KR20040053114A - Ｔ-부틸 탁산 유도체의 효소적 분할 - Google Patents

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KR20040053114A
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Abstract

본 발명은, 하기 화학식 I의 화합물의 시스 또는 트란스 거울상이성질체 혼합물을 상기 혼합물의 입체선택성 가수분해를 촉매하는 카르복실 에스테르 가수분해 효소와 접촉시킴으로써 상기 혼합물을 분할하는 방법, 및 상기 거울상이성질체의 경구 투여에 특히 적합한 항종양성 화합물 제조에서의 용도를 제공한다.
<화학식 I>
식 중, R1은 -O-C(O) 알킬, -O-C(O) 아릴 또는 -O-C(O) 시클로알킬이다.

Description

Ｔ-부틸 탁산 유도체의 효소적 분할 {Enzymatic Resolution of T-butyl Taxane Derivatives}
<관련 출원>
본 출원은 2001년 8월 21일자 미국 가출원 제60/313,757호의 이익을 청구한다.
파클리탁셀은 태평양 주목 (Pacific yew tree), 웨스턴 주목 (Taxus brevifolia)으로부터 추출되는 천연 생성물이며 항암제 탁솔 (TAXOL, 등록상표)의 활성 구성성분이다. 이것은 생체내 동물 모델에서 탁월한 항종양 활성을 갖는 것으로 나타났고, 최근 연구는, 튜불린의 비정상적 중합 및 유사분열의 파괴를 포함하는 그의 독특한 작용 방식을 밝혀내었다. 이것은 많은 인간 암에 대하여 임상적으로 사용된다. 이것은 치료학적 및 상업적으로 모두 중요한 항암제이다. 인간의 증식성 질병 치료를 위한 이 제제의 활용성을 확장 및 증가시키기 위한 많은 임상적 시도가 진행중에 있다. 탁솔 (등록상표)의 임상적 연구 결과는 많은 연구자들에 의해 검토되어 왔다. 많은 연구자들의 최근 발행지는 문헌 [Seminars on Oncology 1999,26 (1, Suppl 2)]의 전체 발행물에 포함되어 있다. 다른 예는, 문헌 [Rowinsky et al., TAXOL (등록상표): A Novel Investigational Antimicrotubule Agent, J. Natl. Cancer Instl, 82: pp 1247-1259, 1990], [Rowinsky and Donehower, "The Clinical Pharmacology and Use of Antimicrotubule Agents in Cancer Chemotherapeutics", Pharmac. Ther., 52: 35-84, 1991], [Spencer and Faulds, "Paclitaxel, A Review of its Pharmacodynamic and Pharmacokinetic Properties and Therapeutic Potential in the Treatment of Cancer", Drugs, 48 (5) 794-847, 1994], [K. C. Nicolaou et al., "Chemistry and Biology of TAXOL (등록상표)", Angew. Chem., Int. Ed. Engl., 33: 15-44, 1994], [F. A. Holmes, A. P. Kudelka, J. J. Kavanaugh, M. H. Huber, J. A. Ajani, V. Valero, "Taxane Anticancer Agents Basic Science and Current Status" (Gunda I. Georg, Thomas T. Chen, Iwao Ojima, and Dolotrai M. Vyas, 1995, American Chemical Society, Washington, DC 발행), 31-57], [Susan G. Arbuck and Barbara Blaylock, "TAXOL (등록상표) Science and Applications" (Mathew Suffness, 1995, CRC Press Inc., Boca Raton, Florida 발행), 379-416] 및 이들의 인용 문헌에 기재되어 있다.
또한, 도세탁셀로 지칭되는 파클리탁셀의 반합성 유사체도 우수한 항종양 활성을 갖는 것으로 밝혀졌고, 이것은 상업적으로 입수가능한 항암제 탁소테레 (TAXOTERE, 등록상표)의 활성 성분이다. 본원에 참고로 인용된 문헌 [Biologically Active TAXOL Analogues with Deleted A-Ring Side Chain Substituents andVariable C-2' Configurations, J. Med. Chem., 34, pp 1176-1184 (1991)], [Relationships between the Structure of TAXOL Analogues and Their Antimitotic Activity, J. Med. Chem., 34, pp 992-998 (1991)]을 참조한다. 탁소테레 (등록상표)의 임상적 활성은 문헌 [Jorge E. Cortes and Richard Pazdur, Journal of Clinical Oncology 1995, 13(10), 2643-2655]에 검토되어 있다. 파클리탁셀 및 도세탁셀의 구조는 그 부류에 속하는 분자에 대한 종래의 번호부여 시스템에 따라 하기에 나타내어지며, 또한 이러한 번호부여 시스템을 본원에서 사용한다.
파클리탁셀 (탁솔 (등록상표)): R = Ph; R1= 아세틸
도세탁셀 (탁소테레 (등록상표)): R = t-부톡시; R1= 수소
파클리탁셀이 경구 활성을 갖지 않는다는 충분한 증거는 다음 PCT 특허 출원 제WO 98/53811호의 인용 문헌에서 찾아볼 수 있다 (발명자: 사무엘 브로더, 케네쓰 엘. 및 사미 셀림, 여기에 인용된 참조문헌에 다음과 같이 기재되어 있다: "파클리탁셀은 경구 투여시 매우 미약하게 흡수된다 (1 ％ 미만) (문헌 [Eiseman et al.,Second NCI Workshop on Taxol and Taxus(Sept. 1992)], [Suffness et al.,TAXOLScience and Applications(CRC Press 1995)] 참조). 아이제만 (Eiseman) 등은 파클리탁셀은 경구 투여시 생체이용율이 0 ％라고 보고하였고, 서프니스 (Suffness) 등은 파클리탁셀의 160 mg/kg/일 이하의 경구 투여시 항종양 활성이 입증되지 않았기 때문에 경구 투여하는 것은 불가능할 것이라고 보고하였다. 또한, 경구용 파클리탁셀을 효과적으로 투여할 수 있게 하는 효과적 방법 (즉, 파클리탁셀의 경구 생체이용율을 증가시키는 방법), 또는 항종양 활성을 나타내는 기타 경구용 탁산 또는 도세탁셀과 같은 파클리탁셀 유사체를 효과적으로 투여할 수 있게 하는 효과적 방법은 개발되지 않았다. 이와 같은 이유로, 지금까지 파클리탁셀은 인간 환자에게 경구 투여되지 않았고, 확실히 파클리탁셀 반응성 질병의 진행 또는 치료시에 투여되지 않았다"). 또한, 또다른 보고 (문헌 [J. Terwogt et al., Lancet, July 25th1998, vol. 352, page 285])에는, 쥐과동물 (마우스) 종양 모델 (sc M109)에게 160 mg/kg/주사와 같은 높은 투여량으로 투여하여도 어떤 효능의 징후도 나타나지 않으며 낮은 생체이용율을 나타낸다고 기재되어 있고, 서프니스 등은 더 많은 투여량으로도 심지어 독성 투여량에 도달하여도 효능을 나타내지 않는다고 결론지었다. 또한, 비흉선 마우스 또는 비흉선 래트에 이식된 인간 종양 이종이식물에 경구 투여된 파클리탁셀의 활성을 입증하기 위한 본 발명자들의 시도도 지금까지 성공적이지 않았다.
본 발명은, 본원에 참고로 인용된 동시계류 중의 미국 특허 출원 제09/712,352호에 개시된 경구 활성이 있고 따라서 경구 투여 후 증식성 질병에 대한 유용성이 있는 특히 효과적인 수용성 C-4 탁산 유사체의 라세미 혼합물의 효소적 분할 방법을 제공한다. 본 발명에 속하는 일부 배경 기술을 하기에 나타낸다.
C-4 히드록시기가 변형된 특정 탁산 유도체는 당업계에 기술되어 있다.
미국 특허 제5,808,102호 (Poss et al.) 및 PCT 공개 특허 출원 제WO 94/14787호: C-4 위치가 변형된 탁산 유사체가 기재됨.
문헌 [Gunda I. Georg et al.Tetrahedron Letters, 1994, 35(48) 8931-8934]: C-4 에스테르 유사체의 합성이 기재됨.
문헌 [S. Chen et al.,Journal of Organic Chemistry1994, 59(21), 6156-8]: C-4 시클로프로필 에스테르 유사체의 합성이 기재됨.
미국 특허 제5,840,929호 (Chen, Shu-Hui, November 24, 1998): C4 메톡시 에테르 유도체가 기재됨.
문헌 [Chen, Shu-Hui, First synthesis of C-4 methyl ether paclitaxel analogs and the unexpected reactivity of 4-deacetyl-4-methyl ether baccatin III,Tetrahedron Lett.1996, 37(23), 3935-3938].
문헌 [Chen, Shu-Hui; Wei, Jian-Mei; Long, Byron H.; Fairchild, Craig A.; Carboni, Joan; Mamber, Steven W.; Rose, William C.; Johnston, Kathy; Casazza, Anna M.; et al., Novel C-4 paclitaxel (Taxol) analogs: potent antitumor agents,Boorg. Med. Chem. Lett.1995, 5(22), 2741-6]: 많은 C-4 에스테르 또는 카르보네이트 유사체가 기재됨.
문헌 [Chen, Shu-Hui; Fairchild, Craig; Long, Byron H., Synthesis andBiological Evaluation of Novel C-4 Aziridine-Bearing Paclitaxel (Taxol) Analogs.J. Med. Chem.1995, 38(12), 263-7]: C-4 아지리디닐 카르바메이트 유사체의 제법이 기재됨.
하기 논문에는 C-4 유사체 제법으로서 설명된 반응 또는 변환이 기재되어 있다.
[A new method to modify the C-4 position of 10-deacetylbaccatin III, Uoto, Kouichi; Takenoshita, Haruhiro; Ishiyama, Takashi; Terasawa, Hirofumi; Soga, Tsunehiko,Chem. Pharm. Bull.1997, 45(12), 2093-2095];
[Samaranayake, Gamini; Neidigh, Kurt A.; Kiingston, David G. I. Modified taxols, 8, Deacylation and reacylation of Baccatin III.J. Nat. Prod.1193, 56(6), 884-98];
[Datta, Apurba; Jayasinghe, Lalith R.; Georg, Gunda I., 4-Deacetyltaxol and 10-Acetyl-4-deacetyltaxotere: Synthesis and Biological Evaluation,J. Med. Chem.1994, 37(24), 4258-60].
상기 C-4 유사체 또는 그를 제조하는 방법론의 예에도 불구하고, 경구 활성 C-4 유사체는 입증되지 않았다. 본 발명은 경구 활성이 있는 C-4 유사체의 라세미 혼합물을 분할하는 방법을 제공한다.
하기 참조문헌에는 경구 활성 탁산에 대한 방법 또는 가능한 방법이 기재되어 있다.
문헌 [Terwogt, Jetske M. Meerum; Beijnen, Jos H.; Ten Bokkel Huinink,Wim W.; Rosing, Hilde; Schellens, Jan H. M. Coadministration of cyclosporin enables oral therapy with paclitaxel, Lancet (1998), 352(9124), 285] (조절제의 존재 하에 탁산을 투여하는 방법은 경구 투여 후 혈장 내의 탁산의 양을 증가시킨다고 보고됨);
문헌 [Terwogt, Jetski M. Meerum; Malingre, Mirte M.; Beijnen, Jos H.; Huinink, Wim W. ten Bokkel; Rosing, Hilde; Koopman, Franciska J.; Van Tellingen, Olaf; Swart, Martha; Schellens, Jan H. M. Co-administration of oral cyclosporin A enables oral therapy with paclitaxel, Clin. Cancer Res. (1990), 5(11), 3379-3384];
1997년 8월 7일자로 공개된 PCT 국제 출원 제WO 97/27855호 (Hansel, Steven B., A method of making taxanes orally bioavailable by coadministration with cinchonine);
1998년 12월 3일자로 공개된 PCT 국제 출원 제WO 98/53811호 (Broder, Samuel; Duchin, Kenneth L.; Selim, Sami., Method and compositions for administering taxanes orally to human patients using a cyclosporin to enhance bioavailability) (여기에는 어떠한 항종양 효능 데이타도 기재되어 있지 않지만 혈장 내에 탁산이 존재함으로써 항암 유용성을 나타내는 것으로 추정됨).
임상전 동물 모델에서의 프로드럭 (prodrug)의 경구 활성에 대한 하나 이상의 보고가 선행 기술에 나타나있다 (1996년 12월 11일자로 공개된 유럽 특허 출원 제747385호 (Scola, Paul M.; Kadow, John F.; Vyas, Dolatrai M., Preparation ofpaclitaxel prodrug derivatives)). 경구 효능이 있는 프로드럭의 경구 생체이용율은 개시되지 않았고, 사람에게 사용된 이들 화합물에 대한 다른 보고는 없다.
최근, 마우스의 종양에 대해 경구 활성이 있는 탁산 유사체 (IDN-5109)가 기재된 개요가 개시되었다 (American Association of Cancer Researchers, Philadelphia, 1999). 상기 개요의 참조문헌은 문헌 [Pratesi G. Polizzi D, Totoreto M, Riva A, Bombardelli E, Zunino F: IND5109 a new taxane active after oral administration, Proc Am Assoc Cancer Res 1999 40 Abs 1905, Istituto Nazionale Tumori, 20133 Milan and Indena SpA, 20139, Milan, Italy]이다. 상기 화합물의 구조는 본 발명에 기재된 화합물과 매우 상이하다. 본 발명에 포함된 화합물과 달리 IDN-1509는 14-베타히드록시 박카틴 III으로부터 유도된 것이고 C-4 위치의 히드록시기에 아세테이트가 존재한다.
상기 화합물의 활성에 대한 하기 2개 참조문헌이 전체적으로 도입된다.
문헌 [Nicoletti ML, Rossi C, Monardo C, Stura S, Morazzoni P, Bombardelli E, Valoti G, Giavazzi R.: Antitumor efficacy of the paclitaxel analogue, IDN5109, on human ovarian cacinoma xenografts with different sensitivity to the paclitaxel,Proc Am Assoc Cancer Res1999 40 Abs 1910 [Evals+citations]]; 및
[Polizzi, Donatella; Pratesi, Graziella; Tortoreto, Monica; Supino, Rosanna; Riva, Antonella; Bombardelli, Ezio; Zunino, Franco, A novel taxane with improved tolerability and therapeutic activity in a panel of human tumorxenografts,Cancer Res.1999, 59(5), 1036-1040].
파클리탁셀은 전형적으로 연장된 종양 노출 시간으로부터의 이점을 갖는 고도의 스케쥴 의존성 약물이다. 이것은, 탁산이 암 세포 순환의 단시간 동안에만 발생하는 튜불린의 중합 상태만을 인식하고 그에 결합하기 때문에 파클리탁셀의 작용 기전에 관련된다. 현재 사용되는 정맥내 주입 (1 내지 3 시간)은 용이하게 허용되며 효능이 있고, 연장된 (24 시간 초과) 연속 스케쥴로 일상적으로 사용되는 것을 막는다. 그러나, 경구용 탁산은 이러한 연장된 노출 지속 시간을 달성하는데 용이하고 비용 효율적인 방식을 제공한다. 또한, 최근에는 적절한 (즉, 최대로 허용되는 것을 제외한) 탁솔 (등록상표)의 투여량으로 반복적으로 주당 1회 투여함으로써 임상적 유용성이 입증되었고, 이러한 연장된 요법에 있어 경구용 탁산이 이상적일 것이다. 또한, 탁산 사용을 위한 다른 의도된 임상적 징후 (예를 들어, 류마티스 관절염, 다발성 경화증)는 경구용 탁산의 유용성에 의한 이점을 갖는다. 경구 투여되는 효과적인 탁산은 현재의 임상적 탁산 사용 형태인 비경구 투여에 대한 매력적인 대안을 제공하며 조사되는 많은 스케쥴 경로로 인한 가능한 치료적 이점을 제공한다.
따라서, 비경구 투여되는 파클리탁셀과 비교할 만한, 양호한 경구 생체이용율 및 양호한 경구 효능 모두를 갖는 고도로 분할된 순수 형태의 탁산을 제공할 필요가 있음이 명백하다.
<발명의 요약>
본 발명은, 부분적으로, 경구 투여 탁산, 예를 들어 탁솔의 제조에서 중간체로서 특히 유용한 것으로 확인된 화합물의 거울상이성질체 혼합물, 바람직하게는 라세미 혼합물을 분할하는 효율적인 방법, 및 따라서 이들 화합물의 입체특이성 제조를 위한 효율적인 방법을 제공한다. 본 발명의 또다른 면은, 분할된 거울상이성질체를 사용하여 인간을 포함한 온혈 동물에게 경구 투여하기에 유용한 탁산을 제조하는 것이다.
구체적으로 본 발명은,
(a) 하기에 나타낸 바와 같이 R1이 t-부틸기에 대해 시스 위치에 있는 하기 화학식 Ia 및 Ib의 거울상이성질체, 또는 R1이 t-부틸기에 대해 트란스 위치에 있는 화학식 IIa 및 IIb의 거울상이성질체를 포함하는 혼합물을, 상기 혼합물을 입체선택성 가수분해시키는 것을 촉매하는 카르복실 에스테르 가수분해 효소 또는 상기 카르복실 에스테르 가수분해 효소를 제공하는 미생물과 접촉시켜 하나의 화합물의 R1은 -O-C(O) 알킬, -O-C(O) 아릴 또는 -O-C(O) 시클로알킬이고, 다른 하나의 화합물의 R1은 히드록시인 2종의 화합물의 혼합물을 형성하는 단계, 및
(b) 상기 화합물 중 하나 또는 모두를 회수하는 단계
를 포함하는, 상기 화학식 Ia 및 Ib의 화합물, 또는 화학식 IIa 및 IIb의 화합물의 거울상이성질체를 포함하는 혼합물의 분할 방법을 제공한다.
식 중, R1은 -O-C(O) 알킬, -O-C(O) 아릴 또는 -O-C(O) 시클로알킬이다.
본 발명은 탁산 유도체의 효소적 분할 및 상기 탁산 유도체로부터 경구 활성 항종양성 화합물을 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 방법을 하기에 더 설명한다.
시스 거울상이성질체
하기 시스 거울상이성질체 쌍, 즉 R1이 t-부틸기에 대해 시스 위치에 있는 화학식 Ia 및 Ib의 거울상이성질체는 본 발명의 효소적 방법으로 분리할 수 있다.
<화학식 Ia>
<화학식 Ib>
본 발명의 방법에 따라 상기 기재한 바와 같이 시스 거울상이성질체 혼합물을 분할하는 것이 바람직하다.
트란스 거울상이성질체
하기 트란스 거울상이성질체 쌍, 즉 R1이 t-부틸기에 대해 트란스 위치에 있는 화학식 IIa 및 IIb의 거울상이성질체는 본 발명의 효소적 방법으로 분리할 수 있다.
<화학식 IIa>
<화학식 IIb>
거울상이성질체 혼합물을 분할하는 바람직한 방법
바람직하게는, 화학식 Ia 및 Ib의 화합물, 또는 화학식 IIa 및 IIb의 화합물의 거울상이성질체 혼합물을 포함하는 혼합물을 카르복실 에스테르 가수분해 효소, 바람직하게는 미생물로부터의 카르복실 에스테르 가수분해 효소의 존재 하에 입체선택성 가수분해시켜 분할한다.
이렇게 제조된 화합물 쌍은 비거울상이성질체이고, 이어서 이를 분리하여 광학적으로 활성인, 바람직하게는 광학적으로 순수한 화합물을 수득할 수 있다. 광학적 순도는 99 ％, 특히 99.5 ％ 초과인 것이 바람직하다.
또한 본 발명은, 본 발명의 방법에 의해 제조될 수 있는 실질적으로 다른 이성질체를 함유하지 않는 혼합물의 화합물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 방법에 의해 수득된 중간체 화합물을 사용하는 선택성탁산 화합물의 제조 방법에 관한 것이다.
정의
본원에 사용된 용어 "입체선택성 전환"은 하나의 거울상이성질체에 비해 다른 하나의 거울상이성질체에 대해 우세한 반응, 즉, 비대칭적, 광학활성 반응을 의미한다. 마찬가지로, 용어 "입체선택성 가수분해"는 하나의 거울상이성질체에 비해 다른 하나의 거울상이성질체에 대해 우세한 가수분해를 의미한다.
거울상이성질체 화합물에 대하여 본원에 사용된 용어 "혼합물"은 동일한 양의 거울상이성질체 (라세미) 또는 동일하지 않은 양의 거울상이성질체를 포함하는 혼합물을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "분할"은 부분적 분할 뿐만 아니라 완전한 분할을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "비거울상이성질체 형태"는 원래의 거울상이성질체 쌍 중 하나인 화합물의 구조를 의미하며, 여기서 1개 이상의 기가 변형되어 상기 화합물은 더이상 원래의 거울상이성질체 쌍 중 다른 하나의 화합물과 거울상이 아니다.
본원에 사용된 용어 "효소적 공정" 또는 "효소적 방법"은 효소 또는 미생물을 사용하는 본 발명의 공정 또는 방법을 의미한다.
본원에서 단독으로 또는 또다른 기의 부분으로서 사용된 용어 "알킬", "알칸" 또는 "알크"는 바람직하게는 직쇄 및 분지쇄 모두를 의미하며, 주쇄 내 탄소수 1 내지 15, 바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 임의로 치환된 탄화수소, 예를 들어 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, t-부틸, 이소부틸, 펜틸, 헥실, 이소헥실, 헵틸, 4,4-디메틸펜틸, 옥틸, 2,2,4-트리메틸펜틸, 노닐, 데실, 운데실, 도데실, 이들의 각종 분지쇄 이성질체 등을 의미한다. 치환체의 예는, 할로 (특히 클로로), 트리할로메틸, 알콕시 (예를 들어, 2개의 알콕시 치환체는 아세틸을 형성함), 아릴, 예를 들어 비치환된 아릴, 알킬-아릴 또는 할로아릴, 시클로알킬, 예를 들어 비치환된 시클로알킬 또는 알킬-시클로알킬, 히드록시 또는 보호된 히드록시기, 카르복실, 알킬옥시카르보닐, 알킬아미노, 알킬카르보닐아미노, 아미노아릴카르보닐아미노, 니트로, 시아노, 티올 및 알킬티오로부터 선택된 1개 이상의 기를 포함할 수 있다. 특히 바람직한 알킬 치환체는 히드록실기이다.
본원에서 단독으로 또는 또다른 기의 부분으로서 사용된 용어 "시클로알킬"은 고리 탄소수 3 내지 12, 바람직하게는 고리 탄소수 3 내지 8의 1개 내지 3개의 고리를 함유하는 임의로 치환된 포화 시클릭 탄화수소기를 의미하며, 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 시클로헵틸, 시클로옥틸, 시클로데실, 시클로도데실 및 아다만틸을 포함한다. 치환체의 예는 1개 이상의 상기 알킬기, 또는 상기 알킬 치환체로서 기재된 1개 이상의 기를 포함한다.
본원에 사용된 용어 "아릴"은 바람직하게는 고리 부분 탄소수 6 내지 12의 모노시클릭 또는 비시클릭 치환된 방향족기, 예를 들어 비치환되거나, 알킬, 할로알킬, 시클로알킬알킬, 할로겐, 알콕시, 할로알콕시, 히드록시, 아릴 등의 치환체로 치환된 페닐, 비페닐, 나프틸을 의미한다.
본원에 사용된 용어 "히드록시 보호기"는 유리 히드록시기를 보호할 수 있는 기를 의미하며, 상기 히드록시기는 보호 반응 후에 분자의 잔여기를 방해하지 않으면서 제거될 수 있다. 히드록시기에 대한 각종 보호기 및 이들의 합성법은 예를 들어 본원에 참고로 인용된 문헌 ["Protective Groups in Organic Synthesis", T. W. Greene, John Wiley and Sons, 1981] 또는 [Fiser & Fiser]에서 찾아볼 수 있다. 히드록시 보호기의 예는, 메톡시메틸, 1-에톡시에틸, 벤질옥시메틸, (β-트리메틸실릴에톡시) 메틸, 테트라히드로피라닐, 2,2,2-트리클로로에톡시-카르보닐, t-부틸(디페닐)실릴, 트리알킬실릴, 트리클로로메톡시카르보닐 및 2,2,2-트리클로로에톡시메틸을 포함한다.
출발 물질
화학식 Ia 및 Ib의 화합물을 포함하는 출발 물질의 혼합물은 당업자에게 공지된 방법, 예를 들어 본원에 참고로 인용된 유럽 특허 출원 제400,971호에 기재된 방법으로 제조할 수 있다. 예를 들어, 화학식 Ia 및 Ib의 시스-β-락탐 화합물의 라세미 혼합물은, 화학식 t-부틸-CHO의 알데히드를 반응시켜 화학식 t-부틸-CH=N-의 이민을 형성함으로써 제조할 수 있다.
그 후, 이렇게 제조된 이민을 하기 화학식의 아실 클로라이드, 예를 들어 아세톡시 아세틸 클로라이드와 반응시켜 화학식 Ia 및 Ib의 시스-β-락탐 화합물의 라세미 혼합물을 제조할 수 있다. 이 반응은 트리에틸아민과 같은 염기의 존재 하에 메틸렌 클로라이드와 같은 용매 중에서, 예를 들어 -20 ℃의 온도에서, 그 후 25 ℃로 가온하며 수행할 수 있다.
식 중, R1은 상기에 정의한 바와 같다.
상이한 락탐 출발 물질이 요구되는 경우에는, 상기 반응 후, 형성된 락탐을 변형시킬 수 있다.
라세미 혼합물 외의 출발 물질은, 예를 들어 화학식 Ia 또는 Ib의 화합물 중 하나를 상기 화합물의 라세미 혼합물에 첨가함으로써 제조할 수 있다.
예를 들어, 출발 혼합물은 화학식 Ia 및 Ib의 화합물의 부분입체이성질체를 함유할 수 있으나, 본 발명의 효소적 분할 방법을 수행하기에 앞서 이러한 화합물을 분리하는 것이 바람직하다.
효소 및 미생물
본 발명의 방법에 사용되는 효소 또는 미생물은 본원에 기재된 바와 같은 입체선택성 전환을 촉매할 수 있는 임의의 효소 또는 미생물일 수 있다. 발생원 또는 순도에 관계 없이 에스테라제, 리파제, 아미다제 및 아실라제와 같은 각종 효소는, 예를 들어 동물 또는 식물 효소 또는 이들의 혼합물, 미생물 세포, 분쇄된 세포, 세포 추출물 형태 또는 합성원 형태일 수 있다.
미생물을 사용하는 경우, 본 발명의 방법은 본원에 기재된 바와 같은 입체선택성 전환을 촉매할 수 있는 임의의 미생물 세포 물질을 사용하여 수행할 수 있다. 세포는 무손상 습윤 세포 또는 건조 세포, 예를 들어 동결건조, 분무건조 또는 가열건조된 세포 형태로 사용할 수 있다. 또한, 세포는 처리된 세포 물질, 예를 들어 파열된 세포 또는 세포 추출물 형태로 사용할 수 있다. 세포 또는 세포 물질은 세포 또는 세포 추출물일 수 있다. 세포 또는 세포 물질은 유리 상태로, 또는 예를 들어 물리적 흡착 또는 포착에 의해 지지체 상에 고정시켜 사용할 수 있다.
촉매 효소 공급원으로서 적합한 미생물 속 (屬)의 예는 무코르 (Mucor), 에세리히아 (Escherichia), 포도구균 (Staphylococcus), 아그로박테리움 (Agrobacterium), 아시네토박터 (Acinetobacter), 리조푸스 (Rhizopus), 아스페르길루스 (Aspergillus), 노카르디아 (Nocardia), 스트렙토미세스 (Streptomyces), 트리코델마 (Trichoderma), 칸디다 (Candida), 로도토룰라 (Rhodotorula), 토룰롭시스 (Torulopsis), 프로테우스 (Proteus), 바실리우스 (Bacillus), 알칼리게네스 (Alcaligenes), 슈도모나스 (Pseudomonas), 로도코커스 (Rhodococcus), 브레비박테리움 (Brevibacterium), 지오트리쿰 (Geotrichum), 엔테로박터 (Enterobacter), 크로모박테리움 (Chromobacterium), 아트로박터 (Arthrobacter), 미크로박테리움 (Microbacterium), 미코박테리움 (Mycobacterium), 사카로미세스 (Saccharomyces), 페니실륨 (Penicillium), 메타노박테리움(Methanobacterium), 보트리티스 (Botrytis), 체토미움 (Chaetomium), 오피오볼루스 (Ophiobolus), 클라도스포륨 (Cladosporium) 등을 포함한다. 또한, 유전 공학 숙주 세포의 사용을 고려한다.
본 발명의 방법에 사용하기 적합한 구체적 미생물은 크로모박테리움 비스코슘 (Chromobacterium viscosum), 녹농균 (Pseudomonas aeruginosa), 예를 들어 ATCC 25619, 슈도모나스 플루오레센스 (Pseudomonas fluorescens), 슈도모나스 푸티다 (Pseudomonas putida), 예를 들어 ATCC 31303, 슈도모나스 오발리스 (Pseudomonas ovalis), 대장균 (Escherichia coli), 황색 포도구균 (Staphylococcus aureas), 알칼리대변균 (Alcaligenes faecalis), 스트렙토미세스 그리세우스 (Streptomyces griseus), 슈도모나스 세파시아 (Pseudomonas cepacia), 칸디다 루고사 (Candida rugosa), 예를 들어 ATCC 14830, 지오트리쿰 캔디듐 (Geotrichum candidum), 예를 들어 ATCC 32345, 스트렙토미세스 클라불리게루스 (Streptomyces clavuligerus), 노카르디아 에리트로폴리스 (Nocardia erythropolis), 노카르디아 아스테라이데스 (Nocardia asteraides), 미코박테리움 플레이 (Mycobacterium phlei), 아그로박테리움 라디오박터 (Agrobacterium radiobacter), 아스페르길루스 니게르 (Aspergillus niger), 리조푸스 오리재 (Rhizopus oryzae) 등을 포함한다. 본 발명의 방법의 수행시 둘 이상 뿐만 아니라 단일 종의 미생물을 사용할 수 있다. 본원에 사용된 용어 "ATCC"는 아메리칸 타입 컬쳐 콜렉션 (American Type Culture Collection, 미국 20852 메릴랜드주 록빌 파크로운 드라이브 12301 소재, 미생물 기탁기관)의 등록번호를 의미한다.
본 발명의 분할 방법은 사용된 미생물(들)의 성장 후에, 또는 그와 동시에 수행되며, 후자의 경우 동일계 발효 및 분할에 의해 수행된다. 미생물 성장은 예를 들어 영양원, 예를 들면 탄소 및 질소 공급원 및 미량 원소를 함유하는 적절한 매질을 사용하여 당업자에 의해 달성될 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 사용하기 적합한 상업적으로 입수가능한 효소는, 리파제, 예를 들어 아마노 (Amano) PS-30 (슈도모나스 세파시아), 아마노 GC-20 (지오트리쿰 캔디듐), 아마노 APF (아스페르킬루스 니게르), 아마노 AK (슈도모나스 에스피. (Pseudomonas sp.)), 슈도모나스 플루오레센스 리파제 (바이오카탈리스트사(Biocatalyst Ltd.)), 아마노 리파제 P-30 (슈도모나스 에스피.), 아마노 P (슈도모나스 플루오레센스), 아마노 AY-30 (칸디다 실린드라세아 (Candida cylindracea)), 아마노 N (리조푸스 니베우스 (Rhizopus niveus)), 아마노 R (페니실륨 에스피.(Penicillium sp.)), 아마노 FAP (리조푸스 오리재), 아마노 AP-12 (아스페르킬루스 니게르), 아마노 MAP (무코르 메이헤이 (Mucor meihei)), 아마노 GC-4 (지오트리쿰 캔디듐), 시그마 (Sigma) L-0382 및 L-3126 (돼지 췌장효소), 시그마 L-3001 (윗졈 (Wheat germ)), 시그마 L-1754 (칸디다 실린드라세아), 시그마 L-0763 (크로모박테리움 비스코슘) 및 아마노 K-30 (아스페르킬루스 니게르)를 포함한다. 또한, 동물 조직에서 유래된 효소의 예는, 돼지 간으로부터의 에스테라제, 돼지 췌장 리파제 (Porcine Pancratic Lipase) (시그마)와 같은 췌장효소로부터의 ∝-키모트립신 및 판크레틴 (pancretin)을 포함한다. 본 발명의 방법의 수행시 둘 이상 뿐만 아니라 단일 종의 미생물을 사용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시양태를 하기 반응식에서 더 설명한다. 그러나, 명확하게 하기 위해, 이들 반응식은 특정 시스 거울상이성질체 혼합물의 분할을 나타내며, 기재된 실시양태는 또한 본 발명의 다른 거울상이성질체 혼합물의 분할에도 적용된다는 것을 이해하여야 한다.
<실시예 1>
슈도모나스 세파시아로부터의 고정 리파제 PS-30에 의한 라세미 시스-3-4-t-부틸-3-아세틸옥시아지티딘-2-온의 분할
10 mM 인산칼륨 완충액 3 L, 라세미 시스-3-4-t-부틸-3-아세틸옥시아지티딘-2-온 90 g 및 슈도모나스 세파시아로부터의 고정 리파제 PS-30 45 g을 함유하는 반응 혼합물을 제조하였다. 150 rpm으로 교반하며 40 ℃에서 반응을 수행하였다. 25 ％ NaOH 용액으로 반응 혼합물의 pH를 7.0으로 유지시켰다. 반응 4 시간 후 목적한 키랄 아세테이트 49 ％를 수득하였고 (이론적 최대 수율 50 ％) 거울상이성질체 과량 순도는 99 ％ 초과였다.
<실시예 2>
푸사리움 에스피. ( Fusarium Sp. )로부터의 고정 펜 (Pen) V 아미다제에 의한 라세미 시스-3-4-t-부틸-3-아세틸옥시아지티딘-2-온의 분할
10 mM 인산칼륨 완충액 20 mL, 라세미 시스-3-4-t-부틸-3-아세틸옥시아지티딘-2-온 100 mg 및 푸사리움 에스피.로부터의 고정 펜 V 아미다제 25 mg을 함유하는 반응 혼합물을 제조하였다. 150 rpm으로 교반하며 40 ℃에서 반응을 수행하였다. 0.1 N NaOH 용액으로 반응 혼합물의 pH를 7.0으로 유지시켰다. 반응 3 시간 후 목적한 키랄 아세테이트 36 ％를 수득하였고 (이론적 최대 수율 50 ％) 거울상이성질체 과량 순도는 90 ％ 초과였다.
<실시예 3>
슈도모나스 세파시아로부터의 고정 리파제 PS-30 및 푸사리움 에스피.로부터의 고정 펜 V 아미다제에 의한 라세미 시스-3-4-t-부틸-3-프로피오닐옥시아지티딘-2-온의 분할
10 mM 인산칼륨 완충액 20 mL, 라세미 시스-3-4-t-부틸-3-프로피오닐옥시아지티딘-2-온 100 mg 및 슈도모나스 세파시아로부터의 고정 리파제 PS-30 50 mg을 함유하는 반응 혼합물을 제조하였다. 150 rpm으로 교반하며 40 ℃에서 반응을 수행하였다. 0.1 N NaOH로 반응 혼합물의 pH를 7.0으로 유지시켰다. 반응 18 시간 후 목적한 키랄 프로피오네이트 48 ％를 수득하였고 (이론적 최대 수율 50 ％) 거울상이성질체 과량 순도는 99 ％ 초과였다.
10 mM 인산칼륨 완충액 20 mL, 라세미 시스-3-4-t-부틸-3-프로피오닐옥시아지티딘-2-온 100 mg 및 푸사리움 에스피.로부터의 고정 펜 V 아미다제 25 mg을 함유하는 반응 혼합물을 제조하였다. 150 rpm으로 교반하며 40 ℃에서 반응을 수행하였다. 0.1 N NaOH로 반응 혼합물의 pH를 7.0으로 유지시켰다. 반응 20 분 후 목적한 키랄 프로피오네이트 25 ％를 수득하였고 (이론적 최대 수율 50 ％) 거울상이성질체 과량 순도는 98 ％ 초과였다.
<실시예 4>
슈도모나스 세파시아로부터의 고정 리파제 PS-30에 의한 라세미 시스-3-4-t-부틸-3-헥사노일옥시아지티딘-2-온의 분할
10 mM 인산칼륨 완충액 20 mL, 라세미 시스-3-4-t-부틸-3-헥사노일옥시아지티딘-2-온 100 mg 및 슈도모나스 세파시아로부터의 고정 리파제 PS-30 50 mg을 함유하는 반응 혼합물을 제조하였다. 150 rpm으로 교반하며 40 ℃에서 반응을 수행하였다. 0.1 N NaOH로 반응 혼합물의 pH를 7.0으로 유지시켰다. 반응 30 분 후 목적한 키랄 헥사노일 48 ％를 수득하였고 (이론적 최대 수율 50 ％) 거울상이성질체 과량 순도는 99 ％ 초과였다.
<실시예 5>
푸사리움 에스피.로부터의 펜 (Pen) V 아미다제에 의한 라세미 시스-3-4-t-부틸-3-페닐아세틸옥시아지티딘-2-온의 분할
10 mM 인산칼륨 완충액 20 mL, 라세미 시스-3-4-t-부틸-3-페닐아세틸옥시아지티딘-2-온 100 mg 및 푸사리움 에스피.로부터의 고정 펜 V 아미다제 25 mg을 함유하는 반응 혼합물을 제조하였다. 150 rpm으로 교반하며 40 ℃에서 반응을 수행하였다. 0.1 N NaOH로 반응 혼합물의 pH를 7.0으로 유지시켰다. 반응 18 시간 후 목적한 키랄 아세테이트 25 ％를 수득하였고 (이론적 최대 수율 50 ％) 거울상이성질체 과량 순도는 99 ％ 초과였다.
본원에 기재된 광학 활성 거울상이성질체를 사용하여 하기 화학식 III의 항종양성 화합물 또는 그의 제약학적으로 허용되는 염을 제조할 수 있다.
식 중,
R1은 상기에 정의한 바와 같고,
R2는 CH3C(O)O-이다.
특히 바람직한 화합물은 R1이 O-C(O)-tert-부틸인 화합물이다.
화학식 III의 화합물은 비정상적 세포 증식에 대하여 상당한 억제 효과를 나타내고, 비정상적 세포 증식과 관련된 병리학적 질환이 있는 환자를 치료할 수 있는 치료학적 특성을 갖는다. 또한, 이들 화합물은 상당한 경구 생체이용율을 갖고, 따라서 경구 투여된 후 이들의 긍정적 치료 효과가 유도될 수 있다.
화학식 III의 화합물은 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같은 방법으로 제조할 수 있다. 구체적으로 기재하지는 않았으나 화학식 III의 범위 내의 화합물을 제조하기 위해 이 방법에 대한 변형이 용이하게 채택될 수 있다.
바람직한 화합물을 제조할 수 있는 하나의 방법은, 하기 반응식 1에 나타낸 일반적 방법이다. 반응식의 단계 (a)에서, 상기한 화학식 Ia, Ib, IIa 또는 IIb의 거울상 이성질체를 하기 화학식 IV의 화합물 (박카틴 III 유도체)과 반응시킨다.
반응식 1의 단계 (a)에서, (C) 13-탄소 상의 히드록시기를 금속 알콕시드로 전환시킨 후에 커플링하는 것이 유리하다. 목적한 금속 알콕시드는 화학식 IV의 화합물을 금속 강염기, 예를 들어 리튬 디이소프로필아미드, C1-6 알킬리튬, 리튬 또는 나트륨 또는 칼륨 비스(트리메틸실릴)아미드, 페닐리튬, 수소화나트륨, 수소화칼륨, 수소화리튬 등의 염기와 반응시킴으로써 제조할 수 있다. 예를 들어, 리튬 알콕시드가 요구되는 경우, 화학식 IV의 화합물을 불활성 용매, 예를 들어 테트라히드로푸란 중에서 n-부틸리튬과 반응시킬 수 있다. 홀튼 (Holton)의 방법에 의한 적합한 화학식 Ia, Ib, IIa 또는 IIb의 화합물과 치환된 박카틴 결합의 예는, 각각 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제5,175,315호, 동 제5,466,834호, 동 제5,229,526호, 동 제5,274,124호, 동 제5,243,045호, 동 제5,227,400호, 동 제5,336,785호, 동 제5,254,580호 및 동 제5,294,637호, 또는 유럽 특허 제0 590 267 A2호를 참조한다.
본원에 사용되는 바와 같이, R3및 R4는 화학식 V에 나타낸 바와 같은 통상의 히드록시 보호기이며, 이는 앞서 논의되었다. 통상의 히드록시 보호기는 히드록시 관능성을 차단 또는 보호하는데 사용될 수 있는 잔기이고, 당업자에게 공지되어 있다. 바람직하게는, 상기 기는 분자의 나머지 부분을 유의하게 파괴하지 않는 방법에 의해 제거될 수 있다. 이러한 용이하게 제거가능한 히드록시 보호기의 예는, 클로로아세틸, 메톡시메틸, 1-메틸-1-메톡시에틸, 테트라히드로피라닐, 테트라히드로티오피라닐, 디알킬실릴에테르, 예를 들어 디메틸실릴 에테르, 및 트리알킬실릴 에테르, 예를 들어 트리메틸실릴 에테르, 트리에틸실릴 에테르, 및 t-부틸디메틸실릴 에테르, 디알킬 알콕시 실릴 에테르, 예를 들어 디이소프로필 메톡시 실릴 에테르, 2,2,2-트리클로로에틸옥시메틸, 2,2,2-트리클로로에틸옥시카르보닐 (또는 간단히 트리클로로에틸옥시카르보닐), 벤질옥시카르보닐 등을 포함한다. 사용가능한 다른 적합한 히드록시 보호기는 그리네 (T. W. Greene)의 이전 문헌 뿐만 아니라 문헌 ["Protecting Groups in Organic Synthesis", Chapter 2, Third Ed., Theodora W. Greene and Peter G. M. Wuts (1999, John Wiley & Sons, New York)] (본원에 참고로 인용됨)에서 찾아볼 수 있다. 문헌에서 흔히 사용되어 왔던 화학식 IV의 화합물에 대한 보호기는 트리알킬실릴이다. R3에 대한 가장 바람직한 기는 1-메틸-1-메톡시에틸 (MOP), 트리알킬 실릴 에테르 또는 디알킬 실릴 에테르, 예를 들어 디이소프로필메톡시 실릴 에테르를 포함한다.
R4에 대한 가장 바람직한 기는 디알킬 알콕시 실릴 에테르, 예를 들어 디이소프로필 메톡시 실릴 에테르이나, 또한 트리알킬 실릴 에테르 또는 벤질 카르보네이트와 같은 카르보네이트도 바람직하다. 단계 (b)에서, 보호기 R3또는 R4, 또는 이들 모두는 화학식 V의 화합물로부터 제거된다. R3또는 R4가 실릴 기재 보호기인 경우, THF 용매 중의 트리에틸아민 트리히드로플루오라이드에 의해 제거된다. 또한 다른 플루오르화물 공급원이 사용될 수 있다. 예를 들어, 테트라부틸 암모늄 플루오라이드, 피리디늄 히드로플루오라이드, 플루오르화칼륨 또는 플루오르화세슘을 사용할 수 있다. 플루오르화칼륨을 18-크라운-6 등의 착화제와 배합하여 사용하여 탈실릴화를 보조할 수 있다. 전형적으로, 아세토니트릴과 같은 용매는 이러한 조건 하에 사용된다. 다른 조건, 예를 들어 온화한 수성 염산 또는 트리플루오로아세트산 및 아세토니트릴 또는 THF와 같은 공용매가 실릴기의 탈보호를 위해 유용할 수 있다. 또한, 동일한 산성 조건을 사용하여 1-메틸-1-메톡시에틸 (MOP) 보호기를 제거할 수 있다.
실제로 사용되는 조건은 R3또는 R4에 대하여 사용되는 보호기에 따라 달라질 것이다. 예를 들어, 바람직한 하나의 방법은 R3에 대하여 MOP기를 사용하고 R4에 대하여 디이소프로필 메톡시 실릴 에테르를 사용할 수 있다. 이 경우에는, 단계 (b)에서 수성 염산 및 유기 용매를 사용하여 온화한 산성 후처리를 수행한다. 생성된 2' 탈보호된 화합물을 단계 (c)에서 THF 용매 중의 플루오르화 공급원, 예를 들어 트리에틸아민 트리히드로플루오라이드에 노출시키고 크로마토그래피 또는 결정 정제 후에 화합물 III을 수득한다.

Claims (14)

  1. (a) R1이 t-부틸기에 대해 시스 위치에 있는 하기 화학식 Ia 및 Ib의 거울상이성질체, 또는 R1이 t-부틸기에 대해 트란스 위치에 있는 화학식 IIa 및 IIb의 거울상이성질체를 포함하는 혼합물을, 상기 혼합물을 입체선택성 가수분해시키는 것을 촉매하는 카르복실 에스테르 가수분해 효소와 접촉시켜 하나의 화합물의 R1은 -O-C(O) 알킬, -O-C(O) 아릴 또는 -O-C(O) 시클로알킬이고, 다른 하나의 화합물의 R1은 히드록시인 2종의 화합물의 혼합물을 형성하는 단계, 및
    (b) 상기 화합물 중 하나 또는 모두를 회수하는 단계
    를 포함하는, 상기 화학식 Ia 및 Ib의 화합물, 또는 화학식 IIa 및 IIb의 화합물의 거울상이성질체를 포함하는 혼합물의 분할 방법.
    <화학식 Ia>
    <화학식 Ib>
    <화학식 IIa>
    <화학식 IIb>
    식 중, R1은 -O-C(O) 알킬, -O-C(O) 아릴 또는 -O-C(O) 시클로알킬이다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 혼합물을 물 및(또는) 유기 알콜의 존재 하에 분할하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, R1이 -O-C(O) 알킬인 방법.
  4. 제3항에 있어서, 단계 (a)에서 제조된 화합물이 하기 구조를 갖는 것인 방법.
  5. 제3항에 있어서, 단계 (a)에서 제조된 화합물이 하기 구조를 갖는 것인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 카르복실 에스테르 가수분해 효소가 미생물로부터 얻어진 것인 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 효소가 에스테라제, 리파제, 아미다제 및 아실라제로구성된 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 효소가 리파제인 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 효소가 슈도모나스 에스피. (Pseudomonas sp.)로부터의 리파제 PS-30, 슈도모나스 세파시아 (Pseudomonas cepacia)로부터의 리파제 P-30, 지오트리쿰 캔디듐 (Geotrichum candidum)으로부터의 리파제 GC-20, 리조푸스 니베우스 (Rhizopus niveus)로부터의 리파제 N, 아스페르길루스 니게르 (Aspergillus niger)로부터의 리파제 APF, 칸디다 에스피. (Candida sp.)로부터의 리파제 AY-30, 슈도모나스 에스피.로부터의 리파제 AK, 슈도모나스 플루오레센스 (Pseudomonas fluorescens) 및 돼지 췌장 리파제로 구성된 군으로부터 선택된 리파지인 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 효소가 지지체 상에 고정된 것인 방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 효소가 아미다제인 방법.
  12. 제6항에 있어서, 상기 효소가 푸사리움 에스피. (Fusarium sp.)로부터 얻은 펜 (Pen) V 아미다제인 방법.
  13. 화학식 Ia, Ib, IIa 및 IIb로부터 선택된 화합물을 화학식 IV의 화합물과 반응시키고, R4기를 제거하여 하기 화학식 III의 화합물을 형성하는 것을 포함하는, 화학식 III의 화합물의 제조 방법.
    <화학식 Ia>
    <화학식 Ib>
    <화학식 IIa>
    <화학식 IIb>
    <화학식 III>
    <화학식 IV>
    식 중,
    R1은 -O-C(O) 알킬, -O-C(O) 아릴 또는 -O-C(O) 시클로알킬이고,
    R2는 CH3C(O)O-이며,
    R4는 보호기이다.
  14. 제13항에 있어서, 화학식 IV의 화합물을 금속 강염기와 반응시켜 C-13 히드록시기를 금속 알콕시드로 전환시키는 것을 더 포함하는 방법.
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