合物にNaIO4(26.3mg、4.1当量)および三塩化ルテニウム(0.15mg;2.2モル%)を加えた。5分間かき混ぜた後に、赤色/褐色沈殿物が現れそして1時間後に反応をストップさせた。それを塩化メチレンで整え、塩水で洗浄しそして無水MgSO4上で乾燥した。濃縮して淡黄色固体にした後に、サンプルをHPLCにより分析した。サンプルの保持時間、ピーク形状およびUVスペクトルが4abの以前に造られていたサンプルと比較された。このサンプルについてのデータはセファロマニンのオゾン分解により造られた化合物4abについてのデータ(例1参照)と正確に合致した。
例 7:
生物学的試験:B16悪性黒色腫細胞増殖
7.5x104細胞/井戸状くぼみ(ウエル)で、24−ウエルのプレートに細胞を種付けしそして5.5%CO2の97%湿度の雰囲気中で24時間37℃で、10%子牛血清含有Dulbeccoの修正最小必須培地(MEM)にて増殖させた。培地は次にタキソールまたはその誘導体を含有しそしてタキソールおよび他の誘導体について7.5x10-9M〜1x10-7の範囲の濃度にDMSO中に溶解された新しい培地と取り換えた。細胞培地におけるDMSOの最終濃度は0.5%またはそれ以下であった。この量のDMSOは対照実験から測定されたときに細胞増殖に何らの影響も有しなかった。40時間後、細胞をトリプシン処理により解離・離散させそしてCoulterカウンターで計数した。
チューブリン製造およびアセンブリ
微小管結合たんぱく質から遊離したチューブリンを以前に記載されたとおりにして牛の悩から精製した(Algaier, J.:Himes, R.H.によるBiochim. Biophys. Acta第954巻第235頁〜第243頁(1988)の“The Effect of Dimethyl Sulfoxide on the Kinetics of Tubulin Assembly”)。そのアセンブリ反応はタキソールまたはタキソール類似体及び0.5mMのGTPの存在下に1mg/ml(10μM)の蛋白質濃度でPEM緩衝液(0.1MのPIPES(ピペス)、pH6.9、1mMのEGTA及び1mMのMgSO4)中で37℃で行った。反応は350nmでの見掛けの吸光度での増加によりモニターされた。
a:メタノール(0.5ml)を各々の小瓶に加えた。吸光係数から濃度が測定された(吸光度は227nmでのメタノール中の1%重量/容量(mg/ml)溶液のものである)。
b:1mg/mlでのチューブリンは0.5mlのPEM緩衝液(0.1MのPIPES(ピペス)、1mMのEGTA、1mMのMgSO4、pH6.9)中で15分間37℃で種々の濃度の化合物でインキュベートされた。サンプルは遠心分離されそして上澄み液上の蛋白質濃度が測定された。
c:B16悪性黒色腫細胞は37℃で40時間の間種々の濃度の化合物でインキュベートされた。
d:50%だけ上澄み液蛋白質濃度を減少させるng/mlでの濃度。
e:対照に比較して50%だけ細胞の数を減少させるng/mlでの濃度。
f:50%阻害を達成することなしに用いられた最高濃度。
g:アセンブリ検定試験においてタキソールについてのED50は0.85μg/mlであった。B16検定試験において、それは22.7ng/mlであった。
h:アセンブリ検定試験においてタキソールについてのED50は0.854μg/mlであった。B16検定試験についてそれは22.5ng/mlであった。
i:アセンブリ検定試験においてタキソールについてのED50は0.97μg/mlであった。B16検定試験においてそれは22.7ng/mlであった。
j:50%阻害を達成することなしに用いられた最も高い濃度は854ng/mlであった。
Claims (9)
- 活性成分として請求項1又は2のパクリタキセル誘導体の有効量および医薬的に許容できる担体を含む抗新生物(腫瘍)医薬組成物。
- 請求項1又は2のパクリタキセル誘導体を含む細胞毒性組成物。
- 活性成分として請求項1又は2のパクリタキセル誘導体の有効量および医薬的に許容できる担体を含む癌細胞の増殖を阻止するための医薬組成物。
- 前記ジオール開裂剤が過沃素酸塩からなる、請求項7に記載の方法。
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