JPWO2019172210A1 - がん特異的酵素活性を利用したプロドラッグ型抗がん剤 - Google Patents

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Abstract

【解決課題】プロドラッグ型抗がん剤として有望な新規化合物を提供すること。【解決手段】以下の一般式(I)で表される化合物又はその塩。

Description

本発明は、プロドラッグ型抗がん剤として有望な新規化合物、及び当該化合物を用いたプロドラッグ型抗がん剤、医薬組成物に関わる。
依然としてがん治療の重要な役割を担っているがん化学療法では、抗がん剤自体の組織・細胞・標的選択制が決して満足いくものではないため、薬効発現と同時に重篤な副作用を発現してしまうリスクが常に伴う。
これら抗がん剤をがん細胞で特異的に放出する手法の一つにプロドラッグ化が知られている。プロドラッグ化は、がん細胞内の酵素反応や化学反応により初めて活性体(抗がん剤)に変化するような構造修飾を薬剤に施すアプローチである。一方で、がん細胞特異的に亢進している酵素を同定することは難しく、複雑な構造を有した既存の抗がん剤に対する構造修飾が容易ではないことなどが問題として挙げられる。
本発明は、プロドラッグ型抗がん剤として有望な新規化合物を提供することを目的とする。
本発明者らの研究室では、疾患部位に特徴的な代謝反応特性を網羅的かつ非侵襲的に新鮮臨床検体上で評価可能な探索基盤技術を確立することを目指した研究を行っており、本発明者らは、これまでにヒト臨床検体から直接得られた疾患部位の代謝反応性に関する有用な情報を活用することで、プロドラッグ的アプローチによる特異性の高い治療薬の開発を効率的に行うことが可能ではないかと考えた。
また、本発明者らの研究グループでは、キノンメチド・ケミストリー(quinone methide chemistry)をベースとするアイディアに基づき、酵素反応によって蛍光を発すると共に細胞内チオール類へとタグ化されることで細胞から漏出しなくなる性質を持つSPiDERプローブを開発した(図1)。
ここで、本発明者らが本プローブの生細胞適用実験を行っている際に、プローブを高濃度で用いると顕著な細胞毒性が見られることが明らかとなった。毒性のメカニズムは明らかとなっていないが、細胞内グルタチオンといったチオール類が酵素反応に伴って生成するキノンメチド中間体によって消費され、細胞に酸化ストレスが与えられたためと考えている。
そこで、本発明者らは、上記のような現象を利用し、がん細胞特異的な酵素活性によって細胞選択的に強い傷害を与えることが可能ではないかと着想し、新規プロドラッグ型抗がん剤の開発を行った結果、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、
[1]以下の一般式(I)で表される化合物又はその塩。
(式中、
Xは、フッ素原子、エステル基(−OC(=O)−R’)、カーボネート基(−OCO−R’)、カーバメート基(−OCONH−R’)、リン酸およびそのエステル基(−OP(=O)(−OR’)(―OR’’)、及び硫酸およびそのエステル基(―OSO―OR’)からなる群から選択され、
ここで、R’、R’’は、各々独立に、置換又は無置換のアルキル基、又は、置換又は無置換のアリール基から選択され;
Yは、−NH−CO−L、−NH−L’又は−OL’であり、
ここで、Lは、アミノ酸の部分構造であり、
L’は、糖類又は糖類の部分構造、自己開裂型のリンカーを有する糖類、自己開裂型のリンカーを有するアミノ酸類又はペプチドであり;
及びRは、各々独立に、水素原子又は一価の置換基から選択され;
は、水素原子、又はベンゼン環上に存在する1〜4個の同一又は異なる一価の置換基を示す。)
[2]Lのアミノ酸の部分構造は、それが結合しているC=Oと一緒になって、アミノ酸、アミノ酸残基、ペプチド、アミノ酸の一部を構成している、[1]に記載の化合物又はその塩。
[3]L’の糖類の部分構造は、それが結合しているOと一緒になって、糖類、糖類の一部を構成している、[1]に記載の化合物又はその塩。
[4]一般式(I)中の−Yが、−C(R)(R)Xに対してベンゼン環のオルト位又はパラ位上で結合している、[1]〜[3]のいずれか1項に記載の化合物又はその塩。
[5]Yが、以下から選択される構造を有する、[1]〜[4]のいずれか1項に記載の化合物又はその塩。
[6]Xは、フッ素原子又はエステル基(−OCO−R’)である、[1]〜[5]のいずれか1項に記載の化合物又はその塩。
[7]R及びRは、各々独立に、水素原子又はフッ素原子から選択される、[1]〜[6]のいずれか1項に記載の化合物又はその塩。
[8]Rの一価の置換基が、アルキル基、アルコキシカルボニル基、ニトロ基、アミノ基、水酸基、アルキルアミノ基(−NHR’、−NHCOR’)、アルコキシ基(−OR’、−OCOR’)、ハロゲン原子、ボリル基、シアノ基からなる群から選択される(R’は、置換又は無置換のアルキル基、又は、置換又は無置換のアリール基である)、[1]〜[7]のいずれか1項に記載の化合物又はその塩。
[9]Rの一価の置換基が、アルキル基(例えば、メチル基)又はアルコキシカルボニル基(例えば、メトキシカルボニル基)である、[8]に記載の化合物又はその塩。
[10][1]〜[9]のいずれか1項に記載の化合物又はその医薬的に許容可能な塩を含む、プロドラッグ型抗がん剤。
[11][1]〜[9]のいずれか1項に記載の化合物又はその医薬的に許容可能な塩を含む、がん細胞特異的な酵素活性により細胞選択的に作用するプロドラッグ型抗がん剤。
[12]前記酵素が、ペプチダーゼ又はグリコシダーゼである、[11]に記載のプロドラッグ型抗がん剤。
を提供するものである。
本発明により、プロドラッグ型抗がん剤として有望な新規化合物を提供することができる。
SPiDERβ−Galプローブの蛍光発光の模式図。 本発明の新規プロドラッグ型抗がん剤の発現機構の模式図。 キノンメチド放出型プロドラッグ化合物の構造。 化合物1、2、3を、夫々、β−Gal、DPP−IV、GGTとin vitro反応させた生成物のLC−MS分析結果を示す。 化合物1のCCK−8アッセイの試験結果。 化合物2のCCK−8アッセイの試験結果。 化合物3のCCK−8アッセイの試験結果。 化合物3を用いたSHIN3細胞での細胞死観察に関する検討結果。 化合物3を用いた共培養条件下での細胞死観察に関する検討結果。 化合物3を用いたSHIN3細胞及びH226細胞における細胞増殖のフローサイトメトリー分析の結果を示す。 実施例で合成したアシル系脱離基を有する誘導体の構造式。 ベンジル位脱離基変換誘導体を用いた酵素認識能を確認した結果。 ベンジル位脱離基変換誘導体についてのCCK−8アッセイの結果。 実施例で合成した4位置換誘導体のCCK−8アッセイの結果。 実施例で合成した5位置換誘導体のCCK−8アッセイの結果。 腹膜播種モデルマウスに対するgGlu−FMA投与試験概要。 腸間膜上の腫瘍イメージング結果(上段:PBS投与マウス、下段:gGlu−FMA投与マウス)。
本明細書中において、「ハロゲン原子」とは、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子を意味する。
本明細書中において、「アルキル」は直鎖状、分枝鎖状、環状、又はそれらの組み合わせからなる脂肪族炭化水素基のいずれであってもよい。アルキル基の炭素数は特に限定されないが、例えば、炭素数1〜6個(C1〜6)、炭素数1〜10個(C1〜10)、炭素数1〜15個(C1〜15)、炭素数1〜20個(C1〜20)である。炭素数を指定した場合は、その数の範囲の炭素数を有する「アルキル」を意味する。例えば、C1〜8アルキルには、メチル、エチル、n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、イソペンチル、neo−ペンチル、n−ヘキシル、イソヘキシル、n−ヘプチル、n−オクチル等が含まれる。本明細書において、アルキル基は任意の置換基を1個以上有していてもよい。そのような置換基としては、例えば、アルコキシ基、ハロゲン原子、アミノ基、モノ若しくはジ置換アミノ基、置換シリル基、又はアシルなどを挙げることができるが、これらに限定されることはない。アルキル基が2個以上の置換基を有する場合には、それらは同一でも異なっていてもよい。アルキル部分を含む他の置換基(例えばアルコシ基、アリールアルキル基など)のアルキル部分についても同様である。
本明細書において、ある官能基について「置換されていてもよい」と定義されている場合には、置換基の種類、置換位置、及び置換基の個数は特に限定されず、2個以上の置換基を有する場合には、それらは同一でも異なっていてもよい。置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、水酸基、カルボキシル基、ハロゲン原子、スルホ基、アミノ基、アルコキシカルボニル基、オキソ基などを挙げることができるが、これらに限定されることはない。これらの置換基にはさらに置換基が存在していてもよい。このような例として、例えば、ハロゲン化アルキル基、ジアルキルアミノ基などを挙げることができるが、これらに限定されることはない。
本明細書中において、「アリール」は単環式又は縮合多環式の芳香族炭化水素基のいずれであってもよく、環構成原子としてヘテロ原子(例えば、酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子など)を1個以上含む芳香族複素環であってもよい。この場合、これを「ヘテロアリール」または「ヘテロ芳香族」と呼ぶ場合もある。アリールが単環および縮合環のいずれである場合も、すべての可能な位置で結合しうる。単環式のアリールの非限定的な例としては、フェニル基(Ph)、チエニル基(2−又は3−チエニル基)、ピリジル基、フリル基、チアゾリル基、オキサゾリル基、ピラゾリル基、2−ピラジニル基、ピリミジニル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ピリダジニル基、3−イソチアゾリル基、3−イソオキサゾリル基、1,2,4−オキサジアゾール−5−イル基又は1,2,4−オキサジアゾール−3−イル基等が挙げられる。縮合多環式のアリールの非限定的な例としては、1−ナフチル基、2−ナフチル基、1−インデニル基、2−インデニル基、2,3−ジヒドロインデン−1−イル基、2,3−ジヒドロインデン−2−イル基、2−アンスリル基、インダゾリル基、キノリル基、イソキノリル基、1,2−ジヒドロイソキノリル基、1,2,3,4−テトラヒドロイソキノリル基、インドリル基、イソインドリル基、フタラジニル基、キノキサリニル基、ベンゾフラニル基、2,3−ジヒドロベンゾフラン−1−イル基、2,3−ジヒドロベンゾフラン−2−イル基、2,3−ジヒドロベンゾチオフェン−1−イル基、2,3−ジヒドロベンゾチオフェン−2−イル基、ベンゾチアゾリル基、ベンズイミダゾリル基、フルオレニル基又はチオキサンテニル基等が挙げられる。本明細書において、アリール基はその環上に任意の置換基を1個以上有していてもよい。該置換基としては、例えば、アルコキシ基、ハロゲン原子、アミノ基、モノ若しくはジ置換アミノ基、置換シリル基、又はアシルなどを挙げることができるが、これらに限定されることはない。アリール基が2個以上の置換基を有する場合には、それらは同一でも異なっていてもよい。アリール部分を含む他の置換基(例えばアリールオキシ基やアリールアルキル基など)のアリール部分についても同様である。
本明細書中において、「アリールアルキル」は、上記アリールで置換されたアルキルを表す。アリールアルキルは、任意の置換基を1個以上有していてもよい。該置換基としては、例えば、アルコキシ基、ハロゲン原子、アミノ基、モノ若しくはジ置換アミノ基、置換シリル基、又はアシル基などを挙げることができるが、これらに限定されることはない。アシル基が2個以上の置換基を有する場合には、それらは同一でも異なっていてもよい。アリールアルキルの非限定的な例としては、ベンジル基、2−チエニルメチル基、3−チエニルメチル基、2−ピリジルメチル基、3−ピリジルメチル基、4−ピリジルメチル基、2−フリルメチル基、3−フリルメチル基、2−チアゾリルメチル基、4−チアゾリルメチル基、5−チアゾリルメチル基、2−オキサゾリルメチル基、4−オキサゾリルメチル基、5−オキサゾリルメチル基、1−ピラゾリルメチル基、3−ピラゾリルメチル基、4−ピラゾリルメチル基、2−ピラジニルメチル基、2−ピリミジニルメチル基、4−ピリミジニルメチル基、5−ピリミジニルメチル基、1−ピロリルメチル基、2−ピロリルメチル基、3−ピロリルメチル基、1−イミダゾリルメチル基、2−イミダゾリルメチル基、4−イミダゾリルメチル基、3−ピリダジニルメチル基、4−ピリダジニルメチル基、3−イソチアゾリルメチル基、3−イソオキサゾリルメチル基、1,2,4−オキサジアゾール−5−イルメチル基又は1,2,4−オキサジアゾール−3−イルメチル基等が挙げられる。
本明細書中において、「アルコキシ基」とは、前記アルキル基が酸素原子に結合した構造であり、例えば直鎖状、分枝状、環状又はそれらの組み合わせである飽和アルコキシ基が挙げられる。例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イソプロポキシ基、シクロプロポキシ基、n−ブトキシ基、イソブトキシ基、s−ブトキシ基、t−ブトキシ基、シクロブトキシ基、シクロプロピルメトキシ基、n−ペンチルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロプロピルエチルオキシ基、シクロブチルメチルオキシ基、n−ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、シクロプロピルプロピルオキシ基、シクロブチルエチルオキシ基又はシクロペンチルメチルオキシ基等が好適な例として挙げられる。
本明細書中において、「アルキレン」とは、直鎖状または分枝状の飽和炭化水素からなる二価の基であり、例えば、メチレン、1−メチルメチレン、1,1−ジメチルメチレン、エチレン、1−メチルエチレン、1−エチルエチレン、1,1−ジメチルエチレン、1,2−ジメチルエチレン、1,1−ジエチルエチレン、1,2−ジエチルエチレン、1−エチル−2−メチルエチレン、トリメチレン、1−メチルトリメチレン、2−メチルトリメチレン、1,1−ジメチルトリメチレン、1,2−ジメチルトリメチレン、2,2−ジメチルトリメチレン、1−エチルトリメチレン、2−エチルトリメチレン、1,1−ジエチルトリメチレン、1,2−ジエチルトリメチレン、2,2−ジエチルトリメチレン、2−エチル−2−メチルトリメチレン、テトラメチレン、1−メチルテトラメチレン、2−メチルテトラメチレン、1,1−ジメチルテトラメチレン、1,2−ジメチルテトラメチレン、2,2−ジメチルテトラメチレン、2,2−ジ−n−プロピルトリメチレン等が挙げられる。
1.一般式(I)で表される化合物又はその塩
本発明の1つの実施態様は、以下の一般式(I)で表される化合物又はその塩である。
即ち、本発明者らは、キノンメチド・ケミストリーをベースとする考えに基づき、前述した、酵素反応によって蛍光を発すると共に細胞内チオール類へとタグ化されることで細胞から漏出しなくなる性質を持つSPiDERプローブ等から得られた本発明者らの研究の知見を活用して、がん細胞に特異的な酵素活性によって活性化されてキノンメチドを放出する化合物を分子設計した結果、上記の一般式(I)で表される化合物ががん細胞特異的な酵素活性によって細胞選択的に強い傷害を与えることが可能であり、新規プロドラッグ型抗がん剤に有用であることを見出した(図2参照)。
ここで、一般式(I)において、Yは、酵素認識部位であり、がん細胞特異的な酵素活性によってその一部が切断されてキノンメチドの形成を誘起する部位である。
Yは酵素の種類に応じて選択することができる。プロドラッグ型抗がん剤の標的酵素がグリコシダーゼである場合は、Yは糖類に由来する基から選択され、標的酵素がペプチダーゼである場合は、Yはアミノ酸類に由来する基、アミノ酸類を含む基から選択される。
一般式(I)において、Yは、好ましくは、−NH−CO−L、−NH−L’又は−OL’である。
ここで、Lは、アミノ酸の部分構造である。Lのアミノ酸の部分構造とは、Lが結合しているC=Oと一緒になって、アミノ酸、アミノ酸残基、ペプチド、アミノ酸の一部を構成していることを意味する
本明細書において、「アミノ酸」は、アミノ基とカルボキシル基の両方を有する化合物であれば任意の化合物を用いることができ、天然及び非天然のものを含む。中性アミノ酸、塩基性アミノ酸、又は酸性アミノ酸のいずれであってもよく、それ自体が神経伝達物質などの伝達物質として機能するアミノ酸のほか、生理活性ペプチド(ジペプチド、トリペプチド、テトラペプチドのほか、オリゴペプチドを含む)やタンパク質などのポリペプチド化合物の構成成分であるアミノ酸を用いることができ、例えばαアミノ酸、βアミノ酸、γアミノ酸などであってもよい。アミノ酸としては、光学活性アミノ酸を用いることが好ましい。例えば、αアミノ酸についてはD−又はL−アミノ酸のいずれを用いてもよいが、生体において機能する光学活性アミノ酸を選択することが好ましい場合がある。
本明細書において、「アミノ酸残基」とは、アミノ酸のカルボキシル基からヒドロキシル基を除去した残りの部分構造に対応する構造をいう。
アミノ酸残基には、αアミノ酸の残基、βアミノ酸の残基、γアミノ酸の残基が含まれる。好ましいアミノ酸残基としては、GGT基質の「γ―グルタミル基」やDPP4基質のジペプチド「アミノ酸―プロリンからなるジペプチド」などが挙げられる。
L’は、糖類又は糖類の部分構造、自己開裂型のリンカーを有する糖類、自己開裂型のリンカーを有するアミノ酸類又はペプチドである。
L’の糖類の部分構造は、L’が結合しているOと一緒になって、糖類、糖類の一部を構成している。
糖類としては、β−D−グルコース、β−D−ガラクトース、β−L−ガラクトース、β−D−キシロース、α−D−マンノース、β−D−フコース、α−L−フコース、β−L−フコース、β−D−アラビノース、β−L−アラビノース、β−D−N−アセチルグルコサミン、β−D−N−アセチルガラクトサミン等が挙げられ、好ましくは、β−D−ガラクトースである。
自己開裂型のリンカーとは、自発的に切断・分解されるリンカーを意味し、例えば、カルバメート、ウレア、パラアミノベンジルオキシ基等が挙げられる。
本発明の1つの好ましい側面において、Yは、以下から選択される構造を有する。
一般式(I)において、Xは、Yの酵素認識部位ががん細胞特異的な酵素活性によってその一部が切断されることにより、ベンゼン環から脱離する脱離基として作用し、その結果、キノンメチドが形成される。
Xは、フッ素原子、エステル基(−OC(=O)−R’)、カーボネート基(−OCO−R’)、カーバメート基(−OCONH−R’)、リン酸およびそのエステル基(−OP(=O)(−OR’)(―OR’’)、及び硫酸およびそのエステル基(―OSO―OR’)からなる群から選択される。
ここで、R’、R’’は、各々独立に、置換又は無置換のアルキル基、又は、置換又は無置換のアリール基から選択さる。
Xとしては、フッ素原子又はエステル基(−OCO−R’)が好ましい。理論に拘束されることを意図するものではないが、Xがフッ素原子又はエステル基(−OCO−R’)である場合は、Yが切断されると速やかにキノンメチドが形成される。
及びRは、各々独立に、水素原子又は一価の置換基から選択される。一価の置換基としては、ハロゲン原子、炭素数1以上のアルキル基(例えば、炭素数1〜6程度のアルキル基)である。
及びRは、好ましくは、各々独立に、水素原子又はフッ素原子から選択される。
一般式(I)中の−Yは、−C(R)(R)Xに対してベンゼン環のオルト位又はパラ位上で結合していることが好ましい。−Yと−C(R)(R)Xがベンゼン環上でこのような位置関係にあると、Yが切断された際にキノンメチド構造を形成可能である。
は、水素原子、又はベンゼン環上に存在する1〜4個の同一又は異なる一価の置換基を示す。
の一価の置換基としては、炭素数1以上のアルキル基(例えば、炭素数1〜6程度のアルキル基)、アルコキシカルボニル基、ニトロ基、アミノ基、水酸基、アルキルアミノ基(−NHR’、−NHCOR’)、アルコキシ基(−OR’、−OCOR’)、ハロゲン原子、ボリル基、シアノ基からなる群から選択される。ここで、R’は、置換又は無置換のアルキル基、又は、置換又は無置換のアリール基である。
の一価の置換基としては、好ましくは、炭素数1以上のアルキル基(例えば、炭素数1〜6程度のアルキル基(例えば、メチル基))である。理論に拘束されることを意図するものではにが、アルキル基は電子供与性を向上させ殺細胞活性を向上させることができる。
の位置としては、−C(R)(R)Xのパラ位にあたる5位、または、メタ位にあたる4位が好ましい。
また、一般式(I)で表される化合物は、特に断らない限り、その互変異性体、幾何異性体(例えば、E体、Z体など)、鏡像異性体等の立体異性体も含まれる。すなわち、一般式(I)で表される化合物中に、1個又は2個以上の不斉炭素が含まれる場合、不斉炭素の立体化学については、それぞれ独立して(R)体又は(S)体のいずれかをとることができ、該誘導体の鏡像異性体又はジアステレオ異性体などの立体異性体として存在することがある。従って、本発明の微小管重合阻害剤の有効成分としては、純粋な形態の任意の立体異性体、立体異性体の任意の混合物、ラセミ体などを用いることが可能であり、いずれも本発明の範囲に包含される。
一般式(I)で表される化合物又はその塩の非限定的例を以下に示す。
2.プロドラッグ型抗がん剤
本発明のもう1つの実施態様は、一般式(I)の化合物又はその医薬的に許容可能な塩を含む、プロドラッグ型抗がん剤である(以下「本発明のプロドラッグ型抗がん剤」ともいう)。
また、本発明のもう1つの実施態様は、一般式(I)の化合物又はその医薬的に許容可能な塩を含む、がん細胞特異的な酵素活性により細胞選択的に作用するプロドラッグ型抗がん剤である。
がん細胞特異的な酵素としては、ペプチダーゼ又はグリコシダーゼである。
ペプチダーゼとしては、ペプチダーゼが、γ-グルタミルトランスペプチダーゼ(GGT)、ジペプチジルペプチダーゼIV(DPP−IV)、カルパインが挙げられる。
グリコシダーゼとしては、β-ガラクトシダーゼ、β-グルコシダーゼ、α-マンノシダーゼ、α−L−フコシダーゼ、β−ヘキソサミニダーゼ、β−N−アセチルガラクトサミニダーゼ等が挙げられる。
また、本発明のもう1つの実施態様は、一般式(I)の化合物又はその医薬的に許容可能な塩を含む、乳がん、食道がん、肺がん、頭頚部癌、口腔癌、肝臓癌等の癌を治療又は予防するための医薬組成物である(以下「本発明の医薬組成物」ともいう)。
また、本発明のもう1つの実施態様は、哺乳動物、特にヒトにおける乳がん、食道がん、肺がん、頭頚部癌、口腔癌、肝臓癌等の癌の治療方法であって、そのような治療を必要とする哺乳動物に、有効量の一般式(I)の本発明の化合物又はその医薬的に許容される塩、或いは、一般式(I)で表される化合物又はその医薬的に許容される塩を含む医薬組成物を投与する方法である。
本発明のプロドラッグ型抗がん剤又は医薬組成物は、一般式(I)で表される化合物のみならず、その塩又はそれらの溶媒和物若しくは水和物を含むものであってもよい。塩としては、医薬的に許容される塩であれば特に限定されないが、例えば、塩基付加塩、酸付加塩、アミノ酸塩などを挙げることができる。塩基付加塩としては、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩などのアルカリ土類金属塩、アンモニウム塩、又はトリエチルアミン塩、ピペリジン塩、モルホリン塩などの有機アミン塩を挙げることができ、酸付加塩としては、例えば、塩酸塩、臭化水素酸塩、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩などの鉱酸塩;メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、酢酸、プロピオン酸塩、酒石酸、フマル酸、マレイン酸、リンゴ酸、シュウ酸、コハク酸、クエン酸、安息香酸、マンデル酸、ケイ皮酸、乳酸、グリコール酸、グルクロン酸、アスコルビン酸、ニコチン酸、サリチル酸などの有機酸塩を挙げることができる。アミノ酸塩としてはグリシン塩、アスパラギン酸塩、グルタミン酸塩などを例示することができる。また、アルミニウム塩等の金属塩であってもよい。
溶媒和物を形成する溶媒の種類は特に限定されないが、例えば、エタノール、アセトン、イソプロパノールなどの溶媒を例示することができる。
本発明のプロドラッグ型抗がん剤により治療又は予防され得る疾患としては、幅広いがん種、特に乳癌、食道癌、肺癌、頭頚部癌、口腔癌、肝臓癌などには大きな効果が期待できる。
本発明のプロドラッグ型抗がん剤又は医薬組成物は、有効成分である一般式(I)で表される化合物又はその医薬的に許容される塩、水和物、若しくは溶媒和物自体を投与してもよいが、一般的には、有効成分である上記物質と1又は2以上の製剤用添加物とを含む医薬組成物の形態で投与することが望ましい。医薬組成物におけるような用語「組成物」は、活性成分と、担体を構成する不活性成分(医薬的に許容される賦形剤)とを含む生成物ばかりでなく、任意の2つ以上の成分の会合、複合体化もしくは凝集の結果として、または1つ以上の成分の解離の結果として、または1つ以上の成分の別のタイプの反応もしくは相互作用の結果として、直接もしくは間接的に生ずる任意の生成物も包含する。
本発明のプロドラッグ型抗がん剤又は医薬組成物の有効成分としては、上記化合物の2種以上を組み合わせて用いることができる。
また、本発明のプロドラッグ型抗がん剤又は医薬組成物は、有効成分である一般式(I)で表される化合物又はその医薬的に許容される塩、水和物、若しくは溶媒和物と、既存の抗癌剤と併用した組み合わせ医薬とすることも可能である。既存の抗癌剤としては、当該技術分野において公知のものを用いることができるが、例えば、メトトレキサート、ドキソルビシン、シスプラチン等を挙げることができる。
本発明のプロドラッグ型抗がん剤又は医薬組成物の種類は特に限定されず、剤型としては、錠剤、カプセル剤、顆粒剤、散剤、シロップ剤、懸濁剤、座剤、軟膏、クリーム剤、ゲル剤、貼付剤、吸入剤、注射剤等が挙げられる。これらの製剤は常法に従って調製される。なお、液体製剤にあっては、用時、水又は他の適当な溶媒に溶解又は懸濁する形であってもよい。また錠剤、顆粒剤は周知の方法でコーティングしてもよい。注射剤の場合には、本発明の化合物を水に溶解させて調製されるが、必要に応じて生理食塩水あるいはブドウ糖溶液に溶解させてもよく、また緩衝剤や保存剤を添加してもよい。経口投与用又は非経口投与用の任意の製剤形態で提供される。例えば、顆粒剤、細粒剤、散剤、硬カプセル剤、軟カプセル剤、シロップ剤、乳剤、懸濁剤又は液剤等の形態の経口投与用医薬組成物、静脈内投与用、筋肉内投与用、若しくは皮下投与用などの注射剤、点滴剤、経皮吸収剤、経粘膜吸収剤、点鼻剤、吸入剤、坐剤などの形態の非経口投与用医薬組成物として調製することができる。注射剤や点滴剤などは、凍結乾燥形態などの粉末状の剤形として調製し、用時に生理食塩水などの適宜の水性媒体に溶解して用いることもできる。また、高分子などで被覆した徐放製剤を脳内に直接投与することも可能である。
本発明のプロドラッグ型抗がん剤又は医薬組成物の製造に用いられる製剤用添加物の種類、有効成分に対する製剤用添加物の割合、又は医薬組成物の製造方法は、組成物の形態に応じて当業者が適宜選択することが可能である。製剤用添加物としては無機又は有機物質あるいは固体又は液体の物質を用いることができ、一般的には、有効成分重量に対して1重量%から90重量%の間で配合することができる。具体的には、その様な物質の例として乳糖、ブドウ糖、マンニット、デキストリン、シクロデキストリン、デンプン、蔗糖、メタケイ酸アルミン酸マグネシウム、合成ケイ酸アルミニウム、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ヒドロキシプロピルデンプン、カルボキシメチルセルロースカルシウム、イオン交換樹脂、メチルセルロース、ゼラチン、アラビアゴム、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、軽質無水ケイ酸、ステアリン酸マグネシウム、タルク、トラガント、ベントナイト、ビーガム、酸化チタン、ソルビタン脂肪酸エステル、ラウリル硫酸ナトリウム、グリセリン、脂肪酸グリセリンエステル、精製ラノリン、グリセロゼラチン、ポリソルベート、マクロゴール、植物油、ロウ、流動パラフィン、白色ワセリン、フルオロカーボン、非イオン性界面活性剤、プロピレングルコール、水等が挙げられる。
経口投与用の固形製剤を製造するには、有効成分と賦形剤成分例えば乳糖、澱粉、結晶セルロース、乳酸カルシウム、無水ケイ酸などと混合して散剤とするか、さらに必要に応じて白糖、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルピロリドンなどの結合剤、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースカルシウムなどの崩壊剤などを加えて湿式又は乾式造粒して顆粒剤とする。錠剤を製造するには、これらの散剤及び顆粒剤をそのまま或いはステアリン酸マグネシウム、タルクなどの滑沢剤を加えて打錠すればよい。これらの顆粒又は錠剤はヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート、メタクリル酸−メタクリル酸メチルポリマーなどの腸溶剤基剤で被覆して腸溶剤製剤あるいはエチルセルロース、カルナウバロウ、硬化油などで被覆して持続性製剤とすることもできる。また、カプセル剤を製造するには、散剤又は顆粒剤を硬カプセルに充填するか、有効成分をそのまま或いはグリセリン、ポリエチレングリコール、ゴマ油、オリーブ油などに溶解した後ゼラチン膜で被覆し軟カプセルとすることができる。
注射剤を製造するには、有効成分を必要に応じて塩酸、水酸化ナトリウム、乳糖、乳酸、ナトリウム、リン酸一水素ナトリウム、リン酸二水素ナトリウムなどのpH調整剤、塩化ナトリウム、ブドウ糖などの等張化剤と共に注射用蒸留水に溶解し、無菌濾過してアンプルに充填するか、更にマンニトール、デキストリン、シクロデキストリン、ゼラチンなどを加えて真空凍結乾燥し、用事溶解型の注射剤としてもよい。また、有効成分にレチシン、ポリソルベート80、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油などを加えて水中で乳化せしめ注射剤用乳剤とすることもできる。
本発明のプロドラッグ型抗がん剤又は医薬組成物の投与量及び投与回数は特に限定されず、治療対象疾患の悪化・進展の防止及び/又は治療の目的、疾患の種類、患者の体重や年齢、疾患の重篤度などの条件に応じて、医師の判断により適宜選択することが可能である。一般的には、経口投与における成人一日あたりの投与量は0.01〜1000mg(有効成分重量)程度であり、一日1回又は数回に分けて、或いは数日ごとに投与することができる。注射剤として用いる場合には、成人に対して一日量0.001〜100mg(有効成分重量)を連続投与又は間欠投与することが望ましい。
一般式(I)で表される化合物の製造方法は特に限定されないが、一般式(I)に包含される化合物のうち代表的化合物についての合成方法を本明細書の実施例に具体的に示した。当業者は本明細書の実施例及び下記のスキームを参照しつつ、必要に応じて出発原料、反応試薬、反応条件などを適宜改変ないし修飾することにより、式(I)に包含される化合物を製造することができる。
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
1.キノンメチド放出型プロドラッグ化合物の合成
まず図3に示すように、3種類の酵素(β−Gal、DPP−IV、GGT)の酵素認識部位、脱離基にフッ素を有した単環式の化合物を以下の手順で合成した。
[合成実施例1]
本発明の化合物1(β−Gal−FMP)を以下のスキーム1により合成した。
スキーム1
(1)化合物1の合成
2−(((tert−ブチルジメチルシリル)オキシ)メチル)フェノール(301mg、1.26mmol)と炭酸セシウム(4.11g、12.6mmol)を脱水DMF(7mL)に溶解させ、アルゴン雰囲気下0℃で5分間攪拌した。(2R,3S,4S,5R,6R)−2−(アセトキシメチル)−6−ブロモテトラヒドロ−2H−ピラン−3,4,5−トリチル トリアセテート(4.51g、11.0mmol)を加え、0℃で5時間攪拌した。反応終了を確認し、飽和塩化アンモニウム水溶液を加え、酢酸エチルで2回抽出を行った。酢酸エチル層は飽和炭酸水素ナトリウム水溶液と食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させたのち濃縮を行った。残渣はシリカゲルクロマトグラフィー(34gシリカゲル,20%→40% 酢酸エチル/ヘキサン)による生成を行い、無色液体の目的物を得た(626.8 mg,87%)。
H NMR(CDCl,400MHz):δ7.50(d,1H,J=8.0Hz),7.20(dd,1H,J=8.0Hz,J=7.3Hz),7.08(dd,1H,J=7.8Hz,J=7.3Hz),7.00(d,1H,J=7.8Hz),5.47−5.43(m,2H),5.13(dd,1H,J=11Hz,J=3.7Hz),5.08(d,1H,J=8.2Hz),4.75(d,1H,Jgem=15Hz),4.62(d,1H,Jgem=15Hz),4.22−4.09(m,3H),2.16(s,3H,OCOCH),2.04(s,3H,OCOCH),2.03(s3H,OCOCH),1.98(s,3H,OCOCH),0.96(s,9H,Si(CH),0.12(s,6H,Si(CH).
(2)化合物2の合成
化合物1(76.7mg、0.135mmol)を脱水ジクロロメタン(5mL)に溶解させ、−78℃に冷却した。TBAF(ca.1mol/L in THF、39μL、0.135mmol)を加え、−78℃で1時間攪拌した。続いて、Deoxo−Flour(登録商標)(132μL、0.675mmol)を加え、さらに1時間攪拌した。反応終了を確認し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加え、ジクロロメタンで2回抽出を行った。酢酸エチル層は水と食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させたのち濃縮を行った。残渣はシリカゲルクロマトグラフィー(34gシリカゲル、20%→40%酢酸エチル/ヘキサン)による生成を行い、薄黄色液体の目的物を得た(29.7mg、48%)。
H NMR(CDCl,400MHz):δ7.38(d,1H,J=7.8Hz), 7.32(dd,1H,J=7.8Hz,J=7.8Hz),7.10(dd,1H,J=8.2Hz,J=7.8Hz),7.07(d,1H,J=8.2Hz),5.54(dd,1H,J=11Hz,J=7.8Hz),5.47(dd,1H,JHBn−F=48Hz,Jgem=11Hz),5.46(d,1H,J=2.7Hz),5.23(dd,1H,JHBn−F=48Hz,Jgem=11Hz),5.11(dd,1H,J=11Hz,J=3.7Hz),5.03(d,1H,J=7.8Hz),4.25(dd, 1H,J=11Hz,J=6.9Hz),4.15(dd,1H,J=11Hz,J=6.0Hz),4.08(dd,1H,J=6.9Hz,J=6.0Hz),2.18(s,3H,OCOCH),2.06(s,3H,OCOCH),2.06(s,3H,OCOCH),2.01(s,3H,OCOCH).
(3)化合物3の合成
化合物2(29.7mg、0.0650mmol)を脱水メタノール(5mL)に溶解させ、0℃に冷却した。28%NaOMe/MeOH(50μL)を加え、−78℃で12時間攪拌した。反応終了を確認し、Amberlite IR120(登録商標)で中和を行い、ろ過、濃縮を行った。残渣は逆相HPLC(0%→100%アセトニトリル/水)による生成を行い、白色固体の目的物を得た(2.25mg,12%)。
H NMR(CDOD,400MHz):δ7.35(d,1H,Ha,JHa−Hb=7.3Hz),7.29(dd,1H,Hc,JHc−Hd=8.2Hz,JHc−Hb=7.3Hz),7.21(d,1H,Hd,JHd−Hc=8.2Hz),7.03(dd,1H,Hb,JHb−Ha=JHb−Hc=7.3Hz),5.51(d,2H,HBn,JHBn−F=48Hz),4.85(d,1H,H1,JH1−H2=7.8Hz),3.88(d,1H,H4,JH4−H3=3.7Hz),3.79(dd,1H,H2,JH2−H3=9.6Hz,JH2−H1=7.8Hz),3.78−3.70(m,2H,H6,6‘),3.65(dd,1H,H5,JH5−H6=6.9Hz,JH5−H6’=5.0Hz),3.55(dd,1H,H3,JH3−H2=9.6Hz,JH3−H4=3.7Hz);HRMS 311.08976(M+Na).
[合成実施例2]
本発明の化合物2(GP−FMA)を以下のスキーム2により合成した。
スキーム2
(1)化合物4の合成
tert−ブチル(S)−(2−(2−((2−(((tert−ブチルジメチルシリル)オキシ)メチル)フェニル)カルバモイル7)ピロリジン−1−イル)−2−オキソエチル)カルバメート(86.4mg、0.176mmol)を脱水DMF(2mL)に溶解させ、0℃に冷却した。HATU(206mg、0.532mmol)とDIPEA(183μL、1.06mmol)を加え、0℃で5分間攪拌した。続いて、脱水DMF(1mL)に溶解させた2−(tert−ブチルジメチルシリル)オキシ)メチル)アニリン(101mg、0.425mmol)を加え、室温まで昇温し、さらに12時間攪拌した。反応終了を確認し、水を加え、酢酸エチルで2回抽出を行った。酢酸エチル層は水と飽和炭酸水素ナトリウム水溶液と食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させたのち濃縮を行った。残渣はシリカゲルクロマトグラフィー(34gシリカゲル,40%→50%酢酸エチル/ヘキサン)による生成を行い、白色固体の目的物を得た(88.1mg、51%)。
H NMR(CDOD,400MHz):δ7.44−7.41(m,2H),7.28−7.18(m,2H),4.75(d,1H,HBn,Jgem=14Hz),4.70(d,1H,HBn‘,Jgem=14Hz),4.53(dd,1H,J=8.5Hz,J=2.7Hz),3.95(d,1H,Jgem=17Hz),3.88(d,1H,Jgem=17Hz),3.71−3.56(m,2H),2.17−1.91(m,3H),1.41(s,9H,NHCOO(CH)3),0.91(s,9H,Si(CH),0.09(s,6H,Si(CH).
(2)化合物5の合成
化合物4(96.5mg、0.354mmol)を脱水THF(5mL)に溶解させ、TBAF(ca.1mol/L in THF、879μL、0.879mmol)を加え、室温で1時間攪拌した。反応終了を確認し、反応液の濃縮を行った。残渣はシリカゲルクロマトグラフィー(14gシリカゲル、0%→7%メタノール/ジクロロメタン)による生成を行い、無色液体の目的物を得た(63.9mg、96%)。
H NMR(CDOD,400MHz):δ7.70(d,1H,J=7.8Hz),7.30(d,1H,J=7.8Hz),7.25(ddd,1H,J=7.8Hz,J=7.8Hz,J=1.4Hz),7.13(ddd,1H,J=7.8Hz,J=7.8Hz,J=1.4Hz),4.61(dd,1H,HBn,Jgem=14Hz,J=4.1Hz),4.57(dd,1H,HBn,Jgem=14Hz,J=4.1Hz),4.55(dd,1H,J=8.5Hz,J=3.7Hz),3.94(s,2H),3.73−3.55(m,2H),2.30−2.12(m,2H),2.10−2.03(m,2H),1.43(s,9H,NHCOO(CH).
(3)化合物6の合成
化合物5(63.9mg、0.169mmol)を脱水ジクロロメタン(2mL)に溶解させ、0℃に冷却した。Deoxo−Flour(登録商標)(166μL、0.847mmol)を加え、室温で1時間攪拌した。反応終了を確認し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加え、酢酸エチルで2回抽出を行った。酢酸エチル層は水と飽和炭酸水素ナトリウム水溶液と食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させたのち濃縮を行った。残渣はシリカゲルクロマトグラフィー(34gシリカゲル、50%→70%酢酸エチル/ヘキサン)による生成を行い、薄黄色液体の目的物を得た(22.9mg、36%)。
H NMR(CDCl,400MHz):δ8.93(brs,1H,−CONH−),7.95(d,1H,J=7.8Hz),7.36(dd,1H,J=7.8Hz,J=7.8Hz),7.29(d,1H,J=7.3Hz),7.13(dd,1H,J=7.8Hz,J=7.3Hz),5.41(brs,1H,−OCONH−),5.39(d,2H,HBn,JHBn−F=48Hz),4.76(d,1H,J=6.9Hz),4.03(dd,1H,Jgem=17Hz,J=5.0Hz),3.93(dd,1H,Jgem=17Hz,J=4.6Hz),3.60−3.54(m,1H),3.49−3.40(m,1H),2.22−2.11(m,1H),2.11−2.02(m,1H),2.01−1.90(m,1H),1.44(s,9H,NHCOO(CH).
(4)化合物7の合成
化合物6(22.9mg、0.0604mmol)を酢酸エチル(1mL)に溶解させ、4M.塩酸/酢酸エチル(2mL)を加え、室温で12時間攪拌した。反応終了を確認し、反応液の濃縮を行った。残渣は逆相HPLC(0.1%酢酸,0%→100%アセトニトリル/水)による生成を行い、白色固体の目的物を得た(5.7mg、30%)。
H NMR(CDOD,400MHz):δ7.46(d,1H,Ha,JHa−Hb=7.3Hz),7.41−7.27(m,3H,Hb,Hc,Hd),5.38(ddd,2H,HBn,JHBn−F=48Hz,JHBn‘−F=34Hz,Jgem=11Hz),4.61(dd,1H,Hα2,Jα2-β2=8.2Hz,Jα2-β2’=3.7Hz),3.88(d,2H,Hα1,Jgem=4.1Hz),3.68−3.52(m,2H,Hδ),2.39−2.28(m,1H,Hβ2),2.17−1.97(m,3H,Hβ2,Hγ2);13C NMR(CDOD,100MHz):δ172.1,164.8,128.9,128.1,126.6,125.9,60.6,46.4,40.2,29.5,24.5; HRMS 280.14657(M+H).
[合成実施例3]
本発明の化合物3(gGlu−FMA)を以下のスキーム3により合成した。
スキーム3
(1)化合物8の合成
(S)−5−(tert−ブトキシ)−4−((tert−ブトキシカルボニル)アミノ)−5−オキソペンタン酸(1.26g、4.17mmol)を脱水DMF(15mL)に溶解させ、0℃に冷却した。HATU(2.42g、6.25mmol)とDIPEA(2.16mL、12.5mmol)を加え、0℃で5分間攪拌した。続いて、脱水DMF(5mL)に溶解させた2−(tert−ブチルジメチルシリル)オキシ)メチル)アニリン(1.19g、5.00mmol)を加え、室温まで昇温し、さらに12時間攪拌した。反応終了を確認し、水を加え、酢酸エチルで2回抽出を行った。酢酸エチル層は水と飽和炭酸水素ナトリウム水溶液と食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させたのち濃縮を行った。残渣はシリカゲルクロマトグラフィー(34gシリカゲル、10%→30%酢酸エチル/ヘキサン)による生成を行い、黄色液体の目的物を得た(2.18g,定量的)。
H NMR(CDCl,400MHz):δ8.88(brs,1H,−CONH−),8.15(d,1H,J=8.2Hz),7.29(dd,1H,J=8.2Hz,J=7.3Hz),7.10(d,1H,J=6.9Hz),7.13(dd,1H,J=7.3Hz,J=6.9Hz),5.20(brd,1H,−OCONH−,J=7.8Hz),4.75(d,1H,HBn,Jgem=13Hz),4.71(d,1H,HBn‘,Jgem=13Hz),4.27−4.15(m,1H),2.52−2.34(m,2H),2.32−2.20(m,1H),2.07−1.95(m,1H),1.46(s,9H,COO(CH),1.42(s,9H,NHCOO(CH),0.90(s,9H,Si(CH),0.07(s,6H,Si(CH).
(2)化合物9の合成
化合物8(2.18g、4.17mmol)を脱水THF(10mL)に溶解させ、TBAF(ca.1mol/L in THF、10mL、10mmol)を加え、室温で2時間攪拌した。反応終了を確認し、反応液の濃縮を行った。残渣はシリカゲルクロマトグラフィー(34gシリカゲル、20%→80%酢酸エチル/ヘキサン)による生成を行い、白色固体の目的物を得た(943mg、54%)。
H NMR(CDCl,400MHz):δ 8.69(brs,1H,−CONH−),7.91(d,1H,J=7.3Hz),7.29(dd,1H,J=7.8Hz,J=7.3Hz),7.23(d,1H,J=7.3Hz),7.09(dd,1H,J=7.8Hz,J=6.3Hz),4.66(m,2H,HBn),4.22−4.11(m,1H),2.80(brs,1H,−CHOH),2.51−2.35(m,2H),2.29−2.16(m,1H),1.97−1.85(m,1H),1.44(s,9H,COO(CH),1.40(s,9H,NHCOO(CH).
(3)化合物10の合成
化合物9(215mg、0.527mmol)を脱水ジクロロメタン(10mL)に溶解させ、0℃に冷却した。Deoxo−Flour(登録商標)(514μL、2.64mmol)を加え、室温で12時間攪拌した。反応終了を確認し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加え、酢酸エチルで2回抽出を行った。酢酸エチル層は飽和炭酸水素ナトリウム水溶液と食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させたのち濃縮を行った。残渣はシリカゲルクロマトグラフィー(34gシリカゲル、20%→30%酢酸エチル/ヘキサン)による生成を行い、薄黄色液体の目的物を得た(151.8mg、70%)。
H NMR(CDCl,40MHz):δ8.04(brs,1H,−CONH−),7.84(d,1H,J=8.2Hz),7.37(dd,1H,J=8.2Hz,J=7.3Hz),7.33(d,1H,J=6.9Hz),7.17(dd,1H,J=7.3Hz,J=6.9Hz),5.43(d,2H,HBn,JHBn−F=48Hz,Jgem=11Hz),4.22−4.11(m,1H),2.80(brs,1H,−CHOH),2.51−2.35(m,2H),2.29−2.16(m,1H),1.97−1.85(m,1H),1.44(s,9H,COO(CH),1.40(s,9H,NHCOO(CH).
(4)化合物11の合成
化合物10(70.3mg、0.171mmol)を酢酸エチル(2mL)に溶解させ、4M.塩酸/酢酸エチル(2mL)を加え、室温で12時間攪拌した。反応終了を確認し、反応液の濃縮を行った。残渣は逆相HPLC(0.1%酢酸、0%→100%アセトニトリル/水)による生成を行い、白色固体の目的物を得た(28.9mg、58%)。
H NMR(CDCl,400MHz):δ7.49(d,1H,Ha,JHa−Hb=7.8Hz),7.43(dd,1H,Hc,JHc−Hb=JHc−Hd=7.8Hz),7.36(dd,1H,Hb,JHb−Ha=JHb−Hc=7.8Hz),7.29(d,1H,Hd,JHd−Hc=7.8Hz),5.35(d,2H,HBn,JHBn−F=48Hz),3.80−3.77(m,1H,Hα),2.67−2.56(m,2H,Hγ),2.20−2.15(m,2H,Hβ);13C NMR(DO,100MHz):δ174.7,173.8,134.3,132.0,130.4,130.0,128.1,127.5,82.9,81.3,54.1,31.6,26.3;HRMS 255.11370(M+H).
[実施例1]
次に、合成した3種の化合物と精製酵素を用いて酵素反応を以下の条件で行った。
化合物終濃度:100μM
酵素終濃度:4nM(β−Gal)、8.5μg/mL(DPP−IV)、10U/mL(GGT)
反応温度:37℃
(1)β−ガラクトシダーゼを用いた酵素反応
機種:ACQUITY UPLC(Waters社製)
カラム:Poroshell 120、4.6×100mm(Agilent社製)
移動相A:水(0.01Mギ酸アンモニウム)
移動相B:80%アセトニトリル/水(0.01Mギ酸アンモニウム)
グラジエント:A/B:95/5→5/95、5分
(2)DPP−IVおよびGGTを用いた酵素反応
機種:1260 Infinity(Agilent社製)
カラム:Poroshell 120、4.6×100mm(Agilent社製)
移動相A:水(0.01Mギ酸アンモニウム)
移動相B:80%アセトニトリル/水(0.01Mギ酸アンモニウム)
グラジエント:A/B:95/5→50/50、20分
結果を図4に示す。
化合物1〜3は、β−Gal、DPP−IV、GGTによってそれぞれ切断され、キノンメチドがHOと反応した2−ヒドロキシベンジルアルコール(β−Gal)あるいは2−アミノベンジルアルコール(DPP−IV、GGT)が反応生成物として確認された。
GGTについては、阻害剤を入れた実験も行ったが、GGT阻害剤であるGGsTop(登録商標)を100μMの濃度で添加するとモデル化合物の酵素反応が阻害されることを確認した。
[実施例2]
酵素高発現/低発現細胞を用いたin vitro薬効試験
次に、化合物1〜3を酵素高発現/低発現細胞に投与した時、それらがプロドラッグとして機能することで細胞生存率を変化させることが可能であるか検証した。薬効試験は、一般的な比色定量法であるCCK−8アッセイ(生細胞内の脱水素酵素活性を、無色のWST−8から橙色のホルマザンへの還元という形で定量する方法)を用いて生細胞数を定量することで行った。以下にCCK−8アッセイの評価方法を記載する。
(1)使用した培養細胞
β−ガラクトシダーゼ活性化プロドラッグの評価は、HEK/lacZ細胞(ヒト腎細胞由来細胞、β−Gal高発現)とHEK293細胞(ヒト腎細胞由来細胞、β−Gal低発現)を用いて行った。DPP−IV活性化プロドラッグの評価は、H226細胞(ヒト肺扁平上皮がん細胞、DPP−IV高発現)とH460細胞(ヒト非小細胞性上皮性肺がん細胞、DPP−IV低発現)を用いて行った。GGT活性化プロドラッグの評価は、SHIN3細胞(ヒト卵巣がん細胞、GGT高発現)とH226細胞(ヒト肺扁平上皮がん細胞、GGT低発現)を用いて行った。
(2)評価方法
各種細胞を96ウェルプレートに播種し(細胞密度:1.0×10/well)、一晩インキュベーションした。新鮮な培地に交換し、合成した誘導体を添加した(最終濃度1〜50μM、0.5%DMSO、n=3)。さらに細胞を24時間培養した後、Cell counting Kit−8(10μL/well、プロメガ社製)を添加し、2.5時間後、プレートリーダーにより450nmの吸光度を測定し、生存細胞数の定量を行った。
CCK−8アッセイの結果を図5〜7に示す。
まず、β−galactosidase用の化合物1(β−Gal−FMP)を高発現細胞(HEK/lacZ)および低発現細胞(HEK293)に投与し、24時間後に生存率を算出した。その結果、50μMという高濃度で投与しても両細胞の生存率は全く低下せず、有意な差も観測されなかった(図5)。β−galactosidaseでの結果とは対照的に、アミノペプチダーゼであるDPP−IVおよびGGTの化合物2、3(GP−FMA、gGlu−FMA)を用いた場合には、酵素高発現/低発現細胞間で細胞生存率の変化が観測された(図6、7)。この結果から、(i)DPP−IVやGGT(細胞膜)とβ−galactosidase(細胞質)の局在の差、(ii)キノンメチド種の差(DPP−IVとGGTはアザキノンメチドを放出)が重要であることが示唆されたが、現段階では不明である。特にGGTプロドラッグは細胞種選択性が高く、GGT阻害剤のGGsTop(登録商標)で完全に生存率が回復したことから、薬効発現の大部分がGGT活性に依存していることが予想された。
[実施例3]
共培養条件下での細胞死観察に関する検討
細胞種の変更を行い、培地をRPMI−1640に統一することで共培養が可能となったため、続いて共培養条件下での細胞死観察および定量法の構築を目指した。これまでの結果を受け、GGT用化合物3(gGlu−FMA)を用いてこれらの検討を行うこととし、まずは初期検討として1種類の細胞を用い、蛍光観察によって細胞死を視覚的に観察可能か調べた(図8)。実験は以下のプロトコル1にて行った。
(プロトコル1)
図8は、化合物3及びEthD−1を用いたSHIN3細胞(上)及びH226細胞(下)の経時的蛍光イメージングを示す(死細胞染色、Ex/Em=525nm/511〜564nm)。
レンズ63x/1.4Oil。
スキャンモード:xyzt、x=512、y=512、z=4、t=24。スケールバー、50μm。
図8の結果から、GGT高発現細胞株であるSHIN3細胞の方がより細胞死を起こしている様子が確認できたため、続いて共培養系での評価を行った。実験は以下のプロトコル2にて行った。
(プロトコル2)
結果を図9に示す。
図9は、化合物3及びEthD−1を用いた共培養細胞の微速度撮影蛍光イメージングを示す(死細胞染色、Ex/Em=525nm/511−564nm)(上)。
24時間イメージング後の他の3つの視野における細胞の共焦点イメージング(下)。
レンズ63x/1.4Oil。
スキャンモード:xyzt、x=512、y=512、z=4、t=24。スケールバー、50μm。
図9上段に示した24時間タイムラプスイメージングの結果から分かるように、GGT用化合物3(gGlu−FMA)は共培養系においても高発現細胞を選択的に傷害することが明らかとなった。また、これまでの検討で10切片×24回の撮像を行うと光毒性が観測された(視野内の細胞が多く死ぬ)ことから、今回は4切片×24回の撮像ではあるものの、光毒性の影響が懸念された。そこで、24時間のイメージング終了後に別の視野を3視野ほど撮像した(図9下段)ところ、低発現細胞(緑色)の隙間に死細胞が存在する同様の傾向が見られたため、化合物3が上手くワークすることで殺し分けが達成されていると判断した。
[実施例4]
Flow Cytometry(フローサイトメトリー)による薬効評価
蛍光色素を用いたイメージングにより共培養条件下での細胞死がリアルタイムで観測可能であることが示された。一方で、高発現/低発現細胞の生存率がどの程度変化したのかという定量的な議論はできないため、これらがフローサイトメトリーを用いて評価可能であるか検討した(図10)。実験は以下プロトコル3にて行った。
(プロトコル3)
図10は、化合物3を用いたSHIN3細胞(緑色)およびH226細胞(染色されていない)における細胞増殖のフローサイトメトリー分析の結果を示す。(上)25μMモデル化合物、(中央)25μMモデル化合物+100μM GGsTop、(下)0.25%DMSOコントロール。分析は24時間のインキュベーション後に行われた。
図10の結果より、GGTプロドラッグ投与群のみ細胞死が誘導され(EthD−1での死染色が見られる)、GGT高発現細胞であるSHIN3細胞選択的な細胞死を引き起こすことがフローサイトメトリーによっても明らかとなった。
ベンジル位脱離基変換誘導体の合成
次に、GGTを標的としたベンジル位変換誘導体の合成の検討を行った。EvansのpK表(D.H. Ripin; D.A. Evans, http://evans.rc.fas.harvard.edu/pdf/evans_pKa_table.pdfを参照)を参考にして、図11に示すようなアシル系脱離基を有する誘導体が合成可能か検証した。
[合成実施例4]
以下のスキーム4により、本発明の化合物を合成した。
スキーム4
(1)化合物11の合成
(S)−5−(アリルオキシ)−4−(((アリルオキシ)カルボニル)アミノ)−5−オキソペンタン酸(930mg、3.45mmol)を脱水DMF(17mL)に溶解させ、0℃に冷却した。HATU(1.96g,5.14mmol)とDIPEA(1.75mL、10.3mmol)を加え、0℃で5分間攪拌した。続いて、脱水DMF(5mL)に溶解させた2−(tert−ブチルジメチルシリル)オキシ)メチル)アニリン(1.22g、5.14mmol)を加え、室温まで昇温し、さらに12時間攪拌した。反応終了を確認し、水を加え、酢酸エチルで2回抽出を行った。酢酸エチル層は水と飽和炭酸水素ナトリウム水溶液と飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させたのち濃縮を行った。残渣はシリカゲルクロマトグラフィー(34gシリカゲル,50%→60%酢酸エチル/ヘキサン)による精製を行い、黄色液体の目的物を得た(848mg、86%)。
H NMR(CDCl,400MHz):δ8.91(brs,1H,−CONH−),8.16(d,1H,J=7.8Hz),7.29(dd,1H,J=7.8Hz,J=7.3Hz),7.08(d,1H,J=7.3Hz),7.02(dd,1H,J=7.3Hz,J=7.3Hz,5.95−5.82(m,2H),5.61(brd,1H,−OCONH−,J=7.8Hz),5.32(d,1H,J=17Hz),5.28(d,1H,J=17Hz),5.24(d,1H,J=11Hz),5.18(d,1H,J=11Hz),4.73(s,2H,HBn),4.64(d,1H,J=5.5Hz),4.56−4.52(m,2H),4.47−4.37(m,1H),2.56−2.39(m,2H),2.38−2.27(m,1H),2.18−2.05(m,1H),0.90(s,9H,Si(CH),0.08(s,6H,Si(CH).
(2)化合物12の合成
化合物11(1.29g、2.63mmol)を脱水THF(20mL)に溶解させ、TBAF(ca.1mol/L in THF,7.89mL、7.89mmol)と酢酸(304μL、5.26mmol)を加え、室温で3時間攪拌した。反応終了を確認し、水を加え、酢酸エチルで2回抽出を行った。酢酸エチル層は水と飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させたのち濃縮を行った。残渣はシリカゲルクロマトグラフィー(34gシリカゲル、50%→60%酢酸エチル/ヘキサン)による精製を行い、無色液体の目的物を得た(848mg、86%)。
H NMR(CDCl,400MHz):δ8.73(brs,1H,−CONH−),7.97(d,1H,J=8.2Hz),7.30(dd,1H,J=8.2Hz,J=7.8Hz),7.18(d,1H,J=7.3Hz),7.07(dd,1H,J=7.8Hz,J=7.3Hz),5.95−5.79(m,2H,5.67(brd,1H,−OCONH−,J=7.8Hz),5.32(d,1H,J=17Hz),5.27(d,1H,J=17Hz),5.24(d,1H,J=10Hz),5.19(d,1H,J=10Hz),4.74−4.61(m,2H,HBn),4.63(d,1H,J=6.0Hz),4.57−4.45(m,2H),4.45−4.35(m,1H),2.97(brs,1H,CHOH),2.55−2.40(m,2H),2.39−2.26(m,1H),2.12−1.96(m,1H).
(3)化合物13の合成
化合物12(29.6mg、0.0786mmol)とトリエチルアミン(110μL、0.786mmol)を脱水ジクロロメタン(1mL)に溶解させ、無水酢酸(15μL、0.157mmol)を加え、室温で1時間攪拌した。反応終了を確認し、反応液の濃縮を行った。残渣はシリカゲルクロマトグラフィー(14gシリカゲル、30%→40%酢酸エチル/ヘキサン)による精製を行い、白色固体の目的物を得た(31.8mg、97%)。
H NMR(CDCl,400MHz):δ8.86(brs,1H,−CONH−),7.96(d,1H,J=7.8Hz),7.35(dd,1H,J=7.8Hz,J=7.3Hz),7.34(d,1H,J=7.3Hz),7.13(dd,1H,J=7.8Hz,J=7.3Hz),5.95−5.81(m,2H),5.68(brd,1H,−OCONH−,J=7.3Hz),5.32(d,1H,J=17Hz),5.27(d,1H,J=17Hz),5.24(d,1H,J=11Hz),5.18(d,1H,J=11Hz),5.13(d,1H,HBn,Jgem=12Hz),5.08(d,1H,HBn‘,Jgem=12Hz),4.63(d,1H,J=5.5Hz),4.58−4.48(m,2H),4.48−4.39(m,1H),2.62−2.46(m,2H),2.41−2.27(m,1H),2.19−2.05(m,1H),2.08(s,3H,OCOCH).
(4)化合物14の合成
化合物13(31.7mg、0.0758mmol)とフェニルシラン(234μL、1.89mmol)を脱水ジクロロメタン(20mL)に溶解させ、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(21.8mg、0.0189mmol)を加え、室温で2時間攪拌した。反応終了を確認し、反応液の濃縮を行った。残渣は逆相HPLC(0%→100%アセトニトリル/水)による精製を行い、白色固体の目的物を得た(8.0mg、36%)。
H NMR(CDOD,400MHz):δ7.40(d,1H,Ha,JHa−Hb=7.3Hz),7.38(d,1H,Hd,JHd−Hc=7.3Hz),7.32(dd,1H,Hc,JHc−Hb=JHc−Hd=7.3Hz),7.24(dd,1H,Hb,JHb−Ha=JHb−Hc=7.3Hz),5.09(s,2H,HBn),3.63(t,1H,Hα,JHα-Hβ=6.2Hz),2.65(t,2H,Hγ,JHγ-Hα=JHγ-Hβ=7.3Hz),2.18(td, 2H,Hβ,JHβ-Hγ=7.3Hz,JHβ-Hα=6.2Hz),2.05(s,3H,CHCOO−);13C NMR(CDOD,100MHz):δ172.3,172.4,171.4,135.3,131.1,129.4,128.6,126.3,126.1,62.6,54.3,32.0,26.5,19.5;HRMS 317.11124(M+Na).
(5)化合物15の合成
化合物12(35.1mg、0.0933mmol)とDIPEA(96μL、0.560mmol)とDMAP(3.5mg)を脱水ジクロロメタン(1mL)に溶解させ、4−メトキシベンゾイルクロリド(19mg、0.112mmol)を加え、室温で4時間攪拌した。反応終了を確認し、飽和塩化アンモニウム水溶液を加え、酢酸エチルで2回抽出を行った。酢酸エチル層は飽和塩化アンモニウム水溶液と飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させたのち濃縮を行った。残渣はシリカゲルクロマトグラフィー(14gシリカゲル,20%→40%酢酸エチル/ヘキサン)による精製を行い、白色固体の目的物を得た(43.2mg、91%)。
H NMR(CDCl,400MHz):δ9.20(brs,1H,−CONH−),8.00(d,2H,J=9.2Hz),8.00(d,1H,J=7.3Hz),7.43(d,1H,J=7.8Hz),7.37(dd,1H,J=7.8Hz,J=7.3Hz),7.14(dd,1H,J=7.3Hz,J=7.3Hz),6.90(d,2H,J=9.2Hz),5.95−5.82(m,2H),5.71(brd,1H,−OCONH−,J=6.9Hz),5.35(d,1H,HBn,Jgem=12Hz),5.34(d,1H,J=19Hz),5.31(d,1H,HBn‘,Jgem=12Hz),5.27(d,1H,J=19Hz),5.23(d,1H,J=11Hz),5.17(d,1H,J=11Hz),4.63(d,1H,J=6.0Hz),4.58−4.50(m,2H),4.50−4.41(m,1H),3.85(s,3H,ArOCH),2.67−2.52(m,2H),2.42−2.30(m,1H),2.24−2.07(m,1H).
(6)化合物16の合成
化合物15(26.4mg、0.0517mmol)とフェニルシラン(160μL、1.29mmol)を脱水ジクロロメタン(2mL)に溶解させ、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(14.9mg、0.0129mmol)を加え、室温で3時間攪拌した。反応終了を確認し、反応液の濃縮を行った。残渣は逆相HPLC(20%→100% アセトニトリル/水)による精製を行い、白色固体の目的物を得た(7.8mg、39%)。
H NMR(CDOD,400MHz):δ7.96(d,2H,He,Hf,JHe−Hh=JHf−Hg=9.2Hz),7.50(d,1H,Ha,JHa−Hb=7.3Hz),7.41(d,1H,Hd,JHd−Hc=6.9Hz),7.34(dd,1H,Hc,JHc−Hb=7.8Hz,JHc−Hd=6.9Hz),7.26(dd,1H,Hb,JHb−Hc=7.8Hz,JHb−Ha=7.3Hz),6.97(d,2H,Hg,Hh,JHg−Hf=JHh−He=9.2Hz),5.32(s,2H,HBn),3.83(s,3H,−OCH),3.62(t,1H,Hα,JHα-Hβ=6.0Hz),2.66(t,2H,Hγ,JHγ-Hα=JHγ-Hβ=7.3Hz),2.17(td,2H,Hβ,JHβ-Hγ=7.3Hz,JHβ-Hα =6.0Hz);13C NMR(CDOD,100MHz):δ172.9,166.5,164.0,135.3,131.4,131.3,129.4,128.6,126.4,126.0,122.0,113.6,62.8,54.7,54.4,32.0,26.5;HRMS 409.13271(M+Na).
(7)化合物17の合成
化合物12(29.7mg、0.0789mmol)とDIPEA(82μL、0.473mmol)とDMAP(3.0mg)を脱水ジクロロメタン(1mL)に溶解させ、4−クロロベンゾイルクロリド(13μL、0.0947mmol)を加え、室温で4時間攪拌した。反応終了を確認し、飽和塩化アンモニウム水溶液を加え、酢酸エチルで2回抽出を行った。酢酸エチル層は飽和塩化アンモニウム水溶液と飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させたのち濃縮を行った。残渣はシリカゲルクロマトグラフィー(14gシリカゲル,20%→40%酢酸エチル/ヘキサン)による精製を行い、白色固体の目的物を得た(33.8mg、83%)。
H NMR(CDCl,400MHz):δ9.02(brs,1H,−CONH−),7.97(d,2H,J=8.7Hz),7.95(d,1H,J=7.3Hz),7.43(d,1H,J=7.8Hz),7.43(d,2H,J=8.7Hz),7.37(dd,1H,J=7.8Hz,J=7.3Hz),7.16(dd,1H,J=7.3Hz,J=7.3Hz),5.95−5.79(m,2H),5.69(brd,1H,−OCONH−,J=7.8Hz),5.38(d,1H,HBn,Jgem=12Hz),5.35(d,1H,J=17Hz),5.33(d,1H,HBn‘,Jgem=12Hz),5.26(d,1H,J=17Hz),5.23(d,1H,J=9.6Hz),5.16(d,1H,J=9.6Hz),4.63(d,1H,J=6.0Hz),4.56−4.48(m,2H),4.49−4.40(m,1H),2.66−2.51(m,2H),2.43−2.30(m,1H),2.20−2.05(m,1H).
(8)化合物18の合成
化合物17(33.7mg、0.0654mmol)とフェニルシラン(203μL,1.63mmol)を脱水ジクロロメタン(2mL)に溶解させ、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(18.9mg、0.0163mmol)を加え、室温で3時間攪拌した。反応終了を確認し、反応液の濃縮を行った。残渣は逆相HPLC(20%→100%アセトニトリル/水)による精製を行い、白色固体の目的物を得た(3.8mg、15%)。
H NMR(CDOD,400MHz):δ7.99(d,2H,He,Hf,JHe−Hh=JHf−Hg=7.8Hz),7.51(d,1H,Ha,JHa−Hb=7.8Hz),7.48(d,2H,Hg,Hh,JHg−Hf=JHh−He=7.8Hz),7.40(d,1H,Hd,JHd−Hc=7.8Hz),7.34(dd,1H,Hc,JHc−Hd=7.8Hz,JHc−Hb=7.3Hz),7.27(dd,1H,Hb,JHb−Ha=7.8Hz,JHb−Hc=7.3Hz),5.36(s,2H,HBn),3.62(t,1H,Hα,JHα-Hβ=6.0 Hz),2.66(t,2H,Hγ,JHγ-Hα=JHγ-Hβ=7.3Hz),2.16(td,2H,Hβ,JHβ-Hγ=7.3Hz,JHβ-Hα=6.0 Hz);13C NMR(CDOD,100MHz):δ172.9,172.5,165.6,139.4,135.4,131.1,130.9,129.5,128.8,128.6,126.5,126.2,63.3,54.3,32.0,26.5;HRMS 413.08817(M+Na).
(9)化合物19の合成
化合物12(31.5mg、0.0837mmol)とDIPEA(87μL、0.502mmol)とDMAP(3.2mg)を脱水ジクロロメタン(1mL)に溶解させ、4−ニトロベンゾイルクロリド(18.6mg、0.100mmol)を加え、室温で1時間攪拌した。反応終了を確認し、飽和塩化アンモニウム水溶液を加え、酢酸エチルで2回抽出を行った。酢酸エチル層は飽和塩化アンモニウム水溶液と飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させたのち濃縮を行った。残渣はシリカゲルクロマトグラフィー(14gシリカゲル,30%→40%酢酸エチル/ヘキサン)による精製を行い、白色固体の目的物を得た(40.5mg、92%)。
1H NMR (CDCl3, 400 MHz): δ 8.86 (brs, 1H, -CONH-), 8.27 (d, 2H, J = 8.7 Hz), 8.21 (d, 2H, J = 8.7 Hz), 7.91 (d, 1H, J = 7.8 Hz), 7.45 (d, 1H, J = 7.3 Hz), 7.38 (dd, 1H, J = 7.8 Hz, J = 7.3 Hz), 7.18 (dd, 1H, J = 7.3 Hz, J = 7.3 Hz), 5.95-5.78 (m, 2H), 5.67 (brd, 1H, -OCONH-, J = 7.8 Hz), 5.44 (d, 1H, HBn, Jgem = 12 Hz), 5.39 (d, 1H, HBn’, Jgem = 12 Hz), 5.31 (d, 1H, J = 17 Hz), 5.25 (d, 1H, J = 17 Hz), 5.23 (d, 1H, J = 11 Hz), 5.16 (d, 1H, J = 11 Hz), 4.63 (d, 1H, J = 6.0 Hz), 4.56-4.39 (m, 3H), 2.65-2.51 (m, 2H), 2.43-2.29 (m, 1H), 2.20-2.03 (m, 1H).
(10)化合物20(N5-(2-(((4-nitrobenzoyl)oxy)methyl)phenyl)-L-glutamine)の合成
化合物19(40.5mg、0.0771mmol)とフェニルシラン(239μL、1.92mmol)を脱水ジクロロメタン(2mL)に溶解させ、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(22.3mg、0.0192mmol)を加え、室温で2時間攪拌した。反応終了を確認し、反応液の濃縮を行った。残渣は逆相HPLC(20%→100%アセトニトリル/水)による精製を行い、白色固体の目的物を得た(6.3mg、20%)。
1H NMR (CD3OD, 400 MHz): δ 8.31 (d, 2H, He, Hf, JHe-Hh = JHf-Hg = 9.2 Hz), 8.22 (d, 2H, Hg, Hh, JHg-Hf = JHh-He = 9.2 Hz), 7.53 (d, 1H, Ha, JHa-Hb = 7.3 Hz), 7.40-7.34 (m, 2H, Hc, Hd), 7.29 (ddd, 1H, Hb, JHb-Ha = JHb-Hc = 7.3 Hz, JHb-Hd = 1.8 Hz), 5.41 (s, 2H, HBn), 3.62 (t, 1H, Hα, JHα-Hβ =6.0 Hz), 2.66 (t, 2H, Hγ, JHγ-Hα = JHγ-Hβ = 7.3 Hz), 2.16 (td, 2H, Hβ, JHβ-Hγ =7.3 Hz, JHβ-Hα =6.0 Hz); 13C NMR (CD3OD, 100 MHz): δ 173.0, 172.5, 164.7, 150.8, 135.5, 130.9, 130.5, 129.7, 129.0, 128.0, 127.6, 126.5, 125.6, 124.6, 123.3, 63.9, 54.3, 32.0, 26.6; HRMS 413.11126 (M+Na+).
(11)化合物21の合成
化合物12(30.8mg、0.0818mmol)とDIPEA(85μL、0.491mmol)とDMAP(3.1mg)を脱水ジクロロメタン(1mL)に溶解させ、2−クロロベンゾイルクロリド(12.4μL、0.0978mmol)を加え、室温で1時間半攪拌した。反応終了を確認し、飽和塩化アンモニウム水溶液を加え、酢酸エチルで2回抽出を行った。酢酸エチル層は飽和塩化アンモニウム水溶液と飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させたのち濃縮を行った。残渣はシリカゲルクロマトグラフィー(14gシリカゲル,20%→30%酢酸エチル/ヘキサン)による精製を行い、白色固体の目的物を得た(27.3mg、63%)。
1H NMR (CDCl3, 400 MHz): δ 8.74 (brs, 1H, -CONH-), 7.94 (d, 1H, J = 8.2 Hz), 7.83 (d, 1H, J = 7.6 Hz), 7.47-7.41 (m, 3H), 7.37 (ddd, 1H, J = 7.8 Hz, J = 7.8 Hz, J = 1.4 Hz), 7.30 (ddd, 1H, J = 7.3 Hz, J = 6.9 Hz, J = 1.8 Hz), 7.16 (dd, 1H, J = 7.3 Hz, J = 7.3 Hz), 5.95-5.80 (m, 2H), 5.66 (brd, 1H, -OCONH-, J = 7.8 Hz), 5.40 (d, 1H, HBn, Jgem = 12 Hz), 5.36 (d, 1H, HBn’, Jgem = 12 Hz), 5.31 (d, 1H, J = 17 Hz), 5.26 (d, 1H, J = 17 Hz), 5.22 (d, 1H, J = 11 Hz), 5.16 (d, 1H, J = 11 Hz), 4.63 (d, 1H, J = 6.0 Hz), 4.58-4.49 (m, 2H), 4.49-4.39 (m, 1H), 2.67-2.50 (m, 2H), 2.44-2.30 (m, 1H), 2.18-2.04 (m, 1H).
(12)化合物22の合成
化合物21(27.3mg、0.0530mmol)とフェニルシラン(164μL、1.32mmol)を脱水ジクロロメタン(2mL)に溶解させ、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(15.3mg、0.0132mmol)を加え、室温で1時間攪拌した。反応終了を確認し、反応液の濃縮を行った。残渣は逆相HPLC(20%→100%アセトニトリル/水)による精製を行い、白色固体の目的物を得た(11.1mg、54%)。
1H NMR (CD3OD, 400 MHz): δ 7.81 (d, 1H, He, JHe-Hf = 7.3 Hz), 7.53 (d, 1H, Ha, JHa-Hb = 7.3 Hz), 7.49-7.48 (m, 2H, Hc, Hd), 7.41-7.34 (m, 3H, Hb, Hg, Hh), 7.29 (dd, 1H, Hb, JHb-Ha = JHb-Hc = 7.3 Hz), 5.37 (s, 2H, HBn), 3.63 (t, 1H, Hα, JHα-Hβ =6.0 Hz), 2.67 (t, 2H, Hγ, JHγ-Hα = JHγ-Hβ = 7.3 Hz), 2.18 (td, 2H, Hβ, JHβ-Hγ = 7.3 Hz, JHβ-Hα = 6.0 Hz); 13C NMR (CD3OD, 100 MHz): δ 172.9, 172.7, 135.4, 133.1, 132.7, 131.1, 130.8, 130.7, 130.1, 129.6, 128.8, 126.7, 126.4, 126.1, 63.6, 54.4, 32.0, 26.6; HRMS 413.08882 (M+Na+).
(13)化合物23の合成
化合物12(32.2mg、0.0855mmol)とDIPEA(89μL、0.513mmol)とDMAP(3.2mg)を脱水ジクロロメタン(1mL)に溶解させ、3−ニトロベンゾイルクロリド(14μL、0.103mmol)を加え、室温で3時間攪拌した。反応終了を確認し、飽和塩化アンモニウム水溶液を加え、酢酸エチルで2回抽出を行った。酢酸エチル層は飽和塩化アンモニウム水溶液と飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させたのち濃縮を行った。残渣はシリカゲルクロマトグラフィー(14gシリカゲル,30%→50%酢酸エチル/ヘキサン)による精製を行い、白色固体の目的物を得た(37.8mg、84%)。
1H NMR (CDCl3, 400 MHz): δ 8.90 (brs, 1H, -CONH-), 8.85 (s, 1H), 8.41 (dd, 1H, J = 8.0 Hz, J = 2.3 Hz), 8.36 (d, 1H, J = 7.8 Hz), 7.91 (d, 1H, J = 7.8Hz), 7.65 (dd, 1H, J = 8.2 Hz, J = 7.8 Hz), 7.47 (d, 1H, J = 7.8 Hz), 7.38 (dd, 1H, J = 7.8 Hz, J = 7.3 Hz), 7.18 (dd, 1H, J = 7.3 Hz, J = 7.3 Hz), 5.95-5.78 (m, 2H), 5.68 (brd, 1H, -OCONH-, J = 7.8 Hz), 5.45 (d, 1H, HBn, Jgem = 12 Hz), 5.40 (d, 1H, HBn’, Jgem = 12 Hz), 5.31 (d, 1H, J = 17 Hz), 5.25 (d, 1H, J = 17 Hz), 5.23 (d, 1H, J = 11 Hz), 5.15 (d, 1H, J = 11 Hz), 4.63 (d, 1H, J = 6.0 Hz), 4.56-4.40 (m, 2H), 2.67-2.51 (m, 2H), 2.44-2.30 (m, 1H), 2.22-2.05 (m, 1H).
(14)化合物24の合成
化合物23(36.9mg、0.0702mmol)とフェニルシラン(217μL、1.76mmol)を脱水DMF(2mL)に溶解させ、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(20.3mg、0.0176mmol)を加え、室温で2時間攪拌した。反応終了を確認し、反応液をそのまま逆相HPLC(20%→100%アセトニトリル/水)による精製に通し、白色固体の目的物を得た(10.0mg、35%)。
1H NMR (CD3OD, 400 MHz): δ 8.78 (s, 1H, He), 8.45 (d, 1H, Hh, JHh-Hg = 8.2 Hz), 8.39 (d, 1H, Hf, JHf-Hg = 7.6 Hz), 7.75 (dd, 1H, Hg, JHg-Hh = 8.2 Hz, JHg-Hf = 7.6 Hz), 7.54 (d, 1H, Ha, JHa-Hb = 7.3 Hz), 7.43-7.35 (m, 2H, Hc, Hd), 7.41-7.34 (m, 3H, Hb, Hg, Hh), 7.30 (dd, 1H, Hb, JHb-Ha = JHb-Hc = 7.3 Hz), 5.43 (s, 2H, HBn), 3.60 (t, 1H, Hα, JHα-Hβ =6.0 Hz), 2.66 (t, 2H, Hγ, JHγ-Hα = JHγ-Hβ = 7.3 Hz), 2.16 (td, 2H, Hβ, JHβ-Hγ =7.3 Hz, JHβ-Hα =6.0 Hz); 13C NMR (CD3OD, 100 MHz): no data; HRMS 424.11063(M+Na+).
(15)化合物25の合成
化合物12(37.3mg、0.0991mmol)とDIPEA(103μL、0.595mmol)とDMAP(3.7mg)を脱水ジクロロメタン(1mL)に溶解させ、2−ニトロベンゾイルクロリド(16μL、0.119mmol)を加え、室温で1時間半攪拌した。反応終了を確認し、飽和塩化アンモニウム水溶液を加え、酢酸エチルで2回抽出を行った。酢酸エチル層は飽和塩化アンモニウム水溶液と飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させたのち濃縮を行った。残渣はシリカゲルクロマトグラフィー(14gシリカゲル、30%→50%酢酸エチル/ヘキサン)による精製を行い、白色固体の目的物を得た(40.5mg、78%)。
1H NMR (CDCl3, 400 MHz): δ 8.23 (brs, 1H, -CONH-), 7.91 (d, 1H, J = 7.8 Hz), 7.74 (d, 1H, J = 8.0 Hz),7.71-7.60 (m, 2H), 7.38 (dd, 1H, J = 7.8 Hz, J = 7.3 Hz), 7.37 (d, 1H, J = 7.3 Hz), 7.16 (dd, 1H, J = 7.3 Hz, J = 7.3 Hz), 5.95-5.80 (m, 2H), 5.69 (brd, 1H, -OCONH-, J = 7.8 Hz), 5.38 (d, 1H, HBn, Jgem = 12 Hz), 5.31 (d, 1H, HBn’, Jgem = 12 Hz), 5.31 (d, 1H, J = 17 Hz), 5.26 (d, 1H, J = 17 Hz), 5.22 (d, 1H, J = 11 Hz), 5.15 (d, 1H, J = 11 Hz), 4.63 (d, 1H, J = 6.0 Hz), 4.58-4.40 (m, 2H), 2.68-2.53 (m, 2H), 2.42-2.30 (m, 1H), 2.18-2.20 (m, 1H).
(16)化合物26の合成
化合物25(40.2mg、0.0765mmol)とフェニルシラン(236μL、1.91mmol)を脱水ジクロロメタン(2mL)に溶解させ、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(22.1mg、0.0191mmol)を加え、室温で1時間攪拌した。反応終了を確認し、反応液をそのまま逆相HPLC(20%→100%アセトニトリル/水)による精製に通し、白色固体の目的物を得た(7.2mg、23%)。
1H NMR (CD3OD, 400 MHz): δ 7.94 (d, 1H, He, JHe-Hf = 7.8 Hz), 7.82-7.69 (m, 3H, Hf, Hg, Hh), 7.46 (d, 1H, Ha, JHa-Hb = 7.3 Hz), 7.42-7.33 (m, 2H, Hc, Hd), 7.27 (dd, 1H, Hb, JHb-Ha = JHb-Hc = 7.3 Hz), 5.34 (s, 2H, HBn), 3.63 (t, 1H, Hα, JHα-Hβ =5.3 Hz), 2.69 (t, 2H, Hγ, JHγ-Hα = JHγ-Hβ = 6.6 Hz), 2.18 (td, 2H, Hβ, JHβ-Hγ =6.6 Hz, JHβ-Hα =5.3 Hz); 13C NMR (CD3OD, 100 MHz): 173.0, 172.6, 165.3, 135.5, 133.0, 132.3, 130.2, 129.8, 129.0, 126.9, 126.4, 126.1, 123.8, 64.4, 54.4, 32.0, 26.5; HRMS 424.11207 (M+Na+).
[実施例5]
(1)ベンジル位脱離基変換誘導体を用いた酵素認識能の確認
次に、合成したベンジル位脱離基変換誘導体と精製酵素を用いて酵素反応を以下の条件で行った。
化合物終濃度:100μM
酵素終濃度:10U/mL(GGT)
反応温度:37℃
GGTを用いた酵素反応
機種:1260 Infinity(Agilent社製)
カラム:Poroshell 120、4.6×100mm(Agilent社製)
移動相A:水(0.01Mギ酸アンモニウム)
移動相B:80%アセトニトリル/水(0.01Mギ酸アンモニウム)
グラジエント:A/B:95/5→50/50、20分
結果を図12に示す。図12は、それぞれ上から、原料の質量ピークの0時間後、1時間後のクロマトグラム、酵素反応生成物の質量ピークピークの0時間後、1時間後のクロマトグラムを示す。
図12の結果から、アシル系脱離基を有する誘導体群は、精製GGTによって速度は違うもののアザキノンメチドを放出することが確認された。
(2)ベンジル位脱離基変換誘導体を用いたin vitro薬効試験(CCK−8アッセイ)
次に、ベンジル位脱離基変換誘導体について、前述したCCK−8アッセイを行った。結果を図13に示す。
図13に示すように、脱離基がフッ素のモデル化合物が薬効を示した25μMの濃度で、アシル系脱離基を有する誘導体はいずれも抗腫瘍活性を示さない結果となった。
ベンゼン環上置換基変換誘導体の合成
更に、GGTプロドラッグ誘導体としてベンゼン環上4、5位に置換基を導入した以下の4種の化合物の合成を行った。メチル基(電子供与基)とメチルエステル基(電子吸引基)を導入することで、ベンゼン環の電子密度が変化し、放出されるアザキノンメチドの反応性が変化するため、細胞死にも影響が出ると予想される。
[合成実施例5]
以下の合成スキーム5により、4位置換体を合成した。
(スキーム5)
(1)化合物27の合成
(S)−5−(tert−ブトキシ)−4−((tert−ブトキシカルボニル)アミノ)−5−オキソペンタン酸(347mg,1.14mmol)を脱水DMF(10mL)に溶解させ、0℃に冷却した。HATU(408mg,1.72mmol)とDIPEA(743μL,3.43mmol)を加え、0℃で5分間攪拌した。続いて、メチル‐4‐アミノ‐3‐(((tert−ブチルジメチルシリル)オキシ)メチル)ベンゾエート(405mg,1.37mmol)を加え、室温まで昇温し、さらに12時間攪拌した。反応終了を確認し、水を加え、酢酸エチルで2回抽出を行った。酢酸エチル層は水と飽和炭酸水素ナトリウム水溶液と飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させたのち濃縮を行った。残渣はシリカゲルクロマトグラフィー(34gシリカゲル,10%→20%酢酸エチル/ヘキサン)による精製を行い、目的物を混合物として得た(197mg)。この混合物を脱水THF(5mL)に溶解させ、TBAF(ca.1mol/L in THF,1mL,1.00mmol)と酢酸(46μL、0.678mmol)を加え、室温で1時間攪拌した。反応終了を確認し、飽和塩化アンモニウム水溶液を加え、酢酸エチルで2回抽出を行った。酢酸エチル層は水と飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させたのち濃縮を行った。残渣はシリカゲルクロマトグラフィー(14gシリカゲル,40%→60%酢酸エチル/ヘキサン)による精製を行い、無色液体の目的物を得た(39.9mg、2ステップ6%)。
1H NMR (CDCl3, 400 MHz): δ 9.16 (brs, 1H, -CONH-), 8.24 (d, 1H, J = 8.2 Hz), 7.97 (d, 1H, J = 8.2 Hz), 7.85 (s, 1H), 5.31 (brd, 1H, -OCONH-, J = 7.3 Hz), 4.84-4.64 (m, 2H, HBn), 4.27-4.15 (m, 1H), 3.88 (s, 3H, ArCOOCH3), 3.26-3.18 (m, 1H, CH2OH), 2.36-2.22 (m, 1H), 2.03-1.88 (m, 1H), 1.45 (s, 9H, COO(CH3)3), 1.41 (s, 9H, NHCOO(CH3)3).
(2)化合物28の合成
化合物27(38.6mg,0.0824mmol)を脱水ジクロロメタン(2mL)に溶解させ、0℃に冷却した。DAST(54μL、0.412mmol)を加え、室温で1時間攪拌した。反応終了を確認し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加え、酢酸エチルで2回抽出を行った。酢酸エチル層は飽和炭酸水素ナトリウム水溶液と飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させたのち濃縮を行った。残渣はシリカゲルクロマトグラフィー(34gシリカゲル,20%→60%酢酸エチル/ヘキサン)による精製を行い、無色液体の目的物を得た(25.9mg、67%)。
1H NMR (CDCl3, 400 MHz): δ 8.48 (brs, 1H, -CONH-), 8.23 (d, 1H, J = 8.2 Hz), 8.07 (d, 1H, J = 8.2 Hz), 7.99 (s, 1H), 5.70-5.38 (m, 2H, HBn), 5.30 (brs, 1H, -OCONH-), 4.28-4.18 (m, 1H), 3.91 (s, 3H, ArCOOCH3), 2.62-2.42 (m, 2H), 2.40-2.26 (m, 1H), 2.20-1.82 (m, 1H), 1.46 (s, 9H, COO(CH3)3), 1.44 (s, 9H, NHCOO(CH3)3).
(3)化合物29の合成
化合物28(29.5mg、0.0553mmol)を4M.塩酸/酢酸エチル(2mL)に溶解させ、室温で12時間攪拌した。反応終了を確認し、反応液の濃縮を行った。残渣は逆相HPLC(0%→100%アセトニトリル/水)による精製を行い、白色固体の目的物を得た(11mg、64%)。
1H NMR (CD3OD, 400 MHz): δ 8.09 (s, 1H, Ha), 7.99 (d, 1H, Hb, JHb-Hc = 8.7 Hz), 7.66 (d, 1H, Hb, JHb-Hc = 8.7 Hz), 5.44 (d, 2H, HBn, JHBn-F = 48 Hz), 4.06 (t, 1H, Hα, JHα-Hβ = 6.4 Hz), 3.89 (s, 3H, ArCOOCH3), 2.76 (t, 2H, Hγ, JHγ-Hα = 6.9 Hz), 2.25 (tt, 2H, Hβ, JHβ-Hγ = 6.9 Hz, JHβ-Hα = 6.4 Hz); 13C NMR (CD3OD, 100 MHz): δ 173.1, 171.4, 167.7, 140.7, 131.9, 131.4, 131.0, 128.7, 126.0, 82.2 (d, CH2F, JC-F = 164 Hz), 53.4, 52.7, 32.7, 26.8; HRMS 335.10105 (M+Na+).
[合成実施例6]
以下の合成スキーム6により、4位置換体を合成した。
(スキーム6)
(1)化合物30の合成
(S)−5−(tert−ブトキシ)−4−((tert−ブトキシカルボニル)アミノ)−5−オキソペンタン酸(811mg、2.67mmol)を脱水DMF(20mL)に溶解させ、0℃に冷却した。HATU(952mg、4.01mmol)とDIPEA(174μL、8.02mmol)を加え、0℃で5分間攪拌した。続いて、2−(tert−ブチルジメチルシリル)オキシ)メチル)‐4‐メチルアニリン(807mg、3.21mmol)を加え、室温まで昇温し、さらに12時間攪拌した。反応終了を確認し、水を加え、酢酸エチルで2回抽出を行った。酢酸エチル層は水と飽和炭酸水素ナトリウム水溶液と飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させたのち濃縮を行った。残渣はシリカゲルクロマトグラフィー(34gシリカゲル、10%→20%酢酸エチル/ヘキサン)による精製を行い、無色液体の目的物を得た(1.31g,91%)。
1H NMR (CDCl3, 400 MHz): δ 8.78 (brs, 1H, -CONH-), 8.00 (d, 1H, J = 7.8 Hz), 7.09 (d, 1H, J = 7.8 Hz), 6.91 (s, 1H), 5.21 (brd, 1H, -OCONH-, J = 7.8 Hz), 4.70 (d, 1H, HBn, Jgem = 13 Hz), 4.67 (d, 1H, HBn’, Jgem = 13 Hz), 4.28-4.14 (m, 1H), 2.52-2.33 (m, 2H), 2.32-2.18 (m, 1H), 2.29 (s, 3H, ArCH3), 2.06-1.92 (m, 1H), 1.46 (s, 9H, COO(CH3)3), 1.42 (s, 9H, NHCOO(CH3)3), 0.90 (s, 9H, Si(CH3)3), 0.08 (s, 6H, Si(CH3)2).
(2)化合物31の合成
化合物30(1.31g、2.43mmol)を脱水THF(14mL)に溶解させ、TBAF(ca.1mol/L in THF、7.3mL、7.3mmol)と酢酸(329μL、4.87mmol)を加え、室温で1時間攪拌した。反応終了を確認し、水を加え、酢酸エチルで2回抽出を行った。酢酸エチル層は水と飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させたのち濃縮を行った。残渣はシリカゲルクロマトグラフィー(34gシリカゲル、40%→60%酢酸エチル/ヘキサン)による精製を行い、無色液体の目的物を得た(1.03g、定量的)。
1H NMR (CDCl3, 400 MHz): δ 8.75 (brs, 1H, -CONH-), 7.68 (d, 1H, J = 7.8 Hz), 7.07 (d, 1H, J = 7.8 Hz), 7.01 (s, 1H), 5.36 (brd, 1H, -OCONH-, J = 8.2 Hz), 4.60 (d, 1H, HBn, Jgem = 13 Hz), 4.54 (d, 1H, HBn’, Jgem = 13 Hz), 4.22-4.10 (m, 1H), 2.48-2.32 (m, 2H), 2.32-2.06 (m, 1H), 2.27 (s, 3H, ArCH3), 2.20-1.82 (m, 1H), 1.44 (s, 9H, COO(CH3)3), 1.40 (s, 9H, NHCOO(CH3)3).
(3)化合物32の合成
化合物31(476mg、1.13mmol)を脱水ジクロロメタン(10mL)に溶解させ、0℃に冷却した。DAST(738μL、5.63mmol)を加え、1時間攪拌した。反応終了を確認し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加え、酢酸エチルで2回抽出を行った。酢酸エチル層は飽和炭酸水素ナトリウム水溶液と飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させたのち濃縮を行った。残渣はシリカゲルクロマトグラフィー(34gシリカゲル、20%→30%酢酸エチル/ヘキサン)による精製を行い、無色液体の目的物を得た(129mg、27%)。
1H NMR (CDCl3, 400 MHz): δ 8.14 (brs, 1H, -CONH-), 7.68 (d, 1H, J = 8.2 Hz), 7.17 (d, 1H, J = 8.2 Hz), 7.12 (s, 1H), 5.38 (d, 2H, HBn, JHBn-F = 48 Hz, Jgem = 11 Hz), 5.30 (brd, 1H, -OCONH-, J = 6.0 Hz), 4.32-4.16 (m, 1H), 2.56-2.36 (m, 2H), 2.36-2.20 (m, 1H), 2.31 (s, 3H, ArCH3), 2.20-1.84 (m, 1H), 1.45 (s, 9H, COO(CH3)3), 1.43 (s, 9H, NHCOO(CH3)3).
(4)化合物33の合成
化合物32(38.5mg、0.0907mmol)を4M.塩酸/酢酸エチル(1mL)に溶解させ、室温で12時間攪拌した。反応終了を確認し、反応液の濃縮を行った。残渣は逆相HPLC(0%→100%アセトニトリル/水)による精製を行い、白色固体の目的物を得た(7.5mg、31%)。
1H NMR (CD2Cl2, 400 MHz): δ 7.26 (s, 1H), 7.23 (d, 1H, Hc, JHc-Hb = 7.8 Hz), 7.17 (d, 1H, Hb, JHb-Hc = 7.8 Hz), 5.32 (d, 2H, HBn, JHBn-F = 48 Hz), 3.62 (t, 1H, Hα, JHa-Hβ = 6.0 Hz), 2.63 (t, 2H, Hγ, JHγ-Hβ = 7.3 Hz), 2.33 (s, 3H, ArCH3), 2.22-2.10 (m, 2H, Hβ); 13C NMR (CD3OD, 100 MHz): δ 174.2, 173.6, 137.7, 133.6, 132.8, 130.8, 130.2, 127.2, 82.5 (d, CH2F, JC-F = 163 Hz), 55.4, 33.2, 27.8, 21.0; HRMS 269.13277 (M+H+).
[合成実施例7]
続いて、以下のスキーム7により、5位置換体の合成を行った。
(スキーム7)
(1)化合物34の合成
(S)−5−(tert−ブトキシ)−4−((tert−ブトキシカルボニル)アミノ)−5−オキソペンタン酸(170mg、0.560mmol)を脱水DMF(6mL)に溶解させ、0℃に冷却した。HATU(200mg、0.840mmol)とDIPEA(364μL,1.68mmol)を加え、0℃で5分間攪拌した。続いて、メチル−3−アミノ−4−(((tert−ブチルジメチルシリル)オキシ)メチル)ベンゾエート(198mg、0.672mmol)を加え、室温まで昇温し、さらに12時間攪拌した。反応終了を確認し、水を加え、酢酸エチルで2回抽出を行った。酢酸エチル層は水と飽和炭酸水素ナトリウム水溶液と飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させたのち濃縮を行った。残渣はシリカゲルクロマトグラフィー(34gシリカゲル,20%→40%酢酸エチル/ヘキサン)による精製を行い、無色液体の目的物を得た(199mg、61%)。
1H NMR (CDCl3, 400 MHz): δ 8.93 (brs, 1H, -CONH-), 8.77 (s, 1H), 7.73 (d, 1H, J = 7.8 Hz), 7.20 (d, 1H, J = 7.8 Hz), 5.20 (brd, 1H, -OCONH-, J = 7.8 Hz), 4.78 (d, 1H, HBn, Jgem = 13 Hz), 4.74 (d, 1H, HBn’, Jgem = 13 Hz), 4.26-4.16 (m, 1H), 3.88 (s, 3H, ArCOOCH3), 2.53-2.34 (m, 2H), 2.34-2.20 (m, 1H), 2.06-1.90 (m, 1H), 1.45 (s, 9H, COO(CH3)3), 1.41 (s, 9H, NHCOO(CH3)3), 0.90 (s, 9H, Si(CH3)3), 0.08 (s, 6H, Si(CH3)2).
(2)化合物35の合成
化合物34(199mg、0.343mmol)を脱水THF(10mL)に溶解させ、TBAF(ca.1mol/L in THF、1.03mL、1.03mmol)と酢酸(42μL、0.687mmol)を加え、室温で2時間攪拌した。反応終了を確認し、水を加え、酢酸エチルで2回抽出を行った。酢酸エチル層は水と飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させたのち濃縮を行った。残渣はシリカゲルクロマトグラフィー(34gシリカゲル、40%→60%酢酸エチル/ヘキサン)による精製を行い、無色液体の目的物を得た(116mg、73%)。
1H NMR (CDCl3, 400 MHz): δ 8.96 (brs, 1H, -CONH-), 8.55 (d, 1H, J = 8.2 Hz), 7.75 (d, 1H, J = 7.8 Hz), 7.29 (d, 1H, J = 7.8 Hz), 5.34 (brd, 1H, -OCONH-, J = 7.8 Hz), 4.74 (dd, 1H, HBn, Jgem = 13 Hz, J = 6.0 Hz), 4.67 (dd, 1H, HBn’, Jgem = 13 Hz, J = 5.5 Hz), 4.26-4.12 (m, 1H), 3.88 (s, 3H, ArCOOCH3), 3.51 (dd, 1H, CH2OH, J = 6.0 Hz, J = 5.5 Hz), 2.54-2.38 (m, 2H), 2.34-2.20 (m, 1H), 2.01-1.84 (m, 1H), 1.45 (s, 9H, COO(CH3)3), 1.41 (s, 9H, NHCOO(CH3)3).
(3)化合物36の合成
化合物35(110mg、0.236mmol)を脱水ジクロロメタン(10mL)に溶解させ、0℃に冷却した。Fluolead(登録商標)(119mg、0.472mmol)を加え、1時間半攪拌した。反応終了を確認し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加え、ジクロロメタンで2回抽出を行った。ジクロロメタン層は飽和炭酸水素ナトリウム水溶液と飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させたのち濃縮を行った。残渣はシリカゲルクロマトグラフィー(34gシリカゲル,20%→40%酢酸エチル/ヘキサン)による精製を行い、無色液体の目的物を得た(43.6mg、39%)。
1H NMR (CDCl3, 400 MHz): δ 8.47 (brs, 1H, -CONH-), 8.45 (s, 1H), 7.85 (d, 1H, J = 8.2 Hz), 7.43 (d, 1H, J = 8.2 Hz), 5.48 (d, 2H, HBn, JHBn-F = 48 Hz, Jgem = 12 Hz), 5.33 (brd, 1H, -OCONH-, J = 7.8 Hz), 4.28-4.17 (m, 1H), 3.90 (s, 3H, ArCOOCH3), 2.57-2.40 (m, 2H), 2.35-2.22 (m, 1H), 1.97 -1.82 (m, 1H), 1.45 (s, 9H, COO(CH3)3), 1.43 (s, 9H, NHCOO(CH3)3).
(4)化合物37の合成
化合物36(43.6mg、0.0931mmol)を4M.塩酸/酢酸エチル(10mL)に溶解させ、室温で12時間攪拌した。反応終了を確認し、反応液の濃縮を行った。残渣は逆相HPLC(20%→100%アセトニトリル/水)による精製を行い、白色固体の目的物を得た(19.4mg、60%)。
1H NMR (CD3OD, 400 MHz): δ 8.04 (s, 1H, Hc), 7.91 (d, 1H, Hb, JHb-Ha = 7.8 Hz), 7.56 (d, 1H, Ha, JHa-Hb = 7.8 Hz), 5.44 (d, 2H, HBn, JHBn-F = 48 Hz), 4.07 (t, 1H, Hα, JHα-Hβ = 6.4 Hz), 2.75 (t, 2H, Hγ, JHγ-Hα = 7.3 Hz), 2.26 (tt, 2H, Hβ, JHβ-Hγ = 7.3 Hz, JHβ-Hα= 6.4 Hz); 13C NMR (CD3OD, 100 MHz): δ 172.0, 170.2, 166.3, 136.5, 134.6, 130.7, 127.8, 126.9, 126.6, 80.7 (d, CH2F, JC-F = 165 Hz), 52.1, 51.5, 31.1, 25.6; HRMS 313.11879 (M+H+).
[合成実施例8]
更に、以下のスキーム8により、5位置換体の合成を行った。
(スキーム8)
(1)化合物38の合成
(S)−5−(アリルオキシ)−4−(((アリルオキシ)カルボニル)アミノ)−5−オキソペンタン酸(63.0mg、0.232mmol)を脱水DMF(5mL)に溶解させ、0℃に冷却した。HATU(83.0mg、0.348mmol)とDIPEA(151μL、0.697mmol)を加え、0℃で5分間攪拌した。続いて、2−(tert−ブチルジメチルシリル)オキシ)メチル)‐5‐メチルアニリン(70mg、0.279mmol)を加え、室温まで昇温し、さらに12時間攪拌した。反応終了を確認し、水を加え、酢酸エチルで2回抽出を行った。酢酸エチル層は水と飽和炭酸水素ナトリウム水溶液と飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させたのち濃縮を行った。残渣はシリカゲルクロマトグラフィー(34gシリカゲル、20%→30%酢酸エチル/ヘキサン)による精製を行い、無色液体の目的物を得た(59.0mg、50%)。
1H NMR (CDCl3, 400 MHz): δ 8.80 (brs, 1H, -CONH-), 7.93 (s, 1H), 6.89 (d, 1H, J = 7.6 Hz), 6.76 (d, 1H, J = 7.6 Hz), 5.90-5.70 (m, 2H), 5.56 (brd, 1H, -OCONH-, J = 8.0 Hz), 5.28-5.10 (m, 4H), 4.62 (s, 2H, HBn), 4.58-4.40 (m, 4H), 4.40-4.30 (m, 1H), 2.51-2.30 (m, 2H), 2.36-2.21 (m, 1H), 2.26 (s, 3H, ArCH3), 2.13-1.95 (m, 1H), 0.83 (s, 9H, Si(CH3)3), 0.00 (s, 6H, Si(CH3)2).
(2)化合物39の合成
化合物39(59.0mg、0.117mmol)を脱水THF(3mL)に溶解させ、TBAF(ca.1mol/L in THF,351μL、0.351mmol)と酢酸(16μL、0.234mmol)を加え、室温で12時間攪拌した。反応終了を確認し、水を加え、酢酸エチルで2回抽出を行った。酢酸エチル層は水と飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させたのち濃縮を行った。残渣はシリカゲルクロマトグラフィー(14gシリカゲル,40%→60%酢酸エチル/ヘキサン)による精製を行い、無色液体の目的物を得た(32.6mg、71%)。
1H NMR (CDCl3, 400 MHz): δ 8.68 (brs, 1H, -CONH-), 7.80 (s, 1H), 7.06 (d, 1H, J = 7.8 Hz), 6.88 (d, 1H, J = 7.8 Hz), 5.96-5.80 (m, 2H), 5.66 (brd, 1H, -OCONH-, J = 7.8 Hz), 5.36-5.14 (m, 4H), 4.71-4.35 (m, 8H), 2.87 (brs, 1H, CH2OH), 2.55-2.41 (m, 2H), 2.39-2.27 (m, 1H), 2.32 (s, 3H, ArCH3), 2.14-1.97 (m, 1H).
(3)化合物40の合成
化合物39(32.6mg、0.0835mmol)を脱水ジクロロメタン(2mL)に溶解させ、0℃に冷却した。DAST(55μL、0.417mmol)を加え、3時間攪拌した。反応終了を確認し、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加え、酢酸エチルで2回抽出を行った。酢酸エチル層は飽和炭酸水素ナトリウム水溶液と飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥させたのち濃縮を行った。残渣はシリカゲルクロマトグラフィー(14gシリカゲル、20%→40%酢酸エチル/ヘキサン)による精製を行い、薄黄色液体の目的物を得た(10.3mg,31%)。
1H NMR (CDCl3, 400 MHz): δ 7.77 (s, 1H), 7.17 (d, 1H, J = 7.3 Hz), 6.96 (d, 1H, J = 7.3 Hz), 5.97-5.82 (m, 2H), 5.57 (brd, 1H, -OCONH-, J = 6.9 Hz), 5.40 (d, 2H, HBn, JHBn-F = 48 Hz, Jgem = 11 Hz), 5.36-5.17 (m, 4H), 4.65 (d, 2H, J = 5.5 Hz), 4.59-4.42 (m, 3H), 2.59-2.42 (m, 2H), 2.45-2.27 (m, 1H), 2.36 (s, 3H, ArCH3), 2.15-2.00 (m, 1H).
(4)化合物41の合成
化合物40(10.3mg、0.0262mmol)とフェニルシラン(33μL、0.262mmol)を脱水ジクロロメタン(1mL)に溶解させ、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム(7.6mg、25mol%)を加え、室温で1時間攪拌した。反応終了を確認し、反応液をそのまま逆相HPLC(20%→100%アセトニトリル/水)による精製に通し、白色固体の目的物を得た(3.1mg、44%)。
1H NMR (CD3OD, 400 MHz): δ 7.31 (d, 1H, Hb, JHb-Ha = 7.8 Hz), 7.22 (s, 1H, Hc), 7.09 (d, 1H, Ha, JHa-Hb = 7.8 Hz), 5.32 (d, 2H, HBn, JHBn-F = 48 Hz), 3.65 (t, 1H, Hα, JHα-Hβ = 6.0 Hz), 2.71-2.59 (m, 2H, Hγ), 2.32 (s, 3H, ArCH3), 2.23-2.10 (m, 2H, Hβ); 13C NMR (CD3OD, 100 MHz): δ 172.0, 170.1, 139.4, 134.8, 130.0, 128.7, 127.0, 126.4, 81.1 (d, CH2F, JC-F = 163 Hz), 52.3, 31.2, 25.7, 19.8; HRMS 291.08980 (M+Na+).
[実施例6]
ベンゼン環上置換基変換誘導体のin vitro薬効評価
4位置換誘導体のCCK−8アッセイの結果を図14に示す。電子供与基が置換した誘導体が相対的に強い抗腫瘍活性を示す傾向が見られた。
5位置換誘導体のCCK−8アッセイの結果を図15に示す。脱離基のパラ位にあたる5位の置換基効果は4位に比べて強力であり、5−COOMe、5−H、5−Meの薬効の差がより顕著になっている。また、5−COOMe誘導体についてのGGT低発現細胞による薬効評価を図15に下段に示す。
以上で示したように、本発明のプロドラッグ型抗がん剤は、GGTを高発現しているがん細胞膜上のGGTによってL−グルタミン酸部が切断されると同時に、アザキノンメチド構造を有する高反応性物質(毒性誘引物質)が放出されるという仕組みで抗腫瘍効果を示す。GGT高発現/低発現細胞株を用いた共培養イメージングにて薬効を確認した結果、本発明のプロドラッグ型抗がん剤は、隣接したGGT低発現細胞を死滅させることなくGGT高発現細胞株のみを選択的に死滅させることが可能であった。この結果は、本発明のプロドラッグ型抗がん剤がin vivoでも広い安全域を示す可能性を示唆するものであった。
[実施例7]
腹膜播種モデルマウスに対するgGlu−FMA(化合物3)の投与試験
(1)腹膜播種について
腹膜播種とは、腹膜内を覆う腹膜の表面に腫瘍細胞が散布され、生着した状態をさす。臨床では、胃癌・大腸癌、卵巣癌などから転移してくる場合が多く、化学療法を含め画期的な治療法が確立されていない。
(2)モデルマウス作製と試験概要
腹膜播種のモデルマウスは、腹腔内にPBSに懸濁したSHIN3細胞(卵巣癌由来癌細胞株、高GGT活性)を腹腔内投与することにより作製した。細胞播種後7日目から5mg/kgのgGlu−FMAまたはPBS(コントロール)を腹腔内に連日投与し、細胞播種後21日目にgGlu−HMRGを腹腔内投与し、10分後にマウスをサクリファイス、開腹したのちin vivoイメージング装置maestroにて蛍光画像の取得を行った(図16)。
(3)結果
図17にPBSおよびgGlu−FMA投与マウスの腸間膜のマクロ画像とその蛍光画像2例を示した。マクロ画像と蛍光画像ともにgGlu−FMA投与マウスの方が腫瘍が全体的に減少しているように見える。
[産業上の利用可能性]
本発明のプロドラッグ型抗がん剤は、近接した2細胞間の代謝酵素活性の違いを認識し、酵素活性が亢進しているがん細胞のみを死滅させることが可能であり、重篤な副作用による患者のQOL低下というがん化学療法における大きな問題を改善し得る革新的な臨床薬剤となることが期待される。さらに、既存の抗がん剤を用いないアザキノンメチド放出型の本発明のプロドラッグは簡便に合成可能であることから、開発コストにも大きな寄与をもたらすものと期待される。このように、開発したプロドラッグの医療上、産業上の利用価値、経済価値は極めて大きいと考えられる。

Claims (12)

  1. 以下の一般式(I)で表される化合物又はその塩。
    (式中、
    Xは、フッ素原子、エステル基(−OC(=O)−R’)、カーボネート基(−OCO−R’)、カーバメート基(−OCONH−R’)、リン酸およびそのエステル基(−OP(=O)(−OR’)(―OR’’)、及び硫酸およびそのエステル基(―OSO―OR’)からなる群から選択され、
    ここで、R’、R’’は、各々独立に、置換又は無置換のアルキル基、又は、置換又は無置換のアリール基から選択され;
    Yは、−NH−CO−L、−NH−L’又は−OL’であり、
    ここで、Lは、アミノ酸の部分構造であり、
    L’は、糖類又は糖類の部分構造、自己開裂型のリンカーを有する糖類、自己開裂型のリンカーを有するアミノ酸類又はペプチドであり;
    及びRは、各々独立に、水素原子又は一価の置換基から選択され;
    は、水素原子、又はベンゼン環上に存在する1〜4個の同一又は異なる一価の置換基を示す。)
  2. Lのアミノ酸の部分構造は、それが結合しているC=Oと一緒になって、アミノ酸、アミノ酸残基、ペプチド、アミノ酸の一部を構成している、請求項1に記載の化合物又はその塩。
  3. L’の糖類の部分構造は、それが結合しているOと一緒になって、糖類、糖類の一部を構成している、請求項1に記載の化合物又はその塩。
  4. 一般式(I)中の−Yが、−C(R)(R)Xに対してベンゼン環のオルト位又はパラ位上で結合している、請求項1〜3のいずれか1項に記載の化合物又はその塩。
  5. Yが、以下から選択される構造を有する、請求項1〜4のいずれか1項に記載の化合物又はその塩。
  6. Xは、フッ素原子又はエステル基(−OCO−R’)である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の化合物又はその塩。
  7. 及びRは、各々独立に、水素原子又はフッ素原子から選択される、請求項1〜6のいずれか1項に記載の化合物又はその塩。
  8. の一価の置換基が、アルキル基、アルコキシカルボニル基、ニトロ基、アミノ基、水酸基、アルキルアミノ基(−NHR’、−NHCOR’)、アルコキシ基(−OR’、−OCOR’)、ハロゲン原子、ボリル基、シアノ基からなる群から選択される(R’は、置換又は無置換のアルキル基、又は、置換又は無置換のアリール基である)、請求項1〜7のいずれか1項に記載の化合物又はその塩。
  9. の一価の置換基が、アルキル基(例えば、メチル基)又はアルコキシカルボニル基(例えば、メトキシカルボニル基)である、請求項8に記載の化合物又はその塩。
  10. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の化合物又はその医薬的に許容可能な塩を含む、プロドラッグ型抗がん剤。
  11. 請求項1〜9のいずれか1項に記載の化合物又はその医薬的に許容可能な塩を含む、がん細胞特異的な酵素活性により細胞選択的に作用するプロドラッグ型抗がん剤。
  12. 前記酵素が、ペプチダーゼ又はグリコシダーゼである、請求項11に記載のプロドラッグ型抗がん剤。
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