NO306304B1

NO306304B1 - Uretan-beskyttede aminosyre-N-karboksyanhydrider

Info

Publication number: NO306304B1
Application number: NO894503A
Authority: NO
Inventors: William D Fuller; Michael Phillip Cohen; Fred R Naider; Murray Goodman
Original assignee: Bioresearch Inc
Priority date: 1988-03-11
Filing date: 1989-11-10
Publication date: 1999-10-18
Also published as: HUT52488A; NO894503L; RU2007396C1; DE68916722T2; WO1989008643A1; CN1022412C; IE65149B1; DD280322A5; JP2875834B2; US4946942A; EP0357750B1; NO894503D0; HU205091B; CA1321280C; DE68916722D1; EP0357750A1; JPH02503923A; PT89961A; FI895382A0; EP0357750A4

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en ny klasse av N-beskyttede aminosyre N-karboksy anhydrider og tiokarboksy anhydrider, nemlig N-uretan beskyttede aminosyre N-karboksy anhydrider og N-uretan beskyttede N-tiokarboksy anhydrider, som angitt krav 1, samt deres anvendelse ved fremstilling av peptider, polypeptider og proteiner.

Klassisk er polypeptider med en definert sejkvens blitt fremstilt ved ekstreme laboratorie-teknikker hvor inter-mediatene er blitt isolert etter addisjon av hver aminos-yregruppe. Dette har komplisert syntesen og gjort fremstillingen av lang-kjedede polypeptider og proteiner nær sagt umulig på grunn, av lave utbytter, racemisering og/eller andre side-reaksjoner. I 1963 foreslo Merrifield (J.Am.-Chem.Soc, 85, 2149) og Letsinger og Kornet (J-Am-Chem.-Soc. , 85, 2045) bruk av uløselige polymere bærere for de voksende peptid-kjedene., Denne prosessen, vanligvis referert til som fastfase peptidsyntese, tillot "rensing" av den voksende peptid-kjeden, uten isolering av inter-mediatet. Til nå har de bredt aksepterte metodene for både klassisk (væskefase) og fast fase polypeptid syntese medført bruk av en koblings- eller aktiverings-reagens for å reagere en karboksylgruppe på en ellers N-beskyttet aminosyre å gi en karboksyl-aktivert N-beskyttet aminosyre. Disse aktiverte forbindelsene ble deretter brukt på forskjellige måter for å fremme dannelsen av peptid-bindinger. Aktiverte beskyttede aminosyrer blir f.eks. direkte reagert med den frie aminogruppen til en aminosyre, aminosyre-ester eller aminosyre-amid for å danne peptid-bindingen. Dette har vært den valgte prosedyren for fremstilling av peptider i mange år. Aktiveringstrinnet kan etterfølges av et antall mulige side-reaksjoner. For eksempel når disykloheksyl-karbo-diimid (DCC) er det aktiverende reagenset, kan det aktive molekylet "reorganiseres" til en ikke-aktiv N-acyl urea.

Andre ulemper med karbodiimid-prosedyren er dannelsen av uløselig urea. Dette er spesielt brysomt i fast-fase-synteser og er ikke akseptabelt i fast-fase strømnings-systemer. Ureaen medfører også store renseproblemer i løsnings-fase-reaksjoner.

Forskere har løst noen av problemene i forbindelse med in situ aktivering ved først å reagere en DCC-aktivert N-beskyttet aminosyre med en alkohol eller en fenol (som f.eks. p-nitrofenol, pentaklor-fenol, N-hydroksy-succinimid etc.) og danne en "aktivert ester" som kan isoleres og renses og deretter kobles med det frie aminet på neste aminosyre. Denne tilnærmelsen er allikevel ikke uten ulemper fordi frigjort alkohol eller fenyl kan delta i eller fremme andre side-reaksjoner, og kobling av aktive estere synes å være treg og trenge lange reaksjonstider.

En annen vanlig prosedyre er å danne et "symmetrisk anhydrid" ved å la to ekvivalenter av N-beskyttede aminosyrer reagere med en ekvivalent med DCC, å filtrere det dannede DCU og la det "symmetriske anhydridet" koble seg med den frie aminogruppen på den neste aminosyren. Denne prosedyren har urea-problemet i tillegg til at den krever bruk av dobbelt så mye av en kostbar N-beskyttet aminosyre.

Enkelte forskere har i den senere tid begynt å bruke karbo-diimider som danner løselig urea etter kobling, med disse er fremdeles avhengig av reorganisering til N-acyl ureaer.

Forskjellige typer N-beskyttende grupper har vært foreslått for bruk i peptid-synteser, men den mest aksepterte klassen av N-beskyttende grupper er uretaner. Uretan er vidt kjent for å gi en høy grad av beskyttelse, minimalisere racemisering, og er enkel å fremstille og lagrings-stabil. Det kan fremstilles uretan-beskyttende grupper som er labile overfor svake syrer (f.eks. t-butyloksy-karbonyl), sterke syrer (f.eks. benzyloksy-karbonyl), ekstremt svake syrer

(f.eks. 2(p-bifenylyl)- isopropyloksy-karbonyl) , vannfri base (f.eks. 9-fluorenyl-metyloksy-karbonyl) osv. Uretan-beskyttede aminosyrer blir vanligvis fremstilt ved reaksjon mellom en alkyl, aryl eller aralkyl-klorformat

(eller andre passende aktiverte formater eller karbonater)

og aminosyren i nærvær av alkalimetall hydroksid eller karbonat i et blandet vandig/organisk løsningsmiddel system (f.eks. Schotten-Baumann betingelser). Etter surgjøring av reaksjonsblandingen blir den uretan-beskyttede aminosyren ekstrahert i et organisk løsningsmiddel som etterlater bi-produktene i vannfasen. Etter krystallisering brukes disse forbindelsene til peptid-binding-dannelse som beskrevet over.

En spesielt interessant type av reaktive derivater av aminosyrer for bruk i peptid-binding-dannelse er de såkalte N-karboksy-anhydrider eller N-tiokarboksy -nhydrider, som f.eks.:

hvor R, R' er typisk hydrogen eller side-kjedene (eller beskyttede sidekjeder) av vanlige aminosyrer og Z er oksygen eller svovel.

Aminosyre-N-karboksy-anhydrider (det er forstått at begrepet N-karboksy-anhydrider i denne spesifikasjonen og vedlagte krav inkluderer N-tiokarboksy-anhydrider) er velkjent og reagerer lett med de fleste frie aminer. En primær fordel med N-karboksy-anhydrider (NCA), og selv beskyttede NCA'er for bruk i dannelse av peptid-bindinger, er det faktum at de er kraftige acylerings-reagenser (se Peptides, vol. 9, s. 83) . De gir også generelt høyere utbytter av peptider enn DCC eller N-hydroksy- succinimid

(Osu) ester koblingsprosedyrer. Men NCA'er er ikke i utstrakt bruk i polypeptid-synteser på grunn av manglende mulighet til å kontrollere eller begrense koblingsreaksjonen. Med en gang en NCA reagerer med det frie aminet til en aminosyre, vil det umiddelbart frigjøres karbon-dioksid og det dannes et dipeptid som også inneholder et fritt amin. Dette aminet vil deretter reagere med en annen NCA og danne et tripeptid og så videre. Denne reaksjonen har gjort det mulig for aminosyre N-karboksy anhydrider å finne omfattende anvendelse i dannelse av poly of-aminosyrer men har også tilsynelatende utelukket deres anvendelse i sekvensiell polypeptiddannelse. Hirschmann et al. (The Controlled Synthesis og Peptides in Aqueous Medium VIII. The Preparation and Use of Novel a-Amino Acid N-Carboxyan-hydrides, J.A.C.S., 93,11, 1971,s. 2746-2744) har lykkes i å bruke aminosyre-N-karboksy-anhydrider for fremstilling av di- og tripeptider i vandig-organiske løsningsmiddelsyste-mer ved nøyaktig kontroll av temperatur, pH, salt og organisk løsningsmiddel i reaksjonsblandingen. Denne prosedyren er allikevel begrenset til små peptider p.g.a kjemien til NCA'er som beskrevet over. Videre må produktene erholdt fra disse løsnings-fase reaksjoner opparbeides videre før de kan brukes for fremstilling av større peptider .

En lang rekke N-substituerte aminosyre-N-karboksy-anhydrider er rapportert i litteraturen som f.eks. N-metyl, N-bensyl, N-acetyl, N-nitrofenyl-sulfonyl, N-xantyl, 4,4'-dimetyl-benzhydryl, trityl og lignende. Flere av disse substituerte NCA'ene er foreslått for bruk i sekvensiell peptid-syntese og spesielt for fast-fase peptid-syntese, men ingen har oppnådd å bli akseptert for generell bruk av peptid-kjemikere.

Kricheldorf (Angew.Chem.Acta, 85, 86-87, (1978)) foreslo bruk av o-nitrofenyl-sulfonyl (NPS)-substituerte NCA'er for bruk i sekvensiell polypeptid-syntese. Disse ble fremstilt ved reaksjon av o-nitrofenyl-sulfenyl-klorid med et N-karboksy-anhydrid i nærvær av trietylamin.

Videre er det vist at trietylamin fremmer racemisering av NPS-NCA'er, I tillegg krever oligomerisering, på grunn av trietylaminets virkning på NCA'et, at meget snevre reak-sjonsbetingelser må overholdes (dvs. temperatur < 0 °C og meget langsom tilsetting av trietylamin til reaksjonsblandingen) i løpet av .NPS-NCA syntesen. Halstrøm et al.

(Z. Physiol. Chem.,355, 82-84 (1974)) foreslo syntese av NPS-NCA'er ved reaksjon av fosgen med NPS-aminosyrer, men utbyttet var meget lavt (ca. 20 %) . Når NPS-NCA er fremstilt, er det meget vanskelig å lagre og har en tendens til å "avbløde" den^beskyttende gruppen ved kondensering, noe som medfører multiple koblinger og andre bi-reaksjoner. Nitrogenet i det resulterende NPS-beskyttede peptidet har er sterkt nukleofile og kan undergå videre kondensasjons-reaksj oner.

Block og Cox ("Peptides, Proe. of the 5th Europ. Symp. Oxford, sept. 1962", Pergamon Press 1963, Ed. G.T. Young, s. 84-87) foreslo bruk av N-trityl aminosyre N-karboksy-anhydrider for bruk i peptid-synteser, selv om de bare var i stand til å fremstille de enkleste N-trityl aminosyre-NCA'er (dvs. glysin og alanin). Disse forbindelsene ble fremstilt ved reaksjon av en N-trityl aminosyre med fosgen. Ved denne prosedyren var de også i stand til å fremstille N-acetyl-glysin-NCA. Disse forskerne innså den potensielle anvendelse av t-butyl-karbonyl-glysin N-karboksy anhydrider og benzyloksy-karbonyl-glusin N-karboksy anhydrid, men var ikke istand til å fremstille dem og konkluderte derfor med at uretan-beskyttede aminosyre N-karboksy anhydrider ikke kunne fremstilles! Selv om alle N-trityl-NCA'ene kunne fremstilles, er det velkjent at bruk av trityl-beskyttelse av aminosyrer i forskjellige kondensasjons-metoder gir lave utbytter på grunn av betydelige steriske hindringer på grunn av tritylgruppen. Tritylgruppen er også ekstremt sensitiv overfor syre, noe som gjør fremstillingen av trityl-NCA vanskelig og gruppen har også en tendens til å "avbløde" ved vanlig fast-fase håndtering.

Halstrøm & Kovacs (Acta Chemica Scand. Ser. B 1986, BY0(6), 462-465 og US patent 4,267,344) beskriver også fordelene og potensielle anvendelser av N-beskyttede aminosyre-N-karboksyl-anhydrider, og var istand til å fremstille flere N-substituerte NCA'er som de mente kunne oppfylle alle de nødvendige krav for anvendelse i peptid-synteser. De var istand til å fremstille flere 9-xantyl (og tilhørende) substituerte aminosyre N-karboksy anhydrider. Disse forbindelsene ble hevdet å kunne fremstilles ved direkte kondensasjon av xanthydrol med det passende NCA i reflukserende benzen, toluen, xylol eller andre alkyl-benzener. Vannet som dannes under kondensasjonen ble fjernet azeotropisk, Denne prosedyren lider av ustabiliteten til NCA mot varme og vann, noe som dermed fører til lavere utbytter og potensielt urene produkter. Disse forbindelsene kan også fremstilles ved reaksjon av fosgen (eller fosgen ekvivalenter) med den korresponderende 9-xantyl-aminosyre, og faktisk de fleste av de substituerte NCA'er i denne klassen er fremstilt ved denne prosedyren.

Når de brukes i peptidsyntese, er de fleste 9-xantyl NCA'er funnet å reagere så tregt at de trenger opptil 5 timer ved 50 °C i løsning og 24 timer ved 25 °C i fast-fase-syntese. Grunnen til dette er sannsynligvis steriske hindringer av 9-xantyl-gruppen og/eller deaktiverende effekter. Et annet problem i forbindelse med 9-xantyl-beskyttelse av amino-grupper er at nitrogen atomet i 9-xantyl-aminosyren dannet etter koblingsreaksjonen, fremdeles er nukleofil og i stand til å undergå videre kondensasjonsreaksjoner. Disse gruppene vil også ha en tendens til å avbløde ved håndtering. Konsekvensen hittil har vært at substituerte aminosyre N-karboksy-anhydrider av denne eller enhver annen type, -ikke har funnet en bred anvendelse innen peptid-syntesene,

spesielt i fast-fase peptid-syntese.

Kricheldorf, (Makromol. Chem. vol. 178, pp. 905-939, 1977) har beskrevet en metode for fremstilling av metoksy-karbonyl-glysin-NCA og etoksy-karbonyl-glysin-NCA. Kricheldorf rapporterer allikevel at denne prosedyren ikke var istand til å produsere uretan-beskyttede NCA'er av aminosyrer med andre sidekjeder enn hydrogen på grunn av steriske hindringer.

Det er derfor en hensikt med foreliggende oppfinnelse å frembringe hittil uoppnåelige uretan-beskyttede N-karboksy anhydrider og N-tiokarboksy anhydrider av høyere aminosyrer, som angitt Jl krav 1.

Nok en hensikt med oppfinnelsen er anvendelse av slike forbindelser ved syntese av polypeptider, hvor det anvendes rene, krystallinske uretan-beskyttede aminosyre-N-karboksy-anhydrider, og hvor syntesen har følgende fordeler fremfor konvensjonelle polypeptid-synteser : 1. Pre-aktivering av karboksylgruppen som skal kobles er unødvendig, og dermed elimineres bi-produkter som er dannet av konvensjonelle aktiverende molekyler. 2. Ingen tilsetninger som f.eks. N-hydroksy-benzotriazol er nødvendig for å hindrer racemisering. 3. Det eneste ko-produktet fra koblingsreaksjonen er karbon-dioksid. 4. Disse N-beskyttede karboksyl-aktiverte aminosyrene er stabile, krystallinske materialer som kan lagres og som derfor muliggjør og forenkler både fast-fase og væske-fase peptid synteser, spesielt i automatiserte peptid-syntesisatorer, ved å eliminere behovet for aktiveringer, filtreringer og koblinger før reaksjonen som danner peptid-bindinger. Opparbeidingen av peptider fremstilt i løsning er sterkt forenklet ved bruk av disse nye forbindelsene på grunn av manglende bi-produkter dannet av koblingsreagensene. 5. Denne prosedyren vil etter kobling frembringe bredt aksepterte uretan-beskyttende grupper på amino-funk-sjonen til den voksende peptid-kjeden, og som deretter kan manipuleres ved konvensjonelle teknikker.

Disse hensikter oppnås med et uretan-beskyttet aminosyre N-karboksy anhydrid eller N-tiokarboksy anhydrid med strukturen :

hvor R og R' uavhengig av hverandre er hydrogen, alkyl og cykloalkyl med 1-12 karbonatomer, aryl med 6-20 karbonatomer innbefattende aralkyl og alkarylgrupper med 7-20 karbonatomer, i det minst en av R og R' er forskjellig fra hydrogen, R" er alkyl, eller cykloalkyl med 1-12 karbonatomer eller aralkyl eller alkaryl med 7-20 karbonatomer, Z er oksygen eller svovel og n er 0, 1 eller 2.

De foretrukne R, R' og R" er alkylgrupper inkludert cykloa-lkylgrupper med 1 til 12 karbonatomer, arylgrupper med 7 til 20 karbonatomer inkludert aralkyl- og alkarylgrupper med 7 til 20 karbonatomer. Eksempler på passende alkylgrupper er metyl, etyl, propyl, isopropyl, isobutyl, butyl, t-butyl, heksyl, cyklopentyl, cykloheksyl, heptyl, oktyl og lignende. Eksempler på passende arylgrupper er fenyl, metyl-fenyl, etyl-fenyl, naftyl, metyl-naftyl, antrasyl og lignende. Eksempler på passende aralkylgrupper er benzen, p-metoksy-benzyl, 9-fluorenyl-metyl, fenyl-etyl og lignende. Passende alkaryl-grupper inkluderer tolyl, etyl-fenyl, isopropyl-fenyl og lignende. R, R' og R" gruppene kan være substituert med ikke-interfererende grupper som f.eks. fluor, metoksy, t-butoksy, karboksyl, amido, benzyloksy, hydroksy, substituert amino, substituert hydroksy, svovel, substituert svovel, klor, brom og lignende. R og R' er typisk beskyttede eller ikke-beskyttede grupper festet tilQf-karbonatomet (sidekjede) på aminosyrene eller, analoger av slike.

I de fleste tilfellene er en av R og R' vanligvis H, mens den andre er sidekjeden på a-karbonatomet på en aminosyre som f.eks. lysin, leusin, arginin, serin, asparaginsyre, alanin, aspargin, systein, systin, glutarsyre, histidin, glutamin, isoleuson, metionin, norleusin, ornitin, fenyl-alanin, treonin, tryptofan, tyrosin, valin, S-alanin, homoserin og lignende. Eksempler på slike sidekjeder er : Disse sidekjedene kan om ønskelig beskyttes ved vanlige metoder og beskyttende grupper som er velkjent for fagmannen, som f.eks. vanlig brukte amino-, hydroksy-, tiol- og karboksy-beskyttende grupper.

Forbindelsene ifølge oppfinnelsen inkluderer også tilfeller hvor både R og R' er sidekjeder festet til a-karbon på en aminosyre som f.eks. tilfellet er med isovalin hvor en av R eller R' er -CH2CH3og den andre er metyl.

Forbindelsene ifølge oppfinnelsen inkluderer også tilfellene hvor R og R' er deler av en cyklisk struktur som f.eks. i (I) tilfellet med 1-amino-l-cykloheksan-karboksylsyre.

Forbindelsene ifølge oppfinnelsen omfatter også eksempler som orto-amino benzosyre eller l-amino-2-karboksy-cykloheksan hvor karbonatomene fra R- eller R-'gruppene er den del av den cykliske ringen.

Andre aspekter av oppfinnelsen omfatter anvendelse av slike forbindelser ved syntese av en polypeptidkjede hvor en N-beskyttet aminosyre-komponent blir avbeskyttet og den avbeskytttede aminosyre-komponenten får lov til å reagere med en annen lignende eller forskjellig aktivert N-beskyttet aminosyre-komponent og prosessen gjentar seg til det ønskede polypeptidet er erholdt, hvor det anvendes en aktivert N-beskyttet aminosyre-komponent i det minste i en av reaksjonene, som har strukturen :

hvor R, R', R", Z og n har samme betydning som over.

Nok et annet aspekt av oppfinnelsen omfatter en forbedring i fastfase-syntesen av en polypeptidkjede på en uløselig bærer, hvor en N-beskyttet amino-syre-komponent kobles ved en kondensasjonsreaksjon til en uløselig fast bærer inne-holdende susbtituent-grupper som er reaktive med karboksyl-enden av aminosyre-komponenten, den koblede N-beskyttede aminosyre-komponenten blir av-beskyttet, en annen lignende eller ulik aktivert N-beskyttet aminosyre-komponent kobles til den av-beskyttede aminosyre-komponenten og prosessen gjentar seg til det ønskede polypeptidet er erholdt, hvor forbedringen omfatter bruk av en aktivert N-beskyttet aminosyre-komponent i minst en av de nevnte reaksjoner med

strukturen :

hvor R, R' og Z er definert over.

De uretan-beskyttede aminosyre-N-karboksy-anhydridene ifølge oppfinnelsen kan fremstilles ved reaksjon av et aminosyre N-karboksy anhydrid med strukturen : hvor R, R' , Z og n har samme betydning som over, med et haloformat (eller annet passende reaktivt format, som azido format) med strukturen :

hvor X er klor, brom, fluor, azid eller lignende, R" er som definert tidligere, i et inert løsningsmiddel under van-nfrie betingelser og i nærvær av N-metyl-morfolin. Det er funnet at ved å anvende et inert fortynningsmiddel, van-nfrie betingelser og velge N-metyl-morfolin som basen i denne reaksjonen unngås polymerisering av N-karboksy anhydrider og produksjonen av hittil uoppnåelige uretan-beskyttede NCA'er og NTA'er av høyere aminosyrer forbedres.

Aminosyre-N-karboksy-anhydrider (NCA) og N-tiokarboksy anhydrider (NTA) som virker som utgangsmateriale for fremstilling av N-uretan-beskyttede NCA'er og NTA'er, kan fremstilles ved et antall prosedyrer som er velkjent for fagmannen. Se f.eks. Fuller et al. Biopolymers 15, nr. 9, 1869-1871 (1976), Kricheldorf, Chem. Ber., 104, 87-91

(1971) og Halstrøm og Kovacs, Acte chem Scand., B40, 462-465 (1986) .

Mens uretan generelt kan brukes som beskyttende grupper for nukleofile atomer, er det få som har funnet en bred anvendelse innen peptidsyntese, f.eks. t-butyloksy-karbonyl (Boe), benzyloksy-karbonyl (Cbz) og 9-fluoren-metyloksy-karbonyl (FMOC). Aminosyre-N-karboksy-anhydrider eller N-tiokarboksy-anhydrider substituert med disse beskyttende grupper er derfor av spesiell interesse. I henhold til dette er meget anvendelige molekyler for peptid-syntese-NCA'er av L-a-aminosyrer beskyttet av en av de nevnte beskyttende grupper, som f.eks. :

hvor R er sidekjeden til en a - aminosyre, Z er 0 eller S og X er metoksy, klor eller lignende.

Som tidligere nevnt kan ikke N-uretan-beskyttede NCA'er fremstilles ved reaksjon av fosgen med den N-uretan-beskyttede aminosyren beskrevet av Block og Cox ("Peptides, Proe. of the 5th Europ. Symp., Oxford, sept. 1962", Pergamon Press 1963, Ed. G.T:Young, s. 84-87). Heller ikke N-beskyttede NCA'er av høyere aminosyrer kan fremstilles ved syntesen beskrevet av Kricheldorf (Makromol.Chem. vol. 176, s. 905-939, 1977). Det er funnet at uretan-beskyttede NCA'er og NTA'er kan fremstilles ved reaksjon av et tidligere syntetisert NCA eller NTA med det passende haloformatet i et vannfritt, ikke-reaktivt løsningsmiddel med bruk av et tertiært amin som base. Reaksjonen skjer fortrinnsvis ved temperaturer lavere enn romtemperatur. Passende løsningsmidler for reaksjonen er tetrahydrofuran, etyl-acetat, metyl-klorid, toluen, benzen, dioksan og lignende.

På denne måten kan de nye uretan-beskyttede aminosyre-N-karboksy-anhydridene og N-tiokarboksy-anhydridene fremstilles ved oppløsning av et NCA i et inert løsningsmiddel (som f.eks. toluen) og avkjøle den resulterende løsningen med røring. Det ønskede haloformatet (f.eks. benzyl-klorformat) tilsettes deretter alt på en gang. Til denne blandingen tilsettes en tertiær amin-base (som f.eks. trietylamin, diisopropyl-amin, N-metyl-morfolin etc.) som fremmer kondensasjon og avspalting av HC1 som er dannet i løpet av reaksjonen. Det er også funnet at visse tertiære amin-baser som N-metyl-morfolin og N-etyl-morfolin ikke fremmer polymerisasjon av NCA. SLike foretrukne baser er de med en pK som er lav nok til å hindre NCA-polymerisasjon med et haloformat. Når en av disse foretrukne basene benyttes i kondensasjonsreaksjonen, vil det ikke starte en polymerisasjonsreaksjon. Siden det er ingen fare for polymerisasjon, kan basen anvendes i overskudd, og det resulterende uretan-beskyttede NCA kan enkelt isoleres ved krystallisasjon.

Som et resultat av disse oppdagelsene kan nær sagt ethvert uretan-beskyttet NCA (eller NTA) enkelt fremstilles med høyt utbytte med bare minimale forholdsregler mot fuktig-het . Denne prosessen er enkel å skalere opp og gir produkter som er høyt krystallinske, enkelt isolerbare ved enkle teknikker (f.eks. rekrystallisasjon) og er lagrings-stabile (fullstendig stabile ved 35 °C i minst 6 mnd, og sannsynligvis mye lenger). Disse materialene kan dermed veies, sende og lagres for bruk i peptid-syntese uten fare for dekomponering.

Den største fordelen med uretan-beskyttede NCA'er i forhold til andre N-substituerte NCA'er er at etter at de er brukt til å danne en peptid-binding, er det resulterende peptidet beskyttet ved N-enden ved en av de bredt aksepterte uretan-beskyttende gruppene som vanligvis brukes ved peptid-synteser. Disse beskyttende grupper er velkjent for fagman-

lb

nen til å gi den best mulige beskyttelse til aminogruppen på en voksende peptid-kjede.

Bruk av uretan-beskyttede N-karboksy-anhydrider vil gi alle fordelene til usubstituerte NCA'er (høy reaktivitet, ingen uønskede sekundære reaksjonsprodukter og C02som det enste bi-produkt) uten noen av ulempene med usubstituerte NCA'er-(f.eks. ustabilitet, polymerisering og multippel kondensasjon) som har begrenset deres anvendelse til nøyaktig kontrollerte vandige betingelser. Oppfinnelsen medfører et lagringsstabilt, men allikevel høyt reaktivt, pre-aktivert reagens som gir minimale side-reaksjoner ved dannelse av peptid-bindinger. Oppfinnelsen medfører også den bredt aksepterte, vel forståtte, uretan-beskyttelsen på nitrogen i N-enden av peptidet etter kondensasjonsreaksjonen.

Selv om uretan-beskyttede aminosyre-N-karboksy-anhydrider ifølge oppfinnelsen kan anvendes ved syntese av polypeptider ved klassiske metoder som bruker en rekke av deblok-kerings- og koblingsreaksjoner, vil de uten tvil finne mer utstrakt anvendelse i fast-fase peptid-synteser. Med begrepet "polypeptider" som brukes i denne beskrivelsen og kravene, er det ment å inkludere peptider og proteiner. Det bør også forstås at foreliggende oppfinnelse vedrører sekvensielle peptid-synteser hvor andre N-beskyttede aminosyrer, utenom de uretan-beskyttede aminosyre-N-karbok-syanhydridene brukes i tillegg til minst en uretan-beskyttet NCA ifølge oppfinnelsen. Ifølge praksis vil allikevel den N-beskyttede aminosyre-komponenten som anvendes i hver sekvens, sannsynligvis være de uretan-beskyttede NCA'ene ifølge oppfinnelsen.

I fast-fase polypeptid-synteser brukes det en uløselig fast bærer eller matriks, fortrinnsvis i form av tråder. Slike faste bærere kan være ethvert fast-fase polymert substrat som vanligvis benyttes for syntese av polypeptider. Typiske slike polymere harpikser er kryssbundet polystyren-harpiks, glass-tråder, leirer, celitt, kryssbundet dekstran, polya-krylamider, polyamid-harpikser og lignende uløselige faste bærere, som enten naturlig inneholder reaktive seter for kobling med aminosyre-komponenter eller som kan forsynes med slike aktive seter.

Dersom det er ønskelig kan den aktuelle fast-fase peptid-syntesen utføres i en flow-reaktor under trykk, som beskrevet i US-patent 4,192,798, hermed innlemmet som referanse, men bruk av trykk over atmosfæretrykk er ikke avgjørende.

Flere preliminære operasjoner er nødvendig før fast-fase-syntesen av et peptid kan starte. Først må bærer-harpiksen med den C-terminale aminosyre-komponenten av den foreslåtte peptidkjeden fremstilles. Dette kan utføres ved en rekke prosedyrer kjent for fagmannen. Mange av disse N-beskyttede aminosyrene, bundet til forskjellige faste bærere, er handelsvare og kan om ønskelig kjøpes.

Den resterende syntesen med dannelse av den ønske polypeptid-sekvensen kan utføres som følger. Før kobling av den sekundære aminosyre-resten (residue) kan skje, må den første resten som allerede er på bæreren av-beskyttes. Av-beskyttelse av den første aminosyre-resten på harpiksen, og også hver av de etterfølgende koblede aminosyre-restene, kan utføres ved å kontakte den beskyttede aminosyre-resten med en passende av-beskyttende reagens. Det av-beskyttende reagenset som brukes for dette formålet er velkjent for fagmannen, og det spesielle av-beskyttende reagenset som brukes i hvert tilfelle, vil selvfølgelig avhenge av den beskyttende gruppen på aminosyren/harpiksen. Dersom f.eks. den beskyttende gruppen er t-butyl-karbonyl, kan det brukes trifluor-eddiksyre i diklormetan eller HCl i et passende løsningsmiddel som f.eks. dioksan. På den annen side, dersom den beskyttende gruppen er 9-fluorenyl-metyloksy-karbonyl, vil basiske betingelser som piperidin i DMF være foretrukket. Konsentrasjonen av av-beskyttende reagens i løsningsmiddelet vil variere avhengig av den spesielle beskyttende gruppen som brukes og vil vanligvis være i området ca. 5 - 50 vol-%.

Etter det av-beskyttende trinnet blir harpiksen vasket med et passende løsningsmiddel for å fjerne et eventuelt overskudd av av-beskyttende reagens. Dersom det av-beskyttende reagenset er en syre, må peptidet på harpiksen nøytraliseres ved vasking med an passende base som trietylamin i et løsningsmiddel som diklormetan. Et eventuelt overskudd av trietylamin og trietyl-ammoniumklorid eller trifluor-acetat som er dannet, må fjernes ved gjentatt vasking med et passende løsningsmiddel som f.eks. diklormetan eller dimetyl-formamid. Det frie aminet som er dannet er nå klart for kobling med den neste N-beskyttede aminosyren .

Dersom den neste N-beskyttede aminosyren er et uretan-beskyttet aminosyre N-karboksy anhydrid ifølge oppfinnelsen, behøver det ikke aktiveres og kan derfor reageres direkte med bæreren som nå inneholder en ubeskyttet harpiks-bundet aminosyre. Dersom den N-beskyttede aminosyre-komponenten skal kobles ved mer vanlige prosedyrer, må det først aktiveres, dvs. omdanne til en reaktiv form, f.eks. ved å omdanne aminosyren til et anhydrid eller ved aktivering med dicyklo-heksyl-karbodiimid, karbonyl-diimidazol eller andre aktiverings-reagenser. Generelt brukes det et overskudd av den N-beskyttede aminosyre-komponenten i reaksj onen.

Etter koblingen av den andre beskyttede aminosyre-komponenten til den første aminosyre-komponenten, blir det festede, beskyttede dipeptidet deretter av-beskyttet, nøytralisert om nødvendig, og vasket som beskrevet over før koblingen til det neste aminosyre-derivatet skjer. Denne prosedyren gjentas til den ønskede sekvensen av aminosyrer er fremstilt på den uløselige bæreren.

På grunn av manglende uønskede side-reaksjoner (C02er det eneste) biproduktet i den uretan-beskyttede NCA koblingen, og på grunn av deres stabilitet, kan overskuddet av NCA som benyttes i koblingen lett gjenvinnes, rekrystalliseres og brukes igjen, og dermed sterkt redusere utgiftene forbundet med disse materialene.

Det ferdige peptidet kan fjernes fra den uløselige bæreren ved enhver standard metode, som f.eks. ved spalting med vannfritt hydrogen-fluorid, trans-estrefikasjon, aminolyse etc.

Etter spalting er det resulterende peptidet funnet å være bemerkelsesverdig homogent og krever liten eller ingen rensing. På grunn av svært liten forurensning av bi-produkter, er det totale utbyttet funnet å være overraskende høyt og en eventuell rensing kan utføres relativt enkelt.

Slik rensing skjer vanligvis ved fraksjonerings-kromatografi, ione-kromatografi eller en kombinasjon av begge. Slike prosedyrer er vel kjent for fagmannen innen peptid-syntese.

EKSEMPEL I.

N- karboksy- anhvdrid- dekomponenering som funksjon av en base.

A. Valin-N-karboksy-anhydrid (72 mg) ble løst i tørr, destillert tetrahydrofuran (2 ml) og tilsatt trietylamin (3 0 /il) . Reduksjonen av NCA ble fulgt ved hjelp av IR-spektroskopi.

B. Valin-N-karboksy-anhydrid (72 mg) ble løst i tetrahydrofuran (3 ml) og tilsatt N-metyl-morf olin (25 /il) . Reduksjonen av NCA ble fulgt vha. IR.

Resultatene av A og B er vist i kurvene i figur 1.

EKSEMPEL II.

N- ( 9 - fluorenyl- metvloksy- karbonyl)- L- alanin- N- karboksv anhydrid.

A. En blanding av L-alanin (40.3 g, 0.45 mol) og fosgen )275 ml 3.3 M løsning i tetrahydrofuran, 0.90 mol) ble rørt ved 62-64 °C i,4 timer. Den resulterende løsningen ble avkjølt til romtemp., filtrert og de flyktige forbindelsene fjernet under redusert trykk. Den resulterende oljen ble løst i 100 ml tetrahydrofuran og tilsatt 300 ml heksan under røring, etterfulgt av avkjøling til -20 °C. Utbyttet av L-alanin N-karboksy-anhydrid var 35.79 g (69 %) .

B. En løsning av N-metyl-morfolin (8.15 g, 80.5 mmol) i toluen (50 ml) ble tilsatt til en 0 °C blanding av L-alanin-N-karboksy anhydrid (8.84 g, 76.8 mmol) og 9-fluorenyl -metyloksy-karbonyl klorid (19.9 g, 76.8 mmol) i toluen (200 ml) . Blandingen ble rørt ved 0 °C i 2 timer og filtrert. Volumet av løsning ble redusert til 20 ml og krystallisasjon skjedde ved tilsetning av 100 ml heksan og ga 21.4 g (82 %) av rå 9-fluorenyl-metyloksy-karbonyl-L-alanin-N-karboksy-anhydrid. Produktet ble renset ved triturering med kald isopropyl eter fulgt av rekrystallisasjon fra etyl acetat/heksan: smp. 106-107 °C, IR (CH2C12) : 1870, 1801, 1740 cm"<1>, NMR (CDC13) 6: 6.90-7.80 (8H, m), 3.95-4.55 (4H, m), 1.35 (3H, d, J = 7 Hz) .

Analyse %:

Funnet: C: 67.73 H: 4.65 N: 4.19 C19H15N05: C: 67.65 H: 4.48 N: 4.15

EKSEMPEL III.

N- fluorenyl- metyloksy- karbonyl- L- Leucin- N- karboksy- anhydrid .

A. L-Leucin-N-karboksy-anhydrid ble fremstilt fra L-Leucin med 72 % utbytte som beskrevet i eksempel IIA.

B. En blanding av L-Leucin-N-karboksy-anhydrid (9.2 g, 58.4 mmol) og 9-fluorenyl-metyloksy-karbonyl-klorid (15.1 g, 58.4 mmol) i toluen (125 ml) ble kjølt til 0 °C, og en løsning av N-metyl-morf olin (6.5 g, 64 mmol) i 20 ml toluen ble tilsatt dråpevis. Reaksjonsblandingen ble rørt ved 0 °C i 2.5 timer, filtrert og volumet av løsning redusert til 20 ml. Heksan (480 ml) ble tilsatt og løsningen ble kjølt til -20 °C over natten og ga 18.8 g (85 %) N-(9-fluorenyl-metyloksy-karbonyl)-L-Leucin-N-karboksy-anhydrid. En analytisk prøve ble erholdt ved rekrystallisasjon fra eter/metyl klorid/heksan : smp. 118-120 °C, NMR (CC14) 6: 7.35-7.91 (8H, m) , 4.72 (2H, t, J = 7 Hz), 4.58 (3H, m) , 4.37 (1H, t, J = 7 Hz), 2.05 (2H, m), 1.09 (6H, t, J = 6 Hz) .

Analyse %:

Funnet: C: 69.08 H: 5.97 N: 3.70 C22H21N05: C: 69.94 H: 5.58 N: 3.69

EKSEMPEL IV.

N- a- ( 9- f luorenyl- metyloksy- karbonyl) - N- e - 1- butyloksy-karbonyl- L- Lvsin- N- karboksv- anhydrid.

A. En blanding av N-e-t-butyloksy-karbonyl-L-Lysin (1.23 g, 5.0 mmol) og klor-trimetylsilan (1.08 g, 10.0 mmol) i tetrahydrofuran (50 ml) ble kjølt til 0 °C, og en løsning av trietylamin (1.01 g, 10 mmol) i 5 ml tetrahydrofuran ble tilsatt dråpevis. Blandingen ble rørt ved 0 °C i 2.5 timer, filtrert og tilsatt til en løsning av fosgen (10 mmol) i 15 ml tetrahydrof uran. Temperaturen ble økt til 60 °C og løsningen ble rørt i 2.o timer, og deretter over natten ved romtemp. Flyktige forbindelser ble fjernet ved rotavapor og ga 0.79 g (58 %) N-e-t-butyloksy-karbonyl-L-Lysin-N-karboksy-anhydrid.

IR (CH2C12) : 1860, 1795,- 1710 cm"<1>.

B. En blanding av N- e-t-butyloksy-karbonyl-L-Lysin-N-karboksy-anhydrid (0.79 g, 2.90 mmol) og 9-fluorenyl-metyloksy-karbonyl-klorid (0.75 g, 2.90 mmol) i toluen (25 ml) ble kjølt t>il 0 °C og en løsning av N-metylmorfolin (0.32 g, 3.2 mmol) i toluen (5 ml) ble tilsatt dråpevis. Reaksjonen skjedde som i eksempel IIIB og ga 0.88 g (66 %) N-a- ( 9 - fluorenyl-metyloksy-karbonyl) -N-e-t-butyloksy-karbonyl-L-Lysin-N-karboksy-anhydrid.

Smp. 81-85 °C (etyl acetat(heksan)

NMR (CDC13) 6: 7.3-7.7 (8H, m) , 4.11-4.58 (5H, m) , 2.95-3.20 (2H, m), 1.90-1.98 (2H, m), 0.9-1.4 (13H, m).

Analyse %:

Funnet: C: 66.33 H: 6.38 N: 4.67 C27<H>30N2O7: C: 65.67 H: 6.11 N: 5.67

EKSEMPEL V.

N- benzyloksy- karbonyl- L- Alanin N- karboksy- anhydrid.

En løsning av N-metyl-morfolin (1.06 g, 10.5 mmol) i etyl-acetat (20 ml) ble tilsatt dråpevis til en blanding av L-Alanin-N-karboksy-anhydrid (fra IIA)(0.81 g, 7.0 mmol) og benzyloksy-karbonyl-klorid (1.89 g, 10.5 mmol) i etyl-acetat (80 ml) ved 0 °C. Reaksjonsblandingen ble rørt i 1.5 timer ved 0 °C, filtrert og volumet av løsningen redusert til 75 ml. Heksan (75 ml) ble tilsatt under røring, fulgt av kjøling til -20 °C og ga 1.20 g (71 %) N-benzyloksy-karbonyl-L-Alanin-N-karboksy-anhydrid.

Smp. 101-104 °C.

NMR (CDC13) 6: 7.33 (5H, s) , 5.27 (2H, s) , 4.60 (1H, q, J = 7 Hz), 1.61 (3H, d, J = 7 Hz).

Analyse %:

Funnet: C: 57.60 H: 4.50 N: 5.53 cl2HilN05: C: 57.83 H: 4.45 N: 5.62

EKSEMPEL VI.

N- benzyloksy- karbonyl- L- Leucin- N- karboksy- anhydrid.

En løsning av N-metyl-morfolin (0.76 g, 7.50 mmol) i etyl-acetat (10 ml) ble tilsatt dråpevis til en løsning av L-Leucin N-karboksy-anhydrid (0.79 g, 5.0 mmol) (fra HIA) og benzyloksy-karbonyl-klorid (1.35 g, 7.50 mmol) i etyl-acetat (50 ml) ved 0 °C. Reaksjonsblandingen ble rørt ved 0 °C i 1.25 timer, filtrert og volumet av løsning ble redusert til 5 ml. Heksan (50 ml) ml ble tilsatt, etterfulgt av kjøling til -20 °Cr og ga 0.89 g (61 %) N-benzyloksy-karbonyl-L-Leucin-N-karboksy-anhydrid.

Smp.: 72-73.5 °C (eter/heksan).

NMR (CDCI3) 6: 7.40 (5H, s) , 5.33 (2H, s) , 4.71 (1H, t, J = 6 Hz), 1.80.20.4 (3H, m), 0.91 (6H, m).

Analyse %:

Funnet: C: 61.64 H: 6.02 N: 4.90 C15H17N05: C: 61.84 H: 5.88 N: 4.81

EKSEMPEL VII.

N- fenvloksv- karbonyl- L- Valin- N- karboksy- anhydrid.

A. L-Valin-N-karboksy anhydrid ble fremstilt fra L-valin med 75 % utbytte ved prosedyren beskrevet i eksempel IIA.

B. Eksempel V ble gjentatt ved å bytte fenyl-klorformat med benzyl-klorformat og Valin-N-karboksy-anhydrid med Leucin N-karboksy-anhydrid. Resultatet var 78 % utbytte av forbindelsen.

Smp.: 105-106 °C (kloroform/heksan)

NMR (CDC13) 6: 7.30 (5H, m), 4.70 (1H, d, J = 3.5 Hz), 2.60 (1H, m), 1.22(3H, d, J = 7 Hz), 1.07 (3H, d, J = 7 Hz). Analyse %: Funnet: C: 59.09 H: 4.91 N: 5.49 C12H13N05: C: 59.31 H: 4.98 N: 5.32

EKSEMPEL VIII.

N- etvloksv- karbonyl- L- Alanin- N- karboksv- anhvdrid.

Eksempel V ble gjentatt ved å bytte ut etyl-kloroformat med benzyl-kloroformat. Resultatet ved 62 % utbytte av forbindelsen.

Smp.: 72-73.5 (etyl acetat/heksan).

NMR (CDCI3) 6: 4.73 (2H, q, J = 7 Hz), 4.33 (1H, q, J = 7 Hz), 1.70 (3H, d, J = 7 Hz), 1.33 (3H, t, J = 7 Hz). Analyse %: Funnet: C: 45.08 H: 5.03 N: 7.33

C7H9N05: C: 44.92 H: 4.85 N: 7.49

EKSEMPEL IX.

Benzyloksy- karbonyl- L- fenyl- alanin- N- karboksy- anhydrid.

A. L-fenyl-alanin-N-karboksy-anhydrid ble fremstilt fra L-fenyl-alanin med 53 % utbytte ved prosedyren i eksempel

IIA.

B. Til en løsning av L-fenyl-alanin-N-karboksy-anhydrid (2.5 g, 13 mmol) og benzyl-klorformat (3.4 g, 20 mmol) i etyl-acetat (130 ml) ble tilsatt dråpevis en løsning av N-metyl-morfolin (2,0 g, 20 mmol) i etyl-acetat (10 ml) ved 0 °C. Den resulterende blandingen ble rørt ved 0 °C i 2.5 timer og opparbeidet som beskrevet i eksempel V og ga 2.0 g (48 %) av den ønskede forbindelse.

Smp.: 108-109 °C.

NMR (CDC13) 6: 7.35 (5H, s) , 7.00 (5H, m) , 5.31 (2H, s), 4.83 (1H, m), 3.28 (2H, m).

Analyse %:

Funnet: C: 68.11 H: 5.38 N: 4.20 C18H17N05: C: 68.13 H: 5.40 N: 4.42

EKSEMPEL X.

Fenvloksv- karbonyl- L- Alanin- N- tiokarboksy- anhydrid.

A. o-etyl-S-metyl-xantat. Til en løsning av kalium-etyl-xantat (16.0 g, 100 mmol) i vann (50 ml) ble tilsatt dråpevis dimetyl-sulfat (12.6 g, 100 mmol) ved 4 ± 1 °C. Ved endt tilførsel ble blandingen vasket med diklormetan (2x40 ml) og de kombinerte organiske fraksjoner ble tørket (MgS04) og konsentrert. Det oljeaktige residuet ble løst i metanol og konsentrert og ga o-etyl-S-metyl-xantat med tilstrekkelig renhet for bruk i neste trinn.

B. Etoksy-tiokarbonyl-L-Alanin. Til o-etyl-S-metyl-xantatet fremstilt i trinn A ble det tilsatt en løsning av L-Alanin (8.9 g, 100 mmol) og NaOH (4.0 g, 100 mmol) i vann (100 ml). Løsningen ble varmet til 45 °C i 2.3 timer. Under N2-spyling ble det tilsatt 50 ml metanol og blandingen ble rørt ved 45 °C i 0.7 timer til. Reaksjonsblandingen ble avkjølt til romtemp., vasket med diklormetan (3x25 ml), surgjort til pH 2.5 med kons. HC1 og ekstrahert med etyl-acetat (2x50 ml) . Tilsetning av heksan til den resulterende oljen ga 9.5 g (54 %) etyloksy-tiokarbonyl-L-Alanin som et fargeløst fast stoff som smeltet ved 74-78 °C. Dette materialet ble videre renset ved rekrystallisasjon fra eter/heksan.

Smp.: 77-79 °C

IR(CC14): 3397, 1716 cm-<1>. C. L-Alanin-N-tiokarbonyl-anhydrid. Til en løsning av produktet fra trinn B (3.0 g, 17 mmol) i THF (20 ml) ble det tilsatt dråpevis PBr3(5.4 g, 20 mmol) ved 20 °C. Røringen fortsatte til den faste massen hadde brukket opp i en fin suspensjon. Reaks j onsblandingen ble helt i en blandingen av mettet NaHC03(200 ml) og etyl-acetat (150 ml). Det organiske sjiktet ble separert, vasket med IM HCl (2x100 ml) , mette NaHC03(100 ml) og saltvann (100 ml) , tørket (MgS04) og konsentrert. Den resulterende oljen størknet ved henstand. Rekrystallisasjon av det faste stoffet ga 0.75 g (34 %) L-alanin-N-tiokarboksy anhydrid. Smp.: 91-92 °C.

IR(CC14) : 1750, 1695 cm-<1>. D. Fenoksy-karbonyl-L-alanin-N-tiokarboksy-anhydrid. Til en løsning av produktet fra trinn C (0.49 g, 3.8 mmol) i 50 ml etyl-acetat ble tilsatt fenyl-klorformat (0.95 g, 6.1 mmol) ved 0 °C, fulgt av dråpevis tilsetning av en løsning av N-metyl-morfolin (0.57 g, 5.6 mmol) i etyl-acetat (10 ml) ved 0 °C. Den resulterende blandingen ble rørt ved 0 °C i 3 timer, filtrert og konsentrert til et hvitt, halv-fast stoff. Dette materialet ble løst i 20 ml etyl-acetat og tilsatt heksan (150 ml) og blandingen ble kjølt til -20 °C og ga 0.55 g (62 %) fenyloksy-karbonyl-L-alanin-N-tiokarboksy- anhydrid .

Smp.: 110-111 °C

NMR (CDC13) 6: 7.18 (5H, m)m 4.83 (1H, q, J = 7 Hz), 1.71 (3H, d, J = 7 Hz).

IR(CH2C12) 1810, 1740 (dublett), 1715 (skulder).

Analyse %:

Funnet: C: 52.75 H: 3.72 N: 12.98 C11H9N04S: C: 52.58 H: 5.58 N: 12.76

EKSEMPEL XI.

N- ( 9- f luorenyl- metvloksy- karbonyl) - O- t- butyl- L- Trednin- N-karboksy- anhydrid.

A. O-y-butyl-L-Treonin-N-karboksy-anhydrid ble fremstilt fra O-t-butyl-L-treonin med 57 % utbytte ved å anvende trimetyl-silyl-prosedyren i eksempel IVA.

B. Til en løsning av O-t-butyl-L-treonin N-karboksy-anhydrid (0.80 g, 4.0 mmol) og 9-fluorenyl-metyloksy-karbonyl-klorid (1.0 g, 4.0 mmol) i toluen (50 ml) ble det tilsatt dråpevis en løsning av N-metyl-morfolin (0.49 g, 4.8 mmol) i 8 ml toluen ved 0 °C. Blandingen ble rørt ved 0 °C i 3 timer, filtrert og de flyktige komponenter fjernet under redusert trykk. Restene ble rekrystallisert fra eter/heksen oh 1.0 g (60 %) av tittelforbindelsen.

Smp.: 124-127 °C.

NMR (CDC13) 6: 7.08-7.78 (8H, m) , 4.05-4.61 (4H, m) , 1.18 (9H,S), 1.16 (3H, d, J = 7 Hz).

Analyse %:

Funnet C; 67.89 H: 5.96 N: 3.28 C24H25N06: C: 68.07 H: 5.95 N: 3.31

EKSEMPEL XII.

Etyloksy- karbonyl- g- amino- isobutyrsvreN- karboksv- anhvdrid.

A. a-amino-isobutyrsyre-N-karboksy-anhydrid ble fremstilt med 67 % utbytte ved prosedyren i eksempel IIA.

B. Eksempel VIIIB ble gjentatt ved å bruke a-amino-iso butyrsyre-N-karboksy anhydrid istedenfor L-alanin N-karboksy- anhydrid og 16 % utbytte av etyloksy-karbonyl- a-amino-isobutyrsyre-N-karboksy-anhydrid.

Smp.: 68-70 °C (kloroform/heksan).

NMR (CDCI3) 5: 4.59 ( 2H, q, J = 7 Hz), 2.00 (6H, s), 1-65 (3H, t, J = 7 Hz).

Analyse %:

Funnet: C: 47.67 H: 5.51 N: 7.14<C>8<H>1:LN05: C: 47.76 H: 5.51 N: 6.96

EKSEMPEL XIII.

N- t- butyloksv- karbonyl- L- Alanin N- karboksy- anhydrid.

Til en løsning av t-butyl-alkohol (1.25 g, 16.9 mmol) og fosgen (3.4 ml 5M løsning i dioksan, 17 mmol) i 80 ml etyl-acetat ble det tilsatt dråpevis N-metyl-morfolin (3.4 g, 34 mmol) ved - 50 °C. Blandingen ble rørt i 0.5 timer. L-alanin-N-karboksy anhydrid (0.23 g, 2.0 mmol) i etyl-acetat (10 ml) ble tilsatt, og blandingen ble rørt ved - 50 °C i 0.75 timer. N-metyl-morfolin (1.0 g, 10 mmol) ble tilsatt og røringen fortsatte i 0.75 timer ved - 50 °C. Det faste stoffet ble fjernet ved filtrering, løsningen ble konsentrert, og produktet ble erholdt etter triturering med heksan. Rekrystallisasjon fra toluen ga 0.28 g (65 %) av den ønskede forbindelsen.

Smp.: 103-104.5 °C

NMR (CDCI3) 6: 4.71 (1H, q, J = 7 Hz), 1.80 (3H, d, J = 7 Hz), 1.70 (9H, s).

Analyse %:

Funnet: C: 50.66 H: 6.36 N: 6.38 C8H13N05: C: 50.23 H: 6.09 N: 6.51

EKSEMPEL XIV.

N- ( t- butyloksy- karbonyl) - 0- benzyl- L- Serin- N- karboksy-

anhydrid.

A. O-bensyl-L-serin-N-karboksy-anhydrid ble fremstilt ved 68 % utbytte ved prosedyren i eksempel IIA.

B. Eksempel XIII ble gjentatt men O-benzyl-L-serin-N-karboksy-anhydrid ble brukt istedenfor L-alanin-N-karboksy-anhydrid og ga N- (t-butyloksy-karbonyl) -O-benzyl-L-serin-N-karboksy-anhydrid med 52 % utbytte.

Smp.: 98-99.5 °C.

NMR (CDC13) 6: 7.30 (5H, m), 4.64 (3H, m, benzyl CH2og NCA ring proton), 4.09 (1H, dd, J = 15.5 Hz), 3.88 (1H, dd, J = 15.5 Hz), 1.65 (9H, s).

Analyse %:

Funnet: C: 59.71 H: 6.25 N: 4.05 C15H19N06: C: 59.80 H: 5.96 N: 4.36

EKSEMPEL XV.

Fenyloksy- karboksyl derivat av 1- amino- l- sykloheksan-karboksvlsyre N- karboksy- anhydrid.

A.1-amino-1-sykloheksan-karboksylsyre-N-karboksy-anhydrid ble fremstilt fra 1-amino-l-sykloheksan-karboksylsyre med 5 0 % utbytte ved prosedyren beskrevet i eksempel IIA.

B. Til en løsning av N-karboksy-anhydridet fremstilt i A (0.85 g, 5.0 mmol) og fenyl-klorformat (1.2 g, 7.5 mmol) i etyl-acetat (30 ml) ved 0°C ble det tilsatt en løsning av N-metyl-morfolin (0.76 g, 7.5 mmol) i 8 ml etyl-acetat. Blandingen ble rørt i 2 t ved 0 °C, filtrert og konsentrert. Det hvite halv-faste residuet ble rekrystallisert fra etyl-eter/metyl-klorid/heksan og ga 0.92 g (66 %) av N-karboksy-anhydridet.

Smp:: 156.5-158 °C.

NMR (CDCI3) 6: 7.28 (5H, s), 1.20-3.10 (10H,,m).

Analyse %:

Funnet C: 62.03 H: 5.22 N: 4.77 C15H15N05: C: 62.27 H: 5.23 N: 4.84

EKSEMPEL XVI.

N- ( 9- f luorenyl- metyloksy- karbonyl) - L- leucin- N- karboksy-anhydrid.

A. L-Leucin-N-karboksy-anhydrid ble fremstilt fra L-leucin med 78 % utbytte ved prosedyren i eksempel IIA.

B. En blanding av L-leucin-N-karboksy-anhydrid (9.2 g, 58.4 mmol) i tørr, destillert etyl-acetat (150 ml) ble kjølt til - 10 °C og tilsatt dråpevis over 5 min. en løsning av trietylamin (9 ml, 64 mmol) i 20 ml etyl-acetat. Blandingen ble rørt i 15 minutter. En liten mengde vannfri HC1 i dioksan (4.4 M, 5 ml) ble tilsatt for å forsikre at alt trietylamin var nøytralisert. Blandingen ble filtrert og løsningsmiddelet ble fjernet i vakuum. Det resulterende rå-produktet ble løst i etyl-eter, filtrert og produktet erholdt ved rekrystallisasjon etter tilsetting av heksan.

Etter tre krystallisasjoner ble N-(9-fluorenyl-metoksy-karbonyl)-L-leucin-N-karboksy-anhydrid erholdt med 16 % utbytte (3.6 g). Analytiske data var stort sett identiske med de som ble erholdt i eksempel III.

EKSEMPEL XVII.

L- Leucyl- L- valin.

9-fluorenyl-metoksy-karbonyl-L-valin estrifisert til p-alkoksybenzyl-alkohol derivatisert 2 % kryssbundet polystyren (0.25 g, 0.13 mmol) ble plassert i en fast-fase

peptid-syntese-beholder. Dimetyl-formamid (5 ml) ble tilsatt og blandingen ble ristet i 30 minutter. Dimetyl-formamidet ble fjernet og den svellede harpiksen ble behandlet to ganger med 10 % piperidin i dimetylformamid (5 ml i 5 min. fulgt av 5 ml i 15 min.) for å fjerne 9-fluorenyl-metoksy-karbonyl-beskyttende gruppen.Harpiksen ble vasket med dimetyl f ormamid (4 x 5 ml) og reagert med 9-f luorenyl- me ty loksy-karbonyl -L-Leucon-N-karboksy-anhydrid (145 mg, 0.3 8 mmol) i dimetyl-formamid (6 ml) i 45 min. Den fluorenyl-metyloksy-karbonyl beskyttende gruppen ble fjernet som over og harpiksen ble vasket med dimetyl-formamid )(3 x 5 ml) og metyl-klorid (3 x 5 ml).Det resulterende di-peptidet ble delt fra harpiksen ved behandling med metyl klorid/ trifluor eddiksyre (6 ml, l/l) i 45 min. Løsningen ble fjernet og harpiksen vasket med metyl klorid (3 x 5 ml) og metanol (2 x 5 ml). Både løsningen og vaske-væsken ble inndampet under vakuum og ga et halv-fast stoff, som ble tatt opp i destillert vann og filtrert. Den vandige løsningen ble fryse-tørket og det resulterende faste stoffet triturert med eter (3x) for å fjerne forurensninger i harpiksen og tørket under redusert trykk og ga L-Leucyl-L-Valin med > 90 % utbytte. Identifikasjon av dipeptidet ble bekreftet ved HPLC analyse (strømningshastighet = 1.5 ml/min, detektering ved 215 nm, 30 % metanol i 0.5 M perklorsyre) ved ko-eluering med en kjent standard (ret.tid 8.49 min) . Renheten ble bestemt til > 97 %, hvor alle forurensningene kunne føres tilbake til harpiksen. Det kunne ikke detekteres noen D-leucyl-L-Valin (ret. tid. 32 min, deteksjonsgrense <0.1 %).

EKSEMPEL XVIII.

L- Leucyl- L- Valin.

Eksempel XVI ble gjentatt bortsett fra at 9-fluorenyl-metyloksy-karbonyl-L-Leucin-N-karboksy-anhydrid ble reagert med det frie aminet av L-Valin på harpiksen ved å bruke metyl-klorid (5 ml) istedenfor dimetyl-formamid som løs-ningsmiddel. Resultatene var sammenlignbare med eksempel

XVI.

EKSEMPEL XIX:

L- Leucyl- L- Alanyl- L- Valin ( FMOC prosedyre).

Prosedyren fra eksempel XVI ble brukt for å fremstille L-Leucyl-L-Alanyl-L-Valin. Etter avdeling fra harpiksen og eter-vasking ble tri-peptidet erholdt med > 88 % utbytte som et fast hvitt stoff. HPLC-analyse under betingelsene nevnt i eksempel XVI bekreftet identiteten til produktet som ble ko-eludert med en kjent standard. (Ret.tid. 16.28 min) .

Nedbrytings-sekvenser som L-Leucyl-L-valin og L-Alanyl-L-Valin ble ikke detektert (det. grense < 0.1 %).

EKSEMPEL XX.

L- Leucyl- L- Alanyl- L- Valin ( Boe prosedyre).

t-Butyloksy-karbonyl-L-Valin estrifisert til metylert 2 % kryssbundet polystyren (f.eks. Merryfield harpiks) (0.50 g, 0.23 mmol Valin) ble plassert i en fast-fase peptid-syntese- beholder. Metyl-klorid (5 ml) ble tilsatt og blandingen ristet i 3 0 min. Løsningsmiddelet ble fjernet og harpiksen ble behandlet med metyl-klorid/trifluor-eddiksyre (6 ml 1/1) i 30 min. for å fjerne t-butyloksy-karbonyl-beskyttende gruppe. Harpiksen ble vasket med metyl-klorid (3 x 5 ml) nøytralisert med 10 % trietylamin i metyl-klorid ( 5 ml), vasket med metyl klorid (3 x 5 ml) og deretter reagert med en løsning av t-butyloksy-karbonyl-L-Alanin-N-karboksy-anhydrid (200 mg, 1.0 mmol) i metyl-klorid ( 5 ml) i 45 min. Den resulterende beskyttede dipeptid-harpiksen ble vasket med metyl-klorid (3x5 ml) . Harpiksen ble igjen de-

blokket, vasket, nøytralisert og vasket som beskrevet over. t-butyloksy-karbonyl-L-Leucin-N-karboksy-anhydrid (240 mg, 1.0 mmol) i metyl klorid ( 6 ml) ble tilsatt harpiksen og blandingen ble ristet i 45 min. Løsningen ble fjernet og harpiksen vasket med metyl-klorid (3 x 5 ml) og tørket under høy-vakuum. Den t-butyloksy-karbonyl-beskyttede tripeptid-harpiksen. ble reagert med flytende HF ved 0 °C8 i 30 min. HF ble fjernet og residuet tørket under høy-vakuum. Peptidet ble tatt opp i vann og harpiksen fjernet ved filtrering. Løsning ble frysetørket og ga et tilnærmet kvantitativt utbytte av L-Leucyl-L-Alanyl-L-Valin. HPLC-analyser var sammenlignbare med eksempel XVIII.

EKSEMPEL XXI.

L- Alanyl- L- fenylalanin ( via full beskvttelse- prosedvre).

A. Til en L-fenylalanin-benzyl-ester-p-toluen-sulfonat (1.07 g, 2.5 mmol) i tetrahydrofuran (20 ml) ved 0 °C ble det tilsatt N-metyl-morfolin (0.26 g, 2.5 mmol). Blandingen ble rørt 9.5 timer ved 0 °C og N-benzyloksy-karbonyl-L-alanin-N-karboksy anhydrid (0.50 g, 2.0 mmol) ble tilsatt. Blandingen ble rørt 2 t ved 0 °C og tilsatt vann (20 ml) og diklormetan (50 ml). Sjiktene ble separert og det vandige sjiktet vasket med diklormetan (25 ml) . De kombinerte organiske fraksjoner ble vasket med 0.5 M HCl (2 x 50 ml), 10 % natrium-bikarbonat (50 ml) og vann (2 x 50 ml) , tørket (MgS04) og konsentrert.

Krystallisasjon skjedde ved tilsetting av heksan og ga 0.66 g (72 %) N-benzyloksy-karbonyl-L-alkanyl-L-fenylalanin benzyl ester.

Smp.: 118.5- 119 °C.

NMR (CDC13) 5: 7.64 (1H, s), 6.82-7.39 (6H, m)m 5.04 (2H, s) , 5.00 (2H, s) , 4.58-4.92 (2H, m) , 3.07 (2H, d, J = 6 Hz) , 1.29 (3H, d, J = 7 Hz) .

B. En blanding av N-benzyloksy-karbonyl-L-alanyl-L-fenyl- alanin-benzyl-etser (0.50 g, 1.1 mmol) og 10 % Pd på karbon (0.1 g) i etanol (150 ml) ble ristet i et Parr hydrogen-erings-apparat i 6.5 t ved 20 °C. Blandingen ble filtrert og filtratet renset med vann ( 100 ml). Løsningen ble konsentrert og ga 0.26 g (100 %) L-alanyl-L-f enylalanin. HPLC analyser viste > 99 % renhet og ingen bevis på racemisering.

EKSEMPEL XXII.

L- Alanyl- L- fenylalanin ( via partiell beskvttelses- prosedyre).

A. Til en løsning av L-f enylalanin (0.33 g, 2.0 mmol) i 0.20 M kalium-karbonat ( 20 ml) og acetonitril (30 ml) ble tilsatt dråpevis en løsning av N-benzyloksy-karbonyl-L-alanin-N-karboksy-anhydrid (0.45 g, 1-. 8 mmol) i acetonitril (5 ml) ved 0 °C. Blandingen ble rørt i 4 0 min. ved 0 °C og fortynnet med etyl-acetat (50 ml) og 1 M HC1 (10 ml) . Sjiktene ble separert og det vandige sjiktet ekstrahert med etyl-acetat (2 x 35 ml) . De kombinerte organiske fraksjone-ne ble vasket med saltvann (30 ml), 0.5 M HC1 ( 2 x 50 ml) og vann (2 x 50 ml) , tørket (MgS04) og konsentrert. Residuet ble rekrystallisert fra kloroform/heksan og ga 0.26 g ( 39 %) N-benzyloksy-karbonyl-L-alanyl-L-fenylalanin.

Smp. 121-122 °C.

NMR (DMSO-d6) 5: 12.71 (1H, s), 8.06 (1H, m), 7.30 (5H, m), 5.01 (2H, s) , 4.43 (1H, m) m 4.06 (1H, m) , 2.99 (2H, m) , 11.19 (2H, d, J = 7 Hz).

B. En blanding av N-benzyloksy-karbonyl-L-alanyl-L-fenyl-alanin (0.208 g, 0.562 mmol) og10 % Pd på karbon (0.1 g) i 95 % etanol ( 50 ml) ble ristet på et Parr hydrogeneri-ngs-apparat i 16 t ved 20 °C. Blandingen ble filtrert og filtratet renset med vann (100 ml) . De kombinerte løsninger ble konsentrert og ga 0.122 g (92 %) L-alanyl-L-fenylalanin som et hvitt fast stoff. HPLC-analyser viste >99.5 % renhet

Claims

1. Uretan-beskyttet aminosyre N-karboksy-anhydrid eller N-tiokarboksy-anhydrid, karakterisert vedat det har strukturen:

hvor R og R<1>uavhengig av hverandre er valgt fra gruppen omfattende hydrogen, alkylgrupper innbefattende cykloalkyl-grupper med 1 til 12 karbonatomer, arylgrupper med 6 til 2 0 karbonatomer innbefattende aralkyl- og alkarylgrupper med 7 til 20 karbonatomer, idet minst én av R og R' er forskjellige fra hydrogen, R'' er en alkyl- eller cykloalkylgruppe med 1 til 12 karbonatomer, en arylgruppe med 6 til 20 karbonatomer eller en aralkyl- eller alkarylgruppe med 7 til 20 karbonatomer, Z er oksygen eller svovel og n er 0, 1 eller 2.

2. Uretan-beskyttet aminosyre-N-karboksy-anhydrid eller N-tiokarboksy-anhydrid i henhold til krav 1,karakterisert vedat R'<1>er et alkyl med 1-20 karbonatomer.

3. Uretan-beskyttet aminosyre N-karboksy-anhydrid eller N-tiokarboksy-anhydrid i henhold til krav 2,karakterisert vedat R<1>' er lavere alkyl eller substituert lavere alkyl, t-butyl, aryl eller substituert aryl, fenyl eller substituert fenyl, aralkyl eller substituert aralkyl, benzyl eller substituert benzyl, p-metoksybenzyl, 9 - fluorenylmetyl eller subsituert 9-fluorenylmetyl.

4. Uretan-beskyttet aminosyre N-karboksy-anhydrid eller N-tiokarboksy-anhydrid i henhold til krav 1-3, karakterisert vedat minst en av R eller R' er sidekjeden til en beskyttet eller ubeskyttet aminosyre .

5. Uretan-beskyttet aminosyre N-karboksy-anhydrid eller N-tiokarboksy-anhydrid i henhold til krav 4,karakterisert vedat R eller R' er side-kj eden til alanin, sidekjeden til arginin eller passende beskyttet arginin, sidekjeden til apspartinsyre eller passende beskyttet aspartinsyre, sidekjeden av aspargin eller passende beskyttet aspargin, sidekjeden til cystein eller passende beskyttet cystein, sidekjeden til glutarsyre eller passende beskyttet glutarsyre, sidekjeden til glutamin eller passende beskyttet glutamin, sidekjeden til histidin eller passende beskyttet histidin, sidekjeden til isoleu-cin, sidekjeden til en passende beskyttet lysin, sidekjeden til leucin, sidekjeden til metionin, sidekjeden til norleusin, sidekjeden til en passende beskyttet ornitin, sidekjeden til en passende beskyttet fenylalanin, sidekjeden til serin eller passende beskyttet serin, sidekjeden til treonin eller passende beskyttet treonin, sidekjeden til tryptofan eller passende beskyttet tryptofan, sidekjeden til tyrosin eller passende beksyttet tyrosin, sidekjeden til valin eller sidekjeden til homoserin eller passende beskyttet homoserin.

6. Anvendelse av forbindelse ifølge krav1ved fremstilling av en polypeptidkjede hvor en slik beskyttet aminosyrekomponent omsettes med en andre lignende eller ikke-lignende aminosyrekomponent et antall ganger inntil det ønskede polypeptid er dannet.

7. Anvendelse i henhold til krav 6, hvor den beskyttende aminosyrekomponenten er et uretanbe-skyttet aminosyre-N-karboksyanhydrid eller N-tiokarboksy-anhydrid i henhold til krav 1, hvor R<1>' er et alkyl eller substituert alkyl med 1 til 20 karbonatomer.

8. Anvendelse i henhold til krav 7, hvor R'<1>er lavere alkyl eller substituert lavere alkyl.

9. Anvendelse i henhold til krav 7, hvor R'' er lavere alkyl eller substituert lavere alkyl.

10. Anvendelse i henhold til krav 6, hvor R<1>' er aryl eller substituert aryl.

11. Anvendelse i henhold' til krav 10, hvor R1 ' er fenyl eller substituert fenyl.

12. Anvendelse i henhold til krav 6, hvor R'<1>er aralkyl eller substituert aralkyl

13. Anvendelse i henhold til krav 12, hvor R'<1>er benzyl eller substituert benzyl.

14. Anvendelse i henhold til krav 12, hvor R'<1>er p-metoksybenzyl.

15. Anvendelse i henhold til krav 12, hvorR'1 er 9-fluorenylmetyl eller substituert 9-fluorenylmetyl