JP6215194B2 - 生体直交型薬物活性化 - Google Patents

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Description

本発明は、非生物的、生体直交型化学反応の手段により活性化される、プロドラッグなどの不活性化に基づく治療方法に関する。
医学分野において、ヒト又は動物の体内の特定の場所で活性化されるプロドラッグなどの不活性化化合物の使用はよく知られている。また、プロドラッグなどの不活性化物の標的化(ターゲット)送達は広く研究されている。多くの努力が薬物送達システムに向けられており、これは薬物の放出を、選択的に標的位置(サイト)及び/又は望ましい時間(タイミング)に有効に行うものである。1つの方法は、局所的及び特異的に酵素活性により特異的に(全身性)プロドラッグを活性化することである。しかし多くの場合に、興味の対象となる標的サイトは好適な過剰発現酵素を持たない。他の方法は、酵素を標的化組織に、抗体指向酵素プロドラッグ治療(ADEPT)と呼ばれる技術で送達するものである。この方法では、酵素は、腫瘍サイトに、腫瘍関連抗原に結合する抗体と共役することで、標的化される。前記共役物の全身投与、前記標的での局在化及び非結合共役物の脱離後、設計されたプロドラッグが全身に投与され局所的に活性化される。この方法は、内因性酵素によっては達成されてはならない反応触媒を必要とする。これらの要求に応じる非哺乳類由来の酵素は、非常に免疫原性であり得るものであって、実際繰り返し投与を不可能にする。又は、プロドラッグは疾患サイトに標的化され、次に疾患特異的又は非特異的内因性活性化プロセスを受ける(例えば、pH、酵素、チオール含有化合物など)。
標的化抗がん治療は、従来のがん化学療法に比較して、低減された非特異的毒性及び改善された有効性を持つように設計される。この方法は、モノクローナル抗体(mAb)の、がん細胞への高能力の共役小分子治療物を特異的に送達する強力な標的化能力により実施される。毒性の問題に対応する試みで、化学療法剤(医薬)は、抗体又はタンパク質レセプターリガンドなどの標的化分子と結合し、これは腫瘍細胞に高い特異性で結合し、抗体−薬物共役物(ADC)又は免疫共役物と参照される化合物を形成する。理論上では免疫共役物の毒性は低いが、というのはこれらは前記細胞毒性薬物を、前記特定に細胞表面抗原又はレセプターを発現する腫瘍に直接向けられるからである。この戦略の成功は限定的であったが、その理由のひとつとしては、細胞毒性薬物が大きな抗体又はタンパク質レセプターリガンドと共役する際に不活性化又は活性低下を起こす傾向があるからである。免疫共役物の有望な進展は、リンカーを介して抗体へ結合された(リンクされた)細胞毒性薬物であり、これは腫瘍サイト又は腫瘍細胞内部で開裂する((Senter et al、Current Opinion in Chemical Biology 2010、14:529−537)。理想的には、前記mAbは、腫瘍細胞上の実質的に発現し、正常組織には限定的に発現する抗原への特異的結合である。特異性は、そうでなければ臨床応用のためには毒性すぎる薬物の利用を可能にする。この分野での最近の研究のほとんどが、高度に強力な毒性試薬の使用に向けられている。これは、条件付き安定性を与え、薬物送達が循環中ではなく、腫瘍結合後に起こるようなリンカー技術の開発を必要とする。
共役物として前記薬物は不活性であるが、標的に局在化されると前記薬物が、例えばpH又は酵素により放出され、これは標的特異的であり、かつまたより一般的となり得る。前記薬物放出は、腫瘍細胞内の低pH、低酸素、特定酵素などの外部機構により活性化され得るが、一般にはより選択的薬物放出は、細胞内、ほとんどはリソソーマル放出機構を通じて達成され得るものであって、最初に内在化されるべき前記抗体共役物を必要とする(例えば、グルタチオン、プロテアーゼ、カタボリズム)。特定の細胞内放出機構(例えばグルタチオン、カテプシン)は通常は、その性質に依存するが親薬物が前記細胞を逃げ出して近隣の細胞を攻撃する結果となり得る。このことは、抗体−薬物共役物の範囲についての重要な作用機構として示され、特に異種のレセプター発現性又は不十分なmAb浸透性を持つ腫瘍ではそうである。開裂可能なリンカーの例は:ヒドラゾン(酸不安定)、ペプチドリンカー(カセプシンB開裂可能)、立体障害性ジスルフィド部分(チオール開裂可能)である。又は非開裂可能リンカーがmAb−薬物共役物で使用され得る。これらの構成物は、カタボリズムでその薬物を放出し、その結果薬物分子はなお1つのアミノ酸に結合されていると考えられる。薬物のほんの一部のみがかかる共役物として活性化を取り戻す。又はこれらのアミノ酸結合薬物は細胞を逃げ出すことができない。それでも、前記リンカーが安定である場合、これらの構成物は一般に、最も安全と考えられ、及び前記薬物及び標的に依存して非常に有効であり得る。
現在の抗体−薬物共役物放出戦略は限界を持つ。細胞外薬物放出機構は通常は、大きく非特異的であり(pH感受性リンカー)毒性を与える結果となる。細胞内放出は、前記mAb−薬物の効率(例えばレセプター−介在内在化)に依存し、一方いくつかの癌は、十分な高複製数で存在する癌特異的及び効果的な内在化標的を持たない。細胞内放出はさらに、十分高濃度で、活性化酵素(プロテアーゼ)又は分子(グルタチオンなどのチオール)の存在に依存する。細胞内放出の次に、前記薬物は、ある場合には、前記細胞から標的近隣細胞へ逃げ出す。この効果は、全ての細胞が十分な量の標的レセプターを発現していない不均一な腫瘍には有利であると考えられる。さらに、薬物を浸透させることが難しい腫瘍において重要なことは、対流を妨げる高間質圧である。これは特に、mAb(共役物)などの大きな構成物について問題となる。この機構はまた、結合サイトバリアが生じる場合に重要となる。標的化試薬が血管系に放出され、レセプターに結合すると、前記腫瘍内での動きは制限される。血管周囲空間内で制限されるmAb共役物の可能性はその標的の親和性に比例する。前記浸透性は、前記mAb投与量の増加により改善されるが、この方法は、例えば肝臓への毒性を制限する投与量により制限される。さらには、死亡中細胞から出る抗原が、腫瘍間質空間に存在し、そこでこれらmAb−共役物がその標的細胞に結合することを妨げ得る。また、多くの標的が、非効率的内在によって妨害され、及び異なる薬物は同様にはmAbへリンクされ得ない。さらには、前記標的内で内因性要素で選択的開裂され一方で、前記標的への途中での内因性要素には安定化である(特に、全mAbの遅い脱離の場合)ようにリンカーを設計することは手間がかかる。その結果として、最適化された、薬物、リンカー、mAb及び標的の組み合わせが選択され、それぞれの場合により最適化されることが必要となる。
効果的なプロドラッグ方法から利益となり得る他の応用分野は、T−細胞係合抗体構成物(例えば、二−又は三特異的抗体断片)であり、これは免疫システムに係合することで癌に作用する。活性化T細胞をがん細胞と直接接触させることは、がん細胞を殺す強力な方法を与えることであると、長く考えられてきた(Thompson et al.、Biochemical and Biophysical Research Communications 366(2008) 526−531)。このために作成されてきた多くに二特異性抗体において、大部分は2つの抗体結合サイトからなり、1つのサイトは腫瘍を標的とし、他のサイトはT細胞を標的とする(Thakur et al.Current Opinion in Molecular Therapeutics 2010、12(3)、340−349)。しかし、活性T細胞結合サイトを含む二特異性抗体では末梢T細胞結合が生じ得る。これは、前記共役物が前記腫瘍へ近づくことを妨げるだけでなく、またサイトカイン・ストームを起こしてT細胞を枯渇させ得る。光活性化可能な抗−T細胞抗体であって、必要とされる際及び場所でのみ、UV光の照射に続いて回復される(即ち、腫瘍結合アームを介して腫瘍局在化化後)前記抗−T細胞抗体は、これらの問題を解決するために使用されていきた。抗ヒトCD3(T細胞標的化)抗体は、光開裂性1−(2−ニトロフェノール)エタノール(NPE)コーティングにより可逆的に抑制された(Thompson et al.、Biochemical and Biophysical Research Communications 366(2008)526−531)。しかし、光系活性化は、光が浸透し得る身体の領域に制限され、転移性癌などの全身性疾患を治療するために変更することは容易ではない。
プロドラッグ方法から利益を得る強く関連する構成物は、三特異性T細胞係合抗体構成物であり、これは例えば癌標的化試薬に加えてCD3及びCD28T細胞係合部分を持つ。かか構成物は、CD3又はCD28のいずれか又は両方が結合する領域として使用するには毒性が高く、マスクする必要性がある。
標的化薬物を選択的かつ予想可能に前記標的サイトで活性化し、さらに均一な浸透性及び標的化に依存せず、さらに前記標的への途中及び標的内で変化させる内因性パラメータに依存せず、及び指標、患者ごとに依存しない、活性化できることが望ましい。
現在のプロドラッグ活性化の欠点を解消するために、非生物的、生体直行型化学反応、即ちStaudinger反応を使用して前記プロドラッグの活性化を引き起こすことが提案されている(Bioconjugate Chem 2008、19、714−718)。簡単に、導入された概念では、前記プロドラッグは薬物とトリガーの共役物であり、この薬物−トリガー共役物は、例えば酵素や特定のpHなどの内因性要素では活性化されず、前記アクチベータ、即ち前記プロドラッグ内のトリガー部分と反応する成分の制御された投与により、前記トリガーから薬物を放出する(又は逆に、薬物からトリガーを放出するが、この放出プロセスの別の見方である)。この概念の提案されたStaudinger方法は、しかし、十分作用しないことが分かり、応用分野も、Staudinger反応により実行される放出機構に特定の性質からみて限定的である。Staudinger反応を使用する他の欠点は、反応速度が限定されていることであり、これらの反応のリン化合物が酸化に不安定であることである。従って、非生物的、生体直交型反応で、生理的条件で安定で、お互いに対してより反応性であり、及び種々の機構の手段により結合された薬物放出を誘導することができる反応物を提供し、それにより、非常に広い活性化薬物放出方法を提供することが望ましい。
選択的プロドラッグ活性化の内因性活性化機構(例えばpH、酵素)に依存しない生体適合性化学反応の使用は、がん治療の強力な新規なツールとなる。必要なときに必要な位置でプロドラッグを選択的に活性化することは、癌を含めて身体内に多くのプロセスを広く制御することが可能になる。抗腫瘍抗体治療などの治療は、それにより、より特異的となり、正常細胞と腫瘍との違いを増加させ、望ましい副作用を低減させる。T細胞係合抗癌抗体においては、本発明は、不活性抗体構成物(即ちこれは次にプロドラッグ)の全身投与及び腫瘍標的化を可能にし、さらに標的毒性を低減させることを可能にする。十分な腫瘍への取り込みと非標的化領域からの脱離に続いて、腫瘍結合抗体はアクチベータの投与により活性化され、これは前記抗体又は特定の抗体領域の前記トリガーと反応し、その結果トリガーを脱離して前記T細胞結合機能を回復させる。この結果、T細胞活性化及び抗癌作用が起こることとなる(即ち、これは次に薬物放出である)。
Senter et al、Current Opinion in Chemical Biology 2010、14:529−537 Thakur et al.Current Opinion in Molecular Therapeutics 2010、12(3)、340−349) Thompson et al.、Biochemical and Biophysical Research Communications 366(2008)526−531 Bioconjugate Chem 2008、19、714−718
本発明は、非生物的、生体直交型化学反応の手段により活性化される、プロドラッグなどの不活性化に基づく治療方法に関する。
前記要望に対応するために本発明は、ひとつの側面で、トランス−シクロオクテンへ結合(リンク)された物質の、生理的環境での放出のためのアクチベータとしてのジエンの使用を提供する。これに関連して、本発明はまた、トランス−シクロオクテンへ結合(リンク)された物質の、生理的環境での放出のためのアクチベータとしての使用のためのジエンを含み、及びジエンがアクチベータとして使用される、トランス−シクロオクテンへ結合(リンク)された物質の、生理的環境での放出での活性化の方法を含む。
他の側面では本発明は、結合された物質の、生理的環境での放出のための化学的ツールとして、トランス−シクロオクテンとジエンとの間の逆電子要求ディールスアルダー反応(inverse electron−demand Diels−Alder reaction)の使用を提供する。
さらなる側面で、本発明は、プロドラッグの投与及び活性化のためのキットに関し、前記キットは、薬物が、直接又は間接的に、トリガー部分に結合された(リンクされた)薬物及び前記トリガー部分のためのアクチベータを含み、前記トリガー部分がジエノフィル、及び前記アクチベータがジエンを含み、前記ジエノフィルが、トランス−シクロオクテン環を含み、前記環が場合により、1又は複数のヘテロ原子を含み、及び前記ジエンが、前記ジエノフィルと逆電子要求ディールスアルダー反応を可能にするように選択される。前記トリガーと前記アクチベータとの前記レトロディールスアルダー反応によりプロドラッグの活性が薬物を放出させる。
他の側面では、本発明は、トランス−シクロオクテン部分と、直接又は間接的に結合される薬物化合物を含むプロドラッグを提供する。
他の側面では、本発明は、非生物的、生体直交型反応で引き起こされ得るプロドラッグ内に薬物化合物を変更する方法を提供し、前記方法は、前記薬物を適用するステップと、前記薬物にトランス−シクロオクテン部分に化学的に結合するステップを含む。
さらなる側面で、本発明は治療方法を提供し、薬物により調節され得る疾患に罹患する患者が、前記患者に、トリガー部分を含むプロドラッグが投与されることで治療され、前記アクチベータの投与により活性化後前記薬物が放出され、前記トリガー部分がトランス−シクロオクテン環を含み、前記環が場合により1又は複数のヘテロ原子を含み、及び前記ジエンアクチベータが、前記トランス−シクロオクテンジエノフィルと逆電子要求ディールスアルダー反応を行うことができるように選択される。
さらなる側面では、本発明は、8員環非芳香族環モノアルケニレン部分(好ましくはシクロオクテン部分、及びより好ましくはトランス−シクロオクテン部分)を含む化合物であり、前記部分は、動物又はヒトのプロドラッグ治療で使用するために、薬物への結合(リンケージ)を含む。
レトロディールスアルダー反応
以下の反応式は、(3、6)−ジ−(2−ピリジル)−s−テトラジンジエン及びトランス−シクロオクテンジエノフィルとの[4+2]ディールスアルダー反応を、続いて、生成物と二窒素が形成される逆ディールスアルダー反応の式を示す。反応生成物は互変異性化し得るものであり、これはまた式に示される。トランスシクロオクテン誘導体は、古典的なディールスアルダー反応のように電子吸引基を持たず、この型のディールスアルダー反応は古典的な反応とは区別され、しばしば「逆電子要求ディールスアルダー反応」と言われている。以下の記載では、両方の反応ステップの順序、即ち最初のディールスアルダーシクロ付加(通常は逆電子要求ディールスアルダー反応)で続くレトロディールスアルダー反応は、短く「レトロディールスアルダー反応」又は「レトロDA」と参照される。以下「rDA」と省略され得る。前記反応の生成物は、レトロディールスアルダー反応付加物又はrDA付加物である。
Figure 0006215194
一般に、本発明は、薬物が、トランス−シクロオクテン誘導体から、テトラジン誘導体などの適合性のあるジエンとのシクロ付加反応から放出され得る、という認識に基づく。理論に縛られることなく、本発明者は、前記レトロディールスアルダー付加物の分子構造は、このrDA付加物内での同時の脱離又は環化反応が前記薬物を放出する、と考えている。特に、本発明者は、好適に変化させたrDA成分がrDA付加物を導き、前記ジエノフィルの前記薬物への結合が前記ジエンの孤立電子対の存在で開裂される、と考えている。
本発明者が最初に、トランス−シクロオクテン及びジエン間の逆電子要求ディールスアルダー反応を、結合された物質の生理的環境で放出するためのツールとして使用することを提供する。理解されるべきことは、この記載に基き、前記物質は前記TCOへ結合される、ということである。本発明は、この側面で、前記特定の化学構造にかかわらず認識されるべきである。むしろ、一般的な意味で、これは、生体直交型化学、即ち前記rDA反応が、新しい予想を超えた目的のために、生体直交型反応での放出が引き起こされるような結合された形で提供される例えば薬物などの化学物質の使用を提供するものである。用語「逆電子要求ディールスアルダー反応を用いる」とは、この反応での前記2つの反応物で、それに結合する薬物を持つ前記ジエノフィルが一緒に使用される段階にのみを意味するものではない。むしろ、「反応を使用する」とはまた、前記薬物が、反応相手(例えばジエノフィル)のひとつに結合されて始まることを含む。
プロドラッグ活性化においてレトロディールスアルダー反応の一般概念はスキーム1に示される。
スキーム1:
Figure 0006215194
本発明において、用語「ジエン」(前記スキームにおけるジエンを含む)は、少なくとも2つの共役二重結合を持つヘテロ環部分を意味する。前記ジエンは、前記アクチベータに含まれ、テトラジン(これは本発明のアクチベータを意味する)などの第3の二重結合を含む環構造の一部分であり得る。
前記スキームで、「TCO」とはトランス−シクロオクテンを意味する。用語トランス−シクロオクテンは、ここでは、1又は複数のヘテロ原子を含むように使用され、特に式(1a)を満たす構造を意味する。広い意味で、本発明者は、Staudinger反応に基づいて行った試み以外に、プロドラッグのためのトリガー部分としてTCOを選択することは、薬物(活性)部分をプロドラッグ(活性化可能)部分に導入るための有用なツールを提供する、ことを見出し、前記活性化は、前記ジエノフィル(トリガー)とジエン(アクチベータ)との強力な、非生物的、生体直交型反応、例えば前記ディールスアルダー反応により生じ、かつ前記プロドラッグは薬物−ジエノフィル共役物である。
理解されるべきことは、スキーム1で、レトロディールスアルダー付加物で、最終生成物同様に、前記指標TCO基及び前記指標ジエン基が、それらの基が前記レトロディールスアルダー反応で変換された後でそれぞれ前記TCO及びジエン基の残基である、ということである。
非生物的、生体直交型化学反応の適用を成功させるために必要なことは、2つの関与する官能基がその反応性を微調整されて、共存する官能性との干渉を防止することである。理想的には、前記反応相手は、非生物的で、生理的条件で反応性であり、お互いにのみ反応性であって、その細胞/生理的環境を無視できる(生体直交性)ものである。生理的環境で課される選択性の要求は、ほとんどの従来の反応を除外する。
前記逆電子要求ディールスアルダー反応は、しかし、低濃度及び準当量条件で動物内で有効であることが示された(R.Rossin et al、Angewandte Chemie Int Ed 2010、49、3375−3378)。本発明での前記反応相手は、歪ずみのかかったトランス−シクロオクテン(TCO)誘導体であり、好適なジエンは、テトラジン誘導体などである。TCO及びテトラジンとのシクロ付加反応は迅速に進行し、これは次にレトロディールスアルダー反応で二窒素を放出して再構成されジヒドロピリダジン共役物を形成する。これとその互変異性体は、前記レトロディールスアルダー付加物である。
本発明者は、前記TCOの構造は、前記TCOジエノフィル内に利用可能な二重結合とジエンを含む反応の結果それに結合された薬物の放出を引き起こすために非常に優れていることを認識するに至った。これを可能にする特徴は、(a)前記RDAの性質であり、二重結合の再構成を含み、脱離カスケードを引き起こすために使用され得る;(b)rDA付加物の性質であり、ジヒドロピリダジン基を持ち、これは非芳香族であり(又は他の非芳香族基)、脱離反応で再構成されて共役二重結合を形成するか、芳香族基(例えばピリダジン)を形成する;(c)rDA付加物の性質であり、これはジヒドロピリダジン基を持ち、これは弱塩基であり、従って脱離反応を触媒し得るものであり、及び(d)前記rDA付加物の二環状の性質であり、これにより、得られる二環状部分のジエン部分から橋架け構造(従って追加の環)を形成することを可能にする。
強調されるべきことは、本発明は従って特定の化学構造に限定されるものではないということである。広い意味で、本発明は、前記rDA反応が、rDA付加物同様に、生体直交型反応で引き起こされる薬物放出を可能とする有効な化プラットフォームを提供するものである。
前記反応は生体直交型であるという事実及び多くの反応選択肢が前記反応物相手に存在するということは、当業者には明らかである。例えば前記rDA反応はプレターゲット医薬の分野で知られている。国際公開第2010/119382号、国際公開第2010/119389号及び国際公開第2010/051530号を参照文献とする。本発明は前記反応の完全に異なる使用を提供するものであるが、理解されるべきことは、前標的化で使用されるrDA反応物対として利用可能な種々の構造可能性はまた、本発明の分野で利用可能である、ということである。
本発明で使用される前記ジエノフィルトリガー部分は、トランス−シクロオクテン環を含み、前記環は場合により1又は複数のヘテロ原子を含む。以下読みやすさのために、この8員環部分をトランス−シクロオクテン部分とし、「TCO]と省略する。理解されるべきことは、本質は、ジエノフィルとして作用し、反応によりその共役された薬物から放出される前記8員環の可能性にある、ということである。当業者は、前記ジエノフィル活性が、前記環の全ての炭素の存在に依存することは必要ではないという事実を知っているが、これはヘテロ環モノアルケニレン8−員環もジエノフィル活性を持つことが知られてるからである。
従って、一般には本発明は、薬物置換トランスシクロオクテンに厳密に限定されるものではない。有機化学の当業者は、他の8員環系ジエノフィルが存在し、これはトランスシクロオクテンと同様に同じ環内二重結合を持つが、前記環のいずれかに1又は複数のヘテロ原子を持つ、ということを認識している。即ち、本発明は一般に、8員環非芳香族性環状アルケニレン部分を持ち、好ましくはシクロオクテン部分であり、かつより好ましくはトランスシクロオクテン部分であり、共役された薬物を含む、ものである。
インビボ作用がしばしば僅かな構造変化で変化される例えば医薬的活性物質を含む場合、本発明は、前記薬物共役の好適な設計と組み合わせられる正しい化学反応性を何よりもまず要求する。従って、可能な構造は、当業者にとってこれらがジエノフィルとして反応可能であることをよく知っているものに拡張される。
留意すべきことは、命名法に依存して、前記TCOジエノフィルはまた、E−シクロオクテンとして記載される、ということである。従来の命名法を参照して、理解されるべきことは、前記シクロオクテン環の置換の結果として、前記構造の位置及び分子量に依存して、同じシクロオクテン異性体が形式的にZ−異性体として記載されることになる、ということである。本発明では、本発明の任意の置換体は、形式的に「Z」又は「E」、「シス」また「トランス」異性体であろうと、無置換トランスシクロオクテン、又は無置換E−シクロオクテンの誘導体として考える。用語「トランス−シクロオクテン」(TCO)はE−シクロオクテン同様に交換可能に使用され、又置換が形式的に対応する命名法を要求する場合でも本発明の全てのジエノフィルについて維持される。即ち、本発明は、以下番号付けされたように炭素原子1と6がE−(エントゲーゲン)又はトランス配置である。
Figure 0006215194
本発明はさらに、具体的な実施態様に関して説明され、図面を参照するが本発明はこれらに限定されるものではなく特許請求の範囲にのみ限定されるものである。特許請求の範囲の全ての参照番号は、本発明を限定するものではない。記載された図面は模式的でありなんらを限定するものではない。図面において、ある要素のサイズは誇張されており、説明することを目的とするだけのものである。不定冠詞また定冠詞「ひとつの」、「前記」を伴って使用される限定的又は非限定的物の単数名詞形は、特に記載がない限り複数を含む。
さらに留意されるべきことは、明細書や特許請求の範囲で使用される用語「含む」は、列記される手段に限定されるべきではなく、他の要素やステップを含むことを除外するものではない。従って、表現「手段A及びBを含む装置」とは、部品AとBのみからなる装置に限定されるべきではない。これは、本発明においては、関連する部品がA及びBであることのみを意味する。
以下いくつかの化学式で、「アルキル」及び「アリール」が参照される。ここで、「アルキル」は、それぞれ独立して、10炭素原子までの脂肪族、直鎖、分岐、飽和、不飽和及び/又は環状ヒドロカルビル基を示し、1〜10のO、N又はSなどのヘテロ原子を含むことができ、「アリール」は、それぞれ独立して、20炭素原子までの芳香族基又はヘテロ芳香族基を示し、置換されていてよく、及び1〜10のO、N又はSなどのヘテロ原子を含むことができる。「アリール」基はまた、「アルキルアリール」又は「アリールアルキル」基(簡単な例ではベンジル基)を含む。「アルキル」、「アリール」、「アルキルアリール」及び「アリールアルキル」が含む炭素原子の数は、かかる用語の前に指定されることで示される(即ち、C1−10アルキルは、前記アルキルが1から10の炭素原子を含み得ることを意味する)。本発明のある化合物は、キラル中心及び互変異性体を含み、及び全てのエナンチオマー、ジアステレオマー及び互変異性は、それらの混合物も含めて本発明の範囲に含まれる。いくつかの式で、基又は置換基は、「A」、「B」、「X」、「Y」などの文字で参照され、種々の(数字付き)「R」基で参照される。これらの文字の定義は、それぞれの式について読まれるべきものであり、即ち異なる式ではこれらの文字は特に断りがない限り、それぞれ独立して、異なる意味を持ち得る。
ここで記載される本発明の全ての実施態様では、アルキルは好ましくは低級アルキルであり(C1−4アルキル)であり、それぞれのアリールは好ましくはフェニルである。初期の研究で、前(プレ)標的化放射線免疫イメージングのために前記逆電子要求ディールスアルダー反応の利用が示された(R.Rossin et al、Angewandte Chemie Int Ed 2010、49、3375−3378)。この特定のシクロ付加反応は、(3、6)−ジ−(2−ピリジル)−s−テトラジン誘導体とE−シクロオクテンとの間で生じ、続いてレトロディールスアルダー反応が起こって前記生成物と窒素を形成する。前記トランスシクロオクテン誘導体は、古典的なディールスアルダー反応として電子吸引基を含まないことから、このタイプのディールスアルダー反応は、古典的な反応とは区別され、しばしば、「逆電子要求ディールスアルダー反応」と参照されている。以下の記載で、両方の反応ステップをの順序、即ち前記最初のディールスアルダーシクロ付加(通常は逆電子要求ディールスアルダーシクロ付加)及び続くレトロディールスアルダー反応は短く「レトロディールスアルダー反応」と参照される。
レトロディールスアルダー反応
レトロディールスアルダーカップリング化学は一般には、一組の反応物がカップリングして不安定な中間体を形成し、この中間体がレトロディールスアルダー反応による唯一の副生成物として小分子(出発物に依存して、例えばN、CO、RCNなど)を放出して、レトロディールスアルダー付加物を形成する。一組の反応物は、1つの反応物として(即ち一つの生体直交型反応基)、例えば電子不足テトラジンなどのテトラジン誘導体などの好適なジエンと、他の反応物として(即ち、他の生体直交型反応基)、好適にはジエノフィルであり例えば歪ずみのかかったシクロ(TCO)である。
例えば電子不足(置換)テトラジンとTCO部分との非常に早い反応は、接続中間体を形成し、これは、[4+2]レトロディールスアルダーシクロ付加の唯一の副生成物としてのNを放出してジヒドロピリダジンレトロディールスアルダー付加物に再配置される。水生環境では、前記最初に形成される4、5−ジヒドロピリダジン生成物は、1、4−ジヒドロピリダジン生成物に互変異性化し得る。
前記2つの反応種は、非生物的であり、インビボで迅速な代謝や副反応を受けない。これらは生体直交型であり、即ちこれらは、生理的媒体中で選択的にそれぞれと反応する。従って、本発明の前記化合物及び方法は、生きている有機体中で使用され得る。さらには、前記反応基は比較的小さく、生物的サンプル中、又は生きている有機体中に、それらの中の分子のサイズを大きく変更することなく導入することを可能にする。前記逆電子要求ディールスアルダー反応及び前記一組に反応物の挙動についての参照文献:Thalhammer、F;Wallfahrer、U;Sauer、J、Tetrahedron Letters、1990、31(47)、6851−6854;Wijnen、JW;Zavarise、S;Engberts、JBFN、Journal Of Organic Chemistry、1996、61、2001−2005;Blackman、ML;Royzen、M;Fox、JM、Journal Of The American Chemical Society、2008、130(41)、13518−19)、R.Rossin、P.RenartVerkerk、Sandra M.van den Bosch、R.C.M.Vulders、l.Verel、J.Lub、M.S.Robillard、Angew Chem Int Ed 2010、49、3375、N.K.Devaraj、R.Upadhyay、J.B.Haun、S.A.Hilderbrand、R.Weissleder、Angew Chem Int Ed 2009、48、7013、及びDevaraj et al.、Angew.Chem.Int.Ed.、2009、48、1−5。
理解されるべきことは、広い意味で、本発明により、前記レトロディールスアルダーカップリング及び続く薬物活性化化学は、基本的に全ての分子、基又は部分の組に適用でき、これらはプロドラッグ治療に使用され得るものである、ということである。即ち、かかる組の1つは、ジエノフィル(トリガー)に結合される(リンクされる)薬物を含む。前記他の一つは、前記ジエノフィルとの反応に使用するための相補的ジエンである得る。
トリガー
前記プロドラッグは、Tとして示されるトリガー部分に、直接又は間接的に結合されたDとして示される薬物(Drug)を含み、前記トリガー部分はジエノフィルである。前記ジエノフィルは、広い意味で、8員環非芳香族性環状アルケニレン部分(好ましくはシクロオクテン部分、及びより好ましくはトランスシクロオクテン)である。場合により、前記トランスシクロオクテン(TCO)部分は、同じ面内に実質的に固定される少なくとも2つの環内結合を持ち、及び/又はこれは場合により、前記アキシャル位置で少なくとも1つの置換基を持ち、エカトリアル位置には持たない。有機化学の当業者は、用語「実質的に同じ面内に固定される」とは、結合が通常は同じ面内に固定されるという結合理論を意味することを理解する。通常はかかる同じ面内での固定の例は、二重結合及び歪のかかった縮合環を含む。例えば、前記少なくとも2つの結合は、酸素の結合する二重結合(即ちC=O)であり得る。前記少なくとも2つの環内結合はまた、2つの隣接する炭素元素の一重結合であり得る、これは、これらの結合が一緒になって縮合環(即ち前記TCO環に縮合される)の一部分であり、実質的に平面構造が仮定され、それにより前記2つの一重結合が実質的に1つの同じ面で固定される場合である。後者の例は、シクロプロピル及びシクロブチルなどの歪ずみのかかった環を含む。理論に縛られることなく本発明者は、同じ面内の少なくとも2つの環内結合の存在は、前記TCO環を少なくとも部分的に平坦化させ、これにより前記レトロディールスアルダーのより高い反応性を導くことを可能にする。
好ましくは、前記TCOは次の式(1a)を満たす。
Figure 0006215194
カスケード脱離機構を介して機能するトリガーTについて、A及びPはそれぞれ独立してCR 又はCRであり、ただし少なくとも1つはCRである。Xは、(O−C(O))−(L−(D)、S−C(O)−(L−(D)、O−C(S)−(L−(D)、S−C(S)−(L−(D)、O−S(O)−(L−(D)、であり、ここでp=0又は1、(Lは選択的なリンカーであり、n=0又は1、好ましくはS、N、NH、又はOを介してTに結合され、これらの原子は前記リンカーの一部であり、直線的及び/又は分岐させて配置される複数のユニットからなる。Dは、1又は複数の治療部分又は薬物であり、好ましくはS、N、NH、又はOを介して結合され、これらの原子は前記治療部分の一部である。好ましくは、Xは(O−C(O))−(L−(D)であり、ここでp=0又は1であり、好ましくは1、及びn=0又は1である。
シクロ脱離機構を介して機能するトリガーTのために、A及びPはそれぞれ独立してCR 又はCRであり、ただし少なくとも一つがCRである。Xは、O−C(O)−(L−(D)、S−C(O)−(L−(D)、O−C(S)−(L−(D)、S−C(S)−(L−(D)、NR−C(O)−(L−(D)、NR−C(S)−(L−(D)、C(O)−(L−(D)、C(S)−(L−(D)である。(Lは、選択的なリンカーであり、n=1又は0、好ましくはTにS、N、NH、又はOを介して結合され、直線及び/又は分岐して配置される複数のユニットからなる。Dは1又は複数の治療部分又は薬物であり、好ましくはS、N、NH、又はOを介して結合され、これらの原子が前記治療部分の一部である。好ましくはXはNR−C(O)−(L−(D)又はC(O)−(L−(D)であり、ここでn=0又は1である。
好ましくは、DがT又はLにNHを介して結合される場合、このNHはDからの一級アミン(−NH)残基であり、及びDがNを介して結合される場合には、前記NはDからの二級アミン(−NH−)残基である。同様に、好ましくは、DがO又はSを介して結合される場合には、前記O又はSは、それぞれ、Dからのヒドロキシル(−OH)残基又はスルフヒドリル(−SH)残基である。
さらに好ましくは、Dに含まれる前記S、N、NH、又はO部分がDの脂肪族性又は芳香族性炭素に結合されている。
好ましくはLがTにNHを介して結合されてる場合、このNHはLからの一級アミン(−NH)残基であり、及びLを介して結合されている場合には、このNはLからの二級アミン(−NH−)残基である。同様に、好ましくは、LがO又はSを介して結合される場合には、前記O又はSは、それぞれ、Lからのヒドロキシル(−OH)残基又はスルフヒドリル(−SH)残基である。
さらに好ましくは、Lに含まれる前記S、N、NH、又はO部分がDの脂肪族性又は芳香族性炭素に結合されている。
本発明においてリンカーLが参照される場合、これは自壊性であるか又はそうでないか、又はそれらの組み合わせであり得るものであり、及び複数の自壊性ユニットからなることができる。
さらに明確にする方法で、p=0及びn=0(カスケード脱離機構のために)である場合、薬物Dは直接前記脱離反応の脱離基を構成し、及びp=0及びn=1の場合、前記自壊性リンカーは前記脱離反応の脱離基を構成する。リンカーLと薬物Dの結合位置及び方法は当業者に知られている(例えば、Papot et al、Anti−Cancer Agents in Medicinal Chemistry、2008、8、618−637を参照)。それにもかかわらず、自壊性リンカーLの典型的な、限定的ではない例はベンジル誘導体であり例えば以下に示される。右側に、複数のユニットを持つ自壊性リンカーが示され、このリンカーは、COと4−アミノベンジルアルコールに分解するだけでなく、また1、3−ジメチルイミダゾリジン−2−オンユニットへ分解する。
Figure 0006215194
(ここで、X=O又はS又はNH又はNR、ここでR=アルキル又はアリールである。)
ひとつの興味ある実施態様では、Y、Z、X、Qはそれぞれ独立して、CR 、C=CR 、C=O、C=S、C=NR、S、SO、SO、O、NR、及びSiR からなる群から選択され、Y、Z、X、及びQの最大3つがC=CR 、C=O、C=S、及びC=NRからなる群から選択され、ここで2つのR基は一緒になって環を形成し、及び隣接する原子の対が存在しない限り、O−O、O−NR、S−NR、O−S、O−S(O)、O−S(O)及びS−Sからなる群から選択され、SiはCR 又はOにのみ隣接する。
好ましい実施態様では、式(1a)の前記TCOは全て炭素環である。他の好ましい実施態様では、前記式(1a)のTCOはヘテロ環炭素環であり、前記環に1から3の酸素原子を含み好ましくは1つの酸素原子を含む。
他の興味ある実施態様では、結合PQ、QX、XZ、ZY、YAの一つが縮合環の部分かCR=CRからなり、2つの環外結合が前記同じ面に固定され、及びただしPQ及びYAは芳香族5−又は6−員環の部分、共役7員環の部分又はCR=CRの部分でもなく;縮合環の部分ではない場合には、P及びAは独立してCR 又はCRであり、ただし少なくとも1つはCRであり;縮合環の部分である場合には、P及びAは独立してCR又はCXであり、ただし少なくとも1つはCXであり;前記残る基(Y、Z、X、Q)はお互いに独立して、CR 、C=CR 、C=O、C=S、C=NR、S、SO、SO、O、NR、SiR であり、多くとも1つの基がC=CR 、C=O、C=S、C=NRであり、隣接する原子対が存在せずO−O、O−NR、S−NR、O−S、O−S(O)、O−S(O)、及びS−S、からなる群から選択され、存在すればSiは、CR 又はOに隣接し、及びCR =CR は、存在すればCR 又はC=CR 基に隣接し;T、Fはそれぞれ独立してH、又はアルキル、F、CL、Br又はIからなる群から選択される置換基を表す。
いくつかの実施態様では縮合環は、2つの外部環結合が実質的に同じ面に固定される結果となる。これらは、縮合3−員環、縮合4−員環、縮合二7−員環、縮合芳香族5−員環、縮合芳香族6−員環及び縮合平面共役7−員環から選択され以下に示される:
縮合3−員環は:
Figure 0006215194
であり、ここでE、Gは前記8−員環の部分であり、PQ、QP、QX、XQ、XZ、ZX、ZY、YZ、YA、AYに縮合され得るものであり、P、AはCR又はCX、及びCXはA及びPにのみ存在する。E−GはCR−CR又はCR−CX、及びDはCR 、C=O、C=S、C=NR、NR、O、S、又はE−GはCR−N又はCX−N、及びDはCR 、C=O、C=S、C=NR、NRO、又はSである。
縮合4−員環は:
Figure 0006215194
であり、ここで、E−Gは前記8−員環の部分であり、及びPQ、QP、QX、XQ、XZ、ZX、ZY、YZ、YA、AYに縮合され得るものであり、P、AはC、CR又はCX、及びCXはA及びPのみに存在し得る。E及びGはCR、CX又はN、及びD、Mはお互いに独立してCR 、C=O、C=S、C=NR、C=CR 、S、SO、SO、O、NRであるが、隣接O−O又はS−S基ではない;又は、E−DはC=CR及びGはN、CR、CX及びMはCR 、S、SO、SO、O、NRであり;又は、E−DはC=N及びGはN、CR、CX及びMはCR 、S、SO、SO、Oであり;又は、D−MはCR=CR及びE及びGはそれぞれ独立してCR、CX又はNであり;又は、D−MはCR=N及びEはCR、CX、N、及びGはCR又はCXであり、又は、EはC、GはCR、CX又はN、及びD及びMはCR 、S、SO、SO、O、NR、又は多くともC=O、C=S、C=NR、C=CR の1つであるが、しかし隣接するO−O又はS−S基ではなく;又はE及びGはC及びD及びMはお互いに独立してCR 、S、SO、SO、O、NRであるが、隣接するO−O、又はS−S基ではない。
縮合7−員環は:
Figure 0006215194
であり、E−Gは前記8−員環の部分であり、PQ、QP、QX、XQ、XZ、ZX、ZY、YZ、YA、AYに縮合できるものであり、P、AはC、CR又はCX、及びCXはA及びPにのみ存在し;E、GはC、CR、CX又はN;K、LはCR;D、MはCR=CR又はCR=Nを形成し、又はD、Mはお互いに独立してCR 、C=O、C=S、C=NR、C=CR 、S、SO、SO、O、NRであるが、隣接するO−O、S−S、N−S基ではなく;JはCR 、C=O、C=S、C=NR、C=CR 、S、SO、SO、O、NRであり;少なくとも2N基であり;又は、E、GはC、CR、CX;KはN及びLはCR;D、MはCR=CR結合を形成し又はD、Mはお互いに独立してCR 、C=O、C=S、C=NR、C=CR 、NRであるが、隣接するO−O、S−S、N−S基ではなく、;JはCR 、C=O、C=S、C=NR、C=CR 、S、SO、SO、O、NRであり;少なくとも2N基であり;又は、E、GはC、CR、CX;K及びLはN;D、M、Jはお互いに独立してCR 、C=O、C=S、C=NR、C=CR 基である。
縮合5−員環は:
Figure 0006215194
であり、E、Gは前記8−員環の部分であり、QX、XQ、XZ、ZX、ZY、YZに縮合され得る。E、GはCである。基L、K、又はMの1つはO、NR、Sであり、残りの2つはお互いに独立してCR又はNであり;又は、EはC、及びGはNである。L、K、Mはお互いに独立してCR又はNである。
縮合6−員環は:
Figure 0006215194
であり、E、Gは前記8−員環の部分であり、QX、XQ、XZ、ZX、ZY、YZに縮合され得る。E、GがCである。L、K、D、Mはお互いに独立してCR又はNである。
縮合平面共役7−員環は:
Figure 0006215194
であり、E、Gは前記8−員環の部分であり、QX、XQ、XZ、ZX、ZY、YZに縮合し得る。E、GはCであり;L、K、D、MはCRであり;JはS、O、CR 、NRである。前記示されるそれぞれのRは独立して、H、アルキル、アリール、OR’、SR’、S(=O)R’’’、S(=O)R’’’、S(=O)NR’R’’、Si−R’’’、Si−O−R’’’、OC(=O)R’’’、SC(=O)R’’’、OC(=S)R’’’、SC(=S)R’’’、F、Cl、Br、I、N、SOH、SOH、SOH、POH、POH、NO、NO、CN、OCN、SCN、NCO、NCS、CF、CF−R’、NR’R’’、C(=O)R’、C(=S)R’、C(=O)O−R’、C(=S)O−R’、C(=O)S−R’、C(=S)S−R’、C(=O)NR’R’’、C(=S)NR’R’’、NR’C(=O)−R’’’、NR’C(=S)−R’’’、NR’C(=O)O−R’’’、NR’C(=S)O−R’’’、NR’C(=O)S−R’’’、NR’C(=S)S−R’’’、OC(=O)NR’−R’’’、SC(=O)NR’−R’’’、OC(=S)NR’−R’’’、SC(=S)NR’−R’’’、NR’C(=O)NR’’−R’’、NR’C(=S)NR’’−R’’、CR’NR’’であり、それぞれのR’及びそれぞれのR’’は独立して、H、アリール又はアルキル、及びR’’’は独立してアリール又はアルキルであり;前記示されるそれぞれのRは独立して、H、アルキル、アリール、O−アリール、O−アルキル、OH、C(=O)NR’R’’からなる群から選択され、ここでR’及びR’’はお互いに独立してH、アリール又はアルキル、R’CO−アルキルであり、R’はH、アルキル及びアリールであり;前記示されるそれぞれのRは独立して、H、アルキル、アリール、O−アルキル、O−アリール、OHからなる群から選択され;前記示されるそれぞれのRはH、C1−6アルキル及びC1−6アリールであり;ここで2以上のRa、b、c部分は共に環を形成し得るものである。
前記全ての実施態様で、場合によりA、P、Q、Y、X、及びZ又はその置換体、又はその部分の縮合環、又は自壊性リンカーL、又は薬物Dのひとつは、場合によりスペーサーSを介して1又は複数の標的化試薬T又はマスキング試薬Mに結合される。
前記TCOの合成は当業者には十分利用可能なものである。これはまた、前記歪のあるシクロアルケン環で1又は複数のヘテロ元素をTCOについても明示的に保持される。これについては参照文献を参照すること(Cere et al.Journal of Organic Chemistry 1980、45、261及びPrevost et al.Journal of the American Chemical Society 2009、131、14182)。
好ましい実施態様では、前記トランスシクロオクテン部分は式(1b)を満たす:
Figure 0006215194
ここで、前記同じ面に固定される多くとも2つの環外結合の選択的存在に加えて、それぞれのRは独立してH、又は最大4つの場合、アルキル、アリール、OR’、SR’、S(=O)R’’’、S(=O)R’’’、S(=O)NR’R’’、Si−R’’’、Si−O−R’’’、OC(=O)R’’’、SC(=O)R’’’、OC(=S)R’’’、SC(=S)R’’’、F、Cl、Br、I、N、SOH、SOH、SOH、POH、POH、NO、NO、CN、OCN、SCN、NCO、NCS、CF、CF−R’、NR’R’’、C(=O)R’、C(=S)R’、C(=O)O−R’、C(=S)O−R’、C(=O)S−R’、C(=S)S−R’、C(=O)NR’R’’、C(=S)NR’R’’、NR’C(=O)−R’’’、NR’C(=S)−R’’’、NR’C(=O)O−R’’’、NR’C(=S)O−R’’’、NR’C(=O)S−R’’’、NR’C(=S)S−R’’’、OC(=O)NR’−R’’’、SC(=O)NR’−R’’’、OC(=S)NR’−R’’’、SC(=S)NR’−R’’’、NR’C(=O)NR’’−R’’、NR’C(=S)NR’’−R’’、CR’NR’’からなる群から選択される置換基であり、ここでそれぞれのR’及びR’’は独立してH、アリール又はアルキル、及びR’’’は独立してアリール又はアルキルであり;前記のそれぞれのRは独立して、H、アルキル、アリール、OR’、SR’、S(=O)R’’’、S(=O)R’’’、Si−R’’’、Si−O−R’’’、OC(=O)R’’’、SC(=O)R’’’、OC(=S)R’’’、SC(=S)R’’’、F、Cl、Br、I、N、SOH、SOH、POH、NO、NO、CN、CF、CF−R’、C(=O)R’、C(=S)R’、C(=O)O−R’、C(=S)O−R’、C(=O)S−R’、C(=S)S−R’、C(=O)NR’R’’、C(=S)NR’R’’、NR’C(=O)−R’’’、NR’C(=S)−R’’’、NR’C(=O)O−R’’’、NR’C(=S)O−R’’’、NR’C(=O)S−R’’’、NR’C(=S)S−R’’’、NR’C(=O)NR’’−R’’、NR’C(=S)NR’’−R’’、CR’NR’’からなる群から選択され、それぞれのR’及びそれぞれのR’’は独立してH、アリール又はアルキルであり、及びR’’’は独立してアリール又はアルキルであり;ここで2つのRa、e部分は環を形成し得るものであり;場合によりひとつのRa、eが、標的化試薬T又はマスキング部分M、へのリンカー部分に場合によりスペーサーS、を介して含まれ、及びT及びFがそれぞれ独立してHであり、又は、アルキル、F、Cl、Br、及びIからなる群から選択される置換基であり、及びXは式(1a)で定められる。
好ましくはそれぞれのRa、eは独立して、H、アルキル、O−アルキル、O−アリール、OH、C(=O)NR’R’’、NR’C(=O)−R’’’からなる群から選択され、ここでR’及びR’’はお互いに独立してH、アリール又はアルキルであり、及びR’’’は独立してアルキル又はアリールである。
前記ジエノフィルにおいて、好ましくは、同じ面に固定される少なくとも2つの環外結合が、(a)縮合シクロブチル環の一重結合、(b)縮合芳香族環の混成結合、(c)酸素ヘの環外二重結合、及び(d)炭素への環外二重結合からなる群から選択される。
さらに好ましい実施態様では、前記ジエノフィルは次の構造から選択される一つである。
Figure 0006215194
(ここで点線は、結合されたT又はS−T又はM又はS−Mの残りを示す。波線は、結合されたD、L−Dの残りを示し、場合によりT又はS−T又はM又はS−Mを含む。)
Figure 0006215194
(ここで点線は、結合されたT又はS−T又はM又はS−Mの残りを示す。波線は、結合されたD、L−Dの残りを示し、場合によりT又はS−T又はM又はS−Mを含む。)
Figure 0006215194
(ここで点線は、結合されたT又はS−T又はM又はS−Mの残りを示す。波線は、結合されたD、L−Dの残りを示し、場合によりT又はS−T又はM又はS−Mを含む。)
Figure 0006215194
(ここで点線は、結合されたT又はS−T又はM又はS−Mの残りを示す。波線は、結合されたD、L−Dの残りを示し、場合によりT又はS−T又はM又はS−Mを含む。)
以下説明されるカスケード脱離機構を介する活性化のために、好ましいジエノフィルは前記のサブセットであり、例えば以下示される。
Figure 0006215194
(ここで点線は、結合されたT又はS−T又はM又はS−Mの残りを示す。波線は、結合されたD、L−Dの残りを示し、場合によりT又はS−T又はM又はS−Mを含む。)
Figure 0006215194
(ここで点線は、結合されたT又はS−T又はM又はS−Mの残りを示す。波線は、結合されたD、L−Dの残りを示し、場合によりT又はS−T又はM又はS−Mを含む。)
Figure 0006215194
(ここで点線は、結合されたT又はS−T又はM又はS−Mの残りを示す。波線は、結合されたD、L−Dの残りを示し、場合によりT又はS−T又はM又はS−Mを含む。)
キャリア(担体)としてのTCOの使用
本発明はまた、式(1a)を満たすトランスシクロオクテンの、全ての実施態様で、治療化合物のキャリアとしての使用を含む。前記トランスシクロオクテンは、前記の通り広い意味でTCOと記載されており、好ましくは全ての炭素環又は1又は2のヘテロ原子を含む。治療化合物は薬物又はその他の化合物であり、又は治療応用を持つことが意図されている部分である。本発明のこの側面でのキャリアとしてのTCOの使用は、前記治療化合物の治療活性とは関連しない。事実、前記治療化合物が薬物として開発されることが意図される薬物質である場合、多くの場合実際には失敗し得るものであるがなおキャリアとしてのTCOの応用は前記薬物の試験において有用である。この意味で、キャリアの許容性での前記TCOは、医薬賦形剤と同様であると考えられ、薬物を被験者に導入する場合にキャリアとして作用する。
キャリアとしてのTCOの使用は、ジエンと特定のテトラジンとの生体直交型反応を開始する部分により担持された薬物を被験者へ投与することを可能にするという利点がある。これは、身体への担持された薬物の運命に影響を与えるためだけでなく、その運命に続いて(例えば続いてラベル化ジエンをそれに反応させることが可能になる)又はその運命を変化させる(例えば、pK変性剤をそれに結合させることが可能になる)ために強力なツールを提供することとなる。これは、前記説明したrDA反応で前記TCOとジエンを反応させることを可能にするということに基づく。前記キャリアは好ましくは以下説明するアクチベータと反応させ、以下説明するように、前記TCOから前記治療化合物の放出を引き起こす。
アクチベータ
前記アクチベータは、生体直交型反応基を持ち、ここでこのアクチベータの生体直交型反応基はジエンである。このジエンは、他の生体直交型反応基、トリガー、ここではジエノフィルと反応する(逆も可能)。前記アクチベータのジエンは、前記トリガーのジエノフィルと、ディールスアルダーシクロ付加反応、続いてレトロディールスアルダー反応により、レトロディールスアルダー付加物を与えることができるように選択される。この中間的付加物は次に前記薬物を放出し、そこでこの薬物放出は、種々の環境や条件下で引き起こされるが、これは前記レトロディールスアルダー付加物の特定の分子構造に関連する。
又は、好ましい実施態様では、前記アクチベータは、2つの薬物放出機構のいずれかを引き起こすものであり、1つは分子内環化反応によるものであり、他方は脱離又はカスケード脱離反応によるものである。
分子内環化反応による薬物放出
本発明のひとつの好ましい実施態様では、薬物放出は、前記レトロディールスアルダー付加物内の分子内環化反応により起こり:前記アクチベータ(即ちジエン)からの親核サイトが、プロドラッグ(即ちジエノフィルトリガー、特にこのトリガーのX基、上記参照)からの親電子サイトとの反応であり、これにより環を形成し、それにより前記薬物を脱離基として放出する。前記親核サイトと親電子サイトが前記レトロディールスアルダー付加物内にお互いに接近していることからこの分子内反応は効果的かつ効率的に起こる。加えて、前記環構造の形成はまた、分子内反応の駆動力であり、従ってまた、前記脱離基の効果的放出、即ち薬物放出に効果的に寄与する。前記親核サイトと前記親電子サイトとの反応は前記レトロディールスアルダー反応の前には効果的ではない、というのは前記反応は、分子間反応であり、環構造形成を含まない反応だからである。
Figure 0006215194
前記例は、レトロディールスアルダー付加物内の環化反応が薬物種の放出の結果となることを説明する。前記薬物の放出の駆動力は、前記レトロディールスアルダー付加物内の前記親核サイト(ここではテトラジンアクチベータの3−及び6−位置でのアミン基)及び前記親電子サイト(ここではエステルカルボニル基)であり、これらの反応種が局所的に高濃度となる。加えて、安定な6−員環種の形成は前記環化反応を駆動し、この環形成はさらに、形成される必要のある前記6−員環で前記6原子の5原子を前もって整列された前記縮合シクロオクタン及びジヒドロピリダジン環の立体構造により補強され得る。いずれの場合でも、及び前記プロセスがどのように見られても、前記薬物種(ここではアルコール「薬物−OH」)は効果的に前記レトロディールスアルダー付加物から放出され、しかしそれは前記プロドラッグ自体からは放出されない。
また、前記親核サイトは、実際に(安定な)環構造を形成することなしに、前記薬物種放出において前記親電子サイトを親核攻撃することで補助することが可能である。この場合、例えば前記環構造は短寿命、不安定であり開裂して前記親核サイトをの再構成させることから、環構造は形成されず、前記親核サイトはそのまま残される。
本発明のこの第1の好ましい実施態様では、前記アクチベータは、1又複数の親核サイトを持つジエンであり、ここでこの親核サイトは当技術分野で知られる任意の親核部分であり得る。ここで考慮されるべきことは、前記親核サイトは、親核剤として、前記(ヒト)身体内に存在する条件下、これまでの例では生理的条件であって、pH=約7.4又は例えば、悪性腫瘍で優勢なpH値が7.4を下回る条件下で、作用し得る必要がある、ということである。親核サイトの非限定的例は、アミン、アルコール(又はヒドロキシ)、チオール、カルボキシレート、アミド、尿素、チオウレア、ホスフィン、N−オキシド基である。これらから最も好ましくはアミン、チオール又はアルコール基であり、これらは一般には最も親核性であり、効果的であるからである。
アミン基は、一級(R−NH)、二級(RNH)又は三級(RN)アミン基であり、好ましくは一級又は二級アミン基であり;より一般には、前記窒素原子は、1又2の水素原子を持つ。前記アミンは、脂肪族性、ベンジル性、アリル性又は芳香族性であり得る。前記アミン親核サイトは、ヘテロ環又はヘテロ芳香族環内、例えば特に5−、6−又は7−員環構造内に置かれ得る。例は、イミダゾール、トリアゾール、ピロール又はピリジンヘテロ環である。さらには、前記親核窒素原子は、N、O、S又はP原子などの他のヘテロ原子に隣接して設けられ、前記アミン基が、例えばヒドロキシ−アミン、ヒドラジン又はフォスファジン基の部分であり得る。
アルコール又はヒドロキシ基(R−OH)は、脂肪族性、ベンジル性又はアリルアルコールであり、及び一級、二級又は三級アルコール、好ましくは一級アルコールであり得る。前記アルコールはまた、芳香族性であってよく、前記R基は、任意の(ヘテロ)芳香族基であってよく;その場合前記アルコールはフェノール基である。前記ヒドロキシ基はまた、ヒドロキシル−アミン基の部分であり、前記親核性酸素原子は、N−原子の隣に配置される。
チオール又はメルカプタン基(R−SH)は、脂肪族性、ベンジル性又はアリルチオールであり、及び一級、二級又は三級、好ましくは一級チオールである。前記チオールはまた、芳香族性であってよく、前記R基は、任意の(ヘテロ)芳香族基を表し得る。チオールは魅力的な親核剤である、というのは生理的条件下でこれらの基は脱プロトン化する傾向があり、これによりさらに親核性となるからである。
カルボキシレート基は、脱プロトンしたカルボン酸基((R−COOH)であり、事実、生理的条件下では、これらの基はカルボキシレートとして存在し、これらの基をさらに親核性にする。前記R基は、脂肪族性又は芳香族性であってよい。
アミド基は、通常のアミド基(R−CO−NH−R)又はスルホンアミド基(R−SO−NH−R)であり、前記窒素原子が水素原子を持ち、及びそれが前記親核性原子として機能する。興味のあるアミド基は、前記R−基が芳香族性であり;これらの基が容易に脱プロトン化して、アミド基をより親核性にする。同様に、特に興味ある尿素基(R−NR−CX−NH−R)は、前記R−基が芳香族性であり;これらの基が容易に前記隣接する窒素原子上で脱プロトン化して、このサイトをより親核性にする。前記R基はH、脂肪族性又は芳香族性であり得る。Xは酸素(通常の尿素)又は硫黄(チオ尿素)である。チオ尿素はまた、特に興味ある尿素であり、前記硫黄原子がこれらの基で前記親核サイトとして作用するからである。
ホスフィン基(PR)はまた親核性基である。好ましくは、ホスフィンは、前記R、R及びR基の少なくとも2、好ましくは3全てが芳香族性であり、これらホスフィンはより安定であり、少なくとも酸化されにくいものである。
N−オキシドはまた、親核剤として知られており、そこで前記酸素原子は前記親核原子である。具体的な例は、前記窒素原子が、芳香族性基、ピリジンオキシドなどの部分である。
ジエン
前記アクチベータはジエンである。当業者は、前記レトロディールスアルダー反応で反応性である多くのジエンを知っている。前記アクチベータのジエン化合物は、環構造に部分であって、第3の二重結合、例えばテトラジン(これは本発明の好ましいアクチベータのひとつである)を含み得る。
一般には、前記アクチベータは、ヘテロ環構造を持ち、前記環構造はジエン部分を持つ。ジエン部分は、当業者には知られた概念であり、4原子の配列(例えばPQRS)からなり、これらが結合して1つの一重結合で分けられた2つの二重結合を持つ((即ちP=Q−R=S)。
好ましいジエンは以下式(2)から(4)に与えられている。前記親核サイトはこれらのジエンは中に存在し、及びそれらは与えられたR及び/又はR及び/又はA及び/又はB及び/又はX及び/又はY基で表される。前記親核サイトは好ましくは前記R及び/又はR基に存在する。
シクロオクテンとの反応相手として特に好適な他のジエンは式(2)のジエンであり、
Figure 0006215194
ここで、式(2)において、Rは、アルキル、アリール、CF、CF−R’、OR’、SR’、C(=O)R’、C(=S)R’、C(=O)O−R’、C(=O)S−R’、C(=S)O−R’、C(=S)S−R’’、C(=O)NR’R’’、C(=S)NR’R’’、NR’R’’、NR’C(=O)R’’、NR’C(=S)R’’、NR’C(=O)OR’’、NR’C(=S)OR’’、NR’C(=O)SR’’、NR’C(=S)SR’’、NR’C(=O)NR’’R’’、NR’C(=S)NR’’R’’からなる群から選択され、ここでそれぞれR’及びそれぞれのR’’は独立してH、アリール又はアルキルであり、;A及びBはそれぞれ独立して、アルキル−置換炭素、アリール−置換炭素、窒素N、NRからなる群から選択され、ここでRはアルキルであり、ただしA及びBは共に炭素ではない;XはO、N−アルキル、及びC=Oであり、及びYはCRであり、ここでRは、H、アルキル、アリール、C(=O)OR’、C(=O)SR’、C(=S)OR’、C(=S)SR’、C(=O)NR’R’’からなる群から選択され、ここでR’及びR’’はお互いに独立してH、アリール又はアルキルである。
シクロオクテンについて反応相手として好適なジエンは式(3)で与えられ、
Figure 0006215194
ここでR及びRはそれぞれ独立して、H、アルキル、アリール、CF、CF−R’、NO、OR’、SR’、C(=O)R’、C(=S)R’、OC(=O)R’’’、SC(=O)R’’’、OC(=S)R’’’、SC(=S)R’’’、S(=O)R’、S(=O)R’’’、S(=O)NR’R’’、C(=O)O−R’、C(=O)S−R’、C(=S)O−R’、C(=S)S−R’、C(=O)NR’R’’、C(=S)NR’R’’、NR’R’’、NR’C(=O)R’’、NR’C(=S)R’’、NR’C(=O)OR’’、NR’C(=S)OR’’、NR’C(=O)SR’’、NR’C(=S)SR’’、OC(=O)NR’R’’、SC(=O)NR’R’’、OC(=S)NR’R’’、SC(=S)NR’R’’、NR’C(=O)NR’’R’’、NR’C(=S)NR’’R’’からなる群から選択され、ここでそれぞれのR’及びそれぞれのR’’は独立してH、アリール又はアルキルであり、及びR’’’は独立して、アリール又はアルキルであり;Aは、N−アルキル、N−アリール、C=O、及びCN−アルキルからなる群から選択され;BisO又はSであり;Xは、N、CH、C−アルキル、C−アリール、CC(=O)R’、CC(=S)R’、CS(=O)R’、CS(=O)R’’’、CC(=O)O−R’、CC(=O)S−R’、CC(=S)O−R’、CC(=S)S−R’、CC(=O)NR’R’’、CC(=S)NR’R’’からなる群から選択され、R’及びR’’はそれぞれの独立して、H、アリール又はアルキルであり、R’’’は独立して、アリール又はアルキルであり;Yは、CH、C−アルキル、C−アリール、N、及びNからなる群から選択される。
シクロオクテンとの反応相手として特に好適な他のジエンは式(4)のジエンであり、
Figure 0006215194
ここで式(4)でR及びRはそれぞれの独立してH、アルキル、アリール、CF、CF−R’、NO、NO、OR’、SR’、CN、C(=O)R’、C(=S)R’、OC(=O)R’’’、SC(=O)R’’’、OC(=S)R’’’、SC(=S)R’’’、S(=O)R’、S(=O)R’’’、S(=O)OR’、POR’R’’、S(=O)NR’R’’、C(=O)O−R’、C(=O)S−R’、C(=S)O−R’、C(=S)S−R’、C(=O)NR’R’’、C(=S)NR’R’’、NR’R’’、NR’C(=O)R’’、NR’C(=S)R’’、NR’C(=O)OR’’、NR’C(=S)OR’’、NR’C(=O)SR’’、NR’C(=S)SR’’、OC(=O)NR’R’’、SC(=O)NR’R’’、OC(=S)NR’R’’、SC(=S)NR’R’’、NR’C(=O)NR’’R’’、NR’C(=S)NR’’R’’からなる群から選択され、ここでそれぞれのR’及びそれぞれのR’’は独立してH、アリール又はアルキルであり、及びR’’’は独立してアリール又はアルキルであり;AはN、C−アルキル、C−アリール、及びNからなる群から選択され;BはNであり;Xは、N、CH、C−アルキル、C−アリール、CC(=O)R’、CC(=S)R’、CS(=O)R’、CS(=O)R’’’、CC(=O)O−R’、CC(=O)S−R’、CC(=S)O−R’、CC(=S)S−R’、CC(=O)NR’R’’、CC(=S)NR’R’’からなる群から選択され、ここでR’及びR’’はそれぞれ独立して、H、アリール又はアルキルであり、及びR’’’は独立してアリール又はアルキルであり;Yは、CH、C−アルキル、C−アリール、N、及びNからなる群から選択される。
本発明によれば、特に有用なジエンは、それぞれ式(5)、(6)、(7)で与えられる、1、2−ジアジン、1、2、4−トリアジン及び1、2、4、5−テトラジン誘導体である。
Figure 0006215194
前記親核サイトは、これらのジ−、トリ−又はテトラ−アジンは、与えられたR及び/又はR及び/又はX及び/又はY基に存在する。前記親核サイトは好ましくは前記R及び/又はR基に存在する。
前記1、2−ジアジンは式(5)に与えられ、ここでR及びRはそれぞれ独立して、H、アルキル、アリール、CF、CF−R’、NO、OR’、SR’、C(=O)R’、C(=S)R’、OC(=O)R’’’、SC(=O)R’’’、OC(=S)R’’’、SC(=S)R’’’、S(=O)R’、S(=O)R’’’、S(=O)NR’R’’、C(=O)O−R’、C(=O)S−R’、C(=S)O−R’、C(=S)S−R’、C(=O)NR’R’’、C(=S)NR’R’’、NR’R’’、NR’C(=O)R’’、NR’C(=S)R’’、NR’C(=O)OR’’、NR’C(=S)OR’’、NR’C(=O)SR’’、NR’C(=S)SR’’、OC(=O)NR’R’’、SC(=O)NR’R’’、OC(=S)NR’R’’、SC(=S)NR’R’’、NR’C(=O)NR’’R’’、NR’C(=S)NR’’R’’からなる群から選択され、ここでそれぞれのR’及びそれぞれのR’’は独立して、H、アリール又はアルキルであり、及びR’’’は独立して、アリール又はアルキルであり;X及びYはそれぞれ独立して、O、N−アルキル、N−アリール、C=O、CN−アルキル、CH、C−アルキル、C−アリール、CC(=O)R’、CC(=S)R’、CS(=O)R’、CS(=O)R’’’、CC(=O)O−R’、CC(=O)S−R’、CC(=S)O−R’、CC(=S)S−R’、CC(=O)NR’R’’、CC(=S)NR’R’’からなる群から選択され、ここでR’及びR’’はそれぞれ独立して、H、アリール又はアルキルであり、及びR’’’は独立してアリール又はアルキルであり、ここでX−Yは一重結合又は二重結合であり、X及びYは、前記6−員環ジアジンから離れた第2の環に結合され得る。好ましくは、X−Yがエステル基(X=O及びY=C=O;X−Yは一重結合)又はX−Yはシクロアルカン基を表し(X=CR’及びY=CR’’であり;X−Yは一重結合であり;R’及びR’’は結合されている)、好ましくはシクロプロパン環であり、そこでR’及びR’’は、前記1、2−ジアジンの外で前記第1の炭素でお互いに結合されている。
前記1、2、4−トリアジンは式(6)に与えられており、ここで、R及びRはお互いに独立して、H、アルキル、アリール、CF、CF−R’、NO、OR’、SR’、C(=O)R’、C(=S)R’、OC(=O)R’’’、SC(=O)R’’’、OC(=S)R’’’、SC(=S)R’’’、S(=O)R’、S(=O)R’’’、S(=O)NR’R’’、C(=O)O−R’、C(=O)S−R’、C(=S)O−R’、C(=S)S−R’、C(=O)NR’R’’、C(=S)NR’R’’、NR’R’’、NR’C(=O)R’’、NR’C(=S)R’’、NR’C(=O)OR’’、NR’C(=S)OR’’、NR’C(=O)SR’’、NR’C(=S)SR’’、OC(=O)NR’R’’、SC(=O)NR’R’’、OC(=S)NR’R’’、SC(=S)NR’R’’、NR’C(=O)NR’’R’’、NR’C(=S)NR’’R’’からなる群から選択され、ここでそれぞれのR’及びそれぞれのR’’は独立して、H、アリール又はアルキルであり、及びR’’’は独立して、アリール又はアルキル又はであり;Xは、CH、C−、C−アリール、CC(=O)R’、CC(=S)R’、CS(=O)R’、CS(=O)R’’’、CC(=O)O−R’、CC(=O)S−R’、CC(=S)O−R’、CC(=S)S−R’、CC(=O)NR’R’’、CC(=S)NR’R’’からなる群から選択され、R’及びR’’はそれぞれ独立して、H、アリール又はアルキルであり、及びR’’’は独立してアリール又はアルキルである。
前記1、2、4、5−テトラジンは式(7)で与えられており、ここでR及びRはそれぞれ独立して、H、アルキル、アリール、CF、CF−R’、NO、NO、OR’、SR’、CN、C(=O)R’、C(=S)R’、OC(=O)R’’’、SC(=O)R’’’、OC(=S)R’’’、SC(=S)R’’’、S(=O)R’、S(=O)R’’’、S(=O)OR’、POR’R’’、S(=O)NR’R’’、C(=O)O−R’、C(=O)S−R’、C(=S)O−R’、C(=S)S−R’、C(=O)NR’R’’、C(=S)NR’R’’、NR’R’’、NR’C(=O)R’’、NR’C(=S)R’’、NR’C(=O)OR’’、NR’C(=S)OR’’、NR’C(=O)SR’’、NR’C(=S)SR’’、OC(=O)NR’R’’、SC(=O)NR’R’’、OC(=S)NR’R’’、SC(=S)NR’R’’、NR’C(=O)NR’’R’’、NR’C(=S)NR’’R’’からなる群から選択され、ここでそれぞれのR’及びそれぞれのR’’は独立して、H、アリール又はアルキルであり、及びR’’’は独立してアリール又はアルキルである。
電子不足1、2−ジアジン(5)、1、2、4−トリアジン(6)又は1、2、4、5−テトラジン(7)は特に興味があり、かかるジエンは一般にはジエノフィルに対しより高い反応性を持つからである。
ジ−、トリ−又はテトラ−アジンは、それらが、一般に電子供与体とはされない基又は部分で置換されるか、又は電子吸引基で置換される場合に、電子不足である。例えば、R及び/又はRは、H、アルキル、NO、F、Cl、CF、CN、COOR、CONHR、CONR、COR、SOR、SOOR、SONR、PO、NO、2−ピリジル、3−ピリジル、4−ピリジル、2、6−ピリミジル、3、5−ピリミジル、2、4−ピリミジル、2、4−イミダゾール、2、5−イミダゾール又はフェニールからなる群から選択され、場合により、NO、F、Cl、CF、CN、COOH、COOR、CONH、CONHR、CONR、COR、SOR、SOOR、SONR2、PO、NO、Arなどの1又は複数の電子吸引基で置換され、そこでRはH又はアルキルであり、及びArは芳香族性基であり、特にフェニール、ピリジル又はナフチルである。
式(7)の前記1、2、4、5−テトラジンは、アクチベータジエンとして最も好ましく、というのはこれら分子は、前記好ましいTCOジエノフィルなどのジエノフィルとのレトロディールスアルダー反応で最も反応性が高いからであり、たとえR及び/又はR基は電子吸引基をもつことが必要ではない場合でも、またR及び/又はRが実際に電子供与性であっても、そうである。例えば電子供与基は、OH、OR’、SH、SR’、NH、NHR’、NR’R’’、NHC(=O)R’’、NR’C(=O)R’’、NHC(=S)R’’、NR’C(=S)R’’、NHSOR’’、NR’SOR’’であり、ここでR’及びR’’はそれぞれ独立してアルキル又はアリールである。他の電子供与基の例は、前記リストで記載されるような1又は複数の電子供与基で置換されたフェニール基であり、特に前記フェニール基の2−、4−及び/又は6−位置で置換される場合である。
前記1、2、4、5−テトラジンは対称的又は非対称的であってよく、即ち式(7)のR及びR基は異なっていても又は同一の基であってもよい。対称的1、2、4、5−テトラジンは最も好ましく、というのは前記レトロディールスアルダー反応がレトロディールスアルダージヒドロ−ピリダジン付加物を導き、このジヒドロピリダジン付加物の両側で、前記環化活性であり得る親核サイトを持つからである。
及びR基につき1つの親核サイトを持つ1、2、4、5−テトラジンが好ましい。
前記レトロディールスアルダー付加物内で分子内環化反応が低環歪ずみを持つ環構造を生成するように前記親核サイトが位置する1、2、4、5−テトラジンが好ましい。環歪ずみは、特定の環内の結合を適合させるために必要な高エネルギー結合角から生じる。当該技術で知られるように、存在し得るヘテロ原子又は不飽和結合を持ち全てのタイプの環構造は、より大きな環からより小さい環になるに従ってそれ自体一連の環歪ずみを持つ。それにもかかわらず、大雑把な規則として、ほとんどの5、6及びおそらく7員環は、12及び13員環などの大きな環と同様に、環歪は小さいが、3、4、9、及び10員環はしばしば環歪が大きくなる。例えば、シクロプロパン、シクロブタン及びシクロノナンは、それぞれ120、110及び50kJ/molの環歪をもち、一方シクロペンタン及びシクロヘキサンはそれぞれ25及び0kJ/molの環歪をもち、シクロドデカンもまた環歪みは小さい。従って、前記テトラジン環から数えて前記1、2、4、5−テトラジンの前記3−及び/又は6−置換基(即ち、前記式(7)のR及びR基)の前記第1(又はアルファ)、第2(又はベータ)又は第3(又はガンマ)位置に親核性原子を持つ1、2、4、5−テトラジンが、最も好ましい、というのはこれらの場合は5、6、7−員環の環化が可能となるからである。前記R及びR残基の前記第7、8、又9番目の原子での親核サイトはまた、好ましく、というのはこれらの場合、12又は13−員環の形成に好適であるからである。この定義による分類で、下には、3、6−ジアミノ−1、2、4、5−テトラジン(前記窒素がアルファ位置)、3、6−ジ−(2、5−イミダゾイル)−1、2、4、5−テトラジン(前記窒素がベータ位置、3、6−ジ−(2−アミノエチル)−1、2、4、5−テトラジン(前記窒素がガンマ位置)及び3、6−ジ−(6−アミノヘキシルオキシ)−1、2、4、5−テトラジン(前記窒素が第8位置)が示される。
Figure 0006215194
以下のパラグラフでは、親核サイトを持つ1、2、4、5−テトラジンの具体的な例が、前記式(7)のR及びR残基を定義することで強調される。第1に、対称的テトラジン、即ちRがRと同一のものが列記される。その後、非対称的1、2、4、5−テトラジン、即ちちRがRと異なるものが列記される。対称的テトラジンの例は:R=R=OH、SH、NH、NHR’、NH−CO−R’、NH−SO−R’、NH−SO−R’であり、ここでR’はアルキル又はアリール基であり、好ましくはメチル、エチル、フェニール又、トルイル基である。R=R=OH、SH、NH又はNHR’である対称的テトラジンが好ましい。これらの例では、前記親核サイトは、前記テトラジン環から数えてR及びR残基の前記第1(アルファ)原子に位置する。
Figure 0006215194
対称的テトラジンの他の例は、付されたベンジルアルコール、ベンジルチオール又、ベンジルアミン基を持つものであり、ここでR=R=CHOH(又はCHR’OH、CR’R’’OH)、CHSH(又はCHR’SH、CR’R’’SH)、CHNH(又はCHR’NH、CR’R’’NH)、CHNHR’’’(又はCHR’NHR’’’、CR’R’’NHR’’’)であり、R’及びR’’はそれぞれ独立してC−Cアルキル鎖を表し、R’’’はC−Cアルキル鎖又はアリールであり好ましくはフェニール基である。これらから、R=R=CHOH、CHSH、CHNH及びCHNHR’’’が好ましく、ここでR’’’はメチル、エチル又はフェニールである。
対称的テトラジンの他の例は、次のものであり、R=R=NH−NH(又はNR’−NH、NR’−NHR’’)、O−NH(又はO−NHR’)、NH−OH(又はNR’−OH、NH−OR’)であり、ここでR’及びR’’はそれぞれ独立してCアルキル鎖又はアリール基であり、好ましくはそれぞれは独立してメチル、エチル、プロピル又はフェニール基である。より好ましくは、前記単純なNH−NH、O−NH及びNH−OH基である。留意すべきは、これらの例では、前記親核サイトは、前記テトラジン環から数えてR及びR残基の前記第2(ベータ)原子(又は前記第1のアルファ)に配置されていることである。
Figure 0006215194
対称的テトラジンのさらなる例は、本来的に親核サイトを持つ付されたヘテロ(芳香族性)環を持つものであり、例えば、R=R=2、4−イミダジル、2、5−イミダジル、2、3−ピラジル、3、4−ピラジル、2−ピリル、3−ピリル、2、3、4−トリアジル、2、3、5−トリアジル、2、3、4、5−テトラジルである。これらのヘテロ(芳香族性)環は場合により、Cアルキル部分で置換されてよい。これらの構造の例が以下に示されるが、これらの分子の互変異性体も含まれる。
Figure 0006215194
なお対称的テトラジンの例は、R及びRがアリール基であり、好ましくはフェニール、ピリジル又はピリミジル基であり、付された親核サイトを持つ、ものである。これらのアリールは場合により、Cアルキル部分で置換されてよい。親核サイトは例えば、−NH、−NHR’、−OH、−SH又は−CHNH、CHNHR’、−CHOHCHSH基であり、ここでR’はCアルキル又はアリールであり得る。従って、具体的な例は、R=R=2−アミノフェノール、3−アミノフェノール、4−アミノフェノール、2−アミノ−6−ピリジル、3−アミノ−6−ピリジル、4−アミノ−6−ピリジル、又は2−ヒドロキシフェニール、3−ヒドロキシフェノール、4−ヒドロキシフェノール、2−ヒドロキシ−6−ピリジル、3−ヒドロキシ−6−ピリジル、4−ヒドロキシ−6−ピリジル、又は2−チオフェニール、3−チオフェニール、4−チオフェニール、2−チオ−6−ピリジル、3−チオ−6−ピリジル、4−チオ−6−ピリジル、又は2−(アミノメチレン)−フェニール、3−(アミノメチレン)−フェニール、4−(アミノメチレン)−フェニール、2−(アミノメチレン)−6−ピリジル、3−(アミノメチレン)−6−ピリジル、4−(アミノメチレン)−6−ピリジル、又は2−(ヒドロキシメチレン)−フェニール、3−(ヒドロキシメチレン)−フェニール、4−(ヒドロキシメチレン)−フェニール、2−(ヒドロキシメチレン)−6−ピリジル、3−(ヒドロキシメチレン)−6−ピリジル、4−(ヒドロキシメチレン)−6−ピリジル、又は2−(チオメチレン)−フェニール、3−(チオメチレン)−フェニール、4−(チオメチレン)−フェニール、2−(チオメチレン)−6−ピリジル、3−(チオメチレン)−6−ピリジル、4−(チオメチレン)−6−ピリジルである。これらの構造にいくつかが以下に示されており、前記親核性基が前記アリール基の前記2位置に付されている;又は他の位置のいずれかに付されることも可能である。
Figure 0006215194
さらには、他の対称的テトラジンは、R及びRはアルキル基であり、親核サイトが付されているものである。これらのアルキルは、C12直鎖、分岐又は環であり、及びN、O又はSなどのヘテロ原子を1から3含み得る。親核サイトは、例えば、−NH、−NHR’、−OH、−SH基であり、ここでR’はCアルキル又はフェニールである。従って、具体的な例は、R=R=2−アミノ−エチル、4−アミノ−ブチル、6−アミノ−ヘキシル、2−アミノ−エチルオキシ、4−アミノ−ブチルオキシ、6−アミノ−ヘキシルオキシ、2−アミノ−エチルチオキシ、4−アミノ−ブチルチオキシ、6−アミノ−ヘキシルチオキシ、又は2−ヒドロキシ−エチル、4−ヒドロキシ−ブチル、6−ヒドロキシ−ヘキシル、2−ヒドロキシ−エチルオキシ、4−ヒドロキシ−ブチルオキシ、6−ヒドロキシ−ヘキシルオキシ、2−ヒドロキシ−エチルチオキシ、4−ヒドロキシ−ブチルチオキシ、6−ヒドロキシ−ヘキシルチオキシ、又は2−チオール−エチル、4−チオール−ブチル、6−チオール−ヘキシル、2−チオール−エチルオキシ、4−チオール−ブチルオキシ、6−チオール−ヘキシルオキシ、2−チオール−エチルチオキシ、4−チオール−ブチルチオキシ、6−チオール−ヘキシルチオキシ、又は2−ピロリジニル、又は2−ピペリジニル又はN−ピペラジルである。明確にするために、以下にエチレンスペーサーを持つ構造を参照のこと。示されたエチレンスペーサー以外のスペーサーもまた当然可能である。
Figure 0006215194
非対称的1、2、4、5−テトラジンでは、式(7)の対称的テトラジンについて前記強調され列記された与えられたR及びR残基の任意の組み合わせが選択され得る、ただしもちろんR及びRは異なっている。従って、両方のR及びRが親核サイトを持つ。いくつかの構造が以下記載される。
Figure 0006215194
しかし、非対称的1、2、4、5−テトラジンについて考慮すると、前記非対称的1、2、4、5−テトラジンについては、上で列記されたR残基は、次のR残基と組み合わせることが好ましく、親核サイトを必ずしも持つことは必要ではなく、一般には電子供与としてではなく、及び好ましくは電子吸引基であり、及び、H、アルキル(好ましくはメチル)、アリール(好ましくは2−ピリジル、3−ピリジル、4−ピリジル、2、6−ピリミジル、3、5−ピリミジル、2、4−ピリミジル又はフェニールからなる群から選択されるものであり、場合により、NO、F、Cl、CF、CN、COOH、COOR’、CONH、CONHR’、CONR’R’’、CHO、COR’、SOR’、SOOR’、NOorR’)、CF、CF−R’、C(=O)R’、C(=S)R’、S(=O)R’、S(=O)R’、C(=O)O−R’、C(=O)S−R’、C(=S)O−R’、C(=S)S−R’、C(=O)NR’R’’、C(=S)NR’R’’などの1又は複数の電子吸引基で置換されており、ここでR’及びR’’はそれぞれ独立してアリール又はアルキルである。より好ましくはR残基は、H、メチル、2−ピリジル、3−ピリジル、4−ピリジル、2、6−ピリミジル、3、5−ピリミジル、2、4−ピリミジル、フェニール、CONH、CONHR’、CONR’R’’から選択され、ここでR’及びR’’はそれぞれ独立してアリール又はアルキル、好ましくはメチル又はエチルである。例として以下の構造が示される。
Figure 0006215194
(カスケード)脱離反応による薬物放出
本発明の他の好ましい実施態様では、薬物の放出は、前記レトロディールスアルダー付加物内の分子内脱離反応により引き起こされる。この脱離反応は、単純に1ステップ反応であり得るし、又は1又は複数の中間体を含む複数のステップであり得る。この中間体は、ある時間安定であるか、又は即時に分解して熱力学的最終生成物となるか、又は次の中間体構造となる。いくつかのステップが関与する場合、これをカスケード反応と呼ぶ。単純又はカスケードプロセスのいずれの場合にも、脱離反応の結果は、前記薬物が前記レトロディールスアルダー付加物から放出される結果となる。理論に縛られることなく、両方の成分(即ち、ジエンアクチベータ及びジエノフィルトリガー)の設計は、前記レトロディールスアルダー付加物内の電子分布が好ましくなく、これらの電子の再配列を起こす必要があるようにする。この状況は前記分子内(カスケード)脱離反応を引き起こして、前記薬物の放出に導くものである。前記プロドラッグ自体が比較的安定である場合には、前記プロドラッグ内での脱離反応の発生と薬物放出はそれほど効果的ではない。前記脱離は、前記アクチベータ予備プロドラッグが反応して、前記レトロディールスアルダー付加物を構成した後に生じることができる。
Figure 0006215194
Figure 0006215194
理論に縛られることなく、前記2つの例は、前記レトロディールスアルダー付加物の好ましくない電子配置がどのようにして脱離反応を行いそれにより薬物を放出するのかを説明する。ひとつのシナリオでは、前記脱離プロセスは最終生成物Aを生成し、この生成物は、二重結合の共役を持ち、これは前記レトロディールスアルダー付加物には存在しない。種Aは最終生成物Bと互変異性であるか、又は再配列して最終生成物Cを形成する。次に、前記レトロディールスアルダー付加物の前記非芳香族性ジヒドロピリダジン環が、前記最終生成物Cでの前記芳香族性ピリダジン環に変換される。当業者は、前記レトロディールスアルダー付加物の電子分布は一般には、前記最終生成物、A、B又はCのいずれよりも好ましくない、ということが理解される。従って、前記レトロディールスアルダー付加物よりも安定な種の形成が、前記脱離(カスケード)反応の駆動力である。前記プロセスをどのように見るかによらず、いずれの場合でも前記薬物種(ここでは前記アミン「drug−NH」)は、効果的に前記レトロディールスアルダー付加物から放出され、前記プロドラッグからは放出されることはない。
以下のスキームは、前記2つの説明したスキームに加えて、他の可能な前記カスケード脱離反応を示す。理論に縛られることなく、以下の例は、どのようにして、前記レトロディールスアルダー付加物に好ましくない電子配置が、脱離反応で開放され、それにより前記薬物を放出するかを説明する。このプロセスは、全てが平衡となる種々の互変異性を介して進行し得る。ここで、前記RDA反応は、互変異性体A及びBを生成し、これらは互いに交換可能である。互変異性体Bは、脱離反応により生成物Cとなり、これによりDとなる。
Figure 0006215194
本発明の第2の実施態様では、前記アクチベータがジエンである。当業者は、前記レトロディールスアルダー反応で反応性を示す多くのジエンを認識する。好ましいジエンは以下式(8)〜(10)で与えられる。
シクロオクテンについて反応相手として好適なジエンは式(8)で与えられ、
Figure 0006215194
ここで式(8)において、Rは、アルキル、アリール、CF、CF−R’、OR’、SR’、C(=O)R’、C(=S)R’、C(=O)O−R’、C(=O)S−R’、C(=S)O−R’、C(=S)S−R’’、C(=O)NR’R’’、C(=S)NR’R’’、NR’R’’、NR’C(=O)R’’、NR’C(=S)R’’、NR’C(=O)OR’’、NR’C(=S)OR’’、NR’C(=O)SR’’、NR’C(=S)SR’’、NR’C(=O)NR’’R’’、NR’C(=S)NR’’R’’からなる群から選択され、ここでそれぞれR’及びそれぞれのR’’は独立してH、アリール又はアルキルであり、;A及びBはそれぞれ独立して、アルキル−置換炭素、アリール−置換炭素、窒素N、NRからなる群から選択され、ここでRはアルキルであり、ただしA及びBは共に炭素ではない;XはO、N−アルキル、及びC=Oであり、及びYはCRであり、ここでRは、H、アルキル、アリール、C(=O)OR’、C(=O)SR’、C(=S)OR’、C(=S)SR’、C(=O)NR’R’’からなる群から選択され、ここでR’及びR’’はお互いに独立してH、アリール又はアルキルである。
シクロオクテンについて反応相手として好適なジエンは式(9)で与えられ、
Figure 0006215194
ここでR及びRはそれぞれ独立して、H、アルキル、アリール、CF、CF−R’、NO、OR’、SR’、C(=O)R’、C(=S)R’、OC(=O)R’’’、SC(=O)R’’’、OC(=S)R’’’、SC(=S)R’’’、S(=O)R’、S(=O)R’’’、S(=O)NR’R’’、C(=O)O−R’、C(=O)S−R’、C(=S)O−R’、C(=S)S−R’、C(=O)NR’R’’、C(=S)NR’R’’、NR’R’’、NR’C(=O)R’’、NR’C(=S)R’’、NR’C(=O)OR’’、NR’C(=S)OR’’、NR’C(=O)SR’’、NR’C(=S)SR’’、OC(=O)NR’R’’、SC(=O)NR’R’’、OC(=S)NR’R’’、SC(=S)NR’R’’、NR’C(=O)NR’’R’’、NR’C(=S)NR’’R’’からなる群から選択され、ここでそれぞれのR’及びそれぞれのR’’は独立してH、アリール又はアルキルであり、及びR’’’は独立して、アリール又はアルキルであり;Aは、N−アルキル、N−アリール、C=O、及びCN−アルキルからなる群から選択され;BisO又はSであり;Xは、N、CH、C−アルキル、C−アリール、CC(=O)R’、CC(=S)R’、CS(=O)R’、CS(=O)R’’’、CC(=O)O−R’、CC(=O)S−R’、CC(=S)O−R’、CC(=S)S−R’、CC(=O)NR’R’’、CC(=S)NR’R’’からなる群から選択され、R’及びR’’はそれぞれ独立して、H、アリール又はアルキルであり、R’’’は独立して、アリール又はアルキルであり;Yは、CH、C−アルキル、C−アリール、N、及びNからなる群から選択される。
シクロオクテンについて反応相手として好適なジエンは式(10)で与えられ、
Figure 0006215194
ここで、R及びRはそれぞれ独立してH、アルキル、アリール、CF、CF−R’、NO、NO、OR’、SR’、CN、C(=O)R’、C(=S)R’、OC(=O)R’’’、SC(=O)R’’’、OC(=S)R’’’、SC(=S)R’’’、S(=O)R’、S(=O)R’’’、S(=O)OR’、POR’R’’、S(=O)NR’R’’、C(=O)O−R’、C(=O)S−R’、C(=S)O−R’、C(=S)S−R’、C(=O)NR’R’’、C(=S)NR’R’’、NR’R’’、NR’C(=O)R’’、NR’C(=S)R’’、NR’C(=O)OR’’、NR’C(=S)OR’’、NR’C(=O)SR’’、NR’C(=S)SR’’、OC(=O)NR’R’’、SC(=O)NR’R’’、OC(=S)NR’R’’、SC(=S)NR’R’’、NR’C(=O)NR’’R’’、NR’C(=S)NR’’R’’からなる群から選択され、ここでそれぞれのR’及びそれぞれのR’’は独立してH、アリール又はアルキルであり、及びR’’’は独立してアリール又はアルキルであり;AはN、C−アルキル、C−アリール、及びNからなる群から選択され;BはNであり;Xは、N、CH、C−アルキル、C−アリール、CC(=O)R’、CC(=S)R’、CS(=O)R’、CS(=O)R’’’、CC(=O)O−R’、CC(=O)S−R’、CC(=S)O−R’、CC(=S)S−R’、CC(=O)NR’R’’、CC(=S)NR’R’’からなる群から選択され、ここでR’及びR’’はそれぞれ独立して、H、アリール又はアルキルであり、及びR’’’は独立してアリール又はアルキルであり;Yは、CH、C−アルキル、C−アリール、N、及びNからなる群から選択される。
本発明によれば、特に有用なジエンは、それぞれ式(11)、(12)、(13)で与えられる、1、2−ジアジン、1、2、4−トリアジン及び1、2、4、5−テトラジン誘導体である。
Figure 0006215194
前記1、2−ジアジンは式(11)に与えられ、ここでR及びRはそれぞれ独立して、H、アルキル、アリール、CF、CF−R’、NO、OR’、SR’、C(=O)R’、C(=S)R’、OC(=O)R’’’、SC(=O)R’’’、OC(=S)R’’’、SC(=S)R’’’、S(=O)R’、S(=O)R’’’、S(=O)NR’R’’、C(=O)O−R’、C(=O)S−R’、C(=S)O−R’、C(=S)S−R’、C(=O)NR’R’’、C(=S)NR’R’’、NR’R’’、NR’C(=O)R’’、NR’C(=S)R’’、NR’C(=O)OR’’、NR’C(=S)OR’’、NR’C(=O)SR’’、NR’C(=S)SR’’、OC(=O)NR’R’’、SC(=O)NR’R’’、OC(=S)NR’R’’、SC(=S)NR’R’’、NR’C(=O)NR’’R’’、NR’C(=S)NR’’R’’からなる群から選択され、ここでそれぞれのR’及びそれぞれのR’’は独立して、H、アリール又はアルキルであり、及びR’’’は独立して、アリール又はアルキルであり;X及びYはそれぞれ独立して、O、N−アルキル、N−アリール、C=O、CN−アルキル、CH、C−アルキル、C−アリール、CC(=O)R’、CC(=S)R’、CS(=O)R’、CS(=O)R’’’、CC(=O)O−R’、CC(=O)S−R’、CC(=S)O−R’、CC(=S)S−R’、CC(=O)NR’R’’、CC(=S)NR’R’’からなる群から選択され、ここでR’及びR’’はそれぞれ独立して、H、アリール又はアルキルであり、及びR’’’は独立してアリール又はアルキルであり、ここでX−Yは一重結合又は二重結合であり、X及びYは、前記6−員環ジアジンから離れた第2の環に結合され得る。好ましくは、X−Yがエステル基(X=O及びY=C=O;X−Yは一重結合)又はX−Yはシクロアルカン基を表し(X=CR’及びY=CR’’であり;X−Yは一重結合であり;R’及びR’’は結合されている)、好ましくはシクロプロパン環であり、そこでR’及びR’’は、前記1、2−ジアジンの外で前記第1の炭素でお互いに結合されている。
前記1、2、4−トリアジンは式(12)に与えられており、ここで、R及びRはお互いに独立して、H、アルキル、アリール、CF、CF−R’、NO、OR’、SR’、C(=O)R’、C(=S)R’、OC(=O)R’’’、SC(=O)R’’’、OC(=S)R’’’、SC(=S)R’’’、S(=O)R’、S(=O)R’’’、S(=O)NR’R’’、C(=O)O−R’、C(=O)S−R’、C(=S)O−R’、C(=S)S−R’、C(=O)NR’R’’、C(=S)NR’R’’、NR’R’’、NR’C(=O)R’’、NR’C(=S)R’’、NR’C(=O)OR’’、NR’C(=S)OR’’、NR’C(=O)SR’’、NR’C(=S)SR’’、OC(=O)NR’R’’、SC(=O)NR’R’’、OC(=S)NR’R’’、SC(=S)NR’R’’、NR’C(=O)NR’’R’’、NR’C(=S)NR’’R’’からなる群から選択され、ここでそれぞれのR’及びそれぞれのR’’は独立して、H、アリール又はアルキルであり、及びR’’’は独立して、アリール又はアルキル又はであり;Xは、CH、C−、C−アリール、CC(=O)R’、CC(=S)R’、CS(=O)R’、CS(=O)R’’’、CC(=O)O−R’、CC(=O)S−R’、CC(=S)O−R’、CC(=S)S−R’、CC(=O)NR’R’’、CC(=S)NR’R’’からなる群から選択され、R’及びR’’はそれぞれ独立して、H、アリール又はアルキルであり、及びR’’’は独立してアリール又はアルキルである。
前記1、2、4、5−テトラジンは式(13)で与えられており、ここでR及びRはそれぞれ独立して、H、アルキル、アリール、CF、CF−R’、NO、NO、OR’、SR’、CN、C(=O)R’、C(=S)R’、OC(=O)R’’’、SC(=O)R’’’、OC(=S)R’’’、SC(=S)R’’’、S(=O)R’、S(=O)R’’’、S(=O)OR’、POR’R’’、S(=O)NR’R’’、C(=O)O−R’、C(=O)S−R’、C(=S)O−R’、C(=S)S−R’、C(=O)NR’R’’、C(=S)NR’R’’、NR’R’’、NR’C(=O)R’’、NR’C(=S)R’’、NR’C(=O)OR’’、NR’C(=S)OR’’、NR’C(=O)SR’’、NR’C(=S)SR’’、OC(=O)NR’R’’、SC(=O)NR’R’’、OC(=S)NR’R’’、SC(=S)NR’R’’、NR’C(=O)NR’’R’’、NR’C(=S)NR’’R’’からなる群から選択され、ここでそれぞれのR’及びそれぞれのR’’は独立して、H、アリール又はアルキルであり、及びR’’’は独立してアリール又はアルキルである。
電子不足1、2−ジアジン(11)、1、2、4−トリアジン(12)又は1、2、4、5−テトラジン(13)は特に興味があり、かかるジエンは一般にはジエノフィルに対しより高い反応性を持つからである。
ジ−、トリ−又はテトラ−アジンは、それらが、一般に電子供与体とはされない基又は部分で置換されるか、又は電子吸引基で置換される場合に、電子不足である。例えば、R及び/又はRは、H、アルキル、NO、F、Cl、CF、CN、COOR、CONHR、CONR、COR、SOR、SOOR、SONR、PO、NO、2−ピリジル、3−ピリジル、4−ピリジル、2、6−ピリミジル、3、5−ピリミジル、2、4−ピリミジル、2、4−イミダゾール、2、5−イミダゾール又はフェニールからなる群から選択され、場合により、NO、F、Cl、CF、CN、COOH、COOR、CONH、CONHR、CONR、COR、SOR、SOOR、SONR2、PO、NO、Arなどの1又は複数の電子吸引基で置換され、そこでRはH又はアルキルであり、及びArは芳香族性基であり、特にフェニール、ピリジル又はナフチルである。
式(13)の前記1、2、4、5−テトラジンは、アクチベータジエンとして最も好ましく、というのはこれら分子は、前記好ましいTCOジエノフィルなどのジエノフィルとのレトロディールスアルダー反応で最も反応性が高いからであり、たとえR及び/又はR基は電子吸引基をもつことが必要ではない場合でも、またR及び/又はRが実際に電子供与性であっても、そうである。例えば電子供与基は、OH、OR’、SH、SR’、NH、NHR’、NR’R’’、NHC(=O)R’’、NR’C(=O)R’’、NHC(=S)R’’、NR’C(=S)R’’、NHSOR’’、NR’SOR’’であり、ここでR’及びR’’はそれぞれ独立してアルキル又はアリールである。他の電子供与基の例は、前記リストで記載されるような1又は複数の電子供与基で置換されたフェニール基であり、特に前記フェニール基の2−、4−及び/又は6−位置で置換される場合である。
本発明によれば、2つの電子吸引残基を持つ1、2、4、5−テトラジン又は、1つの電子吸引残基を持ち、1つの電子吸引も電子供与でもない残基を持つものは電子不足と呼ばれる。同様に、2つの電子供与残基を持つ1、2、4、5−テトラジン又は、1つの電子供与残基を持ち、1つの電子吸引も電子供与でもない残基を持つものは電子十分と呼ばれる。2つの残基が共に電子吸引での電子供与でもない1、2、4、5−テトラジン、又は、1つの電気吸引残基と1つの電子供与残基を持つものは、電子不足でも電子十分でもない。
前記1、2、4、5−テトラジンは、非対称的でも対称的でもよく、即ち式(13)のR及びR基は、異なっていても同一であってもよい。対称的1、2、4、5−テトラジンは、これらのアクチベータとしてより便利であり、より合成手順に容易にアクセスすることができる。
我々は、モデル医薬化合物(例えばベンジルアミン)を脱離(カスケード)反応によりプロドラッグから放出させるアクチベータとしての能力について、いくつかの1、2、4、5−テトラジンを試験し、電子不足、電子十分又は電子不足での電子十分でもないテトラジンが前記薬物放出を導くことが可能であることを見出した。さらには、非対称的テトラジンが対称的テトラジンと同様に効果的であった。
電子不足1、2、4、5−テトラジン及び、電子不足でも電子十分でもない1、2、4、5−テトラジンは、一般にジエノフィル(TCOなどの)とレトロディールスアルダー反応でより反応性であり、それはたとえ後者がまたプロドラッグ中で薬物放出を誘導することができるものであってもである。
以下の説明で、本発明の第2の側面による1、2、4、5−テトラジンアクチベータの具体的な実施例が、式(13)でのR及びR残基を定めることで強調される。
電子吸引基を持つ対称的電子不足1、2、4、5−テトラジンは例えば、R=R=H、2−ピリジル、3−ピリジル、4−ピリジル、2、4−ピリミジル、2、6−ピリミジル、3、5−ピリミジル、2、3、4−トリアジル又は2、3、5−トリアジルのものである。他の例は、R=R=フェニールの場合であって、COOH又はCOOMeカルボキシレート、又はCNニトリル、又はCONH、CONHCH又はCON(CHアミド、又はSOH又はSONaスルホネート、又はSONH、SONHCH又はSON(CHスルホンアミド、又はPO又はPONaホスホネートを、フェニール基の2−、3−又は4−位置、又はフェニール基の3−及び5−位置、又は2−及び4−位置、又は2、−及び6−位置に持つ、フェニール基の場合である。他の置換体パターンも可能であり、異なる置換基がテトラジンを対称的とする限り使用され得る。以下これらの構造を示す。
Figure 0006215194
電子供与基を持つ対称的1、2、4、5−テトラジンは、例えば、R=R=OH、OR’、SH、SR’、NH、NHR’、NR’、NH−CO−R’、NH−SO−R’、NH−SO−R’、2−ピリジル、3−ピリジル、2−チオフェン、3−チオフェンを持つものであり、ここでR’はメチル、エチル、フェニール又はトルイル基である。他の例は、R=R=フェニールをもつものであり、ここでフェニールはOH、OR’、SH、SR’、NH、NHR’、NR’、NH−CO−R’、NR’’−CO−R’、NH−SO−R’又はNH−SO−R’で置換され、ここでR’はメチル、エチル、フェニール又はトルイル基であり、ここでR’’はメチル又はエチル基であり、及びここで前記置換は、2−又は3−又は4−又は2−及び3−又は2−及び4−又は2−及び5−又は2−及び6−又は3−及び4−又は3−及び5−又は3−、4−及び−位置である。これらの構造は以下に示される。
Figure 0006215194
電子供与基も電子吸引基も持たない対称的1、2、4、5−テトラジンは、例えば、R=R=フェニール、メチル、エチル、(イソ)プロピル、2、4−イミダジル、2、5−イミダジル、2、3−ピリジル又は3、4−ピラジルのものである。他の例は、R=R=ヘテロ(芳香族性)環を持つものであり、例えばオキサゾール、イソオキサゾール、チアゾール又はチアゾリン環である。他の例は、R=R=フェニールを持つものであり、このフェニールは、COOH、COOMe、CN、CONH、CONHCH、CON(CH、SOH、SONa、SONH、SONHCH、SON(CH、PO又はPONaから選択される1つの電子吸引置換基と、OH、OR’、SH、SR’、NH、NHR’、NR’、NH−CO−R’、NR’’−CO−R’、NH−SO−R’又はNH−SO−R’置換基から選択される1つの電子供与基を持ち、ここでR’は、メチル、エチル、フェニール又はトルイル基であり、ここでR’’はメチル又はエチルである。置換は、2−及び3−、2−及び4−、2、−及び5−、2−及び6−、3−及び4−、及び3−及び5−位置である。さらに他の例は、R=R=ピラジル又はピリミジルのものであり、1つの電子供与基が、OH、OR’、SH、SR’、NH、NHR’、NR’、NH−CO−R’、NR’’−CO−R’、NH−SO−R’又はNH−SO−R’置換基から選択され、ここでR’はメチル、エチル、フェニール又はトルイル基であり、ここでR’’はメチル又はエチル基である。いくつかの例が以下示される。
Figure 0006215194
非対称的1、2、4、5−テトラジンが考慮される場合には、所与のRaびR残基の任意の組み合わせが選択され、これらは式(13)による対称的テトラジンについて前記列記されているものである、ただし、もちろんR及びRは異なっている。好ましい非対称的1、2、4、5−テトラジンは、少なくとも1つの残基R又はRが電子吸引性である。いくつかの例が示される。
Figure 0006215194
アクチベータについてのさらなる考察
前記において、アクチベータが考察され本発明の2つの好ましい実施態様のいずれかに関して定められ、両方の実施態様について、1、2−ジアジン、1、2、4−トリアジン及び1、2、4、5−テトラジン、特に1、2、4、5−テトラジンが好ましいジエンアクチベータである。以下には前記アクチベータのいくつかの関連ある構造が強調され、そこで、全ての特定の応用のために適切なアクチベータを設計するために多くの選択肢があることが明らかとなる。
本発明によれば、前記アクチベータ、例えば1、2、4、5−テトラジンは、有用で有益な薬理学的及び薬理動態学的特性を持ち、これは次のことを意味する、即ち、前記アクチベータは非毒性又は少なくとも十分低い毒性であり、また十分低い毒性代謝物を生成し、生理的溶液に十分溶解性であり、薬学的に通常使用される水性又は他の処方中で使用でき、及び適切なlogD値を持つ(ここでこの値は、生理的pHでの前記アクチベータの親水性/疎水性バランスを反映する)ということである。当該技術分野で知られているように、logD値は負(親水性分子)又は正(疎水性分子)であり得るが、ここでlogD値がより低い又はより高いと、それぞれの分子がより親水性又はより疎水性となる。logD値はほとんどの分子でかなり正確に予想でき、アクチベータのlogD値は、その設計において極性又は非極性基を加えたり除いたりして調節可能である。以下、計算されたlogD値(pH=7.4)に対応するいくつかのアクチベータ設計を示す。留意すべきことは、メチル、シクロアルケン、ピリジン、アミン、アルコール又はスルフォネート基を加えること、又はフェニール基を除くことは、logD値を変更し、非常に広い範囲のlogD値を得ることを可能にする、ということである。
Figure 0006215194
前記与えられたlogD数は、加重方法から、「VG」(Viswanadhan、V.N.;Ghose、A.K.;Revankar、G.R.;Robins、R.K.、J.Chem.Inf.Comput.Sci.、1989、29、163−172)、「KLOP」(Klopman、G.;Li、Ju−Yun.;Wang、S.;Dimayuga、M.:J.Chem.Inf.Comput.Sci.、1994、34、752)及び「PHYS](PHYSPROP(C)データベース)法を等しく重視して、0.1MのNa/KCl中で水溶液にもとづいて計算された。
本発明によるアクチベータは、前記プロドラッグに適切な反応性を持ち、これは前記ジエン、特に前記1、2、4、5−テトラジンを十分電子不足にすることで可能となる。十分な反応性は、前記プロドラッグが前記アクチベータに到達するとすぐに迅速なレトロディールスアルダー反応が生じることを保証する。
本発明によるアクチベータは、優れた生体利用性を持ち、これは、意図された目的を実行するために(ヒト)身体内で利用可能であることを意味し:前記プロドラッグが前記第1ターゲットに効果的に到達することを意味する。従って、前記アクチベータは、非標的物ではない血液成分、組織に大きく接着しない。前記アクチベータは、血液中に存在するアルブミンタンパク質へ結合するように設計され得るが(血液循環時間を増加させるため)、同時に前記プロドラッグに到達することが可能な血液流から効果的に放出されるべきである。従って、血液結合及び血液放出は適切にバランスされるべきである。アクチベータの血液循環時間はまた、前記アクチベータの分子量を大きくすることで増加され得る、例えば前記アクチベータにポリエチレングリコール(PEG)基をつけることによる(ペグ化)。又は、前記アクチベータの前記PKPDが、前記アクチベータに、ポリマー、タンパク質、(短い)ペプチド、炭水化物などを共役させることで変更され得る。
本発明によるアクチベータは、マルチマー性であってよく、複数のジエン部分が分子足場(scaffold)、特に例えば多官能性分子、炭水化物、ポリマー、デンドリマー、タンパク質又はペプチドに結合され、ここでこれらの足場は好ましくは水溶性である。使用され得る足場の例は(多官能性)ポリエチレングリコール、ポリ(プロピレンイミン)(PPI)デンドリマー、PMMAデンドリー、グリコール系デンドリマー、ヘパリン誘導体、ヒアルロン酸誘導体又はHSAなどの血清アルブミンタンパク質である。
前記プロドラッグの位置に依存して(例えば細胞内又は細胞外;標的化される特定器官など)前記アクチベータはこのプロドラッグに効果的に到達することができるように設計される。従って、前記アクチベータは例えば、そのlogD値、反応性又は電荷を変化させることで個別化され得る。前記アクチベータはさらに、(例えばタンパク質、ペプチド及び/又は糖部分などの)標的化試薬を伴うことも可能であり、これにより、前記第1のターゲットが受動的ではなく能動的に到達得る。標的化試薬が使用される場合には、それは単純な部分である(即ち、短いペプチド又は単純な糖)であることが好ましい
本発明によれば、異なるアクチベータの混合物が使用され得る。これは薬物の放出プロフィールを制御するために関連し得る。
本発明による前記アクチベータは前記第1のターゲットで薬物放出を生じさせ制御するが、さらに前記アクチベータに、インビトロ及び/又はインビボ研究のため又は応用のために、追加の機能を与える部分で変性させることができる。例えば、前記アクチベータは、蛍光部分の色素部分で変性され(例えばS.Hilderbrand et al.、Bioconjugate Chem.、2008、19、2297−2299 for 3−(4−benzylamino)−1、2、4、5−tetrazine that is amidated with the near−infrared(NIR) fluorophore VT680)、又はイメージングプローブで機能化され得るものであり、ここでこれらのプローブはPET又はSPECTなどの核イメージング技術イメージングなどのイメージングモダリティで有用であり得る。この方法で、前記アクチベータは薬物放出を引き起こすだけでなくまた、前記(ヒト)身体内部に局在化され、それにより前記プロドラッグを前記(ヒト)身体内部に局在化させるために使用され得る。従って、薬物放出の位置と量はモニターされ得る。例えば、前記アクチベータは、DOTA(又はDTPA)リガンドで変性され得るが、これらのリガンドは、核イメージングのための111In3+−イオンと錯体化するために理想的に好適なものである。他の例では、前記アクチベータは、123I又は18F部分と結合され得るが、これはそれぞれSPECT又はPETイメージングでの使用について確立されている。さらに、例えばLu−177、又はY−90などのベータ線放射性同位体と組み合わせて使用する際に、プロドラッグ活性化は、前標的化フォーマット内で局所的放射線治療と組み合わせることが可能である。
前記アクチベータの合成経路は当業者には当該技術の標準の知識に基づき容易に利用可能である。テトラジン合成については次の参照文献が含まれる(J.Org.Chem.、1965、30、318−319;Horwitz et al、J.Am.Chem.Soc.、1958、80、3155−3159;Hapiot et al、New.J.Chem.、2004、28、387−392、Kaim et al、Z.Naturforsch.、1995、50b、123−127)。
プロドラッグ
プロドラッグは薬物D及びトリガーTの共役物であり、従ってトリガーから放出後治療作用が可能になる薬物を含む。かかるプロドラッグは場合により疾患標的に特異性を持つ。
プロドラッグの一般式は式(14a)及び(14b)に示される。
Figure 0006215194
前記部分Yは、標的化試薬T又はマスキング部分Mのいずれかであり得る;Sはスペーサーであり、;Tはトリガーであり、Lはリンカー、及びDは薬物である。
薬物が標的化試薬から放出される応用では:
は標的化試薬T
式(14a):k=1;m、r≧1;t、n≧0;
式(14b):k=1;m、n、r≧1;t≧0である。
マスク薬物がマスクされていない応用では:Yはマスキング部分M;式(14a)及び(14b):r=1;m≧1;k、n、t≧0である。
前記式では単純化のための省略されいるが、Dはさらに場合によりSを介してT及び/又はMを含むことができる。
本発明に関連するプロドラッグで使用され得る薬物は、限定されるものではないが:抗体、抗体誘導体、抗体断片、例えばFab2、Fab、scFV、二重特異性抗体、三重特異性抗体、抗体(断片)融合体(例えば二重特的及び三重特異的mAb断片)、タンパク質、アプタマー、オリゴペプチド、オリゴヌクレオチド、オリゴ糖、同様にペプチド、ペプトイド、ステロイド、有機薬物化合物、トキシン、ホルモン、ウイルス、全細胞、ファージが含まれる。本発明が含む典型的薬物には、限定されるものではないが:二重特異的及び三重特異的mAb断片、例えばリシンA、ジフテリアトキシン、コレラトキシンを含む免疫トキシンが含まれる。他の実施態様は、アウリスタチン、メイタンシン、カリケアマイシン、ディオカルマイシン、マイタンシノイドDM1及びDM4、アウリスタチンMMAE、CC1065及びその類似体、カンプトセチンとその類似体、SN−38及びその類似体;抗増殖/抗腫瘍薬、構成物質、サイトカイン、抗炎症性薬、抗ウイルス剤、降圧剤、化学増感剤及び放射線増感剤が含まれる。他の実施態様では、放出薬物Dはそれ自体さらに薬物Dを放出するように設計されたプロドラッグである。薬物は場合により、膜転移部分(アダマンチン、ポリリシン/アルギニン、TAT)及び/又は標的化試薬(腫瘍細胞レセプターに対する)を含み、これらは場合により安定な又は不安定なリンカーで結合されている。
TCO融合体への共役物としての使用のための薬物、及び前記アクチベータとのレトロディールスアルダー反応で放出されるべき薬物は、限定されるものではないが:細胞毒性薬物、特に癌治療で使用されるものが含まれる。かかる薬物は、一般に、DNA損傷剤、抗代謝剤、天然物質及びそれらの類似体が含まれる。細胞毒性剤の例示的分類は、ジヒドロホーレートレダクターゼインヒビター、及びチミディレートシンターゼインヒビターなどの酵素インヒビター、DNAアルキレーター、放射線増感剤、DNAインターカレーター、DNA開裂剤、抗チューブリン剤、トポイソメラーゼインヒビター、白金系薬物、アントラサイクリンファミリー薬物、ビンカ薬物、ミノマイシン、ブレオマイシン、細胞毒性タキサン、レキシトロプシン、プテリジンファミリー薬物、ジイネン、ポドフィロトキシン、ドラスタチン、マイタンシノイド、識別導入剤及びタキソールが含まれる。これらの分類で特に有用なものは、例えば、デュオカルマイシン、メトトレキサート、メトプテリン、ジクロロメトトレキサート、5−フルオロウラシルDNAマイナーグルーブバインダー、6−メルカプトプリン、サイトシンアラビノシド、メルファラン、ロイロシン、ロイロシダイン、アクチノマイシン、ダウノルビシン、ドキソルビシン、ミトマイシンC、ミトマイシンA、カミノマイシン、アミノプテリン、タリソマイシン、ポドフィロトキシン及びポドフィロトキシン誘導体(エトポシド又はエトポシドフォスフェート)、ビンブラスチン、ビンクリスチン、ビンデシン、タキソール、タキソテールレチノイン酸、酪酸N8−アセチルスペルミジン、カンプトセシン、カリキアマイシン、エスペラマイシン、エンジイン及びそれらの類似体を含む。
例示的薬物は、ドラスタチン及びその類似体を含みこれには:ドラスタチンA(米国特許第4、486、414号)、ドラスタチンB(米国特許第4、486、414号)、ドラスタチン10(米国特許第4、486、444号、5、410、024号、5、504、191号、5、521、284号、5、530、097号、5、599、902号、5、635、483号、5、663、149号、5、665、860号、5、780、588号、6、034、065号、6、323、315号)、ドラスタチン13(米国特許第4、986、988号)、ドラスタチン14(米国特許第5、138、036号)、ドラスタチン15(米国特許第4、879、278号)、ドラスタチン16(米国特許第6、239、104号)、ドラスタチン17(米国特許第6、239、104号)、及びドラスタチン18(米国特許第6、239、104号)が含まれ、これらの特許文献の全内容は全て参照されて本明細書に援用される。
本発明の例示的実施態様では、前記薬物部分は、マイトマイシン、ビンカアルカロイド、タキソール、アントラサイクリン、カリケアマイシン、メイタンシノイド又はアウリスタチンである。
理解されるべきことは、本発明の共役物を製造する目的で、前記化合物の反応をより簡便にするために化学変性がまた、望ましい化合物になされ得る、ということである。前記TCOへカップリングさせるアミン官能基を含む薬物は、ミトマイシン−C、ミトマイシン−A、ダウノルビシン、ドキソルビシン、アミノプテリン、アクチノマイシン、ブレオマイシン、9−アミノカンプトセチン、N8−アセチルスペルミジン、1−(2−クロロエチル)1、2−ジメタンスルフォニルヒドラジド、タリソマイシン、シタラビン、ドラスタチン(アウリスタチンを含む)及びその誘導体を含む。
TCOにカップリングするためのヒドロキシ官能基を含む薬物は、エトプシド、カンプトセチン、タキソール、エスペラミシン、1、8−ジヒドロキシ−ビシクロ[7.3.1]トリデカ−4−9−ジエン−2、6−ジイイン−13−オン(米国特許第5、198、560号)、ポドフィロトキシン、アングイジン、ビンクリスチン、ビンブラスチン、モルフォリン−ドキソルビシン、n−(5、5−ジアセトキシ−ペンチル)ドキソルビシン及びその誘導体を含む。
TCOへカップリングするためのスルフヒドリル官能基を含む薬物は、エスペラマイシン及び6−メルカプトプリン及びその誘導体である。
理解されるべきことは、前記薬物は場合により、リンカーL又は自壊性リンカーL、又はこの組み合わせを介して結合され得るものであり、複数のユニットを含む(自壊性又は非自壊性)、ということである。
理解されるべきことは、1又は複数の標的化試薬T又はマスキング部分Mが、場合により、スペーサーSを介して薬D、トリガーT又はリンカーLに結合され得るということである。
いくつかの薬物は、薬物標的化及び放出を測定するためにイメージング可能なラベルで置換され得る。
本発明のさらなる具体的な実施態様によれば、前記プロドラッグは次のように選択される、即ち、癌、炎症、感染、心血管疾患(例えば血栓アテローム性動脈硬化症)、低酸素(例えば心筋梗塞)、腫瘍、心血管障害、脳障害、アポトーシス、血管新生、器官及びレポーター遺伝子/酵素などの疾患に標的化又は対処するように選択される。
ひとつの実施態様によると、前記プロドラッグ及び/又はアクチベータは、マルチマー性化合物であり、複数の薬物及び/又は生体直交型反応部分を持ち得る。これらのマルチマー性化合物は、ポリマー、デンドリマー、リポソーム、ポリマー粒子又は他のポリマー性構成物であり得る。
前記プロドラッグでは、薬物D及びトリガーT−前記TCO誘導体−は直接お互いに結合される。これらはまた、お互いに、リンカー又は自壊性リンカーLを介して結合され得る。理解されるべきことは、本発明は、ジエノフィルトリガーが前記薬物に結合される全ての考え得る方法を含む、ということである。このことは、選択的な標的化試薬T又はマスキング部分Mをプロドラッグへ接続するためについても同様である。例えばタンパク質の場合にリジン又はシステインなどの反応性アミノ酸を介してこれらの薬物へ効果的に共役させる方法は、当業者に知られている。
理解されるべきことは、前記薬物部分は、前記薬物が、前記レトロディールスアルダー付加物の形成後、最終的に放出されるようにTCOに結合される、ということである。一般的には、このことは、前記薬物とTCO間の結合、又はリンカーLの場合には前記TCOと前記リンカーL、又は自壊性Lとの間の結合でありこの場合には前記リンカーとTCO間の結合及び前記薬物と前記リンカーの間の結合は、開裂可能であるべきであることを意味する。主に、前記薬物と場合によるリンカーはヘテロ原子、好ましくはO、N、NH、又はSを介して結合される。前記開裂結合は、好ましくは、カーバメイト、チオカーバメイト、カーボネート、エーテル、エステル、アミン、アミド、チオエーテル、チオエステル、スルホキシド及びスルホンアミド結合である。
従って、本発明では、リンカー概念は当業者に同様に適用され得るものである。ほとんどの報告されたプロドラッグは、3つの成分からなり:トリガー、親薬物、場合により標的化分子が前記リンカー又はトリガーに結合されている。前記トリガーは、例えばサイト特異的酵素であってよく、又はpH不安定基であってよく、しばしば自己脱離リンカーを介して前記親薬物に結合されている。このリンカーは、前記トリガーの酵素的開裂を容易にし、活性サイトへの接近を改善し、結合薬物からの立体障害を低減するために導入される。またリンカーは、同じトリガーと組み合わせてプロドラッグの広い範囲の簡単な使用を容易にする。
さらには、前記リンカーはプロドラッグ安定性、薬理学的動力学、器官分布、酵素認識及び放出動力学を変更する。トリガー活性化/除去後、前記リンカーは同時に脱離して前記親薬物を放出することが必要である。結合された薬物に依存して前記リンカー又はその部分は、その作用を損なうことなく薬物上に残り得る。一般的概念がスキーム2に示される。
スキーム2:
Figure 0006215194
自己脱離リンカーの2つのタイプが区別され、(a)電子カスケードリンカーと、(b)環化リンカーである。カスケードリンカーの最も有望な例は、スキーム3で示される、β−グルクロニドプロドラッグ抗癌剤9−アミノカンプトセシンにおける、1、6−脱離スペーサーである。酵素β−グルクロニダーゼ(ある壊死腫瘍領域に存在する)による芳香族性ヒドロキシ官能基の脱マスク後、この基は電子供与基となり、電子カスケードを起こして、前記脱離基を放出し、COを放出した後遊離薬物を放出する。キノン−メチド再配列に基づくカスケードは、また、マスクされていないアミンまた、ヒドロキシル基の代わりのチオール基の孤立電子対により引き起こされ得る。形成されるキノン−メチド種は、水に捕捉されフェニール誘導体を形成する。
スキーム3:
Figure 0006215194
いくつかの他のトリガー−リンカー概念がスキーム4に示される。A内の前記トリガーは血漿エステラーゼで活性化される。tert−ブチルエステルの加水分解は遊離の芳香族性ヒドロキシル基を与え、キノン−メチドカスケードを開始させる。この構成物は、抗体(R)への共役により標的化された。Bでは、セファロスポリンの、β−ラクタマーゼ酵素により加水分解がトリガーとして使用される。ラクタム環の加水分解は、その脱離基の性質により前記置換薬物基を放出させ得る。薬物は、エステル、アミド、スルフィド、アミン及びカーバメートリンクにより共役された。芳香族性環化系リンカーの2つの例はC及びDである。Cでは、ペニシリンG−アミダーゼにより開裂が、前記カルボニルへのアミンの攻撃を起こさせ薬物を放出させる。Dは、ホスファターゼ感受性プロドラッグを示す。ヒトアルカリホスファターゼによるリン酸エステル開裂は、ヒドロキシルを与え、ラクタムと反応して薬物を放出させる。Eでは、ニトロ基のアミン基への還元により引き起こされるプロドラッグの例を示す。この還元は、NADPHの存在下でニトロレダクターゼにより実行され得る。さらに、低酸素(腫瘍)組織で還元される、知られた(F)いくつかのヘテロ環ニトロ構成物が、それにより酵素の助けなくカスケードを開始し得る。他のプロドラッグ治療で使用されるトリガーは、プラスミン、チロシンヒドロキシラーゼ(神経芽細胞腫に高発現)、チロシナーゼ又はカセプシンBに感受性である。
スキーム4:X=O、N、S
Figure 0006215194
TCOトリガーとアクチベータの組み合わせと反応
前記薬物はリンカーを介しても介していなくても、好ましくは、前記TCO環の二重結合に隣接する炭素結合の結合される。
前記のように、トリガー部分としてTCOの選択は、利用可能な薬物放出機構の優れた汎用性を可能にする。好ましい機構は、(a)電子カスケード媒介放出、(b)分子内環化−媒介放出である。
次のスキームは、非限定的に種々の機構を説明するものであり、これはプロドラッグを活性化するための前記rDA反応のための選択に基づき使用されるようにできる。アミン官能性薬物の放出の場合において、これらは例えば一級又は二級アミン、アニリン、イミダゾール又はピロールタイプの薬物であり、それにより前記薬物は脱離基特性を変更し得る。他の官能性を持つ薬物の放出は、対応する加水分解安定なTCOプロドラッグが使用される場合にまた可能である(例えばチオール官能性薬物)。描かれた縮合環生成物は、他のより好ましい互変異性体であっても、そうでなくてもよい。
Figure 0006215194
前記例は、環化後に5−員環を与え、前記エステル又はアミド置換TCOがヒドロキ又はアミン官能化薬物を前記レトロディールスアルダー付加物から放出する。前記テトラジンアクチベータの親核サイトは、前記3−及び6−残基の第1(アルファ)位置にある。
Figure 0006215194
前記例は環化後6−員環を与え、前記ウレタン(又はカーバメート)、エステル又はアミド置換TCOが、前記レトロディールスアルダー付加物からアミン又はヒドロキシル官能化薬物を放出させる。前記テトラジンアクチベータの親核サイトは、前記3−及び6−残基の第2(ベータ)位置にある。
Figure 0006215194
Figure 0006215194
前記例は環化後7−員環を与え、前記ウレタン(又はカーバメート)、エステル又はアミド置換TCOが、前記レトロディールスアルダー付加物からアミン又はヒドロキシル官能化薬物を放出させる。前記テトラジンアクチベータの親核サイトは、前記3−及び6−残基の第3(ガンマ)位置にある。
Figure 0006215194
前記例は環化後8−員環を与え、前記ウレタン(又はカーバメート)置換TCOが、前記レトロディールスアルダー付加物からアミン又はヒドロキシル官能化薬物を放出させる。前記テトラジンアクチベータの親核サイトは、前記3−及び6−残基の第3(ガンマ)位置にある。
Figure 0006215194
前記例は環化後12−員環を与え、前記ウレタン(又はカーバメート)置換TCOが、前記レトロディールスアルダー付加物からアミン又はヒドロキシル官能化薬物を放出させる。前記テトラジンアクチベータの親核サイトは、前記3−及び6−残基の第7番目位置にある。
以下、TCOプロドラッグ及びテトラジンアクチベータのいくつかの組み合わせが、前記レトロディールスアルダー付加物からのカスケード脱離誘導薬物放出の可能性について説明する。留意すべきことは、アミン官能基化薬物の放出の場合、これらは、例えば一級又は二級アミン、アニリン、イミダゾール又はピロールタイプの薬物であり、前記薬物は脱離基の性質により変わり得る、ということである。他の官能基を持つ薬物の放出は可能であり(例えばチオール官能基化)、その場合対応する加水分解的に安定なTCOプロドラッグが使用される。示される縮合環生成物は、他のより好ましい互変異性であってもよく、そうでなくてもよい。
Figure 0006215194
ウレタン(又はカーバメート)置換TCOの前記例は、前記付加物からアミン官能基化薬物を放出する。前記テトラジンアクチベータは対称的であり、電子不足である。
Figure 0006215194
ウレタン(又はカーバメート)置換TCOの前記例は、前記付加物からアミン官能基薬物を放出させる。前記テトラジンアクチベータは非対称的であり電子不足である。留意すべきことは、非対称的テトラジンの使用は、レトロディールスアルダー付加物レジオマーを形成することであり、これは対称的テトラジンを使用する場合に既に形成される立体異性体とは異なる、ということである。
Figure 0006215194
ウレタン(又はカーバメート)置換TCOの前記例は、前記付加物からアミン官能基薬物を放出させる。前記テトラジンアクチベータは対称的であり電子十分である。
ひとつの好ましい実施態様では、前記薬物は、抗体−トキシン−共役物の形で与えられる。前記共役は上で識別されるようにTCO部分を持ち、生体直交型化学的に活性化されてトキシンを放出することが可能となる。他の実施態様では、前記薬物は、二−又は三特異的抗体誘導体であり、これは腫瘍細胞と結合して、T−細胞を呼び込み上で記載されるTCO部分に結合されることでT−細胞結合機能が不活性化されている活性化させる。後者は再び、薬物活性化を、生体直交型的化学的活性化を可能にする。
標的化(ターゲット化)
本発明のキット及び方法は、薬物の標的化送達への使用に非常に適する。
本発明で使用される「第1の標的」は、治療のための標的化試薬の標的に関する。例えば、第1の標的は、有機体、組織又は細胞に存在する分子であり得る。標的には、細胞標的が含まれ、例えばレセプター、糖タンパク質;構造タンパク質、例えばアミロイドプラーク;間質、細胞外マトリックス標的(例えば成長因子及びプロテアーゼ)などの豊富な細胞外標的;例えばゴルジ体表面、ミトコンドリア表面の細胞表面内標的、RNA、DNA、酵素、細胞信号伝達系経路成分;及び/又は身体外部、例えばウイルス、細菌、真菌、酵母又はそれらの断片が含まれる。第1の標的の例は、例えばタンパク質であり、その存在又は発現量がある組織や細胞型に関連し、又はその発現量がある疾患でアップレギュレーション又はダウンレギュレーションされているタンパク質である。本発明の具体的な実施態様によると、前記第1の標的は、(内在性又は非内在性)レセプターなどのタンパク質である。
本発明によると、前記第1の標的は、ヒト又は動物身体内の、又は病原体又は寄生虫の任意の好適な標的から選択され得るものであり、例えば、細胞膜及び細胞壁などの細胞、細胞膜レセプターなどのレセプター、ゴルジ体又はミトコンドリアなdの細胞内構造物、酵素、レセプター、DNA、RNA、ウイリス又はウイリス粒子、抗体、タンパク質、炭水化物、単糖類、多糖類、サイトカイン、ホルモン、ステロイド、ソマトスタチンレセプター、モノアミンオキシダーゼ、ムスカリニンレセプター、心筋交感神経神経系、ロイコサイトなどのロイコトリエンレセプター、ウロキナーゼプラスミノーゲンアクチベーターレセプター(μPAR)、ホレートレセプター、アポトーシスマーカー、(抗体−)血管新生マーカー、ガストリンレセプター、ドパミン作動系、セロトニン作動系GABA作動系、アドレナリン作動系、コリン作動系、オピオイドレセプター、GPIIb/IIIaレセプター及び他の血栓関連レセプター、フィブリン、カルシトニンレセプター、タフシンレセプター、インテグリンレセ、フィブロネクチン、VEGF/EGF及びVEGF/EGFレセ及び、TAG72、CEA、CD19、CD20、CD22、CD40、CD45、CD74、CD79、CD105、CD138、CD174、CD227、CD326、CD340、MUC1、MUC16、GPNMB、PSMA、Cripto、TenascinC、メラノコルチン−1レセプター、CD44v6、G250、HLADR、ED−B、TMEFF2、EphB2、EphA2、FAP、メソテリン、GD2、CAIX、5T4、マトリックスメタロプロテイナーゼ(MMP)、P/E/L−セレクチンレセプター、LDLレセプター、P−糖タンパク質、ニューロテンシンレセプター、ニューロタンパク質レセプター、物質Pレセプター、NKレセプター、CCKレセプター、シグマレセプター、インターロイキンレセプター、ヘルペスシンプレクスウイルスチロシンキナーゼ、ヒトチロシンキナーゼ、から選択される。前記列記された第1の標的の具体的な標的化を可能にするために、前記標的化試薬Tは、限定されるものではないが、次の、抗体、Fab2、Fab、scFVなどの抗体断片、ダイアボディ、トリアボディ、VHH、抗体(断片)融合(例えば二特異的及び三特異的mAb断片)、タンパク質、オクトレオチドなどのペプチド及びその誘導体、VIP、MSH、LHRH、走化性ペプチド、ボンベシン、エラスチン、ペプチド模倣物、炭水化物、単糖類、多糖類、ウイルス、全細胞、薬物、ポリマー、リポソーム、薬物治療剤、レセプターアゴニスト及びアンタゴニスト、サイトカイン、ホルモン、ステロイドを含む化合物を含み得る。本発明の範囲に含まれる有機化合物の例は、エステラジオール、アンドロゲン、プロゲストロン、コルチコステロイド、メトトレキサート、葉酸及びコレストロールなど、又はこれらから誘導される。好ましい実施態様では、前記標的化試薬Tは抗体である。本発明の具体的な実施態様によると、前記第1の標的は、レセプターであり、前記第1の標的に特異的に結合し得る標的化試薬が使用される。好適な標的化試薬は、限定されるものではないが、レセプター又はその部分などのリガンドであり、前記部分はなお前記レセプターに結合し得るものであり、例えば、レセプター結合タンパク質リガンドの場合にはレセプター結合ペプチドである。タンパク質性の標的化試薬の他の例は、例えばアルファ、ベータ及びガンマインターフェロン、インターロイキンなどのインターフェロン、及び例えばアルファ、ベータ腫瘍成長因子、血小板由来成長因子(PDGF)などのタンパク質成長因子、μPAR標的化タンパク質、アポリポタンパク質、LDL、アネキシンV、エンドスタチン及びアンジオスタチンなどのタンパク質成長因子を含む。標的化試薬の他の例は、例えば前記第1の標的と相補的なDNA、RNA、PNA及びLNAを含む。
本発明のさらに具体的な実施態様によると、前記第1の標的化試薬は、癌、炎症、感染、例えば血栓などの心血管疾患、アテローム性動脈硬化症、脳卒中などの低酸素サイト、心血管障害、脳障害、アポトーシス、血管形成、臓器、及びレポーター遺伝子/酵素などの組織又は疾患の結果又は特異的増加の結果となるように選択される。これは、組織、細胞又は疾患特異的発現を持つ第1の標的を選択することで達成され得る。例えば、膜葉酸レセプターは、メトキシレートなどの葉酸及びその類似体の細胞蓄積を媒介する。発現は正常細胞では制限されているが、種々の腫瘍細胞型では過剰発現されている。
マスキング部分
マスキング部分Mは、タンパク質、ペプチド、ポリマー、ポリエチレングリコール、炭水化物、有機構成物であり、これらはさらに結合された薬物D又はプロドラッグを封止する。この封止は、例えば立体障害に基づくものであり得るがまた、前記薬物Dとの非共役結合相互作用に基づくものであり得る。かかるマスキング部分はまた、D又はプロドラッグのインビボでの性質(例えば血液からの除去;免疫系による認識)に影響するために使用され得る。
スペーサーSは、限定されるものではないが、ポリエチレングリコール(PEG)鎖であり、2から200、特には3から113、及び好ましくは5から50の繰り返し単位を持つ。他の例は、生体ポリマー断片であり、例えばオリゴ又はポリペプチド又はポリラクチドである。さらには好ましい例は実施例15に示される。
投与
本発明において、前記プロドラッグは通常は最初に投与され、ある時間後に前記プロドラッグが第1の標的に到達する。この時間間隔は応用により異なり、分から日又は週にわたる。選択された時間が経過した後、前記アクチベータが投与され、これは前記プロドラッグを見つけて反応し、それにより前記第1の標的で薬物を活性化し放出する。
本発明の組成物は、静脈注射、腹腔内注射、経口投与、直腸投与及び吸入により投与され得る。これらの投与形に好適な製剤は当業者に知られている。本発明によるプロドラッグ又はアクチベータは、薬学的に許容され得るキャリアと共に投与され得る。ここで使用され得る好適な薬物キャリアは、医学的又は獣医学的目的の好適には毒性でなく許容されないものではない。かかるキャリアは当業者にはよく知られており、生理食塩水、緩衝生理食塩水、ブドウ糖、水、グリセロール、エタノール及びこれらの組み合わせを含む。前記処方物は、投与方法に適合化されるべきである。
理解されるべきことは、例えばプロドラッグやアクチベータなどの投与される化学物質は、その塩、水和物又は溶媒和などの前記化学物質の化学的機能を変化させない、変性物であり得るということである。
前記プロドラッグ投与後、かつ前記アクチベータ投与の前に、循環中のプロドラッグ活性化が望ましくない場合及び天然プロドラッグ除去が不十分である場合には、過剰のプロドラッグを除去剤の手段に除去することが好ましい。除去剤は、過剰物が循環系から除去される投与された試薬に結合又は錯体形成させる目的で被験者に投与される試薬(この場合にはプロドラッグ)、化合物又は部分である。前記除去剤は、循環系から除去するために向けられる得るものである。これは一般的には、肝臓レセプター系機構により達成され得るが、循環系から分泌される他の方法も当業者には知られている。本発明においては、循環系のプロドラッグを除去するための除去剤は、前記のようにジエン部分を持ち、前記プロドラッグのTCO部分と反応し得るものである。
以下の実施例は、本発明の側面を説明するものであり、本発明の範囲又は特許請求の範囲を定め又は限定するものではない。
方法
H−NMR及び13C−NMRスペクトルは、Varian Mercury(H−NMRは100MHzで、13C−NMRは400MHzで測定)スペクトル装置を用いて298Kで測定した。化学シフトは室温で、TMSから低磁場ppmで表した。分裂については次の略号を使用した、即ち、s=シングレット、d=ダブレット、t=トリプレット、q=カルテット、m=マルチプレット及びbr=ブロードである。Irスペクトルは、Perkin Elmer1600FT−IR(UATR)で測定した。LC−MSは、Shimadzu LC−10 AD VPシリーズHPLCで、ダイオードアレイ検出器(Finnigan Surveyor PDA Plus detector、 Thermo Electron Corporation)及びIon−Trap (LCQ Fleet、 Thermo Scientific)を用いて測定した。分析は、Alltech Alltima HPC183μカラムを用いて、注入容量1−4μLとし、流速は0.2mL/分及び通常は、25℃で、HO中CHCN(共に0.1%ギ酸を含む)のグラジエント(5%から100%へ10分間で、100%でさらに3分間保持)を用いて行った。分取用RP−HPLC(0.1%ギ酸CHCN/HO)を、Phenomenex Gemini5μC18110Aカラムで、Shimadzu SCL−10A VPと2つのShimadzu LC−8Aポンプ及びShimadzu SPD−10AV VP 紫外−可視光検出器を用いて行った。サイズ排除(SEC)HPLCは、Agilent 1200システムとGabi放射線検出器を用いて行った。前記サンプルは、Superdex−200 10/300 GLカラム(GE Healthcare Life Sciences)に負荷し、10mMのリン酸緩衝液、pH7.4で0.35〜0.5mL/分で溶出させた。UV波長は260nmと280nmに設定した。抗体溶液の濃度は、NanoDrop 1000 spectrophotometer(Thermo Fisher Scientific)を用いて、322nm及び280nmでのそれぞれの吸光度から決定された。
材料
全ての試薬、化学物、材料及び溶媒は、市販品から入手しそのまま使用した:重水化溶媒は、Biosolve、Merck and Cambridge Isotope Laboratoriesから;及び試薬、化学物、材料及び溶媒は、Aldrich、Acros、ABCR、Merck及びFlukaから入手した。全ての溶媒は、AR品質であった。4−(t−ブチルジメチルシリルオキシメチル)−2、6−ジメチルフェノールは文献に従って合成した(Y.H.Choe、C.D.Conover、D.Wu、M.Royzen、Y.Gervacio、V.Borowski、M.Mehlig、R.B.Greenwald、J.Controlled Release2002、79、55−70)。ドキソルビシン塩化水素はAvachem Scientificから入手した。
実施例1:
テトラジンアクチベータの合成
一般的手順
以下詳細に説明するテトラジンとは別に一連のテトラジンを合成した。ピナー型反応が使用され、適当なニトリルをヒドラジンと反応させ、ジヒドロ1、2、4、5−テトラジン中間体を合成した。当業者に知られているようにニトリルの代わりにアミジンを反応物として使用した。この反応で硫黄の使用は、ある場合にはこれによりジヒドロ1、2、4、5−テトラジンの形成を促進することが知られている。この中間体の酸化によりテトラジンジエンアクチベータが得られる。以下の反応は、いくつかのテトラジンの合成及び、いくつかの可能なテトラジンの合成と単離を説明する(例えば、溶媒、濃度、温度、反応物の当量、酸化反応の選択など)。当技術分野で知られる他の方法も、他のアクチベータを合成するために使用され得る。
3、6−ビス(2−ピリジル)−1、2、4、5−テトラジン(2)の合成
Figure 0006215194
2−シアノピリジン(10.00g、96.0mmol)及びヒドラジン水和物(15.1g;300mmol)を一晩不活性雰囲気下で90℃で撹拌した。濁った混合物を室温に冷却し、ろ過して残渣を続いて水(20mL)及びエタノール(20mL)で洗浄し、さらに真空で乾燥しで、粗ジヒドロテトラジン1をオレンジ色固体として得た(7.35g;65%)。
前記ジヒドロテトラジン(1、100mg;0.419mmol)を酢酸(3mL)に分散させ、次に亜硝酸ナトリウム(87mg;1.26mmol)を添加した。すぐにオレンジ色から暗赤色への変化が観測され、酸化生成物をろ過して単離された。前記残渣を水(10mL)で洗浄し、次に真空乾燥して、紫色固体として表題の化合物を得た(2、92mg;93%)。
HNMR(CDCl):δ=9.00(d、2H)、8.76(d、2H)、8.02(t、2H)、7.60(dd、2H)ppm.13CNMR(CDCl):δ=163.9、151.1、150.1、137.5、126.6、124.5ppm.HPLC−MS/PDA:クロマトグラムで1ピーク、m/z=237.00(M+H)、λmax=296及び528nm。
3−(5−アセタミド−2−ピリジル)−6−(2−ピリジル)−1、2、4、5−テトラジン(5)の合成
Figure 0006215194
2−シアノピリジン(5.00g、48.0mmol)、5−アミノ−2−シアノピリジン(5.72g;48.0mmol)及びヒドラジン水和物(15.1g;300mmol)を、不活性雰囲気下で90℃で一晩撹拌した。濁った混合物を室温に冷却し、ろ過し、及び残渣を水(20mL)及びエタノール(20mL)で洗浄し真空で乾燥した。オレンジ色の固体をアセトン(200mL)に分散させ、これをシリカゲル(20グラム)に吸収させ、次にアセトンとヘプタンのグラジエント(0%から70%)を用いてカラムクロマトグラフィーを行い、ジヒドロテトラジン3を、オレンジ色固体として得た(1.46g;収率12%)。
前記ジヒドロテトラジン(3、90mg;0.355mmol)をTHF(1mL)に溶解し、次に無水アセトン(54.4mg;0.533mmol)を加えた。前記溶液を加熱して、18時間不活性雰囲気下で還流させた。オレンジ色沈殿をろ過して分離し、THF(3mL)で洗浄してジヒドロテトラジンのアセタミドを得た(4、90mg;収率86%)。
アセタミド4(50mg、0.169mmol)を酢酸(1mL)に分散させ、次の亜硝酸ナトリウム(35mg;0.508mmol)を添加した。すぐにオレンジ色から暗赤色への変化が観測され、前記酸化生成物をろ過して分離した。前記残渣を水(5mL)で洗浄し、次の真空で乾燥して、表記の化合を紫色固体として得た(5、42mg;84%)。HNMR(DMSO−d):δ=9.03(d、1H)、8.93(d、1H)、8.61(dd、2H)、8.42(dd、1H)、8.16(dt、1H)、7.73(dd、1H)、2.17(s、3H)ppm.13CNMR(DMSO−d):δ=169.5、163.0、162.8、150.6、150.2、143.8、141.2、138.5、137.8、126.6、126.1、124.9、124.2、24.1ppm.HPLC−MS/PDA:クロマトグラムで1ピーク、m/z=293.9(M+H)、lmax=323及び529nm。
3−(2−ピリジン)−6−メチル−1、2、4、5−テトラジン(7)の合成
Figure 0006215194
2−シアノピリジン(500mg、4.8mmol)、アセタミジン塩化水素(2.00g、21.2mmol)及び硫黄(155mg、4.8mmol)をエタノール(5mL)で、アルゴン不活性雰囲気下撹拌した。ヒドラジン水和物(2.76g;55.2mmol)を添加し、次に混合物を20℃で一晩撹拌した。濁った混合物をろ過し、ろ液を蒸発乾燥させてオレンジ色固体粗生成物6を収量2.9g得た。
続いて、6(800mg)をTHF(3mL)と酢酸(4mL)の混合物中に懸濁させた。水(3mL)中のNaNO(2.0g;29.0mmol)溶液を0℃で添加した。すぐに赤/紫色懸濁物への変化を観測した。0℃で撹拌5分後、クロロホルムを添加した。紫色クロロホルム層を2回水で洗浄し次に濃縮した。固体残渣を、1:1のクロロホルムとヘキサンの混合物中で撹拌し、次にろ過した。ろ液を濃縮し、溶出液としてクロロホルム/アセトン混合物を用いて粗生成物をシリカゲルクロマトグラフィーで精製して、精製生成物(7、48mg、2−シアノピリジンから計算した合計収率21%)。
HNMR(CDCl):δ=8.96(d、1H)、8.65(d、1H)、7.99(t、1H)、7.56(dd、1H)、3.17(s、3H)ppm.13CNMR(CDCl):δ=168.1、163.6、150.9、150.3、137.4、126.3、123.9、21.4ppm.HPLC−MS/PDA:クロマトグラフィーで1tのピーク、m/z=174.3(M+H)、λmax=274及び524nm。
3、6−ビス(2−アミノフェノール)−1、2、4、5−テトラジン(9)の合成
Figure 0006215194
2−アミノベンゾニトリル(1.00g;8.46mmol)をエタノール(3mL)中に溶解し、及びヒドラジン水和物(2.06g;41.2mmol)を添加した。前記混合物を0℃に冷却し、硫黄(0.17g;5.30mmol)を添加した。撹拌を15分間続け、次に前記混合物を90℃に加熱した。3時間後、黄色沈殿を過で分離し、エタノール(10mL)で洗浄し、次にクロロホルムで2回取り出し(2回、10mL)て黄色中間物8(343mg、30%)を得た。
中間物8(105mg;0.394mmol)をエタノール(15mL)に溶解し、次に50℃でこの溶液中に酸素を吹き込んだ。数分で意図が黄色から暗オレンジ/赤色に変化し沈殿が生成した。2時間後、沈殿をろ過し、エタノールで洗浄し、乾燥して前記生成物9を暗赤色結晶として得た(89mg、86%)。
HNMR(DMSO−d):δ=8.39(d、2H)、7.32(t、2H)、7.04(s、4H)、6.93(d、2H)、6.75(t、2H)ppm.13CNMR(DMSO−d):δ=162.7、149.6、133.0、129.0、117.1、115.8、111.6ppm.HPLC−MS/PDA:クロマトグラフィーで1ピーク、m/z=265.4(M+H)、λmax=237、293、403及び535nm。
3、6−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1、2、4、5−テトラジン(11)の合成
Figure 0006215194
4−ヒドロキシベンゾニトリル(1.06g;8.90mmol)をヒドラジン水和物(3.09g;61.7mmol)に溶解し、前記混合物を90℃で16時間加熱した。黄色沈殿をろ過して水(25mL)及びエタノール(10mL)で洗浄して粗生成物中間物10を黄色粉末として得た(870mg;62%)。
前記中間物(10、173mg;0.645mmol)をエタノール(10mL)中に懸濁させ、この混合物中に50℃で酸素を吹き込んだ。色は、数分で黄色から暗オレンジ/赤色に変化した。6時間後、沈殿をろ過し、エタノールで洗浄し、乾燥して生成物11を暗赤色結晶として得た(136mg、80%)。
HNMR(DMSO−d):δ=10.35(br.s、2H)、8.36(d、4H)、7.02(d、4H)ppm.13CNMR(DMSO−d):δ=162.6、161.5、129.2、122.6、116.3ppm.HPLC−MS/PDA:クロマトグラムで1ピーク、m/z=267.1(M+H)、λmax=235、330及び535nm。
3、6−ビス(4−アミノフェニル)−1、2、4、5−テトラジン(13)の合成
Figure 0006215194
4−アミノベンゾニトリル(1.00g;8.46mmol)をエタノール(3mL)に溶解し、次にヒドラジン水和物(2、12g;42.2mmol)と硫黄(0.176g;5.5mmol)を添加した。前記混合物を90℃で90分間加熱し、黄色沈殿をろ過して分離し、エタノール(10mL)で洗浄し、次にアセトン(12mL)で取り出して黄色中間物12を得た(190mg、17%)。
中間物12(50mg;0.188mmol)をDMSO(1mL)に溶解し、次にこの溶液中に酸素を20℃で吹き込んだ。5分後、反応混合物を食塩水(13mL)に入れて、沈殿をろ過して分離し、さらにアセトン(15mL)で取り出し精製して生成物13を赤色固体として得た(13.7mg、27%)。
HNMR(DMSO−d):δ=8.17(d、2H)、7.75(d、2H)、6.02(s、4H)ppm.13CNMR(DMSO−d):δ=162.3、152.8、128.5、118.3、113.8ppm.HPLC−MS/PDA:クロマトグラフィーで1ピーク、m/z=265.2(M+H)、λmax=241、370及び530nm。
3、6−ビス(3−アミノフェニル)−1、2、4、5−テトラジン(15)の合成
Figure 0006215194
3−アミベンゾニトリル(1.00g;8.460mmol)をヒドラジン水和物(2.50mL;51.4mmol)に溶解し、次に混合物を90℃で3日間加熱した。水(5mL)を添加し、次に黄色沈殿をろ過して分離し、水(15mL)及びエタノール(10mL)で洗浄して粗中間物14を黄色粉末として得た(910mg;81%)。
中間物14(50mg;0.188mmol)をエタノール(4mL)中に懸濁させ、次にこの混合物中に50℃で酸素を吹き込んだ。数分で黄色から赤色に色変化した。16時間後、沈殿をろ過して分離し、エタノールで洗浄して生成物15を赤色粉末として得た(31mg、62%)。
HNMR(DMSO−d):δ=7.77(s、2H)、7.66(d、2H)、7.30(t、2H)、6.85(d、2H)、5.53(s、4H)ppm.HPLC−MS/PDA:クロマトグラフで1ピーク、m/z=265.2(M+H)、λmax=240、296及び527nm。
3、6−ビス(アミノメチル)−1、2、4、5−テトラジン(20)の合成
Figure 0006215194
Boc−アミノアセトニトリル(1.00g;6.40mmol)をメタノール(10mL)に溶解し、ナトリウムメトキシド(25%MeOH中0.145mL;0.64mmol)を添加した。混合物を20℃で18時間撹拌し、次に塩化アンモニウム(0.34g;6.40mmol)を添加し、混合物を20℃で3日間撹拌した。前記溶液をジエチルエーテル(40mL)で沈殿させ、次に沈殿をろ過して集め、洗浄し乾燥させてアミジン塩化水素17を得た。
前記アミジン塩化水素(17、241mg;1.15mmol)をヒドラジン水和物(3mL;61.9mmol)に溶解し、次に前記溶液を20℃で16時間撹拌した。次にこれを水(10mL)で希釈し、沈殿を遠心分離で集めて乾燥した。無色固体を酢酸(1.5mL)に溶解して、次に亜硝酸ナトリウム(28mg;0.41mmol)を添加した。ピンク色混合物を15分間撹拌し、次にクロロホルム(15mL)及び飽和炭酸ナトリウム(30mL)を添加した。オレンジ色層を分離し、水(15mL)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させ、次に蒸発させて乾燥してBoc−保護化テトラジンをピンク色固体として得た(19、70mg;35%)。この化合(12mg;0.035mmol)をクロロホルム(1mL)に溶解して、次ぎにTFA(1mL)を添加した。混合物を15分間撹拌して、ジエチルエーテル(15mL)で沈殿させた。ピンク色沈殿をろ過して分離し、洗浄、乾燥して表題の化合をTFA塩として得た(20、10mg、78%)。
HNMR(DO):δ=5.06(s、4H)ppm.13CNMR(DO):δ=164.5、41.1ppm.HPLC−MS/PDA:クロマトグラムで1ピーク、m/z=141(M+H)、λmax=267及び517nm。
2、2’、2’’−(10−(2−オキソ−2−(6−オキソ−6−(6−(6−(ピリジン−2−イル)−1、2、4、5−テトラジン−3−イル)ピリジン−3−イルアミノ)ヘキシルアミノ)エチル)−1、4、7、10−テトラアザシクロドデカン−1、4、7−トリイル)三酢酸(27)及び2、2’、2’’−(10−(2−オキソ−2−(11−オキソ−11−(6−(6−(ピリジン−2−イル)−1、2、4、5−テトラジン−3−イル)ピリジン−3−イルアミノ)ウンデシルアミノ)エチル)−1、4、7、10−テトラアザシクロドデカン−1、4、7−トリイル)三酢酸(28)の合成
Figure 0006215194
5−アミノ−2−シアノピリジン21(1.02g;8.60mmol)、N−Boc−6−アミノ−ヘキサン酸22(0.99g;4.30mmol)、DCC(1.77g;8.60mmol)、DMAP(1.05g;8.60mmol)、及びPPTS(0.37g;1.47mmol)をクロロホルム(15mL)中に懸濁させた。混合物を室温で18時間撹拌し、温度を上げて乾燥させ、次にアセトニトリル(20mL)中で撹拌した。沈殿をろ過して除き、次にろ液を蒸発させて乾燥し、クロロホルム(20mL)に溶解して、次に水溶液クエン酸(15mL0.5M)、水溶性炭酸水素カリウム(15mL、1M)及び水(15mL)のそれぞれで洗浄した。得られたオレンジ層を硫酸ナトリウムで乾燥し、蒸発乾燥させた。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカ、ヘキサン/酢酸エチル=1:1)で精製して生成物23を白色固体として得た(0.95g;61%)。MS(ESI、m/z):計算値C1725 ([M+H]):333.19、Found:333.17。MS(ESI、m/z):計算値C1725 ([M+H]):333.19、実測値:333.17。
Tert−ブチル6−(6−シアノピリジン−3−イルアミノ)−6−オキソヘキシルカーバメート23(0.70g;2.1mmol)、2−シアノピリジン(0.87g;8.4mmol)、ヒドラジン水和物(1.25g;20mmol)をエタノール(2mL)中に溶解し、次に硫黄(0.22g;7mmol)を添加した。混合物を70℃で、アルゴン不活性雰囲気下で2時間撹拌し、次に50℃で16時間撹拌した。オレンジの懸濁物をクロロホルム(10mL)で希釈し、次に得られた溶液を水(2回、15mL)で洗浄した。有機相を硫酸ナトリウムで乾燥し、蒸発乾燥させた。粗生成物をカラムクロマトグラフィー(シリカ、クロロホルム/アセトン=4:1)で精製して。生成物24をオレンジ色固体として得た(0.65g;66%)。MS(ESI、m/z):計算値C2331 ([M+H]):467.25、実測値:467.33。
Tert−ブチル6−オキソ−6−(6−(6−(ピリジン−2−イル)−1、2−ジヒドロ−1、2、4、5−テトラジン−3−イル)ピリジン−3−イルアミノ)ヘキシルカーバメート24(0.30g;0.64mmol)をTHF(1.5mL)に溶解し、酢酸(2mL)を添加した。亜硝酸ナトリウム(0.25g;3.62mmol)を水(1mL)に溶解、滴下した。赤色溶液を水溶性炭酸水素カリウム(50mL;1M)に入れて、次に生成物をクロロホルム(50mL)で抽出した。オレンジ色層を水(50mL)で洗浄し、次に硫酸ナトリウムで乾燥し、蒸発乾燥させて、生成物を紫固体として得た(0.25g;83%)。MS(ESI、m/z):計算値C2329 ([M+H]):465.23、実測値:465.42。
tert−ブチル6−オキソ−6−(6−(6−(ピリジン−2−イル)−1、2、4、5−テトラジン−3−イル)ピリジン−3−イルアミノ)ヘキシルカーバメート25(66mg;0.14mmol)を(6mL)に溶解し、次にTFA(6mL)を添加した。溶液を室温で2時間撹拌し、次に蒸発乾燥させて生成物26をTFA塩として得た(52mg;100%)。MS(ESI、m/z):計算値C1821([M+H]):365.19、実測値:365.33。
6−アミノ−N−(6−(6−(ピリジン−2−イル)−1、2、4、5−テトラジン−3−イル)ピリジン−3−イル)ヘキサンアミド26(52mg;0.14mmol)をDMF(2.5mL)中に溶解し、次にDIPEAを添加した(320mg;2.0mmol)。N−ヒドロキシスクシンイミド活性化DOTA(161mg;0.2mmol)を添加し、次に混合物を室温で5時間撹拌した。溶液を蒸発乾燥させ、粗生成物をアセトニトリルと水の混合物に溶解し、分取用RP−HPLCで精製した。凍結乾燥後、精製された紫生成物27をピンクの綿状固体として得た(80mg、収率76%)。
H−NMR(DO中30%アセトニトリル−d):δ=8.90(m、2H、ArH)、8.68(d、1H、ArH)、8.60(dd、1H、ArH)、8.31(m、1H、ArH)、8.24(t、1H、ArH)、7.82(t、1H、ArH)、3.80(brs、6H、NCHCOOH)、3.72(brs、2H、NCHCONH)、3.34−3.23(brm、18H、NCHCHN、CHNHCO)、2.49(t、2H、NHCOCH)、1.70(m、2H、NHCOCHCH)、1.59(m、2H、CHCHNHCO)、1.41(m、2H、CHCHCHNHCO)ppm.13C−NMR(DO中30%アセトニトリル−d):δ=175.5、171.5(br)、162.6、162.5、150.1、148.1、142.9、141.6、139.6、138.4、128.0、127.9、125.4、124.8、55.4、54.3(br)、49.4(br)、39.4、36.5、28.2、25.9、24.6ppm。ESI−MS:m/z、C344712 ([M+H]):751.37;実測値[M+H]751.58、[M+Na]773.50、[M+2H]2+376.42、[M+3H]3+251.33。FT−IR(ATR):ν=3263、3094、2941、2862、1667、1637、1582、1540、1460、1431、1395、1324、1296、1272、1251、1226、1198、1128、1087、1060、1020、992、977、920、860、831、798、782、742、718、679、663cm−1
28については、2、2’、2’’−(10−(2−オキソ−2−(6−オキソ−6−(6−(6−(ピリジン−2−イル)−1、2、4、5−テトラジン−3−イル)ピリジン−3−イルアミノ)ヘキシルアミノ)エチル)−1、4、7、10−テトラアザシクロドデカン−1、4、7−トリイル)三酢酸(27)の合成と同じ合成手順を用いた。凍結乾燥後、精製生成物28をピンク色綿状固体として得た(90mg、収率78%)。
H−NMR(DMSO−d):δ=10.65(s、1H、NH)、9.06(d、1H、ArH)、8.93(d、1H、ArH)、8.61(t、2H、ArH)、8.44(dd、1H、ArH)、8.16(t、2H、ArH、NH)、7.73(dd、1H、ArH)、3.51(brs、6H、NCHCOOH)、3.28(brs、2H、NCHCONH)、3.06(q、2H、CHNHCO)、3.34−3.23(brm、16H、NCHCHN)、2.43(t、2H、NHCOCH)、1.64(m、2H、NHCOCHCH)、1.42(m、2H、CHCHNHCO)、1.38−1.22(m、12H、CH)ppm.。13C−NMR(DMSO−d):δ=173.0、171.0(br)、169.1(br)、163.5、163.2、151.0、150.6、144.2、141.7、139.1、138.2、127.0、126.5、125.3、124.6、57.3(br)、55.2(br)、50.7、39.0、36.8、29.5、29.4、29.3、29.19、29.17、29.1、26.9、25.3ppm。ESI−MS:m/z計算値C395712 ([M+H]):821.44;実測値[M+Na]843.58、[M+H]821.58、[M+2H]2+411.42、[M+3H]3+274.67。FT−IR(ATR):ν=3261、3067、2925、2851、1633、1583、1541、1458、1433、1394、1324、1298、1270、1249、1228、1200、1165、1128、1088、1059、1016、991、920、885、860、832、798、782、764、742、719、687、661cm−1
DOTA−テトラジンアクチベータ29
Figure 0006215194
前記テトラジン29はRobillardらにより詳細に記載されている(Angew.Chem.、2010、122、3447−3450)。これはまた、本発明のアクチベータとして使用され得る構造の一例である。1、2、4、5−テトラジン部分の2−ピリジル基の1つのアミド官能基は電気供与基であり、又両方のピリジン基は電子吸引性であると考えられている。前記テトラジンは従ってやや電子不足とみられる。
アクチベータ29は好適なかつ好ましい薬物的性質を示す:29は、PBS溶液中で安定であり、2時間以内ではほとんど分解されず、一晩インキュベーション後でもなおほとんど変化しない;マウスでは血液除去(クリアランス)が10分である;マウスでの部分分布容量(Vd)は、細胞内に有意に入らないことから全細胞外水画分に対応する。アクチベータ29は、DOTAリガンドを含み、かかるリガンドは、種々のイメージングモダリティ(例えばMRI、SPECT)で有用である。従って、アクチベータ29は、薬物放出に好適のみならず、同時にイメージング目的でも使用され得る。事実、アクチベータ29は、111In3+と錯体化後、SPECT/CTイメージングプローブとして使用されてきた。さらに詳細については、Robillardらの文献を参照のこと(Angew.Chem.、2010、122、3447−3450)。
留意すべきことは、アクチベータ27から29に含まれるアミノ−1、2、4、5−テトラジン部分は、糖、PEG、ポリマー、ペプチド(RGD又はc−RGDなど)、タンパク質、蛍光分子又は色素分子などの一連の追加官能基と共役するために使用され得る、ということである。
実施例2
(E)−シクロオクテンモデルプロドラッグ及びプロドラッグ
(E)−シクロオクテン−2−オール(31)、(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イルベンジルカーバメート(32)、及び(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イル(3、5−ジメチルフェニル)カーバマート(33)の合成
Figure 0006215194
(E)−シクロオクタ−2−エノール(31)の合成
(Z)−シクロオクタ−2−エノール20(2.36g、14.0mmol)及びメチルベンゾエート(1.8mL、1.94g、14.3mmol、1.0当量)のジエチルエーテル/ヘプタン1:2(500mL)溶液を32時間照射し、一方でそれをシリカ/硝酸銀10:1(41g)、シリカ(0.5cm)及びサンド(0.5cm)を充填したカラムを通じて連続的に導入した。前記カラムは、照射の間暗所に置かれた。前記カラムはジクロロメタン(150mL)で未反応出発物を溶出した。前記シリカを、ジクロロメタン/12.5%水溶性アンモニア1:1(3x100mL)と共に撹拌した。有機層を合わせて硫酸ナトリウムで乾燥し、ろ過して真空乾燥して粗生成物31を灰色油状物として得た。前記油状物をカラムクロマトグラフィー(シリカ、ペンタン/ジエチルエーテル10%から50%)で精製して(E)−シクロオクタ−2−エノール31(主(major)異性体、第2画分、440mg、3.49mmol、24.9%)を無色油状物として、及び(E)−シクロオクタ−2−エノール31(副(minor)異性体、第1画分、325mg、2.58mmol、18.4%)を無色油状物として得た。前記主ジアステレオマーは、G.H.Whitham、M.WrightによるJ.Chem.Soc.(C)1971、883に記載された、異なる経路で製造された(1RS、2RS)−トランス−シクロオクタ−2−エン−1−オールと同一である。前記副ジアステレオマーは、G.H.Whitham、M.Wrightが異なる経路で合成された(J.Chem.Soc.(C)1971、886)(1SR、2RS)−トランス−シクロオクタ−2−エン−1−オールと同一である。副異性体:H−NMR(CDCl、300MHz)δ=0.71−0.82(m、1H)、1.05−1.17(m、1H)、1.43−1.72(m、4H)、1.80−2.09(m、4H)、2.45−2.52(m、1H)、4.61(s、1H)、5.54−5.61(m、1H)、5.90−6.00(m、1H)ppm.13C−NMR(CDCl、75MHz)δ=23.35、29.42、36.08、36.27、43.40、71.40、130.78、135.39ppm。主異性体:H−NMR(CDCl、300MHz)δ=0.64−0.90(m、2H)、1.31−1.51(m、2H)、1.66−1.95(m、4H)、2.06−2.14(m、1H)、2.22−2.37(m、1H)、2.78(br、1H)、4.15−4.23(m、1H)、5.45−5.65(m、2H)ppm.13C−NMR(CDCl、75MHz)δ=27.83、29.28、30.52、35.58、36.05、44.48、131.86、136.00ppm。
留意:参考文献は、WhithamらのJ.Chem.Soc.(C)、1971、883−896であり、これにはトランス−シクロ−オクタ−2−エン−オール、これは(1RS、2RS)及び(1SR、2RS)それぞれと同一である、エカトリアル及びアキシャル異性体の合成及び性質が記載されている。これらの異性体で、前記OH置換基は、エカトリアル又はアキシャルのいずれかである。前記主及び副異性体は、それぞれエカトリアル及びアキシャル異性体を意味する。以下の実施例を通じて、主/エカトリアル及び副/アキシャルはトランス−シクロ−オクタ−2−エン−オールについて相互に交換可能に使用され、及びこの特徴は、親化合物トランス−シクロオクタ−2−エノールの前記特徴に基づくものである。
(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イルベンジルカーバメート(主異性体)(32)の合成
(E)−シクロオクタ−2−エノール31(主異性体100mg、0.792mmol)のジクロロメタン(6mL)溶液中にベンジルイソシアネート(101μL、110mg、0.826mmol、1.04当量)及びトリメチルアミンを滴下した。前記フラスコをアルミニウムホイルでカバーし、前記溶液を室温で窒素雰囲気下一晩撹拌した。反応混合物を蒸発させて主に出発材料を得た。ベンジルイソシアネート(200μL、220mg、1.65mmol、2.08当量)及び一滴のトリエチルアミンをジクロロメタン(6mL)に添加し、前記溶液を室温で一晩撹拌し、50℃で1時間、及び25から35℃で一週間撹拌した。揮発物をバルブ−バルブ蒸留(50℃、2時間)で除去した。残渣をカラムクロマトグラフィーで精製し、カーバメート32(101mg、0.389mmol、49.2%)を白色固体として得た。
H−NMR(CDCl、300MHz)δ=0.81−0.86(m、2H)、1.35−1.55(m、2H)、1.82−1.99(m、4H)、2.21−2.30(m、1H)、2.38−2.47(m、1H)、4.36(d、5.8Hz、2H)、4.96(br、1H)、5.08−5.20(m、1H)、5.48−5.57(m、1H)、5.71−5.82(m、1H)、7.26−7.36(M、5H)ppm.13C−NMR(CDCl、75MHz)δ=27.69、29.25、35.68、35.76、35.83、41.32、44.53、78.33、100.02、127.65、127.78、128.86、132.03、133.31、138.88ppm。
(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イルベンジルカーバメート(副異性体)(32)の合成
(E)−シクロオクタ−2−エノール31(副異性体100mg、0.792mmol)のジクロロメタン(6mL)中にベンジルイソシアネート(101μL、110mg、0.826mmol、1.04当量)及びトリエチルアミン一滴を添加した。フラスコをアルミニウムホイルでカバーし、溶液を窒素雰囲気下で室温で一晩撹拌した。反応混合物を蒸発させて主に出発材料を得た。ベンジルイソシアネート(200μL、220mg、1.65mmol、2.08当量)及び一滴のトリエチルアミンをジクロロメタン(6mL)に添加し、前記溶液を室温で一晩撹拌し、50℃で1時間、及び25から35℃で一週間撹拌した。揮発物をバルブ−バルブ蒸留(50℃、2時間)で除去した。残渣をカラムクロマトグラフィーで精製し、カーバメート32(43mg、0.166mmol、20.9%)を白色固体として得た。
H−NMR(CDCl、300MHz)δ=0.74−0.93(m、2H)、1.01−1.14(m、1H)、1.41−1.57(m、1H)、1.62−1.76、2H)、1.84−2.12(m、3H)、2.46−2.49(m、1H)、4.40(d、J=6.0Hz、2H)、5.05(br、1H)、5.40(s、1H)、5.52−5.59(m、1H)、5.79−5.89(m、1H)、7.31−7.36(m、5H)ppm.13C−NMR(CDCl、75MHz)δ=24.34、29.33、36.13、36.20、40.97、45.30、74.33、127.67、127.85、128.87、131.72、131.99、138.87、156.11ppm。
(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イル(3、5−ジメチルフェニル)カーバメート(主異性体)(33)の合成
(E)−シクロオクタ−2−エノール31(主異性体260mg、2.06mmol)のジクロロメタン(12mL)中にジクロロメタン(3mL)中の3、5−ジメチルフェニルイソシアネート(305μL、318mg、2.16mmol、1.05当量)及びトリエチルアミン数滴を添加した。フラスコをアルミニウムホイルでカバーし、溶液を窒素雰囲気下で29℃で一晩撹拌した。反応混合物を蒸発させ、0.57gのやや白色固体を得た。前記残渣をクロマトグラフィー(シリカ、30mL、溶出酢酸エチル/ヘプタン5から10%)して部分的に精製されたカーバメート33を得た(94mg)。前記生成物をさらにカラムクロマトグラフィー(シリカ、30mL、溶出液酢酸エチル/ヘプタン5%)で精製し、カーバメート33を白色固体として得た(72mg、0.263mmol、収率12.8%、約10%のZ−異性体を含む)。
H−NMR(CDCl、300MHz)δ=0.79−0.98(m、2H)、1.28−2.02(m、4H)、1.80−2.07(m、3H)、2.30(s、6H)、2.42−2.50(m、1H)、5.13−5.22(m、1H)、5.55−5.87(m、2H)、6.49(br、1H)、6.71(s、1H)、7.04(s、2H)ppm.13C−NMR(CDCl、75MHz)δ=21.61、27.67、29.24、35.70、35.84、41.21、79.34、116.59、125.22、131.83、133.51、138.11、138.50、153.43ppm。
(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イル(3、5−ジメチルフェニル)カーバメート(副異性体)(33)
(E)−シクロオクタ−2−エノール31(副異性体、Z異性体も含む、260mg、2.06mmol)のジクロロメタン(12mL)溶液中に、ジクロロメタン(3mL)中の3、5−ジメチルフェニルイソシアネート(305μL、318mg、2.16mmol、1.05当量)と数滴のトリエチルアミンを添加した。前記フラスコをアルミニウムホイルでカバーし、溶液を窒素雰囲気下、30℃で2晩撹拌し、50℃で一晩撹拌した。反応混合物を蒸発させて0.54gの黄色固体を得た。前記残渣をカラムクロマトグラフィー(シリカ、40mL、溶出液酢酸エチル/ヘプタン5%)で精製し、部分的に精製されたカーバメート33を得た(20mg)。生成物をさらに真空中(0.08ミリバール)で40℃で3時間及び室温で一晩精製して、カーバメート33(11mg、0.040mmol、2.0%)を淡黄色半固体として得た。
H−NMR(CDCl、300MHz)δ=0.78−0.90(m、1H)、1.07−2.18(m、8H)、2.30(s、6H)、2.45−2.53(m、1H)、5.42(s、1H)、5.56−5.62(m、1H)、5.83−5.94(m、1H)、6.60(s、1H)、6.71(s、1H)、7.03(s、2H)ppm.13C−NMR(CDCl、75MHz)δ=21.64、24.42、29.43、36.77、40.19、74.46、116.47、118.77、125.35、131.34、132.31、138.00、138.91ppm。
(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イル(4−ニトロフェニル)カーボナート(34)の合成
Figure 0006215194
副(E)−シクロオクタ−2−エノール31(304mg、2.41mmol)の15mLジクロロメタン溶液を、氷冷した。4−(N、N−ジメチルアミノ)ピリジン(1.16g、9.50mmol)を添加し、次に4−ニトロフェニルクロロホーメート(0.90g、4.46mmol)を添加した。溶液を一晩撹拌し、次にこれを20gシリカカラムに載せた。ジクロロメタンで溶出し、次に5%TBMEを含有するジクロロメタンで溶出した。生成物画分を合わせてロータリーエバポレーターで蒸発させて、副34を固化油状物として得た(338mg、1.16mmol、48%)。同様に、主(E)−シクロオクタ−2−エノール31(259mg、2.06mmol)の10mLジクロロメタン、4−(N、N−ジメチルアミノ)ピリジン(1.11g、9.09mmol)及び4−ニトロフェニルクロロホーメート(0.85g、4.22mmol)を用いて、主−34を固化油状物として得た(234mg、0.80mmol、39%)。
H−NMR、副34(CDCl):δ=0.9(m、1H)、1.25(m、1H)、1.5−2.2(m、6H)、2.25(dd、1H)、2.6(m、1H)、5.45(s、1H)、5.6(dd、1H)、6.0(m、1H)、7.4(d、2H)、8.3(d、2H)ppm.13C−NMR(CDCl):δδ=24.0、29.0、36.0、36.0、40.6(全てのCH)、79.0、122.0、125.8、129.8、133.2(全てのCH)、145.4、151.8、156.0(C及びC=O)ppm。
H−NMR、主34(CDCl):δ=0.8−1.0(m、2H)、1.4−2.1(m、6H)、2.35(m、1H)、2.45(m、1H)、5.2(m、1H)、5.65(m、1H)、5.85(m、1H)、7.4(d、2H)、8.3(d、2H)ppm.13C−NMR(CDCl):δ=27.8、29.0、35.8、36.0、40.4(全てのCH)、83.0、121.8、125.0、130.4、134.4(全てのCH)、145.8、152.0、156.0(C及びC=O)ppm。
(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イル(4−(ヒドロキシメチル)フェニル)カーバメート(35)の合成
Figure 0006215194
前記副アルコー31(136mg、0.467mmol)から誘導される前記PNP−誘導体34は7.5gTHF中に溶解された。ジイシプロピルエチルアミン(182mg、1.41mmol)を添加し、次に1−ヒドロキシベンゾトリアゾール(24mg、0.178mmol)及び4−アミノベンジルアルコール(94mg、0.76mmol)を添加した。混合物を暗所で約30℃で6日間撹拌した。前記溶媒をロータリーエバポレーターで除去し、残渣を20gのシリカクロマトグラフィーした(溶出液として、ジクロロメタンにTBMEを徐々に増やした)。生成物を約5%TBMEで溶出した。生成物画分をロータリーエバポレーターで蒸発させて、生成物副35を粘性油状物として得た(112mg、0.407mmol、87%)。
同様に、6.0gTHF中の前記主アルコール31(145mg、0.498mmol)から誘導された前記PNP−誘導体34を、ジイソプロピルエチルアミン(210mg、1.63mmol)、1−ヒドロキシベンゾトリアゾール(34mg、0.251mmol)及び4−アミノベンジルアルコール(128mg、1.04mmol)と3日間約30℃で反応させた。ロータリーエバポレーターで蒸発させ、クロマトグラフィーにより、生成物主35を粘性油状物として得た(110mg、0.40mmol、80%)。
H−NMR、副−35(CDCl):δ=0.8(m、1H)、1.1(m、1H)、1.45(m、1H)、1.6−2.2(m、6H)、2.4(m、1H)、4.6(s、2H)、5.4(s、1H)、5.55(dd、1H)、5.85(m、1H)、7.15(bs、1H)、7.2−7.4(AB、4H)ppm.13C−NMR(CDCl):δ=24.2、29.0、36.0、36.0、41.0、65.0(全てCH)、75.0、119.0、128.0、131.0、132.6(全てのCH)、136.0、138.0、153.6(C及びC=O)ppm。
H−NMR、主−35(CDCl):δ=0.8−1.0(m、2H)、1.4−2.1(m、6H)、2.3(m、1H)、2.45(m、1H)、4.65(s、2H)、5.2(m、1H)、5.6(m、1H)、5.8(m、1H)、6.6(bs、1H)、7.45−7.65(AB、4H)ppm.13C−NMR(CDCl):δ=27.4、29.2、35.8、36.0、41.2、65.0(全てのCH)、79.8、119.0、128.2、132.0、134.0(全てのCH)、136.0、137.8、153.6(C及びC=O)ppm。
副(E)−エチル 2−(4−(((シクロクオクタ−2−エン−1−イルオキシ)カルボニル)アミノ)フェニル)−2−((((2、5−ジオキソピロリジン−1−イル)オキシ)カルボニル)オキシ)アセテート(37)の合成
Figure 0006215194
主アルコール31(300mg、1.03mmol)から誘導される前記PNP−3誘導体34を10.3gのTHFに溶解する。ジイソプロピルエチルアミン(362mg、2.80mmol)を添加し、次に1−ヒドロキシベンゾトリアゾール(75mg、0.556mmol)とエチル2−(4−アミノフェニル)−2−ヒドロキシアセテート(325mg、1.67mmol、国際公開第2009109998号に記載の方法で製造した)を添加した。混合物を暗所で30℃で6日間撹拌した。溶媒をロータリーエバポレーターで蒸発させ、残渣を21gのシリカで、溶出液ジクロロメタン(徐々にTBMEを増やしていった)でクロマトグラフィーした。生成物は5%TBMEで行った。生成物画分をロータリーエバポレーターで蒸発させて、副(E)−エチル2−(4−(((シクロオクタ−2−エン−1−イルオキシ)カルボノニル)アミノ)フェニル)−2−ヒドロキシアセテート(36)を粘性油状物として得た(350mg、1.01mmol、99%)。
H−NMR(CDCl):δ=0.8(m、1H)、1.1(m、1H)、1.2(t、3H)、1.4−2.2(m、7H)、2.5(m、1H)、4.1−4.3(2q、2H)、5.1(s、1H)、5.45(s、1H)、5.55(dd、1H)、5.85(m、1H)、6.7(bs、1H)、7.3−7.45(AB、4H)ppm。
得られた生成物36(80mg、0.23mmol)を4.1gのアセトニトリルに溶解させた。ジイソプロピイルアミン(215mg、1.67mmol)を添加し、次にN、N’−ジスクシニミジルカーボネート(217mg、0.85mmol)を添加した。溶液を2日間30℃で撹拌した。溶媒をロータリーエバポレーターで蒸発させ、残渣を16gのシリカで、溶出液ジクロロメタン(徐々にTBMEを増やす)を用いてクロマトグラフィーを行った。生成物は約20%TMBEで溶出した。生成物画分をロータリーエバポレーターで蒸発させて、生成物副−(E)−エチル2−(4−(((シクロオクタ−2−エン−1−イルオキシ)カルボニル)アミノ)フェニル)−2−((((2、5−ジオキシピロロジン−1−イル)オキシ)カルボニル)オキシ)アセテート(37)を粘性油状物として得た(60mg、0.123mmol、53%)。
H−NMR(CDCl):δ=0.8(m、1H)、1.1(m、1H)、1.2(t、3H)、1.4−2.2(m、7H)、2.5(m、1H)、2.6(s、4H)、4.15−4.3(2q、2H)、5.4(s、1H)、5.55(dd、1H)、5.8(s)及び5.85(m)(2H)、6.7(bs、1H)、7.35−7.5(AB、4H)ppm。
(E)−シクロオクテンドキソルビシンプロドラッグ(38)の合成
Figure 0006215194
前記副アルコール31(20mg、0.0687mmol)からの前記PNP−誘導体34を3.0gのDMFに溶解した。ジイソプロピルエチルアミン(80mg、0.62mmol)を添加し、次にドキソリビシン塩化水素(45mg、0.0776mmol)を添加した。混合物を暗所で30℃で3日間撹拌した。溶媒を高真空下蒸発させ、残渣を17gのシリカを用いて、溶出液ジクロロメタン(徐々にメタノールを増やしていった)でクロマトグラフィーを行った。前記精製物の画分をロータリーエバポレーターで蒸発させ、残渣を5mLTMBEとともに撹拌した。15mLヘプタンを添加後、副−38を得た(27mg、0.039mmol、50%)。ろ液には生成物が含まれていた。
同様に、7.2gのDMF中の主アルコール31(22mg、0.0756mmol)からのNPN−誘導体34から、ジイソプロピルエチルアミン(80mg、0.62mmol)及びドキソルビシン塩化水素(47.7mg、0.0822mmol)を添加、次に高真空下で溶媒を蒸発させて、クロマトグラフィーを行い、TBME/ヘプタン処理して、主−38が得られた(21mg、0.030mmol、30%)。ろ液には生成物がさらに含まれていた。
H−NMR、副−38(CDCl):δ=0.7−2.0(m)及び1.35(d)(18H)、2.2(m、2H)、2.4(m、2H)、3.0−3.4(dd、2H)、3.65(s、1H)、3.9(m、1H)、4.1(s+m、4H)、4.8(s、1H)、5.05(m、1H)、5.2−5.85(m、2H)、7.4(d、1H)、7.8(t、1H)、8.05(d、1H)ppm。
H−NMR、主−38(CDCl):δ=0.7−2.0(m)及び1.35(d)(18H)、2.2(m、2H)、2.4(m、2H)、3.0−3.4(dd、2H)、3.65(s、1H)、3.9(m、1H)、4.1(s+m、4H)、4.8(s、1H)、5.0(m、1H)、5.3−5.8(m、2H)、7.4(d、1H)、7.8(t、1H)、8.05(d、1H)ppm。MS:694.3(M−1)。
(E)−シクロオクテン−ドキソルビシンプロドラッグ46の合成
Figure 0006215194
n−ブチルリチウム(97mL、ヘキサン中2.5N、0.242mol)を100mL中のジイソプロピルエチルアミン(23.66g、0.234mol)に温度−20℃で加えた。溶液を冷却し、60mLTHF中のシクロオクタ−2−エノン(39、23.07g、0.185mol)を、20分かけて、−65℃から−80℃で添加した。溶液を1時間−67℃から−72℃で撹拌した。エチルブロモアセテート(45.4g、0.272mol)を40mLのTHFに溶解し、これを25分かけて−63℃から−75℃で添加された。得られた混合物を3時間−55℃から−70℃で撹拌した。ヘプタン(50mL)を−60℃で添加し、次に100mLの(冷却)水中の40gの塩化アンモニウムを添加し、次に温度を−70℃から−30℃へ上げた。冷却浴を外し、混合物をさらに30分間撹拌し、温度を−15℃とした。混合物を200mLのTBME及び50mLの水中に入れ、層分離させ、有機層を50mLの水で洗浄した。水層を数回150mLTBMEで抽出した。有機層を乾燥しロータリーエバポレーターで蒸発させた。過剰のエチルブロモアセテートを高真空下、クーゲルロール装置を用いて除去した。Z)−エチル2−(2−オキソシクロオクタ−3−エン−1−イル)アセテート(40)を含む残渣は次のステップなどに使用された。
H−NMR(CDCl):δ=1.25(t、3H)、1.4−2.6(m、9H)、2.9(2d、1H)、3.55(m、1H)、4.15(q、2H)、6.05−6.5(m、2H)ppm。
180mLのTHFと20mLのメタノール混合物中の前記粗製エステル40の溶液を氷冷した。
リンタングステン酸(250mg)を添加し、次に温度7℃未満でナトリウムボロヒドリド(4.0g、0.105mol)を一部分ごと30分間にわたり添加した。混合物を氷冷下で90分間撹拌し、次に250mL水及び250mLトルエンを添加した。層分離した有機層を50mL水で洗浄した。水層を250mLトルエンで繰り返し抽出した。有機層を乾燥しロータリーエバポレーターで蒸発させた。粗製41は十分分離された画分を生成せず、従って全ての物質を一緒にして、200mLエタノール中の25mLの50%水酸化ナトリウムで(さらに25mL水を反応中に添加た)、2時間還流することで加水分解した。エタノールの大部分をロータリーエバポレーターで蒸発させた。水を適量残渣に加えた。混合物を2x200mLのトルエンで抽出した。有機層を50mLの水で洗浄した。トルエン(200mL)を前記合わせた水層に加えて、水層を濃塩酸で酸性化した。前記層を分離し、有機層を20mLの水で洗浄した。200mLのトルエンで水層から連続的に抽出した。前記2つの有機層を乾燥してロータリーエバポレーターで蒸発させた。クーゲルロール蒸留で前記ラクトン42を2つの異性体の約2:1比の混合物として得た(7.33g、44.1mmol、シクロのオクタ−2−エノンに基づき24%)。
H−NMR(CDCl):δ=1.2−2.6(m、10H)、2.6−2.8(m、1H)、4.95(m、0.35H)、5.35(m、0.65H)、5.6(m、1H)、5.85(m、1H)ppm.13C−NMR(CDCl):δ=24.1、25.2、27.0、28.0、29.2、29.6、34.4、36.8(全てのCH)、43.5、47.2、80.8、81.9(allCH)、126.4、129.6、130.2、134.2(全てのCH)、176.4(C=O)、177.0(C=O)ppm。
前記得られたラクトン42(7.33g、44.1mmol)を10.0gのメチルベンゾエートと約500mLのヘプタン/エーテル(約4:1)と混合した。前記混合物を36時間照射し、一方前記溶液は連続的に、シリカカラム(約6.9g硝酸銀を含む)に埋め込まれた69gの硝酸銀を通じてフラッシュクロマトされた。前記カラム材料は次に250mL部のヘプタン/TBMEの比率3:1、2:1、1:1、1:2の比率でフラッシュさせ、次に400mLTBMEでフラッシュさせた。最初の2つの画分はメチルベンゾエートのみを含んでいた。最後の3区画分は200mLの10%アンモニウムで洗浄され、乾燥してロータリーエバポレーターで蒸発させた。高真空下でほとんどのメチルベンゾエートを蒸発させた後、合わせた残渣は800mg(Z及びE異性体混合物とメチルベンゾエート)であった。残りカラム材料をTBMEとアンモニウムと共に撹拌し、次にろ過して相分離させた。前記固体を2回以上水層及びTBMEで処理し、次にろ過して、層分離させた。前記有機層を乾燥しロータリーエバポレーターで蒸発させて43を3.70g(約4:1の異性体混合物、それぞれの異性体は2つのE−異性体を含み得る)得た(22.29mmol、51%)。
H−NMR(CDCl):δ=0.8−2.75(m、10.6H)、3.0(m、0.4H)、4.45(t、0.2H)、5.0(m、0.8H)、5.6(dd、0.5H)、5.65(m、0.5H)、5.8(m、0.5H)、6.05(m、0.5H)ppm。
回収された主異性体(以下の実施例参照)は次のデータを持つ:
H−NMR(CDCl):δ=0.8−2.75(m、10.6H)、3.0(m、0.4H)、t、0.2H)、4.95(m、1H)、5.6(dd、0.8H)、5.65(m、0.3H)、5.8(m、0.3H)、6.05(m、0.6H)ppm。
13C−NMR(CDCl):δ=21.6、25.8、30.0、30.4、33.0、34.8、35.4、36.0、38.0(全てのCH)、46.0、47.0、80.8、84.0(全てのCH)、128.2、131.4、133.0、134.0(全てのCH)、177.2(C=O)、177.4(C=O)ppm。前記シグナル比率は約2:1異性体比であった。
ジイソプロピルエチルアミン(5.91g、45.8mmol)をラクトン43(865mg、5.21mmol)の15mLジクロロメタン中に溶解し、次にベータアラニンエチルエステル塩化水素(1.38g、8.98mmol)を添加する。混合物を16日間室温で撹拌し、次にロータリーエバポレーターで蒸発させた。残渣を50gのシリカを用いて、ジクロロメタンを溶出液としてクロマトグラフィーを行った。これにより出発物43を得た(主E−異性体、C−NMRで明らかに2つの異性体の混合物であった)。さらにジクロロメタン(徐々にメタノールを増やしていく)を用いる溶出でアミド44を得た。生成物は75mLTBME用いて溶出され、25mL水中の5gのクエン酸及び2x10mL水を用いて洗浄した。50mLのTBMEを用いて連続的に水層を抽出した。有機層を合わせて乾燥し、ロータリーエバポレーターで蒸発させてアミド44を得た(異性体を含む)(360mg、1.27mmol、24%)。
H−NMR(CDCl):δ=0.8−2.7(m)、1.25(t)、2.45(t)(16H)、3.5(q、2H)、3.9(t、0.5H)、4.15(q、2H)、4.35(m、0.5H)、5.5−5.9(m、2H)、6.2−6.5(2bt、1H)ppm。
13C−NMR(CDCl)(1組の異性体が濃縮された画分のシグナル):δ=14.3(CH)、22.4、27.8、29.9、33.0、34.0、34.1、34.2、34.5、35.3、35.3、35.5、35.7、36.1、36.2、41.7(全てのCH)、46.2(CH)、51.6(CH)、60.9(CH)、77.1、80.2、131.2、131.7、134.2、135.6全てのCH)、172.7、173.9、175.1(全てのC=O)ppm。
アミド44(115mg、0.406mmol、主に1組の異性体)を4.4gのアセトニトリルに溶解した。ジイソプロピルエチルアミン(370mg、2.87mmol)を添加し、次にN、N’−ジスクシニミジルカーボネート(355mg、1.38mmol)を添加した。この溶液を2日間約30℃で撹拌した。溶媒をロータリーエバポレーターで蒸発させ、残渣を16gのシリカを用いて、徐々にTBMEを増やしたジクロロメタンを溶出液として用いてクロマトグラフィーを実施した。生成物は約20%のTBMEで溶出された。生成物画分のロータリーエバポレーター蒸発により、粘性油状物としてNHSカーボネート45を得た(150mg、0.353mmol、87%)。
H−NMR(CDCl):δ=0.8−2.6(m)、1.25(t)、2.55(t)(16H)、2.85(q、4H)、3.5(q、2H)、4.15(q、2H)、4.95(t、0.8H)、5.2(dd、0.2H)、5.55−6.0(m、2H)、6.4(bt、1H)ppm。
前記得られたNHS−カーボネート45(150mg、0.353mmol)を7.56gのDMFに溶解した。ジイソプロピルエチルアミン(132mg、1.02mmol)を添加し、次にオキソルビシン塩化水素(66mg、0.114mmol)を添加した。混合物を室温で暗所で3時間撹拌した。溶媒を高真空下除去し、残渣を13gのシリカを用いて、徐々にメタノールを増やしてジクロロメタンを溶出液としてクロマトグラフィーを実施した。生成物画分のロータリーエバポレーター蒸発により、112mgのプロドラッグ46が得られた。
H−NMR(CDCl、関連するシグナルのみ与えられている):δ=1.25(t)、3.2(m)、3.5(m)、4.05(s)、4.15(q)、4.8(s)、5.2−5.8(m)、6.15(m)、6.25(m)、7.4(d)、7.8(t)、8.0(d)ppm。場合によりプロドラッグ46は、前記エステル官能基をカルボン酸に変換させることで抗体へ共役させることが可能となり、これを次のリジン共役のためにNHSエステルに変換させ得る。
副−(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イル(2、5−ジオキソピロリジン−1−イル)カーボネート(47)の合成
Figure 0006215194
N、N’−ジスクシニミジルカーボネート(372mg、1.45mmol)を、撹拌された副アルコール31(77mg、0.61mmol)、3.33gアセトニトリル及びジイソプロピルエチルアミン(410mg、3.18mmol)混合物へ添加した。前記混合物を25℃で3日間撹拌し、さらに2日後120mgのN、N’−ジスクシニミジルカーボネートを添加した。前記溶液を15gのシリカを用いて、ジクロロメタン次に少量のTBMEを含むジクロロメタンを溶出液として用いてクロマトグラフィーを実施した:生成物画分をロータリーエバポレーターで蒸発させ、生成物を固体として得た(62mg、0.23mmol、38%)。
H−NMR(CDCl):δ=0.8(m、1H)、1.15(m、1H)、1.45−2.15(m、6H)、2.2(dd、1H)、2.55(m、1H)、2.8(s、4H)、5.4(s、1H)、5.5(d、1H)、6.0(m、1H)ppm。
実施例3
テトラジンアクチベータの安定性と反応性
テトラジンの加水分解安定性試験
前記特定のテトラジンのDMSO(25mM)溶液の10μLをPBS緩衝液(3mL)(又は、水可溶性が小さい場合にはPBSとアセトニトリルの混合物)に希釈させた。この溶液をろ過し、525nmの吸収の減少をUVスペクトル計を用いてモニターした。加水分解速度及び半減期をこれらのデータから決定した。
トランス−シクロオクタ−4−エン−1−オール(アキシャル異性体)へのテトラジンの反応性
競争実験を実施して、特定のテトラジンと、3−(5−アセタミド−2−ピリジル)−6−(2−ピリジル)−1、2、4、5−テトラジン(5)(これは標準テトラジンとして選択された)との、トランス−シクロオクタ−4−エン−1−オール(アキシャル位置OHを持つ「副」異性体:WhithamらのJ.Chem.Soc.(C)、1971、883−896を参照)との逆電子要求ディールスアルダー反応での反応性比率を決定した。
アセトニトリル(0.100mL)に、DMSO(25mL)の特定のテトラジンの溶液の5μL及び、DMSO(25mL)の標準テトラジンの溶液の5μLを添加した。この混合物を水(0.9mL)で希釈され、両方のテトラジンの絶対量をHPLC−MS/PDA分析で決定した。続いて、DMSO中のトランス−シクロオクタ−4−エン−オール(アキシャル異性体)の溶液(25μL、2.5mM)をゆっくりと添加し、次に混合物を5分間撹拌させた。さらに両方のテトラジンの絶対量をHPLC−MS/PDA分析により決定し、両方のテトラジンについて変換を計算した。これらの変換から、両方のテトラジンの反応性比(R=k2、TCO/k2、Ref)が、Ingold及びShawからの数学手順を用いて計算された(J.Chem.Soc.、1927、2918−2926)。
以下の表は、テトラジンの反応性と安定性プロフィールは、置換基を変更することで、ある特性に調節することができることを示す。
Figure 0006215194
Figure 0006215194
実施例4
トランス−シクロオクテンモデルプロドラッグ及びプロドラッグの安定性と反応性
安定性
10μLの特定のトランス−シクロオクテン誘導体のジオキサン(25mM)に溶液をPBS緩衝液(3mL)で希釈し、及びこの溶液を暗所、20℃で保存した。前記TCO化合物の運命をHPLC−MS分析でモニターし、半減期を評価した。
トランス−シクロオクテン誘導体のビス(2−ピリジル)−1、2、4、5−テトラジンへの反応性:二次反応速度定数決定
トランス−シクロオクテン誘導体と3−(5−アセタミド−2−ピリジル)−6−(2−ピリジル)−1、2、4、5−テトラジン(5)との、アセトニトリル中20℃での、逆電子要求ディールスアルダー反応の速度論をUV−可視スペクトル装置を用いて決定した。キュベットをアセトニトリル(3mL)で満たし20℃で平衡した。3−(5−アセタミド−2−ピリジル)−6−(2−ピリジル)−1、2、4、5−テトラジン(5、2.50x10−7mol)を添加し、次に前記トランス−シクロオクテン誘導体を添加した。λ=540nmでの吸収減衰をモニターし、この曲線から二次反応速度定数kを、二次反応と仮定して決定した。
トランス−シクロオクテン誘導体のビス(2−ピリジル)−1、2、4、5−テトラジンの反応性
競争反応
競争反応を、特定のトランス−シクロオクテン誘導体と、トランス−シクロオクタ−4−エン−1−オール(アキシャル異性体)(これはトランス−シクロオクテンの標準として選択された)と、ビス(2−ピリジル)−1、2、4、5−テトラジン(2)との逆電子要求ディールスアルダーの反応比を決定するために実行された。
アセトニトリル(0.05mL)に、ジオキサン中の特定のトランス−シクロオクテン誘導体(5μL、25mM;1.25x10−7mol)を添加し、ジオキサン中の「標準トランス−シクロオクテン(5μL、25mM;1.25x10−7mol)を添加した。この混合物を水(0.45mL)で希釈した。次に、ビス(2−ピリジル)−1、2、4、5−テトラジン(2、6.25x10−8mol)のアセトニトリル(0.05mL)と水(0.45mL)との混合物中の溶液を激しく撹拌しながらゆっくりと添加した。添加後、混合物をさらに5分間撹拌した。両方のトランス−シクロオクテン誘導体の変換を、HPLC−MS/PDA分析で決定し、これらの変換から、特定のトランス−シクロオクテン誘導体の反応性比率(R=k2、TCO/k2、Ref)を、Ingold及びShawの文献により数学式を用いて計算した(J.Chem.Soc.、1927、2918−2926)。
Figure 0006215194
Figure 0006215194
実施例5
モデルプロドラッグの活性化(アクティベーション)
この実施例は、1、2、4、5−テトラジンとモデルトランス−シクロオクテンプロドラッグの逆電子要求ディールスアルダー反応、及び続くモデル薬物(例えばベンジルアミン)の脱離反応を示す。
一般的手順:
3、6−ビス(2−ピリジル)−1、2、4、5−テトラジン(2)及び副−(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イルベンジルカーバメート(32)
Figure 0006215194
3、6−ビス(2−ピリジル)−1、2、4、5−テトラジン(2、5.91x10−5g;2.5x10−7mol)を0.2mLのアセトニトリルに溶解し、副−(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イルベンジルカーバメート(32、アキシャル位置にカーバメートを持つ異性体;6.48x10−5g;2.50x10−7mol)を添加した。5分後、反応混合物を水(0.8mL)で希釈し、20℃で14時間撹拌した。混合物のHPLC−MS分析は脱離生成物(アミノベンジルカーバメートのないrDA付加物)の証拠であるm/z=+317Da(M+H)を示し、ベンジルアミンの放出を示した(m/z=+108Da:M+H)。
6−メチル−3−(4−ブタンアミド−2−ピリジル)−1、2、4、5−テトラジン、及び副−(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イルベンジルカーバメート(32)
Figure 0006215194
前記一般的手順に従い、両方の表記化合を反応させ、HPLC−MSによる分析は脱離性生物であるm/z=+339Da(M+H)と、ベンジルアミン放出(m/z=+108Da:M+H)を示した。
6−フェニル−3−(4−アミノフェニル)−1、2、4、5−テトラジン及び副−(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イルベンジルカーバメート(32)
Figure 0006215194
前記一般的手順に従い、両方の表記化合を反応させ、HPLC−MSによる分析は脱離性生物であるm/z=+330Da(M+H)と、ベンジルアミン放出(m/z=+108Da:M+H)を示した。
6−フェニル−3−(3−アミノフェニル)−1、2、4、5−テトラジン及び副−(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イルベンジルカーバメート(32)
Figure 0006215194
前記一般的手順に従い、両方の表記化合を反応させ、HPLC−MSによる分析は脱離性生物であるm/z=+330Da(M+H)と、ベンジルアミン放出(m/z=+108Da:M+H)を示した。
6−H−3−(4−アミノメチルフェニル)−1、2、4、5−テトラジン及び副−(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イルベンジルカーバメート(32)
Figure 0006215194
前記一般的手順に従い、両方の表記化合を反応させ、HPLC−MSによる分析は脱離性生物であるm/z=+268Da(M+H)と、ベンジルアミン放出(m/z=+108Da:M+H)を示した。
3、6−ジフェニル−1、2、4、5−テトラジン及び副−(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イルベンジルカーバメート(32)
Figure 0006215194
前記一般的手順に従い、両方の表記化合を反応させ、HPLC−MSによる分析は脱離性生物であるm/z=+315Da(M+H)と、ベンジルアミン放出(m/z=+108Da:M+H)を示した。
3、6−ビス(2−アミノフェニル)−1、2、4、5−テトラジン(9)及び副−(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イルベンジルカーバメート(32)
Figure 0006215194
3、6−ビス(2−アミノフェニル)−1、2、4、5−テトラジン(3.34mg;1.26x10−5mol)を0.5mLのDMSO−dに溶解し、次に副−(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イルベンジルカーバメート(32;3.28mg;1.26x10−5mol)を添加した。5分後、反応混合物をDO(0.2mL)で希釈し、次に20℃で24時間撹拌した。反応混合物のH−NMRはベンジルアミン生成を示した:δ=3.86ppm(s、2H、PhC NH)。この混合物のHPLC−MS分析は、脱離生成物(t=5.45min(分):m/z=+345Da(M+H))、及びベンジルアミン放出(t=0.88min:m/z=+108Da:(M+H))を示した。
3、6−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1、2、4、5−添加(11)及び副−(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イルベンジルカーバメート(32)
Figure 0006215194
3、6−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1、2、4、5−テトラジン(11、6.65x10−5g;2.50x10−7mol)を0.5mLのアセトニトリルに溶解し、次に副−(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イルベンジルカーバメート(32;6.48x10−5g;2.50x10−7mol)を添加した。2分後、反応混合物を水(0.5mL)で希釈し、20℃で5時間撹拌した。この混合物のHPLC−MS分析は、脱離生成物、m/z=+347Da(M+H))、及びベンジルアミン放出(m/z=+108Da:(M+H))を示した。
3、6−ビス(2−アミノフェニル)−1、2、4、5−テトラジン(9)及び副−(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イル(3、5−ジメチルフェニル)カーバメート(33)
Figure 0006215194
3、6−ビス(2−アミノフェニル)−1、2、4、5−テトラジン(9、6.60x10−5g;2.50x10−7mol)をアセトニトリル(0.3mL)に溶解し、混合物をPBS緩衝液で希釈した(0.7mL)。次に、副−(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イル(3、5−ジメチルフェニル)カーバメート(33、アキシャル位置にカーバメートを持つ異性体;6.84x10−5g;2.50x10−7mol)を添加した。溶液を20℃で20時間撹拌した。この混合物のHPLC−MS分析は、脱離生成物、m/z=+345Da(M+H))、及び3、5−ジメチルアニリン放出(m/z=+122Da:(M+H))を示した。
3、6−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1、2、4、5−テトラジン(11)及び副−(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イル(3、5−ジメチルフェニル)カーバメート(33)
Figure 0006215194
3、6−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1、2、4、5−テトラジン(11、6.65x10−5g;2.50x10−7mol)をアセトニトリル(0.2mL)に溶解し、この混合物をPBS緩衝液で希釈した(0.8mL)。次に、副−(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イル(3、5−ジメチルフェニル)カーバメート(33;6.84x10−5g;2.50x10−7mol)を添加した。溶液を20℃で20時間撹拌した。この混合物のHPLC−MS分析は、脱離生成物、m/z=+347Da(M+H))、及び3、5−ジメチルアニリン放出(m/z=+122Da:(M+H))を示した。
3、6−ジフェニル−1、2、4、5−テトラジン及び副−(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イル(3、5−ジメチルフェニル)カーバメート(33)
Figure 0006215194
3、6−ジフェニル−1、2、4、5−テトラジン(5.85x10−5g;2.50x10−7mol)をアセトニトリル(0.3mL)に溶解し、混合物をPBS緩衝液(0.7mL)で希釈した。次に、副−(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イル(3、5−ジメチルフェニル)カーバメート(33;6.84x10−5g;2.50x10−7mol)を添加した。溶液を20℃で20時間撹拌した。この混合物のHPLC−MS分析は、脱離生成物(m/z=+315Da(M+H))、及び3、5−ジメチルアニリン放出(m/z=+122Da:(M+H))を示した。
3−(2−ピリジル)−6−メチル−1、2、4、5−テトラジン(7)及び副−(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イル(3、5−ジメチルフェニル)カーバメート(33)
Figure 0006215194
3−(2−ピリジル)−6−メチル−1、2、4、5−テトラジン(7、4.33x10−5g;2.50x10−7mol)をPBS緩衝液(1mL)に溶解した。次に、副−(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イル(3、5−ジメチルフェニル)カーバメート(33;6.84x10−5g;2.50x10−7mol)を添加した。溶液を20℃で20時間撹拌した。この混合物のHPLC−MS分析は、脱離生成物(m/z=+254Da(M+H))、及び3、5−ジメチルアニリン放出(m/z=+122Da:(M+H))を示した。
実施例6
ドキソルブシンプロドラッグの活性化
3−(2−ピリジル)−6−メチル−1、2、4、5−テトラジン(7)及び副−(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イルドキソルビシンカーバメート(38)
Figure 0006215194
3−(2−ピリジル)−6−メチル−1、2、4、5−テトラジン(7、4.33x10−6g;2.50x10−8mol)をPBS緩衝液(1mL)(c=25μM)に溶解した。次に、副−(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イルドキソルビシンカーバメート(38、アキシャル位置にカーバメートを持つ異性体;1.74x10−5g;2.50x10−8mol)を添加した。溶液を20℃で4時間撹拌した。この混合物のHPLC−MS分析は、脱離生成物(m/z=+254Da(M+H))、及びドキソルビシン放出(69%)(m/z=+544Da(M+H))及びλmax=478nmを示した。比較結果を、濃度2.5及び1.0μMで得た。
3−(2−ピリジル)−6−メチル−1、2、4、5−テトラジン(7)及び副−(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イルドキソルビシンカーバメート(38)
3−(2−ピリジル)−6−メチル−1、2、4、5−テトラジン(7、4.33x10−6g;2.50x10−8mol)をPBS緩衝液(1mL)に溶解した(c=25μM)。次に、副−(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イルドキソルビシンカーバメート(38、アキシャル位置にカーバメートを持つ異性体;1.74x10−5g;2.50x10−8mol)を添加した。溶液を20℃で16時間撹拌した。この混合物のHPLC−MS分析は、脱離生成物、m/z=+254Da(M+H))、及びドキソルビシン放出(収率20%)(m/z=+544Da(M+H))及びλmax=478nmを示した。
3、6−ビス(2−アミノフェニル)−1、2、4、5−テトラジン(9)及び副−(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イルドキソルビシンカーバメート(38)
Figure 0006215194
3、6−ビス(2−アミノフェニル)−1、2、4、5−テトラジン(9、2.64x10−6g;1.00x10−8mol)をアセトニトリル(0.1mL)に溶解した。この混合物をPBS緩衝液(0.9mL)で希釈した。次に、副−(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イルドキソルビシンカーバメート(38;6.96x10−6g;1.00x10−8mol)を添加した。溶液を20℃で18時間撹拌した。この混合物のHPLC−MS分析は、脱離生成物、m/z=+345Da(M+H))、及びドキソルビシン放出(収率90%(、m/z=+544Da(M+H))及びλmax=478nmを示した。
実施例7
ドキソルビシンプロドラッグ副−38及びテトラジン7との細胞増殖アッセイ
A431扁平上皮癌細胞を、10%熱不活性化ウシ胎児血清及びペニシリン及びストレプトマイシン存在0.05%グルタマックス(Invitrogen)を添加したDMEM(Invitrogen)中で、37℃で、加湿COインキュベーター内に維持された。実験を開始する24時間前に、細胞を96ウェルプレート(Nunc)に、2500細胞/ウェル密度で植えた。ドキソルビシン(Dox)と前記プロドラッグ副−38(DMSO中1mM)及び例えば7(PBS中10mM)を、実験開始及び前記ウェルに添加する直前に、加温培地内で連続希釈された(ウェルあたりの最終容積は200μl)。前記プロドラッグを、単独又は10μM又は1.5mol当量(前記プロドラッグに対して)のテトラジン7との組み合わせのいずれかで添加された。37℃で72時間インキュベーション後、細胞増殖をMTTアッセイで評価した。即ち、メチルチアゾイルフェニルテトラゾリウムブロミド(MTT)をPBSに5mg/mlで溶解し、0.22μmを通してろ過し、それぞれのウェルに25μlを添加した。37℃で120分間インキュベーション後、前記培地を静かに吸い取った。形成されたホルマザン結晶を100μlのDMSOに溶解し、前記吸収を560nmでプレートリーダー(BMGLabtech)で測定した。IC50値(±標準偏差、表参照)を標準細胞成長曲線から誘導した(GraphPad Prism(version5.01))。前記細胞増殖アッセイは、テトラジン7は毒性ではなく(IC50>100±μM)かつプロドラッグ38はやや毒性である(IC50=3.017±0.486μM)ことを示し、これらの2つの組み合わせはA431細胞に対しては非常に毒性(テトラジン7の連続希釈を用いるか又は一定量を用いるか、それぞれについて、0.137±0.012±μM及び0.278μ±0.022±μMIC50)の結果となる。このことは、ドキソルビシンが、前記プロドラッグのトランス−シクロオクテンと前記テトラジンとの前記逆ディールスアルダー反応に続いて放出されることを確認するものである。
A431細胞系で決定された、ドキソルビシン(Dox)、テトラジン7による活性化の有無によるプロドラッグ38、及びテトラジン自体のIC50
Figure 0006215194
Figure 0006215194
実施例8
(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イルNHSカーボネート47で変性させてマスキングした抗体、及び続くテトラジンアクチベータとの反応による抗体活性化
副−(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イルNHSカーボネート47と抗体の共役
PBS中のCC49(8mg/mL、62.5μL)を6.2μLのDMFに加え、pHを9に1Mの炭酸ナトリウム緩衝液を用いて調節した。次に、副−(E)−シクロオクタ−2−エン−1−イルNHSカーボネート47を新たに乾燥DMFに溶解して添加し(5μg/μL、CC49について40mol当量)、得られた溶液を3時間室温で、暗所で静かに撹拌してインキュベーションした。インキュベーション後、反応混合物をPBSで500μLに希釈し、未反応47を、PBSで前平衡化させたZeba脱塩スピンカラム(40kDaMWカット、Pierce)で除去した。得られたmAb溶液の濃度は、UV−VIS(Nanodrop)で測定され、生成物の純度及び完全性をSDS−PAGEで評価した。前記共役物収率はテトラジン滴定で決定された。DOTA−テトラジン誘導体29は、前記の通り、キャリア付加177Luを用いて放射性ラベル化された(Rossin et al.、Angew Chem Int Ed、2010、49、3375−3378)。前記TCO−変性mAb(15μg)をPBS中の既知の過剰77Lu−DOTA−テトラジン(50μL)と反応させた。37℃で10分間のインキュベーション後、反応混合物に非還元性サンプル緩衝液を添加してSDS−PAGEで分析された。ゲル電気泳動後、それぞれのレーンの放射性分布を蛍光イメージャーで評価された。177Lu−DOTA−テトラジンとCC49−TCO構成物間の反応収率は、前記レーンの全放射能に関して前記放射性mAbバンドの強度から評価された。この手順で、CC49分子あたり平均20TCOが見出された(50%共役収率)。
CC49及びCC49−TCO(47)放射性ラベル化
未変性CC49を、製造者指示書によりBolton−Hunter手順を用いて125Iで放射性ラベル化した。簡単にいうと、約40MBqの[125I]ヨウ化ナトリウムを50μLのPBSに溶解し、DMSO中の1μLのBolton−Hunter試薬(SHPP、Pierce)(0.1μg/μL)及びPBS中の25μLクロラミン−T(Sigma−Aldrich)(4mg/mL)を添加した。この溶液を10から20秒間混合し、次に5μLのDMF及び100μLのトルエンを添加した。ボルテック後、125I−SHPPを含む有機相をガラスバイアルに移し、穏やかなN流下で室温で乾燥した。PBS(50μL)中の30μgCC49を前記125I−SHPPコーティングガラスバイアルに添加し、1M炭酸ナトリウム緩衝液pH9.6で、pHを9に調節した。バイアルを、静かに撹拌しながら約60分間室温でインキュベーションし、次に前記125I−mAbラベル化収率を放射性−ITLCで評価した(47%)。前記粗製125I−mAbを、生理食塩水で前平衡化させたZeba脱塩スピンカラム(40kDaMWカットオフ、Pierce)を通して精製し、得られた製125I−ラベル化CC49の放射化学純度を放射性ITLC及び放射性HPLCで98%を超えていることが決定された。
分子あたりの前記CC49担持20TCO(47)部分は、既に記載されたように非担持177Luで放射性ラベル化されたDOTA−テトラジン29(mAbに対して1当量)と反応させた(Rossinetal.、AngewChemIntEd、2010、49、3375−3378)。10分間のインキュベーション後、放射性HPLCによる177Lu−ラベル化CC49−TCO(47)については91%放射化学純度であり、これをさらに精製することなく使用した。
抗体活性化実施例
この実施例では、TCO47で過剰変性されることで、前記mAbの標的への結合能力が大きく減少することを示し、及び過剰に変性されたCC49−TCO構成物をテトラジン7と反応させることで標的結合可能性が回復されることを示す。前記テトラジンとの反応により前記mAbの再活性化は、TCO放出と、次の電子カスケード介在脱離機構を示す。
標的へのCC49構成物の結合可能性は、既に記載された方法を修正した免疫反応活性アッセイを用いて評価された(Lewisetal.、BioconjugChem、2006、17、485−492)。簡単にいうと、前記放射性ラベル化mAb構成物(1μg)を、1%BSA溶液中(100μL)の20倍モル過剰のウシ顎下ムチンタイプI−S(BSM;Sigma−Aldrich)と反応させた。37℃での10分間のインキュベーション後、混合物を、Superdex−200カラム(GEHealthcare Biosciences)を用いて、0.35mL/分でPBSで溶出する放射性HPLCにより分析した。この条件で、非TCO−変性125I−CC49は39分保持時間を持つ広いピークのカラムから溶出された(図1A)。予想されるように、BSMでインキュベーション後、125I活性がカラムから、より高分子種(25分保持時間)に対応して1つのピークで溶出され、これは125I−CC49がBSMに結合したことを確認する(100%免疫反応活性、図1B)。
分子あたり20TCO47部分を担持する前記177Lu−ラベル化CC49が放射性HPLCで分析され、保持時間31分と36分の2つのブロードな分離されていないピークが溶出され、これらはそれぞれ全mAb関連放射性の43%及び57%に対応した(図2A)。この挙動は、TCO基でのCC49過剰変性を示唆する。事実、共役後MW変化は比較的小さく、CC49とCC49−TCO間で保持時間(39分から36分)で3分の変化を起こすことはありそうもない。従って、前記カラムのより短い保持は、前記mAbへ結合した20TCO部分により引き起こされた立体構造の変化によると考えられる。また、カラムから31分に溶出されるブロードなピークはmAbの凝集を示すものである。その結果、177Lu−ラベル化CC49−TCOとBSMのインキュベーション後、僅かな量(約全体の20%)の177Lu活性は、前記放射性クロマトグラフィーで高分子種に関連するものであった(図2B)。前記約20%の残留免疫活性は、全変性CC49−TCO(47)がその標的結合可能性を失っていることを確認する。
続いて前記177Lu−ラベル化CC49−TCO(47)を、37℃でPBS中で大過剰のテトラジン7(TCOに対して500−倍モル過剰)と反応させた。種々の時点(1時間、4時間及び24時間)で、反応混合物の一部(1μgmAbを含む)を取り出し、BSMとインキュベーションされ、放射性HPLCで分析された。テトラジン7の添加直後、放射性クロマトグラフィーは、CC49−TCOによる放射活性ピークの消失、36分では前記ピークの大きな減少及び177Lu−CC49−TCO−BSM付加物の形成による強いピークの形成を示した(R=24分;全mAb関連活性の72%;図2C)。
さらに僅かなピーク面積の増加が、時間と共に観察された(テトラジン7とCC49−TCOの24時間インキュベーション後76%)。TCO−47とテトラジン7の間のレトロディールスアルダーシクロ付加に続いてCC49権益活性の急激な増加は、前記電子カスケード媒介脱離機構の結果としてTCO放出を示す。
Figure 0006215194
Figure 0006215194
実施例9
ジエノフィルトランス−シクロオクテンに共に存在する親核基及び親電子基間の分子内反応により薬物放射に影響を与えるトリガー
これらの異なるプロドラッグシステム(前記の環化及びカスケード脱離機構に関して)の選択的活性化を可能にする構成は、前記rDA付加物の8員環に比較して、前記ジエノフィル反応物のTCOの8員環の性質の変化である。前記rDAの付加物の8員環は、rDA反応の前の強く歪むTCOの8員環と比較して、より立体配座自由度を持ち大きく異なる立体配座を持つ。rDA反応の前のジエノフィルの親核サイトは、前記ジエノフィルの特定に立体配座内に固定され、従って、分子内反応して前記薬物種を放出させるには好適ではない。逆に、8員環の変化した性質により、この親核サイトは、前記rDA付加物内に好適に位置され、分子内で反応してそれにより前記薬物を放出される。
Figure 0006215194
(ここで波線は結合されたD、L−Dの残りを意味し、場合によりT又はS−T又はM又はS−Mを含む。)
実施例10
他のモデルプロドラッグの活性化
3、6−ビス(2−ピリジニル)−1、2、4、5−テトラジン(2)及びフェニル((E)−8−アミノシクロオクタ−4−エン−1−イル)カーボネート(48)
Figure 0006215194
3、6−ビス(2−ピリジニル)−1、2、4、5−テトラジン(2、2.50x10−7mol)をPBS緩衝液(1mL)に溶解した。次に、フェニル((E)−8−アミノシクロオクタ−4−エン−1−イル)カーバメート(48、2.50x10−7mol)を添加した。前記溶液を20℃で撹拌し、反応の進行をHPLC−MS分析でモニターし、rDA付加物はほとんど即時に形成されること、続いて前記環状尿素が形成されること(m/z=+375Da(M+H))及びフェニルの放出(λmax=270nm)が示された。この放出の半減期は40分であった。
3、6−ビス(2−ピリジニル)−1、2、4、5−テトラジン(2)及びフェニル((E)−2−アミノシクロオクタ−3−エン−1−イル)カーバメート(49)
Figure 0006215194
3、6−ビス(2−ピリジニル)−1、2、4、5−テトラジン(2、2.50x10−7mol)をPBS緩衝液(1mL)に溶解した。次に、フェニル((E)−2−アミノシクロオクタ−3−エン−1−イル)カーバメート(49、2.50x10−7mol)を添加した。前記溶液を20℃で撹拌し、反応の進行をHPLC−MS分析でモニターし、rDA付加物はほとんど即時に形成されること、続いて前記環状尿素が形成されること(m/z=+375Da(M+H))及びフェニルの放出(λmax=270nm)が示された。この放出の半減期は40分であった。
実施例11
ドキソルビシンの活性化
3、6−ビス(2−ピリジニル)−1、2、4、5−テトラジン(2)及び(E)−シクロオクテン−ドキソルビシン共役物(50)
Figure 0006215194
3、6−ビス(2−ピリジニル)−1、2、4、5−テトラジン(2、1.18x10−5g;5.00x10−8mol)をPBS緩衝液(1mL)に溶解した。次に、シス−(E)−シクロオクテン−ドキソルビシン共役物(50、2.67x10−5g;2.50x10−8mol)を添加した。前記溶液を20℃で撹拌し、反応の進行をHPLC−MS分析でモニターし、前記環状尿素が形成されること(m/z=+375Da(M+H))及びドキソルビシンの放出(λmax=478nm)が示された。この放出の半減期は2時間であった。
この反応を37℃で行うと、ドキソルビシンの放出半減期が40分であった。
3−(5−アセトアミド−2−ピリジニル)−6−(2−ピリジニル)−1、2、4、5−テトラジン(5)及び(E)−シクロオクテン−ドキソルビシン共役物(50)
Figure 0006215194
同様の手順を行った。20℃で1時間後、30%のドキソルビシンが放出された。
3−(5−ブチルアミド−2−ピリジル)−6−(2−ピリミジニル)−1、2、4、5−テトラジン及び(E)−シクロオクテン−ドキソルビシン共役物(50)
Figure 0006215194
同様の手順を行った。20℃で1時間に後、ドキソルビシンが放出された。
4−(1、2、4、5−テトラジン−3−イル)フェニルメタンアミン及び(E)−シクロオクテン−ドキソルビシン共役物(50)
Figure 0006215194
同様の手順で行った。20℃で1時間後、50%のドキソルビシンが放出された。
3−メチル−6−(2−ピリジル)−1、2、4、5−テトラジン(7)及び(E)−シクロオクテン−ドキソルビシン共役物(50)
Figure 0006215194
同様の手順が行われた。20℃で1時間後、ドキソルビシンが放出された。
3、6−ジフェニル−1、2、4、5−テトラジン及び(E)−シクロオクテン−ドキソルビシン共役物(50)
Figure 0006215194
同様の手順を実施した。20℃で1時間後、ドキソルビシンが放出された。
3、6ビス(2−ピリジニル)−1、2、4、5−テトラジン(2)及び(E)−シクロオクテン−ドキソルビシン共役物51)
Figure 0006215194
3、6−ビス(2−ピリジニル)−1、2、4、5−テトラジン(2、1.18x10−5g;5.00x10−8mol)をPBS緩衝液(1mL)に溶解した。次に、(E)−シクロオクテン−ドキソルビシン共役物(51、2.67x10−5g;2.50x10−8mol)を添加した。溶液を20℃で撹拌し、反応進行をHPLC−MSでモニターし、環状尿素の形成(m/z=+375Da(M+H))及びドキソルビシンの放出(m/z=+544Da(M+H)及びλmax=478nm)。この放出の半減期は4日であった。37℃での反応を実施すると、半減期は16時間であった。
実施例12
ドキソルビシンプロドラッグ50とテトラジン29との細胞増殖アッセイ
A431扁平上皮癌細胞は、加湿CO(5%)インキュベーター内で37℃で、10%加熱不活性化ウシ胎児血清及びペニシリン及びストレプトマイシンの存在で0.05%グルタマックス(INvotrogenn)で補助されるDMEM(Invitrogen)中に維持された。前記実験の前に、2000細胞/ウェル密度で前記細胞を96ウェルプレート(Nunc)に配置した。ドキソルビシン(Dox)及びプロドラッグ50(DMSO中1mM)を、実験の直前に前加温された培地に連続希釈され、ウェルに添加された(最終容積200μL;t=0)。前記プロドラッグは、それだけか、又は10μMテトラジン29と組み合わせて添加された。37℃で6時間インキュベート後、培地を静かに吸引し、200μLの新鮮な培地をそれぞれのウェルに添加し、細胞をさらに66時間インキュベーターされた。平行実験で、テトラジン29(PBS中2mM)の溶液は、前加温された培地に連続希釈され(1mMから1nM)て、96ウェル中のA431細胞に添加され、37℃で72時間インキュベートされた。それぞれの実験の終了で、細胞増殖をMTTアッセイで評価した。簡単にいうと、メチルチアゾリルジフェニルテトラゾリウムブロミド(MTT)を5mg/mLでPBSに溶解し、0.22μmを通過させ、25μlをそれぞれのウェルに添加した。37℃で120分インキュベート後、前記媒体を静かに吸い取った。形成されたホルマザン結晶を100μlDMSOに溶解し、560nmでプレートリーダー(BMG Labtech)で560nmで吸収を測定した。IC50値(±標準偏差;表参照)をGraphPad Prism(version5.01)で生成された標準化細胞成長曲線(図参照)から導かれた。細胞増殖アッセイは、プロドラッグのみ(IC50=128±17nM)及びテトラジンのみ(IC50>100μM)に比較して、A431細胞がプロドラッグ50とテトラジン29との組み合わせに暴露されると非常に毒性を示す(IC50=49±4nM)。このことは、ドキソルビシンは、前記プロドラッグのトランス−シクロオクテンとテトラジンアクチベータとのレトロディールスアルダー反応に続いて放出さえることを確認する。
A431細胞系で決定された、テトラジン29(10±μM)で活性化の有無によるドキソルビシン(Dox)及びプロドラッグ50のIC50
Figure 0006215194
Figure 0006215194
実施例13
TCO系トリガーの製造のための例示的一般的合成経路及び重要中間体
及びSのカッコはこれが選択的であること意味する。この例で構成されるTは場合によりMで置き換えられ得る。
Figure 0006215194
Figure 0006215194
Figure 0006215194
実施例14
例示的L 部分の構造
Figure 0006215194
前記リンカーLはまた自壊性リンカーと呼ばれておりこれは前記アクチベータと前記トリガーとの反応で前記リンカーが分子内反応により分解され薬物Dを放出することを意味する。前記のいくつかはまたSを含む。
実施例15
例示的S 部分の構造
Figure 0006215194
波線は、結合されたプロドラッグの残り部分を示す。
留意すべきは、前記マレイミド、活性エステル及びブロモアセタミド基は、目標部分T及びマスキング部分M場合によりさらにスペーサーSを介してカップリングし得る、ということである。マレイミド及びブロモアセタミド基は通常チオールと反応し、一方活性エステルが通常一級及び二級アミンにカップリングするために好適である。
実施例16
環化脱離で機能化する示された例示L 部分を持つTCOトリガーの構造
この例で特徴づけられるTは場合によりMで置換され得る。
Figure 0006215194
点線は、結合されたT又はS−Tの残りを示す。
実施例17
環化及びカスケード脱離で機能化する例示L 部分を持つTCOトリガーの構造
この例で特徴づけられるTは場合によりMで置換され得る。
Figure 0006215194
点線は、結合されたT又はS−Tの残りを示す。
実施例18
環化脱離で機能化する示された例示L 及び/又はS 部分を持つTCOトリガーの構造
前記トリガーは、TにTのアミン又はチオールを介して共役されている。この例で特徴づけられるTは場合によりMで置換され得る。
Figure 0006215194
実施例19
環化及びカスケード脱離で機能化する示された例示L 及び/又はS 部分を持つTCOトリガーの構造
記トリガーは、TにTのアミン又はチオールを介して共役されている。この例で特徴づけられるTは場合によりMで置換され得る。
Figure 0006215194
実施例20
環化及びカスケード脱離で機能化する示された例示L 及び/又はS 部分を持つTCOトリガーの構造
前記トリガーは、TにTのアミン又はチオールを介して共役されている。この例で特徴づけられるTは場合によりMで置換され得る。
Figure 0006215194
実施例21
環化脱離により機能化される抗体−薬物共役物の構造
アウリスタチンE(MMAE)トキシンを、自壊性リンカーLを介してTCOトリガーに結合し、及びSを介して標的抗体又は断片(システイン又はリジン残基を介して共役)に結合される。Ab=抗体又は抗体断片;q=Ab変性#であり、通常は#は1と10の間である。
Figure 0006215194
実施例22
環化脱離により機能化される抗体−薬物共役物の構造
メイタンシントキシンを、自壊性リンカーLを介してTCOトリガーに結合し、及びSを介して標的抗体又は断片(システイン又はリジン残基を介して共役)に結合される。Ab=抗体又は抗体断片;q=Ab変性#であり、通常は#は1と10の間である。
Figure 0006215194
Figure 0006215194
実施例23
環化及びカスケード脱離により機能化される抗体−薬物共役物の構造
アウリスタチンE(MMAE)トキシンを、自壊性リンカーLを介してTCOトリガーに結合し、及びSを介する場合には標的抗体又は断片(システイン又はリジン残基を介して共役)に結合される。Ab=抗体又は抗体断片;q=Ab変性#であり、通常は#は1と10の間である。
Figure 0006215194
Figure 0006215194
実施例24
環化及びカスケード脱離により機能化される抗体−薬物共役物の構造
アウリスタチンE(MMAE)トキシンをTCOトリガーに結合し、及びSを介して標的抗体又は断片(システイン又はリジン残基を介して共役)に結合される。Ab=抗体又は抗体断片;q=Ab変性#であり、通常は#は1と10の間である。
Figure 0006215194
実施例25
環化及びカスケード脱離により機能化される抗体−薬物共役物の構造
メイタンシントキシンを、自壊性リンカーLを介してTCOトリガーに結合し、及びSを介する場合には標的抗体又は断片(システイン又はリジン残基を介して共役)に結合される。Ab=抗体又は抗体断片;q=Ab変性#であり、通常は#は1と10の間である。
Figure 0006215194
Figure 0006215194
Figure 0006215194
Figure 0006215194
Figure 0006215194
Figure 0006215194
実施例26
環化脱離により機能化される、例えばアミン又はチオール部分を介して標的試薬T に共役され得るトリガー−薬物構成物の構造
アウリスタチンE(MMAE)トキシンを、自壊性リンカーLを介してTCOトリガーに結合し、及びSを介してT共役物のための反応部分に結合される。
Figure 0006215194
実施例27
環化脱離により機能化される、例えばアミン又はチオール部分を介して標的試薬T に共役され得るトリガー−薬物構成物の構造
メイタンシントキシンを、自壊性リンカーLを介してTCOトリガーに結合し、及びSを介してT共役物のための反応部分に結合される。
Figure 0006215194
Figure 0006215194
実施例28
環化及びカスケード脱離により機能化される、例えばアミン又はチオール部分を介して標的試薬T に共役され得るトリガー−薬物構成物の構造
アウリスタチンE(MMAE)トキシンを、自壊性リンカーLを介してTCOトリガーに結合し、及びSを介する場合にはT共役物のための反応部分に結合される。
Figure 0006215194
Figure 0006215194
実施例29
環化及びカスケード脱離により機能化される、例えばアミン又はチオール部分を介して標的試薬T に共役され得るトリガー−薬物構成物の構造
アウリスタチンE(MMAE)トキシンを、自壊性リンカーLを介してTCOトリガーに結合し、及びSを介してT共役物のための反応部分に結合される。
Figure 0006215194
実施例30
環化及びカスケード脱離により機能化される、例えばアミン又はチオール部分を介して標的試薬T に共役され得るトリガー−薬物構成物の構造
メイタンシントキシンを、自壊性リンカーLを介してTCOトリガーTに結合し、及びSを介する場合にはT共役物のための反応部分に結合される。
Figure 0006215194
Figure 0006215194
Figure 0006215194
Figure 0006215194
Figure 0006215194
Figure 0006215194
実施例31
腫瘍結合CC49−アウリスタチンE共役物の活性化
mAb又はmAb断片としてのCC49は、前記非内在化汎固形腫瘍マーカーへ結合する。プロドラッグ投与、腫瘍結合及び血液から除去後、前記アクチベータが注入される。前記アクチベータと前記TCOトリガーとの、前記プロドラッグ中での反応の結果、アウリスタチンEをCC49(抗体又は抗体断片)から放出し、これは前記がん細胞を浸透して抗癌作用を発揮する。
Figure 0006215194
実施例32
腫瘍結合T−細胞係合三抗体の活性化
前記三抗体は、腫瘍−結合部分、CD3T−細胞係合部分、及びCD28T−細胞共刺激部分を含む。1つの分子に結合されたCD3及びCD28が標的に許容されない毒性効果を生じる結果となり、前記抗−CD28ドメインはマスキング部分Mでブロックされ、これは前記CD28結合ドメインに類似するペプチドであり、前記抗−CD28部分への親和性を持つ。このペプチドはさらにPEG鎖SがTCOトリガーを介してリンクされ、これ自体が、特の設計されたシステインサイトへ共役されている。プロドラッグ投与、腫瘍結合及び血液からの除去後、前記アクチベータが注入される。前記アクチベータとプロドラッグのTCOトリガーとの反応は、前記抗−CD28からマスキング部分を放出させ、T−細胞のCD28共刺激、T−細胞介在抗癌作用を可能とし、また標的への毒性を防止する。
Figure 0006215194

Claims (4)

  1. プロドラッグ化合物及びアクチベータ化合物を含むプロドラッグキットであり、前記プロドラッグ化合物が、式(1a’)による、リンカーLを介したトリガー部分Tに結合された1つ又は複数の薬物部分Dを含み、前記トリガー部分がジエノフィルを含み、前記アクチベータが、前記ジエノフィルと反応して前記プロドラッグ分子から前記ドラッグ部分を放出するジエンを含み、前記ジエノフィルがトランス−シクロオクテン環を含み、前記ジエノフィルが式(1a’)の構造を含む、キット。
    Figure 0006215194
    [ここで、A及びPは独立してCR 又はCRであり(ただし、少なくとも1つはCRである);Xは、O−C(O)−(L−(D)、S−C(O)−(L−(D)、O−C(S)−(L−(D)、S−C(S)−(L−(D)、NR−C(O)−(L−(D)、NR−C(S)−(L−(D)、C(O)−(L−(D)、C(S)−(L−(D)であり;Lはリンカーであり、n=0又は1であり、Dは1つ又は複数の薬物部分であり、
    は、
    Figure 0006215194
    (式中、X=O又はS又はNH又はNR、R=アルキル又はアリール)
    Figure 0006215194
    Figure 0006215194
    から選択され(波線は、結合トリガー又はDを表し、点線は、結合T又はS−T又はM又はS−Mを表す)、
    ここで、前記薬物D、前記リンカーL及びトリガー部分の少なくとも1つは、標的試薬T又はマスキング部分Mを含み;
    ここで、Sは、ポリエチレングリコール、又はポリラクチドスペーサーであり、Tは、抗体、抗体断片、タンパク質又はペプチド標的試薬であり、Mは、タンパク質、ペプチド、ポリマー、ポリエチレングリコール又は炭水化物マスキング剤であり;
    ここで、T及びGは、H又はアルキル、F、Cl、Br、及びIからなる群から選択される置換基であり、
    ここで、Q、X、Z及びYは、互いに独立してCR 、CR 又はC=Oであり、
    ここで、Rは、アルキル、アリール、OR’、SR’、S(=O)R’’’、S(=O)R’’’、S(=O)NR’R’’、Si−R’’’、Si−O−R’’’、OC(=O)R’’’、SC(=O)R’’’、OC(=S)R’’’、SC(=S)R’’’、F、Cl、Br、I、N、SOH、SOH、SOH、POH、POH、NO、NO、CN、OCN、SCN、NCO、NCS、CF、CF−R’、NR’R’’、C(=O)R’、C(=S)R’、C(=O)O−R’、C(=S)O−R’、C(=O)S−R’、C(=S)S−R’、C(=O)NR’R’’、C(=S)NR’R’’、NR’C(=O)−R’’’、NR’C(=S)−R’’’、NR’C(=O)O−R’’’、NR’C(=S)O−R’’’、NR’C(=O)S−R’’’、NR’C(=S)S−R’’’、OC(=O)NR’−R’’’、SC(=O)NR’−R’’’、OC(=S)NR’−R’’’、SC(=S)NR’−R’’’、NR’C(=O)NR’’−R’’、NR’C(=S)NR’’−R’’、CR’NR’’からなる群から選択され、ここでそれぞれのR’及びそれぞれのR’’は独立してH、アリール又はアルキルであり、及びR’’’は独立してアリール又はアルキルであり;
    ここで、Rは、H、アルキル、アリール、OR’、SR’、S(=O)R’’’、S(=O)R’’’、Si−R’’’、Si−O−R’’’、OC(=O)R’’’、SC(=O)R’’’、OC(=S)R’’’、SC(=S)R’’’、F、Cl、Br、I、N、SOH、SOH、POH、NO、NO、CN、CF、CF−R’、C(=O)R’、C(=S)R’、C(=O)O−R’、C(=S)O−R’、C(=O)S−R’、C(=S)S−R’、C(=O)NR’R’’、C(=S)NR’R’’、NR’C(=O)−R’’’、NR’C(=S)−R’’’、NR’C(=O)O−R’’’、NR’C(=S)O−R’’’、NR’C(=O)S−R’’’、NR’C(=S)S−R’’’、NR’C(=O)NR’’−R’’、NR’C(=S)NR’’−R’’、CR’NR’’からなる群から選択され、ここでそれぞれのR’及びそれぞれのR’’は独立してH、アリール又はアルキルであり、及びR’’’は独立してアリール又はアルキルであり;
    ここで、2つ又はそれより多いRa、e基は、環を形成することができ、
    ここで、Rは、H、C1−6アルキル及びC1−6アリールであり、
    ここで、1つ又は複数の薬物部分Dは、アウリスタチン、メイタンシン、カリケアマイシン、ディオカルマイシン、マイタンシノイドDM1及びDM4、アウリスタチンMMAE、ディオカルマイシンCC1065、カンプトセチン、イリノテカンSN−38、マイトマイシン、ブレオマイシン、タキサン、レキシトロプシン、プテリジン、ジイネン、ポドフィロトキシン、ドラスタチン、タキソール、メトトレキサート、メトプテリン、ジクロロメトトレキサート、6−メルカプトプリン、サイトシンアラビノシド、メルファラン、ロイロシン、ロイロシダイン、アクチノマイシン、ダウノルビシン、ドキソルビシン、ミトマイシンC、ミトマイシンA、カミノマイシン、アミノプテリン、タリソマイシン、エトポシド、エトポシドフォスフェート、ビンブラスチン、ビンクリスチン、ビンデシン、タキソテール、レチノイン酸、酪酸、N8−アセチルスペルミジン、及びエスペラマイシンの群から選択され;
    ここで、前記アクチベータは、式4のジエンから選択されるジエンを含み、
    Figure 0006215194
    ここで、R及びRはそれぞれ独立して、H、アルキル、アリール、CF、CF−R’、NO、NO、OR’、SR’、CN、C(=O)R’、C(=S)R’、OC(=O)R’’’、SC(=O)R’’’、OC(=S)R’’’、SC(=S)R’’’、S(=O)R’、S(=O)R’’’、S(=O)OR’、POR’R’’、S(=O)NR’R’’、C(=O)O−R’、C(=O)S−R’、C(=S)O−R’、C(=S)S−R’、C(=O)NR’R’’、C(=S)NR’R’’、NR’R’’、NR’C(=O)R’’、NR’C(=S)R’’、NR’C(=O)OR’’、NR’C(=S)OR’’、NR’C(=O)SR’’、NR’C(=S)SR’’、OC(=O)NR’R’’、SC(=O)NR’R’’、OC(=S)NR’R’’、SC(=S)NR’R’’、NR’C(=O)NR’’R’’、NR’C(=S)NR’’R’’、−NH−NH、2−ピロリジニル、2−ピペリジニルN−ピペラジル、−NHSO アルキル、−NHSO アリール、−O−NH 及び−NH−OHからなる群から選択され、ここでそれぞれのR’及びそれぞれのR’’は独立してH、アリール又はアルキルであり、及びR’’’は独立してアリール又はアルキルであり;AはNであり;BはNであり;XはNであり;YはNである。]
  2. 請求項1に記載のプロドラッグキットであり、前記ジエノフィルが式(1b)を有する、キット。
    Figure 0006215194
    [ここで、同じ面に固定される0〜2つの環外結合の存在に加えて、それぞれのRは独立してH、又は最大4つの場合、アルキル、アリール、OR’、SR’、S(=O)R’’’、S(=O)R’’’、S(=O)NR’R’’、Si−R’’’、Si−O−R’’’、OC(=O)R’’’、SC(=O)R’’’、OC(=S)R’’’、SC(=S)R’’’、F、Cl、Br、I、N、SOH、SOH、SOH、POH、POH、NO、NO、CN、OCN、SCN、NCO、NCS、CF、CF−R’、NR’R’’、C(=O)R’、C(=S)R’、C(=O)O−R’、C(=S)O−R’、C(=O)S−R’、C(=S)S−R’、C(=O)NR’R’’、C(=S)NR’R’’、NR’C(=O)−R’’’、NR’C(=S)−R’’’、NR’C(=O)O−R’’’、NR’C(=S)O−R’’’、NR’C(=O)S−R’’’、NR’C(=S)S−R’’’、OC(=O)NR’−R’’’、SC(=O)NR’−R’’’、OC(=S)NR’−R’’’、SC(=S)NR’−R’’’、NR’C(=O)NR’’−R’’、NR’C(=S)NR’’−R’’、CR’NR’’からなる群から選択される置換基を表し、ここでそれぞれのR’及びそれぞれのR’’は独立してH、アリール又はアルキルであり、及びR’’’は独立してアリール又はアルキルであり;
    前記のそれぞれのRは独立して、H、アルキル、アリール、OR’、SR’、S(=O)R’’’、S(=O)R’’’、Si−R’’’、Si−O−R’’’、OC(=O)R’’’、SC(=O)R’’’、OC(=S)R’’’、SC(=S)R’’’、F、Cl、Br、I、N、SOH、SOH、POH、NO、NO、CN、CF、CF−R’、C(=O)R’、C(=S)R’、C(=O)O−R’、C(=S)O−R’、C(=O)S−R’、C(=S)S−R’、C(=O)NR’R’’、C(=S)NR’R’’、NR’C(=O)−R’’’、NR’C(=S)−R’’’、NR’C(=O)O−R’’’、NR’C(=S)O−R’’’、NR’C(=O)S−R’’’、NR’C(=S)S−R’’’、NR’C(=O)NR’’−R’’、NR’C(=S)NR’’−R’’、CR’NR’’からなる群から選択され、それぞれのR’及びそれぞれのR’’は独立してH、アリール又はアルキルであり、及びR’’’は独立してアリール又はアルキルであり;ここで、2つのRa、e部分が一緒になって環を形成してもよく;
    1つのRa、eが、マスキング部分M又は標的試薬Tへのリンカー部分中に含まれ、ここでT及びGは、それぞれ独立して、H又はアルキル、F、Cl、Br及びIからなる群から選択される置換基を表し、Xは、式(1a’)について上記で定義されたとおりのものである。]
  3. 請求項1に記載のプロドラッグキットであり、前記ジエノフィルが以下の構造から選択される、キット。
    Figure 0006215194
    (点線は結合T又はS−T又はM又はS−Mの残り部分を表し、波線は結合D又はL−Dの残り部分を表す)
    Figure 0006215194
    (点線は結合T又はS−T又はM又はS−Mの残り部分を表し、波線は結合D又はL−Dの残り部分を表す)
    Figure 0006215194
    (点線は結合T又はS−T又はM又はS−Mの残り部分を表し、波線は結合D又はL−Dの残り部分を表す)
    Figure 0006215194
    (点線は結合T又はS−T又はM又はS−Mの残り部分を表し、波線は結合D又はL−Dの残り部分を表す)
  4. 請求項1に記載のプロドラッグキットであり、前記ジエンが次のものからなる群から選択される、キット。
    Figure 0006215194
    Figure 0006215194
    Figure 0006215194
    Figure 0006215194
    全ての構造について:
    X=NH、又はX=OH、又はX=SH、又は
    X=CHNH、又はX=2,5−イミダジル、又は
    X=2−アミノフェニル、又はX=(CH−NH
    Figure 0006215194
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