KR101486449B1 - 다작용성 형태의 폴리옥시졸린 공중합체 및 이를 포함하는 약물 조성물 - Google Patents

다작용성 형태의 폴리옥시졸린 공중합체 및 이를 포함하는 약물 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화학적으로 직교하는 2개 또는 3개의 반응성 작용기들을 가진, 2-치환된-2-옥사졸린의 공중합체를 제공한다. 본 발명의 공중합체는 랜덤 공중합체, 블록 공중합체 또는 랜덤 공중합체 구조와 블록 공중합체 구조의 혼합물일 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 중합체를 합성하고, 상기 중합체를 타겟팅, 진단 및 치료 물질 등의 분자에 접합하기 위한, 신규한 방법을 제공한다.

Description

다작용성 형태의 폴리옥시졸린 공중합체 및 이를 포함하는 약물 조성물{MULTIFUNCTIONAL FORMS OF POLYOXAZOLINE COPOLYMERS AND DRUG COMPOSITIONS COMPRISING THE SAME}
본 출원은 미국 가출원 번호 61/020,684 (2008년 1월 11일) 및 61/029,337(2008년 2월 16일)에 대하여 우선권을 주장한다.
본 발명은 다작용성 폴리옥사졸린 공중합체, 합성 방법, 폴리옥사졸린 유도체의 제조에 유용한 중간체 화합물, 및 폴리옥사졸린 유도체를 이용하여 제조된 치료, 진단 및 생물학적-타겟 분자와 상기 폴리옥사졸린 유도체의 접합체에 관한 것이다.
중합체-개질(polymer-modified) 치료제는 현대 의과학에 있어서 매우 유용한 것으로 입증되었다. 중합체-개질 치료제의 성공으로 인해, 이러한 어플리케이션에 적합한 중합체의 범위를 확대하고, 특히 종래의 중합체에는 없는 특성을 가진 중합체를 제공하는 것에 관심이 집중되고 있다. 타겟 분자와의 바람직한 접합체를 제조하는데 이용할 수 있는 수용성의 무독성 중합체가 요구되고 있다. 또한, 복수의 분자들(예, 비제한적으로, 타겟 모이어티, 치료 모이어티 및 진단 모이어티)과의 바람직한 접합체를 제조하는데 이용하기 위해, 다중 작용성을 갖춘 중합체가 요구되고 있다. 이러한 다중 작용성을 갖춘 중합체를 이용하면, 하나 이상의 진단 및/또는 치료 모이어티를 포함하는 접합체, 또는 개별 진단 모이어티 및/또는 타겟 모이어티의 혼합물을 포함하는 접합체를 제조할 수 있을 것이다. 본 발명은, 비제한적으로, 타겟 모이어티, 치료 모이어티 및/또는 진단 모이어티 등의 분자 범위와 커플링시킬 수 있는 헤테로작용성(heterofunctional) 폴리옥사졸린 화합물을 제공한다.
정의
본원에서, 용어 "POZ" 또는 "POZ 중합체"는 -[N(COR2)CH2CH2]n- 의 구조를 가진 반복 유닛을 포함하는 2-치환된-2-옥사졸린 중합체를 의미하며, 각 반복 유닛에 있어서, R2는 비치환되거나 치환된 알킬기, 알케닐기, 아랄킬기 또는 헤테로사이클릴알킬기로부터 독립적으로 선택되며, n은 3 내지 1000이며, 일 구현예에 있어서, 상기 비치환되거나 치환된 알킬기, 알케닐기, 아랄킬기 또는 헤테로사이클릴알킬기는 1-10개의 탄소 원자를 포함한다.
본원에서, 용어 "PMOZ"는 -[N(COCH3)CH2CH2]n-의 구조를 갖는 반복 유닛을 포함하는 POZ를 의미한다.
본원에서, 용어 "PEOZ"는 -[N(COCH2CH3)CH2CH2]n-의 구조를 갖는 반복 유닛을 포함하는 POZ를 의미한다.
본원에서, 용어 M-POZ, M-PMOZ 또는 M-PEOZ는 개시 단량체 유닛의 질소가 메틸기에 결합되어 있는 상기 전술한 중합체를 의미한다.
본원에서, 용어 "POZ 유도체" 또는 "폴리옥사졸린 유도체"는 POZ 중합체를 포함하는 구조를 의미하며, 하나 이상의 작용기를 가지는 POZ 중합체는 타겟 분자, 링커 또는 분지성(branching) 모이어티 상의 화학기와 직접 또는 간접적으로 연결(linkage)을 형성할 수 있다.
본원에서, 용어 "타겟 분자"는 치료, 진단 용도 또는 타겟팅 기능을 갖는 임의의 분자를 의미하며, 상기 타겟 분자는 본 발명의 POZ 중합체 또는 POZ 유도체 상의 작용기와 반응할 수 있으며, 그 예로, 약물, 진단제, 타겟제, 유기 소분자, 올리고뉴클레오티드, 폴리펩타이드, 항체, 항체의 단편 또는 단백질이 있지만, 이들로 제한되지 않는다.
본원에서, 용어 "타겟 분자-POZ 접합체"는 본 발명의 POZ 유도체와 하나 이상의 타겟 분자의 접합체를 의미한다.
본원에서, 용어 "가수분해에 대해 안정한 타겟 분자-POZ 접합체"는 접합체의 모든 화학적 연결이 가수분해에 대해 안정한, 본 발명의 POZ 유도체와 하나 이상의 타겟 분자의 접합체를 의미한다.
본원에서, 용어 "가수분해에 대해 안정한"은 생리학적 조건 하에서 수용액 중에서 안정한 연결(linkage)을 의미하며, 일 구현예에 있어서, 그러한 연결은 12 시간, 24 시간, 48 시간, 96 시간, 192 시간 또는 그 이상 안정하며, 또 다른 구현예에 있어서, 그러한 연결은 무제한적으로 안정적이다.
본원에서, 용어 "가수분해에 대해 불안정한(hydrolytically unstable)"은 생리학적 조건 하에서 수용액 중에서 불안정한 연결(linkage)을 의미한다,
본원에서, 용어 "생리학적 조건"은 pH가 6-8이며 온도가 30-42℃인 수용액을 의미한다.
본원에서, 용어 "작용기"는 대응되는 기와 반응하게 되는 기를 의미하며, 그 예로는 반응을 위해 강한 촉매 또는 비실용적인 반응 조건을 요하는 작용기와는 대조적으로, 친전자성기 또는 친핵성기와 쉽게 반응하는 기를 포함한다.
본원에서, 본 발명의 POZ 유도체 또는 이들의 성분과 관련하여 사용되는 용어 "연결하다", "연결된", "연결" 또는 "링커(linker)"는 일반적으로 화학적 반응의 결과로 형성되고, 전형적으로는 공유 결합을 형성하는, 결합 또는 기를 의미한다.
본원에서, 하이드록시기, 아민기, 설프하이드릴기 및 기타 반응기와 관련하여 용어 "보호된"은, [Protective Groups in Organic Synthesis, Greene, T. W.; Wuts, P.G.M., John Wiley & Sons, New York, N.Y., (3rd Edition, 1999)]에 기재된 바와 같이, 문헌에 기술된 공정을 이용하여 부가 또는 제거될 수 있는, 당해 기술 분야의 당업자들에게 공지된 보호기를 이용하여 원하지 않는 반응으로부터 보호되는 작용기의 형태를 의미한다. 보호된 하이드록시기의 예로는, t-부틸메틸-클로로실란, 트리메틸클로로실란, 트리이소프로필클로로실란, 트리에틸클로로실란을 포함하지만 이로 제한되지 않는 시약과 하이드록시기를 반응시켜 수득하는 것과 같은 실릴 에테르; 메톡시메틸 에테르, 메틸티오메틸 에테르, 벤질옥시메틸 에테르, t-부톡시메틸 에테르, 2-메톡시에톡시메틸 에테르, 테트라하이드로피라닐 에테르, 1-에톡시에틸 에테르, 알릴 에테르, 벤질 에테르를 포함하지만 이로 제한되지 않는 것 등의 치환된 메틸 및 에틸 에테르; 벤조일포르메이트, 포르메이트, 아세테이트, 트리클로로아세테이트, 및 트리플루오로아세테이트를 포함하지만 이로 제한되지 않는 것 등의 에스테르가 있지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 보호된 아민기의 예로는, 다양한 알킬옥시카르보닐; 포름아미드, 아세트아미드, 트리플루오로아세트아미드, 및 벤즈아미드와 같은 아미드; 프탈이미드 및 디티오숙신이미드와 같은 이미드 등이 있지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 보호된 설프하이드릴기의 예로는 S-벤질 티오에테르 및 S-4-피콜릴 티오에테르와 같은 티오에테르; 헤미티오, 디티오 및 아미노티오 아세탈과 같은 치환된 S-메틸 유도체 등이 있지만, 이에 제한되지 않는다.
본원에서, 용어 "알킬"은 단독으로 또는 치환기 또는 연결기의 부분으로 사용되며, 탄소 수 1 내지 20의 선형 탄화수소기를 포함한다. 따라서, 상기 용어는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 운데실기, 도데실기 등의 선형 알킬기를 포함한다. 또한, 상기 용어는 하기 선형 알킬기의 분지쇄 이성질체를 포함하며, 그 예는 하기를 포함한다: -CH(CH3)2, -CH(CH3)(CH2CH3), -CH(CH2CH3)2, -C(CH3)3, -C(CH2CH3)3, -CH2 CH(CH3)2, -CH2CH(CH3)(CH2CH3), -CH2CH(CH2CH3)2, -CH2C(CH3)3, -CH2C(CH2CH3)3, -CH(CH3)CH(CH3)(CH2CH3), -CH2CH2CH(CH3)2, -CH2CH2CH(CH3)(CH2CH3), -CH2CH2CH(CH2CH3)2, -CH2CH2C(CH3)3, -CH2CH2C(CH2CH3)3, -CH(CH3)CH2CH(CH3)2, -CH(CH3)CH(CH3)CH(CH3)CH(CH3)2, -CH(CH2CH3)CH(CH3)CH(CH3)(CH2CH3) 등. 또한, 상기 용어는 사이클릴 알킬기, 예를 들면 사이클로프로필기, 사이클로부틸기, 사이클로펜틸기, 사이클로헥실기, 사이클로헵틸기 및 사이클로옥틸기, 및 상기와 같이 정의된 직쇄 또는 분지쇄 알킬기로 치환된 고리를 포함한다. 상기 용어는 또한 폴리사이클릭 알킬기, 예를 들면 아다만틸 노르보닐기 및 바이사이클로[2.2.2]옥틸을 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니며, 상기 정의된 직쇄 및 분지쇄 알킬기로 치환된 고리를 포함한다.
본원에서, 용어 "알킬렌"은 단독으로 또는 치환기의 부분으로 사용되며, 알킬기로부터 수소 원자를 제거하여 수득하는 임의의 화합물을 포함하며; 알킬렌기는 다른 기와 2개의 결합을 형성한다.
본원에서, 용어 "알케닐"은 단독으로 또는 치환기의 부분으로 사용되며, 임의의 2개의 인접하는 탄소 원자 사이에 1개 이상의 이중 결합을 가지는 알킬기를 포함한다.
본원에서, 용어 "알키닐"은 단독으로 또는 치환기의 부분으로 사용되며, 임의의 2개의 인접하는 탄소 원자 사이에 1개 이상의 삼중 결합을 가지는 알킬기를 포함한다.
본원에서, 용어 "비치환된 알킬", "비치환된 알케닐" 및 "비치환된 알키닐"은 헤테로원자를 포함하지 않는 알킬기, 알케닐기, 알키닐기를 의미한다.
용어 "치환된 알킬", "치환된 알케닐" 및 "치환된 알키닐"는 탄소(들) 또는 수소(들)과의 1개 이상의 결합이, 예를 들면, F, Cl, Br 및 I와 같은 할라이드에서의 할로겐 원자; 카르보닐, 카르복시, 하이드록시기, 알콕시기, 아릴옥시기 및 에스테르기와 같은 기에서의 산소 원자; 티올기, 알킬 및 아릴 설파이드기, 설폰기, 설포닐기 및 설폭사이드기의 황 원자; 아민, 아미드, 알킬아민, 디알킬아민, 아릴아민, 알킬아릴아민, 디아릴아민, N-산화물, 이미드, 에나민, 이민, 옥심, 하이드라존 및 니트릴과 같은 기에서의 질소 원자; 트리알킬실릴기, 디알킬아릴실릴기, 알킬디아릴실릴기 및 트리아릴실릴기의 규소 원자; 및 다양한 기타 기의 헤테로 원자를 포함하지만 이로 제한되지 않는, 비-수소 또는 비-탄소 원자와의 결합으로 대체된, 상기와 같이 정의된 알킬기, 알케닐기, 알키닐기를 의미한다. 다른 알킬기로는, 치환된 알킬기에 하이드록시, 알콕시, 아릴옥시 또는 헤테로사이클릴옥시기가 포함되도록, 탄소 또는 수소 원자와의 1개 이상의 결합이 산소 원자와의 결합으로 치환된 것이다. 또다른 알킬기는, 아민, 알킬아민, 디아킬아민, 아릴아민, (알킬)(아릴)아민, 디아릴아민, 헤테로사이클릴아민, (알킬)(헤테로사이클릴)-아민, (아릴)(헤테로사이클릴)아민 또는 디헤테로사이클릴아민기를 가지는 알킬기를 포함한다.
본원에서, 용어 "비치환된 아릴"은 고리내 탄소수 6 내지 12를 가지는 모노사이클릭 또는 바이사이클릭 방향족 탄화수소기를 의미하며, 예를 들면 헤테로 원자를 포함하지 않는 페닐, 나프틸, 안트라세닐, 바이페닐 및 디페닐이 포함되지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 용어 "비치환된 아릴"은 나프탈렌과 같은 축합 고리를 가지는 기를 포함하지만, 톨릴기와 같은 아릴기는 하기에서 기술한 바와 같이 본원에서 치환될 아릴로 간주되기 때문에, 고리 구성원의 어느 하나에 결합된 알킬기 또는 할로기와 같은 다른 기를 갖는 아릴기는 포함되지 않는다. 그러나, 비치환된 아릴기는 모 화합물의 1 개 이상의 탄소 원자(들), 산소 원자(들), 질소 원자(들), 및/또는 황 원자(들)에 결합될 수 있다.
본원에서, 용어 "치환된 아릴"은 치환된 알킬기가 비치환된 알킬기에 대하여 가지는 의미와 동일하게 비치환된 아릴기에 대한 의미를 가진다. 그러나, 치환된 아릴기는 또한 방향족 탄소들 중 어느 하나가 비-탄소 또는 비-수소 원자, 예를 들면 치환된 알킬기와 관련하여 전술한 원자들 중 어느 하나와 결합되어 있는 아릴기를 포함하고, 아릴기의 1개 이상의 방향족 탄소가 상기 정의된 치환 또는 비치환된 알킬기, 알케닐기에 결합된 아릴기도 포함한다. 이러한 아릴기는 아릴기의 2개의 탄소가 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기의 2개의 원자에 결합하여, 융합된 고리 시스템(예, 디하이드로나프틸, 테트라하이드로나프틸)을 형성하는 결합 구조를 포함한다. 따라서, 용어 "치환된 아릴"은 특히, 톨릴기 및 하이드록시페닐기를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다.
본원에서, 용어 "비치환된 아랄킬"은 비치환되거나 치환된 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기의 수소 또는 탄소 결합이 상기와 같이 정의된 아릴기와의 결합으로 치환된, 상기와 같이 정의된 치환 또는 비치환된 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기를 의미한다. 예를 들면, 메틸기(CH3)는 비치환된 알킬기이다. 만약 메틸기의 수소 원자가 페닐기와의 결합으로 치환된다면, 메틸기의 탄소 원자가 벤젠의 탄소에 결합된 것으로, 화합물은 비치환된 아랄킬기(예, 벤질기)가 된다.
본원에서 "치환된 아랄킬"은, 비치환된 아랄킬기에 대해, 치환된 아릴기가 비치환된 아릴기에 대하여 가지는 의미와 동일한 의미를 가진다. 그러나, 치환된 아랄킬기는 그룹의 알킬 부분의 탄소 또는 수소 결합이 비-탄소 또는 비-수소와의 결합으로 치환된 그룹도 포함한다.
본원에서, 용어 "비치환된 헤테로사이클릴"은 모노사이클릭, 바이사이클릭 및 폴리사이클릭 고리 화합물을 포함하는 방향족 및 비방향족 고리 모두를 의미하며, 폴리사이클릭 고리 화합물의 예로는 고리 구성원의 1개 이상이 N, O 및 S를 비제한적으로 포함하는 헤테로 원자인, 3개 이상의 고리 구성원을 포함하는 퀴뉴클리딜을 들 수 있다. 2-메틸벤즈이미다졸릴기와 같은 화합물은 하기 에서 정의되는 바와 같이 "치환된 헤테로사이클릴"기이므로, 용어 "비치환된 헤테로사이클릴"은 벤즈이미다졸릴가 같은 축합 헤테로사이클릭 고리를 포함하지만, 고리 구성원 중의 어느 하나에 결합된 알킬기 또는 할로기와 같은 다른 기를 가지는 헤테로사이클릴기는 포함하지 않는다. 헤테로사이클릴기의 예로는, 피롤릴, 피롤리닐, 이미다졸릴, 피라졸릴, 피리딜, 디하이드로피리딜, 피리미딜, 피라지닐, 피리다지닐, 트리아졸릴, 테트라졸릴을 포함되지만 이에 제한되지 않는 1 내지 4개의 질소 원자를 함유하는 불포화 3 내지 8원 고리; 피롤리디닐, 이미다졸리디닐, 피페리디닐, 피페라지닐을 포함하지만 이들로 제한되지 않는 1 내지 4개의 질소 원자를 함유하는 포화 3 내지 8원 고리; 인돌릴, 이소인돌릴, 인돌리닐, 인돌리지닐, 벤즈이미다졸릴, 퀴놀릴, 이소퀴놀릴, 인다졸릴, 벤조트리아졸릴을 비제한적으로 포함하는, 1 내지 4개의 질소 원자를 함유하는 축합된 불포화 헤테로사이클릭기; 옥사졸릴, 이속사졸릴, 옥사디아졸릴을 비제한적으로 포함하는, 1 내지 2개의 산소 원자 및 1 내지 3개의 질소 원자를 포함하는 불포화 3 내지 8원 고리; 모르폴리닐을 비제한적으로 포함하는, 1 내지 2개의 산소 원자 및 1 내지 3개의 질소 원자를 포함하는 포화 3 내지 8원 고리; 벤즈옥사졸릴, 벤즈옥사디아졸릴, 벤즈옥사지닐(예, 2H-1,4-벤즈옥사지닐 등)을 비제한적으로 포함하는, 1 내지 2개의 산소 원자 및 1 내지 3개의 질소 원자를 포함하는 불포화 축합 헤테로사이클릭; 티아졸릴, 이소티아졸릴, 티아디아졸릴(예, 1,2,3-티아디아졸릴, 1,2,4-티아디아졸릴, 1,3,4-티아디아졸릴, 1,2,5-티아디아졸릴 등)을 비제한적으로 포함하는, 1 내지 3개의 황 원자 및 1 내지 3개의 질소 원자를 함유하는 불포화 3 내지 8원 고리; 티아졸로디닐을 비제한적으로 포함하는, 1 내지 2개의 황 원자 및 1 내지 3개의 질소 원자를 함유하는 포화 3 내지 8원 고리; 티에닐, 디하이드로디티오닐, 테트라하이드로티오펜, 테트라하이드로티오피란을 비제한적으로 포함하는, 1 내지 2개의 황 원자를 함유하는 포화 및 불포화 3 내지 8원 고리; 벤조티아졸릴, 벤조티아디아졸릴, 벤조티아지닐(예, 2H-1,4-벤조티아지닐 등), 디하이드로벤조티아지닐(예, 2H-3,4-디하이드로벤조티아지닐 등)를 비제한적으로 포함하는, 1 내지 2개의 황 원자 및 1 내지 3개의 질소 원자를 함유하는 불포화 축합 헤테로사이클릭기; 푸릴을 비제한적으로 포함하는, 산소 원자를 함유하는 불포화 3 내지 8원 고리; 벤조디옥솔릴예, 1,3-벤조디옥소일 등)을 비제한적으로 포함하는, 1 내지 2개의 산소 원자를 함유하는 불포화 축합 헤테로사이클릭 고리; 디하이드로옥사티오닐을 비제한적으로 포함하는, 산소 원자 및 1 내지 2개의 황 원자를 함유하는 불포화 3 내지 8원 고리; 1,4-옥사티안과 같은 1 내지 2개의 산소 원자 및 1 내지 2개의 황 원자를 함유하는 포화 3 내지 8원 고리; 벤조티에닐, 벤조디티오닐과 같은 1 내지 2개의 황 원자를 함유하는 불화 축합 고리; 및 벤즈옥사티오닐기와 같은 산소 원자 및 1 내지 2개의 황 원자를 함유하는 불포화 축합 헤테로사이클릭 고리를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 헤테로사이클릴기는 또한 고리내 1개 이상의 황 원자가 1 또는 2개의 산소 원자와 이중 결합을 이루는(설폭사이드 및 설폰), 전술한 화합물도 포함한다. 예를 들면, 헤테로사이클릴기는 테트라하이드로티오펜, 테트라하이드로티오펜 옥사이드 및 테트라하이드로티오펜 1,1-디옥사이드를 포함한다. 바람직한 헤테로사이클릴기는 5 또는 6원 고리이다. 더욱 바람직한 헤테로사이클릴기는 모르폴린, 피페라진, 피페리딘, 피롤리딘, 이미다졸, 피라졸, 1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 테트라졸, S 원자가 1개 이상의 산소 원자와 결합된 티오모르폴린, 피롤, 호모피페라진, 옥사졸리딘-2-온, 피롤리딘-2-온, 옥사졸, 퀴뉴클리딘, 티아졸, 이속사졸, 퓨란 및 테트라하이드로퓨란이다.
본원에서 "치환된 헤테로사이클릴"은, 비치환된 헤테로사이클릴기에 대해, 치환된 아킬기가 비치환된 아킬기에 대하여 가지는 의미와 동일한 의미를 가진다. 그러나 치환된 헤테로사이클릴기는, 탄소 원자 중 어느 하나가, 치환된 알킬 및 치환된 아릴과 관련하여 전술한 원자들을 비제한적으로 포함하는 비-탄소 또는 비-수소 원자에 결합되어 있는, 헤테로사이클릴기를 포함하며, 또한, 헤테로사이클릴기의 1개 이상의 탄소가 전술한 치환 및/또는 비치환된 알킬기, 알케닐기, 알키닐기 또는 아릴기와 결합된 헤테로사이클릴기도 포함한다. 이는 헤테로사이클릴기의 2개의 탄소 원자가 2개의 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기와 결합하여 융합된 고리 시스템을 형성하는 결합 구조를 포함한다. 그 예로, 5-메틸벤즈이미다졸릴, 5-클로로벤즈티아졸릴, 1-메틸 피페라지닐, 및 2-클로로피리딜 등이 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다.
본원에서, 용어 "비치환된 헤테로사이클릴알킬"은 치환 또는 비치환된 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기의 수소 또는 탄소 결합이 상기와 같이 정의된 헤테로사이클릴과의 결합으로 치환된, 상기와 같이 정의된 치환 또는 비치환된 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기를 의미한다. 예를 들면, 메틸(CH3)은 비치환된 알킬기이다. 메틸기의 수소 원자가 헤테로사이클릴기와의 결합으로 치환되는 경우, 즉, 메틸기의 탄소가 피리딘의 탄소 2 또는 피리딘의 탄소 3 또는 4와 결합되는 경우, 화합물은 비치환된 헤테로사이클릴알킬이다.
본원에서 "치환된 헤테로사이클릴알킬"은, 비치환된 헤테로사이클릴기에 대하여, 치환된 아릴기가 비치환된 아릴기에 대하여 가지는 의미와 동일한 의미를 가진다. 그러나 치환된 헤테로사이클릴알킬기는, 비-수소 원자가, 헤테로사이클릴알킬기의 헤테로사이클릴기에서 헤테로원자와 결합된, 예컨대 비제한적으로 피페리디닐알킬기의 피페리딘 고리에서 질소 원자와 결합된, 그룹을 포함한다.
일반적인 설명
폴리옥사졸린(POZ)은 2-치환된-2-옥사졸린 단량체로부터 제조되는 중합체이다. 이러한 중합체는 수용성이며 포유 동물 모델 시스템에서 무독성인 것으로 보고되었다. POZ는 일반적으로 적절한 화학량론적 양의 2-알킬-2-옥사졸린을 친전자성 개시제, 예를 들면, 메틸 트리플레이트(CH3-OSO2-SF3) 또는 트리플릭산 또는 p-톨루엔설폰산과 같은 강산과 반응시킨 후, 비제한적으로 하이드록사이드, 티올 또는 아민과 같은 친핵체로 반응을 종결함으로써 제조한다. 제조된 중합체는 편의상 왼쪽 끝에 개시기를, 오른쪽 끝에 종결기를, 가운데에 2-알킬-2-옥사졸린 부분을 표시한 약칭으로 기술된다. 따라서, 본원에서 약칭이 사용되는 경우, 별다른 언급이 없는 한, 식의 왼쪽은 "개시부 말단"을 의미하며 오른쪽은 "종결부 말단"을 의미한다.
예를 들면, 2-알킬-2-옥사졸린이 2-메틸-2-옥사졸린이고, 메틸 트리플레이트가 개시제로 사용되고 하이드록사이드가 종결제로 사용된 경우, 하기 POZ가 생성된다:
CH3-[N(COCH2CH3)CH2CH2]n-OH
상기 중합체는 편의상 M-PMOZ-OH로 약칭되며, 이때 메틸 개시제가 왼쪽 끝의 M으로 표시되고, PMOZ는 PMOZ의 M으로 표시되는 메틸기의 반복 유닛을 포함하는 폴리메틸옥사졸린을 나타내며, 종결부의 하이드록시기는 -OH로 표시된다.
통상적으로 사용되는 또 다른 단량체인 2-에틸-옥사졸린은, 메틸 트리플레이트 개시 및 하이드록사이드 종결에 의하여 하기의 POZ 중합체를 제공한다:
CH3-[N(COCH2CH3)CH2CH2]n-OH
상기 중합체는 편의상 M-PEOZ-OH로 약칭되며, 메틸 개시제가 왼쪽 끝의 M이고, PEOZ는 PEOZ의 E로 표시되는 에틸기의 반복 유닛을 가진 폴리에틸옥사졸린이고, 종결되는 하이드록시기는 -OH이다.
특정화가 잘 이루어진 중합체의 경우, 중합의 정도(n)는 대략 3 내지 약 1000의 범위일 수 있다.
옥사졸리늄 양이온이 친전자체에 의한 개시에 의하여 생성된 뒤, 연쇄적인 반응으로 추가적인 단량체 단위와 반응하여 성장하는 "리빙(living: 살아 있는)" 양이온을 생성하기 때문에, 중합 공정은 리빙 양이온성 중합 반응이라 한다.
Figure 112010049594488-pct00001
리빙 양이온이 하기의 비-사이클릭 형태로 표시될 수 있는 것으로 추정하여 종결 생성물을 예측할 수 있지만(메틸 트리플레이트를 이용하여 개시한 2-메틸-2-옥사졸린의 중합에서), 실제적으로는 사이클릭 형태가 가장 중요하다:
CH3-[N(COCH3)CH2CH2]n-N(COCH3)CH2CH2 +
본원에서, 이러한 양이온은 M-PMOZ+로 표시한다. 전술한 바와 같이, POZ 양이온은 하이드록사이드, 티올 또는 아민과 같은 친핵기와 반응시켜 "종결"지을 수 있다.
또한, 옥사졸린 중합은 작용성 친전자기로 개시할 수 있다. 예컨대, 친전자성 개시제인 에틸 3-브로모프로피오네이트를 사용하여 2-에틸-2-옥사졸린 중합을 시작한다. 하이드록사이드를 이용한 종결화로 하기 중합체가 수득된다:
HO2C-CH2CH2--[N(COCH2CH3)CH2CH2]n-OH
작용기를 가진 폴리옥사졸린을 제조하는 또 다른 방법은, 2-에틸-2-옥사졸린과 같은 단량체를 2번 위치에 작용기를 가진 옥사졸린 단량체와 공중합하는 방법이다(F. C. Gaertner, R. Luxenhofer, B. Blechert, R. Jordan and M. Essler, J. Controlled Release, 2007, 119, 291-300). 예컨대, 조단과 그의 동료들은, 아세틸렌 및 2번 위치에 보호된 알데하이드, 카르복시산 및 아민을 가진 옥사졸린을 제조하였다. 이들 작용성 단량체들과 2-에탈-2-옥사졸린의 공중합을 통해, 다중 팬던트(pendent) 또는 측쇄 작용기를 갖는 랜덤 공중합체가 만들어진다. 예컨대, 2-에틸-2-옥사졸린 및 2-펜티닐-2-옥사졸린의 중합시 메틸 트리플레이트로 개시한 다음, 피페라진(NHC4H8NH)으로 종결하면, 하기 랜덤 공중합체가 생성된다:
CH3-{[N(COCH2CH3)CH2CH2]n-[N(COCH2CH2CH2-CCH)CH2CH2]m}ran-NC4H8NH
아랫 첨자 "ran"은 중합체가 랜덤 공중합체임을 의미한다. n 값은 전형적으로 약 20-30이고, m은 약 2-5이다.
팬던트 작용기와 종결 작용기를 가진 이들 공중합체들은, 상기 팬던트 작용기와 종결 작용기들이 "화학적으로 직교하는(orthogonal)" 작용기일 수 있다는 점에서 유용하다. 화학적으로 직교하는 작용기들은, 서로 간에는 반응하지 않지만, 다른 작용기와는 선택적으로 반응하는 작용기들이다. 예컨대, 상기 분자가 2개의 작용기, 즉 종결부에 2급 아민과 팬던트 아세틸렌을 가진다. 아세틸렌은 아민과는 반응하지 않지만, 예컨대 아지드 기(-N3)와는 반응할 것이다. 마찬가지로, 아민은 아세틸렌과 반응하지 않지만 예컨대 이소티오시아네이트기(-NCS)와는 반응할 것이다. 조단은 이 공중합체를 이용하여 아지드-작용기가 있는 RGD 펩타이드를 아세틸기와 커플링시키고, 이소티오시아네이트-작용기가 있는 금속 킬레이터를 아민과 커플링시켰다. RGD 펩타이드는 종양을 타겟으로 하는 것으로 알려져 있으며, 진단 또는 치료성 방사성 핵종을 킬레이트기에 결합시킬 수 있다. 최종 접합체를 사용하여 영상을 촬영하거나 종양을 치료할 수 있다(R. Luxenhofer, M. Lopez-Garcia, A. Frannk, H. Kessler 및 R. Jordan, Proceedings of the American Chemical Society, PMSE Prepr. 2006, 95, 283-284).
상기 피페라진-종결된 폴리옥사졸린 또는 피페리딘-종결된 폴리옥사졸린의 사용에 장애가 되는 문제점은, 이들 화합물을 정제하기 어렵다는 것이다. 이러한 문제는, 종결 과정 중에 존재하는 오염수가 물에 의한 친핵성 공격을 유도하여 2급 아민 불순물을 형성시키기 때문에 발생한다(O. Nuyken, G. Maier, A. Gross, Macromol. Chem. Phys. 197, 83-95, 1996). 피페라진 및 피페리딘 종결 산물에는 항상 3급 아민이 포함되어 있어, 2급 아민을 제거하기 위한 이온-교환 크로마토그래피를 사용할 수 없다.
전술한 팬던트 폴리옥사졸린의 또다른 문제점은, 이 화합물은 하나의 종결 작용기를 가지고 있다는 것이다. 따라서, 이러한 구조적 배치는 말단에 부착시킬 수 있는 약물 또는 표적 모이어티의 수를 제한하게 되는데, 이들 화합물을 치료, 진단 및 타겟팅에 사용하기 위해서는 다수의 모이어티를 적재(loading)해야 할 수 있다. 본원의 중합체는 2개의 화학적으로 반응성이지만 직교하는 작용기들을 각각의 복수 카피를 제공함으로써, 이러한 문제점들을 피한다.
신규한 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체
본 발명은, 화학적으로 반응하지만 서로간에는 화학적으로 직교하는, 2개 이상의 작용기를 포함하는, 2-치환된-2-옥사졸린의 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체를 제공함으로써, 종래의 문제점을 해결한다. 이 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체는 물론 부가적인 작용기들도 포함할 수 있다. 특정 구현예에서, 모든 작용기는 서로 화학적으로 직교하며, 다른 구현예에서, 상기 부가적인 작용기들은 상기 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체에 존재하는 1개 이상의 다른 작용기와 화학적으로 직교할 수 있다.
싱글-암(arm)형의 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체
일 구현예에서, 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체는 하기 일반 구조식으로 표시된다:
R1-{[N(COX)CH2CH2]o-[N(COY)CH2-CH2)]m}a-Z
상기 식에서,
R1은 개시기이고;
X는 제1 작용기를 함유한 팬던트 모이어티이고;
Y는 제2 작용기를 함유한 팬던트 모이어티이고;
Z는 종결성 친핵기이고, 특정 구현예에서는, Z는 불활성이고(즉, 작용기가 없음), 다른 구현예에서는, Z는 제3의 작용기를 포함하며;
a는 랜덤 공중합체를 나타내는 ran이거나, 또는 블록 공중합체를 의미하는 블록이며; 및
o 및 m은 각각 1-50 중에서 독립적으로 선택되는 정수이다.
예시적인 개시기로는, 수소, 알킬, 치환된 알킬, 아랄킬 또는 치환된 아랄킬기가 있으나, 이들로 한정되지 않는다. 특정 구현예에서, 상기 개시기는 메틸기이다. R1 기는 작용기가 없도록 선택된다. 추가적인 예로, 개시기는 PCT 출원번호 PCT/US2008/078159에 기술되어 있으며, 상기 문헌은 이에 대한 원용으로서 본 명세서에 포함된다.
상기 일반 구조식으로 나타낸 바와 같이, 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체는 2개 이상의 작용기를 포함한다. 제1 및 제2 작용기는 각각 팬던트 모이어티 X 및 Y 상에 존재한다. 특정 구현예에서, 제3 작용기가 Z 기 상에 존재하지만, 상기 제3 작용기의 존재는 선택적이며, 일부 구현예에서는, Z는 불활성(즉, 제3 작용기가 없을 수 있음)일 수 있다.
X 및 Y는 각각 제1 및 제2 작용기를 가지고 있는 팬던트 모이어티이다. 특정 구현예에서, X 및 Y는 폴리옥사졸린 유도체에 제1 및 제2 작용기를 연결하는 연결 영역을 포함할 수 있다. 연결 영역의 예로는 알킬렌기가 있다. 특정 경우에, 알킬렌기는 C1-C15 알킬렌기이다. 상기 X 및 Y의 연결 영역은 동일하거나 상이할 수 있다. 예컨대, X와 Y는 둘다 연결 영역으로서 C5 알킬렌기를 포함할 수 있으며, 또는 X가 연결 영역으로서 C5 알킬렌기를 포함하고 Y가 연결 영역으로서 C8 알킬렌기를 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 작용기는 서로 화학적으로 직교한다. 제1 및 제2 작용기로는, 알킨, 아민, 옥시아민, 알데하이드, 케톤, 아세탈, 케탈, 말레이미드, 에스테르, 카르복시산, 활성화된 카르복시산(예로 N-하이드록시숙신이미딜(NHS) 및 1-벤조트리아진일 활성 에스테르가 있으나, 이들로 한정되지 않음), 활성 카보네이트, 클로로포르메이트, 알코올, 아지드, 비닐 설폰 또는 오르쏘피리딜 다이설파이드(OPSS)가 있으나, 이들로 한정되지 않으며, 또한, 제1 및 제2 작용기가 서로 화학적으로 직교하도록 X 및 Y가 선택된다.
전술한 바와 같이, Z는 제3의 작용기를 포함하거나 불활성일 수 있다. Z가 제3 작용기를 포함하는 구현예에 있어서, 상기 제3 작용기는 제1 및 제2 작용기들 중 어느 하나 또는 둘다와 화학적으로 직교할 수 있다. 제3 작용기의 예로는, 알킨, 아민, 옥시아민, 알데하이드, 케톤, 아세탈, 케탈, 말레이미드, 에스테르, 카르복시산, 활성화된 카르복시산(예로 N-하이드록시숙신이미딜(NHS) 및 1-벤조트리아진일 활성 에스테르가 있으나, 이들로 한정되지 않음), 활성 카보네이트, 클로로포르메이트, 알코올, 아지드, 비닐 설폰 또는 오르쏘피리딜 다이설파이드(OPSS)가 있으나, 이들로 한정되지 않는다.
특정 구현예에서, Z는 제3 작용기를 포함하며, 구조 -S-U-W로 표시되며, 이때 S는 황 원자이고, U는 연결기이고, W는 제3 작용기이다. 이러한 구현예에서, U기의 대표적인 예는 알킬렌기이다. 특정 구현예에서, U는 p가 1 내지 10 중에서 선택되는 정수인, -(CH2)p-이다. 특정 구현예에서, W는 카르복시산, 보호된 카르복시산, 활성 에스테르, 아민 또는 보호된 아민일 수 있다. 또한, W는 상기 Z로 기술된 기들로부터 선택할 수 있다. 본원에 기술된 바와 같이, 제3 작용기는 제1 및 제2 작용기들 중 어느 하나 또는 둘다와 화학적으로 직교할 수 있다.
전술한 화합물에 대한 구현예로는 하기 화합물들이 있으나, 이들로 한정되는 것은 아니다:
R1-{[N(COX)CH2CH2]o-[N(COY)CH2-CH2)]m}a-S-(CH2)p-NH2 및
R1-{[N(COX)CH2CH2]o-[N(COY)CH2-CH2)]m}a-S-(CH2)p-CO2H.
다른 구현예에 있어서, Z에는 제3 작용기가 없으며, 구조식 -S-T-V로 표시되는데, 상기 S는 황 원자이고, T는 연결기이고, V는 불활성기이다. 이러한 구현예에서, 대표적인 T 기는 알킬렌기이다. 특정 구현예에서, T는 -(CH2)p-이며, 이때 p는 1 내지 10 중에서 선택되는 정수이다. V는 임의의 불활성기일 수 있다. 특정 구현예에서, V는 -CO2CH3 또는 -C6H5이다.
상기 화합물의 예로는 하기 화합물들이 있으나, 이들로 한정되는 것은 아니다:
R1-{[N(COX)CH2CH2]o-[N(COY)CH2-CH2)]m}a-S-(CH2)p- C6H5 및
R1-{[N(COX)CH2CH2]o-[N(COY)CH2-CH2)]m}a-S-(CH2)p-CO2CH3.
다른 구현예에 있어서, 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체는 하기 일반 구조식으로 표시된다:
R1-{[N(COX)CH2CH2]o-[N(COR2)CH2-CH2)]n-[N(COY)CH2-CH2)]m}a-Z
상기 식에서,
R1, X, Y, Z, o, m 및 a는 상기와 같이 정의되며;
R2에는 작용기가 없으며, 각 반복 유닛에서 독립적으로 비치환 또는 치환된 알킬, 비치환 또는 치환된 알케닐, 비치환 또는 치환된 아랄킬 또는 비치환 또는 치환된 헤테로사이클릴알킬기로부터 선택된다.
이러한 구현예에서, 부가적인 2-알킬-2-옥사졸린이 제3 공-단랸체로서 도입된다. 이러한 제3의 2-알킬-2-옥사졸린 공-단량체에는 작용기가 없으며, X 및 Y 상에 각각 존재하는 제1 및 제2 작용기 사이에 화학적 비반응성 스페이서를 제공한다. 이러한 배열은 제1 및 제2 작용기에 입체적인 장애가 되지 않도록 한다.
특정 구현예에서, o 및 m은 0이 아니며, 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체는 X 및 Y에 각각 제1 및 제2 작용기를 포함한다. 상기 제1 및 제2 작용기는 전술한 기들 중에서 선택할 수 있다. 상기에서와 같이, 제1 및 제2 작용기는 서로 화학적으로 직교한다.
전술한 바와 같이, Z 기에는 제3 작용기가 포함되거나 또는 불활성일 수 있다. Z가 제3 작용기를 포함하는 구현예에 있어서, 제3 작용기는 제1 또는 제2 작용기들 중 어느 하나 또는 둘다와 화학적으로 직교할 수 있다. Z가 제3 작용기를 포함한다면, 제3 작용기는 전술한 기들 중에서 선택할 수 있다.
특정 구현예에서, Z는 제3 작용기를 포함하며, 구조 -S-U-W로 표시되며, 이때 S는 황 원자이고, U는 연결기이고, W는 제3 작용기이다. 이러한 구현예에서, U기의 대표적인 예는 알킬렌기이다. 특정 구현예에서, U는 p가 1 내지 10 중에서 선택되는 정수인, -(CH2)p-이다. 특정 구현예에서, W는 카르복시산, 보호된 카르복시산, 활성 에스테르, 아민 또는 보호된 아민일 수 있다. 또한, W는 상기 Z로 기술된 기들로부터 선택할 수 있다. 본원에 기술된 바와 같이, 제3 작용기는 제1 및 제2 작용기들 중 어느 하나 또는 둘다와 화학적으로 직교할 수 있다.
전술한 화합물에 대한 구현예로는 하기 화합물들이 있으나, 이들로 한정되는 것은 아니다:
R1-{[N(COX)CH2CH2]o-[N(COR2)CH2-CH2)]n-[N(COY)CH2-CH2)]m}a-S-(CH2)p-NH2 및 R1-{[N(COX)CH2CH2]o-[N(COR2)CH2-CH2)]n-[N(COY)CH2-CH2)]m}a-S-(CH2)p-CO2H.
다른 구현예에 있어서, Z에는 제3 작용기가 없으며, 구조식 -S-T-V로 표시되는데, 상기 S는 황 원자이고, T는 연결기이고, V는 불활성기이다. 이러한 구현예에서, 대표적인 T 기는 알킬렌기이다. 특정 구현예에서, T는 -(CH2)p-이며, 이때 p는 1 내지 10 중에서 선택되는 정수이다. V는 임의의 불활성기일 수 있다. 특정 구현예에서, V는 -CO2CH3 또는 -C6H5이다.
전술한 화합물에 대한 구현예로는 하기 화합물들이 있으나, 이들로 한정되는 것은 아니다:
R1-{[N(COX)CH2CH2]o-[N(COR2)CH2-CH2)]n-[N(COY)CH2-CH2)]n}a-S-(CH2)p-C6H5 및 R1-{[N(COX)CH2CH2]o-[N(COR2)CH2-CH2)]n-[N(COY)CH2-CH2)]n}a-S-(CH2)p-CO2CH3.
또다른 구현예에서, 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체는 하기 일반 구조식으로 정의된다:
R1-{[N(COX)CH2CH2]o-[N(COR2)CH2-CH2)]n}a-S-U-W
상기 식에서,
R1, X, R2, o, n 및 a는 상기와 같이 정의되고:
S는 황 원자이고;
U는 연결기이고; 및
W는 제3 작용기이다.
이러한 구현예에 있어서, 대표적인 U 기는 알킬렌기이다. 특정 구현예에서, U는 p가 1 내지 10 중에서 선택되는 정수인, -(CH2)p-이다. 이러한 구현예에서, 제2 작용기는 생략된다. 이러한 구현예에서, Z는 제3 작용기를 포함하며, 상기 제3 작용기는 X 상의 제1 작용기와 화학적으로 직교한다. 제1 작용기는 전술한 기 중에서 선택할 수 있다. 제3 작용기 W는 X에 대한 전술한 기들 중에서 선택할 수 있다. 특정 구현예에서, W는 카르복시산, 보호된 카르복시산, 활성 에스테르, 아민 또는 보호된 아민일 수 있다.
전술한 화합물에 대한 구현예로는 하기 화합물들이 있으나, 이들로 한정되는 것은 아니다:
R1-{[N(COX)CH2CH2]o-[N(COR2)CH2-CH2)]n}a-S-(CH2)p-CO2H 및
R1{[N(COX)CH2CH2]o-[N(COR2)CH2-CH2)]n}a-S-(CH2)p-NH2.
본원에 기술된 이러한 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체들은, POZ 양이온을 머캅토-에스테르(예, -S-CH2CH2-CO2CH3) 또는 머캅토-보호된 아민(예, -S-CH2CH2-NH-tBoc)으로 종결짐으로써, 제조할 수 있다. 이러한 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체들은 (2급 아민을 제거하기 위해) 이온-교환 크로마토그래피에 의한 효과적인 대규모 정제에 투입되며, 이는 타겟팅, 진단 또는 치료 모이어티 등의 하나 이상의 타겟 분자가 부착하기 위한 화학적으로 직교하는 작용기 X 및 W(-CO2H 또는 -NH2)를 제공한다.
멀티- 암형의 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체
본 발명은 멀티-암형의 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체도 제공한다. 상기 멀티-암형의 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체는 2 내지 8개의 폴리옥사졸린 체인을 포함할 수 있다. 특정 구현예에서, 상기 멀티-암형의 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체는 2 또는 4개의 폴리옥사졸린 체인을 포함한다. 상기 멀티-암형의 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체는 일반 하기 구조식으로 표시될 수 있다:
{R1-{[N(COX)CH2CH2]o-[N(COR2)CH2-CH2)]n-[N(COY)CH2-CH2)]m}a-Kk-}d-R-Qq-Z
상기 식에서,
R1은 개시기이고;
R2는 작용기가 없으며, 각 폴리옥사졸린 체인에 대해 치환 또는 비치환된 알킬, 치환 또는 비치환된 알케닐, 치환 또는 비치환된 아랄킬 또는 치환 또는 비치환된 헤테로사이클릴알킬기 중에서 독립적으로 선택되며;
X는 제1 작용기를 함유한 팬던트 모이어티이며;
Y는 제2 작용기를 함유한 팬던트 모이어티이며;
K는 각 폴리옥사졸린 체인을 분지(branching) 모이어티 R에 연결하는 연결 모이어티이며;
Q는 분지 모이어티 R을 Z에 연결하는 연결 모이어티이며;
R은 직접적으로 또는 연결기 Q를 통해 Z와의 연결을 형성할 수 있으며, 직접 또는 연결기 K를 통해 각각의 폴리옥사졸린 체인과의 연결을 형성할 수 있는, 분지 모이어티이며;
Z는 제3 작용기 또는 불활성기를 포함하는 모이어티이며;
A는 각 폴리옥사졸린 체인에 대해 랜덤 공중합체를 의미하는 ran 또는 블록 공중합체를 의미하는 블록 중에서 독립적으로 선택되며;
d는 2-8에서 선택되는 정수이며;
k는 각 폴리옥사졸린 체인에 대해 1 또는 0 중에서 독립적으로 선택되는 정수이며;
q는 1 또는 0 중에서 선택되는 정수이며;
o는 각 폴리옥사졸린 체인에 대해 1-50 중에서 독립적으로 선택되는 정수이며;
m은 각 폴리옥사졸린 체인에 대해 0-50 중에서 독립적으로 선택되는 정수이며;
n은 각 폴리옥사졸린 체인에 대해 1-1000 중에서 독립적으로 선택되는 정수이며; 및
상기 제1, 제2 및 제3 작용기들 중 2개 이상은 서로 화학적으로 직교할 수 있다.
전술한 일반 구조식에서, 각 POZ 체인은 동일하거나 상이할 수 있다. 또한, 팬던트 모이어티 X와 Y는 각 POZ 체인에서 동일하거나 상이할 수 있다.
R1 기의 예로는, 수소, 알킬, 치환된 알킬, 아랄킬 또는 치환된 알랄킬기가 있으나, 이들로 한정되는 것은 아니다. 특정 구현예에서, 개시기는 메틸기이다. R1 기는 작용기가 없도록 선택된다. 추가적인 예로, 개시기는 PCT 출원번호 PCT/US2008/078159에 기술되어 있으며, 상기 문헌은 이에 대한 원용으로서 본 명세서에 포함된다.
상기 일반 구조식으로 나타낸 바와 같이, 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체는 2개 이상의 작용기를 포함한다. 제1 및 제2 작용기는 각각 팬던트 모이어티 X 및 Y 상에 존재한다. 특정 구현예에서, 제3 작용기가 Z 기 상에 존재하지만, 상기 제3 작용기의 존재는 선택 사항이며, 일부 구현예에서는, Z는 불활성(즉, 제3 작용기가 없을 수 있음)일 수 있다.
X 및 Y는 각각 제1 및 제2 작용기를 가지고 있는 팬던트 모이어티이다. 특정 구현예에서, X 및 Y는 폴리옥사졸린 유도체에 제1 및 제2 작용기를 연결하는 연결 영역을 포함할 수 있다. 연결 영역의 예로는 알킬렌기가 있다. 특정 경우에, 알킬렌기는 C1-C15 알킬렌기이다. 상기 X 및 Y의 연결 영역은 동일하거나 상이할 수 있다. 예컨대, X와 Y 모두 연결 영역으로서 C5 알킬렌기를 포함할 수 있으며, 또는 X가 연결 영역으로서 C5 알킬렌기를 포함하고 Y가 연결 영역으로서 C8 알킬렌기를 포함할 수 있다.
Z는 제3의 작용기를 포함하거나 불활성일 수 있다. Z가 제3 작용기를 포함하는 구현예에 있어서, 상기 제3 작용기는 제1 및 제2 작용기들 중 어느 하나 또는 둘다와 화학적으로 직교할 수 있다.
제1, 제2 및 제3 작용기로, 알킨, 아민, 옥시아민, 알데하이드, 케톤, 아세탈, 케탈, 말레이미드, 에스테르, 카르복시산, 활성화된 카르복시산(예로 N-하이드록시숙신이미딜(NHS) 및 1-벤조트리아진일 활성 에스테르가 있으나, 이들로 한정되지 않음), 활성 카보네이트, 클로로포르메이트, 알코올, 아지드, 비닐 설폰 또는 오르쏘피리딜 다이설파이드(OPSS)가 있으나, 이들로 한정되지 않으며, 단, 제1, 제2 및 제3 작용기 중 2개 이상이 서로 화학적으로 직교하도록 선택된다.
Q는 선택적일 수 있으며, R 및 Z 둘다와 연결을 형성할 수 있는 임의의 기일 수 있으며, R 및 Z의 화합물에 따라 다를 것이다. 대표적인 Q 기는 치환된 및 비치환된 알킬렌기이다. 구체적인 구현예에서, Q는 -(CH2)p-이며, 이때 p는 독립적으로 1-10 중에서 선택된다.
K는 선택적이며, R 및 POZ 둘다와 연결을 형성할 수 있는 임의의 기일 수 있으며, R 및 POZ의 화합물에 따라 다를 것이다. 대표적인 K 기는 치환 및 비치환된 알킬기, 알케닐기 또는 알키닐기이다. 구체적인 예에서, K는 -(CH2)pO-, -(CH2)p-CO-, -S-(CH2)pCONH-, -S-(CH2)pCO, -(CH2)p-NHCSO-, -(CH2)p-NHCO2-, -NH-(CH2)p, 또는 -NHCO2-이며, p는 0-10의 정수이다. L는 각 POZ 체인에서 상이하거나 동일할 수 있다.
R은 직접적으로 또는 연결기 K 및 Q 각각을 통해 POZ 및 Z 둘다와 연결을 형성할 수 있는 분지 모이어티이다. R은 질소, 아릴기 또는 -CR3- 중에서 선택될 수 있으며, 이때 R3는 수소 또는 치환 또는 비치환된 알킬, 치환 또는 비치환된 알케닐, 또는 치환 또는 비치환된 아랄킬기이다. 구체적인 구현예에서, R은 -NH-CH-(CH2)3-CH2-NH- 또는 -(CH2)4-CH-CO-NH-(CH2)4-CH-NH-CO-CH-(CH2)4-이다.
상기 일반 구조식에서, 제1, 제2 및 제3 작용기 중 2개 이상이 존재하여야 한다. 따라서, m 또는 n이 각 POZ 체인에서 0일 때, Z는 불활성일 수 없다.
상기 일반 구조식에 포함되는 멀티-암형의 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체에 대한 몇가지 구현예들은 하기에 나타낸다
예 1
Figure 112010049594488-pct00002
이러한 예에서, 각 폴리옥사졸린 체인에서, d는 2이고, k는 1이고, K는 p가 1-10의 정수인 -S-(CH2)p-CO-이고, q는 0이고, R은 NH-CH-(CH2)3-CH2-NH이며, 제1 및 제2 작용기는 서로 화학적으로 직교하며; Z는 제1 및 제2 작용기 중 어느 하나 또는 둘다와 화학적으로 직교할 수 있다.
예 2
Figure 112010049594488-pct00003
이러한 예에서, 각 폴리옥사졸린 체인에서, d는 2이고, k는 1이고, K는 p가 1-10의 정수인 -S-(CH2)p-CO-이고, q는 0이고, R은 NH-CH-(CH2)3-CH2-NH이고, m은 0이고, Z는 CO2H이며, 제1 및 제3 작용기는 서로 화학적으로 직교할 수 있다.
예 3
Figure 112010049594488-pct00004
각 폴리옥사졸린 체인에서, d는 4이고, k는 1이고, K는 -S-(CH2)2-CO-NH이고, q 및 m은 0이고, R은 -(CH2)4-CH-CO-NH-(CH2)4-CH-NH-CO-CH-(CH2)4-이며, 제1 및 제3 작용기는 서로 화학적으로 직교할 수 있다.
예 4
Figure 112010049594488-pct00005
이러한 예에서, d, k, K, q, m 및 R은 예 3과 동일하며, Z는 CO2H이며, 제1 및 제3 작용기는 서로 화학적으로 직교할 수 있다.
상기 구현예들 모두에서, 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체에 함유된 폴리옥사졸린 중합체들은 랜덤 또는 블록 공중합체일 수 있다. 본원에서, 블록 공중합체는 랜덤 공중합체 순서에 의해 분리되어 있는 블록 배열을 가지는 이러한 공중합체이다. 이러한 랜덤 및 블록 공중합체는 후술되는 합성 공정 중에 다양한 중간체의 도입을 조절함으로써 제조할 수 있다.
또한, 상기에서 논의된 모든 구현예들에서, 1개 이상의 작용기는 하전된 종일 수 있다. 예컨대, 1개 이상의 작용기는 음전하를 가진 카르복시산 또는 양전하를 가진 아민일 수 있다. 그리고, 작용기는 하나 이상의 타겟 분자와의 이온 연결을 형성할 수 있다.
합성 방법
일 구현예에서, 본 발명의 중합체는 작용기를 포함하는 적합한 2-치환된-2-옥사졸린의 공중합에 의해 제조된다. 예컨대, 간단한 2-알킬-2-옥사졸린 외에도, 알킨기와 아세탈기를 함유하는 수용성 공중합체는, 하기 옥사졸린 단량체를 이용하여 합성할 수 있다:
알킨 아세탈 알킬
Figure 112010049594488-pct00006
메틸 트리플레이트, 메틸 토실레이트, p-톨루엔설폰산 또는 트리플산 등을 비제한적으로 포함하는 친전자기에 의해, 중합이 개시된다. 공중합은, 본원에 기술된 친핵성 시약으로 종결할 수 있다. 종결 작용성(terminal functionality)이 바람직하다면, 메틸 티올아세테이트 등을 비제한적으로 포함하는 관능화된 종결제(functionalized terminating agent)를 사용할 수 있다. 무-반응성 종결 말단의 경우, 알킬 머캅탄 등의 친핵기를 사용할 수 있다. 마찬가지로, 또한 종결성 하이드록시기는 다수의 시약과 반응하지 않으며, 따라서 본 발명에 사용할 수 있다. 중합의 바람직한 용매는 클로로벤젠 또는 아세토니트릴이다. 바람직한 온도 범위는 약 40℃ 내지 약 120℃이다. 중합에 소요되는 시간은 온도, 원하는 분자량 및 용매에 따라 결정되며, 약 1시간 내지 약 100시간일 수 있다. 특정 구현예에서, 중합 반응을 중합 반응을 실질적으로 완료하는데 필요한 시간으로 한정하는 것이 바람직하다. 일 구현예에서, 중합 반응의 진행은 MALDI 및/또는 GPC를 이용하여 모니터링한다.
중합은 여러가지 방법으로 수행할 수 있다. 일 구현예에서, 적합한 옥사졸린 성분들의 혼합물을 바람직한 용매 중에서 교반하면서 개시제와 반응시킬 수 있다. 이러한 반응으로, 옥사졸린 성분들이 서로 동등하게 반응하는 경우에는 랜덤 공중합체가, 또는 옥사졸린 성분들 중 한가지 이상이 다른 것 보다 반응성이 낮다면 블록 공중합체가 만들어진다. 다른 구현예에서, 중합체는 또한 바람직한 용매 중에서 오직 한가지 옥사졸린 성분만을 이용하여 적합한 개시제로 중합을 개시함으로써, 블록으로 합성할 수 있다. 반응이 실질적으로 완료되었을 때를 알기 위해, MALDI 또는 GPC로 반응을 모니터링할 수 있다. 제1 블록의 중합이 완료되었을 때, 제2 옥사졸린 성분을 첨가하여, 중합체 체인의 말단에서 처음의 리빙 양이온과의 중합을 재개하고; 중합 반응을 본원에 기술된 바와 같이 모니터링할 수 있다. 용매는 제1 중합 반응에서와 동일하거나 또는 상이할 수 있으며, 반응 온도 및 그외 변수들 역시 적절하게 조절할 수 있다. 제2 블록의 중합이 완료되면, 제3 옥사졸린 성분을 투입하여, 조분자 체인의 말단에서 리빙 양이온과의 중합을 재개하고, 중합 반응을 본원에 기술된 바와 같이 모니터링할 수 있다. 용매는 제1 또는 제2 중합 반응의 용매와 동일하거나 또는 상이할 수 있으며, 반응 온도와 그외 변수들은 적절하게 조절할 수 있다. 제3 중합 단계가 완료되면, 종결제를 첨가하여 중합을 끝낼 수 있다. 옥사졸린 성분들은 작용기들을 포함할 수 있으며, 또는 작용기가 없을 수 있다. 순차적인 중합은 임의 순서로 행할 수 있다. 다른 구현예에서, 옥사졸린 단량체 2종의 랜덤 공중합한 후, 제3 블록의 연속적인 중합을 실시하여, 랜덤 및 블록 배열 둘다를 가진 중합체를 제조할 수 있다. 일 구현예에서, 옥사졸린 단량체들 중 어느 하나는 작용기가 없다.
바람직한 중합 과정이 완료되면, 중합체는 에틸 에테르 중에서와 같이 여러번 석출시키고, 진공하에 건조한다. 중합체는 비제한적으로 MALDI, NMR, 및 GPC와 같은 표준 기법들로 특성을 추가적으로 분석할 수 있다.
폴리에틸렌 글리콜을 이용한 반응을 통해, 타겟 분자의 변형에, 분자량(MW)이 20,000 Da 또는 그 이상이고, 분자량 분포 또는 다분산성(PD)가 1.1 미만인, 중합체의 사용이 대게 필요한 것으로, 확인되었다. POZ 체인에서, 상기 범위의 MW 및 PD는 기존 기법을 이용하여 달성할 수 없음을, 보여주는 많은 연구들이 있었다. 당해 기술 분야에 공지된 바와 같이, PD 값은 MW에 따라 변경될 것이며, 일반적으로, 분자량이 증가할수록 PD 값도 증가한다. 일반적으로, 성장 중인 POZ 체인의 분자량이 약 5,000 Da가 됨에 따라, 다분산성은 눈에 띄게 증가한다. 체인 이동 등을 비제한적으로 포함하는 부반응은 중요성이 커지게 된다. 중합체량의 POZ 체인 제조에 종래 당해 기술을 이용하면, 수용할 수 없는 PD 값을 가진 POZ가 생성된다. 본 발명의 폴리옥사졸린 유도체는, PD 값이 낮은 폴리옥사졸린 유도체와, 비제한적으로 체인 전이와 같은 원하지 않는 부반응으로 인해 제조되는 불순물을 적게 생성되게 하는, 신규한 방법을 이용하여 제조되는, 폴리옥사졸린 체인을 이용하여 제조할 수 있다. 일 구현예에서, 폴리옥사졸린 체인은 비제한적으로 체인 전이 등의 원하지 않는 부반응을 최소화하여, PD 값이 낮고 순도가 증가된 POZ 유도체를 제조할 수 있도록 제조한다. 따라서, 본 발명의 POZ 유도체를 약학적 적용에 사용하기에 적합한 낮은 PD 값을 가지며 순도가 증가된 화합물로 제조할 수 있다. 이러한 방법들은 PCT 출원번호 PCT/US2008/078159에 기술되어 있으며, 이에 대한 내용은 원용에 의해 본 명세서에 포함된다.
헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체의 용도
본 발명의 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체는 2개 이상의 화학적으로 직교하는 작용기들을 포함하며, 따라서 중합체에 2개 이상의 여러가지 타겟 분자를 부착할 수 있다.
전술한 바와 같이 제조되는 신규한 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체는 치료, 진단 및 타겟팅 모이어티 등을 비제한적으로 포함하는, 다양한 타겟 분자와 접합체를 형성하기 위한 것이다. 타겟 분자는 비제한적으로 인터페론(알파, 베타 및 감마 포함), 성장 호르몬, 인터루킨, 효소, 항체(항체 단편 및 단일클론 항체 포함), 혈액 인자(GCSF, 에리트로포이에틴 및 팩터 VIII 포함) 및 인슐린 등의 폴리펩타이드를 포함하나, 이들로 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명의 POZ 유도체는 탄수화물, 올리고뉴클레오티드 및 소형 분자 치료제와 커플링된다.
본 발명의 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체는 직교 화학 특성을 가진 작용기를 포함하며, 각각의 작용기에 타겟 분자가 연결된 폴리옥사졸린 유도체의 제조에 이상적으로 적합하다. 이러한 방식은, 서로 화학적으로 직교하는 폴리옥사졸린 유도체의 2개 이상의 작용기의 존재로 인해 가능한 것이다. 그 결과, 여러가지 연결 화학 특성을 가진 타겟 분자들을 통제되고 관리된 방식으로 폴리옥사졸린 유도체에 결합시킬 수 있다. 이러한 방식은 타겟화된 폴리옥사졸린 치료 및/또는 진단 접합체의 제조를 가능하게 한다. 타겟 분자 상의 결합 파트너와 이들 간에 형성되는 연결은, PCT 출원번호 PCT/US2008/078159에 개시되어 있으며, 이러한 내용은 원용에 의해 본 발명에 포함된다.
일 구현예에서, 타겟 분자는 치료제 및/또는 진단제 및 타겟 물질일 수 있다. 타겟 분자와의 연결은 가수분해에 대해 안정(hydrolytically stable)하거나 또는 가수분해에 대해 불안정할 수 있으며, 또는 둘다일 수 있다. 그러나, 일 구현예에서, 폴리옥사졸린 유도체 자체에서 모든 연결은 가수분해에 대해 안정적이다. 예컨대, 타겟 분자와의 에스테르 연결은 생체내에서 가수분해에 불안정적이지만, 아미드 연결은 오랜 기간 동안 안정적일 것이다. 기술된 폴리옥사졸린 유도체는 기술된 중합체 구조에 타겟 분자를 연결하는데 있어 매우 다양한 옵션을 제공한다. 존재하는 작용기의 수에 따라, 폴리옥사졸린 유도체에 연결되는 타겟 분자의 수도 1 내지 적어도 100으로 다양할 수 있다.
실시예
시약
EM 사이언스, 오크우드 프로덕츠, 플루카, 칼바이오켐, 케브론 필립스 케미컬스 인터내셔날 또는 알드리치 사로부터 시약을 입수하였고, 사용하기 전에 증류시켰다. 클로로벤젠 및 옥사졸린을 수소화 칼슘로부터 증류하였다. GPC를 1100 4차 펌프 및 RI 측정기를 이용하여 아질런트 테크놀로지(Agilent technologies) 장치에서 수행하였다. 컬럼 가열기(60℃) 내에서 2개의 페노겔(PhenoglTM) GPC 컬럼(페노메넥스, 5μ, 500Å 및 1000Å, 300 x 7.8 mm)을 시리즈로 사용하였다. 이동상으로는 1mL/min 유속의 100% N,N'-디메틸포름아미드(DMF)를 사용하였다. 보정 곡선은 MALDI(750, 1K, 2K, 5K, 10K, 20K, 30K 및 40K)에 의해 결정되는 분자량이 서로 상이한 M-PEOZ-OH 및 H-PEOZ-COOH 시료에 의해 생성하였다. 매트릭스로서 디트라놀을 사용한 브루커, 마이크로플렉스(Bruker, MicroflexTM) 장치로 MALDI-TOF MS을 수행하였다. NMR은 Varian 500 MHz 장치를 사용하였다.
실시예 1. 2개의 팬던트 기를 가진 랜덤-공-중합체의 제조
Figure 112010049594488-pct00007
클로로벤젠(10 mL) 중에, 2-(4-펜티닐)-2-옥사졸린 (PtynOZ - 0.274 g, 0.002 mol), T-메틸 프로피오네이트-2-옥사졸린 (TMPOZ - 0.463 g, 0.002 mol), 및 2-에틸-2-옥사졸린 (EOZ - 1.62 mL, 0.016 mol)을 포함하는 단량체 혼합물을 제조하였다. 실온에서 이 용액에 메틸 트리플레이트 (MeOTf - 0.113 mL, 0.001 mol)를 첨가하였다. 혼합물을 30분간 교반한 다음, 혼합물을 45분간 110℃로 가열하였다. 혼합물을 0℃로 냉각시킨 다음 피페리딘 (0.30 mL, 0.003 mol)을 이용하여 종결하였다. 혼합물을 실온에서 2시간 교반한 다음, 디에틸에테르에 점적하고, 디캔트(decante)한 다음, 진공에서 건조하여, 백색 분말 2.4 g을 정량적 수율로 수득하였다.
이 산물의 분자량 계산치는 2400 Da이고 (GPC로 측정한) 분자량은 2440 Da이며, 다분산 지수(PDI)는 1.14였다. 시료는 3% 미만의 고 분자량 숄더(molecular weight shoulder)를 나타내었다. 1H NMR 스펙트럼에서는, 적합한 비율로 팬던트기(아세틸 및 메틸에스테르)에 해당되는 피크들이 나타났다.
실시예 2. 단량체 및 단량체 혼합물의 단계적 첨가를 통한 블록 - 공 -중합체의 제조
Figure 112010049594488-pct00008
클로로벤젠 (7.5 mL) 중의 PtynOZ (0.274 g, 0.002 mol, 2 eq) 용액에, MeOTf (0.113 mL, 0.001 mol, 1 eq)를 실온에서 첨가하였다. 이 혼합물을 15분간 교반한 다음, 에틸 옥사졸린 (EOZ, 0.5 mL, 0.005 mol, 5 eq)을 첨가하였다. 혼합물을 110℃로 가열한 다음, 17분간 교반하였다. 제2 블록(EOZ 동형폴리머)을 도입하기 위해, EOZ (1.01 mL, 0.01 mol, 10 eq)를 첨가하고, 제조되는 혼합물을 110℃에서 10분간 교반하였다. T-메틸 프로피오네이트 옥사졸린 (TMPOZ, 0.463 g, 0.002 mol, 2 eq) 및 EOZ (0.5 mL, 0.005 mol, 5 eq)의 용액을 첨가하여, 제3 블록을 도입하였다. 이를 110℃에서 10분간 교반한 다음, 혼합물을 아이스/수 조를 이용하여 실온으로 냉각시키고, 피페리딘 (0.4 mL, 0.004 mol)을 첨가하여 종결시켰다. 제조되는 혼합물을 밤새 교반하고, 디에틸 에테르를 첨가하여 석출시켰다. 용액을 디캔트하고, 잔류 물질을 진공에서 건조하여, 수율 67%로 백색 분말의 원하는 산물 1.8 g을 수득하였다.
1H NMR (Varian, 500 MHz, 10 mg/mL CDCl3)에서, 일반적인 벡본 피크들이 확인되었다: 1.12 ppm (m, 3H, CH 3 CH2CO-); 2.30 ppm (m) 및 2.41 (s) (총 면적 2H, CH3 CH 2 CO-); 및 3.46 ppm (m, 4H, -N CH 2 CH 2 N-). 펜티닐 팬던트기의 피크는 다음과 같다: 1.86 ppm (m, 2H, - CH 2 CH2C≡CH), 1.98 ppm (s, 1H, -CH2CH2C≡C H ), 및 2.04 ppm (br s, 1H, -CH2CH2C≡ CH ). TMP 팬던트기의 피크는 다음과 같다: 2.60-2.88 ppm (m, 7H, -C(=O) CH (CH3) CH 2 S CH 2 CH 2 CO2Me) 및 3.67 ppm (s, 3H, CH2CO2 Me ). Ptyn, TMP 및 EOZ의 비율은 2:1.7:20로 결정되었다. GPC에서 Mn은 2510 Da이고, PDI는 1.14로 확인되었다. MALDI에서는, Mn는 2725이고, PDI는 1.04였다.
실시예 3. 랜덤 H-( Ptyn ) 4 ( EOZ ) 20 -T- CO 2 H 의 합성
Figure 112010049594488-pct00009
트리플산 (HOTf, 0.177 mL, 0.002 mol)을, 2-펜티닐-2-옥사졸린 (PtynOZ, 1.097 g, 0.008 mol, 4 eq) 및 2-에틸-2-옥사졸린 (EOZ, 4.04 mL, 0.04 mol, 20 eq)의 클로로벤젠 (20 mL) 용액에 첨가하였다. 이를 실온에서 5분간 교반한 다음, 혼합물을 30분간 110℃로 가열한 후, 아이스/수 조를 이용하여 실온으로 냉각시켰다. 다른 플라스크에서, 클로로벤젠 (60 mL) 중의 소듐 하이드라이드(미네랄 오일 중의 60%, 0.24 g, 0.006 mol) 현탁액에 메틸 3-머캅토프로피오네이트 (0.87 mL, 0.008 mol)를 실온에서 점적함으로써, 종결 시약을 제조하였다. 이 혼합물을 2시간 교반한 다음, 클로로벤젠 중의 H-(Ptyn)4(EOZ)20 + 용액에 서서히 첨가하였다. 제조되는 혼합물을 실온에서 18시간 교반하였다. 회전식 증류기로 유기 용매를 증발시키고, 백색 잔류물을 물에 용해한 다음 pH를 12.0으로 조절하였다. 1시간 교반한 후, 혼합물을 산성화 (pH ~3)한 다음, SP 세파로스 FF 및 DEAE 세파로스 FF를 이용한 이온 교환 크로마토그래피로 정제하여, 백색 분말의 원하는 산물을 수득하였다(수율 2.2 g, 42%).
1H NMR (Varian, 500 MHz, 10 mg/mL CDCl3)에서 일반적인 벡본 피크가 확인되었다: 1.13 ppm (m, 3H, CH 3 CH2CO-); 2.32 ppm (m) 및 2.41 (s) (총 면적 2H, CH3 CH 2 CO-); 및 3.47 ppm (m, 4H, -N CH 2 CH 2 N-). 종결기의 피크는 다음과 같다: 2.63 ppm (m, 2H, -S CH 2 CH2CO2H), 2.74 ppm (m, 2H, - CH 2 SCH2CH2 CO2H), 및 2.85 ppm (m, 2H, -SCH2 CH 2 CO2H). 팬던트 펜티닐기의 피크는 다음과 같다:1.85 ppm (m, 2H, - CH 2 CH2C≡CH) 및 2.03 ppm (br s, 1H, -CH2CH2C≡C H ). Ptyn: EOZ = 4:20. GPC: Mn = 3100 Da, Mp = 3140 Da, PDI = 1.05. MALDI: Mn = 2900 Da, PDI = 1.03.
실시예 4. 랜덤 H-( Ptyn ) 4 ( EOZ ) 20 -T- NH 2 의 합성
Figure 112010049594488-pct00010
트리플산 (HOTf, 0.177 mL, 0.002 mol)을, 2-펜티닐-2-옥사졸린 (PtynOZ, 1.097 g, 0.008 mol, 4 eq) 및 2-에틸-2-옥사졸린 (EOZ, 4.04 mL, 0.04 mol, 20 eq)의 클로로벤젠 (20 mL) 용액에 첨가하였다. 이를 실온에서 5분간 교반한 다음, 혼합물을 30분간 110℃로 가열한 후, 아이스/수 조를 이용하여 실온으로 냉각시켰다. 다른 플라스크에서, 클로로벤젠 (60 mL) 중의 소듐 하이드라이드(미네랄 오일 중의 60%, 0.24 g, 0.006 mol) 현탁액에 N-Boc 시스테아민 (1.01 mL, 0.006 mol)을 실온에서 점적함으로써, 종결 시약을 제조하였다. 이 혼합물을 2시간 교반한 다음, 클로로벤젠 중의 H-(Ptyn)4(EOZ)20 + 용액에 서서히 점적하였다. 제조되는 혼합물을 실온에서 18시간 교반하였다. 회전식 증류기로 유기 용매를 증발시키고, 잔류물을 물에 용해하였다. 용액의 pH를 3.0으로 조절하였다. 제조되는 수용액을 앰버라이트(Amberlite)를 통과시킨 다음, SP 세파로스 FF를 이용한 이온 교환 컬럼에 통과시켰다. 수용액에 NaCl (15% w/w)을 넣고, 디클로로메탄으로 추출하였다. 조합한 유기층을 무수 소듐 설페이트 상에서 건조하고, 여과한 다음, 회전식 증류기로 증발하여, 87% 수율로 백색 분말의 H-(Ptyn)4(EOZ)20-T-NHBoc 4.73 g을 수득하였다.
1H NMR (Varian, 500 MHz, 10 mg/mL CDCl3)에서 일반적인 벡본 피크가 확인되었다: 1.12 ppm (m, 3H, CH 3 CH2CO-); 2.28 ppm (m) 및 2.41 (s) (총 면적 2H, CH3 CH 2 CO-); 및 3.47 ppm (m, 4H, -N CH 2 CH 2 N-). 종결기의 피크는 다음과 같다: 1.44 ppm (s, 9H, -NH Boc ), 2.63 ppm (m, 2H, -S CH 2 CH2NHBoc), 2.71 ppm (m, 2H, - CH 2 SCH2CH2NHBoc), 및 3.30 ppm (m, 2H, -SCH2 CH 2 NHBoc). 팬던트기의 피크는 다음과 같다: 1.84 ppm (m, 2H, - CH 2 CH2C≡CH) 및 2.04 ppm (br s, 1H, -CH2CH2C≡C H ). Ptyn : EOZ의 비는 4:20로 결정되었다. GPC: Mn = 3900 Da, Mp = 4505 Da, PDI = 1.07.
H-(Ptyn)4(EOZ)20-T-NHBoc (4.4 g)를 3N 메탄올성 HCl에 용해한 다음, 실온에서 1시간 교반하였다. 회전식 증류기로 대부분의 휘발 성분을 제거하고, 잔류물을 물에 용해한 다음, pH를 ~12.5로 조절하였다. 수용액에 NaCl (15% w/w)을 넣고, 디클로로메탄으로 추출하였다. 조합한 유기층을 소듐 설페이트 상에서 건조하고, 여과한 다음, 회전식 증류기로 증발하여, 백색 분말의H-(Ptyn)4(EOZ)20-T-NH2 3.9 g을 수득하였다. -NHBoc의 탈보호는, SP 세파로스 FF 컬럼 상에서의 AKTA 프라임과, 1.44 ppm에서의 -Boc 기의 소실과 3.30 ppm에서 2.92 ppm으로의 - CH 2 NH2 이동을 나타내는 1H NMR 스펙트럼에 의해 확인하였다. 또한, 적분값 비교에서, 중합체에 4개의 팬던트기가 포함되어 있는 것으로 나타났다. GPC: Mn = 3067 Da, Mp = 3927 Da, PDI = 1.16.
실시예 5. 랜덤 H-( NHBoc ) 4 ( EOZ ) 20 -T- CO 2 H 의 합성
Figure 112010049594488-pct00011
트리플산 (HOTf, 0.177 mL, 0.002 mol)을, T-NHBoc-2-옥사졸린 (NHBocOZ, 1.097 g, 0.008 mol, 4 eq) 및 2-에틸-2-옥사졸린 (EOZ, 4.04 mL, 0.04 mol, 20 eq)의 클로로벤젠 (20 mL) 용액에 첨가하였다. 이를 실온에서 5분간 교반한 다음, 혼합물을 30분간 110℃로 가열한 후, 아이스/수 조를 이용하여 실온으로 냉각시켰다. 다른 플라스크에서, 클로로벤젠 (60 mL) 중의 소듐 하이드라이드(미네랄 오일 중의 60%, 0.24 g, 0.006 mol) 현탁액에 메틸 3-머캅토프로피오네이트 (0.87 mL, 0.008 mol)를 실온에서 점적함으로써, 종결 시약을 제조하였다. 이 혼합물을 2시간 교반한 다음, 클로로벤젠 중의 H-(NHBoc)4(EOZ)20 + 용액에 서서히 첨가하였다. 제조되는 혼합물을 실온에서 18시간 교반하였다. 회전식 증류기로 유기 용매와 그외 휘발 물질들을 제거하고, 잔류물을 물에 용해한 다음 용액의 pH를 12.0으로 조절하였다. 1시간 교반한 다음, 혼합물을 산성화(pH ~3)하고, SP 세파로스 FF 및 DEAE 세파로스 FF를 이용한 이온 교환 컬럼에 통과시켜, 원하는 산물을 백색 분말로 수득하였다(수율 1.4 g, 22%).
1H NMR (Varian, 500 MHz, 10 mg/mL CDCl3)에서 일반적인 벡본 피크가 확인되었다: 1.13 ppm (m, 3H, CH 3 CH2CO-); 2.31 ppm (m) 및 2.41 (s) (총 면적 2H, CH3 CH 2 CO-); 및 3.47 ppm (m, 4H, -N CH 2 CH 2 N-). 종결기의 피크는 다음과 같다: 2.63 ppm (m, 2H, -S CH 2 CH2CO2H), 2.73 ppm (m, 2H, - CH 2 SCH2CH2 CO2H), and 2.84 ppm (m, 2H, -SCH2 CH 2 CO2H). 유의한 팬던트기의 피크는 다음과 같다: 1.43 ppm (s, 9H, -NH Boc ) 및 3.28 ppm (m, 2H,- CH 2 NHBoc). NHBoc : EOZ의 비는 4:20으로 결정되었다. GPC: Mn = 3760 Da, Mp = 3550 Da, PDI = 1.09. MALDI: Mn = 3130, PDI = 1.03.
실시예 6. 랜덤 H-( TPA ) 4 ( EOZ ) 20 -T- NHBoc 의 합성
Figure 112010049594488-pct00012
트리플산 (HOTf, 0.177 mL, 0.002 mol)을, 메틸 프로피오네이트-2-옥사졸린 (TMPOZ, 1.85 g, 0.008 mol, 4 eq) 및 2-에틸-2-옥사졸린 (EOZ, 4.04 mL, 0.04 mol, 20 eq)의 클로로벤젠 (20 mL) 용액에 첨가하였다. 이를 실온에서 5분간 교반한 다음, 혼합물을 30분간 110℃로 가열한 후, 아이스/수 조를 이용하여 실온으로 냉각시켰다. 다른 플라스크에서, 클로로벤젠 (60 mL) 중의 소듐 하이드라이드(미네랄 오일 중의 60%, 0.24 g, 0.006 mol) 현탁액에 N-Boc 시스테아민 (1.01 mL, 0.006 mol)을 실온에서 점적함으로써, 종결 시약을 제조하였다. 이 혼합물을 2시간 교반한 다음, 클로로벤젠 중의 H-(TMP)4(EOZ)20 + 용액에 서서히 적가하였다. 제조되는 혼합물을 실온에서 18시간 교반하였다. 회전식 증류기로 유기 용매를 증발시키고, 잔류물을 물에 용해하였다(pH ~3). 제조되는 수용액을 앰버라이트(Amberlite)를 통과시킨 다음, SP 세파로스 FF를 이용한 이온 교환 컬럼에 통과시켰다. 수용액에 NaCl (15% w/w)을 넣고, 디클로로메탄으로 추출하였다. 조합한 유기층을 소듐 설페이트 상에서 건조하고, 여과한 다음, 회전식 증류기로 증발하여, 백색 분말의 H-(TMP)4(EOZ)20-T-NHBoc 4.8 g을 수득하였다(78% 수율).
1H NMR (Varian, 500 MHz, 10 mg/mL CDCl3)에서 일반적인 벡본 피크가 확인되었다: 1.12 ppm (m, 3H, CH 3 CH2CO-); 2.30 ppm (m) 및 2.41 (s) (총 면적 2H, CH3 CH 2 CO-); 및 3.46 ppm (m, 4H, -N CH 2 CH 2 N-). 종결기의 피크는 다음과 같다: 1.44 ppm (s, 9H, -NH Boc ), 2.61 ppm (m, 2H, -S CH 2 CH2NHBoc), 2.79 ppm (m, 2H, - CH 2 SCH2CH2NHBoc), 및 3.31 ppm (m, 2H, -SCH2 CH 2 NHBoc). 팬던트기의 피크는 다음과 같다: 2.60-2.90 ppm (m, 7H, -C(=O) CH (CH3) CH 2 S CH 2 CH 2 CO2Me) 및 3.67 ppm (s, 3H, CH2CO2 Me ). TMP : EOZ 비율은 3.3:20으로 결정되었다. GPC: Mn = 2340 Da, Mp = 2200 Da, PDI = 1.08.
H-(TMP)4(EOZ)20-T-NHBoc (4.4 g)을 물에 용해하고, pH를 ~12.5로 조절하였다. 실온에서 1시간 교반한 다음, DEAE 세파로스 FF를 이용한 이온 교환 크로마토그래피를 수행하였다. 수용액에 NaCl (15% w/w)을 넣고, 디클로로메탄으로 추출하였다. 조합한 유기층을 무수 소듐 설페이트 상에서 건조하고, 여과한 다음, 회전식 증류기로 증발하여, 32% 수율로 백색 분말의 H-(TPA)4(EOZ)20-T-NHBoc 2.0 g을 수득하였다. -CO2Me의 가수분해는, DEAE 세파로스 FF 컬럼 상에서의 AKTA 프라임과, 1H NMR 스펙트럼에 의해 확인하였다(3.67 ppm의 -CO2Me 기 소실).
실시예 7. H-[( TPA ) 4 ( EOZ ) 20 ][( NHBoc ) 4 ( EOZ ) 20 ]-T- Bz 의 합성
Figure 112010049594488-pct00013
트리플산 (HOTf, 88.5 ㎕, 0.001 mol)을, T-메틸 프로피오네이트-2-옥사졸린 (TMPOZ, 0.925 g, 0.004 mol, 4 eq) 및 2-에틸-2-옥사졸린 (EOZ, 2.02 mL, 0.02 mol, 20 eq)의 클로로벤젠 (12 mL) 용액에 첨가하였다. 이를 실온에서 5분간 교반한 다음, 혼합물을 30분간 110℃로 가열한 후, T-NHBoc-2-옥사졸린 (NHBocOZ, 1.154 g, 0.004 mol, 4 eq) 및 2-에틸-2-옥사졸린 (EOZ, 2.02 mL, 0.02 mol, 20 eq)의 클로로벤젠 (12 mL) 용액을 첨가하였다. 다시 30분간 가열한 다음, 혼합물을 아이스/수 조를 이용하여 실온으로 냉각시켰다. 다른 플라스크에서, 클로로벤젠 (10 mL) 중의 소듐 하이드라이드(미네랄 오일 중의 60%, 0.08 g, 0.002 mol) 현탁액에 벤질 머캅탄(0.35 mL, 0.003 mol)을 실온에서 서서히 적가함으로써, 종결 시약을 제조하였다. 이 혼합물을 2시간 교반한 다음, 클로로벤젠 중의 리빙 중합체 종의 용액을 상기 종결 혼합물에 점적하였다. 제조되는 혼합물을 실온에서 18시간 교반한 다음, 디에틸에테르를 첨가하여 석출시켰다. 석출된 용액을 여과하고, 건조하여, 팬던트기로서 메틸 에스테르 및 -NHBoc를 가진 중합체 4.8 g을 수득하였다. 이 중합체를 물에 용해하고, 앰버라이트(Amberlite)를 통과시킨 다음, SP 세파로스 FF로 충진된 이온 교환 컬럼에 통과시켰다. 수득되는 수용액에 NaCl (15% w/w)을 넣고, 디클로로메탄으로 추출하였다. 조합한 유기층을 소듐 설페이트 상에서 건조하고, 여과 및 농축하여, 78% 수율로 백색 분말의 H-[(TMP)4(EOZ)20][(NHBoc)4(EOZ)20]-T-Bz 3.72 g을 수득하였다.
1H NMR (Varian, 500 MHz, 10 mg/mL CDCl3)에서 일반적인 벡본 피크가 확인되었다: 1.12 ppm (m, 3H, CH 3 CH2CO-); 2.30 ppm (m) 및 2.41 (s) (총 면적 2H, CH3 CH 2 CO-); 및 3.47 ppm (m, 4H, -N CH 2 CH 2 N-). 종결기의 피크는 다음과 같다: 2.56 ppm (m, 2H, - CH 2 SCH2Ar), 3.74 ppm (s, 2H, -S CH 2 Ar), 7.27 ppm (m, 1H, -Ar), 7.34 ppm (m, 5H, -Ar). TMP 팬던트기의 피크는 다음과 같다: 2.60-2.88 ppm (m, 7H, -C(=O) CH (CH3) CH 2 S CH 2 CH 2 CO2Me) 및 3.67 ppm (s, 3H, CH2CO2 Me ). -NHBoc 팬던트기의 피크는 다음과 같다: 1.42 ppm (s, 9H, -NH Boc ) 및 3.28 ppm (m, 2H,- CH 2 NHBoc). TMP : NHBoc : EOZ의 비는 3.5:2:40로 결정되었다. GPC: Mn = 4050 Da, Mp = 4690 Da, PDI = 1.16.
H-[(TMP)4(EOZ)20][(NHBoc)4(EOZ)20]-T-Bz (0.8 g)을 물에 용해하고, 0.5 M NaOH 용액을 이용하여 pH를 ~13.0으로 조절하였다. 1시간 교반한 후, 혼합물을 디클로로메탄으로 추출하고, 조합한 유기층을 소듐 설페이트 상에서 건조하고, 여과한 다음, 회전식 증류기로 농축하였다. 제조되는 용액에 디에틸 에테르를 첨가하여 석출시켰다. 디에틸 에테르 용액을 디캔트하고, 남아있는 백색 분말 물질을 진공에서 건조하여, 원하는 산물 H-[(TPA)4(EOZ)20][(NHBoc)4(EOZ)20]-T-Bz를 정량적 수율로 수득하였다. 가수분해는, DEAE 세파로스 FF를 이용한 이온 교환 크로마토그래프로 확인하였다. GFC 및 1H NMR에서, -CO2Me 기의 가수분해가 확인되었다.
실시예 8. M-( PPtyn ) 2 ( PEOZ ) 18 -T- CO 2 H 의 합성
Figure 112010049594488-pct00014
메틸 트리플레이트 (MeOTf, 0.556 mL, 0.005 mol)를, 2-펜티닐-2-옥사졸린 (PtynOZ, 1.37 g, 0.01 mol, 2 eq)의 클로로벤젠 (20 mL) 용액에 첨가하였다. 실온에서 10분간 교반한 후, 2-에틸-2-옥사졸린 (9.09 mL, 0.09 mol, 18 eq)을 첨가하고, 혼합물을 30분간 110℃로 가열한 다음 0℃로 냉각하였다. 종결 시약을 수득하기 위해, 메틸 3-머캅토프로피오네이트 (2.17 mL, 0.02 mol)를, 포타슘 tert-부톡사이드 (1.12 g, 0.01 mol) 클로로포름 (10 mL) 현탁액에 0℃에서 점적하였다. 혼합물을 콜드 조건에서 2시간 교반한 다음, M-(PPtyn)(PEOZ)+의 클로로벤젠 용액을 점적하였다. 이 혼합물을 콜드 조건에서 4시간 교반한 다음, 실온에서 18시간 교반하였다. 물 (100 mL)을 첨가하고, 혼합물에 5% HCl 수용액을 첨가하여 산성화 (pH ~3) 하였다. 클로로벤젠 등의 대부분의 휘발 성분들을 회전식 증류로 제거하였다. 제조되는 수용액에 NaOH (1.0 g, 0.025 mol)를 처리하였다. 1시간 교반한 후, 혼합물에 5% HCl 수용액을 사용하여 산성화한 다음, 디클로로메탄으로 추출하였다. 조합한 유기층을 소듐 설페이트 상에서 건조하고, 여과 및 농축한 후, 에테르를 첨가하여 석출시켰다. 에테르를 디캔트하고, 잔류물을 진공에서 건조하였다. GFC에서, 조산물에 하이드록시-말단의 중합체(20%)와 원하는 산-말단의 중합체(80%)가 함유되어 있는 것으로 확인되었다. 이를 DEAE 세파로스 FF를 이용한 이온 교환 크로마토그래피로 더욱 정제하여, 61% 수율로 산물 5.6 g을 수득하였다. NMR (Varian, 500 MHz, 10 mg/mL CDCl3)에서, 팬던트 펜티닐 기가 확인되었다: 1.85 ppm (m, 2H, - CH 2 CH2C≡CH); 및 1.98 ppm (m, 1H, - CH2CH2C≡C H ). GPC 및 GFC에서, 주 피크 1개가 확인되었고, Mn은 1830 Da이고, PD는 1.10이다.
실시예 9. {M-( PPtyn ) 2 ( PEOZ ) 18 } 2 - Lys - CO 2 H 의 합성
Figure 112010049594488-pct00015
M-(PPtyn)2(PEOZ)18-T- CO2H (Mn = 1830 Da, 2.0 g, 1.09 mmol) 및 1-HOBT (0.351 g, 2.60 mmol)의 아세토니트릴 (40 mL) 용액을 회전식 증류에 의해 농축하여, 공비적으로 건조하였다. 잔류물을 건조 CH2Cl2 (20 mL)에 용해한 다음, DCC (0.322 g, 1.56 mmol)를 첨가하였다. 혼합물을 실온에서 3시간 교반한 다음, L-라이신 에틸 에스테르 디하이드로클로라이드 (0.129 g, 0.520 mmol) 및 DMAP (0.318 g, 2.60 mmol)를 첨가하였다. 실온에서 18시간 교반한 다음, 혼합물을 에테르 (150 mL)에 적가하여, 백색 석출물을 수득하였다. 화합물을 여과하고, 진공 건조하여, {M-(PPtyn)2(PEOZ)18}2-Lys-에틸 에스테르를 백색 분말로 수득하였다. GPC 및 GFC에서, 주 산물 (98%, Mn = 4540 Da, PD = 1.04)과 과량의 산 중합체의 혼합물이 확인되었다. 조산물을 DEAE 세파로스 FF 컬럼에 통과시켜, 과량의 산 폴리머를 제거하였다. 수득되는 수용액에 1시간 동안NaOH (0.104 g , 2.60 mmol)를 처리하였다. 이 혼합물에 5% HCl 수용액을 처리하여 산성화한 다음, 디클로로메탄으로 추출하였다. 조합한 유기층을 소듐 설페이트 상에서 건조하고, 여과 및 농축한 다음, 에테르를 첨가하여 석출하였다. 에테르를 디캔트하고, 잔류물을 진공하에 건조하여, 92% 수율의 백색 분말 2.0 g을 수득하였다. 1H NMR에서, 에틸기 피크와 라이신 코어에 대한 피크들이 소실되어, 가수분해가 완료된 것으로 나타났다: 1.42 ppm (br s, 2H, -C(=O)NHCH2CH2 CH 2 -); 1.54 ppm (br s, 2H, -C(=O)NHCH2 CH 2 -); 1.85 ppm (m, 2H, - CH 2 CH(CO2H)NH-); 및 4.52 ppm (m, 1H, -CH2 CH (CO2H)NH-). MALDI: Mn = 4240 Da, PD = 1.01.
실시예 10. {M-( PPtyn )( PEOZ )} 2 Lys - NHS 의 합성
Figure 112010049594488-pct00016
N-하이드록시숙신이미드 (0.0235 g, 0.204 mmol) 및 DCC (0.0421 g, 0.204 mmol)를, {M-(PPtyn)2(PEOZ)18}2-Lys-CO2H (Mn 4200 Da, 0.832 g, 0.198 mmol)의 디클로로메탄 (4 mL) 용액에 0 ℃에 첨가하였다. 콜드(cold) 조건에서 2시간 교반한 다음, 혼합물을 실온으로 승온시키고, 밤새 교반하였다. 백색 석출물을 여과에 의해 제거하고, 디에틸 에테르를 용액에 첨가하여 백색 분말을 수득하였다. 여과에 의해 분말을 모우고, 진공 하에 건조하였다 (0.8 g, 88% 수율). 말레이미드의 부착은, 일반적인 벡본 피크들과 2.86 ppm(s, 2H)에서의 숙신이미딜 프로톤을 나타내는 1H NMR 스펙트럼에 의해 확인되었다. GPC에서, 원하는 산물 97% (Mn = 4550 Da, PD = 1.04)과 산 중합체 3%가 확인되었다.
산물의 일체성을 확인하기 위해, 산물 (Mn 4550 Da, 0.103 g, 0.023 mmol)에, 페닐에틸아민 (0.009 mL, 0.068 mmol)과 트리에틸아민 (0.009 mL, 0.068 mmol)의 디클로로메탄 (3 mL) 용액을 처리하였다. 밤새 교반한 후, 혼합물을 여과하고, 디에틸 에테르에 첨가하였다. 백색 분말을 여과에 의해 분리하고, 진공 하에 건조하여, 정량적 수율로 산물을 수득하였다. GFC에 따라, 변환율은 99.7%였다.
실시예 11. POZ -4 [{M-( PPtyn ) 2 ( PEOZ ) 18 } 2 - Lys ] 2 - Lys -에틸 에스테르의 합성
Figure 112010049594488-pct00017
M-{(PPtyn)2(PEOZ)18}2Lys-T- CO2H (Mn = 4200 Da, 0.415 g, 0.0988 mmol) 및 1-HOBT (0.0318 g, 0.235 mmol)의 아세토니트릴 (15 mL) 용액을 회전식 증류에 의해 농축하였다. 잔류물을 건조 CH2Cl2 (3 mL)에 용해하고, DCC (0.0291 g, 0.141 mmol)를 첨가하였다. 혼합물을 실온에서 3시간 교반한 다음, L-라이신 에틸 에스테르 디하이드로클로라이드 (0.0116 g, 0.047 mmol)와 DMAP (0.0287 g, 0.235 mmol)를 첨가하였다. 실온에서 18시간 교반한 후, 혼합물을 여과하고, 에테르 (40 mL)에 첨가하여, 백색 석출물을 수득하였다. 석출물을 여과에 의해 분리하고, 진공 하에 건조하여, 원하는 4-암형의 [{M-(PPtyn)2(PEOZ)18}2-Lys]2-Lys-에틸 에스테르를 정량적 수율로 백색 분말로 수득하였다. 1H NMR (Varian, 500 MHz, 10 mg/mL CDCl3)에서 Lys-Lys-Lys 코어 분자에 대한 피크: 1.28 ppm (t, 3H, CH 3 CH2O-); 1.42 ppm (m, 6H, -C(=O)NHCH2CH2 CH 2 -); 1.54 ppm (m, 6H, -C(=O)NHCH2 CH 2 -); 1.85 ppm (m, 6H, - CH 2 CH(CO2H)NH-); 4.14 ppm (br s, 2H, -CO2 CH 2 CH3) 및 4.45 ppm (m, 3H, -CH2 CH (CO2H)NH-), 및 팬던트 펜티닐 기에 대한 피크: 1.85 ppm (m, 2H, - CH 2 CH2C≡CH); 및 2.02 ppm (m, 1H, - CH2CH2C≡C H )가 확인되었다. GPC 및 GFC에서, 주산물 (96%, Mn = 7970 Da, PD = 1.06)과 과잉의 산 중합체 (4%)가 확인되었다.
실시예 12. 글루코스아민 및 지도부딘을 H-( Ptyn ) 4 ( EOZ ) 20 -T- CO 2 H 에 접합
아세토니트릴로 공비적으로 건조한 후, H-(Ptyn)4(EOZ)20-T-CO2H (0.18g, 0.0619 mmol, Mn 2100 Da by MALDI)를 디클로로메탄 (2 mL)에 용해한다. NHS (0.0071 g, 0.0619 mmol) 및 DCC (0.0128 g, 0.0619 mmol)를 실온에서 첨가하였다. 실온에서 밤새 교반한 후, 혼합물을 여과하고, 디에틸 에테르를 첨가하여 석출시켰다. 디에틸 에테르 용액을 디캔트하고, 잔류물을 진공에서 건조하여, 원하는 N-하이드록시숙신이미드 에스테르; 즉, H-(Ptyn)4(EOZ)20-T-SPA를 백색 분말로서, 정량적 수율로 수득하였다. GFC에서 순도 ≥95%가 확인되었고, NHS의 부착은 2.86 ppm (s, 4H)에서의 숙신이미딜 프로톤 피크가 나타난 1H NMR에 의해 입증되었다.
Figure 112010049594488-pct00018
D(+)-글루코스아민 하이드로클로라이드 (0.137g, 0.0663 mmol)를 2 mL의 0.1 N 붕산 용액에 용해한 다음, 0.1 N NaOH 용액을 이용하여 pH를 8.5로 조절하였다. H-(Ptyn)4(EOZ)20-T-SPA (0.19g, 0.0663 mmol, Mn 3000 Da)를 고체로 첨가하였다. 혼합물을 0.1 N NaOH를 이용하여 pH를 8.5로 유지하면서, 실온에서 3시간 교반하였다. 혼합물을 산성화하고(pH ~3), 디클로로메탄으로 추출하였다. 조합한 유기층을 무수 Na2SO4에서 건조하고, 여과 및 농축한 다음, 진공에서 건조하여, 연노란색 분말 0.14 g을 수득하였다. 글루코스아민의 접합은, 4.92 ppm (s, 1H)에서 글루코스아미드 상의 2번 위치의 프로톤을 나타내는,1H NMR (Varian, 500 MHz, 10 mg/mL DMSO-d6)에 의해 확인되었다. 이온 교환 크로마토그래피에서 치환 수율을 83%이었다.
Figure 112010049594488-pct00019
H-(Ptyn)4(EOZ)20-T-Gluco (0.05g, 0.0156 mmol, Mn 3200 Da) 및 항바이러스 뉴클레오시드 지도부딘 (AZT, 0.0167g, 0.0625 mmol, 4 eq)을 물 (2 mL)에 용해하였다. 소듐 아스코르베이트 (0.0012 g, 0.00625 mmol)와 CuSO4·5H2O (0.0008 g, 0.00313 mmol)를 실온에서 첨가하였다. 18시간 교반한 다음, 회전식 증류기로 물을 제거하였다. 잔류물을 MeOH and CHCl3의 1:1 혼합물에 용해시키고, 디에틸 에테르를 첨가하여 석출시켰다. 디에틸 에테르 용액을 디캔트하고, 잔류물을 진공에서 건조하여, 정량적 수율로 백색 분말의 원하는 산물을 수득하였다. 각 중합체 체인 상의 각 아세틸렌 팬던트에 대한 아지드기의 '클릭' 커플링을 NMR로 검증하였다. 1H NMR (Varian, 500 MHz, 10 mg/mL DMSO-d6)에서, 중합체 쇄에는 티미딘 유닛이 평균 ≥ 3.5으로 포함되어 있으며, 다음과 같은 티미딜 프로톤 피크가 나타났다: 11.3 ppm (br s, 1H, -OH), 8.05 ppm (s, 1H, triazole), 7.81 ppm (s, 1H), 6.41 ppm (t, 1H), 5.31 ppm (m, 1H), 5.26 ppm (m, 1H), 4.18 ppm (br s, 1H), and 1.80 (s, 3H). 글루코스아미드 상의 2번 위치의 프로톤은 4.92 ppm (s, 1H)에서 확인되었다. GPC: Mn = 4700 Da, Mp = 4830 Da, PDI = 1.07.
실시예 13. 이리노테칸을 POZ 에 접합
이리노테칸·HCl·3H2O (0.200g, 0.295 mmol)를 아세토니트릴 (15 mL)에 용해하고, 공비 증류에 의해 건조하였다. 잔류물을 디클로로메탄 (6 mL)에 용해하고, 6-아지도헥사노익산 (0.0928 g, 0.591 mmol)을 첨가하였다. 디메틸아미노피리딘(DMAP) (0.0722 g, 0.591 mmol) 및 디사이클로헥실카르보디이미드(DCC) (0.122 g, 0.591 mmol)를 첨가한 후, 제조되는 혼합물을 실온에서 밤새 교반하였다. 혼합물에, 대에틸 에테르를 넣어 석출시켰다. 에테르 용액을 디탠트하고, 잔류 석출물을 건조하여, 연노란색 분말(67% 수율)의 원하는 산물 0.144 g을 수득하였다. 1H NMR (Varian, 500 MHz, 10 mg/mL CDCl3) δ 0.98 (t, 3H, C-9H), 1.41 (m, 2H, C-3H), 1.41 (m, 3H, C-18H), 1.41 (m, 2H, 비피페리딜 H), 1.58 (m, 2H, C-4H), 1.58 (2H, 비피페리딜 H), 1.70 (m, 2H, C-2H), 1.93 (m, 4H, 비피페리딜 H), 2.16 (m, 1H, C-1H), 2.28 (m, 1H, C-1H), 2.32 (m, 1H, 비피페리딜 H), 2.50 (m, 2H, C-5H), 2.50 (m, 2H, 비피페리딜 H), 2.75 (m, 2H, C-17H), 2.94 (m, 1H, 비피페리딜 C-3'H), 3.17 (m, 3H, 비피페리딜 H), 3.25 (t, 2H, C-1H, - CH 2 N3), 3.55 (br s, 2H, 비피페리딜 C-1'H and C-5'H), 4.56 (m, 2H, 비피페리딜 C-1'H and C-5'H), 5.25 (s, 2H, C-14H), 5.41 (d, 1H, C-11H), 5.68 (d, 1H, C-11H), 7.19 (s, 1H, C-27H), 7.60 (d, 1H, C-22H), 7.87 (s, 1H, C-20H), 8.23 (d, 1H, C-23H).
Figure 112010049594488-pct00020

랜덤 H-( Ptyn ) 4 ( EOZ ) 20 -T- NH 2 및 이리노테칸 아지도 헥사노에이트의 접합
Figure 112010049594488-pct00021
상기한 실시예의 H-(Ptyn)4(EOZ)20-T-NH2 (0.05g, 0.0163 mmol, 1 eq., Mn 3070 Da)와, 이리노테칸 아지도 헥사노에이트 (0.0473g, 0.0652 mmol, 4 eq)를 물에 용해하였다(2 mL). 소듐 아스코르베이트(0.0013 g, 0.00652 mmol, 0.4 eq)와 CuSO4·5H2O (0.0008 g, 0.00326 mmol, 0.2 eq)를 실온에서 첨가하였다. 22시간 교반한 후, 회전식 증류기를 이용하여 물을 제거하였다. 잔류물을 디클로로메탄에 용해한 다음 디에틸 에테르를 첨가하여 석출시켰다. 디에틸 에테르 용액을 디캔트하고, 잔류물을 진공 건조하여 오프-화이트 분말로서 원하는 산물 0.7 g을 수득하였다(72% 수율). 아세틸렌 팬던트(POZ 상의)에 아지드 기(이리노테칸 아지도 헥사노에이트 상의)의 '클릭' 커플링을 NMR로 검증하였다. 1H NMR (Varian, 500 MHz, 10 mg/mL CDCl3)에서, 중합체 체인에는 이리노테칸 유닛이 평균 4개 함유되어 있었고, 이리노테칸의 방향족 프로톤 피크: 7.14 ppm (t, 1H), 7.57 ppm (br s, 1H), 및 7.85 ppm (br s, 1H), 8.16 ppm (br s, 1H)와, 새로운 신호: 4.27 ppm (br s, 2H, 트리아졸 근처 - CH 2 NR) 및 7.40 ppm (br s, 1H, 트리아졸)가 확인되었다. GPC: Mn = 4160 Da, Mp = 4900 Da, PDI = 1.19.

Claims (87)

  1. 하기 일반 구조식의 헤테로작용성(heterofunctional) 폴리옥사졸린 유도체로서,
    R1-{[N(COX)CH2CH2]o-[N(COR2)CH2-CH2)]n-[N(COY)CH2-CH2)]m}a-Z
    상기 식에서,
    (a) R1은 개시기이고,
    (b) R2는 각 반복 유닛에 대해 독립적으로 비치환 또는 치환된 알킬, 비치환 또는 치환된 알케닐, 비치환 또는 치환된 아랄킬 또는 비치환 또는 치환된 헤테로사이클릴알킬기로부터 선택되고,
    (c) X는 제1 작용기를 함유한 팬던트 모이어티이고,
    (d) Y는 제2 작용기를 함유한 팬던트 모이어티이고,
    (e) Z는 불활성이거나 또는 제3 작용기를 포함하는, 종결성 친핵기이고;
    (f) a는 (랜덤 공중합체를 나타내는) ran이거나, 또는 (블록 공중합체를 의미하는) 블록이고,
    (g) o 및 m은 각각 1-50 중에서 독립적으로 선택되는 정수이고;
    (h) n은 0-1000 중에서 선택되는 정수이며,
    상기 제1 및 제2 작용기는 서로 화학적으로 직교(orthogonal)하고,
    상기 제1, 제2 및 제3 작용기는 각각 독립적으로 알킨, 아민, 옥시아민, 알데하이드, 케톤, 아세탈, 케탈, 에스테르, 카르복시산, 활성화된 카르복시산, 활성 카보네이트, 클로로포르메이트, 알코올, 아지드, 비닐 설폰, 말레이미드 및 오르쏘피리딜 다이설파이드(OPSS)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체.
  2. 하기 일반 구조식의 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체로서,
    {R1-{[N(COX)CH2CH2]o-[N(COR2)CH2-CH2)]n-[N(COY)CH2-CH2)]m}a-Kk-}d-R-Qq-Z
    상기 식에서,
    (a) R1은 개시기이고,
    (b) R2는 각 폴리올사졸린 체인에 대해 독립적으로 비치환 또는 치환된 알킬, 비치환 또는 치환된 알케닐, 비치환 또는 치환된 아랄킬 또는 비치환 또는 치환된 헤테로사이클릴알킬기로부터 선택되고,
    (c) X는 제1 작용기를 함유한 팬던트 모이어티이고,
    (d) Y는 제2 작용기를 함유한 팬던트 모이어티이고,
    (e) K는 각 폴리옥사졸린 체인을 분지(branching) 모이어티 R에 연결하는 연결 모이어티이고,
    (f) Q는 분지 모이어티 R을 Z에 연결하는 연결 모이어티이고,
    (g) R은 직접적으로 또는 연결기 Q를 통해 Z와의 연결을 형성할 수 있으며, 직접 또는 연결기 K를 통해 각각의 폴리옥사졸린 체인과의 연결을 형성할 수 있는, 분지 모이어티이고,
    (h) Z는 제3 작용기 또는 불활성기를 포함하는 모이어티이고,
    (i) a는 각 폴리옥사졸린 체인에 대해 (랜덤 공중합체를 의미하는) ran 또는 (블록 공중합체를 의미하는) 블록 중에서 독립적으로 선택되고,
    (j) d는 2-8 중에서 선택되는 정수이고,
    (k) k는 각 폴리옥사졸린 체인에 대해 1 또는 0 중에서 독립적으로 선택되는 정수이고,
    (l) q는 1 또는 0 중에서 선택되는 정수이고,
    (m) o는 각 폴리옥사졸린 체인에 대해 1-50 중에서 독립적으로 선택되는 정수이고,
    (n) m은 각 폴리옥사졸린 체인에 대해 0-50 중에서 독립적으로 선택되는 정수이고,
    (o) n은 1-1000 중에서 선택되는 정수이며,
    상기 제1 및 제2 작용기는 서로 화학적으로 직교하며,
    상기 제1, 제2 및 제3 작용기는 각각 독립적으로 알킨, 아민, 옥시아민, 알데하이드, 케톤, 아세탈, 케탈, 에스테르, 카르복시산, 활성화된 카르복시산, 활성 카보네이트, 클로로포르메이트, 알코올, 아지드, 비닐 설폰, 말레이미드 및 오르쏘피리딜 다이설파이드(OPSS)를 포함하고,
    상기 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체는 멀티 암(multi arm)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체.
  3. 하기 일반 구조식의 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체로서,
    R1-{[N(COX)CH2CH2]o-[N(COR2)CH2-CH2)]n}a-S-U-W
    상기 식에서,
    (a) R1은 개시기이고;
    (b) R2는 비치환 또는 치환된 알킬, 비치환 또는 치환된 알케닐, 비치환 또는 치환된 아랄킬, 또는 비치환 또는 치환된 헤테로사이클릴알킬기이고;
    (c) U는 연결기이고;
    (d) X는 제1 작용기를 함유한 팬던트 모이어티이고;
    (e) W는 제3 작용기를 가지고 있는 모이어티이고;
    (f) a는 랜덤 공중합체를 나타내는 ran이거나, 또는 블록 공중합체를 의미하는 블록이며; 및
    (g) o는 1-50 중에서 선택되는 정수이며;
    (h) n은 0-1000 중에서 선택되는 정수이고,
    상기 제1 및 제3 작용기는 서로 화학적으로 직교하며,
    상기 제1 및 제3 작용기는 각각 독립적으로 알킨, 아민, 옥시아민, 알데하이드, 케톤, 아세탈, 케탈, 에스테르, 카르복시산, 활성화된 카르복시산, 활성 카보네이트, 클로로포르메이트, 알코올, 아지드, 비닐 설폰, 말레이미드 및 오르쏘피리딜 다이설파이드(OPSS)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 있어서,
    R1이 수소, 치환 또는 비치환된 알킬, 또는 치환 또는 비치환된 아랄킬기인 것을 특징으로 하는 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체.
  5. 삭제
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    Z는 제3 작용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체.
  7. 제6항에 있어서,
    Z는 -S-U-W이고,
    U는 연결기이고,
    W는 제3 작용기이고, 알킨, 아민, 옥시아민, 알데하이드, 케톤, 아세탈, 케탈, 에스테르, 카르복시산, 활성화된 카르복시산, 활성 카보네이트, 클로로포르메이트, 알코올, 아지드, 비닐 설폰, 말레이미드 또는 오르쏘피리딜 다이설파이드인 것을 특징으로 하는 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체.
  8. 제7항에 있어서,
    U는 알킬렌 연결기이고,
    W는 -CO2H 또는 -NH2인 것을 특징으로 하는 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체.
  9. 삭제
  10. 제3항에 있어서,
    U는 알킬렌 연결기이고,
    W는 -CO2H 또는 -NH2인 것을 특징으로 하는 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    Z는 불활성인 것을 특징으로 하는 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체.
  12. 제11항에 있어서,
    Z는 -S-T-V이고,
    T는 연결기이고,
    V는 불활성 기인 것을 특징으로 하는 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체.
  13. 제12항에 있어서,
    T는 알킬렌 연결기이고,
    V는 -CO2CH3 또는 -C6H5인 것을 특징으로 하는 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체.
  14. 제2항에 있어서,
    Z는 제3 작용기를 포함하며,
    d는 2이고,
    하기 구조식을 가지는 것을 특징으로 하는 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체:
    {R1-{[N(COX)CH2CH2]o-[N(COR2)CH2-CH2)]n-[N(COY)CH2-CH2)]m}a-Kk-}2-R-Qq-Z.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 K는 각 폴리옥사졸린 체인에 대해 독립적으로 -(CH2)pO-, -(CH2)p-CO-, -S-(CH2)pCONH-, -S-(CH2)pCO, -(CH2)p-NHCSO-, -(CH2)p-NHCO2-, -NH-(CH2)p, 또는 -NHCO2- 중에서 선택되며,
    p는 0-10의 정수이며,
    R은 질소, 아릴기 또는 -CR3-이고,
    R3는 수소, 치환 또는 비치환된 알킬, 치환 또는 비치환된 알케닐, 또는 치환 또는 비치환된 아랄킬기인 것을 특징으로 하는 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체.
  16. 제2항에 있어서,
    Z는 제3 작용기를 포함하고,
    d는 2이고,
    k는 1이고,
    K는 -S-(CH2)p-CO-이고,
    p는 각 폴리옥사졸린 체인에 대해 1-10의 정수이고,
    q는 0이고,
    R은 NH-CH-(CH2)3-CH2-NH이고,
    구조식:
    Figure 112010060219384-pct00022

    을 가지는 것을 특징으로 하는 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체.
  17. 제2항에 있어서,
    구조식:
    Figure 112010060219384-pct00023
    을 가지며,
    상기 제1 작용기는 독립적으로 알킨, 아민, 옥시아민, 알데하이드, 케톤, 아세탈, 케탈, 에스테르, 활성 카보네이트, 클로로포르메이트, 알코올, 아지드, 비닐 설폰, 말레이미드 또는 오르쏘피리딜 다이설파이드인 것을 특징으로 하는 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체.
  18. 제2항에 있어서,
    Z는 제3 작용기이고,
    d는 4이고,
    k는 1이고,
    K는 각 폴리옥사졸린 체인에 대해 -S-(CH2)2-CO-NH이고,
    q 및 m은 0이고,
    R은 -(CH2)4-CH-CO-NH-(CH2)4-CH-NH-CO-CH-(CH2)4-이고,
    일반 구조식:
    Figure 112010060219384-pct00024

    을 가지는 것을 특징으로 하는 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체.
  19. 제18항에 있어서,
    (a) Z는 CO2H이고, 상기 제1 작용기는 알킨, 아민, 옥시아민, 알데하이드, 케톤, 아세탈, 케탈, 에스테르, 알코올, 아지드, 비닐 설폰, 말레이미드 및 오르쏘피리딜 다이설파이드 중에서 선택되거나; 또는
    (b) Z는 NH2이고, 상기 제1 작용기는 알킨, 옥시아민, 알데하이드, 케톤, 아세탈, 케탈, 에스테르, 카르복시산, 활성화된 카르복시산, 활성 카보네이트, 클로로포름, 알코올, 아지드, 비닐 설폰, 말레이미드 및 오르쏘피리딜 다이설파이드 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체.
  20. 제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 있어서,
    상기 제1 또는 제2 작용기 중 하나는 카르복시산이고, 나머지 하나는 아민이며,
    상기 카르복시산은 음으로 하전된 종이고,
    상기 아민은 양으로 하전된 종인 것을 특징으로 하는 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체.
  21. 제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 있어서,
    하나 이상의 타겟 분자에 연결되어 타겟 분자-POZ 접합체를 형성하는 것을 특징으로 하는 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체.
  22. 제21항에 있어서,
    하나 이상의 타겟 분자는 치료 모이어티, 진단 모이어티 또는 타겟팅(targeting) 모이어티이며,
    상기 타겟 분자-POZ 접합체는 하기 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 헤테로작용성 폴리옥사졸린 유도체:
    (a) 치료 모이어티 및 타겟팅 모이어티;
    (b) 진단 모이어티 및 타겟팅 모이어티; 또는
    (c) 진단 모이어티, 치료 모이어티 및 타겟팅 모이어티.
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