KR100480498B1

KR100480498B1 - 뉴클레오시드를 이용한 저분자 유기 젤레이터 및 그합성방법

Info

Publication number: KR100480498B1
Application number: KR10-2002-0028861A
Authority: KR
Inventors: 김병현; 윤영지
Original assignee: 학교법인 포항공과대학교
Priority date: 2002-05-24
Filing date: 2002-05-24
Publication date: 2005-04-06
Also published as: KR20030090964A

Abstract

본원 발명은 하기 일반식 I의 뉴클레오시드 유도체 젤레이터 화합물 및 그 제조방법에 관한 것이다.

상기 식에서,

R₁은 C₅- C₁₅알킬이고;

R₂는 수소 또는 TBDMS이고;

X는 아미드(-C(O)NH-) 또는 에스테르(-C(O)0-)이고;

Y는 수소 또는 하이드록시기이고;

B는 아데닌, 구아닌, 시토신, 우라실, 또는 티민이다.

Description

뉴클레오시드를 이용한 저분자 유기 젤레이터 및 그 합성방법{LOW MOLECULAR WEIGHT ORGANOGELATORS BASED ON NUCLEOSIDES AND SYNTHETIC METHOD THEREOF}

우리는 일상 생활에서 음식물이나 생활용품을 통해 수많은 젤을 접할 수 있으며, 그 종류로는 물이나 유기 용매 내에서의 고분자, 단백질, 계면활성제의 묽은 용액들을 들 수 있다. 이러한 젤은 의학, 생물학, 화학, 물리학적으로 매우 중요하며 사진 기술, 화장품, 음식물, 석유산업, 약물전달, 인조근육, 화학센서 등에 응용된다.

젤은 위상학적 측면에서 볼 때 계 내에서 적어도 두 개 이상의 구성요소가 분리되어 있는 연속된 상으로 이루어져 있는 묽은 혼합물이라 정의된다. 그러나 젤의 상세한 구조나 정의는 아직까지 명확하지 않다.

젤은 젤 상태를 형성하는 결합, 즉 그물망 구조(network structure)가 어떠한 상호작용으로 이루어졌는지에 의해 화학적 젤과 물리적 젤로 분류할 수 있다.

화학적 젤은 삼차원적인 그물 망 구조가 교차 공유결합으로 이루어져 있으며, 대표적인 예로 다리 걸친 중합체(cross-polymer) 젤이 있다. 화학적 젤은 구성요소에 따라 성격은 다르지만, 공통적으로 젤 형성에 있어 비가역성을 가지고 있다. 일반적으로 화학적 젤은 수용액 상태에서 젤을 형성하는 수화젤(hydro gel)이나 중합체젤(polymer gel)이 잘 알려져 있고, 이들은 pH나 온도, 빛 등의 자극의 변화에 따라 가역적으로 부피가 변화하는 특성을 가지고 있다. 이러한 특성을 이용하여 약물 전달 체계, 형상 기억 소자, 화학적 센서로의 응용 가능성을 보여주고 있다 (Kataoka, K. 등, J. Am. Chem. Soc. 120, 12694, 1998; Miyata, T. 등. Nature 399, 766. 1999; Hu, Z. 등, Science 269, 525, 1995; Holtz, J. H. 및 Asger, S. A., Nature 389, 829, 1997)

반면에 낮은 분자량의 화합물들이 수소결합, π-π 쌓기, 반데르 발스 인력, 용매 배척 효과(solvophobic effect) 등과 같은 분자간의 비공유 결합적 상호작용에 의해 섬유 다발과 같은 그물망을 형성하여 이루어진 물리적 젤(physical gel) 또는 저분자 유기젤(low molecular organogel)이 있다. 저분자 유기젤은 주로 유기용매에서 젤을 형성하는데, 중합체 젤과는 달리, 각각의 저분자 물질들의 비공유결합에 의해 끊임없이 연결되어 섬유다발을 형성하므로, 젤 형성에 있어 온도, 압력, 빛의 종류, 수소이온 농도 변화에 따라 젤과 졸의 가역적인 상태변화가 가능하다(Esch, J. H. 및 Feringa, B. L., Angew. Chem., Int. Ed. Eng . 39, 2263, 2000).

저분자 유기젤은 폴리실록산(polysiloxane), 파라핀, 알콜, 지방족 용매, 방향족 용매, 염소화 용매, 액정 물질, 전해질, 중합가능한 액체 등 많은 종류의 유기 용매들에서 젤레이션(gelation)할 수 있다.

젤레이션에 대한 메커니즘은 아직 잘 알려져 있지 않지만, 공통적으로 젤 형성 화합물인 젤레이터가 용매 내에서 잘 정렬된 자기 조립(self-assembly) 현상에 의해 섬유다발과 같은 3차원적인 그물망을 형성하는 것에 기인하는 것으로 알려져 있다.

저분자 유기젤은 보통 유기 용매의 낮은 농도에서 젤레이션을 할 수 있어야 하며, 거시적으로는 고체같이 보이지만 미시적으로는 주로 액체상태로 존재해야 하고, 어떤 외부의 압력이 제거되면 본래의 형태를 가져야 한다. 저 분자 유기젤은 특정한 상호작용(수소결합, 정전기적 인력, 런던 분산력(London dispersion force), π-π 쌓기)에 의해 주로 리본, 막대, 파이버, 실, 테이프와 같이 일차원적으로 자라므로, 같은 크기의 비율로 자라는 결정과는 다르다. 일차원적 파이버, 실, 테이프간에 연결 부분(junction zones)이 존재하여, 3차원적인 네트워크 구조를 이루어 액체들의 움직임을 멈추게 한다 (Esch, J. H. 및 Feringa, B. L.; Oya, T. 등, Science 286, 1543, 1999).

젤레이터가 유기용매에서 분자를 응집하는 추진력은 크게 두 가지로 구분된다. 하나는 수소 결합으로, 긴 지방족 사슬을 가진 요소 유도체와 펩티드 유도체가 대표적인 예이다. 이들은 요소간의 수소결합으로 자기 조립을 이루며, 긴 지방족 사슬의 분자응집으로 고체화를 막고 젤을 형성한다고 알려져 있다. 다른 하나는 비수소 결합에 의한 분자 응집인데, 콜레스테롤의 쌓임 효과에 의해 자기조립을 형성하는 콜레스테롤 유도체들이 그 예이다 (Mukkamala, R. 및 Weiss, R. G., J. Chem. Soc., Chem. Commun., 375, 1995)

최근에는 π-π 쌓임 효과와 수소결합의 추진력이 함께 있을 때 보다 좋은 젤레이터가 됨이 보고되었다 (Ajayaghosh, A. 및 George, J., J. Am. Chem. Soc. 123, 5148, 2001).

젤레이터의 구조적인 특징은 첫째, 분자 내에 1차원적 자기조립 추진력을 위한 편 방향적 분자간 상호 작용 부분과 강한 자기-상보성 부분이 있어야 하고, 둘째, 분자의 용해도 조절과 고체화를 막기 위한 섬유다발-용매간 공유영역의 에너지 조절이 되어야 하며, 셋째, 그물 망 형성을 위한 다리 걸친 섬유다발을 유도하기 위한 인자가 있어야 한다. 이러한 요건을 갖추면 좋은 젤레이터가 될 수 있을 것이다.

젤레이터들은 우연히 발견되었으나 최근에는 새로운 젤레이터를 디자인하고 젤레이션 현상에 대한 원리 및 젤의 물리적 성질이 연구되어지고 있으며, 저분자 유기젤의 분자 구조와 분자 응집성 관계에 대해서도 많은 연구가 진행되고 있다. 지금까지 설계된 젤레이터의 구조를 보면 분자내 작은 부분의 극성을 가지는 영역과 비극성을 가지는 큰 영역이 평편하게 나열된 양친화성 분자들, 또는 극성 영역 대신 π-π 쌓임에 의한 분자 응집을 위해 방향족 분자로 치환된 ALS(Aromatic part-Linker-Steroid) 구조의 젤레이터들이 대부분이다 (Abdallah, D. J. 및 Weiss, R. G., Langmuir 16, 352, 2000; Abdallah, D. J. 및 Weiss, R. G., Adv. Mater. 12, 1237, 2000).

생체 막의 주요 성분인 지질이나, 콜레스테롤은 분자간 상호작용이 잘 알려져 있어서 생체 분자를 이용한 젤레이터 개발에 많이 이용되었으며, 최근에는 당의 하이드록시기 사이의 수소결합을 이용한 젤레이터 개발 및 간단한 단 분자 아미노산 유도체나 또는 펩티드의 아미드기를 이용한 젤레이터의 개발이 보고되고 있다. 이들은 합성이 간단할 뿐 아니라, 적은 젤레이터 양으로 효과적인 젤을 이룬다는 장점이 있으며, 생체 친화적인 젤레이터로서 생물학적 응용이 기대된다 (Inoue, K. 등, Chem.Lett. 225, 1999; Jung, J. H. 등, Chem. Commun. 2343, 2000; Mieden-Gundert, G. 등. Angew. Chem., Int. Ed. Engl. 40, 3164, 2001; Luo, X. 등, Chem. Commun. 1556, 2001).

최근 아미노피리미딘(aminopyrimidine)과 디알킬바비투릭 산(dilalkylbarbituric acid)의 혼합물이 상보적인 수소결합을 통해 두 성분(Two-Component) 시스템을 구축하여 초거대 분자와 유사한 구조의 젤이 형성됨이 보고되었다. 이외에도 두 종류 이상의 젤레이터로 젤을 형성하는 헤테로 시스템 젤이 알려져 있다(도 1).

핵산(nucleic acid)은 유전정보의 분자적 저장고가 된다는 점에서 특히 그 중요성이 강조되고 있다. 핵산은 고분자의 중합체로 된 거대분자이나 피리미딘 또는 퓨린의 염기, 당, 인산으로 완전히 가수분해 될 수 있다. 피리미딘이나 퓨린 염기가 리보스 또는 데옥시리보스의 당과 결합된 물질을 뉴클레오시드라고 하는데 염기 종류에 따라 아데노신, 구아노신, 시티딘, 우리딘, 티미딘으로 구별된다.

최근, 티미딘을 기초로 하여 유레아 또는 카바메이트 유도체 유기 젤레이터들이 보고된 바 있다(김병현, The 1st China-Korea Symposium on Organic Chemistry, 35-36, 2001, 및 황길태 등, 18th International Congress of Heterocyclic Chemistry, 111, 2001)

본 발명자들은 상보적인 염기를 가진 뉴클레오시드, 즉, 아데노신, 구아노신, 시티딘, 및 티미딘의 아미드 또는 에스테르 유도체 젤레이터를 합성하고, 헤테로 시스템 젤레이터를 합성한다면 적은 농도에서 아주 강한 유기젤을 형성할 수 있는 초유기 젤레이터 시스템을 구축할 수 있음을 발견하고 이러한 젤레이터들을 합성하여 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 신규 젤레이터 화합물 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적에 따라, 본 발명은 뉴클레오시드 및 알킬이 아미드 또는 에스테르에 의하여 결합되는 하기 일반식 I의 뉴클레오시드 유도체 젤레이터 화합물 및 그 제조 방법을 제공한다:

상기 식에서,

R₁은 C₅- C₁₅알킬이고;

R₂는 수소 또는 TBDMS이고;

X는 아미드(-C(O)NH-) 또는 에스테르(-C(O)0-)이고;

Y는 수소 또는 하이드록시이고;

B는 아데닌, 구아닌, 시토신, 우라실, 또는 티민이다.

본 발명의 젤레이터 화합물들 중 바람직한 것들은 R₁이 C₈-C₁₂ 알킬이거나, B가 티민인 화합물들이다.

본 발명의 젤레이터 화합물들 중 가장 바람직한 것들은 R₁이 C₈ 내지 C₁₂ 포화 알킬이고, R₂가 TBDMS이고, X가 아미드이고, Y가 수소이고, B가 티민인 화합물 및 R₁이 C₈- C₁₂ 포화알킬이고, R₂가 하이드록시이고, X가 에스테르이고, Y가 수소이고, B가 티민인 젤레이터 화합물들이다.

본 발명의 젤레이터 화합물 중 X가 아미드인 화합물은 하기 반응식 1에서와 같이 뉴클레오시드의 5'위치에 아민기를 도입한 유도체를 알킬 산과 반응시키는 과정을 통해 제조할 수 있다:

상기 식에서, B는 아데닌, 구아닌, 시토신,우라실 또는 티민이고, n은 5 내지 15의 정수이다.

또한, 본 발명의 젤레이터 화합물 중 X가 에스테르인 화합물들은 하기 반응식 2에서와 같이 뉴클레오시드의 5'위치의 히드록시기를 알킬 산과 반응시키는 과정을 통해 제조할 수 있다:

상기 식에서, B 및 n은 반응식 1에서 정의한 바와 같다.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.

본 발명의 젤레이터의 기본 골격을 구성하는 뉴클레오시드는 젤레이션에 필요한 분자간 수소 결합을 제공한다. 특히, 뉴클레오시드 내의 염기는 분자 내 1차원적 자기조립 추진력을 위한 편 방향적 분자간 상호작용이 강한 자기-상보성을 제공하고, 뉴클레오시드 내 당 분자간의 상호작용은 자기조립 효과를 제공한다. 또한, 본 발명의 뉴클레오시드의 5'-OH 에 연결 단위를 통해 도입된 긴 포화 알킬 사슬은 분자의 용해도 조절과 고체화를 막기 위한 섬유다발-용매간 공유영역의 에너지를 조절하는 분자간의 응집력을 제공한다.

본 발명의 뉴클레오시드 유도체 젤레이터는 하기의 반응식들에 도시된 방법에 의하여 화학적으로 합성할 수 있다. 하기의 반응식들은 본 발명의 대표적인 화합물들의 제조방법을 제조 단계별로 나타내는 것으로 당업자들에 의하여 숙지된 방법에 의하여 적당하게 변화될 수 있다. 또한, 뉴클레오시드로서 티미딘을 예시하였으나 아데노신, 구아노신, 시티딘, 우리딘 등의 다른 뉴클레오시드를 사용하여서도 동일하게 실시할 수 있다.

5'-아미노 뉴클레오시드의 합성

5'위치에 아민기가 도입된 뉴클레오시드 유도체는 뉴클레오시드의 5' 위치에 미쯔노브 (Mitsunobu) 반응을 통해서 요오드기를 도입하고 요오드기를 아지도 기와 치환하여 아지도 화합물을 합성하고, 얻어진 아지도 화합물을 환원시켜 합성할 수 있다.

이 합성 반응은 뉴클레오시드의 5'과 3' 위치의 하이드록시기가 1차와 2차 하이드록시기로 서로 다르기 때문에 이러한 구조적인 차이에 기인한 반응성의 차이를 이용하여 5'과 3'위치의 하이드록시기를 선택적으로 보호하거나 또는 탈보호할 수 있음을 이용한다. 먼저 3'위치의 하이드록시기의 보호기를 도입하지 않은 상태에서, PPh₃와 I₂를 이용한 미쯔노브(Mitsunobu) 반응을 통해 5'위치의 하이드록시기가 요오드화된 화합물 (10)을 합성한다. 화합물 (10)의 용해도 및 다음 반응 단계에서 발생할 수 있는 3'위치의 하이드록시기의 반응성을 제한하기 위해 TBDMS(Tert-butyldimethyl Silyl)-Cl를 이용하여 3'위치의 하이드록시기를 보호한 후, DMF 용매하에서 NaN₃를 가하고 140℃로 가열하여 화합물 (12)를 얻는다. 메탄올 용매중에서 Pd/C을 촉매로 하여 화합물 (12)를 수소화시킴으로써 5'위치의 아지도기를 아민기로 환원하여 5'위치에 아민기를 갖는 화합물 (13)을 합성할 수 있다.

뉴클레오시드 아미드 유도체 젤레이터의 합성

5'위치에 알킬 아미드로 치환된 뉴클레오시드 유도체는 알킬 산을 EDC(1-(3-dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimide hydrochloride)로 활성화 시킨 다음 CH₂Cl₂ 용매 하에 상기 5'-아미노 뉴클레오시드와 반응시켜 합성할 수 있다. THF 중에서 TBAF(Tetrabutylammonium fluoride)-HCl과 반응시켜 3'의 TBDMS 보호기를 제거하고, 메탄올로 재결정하여 뉴클레오시드 아미드 유도체를 분리할 수 있다.

뉴클레오시드 에스테르 유도체 젤레이터의 합성

5'위치에 알킬 에스테르로 치환된 뉴클레오시드 유도체는 뉴클레오시드와 포화 알킬산의 결합반응으로 합성할 수 있으나, 뉴클레오시드의 5'-하이드록시기와 3'-하이드록시기의 선택성이 부족하므로 5'-하이드록시기가 보호된 상태에서 3'-하이드록시 보호기를 도입한 후 5'-하이드록시 보호기를 제거하여 3'-하이드록시기가 보호된 화합물을 먼저 제조한 후, 5'-하이드록시기에 알킬 에스테르를 도입하고 3'-하이드록시 보호기를 제거하는 단계들을 거쳐 합성하는 것이 바람직하다.

(1) 3'-하이드록시기 보호기를 갖는 화합물의 제조

뉴클레오시드를 피리미딘에 용해시키고 상온에서 DMTr(4,4'-dimethoxytrityl)-Cl 및 TEA(triethylamine)와 반응시켜 뉴클레오시드의 5'-하이드록시기를 DMTr(4,4'-dimethoxytrityl)기로 선택적으로 보호한 화합물 (19)를 합성한다. 피리미딘을 용매로 하고 0℃에서 화합물 (19)를 페녹시아세틸 클로라이드와 반응시켜 화합물 (20)을 얻을 수 있으며, CHCl₃/MeOH의 혼합용매, 바람직하게는 혼합비율이 7:3(v/v)인 혼합용매에서 2% p-황산톨루엔과 반응시켜 5'의 DMTr을 선택적으로 제거시킨 화합물 (21)을 합성할 수 있다.

(2) 뉴클레오시드 에스테르 유도체의 합성

상기에서 제조된 화합물 (21)을 CH₂Cl₂에 용해시키고 DMAP(Dimethylamino pyridine)와 다양한 길이의 포화 알킬산과 반응시켜 화합물 (22)를 합성하고, 상온에서 80% 아세트산과 반응시켜 3'의 보호기를 제거한 뉴클레오시드 에스테르 유도체 (23)을 합성할 수 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

참고예: 시약 및 기기

모든 반응은 아르곤 하에서 오븐에서 충분히 건조된 플라스크에서 수행하였다. 반응에 사용된 시약들은 알드리치사(Aldrich Co.)에서 구입하여 대부분 정제하지 않고 사용하였으며, 액체 시약인 경우에는 주사기로 고무 격막을 통해 반응용기로 주입하였다. 트리에틸아민, N,N-디메틸포름아미드, 아세토니트릴, 클로로포름, 메틸렌 클로라이드, 톨루엔은 칼슘 수소화물로부터 증류하였고, 테트라히드로푸란은 질소 하에서 나트륨과 벤조페논으로 정제하여 사용하였다. 분석에 이용된 ¹H와 ¹³C 핵 자기공명 스펙트럼(NMR)은 브르커사 (Bruker) FT-300MHz Bruker Aspect 3000을 사용하여 결과를 얻었으며, 용매는 CDCl₃와 DMSO-d ₆를 사용하였다. 질량 분석 스펙트럼(MS)은 크라토스사 (Kratos) MS 25 RFA(70eV, EI)와 조엘사(Jeol) JMS-AX505WA (FAB(glycerol+DMSO)를 사용하였다. 적외선 스펙트럼(IR)은 브르커사(BRUKER) FT-IR PS55+를 사용하여 측정하였고, 고체 생성물의 녹는점(m.p.)은 Electrothermal IA 9000 series 측정기를 사용하여 측정하였으며 보정은 하지 않았다. 박막 크로마토그래피(TLC)는 머크사(Merck) 실리카겔 60 F-254을, 속성 크로마토그래피(Flash chromatography)는 머크사(Merck) 실리카겔 60(2300-400 mesh)을 사용하였다.

제조예 1 : 5'-데옥시-5'-요오드티미딘 (10)의 제조

티미딘 5g(20.64mmol)을 피리딘 100mL에 녹인 후, PPh₃7.04g(27.00mmol)을 첨가하고, I₂6.81g(27.00mmol)을 첨가하였다. 실온에서 2시간 30분 동안 교반하고, 과량의 5% NaS₂O₃수용액을 첨가하여 반응 종료하였다. 반응액을 에틸아세테이트로 추출하고, 염수로 세척한 후 NaSO₄로 건조하고 여과한 후 감압 증류로 농축하여, 전개용매를 CH₂Cl₂:EtOAc:MeOH의 혼합비 200:100:1인 혼합액에서 EtOAc:MeOH의 혼합비 20:1인 혼합용매로 순차적으로 바꿔가면서 속성 컬럼크로마토그래피로 분리 정제하여 흰색고체의 표제 화합물 6.10g를 수득하였다(수율 : 84%).

mp :188．9℃ - 190.2℃

¹H NMR(DMSO-d ₆)δppm :11.32(s, 1H), 6.21(q, J=4.74Hz, 1H), 5.52(s, 1H), 5.27(s, 1H), 4.18(t, J=2.84Hz, 1H), 3.80-3.71(m, 1H), 3.51(dd, J1=6.21Hz, J2=10.38Hz, 1H), 3.39(dd, J1=6.26 Hz, J2=10.34Hz, 1H), 2.28-2.24(m, 1H), 2.11-2.07(m, 1H), 1.79(s, 3H)

¹³C NMR(DMSO-d ₆) δppm : 163.34, 150.14, 135.84, 109.52, 85.02, 83.67, 72.74, 37.66, 11.85, 7.66

IR(NaCl)cm^-1 : 2954.1, 2930.1, 2857.5, 2102.3, 1694.4, 1471.5

FAB-Mass: m/z 353.13 (M+1)

제조예 2: 5'-데옥시-3'-4차부틸디메틸실릴옥시-5'-아지도티미딘 (12)의 제조

제조예 1에서 수득한 화합물 (10) 3.01g (8.56mmol)을 DMF 60mL에 용해시킨 후, TBDMS-Cl 2.58g(17.12.mmol) 및 DIPEA (n,n-diisopropylethyl amine) 2.98g (17.12mmol)을 첨가하고 실온에서 13시간 교반한 후, 증류수를 첨가하여 반응을 종료시켰다. 반응액을 에틸아세테이트로 추출하고, 염수로 세척한 후, NaSO₄로 건조하고 여과하고 감압 증류로 농축한 후, 다시 DMF 60mL에 용해시킨 후, NaN₃ 2.16g(33.2mmol)을 첨가하고, 70℃에서 13시간 교반 후, 실온으로 냉각시켰다. 과량의 물로 반응을 종료시킨 후 에틸아세테이트로 추출하여 염수로 세척한 후, NaSO₄로 건조시키고 여과하여 감압 증류로 농축한 후, CH₂Cl₂:EtOAc:hexane의 혼합비 1:1:2인 혼합용액을 전개 용매로 하는 속성 컬럼크로마토그래피로 정제하여 표제 화합물 2.89g을 수득하였다(수율 : 91%).

mp : 96.7℃ - 98.1℃

¹H NMR(CHCl₃-d)δppm : 7.32(s, 1H), 6.26(t, J=6.63Hz, 1H), 4.37-4.35(m, 1H), 3.95-3.94(m, 1H), 3.74-3.68(m, 1H), 3.52(dd, J1=3.58Hz, J2=13.27Hz, 1H), 2.28-2.14(m, 2H), 1.95(s, 3s), 0.91(s, 9H), 0.10(s, 6H)

¹³C NMR(CHCl₃-d) δppm : 164.6, 157.4, 151.1, 135.9, 126.3, 110.9, 85.3, 84.4, 64.2, 63.5, 42.5, 39.6, 37.0, 26.4, 18.8, 18.2, 13.0, 1.4, -1.12, -4.9

IR (NaCl)cm^-1: 3180.2, 3047.8, 2954.1, 2930.1, 2854.5, 2102.3, 1694.4, 1471.5

FAB-Mass: m/z 382.23 (M+1); [α]_D ²³ = +14.2^o(CHCl₃, c=1.10)

제조예 3: 5'-데옥시-3'-4차 부틸디메틸실릴옥시-5'-아미노티미딘 (13) 의 제조

제조예 2에서 수득된 화합물 (12) 2.89g(7.06mmol)을 메탄올에 용해시킨 후, Pd/C 200mg(10 중량%)를 첨가하고, 진공으로 포화시킨 다음 H₂ 기체를 3회 반복 주입하였다. 18시간 교반한 후 셀라이트(cellite)로 Pd/C를 여과한 후 남은 여액을 감압 증류로 농축하고 EtOAc:MeOH=20:1 혼합액을 전개용매로 하는 속성 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 표제 화합물 2.40g을 수득하였다(수율 : 81.3%).

mp : 49.7℃ - 51.4℃

¹H NMR(CHCl₃-d)δppm : 7.32(d, 1H), 6.22(t, J=6.61Hz, 1H), 4.28-4.26(m, 1H), 4.01(br, 2H), 3.80-3.78(m, 1H), 3.03(dd, J1=3.74Hz, J2=13.46Hz, 1H), 2.85(dd, J1=6.04, J2=13.46Hz, 1H), 2.25-2.21(m 1H), 2.17-2.13(m, 1H), 1.90(s, 3H), 0.87(s, 10H), 0.06(t, J=2.93Hz, 6H)

¹³C NMR(CHCl₃-d) δppm : 164.24, 150.69, 135.89, 111.30, 87.69, 84.77, 72.09, 43.34, 40.87, 25.85, 18.08, 12.75, -4.47, -4368

IR (NaCl)cm^-1 : 3175.4, 3052.3, 2954.0, 2856.9, 1697.3, 1471.6, 1278.5, 1254.8, 1197.8

FAB-Mass: m/z 356.55 (M+1); [α]_D ²⁰ = +55.1o(CHCl₃, c=1.27)

제조예 4: 5'-O-(4,4'-디메톡시트리티일)-티미딘 (19)의 제조

피리미딘 50mL에 티미딘 2g(8.2mmol), DMTr-Cl 2.78g(8.2mmol) 및 TEA 1.37mL(9.84mmol)을 첨가하여 12시간 교반하였다. 용매를 감압 증류로 농축시키고, CH₂Cl₂와 NaHCO₃로 추출한 다음, 유기 층을 NaSO₄로 건조하고, 다시 감압증류로 완전히 용매를 제거한 다음 벤젠으로 재결정하여 흰색 고체의 표제 화합물 3.51g을 수득하였다(수율 : 78.4%).

mp : 109℃ - 110.6℃

¹H NMR(CHCl₃-d)δppm :8.99(s, 1H), 7.59(d, 1H), 7.30(m, 9H), 6.83(d, 4H), 6.43(dd, 1H), 4.56(br, 1H), 4.05(d, 1H), 3.78(s, 6H), 3.48-3.33(m, 2H), 2.67(br, 1H), 2.44-2.28(m ,2H), 1.45(s, 3H)

¹³C NMR(CHCl₃-d) δ ppm :164.21, 159.11, 150.87, 144.71, 136.11, 135.78, 135.49, 128.52, 128.42, 127.57, 113.69, 111.71, 87.36, 86.61, 85.13, 72.95, 63.98, 55.67, 41.37, 12.24

IR (NaCl)cm^-1 : 3409, 3186, 3008, 2931, 2835, 1686, 1608, 1508, 1466, 1251

FAB-Mass: m/z 544.1 (M+1)

제조예 5: 5'-O-(4,4'-디메톡시트리티일)-3'-페녹시아세틸티미딘 (20)의 제조

제조예 4에서 수득된 화합물 (19) 130mg(0.24mmol)을 피리딘 5mL에 용해시킨 후, 0℃로 냉각시키고, 페녹시아세틸 클로라이드 36.27uL(0.26mmol)를 첨가했다. 흰색 고체가 생긴 후 반응을 중단시키고, CH₂Cl₂/NaHCO₃로 추출한 다음 NaSO₄로 건조하고, 감압증류로 농축 시킨 다음 CH₂Cl₂:EtOAc의 4:1 혼합액을 전개용매로 하는 속성 컬럼크로마토그래피로 정제하여 흰색 고체의 표제 화합물 159mg을 수득하였다(수율: 97.6%).

¹H NMR(CHCl₃-d)δppm :9.53(s, 1H), 7.58(s, 1H), 7.37-7.18(m, 14H), 6.97(t, J=7.39Hz, 1H), 6.87(d, J=7.91Hz, 2H), 6.81(d, J=8.77Hz, 4H), 6.43(t, J=7.24Hz, 1H), 5.55(d, J=0.95Hz, 1H), 4.64(s, 2H), 4.12-4.06(m, 2H), 3.75(br, 6H), 3.46(br, 2H), 2.01(s, 1H), 1.36(s, 3H), 1.23(t, J=7.16Hz, 2H)

¹³C NMR(CHCl3-d) δ ppm :168.68, 163.98, 158.91, 157.63, 150.81, 144.28, 135.33, 135.26, 135.21, 130.22, 130.18, 129.80, 128.20, 127.38, 122.11, 114.72, 113.46, 111.97, 87.37, 84.37, 84.04, 65.25, 63.71, 60.53, 55.38, 37.91, 21.20, 14.33, 11.79

제조예 6: 5'-데옥시-3'-페녹시아세틸티미딘 (21)의 제조

제조예 5에서 수득한 화합물 (20) 818mg(1.5mmol)을 0℃로 냉각한 후 CHCl₃:MeOH의 7:3 혼합 용매에 용해시키고 2% p-황산 톨루엔 50ml을 가하였다. 매우 진한 오렌지 빛을 띄는 반응 용액을 약 7분정도 교반 후 CHCl₃로 추출하고 NaSO₄로 건조하고, 감압증류로 농축 시킨 다음 CH₂Cl₂:EtOAc 3:1 혼합액을 전개용매로 하는 컬럼크로마토그래피로 정제하여 표제 화합물 445mg을 수득하였다(수율 : 78.9%).

¹H NMR(CHCl₃-d)δppm :9.71(s, 1H), 7.53(s, 1H), 7.29(br, 2H), 7.02- 6.88(m, 3H), 6.19(t, J=6.12Hz, 1H), 5.47(d, J=2.28Hz,1H), 4.67(s, 1H), 4.10(br, 1H), 3.88(br, 2H), 2.99(s, 1H), 2.45-2.34(m, 2H), 2.04(s, 1H), 1.88(br, 3H), 1.25(t, J=6.95Hz,1H)

¹³C NMR(CHCl₃-d) δ ppm :168.97, 164.27, 157.68, 150.81, 136.70, 129.83, 122.15, 114.75, 111.53, 86.17, 85.14. 65.29, 62.51, 60.62, 37.26, 21.21, 14.33, 12.68

제조예 7: 5'-O-도데카닐에스테르-3'-페녹시아세틸티미딘(22a)의 제조

제조예 6에서 수득한 화합물 (21) 100mg(0.27mmol)을 CH₂Cl₂ 20mL에 용해시킨 후 라우린산 79.9mg(0.41mmol)을 첨가하고, EDC 56.2mg(0.30mmol) 및 DMAP 3.57mg(0.03mmol)을 첨가하여 상온에서 12시간 교반하였다. CHCl₃로 추출하고 NaSO₄로 건조하고, 감압증류로 농축시킨 다음 CH₂Cl₂:MeOH의 30:1 혼합액을 전개용매로 하는 속성 컬럼크로마토그래피로 정제하여 흰색 고체의 표제 화합물 137mg을 수득하였다 (수율 : 91.3%).

¹H NMR(CHCl₃-d)δppm : 9.91(s, 1H), 7.26(d,t, 3H), 6.97(t, J=7.26Hz, 1H), 6.87(d. J=8.27Hz, 2H), 6.25(t, J=6.93Hz, 1H), 5.29(d, J=5.80Hz, 1H), 4.65(s, 2H), 4.38-4.22(m, 3H), 2.46(dd, J1=4.93Hz, J2=14.03Hz 1H), 2.30(t, J=6.99Hz, 3H), 2.19-2.09(m, 1H), 1.89(s, 3H), 1.58(d, J=6.66Hz, 2H), 1.21(br, 22H), 0.82(d, J=6.60Hz, 3H)

¹³C NMR(CHCl₃-d) δ ppm :178.53, 173.17, 168.72, 164.13, 157.62, 150.66, 134.68, 129.82, 122.19, 114.74, 111.75, 84.97, 82.19, 75.28, 65.23, 63.66, 37.59, 34.26, 34.18, 32.01, 29.70, 29.55, 29.44, 29.36, 29.25, 24.94, 22.80, 18.90, 15.85, 14.25, 12.81

IR (NaCl)cm^-1 :3185, 3044, 2926, 2854, 1741, 1695, 1600, 1496, 1468, 1371, 1276, 1189, 1091, 1021

제조예 8: 5'-O-테트라데카닐에스테르-3'-페녹시아세틸티미딘 (22b)의 제조

제조예 6에서 수득한 화합물 (21) 100mg(0.27mmol)을 CH₂Cl₂ 20mL에 용해시킨 후 미리스틴산 79.9mg(0.41mmol)을 첨가하고, EDC 56.2mg (0.30mmol) 및 DMAP 3.57mg(0.03mmol)을 첨가하여 상온에서 12시간 교반하였다. 반응액을 CHCl₃로 추출하여 NaSO₄로 건조하고, 감압증류로 농축시킨 다음 CH₂Cl₂:MeOH의 30:1 혼합액을 전개 용매로 하는 속성 컬럼크로마토그래피로 정제하여 표제 화합물 144mg을 수득하였다.(수율 : 91.1%).

¹H NMR(CHCl3-d)δppm : 7.29(t, J=8.17Hz, 3H), 7.00(t, J=7.87Hz, 1H), 6.90(d, J=8.18, 2H), 6.28(q, J=4.68Hz, 1H), 5.32(d, J=6.20Hz, 1H), 4.69(s, 2H), 4.37-4.25(m, 3H), 2.48(br, 1H), 2.32(q, J=7.33Hz, 3H), 2.20-2.17(m, 1H), 1.92(s, 3H), 1.62(t, J=6.65Hz, 3H), 1.23(br, 30H), 0.86(t, J=6.39Hz, 4H)

¹³C NMR(CHCl₃-d) δ ppm : 173.2, 168.7, 164.1, 157.6, 150.6, 134.7, 129.8, 122.2, 114.7, 111.7, 84.9, 82.2, 76.8, 75.3, 65.2, 63.6, 45.3, 37.8, 34.3, 32.0, 29.8, 29.7, 29.6, 29.5, 29.4, 29.3, 29.2, 25.1, 24.9, 22.8, 14.5, 12.8, 8.6

실시예 1: 5'-데옥시-3'-4차부틸디메틸실릴옥시-5'-도데칸펩티딜티미딘 (16a)의 제조

제조예 3에서 수득한 화합물 (13) 1g(2.81mmol), EDC 646.4mg(3.37mmol) 및 DMAP 37.7mg( 0.31mmol)을 진공에서 건조시킨 후 CH₂Cl₂50ml 에 용해시켰다. 다른 둥근 바닥 플라스크에 라우린산 845mg(4.22mmol)을 CH₂Cl₂10ml에 용해시킨 후, 반응 혼합물에 천천히 적가하였다. 상온에서 3시간 교반 후 CHCl₃ 와 에틸아세테이트로 추출하고, 무수 NaSO₄ 로 탈수시킨 다음, CH₂Cl₂:EtOAc:HEX 의 1:1:2 혼합용액을 전개용매로 하는 속성 컬럼크로마토그래피로 정제하여 오일상의 표제 화합물 1.24mg을 수득하였다(수율 : 82%).

¹H NMR(CHCl₃-d)δppm : 9.53(s, 1H), 7.12(s, 1H), 6.00(t, J=6.81Hz, 1H), 4.28(q, J=3.07Hz, 1H), 3.90(q, J=3.79Hz, 1H), 3.50(t, J=4.84Hz, 2H), 2.36-2.29(m, 1H), 2.22-2.17(m, 3H), 1.91(s, 3H), 1.60(t, J=6.79Hz, 2H), 1.26(br, 20H), 0.85(br, 14H), 0.06(d, J=2.71Hz, 6H)

¹³C NMR(CHCl₃-d) δ ppm : 173.97, 164.19, 150.54, 137.32, 111.33, 87.76, 85.76, 85.81, 72.88, 41.13, 39.84, 36.71, 32.04, 29.75, 29.66, 29.53, 29.49, 29.46, 25.85, 22.81, 18.04, 14.25, 12.56, -4.59, -4.79

FAB-Mass; m/z 538.44(M+1)

실시예 2: 5'-데옥시-3'-4차부틸디메틸실릴옥시-5'-테트라데카노펩티딜티미딘 (16b)의 제조

미리스트린산 257.16mg(1.12mmol) 을 사용하는 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 표제 화합물 1.35mg을 수득하였다(수율 : 85%).

¹H NMR(CHCl₃-d)δppm : 9.99(s, 1H), 7.26(s, 1H), 6.69(s, 1H), 6.15(t, J=6.70Hz, 1H), 4.43(d, J=2.82Hz, 1H), 4.02(t, J=3.58Hz, 1H), 3.62(br, 2H), 2.49-2.40(m, 1H), 2.32(t, J=7.34Hz, 3H), 2.03(s, 3H), 1.74(br, 2H), 1.35(br, 26H), 0.98(t, J=5.03Hz, 14H), 0.19(t, J= 2.69Hz, 6H)

¹³C NMR(CHCl3-d) δ ppm : 173.95, 164.33, 150.57, 137.25, 111.22, 87.55, 85.79, 72.84, 41.07, 39.81, 36.64, 34.23, 31.99, 29.75, 29.72, 29.62, 29.49, 29.45, 29.43, 25.84, 25.79, 25.01, 22.76, 17.98, 14.19, 12.49, -4.65, -4.76

FAB-Mass: m/z 566.40 (M+1)

실시예 3: 5'-데옥시-3'-4차부틸디메틸실릴옥시-5'-헥사데카노펩티딜티미딘(16c)의 제조

팔미트산 257.16mg(1.12mmol)을 사용하는 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 표제 화합물 1.22mg을 수득하였다(수율: 73%).

¹H NMR(CHCl₃-d)δppm : 8.67(s, 1H), 7.11(s, 1H), 6.21(t, J=2.97Hz, 1H), 5.99(t, J=4.15Hz, 1H), 4.31(q, J=2.09Hz, 1H), 3.92(q, J=2.11Hz, 1H), 3.57-3.49(m, 2H), 2.39-2.35(m, 1H), 2.24-2.19(m, 3H), 1.95(s, 3H), 1.64(t, J=4.26Hz, 2H), 1.31-1.26(m, 28H), 0.91-0.87(m, 13H), 0.09(t, J=2.21Hz, 6H)

¹³C NMR(CHCl₃-d) δ ppm : 173.91, 164.34, 150.56, 137.14, 111.10, 87.35, 85.76, 72.79, 41.00, 39.77, 36.54, 31.93, 29.70, 29.66, 29.56, 29.44, 29.40, 29.37, 25.79, 25.72, 24.99, 22.69, 17.89, 14.13, 12.41, -4.73, -4.84

실시예 4: 5'-데옥시-5'-도데카노펩티딜티미딘 (17a)의 제조

실시예 1에서 수득한 화합물 (16a) 300mg(0.56mmol)을 THF에 용해시킨 후, TBAF-HCl (tetrabutylammonium fluoride hydrochloride) 208.10mg(0.79mmol)을 첨가하고, 상온에서 교반하였다. 6시간 동안 반응시킨 후 THF를 제거하고, CHCl₃4ml에 용해시킨 후 물로 세척하고 다시 헥산으로 3회 세척하였다. MeOH로 재결정하여 목적 화합물 130mg을 수득하였다(수율: 55%).

m.p : 211.8℃-216.8℃

¹H NMR(DMSO-d ₆)δppm : 11.29(s, 1H), 7.94(t, J=5.70Hz, 1H), 7.48(s, 1H), 6.13(t, J=7.02Hz, 1H), 5.27(d, J= 4.17Hz 1H), 4.11(t, J=3.60Hz, 1H), 3.73-3.71(m, 1H), 3.35(br, 30H), 2.50(t, J=1.73Hz, 6H), 2.06(q, J=6.42Hz, 4H), 1.79(s, 3H), 1.47(t, J=3.27Hz, 2H), 1.22(br, 18H), 0.85(t, J=6.62Hz, 3H)

실시예 5: 5'-데옥시-5'-테트라데카노펩티딜티미딘(17b)의 제조

실시예 2에서 수득한 화합물 (16b) 300mg(0.53mmol)을 출발물질로 사용하는 것 이외에는 실시예 4와 동일하게 반응시켜 목적 화합물 134mg을 수득하였다(수율: 56%).

m.p ;203.0℃-217.2℃

¹H NMR(DMSO-d ₆)δppm : 11.31(s, 1H), 7.97(s, 1H), 7.47(s, 1H), 6.11(t, J=7.20Hz, 1H), 5.36(d, J=3.90Hz, 1H), 4.11(br, 3H), 2.05(d, J=6.90, 5H), 1.79(s, 3H), 1.45(br, 28H), 0.82(t, J=6.60Hz, 3H)

¹³C NMR(DMSO- d ₆) δppm : 172.92, 163.96, 150.60, 136.28, 109.86, 85.16, 84.16, 71.39, 40.95, 35.54, 31.42, 29.13, 28.92, 28.82, 28.73, 25.43, 22.23, 14.09, 12.16,

실시예 6: 5'-데옥시-5'-헥사데카노펩티딜티미딘 (17c)의 제조

실시예 3에서 수득한 화합물 (16c) 300mg(0.51mmol)을 출발물질로 사용하는 것 이외에는 실시예 4와 동일하게 반응시켜 목적 화합물 149mg을 수득하였다(수율: 61%).

m.p : 211.2℃-214.8℃

¹H NMR(DMSO-d ₆)δppm : 11.29(s, 1H), 7.97(t, 1H), 7.46(s, 1H), 6.11(t, J=6.93Hz, 1H), 5.35(d, J=3.99Hz, 1H), 4.11(s, 1H), 3.29(t, J=5.67Hz, 3H), 2.06(t, J=7.07, 5H), 1.79(s, 3H), 1.20(br, 32H), 0.84(t, J=6.87Hz, 3H)

¹³C NMR(DMSO- d ₆) δppm : 172.92, 163.99, 150.62, 136.29, 109.89, 85.15, 84.11, 71.39, 31.45, 29.17, 28.95, 28.86, 28.74, 25.45, 22.26, 14.13, 12.20

FAB-Mass; m/z 480.28(M+1)

실시예 7: 5'-O-도데카닐에스테르티미딘(23a)의 제조

제조예 7에서 수득한 화합물 (22a) 134mg(0.24mmol)을 디옥산 4mL 및 NH₄OH 1mL에 용해시킨 후 90분간 상온에서 교반하였다. 용매를 모두 감압 증류하고 MeOH로 재결정하여 여과한 후 건조시켜 흰색 고체의 표제 화합물 98mg을 수득하였다(수율: 96.4%).

m.p : 146.7-149℃

¹H NMR(DMSO-d ₆)δppm : 11.29(s, 1H), 8.25(s. 1H), 7.39(s, 1H), 6.17(t, J=6.60Hz, 1H), 4.19(br, 3H), 3.90(br, 1H), 3.34(br, 46H), 2.49(br, 4H), 2.31(t, J=5.16Hz, 3H), 2.11(d, J=5.19Hz, 2H), 1.75(br, 3H), 1.51(d, J=5.77Hz, 2H), 1.22(br, 18H), 0.83(t, J=10.94Hz, 3H)

¹³C NMR(DMSO-d ₆) δppm : 131.14, 109.69, 33.38, 31.30, 28.98, 28.71, 28.39, 24.40, 22.11, 13.98, 12.16

FAB-mass : m/z 425.23 (M+1)

실시예 8: 5'-O-테트라데카닐에스테르티미딘(23b)의 제조

제조예 8에서 수득한 화합물 (22b) 1.27g(2.17mmol)을 출발물질로 사용하는 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 반응시켜 표제 화합물 906mg을 수득하였다(수율 : 92.3%).

m.p : 147.8-148.3℃

¹H NMR(DMSO-d ₆)δppm : 11.33(s, 1H), 7.42(s, 1H), 6.17(t, 1H), 5.40(d, J=4.20Hz, 1H), 4.19(br, 3H), 3.90(q, J=3.90Hz, 1H), 3.33(br, 5H), 2.50(t, J=1.65Hz, 4H), 2.32(t, J=7.35Hz, 2H), 2.13(br, 2H), 1.78(d, J=0.30Hz, 3H), 1.51(t, 2H), 1.22(br, 22H), 0.85(t, J=6.60Hz, 3H)

¹³C NMR(DMSO- d ₆) δppm : 172.80, 135.84, 109.68, 83.79, 63.73, 33.38, 31.30, 20.01, 28.86, 28.72, 28.65, 28.39, 24.39, 22.11, 13.97, 12.15

FAB-mass : m/z 453.28 (M+1)

실시예 9: 5'-O-헥사데카닐에스테르티미딘 (23c)의 제조

화합물 (22c) 885mg(1.44mmol)을 출발물질로 사용하는 것 이외에는 실시예 7과 동일하게 반응시켜 표제 화합물 646mg을 수득하였다 (수율 : 93.4%).

m.p : 148.2-149.1℃

¹H NMR(DMSO-d6)δppm : 11.33(s, 1H), 7.42(s, 1H), 6.17(t, J=6.86Hz, 1H), 5.50(d, J=4.5Hz, 1H), 4.22-4.19(m, 3H), 3.90(q, J=3.90Hz, 1H), 3.32(br, 14H), 2.50(t, 12H), 2.32(t, J=7.32Hz, 2H), 1.78(s, 3H), 1.51(t, J=6.84Hz, 2H), 1.23(br, 18H), 0.85(t, J=6.57Hz, 3H)

¹³C NMR(DMSO- d ₆) δppm : 172.80, 163.56, 135.85, 109.69, 83.81, 70.27, 70.17, 63.75, 33.39, 31.31, 29.04, 28.96, 28.86, 28.72, 28.66, 28.41, 28.40, 24.20, 22.11, 13.98, 12.15

FAB-mass : m/z 481.26 (M+1)

비교예 1: 5'-데옥시-3'-O-도데카닐에스테르티미딘 (25a)의 제조

(단계 1) 5'-O-트리티일-3'-O-도데칸에스테르티미딘 (24a)의 제조

제조예 4에서 수득한 화합물 (19) 1g(2.06mmol)을 라우린산을 3.1mmol 사용하는 것 이외에는 제조예 7과 동일하게 반응시켜서 표제 화합물 1.28g을 수득하였다(수율 : 85.7%).

¹H NMR(CHCl₃-d)δppm : 10.02(s, 1H), 7.62(s, 1H), 7.37(d, J=7.32Hz, 2H), 7.29-7.13(m, 8H), 6.86-6.77(m, 4H), 6.43(t, J=7.19Hz, 1H), 5.45(br, 1H), 4.09(d, J=1.29Hz, 1H), 3.89-3.69(m, 7H), 3.46(br, 2H), 2.45-2.28(m, 7H), 1.95-1.57(m, 12H), 1.23(br, 46H), 0.85(t, J=6.19Hz, 6H)

¹³C NMR(CHCl₃-d) δ ppm : 178.84, 173.67, 173.47, 164.52, 158.84, 158.63, 154.21, 150.86, 144.32, 135.74, 135.36, 135.25, 130.19, 130.17, 129.25, 128.22, 128.12, 127.86, 127.29, 113.39, 113.17, 111.74, 87.27, 84.49, 84.30, 75.23, 63.79, 55.30, 38.12, 34.28, 34.23, 31.99, 30.97, 29.69, 29.55, 29.53, 29.39, 29.43, 29.38, 29.32, 29.22 29.20, 25.59, 24.92, 24.89, 22.78, 14.22, 11.67

(단계 2) 5'-데옥시-3'-O-도데카닐에스테르티미딘 (25a)의 제조

단계 1에서 수득한 화합물 (24a) 420mg(0.58mmol)을 CHCl₃:MeOH 7:3 혼합용매에 용해시키고 2% p-황산톨루엔 용액 50ml을 첨가하였다. 매우 진한 오렌지 빛을 띄는 반응액을 약 7분정도 교반 후, CHCl₃로 추출하여 NaSO₄로 건조시키고, 감압증류로 농축 시킨 다음 CH₂Cl₂, CH₂Cl₂:MeOH의 40:1 혼합액을 전개 용매로 하는 속성 컬럼크로마토그래피로 정제하여 표제 화합물 219mg을 수득하였다(수율 : 89.2%).

m.p : 125.1-126.8℃

¹H NMR(CHCl₃-d)δppm : 8.32(s, 1H), 7.50(d, J=1.08Hz, 1H), 6.25(q, J=4.78Hz, 1H), 5.35(t, J=2.90Hz, 1H), 4.07(q, J=2.43Hz, 1H), 3.94(t, J=2.16Hz, 2H), 2.43-2.32(m, 4H), 1.94(s, 4H), 1.63(t, J=7.17, 2H), 1.27(br, 16H), 0.88(t, J=6.66Hz, 3H)

¹³C NMR(CHCl₃-d)δppm : 173.85, 163.95, 150.68, 136.52, 111.59, 85.11, 85.41, 74.68, 62.76, 34.41, 34.37, 33.89, 32.09, 29.78, 29.63, 29.52, 29.43, 29.29, 25.69, 24.99, 22.87, 14.32, 12.79

FAB-mass : m/z 425.23 (M+1)

비교예 2: 5'-데옥시-3'-O-테트라데카닐에스테르티미딘 (25b)의 제조

(단계 1) 5'-O-트리티일-3'-O-테트라데카노에스테르티미딘 (24b)의 제조

제조예 4에서 수득한 화합물 (19) 1g(2.06mmol)을 미리스틴산 3.1mmol을 사용하는 것 이외에는 제조예 7과 동일하게 반응시켜 흰색 고체의 표제 화합물 1.50g을 수득하였다 (수율 : 96.6%).

¹H NMR(CHCl₃-d)δppm : 9.55(s, 1H), 7.59(s, 1H), 7.43-7.24(m, 16H), 6.42(t, J=7.19Hz, 1H), 5.45(d, J=1.72Hz, 1H), 4.08(d, J=1.66Hz, 1H), 3.45(d, J=1.44Hz, 2H), 2.43(q, J=4.27Hz, 2H), 2.34-2.27(m, 3H), 1.58(br, 3H), 1.36(s, 3H), 1.23(br, 30H), 0.85(t, J=6.46Hz, 3H)

¹³C NMR(CHCl₃-d) δ ppm : 178.81, 173.56, 164.39, 150.84, 143.39, 135.64, 128.85, 128.28, 127.70, 111.87, 87.91, 84.57, 84.32, 75.17, 64.08, 38.21, 34.41, 34.26, 32.12, 29.85, 29.64, 29.56, 29.43, 29.32, 25.01, 22.87, 14.36, 11.85

(단계 2) 5'-데옥시-3'-O-테트라데카닐에스테르티미딘 (25b)의 제조

단계 1에서 수득한 화합물 (24b) 500mg(0.66mmol)을 출발물질로 하는 것 이외에는 비교예 1의 단계 2와 동일하게 반응시켜 표제 화합물 233mg을 수득하였다(수율 : 78.3%).

m.p : 125.3-126.9℃

¹H NMR(CHCl₃-d)δppm : 9.14(s, 1H), 7.53(s, 1H), 6.27(t, J=7.11Hz, 1H), 5.35(t, J=2.78Hz, 1H), 4.07(d, J=2.16Hz, 1H), 3.92(s, 2H), 2.42-2.32(m, 4H), 1.92(s, 3H), 1.62(t, J=6.74Hz, 2H), 1.26(br, 22H), 0.87(t, J=6.45Hz, 3H)

¹³C NMR(CHCl₃-d) δ ppm : 174.3, 164.4, 151.1, 136.9, 112,0, 86.6, 85.9, 75.1, 63.2, 37.9, 34.8, 32.6, 30.3, 30.1, 29.9, 29.8, 29.7, 25.5, 23.4, 14.8, 13.3

FAB-mass : m/z 453.24 (M+1)

비교예 3: 5'-데옥시-3'-O-헥사데카닐에스테르티미딘 (25c)의 제조

(단계 1) 5'-O-트리티일-3'-O-헥사데카노에스테르티미딘 (24c)의 제조

제조예 4에서 수득한 화합물 (19) 1g(2.06mmol)을 팔미트산 3.1mmol을 사용하는 것 이외에는 제조예 7과 동일하게 반응시켜 표제 화합물 1.47g을 수득하였다(수율 : 91.4%).

¹H NMR(CHCl₃-d)δppm : 9.75(s, 1H), 7.59(s, 1H), 7.39-7.21(m, 16H), 6.43(t, J=7.20Hz, 1H), 5.45(t, J=2.32Hz, 1H), 4.09(d, J=1.52Hz, 1H), 3.45(d, J=1.74Hz, 2H), 2.43(t, J=6.87Hz, 2H), 2.32-2.27(m, 3H), 1.59(t, J=6.98Hz, 3H), 1.37(s, 3H), 1.23(br, 34H), 0.85(t, J=6.54Hz, 4H)

¹³C NMR(CHCl₃-d) δ ppm : 173.47, 164.24, 150.84, 143.33, 135.54, 128.78, 128.21, 127.6, 111.8, 87.8, 84.5, 84.2, 75.1, 64.0, 38.1, 34.3, 34.2, 32.1, 29.8, 29.6, 29.5, 29.4, 29.3, 24.9, 22.8, 14.3, 11.8

(단계 2) 5'-데옥시-3'-O-헥사데카닐에스테르티미딘 (25c)의 제조

단계 1에서 수득한 화합물 (24c) 500mg(0.64mmol)을 출발물질로 사용하는 것 이외에는 비교예 1의 단계 2와 동일하게 반응시켜 표제 화합물 115mg을 수득하였다(수율 : 40%).

m.p : 125.7-127.1℃

¹H NMR(CHCl₃-d)δppm : 8.04(s, 1H), 7.50(d, 1H), 6.26(t, J=7.19Hz, 1H), 5.35(t, J=2.90Hz, 1H), 4.07(q, J=2.43Hz, 1H), 3.94(t, J=2.13Hz, 2H), 2.43-2.32(m, 5H), 1.95(t, J=4.16Hz, 3H), 1.89-1.61(m, 6H), 1.26(br, 24H), 0.88(t, J=6.69Hz, 3H)

¹³C NMR(CHCl₃-d) δ ppm : 173.82, 150.42, 149.37, 136.37, 111.61, 86.21, 85.35, 74.56, 62.86, 37.41, 34.39, 32.13, 31.04, 29.88, 29.64, 29.55, 29.43, 29.31, 25.02, 22.89, 14.30, 12.78

FAB-mass : m/z 481.26 (M+1)

실험예 1: 젤레이션 실험

4mL 바이알에 각각 화합물 16a, 16b, 16c, 23a, 23b, 및 23c를 약 10mg 넣은 후 2 중량%가 되도록 표 1 및 표 2에 나열된 용매(알코올류, 알킬 할로겐 용매류, 방향족 용매류, 비극성 포화탄화수소 용매류, 극성이 강한 유기 용매류 등 대략 20종)를 첨가하고, 각 바이알을 격막으로 막은 다음, 음파 파쇄기(Branson 3210)로 15분 정도 처리한 후에 도 2와 같은 과정을 통해서 젤레이션을 시험하였다. 먼저 물 중탕이나 기름 중탕을 사용하여 화합물을 용해시킨 후, 상온에서 2시간 정도 방치한 후 바이알을 거꾸로 뒤집었을 때 용매가 흐르지 않으면 젤이라고 판단하였다 (Inverse Flow Method, Takahashi,A. et al, Polym.J., 12, 335, 1980 참조).

젤 형성 임계농도(critical gel concentration, CGC 또는 MGC)를 알아보기 위해, 2 중량%를 기준으로 하여 0.5 중량% 내지 10 중량%까지 농도를 높이거나 낮추어가면서 젤 형성 실험을 하였다.

그 결과, TBDMS 보호기를 가진 아미드 유도체(16a-c) 젤레이터들은 비극성 포화 탄화수소류 용매에서만 선택적으로 젤이 형성되었고, 투명하고 단단한 젤이 됨을 관찰할 수 있었다(표 1, 도 3(a)).

에스테르 유도체들(23a-c)은 주로 방향족 용매들과 비극성 알칸계열의 용매에서 젤이 형성되었다(표 2). 그러나 에스테르 유도체 젤들은 비교적 불투명하며 약한 젤이 형성되었다(도 3(b)).

수소결합이 강한 아미드 유도체는 대체로 비극성 용매에서 투명하고 강한 젤을 형성하였고, 수소결합이 약한 에스테르 유도체는 주로 극성 유기 용매에서 불투명하고 약한 젤이 형성되는 것으로 보아, 분자간 자기 조립을 위하여 수소결합이 중요함을 알 수 있었다.

그러나 3'- 위치에 긴 포화 지방산을 도입한 비교예의 에스테르 유도체들(25a-c)은 5'-에스테르 유도체에 비해 용해도가 좋았으며, 대부분의 유기용매에서 젤을 형성하지는 못했다. 이로부터, 비극성 부분의 상호작용에 의한 분자 응집을 촉진하는 영역의 위치도 매우 중요함을 알 수 있다.

용매	16a	16b	16c
메탄올	S	S	S
에탄올	S	S	S
벤젠	S	S	S
톨루엔	S	S	S
에틸아세테이트	S	S	S
CHCN₃	S	S	S
CH₂Cl₂	S	S	S
CHCl₃	S	S	S
n-헥산	G	G	G
시클로헥산	G	G	G
펜탄	G	G	G
헵탄	G	G	G
옥탄	G	G	G
아세톤	S	S	S
THF	S	S	S
에테르	S	S	S
S: 가용성(용매 첨가 후 가열 없이도 젤레이터 용해),G:젤형성(용매의 끓는 점까지 가열하여 젤레이터를 완전히 녹인 후 냉각시켰을 때 젤이 형성),

용매	23a	23b	23c
메탄올	C	C	C
에탄올	C	P	P
2-프로판올	C	P	P
벤젠	G	pG	G
톨루엔	G	G	G
에틸아세테이트	pG	C	C
CH₃CN	C	pG	G
CH₂Cl₂	Ins	pG	G
CHCl₃	PG	pG	pG
CCl₄	Ins	G	G
n-헥산	Ins	pG	G
시클로헥산	Ins	pG	G
THF	Sol	Sol	Sol
아세톤	P	P	P
1-옥탄올	S	Sol	pG
2-옥탄올	P	Sol	C
THN	pG	G	G
PC (프로필렌 카보네이트)	P	pG	G
3-MPN(3-메톡시프로피오니트릴)	pG	P	P
BL(γ-부티로락톤)	C	C	Sol
DMF	S	Sol	Sol
DMSO	S	Sol	Sol
S: 가용성(용매 첨가 후 가열 없이도 젤레이터 용해),G:젤형성(용매의 끓는 점까지 가열하여 젤레이터를 완전히 녹인 후 냉각시켰을 때 젤이 형성),C: 재결정(용매의 끓는 점까지 가열하여 젤레이터를 완전히 녹인 후 냉각시켰을 때 결정이 형성),PG: 부분 젤형성(용매의 끓는 점까지 가열하여 젤레이터를 완전히 녹인 후 냉각시켰을 때 부분적으로 젤이 형성),Ins: 불용성(용매의 끓는 점까지 가열하여도 젤레이터가 전혀 녹지 않음),Sol: 용액(용매의 끓는 점까지 가열하여 젤레이터를 완전히 녹인 후 냉각시켰을 때, 완전히 녹아 용액상태 형성)P: 침전

CGC(Critical gelation concentration, MGC)를 측정해 보면, 아미드 유도체에서는 화합물 16c가 0.6wt%이었으나, 알킬 사슬이 짧은 화합물들은 젤레이션 하기 위해 많은 양의 젤레이터가 필요하였다. 즉, 16a 화합물의 CGC는 1.2wt%이고 16b의 CGC는 1.0wt%로 나타났다. 사슬의 길이가 길수록 낮은 농도에서도 젤을 형성함을 볼 때, 사슬의 길이가 분자간 상호작용력에 중요한 역할을 함을 알 수 있다.

실험예 2: 젤 내부 구조 관찰

광학현미경 관찰

투명하게 만들어진 아미드 유도체 젤의 구조를 편광 현미경을 통해 알아보았다. 먼저 화합물 (16c)를 실험예 1에서와 같은 방법으로 젤을 만든 후 다시 80℃로 졸 상태를 유지하였다. 다음 슬라이드 글라스 위에 졸을 떨어뜨리고 커버글라스를 덮은 후 실온으로 냉각시켜 젤을 형성시킨 후 편광 현미경(ZESSI, ZENALAB-pol)으로 관찰해 본 결과 전체적으로 가느다란 실들이 흩어진 모양을 보였다(도 4).

온도 변화에 따라 젤의 내부 구조 변화를 위해 실온에서 관찰된 슬라이드 글라스 위의 젤을 서서히 온도를 높이면서 40℃ 및 60℃에서 관찰한 결과, 젤에서 졸로 상태가 변함에 따라 전체적으로 흩어져 있던 실 타래 모양들이 사라짐을 관찰할 수 있었다. 즉, 젤과 졸의 상태 변화가 가역적이라는 것도 확인할 수 있었다.

전자현미경의 관찰

편광 현미경에서 관찰한 실타래 같은 구조가 실제로 젤레이터의 자기 조립에 의해 이루어졌다고 확신할 수 없으므로 해상도가 높은 전자 현미경으로 젤의 내부구조를 관찰하였다.

먼저 화합물 (16c) 및 (20c)를 실험예 1의 방법으로 젤을 형성시키고 젤이 된 시편을 다시 고온 80℃로 녹여 졸 상태에서 소량을 덜어 절편 위에 떨어뜨린 후 상온으로 식혀 젤을 형성하게 하였다. 액체 질소를 이용하여 젤을 급속 냉동시킨 다음 진공 상태에서 효과적으로 용매를 제거하여 동결건조시켜, 졸 상태에서 젤레이터의 내부 구조를 유지한 채 용매만 제거된 건조 젤을 만들었다.

건조 젤의 안정성을 고려하여 2차 전자를 관찰하는 주사 전자 현미경(scanning electron microscope, SEM, Philips, XL 30S FEG-SEM)으로 내부구조를 관찰해 보았다. 2차 전자를 얻기 위해 Pt로 수분간 건조 젤을 코팅시킨 후 관찰하여 젤레이터의 다양한 모양의 응집된 형태를 관찰할 수 있었다.

아미드 유도체 젤레이터들은 복잡한 거미줄과 같은 형태의 섬유다발의 네트워크 구조를 나타내었고(도 5), 불투명한 젤을 형성했던 에스테르 유도체 젤에서는 판상이나 굵고 규칙적인 가닥을 보여, 잘 정렬된 결정 같은 모양을 나타내었다(도 6). 가닥의 굵기는 대체적으로 150nm 정도로 일정하였고, 500nm에서 1000nm의 굵기의 가닥도 관찰할 수 있었다.

실험예 3: DSC(Differential Scanning Calorimeter) 측정

DSC (Perkin-Elmer Pyris사)로 10℃/분의 속도에서 젤 형성 온도(Tg)를 측정하였다(도 7).

서로 다른 길이의 포화 지방산(n= 8, 10, 12)을 가진 아미드 유도체들(화합물 17a, 17b, 17c)을 옥탄에서 젤을 형성시킨 후 Tg 값을 측정해 본 결과 알킬 사슬 길이가 길수록 보다 낮은 Tg값을 나타내었다. 알킬 사슬이 길수록 자기 조립을 촉진하여 젤을 형성하려는 경향이 크기 때문이며 이는 CGC가 사슬의 길이가 길수록 Tg가 낮아지는 것과도 일맥상통하는 결과이다.

본 발명의 뉴클레오시드 유도체 젤레이터는 분자 응집을 할 수 있는 다양한 길이의 포화 알킬 사슬과 수소 결합을 할 수 있는 뉴클레오시드가 아미드 또는 에스테르 연결단위로 연결되어 있는 헤테로 시스템 젤레이터로서 적은 농도에서 아주 강한 유기젤을 형성할 수 있는 초유기 젤레이터 시스템을 제공할 수 있다.

도 1은 헤테로 시스템 젤레이터의 모식도이고,

도 2는 젤 형성 절차도이고,

도 3a는 뉴클레오시드 아미드 유도체 및 도 3b는 에스테르 유도체의 젤 형성 사진이고,

도 4는 뉴클레오시드 아미드 유도체 젤의 편광 현미경 사진이고.

도 5는 뉴클레오시드 아미드 유도체 젤의 SEM 이미지이고(a: 3500배, b: 10000배),

도 6은 뉴클레오시드 에스테르 유도체 젤의 SEM 이미지이고(a: 2500배, b: 3500배),

도 7은 포화 지방산의 길이에 따른 뉴클레오시드 아미드 유도체 젤의 형성 온도(Tg)를 나타낸 그래프이다.

Claims

하기 일반식 I의 뉴클레오시드 유도체 젤레이터 화합물:

상기 식에서,

R₁은 C₅- C₁₅알킬이고;

R₂는 수소 또는 TBDMS(Tert-butyldimethyl Silyl)이고;

X는 아미드(-C(O)NH-)이고;

Y는 수소 또는 하이드록시이고;

B는 아데닌, 구아닌, 시토신, 우라실, 또는 티민이다.
제1항에 있어서, B가 티민인 젤레이터 화합물.
제1항에 있어서, R₁이 C₈- C₁₂ 포화알킬인 젤레이터 화합물.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, R₁이 C₈- C₁₂ 포화알킬이고, R₂가 TBDMS이고, Y가 수소이고, B가 티민인 젤레이터 화합물.
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(1) 뉴클레오시드의 5'위치에 아민기를 도입하는 단계, 및 (2) 알킬 산과 반응시키는 단계를 포함하는, 제1항의 화합물의 제조방법.
제6항에 있어서, 아민기를 도입하는 단계 (1)이 뉴클레오시드의 5' 위치에 요오드기를 도입하는 단계; 뉴클레오시드의 3' 위치의 -OH기의 보호기를 도입하는 단계; 요오드기를 아지도기로 치환하는 단계; 및 아지도기를 환원하는 단계를 포함하는 제조방법.
제7항에 있어서, (2) 알킬 산과 반응시킨 단계 다음에 상기 보호기를 제거하는 단계를 추가로 포함하는 제조방법.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 보호기가 TBDMS인 제조방법.
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하기 구조식의 뉴클레오시드 유도체 젤레이터 화합물을 함유하는 유기 젤레이터용 조성물.

상기 식에서,

R₁은 C₅-C₁₅ 알킬이고;

R₂는 수소 또는 TBDMS(Tert-butyldimethyl Silyl)이고;

X는 아미드 (-C(O)NH-) 또는 에스테르 (-C(O)O-)이고;

Y는 수소 또는 하이드록시이고;

B는 아데닌, 구아닌, 시토신, 우라실, 또는 티민이다.
제13항에 있어서, B가 티민인 것을 특징으로 하는 조성물.
제13항에 있어서, R₁이 C₈-C₁₂ 포화알킬인 것을 특징으로 하는 조성물.
제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, R₁이 C₈-C₁₂ 포화알킬이고, R₂가 TBDMS이고, X가 아미드이고, Y가 수소이고, B가 티민인 것을 특징으로 하는 조성물.
제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, R₁이 C₈-C₁₂ 포화알킬이고, R₂가 수소이고, X가 에스테르이고, Y가 수소이고, B가 티민인 것을 특징으로 하는 조성물.