JPH09502986A - コンホメーションが固定されたヌクレオシド類縁体 - Google Patents

コンホメーションが固定されたヌクレオシド類縁体

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JPH09502986A JP7509961A JP50996195A JPH09502986A JP H09502986 A JPH09502986 A JP H09502986A JP 7509961 A JP7509961 A JP 7509961A JP 50996195 A JP50996195 A JP 50996195A JP H09502986 A JPH09502986 A JP H09502986A
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Abstract

(57)【要約】 コンホメーションが固定された4’,6’−シクロプロパン融合炭素環ヌクレオシド類縁体。この化合物は、シクロプロパン融合炭素環アリルアルコールを、置換プリン又はピリミジン塩基で縮合することによって調製される。次に、その縮合生成物は、変性されて、アデノシン、グアノシン、シチジン、チミヂン、ウラシルヌクレオシド類縁体を生成する。これらの化合物は、抗代謝剤として又は抗代謝試薬の調製に、治療上有効である。

Description

【発明の詳細な説明】 コンホメーションが固定されたヌクレオシド類縁体 発明の分野 本発明はヌクレオシド類縁体、ならびにその合成法に関わる。より具体的には 本発明はシクロプロパン融合環状炭素環を含むヌクレオシド類縁体に関する。 発明の背景 天然のヌクレオシド類縁体中、3’水酸基または2’および3’両方の水酸基 が欠失したヌクレオシド類縁体は、それらが組み込まれているDNAのチェーン ・ターミネーターとして作用することができる。ウイルス複製の抑制剤としての これらの物質の設計および使用法に焦点を当てた精力的な検討が行われてきた( ヴァン・ロージイ(Van Rosy)ら(1990年)、Ann.NY Acad.Sc i.、516:29)。これら類縁体の糖部分のコンホメーション(立体配座) は、3’−アジド−3’−デオキシチミジン(AZT)およびジデオキシイノシ ン(ddI)を始めとする誘導体によって仲介される抗HIV 1活性などの生 物学的活性の変調に決定的な役割を果たすものと信じられているが、特定のタイ プの糖コンホメーションとヌクレオシド類縁体の生物学的活性を相関させようと する場合に直面する大きな問題は、糖リング(環)が極めて柔軟で変形しやすく 、溶液におけるコンホメーションが固体状態のコンホメーションと著しく異なっ たものとなることがあることである(ジャガナード(Jagannadh)ら、(1991 年)Biochem.Biophys.Res.Commun.、179:38 6;プラベック(Plavec)ら、(1992年)Biochem.Biophys. Methods、25:253)。したがって、固相のコンホメーションパラメ ータだけに基づいた構造−機能分析はいかなるものも、あらかじめ溶液と固体状 態のコンホメーションが同一であると判明しているものでない限り、不正確なも のとなる。 ある[3.1.0]−融合 2’,3’−修飾 シクロプロパン−融合ジデオキ シヌクレオシド(図1A;ウー(Wu)およびチャトパヂャーヤ(Chattopadhyaya)、 (1990年)Tetrahedron Lett.、46:2587;オカベ およびサン(Sun)、(1989年)Tetrahedron Lett.、30: 2203;ビアード(Beard)ら、(1990年)Carbohyd.Res.、 205:87;コディントン(Codington)ら、(1962年)J.Org.Ch em.、27:163)は非常に強固であり、それらの改変された糖部分は溶液 中において固相と同じコンホメーション選好性を有するようである。しかしなが ら、これらの化合物のフラノース環のコンホメーションは、ヌクレオシドの特徴 であるノーザン(N)またはサザン(S)型の幾何学的コンホメーションの典型 的な範囲からははるか外にはずれている(クールス(Kools)ら、(1991年) 、J.Org.Chem.、56:6864)。別のタイプの[3.1.0]−融 合物で、4’および6’炭素の間にエポキシド環を有するものが天然の炭素環式 ヌクレオシド類縁体ネプラノシンCにおいて発見(キノシタら、(1985年) 、Nucleosides & Nucleotides、4:661)されてい るが、この化合物はそのため強固なN−構造をとることが可能となっている。 溶液中においてはNおよびS型のフラノースコンホーマーの間に動的な平衡が ある(テイラー(Taylor)ら、(1990年)、Antiviral Chem. Chemother.、1:163〜173)。ヌクレオシドおよびそれらの類 縁体のコンホメーションは、グリコシル結合鎖の幾何学的形状(synまたはa nti)、エキソサイクリックC4’−C5’結合の周りの回転、ならびにねじ れコンホメーションおよびエンベロープコンホメーションの形成をもたらす糖環 のパッカリング(縮み、puckering)によって説明することができる。リボース 環のパッカリングとしてはC3’−エンド(N)およびC2’−エンド(S)の 2つのコンホメーションが好ましい。エンド(endo)およびエキソ(exo )とはそれぞれ、リボース環の平面の上方または下方への原子の変位を意味する 。ねじれ角χ[C2−N1−C1’−O4’(ピリミジン類)またはC4−N9 −C1’−O4’(プリン類)]およびγ(C3’−C4’−C5’−O5’) はそれぞれ、リボース環に対する塩基および5’−水酸基の配向を表す。 リボヌクレオシドおよび2’−デオキシリボヌクレオシドにおいては、2つの タイプの糖パッカリング、すなわちC3’−エンド(N)およびC2’−エンド (S)コンホメーションが、通常エネルギー的に好ましい。DNA複合体におい ては、ヌクレオシドの繰り返し単位の2’−エンド(S)コンホメーションが二 重らせんにB型コンホメーションを与え、一方3’−エンド(N)コンホメーシ ョンがA型コンホメーションの二重らせんをもたらす。DNAのAおよびB型は らせん1巻き当りの塩基対の数、1塩基対当りの回転量、1塩基対当りの立ち上 がり量(Vertical rise)およびらせん直径が異なる。さらに、別のプリン類およ びピリミジン類を含むDNA鎖においてはZ−DNAと呼ばれる左巻きらせんを 形成することがある。 DNAは溶液中でいくつかの異なったコンホメーションで存在しうるため、本 発明はDNAを特定のコンホメーションに固定(lock)する手段を提供するもので ある。これは、DNA−タンパク、DNA−DNAおよびDNA−RNA間の相 互作用に影響を及ぼす構造的要件を解明するのに有用であり、またこれらの相互 作用を特異的に遮断することができる高価値の薬剤の開発に役立つものである。 発明の要旨 本発明は下記式を有するコンホメーションが固定された化合物を提供する。 [式中、R1はアデニン、グアニン、シトシン、チミン、ウラシルまたはそれら の誘導体であり、またR2およびR3はそれぞれ独立にHまたはOHである]。好 ましい一実施態様においては、これらの化合物はノーザン構造に固定される。本 発明の種々の実施態様においては、R2=R3=H、R3=OHかつR3=H、また はR2=R3=OHのうちのいずれかとされる。本発明の好ましい実施態様におい ては、ジデオキシプリン、ジデオキシピリミジン、デオキシプリン、デオキシピ リミジン、プリンリボヌクレオシド、およびピリミジンリボヌクレオシド の炭素環式4’,6’−シクロプロパン−融合−2’,3’−誘導体が提供され る。本発明はまたコンホメーションが固定された対応ヌクレオチド類も含む。本 発明は、別の様相においては、1以上の前記化合物を含むオリゴヌクレオチド類 、および本質的に前記化合物からなるオリゴヌクレオチド類も提供する。 本発明は、さらに別の様相においては、上記化合物のアデノシンおよびグアノ シン種を製造するプロセスを提供し、このプロセスにはシクロプロパン化アリル アルコールを含む炭素環式アルコールを用い、そのアリルアルコールを6−ハロ プリンまたは2−アミノ−6−ハロプリンと縮合させて、前記アリルアルコール に前記プリン誘導体をC1’−N9結合を介して結合させた縮合物を得、次にこ の2−アミノ−6−ハロプリンのハロ基をアミノ基に置換してアデノシン類縁体 を形成するか、または水酸基と置換してグアノシン類縁体を形成することが含ま れるものである。この製法の特定の1つの実施態様においては、炭素環式アルコ ールがジヒドロキシシクロプロパン化アリルアルコールであり、縮合物はプリン リボヌクレオシド類縁体である。 本発明は、別の様相においては、本発明によるコンホメーションが固定された ピリミジンヌクレオシド類縁体を製造するプロセスを提供し、このプロセスには シクロプロパン化アリルアルコールを包含する炭素環式アルコールを用い、この 炭素環式アルコールをN3−保護チミンまたはN3保護ウラシルと縮合させ、炭 素環式アルコールにチミンまたはウラシル誘導体をC1’−N1結合を介して結 合させた縮合物を形成する段階を含むものである。対応するシチジン類縁体は、 本発明のウラシル類縁体の水酸基を保護する段階を加えることにより生成される が、これは上記のようにして調製された類縁体を処理してウラシルのC4にトリ アゾール中間体を形成し、アミノ分解によりトリアゾール基を置換してシチジン 類縁体を調製する。本発明のこの様相に関する特定の実施態様においては、炭素 環式アルコールは保護されたジヒドロキシシクロプロパン化アリルアルコールで あり、縮合物はピリミジンリボヌクレオシド類縁体を包含する。 本発明によるコンホメーションが固定されたヌクレオシド類縁体のデオキシヌ クレオシド類縁体は、対応するリボースヌクレオシド類縁体のC−2’ヒドロキ シル官能基に対するラジカル誘導脱酸素によって調製される。 本発明はまた下記の化合物をも提供する: [式中、Rはアルキル基、アリール基、アルキルアリール基およびアロイル基か らなる群から選択される]。 本発明のさらに別の実施態様は下記の各段階を含む上記化合物の製造方法であ る。 (a)下記の化合物: を用意し、 (b)段階(a)で得られる化合物をトリメチルアルミニウムと反応させて、4 ’および5’位それぞれにtert−ブチロキシ置換基およびヒドロキシ置換基 を形成し; (c)段階(b)で得られる化合物をバルキーな基(bulky group)を用いてシリ ル化することにより1’位の水酸基を保護し; (d)O−(メチルチオ)チオカルボニロキシ基を5’位に形成し; (e)当該O−(メチルチオ)チオカルボニロキシ基を除去し; (f)前記シリル基を1’位から除去してアリルアルコールを形成し;そして (g)前記アリルアルコールを環状プロパン化して、炭素環式アルコールを生成 させる。 図面の簡単な説明 図1は本発明に基づく4’,6’シクロプロパン−融合炭素環式ジデオキシヌ クレオシド類縁体を示す:アデノシン(5)、グアノシン(6)、チミジン(7 )、ウラシル(8)、およびシチジン(9)。 図2は1H−NMRにより導き出された化合物12のコンホメーションを示す 。両方向矢印は1−D核オーバーハウザー効果(NOE)差異実験における相互 強化を示したものである。 図3はHIV 1感染ATH8細胞を使用した細胞変性効果検定を示す。薬剤 濃度はX軸に、また生存細胞数はx10,000倍でY軸に示されている。80 A10は化合物(5)に相当し、ddIはジデオキシイノシンである。白抜きの 棒は薬剤処理した感染していない細胞を示す。黒ベタの棒は薬剤処理した感染細 胞を示す。 発明の詳細な説明 本発明の化合物は炭素環式ジデオキシヌクレオシドの最初の例を示すもので、 これは従来のありふれたヌクレオシドに典型的な、規定のN型(C3’−エンド )コンホメーションに固定された形で溶液中に存在するものである。これらの類 縁体は、リボース環内の酸素の炭素置換および環状プロパン融合基によって安定 性の増進が見られる。このジデオキシアデノシン類縁体はインビトロにおいて抗 HIV活性を示す。 本明細書及び請求の範囲においては、オリゴヌクレオシドおよびオリゴヌクレ オシドという用語は、3’−5’ホスホジエステル結合している2つ以上の隣接 したヌクレオシドまたはヌクレオチドを指す。化学合成において、“保護”とい う用語は、反応によって基に置換物が付着するのを防ぐために、反応に先立って 化学的置換物を添加することを意味する。“脱保護”とは保護基を外すことを意 味する。 本発明は4’,6’−シクロプロパン−融合炭素環式ジデオキシヌクレオシド 、2’−デオキシヌクレオシドおよびリボヌクレオシド、ならびにこれらの類縁 体 から誘導されたオリゴヌクレオチド類も含む。これらのオリゴヌクレオチド類は もっぱら本発明のヌクレオシド類縁体から合成することができる。さらに、1つ 以上のヌクレオシド類縁体から誘導され、天然のヌクレオシドと組み合わされた ものもまた本発明の範疇に入る。これらの化合物は5つの天然窒素系塩基である アデニン、グアニン、シトシン、チミンおよびウラシルを含む。本発明はまた、 これらのジデオキシヌクレオシド類縁体とともに、対応する2’−デオキシリボ ヌクレオシド類およびリボヌクレオシド類の合成法も含む。 本発明のアデノシン、グアノシン、シチジン、チミジン、およびウリジンジデ オキシヌクレオシド類縁体を調製する合成反応式は以下の実施例中に記述されて いる。これら類縁体はDNAおよびRNAに認められる天然の窒素系塩基を、シ クロプロパン融合炭素環式リボース環に対するN9(プリン)またはN1(ピリ ミジン)結合のいずれかに含んでいる。プリンおよびピリミジン環の置換による 修飾塩基を含むシクロプロパン融合炭素環式ヌクレオシド類縁体の合成および利 用もまた本発明の範疇に入る。 例示したヌクレオシド類縁体の合成反応式の際だった特徴は、5’−OH−保 護アリルアルコール10および29の“水酸基を指向した”環状プロパン化を、 サマリウム(2+)カルベノイド中間体を経由して行い(モランダー(Molander) およびエッター(Etter)、(1987年)、J.Org.Chem.52:39 42;モランダーおよびハーリング(Harring)、(1989年)、J.Org. Chem.54:3525)、4’,6’−シクロプロパン置換炭素環式アルコ ール11および30(実施例1、2、21)を形成することを含んでいることで ある。この化学反応は2’、3’、5’−OH保護炭素環式化合物を使用して同 様に行うことができる。 2’−デオキシヌクレオシド類縁体は、炭素環式アルコールがtert−ブチ ル基を4位に含み(対応するデオキシヌクレオシドの3’位に相当)反応段階中 OH基を保護すること以外は、ジデオキシヌクレオシド類縁体と同じ合成反応式 により調製することができる。このtert−ブチル置換炭素環式アルコール3 0はカイラル物質であるため、ラセミ混合体からの活性異性体を分離するための 合成物質の光学的分割は必要とされない。tert−ブチル炭素環式アルコール の合成について以下に簡単に説明し、詳細を実施例16〜22に記述する。 (1S,4R,5S)−3−[(ベンジロキシ)メチル]−4,5−O−イソプ ロピリデン−2−シクロペンテン−1−オール(24)は、1−カルボニル(2 3)からマルケス(Marquez)ら、(J.Org.Chem.、53:5709、 1988年)の方法に基づいて調製される。ベンジロキシ基が3位にあるが、以 下の合成段階に3−アリールオキシ、アルキルオキシ、アルキルアリールオキシ またはアロイルオキシ基を使用することはいずれも本発明の範疇に入る。次に化 合物24はトリメチルアルミニウムとの反応により、4位および5位にそれぞれ tert−ブチルオキシ置換基およびヒドロキシ置換基を含む化合物25を生成 する。このtert−ブチル基は以下のすべての合成段階において4−ヒドロキ シ基を効果的に保護する。化合物25は次に1位のヒドロキシ基を保護するため にシリル化されて化合物26を形成する。シリル化剤はtert−ブチル基を効 果的に排除するために、大きな、バルキーな化学基であることが重要であり、こ れによって次の合成段階が効率的に進行する。化合物26はヨードメチルおよび 二硫化炭素と反応し、5位に(メチルチオ)カルボニルオキシ基を形成する(化 合物27)。このバルキーな基は、バルキーな基間に働く反発力によってシリル 基とtert−ブチル基の間に収まることができる。次にO−(メチルチオ)カ ルボニルオキシ基全体がトリ−n−ブチルスズ水素化物により除去され、化合物 28を形成する。シリル基は次にフッ化テトラブチルアンモニウムにより除去さ れ、アリルアルコール29を形成する。次にこのアリルアルコールは前記のよう にシクロプロパン化され、tert−ブチル置換基を4位に含んでこの位置の水 酸基を保護するシクロプロパン化炭素環式アルコール30を形成する。 次にプリンヌクレオシド類縁体は実施例3〜10に記述されているように調製 される。炭素環式アルコール11および30はともに、プリン合成のための出発 原料として使用される。炭素環式アルコール11はミツノブ型縮合(ミツノブ、 (1980年)、Synthesis 1;ジェニー(Jenny)ら、(1991年) 、Tetrahedron Lett.、32:7029;ジェニーら、(19 92年)、Helv.Chim.Acta.75:1944年)で6−ハロ−置 換プリン環と反応して、ハロゲン化中間体13(実施例5)および14 (実施例6)を形成する。6−クロロプリンおよび2−アミノ−6−クロロプリ ンが使用されているが、修飾プリン類縁体を作るために6位の他の置換基もこの 合成反応式に組み込むことも想定されている。さらに、その他のハロゲン置換プ リンの使用もまた企図されている。置換塩素基は次いでアンモニアと置換されて 5’−OH保護アデノシン16(実施例7)、またはベンジル塩と置換されて5 ’−OHおよび6−OH保護グアノシン17(実施例8)誘導体を形成し、これ らは次にアデノシンおよびグアノシン誘導体5(実施例9)および6(実施例1 0)を形成するために脱ブロックされる。 ピリミジン類縁体の合成反応式の主な特徴を実施例11〜15に記載する。こ の反応式には、N−3保護ウラシルまたはN−3保護チミンと炭素環式アルコー ル11または30との縮合が含まれ、保護されたミツノブ縮合物18(実施例1 1)および19(実施例12)が形成される。置換N−3保護塩基の使用もまた 本発明の範疇に入る。化合物18および19は次いで保護が外され、チミジン類 縁体7(実施例13)およびウラシル類縁体8(実施例14)が形成される。化 合物8の5’−OH基は次にアセチル基で保護され、中間体21(実施例15) を形成し、その化合物にはピリミジン環のC4にトリアゾール基が導入されるが 、この誘導には多くの基を使用することも考慮されている。このトリアゾール基 は次にアンモニアで置換され、シチジン誘導体9(実施例15)が形成される。コンホメーションが固定されたリボヌクレオシドの合成 本発明のリボヌクレオシド種は、実施例3、4、9、および10の炭素環式ア リルアルコールを、マルケス(marquez),V.らの方法によりD−リボースから 形成される当量のイソプロピリデン−保護炭素環式アリルアルコールで置換して 調製される(J.Org.Chem.、53:5709(1998年)の化合物 8a)。この化合物は次に実施例1記載のようにシクロプロパン化される。残り の合成段階は、実施例3、4、9、および10に記載のミツノブ型カップリング 反応に始まるものと同じものである。 当業者は周知の反応を使用して本発明の合成段階を実施する数多くの別法があ ることを承知しているであろう。 本発明のジデオキシヌクレオシド類縁体化合物は鎖延長に必要な3’水酸基が 存在しないために、オリゴヌクレオチド、DNAまたはRNAを形成する能力が 無い。ただし、3’−水酸基が存在するリボヌクレオシドおよびデオキシリボヌ クレオシド種は、天然のヌクレオシド種と同様に反応してポリヌクレオシドを形 成することができる。 これらの2’−デオキシリボヌクレオシドおよびリボヌクレオシド類縁体が合 成され、かつ普通のリンアミドと同様に反応する塩基類縁体のリンアミドが合成 されると、当業者は当業界周知の自動式合成法を利用してオリゴデオキシリボヌ クレオチドおよびオリゴリボヌクレオチドを合成することができる(Gait、 M.J.編、Oligonucleotide Synthesis:A Pra ctical Approach、ワシントンD.C.:IRL Press、1 984年)。さらに、周知の化学的方法を使用してホスフェート基を含む対応ヌ クレオチドを調製することもまた本発明の範疇に入る。 これらの2’−デオキシリボヌクレオシドおよびリボヌクレオシド類縁体は溶 液中において強固なN型コンホメーションをとるものと考えられている。この2 ’−デオキシリボヌクレオシドおよびリボヌクレオシド類縁体は普通のヌクレオ シドと同じ目的で有用なものである。たとえば、核酸コード配列、DNA結合タ ンパクと相互作用することが知られている調節配列を合成するのに使用でき、ま たハイブリダイゼーション分析用の合成プローブを作るのに使用できる。これら のオリゴヌクレオチド類縁体はまた発現ベクターに挿入することもでき、それら から機能配列が転写されることになる。このようにそれぞれの類縁体は機能DN AまたはRNAオリゴヌクレオチド類縁体を形成するのに有用である。2’−デ オキシヌクレオシドおよびリボヌクレオシド類縁体を含むDNAおよびRNAオ リゴヌクレオチドは安定性が増し、対象遺伝子のmRNA転写を抑制するアンチ センス分子として有用である。さらに、このヌクレオシド類縁体はDNAを合成 して、A−コンホメーションに固定することができ、これによりさらなる発見の ための科学的ツールとして使用することができる。 2’−デオキシリボヌクレオシドおよびリボヌクレオシド類縁体の合成により 、基質としてノーザンコンホーマーを必要とするタンパクおよび酵素とより強力 に反応する分子を調製することが可能となる。個々の核酸のコンホメーションは 平 衡コンホメーションであるため、DNAおよびRNAとそれぞれに結合するDN AおよびRNAタンパクの全体的な相互作用は各種のコンホメーションの相互作 用を合計したものである。N型コンホメーションに固定されたヌクレオチド単位 を有するDNAおよびRNAは、核酸と核酸結合タンパクの相互作用を解明する のに有用である。これは特異的なDNA−タンパク相互作用を抑制することがで きる新しい治療法に結び付くものであり、有害な遺伝子産物の合成の抑制および /または有益な遺伝子産物の合成を増加させることができる。またこの技術を使 用して調製される他のタイプのシクロプロパン融合ヌクレオシド類は、塩基およ びヒドロキシメチル基の相対位置を単に変えるだけで、反対(S)の構造に固定 された化合物を創製できることも想定されている。 本発明のヌクレオシド類縁体を使用して合成されたオリゴヌクレオチドは従来 のオリゴヌクレオチドに比べて、それらの構造が強固であるために複合体の形成 においてエントロピー変化が極めて小さいものとなる。このことは従来のDNA フラグメントに比べてハイブリダイゼーションにおいてより好ましい負の自由エ ネルギー変化で済むことになる。この新しい方法を使用し、天然ヌクレオシドを 本発明の類縁体と組み合わせることにより、二重鎖らせん中にタンパクおよび/ または核酸に対する結合能力を増強または減少させる特定の“bend(屈曲) ”を作りだすDNAフラグメントを構築することができる。 上記の例は、以下に添付の請求の範囲で規定される本発明の全容を限定するも のではなく、説明に供するためのものである。 すべての化学試薬は市販供給源から入手した。シリカゲル・カラムクロマトグ ラフィーはシリカゲル60、230〜400メッシュ(メルク)で行った。分析 用薄層クロマトグラフィー(TLC)はアナルテック・ユニプレート(Anal tech Uniplates)のシリカゲルGFで行った。プロトンおよび13 C−NMRスペクトルはブルッカー(Brucker)AC−250装置により 、250および62.9MHzでそれぞれ記録した。NMRによるコンホメーシ ョンの検討はブルッカーAMX−500装置により500MHzで行った。化学 シフトはテトラメチルシランとの対比でδ値で示した。正イオン高速衝撃(FA B)質量スペクトルはFABイオン源を備えたVG 7070E質量分光計で測 定した。サンプルはグリセリンマトリックス中に溶解し、イオン化はキセノン原 子ビームにより行った。元素分析はアトランティック・マイクロラボ社(Nor cross、GA)により行った。紫外線スペクトルは島津UV−2101PC 型分光光度計により測定した。これらの測定値は以下に記述する各合成段階の後 に記載した。 プリンおよびピリミジン塩基を炭素環部分に一工程で組み込むために収斂方式 (convergent approach)を用いた。適当な塩基とのミツノブ型の縮合は、普通の 炭素環式アルコール中間体である(+/−)−5−[(ベンジロキシ)メチル]− 2−ヒドロキシ−シス−ビシクロ[3.1.0]ヘキサン(11、反応式1および 2)を使用して行われた。 本発明は下記の実施例により詳細に説明されているが、記述されている方法は 本明細書記載のヌクレオシド類縁体すべての調製に幅広く使用されるものであり 、下に挙げた実施例に限定されるものではない。 実施例 1 中間体、炭素環式アルコール 1−ベンジロキシメチル−シス− ビシクロ[3.1.0]ヘキサン−4−オール 11の合成 乾燥した丸底フラスコに金属サマリウム(5.04g、33.6mmol)を 入れ、同時にアルゴンを勢いよく通し、炎を当てて乾燥した。次いで無水テトラ ヒドロフラン(THF;50ml)を添加し、さらに10mlのTHFに溶解さ せた塩化第二水銀(HgCl2;0.88g、3.2mmol)溶液を加えた。 得られた混合物を10分間攪拌し、アリルアルコール10(1.52g、7.4 5mmol)を添加した。反応液を−78℃に冷却し、クロロヨードメタン(C H2ICl;2.32ml、32mmol)を加え、−78℃で一夜攪拌した。 混合物を室温まで加温し、1時間攪拌した。反応液を300mlの飽和炭酸ナト リウムでクエンチし、塩化メチレンで数回抽出した。有機層を合一し、生理食塩 水で洗浄し、硫酸マグネシウムで乾燥後、濾過・留去することにより、純粋な化 合物11を無色油状物としてほぼ理論収率で得た。この油状物をさらに精製する ことなく次工程で用いた。 実施例 2 4−アセトキシ−1−ベンジロキシ−シス− ビシクロ[3.1.0]ヘキサン 12 化合物11(109mg、0.5mmol)を3mlの無水ピリジンに溶解し 、この溶液を2mlの無水酢酸で処理した。得られた混合物を室温で一夜攪拌し た。溶媒を留去し、残渣をフラッシュ・クロマトグラフィー(溶離剤:ヘキサン −酢酸エチル=4:1)で精製して、安定な酢酸誘導体12をmg得た。 酢酸塩12(図2)のNOE差異一1H−NMRスペクトルは、シクロプロパ ン化の様式から推定される二環系の特徴とよく一致した。 プリン・ジデオキシヌクレオシド類縁体の合成 実施例 3 5’−ベンジロキシ−4’,6’−シクロプロピル− 2’,3’−ジデオキシ−6−クロロアデノシン 13 3mlの無水THFに懸濁させた6−クロロプリン(148mg、0.96m mol)懸濁液に、ジエチルアゾジカルボキシレート(DEAD;206mg、 0.96mmol)を加え、得られた混合物を10分間激しく攪拌した。次いで 、アルコール11(218mg、5mlのTHF中に1mmol)を加え、反応 液を室温で一夜攪拌した。溶媒を留去し、残渣をシリカゲルに吸着させてカラム クロマトグラフィーにより精製した。ヘキサン:酢酸エチル(=3:2)で溶出 し、75mgの純粋な化合物13(収率21%)を白色固体として、また、24 mgの7−N誘導体15を淡黄色油状物として得た。 実施例 4 炭素環式−5’−ベンジル−4’,6’−シクロプロピル− 2’,3’−ジデオキシ−6−クロログアニン 14 トリフェニルフォスフィン(Ph3P;2.672g、10.24mmol) と2−アミノ−6−クロロプリンを60mlの無水THFに懸濁させて得た懸濁 液にDEAD(1.76ml、11.26mmol)をアルゴン雰囲気下で加え 、得られた黄色の混合物を室温で10分間攪拌した。化合物11(670mg、 3.07mmol)を5mlのTHFに溶解して得た溶液を添加し、この混合物 を室温で18時間攪拌した。溶媒を留去し、残渣をシリカゲルに吸着させてカラ ムクロマトグラフィー(溶離液:ヘキサン−酢酸エチル)で精製し、435mg の化合物14を白色固体として得た(収率38%)。 実施例 5 炭素環式−5’−ベンジロキシ−4’,6’−シクロプロピル− 2’,3’−ジデオキシアデノシン 16 化合物13(215mg)を密封管中でメタノールに溶解させた飽和アンモニ ア溶液(5ml)で処理し、70℃で一夜攪拌した。得られた混合物を室温まで 冷却し、溶媒を留去した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製( 溶離剤:CHCl3−イソプロパノール=9:1)し、109mgの純粋な化合 物16を白色固体として得た(収率:54%)。 実施例 6 炭素環式−5’−ベンジル−4’,6’−シクロプロピル− 2’,3’−ジデオキシ−6−ベンジルグアニジン 17 無水ベンジルアルコール(PhCH2OH)を100mgのナトリウムで処理 し、得られた懸濁液をアルゴン雰囲気中でナトリウム金属が残存しなくなるまで 激しく攪拌した。化合物14を1.5mlのベンジル化ナトリウムで処理し、1 0分間攪拌した。反応液を25mlの水でクエンチし、30mlの塩化メチレン を添加した。有機層をpHが7になるまで水洗し、硫酸マグネシウムで乾燥、蒸 させた。残渣をフラッシュ・クロマトグラフィー(溶離剤:ヘキサン−酢酸エチ ル=1:1)に付し、161mgの純粋な化合物17を白色固体として得た(収 率:77%)。 実施例 7 炭素環式−4’,6’−シクロプロピル−2’,3’− ジデオキシアデノシン 5 パラジウム−10%木炭(300mg)をアルゴンガスで15分間パージし、 次いでこれに5mlのメタノールに溶解させた50mgの化合物16を添加した 。得られた混合物を1gのギ酸アンモニウムで処理し、3時間還流した。この混 合物を室温で放冷し、濾過して、溶媒を留去した。残渣を逆相カラム(溶離剤: 水)で精製し、12mgの純粋な化合物5を淡黄色固体として得た(収率:33 %)。 実施例 8 炭素環式−4’,6’−シクロプロピル−2’,3’− ジデオキシグアノシン 6 35mlの無水塩化メチレンに溶解させた化合物17(154mg、0.35 mmol)の溶液をアルゴン雰囲気下−78℃で冷却し、3.0mlの1.0M 三塩化ホウ素(BCl3)で処理して、−78℃で6時間攪拌した。溶媒を留去 し、残渣を30mlの塩化メチレン中に溶解させた。有機層を飽和炭酸水素ナト リウム(3×30ml)および水(2×30ml)で洗浄して、硫酸マグネシウ ム上で乾燥、蒸発させた。残渣を逆相カラム(溶離剤:水)で精製し、50mg の純粋な化合物6を白色固体として得た(収率:55%)。 ピリミジン誘導体についても、以下の実施例9〜13に記載するように、保護 されたN−3−ベンゾイルチミン若しくはN−3−ベンゾイルウラシル[クルイ クシャンク(Cruickshank)ら(1984年)、s.テトラヘドロン・レターズ、 681]をミツノブの条件下で用いて合成し、同等の収率を得た。 ピリミジンジデオキシヌクレオシド類縁体の合成 実施例 9 炭素環式−5’−ベンゾイロキシ−4’,6’−シクロプロピル− 2’,3’−ジデオキシ−3−ベンゾイルチミジン 18 トリフェニルフォスフィン(Ph3P;1.340g、5.10mmol)を 16mlの無水THFに溶解させた溶液にDEAD(860μl、5.0mmo l)を加えた。この混合物を0℃で30分間攪拌し、次いで45℃に冷却した。 得られた懸濁液に、16mlのTHFに溶解させた3−N−ベンゾイルチミン( N−3−BzThy;920mg、4mmol)と炭素環式アルコール11(4 60mg、2.10mmol)を45分かけて加え、混合物を45℃で一夜攪拌 した。この混合物を室温に温め、溶媒を蒸発させた。残渣をフラッシュ・クロマ トグラフィー(溶離剤:ヘキサン−酢酸エチル=7:3)に付し、N−アルキル 化物とO−アルキル化物の混合物を得た。この混合物をシリカゲル・カラムクロ マトグラフィー(溶離剤:塩化メチレン−エーテル=97.5:2.5)に付し て再精製すると、330mg(収率:36%)の目的N−アルキル化物18を白 色固体として、また、400mg(収率:44%)の目的物ではないO−アルキ ル化物20を油状物として得た。この溶媒系においては化合物18は化合物20 よりもより速く溶出した。 実施例10 炭素環式−5’−ベンジロキシ−4’,6’−シクロプロピル− 2’,3’−ジデオキシ−3−ベンゾイルウリジン 19 Ph3P(857mg、3.26mmol)を10mlの無水THFに溶解さ せて得た溶液に、DEAD(0.500ml、3.2mmol)を加えた。この 混合物を0℃で30分間攪拌し、次いで−78℃に冷却した。反応液に、25m lのTHFに溶解させた3−N−ベンゾイルウラシル(N−3−BzUr;55 0mg、2.56mmol)と炭素環式アルコール11(280mg、1.27 mmol)を10分かけて加えた。この混合物を50℃で一夜攪拌し、室温まで 温め、溶媒を蒸発させた。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(溶離剤 :塩化メチレン−エーテル=98:2)に付して精製し、150mg(収率:2 8%)の純粋な化合物19を無色油状物として得た。 実施例11 炭素環式−4’,5’−シクロプロピル−2’,3’− ジデオキシチミジン 7 化合物18(150mg、0.35mmol)を100mlのメタノールに懸 濁させた。次いで濃アンモニア(4ml)を加え、混合物を室温で16時間攪拌 した。溶媒を留去し、残渣を30mlの塩化メチレンに溶解させた。有機層を飽 和炭酸水素ナトリウム(3×30ml)および水(2×30ml)で洗浄して、 硫酸マグネシウム上で乾燥、蒸発させた。残渣を、溶離剤として塩化メチレン− イソプロパノール(97:3)を用いるフラッシュ・クロマトグラフィー(シリ カゲル)に付して精製すると、105mgのN−3脱ブロック(deblocked)中間 体を白色固体として得た(収率:92%)。 このN−3脱ブロック中間体(20mlの無水塩化メチレン中、85mg)の 溶液をアルゴン雰囲気下で−78℃に冷却し、三塩化ホウ素(ヘキサン中1.0 M、1.80ml)で処理して、−78℃で6時間攪拌した。同温度でメタノー ル(4.0ml)を加え、室温に至るまで放置した。溶媒を留去し、再び4ml のメタノールを加えて、さらに溶媒を蒸発させた。この手続を6回繰り返した。 残渣をC−18逆相クロマトグラフィー(溶離剤:水)で精製し、28mgの純 粋な化合物7を白色固体として得た(収率:46%)。 実施例12 炭素環式−4’,6’−シクロプロピル− 2’,3’−ジデオキシウリジン 8 60mlのメタノールに溶解させた化合物19(120mg、0.29mmo l)の溶液を濃アンモニアで処理し、得られた混合物を室温で16時間攪拌した 。溶媒を留去し、残渣をフラッシュ・クロマトグラフィー(溶離剤:塩化メチレ ン−イソプロパノール=97:3)に付して精製して、77mgのN−3脱ブロ ック中間体を白色固体として得た(収率:86%)。 16mgの無水塩化メチレンに溶解させたこのN−3脱ブロック中間体(67 ml、0.21mmol)の溶液をアルゴン雰囲気下で−78℃に冷却し、ヘキ サンに溶解させた1.0M三塩化ホウ素1.50mlで処理して、−78℃で6 時間攪拌した。反応液を、化合物7について記載したようにしてクエンチした。 残渣をフラッシュ・クロマトグラフィー(溶離剤:塩化メチレン−イソプロパノ ール=9:1)に付して精製し、41mgの純粋な化合物8を白色固体として得 た(収率:87%)。 実施例13 炭素環式−4’,6’−シクロプロピル− 2’,3’−ジデオキシシチジン 9 化合物8(120mg、0.54mmol)を3mlの無水ピリジンに溶解し て2mlの無水酢酸で処理し、一夜攪拌した。溶媒を留去すると、ほぼ理論収率 で5’−モノアセチル誘導体21が得られた。この化合物をさらなる精製工程に 付すことなく、次工程で使用した。 1,2,4−トリアゾール(280mg、4.05mmol)、オキシ塩化リ ン(POCl3;81μl、0.867mmol)、および無水アセトニトリル (2.3ml)の混合物に、トリエチルアミン(Et3N;540μl、3.8 8mmol)をアルゴン雰囲気で加えた。次いで2.0mlのアセトニトリル中 に溶解させた化合物21(100mg、0.45mmol)を加え、反応液を室 温で24時間攪拌した。さらにEt3N(375μl、2.67mmol)と水 (97μl)を加え、混合物を10分間攪拌し、溶媒を蒸発させた。残渣を塩化 メチレン(50ml)と飽和炭酸水素ナトリウム(50ml)に分配した。有機 層を除き、水層を塩化メチレンで抽出した(2×50ml)。有機層を合一後、 硫酸マグネシウムで乾燥し、溶媒を蒸発させて化合物22を得た。この化合物は 、精製することなく次工程で用いた。 残渣を10モルのジオキサンに溶解し、1.6mlのアンモニア水で処理して 、一夜攪拌した。溶媒を留去し、残渣をメタノール性アンモニア(−70℃で飽 和)で処理し、室温で20時間攪拌した。溶媒を留去し、残渣を分取TLC(溶 離剤:塩化メチレン/イソプロパノール/Et3N=70:30:1)に付して 精製し、31mgの純粋な化合物9を白色固体として得た(収率:37%)。 実施例14 ジデオキシヌクレオシド類縁体のコンホメーション分析 各アグリコンに対応する信号を除けば、化合物5〜9の1H NMRスペクト ルはほぼ同様で、25℃と80℃の間で結合定数の明白な変化は見られなかった 。これによって、これらの化合物が溶液状態では高度に似通った強固なコンホメ ーションを有していたことが示された。プロトタイプとして化合物5を用いると 、擬アノマー(pseudo anomic)信号が、δ=4.90を中心として結合定数6. 0Hzの二重線として出現した。この信号の多重性を理解するために、化合物5 のN−およびS−コンホーマー(配座異性体)のモデルを構築した。この構築は 、標準パラメーターセットを有するCHARMm(バージョン21)を用いたQ UANTAプログラム(バージョン3.2.4)によって行った。系統的なコン ホメーションの探索によって各構造体を最小にし、関連する回転角を両コンホー マーについて測定した。N−コンホーマーの値は次の通りである:H6’−C6 ’−C1’−H1’(−86.1°)、H1’−C1’−C2’−H2’β(9 1.3°)、およびH1’−C1’−C2’−H2’α9(−23.9°)。 H−C1−C2−H系におけるH/H相互作用に関する結合定数Jと、H−C 1−C2およびC1−C2−Hを含む複数の平面の間のジヘドラル角(θ)との 間に、経験的に知られている相関関係として定義されるカープラスの等式は、シ クロプロパン環が融合することによってねじれが生じる故に完全には当てはまら ないかもしれないが、N−コンホーマーについて測定されたねじれ角の値が示唆 するところによれば、3つの結合定数のうち2つはゼロに非常に近いはずである 。 逆に、S−コンホーマーについて測定された同じねじれ角(複数)のいずれも9 0°には接近しなかった(−134.7°、175.7℃、および60.9°) 。このように、N型(N-geometry)で測定されたねじれ角は、1H NMRスペク トルにおいては5(二重線、J=6Hz)の擬アノマー信号について観察された 多重性と一層よく一致する。これらのねじれ角は、ネプラノシンCの結晶構造で 測定された角度に近似もしており、このことは、構造体5〜9が溶液中で等価な N型をとっていることを示唆している。化合物5〜9のこのN型は、ビシクロ[ 3.1.0]ヘキサン系が擬舟形体として存在する場合にのみ達成され得る。な ぜなら、擬いす形コンホメーションはS型に対応するであろうからである。ケン ブリッジ構造データベース[アレン(Allen)ら、1979年、Acta.Cry stallogr.、B35、2331]において無制限ビシクロ[3.1.0 .]ヘキサン含有化合物を探索した結果、見いだされた7つの例において、唯一 観察された縮んだ形態は擬舟形であった。 実施例15 ジデオキシヌクレオシドの抗−HIV活性の評価 不死化されたOKT4+T細胞(ATH8細胞)中において、化合物5〜9が HIV−1に及ぼす効果を細胞変性効果試験によって調べた(ミツヤとブローダ ー(Broder)、(1986年)、Proc.Natl.Acad.Sci.U.S .A.、83、1911年)。アデノシン誘導体である化合物5が抗HIV活性 を示した唯一の類縁体であった。用量依存的に生存可能細胞の数が増加すること が5〜50μMにおいて観察された。ただし、この薬剤自身はこの範囲では幾分 毒性を示した(図3)。化合物5はラセミ混合物であるので、2つのエナンチオ マーが分離できれば、毒性を担うものと、抗ウイルス効果を担うものとに分けら れることが判る。 2’−tert−ブチル−置換炭素環式アルコール30の合成手法を、反応式 3に示すとともに下記の実施例16〜21に記載する。 実施例16 (1S,4R,5S)−3−[(ベンジロキシ)メチル]−4,5−O− イソプロピリデン−2−シクロペンテン−1−オール 24 マークウェッツ(Marquez)らによるJ.Org.Chem.、53:570 9(1988年)記載の方法に従って化合物24を化合物23から調製した。 実施例17 (1S,4R,5S)−3−[(ベンジロキシ)メチル]−4−tert− ブチロキシ−5−ヒドロキシ−2−シクロペンテン−1−オール 25 24(0.61g、2.20mmol)の溶液を無水塩化メチレン(25ml )中で−78℃で攪拌し、トリメチルアルミニウムのトルエン(2M、7.8m l、15.6mmol)溶液で処理した。溶液の添加後、反応液が室温になるま で放置し、攪拌を更に18時間継続した。反応液を再び−78℃に冷却し、塩化 アンモニウム(10ml)の飽和水溶液でクエンチした。これは非常に発熱を伴 う処理であるので、塩化アンモニウムの添加はゆっくりと行った。混合液は室温 まで下がった後に濾過し、固形物をCHCl3で洗浄した。濾液をCHCl3(3 x50ml)で抽出し、有機抽出液を合一して水(50ml)で洗浄、乾燥(硫 酸ナトリウム)し、真空下濃縮した。粗生成物を、0〜50%勾配の酢酸エチル のヘキサン溶液を溶離液としてシリカゲルでフラッシュ・カラムクロマトグラフ ィーによって精製し、0.349g(54%)の化合物25を濃い油状物として 得た。 分析計算値(C17244として):C,69.83;H,8.27 実測値:C,69.57;H,8.27 実施例18 (1S,4R,5S)−1−(tert−ブチルジメチルシリロキシ)−3− [(ベンゾイロキシ)メチル]−4−tert−ブチロキシ−5−ヒドロキシ− 2−シクロペンテン 26 25(8.04g、27.5mmol)とイミダゾール(7.05g、103 . 55mmol)の無水DMF(80ml)溶液を塩化tert−ブチルジメチル シリル(6.70g、44.45mmol)で処理した。混合液をアルゴン雰囲 気下、室温で40分攪拌し、水(100ml)を加えてクエンチした。反応液を 酢酸エチル(3x100ml)で抽出し、有機抽出液を合一して生理食塩水(2 x100ml)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶媒を蒸発させ、シリカ ゲルによるフラッシュ・カラムクロマトグラフィーで精製して9.77g(87 .4%)の純粋な26を油状物として得た。 分析計算値(C23324Si・0.5H2Oとして):C,66.46;H,9 .46 実測値:C,66.41;H,9.31 実施例19 (1S,4R,5S)−1−(tert−ブチルジメチルシリロキシ)−3− [(ベンジロキシ)メチル]−4−tert−ブチロキシ−5− [(メチルチオ)チオカルボニロキシ−2−シクロペンテン 27 26(9.77g、24.02mmol)の無水THF(100ml)溶液を 二硫化炭素(10.2ml、168.8mmol)で処理した。混合液を0℃で 5分間攪拌し、NaH(80%油中懸濁液、2.2g、73.3mmol)を複 数回に分けて添加した。混合液を室温で30分攪拌した。ヨウ化メチル(19. 5ml、313.2mmol)を添加し、更に30分攪拌後、反応液を0℃に冷 却し、水をゆっくり加えて余剰NaHを破壊した(非常な発熱を伴う処理)。有 機層を分離し、水性抽出液を硫酸ナトリウムで乾燥し、真空下濃縮した。粗生成 物を0〜5%勾配の酢酸エチルのヘキサン溶液を使用してシリカゲルによるフラ ッシュ・カラムクロマトグラフィーで精製し、9.83g(82.4%)の純粋 な27を油状物として得た。 分析計算値(C234042Si・0.25H2Oとして):C,59.90; H,8.10;S,12.77 実測値:C,59.84;H,8.10;S,12.72 実施例20 (1S,4R)−1−(tert−ブチルジメチルシリロキシ)−3−[(ベン ジロキシ)メチル]−4−tert−ブチル−2−シクロペンテン 28 27(9.82g、19.76mmol)とアゾビス(イソブチロニトリル) (AIBN、2.04g、12.42mmol)の無水トルエン(100ml) 溶液をアルゴン雰囲気下、約50℃に加熱し、水素化トリ−n−ブチルスズ(2 2ml、81.8mmol)でゆっくり処理した。添加完了後、混合液を1.5 時間加熱(油浴、120℃)し、室温まで冷却した。溶剤を蒸発させ、粗生成物 を0〜5%勾配の酢酸エチルのヘキサン溶液を用いてシリカゲルを用いたフラッ シュ・カラムクロマトグラフィーで精製し、化合物28(5.94g、77%) を油状物として得た。 分析計算値(C23383Si・0.5H2Oとして):C,69.12;H,9 .83 実測値:C,69.21;H,9.71 実施例21 (1S,4R)−3−[(ベンジロキシ)メチル]−4−tert−ブチロキシ −2−シクロペンテン−1−オール 29 28(4.82g、12.36mmol)の無水THF(80ml)溶液をフ ッ化テトラブチルアンモニウムのTHF(1M、51ml)溶液で処理した。得 られた混合液を室温で一夜攪拌した。溶剤を蒸発させ、残渣を水で処理し、酢酸 エチル(3x100ml)で抽出した。有機抽出液を合一して生理食塩水(2x 100ml)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥した。溶剤を減圧下留去し、粗生 成物を50〜66%勾配の酢酸エチルのヘキサン溶液を用いて、シリカゲルによ るフラッシュ・カラムクロマトグラフィーで精製し、化合物29(3.152g 、92%)を清澄な油状物として得た。 分析計算値(C17243・0.75H2Oとして):C,70.43;H,8. 86 実測値:C,70.62;H,8.54 実施例22 (1R,2S,4R,5S)−1−[(ベンゾイロキシ)メチル]−2−ter t−ブチロキシ−4−ヒドロキシビシクロ[3,1,0]ヘキサン 30 金属サマリウム(4.40g、29.3mmol)をフラスコにとり、アルゴ ン流のもとで火炎により乾燥した。無水THP(30ml)と塩化第二水銀(0 .76g、2.8mmol)のTHF(10ml)溶液を加え、この混合液を1 0分間攪拌してから化合物29(1.80g、6.50mmol)のTHF(3 0ml)溶液を加えた。反応液を−78℃に冷却し、クロロヨードメタン(2. 20ml、30mmol)で処理した。混合液を継続して攪拌し、−78℃から スタートして一晩かけて室温にした。翌日、反応を炭酸カリウム(200ml) の飽和溶液でクエンチし、塩化メチレン(3x100ml)で抽出した。有機抽 出液を合一して生理食塩水(100ml)で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥し、 濾過・蒸発して、ほぼ純粋な化合物30を無色油状物として定量的に得た。この 生成物を上記プリンおよびピリミジン合成工程で説明した濃縮工程において使用 した。 チミジンおよびアデノシンの類縁体にそれぞれ対応する化合物31と32とを 、シクロプロパン化に続く工程から始まる反応式2と1とにそれぞれ従って、化 合物30を原材料として合成した。(1R,2S,4S,5S)−1−ヒドロキシメチル−4−(5−メチル)−2 ,4(1H,3H)−ジオキソピリミジン−1−イル)ビシクロ[3,1,0] ヘキサン 31 チミジン類縁体31を、以下の特性を有する白色結晶生成物として得た。融点 =239−241℃、[α]D25=+47.14、FAB MS m/z(相 対強度)253(MH+、100)、127(b+2H、40)。分析計算値( C121642・0.33H2Oとして):C,55.81;H,6.50;N ,10.85 実測値:C,55.91;H、6.51;N,10.73(1R,2S,4S,5S)−1−ヒドロキシメチル−4−(6−アミノ−9− プリニル)ビシクロ[3.1.0]ヘキサン 32 アデノシン類縁体32を、以下の特性を有する白色固形物として得た。融点2 59〜261℃、FAB MS m/z(相対強度)262(MH+、100) 、136(b+2H、58)。 プリン合成反応式(反応式1)の最終工程において、またピリミジン合成反応 式(反応式2)のチミジン/ウラシル合成工程において、ベンジル保護基をBC l3で開裂除去する。化合物30をヌクレオシド類縁体の合成用原材料として使 用する場合、これと同じ処理により2’位のtert−ブチル基を除去して2’ −OH基を残す。 以上の記載は説明のためであり、本発明はこれに限定されるものではない。従 って、本発明の各種変形は本開示を検討すれば当業者には明らかであり、本発明 をその精神または本質的特性から逸脱することなくこれら各種特定の形態で実施 することが可能である。例えば、実施例において各種プリンおよびピリミジン類 縁体を他のものと置き換えて同様の結果を得ることができることは、上記より明 らかである。本発明の範囲は従って以下の請求の範囲により示されるものであっ て、上記説明により規定されるものではない。
【手続補正書】特許法第184条の8 【提出日】1995年5月17日 【補正内容】 タイプの糖パッカリング、すなわちC3’−エンド(N)およびC2’−エンド (S)コンホメーションが、通常エネルギー的に好ましい。DNA複合体におい ては、ヌクレオシドの繰り返し単位の2’−エンド(S)コンホメーションが二 重らせんにB型コンホメーションを与え、一方3’−エンド(N)コンホメーシ ョンがA型コンホメーションの二重らせんをもたらす。DNAのAおよびB型は らせん1巻き当りの塩基対の数、1塩基対当りの回転量、1塩基対当りの立ち上 がり量(Vertical rise)およびらせん直径が異なる。さらに、別のプリン類およ びピリミジン類を含むDNA鎖においてはZ−DNAと呼ばれる左巻きらせんを 形成することがある。 DNAは溶液中でいくつかの異なったコンホメーションで存在しうるため、本 発明はDNAを特定のコンホメーションに固定(lock)する手段を提供するもので ある。これは、DNA−タンパク、DNA−DNAおよびDNA−RNA間の相 互作用に影響を及ぼす構造的要件を解明するのに有用であり、またこれらの相互 作用を特異的に遮断することができる高価値の薬剤の開発に役立つものである。 発明の要旨 本発明は下記式を有するコンホメーションが固定された化合物を提供する。 [式中、R1はアデニン、グアニン、シトシン、チミン、ウラシルまたはそれら の誘導体であり、またR2およびR3はそれぞれ独立にHまたはOHである]。好 ましい一実施態様においては、これらの化合物はノーザン構造に固定される。本 発明の種々の実施態様においては、R2=R3=H、R3=OHかつR3=H、また はR2=R3=OHのうちのいずれかとされる。本発明の好ましい実施態様におい ては、ジデオキシプリン、ジデオキシピリミジン、デオキシプリン、デオキシピ リミジン、プリンリボヌクレオシド、およびピリミジンリボヌクレオシド の炭素環式4’,6’−シクロプロパン−融合−2’,3’−誘導体が提供され る。本発明はまたコンホメーションが固定された対応ヌクレオチド類も含む。本 発明は、別の様相においては、前記化合物を含む上記化合物(ここでR2=OH かつR3=H、またはR2=R3=OH)、および本質的に前記化合物からなるオ リゴヌクレオチド類(ここでR2=OHかつR3=H、またはR2=R3=OH)も 提供する。 本発明は、さらに別の様相においては、上記化合物のアデノシンおよびグアノ シン種を製造するプロセスを提供し、このプロセスにはシクロプロパン融合シク ロペンタン化合物を用い、そのシクロプロパン融合シクロペンタン化合物を6− ハロプリンまたは2−アミノ−6−ハロプリンと縮合させて、前記シクロペンタ ン化合物に前記プリン誘導体をC1’−N9結合を介して結合させた縮合物を得 、次にこの2−アミノ−6−ハロプリンのハロ基をアミノ基に置換してグアノシ ン類縁体を形成することが含まれるものである。この製法の特定の1つの実施態 様においては、シクロプロパン融合シクロペンタン化合物がジヒドロキシシクロ プロパン化アリルアルコールであり、縮合物はプリンリボヌクレオシド類縁体で ある。 本発明は、別の様相においては、本発明によるコンホメーションが固定された ピリミジンヌクレオシド類縁体を製造するプロセスを提供し、このプロセスには シクロプロパン融合シクロペンタン化合物を用い、このシクロペンタン化合物を N3−保護チミンまたはN3保護ウラシルと縮合させ、シクロペンタン化合物に チミンまたはウラシル誘導体をC1’−N1結合を介して結合させた縮合物を形 成する段階を含むものである。対応するシチジン類縁体は、本発明のウラシル類 縁体または水酸基を保護する段階を加えることにより生成されるが、これは上記 のようにして調製された類縁体を処理してウラシルのC4にトリアゾール中間体 を形成し、アミノ分解によりトリアゾール基を置換してシチジン類縁体を調製す る。本発明のこの様相に関する特定の実施態様においては、シクロプロパン融合 シクロペンタン化合物は保護されたジヒドロキシシクロプロパン化アリルアルコ ールであり、生成物はピリミジンリボヌクレオシド類縁体を包含する。 本発明によるコンホメーションが固定されたヌクレオシド類縁体のデオキシヌ クレオシド類縁体は、対応するリボースヌクレオシド類縁体のC−2’ヒドロキ シル官能性に対するラジカル誘導脱酸素によって調製される。 本発明はまた下記の化合物をも提供する: [式中、Rはアルキル基、アリール基、アルキルアリール基およびアロイル基か らなる群から選択される]。 本発明のさらに別の実施態様は下記の各段階を含む上記化合物の製造方法であ る。 (a)下記の化合物: を用意し、 (b)段階(a)で得られる化合物をトリメチルアルミニウムと反応させて、4 ’および5’位それぞれにtert−ブチロキシ置換基およびヒドロキシ置換基 を形成し; (c)段階(b)で得られる化合物をバルキーな基(bulky group)を用いてシリ ル化することにより1’位の水酸基を保護し; (d)O−(メチルチオ)チオカルボニロキシ基を5’位に形成し; (e)当該O−(メチルチオ)チオカルボニロキシ基を除去し; (f)前記シリル基を1’位から除去してアリルアルコールを形成し;そして (g)前記アリルアルコールを環状プロパン化して、炭素環式アルコールを生成 させる。 実施例14 ジデオキシヌクレオシド類縁体のコンホメーション分析 各アグリコンに対応する信号を除けば、化合物5〜9の1H NMRスペクト ルはほぼ同様で、25℃と80℃の間で結合定数の明白な変化は見られなかった 。これによって、これらの化合物が溶液状態では高度に似通った強固なコンホメ ーションを有していたことが示された。プロトタイプとして化合物5を用いると 、擬アノマー(pseudo anomic)信号が、δ=4.90を中心として結合定数6. 0Hzの二重線として出現した。この信号の多重性を理解するために、化合物5 のN−およびS−コンホーマー(配座異性体)のモデルを構築した。この構築は 、標準パラメーターセットを有するCHARMm(バージョン21)を用いたQ UANTAプログラム(バージョン3.2.4)によって行った。系統的なコン ホメーションの探索によって各構造体を最小にし、関連する回転角を両コンホー マーについて測定した。N−コンホーマーの値は次の通りである:H6’−C6 ’−C1’−H1’(−86.1°)、H1’−C1’−C2’−H2’β(9 1.3°)、およびH1’−C1’−C2’−H2’α9(−23.9°)。 H−C1−C2−H系におけるH/H相互作用に関する結合定数Jと、H−C 1−C2およびC1−C2−Hを含む複数の平面の間のジヘドラル角(θ)との 間に、経験的に知られている相関関係として定義されるカープラスの等式は、シ クロプロパン環が融合することによってねじれが生じる故に完全には当てはまら ないかもしれないが、N−コンホーマーについて測定されたねじれ角の値が示唆 するところによれば、3つの結合定数のうち2つはゼロに非常に近いはずである 。逆に、S−コンホーマーについて測定された同じねじれ角(複数)のいずれも 9 0°には接近しなかった(−134.7°、175.7°、および60.9°) 。このように、N型(N-geometry)で測定されたねじれ角は、1H NMRスペク トルにおいては5(二重線、J=6Hz)の擬アノマー信号について観察された 多重性と一層よく一致する。これらのねじれ角は、ネプラノシンCの結晶構造で 測定された角度に近似もしており、このことは、構造体5〜9が溶液中で等価な N型をとっていることを示唆している。化合物5〜9のこのN型は、ビシクロ[ 3.1.0]ヘキサン系が擬舟形体として存在する場合にのみ達成され得る。な ぜなら、擬いす形コンホメーションはS型に対応するであろうからである。ケン ブリッジ構造データベース[アレン(Allen)ら、1979年、Acta.Cry stallogr.、B35、2331]において無制限ビシクロ[3.1.0 .]ヘキサン含有化合物を探索した結果、見いだされた7つの例において、唯一 観察された縮んだ形態は擬舟形であった。 実施例15 ジデオキシヌクレオシドの抗−HIV活性の評価 不死化されたOKT4+T細胞(ATH8細胞)中において、化合物5〜9が HIV−1に及ぼす効果を細胞変性効果試験によって調べた(ミツヤとブローダ ー(Broder)、(1986年)、Proc.Natl.Acad.Sci.U.S .A.、83、1911年)。アデノシン誘導体である化合物5が抗HIV活性 を示した唯一の類縁体であった。用量依存的に生存可能細胞の数が増加すること が5〜50μMにおいて観察された。ただし、この薬剤自身はこの範囲では幾分 毒性を示した(図3)。化合物5はラセミ混合物であるので、2つのエナンチオ マーが分離できれば、毒性を担うものと、抗ウイルス効果を担うものとに分けら れることが判る。 2’−tert−ブチル−置換炭素環式アルコール30の合成手法を、反応式 3に示すとともに下記の実施例16〜21に記載する。 請求の範囲 1.次の式: [式中、R1はアデニン、グアニン、シトシン、チミン、ウラシル、またはそれ らの誘導体を示し、R2およびR3は独立してHまたはOHを示す] で表される、コンホメーションが固定されたヌクレオシド類縁体。 2.ノーザン(N)型のコンホメーションで固定されている、請求項1に記載 のヌクレオシド類縁体。 3.R2=R3=Hである、請求項1に記載の化合物。 4.R2=OHで、R3=Hである、請求項1に記載の化合物。 5.R2=R3=OHである、請求項1に記載の化合物。 6.炭素環式−4’,6’−シクロプロピル−2’,3’−ジデオキシプリン である、請求項1に記載のヌクレオシド類縁体。 7.炭素環式−4’,6’−シクロプロピル−2’,3’−ジデオキシピリミ ジンである、請求項1に記載のヌクレオシド類縁体。 8.炭素環式−4’,6’−シクロプロピル−2’,3’−ジデオキシアデノ シンである、請求項1に記載のヌクレオシド類縁体。 9.炭素環式−4’,6’−シクロプロピル−2’,3’−ジデオキシグアノ シンである、請求項1に記載のヌクレオシド類縁体。 10.炭素環式−4’,6’−シクロプロピル−2’,3’−ウリジンである、 請求項1に記載のヌクレオシド類縁体。 11.炭素環式−4’,6’−シクロプロピル−2’,3’−シチジンである、 請求項1に記載のヌクレオシド類縁体。 12.炭素環式−4’,6’−シクロプロピル−2’,3’−チミジンである、 請求項1に記載のヌクレオシド類縁体。 13.炭素環式−4’,6’−シクロプロピル−2’−デオキシプリンである、 請求項1に記載のヌクレオシド類縁体。 14.炭素環式−4’,6’−シクロプロピル−2’−デオキシピリミジンであ る、請求項1に記載のヌクレオシド類縁体。 15.炭素環式−4’,6’−シクロプロピル−プリン・リボヌクレオシドであ る、請求項1に記載のヌクレオシド類縁体。 16.炭素環式−4’,6’−シクロプロピル−ピリミジン・リボヌクレオシド である、請求項1に記載のヌクレオシド類縁体。 17.炭素環式−4’,6’−シクロプロピル−リボヌクレオシド5’−モノ− 、ジ−、またはトリ−フォスフェート。 18.請求項17に記載の炭素環式−4’,6’−シクロプロピル−リボヌクレ オシド5’−モノ−、ジ−、またはトリ−フォスフェートであって、前記炭素環 式−4’,6’−シクロプロピル−リボヌクレオシド5’−モノ−、ジ−、また はトリ−フォスフェートは炭素環式−4’,6’−シクロプロピル−リボヌクレ オシド5’−モノフォスフェートである、炭素環式−4’,6’−シクロプロピ ル−リボヌクレオシド5’−モノ−、ジ−、またはトリ−フォスフェート。 19.請求項4または5に記載の一以上の化合物を含有するオリゴヌクレオチド 。 20.本質的に請求項4または5に記載の化合物から構成されるオリゴヌクレオ チド。 21.コンホメーションが固定された、請求項1に記載のアデノシンまたはグア ノシンヌクレオシド類縁体を調製するためのプロセスであって、 (a)シクロプロパン融合シクロペンタン化合物を用意する段階と、 (b)前記シクロプロパン融合シクロペンタン化合物を6−ハロプリンまたは 2−アミノ−6−ハロプリンで縮合させて縮合物[ここにおいて当該プリン誘導 体はC1’−N9結合を介して前記シクロペンタン化合物に結合している]を形 成する段階と、さらに (c)前記6−ハロプリン縮合物のハロ基をアミノ基で置換してアデノシン類 縁体を得るか、あるいは前記2−アミノ−6−ハロプリンのハロ基を水酸基で置 換してグアノシン類縁体を形成する段階と、を包含するプロセス。 22.前記シクロプロパン融合シクロペンタン化合物がジヒドロキシシクロプロ パン化アリルアルコールであり、前記縮合物がプリンリボヌクレオシド類縁体を 含有するものである、請求項21のプロセス。 23.コンホメーションが固定された請求項1に記載のシチジン、チミジン、ま たはウリジンヌクレオシド類縁体を調製するためのプロセスであって、 (a)シクロプロパン融合シクロペンタン化合物を用意する段階と、 (b)前記シクロペンタン化合物をN−3が保護されたチミンまたはN−3が 保護されたウラシルで縮合させて縮合物[ここにおいて当該チミン若しくはウラ シルの誘導体はC1’−N1結合を介して前記シクロペンタン化合物に結合して いる]を形成する段階と、 を包含するプロセス。 24.前記シクロペンタン化合物が保護されたジヒドロキシシクロプロパン化ア リルアルコールであり、前記縮合物がピリミジンリボヌクレオシド類縁体を含有 するものである、請求項23に記載のプロセス。 25.コンホメーションが固定された請求項1に記載のシチジンヌクレオシド類 縁体を調製するためのプロセスであって、 (a)請求項23に記載のコンホメーションが固定されたウラシルヌクレオシ ド類縁体を調製する段階と、 (b)前記ウラシル類縁体の水酸基を保護する段階と、 (c)前記段階(b)で得られる保護された類縁体を処理してウラシルのC4 においてトリアゾール中間体を形成する段階と、さらに (d)前記トリアゾール基を変位させてシチジン類縁体を得る段階と、 を包含するプロセス。 26.コンホメーションが固定された炭素環式−4’,6’−シクロプロピル− 2’−デオキシピリミジンまたは炭素環式−4’,6’−シクロプロピル−2’ −デオキシプリンを調製する方法であって、 (a)請求項22または24に記載の炭素環式−4’,6’−シクロプロピル −プリン・リボヌクレオシドまたは炭素環式−4’,6’−シクロプロピル−ピ リミジンリボヌクレオシドを調製する段階と、 (b)前記段階(a)で得られる生成物のC−2’ヒドロキシル官能基に対す るラジカル誘導脱酸素によってデオキシヌクレオシド誘導体を形成する段階と、 を包含する方法。 27.次の式: [式中、Rはアルキル基、アリール基、アルキルアリール基、およびアロイル基 からなる群から選択される基を示す]で表される化合物。 28.請求項27に記載の化合物を調製する方法であって、次の各段階、 (a)次の式: [式中、Rはアルキル基、アリール基、アルキルアリール基、およびアロイル基 からなる群から選択される基を示す]で表される化合物を用意する段階と、 (b)段階(a)で得られる化合物をトリメチルアルミニウムと反応させて4 ’位と5’位にそれぞれtert−ブチロキシ置換基およびヒドロキシ置換基を 形成する段階と、 (c)段階(b)で得られる化合物をバルキーな試薬でシリル化して1’位の 水酸基を保護する段階と、 (d)5’位にO−(メチルチオ)チオカルボニロキシ基を形成する段階と、 (e)O−(メチルチオ)チオカルボニロキシ基を除去する段階と、 (f)1’位からシリル基を除去してアリルアルコールを形成する段階と、さ らに (g)前記アリルアルコールをシクロプロパン化して炭素環式アルコールを形 成する段階と、 を包含する方法。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マルケス、ヴィクター イー. アメリカ合衆国 20879 メリーランド州 ゲイサースブルグ ドゥーリトル スト リート 20020 (72)発明者 ロドリゲス、ジュアン ビー. アメリカ合衆国 20852 メリーランド州 ロックヴィル コングレッショナル レ ーン 261 アパートメント 305 (72)発明者 ニックラウス、マーク シー. アメリカ合衆国 21227 メリーランド州 エルクリッジ ダッケッツ レーン 6386 (72)発明者 バーチ、ジョセフ ジェイ.ジュニア. アメリカ合衆国 20814 メリーランド州 ビセスダ パークウッド ドライヴ 10110 (72)発明者 シッディキ、マクブール エイ. アメリカ合衆国 20852 メリーランド州 ロックヴィル エプシロン ドライヴ 7840

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.次の式: [式中、R1はアデニン、グアニン、シトシン、チミン、ウラシル、またはそれ らの誘導体を示し、R2およびR3は独立してHまたはOHを示す] で表される、コンホメーションが固定されたヌクレオシド類縁体。 2.ノーザン(N)型のコンホメーションで固定されている、請求項1に記載 のヌクレオシド類縁体。 3.R2=R3=Hである、請求項1に記載の化合物。 4.R2=OHで、R3=Hである、請求項1に記載の化合物。 5.R2=R3=OHである、請求項1に記載の化合物。 6.炭素環式−4’,6’−シクロプロピル−2’,3’−ジデオキシプリン である、請求項1に記載のヌクレオシド類縁体。 7.炭素環式−4’,6’−シクロプロピル−2’,3’−ジデオキシピリミ ジンである、請求項1に記載のヌクレオシド類縁体。 8.炭素環式−4’,6’−シクロプロピル−2’,3’−ジデオキシアデノ シン。 9.炭素環式−4’,6’−シクロプロピル−2’,3’−ジデオキシグアノ シン。 10.炭素環式−4’,6’−シクロプロピル−2’,3’−ジデオキシウリジ ン。 11.炭素環式−4’,6’−シクロプロピル−2’,3’−ジデオキシシチジ ン。 12.炭素環式−4’,6’−シクロプロピル−2’,3’−ジデオキシチミジ ン。 13.炭素環式−4’,6’−シクロプロピル−2’−デオキシプリンである、 請求項1に記載のヌクレオシド類縁体。 14.炭素環式−4’,6’−シクロプロピル−2’−デオキシピリミジンであ る、請求項1に記載のヌクレオシド類縁体。 15.炭素環式−4’,6’−シクロプロピル−プリン・リボヌクレオシドであ る、請求項1に記載のヌクレオシド類縁体。 16.炭素環式−4’,6’−シクロプロピル−ピリミジン・リボヌクレオシド である、請求項1に記載のヌクレオシド類縁体。 17.炭素環式−4’,6’−シクロプロピル−リボヌクレオシド5’−モノフ ォスフェート。 18.炭素環式−4’,6’−シクロプロピル−リボヌクレオシド5’−モノ− 、ジ−、またはトリ−フォスフェート。 19.請求項4または5に記載の一以上の化合物を含有するオリゴヌクレオチド 。 20.本質的に請求項4または5に記載の化合物から構成されるオリゴヌクレオ チド。 21.コンホメーションが固定されたプリンヌクレオシド類縁体を調製するため のプロセスであって、 (a)シクロプロパン化されたアリルアルコールを含有する炭素環式アルコー ルを提供する段階と、 (b)前記炭素環式アルコールを6−ハロプリンまたは2−アミノ−6−ハロ プリンで縮合させて縮合物[ここにおいて当該プリン誘導体はC1’−N9結合 を介して前記炭素環式アルコールに結合している]を形成する段階と、さらに (c)前記6−ハロプリン縮合物のハロ基をアミノ基で置換してアデノシン類 縁体を得るか、あるいは前記2−アミノ−6−ハロプリンのハロ基を水酸基で置 換してグアノシン類縁体を形成する段階と、を包含するプロセス。 22.前記炭素環式アルコールがジヒドロキシシクロプロパン化アリルアルコー ルであり、前記縮合物がプリンリボヌクレオシド類縁体を含有するものである、 請求項21のプロセス。 23.コンホメーションが固定されたピリミジンヌクレオシド類縁体を調製する ためのプロセスであって、 (a)シクロプロパン化されたアリルアルコールを含有する炭素環式アルコー ルを用意する段階と、 (b)前記炭素環式アルコールをN−3が保護されたチミンまたはN−3が保 護されたウラシルで縮合させて縮合物[ここにおいて当該チミン若しくはウラシ ルの誘導体はC1’−N1結合を介して前記炭素環式アルコールに結合している ]を形成する段階と、 を包含するプロセス。 24.前記炭素環式アルコールが保護されたジヒドロキシシクロプロパン化アリ ルアルコールであり、前記縮合物がピリミジンリボヌクレオシド類縁体を含有す るものである、請求項23に記載のプロセス。 25.コンホメーションが固定されたシチジンヌクレオシド類縁体を調製するた めのプロセスであって、 (a)請求項23に記載のコンホメーションが固定されたウラシルヌクレオシ ド類縁体を調製する段階と、 (b)前記ウラシル類縁体の水酸基を保護する段階と、 (c)前記段階(b)で得られる保護された類縁体を処理してウラシルのC4 においてトリアゾール中間体を形成する段階と、さらに (d)アミノ分解によって前記トリアゾール基を置換させてシチジン類縁体を 得る段階と、 を包含するプロセス。 26.コンホメーションが固定された炭素環式−4’,6’−シクロプロピル− 2’−デオキシピリミジンまたは炭素環式−4’,6’−シクロプロピル−2’ −デオキシプリンを調製する方法であって、 (a)請求項22または24に記載の炭素環式−4,6’−シクロプロピル− プリン・リボヌクレオシドまたは炭素環式−4’,6’−シクロプロピル−ピリ ミジンリボヌクレオシドを調製する段階と、 (b)前記段階(a)で得られる生成物のC−2’ヒドロキシル官能基に対す るラジカル誘導脱酸素によってデオキシヌクレオシド誘導体を形成する段階と、 を包含する方法。 27.次の式: [式中、Rはアルキル基、アリール基、アルキルアリール基、およびアロイル基 からなる群から選択される基を示す]で表される化合物。 28.請求項27に記載の化合物を調製する方法であって、 (a)次の式: [式中、Rはアルキル基、アリール基、アルキルアリール基、およびアロイル基 からなる群から選択される基を示す]で表される化合物を用意する段階と、 (b)段階(a)で得られる化合物をトリメチルアルミニウムと反応させて4 ’位と5’位にそれぞれtert−ブチロキシ置換基およびヒドロキシ置換基を 形成する段階と、 (c)段階(b)で得られる化合物をバルキーな試薬でシリル化して1’位の 水酸基を保護する段階と、 (d)5’位にO−(メチルチオ)チオカルボニロキシ基を形成する段階と、 (e)O−(メチルチオ)チオカルボニロキシ基を除去する段階と、 (f)1’位からシリル基を除去してアリルアルコールを形成する段階と、さ らに (g)前記アリルアルコールをシクロプロパン化して炭素環式アルコールを形 成する段階と、 を包含する方法。
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