KR100631855B1 - 신규한 와이-폴리에틸렌글리콜 유도체 및 그의 합성 방법 - Google Patents

신규한 와이-폴리에틸렌글리콜 유도체 및 그의 합성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신규한 Y-PEG 유도체 화합물 및 그 합성방법에 관한 것으로, Y-PEG이 가질 수 있는 고유의 특성으로서 세 부분의 말단 잔기가 활용 가능함을 최대한 이용하여, 이 세 말단 치환기 중 하나 또는 두 개의 치환기가 PEG로 부착되고, 나머지 치환기는 각기 다른 성질을 갖는 합성고분자나 생체고분자, 또는 반응기가 부착된 형태의 고분자 유도체를 제공하고, 상기 Y-PEG를 치료제 단백질이나 화학물질 또는 의료기기 등에 부착함으로써 상기 Y-PEG이 갖는 생체친화성, 세포투과성, 친수성과 같은 특성을 이용하여 치료제 단백질이나 의료기기 등의 약리작용과 효능을 향상시키는 등의 유용성을 제공한다.
Y-PEG, 합성고분자, 생체고분자, 반응기

Description

신규한 와이-폴리에틸렌글리콜 유도체 및 그의 합성 방법{Novel Y-PEG derivatives and the methods for preparing them}
본 발명은 신규한 Y-PEG 유도체 화합물 및 그 합성방법에 관한 것으로, Y-PEG이 가질 수 있는 고유의 특성으로서 세 부분의 말단 잔기가 활용 가능함을 최대한 이용하여, 이 세 말단 치환기 중 하나 또는 두 개의 치환기가 PEG로 부착되고, 나머지 치환기는 각기 다른 성질을 갖는 합성고분자나 생체고분자, 또는 반응기가 부착된 형태의 고분자 유도체를 제공하고, 상기 Y-PEG를 치료제 단백질이나 화학물질 또는 의료기기 등에 부착함으로써 상기 Y-PEG이 갖는 생체친화성, 세포투과성, 친수성과 같은 특성을 이용하여 치료제 단백질이나 의료기기 등의 약리작용과 효능을 향상시키는 등의 유용성을 제공한다.
의약품을 개발함에 있어서 인간이나 동물에서 또는 유전자 재조합 기술로 얻어진 단백질이나 효소를 그대로 주사제로 투여하게 되면 독성 항원성 짧은 체내잔류기간 기타 알레르기성 부작용 등을 발생시키는 것이 사실이다. 이러한 부작용을 극복하는 한 방법으로서 PEG를 단백질이나 효소에 결합시킴으로써 그 단백질이나 효소가 갖는 원래의 독성과 항원성을 대폭 감소시킬 수 있어 결과적으로 보다 안전하고 약리작용이 향상된 의약품으로 사용할 수 있다는 가능성이 일찍이 밝혀진 바 있다 (A. Abuchowski, et al., J. Biol. Chem. 252, pp.3578-3581, 1977). 그 이후 다양한 PEG 부착기술의 개발과 함께 다수의 PEG-단백질 의약품이 출시되었으며, 그 예로서 PEG-아데노신 디아미네이즈(선천성면역결핍증치료제), PEG-아스파라기나즈 (림프백혈병치료제), PEG-인터페론 알파(α)(C형 간염치료제), PEG-인터페론 베타(β)(C형 간염치료제), PEG-G-CSF (백혈구증강제) 등이 있다 (M.J. Roberts, et al., Adv. Drug Delivery Reviews, 54, pp.459-476, 2002). PEG의 구조식은 HO-(CH2CH2O)n-H로 표현되며, 반복되어 연결되는 에틸렌 옥사이드((CH2CH 2O)-)를 가지는 구조적 특성으로 인하여 강한 친수성을 나타내며 이러한 특성이 단백질이나 화합물과 결합하는 경우에 생체친화성을 부여하게 된다. 또 다른 형태의 PEG로는 메톡시 PEG (mPEG)로서 메톡시(methoxy, CH3O-)기로 한쪽 말단이 치환된 구조를 가지며 CH3O-(CH2CH2O)n-H로 표현된다. 의약품으로 개발되는 PEG-단백질에 사용되는 PEG는 대부분 mPEG 유도체들이 사용되며 그 이유는 PEG의 끝이 메톡시기로 보호되어 있어 구조의 안정성을 유지할 수 있기 때문이다. 흔히 사용된 mPEG의 분자량으로서는 5K 내지 20K 달톤 정도이며, 이는 상기 범위의 분자량이 체내 잔존기간의 효과적 상승에 도움이 되기 때문이며, 분자량이 증가할수록 체내 잔존기간이 길어져 결과적으로 임상적 효과가 더 좋은 것으로 알려져 있다. 그 실례로서 PEG-G-CSF (Amgen사의 Neulasta™)의 경우에는 mPEG 20K가 사용되었다(O.B. Kinstler et al., US Patent 5,985,265 (1999)). PEG-인터페론 알파-2b (Schering Plough사의 PEG-인트론™)의 경우에는 mPEG 12K가 사용되었다. 반면 더 높은 분자량의 mPEG을 사용하고자 하는 경우에는 mPEG 30K의 사용이 가능하기는 하지만 아직 실제적인 임상 사례는 없다. mPEG는 제조 기술상 분자량 30K 정도까지가 그 한계이며, 그 이상의 분자량을 갖는 mPEG의 제조는 불가능한 것으로 알려져 있다. 그러나 Y-PEG의 형태를 취하여 분자량을 더욱 증가하는 것이 가능하며, 예를 들어 mPEG 20K 두 개를 핵분자(core)를 중심으로 연결하면 총 분자량 40K가 가능하게 된다. 이러한 사례로서 PEG-인터페론 알파-2a (Hoffmann La Roche사의 Pegasys™)의 경우에는 가지상(branched) PEG 40K가 사용되었다. 여기에 사용되었던 가지상 PEG 40K는 리신을 핵분자로 하여 두 개의 mPEG 20K를 결합한 형태이다(P. Bailon et al., Bioconjug. Chem., 12 , pp.195-202, 2001).
본 발명이 이루고자 하는 기술적 목적은 기존의 유사한 가지상 PEG과는 그 근본적인 기본 구조를 달리함과 동시에 다양한 새로운 형태의 Y-PEG 유도체를 개발하고자 하는 것이다. 기존의 가지상 PEG로서 효시는 트리아진(triazine)을 핵(core)분자로 사용한 2,4-비스(메톡시폴리에틸렌 글리콜)-6-클로로-에스-트리아진(A. Matsushita et al., Chem. Lett. pp.773-776, 1980), 리신을 핵분자로 사용하여 α와 ω 부위의 아민기에 mPEG-벤조트리아졸 탄산염을 반응시킴으로써 형성된 가지상 PEG(C. Monfardini et al., Agric. Biol. Chem. 52, pp.2125-2127, 1988)이 알려져 있다. 그리고 가장 최근 사례로서는 리신을 핵분자로 사용하여 α와 ω 부위의 아민기에 mPEG-벤조트리아졸 탄산염이나 아민기와 반응할 수 있는 기타 mPEG 유도체를 반응시킴으로써 생성되는 가지상 PEG(J.M. Harris et al., US Patent 5,932,462 (1999))가 알려져 있으며, 이 방법은 mPEG을 부착함에 있어, 하나의 mPEG를 먼저 부착시킨 후, 정제과정을 거쳐 순수한 물질을 얻은 다음 두 번째 mPEG을 부착하고 다시 정제과정을 거치는 방법이다. 상기에 열거한 기존의 방법들은 핵분자로서 트리아진이나 리신을 사용하였고 이 중 리신을 핵분자로 사용한 방법이 본 발명의 방법과 가장 유사하다고 간주할 수 있으나 그 구조적인 면에서 완전히 상이하다. 미국특허 제 5,932,462호의 경우에는 리신을 핵분자로 사용하였으나, 본 발명은 핵분자로서 리신이 아닌 아스파르트 산 또는 글루타민 산을 사용하였다. 이를 일반화하여 설명한다면, 미국특허 제 5,932,462호의 리신 핵분자는 디-아미노 모노-카르복시산인 반면, 본 발명의 핵분자인 아스파르트 산이나 글루타민 산은 모노-아미노 디-카르복시산이다. 미국특허 제 5,932,462호에서는 리신을 핵분자로 사용함으로써 리신의 두 아민기에 PEG를 부착하고 한 개의 카르복실기에 유도체를 부착한 반면, 본 발명은 핵분자로서 아스파르트 산이나 글루타민 산을 사용함으로써 아스파르트 산이나 글루타민 산의 두 개의 활성기(산 과 아민기)에 임의대로 PEG, 생체활성물질 또는 활성기 등을 부착하고 나머지 한 개의 활성기에 유도체를 부착함으로써 핵분자에 선택적으로 원하는 형태를 도입할 수 있다는 점에서 특히 상이성을 가진다. 또한 미국특허 제 5,932,462호의 경우에는 핵분자에 두 개의 PEG와 한 개의 유도체를 부착한다는 단순한 응용이었지만, 본 발명의 경우에는 핵분자에 두 개의 PEG와 한 개의 유도체를 부착한다는 단순한 응용을 뛰어넘어, 핵분자에 한 개의 PEG와 한 개의 유도체와 또 다른 성질을 가진 제 3의 물질을 부착하여 생명공 학적 응용도를 높였다. 여기서 제 3의 물질이란 지질(lipid, lipopolysaccharide 등) 또는 당 (sugar) 또는 유전자 염기 및 핵산 (nucleotide, nucleic acid 등), 다양한 생명공학적으로 유용한 물질을 말한다. 또한 본 발명의 경우에는 핵분자에 한 개의 PEG와 두 개의 유도체를 부착할 수 있는 기능을 가진다. 이를 Y-PEG 이종양성작용성(heterobifunctional) 유도체라고 부르며, 이 때 이 두 개의 유도체는 각기 다른 성질을 가지며 따라서 각기 다른 목표물과 결합이 가능하게 되는 것이다. 예를 들어 Y-PEG 이종양성작용성 유도체의 한 실례로서 본 발명의 사례 중 Y-PEG 말레이미드/N-히드록시 숙신이미드 유도체가 있으며, 이를 사용함으로써 말레이미드 유도체는 항체와 반응하여 공유결합을 이루고 N-하이드록시 숙신이미드는 단백질의 아민 부분과 반응하여 공유결합을 이룰 수 있기 때문에 결과적으로 Y-PEG을 중심으로 하여 항체와 단백질이 결합체 (co-conjugate)를 이룰수 있다.
본 발명은 Y-PEG이 가질 수 있는 고유의 성질로서 세 부분의 말단이 활용 가능함을 최대한 이용하여, 이 세 말단 부위 중 한 개 내지 두 개의 치환기는 PEG를 부착하며, 나머지 한 개 내지 두 개의 치환기는 각기 다른 성질을 가진 합성고분자나 생체고분자, 또는 반응기를 부착하여 기존의 유사구조와는 기본적으로 구조를 달리하며 또한 기존의 유사물질의 단순한 구조체를 능가하여 다양한 결합체를 이루는 신규한 Y-PEG 유도체의 구조를 제공한다.
본 발명의 목적은, 핵분자를 중심으로 세 개의 부위에 각각 PEG가 한개 부 위, 생체활성물질, PEG, 반응기 중 어느 하나가 한개 부위 및 반응기가 한개 부위를 부착하는 형태를 갖는 신규한 Y-PEG 유도체 구조를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 세 개의 결합부위를 가진 핵(core)분자를 기반으로 하여, 하나 또는 두 개의 PEG가 결합되고, 생체활성물질 또는 반응기가 남은 결합 부위에 부착되고, Y자 형태를 갖는 신규한 Y-PEG 유도체를 제공한다.
본 발명의 상기 핵분자는 모노-아미노 디-카르복시산의 구조인 아스파르트 산(aspartic acid) 또는 글루타민 산(glutamic acid)인 Y자 형태의 Y-PEG 유도체를 제공한다.
또한, 본원에서 정의된 “반응기”는 아크릴레이트(acrylate), 아민(amine), 액시드(acid), 에폭시드(epoxide), 이소시아네이트(isocyanate), 말레이미드(maleimide), 니트로페닐 카르보네이트(nitrophenyl carbonate), 오르소피리딜 디설피드(orthopyridyl disulfide), 술프하이드릴(sulfhydryl), 숙신이미딜 글루타레이트(succinimidyl glutarate), 숙신이미딜 숙시네이트(succinimidyl succinate), 숙신산(succinic acid), 토실레이트(tosylate), 아세트알데히드(acetaldehyde), 프로피온알데히드(propionaldehyde), 부틸알데히드(butyraldehyde) 또는 펜타알데히드(pentaldehyde)이고, 상기 PEG는 분자량 1,000 내지 100,000 달톤인 Y자 형태의 Y-PEG 유도체 화합물을 제공한다.
본원에서 정의된 “생체활성물질”은 지질, 당 (sugar) 또는 뉴클레오티드(nucleotide)를 포함하며, 또한 본원에서 정의된 “PEG”는 mPEG 또는 Y-PEG유도체를 포함한다.
본 발명의 또 다른 양태로서, 본 발명은 신규한 생체적합성 고분자인 하기 일반식(Ⅰ)로 표기되는 모노-아미노 디-카르복시산 형태를 갖는 핵(core)분자를 갖는 Y-PEG 유도체 화합물을 제공한다.
Figure 112004013646884-pat00001
(Ⅰ)
상기 식에서,
R1, R2 및 R3중 어느 하나 또는 두 개의 치환기는 PEG이고, 남은 치환기는 생체활성물질 또는 반응기이고, n은 1 또는 2의 정수이며, 단, R2 및 R3가 동시에 PEG는 아니다.
본 발명은 일반식(Ⅰ) 화합물의 또 하나의 구체적인 양태로서, R1 내지 R3 중 어느 하나의 치환기는 반응기이고, 남은 두개의 치환기는 PEG인 하기 일반식 (Ⅱ)로 표현되는 Y-PEG/PEG 유도체 화합물을 제공한다.(이하, 본원에서 Y-PEG/PEG 유도체로 명명함)
Figure 112004013646884-pat00002
(Ⅱ)
상기 일반식 (Ⅱ) 화합물군의 바람직한 구현예로서, 본 발명은 하기 일반식 (Ⅱa) 내지 (Ⅱd)로 표기되는 화합물을 포함한다.
Figure 112004013646884-pat00003
(Ⅱa)
Figure 112004013646884-pat00004
(Ⅱb)
Figure 112004013646884-pat00005
(Ⅱc)
Figure 112004013646884-pat00006
(Ⅱd)
또한 본 발명은 일반식(Ⅰ) 화합물의 또 하나의 구체적인 양태로서, R1 내지 R3 중 어느 하나의 치환기는 PEG이고, 다른 하나의 치환기는 반응기이며, 남은 치환기는 또 다른 반응기인 하기 일반식 (Ⅲ)으로 표현되는 Y-PEG 이종양성작용성 유도체 화합물을 제공한다.(이하, 본원에서 Y-PEG 이종양성작용성 유도체로 명명함)
Figure 112004013646884-pat00007
(Ⅲ)
상기 일반식(Ⅲ) 화합물군의 바람직한 구현예로서, 본 발명은 하기 일반식 (Ⅲa) 내지 (Ⅲc)로 표기되는 화합물을 포함한다.
Figure 112004013646884-pat00008
(Ⅲa)
Figure 112004013646884-pat00009
(Ⅲb)
Figure 112004013646884-pat00010
(Ⅲc)
또한 본 발명은 일반식(Ⅰ) 화합물의 또 하나의 구체적인 양태로서, R1 내지 R3 중 어느 하나의 치환기는 PEG이고, 다른 하나의 치환기는 지질이며, 나머지의 치환기는 반응기인 하기 일반식 (Ⅳ)으로 표기되는 Y-PEG/지질(LIPID) 유도체 화합물을 제공한다.(이하, 본원에서 Y-PEG/지질 유도체로 명명함)
Figure 112004013646884-pat00011
(Ⅳ)
상기 일반식 (Ⅳ) 화합물군의 바람직한 구현예로서, 본 발명은 하기 일반식 (Ⅳa) 내지 (Ⅳd)로 표기되는 화합물을 포함한다.
Figure 112004013646884-pat00012
(Ⅳa)
Figure 112004013646884-pat00013
(Ⅳb)
Figure 112004013646884-pat00014
(Ⅳc)
Figure 112004013646884-pat00015
(Ⅳd)
또한 본 발명은 일반식(Ⅰ) 화합물의 또 하나의 구체적인 양태로서, R1 내지 R3중 어느 하나의 치환기는 PEG이고, 다른 하나의 치환기는 당이며, 나머지의 치환기는 반응기인 하기 일반식 (Ⅴ)로 표기되는 Y-PEG/당(SUGAR) 유도체 화합물을 제공한다.(이하, 본원에서 Y-PEG/당 유도체로 명명함)
Figure 112004013646884-pat00016
(Ⅴ)
상기 일반식(Ⅴ) 화합물군의 바람직한 구현예로서, 본 발명은 하기 일반식 (Ⅴa)로 표기되는 화합물을 포함한다.
Figure 112004013646884-pat00017
(Ⅴa)
또한 본 발명은 일반식(Ⅰ) 화합물의 또 하나의 구체적 양태로서, R1 내지 R3중 어느 하나의 치환기는 PEG이고, 다른 하나의 치환기는 뉴클레오티드이며, 나머지의 치환기는 반응기인 하기 일반식(Ⅵ)로 표기되는 Y-PEG/뉴클레오티드(NUCLEOTIDE) 유도체 화합물을 제공한다.(이하, 본원에서 Y-PEG/뉴클레오티드 유도체로 명명함)
Figure 112004013646884-pat00018
(Ⅵ)
상기 일반식 (Ⅵ) 화합물군의 바람직한 구현예로서, 본 발명은 하기 일반식 (Ⅵa)로 표기되는 화합물을 포함한다.
Figure 112004013646884-pat00019
(Ⅵa)
이하 본 발명의 Y-PEG 유도체를 구체적으로 설명한다.
본 발명의 Y-PEG/PEG 유도체는 상기 일반식 (Ⅱ)와 같은 구조를 가지며, 핵 분자를 중심으로 두 개의 치환기 부위에 PEG, 나머지 한 개의 치환기 부위에 반응기가 부착되는 형태의 유도체 화합물이다.
예를 들어, 핵분자의 두 개의 산기에는 PEG를 부착하며, 나머지 한 개의 아민기를 활성기로 하여 그 아민기에 반응기를 부착한 형태를 핵분자의 종류(아스파르트산 및 글루탐산)에 따라 Y-PEG(Asp)-아민(일반식 Ⅱa)과 Y-PEG(Glu)-아민(일반식 Ⅱb)이라 본원에서 정의한다.
핵분자의 한 개의 산기 및 아민기에 모두 PEG가 부착되고, 남는 한 개의 산기를 활성기로 하여 그 산기에 반응기가 부착된 형태를 핵분자의 종류에 따라 각각 Y-PEG(Asp)-산(일반식 Ⅲc)과 Y-PEG(Glu)-산(일반식 Ⅲd)이라고 본원에서 정의한다.
본원에서 정의된 PEG 는 다양한 분자량을 갖는 PEG를 사용할 수 있는데, 구체적으로는 100 내지 1,000,000, 바람직하게는 1,000 내지 100,000 달톤인 분자량을 갖는 PEG를 제공함이 바람직하다.
예를 들어, 전체 분자량이 40K (40,000)인 Y-PEG/PEG 을 제조하기 위해서는 20K의 분자량을 갖는 두 개의 PEG를 상호 부착시켜 Y-PEG(Asp) 유도체 40K 및 Y-PEG(Glu) 유도체 40K를 제조하거나 전체 분자량이 60K (60,000)인 Y-PEG(Asp) 유도체 60K 및 Y-PEG(Glu) 유도체 60K을 제조하기 위해서는 각 분자량이 30K인 PEG 을 두 개 부착하여 제조될 수 있다.
또는 전체분자량이 50K (50,000)인 Y-PEG을 제조하기 위해서는 20K인 PEG 한 개와 30K PEG 한 개씩 부착하면 가능하며, 이러한 다양한 조합의 제조 과정을 통하 여, Y-PEG(Glu) 유도체 40K 및 다양한 분자량을 갖는 Y-PEG/PEG 유도체를 제조할 수 있다. 예를 들어, 두 개의 PEG를 핵분자에 부착한 후 남은 한 개의 반응기를 핵분자에 부착하는 적용이 가능하다. 이 때 부착가능한 반응기는 상기에 열거한 바와 같은 다양한 반응기들로 제조하는 과정도 가능하다.
본 발명의 Y-PEG 이종양성작용성 유도체는 상기 일반식 (Ⅲ)과 같은 구조를 가지며, 핵분자를 중심으로 핵분자의 세 치환기 중 한 치환기에는 PEG를 부착되고, 다른 한 치환기에는 반응기를 부착되고, 나머지 치환기에는 화학적 반응성이 상이하게 다른 반응기가 부착되는 형태의 유도체 화합물이다.
본 발명의 Y-PEG 이종양성작용성 유도체의 구현예로서 일반식 (Ⅲa) 내지 (Ⅲc)에서 각각 Y-PEG 이종양성작용성 유도체, 반응기가 아민 및 산인 경우는Y-PEG-(아민)-산 이종양성작용성 유도체, 반응기가 말레이미드 및 숙신이미드인 경우는 Y-PEG-(말레이미드)-숙신이미드 이종양성작용성 유도체로 표현된다.
본 발명의 Y-PEG/지질 유도체는 상기 일반식(Ⅳ)와 같은 구조를 가지며, 핵분자를 중심으로 핵분자의 세 치환기 중 한 치환기에는 PEG를 부착되고, 다른 한 치환기에는 지질을 부착되며, 또 다른 한 치환기에는 반응기를 부착되는 형태의 유도체 화합물이다.
예를 들어, 핵분자의 두개의 산기에는 PEG와 지질을 부착하며, 나머지 한 개의 아민기를 활성기로 하여 아민기에 반응기를 부착할 수 있는 형태를 Y-PEG/지질- 아민이라 칭한다.
또한 예를 들어 한 개의 산기와 아민기에 각각 PEG와 지질을 부착되고, 나머지 한 개의 산기를 활성기로 하여 산기에 반응기를 부착된 형태를 Y-PEG/지질-산이라 칭한다. 또한 아스파르트 산을 핵분자로 하는 Y-PEG/지질을 Y-PEG(Asp)지질이라 칭하며, 글루타민 산을 핵분자로 하는 Y-PEG/지질은 Y-PEG(Glu)지질이라 칭한다. 여기서 PEG 는 여러 다양한 분자량을 가진 것을 사용할 수 있으며, 구체적으로는 100 내지 1,000,000, 바람직하게는 1,000 내지 100,000 달톤인 분자량을 갖는 PEG를 제공함이 바람직하다.
예를 들어, 본원 발명의 Y-PEG(Asp)지질 유도체는 지질이 DSPE (distearoyl phosphatidylethanolamine)이고 말단에 반응기로 아민을 가지는 경우(이하 Y-PEG(Asp)지질-아민이라 칭함)의 구조식을 일반식(Ⅳa)에서 보였다. 또한 Y-PEG(Asp)지질 유도체의 다른 구현예로서 지질이 DSPE (distearoyl phosphatidylethanolamine)이고 말단에 반응기로 산을 가지는 경우(이하 Y-PEG(Asp)지질-산이라 한다.) 구조식을 일반식(Ⅳb)에서 보였다. 본 발명에서는 일반식 (Ⅳa) 및 (Ⅳb)에서 보여준 것과 다른 형태로서 지질이 DPPE (dipalmitoyl phosphatidylethanolamine)인 경우의 구조식을 각각 일반식(Ⅳc) 및 (Ⅳd)에서 보였다. 본 발명의 대체 가능한 다른 종류의 지질로서 포스파티딜콜린(phosphatidylcholine),포스파티딜에탄올아민(phosphatidylethanolamine),포스파티딜세린(phosphatidylserine),포스파티딜이노시톨(phosphatidylinositol) 및 에테르리피드(esterlipid) 등 알려진 모든 종류의 생체 세포막을 구성하는 지질의 구성원을 포함한다.
Y-PEG/당 유도체는 상기 일반식(Ⅴa)와 같은 구조를 가지며, 핵분자를 중심으로 핵분자의 세 치환기 중 한 치환기에는 PEG를 부착되는, 다른 한 치환기에는 당을 부착되며, 나머지 치환기에는 반응기를 부착되는 형태의 유도체 화합물이다.
예를 들어, 본 발명의 Y-PEG/당 유도체에서 당이 시알산인 경우가 상기 일반식(Ⅴa)이다. 본 발명의 대체 가능한 다른 종류의 당으로서 뉴라민산, 글루코오스, 만노오스, 갈락토오스, 리보오스 등의 단당류, 맥아당, 과당, 설탕, 젖당 등의 이당류 및 녹말, 글리코겐, 셀룰로오스 등의 다당류 등으로 알려진 모든 종류를 포함한다.
또한, 본 발명에서 Y-PEG/뉴클레오티드 유도체는 일반식(Ⅵ)과 같은 구조를 가지며, 핵분자를 중심으로 핵분자의 세 치환기 중 한 치환기에는 PEG를 부착되고, 다른 한 치환기에는 뉴클레오티드가 부착되며, 나머지 한 치환기에는 반응기를 부착되는 형태의 유도체 화합물이다.
예를 들어, 본 발명의 Y-PEG/뉴클레오티드 유도체의 한 구현예로서는 상기의 일반식(Ⅵa)과 같다. 본 발명의 대체 가능한 일반적인 DNA, RNA 절편(fragment), 보다 상세하게는 생체에서 특이한 활성을 가지는 모든 종류와 조합의 염기 배열을 포함한다.
또한, 본 발명은 생체적합성 고분자인 상기 일반식(Ⅰ)의 Y-PEG 유도체 화합물을 제조하는 방법을 제공한다.
이하 본 발명의 제조방법을 구체적으로 기재한다.
본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여, 예를 들어, 하기의 반응식 1 내지 9에 도시된 방법에 의하여 생체적합성 고분자인 일반식(Ⅰ)을 제조할 수 있으며, 하기 반응식들은 본 발명을 설명하기 위해 도시한 것이지, 본 발명의 범위를 제한하거나 한정하고자 함이 아니다.
예를 들어, 본 발명의 Y-PEG/PEG 유도체로 구분지어지는 Y-PEG(Asp)-아민은 하기 반응식 1에 기재된 바와 같은 제조 방법에 의해 제조 가능하다.
Figure 112004013646884-pat00020
상기의 반응식 1에서 제시된 바와 같이, 본 발명은 N-Boc-아스파르트 산을 시작 물질로 하여 반응화제로 mPEG-아민을 넣고 커플링 화제로 EDC와 HOBt를 첨가하여 DMF와 같은 유기 용매를 사용하여 N-Boc-Y-PEG(Asp)을 제조하는 1단계, 이 합 성된 화합물에 아세틸 클로라이드 하에서 메탄올과 같은 유기 용매를 사용하여 Y-PEG(Asp)-아민을 제조하는 제 2단계의 합성방법을 포함하는 제조방법을 제공한다. 본 발명은 상기 제시한 N-Boc-아스파르트 산을 핵분자로 사용한 제조 방법 외에도 N-Boc-글루타민 산을 핵분자로 사용하여 Y-PEG(Glu)-아민을 동일한 과정으로 제조하는 방법을 포함한다.
또는 예를 들어, 본 발명의 Y-PEG/PEG 유도체로 구분지어지는 Y-PEG(Asp)-산은 하기 반응식 2에 기재된 바와 같은 제조 방법에 의해 제조 가능하다.
Figure 112004013646884-pat00021
상기의 반응식 2에서 제시된 바와 같이, 본 발명은 N-Boc-L-아스파르트 산 4-벤질 1-(히드로시숙신이미드) 에스테르를 시작 물질로 하여 반응화제로 mPEG-아민을 넣고 메틸렌 클로라이드와 같은 유기 용매 하에서 N-Boc-PEG(Asp) 4- 벤질 에스테르를 제조하는 1단계, 이 합성된 화합물에 아세틸 클로라이드 하에서 메탄올과 같은 유기 용매를 사용하여 PEG(Asp) 4-벤질 에스테르를 제조하는 제 2 단계, 이 합성된 화합물에 mPEG-니트로페닐 카바메이트를 반응화제로 하고, 트리에틸아민 등을 염기 촉매로 하여 DMF와 같은 유기 용매 하에서 Y-PEG(Asp) 4-벤질 에스테르를 제조하는 제 3단계, 이 합성된 화합물에 에탄올을 반응 용매로 하고 Pd/C(Palladium/C)를 첨가하여 수소 반응으로 Y-PEG(Asp)-산을 제조하는 제 4단계의 합성 방법을 포함하는 제조방법을 제공한다. 본 발명은 상기 제시한 N-Boc 아스파르트 산을 핵분자로 사용한 제조 방법 외에도 N-Boc-글루타민 산을 핵분자로 사용하여 Y-PEG(Glu)-산을 동일한 과정으로 제조하는 방법을 포함한다.
또한, 본 발명에서 Y-PEG 이종양성작용성 유도체로 구분지어지는 반응기가 아민과 산인 경우의 Y-PEG 이종양성작용성 유도체는 하기 반응식 3에 기재된 바와 같은 제조 방법에 의해 제조될 수 있다.
Figure 112004013646884-pat00022
상기의 반응식 3에서 제시된 바와 같이, 본 발명에서는 반응식 2에서 제시된 중간 물질인 Y-PEG(Asp) 4-벤질 에스테르를 시작물질로 하여 에탄올을 반응용매로 하고 Pd/C를 첨가하여 수소 반응으로 Y-PEG(Asp)-(아민)-산을 제조하는 제 3단계의 합성 방법을 포함하는 제조 방법을 제공한다. 또한 상기의 제조 방법은 본 발명에서 제시한 모든 종류의 PEG에 대하여 동일한 방법으로 적용된다.
본 발명에서 Y-PEG 이종양성작용성 유도체로 구분지어지는 본 발명의 반응기가 말레이미드와 숙신이미드인 경우의 Y-PEG 이종양성작용성 유도체는 하기 반응식 4에 기재된 바와 같은 제조 방법에 의해 제조될 수 있다.
Figure 112004013646884-pat00023
상기의 반응식 4에서 제시된 바와 같이, 본 발명에서는 Y-PEG(Asp)-(아민)-산을 시작물질로 하여 반응화제로 말레산 무수물(maleic anhydride)을 사용하고 유기용매로 N,N-디메틸아세트아미드, N-사이클로헥실피로리디논의 혼합용매, 바람직하게는 약 5:1의 혼합비를 갖는 혼합용매 하에 반응시켜 말fp아민 산 화합물을 얻는 제 1단계, 이 합성된 화합물에 반응화제로 펜타플루오로페닐 트리플루오로 아세테이트 등과 같은 반응 화제를 첨가하고 디이소프로필에틸아민(이하 DIEA라 한다)와 같은 염기촉매하에서 메틸렌 클로라이드와 디메틸포름아미드(이하 DMF라 한다) 의 혼합용매, 바람직하게는 4:1의 혼합비를 갖는 혼합용매를 사용하여 Y-PEG(Asp)-(말레이미드) 4-펜타플루오로 아세테이트를 제조하는 제 2단계, 이 합성된 화합물에 피리딘을 염기 촉매로 첨가하여 메틸렌 클로라이드와 같은 유기 용매하에서 Y-PEG(Asp)-(말레이미드)-산을 제조하는 제 3단계, 이 합성된 화합물에 N-히드로숙신이미드를 반응화제로 첨가하고 커플링 화제로 DCC를 사용하여 메틸렌 클로라이드와 같은 유기 용매하에서 Y-PEG(Asp)-(말레이미드)-숙신이미드를 제조하는 제 4단계의 합성 방법을 포함하는 제조 방법을 제공한다. 또한 상기의 제조 방법은 본 발명에서 모든 종류의 PEG에 대하여 동일한 방법으로 적용된다.
본 발명에서 Y-PEG 이종양성작용성 유도체로 구분지어지는 본 발명의 반응기가 아민과 산이고 Y-PEG-아민이 접합된 경우의 Y-PEG-이종양성작용성 유도체는 하기 반응식 5에 기재된 바와 같은 제조 방법에 의해 제조될 수 있다.
Figure 112004013646884-pat00024
상기의 반응식 5에서 제시된 바와 같이, 본 발명에서는 N-Fmoc-아스파르트 산 4-벤질 에스테르를 시작물질로 하여 반응화제로 Y-PEG-아민을 넣고 커플링 화제로 EDC와 HOBt를 첨가하여 DMF와 같은 유기 용매 하에서N-Fmoc-Y-[Y-PEG](Asp) 4-벤질 에스테르를 제조하는 제 1단계, 이 합성된 화합물에 피페린딘을 염기 촉매로 하여 메틸렌 클로라이드와 같은 유기 용매하에서 Y-[Y-PEG](Asp) 4-벤질 에스테르를 제조하는 제 2단계, 이 합성된 화합물에 에탄올을 반응 용매로 하고 Pd/C를 첨가하여 수소 반응으로Y-[Y-PEG](Asp)-(아민)-산을 제조하는 제 2단계의 합성 방법을 포함하는 제조 방법을 제공한다. 또한 상기의 제조 방법은 본 발명에서 제시한 모든 종류의 PEG에 대하여 동일한 방법으로 적용된다.
본 발명에서 Y-PEG/지질 유도체로 구분지어지는 상기 일반식(Ⅳa)의 Y-PEG(Asp)지질-아민은 하기 반응식 6에 기재된 바와 같은 제조 방법에 의해 제조될 수 있다.
Figure 112004013646884-pat00025
상기의 반응식 6에서 제시된 바와 같이, 본 발명은 N-Fmoc-아스파르트산 4-벤질 에스테르를 시작 물질로 하여 반응화제로 mPEG-아민을 넣고 메틸렌 클로라이드와 같은 유기 용매 하에서 N-Fmoc-PEG(Asp)4-벤질 에스테르를 제조하는 제 1단계, 이 합성된 화합물에 에탄올을 반응 용매로 하고 Pd/C를 첨가하여 수소 반응으로 N-Fmoc-PEG(Asp)를 제조하는 제 2단계, 이 합성된 화합물에 N-히드로숙신이미드를 반응 화제로 하고 DCC를 커플링 화제로 넣고 메틸렌 클로라이드와 같은 유기 용매 하에서 N-Fmoc-PEG(Asp) 4-숙신이미드를 제조하는 제 3단계, 이 합성된 화합물에 DSPE(디스테아롤 포스페이티딜에탄올아민)를 넣고 유기용매 하에서 N-Fmoc-Y-PEG(Asp)지질-아민을 제조하는 제 4단계, 이 합성된 화합물에 피프리딘과 같은 아민류의 염기촉매를 넣고 유기용매 하에서 Y-PEG(Asp)지질-아민을 제조하는 제 5단계의 합성 방법을 포함하는 제조 방법을 제공한다. 또한, 상기의 제조 방법은 본 발명에서 제시한 일반식(Ⅳc)를 포함하여 모든 종류의 지질에 대하여 동일한 방법으로 적용된다.
본 발명에서 Y-PEG/지질 유도체로 구분지어지는 상기 일반식(Ⅳb)의 Y-PEG(Asp)지질-산은 하기 반응식 7에 기재된 바와 같은 제조 방법에 의해 제조될 수 있다.
Figure 112004013646884-pat00026
상기의 반응식 7에서 제시된 바와 같이, 본 발명은 L-아스파르트 산4-벤질 에스테르를 시작 물질로 하여 반응화제로 mPEG-니트로페닐 카바메이트를 반응화제로 하고, 트리에틸아민 등을 염기 촉매로 하여 DMF와 같은 유기 용매를 하에서 PEG(Asp)-4-벤질 에스테르를 제조하는 제 1단계, 이 합성된 화합물에 N-히드로숙산이미드를 반응 화제로 하고 DCC를 커플링 화제로 넣어 메틸렌 클로라이드와 같은 유기 용매 하에서 PEG(Asp)-(숙신이미드) 4-벤질 에스테르를 제조하는 제 2단계, 이 합성된 화합물에 DSPE(distearoyl phosphatidylethanolamine)를 넣고 유기용매 하에서 Y-PEG(Asp)지질 4-벤질 에스테르를 제조하는 제 3단계, 이 합성된 화합물에 에탄올을 반응 용매로 하고 Pd/C를 첨가하여 수소 반응으로 Y-PEG(Asp)지질-산을 제조하는 제 4단계의 합성 방법을 포함하는 제조 방법을 제공한다.
본 발명에서 Y-PEG/당 유도체로 구분지어지는 상기 일반식(Ⅴ)의 Y-PEG(Asp)당-아민, 자세하게는 Y-PEG(Asp)Neu5Ac-아민은 하기 반응식 8에 기재된 바와 같은 제조 방법에 의해 제조될 수 있다.
Figure 112004013646884-pat00027
상기의 반응식 8에서 제시된 바와 같이, 본 발명은 반응기가 아민과 산인 경우의 Y-PEG 이종양성작용성 유도체 PEG(Asp)-(아민)-산을 시작물질로 하고 환원제를 사용하여 유기 용매 하에서 환원반응을 통해 PEG(Asp)-아민 4-올을 제조하는 제 1단계의 제조방법을 제공한다. 다음으로 N-아세틸 뉴라민산 메틸 에스테르(Neu5Ac 또는 시알산이라 한다.)를 시작물질로 하여 아세틱 안하이드라이드를 반응화제로 하고 무수 소디움 아세테이트 촉매하에서 N-아세틸 뉴르이미닉 산 메틸 에스테르 펜트아세틸레이트를 제조하는 제2단계, 이 합성된 화합물에 벤젠 티올을 반응 화제로 하고 BF3 디에틸에테레이트를 촉매로 하여 메틸렌 클로라이드와 같은 유기용매 하에서 체닐 티오-(N-아세틸)-뉴라민산 메틸 에스테르 테트라아세틸레이트를 제조하는 제 3단계, 이 합성된 화합물에 PEG(Asp) 4-올을 반응화제로 하여 DMTST 촉매하에서 Y-PEG(Asp)Neu5Ac-아민 메틸 에스테르 테트라아세테이트를 합성하는 제 4단계, 이 합성된 화합물에 소디움 메톡시드를 반응 화제로 하고 메탄올과 같은 유기용매 하에서 반응하여 보호기를 제거함으로써 Y-PEG(Asp)Neu5Ac-아민을 제조하는 제 5단계의 합성 방법을 포함하는 제조 방법을 제공한다.
본 발명에서 Y-PEG/뉴클레오티드 유도체로 구분지어지는 상기 일반식(Ⅵ)의 Y-PEG(Asp)뉴클레오티드-아민은 하기 반응식 9에 기재된 바와 같은 제조 방법에 의해 제조될 수 있다.
Figure 112004013646884-pat00028
상기의 반응식 9에서 제시된 바와 같이, 본 발명에서는 PEG(Asp)-아민 4-올을 시작물질로 하여 아민기에 보호기를 도입하기 위하여 디-tert-부틸 디카르보네이트를 반응화제로 첨가하고 메틸렌 클로라이드를 반응 용매로 하여 N-Boc-PEG(Asp)4-올을 제조하는 제 1단계, 이 합성된 화합물에 P2O5를 촉매로 하여 올리고뉴클레오티드를 반응화제로 첨가하여 N-Boc-Y-PEG(Asp)뉴클레오티드-아민을 제조하는 제 2단계, 이 합성된 화합물에 아민을 보호기를 제거하기 위하여 아세틸 클로라이드를 반응 화제로 첨가하고 메탄올과 같은 유기용매 하에서 Y-PEG(Asp)뉴클레오티드-아민을 제조하는 제 3단계 단계의 합성 방법을 포함하는 제조 방법을 제공한다.
상기 제조 공정을 거쳐 제조되는 본원 발명의 신규 구조의 PEG 유도체는 하기와 같은 산업적 유용성을 갖는다.
Y-PEG/PEG 유도체는 예를 들면, 한 치환기는 치료제 단백질에 부착시키고, 또 다른 한 치환기는 항체에 부착시키는 등의 조합이 가능하여, PEG와 두 가지 다른 반응기를 함께 약물전달체 등으로 사용하여 PEG의 생체친화성, 수용성, 약리향상성, 면역반응감소성 성질과 함께 두 개의 다른 목표물을 부착할 수 있다는 특이성으로 인하여 독특한 성질의 약리작용을 나타낸다.
본 발명의 Y-PEG 이종양성작용성 유도체는 Y-PEG의 기본 형태에 다양한 반응기 중 두 종류를 선택적으로 부착할 수 있어, 인터페론, 인터루킨, G-CSF, EPO, 호르몬, 펩타이드, 항체 등의 치료제 단백질 또는 화학의약품, 천연물의약품, 또는 의료기기, 화장품원료, 기능성 화학물 천연물 식품 등에 부착이 가능하다. 이와 같이 PEG에 서로 다른 반응기를 동시에 두개 가진 Y-PEG 이종양성반응성 유도체를 제조함에 있어서 하나의 핵분자를 사용하여 한쪽 말단에 PEG을 접합하고 남은 두 말단에 각기 다른 반응성을 가진 반응기 두 종류를 접합함으로써 모든 분자량에 걸쳐서 다양한 PEG을 도입할 수 있다는 장점이 있어, 단일 선형의 다른 두 말단을 가진 PEG 디올 (PEG의 양쪽 말단이 OH인것)을 사용하여 분자량의 다양성에 있어서 분자량이 매우 큰 고분자의 경우에는 형성될 수 없다는 한계를 갖는 기존의 이종양성작용성 PEG와 달리 다양하고 향상된 약리작용이 나타난다.
기존의 알려진 PEG-지질은 단순히 PEG의 말단기에 지질이 부착된 형태로서 그 자체로서 리소좀의 구성성분으로 사용되었을 뿐 유도체가 부착된 형태는 아니었 으나, 본 발명의 Y-PEG/지질 유도체는 인터페론, 인터루킨, G-CSF, EPO, 호르몬, 펩타이드, 항체 등의 치료제 단백질 또는 화학의약품, 천연물의약품, 또는 의료기기, 화장품원료, 기능성 화학물 천연물 식품 등에 부착하여 다양하고 향상된 약리작용이 나타난다.
본 발명의 Y-PEG/당 유도체는 Y-PEG/당의 기본 형태에 다양한 반응기를 부착할 수 있어, PEG와 당을 함께 약물전달체 등으로 사용하여 PEG의 생체친화성, 수용성, 약리향상성, 면역반응감소성 성질과 당의 세포막수용체친화성, 세포투과성 등의 성질이 혼합되어 더 향상되고 특이한 약리작용을 나타난다. 여기서 당이라 함은 일반적으로 폴리사카라이드를 칭하며, 생체에서 특이한 활성을 가지는 모든 종류와 조합의 당기 배열이 사용 가능하며, 인터페론, 인터루킨, G-CSF, EPO, 호르몬, 펩타이드, 항체 등의 치료제 단백질 또는 화학의약품, 천연물의약품, 또는 의료기기, 화장품원료, 기능성 화학물 천연물 식품 등에 부착하여 다양하고 향상된 약리작용이 나타난다.
또한 Y-PEG/뉴클레오티드 유도체는 인터페론, 인터루킨, G-CSF, EPO, 호르몬, 펩타이드, 항체 등의 치료제 단백질 또는 화학의약품, 천연물의약품, 또는 의료기기, 화장품원료, 기능성 화학물 천연물 식품 등에 부착이 가능하여 다양하고 향상된 약리작용이 나타난다. 뉴클레오티드를 함께 약물전달체 등으로 사용함은 PEG의 생체친화성, 수용성, 약리향상성, 면역반응감소성 성질과 뉴클레오티드의 안티센스(antisense)역할 약물보조역할 등의 성질이 혼합되어 더 향상되고 특이한 약리작용을 나타난다. 여기서 뉴클레오티드라 함은 일반적으로 DNA, RNA 조각(fragment)를 칭하며, 생체에서 특이한 활성을 가지는 모든 종류와 조합의 염기 배열이 사용 가능하다.
본 발명은 다음의 실시예에 의거하여 더욱 상세히 설명되나, 본 발명의 범주는 하기 실시예에 의해 제한되거나 한정하고자 함은 아니다.
실시예 1. Y-PEG(Asp)-아민 40K의 제조 방법
1-1. N-Boc-Y-PEG(Asp)-40K의 제조
Figure 112004013646884-pat00029
반응 용기에 mPEG-아민(m.w: 20,000, 10g, 0.0005mol)과 N-Boc-아스파르트 산(1)(56mg, 0.00025mol)를 DMF(N,N-dimethylformamine) 100 ml에 녹인 후 EDC (1-{3-(Dimethylamino)propyl}-3-ethylcarbodiimide hydrochloride)(288mg, 0.0015mol) 와 HOBt ((1-Hydroxybenzotriazol) (203mg, 0.0015mol)를 첨가하여 55℃에서 3일 동안 교반하였다. 반응을 마친 후 디에틸 에테르를 직접 첨가하여 침전을 유도 하였고, 침전 화합물을 여과한 후 진공 감압 하에서 12시간 동안 건조하여, Y-PEG(N-Boc-Asp)-아민-40K(2) 8g을 얻었다.
1-2. Y-PEG(Asp)-아민-40K의 제조
Figure 112004013646884-pat00030
Y-PEG(N-Boc-Asp)-아민-40K(2, 8g, 0.0002mol) 메탄올 100 ml 에 녹이고 아세틸 클로라이드 10ml를 첨가하여 1시간 동안 실온에서 교반하였다. 반응을 마친 후 포화 된 Na2HCO3(소디움 바이카르보네이트)용액으로 중화 시키고 메틸렌 클로라이드로 추출하여 얻은 유기 용매 층을 황산마그네슘으로 건조 시킨 후 감압 증류하였다. 이렇게 얻은 시럽은 디에틸에테르를 첨가하여 침전을 유도 하였고, 침전 화합물을 여과한 후 진공 감압 하에서 12시간 동안 건조하여 고체상태의 Y-PEG(Asp)-아민-40K(3)을 얻었다.
실시예 2. Y-PEG(Asp)-산 40K의 제조 방법
2-1. N-Boc-PEG(Asp) 4-벤질 에스테르-20K의 제조
Figure 112004013646884-pat00031
N-Boc-L-아스파르트 산 4-벤질 1-(히드록시숙신이미드) 에스테르(4, 0.42g 0.001mol)와 mPEG-NH2(mPEG-아민, m.w: 20,000, 10g, 0.0005mol) DMF 100ml에 녹이 고 하루동안 실온에서 교반하였다. 반응을 마친 후 디에틸 에테르를 직접 첨가하여 침전을 유도 하였고, 침전 화합물을 여과한 후 진공 감압 하에서 12시간 동안 건조하여, N-Boc-PEG(Asp) 4-벤질 에스테르-20K(5) 8g을 얻었다.
2-2. PEG(Asp) 4-벤질 에스테르-20K의 제조
Figure 112004013646884-pat00032
N-Boc-PEG(Asp) 4-벤질 에스테르(5, 8g, 0.00039mol)을 메탄올 100 ml 에 녹이고 아세틸 클로라이드 10ml를 첨가하여 1시간 동안 실온에서 교반하였다. 반응을 마친 후 포화 된 Na2HCO3용액으로 중화 시키고 메틸렌 클로라이드로 추출하여 얻은 유기 용매 층을 황산마그네슘으로 건조 시킨 후 감압 증류하였다. 이렇게 얻은 시럽은 디에틸에테르를 첨가하여 침전을 유도 하였고, 침전 화합물을 여과한 후 진공 감압 하에서 12시간 동안 건조하여 고체상태의 PEG(Asp) 4-벤질 에스테르-20K(6) 7.5g을 얻었다.
2-3. Y-PEG(Asp) 4-벤질 에스테르-40K의 제조
Figure 112004013646884-pat00033
PEG(Asp) 4-벤질 에스테르-20K(6, 7.5g, 0.000375mol)을 메틸렌 클로라이드 200ml에 녹이고 TEA(triethylamine)(0.1ml, 0.00075mol)을 적가한 후 실온에서 20분 동안 교반하였다. 다시 mPEG-니트로페닐 카바메이트(mPEG-NPC, m.w: 20,000, 7.5g, 0.000375mol)을 적가하고 45℃에서 3일 동안 교반하였다. 반응을 마친 후, 반응물의 용매를 감압증류 하여 부피를 3분의 1로 줄인 후에 디에틸 에테르를 직접 첨가하여 침전을 유도 하였고, 침전 화합물을 여과한 후 진공 감압 하에서 12시간 동안 건조하여 mPEG-NPC-20K와 PEG(Asp) 4-벤질 에스테르-20K(6)이 혼합된 상태의 Y-PEG(Asp)-4-벤질 에스테르-40K(7) 12.5g을 얻었다.
2-4. Y-PEG(Asp)-산-40K의 제조
Figure 112004013646884-pat00034
Y-PEG(Asp)-4-벤질 에스테르-40K(7, 12.5g, 0.000313mol)을 에탄올 200ml에 녹이고 Pd/C 1g을 첨가하여 반응 용기 내를 진공상태로 만든다. 반응 용기 내에 수 소 가스를 흐르게 한 상태에서 24시간 동안 실온에서 교반하였다. 반응을 마친 후, 반응 용액은 셀라이트 패드(Celite pad)하에서 Pd/C을 걸러내 제거하고 남은 유기 용매 층은 감압 증류하였다. 이렇게 얻은 시럽은 디에틸에테르를 이용하여 결정화 시키고 걸러낸 후 건조하여 고체상태의 Y-PEG(Asp)-산-40K(8) 10g을 얻었다.
실시예 3. Y-PEG(Asp)-아민 60K의 합성 방법
3-1. N-Boc-Y-PEG(Asp)-60K의 제조 방법
Figure 112004013646884-pat00035
반응 용기에 mPEG-아민(m.w: 30,000, 10g, 0.00033mol)과 N-Boc-아스파르트 산(1)(37mg, 0.00017mol)를 DMF 100ml에 녹인 후 EDC(196mg, 0.00102mol)와 HOBt(138mg , 0.00102mol)를 첨가하여 55℃에서 3일 동안 교반하였다. 반응을 마친 후 디에틸 에테르를 직접 첨가하여 침전을 유도 하였고, 침전 화합물을 여과한 후 진공 감압 하에서 12시간 동안 건조하여, N-Boc-Y-PEG(Asp)-60K(9) 8g을 얻었다.
3-2. Y-PEG(Asp)-아민 60K의 제조 방법
Figure 112004013646884-pat00036
N-Boc-Y-PEG(Asp)-60K(9, 8g, 0.00013mol)를 메탄올 100 ml 에 녹이고 아세틸 클로라이드 10ml를 첨가하여 1시간 동안 실온에서 교반하였다. 반응을 마친 후 포화 된 Na2HCO3용액으로 중화 시키고 메틸렌 클로라이드로 추출하여 얻은 유기 용매 층을 황산마그네슘으로 건조 시킨 후 감압 증류하였다. 이렇게 얻은 시럽은 디에틸에테르를 첨가하여 침전을 유도 하였고, 침전 화합물을 여과한 후 진공 감압 하에서 12시간 동안 건조하여 고체상태의 Y-PEG(Asp)-아민-60K(10) 6.5g을 얻었다.
실시예 4. Y-PEG(Asp)-산 60K의 제조 방법
4-1. N-Boc-PEG(Asp)-아민 4-벤질 에스테르의 제조
Figure 112004013646884-pat00037
N-Boc-L-아스파르트 산 4-벤질 1-(히드록시숙신이미드) 에스테르(4, 0.25g 0.0006mol)와 mPEG-NH2(mPEG-아민, m.w: 30,000, 9g, 0.0003mol) DMF 100ml에 녹이고 하루동안 실온에서 교반하였다. 반응을 마친 후 디에틸 에테르를 직접 첨가하여 침전을 유도 하였고, 침전 화합물을 여과한 후 진공 감압 하에서 12시간 동안 건조하여, N-Boc-PEG(Asp) 4-벤질 에스테르- 30K(11) 8g을 얻었다.
4-2. PEG(Asp)-아민 4-벤질 에스테르의 제조
Figure 112004013646884-pat00038
N-Boc-PEG(Asp) 4-벤질 에스테르-30K(11, 8g, 0.00027mol)을 메탄올 100 ml 에 녹이고 아세틸 클로라이드 10ml를 첨가하여 1시간 동안 실온에서 교반하였다. 반응을 마친 후 포화 된 Na2HCO3용액으로 중화 시키고 메틸렌 클로라이드로 추출하여 얻은 유기 용매 층을 황산마그네슘으로 건조 시킨 후 감압 증류하였다. 이렇게 얻은 시럽은 디에틸에테르를 첨가하여 침전을 유도 하였고, 침전 화합물을 여과한 후 진공 감압 하에서 12시간 동안 건조하여 고체상태의 PEG(Asp)-아민 4-벤질 에스테르-30K(12) 7.5g을 얻었다.
4-3. Y-PEG(Asp) 4-벤질 에스테르의 제조
Figure 112004013646884-pat00039
PEG(Asp)-아민-4-벤질 에스테르-30K(12, 7.5g, 0.00025mol)를 메틸렌 클로라이드 200ml에 녹이고 TEA(70㎕, 0.0005mol)을 적가한 후 실온에서 20분 동안 교반하였다. 다시 mPEG-니트로페닐 카바메이트(mPEG-NPC, m.w:30,000, 7.5g, 0.00025mol)을 적가하고 45℃에서 3일 동안 교반하였다. 반응을 마친 후, 반응물의 용매를 감압증류 하여 부피를 3분의 1로 줄인 후에 디에틸 에테르를 직접 첨가하여 침전을 유도 하였고, 침전 화합물을 여과한 후 진공 감압 하에서 12시간 동안 건조하여 mPEG-NPC-30K와 PEG(Asp)-아민 4-벤질 에스테르-30K(12)이 혼합된 상태의 Y-PEG(Asp) 4-벤질 에스테르-60K(13) 13.5g을 얻었다.
4-4. Y-PEG(Asp)-산의 제조
Figure 112004013646884-pat00040
Y-PEG(Asp) 4-벤질 에스테르-60K(13, 13.5g, 0.000225mol)을 에탄올 200ml에 녹이고 Pd/C 1g을 첨가하여 반응 용기 내를 진공상태로 만든다. 반응 용기 내에 수소 가스를 흐르게 한 상태에서 24시간 동안 실온에서 교반하였다. 반응을 마친 후, 반응 용액은 셀라이트 패드 하에서 Pd/C을 걸러내 제거하고 남은 유기 용매 층은 감압 증류하였다. 이렇게 얻은 시럽은 디에틸에테르를 이용하여 결정화 시키고 걸러낸 후 건조하여 고체상태의 Y-PEG(Asp)-산-60K(14) 12g을 얻었다.
실시예 5. Y-PEG의 정제 방법
이상의 실시예 1 내지 4에서 얻어진 Y-PEG 40K나 Y-PEG 60K는 미반응 중간체 인 20K나 30K 물질을 함유하고 있으므로 정제 공정이 필수적인 공정이다. 이의 분리정제에는 세파크릴(Sephacryl) S-100와 같은 겔 여과 크로마토그래피(gel permeation chromatography)가 유용하게 쓰일 수 있다.
실시예 6. Y-PEG(Asp) 말레이미드-40K 유도체의 제조 방법
6-1. Y-PEG(Asp) 말레아민 산-40K의 제조
Figure 112004013646884-pat00041
Y-PEG(Asp)-아민-40K(3, 5g 0.125mmol)에 DMAC (N,N-dimethylacetamide) 40ml와 CHP(1-사이클로헥실-2-피로리디논) 10ml의 혼합 용매에 녹인 후 말레산 무수물(maleic anhydride)(490mg, 5mmol)를 적가하여 85℃ 에서 18시간동안 교반시켰다. 반응을 마친 후, 반응 혼합물은 디에틸 에테르를 직접 첨가하여 침전을 유도 하였고, 침전 화합물을 여과한 후 진공 감압 하에서 12시간 동안 건조하여 Y-PEG(Asp)-말레아민 산-40K(15) 4.3g을 얻었다.
6-2. Y-PEG(Asp) 말레이미드-40K의 제조
Figure 112004013646884-pat00042
Y-PEG(Asp)-말레아민 산-40K(15, 4.3g, 0.107mmol)에 MC 26ml와 DMF 7ml의 혼합 용매에 녹이고 DIEA(N,N-diisopropylethyl amine)(181ml, 1.075mmol)을 첨가하여 0℃에서 10분 동안 교반시켰다. PFP-TFA(펜타플루오로페닐 트리플루오토아세테이트 이하 PFP-TFA라 한다.)(185ml, 1.075mmol)를 20분동안 서서히 적가하고 0℃에서 30분간 교반한 후, 55℃에서 24시간동안 가열 반응 하였다. 반응을 마친 후, 혼합물의 용매를 감압증류 하여 3분의 1로 줄인 상태에서 디에틸 에테르를 직접 첨가하여 침전을 유도 하였고, 침전 화합물을 여과한 후 진공 감압 하에서 12시간 동안 건조하여 Y-PEG(Asp)-말레이미드-40K(16) 3.7g을 얻었다.
실시예 7. Y-PEG(Asp) 니트로페닐 카바메이트-40K 유도체의 제조 방법
Figure 112004013646884-pat00043
Y-PEG(Asp)-아민-40K(3, 5g 0.125mmol)을 메틸렌 클로라이드 100ml에 녹인 후, TEA(174㎕, 1.25mmol)를 적가하고 10분간 교반시켰다. p-니트로페닐 클로로포르메이트(202mg, 1mmol)를 동일한 반응 용매에 녹인 용액을 0℃에서 서서히 적가하 고 24시간 동안 교반시켰다. 반응을 마친 후, 포화된 염화암모늄 용액으로 중화 시키고 메틸렌 클로라이드로 추출하여 얻은 유기 용매 층을 황산마그네슘으로 건조 시킨 후 감압 증류하였다. 이렇게 얻은 시럽은 디에틸 에테르를 이용하여 결정화 시키고 걸러낸 후 건조하여 고체상태의 Y-PEG(Asp) 니트로페닐 카르보네이트(17)을 얻는다
실시예 8. Y-PEG(Asp) 숙신이미드-40K 유도체의 제조 방법
Figure 112004013646884-pat00044
Y-PEG(Asp)-산-40K(8, 5g, 0.125mmol)과 NHS(N-hydroxysuccinimide, 57.5mg, 0.5mmol)를 메틸렌 클로라이드 100ml에 녹인 후, DCC(Dicyclohexyl carbodiimide)(103mg, 0.5mmol)를 동일한 반응 용매에 녹인 혼합물을 서서히 적가하여 24시간동안 실온에서 교반시켰다. 반응을 마친 후, 혼합 용액내에 존재하는 불순물을 걸러내고 받은 용액을 감압증류하였다. 이렇게 얻은 시럽은 디에틸 에테르를 이용하여 결정화 시키고 걸러낸 후 건조하여 흰색의 고체상태 화합물을 얻었다. 이 화합물은 남은 불순물을 제거하기 위하여 초산에테르 용매하에서 재결정하여 Y-PEG(Asp) 숙신이미드-40K (18) 3g을 얻었다.
실시예 9. Y-PEG(Asp) 이종양성작용성(Heterobifunctional) 유도체 (반응기가 아민과 산인 경우)의 제조 방법
Figure 112004013646884-pat00045
상기의 PEG(Asp) 4-벤질 에스테르-20K(6, m.w: 20,000, 5g, 0.245mmol)을 에탄올 100ml에 녹이고 Pd/C 500mg을 첨가하여 반응 용기 내를 진공상태로 만든다. 반응 용기 내에 수소 가스를 흐르게 한 상태에서 24시간 동안 실온에서 교반하였다. 반응을 마친 후, 반응 용액은 셀라이트 패트하에서 Pd/C을 걸러내 제거하고 남은 유기 용매 층은 감압 증류하였다. 이렇게 얻은 시럽은 디에틸에테르를 이용하여 결정화 시키고 걸러낸 후 건조하여 고체상태의 Y-PEG(Asp)-(아민)-산-20K (이종양성작용성 유도체: 반응기가 아민과 산인 경우)(19) 4.5g을 얻었다.
실시예 10. Y-PEG(Asp) 이종양성작용성 유도체 (반응기가 말레이미드와 N-히드록시 숙신이미드인 경우)의 제조 방법
10-1. Y-PEG(Asp)-(말레이미드)-산-20K의 제조
Figure 112004013646884-pat00046
Y-PEG(Asp)-(아민)-산 20K(19, 5g 0.mmol)에 DMAC 40ml와 CHP 10ml의 혼합 용매에 녹인 후 말레산 무수물(980mg, 10mmol)를 적가하여 85℃에서 18시간동안 교반시켰다. 반응을 마친 후, 반응 혼합물은 디에틸 에테르를 직접 첨가하여 침전을 유도 하였고, 침전 화합물을 여과한 후 진공 감압 하에서 12시간 동안 건조하여 Y-PEG(Asp)-(말레아민 산)-산-20K를 얻었다. 이렇게 얻은 화합물 4.3g에 메틸렌 클로라이드 26ml와 DMF 7ml의 혼합 용매에 녹이고 DIEA(362ml, 2.15mmol)을 적가하여 0??에서 10분동안 교반시켰다. PFP-TFA(Pentafluorophenyl trifluotoacetate) (370ml, 2.15mmol)를 20분동안 서서히 적가하고 0??에서 30분간 교반한 후, 55?? 에서 24시간동안 가열 반응 하였다. 반응을 마친 후, 혼합물의 용매를 감압증류 하여 3분의 1로 줄인 상태에서 디에틸 에테르를 직접 첨가하여 침전을 유도 하였고, 침전 화합물을 여과한 후 진공 감압 하에서 12시간 동안 건조하여 Y-PEG(Asp)-(말레이미드)-펜타플루오로 아세테이트-20K를 얻었다. 이렇게 얻은 화합물 3.7g을 메틸렌 클로라이드 50ml에 녹인후 피리딘 2ml를 적가하여 실온에서 24시간 동안 교반시켰다. 반응을 마친 후, 포화된 염화암모늄 용액으로 중화 시키고 메틸렌 클로라이드로 추출하여 얻은 유기 용매 층을 황산마그네슘으로 건조 시킨 후 감압 증류하였다. 이렇게 얻은 시럽은 디에틸 에테르를 이용하여 결정화 시키고 걸러낸 후 건조하여 고체상태의 Y-PEG(Asp)-(말레이미드)-산-20K(20) 3.1g을 얻었다.
10-2. Y-PEG(Asp)-(말레이미드)-숙신이미드-20K의 제조
Figure 112004013646884-pat00047
Y-PEG(Asp)-(말레이미드)-산-20K(20, 3g, 0.146mmol) NHS(67.2mg, 0.584mmol)를 메틸렌 클로라이드 100ml에 녹인 후, DCC(120mg, 0.584mmol)를 동일한 반응 용매에 녹인 혼합물을 서서히 적가하여 24시간동안 실온에서 교반시켰다. 반응을 마친 후, 혼합 용액내에 존재하는 불순물을 걸러내고 받은 용액을 감압증류하였다. 이렇게 얻은 시럽은 디에틸 에테르를 이용하여 결정화 시키고 걸러낸 후 건조하여 흰색의 고체상태 화합물을 얻었다. 이 화합물은 남은 불순물을 제거하기 위하여 초산에테르 용매하에서 재결정하여 Y-PEG(Asp)-(말레이미드)- 숙신이미드-20K(이종양성작용성 유도체: 반응기가 말레이미드와 숙신이미드인 경우)(21) 2.5g을 얻었다.
실시예 11. Y-[Y-PEG](Asp) 이종양성작용성 유도체 (반응기가 아민과 산이고 Y-PEG-아민이 접합된 경우)의 제조 방법
11-1. N-Fmoc-Y-[Y-PEG](Asp)-아민 4-벤질 에스테르의 제조
Figure 112004013646884-pat00048
N-Boc-L-아스파르트 산 4-벤질 1-(히드록시 숙신이미드) 에스테르(4, 0.42g 1mmol)와 Y-PEG(Asp)-아민(m.w: 40,000, 4g, 0.1mmol) DMF 100ml에 녹이고 하루동안 실온에서 교반하였다. 반응을 마친 후 디에틸 에테르를 직접 첨가하여 침전을 유도 하였고, 침전 화합물을 여과한 후 진공 감압 하에서 12시간 동안 건조하여, N-Boc-Y-[Y-PEG](Asp) 4-벤질 에스테르-40K(22) 3.8g을 얻었다.
11-2. Y-[Y-PEG](Asp)-(아민)-산-40K 이종양성작용성 유도체(반응기가 아민과 산이고 Y-PEG-아민이 접합된 경우)
Figure 112004013646884-pat00049
N-Boc-Y-[Y-PEG](Asp) 4-벤질 에스테르-40K(22, 3.8g, 0.094mmol)을 메탄올 100ml에 녹이고 아세틸 클로라이드 10ml를 첨가하여 1시간 동안 실온에서 교반하였다. 반응을 마친 후, 포화 Na2HCO3용액으로 중화 시키고 메틸렌 클로라이드로 추출하여 얻은 유기 용매 층을 황산마그네슘으로 건조 시킨 후 감압 증류하였다. 이렇게 얻은 시럽은 디에틸에테르를 첨가하여 침전을 유도하였고, 침전 화합물을 여과한 후 진공 감압 하에서 12시간 동안 건조하여 고체상태의 Y-[Y-PEG](Asp)-아민 4-벤질 에스테르-40K 3.2g를 얻었다. 이렇게 얻은 화합물 3.2g을 에탄올 100ml에 녹이고 Pd/C 500mg을 첨가하여 반응 용기 내를 진공상태로 만든다. 반응 용기 내에 수소 가스를 흐르게 한 상태에서 24시간 동안 실온에서 교반하였다. 반응을 마친 후, 반응 용액은 셀라이트 패트하에서 Pd/C을 걸러내 제거하고 남은 유기 용매 층은 감압 증류하였다. 이렇게 얻은 시럽은 디에틸에테르를 이용하여 결정화 시키고 걸러낸 후 건조하여 고체상태의 Y-[Y-PEG](Asp)-(아민)-산-40K (이종양성작용성 유도체: 반응기가 아민과 산이고 Y-PEG-아민이 접합된 경우)(23) 2.4g을 얻었다.
실시예 12. Y-PEG(Asp)지질-아민-20K (지질이 DSPE인 경우)의 합성방법
12-1. N-Fmoc-PEG(Asp) 4-벤질 에스테르-20K의 제조
Figure 112004013646884-pat00050
N-Fmoc-L-아스파르트 산 4-벤질 에스테르 (24, 0.459g 1mmol)과 mPEG-아민(5g, 0.25mmol)과 DMF 50ml에 녹이고 EDC (240mg, 1.25mmol)와 HOBt (169mg, 1.25mmol)를 첨가하여 55℃에서 24시간 동안 반응시킨다. 반응이 끝나면 에틸에테르를 첨가하여 결정화하고 걸러낸 후 건조하여 고체 상태의 N-Fmoc-PEG(Asp) 4-벤질 에스테르-20K(25) 4.5g을 얻을 수 있다.
12-2. N-Fmoc-PEG(Asp) 4-산-20K의 제조
Figure 112004013646884-pat00051
N-Fmoc-PEG(Asp) 4-벤질 에스테르(25, 4.5g, 0.22mmol)을 에탄올 100ml에 녹이고 Pd/C 300mg을 첨가하여 반응 용기 내를 진공상태로 만든다. 반응 용기 내에 수소 가스를 흐르게 한 상태에서 24시간 동안 실온에서 교반하였다. 반응을 마친 후, 반응 용액은 셀라이트 패드 하에서 Pd/C을 걸러내 제거하고 남은 유기 용매 층은 감압 증류하였다. 이렇게 얻은 시럽은 디에틸에테르를 이용하여 결정화 시키고 걸러낸 후 건조하여 고체상태의 N-Fmoc-PEG(Asp) 4-산-20K(26) 3.8g을 얻었다.
12-3. N-Fmoc-PEG(Asp) 4-숙신이미드-20K의 제조
Figure 112004013646884-pat00052
N-Fmoc-PEG(Asp) 4-산-20K(26, 3.8g, 0.187mmol)과 NHS(86mg, 0.748mmol)를 메틸렌 클로라이드 60ml에 녹인 후, DCC(154mg, 0.748mmol)를 동일한 반응 용매에 녹인 혼합물을 서서히 적가하여 24시간동안 실온에서 교반시켰다. 반응을 마친 후, 혼합 용액내에 존재하는 불순물을 걸러내고 받은 용액을 감압증류하였다. 이렇게 얻은 시럽은 디에틸 에테르를 이용하여 결정화 시키고 걸러낸 후 건조하여 흰색의 고체상태 화합물을 얻었다. 이 화합물은 남은 불순물을 제거하기 위하여 초산에테르 용매하에서 재결정하여 N-Fmoc-PEG(Asp) 4-숙신이미드-20K (27) 3g을 얻었다.
12-4. N-Fmoc-Y-PEG(Asp)지질-20K(지질이 DSPE인 경우)의 제조
Figure 112004013646884-pat00053
N-Fmoc-PEG(Asp) 4-숙신이미드-20K (27, 3g, 0.147mmol)를 클로로포름(CHCl3)에 녹여 교반시킨 후, DSPE(distearoyl phosphorousethanolamine, 102mg, 0.147mmol)와 TEA(72㎕, 0.515mmol) 첨가하고 45??에서 1시간 동안 교반시켰다. 반응을 마친 후, 반응 혼합물에 초산(31㎕, 0.544mmol)을 첨가하고 혼합물의 용매를 감압 증류시켜 제거하였다. 이렇게 얻은 시럽은 디에틸에테르를 이용하여 결정화 시키고 걸러낸 후, 건조하여 고체상태의 N-Fmoc-Y-PEG(Asp)지질-20K(28, 지질이 DSPE인 경우) 2.9g을 얻었다.
12-5. Y-PEG(Asp)지질-아민-20K(지질이 DSPE인 경우)의 제조
Figure 112004013646884-pat00054
N-Fmoc-Y-PEG(Asp)DSPE-20K(28, 2.9g, 0.14mmol)을 메틸렌 클로라이드 50ml에 녹인 후, 피프리딘(139㎕. 1.4mmol)을 첨가하고 실온에서 3시간 동안 교반시켰다. 반응을 마친 후, 염화암모늄 용액으로 중화 시키고 메틸렌 클로라이드로 추출하여 얻은 유기 용매 층을 황산 마그네슘으로 건조 시킨 후 감압 증류한다. 이렇게 얻은 시럽은 디에틸에테르를 이용하여 결정화 시키고 걸러낸 후 건조하여 핵분자의 한 부위에는 PEG이 부착되고, 다른 한 부위에는 지질이 부착된 형태의 Y-PEG(Asp)DSPE-아민(29, 지질이 DSPE인 경우) 2.5g을 얻었다.
실시예 13. Y-PEG(Asp)지질-산-20K (지질이 DSPE인 경우)의 제조 방법
13-1. PEG(Asp)-산 4-벤질 에스테르-20K의 제조
Figure 112004013646884-pat00055
L-ASP-4-벤질 에스테르(30, 237mg, 1mmol)와 mPEG-니트로페닐 카바메이트(mPEG-NPC, 5g, 0.25mmol)를 메틸렌 클로라이드 80ml에 녹이고 TEA(139㎕, 1mmol)을 적가한 45℃에서 24시간 동안 교반하였다. 반응을 마친 후, 반응물의 용매를 감압증류 하여 부피를 3분의 1로 줄인 후에 디에틸 에테르를 직접 첨가하여 침전을 유도 하였고, 침전 화합물을 여과한 후 진공 감압 하에서 12시간 동안 PEG(Asp)-산 4-벤질 에스테르-20K(31) 4.5g을 얻었다.
13-2. PEG(Asp)-숙신이미드 4-벤질 에스테르-20K의 제조
Figure 112004013646884-pat00056
PEG(Asp) 4-벤질 에스테르-20K(31, 4.5g, 0.221mmol)과 NHS(102mg, 0.884mmol)를 메틸렌 클로라이드 60ml에 녹인 후, DCC(182mg, 0.884mmol)를 동일한 반응 용매에 녹인 혼합물을 서서히 적가하여 24시간동안 실온에서 교반시켰다. 반응을 마친 후, 혼합 용액내에 존재하는 불순물을 걸러내고 받은 용액을 감압증류하였다. 이렇게 얻은 시럽은 디에틸 에테르를 이용하여 결정화 시키고 걸러낸 후 건조하여 흰색의 고체상태 화합물을 얻었다. 이 화합물은 남은 불순물을 제거하기 위하여 초산에테르 용매하에서 재결정하여 PEG(Asp)-숙신이미드 4-벤질 에스테르-20K (32) 3g을 얻었다.
13-3. Y-PEG(Asp)지질 4-벤질 에스테르-20K의 제조
Figure 112004013646884-pat00057
PEG(Asp)-숙신이미드 4-벤질 에스테르-20K(32, 3g, 0.147mmol)를 클로로포름(CHCl3)에 녹여 교반시킨 후, DSPE(102mg, 0.147mmol)와 TEA(72㎕, 0.515mmol) 첨가하고 45℃에서 1시간 동안 교반시켰다. 반응을 마친 후, 반응 혼합물에 초산(31㎕, 0.544mmol)을 첨가하고 혼합물의 용매를 감압 증류시켜 제거하였다. 이렇게 얻은 시럽은 디에틸에테르를 이용하여 결정화 시키고 걸러낸 후 건조하여 고체상태의 Y-PEG(Asp)지질 4-벤질 에스테르-20K(33, 지질이 DSPE인 경우) 2.9g을 얻었다.
13-4. Y-PEG(Asp)지질-산-20K(지질이 DSPE인 경우)의 제조
Figure 112004013646884-pat00058
Y-PEG(Asp)지질 4-벤질 에스테르(33, 2.9g, 0.14mmol)을 에탄올 50ml에 녹이고 Pd/C 100mg을 첨가하여 반응 용기 내를 진공상태로 만든다. 반응 용기 내에 수소 가스를 흐르게 한 상태에서 24시간 동안 실온에서 교반하였다. 반응을 마친 후, 반응 용액은 셀라이트 패드 하에서 Pd/C을 걸러내 제거하고 남은 유기 용매 층은 감압 증류하였다. 이렇게 얻은 시럽은 디에틸에테르를 이용하여 결정화 시키고 걸러낸 후 건조하여 고체상태의 Y-PEG(Asp)지질-산-20K(34, 지질이 DSPE인 경우) 2.2g을 얻었다.
실시예 14. Y-PEG(Asp)/지질-말레이미드(지질이 DSPE인 경우)의 합성방법
Figure 112004013646884-pat00059
Y-PEG(Asp)-(말레이미드)-숙신이미드-20K(21, 3g, 0.147mmol)를 클로로포름(CHCl3)에 녹여 교반시킨 후, DSPE(102mg, 0.147mmol)와 TEA(72㎕, 0.515mmol) 첨가하고 45℃에서 1시간 동안 교반시켰다. 반응을 마친 후, 반응 혼합물에 초산(31㎕, 0.544mmol)을 첨가하고 혼합물의 용매를 감압 증류시켜 제거하였다. 이렇게 얻은 시럽은 디에틸에테르를 이용하여 결정화 시키고 걸러낸 후 건조하여 고체상태의 Y-PEG(Asp)DSPE-말레이미드-20K(35, 지질이 DSPE인 경우) 2.8g을 얻었다.
실시예 15. Y-PEG(Asp)지질-숙신이미드 (지질이 DSPE인 경우)의 합성방법
Figure 112004013646884-pat00060
Y-PEG(Asp)지질-산-20K(지질이 DSPE인 경우, 34, 1g, 0.048mmol) 과 NHS(22mg, 0.192mmol)를 메틸렌 클로라이드 60ml에 녹인 후, DCC(40mg, 0.192mmol)를 동일한 반응 용매에 녹인 혼합물을 서서히 적가하여 24시간동안 실온에서 교반시켰다. 반응을 마친 후, 혼합 용액내에 존재하는 불순물을 걸러내고 받은 용액을 감압증류하였다. 이렇게 얻은 시럽은 디에틸 에테르를 이용하여 결정화 시키고 걸 러낸 후 건조하여 흰색의 고체상태 화합물을 얻었다. 이 화합물은 남은 불순물을 제거하기 위하여 초산에테르 용매하에서 재결정하여 Y-PEG(Asp)지질-숙신이미드-20K (지질이 DSPE인 경우) (36) 0.7g을 얻었다.
실시예 16. Y-PEG(Asp)SUGAR-20K(당이 시알산인 경우)의 제조 방법
16-1. Y-PEG(Asp)-(아민) 4-올-20K의 제조
Figure 112004013646884-pat00061
Y-PEG(Asp)-(아민)4-산-20K(19, 1g 0.05mmol)에 환원제로 LAH(리튬 알루미늄 하이드라이드, 이하 LAH라 한다.)(5.7mg, 0.15mmol)를 첨가하고 THF(테트라히드로푸란, 이하 THF라 한다.) 20ml를 반응 용매로 하여 무수상태에서 3시간 동안 교반시켰다. 반응을 마친 후, 2N 황산 용액을 첨가하여 중화시키고, 메틸렌 클로라이드로 추출하여 얻은 유기용매층은 감압증류하였다. 이렇게 얻은 시럽은 디에틸에테르로 결정화하여 걸러낸 후 건조하여 고체화된 Y-PEG(Asp)-(아민)4-올-20K(37) 0.8g을 얻을 수 있다.
16-2. 1,3,6,7,8-펜타- O -아세틸-(N-아세틸)뉴라민산 메틸 에스테르의 제조
Figure 112004013646884-pat00062
반응 용기안에 무수 아세트 산 용액 100ml에 무수 소디움 아세테이트 10g을 넣고 흄후드(fume hood) 안에서 끓는점(120-130??)까지 가열하면서 N-아세틸 뉴라민산 메틸 에스테르(시알산, 38, 10g, 0.031mol)를 천천히 첨가하였다. 이때 기포가 발생하면서 반응이 시작된다. 기포 발생이 끝난 후, 반응용액을 실온으로 식혀 용액이 겔 상태가 된 것을 얼음이 들어있는 차가운 증류수에 하루정도 교반하였다. 걸러낸 화합물을 건조하여 결정성 고체상태의 1,3,6,7,8-펜타-O-아세틸-(N-아세틸)뉴라민산 메틸 에스테르(39) 14g을 얻을 수 있다.
16-3. 페닐-티오-3,6,7,8-테트라- O -아세틸-(N-아세틸)뉴라민산 메틸 에스테르의 제조
Figure 112004013646884-pat00063
1,3,6,7,8-펜타-O-아세틸-(N-아세틸)뉴라민산 메틸 에스테르(39, 14g, 0.026mol)를 메틸렌 클로라이드 70ml에 녹인 후 벤젠 티올 (5.72ml,0.052mol)과 BF3.Et2O(3.29ml, 0.026mmol)를 넣고 24시간 동안 실온 교반하였다. 반응을 마친 후, 포화된 NaHCO3 용액으로 중화시키고 메틸렌 클로라이드로 추출하여 얻은 유기용매층은 황산 마그네슘으로 건조시킨 후 감압증류하여 페닐-티오-3,6,7,8-테트라-O-아세틸-(N-아세틸)뉴라민산 메틸 에스테르(40) 12g을 얻었다.
16-4. 3,6,7,8-테트라- O -아세틸-(N-아세틸)-Y-PEG(Asp)시알산-메틸 에스테르-아민 20K의 제조
Figure 112004013646884-pat00064
Y-PEG(Asp)-(아민)4-올-20K (37, 0.8g, 0.04mmol)을 주개로 하고 페닐-티오-3,6,7,8-테트라-O-아세틸-(N-아세틸)뉴라민산 메틸 에스테르(41, 93mg, 0.16mmol)을 받개로 하여 DMTST(Dimethyl (methylthio) sulfonium triflate 이하 DMTST 라 한다)를 촉매로 넣고 3시간 동안 반응시켰다. 반응을 마친 후, 포화된 NaHCO3 용액으로 중화시키고 메틸렌 클로라이드로 추출하여 얻은 유기용매층은 황산마그네슘으로 건조시킨 후 감압증류하여 3,6,7,8-테트라-O-아세틸-(N-아세틸)-Y-PEG(Asp)시알산-메틸 에스테르-아민 20K(41)를 0.6g얻었다.
16-5. Y-PEG(Asp)시알산-아민 20K의 제조
Figure 112004013646884-pat00065
(3,6,7,8-테트라-O-아세틸-(N-아세틸)-Y-PEG(Asp)시알산-메틸 에스테르-아민 20K(41)는 0.1N NaOMe/메탄올 용액 50ml에 녹인 후 3시간동안 교반하였다. 반응을 멈추고 산성 수지(Dowex 50X, H+ 형태)를 적가하여 10분간 교반하여 중화시킨 후 여과, 감압증류하여 시럽상태의 화합물 얻었다. 이렇게 얻은 화합물 에틸에테르로 결정화하여 여과한 후 감압건조시켜 고체 형태의 Y-PEG(Asp)시알산-아민-20K(42) 0.3g을 얻었다.
실시예 17. Y-PEG(Asp)/당(시알산) 니트로페닐 카바메이트의 합성방법
Figure 112004013646884-pat00066
Y-PEG(Asp)시알산-아민-20K(42, 0.2g, 0.0098mmol)를 DMF 10ml에 녹인 후, 이미다졸(4mg, 0.059mmol) 을 넣고 10분동안 0??에서 교반시켰다. p-니트로페닐 클 로로포메이트(9.9mg, 0.049mmol) 를 동일한 반응 용매에 녹인 용액을 서서히 적가하고 24시간동안 0??에서 교반시켰다. 반응을 마친 후, 포화된 염화 암모늄용액으로 중화시키고 메틸렌 클로라이드를 이용하여 추출하여 유기용매층을 얻었다. 이렇게 얻은 유기용매층은 황산 마그네슘으로 건조시킨 후 감압 증류하여 시럽 형태로 만들고, 디에틸에테르 하에서 결정화시켜 고체 형태의 Y-PEG(Asp)/당(시알산) 니트로페닐 카바메이트(43)를 얻었다.
실시예 18. Y-PEG(Asp)/뉴클레오티드-20K의 합성방법
18-1. N-BOC-Y-PEG(Asp) 4-올-20K의 제조
Figure 112004013646884-pat00067
Y-PEG(Asp)-(아민)4-올-20K(37, 2g, 1mmol)을 메틸렌 클로라이드 20ml에 녹인 후, TEA(42㎕, 3mmol)를 넣고 0?? 에서 10분간 교반시킨다. 반응 혼합물에 디-tert-부틸 디카르보네트(689mg, 3mmol)를 서서히 적가하여 0?? 에서 10분간 교반 후 상온에서 4시간 동안 교반시켰다. 반응을 마친 후, 혼합물은 포화된 암모늄클로라이드 용액으로 중화시키고 메틸렌 클로라이드로 추출하여 유기용매층을 얻었다. 이렇게 얻은 유기용매층은 황산마그네슘으로 건조시킨 후 감압증류하여 시럽 형태로 만들고, 에틸에테르 하에서 결정화시켜 고체 형태의 N-BOC-Y-PEG(Asp) 4-올-20K(44) 1.8g을 얻었다.
18-2. N-Boc-Y-PEG(Asp)뉴클레오티드-20K의 제조
Figure 112004013646884-pat00068
N-BOC-Y-PEG(Asp) 4-올-20K(44, 1.8g)을 DMF에 녹이고 P2O5를 촉매로 하여 올리고뉴클레오티드를 첨가한 후 하루 동안 교반시켰다. 반응을 마친 후, 감압증류하여 반응 용매를 제거하고 차가운 증류수를 적가하여 촉매를 비활성화시킨 후에 메틸렌 클로라이드를 이용하여 추출하여 유기용매층을 얻었다. 이렇게 얻은 유기용매층은 황산마그네슘으로 건조시킨 후 감압증류하여 시럽 형태로 만들고, 에틸에테르 하에서 결정화시켜 N-Boc-Y-PEG(Asp)뉴클레오티드-아민-20K(45) 2.5g 을 얻었다.
18-3. Y-PEG(Asp)뉴클레오티드-아민-20K의 제조
Figure 112004013646884-pat00069
N-Boc-Y-PEG(Asp)뉴클레오티드-20K(45) 2.5g을 메탄올 100 ml 에 녹이고 아 세틸 클로라이드 10ml를 첨가하여 1시간 동안 실온에서 교반하였다. 반응을 마친 후 포화 된 Na2HCO3용액으로 중화 시키고 메틸렌 클로라이드로 추출하여 얻은 유기 용매 층을 황산마그네슘으로 건조 시킨 후 감압 증류하였다. 이렇게 얻은 시럽은 디에틸에테르를 첨가하여 침전을 유도 하였고, 침전 화합물을 여과한 후 진공 감압 하에서 12시간 동안 건조하여 고체상태의 Y-PEG(Asp)뉴클레오티드-아민-20K(46) 1.8g을 얻었다.
실시예 19. Y-PEG(Asp)뉴클레오티드 말레이미드의 합성방법
19-1. Y-PEG(Asp)-(말레이미드)4-올-20K의 제조
Figure 112004013646884-pat00070
Y-PEG(Asp)-(아민)4-올-20K(37, 2g, 0.1mmol)과 이미다졸(20mg, 0.3mmol)을 DMF 20ml에 녹인 후 TBDMSCl(tert-butyldimethylsilyl chloride)(46mg, 0.3mmol)을 0℃에서 서서히 적가하고 하루동안 교반시켰다. 반응을 마친 후 DMF(N,N-dimethylformamide)를 감압증류시켜 제거하고 포화된 암모늄클로라이드 용액으로 중화시킨 후 메틸렌 클로라이드로 추출하여 유기용매층을 얻었다. 이렇게 얻은 유기용매층은 황산마그네슘으로 건조시킨 후 감압증류하여 시럽 형태로 만들고, 에틸에테르 하에서 결정화시켜 고체상태의 화합물을 얻었다. 반응을 마친 화합물 1.8g 에 DMAC 16ml와 CHP 4ml의 혼합 용매에 녹인 후 말레산 무수물(10mg, 1mmol)를 적가하여 85℃ 에서 18시간동안 교반시켰다. 반응을 마친 후, 반응 혼합물은 디에틸 에테르를 직접 첨가하여 침전을 유도 하였고, 침전 화합물을 여과한 후 진공 감압 하에서 12시간 동안 건조하여 고체 형태의 화합물을 얻었다. 이렇게 얻은 화합물 1.5g에 메틸렌 클로라이드 6ml와 DMF 2ml의 혼합 용매에 녹이고 DIEA(131㎕, 0.75mmol)을 적가하여 0℃에서 10분 동안 교반시켰다. PFP-TFA(Pentafluorophenyl trifluotoacetate)(129㎕, 0.75mmol)를 20분 동안 서서히 적가하고 0℃에서 30분간 교반한 후, 55℃에서 24시간동안 가열 반응 하였다. 반응을 마친 후, 혼합물의 용매를 감압증류 하여 3분의 1로 줄인 상태에서 디에틸 에테르를 직접 첨가하여 침전을 유도 하였고, 침전 화합물을 여과한 후 진공 감압 하에서 12시간 동안 건조하여 고체 상태의 화합물을 얻었다. 이렇게 얻은 화합물 1.2g을 메틸렌 클로라이드 50ml에 녹인 후 Bu4N+F-(tetrabutylammonium floride) 0.1ml를 적가하여 실온에서 1시간 동안 교반시켰다. 반응을 마친 후, 포화된 염화암모늄 용액으로 중화 시키고 메틸렌 클로라이드로 추출하여 얻은 유기 용매 층을 황산마그네슘으로 건조 시킨 후 감압 증류하였다. 이렇게 얻은 시럽은 디에틸 에테르를 이용하여 결정화 시키고 걸러낸 후 건조하여 고체상태의 Y-PEG(Asp)-(말레이미드)4-올-20K(47) 1g을 얻었다.
19-2. Y-PEG(Asp)뉴클레오티드 말레이미드-20K의 제조
Figure 112004013646884-pat00071
Y-PEG(Asp)-(말레이미드)4-올-20K(47) 1g을 DMF에 녹이고 P2O5를 촉매로 하여 올리고뉴클레오티드를 첨가한 후 하루 동안 교반시켰다. 반응을 마친 후, 감압증류하여 반응 용매를 제거하고 차가운 증류수를 적가하여 촉매를 비활성화시킨 후에 메틸렌 클로라이드를 이용하여 추출하여 유기용매층을 얻었다. 이렇게 얻은 유기용매층은 황산마그네슘으로 건조시킨 후 감압증류하여 시럽 형태로 만들고, 에틸에테르 하에서 결정화시켜 Y-PEG(Asp)뉴클레오티드 말레이미드-20K(48) 1.7g 을 얻었다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 Y-PEG 유도체 화합물들은 다양한 반응기를 선택적으로 부착할 수 있어, 치료제 단백질 또는 화학의약품, 천연물의약품, 또는 의료기기, 화장품원료, 기능성 화학물 천연물 식품 등에 부착하여 다양하고 향상된 약리작용이 나타나며, 의료분야에 유용하게 사용이 가능하다.

Claims (27)

  1. 세 개의 결합부위를 가진 모노-아미노 디-카르복시산 구조의 아스파르트산(aspartic acid) 또는 모노-아미노 디-카르복시산 구조의 글루타민산(glutamic acid)인 핵(core)분자를 기반으로 하여, 하나 또는 두 개의 PEG가 결합되고, 지질, 당 또는 뉴클레오티드로부터 선택된 생체활성물질 또는 아민, 산, 말레이미드, 니트로페닐 카르보네이트 및 숙신산으로부터 선택된 반응기가 남은 결합 부위에 부착된 Y형태의 Y-PEG 유도체 화합물.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서
    상기 PEG는 mPEG 또는 Y-PEG유도체를 포함하는 Y-PEG 유도체 화합물.
  4. 제 1항에 있어서
    하기 일반식(Ⅰ)로 표기되는 모노-아미노 디-카르복시산 형태의 아스파르트산 또는 모노-아미노 디-카르복시산 형태의 글루타민산을 갖는 Y-PEG 유도체 화합물:
    Figure 712006000750930-pat00072
    (Ⅰ)
    상기 식에서,
    R1, R2 및 R3 중 어느 한 개 또는 두 개의 치환기는 PEG이고, 남은 치환기는 지질, 당, 뉴클레오티드로부터 선택된 생체활성물질 또는 아민, 산, 말레이미드, 니트로페닐 카르보네이트 및 숙신산으로부터 선택된 반응기이고,
    n은 1 또는 2의 정수이며, 단, R2 및 R3가 동시에 PEG는 아니다.
  5. 제 4항에 있어서
    R1 내지 R3 중 어느 하나의 치환기는 아민, 산, 말레이미드, 니트로페닐 카르보네이트 및 숙신산으로부터 선택된 반응기이고, 남은 두 개의 치환기는 PEG인 Y-PEG 유도체 화합물.
  6. 제 5항에 있어서
    하기 일반식(Ⅱa)로 표기되는 Y-PEG 유도체 화합물:
    Figure 712006000750930-pat00073
    (Ⅱa)
  7. 제 5항에 있어서
    하기 일반식(Ⅱb)로 표기되는 Y-PEG 유도체 화합물:
    Figure 712006000750930-pat00074
    (Ⅱb)
  8. 제 5항에 있어서
    하기 일반식(Ⅱc)로 표기되는 Y-PEG 유도체 화합물:
    Figure 712006000750930-pat00075
    (Ⅱc)
  9. 제 5항에 있어서
    하기 일반식(Ⅱd)로 표기되는 Y-PEG 유도체 화합물:
    Figure 712006000750930-pat00076
    (Ⅱd)
  10. 제 4항에 있어서
    R1 내지 R3 중 어느 하나의 치환기는 PEG이고, 다른 하나의 치환기는 아민, 산, 말레이미드, 니트로페닐 카르보네이트 및 숙신산으로부터 선택된 반응기이며, 나머지의 치환기는 또 다른 아민, 산, 말레이미드, 니트로페닐 카르보네이트 및 숙신산으로부터 선택된 반응기인 Y-PEG 유도체 화합물.
  11. 제 10항에 있어서
    하기 일반식(Ⅲa)로 표기되는 Y-PEG 유도체 화합물:
    Figure 712006000750930-pat00077
    (Ⅲa)
  12. 제 10항에 있어서
    하기 일반식(Ⅲb)로 표기되는 Y-PEG 유도체 화합물:
    Figure 712006000750930-pat00078
    (Ⅲb)
  13. 제 10항에 있어서
    하기 일반식(Ⅲc)로 표기되는 Y-PEG 유도체 화합물:
    Figure 712006000750930-pat00079
    (Ⅲc)
  14. 제 4항에 있어서
    R1 내지 R3 중 어느 하나의 치환기는 PEG이고, 다른 하나의 치환기는 DSPE, DPPE, 포스파티딜콜린, 포스파티딜에탄올아민, 포스파티딜세린, 포스파티딜이노시톨 및 에테르리피드로 구성되는 생체 세포막 구성 인지질로부터 선택된 지질이며, 나머지의 치환기는 아민, 산, 말레이미드, 니트로페닐 카르보네이트 및 숙신산으로부터 선택된 반응기인 Y-PEG 유도체 화합물.
  15. 삭제
  16. 제 14항에 있어서
    하기 일반식(Ⅳa)로 표기되는 Y-PEG 유도체 화합물:
    Figure 712006000750930-pat00080
    (Ⅳa)
  17. 제 14항에 있어서
    하기 일반식(Ⅳb)로 표기되는 Y-PEG 유도체 화합물:
    Figure 712006000750930-pat00081
    (Ⅳb)
  18. 제 14항에 있어서
    하기 일반식(Ⅳc)로 표기되는 Y-PEG 유도체 화합물:
    Figure 712006000750930-pat00082
    (Ⅳc)
  19. 제 14항에 있어서
    하기 일반식(Ⅳd)로 표기되는 Y-PEG 유도체 화합물:
    Figure 712006000750930-pat00083
    (Ⅳd)
  20. 제 1항에 있어서
    상기 당은 R1 내지 R3 중 어느 하나의 치환기는 PEG이고, 다른 하나의 치환기는 뉴라민산, 글루코오스, 만노오스, 갈락토오스, 리보오스의 단당류, 맥아당, 과당, 설탕, 젖당의 이당류 및 녹말, 글리코겐, 셀룰로오스의 다당류로부터 선택되는 당이며, 나머지의 치환기는 아민, 산, 말레이미드, 니트로페닐 카르보네이트 및 숙신산으로부터 선택된 반응기인 Y-PEG 유도체 화합물.
  21. 삭제
  22. 제 20항에 있어서
    하기 일반식(Ⅴa)로 표기되는 Y-PEG 유도체 화합물:
    Figure 112006030106976-pat00084
    (Ⅴa)
  23. 제 4항에 있어서
    R1 내지 R3 중 어느 하나의 치환기는 PEG이고, 다른 하나의 치환기는 DNA 또는 RNA 절편(fragment)이며, 나머지의 치환기는 아민, 산, 말레이미드, 니트로페닐 카르보네이트 및 숙신산으로부터 선택된 반응기인 Y-PEG 유도체 화합물.
  24. 삭제
  25. 제 23항에 있어서
    하기 일반식(Ⅵa)로 표기되는 Y-PEG 유도체 화합물:
    Figure 112006030106976-pat00085
    (Ⅵa)
  26. 삭제
  27. 제 1항, 제 3항 내지 제 14항, 제 16항 내지 제 20항, 제 22항, 제 23항 및 제 25항 중 어느 한 항에 있어서
    상기 PEG는 분자량 1,000 내지 100,000 달톤인 Y-PEG 유도체 화합물.
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