JP4445266B2 - Ah受容体のリガンドとしてのインドールチアゾール化合物の合成 - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
本出願は、2002年2月12日出願の米国特許仮出願第60/356,585号および2002年2月12日出願の米国特許出願第10/074,102号からの優先権を主張し、これらは全て参照によって本明細書中に援用される。
連邦政府により援助を受けた研究または開発に関する記述
−−
発明の背景
アリール炭化水素受容体
アリール炭化水素受容体(AhR)は、そのリガンドと結合して広範囲の生物学的プロセスを媒介するリガンド誘導性転写制御因子である。チトクロムP450ファミリーの酵素の誘導に加えて、受容体は、細胞の増殖、腫瘍の促進、免疫の抑制、ビタミンAの欠乏、ならびに発生および生殖の異常に関連すると思われる(フレッチャーら,トキシコロジカル・サイエンシーズ62(1):166−175,2001、セイフ,トキシコロジー・レターズ120:1−7,2001、グーら,アニュアル・レビュー・オブ・ファーマコロジー・アンド・トキシコロジー40:519−561,2000、ポーリンガー,フード・アディティブズ・アンド・コンタミナント17(4):261−266,2000、シュミットおよびブラッドフィールド,アニュアル・レビュー・オブ・セル・アンド・ディベロップメンタル・バイオロジー12:55−89,1996、ホイットロックら,ドラッグ・メタボリズム・レビュー29:1107−1127,1997)。また、リガンドと結合した受容体は、細胞周期の抑止、アポトーシス、脂肪分化、および抗エストロゲン効果も引き起こす(ボネセンら,キャンサー・リサーチ61(16):6120−6130,2001、エルフェリンクら,モレキュラー・ファーマコロジー59(4):664−673,2001、シンバら,ジャーナル・オブ・セル・サイエンス114(15):2809−2817,2001、シンバら,バイオケミカル・アンド・バイオフィジカル・リサーチ・コミュニケーションズ249(1):131−137,1998、セイフ,上記,2001、マクドゥーガルら,キャンサー・リサーチ61(10):3902−3907,2001、マクドゥーガルら,キャンサー・レターズ151:169−179,2000、エリゾンドら,モレキュラー・ファーマコロジー57(5):1056−1063,2000、プーガら,ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミストリー275(4):2943−2950,2000、アレクサンダーら,ジャーナル・オブ・セル・サイエンス111(パート22):3311−3322,1998)。受容体の存在は、1970年代に提唱および証明された(ポーランドら,ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミストリー251:4936−4946,1976)。1990年代に受容体のコード配列がクローン化され、AhRは、新たな塩基性ヘリックス−ループ−ヘリックス/Pas−Arnt−Sim(bHLH/PAS)転写制御因子スーパーファミリーのメンバーであることが解明された(バーバッハら,プロシーディングズ・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシーズ・オブ・USA89:8185−8189,1992)。
転写制御因子のbHLH/PASスーパーファミリー
bHLH/PASスーパーファミリーには、ショウジョウバエPer、Arnt(Ah受容体核輸送体、AhRなどの二量体化のパートナー)、SIM1、SIM2、TRH、ARNT−2、低酸素誘導性因子−1(HIF−1α)、SRC−1、TIF2、RAC3、MOP2−5(グーら,上記,2000、ホーゲネッシュら,ジャーナル・オブ・バイロジカル・ケミストリー272:8581−8593,1997、ウィルクら,ジーンズ・アンド・ディベロップメント10:93−102,1996)、および内皮PAS領域タンパク質(EPAS−1)(ティアンら,ジーンズ・アンド・ディベロップメント11:72−82,1997)が含まれる。これらのbHLHタンパク質は300のアミノ酸のPAS領域を含有し、これは2つの50アミノ酸縮重ダイレクトリピートからなる(バーバッハら,上記,1992、ドルウィックら,モレキュラー・ファーマコロジー44:911−917,1993、ドルウィックら,プロシーディングズ・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシーズ・オブ・USA90:8566−70,1993)。塩基性領域はDNA結合のために重要であり、HLHおよびPAS領域は二量体化に関与し、AhRではリガンド結合に関与する(スワンソンおよびブラッドフィールド,ファーマコジェネティックス3:213−230,1993)。AhRおよびARNTのトランス活性化領域は、そのカルボキシル末端に位置づけられる(ジェインら,ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミストリー269:31518−31524,1994)。このスーパーファミリーのメンバーはマスター発生制御因子であり、AhRおよびARNTの同様の役割を推測することは興味深い。AhRとの場合に加えて、ARNTは、HIF−1α、PER,SIM、MOP2(ホーゲネッシュら,上記,1997)、およびEPAS−1(ティアンら,上記,1997)とのヘテロ二量体も形成し、ARNT関連タンパク質は、TRHとヘテロ二量体化すると仮定される(ウィルクら,上記,1996)。ARNTのこの無差別性(promiscuity)は、ARNTのAhR依存性の役割を示し、AhRおよび他のbHLH/PASのシグナル伝達経路間のクロストークの可能性を提言する。
恒常性の低酸素応答:HIF−1a/ARNT−媒介の遺伝子発現の役割
脊椎動物は、生命代謝プロセスのために分子酸素を必要とする。低酸素により誘発される恒常性の応答には、赤血球形成、血管形成、および解糖が含まれる。これらの適応応答は、酸素の送達を増大させる、あるいは低酸素組織において酸素を必要としない代替の代謝経路を活性化する働きをする。低酸素に応答して、HIF−1αは核内に移動し、そこでARNTとヘテロ二量体を形成する(グラディンら,モレキュラー・セル・バイオロジー16(10):5221−31,1996、シュミットおよびブラッドフィールド,上記,1996)。HIF−1α/ARNTヘテロ二量体は、低酸素応答要素に結合し、組織の酸素付加の保持に関与する遺伝子の転写を増大させる。低酸素誘導性遺伝子産物には、エリスロポエチン(EPO)、血管内皮増殖因子(VEGF)、および解糖系酵素が含まれる(メルテペおよびサイモン,ジャーナル・オブ・モレキュラー・メディシン76(6):391−401,1998)。
AhR/ARNTシグナル伝達経路の作用モード
AhRの細胞質の形態は、2分子の熱ショックタンパク質(hsp90)および幾つかの他の細胞因子と関連している(ポーリンガー,上記,2000、ホイットロック,アニュアル・レビュー・オブ・ファーマコロジー・アンド・トキシコロジー30:251−277,1990)。リガンド結合の後、hsp90および他の因子は解離し、AhRが活性化される。活性化AhRは次に核内に移動し、そのパートナーARNTと二量体化する(プロストら,モレキュラー・ファーマコロジー44:511−518,1993)。AhR/ARNTヘテロ二量体は、AhR制御遺伝子のプロモータに見られるいわゆる異物応答要素(XRE)を認識および結合し、遺伝子発現を変更する(ホイットロック,上記,1990)。もう1つの潜在的メカニズムは、ARNTとの二量体化に対するAhRと、HIF−1αおよび/またはEPAS−1のどちらかとの間の競合を包含する。AhR、HIF−1αおよびEPAS−1は、その標的遺伝子の発現を制御するためにARNTとの二量体化を必要とするので、AhRの活性化は、フリーARNTの利用可能性を、他のシグナル伝達経路の律速になる程度までに低下させるかもしれない。ARNTの利用可能性の減少は、例えばHIF−1αのシグナル伝達を阻害することによって、生命の低酸素調節遺伝子発現の減少および血管形成の妨害をもたらし得る(グラディンら,上記,1996、シュミットおよびブラッドフィールド,上記,1996)。
既知のAhRリガンド
最初に発見されたAhRの合成リガンドの中には、3−メチルコラントレンおよびベンゾ[α]ピレンなどの多環式芳香族炭化水素として知られる化学物質がある。さらにより強力で親和性がより高いリガンド、2,3,7,8−テトラクロロジベンゾ−p−ダイオキシン(TCDD)が発見された(ポーランドおよびグラバー,モレキュラー・ファーマコロジー9:736−747,1973)。別の構造の化合物グループであるハロゲン化芳香族炭化水素は、受容体リガンドとして認識された。上述のグループとは異なる構造特徴を有する化合物も、AhRに対する結合親和性を有することが見出された。このグループは、ビリルビン(フェランら,アーカイブズ・オブ・バイオケミストリー・アンド・バイオフィジックス357(1):155−163,1998、サイナルおよびベンド,モレキュラー・ファーマコロジー52(4):590−599,1997)、リポキシンA(4)(シャルダッハら,バイオケミストリー38(23):7594−7600,1999)、ブレベトキシン−6(ウォシュバーンら,アーカイブズ・オブ・バイオケミストリー・アンド・バイオフィジックス343(2):149−156,1997)、ジアミノトルエン(チャンら,トキシコロジー・アンド・アプライド・ファーマコロジー139(1):203−211,1996)、およびYH439、チアゾリウム化合物(リーら,モレキュラー・ファーマコロジー49(6):980−988,1996)によって代表される。合成AhRリガンドの大部分の中で、TCDDは、AhRに対する最も強力な薬剤のうちの1つであり、AhR作用およびダイオキシン毒性のメカニズムを研究するために使用されるプロトタイプ化合物である。「ダイオキシン」という用語は、TCDDと同一のメカニズムによって同一の生物学的応答を引き起こすPCDD(ポリ塩素化−ジベンゾ−p−ダイオキシン)、PCDF(ポリ塩素化ジベンゾフラン)、またはPCB(ポリ塩素化ビフェニル)のいずれか1つを示すために使用されている。
インドール部分を有するAhRリガンド
インドール部分を有するその他の認識されたAhRリガンドは、特に興味深い。このグループは、トリプタミン、インドール酢酸(ヒースパグリーソら,バイオケミストリー37(33):11508−11515,1998)、インドール−3−カルビノールおよびその誘導体(ステフェンセンら,ニュートリショナル・キャンサー・インターナショナル・ジャーナル36(1):112−121,2000、チェンら,バイオケミカル・ファーマコロジー51(8):1069−1076,1996、バシリオら,バイオケミカル・ファーマコロジー50(11):1885−1891,1995、リューら,カルシノジェネシス15(10):2347−2352,1994、ジェリンクら,バイオケミカル・ファーマコロジー45(5):1129−1136,1993)、ならびにインドロ[3,2−b]カルバゾール(ICZ)(チェンら,ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミストリー270(38):22548−22555,1995、クレマンら,ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミストリー269(7):5137−5144,1994)からなる。ICZと密接に関連して、UV酸化によりトリプトファンから誘導される6−ホルミルインドロ[3,2−b]カルバゾールは、受容体に対してTCDDよりも高い親和性を有する(ラングら,ケミカル・バイオロジー2(12):841−845,1995、ラングら,ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミストリー262:15422−15427,1987)。インドール誘導AhRリガンドのいくつかは、受容体への結合、低毒性、抗エストロゲン性および抗腫瘍性などの興味深い特性を示した。実際に、腫瘍形成の危険が高い患者のための抗がんおよび抗腫瘍療法として、インドール−3−カルビノールの臨床研究が開始されている(プレオブラゼンスカヤおよびコロレフ,バイオオーガニシェスカヤ・キミヤ(Bioorganicheskaya Khimiya)26(2):97−111,2000)。
内在性AhRリガンドの同定およびAh受容体系の生理機能は解明されていない。
オカモトら(オカモトら,バイオケミカル・アンド・バイオフィジカル・リサーチ・コミュニケーションズ197:878−885,1993)は、成体オスのラットを過酸素(95%酸素)に曝すと、肺におけるCYP1A1の誘発、ならびに肝臓におけるCYP1A1および1A2の誘発が引き起こされることを観察した。CYP1A1/1A2の誘発は、通常、AhRのリガンドへの結合に関連する。過酸素によるCYP1A1/1A2の誘発を説明する1つの仮説は、過酸素によってAhRの内在性リガンド(単数または複数)が産生され、これがCYP1A1/1A2遺伝子の転写を活性化することである(オカモトら,上記,1993)。最近、AhRに結合する2つのヒトの尿中産物が単離された(アダチら,ジャーナル・オブ・バイオロジカル・ケミストリー276(34):31475−31478,2001)。同定された化合物は、一般的に使用される繊維染料のインジゴ、およびインジゴの異性体のインジルビンであるため、これらの産物が内在性リガンドであるかどうかは不確定である。これらが尿から単離されて以来、これらが尿中排出産物であるかどうかという疑問は未解決のままである。同様に、ビリルビン関連化合物(フェランら,上記,1998、サイナルおよびベンド,上記,1997)およびリポキシンA(4)(シャルダッハら,上記,1999)は本質的に確かに内在性であるが、真のAhRリガンドであるかどうかはまだ解明されていない。AhRに対する応答および親和性は、事実上、これらの化合物では非常に低いように見える。
AhR欠乏性マウスの発生は、現時点では確実ではないが、肝臓、心臓、卵巣および免疫系における受容体の可能な生理機能を説明する(ベネディクトら,トキシコロジカル・サイエンシーズ56(2):382−388,2000、ポーリンガー,上記,2000、ミムラら,ジーンズ・トゥ・セルズ2:645−654,1997、シュミットら,プロシーディングズ・オブ・ザ・ナショナル・アカデミー・オブ・サイエンシーズ・オブ・USA93:6731−6736,1996、フェルナンデス−サルゲロら,サイエンス268:722−726,1995)。これらの発見の重要性は、これらが、動物生理学における機能性AhRシグナル伝達経路の必要性を証明することである。動物組織中の内在性AhRリガンドは、このAhRシグナル伝達機能の実行に関与している可能性がある。
内在性AhRリガンドの同定の重要性
この受容体系に関する合成AhRリガンドによる研究は、この系における理解を著しく前進させた。しかしながら、AhRは進化論的な意味では発達しなったことは明らかであり、既製の化学薬剤と反応する。AhRの内在性リガンドが存在するに違いないと思うのが妥当であり、これは、体内で通常出くわす組織濃度において無毒であり、代謝により急速に除去され、調節能力内で一時的にだけAhRを活性化するために利用されなければならない。また、リガンド−受容体媒介のシグナル伝達プロセスの異なる結果が可能であり、リガンドの性質に依存することが証拠によって示される。リガンド−受容体媒介のシグナル変換系において結果を指示する決定的な因子は、リガンド結合した受容体の最終的な三次元構造であり、リガンド結合した受容体がシグナルを変換するために多数の他の因子と相互作用を起こす方法をその構造が決定するからであると推測される。受容体のアミノ酸配列が与えられれば、リガンド結合した受容体の最終的な三次元構造は単にリガンドの構造にのみ依存し、最終的には、これがシグナル伝達系の生物学的結果を指示する。Ah受容体系の生物学的機能、およびこの系が提供し得る潜在的な治療上の利点を完全に理解するために、AhRリガンドの同定および合成が絶対的に必要である。
発明の概要
一つの実施態様によれば、本発明は、式Iで表される芳香族ケトン合成物(compositions)の合成方法であって、
Figure 0004445266
1は水素でもよいし、(C1−C6)−アルキルおよび(C3−C7)−シクロアルキルからなる群から選択されてもよく、上記アルキル基は(C3−C7)−シクロアルキルによる置換、もしくはアリール基による一置換または多置換が可能であり、上記アリール基はハロゲン、(C1−C6)−アルキル、(C3−C7)−シクロアルキル、ヒドロキシ、およびニトロ基による一置換または多置換が可能であり、R1はアリール基でもよく、ここでアリール基はハロゲン、(C1−C6)−アルキル、(C3−C7)−シクロアルキル、ヒドロキシ、およびニトロ基による一置換または多置換が可能であり、更に、R1は保護基でもよく、
2、R3、R4、R5、R6およびR7は同じでも異なっていてもよく、それぞれ、水素、(C1−C6)−アルキル、(C3−C7)−シクロアルキル、(C1−C6)−アシル、(C1−C6)−アルコキシ、アルコキシカルボニル(COOR1)、ハロゲン、ベンジルオキシ、ニトロ基、アミノ基、(C1−C4)−モノまたはジアルキル置換アミノ基、もしくはアリール基からなる群から選択され、上記アリール基はハロゲン、(C1−C6)−アルキル、(C3−C7)−シクロアルキル、ヒドロキシ、およびニトロ基による一置換または多置換が可能であり、
XおよびZは同じでも異なっていてもよく、それぞれ、O、SおよびNHからなる群から選択される、芳香族ケトン合成物の合成方法である。該方法は、式IIで表される化合物の4,5−ジヒドロ−1,3−アゾール部分の5員環に二重結合を導入するステップを含み、
Figure 0004445266
立体化学的中心はR配置でもS配置でもよい。
好適な実施態様によれば、好ましくはMnO2またはNiO2とともに。
一つの実施態様によれば、式IIで表される化合物は、式IIIのN−置換インドール−3−グリオキシルアミド誘導体の環化によって調製され、
Figure 0004445266
8は水素または保護基を表す。
一つの実施態様によれば、式IIで表される化合物は、式IVのインドール−3−グリオキシレート誘導体の環化によって調製され、
Figure 0004445266
ZはOまたはSでよく、R8は水素または保護基を表す。
一つの実施態様によれば、式IIIのN−置換インドール−3−グリオキシルアミド誘導体は、式Vのインドール−3−グリオキシル酸誘導体、および対応する式VIのアミンから得られ、
Figure 0004445266
Yはアミノ基、ハロゲン、ヒドロキシル、アルコキシ基(OR1)メルカプト基(SH)またはアルキルチオ基(SR1)から選択される。
他の実施態様によれば、式IVの誘導体は、式Vのインドール−3−グリオキシル酸誘導体、および対応する式VIIのアルコールまたはチオールから得られる。
Figure 0004445266
他の実施態様によれば、本発明は、式XIのテトラヒドロ−1,3−アゾールの5員環に2つの二重結合を導入するステップを含む、式Iで表される芳香族ケトン合成物の合成方法である。
Figure 0004445266
好適な実施態様によれば、上記式XIで表される化合物は、式Xのインドール−3−グリオキサル誘導体、および対応する式VIのアミンから調製される。
Figure 0004445266
他の実施態様によれば、本発明は更に、AHRリガンドとしての効力について化合物を試験するステップを含む。
他の実施態様によれば、本発明は式IIで表される化合物であって、
Figure 0004445266
1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、X、およびZは、請求項1で定義された通りであり、立体化学的中心、すなわちC(X)ZR1およびR7置換基を有する炭素は、R配置でもS配置でもよい、式IIで表される化合物である。
他の実施態様によれば、本発明は式IIIで表される化合物であって、
Figure 0004445266
1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、X、およびZは、請求項1で定義された通りであり、R8は水素または保護基を表し、立体化学的中心、すなわちC(X)ZR1およびR7置換基を有する炭素は、R配置でもS配置でもよい。ただし、R7およびR8が水素であり、Xが酸素である場合には、Zは酸素ではあり得ない、式IIIで表される化合物である。
他の実施態様によれば、本発明は式IVで表される化合物であって、
Figure 0004445266
1、R2、R3、R4、R5、R6、X、およびZは、請求項1で定義された通りであり、R8は水素または保護基を表し、ZはOまたはSでよく、立体化学的中心、すなわちNHR8置換基を有する炭素は、R配置でもS配置でもよい、式IVで表される化合物である。
他の実施態様によれば、本発明は式XIで表される化合物であって、
Figure 0004445266
1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、X、およびZは、請求項1で定義された通りであり、テトラヒドロ−1,3−アゾール断片の全ての立体化学的中心は、R配置でもS配置でもよい、式XIで表される化合物である。
発明の詳細な説明
本発明は、カルボニル基に結合した2つの複素環部分を有する特定の芳香族ケトンを調製するためのプロセスに関する。一方の部分は、インドールの炭素3によりカルボニル基に結合したインドール(または置換インドール)断片を含む。他方の複素環部分は、炭素2によりカルボニル基に結合し、炭素4における置換基としてカルボキシル基(遊離または誘導体化)を有するイミダゾール、オキサゾールまたはチアゾールの5員環1,3−アゾール環を含む。
本発明の式Iで表された化合物は、AhRリガンドとして効力を有することが予想される。AhRリガンドの特性化および機能は、米国特許仮出願第60/268,809号および米国特許出願第10/074,102号(2002年2月12日出願)に記載されている。これらの出願はいずれも、参照によってその全体を説明したかのように援用される。
それゆえ、本発明は一般式Iで表される化合物を調製するための方法であって、
Figure 0004445266
1は水素でもよいし、(C1−C6)−アルキルおよび(C3−C7)−シクロアルキルからなる群から選択されてもよく、上記アルキル基は(C3−C7)−シクロアルキルによる置換、もしくはアリール基による一置換または多置換が可能であり、前記アリール基はハロゲン、(C1−C6)−アルキル、(C3−C7)−シクロアルキル、ヒドロキシ、およびニトロ基による一置換または多置換が可能であり、
1はアリール基でもよく、ここでアリール基はハロゲン、(C1−C6)−アルキル、(C3−C7)−シクロアルキル、ヒドロキシ、およびニトロ基による一置換または多置換が可能であり、
1は保護基でもよく、
2、R3、R4、R5、R6およびR7は同じでも異なっていてもよく、それぞれ、水素、(C1−C6)−アルキル、(C3−C7)−シクロアルキル、(C1−C6)−アシル、(C1−C6)−アルコキシ、アルコキシカルボニル(COOR1)、ハロゲン、ベンジルオキシ、ニトロ基、アミノ基、(C1−C4)−モノまたはジアルキル置換アミノ基、もしくはアリール基からなる群から選択され、上記アリール基はハロゲン、(C1−C6)−アルキル、(C3−C7)−シクロアルキル、ヒドロキシ、およびニトロ基による一置換または多置換が可能であり、
XおよびZは同じでも異なっていてもよく、それぞれ、O、SおよびNHからなる群から選択される、化合物を調製するための方法を提供する。
本発明の方法では、式Iの化合物は、好ましくは、一般式IIのインドール誘導体から調製され、
Figure 0004445266
ここで、立体化学的中心、すなわちC(X)ZR1およびR7置換基を有する炭素は、R配置でもS配置でもよい。
4,5−ジヒドロ−1,3−アゾールIIの5員環に対するこのような更なる二重結合の導入は、一段階の脱水素反応でもよいし、二段階の反応を含むこともできる。例えば、アリル位の臭素化/脱臭化水素の手順が適切である。前者の場合、窒素、酸素、および硫黄を含有する複素環のジヒドロ誘導体の脱水素反応を引き起こす適切な試薬は、MnO2(ノースおよびパッテンデン,テトラへドロン46:8267,1990)およびNiO2(ミンスターら,ジャーナル・オブ・オーガニック・ケミストリー43:1624,1978、エバンスら,ジャーナル・オブ・オーガニック・ケミストリー44:497,1979)である。しかしながら、硫黄、酸素、フェリシアン化カリウム、酢酸第二水銀、過酸化水素、二クロム酸カリウム、硫酸第二銅、塩化第二鉄、フェナントレン−9,10−ジオンおよび他のキノンを含む他の試薬を、このような変換を満たすように使用することもできる。IIを完全な芳香族化合物Iへ二段階で変換するために使用できる方法の例には、BrCCl3およびDBUによる処理(ウィリアムズら,テトラへドロン・レターズ38:331,1997、フリーマンおよびパッテンデン,テトラへドロン・レターズ39:3251,1998)、NBS/hν(マイヤーズおよびタバラス,テトラへドロン・レターズ35:2481,1994)、ならびにフェニルセレネニル化/脱離(ナカムラら,テトラへドロン・レターズ36:5059,1995)が包含される。
一般式IIの化合物は、次に、一般式IIIのN−置換インドール−3−グリオキシルアミド誘導体(式中、ZはNH、OまたはSである)または一般式IVのインドール−3−グリオキシレート誘導体(式中、ZはOまたはSである)の環化によって調製することができ、
Figure 0004445266
8は、水素または保護基を表す。
酸性条件、例えば無水塩酸(マクゴーワンら,ジャーナル・オブ・ジ・アメリカン・ケミカル・ソサエティ99:8078,1977)またはTiCl4などの強ルイス酸(ウォーカーおよびヒースコック,ジャーナル・オブ・オーガニック・ケミストリー57:5566,1992)は、アミノ基、ヒドロキシ基またはチオール基の求核攻撃に対するC=X基の反応性を向上し得るので、このような環化のために望ましいことが期待できる。また、反応媒体中の強酸の存在は、続いて生じる中間体からの脱水プロセス(X=Oの場合)、H2Sの放出(X=Sの場合)、あるいはNH3の放出(X=NHの場合)を容易にできるであろう。このような変換に有用であるその他の試薬の例は、H2SO4、P25、PCl5、SOCl2およびAl23である。このような脱水環化に適切な溶媒は、クロロホルムまたは塩化メチレンなどの塩素化炭化水素でよい。このような環化は、反応条件によって、S−、O−またはN−保護基を前もって除去することなくうまく達成できることをここに付言する。
一般式IIIのN−置換インドール−3−グリオキシルアミド誘導体(式中、ZはNH、OまたはSである)は、インドール−3−グリオキシル酸誘導体V、および対応するアミンVIから得ることができ、
Figure 0004445266
Yは、アミノ基、ハロゲン、ヒドロキシル、アルコキシ基(OR1)、メルカプト基(SH)またはアルキルチオ基(SR1)から選択される。
VからIIIへの変換では、中性溶媒(例えばベンゼン)、および触媒としてのピリジンまたは第3級アミン(トリエチアミンなど)の存在など、アミド合成に通常使用される条件が適切であろう。化合物VIは、遊離アミンまたは対応するアミン塩(塩酸塩など)でよい。試薬の性質および反応条件次第で、VとVIの間の反応は、一般式IIの環化化合物を直接提供できることを強調すべきである。このような状況は、例えば、イミノエーテルV(式中、X=NHおよびY=OR1である。ノースおよびパッテンデン,テトラヘドロン46:8267,1990を参照されたい。)の場合に発生し得る。
一般式IVのインドール−3−グリオキシレート誘導体(式中、ZはOまたはSである)は、インドール−3−グリオキシル酸誘導体V、および対応するアルコール(チオール)VIIから得ることができる。
Figure 0004445266
エステル形成に適切であると当業者に知られている条件を使用すべきである。
インドール−3−グリオキシル酸誘導体Vは既知の化合物である。あるいは、これらは既知の方法の変形によって得ることができる。したがって、例えば、3−インドールグリオキシリル塩化物誘導体V(X=O、Y=Cl)は、対応するインドールを塩化オキサリルでアシル化することによって、効率的に得ることができる(ダ・セティモら,ヨーロピアン・ジャーナル・オブ・メディシナル・ケミストリー23:21,1988、ジャーナル・オブ・メディシナル・ケミストリー39:5083,1996)。試薬の性質および反応条件次第で、VとVIIの間の反応は、一般式IIの環化化合物を直接提供できることを強調すべきである。
あるいは、式Iの化合物は、一般式VIIIのN−置換インドール−3−グリオキシルアミド誘導体の環化、または一般式IXのインドール−3−グリオキシルアミド誘導体とカルボニル化合物Xとの縮合によって調製することもでき、
Figure 0004445266
Wはハロゲン、ヒドロキシル、またはR9と共にジアゾ(=N2)基であり、R9は水素、またはWと共にジアゾ(=N2)基である。
化合物Iを導くVIIIの環化プロセスは、通常、酸触媒反応である。通常、IXおよびXの縮合は、不活性溶媒中での加熱を必要とし、ルイス酸の存在も有利なことがあり得る。
あるいは、一般式Iの化合物の調製は、一般式XIのテトラヒドロ−1,3−アゾールの環合成、すなわちインドール−3−グリオキサル誘導体Xの環状アセタールのN,N−、N,O−またはN,S−類似体の形成と、それに続いて生じる脱水素反応によって達成することができる。
Figure 0004445266
XおよびVIのこのような縮合プロセスは、通常、両化合物の不活性溶媒中での加熱を必要とする。テトラヒドロ−1,3−アゾールXIの脱水素反応では、4,5−ジヒドロ−1,3−アゾールIIから完全芳香族化合物I(上記を参照)への変換の場合と同様の試薬および条件を適用することができる。
本明細書および特許請求の範囲では、「保護基」という用語は、ヒドロキシル、チオールおよびアミノ官能基を、次に起こる反応の間、保護するために通常使用される任意の基を示す。このような保護基は、「有機合成における保護基(Protective Groups in Organic Synthesis)」(ジョン・ウィリー・アンド・サンズ社、ニューヨーク、1999年、参照によりその全体が本明細書中に援用される)の2章、6章および7章のそれぞれにおいてT.W.グリーンおよびP.G.M.ウッツによりそれぞれ議論されている。「ヒドロキシル保護基」は、トリメチルシリル、トリエチルシリル、t−ブチルジメチルシリルおよび類似のアルキル化シリル基などのアシルまたはアルキルシリル基、あるいはメトキシメチル、エトキシメチル、メトキシエトキシメチル、テトラヒドロフラニルまたはテトラヒドロピラニルなどのアルコキシアルキル基である。「チオール保護基」は、t−ブチル、ベンジル、アダマンチル、シアノエチルなどのアルキルまたはアリールアルキル基、あるいはアセチル、ベンゾイル、トリフルオロアセチルなどのアシル基である。「アミノ保護基」は、例えば、アリルカルバメート(Alloc)、t−ブチルカルバメート(BOC)およびベンジルカルバメート(Cbz)などのアルキルカルバメートである。あるいは、クロロアセトアミド、トリフルオロアセトアミド(TFA)などの対応するアミドとしてアミンを保護することもできる。
「アルキル」は、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、ブチル、イソブチル、ペンチルなどの、その全ての異性体において、1〜6個の炭素を有する直鎖または分枝炭化水素基を意味し、「シクロアルキル」という用語は、例えば、シクロプロピル、シクロブチル、シクロヘキシルなどの基を意味すると理解される。「アルコキシ基」という名称は、例えば、メトキシ、エトキシ、ブトキシなどの基を表す。「アシル」という用語は、ホルミル、アセチル、プロピオニルなどのその全ての異性体において1〜6個の炭素を有するアルカノイル基、もしくはベンゾイル、ニトロベンゾイルまたはハロベンゾイルなどのアロイル基、あるいはオキサリル、マロニル、サクシノイル、グルタロイルまたはアジポイルなどのジカルボン酸アシル基を意味する。「アリール」とい用語は、フェニル基、もしくはアルキル、ハロ、ニトロ、またはヒドロキシ置換フェニル基を意味する。「ハロゲン」という名称は、フッ素、塩素、臭素またはヨウ素を表す。
本発明は、以下の実例となる実施例によって説明される。これらの実施例において、アラビア数字(たとえば、1、2、3など)で識別される特定の生成物は、図1のスキーム1においてそのように識別される特定の構造を示す。
アリール炭化水素受容体(AHR)の内在性リガンド、2−(1’H−インドール−3’−カルボニル)−チアゾール−4−カルボン酸メチルエステル(ITE、5、スキーム1)を非常に少量(約20μg)単離し、広範なスペクトル研究によって同定した。リガンドの生物学的な重要性を仮定すれば、その化学合成は、構造決定の確認のため、およびその生理活性の研究のために必要とされる大量の化合物の調製のために明らかに必要であった。この芳香族ケトンの分子は2つの複素環断片、カルボニル基へ結合したインドールおよび4−カルボメトキシチアゾールからなるので、中間体インドールグリオキシルアミドを含み、可能性のある合成経路を探索した。
したがって、所望の化合物(5)を、グリオキシルアミド(3)から調製することを決定した。後者の化合物は、トリエチルアミンを含有するベンゼン溶液中で実行されるインドールグリオキシリル塩化物(1)によるL−システインメチルエステル(2)のアシル化によって、容易に入手することができる(ダ・セティモら,ジャーナル・オブ・メディシナル・ケミストリー39:5083,1996)。次に、マンらがキュラシンA類似体の調製において使用した反応条件(マーチンら,ジャーナル・オブ・ケミカル・ソサエティ・パーキン・トランスアクション1:2455,1999)、すなわちジクロロメタン中のTiCl4による処理を用いて、グリオキシルアミド(3)の環化を実行した。この方法論により、所望のチアゾリンエステル(4)を収率25%で単離することが可能になった。最後に、チアゾリン(4)の3つの異なる酸化方法を調査した。このようにして、ジクロロメタン中のMnO2またはNiO2による4の処理は、インドールカルボニル−チアゾール(5)を良好な収率(それぞれ、88および75%)で提供した。ウィリアムズらにより記載される緩やかな脱水素法(マクゴーワンら,テトラヘドロン・レターズ38:331,1997)、すなわちジクロロメタン中のBrCCl3およびDBUの使用は、効率が低かった(約40%)。
合成された化合物5のHPLC保持時間(ソングら,上記,2002)および分光特性は、全ての点で、本発明者らの研究室でブタの肺から単離された内在性AHRリガンドと同一であることが見出された。したがって、その合成の成功により、構造が明白に確認され、生体内でのその生理的役割を確立することを目的とする更なる生物学的実験が可能になる。
実施例1
(2R)−2−[2’−(1”H−インドール−3”−イル)−2’−オキソ−アセチロアミノ]−3−メルカプトプロピオン酸メチルエステル(3)の調製
乾燥ベンゼン(150mL)中のインドールグリオキシリル塩化物1(2.07g、10mmol)およびL−システインメチルエステル塩酸塩2(2.57g、15mmol)の攪拌した懸濁液に、液滴状のトリエチルアミン(4.2mL、3.03g、30mmol)を0℃で攪拌しながら添加した。冷却浴を除去し、混合物を室温で20時間攪拌した後、2.5時間還流させた。暖かい溶液をろ過し、沈殿物をベンゼンで洗浄した。ろ液を飽和NaHCO3および水で洗浄し、乾燥(Na2SO4)し、蒸発させた。結晶性の残渣をフラッシュクロマトグラフィにより精製した。クロロホルム/メタノール(99:1)を用いる溶出によって、ベンゼンから結晶化される純粋な化合物3(1.68g、55%)が得られた。m.p.145〜146℃;[α]22 D+193°(c0.8、CHCl3);UV(EtOH)λmax255.5nm(ε11,000)、266.0nm(ε9,600)、273.5nm(ε8,700)、330.5nm(ε9,700);IR(KBr)3358、3262、2952、2941、2538、1750、1744、1662、1605、1500、1493、1434、1352、1314、1235、1227、1157、1135、744cm-11H NMR(500MHz、CDCl3)δ9.02(1H、d、J=3.3Hz、2”−H)、8.84(1H、m、N インドール)、8.44(1H、m、4”−H)、8.25(1H、br d、J=約8Hz、CON)、7.45(1H、m、7”−H)、7.35(2H、brm、5”−及び6”−H)、4.92(1H、〜dt、J=8.2、4.7Hz、CCO2Me)、3.83(3H、s、CO2Me)、3.06および3.12(互いに1H、互いに〜ddd、J=14、9、4.7Hz、C 2 SH)、1.50(1H、t、J=9.0Hz、CH2);1H NMR(500MHz、CD3OD)δ8.77(1H、s、2”−H)、8.30(1H、m、4”−H)、7.46(1H、m、7”−H)、7.25(2H、m、5”−および6”−H)、4.77(1H、ABX系のX部分、J=6.6、4.8Hz、CCO2Me)、3.78(3H、s、CO2Me)、3.08(1H、ABX系のA部分、J=14.1、4.8Hz、C 2 SHの一部分)、3.01(1H、ABX系のB部分、J=14.1、6.6Hz、C 2 SHの一部分);13C NMR(125MHz、CD3OD)δ181.85(s、OCONH)、171.69(s、OOMe)、165.27(s、COONH)、139.76(d、C−2”)、137.98(s、C−7a”)、127.86(s、C−3a”),124.92、123.93および122.99(互いにd;C−4”、−5”又は−6”)、113.96(s、C−3”)、113.14(d、C−7”)、55.85(d、HCO2Me)、53.16(q、CO2 Me)、26.48(t、CH2SH);MS(El)m/z(相対強度)M+なし、273(M+−SH、0.5)、256(2)、233(2)、185(2)、183(2)、153(19)、144(インドール−C(O)−、22)、136(8)、115(8)、107(25)、91(100)、77(63)、59(51);MS(ESI)m/z329.0568(M++Na)、C141424SNaは329.0572を要する;Anal.(C141424Sの計算値):C,54.89;H,4.61;N,9.15;S,10.47。Found:C,54.87;H,4.65;N,9.17;S,10.40。化合物は、HPLC(ヘキサン中20%の2−プロパノール、10mm×25cmのZorbax−Silカラム、4mL/分)において、Rv27mLで単一のピークを与えた。
実施例2
(4R)−2−(1’H−インドール−3’−カルボニル)−4,5−ジヒドロ−チアゾール−4−カルボン酸メチルエステル(4)の調製
無水塩化メチレン(300mL)中のインドールグリオキサミド3(2.53g、8.3mmol)の攪拌溶液に、TiCl4(1MのCH2Cl2溶液、8.4mL、8.4mmol)を室温で液滴状に添加した。次に混合物を5時間還流させ、室温に冷却し、一晩(16時間)攪拌し、飽和NaHCO3の添加により急冷した。有機層を水で洗浄し、乾燥(MgSO4)し、蒸発させた。残渣をフラッシュクロマトグラフィにより精製した。クロロホルム/メタノール(99:1)を用いる溶出によって、メタノール/ベンゼンから結晶化される純粋な化合物4(0.6g、25%)が得られた。m.p.190〜191℃;[α]22 D+64°(c0.5、CHCl3);UV(EtOH)λmax261.0nm(ε8,900)、268.5nm(ε9,200)、275.5nm(ε8,800)、333.0nm(ε8,200);IR(KBr)3420、3222、2956、1748、1604、1597、1580、1514、1488、1458、1432、1314、1233、1212、1187、1133、1071、1055、805、776、752cm-11H NMR(500MHz、CD3COCD3)δ11.27(1H、m、NH)、8.82(1H、d、J=3.2Hz、2’−H)、8.34(1H、m、4’−H)、7.56(1H、m、7’−H)、7.27(2H、m、5’−および6’−H)、5.59(1H、ABX系のX部分、〜t、J=約9.5Hz、4−H)、3.80(3H、s、CO2Me)、3.67(1H、ABX系のA部分、J=11.3、10.1Hz、5−H2の一部分)、3.58(1H、ABX系のB部分)、J=11.3、8.9Hz、5−H2の一部分);13C NMR(125MHz、CD3COCD3)δ179.71(s、C=0)、173.88(s、C−2)、171.14(s、OOMe)、138.73(d、C−2')、137.39(s、C−7a')、127.22(s、C−3a’)、124.31、123.32および122.45(互いにd、C−4’、−5’又は−6’)、114.06(s、C−3’)、112.92(d、C−7’)、80.49(d、C−4)、52.65(q、CO2 Me)、33.62(t、C−5);MS(El)m/z(相対強度)288(M+、29)、256(M+−MeOH、4)、236(7)、229(M+−CO2Me、6)、202(4)、144(100)、137(15)、116(M+−C663SN、15)、95(16)、81(41)、69(87);MS(ESI)m/z311.0454(M++Na)、C141223SNaは311.0466を要する;Anal.(C141223Sの計算値):C,58.32;H,4.20;N,9.72;S,11.12。Found:C,58.34;H,4.09;N,9.77;S,10.82。化合物は、HPLC(ヘキサン中20%の2−プロパノール、10mm×25cmのZorbax−Silカラム、4mL/分)において、Rv39mLで単一のピークを与えた。
実施例3
2−(1’H−インドール−3’−カルボニル)−チアゾール−4−カルボン酸メチルエステル(5)の調製
(a)新しく活性化した酸化マンガン(IV)(115mg、1.3mmol)を、無水塩化メチレン(30mL)中のインドール−チアゾリンケトン4(38mg、0.13mmol)溶液に添加した。得られた懸濁液を室温で3時間攪拌した後、濃縮した。残渣をカラムクロマトグラフィにより精製した。クロロホルム/メタノール(99:1)を用いる溶出によって、メタノールから結晶化される純粋な化合物5(33mg、88%)が得られた。m.p.234〜235℃;UV(EtOH)λmax271.0nm(ε10,500)、278.0nm(ε11,400)、356.5nm(ε11,700);IR(KBr)3452、3241、3125、2957、2927、1737、1593、1577、1507、1482、1466、1432、1338、1234、1206、1202、1128、1113、1102、1063、816、782、776、755、642cm-11H NMR(500MHz、CD3COCD3)δ11.33(1H、m、NH)、9.30(1H、s、2’−H)、8.70(1H、s、5−H)、844(1H、m、4’−H)、7.61(1H、m、7’−H)、7.30(2H、m、5’−および6’−H)、3.94(3H、s、CO2Me);1H NMR(500MHz、CD3OD)δ9.25(1H、s、2’−H)、8.66(1H、s、5−H)、8.36(1H、m、4’−H)、7.51(1H、m、7’−H)、7.28(2H、m、5’−および6’−H)、3.99(3H、s、CO2Me);1H NMR(500MHz、DMSO−d6)δ9.08(1H、s、2−H)、8.86(1H、m、5−H)、8.30(1H、m、4’−H)、7.59(1H、m,7’−H)、7.28(2H、m、5’−および6’−H)、3.91(3H、s、CO2Me);13C NMR(125MHz、DMSO−d6)δ176.45(s、C=O)、169.86(s、C−2)、161.01(s、2Me)、146.89(s、C−4)、137.98(d、C−2’)、136.34(s、C−7a’)、133.90(d、C−5)、126.35(s、C−3a’)、123.63、122.70および121.40(d、C−4’、−5’または−6’)、112.72(d、C−7’)、112.04(s,C−3’)、52.35(q、CO2 Me);MS(El)m/z(相対強度)286(M+、70)、144(M+−C542SN、100)、116(M+−C643SN、17)、89(14)、69(18);MS(ESI)m/z309.0297(M++Na)、C141023SNaは309.0310を要する;Anal.(C141023Sの計算値):C,58.73;H,3.52;N,9.78;S,11.20。Found:C,58.83;H,3.46;N,9.94;S,11.12。
(b)過酸化ニッケル(分析〜30%活性NiO2)(120mg、1.3mmol)を、無水塩化メチレン(30mL)中のインドール−チアゾリンケトン4(38mg、0.13mmol)溶液に添加した。得られた懸濁液を室温で19時間攪拌した後、濃縮した。残渣をカラムクロマトグラフィにより精製した。クロロホルム/メタノール(99:1)を用いる溶出によって、メタノールから結晶化される純粋な生成物5(28mg、75%)が得られた。合成された化合物の分光特性は、実施例3aに記載されたものと全ての点で同一であった。
(c)塩化メチレン(30mL)中のインドール−チアゾリンケトン4(255mg、0.88mmol)の攪拌した懸濁液に、液滴状のDBU(148mg、146μL、0.98mmol)を0℃で添加した。溶液は赤色になり、透明になった。次に、ブロモトリクロロメタン(178mg、88μL、0.90mmol)を液滴状で添加した。黄色の溶液を0℃で4.5時間攪拌し、涼しい場所(約6℃)で20時間攪拌した。飽和NH4Clを添加し、相が分離した。有機層を水で洗浄し、乾燥(MgSO4)し、蒸発させた。残渣をクロロホルム中に再溶解し、シリカSep−Pak(5g)に加え、クロロホルム中1%のMeOHを用いて溶出させた。インドール−チアゾール−ケトン5を含有する対応のフラクションを合わせて蒸発させ、残渣(156mg)に、HPLC(ヘキサン中10%の2−プロパノール、10mm×25cmのZorbaxシリカカラム、4mL/分)分離を行った。Rv42mL(104mg、40%)において生成物5を捕集した。合成された化合物の分光特性は、実施例3aに記載されたものと全ての点で同一であった。
本発明の好ましい実施態様を説明するスキームである。

Claims (9)

  1. [化I]で表される芳香族ケトン合成物の合成方法であって、[化2]で表される化合物の4,5−ジヒドロ−1,3−アゾール部分の5員環に二重結合を導入するステップを含むことを特徴とする合成方法。
    Figure 0004445266
    (前記[化1]において、R 1 は水素でもよいし、(C 1 −C 6 )−アルキルおよび(C 3 −C 7 )−シクロアルキルからなる群から選択されてもよく、
    前記アルキル基は(C 3 −C 7 )−シクロアルキルによる置換が可能であり、
    2 、R 3 、R 4 、R 5 、R 6 およびR 7 は同じでも異なっていてもよく、それぞれ、水素、
    (C 1 −C 6 )−アルキル、(C 3 −C 7 )−シクロアルキル、(C 1 −C 6 )−アルコキシ、及び、ハロゲンからなる群から選択され、
    XはOであり、そして、
    ZはO、SおよびNHからなる群から選択される。)
    Figure 0004445266
    (前記[化2]において、立体化学的中心はR配置でもS配置でもよく、そして、
    1 〜R 7 、X,及び、Zの定義は、前記[化1]と同じである。)
  2. 前記二重結合を導入するステップが、前記[化2]で表される化合物の酸化を含む請求項1記載の合成方法。
  3. 前記酸化が、前記[化2]で表された化合物をMnO 2 またはNiO 2 で処理することを含む請求項2に記載の合成方法。
  4. 前記[化2]で表される化合物が、[化III]のN−置換インドール−3−グリオキシルアミド誘導体の環化によって調製されることを特徴とする請求項1に記載の合成方法。
    Figure 0004445266
    (前記[化3]において、R 1 〜R 7 、X,及び、Zの定義は、前記[化1]と同じであり、そして、R 8 は、水素または保護基を表す。)
  5. 前記環化が、TiCl 4 による処理を含む請求項4に記載の合成方法。
  6. 前記[化2]で表される化合物が、[化4]のインドール−3−グリオキシレート誘導体の環化によって調製される請求項1に記載の合成方法。
    Figure 0004445266
    (前記[化4]において、R 1 〜R 7 、及び、Xの定義は、前記[化1]と同じであり、ZはO又はSであり、そして、R 8 は、水素または保護基を表す。)
  7. 前記[化3]のN−置換インドール−3−グリオキシルアミド誘導体が、[化5]のインドール−3−グリオキシル酸誘導体、および対応する[化6]のアミンから得られる請求項4に記載の合成方法。
    Figure 0004445266
    Figure 0004445266
    (前記[化5]及び[化6]において、Yはアミノ基、ハロゲン、ヒドロキシル、(C 1 −C 6 )−アルコキシ基、メルカプト基、又は、(C 1 −C 6 )−アルキルチオ基であり、R 1 〜R 7 、X,及び、Zの定義は、前記[化1]と同じであり、そして、R 8 は、水素または保護基を表す。)
  8. 前記[化4]の誘導体が、[化7]のインドール−3−グリオキシル酸誘導体、および対応する[化8]のアルコールまたはチオールから得られる請求項6に記載の合成方法。
    Figure 0004445266
    Figure 0004445266
    (前記[化7]及び[化8]において、Yはアミノ基、ハロゲン、ヒドロキシル、(C 1 −C 6 )−アルコキシ基、メルカプト基、又は、(C 1 −C 6 )−アルキルチオ基であり、R 1 〜R 7 、X,及び、Zの定義は、前記[化1]と同じであり、そして、R 8 は、水素または保護基を表す。)
  9. 前記R 1 は水素、又は、(C 1 −C 6 )−アルキルであり、
    前記R 2 〜R 7 は水素、又は、(C 1 −C 6 )−アルキルであり、
    前記ZはS又はOであり、そして、
    前記XはOである請求項1に記載の合成方法。
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