NO312901B1 - Dendrimert makromolekyl, fremgangsmåte ved dets fremstilling og dets anvendelser - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en ny klasse forgrenede, dendrimere makromolekyler av den art som er angitt i krav l's ingress som hovedsakelig består av en sentral kjerne og en serie polyoksyalkylenkjeder som strekker seg ut fra nevnte kjerne og sprer seg inn i det omgivende rom og forgrener seg på en kaskadeaktig måte inntil den ønskede stør-relse er oppnådd. Molekylene som dannes på denne måte, har ikke altfor mye funksjonell sammenstimling på sine ytre overflater. Oppfinnelsen innbefatter også syntetiske fremgangsmåter for fremstillinger derav (kravene 6-7) samt deres anvendelser som angitt i kravene 8-15.

I løpet av det siste decennium har dendrimere makromolekyler oppnådd betydelig interesse på grunn av sine intrinsiske trekk som er meget forskjellige fra de meget polydisper-se lineære eller forgrenede polymerer som fremstilles ved polymerisasjonsprosesser. Derimot erholdes dendrimerene ved syntetiske fremgangsmåter innbefattende en trinnvis vekst som muliggjør større kontroll over molekylmassen, størrel-sen og formen. Dendrimere molekyler kjennetegnes ved at de har en sentral nukleus, kalt "kjerne", og fra denne oppstår kjeder og forgreninger til periferien slik at de opptar alt tilgjengelig rom. Dette leder til en multiforgrenet ordnet struktur med mange funksjonelle grupper på den ytre overflate. Et slikt molekyl kan ha en meget sammenklumpet overflate som er i stand til å kontrollere diffusjonen av små kjemiske enheter inn og ut av den dendrimere struktur. Av-hengig av sorten og dimensjonen på konstituentene kan sådanne makromolekyler anta forskjellige geometriske former (sfærisk, sylindrisk, sopplignende, elliptisk etc). Sammenlignet med andre forgrenede polymerer er disse makromolekyler vanligvis utstyrt med en relativt høy intrinsisk viskositet (begrensende viskositetstall) også ved høy molekylvekt.

Makromolekyler med forskjellige betegnelser, syntetisert og patentert av forskjellige forskergrupper, kan være innbefattet i denne klasse derivater. Hovedklassene er vist i tabell I.

Starburst-dendrimerer (ref. 1-5).

Starburst-dendrimerer syntetisert av Tomalia et al. innbefatter : a) Starburst-polyamidoamindendrimerer (PAMAM) (ref.1-3). Dette er forbindelser med enten en nukleofil eller en elek-trofil "kjerne". En av de mest utbredte nukleofile "kjerner" er ammoniakk. I dette tilfelle innbefatter syntesen en preli-minær reaksjon med metylakrylat (Michaels addisjon) for å danne en triester som deretter amideres med etylendiamin for å danne et førstegenerasjonsmolekyl inneholdende tre terminale aminogrupper (skjema 1).

Ved å gjenta disse syntetiske trinn vokser dendrimeren i dia-meter med ca. 10 Å pr. generasjon idet den utvikler seg fra en udefinert form i generasjonene 0-2 til en flattrykt sfæroide i generasjonene 3-4, og til slutt til en nesten symmetrisk sfæroide i generasjonene 5 og høyere. Et annet eksempel på "kjerne" er etylendiamin.

312901 5

b) Starburst-polyetylenimindendrimerer (PEI) (ref. 1). Disse molekyler avledes fra en symmetrisk "kjerne" omfattende

tre aminofunksjoner erholdt ved alkylering av dietylentriamin med aziridin. Den første generasjon erholdes ved å omsette denne "kjerne" med N-tosylaziridin eller N-mesylaziridin og ved påfølgende avblokkering (skjema 2).

x = tosyl eller mesyl.

De høyere generasjoner erholdes ved å gjenta disse syntetiske trinn. PEI-ene atskiller seg fra PAMAM-ene ved sine korte grensegmentlengder. For hver generasjon øker diameteren med bare 5 Å sammenlignet med 10 Å for PAMAM-ene. CPK<®->modellene (Corey Pauling Koltun) indikerer at disse dendrimerer er meget mer kompakte og mer sammenklumpet enn starburst-PAMAM-ene. Disse modeller viser at femtegenerasjonen er umulig på grunn av det såkalte tettpakningsfenomen eller altfor stor sammenstimling av funksjonelle grupper på overflaten, et fenomen som gjør det umulig eller bare delvis mulig for molekylet å vokse videre (ref. 1). Sammenlignet med PAMAM-ene inne-har PEI-ene mer stabile kjemiske bindinger.

c) Starburst-polyeterdendrimerer (ref. 1, 4, 5).

Disse dendrimerer er eksempler på makromolekyler som er utstyrt med maksimal pakningseffekt på grunn av den høye multiplisitet i "kjernen" (fire funksjonelle grupper) og forgreningspunktene (tre funksjonelle grupper pr. enhet). Der-med oppstår meget kompakte molekyler med meget sammenklumpede mikroområder som har bare meget små indre tomrom. Utgangsmo-lekylet, pentaerytritoltetrabromid, omsettes med pentaerytri-tolmolekyler hvori de tre hydroksylfunksjonene er beskyttet som ortoestere. Det resulterende molekyl antar en sfærisk form fra første generasjon. Som en følge kan den fjerde generasjon, som kan ha 324 hydroksygrupper på den ytre overflate, et meget stramt og fast system uten indre hull eller kanaler, dannes. Den fjerde generasjon kan faktisk i seg selv erholdes på grunn av altfor store steriske hindringer på den ytre overflate. Syntetiske studier avslørte at forgreningsdefekter ble progressivt større idet man gikk fra generasjon 2 til generasjon 3.

d) Starburst-polytioeterdendrimerer (ref. 1).

Disse ligner polyeterne unntatt at en merkaptobisyklisk ortoester anvendes for koblingstrinnet istedenfor den hydroksybi-sykliske ortoester. På denne måte erholdes en dendrimer inneholdende tioeterbindinger og hydroksylgrupper på den ytre overflate. Når det gjelder polytioeterdendrimerer, er molekylene allerede hindret av den andre generasjon, og forsøk på å erholde tredje generasjon har hittil ikke lykkes. Den hoved-sakelige forskjell mellom PAMAM-ene og polyeter- og polytioeterdendrimerer er at sistnevnte molekyler antar en sammenklumpet struktur allerede fra første generasjon og har nesten ingen indre tomrom. De er derfor mer kompakte molekyler.

Denkewalters dendrimerer (ref. 6).

Denkewalter et al. (ref. 6) rapporterte syntesen av lysinbaserte dendrimerer erholdt ved å anvende den klassiske metode for fastfasepeptidsyntese. Lysintreet ble konstruert med en benzhydrylaminharpiks og N-beskyttet tert.-butyl-oksykarbonyllysin. De forgrenende punkter, dvs. lysinamino-gruppene, er lokalisert på segmenter av forskjellig lengde.

Polyamidoalkoholdendrimerer (arboroler) (ref. 7-12, 29).

De er blitt syntetisert av Newkome og medarbeidere. Denne klasse av dendrimerer er et eksempel på en heterogen serie av høyt forgrenede forbindelser med et stort antall funksjonelle grupper på den ytre overflate. I litteraturen er bare lavge-nerasjonsmolekyler beskrevet, normalt bare første eller andre generasjon. Kaskadepolymerene er blitt syntetisert utgående enten fra en benzenring som tre kaskadesfærer er knyttet til eller fra alkylhalogenider med en eneste kaskadesfære. Mer nylig er arborolene blitt utviklet med et skjelett bestående av mettede hydrokarbonkjeder med eksterne hydrofile grupper. Disse makromolekyler kan ha ikke-polare molekyler i sine li-pofile tomrom, og de kan således betraktes som unimolekylære miceller.

Polyeterdendrimerer (ref. 13-19).

Disse derivater er blitt syntetisert av Fréchet og medarbeidere ved en ny syntetisk metode innbefattende to tydelige trinn: a) å fremstille på forhånd formede dendrimere fragmenter inneholdende en reaktiv gruppe, kalt det "fokale punkt"; b) å sette sammen det dendrimere molekyl ved omsetning av de fokale punkter i fragmentet med "kjernen", som består av

et polyfunksjonelt molekyl.

Ved denne metode er imidlertid syntesen av dendrimerer av fjerde og høyere generasjoner vanskelig, fordi reaktiviteten av det fokale punkt reduseres på grunn av sterisk hindring. Propagasjonsmonomerene av disse molekyler utgjøres av poly-funksjonelle benzener, og således er disse molekyler utrustet med en viss grad av rigiditet.

De første forsøk på å syntetisere forgrenede molekyler date-res tilbake til 1978 da Buhleier, Wehner og Vogtle (ref. 20) foreslo et syntetisk skjema som innebar hyppig repetisjon av like trinn som skulle addere suksessive grener til et ut-gangsmolekyl. På denne måte ble det erholdt forbindelser med økende voksende hulromstørrelse. Denne prosess, kalt "kaskadelignende" syntese, anvendte lineære eller sykliske mono-eller diaminer som utgangsmolekyler, som ved omsetning med akrylonitril etterfulgt av reduksjon gir opphav til nye forgreningspunkter. Nylig er det blitt syntetisert andre typer a\ dendrimerer. Miller et al. (ref. 21) fremstilte en serie dendrimerer inneholdende 4, 10, 22 eller 46 benzenringer som har symmetriske og faste molekylstrukturer. Sådanne dendrimerer er termisk stabile, og med unntak av den tungt oppløseli-ge første generasjon er de oppløselige i organiske løsnings-midler, så som THF, toluen og kloroform. Forfatteren foreslo å anvende disse produkter som standarder for størrelseseks-klusjonskromatografi. Uchida et al. (ref. 22) og Mathias og Carothers (ref. 23) syntetiserte silikonbaserte dendrimerer opp til tredje generasjon. For dendrimerene fremstilt av Mathias og Carothers er imidlertid den absolutte molekylvekt, molekylvektsdistribusjon og ensartethet i forgreningen frem-deles ukjent.

Dendrimerer som har ladninger innenfor kaskadestrukturen, er blitt beskrevet av Rengan og Engel (ref. 24, 25). Disse er

fosfonium- eller ammoniumseter, og bare de første tre generasjoner er blitt syntetisert. Morikawa et al. (ref. 26) syntetiserte starburst-dendrimerer inneholdende polysiloksanenhe-ter opp til tredje generasjon, og disse kunne potensielt anvendes som medisinbærere. Nagasaki et al. (ref. 27) beskrev

syntesen av arboroler med innkapslede kroneetere i håpet om é fremstille forbindelser med nye fysikalske egenskaper, så son selektivitet mot alkalimetallioner, allosterisk virkning i

metallbindingsprosessen, konformasjonell forandring, indusert av metallbindingen og den polyelektrolyttlignende atferd hos de resulterende metallkomplekser. Imidlertid er ingen av disse karakteristikker hittil blitt påvist. Disse dendrimerer

ble syntetisert på konvergent syntetisk måte. På grunn av u-løseligheten hos den første generasjon og den steriske hindring av funksjonelle grupper på molekylet ble den divergente metode også undersøkt, men den lyktes ikke i å gi de ønskede molekyler.

Opp til dags dato er bare andre generasjon blitt erholdt.

Polynukleære overgangsmetallkomplekser av dendrimer natur er blitt syntetisert av Serroni et al. (ref. 28).

Byggende repetisjonsblokker er forbundet ikke bare ved kova-lente bindinger, men også ved metallchelatbindinger.

Brabander-van den Berg et al. (ref. 30) syntetiserte po-ly(propylenimin)dendrimerer opp til femte generasjon. Disse dendrimerer erholdes ved repetitiv dobbelt Michael-addisjon av akrylonitril til primære aminer, etterfulgt av en hetero-gent katalysert hydrogenering av nitrilene. Disse arter av dendrimerer er ikke sensitive overfor hydrolytisk degrade-ring, og de er stabile ved høye temperaturer. Prosessen som de fremstilles ved, er egnet for produksjon i stor skala.

Som allerede nevnt, er dendrimerene rapportert i litteraturen blitt erholdt ved to forskjellige metoder: a) divergent syntese;

b) konvergent syntese.

Syntesene av de fleste dendrimerer er blitt utført under anvendelse av den divergente prosess. Denne innebærer at et polyfunksjonelt molekyl anvendes som "kjerne", og at for å introdusere multiplisitet bindes hver funksjonell gruppe til et molekyl som også omfatter mer enn ett beskyttet reaktivt sete ("propagasjonsmonomer"). En førstegenerasjonsdendrimer dannes således, og denne gir, ved utmattende addisjon av polyfunk-sjonaliserte monomerer, opphav til neste generasjon osv. Mo-nomere beskyttelses-/avbeskyttelsessystemer må anvendes for å utføre selektiv modifikasjon av spesifikke grupper i hvert syntetisk trinn.

Konvergent syntese, først foreslått av Fréchet, atskiller seg fra den divergente metode ved at veksten starter ved det som vil bli periferien av makromolekylet.

En sådan metode resulterer i at det dannes store dendrimere fragmenter som til slutt knyttes sammen ved en reaktiv gruppe ("fokalpunkt") til en polyfunksjonell "kjerne".

Konvergent syntese har visse fordeler i forhold til divergent syntese. Med divergent syntese skjer molekylets vekst ved samtidig addisjon av et økende antall reaktive seter. Med konvergentmetoden, på den annen side, medfører størrelsesøk-ningen et begrenset antall reaktive seter. Konvergentsyntesen anvender et mindre overskudd av reagenser. Mulige bireaksjo-ner unngås derfor, og sluttproduktene er lettere å rense.

Imidlertid er en begrensning med den konvergente metode at idet dendrimerenes størrelse øker, er det en økning i den steriske hindring nær den funksjonelle gruppe, eller fokal-punktet, som forhindrer gruppen i å reagere med "kjernen". Denne begrensning er også vanlig i den divergente syntese siden molekylets størrelse øker langsommere enn antallet eksterne funksjonelle grupper. Dette fører til en økning i den steriske hindring rundt de funksjonelle grupper, som således forhindres i å reagere for å gi den neste generasjon.

Det er merkbare forskjeller blant de forskjellige typer av dendrimerer. Med hensyn til starburst-dendrimerene har PAMAM og polyeterne forskjellig multiplisitet i "kjernen" (3 for PAMAM; 4 for polyeterne); som et resultat er PAMAM meget mindre sterisk hindret enn polyeterne, og de oppviser indre tomrom. Disse karakteristikker gjør det mulig å syntetisere PAMAM-produkter med høyere generasjonstall enn det er mulig med polyetere for hvilke fenomenet med "tettpakning" allerede er fremtredende hos den tredje generasjon. På den annen side har de tidligere generasjoner av PAMAM-dendrimerene, i mot-setning til polyeterne, ikke bestemte former; bare de mer av-anserte generasjoner av PAMAM-dendrimerer har bestemte former. I tillegg kan det store overskudd av reagenser (normalt polyetylendiamin) som er nødvendig for å syntetisere PAMAM, forårsake problemer.

I de tidlige generasjoner er disse reagenser lette å fjerne.

Idet dendrimerene vokser blir imidlertid fjerningen av disse overskudd mer vanskelig. Det samme er tilfelle for visse bi-produkter som kan oppstå fra ufullstendige Michael-addi-sjonsreaksjoner, fra intramolekylære sykliseringer, fra frag-mentering som skyldes retro-Michael-reaksjoner og fra inter-molekylære sykliseringer, og dette resulterer i at det dannes broer mellom to dendrimerer. Disse problemer oppstår ikke med starburst-polyetere hvor det ikke er nødvendig med et overskudd av reagenser, og hvor dendrimerene er krystallinske.

Dette gjør rensingen av polyeterdendrimerene lettere.

Med hensyn til L-lysinbaserte Denkewalter-dendrimerer har de asymmetriske "grener", og deres strukturer er ikke blitt ri-gorøst etablert. De forskjellige lengder av "grenene" kan forårsake sterisk hindring fordi noen få funksjonelle grupper er begravet i den indre del av molekylet, og de er derfor sterisk hindret og ureaktive.

Newkome et al. (ref. 8-12, 29) har syntetisert mindre forgrenede, mindre sterisk hindrede molekyler som har store lipofi-le indre tomrom som kan motta hydrofobe molekyler, og som i oppløsning oppfører seg som miceller. Syntesen av sådanne molekyler er ganske kompleks fordi neopentylsenteret ("kjernen") ikke reagerer i nukleofile reaksjoner (ref. 11). For å overvinne denne ulempe var det nødvendig å innføre en "av-standsholder" på minst tre atomer.

De dendrimere makromolekyler som er beskrevet ovenfor, er blitt syntetisert med henblikk på spesifikke anvendelsesområder. De kan f.eks. anvendes som transportører av store meng-der av substanser, og av denne grunn er dendrimerene blitt vidtgående undersøkt som mulige "bærerstoffer" for kontrollert og målrettet frigivelse av medisiner. Det er mulig å fremstille dendrimerer med et lipofilt indre og en hydrofil overflate, og således erholdes molekyler som kan fungere som miceller. Sammenlignet med miceller kan sådanne molekyler, som et resultat av sine intrinsiske karakteristikker, oppvise meget større stabilitet. Ved å anvende egnede monomerer i den senere generasjon er det teoretisk mulig å kontrollere porø-siteten av molekylets eksterne sfære. I denne henseende kan dendrimerer kanskje sammenlignes med celler. Videre karakteriseres disse polymerer ved store overflateområder, som i kombinasjon med høy oppløselighet i organiske løsningsmidler kan underlette deres anvendelse som bærerstoffer for katalysatorer som kan gjenvinnes ved slutten av reaksjonen ved en-kel ekstrahering eller filtrering.

Forbindelser som er egnet for sammenbinding med dendrimerer, er vanligvis molekyler som kan anvendes enten for terapeutisk behandling eller for in vivo- eller in vi tro-diagnose. Forbindelser av denne type er f.eks. farmasøytika (så som anti-biotika, analgetika, antihypertensive midler og kardiotoniske midler) som anvendes ved behandling av forskjellige sykdom-mer; radionuklider, signalgeneratorer og absorpsjonsmidler; antistoffer; metallchelater; opasifiserende diagnostiske midler og hormoner. In vivo- og in vitro-diagnostiske fremgangsmåter som kan ha fordel av anvendelsen av dendrimer-derivater, er f.eks. radioimmunologiske undersøkelser, elek-tronmikroskopi, ELISA, røntgenavbildning, magnetisk resonans-avbildning (MRI) og immunoscintigrafi. Dendrimerer kan også ha andre anvendelsesområder, f.eks. som "bærerstoffer" for kjemiske substanser i jordbruket, som klebestoffer, som absorpsjonsmidler, som olje-/vanndemulgeringsmidler, som for-tykningsmidler for plastiske materialer, som kalibrerings-standarder for ultrafiltreringsmembraner og elektronmikrosko-pi, som standarder for størrelseseksklusjonskromatografi og som midler for å modifisere de reologiske egenskaper i løs-ninger av fargestoffer og malinger. Til tross for alle disse mulige anvendelsesområder er imidlertid ingen foreløpig blitt helt realisert. Dette skyldes delvis vanskelighetene med å syntetisere dendrimerer med et høyt generasjonstall (på grunn av "tettpaknings"-problemet) og delvis vanskelighetene med å syntetisere tredimensjonale strukturer med passende interne tomrom når det gjelder antall og dimensjon for den tiltenkte anvendelse.

Gjenstanden for foreliggende oppfinnelse er nye dendrimere makromolekyler som omfatter følgende strukturelle grupper: a) en sentral "kjerne", avledet fra et polyvalent, organisk molekyl som danner utgangspunktet for minst to polyoksyalky-lenkj eder.

Det nye makromolekyl er særpreget ved det som er angitt i krav 1<1>s karakteriserende del. Ytterligere trekk fremgår av kravene 2 -4.

Én polyoksyalkylenkjede, tatt sammen med sitt forgreningspunkt, utgjør en vekst- eller repetisjonsenhet. Den totale mengde av vekstenheter innbefattet i samme skall eller vekst-nivå representerer en generasjon.

"Kjerne"- og forgreningspunkter karakteriseres ved et multi-plisitetstall som refererer enten til antallet funksjonelle

grupper på kjernen som muliggjør vekst av molekylet eller til graden av forgrening som er mulig ved hvert forgreningspunkt.

Introduksjonen av det første forgreningspunkt i molekylet bestemmer den første generasjon, introduksjonen av et påfølgen-de forgreningspunkt bestemmer den andre generasjon osv. Lengden av polyoksyalkylenkjeden mellom "kjernen" og det første forgreningspunkt, eller mellom ett forgreningspunkt og det neste, kan variere.

Slike kjedelengder velges i henhold til strukturen og egen-skapene som kreves for makromolekylet. For eksempel har kje-delengden innflytelse på dannelsen av de indre hulrom i strukturen og/eller molekylets kompakthet (densitet) og, i de tidlige generasjoner spesielt, også dets geometriske form. Polyoksyetylenkjedene er karakterisert ved -[OCH2CH2]n-enheter hvor n er et tall fra 0 til 2 5 og fortrinnsvis fra 0 til 15. Det er også mulig, når n = 0, å ha to forgrenende punkter ved siden av hverandre uten en separerende polyoksyalkylenkjede. Ikke desto mindre er høyt foretrukne forbindelser sådanne hvor minst én av generasjonene innbefatter polyoksyalkylenkjeder hvor n er forskjellig fra 0. Avstanden mellom "kjernen" og det første forgreningspunkt, eller mellom ett forgreningspunkt til det neste, bestemmes av lengden av polyoksyalkylenkjeden, dvs. av verdien for n. Denne verdi kan være lik i hver generasjon, eller den kan variere fra generasjon til generasjon.

Den sentrale kjerne i forbindelsene ifølge foreliggende oppfinnelse kan avledes fra enhver åpen polyvalent, alifatisk

organisk kjederest, både forgrenede og uforgrenede, eller fra alisykliske rester, eller fra heterosykliske rester inneholdende N, O og/eller S, eller fra aromatiske eller heteroaro-

matiske rester. Alle er substituert med minst to reaktive grupper til hvilke polyoksyalkylenkjedene av første generasjon er kovalent bundet. "Kjernen" kan også ha én eller flere reaktive grupper som ikke bidrar til molekylets vekt, men som eventuelt er tilgjengelige for koblingen til andre strukturer eller som dimerisasjonspunkter. Eksempler på "kjernen" innbefatter blant andre NH3, substituerte aminer, diaminer, passende funksjonaliserte aromatiske ringer, molekyler med ne-opentylsentre (pentaerytritol, hydroksymetylpropantriol) og triaza- og tetraazamakrosykluser. Forgreningspunktene kan be-stå av polyvalente rester med minst to eller tre reaktive funksjoner egnet for å introdusere multiplisitet. I hver dendrimer kan forgreningspunktene være like i hver generasjon, eller de kan variere fra generasjon til generasjon.

Multiplisitet kan også introduseres f.eks. med polyoksyalky-lenkj eder hvor den terminale del allerede er forgrenet. "Kjernens" multiplisitet, forgreningspunktenes multiplisitet og verdien av n kan velges i henhold til karakteristikke-ne/egenskapene som ønskes for det sluttelige makromolekyl. På denne måte er det mulig å erholde makromolekyler med forskjellige fordelinger av funksjonelle grupper på den ytre overflate; f.eks. sonal fordeling hvis polyoksyalkylenkjedene forbundet til "kjernen" er lange og korte for grenene, eller ensartet fordeling hvis polyoksyalkylenkjedene er like lange. I begge tilfeller vil det være forskjellig densitet i de terminale grupper og/eller kjeder mellom den perifere og sentrale del i molekylet. Økning av forgreningsmultiplisiteten, med alle andre parametere likedan, resulterer i en bemerkelses-verdig økning av hindringen ved den perifere del av strukturen i forhold til den sentrale del. Med graden av frihet som tildeles ved lengden av polyoksyalkylenkjedene, ved "kjernens" og forgreningspunktenes multiplisitet, kan man erholde makromolekyler med indre hulrom av forskjellige dimensjoner, hvilke enten er like eller varierer fra generasjon til generasjon.

En ytterligere fordel som oppstår ved introduksjonen av poly-oksyalkylenkj edene mellom "kjernen" og det første forgreningspunkt , eller mellom ett forgreningspunkt og et annet, er at på denne måte er det mulig å konstruere molekyler som er i stand til å vokse ytterligere og gir strukturer med et stort antall generasjoner. Dette er det fundamentale punkt i foreliggende oppfinnelse. I tillegg er det også mulig å unngå fenomenet med "tettpakning", et fenomen som alvorlig hindrer fremstillingen av de tidligere kjente dendrimerer ved at de begrenser antallet suksessive generasjoner som kan oppnås. Som en generell regel er en av de viktigste hindringer for syntesen av dendrimerstrukturer den altfor store sammen-pakking på overflaten, hvilken uunngåelig oppstår med høyere generasjonstall. Av denne grunn blir veksten av strukturen progressivt vanskeligere; f.eks. er fremstilling av molekyler av tredje generasjon når det gjelder polytioetere, eller av fjerde generasjon når det gjelder polyetere, praktisk talt umulig, som rapportert av Tomalia (ref. 1).

Derimot gjør introduksjonen av polyoksyalkylenkjeder det mulig å fremstille molekyler med mindre kompakte strukturer. For disse makromolekyler reduseres i høy grad problemene som skyldes inklusjon av reagenser og løsningsmidler under de forskjellige syntetiske trinn, fenomen som kan forårsake sig-nifikante vanskeligheter under renseprosessen.

De ytre overflater av makromolekylene ifølge foreliggende oppfinnelse er godt utstyrt med funksjonelle grupper, så som f.eks. hydroksyl-, tosyl-, mesyl-, tresyl-, brosyl- og lignende grupper, trifluormetansulfonyl-, ftalimido-, amino-, tiol-, aldehydo-, nitrilo-, acetyl-, pyranyl-, sykliske ortoester-, karboksyl- og amidogrupper.

Som en følge kan forbindelsene ifølge foreliggende oppfinnelse ideelt tilpasses transport av medikamenter og/eller molekyler for anvendelse i diagnostisk avbildning. Begge disse klasser av forbindelser kan sammenbindes med sådanne makromolekyler, enten direkte eller ved egnede avstandskjeder, alternativt kan de innarbeides i selve makromolekylene.

Vedrørende diagnostisk avbildning er det f.eks. mulig å erholde kontrastmidler for magnetisk resonans (MRI) ved å for-binde paramagnetiske metallchelater, så som chelater av poly-aminopolykarboksylsyrer, til disse molekyler. I denne henseende vil de kunne representere en god løsning for utviklingen av nye effektive blodforrådsmidler.

Ferromagnetiske eller superparamagnetiske (ferritt, magnetitt eller derivater derav) forbindelser kan også være innbefattet i de indre hulrom av makromolekylene for diagnostisk anvendelse i MRI.

Makromolekylene ifølge foreliggende oppfinnelse kan også bindes til chelater av radioaktive metallioner for anvendelse i nukleærmedisin eller konjugeres til joderte molekyler for anvendelse i alle røntgenografiske diagnostiske undersøkelser.

Molekylene kan også merkes med isotoper, så som <13>C, <14>C, <2>H, <3>H eller <12>SI, og anvendes deretter i biodistribusjonsstudier. Videre kan de anvendes for fremstilling av farmasøytiske produkter hvor kontrollert frigivelse av det aktive prinsipp er nødvendig. Videre er det også mulig å modifisere de eksterne funksjonelle grupper med egnede hydrofobe grupper for å til-veiebringe en molekylstruktur som opptrer som en invers mi-celle, dvs. med en hydrofil indre del og en hydrofob overflate .

Videre er sådanne makromolekyler meget lovende som bærerstoffer for katalysatorer, idet de muliggjør fullstendig gjenvin-ning av dem etter reaksjonen. Sluttelig, siden makromolekylene ifølge foreliggende oppfinnelse kan fremstilles med presi-se og bestemte dimensjoner, er de spesielt nyttige som kali-breringsstandarder for separasjonsteknikker basert på mole-kylform, så som f.eks. størrelseseksklusjonskromatografi.

Forbindelsene ifølge foreliggende oppfinnelse representeres ved følgende generelle formel (I):

hvor:

A er en sentral nukleus, eller "kjerne", avledet fra et polyvalent, organisk molekyl som kan være en alifatisk åpen kjederest, forgrenet eller uforgrenet, eller en alisyklisk rest eller en heterosyklisk rest inneholdende N, 0 og/eller S, eller en aromatisk eller heteroaromatisk rest, og som er karakterisert ved nærværet av r-terminale rester, til hvilke polyoksyalkylenkjedene av første generasjon er bundet, r er et helt tall fra 2 til 10 og representerer "kjernens" A-multiplisitet,

Gj.^ p representerer makromolekylets forgrenede struktur-omfattende g-generasjonsnivåer, i hvilke fra det første (gx) til det siste (gp) det totale antall generasjoner kan variere fra 1 til 20, og i hvilke de forskjellige generasjoner kan inneholde de samme repetisjonsenheter eller ikke, og i hvilke : a) hver generasjon g, unntatt den siste, omfatter et antall repetisjonsenheter som representeres ved restene med

formel:

hvor:

B fortrinnsvis er en polyoksyetylen- eller polyoksypropylenkjede med formel:

hvor n kan variere fra 0 til 25 og er forskjellig eller lik fra generasjon til generasjon, forutsatt at i minst én av generasjonene av makromolekyler er n forskjellig fra 0,

M representerer et forgreningspunkt valgt fra

b) den siste generasjon gp omfatter rester med formel:

hvor Bp, Mp, nip er definert analogt med B, M og m, med den

forskjell at alle de reaktive nip-rester av Mp er forbundet til grupper T, hvor

T er en terminal gruppe som kan være enten H eller én av de følgende rester: halogen, hydroksyl, amino, tiol, -0-tosyl, -0-mesyl, -0-tresyl, -0-brosyl og lignende grupper, trifluormetansulfonyl-, aldehydo-, karboksy-, amidogrupper, idet en sådan terminal gruppe T er fri, enten dissosiert eller udissosiert, eller beskyttet med egnede beskyttende grupper, så som f.eks. pyranyl, ftalimido, acetyl, en syklisk or-toestergruppe etc.

og

idet det totale antall terminale grupper T er lik summen av alle forgrenende multiplisiteter m i den siste generasjon gp,

og med den ytterligere betingelse at

Mp også kan være en enkeltbinding, og i dette tilfelle er nip lik 1 (dvs. det finnes ingen forgrening), og som en følge omfatter siste generasjon gp rester med formel:

hvor Bp og T er som definert ovenfor; c) hvis p = 1, dvs. når makromolekylet inneholder bare én generasjon, tilsvarer gp g1# dvs. representerer resten:

hvor Bx, M1# m1 og T er som definert analogt med Bp, Mp, nip og

T.

Som en følge er i dette tilfelle makromolekylet representert ved følgende formel:

hvor A, Blf M1# T, m1 og r er som definert ovenfor.

Forbindelsene med den generelle formel (I) omfatter også forbindelser som er merket med isotoper, så som <13>C, <14>C, <2>H, <3>H og I.

For klarhetens skyld er en skjematisk angivelse av strukturel for makromolekylene ifølge foreliggende oppfinnelse sekvensi-elt utviklet i henhold til følgende serie av formler:

hvor:

G^^p representerer B1-M1 [G2__>p] ml, hvor er glf og

G2->p representerer B2-M2 [G3..>p]m2, hvor B2-M2 er g2,

og så videre inntil siste generasjon er oppnådd, hvor Gp representerer Bp-Mp [T] mp, hvor de anvendte symboler er som definert ovenfor.

Den ovennevnte utvikling kan illustreres i komplett form ved følgende utvidede generelle formel (II) :

Forbindelsene ifølge foreliggende oppfinnelse som er spesielt foretrukket, er de forbindelser hvor r varierer fra 2 til 6, fortrinnsvis fra 2 til 4, og hvor "kjernen" A er en neopentylrest med formel:

Likeledes foretrukket er de forbindelser hvor B er en polyok-syetylenkjede med formel:

hvor n er et helt tall fra 0 til 25, fortrinnsvis fra 0 til 15.

Foretrukne makromolekylære forbindelser er de forbindelser hvor det totale antall generasjoner varierer fra 1 til 20, fortrinnsvis 1 til 15.

Som et eksempel på oppfinnelsen er en av de foretrukne klasser av forbindelser representert ved de forbindelser som har følgende generelle formel (III) :

hvor :

n er et helt tall fra 0 til 20, fortrinnsvis fra 0 til 15, og med betingelsen at n er forskjellig fra 0 i minst én generasjon,

g^ er den første generasjon med en forgrenende multiplisitet på 3,

L representerer T, eller sekvensen av suksessive generasjoner fra g'2 til g'p, hvor hver g', bortsett fra g'p, er definert analogt med g\ og kan ha samme betydning eller ikke, mens g'p tilsvarer g\- T, og T er som definert ovenfor; videre kan antallet generasjoner g være så høyt som 20, fortrinnsvis 15.

Foreliggende oppfinnelse illustreres spesielt ved fremstillingen av forgrenede makromolekyler med en neopentyl-"kjerne", fra hvilken det utgår fire polyoksyetylenkjeder. Forgreningen erholdes ved å innføre en rest av pentaerytritol på den terminale rest av polyoksyetylenkjedene. Syntesen av forbindelsene ifølge foreliggende oppfinnelse kan fortrinnsvis utføres ved to uavhengige syntetiske prosesser:

a) forlengelse av polyoksyetylenkjeden,

b) forgrening.

Rekkefølgen av disse syntetiske fremgangsmåter kan moduleres

vilkårlig, spesielt med hensyn til forbindelsestypen og de anvendte reaksjonsbetingelser. Det er mulig å bestemme seg for å begynne med den sentrale nukleus og addere suksessivt polyoksyalkylenkjedene av første generasjon, forgreningspunktene, polyoksyalkylenkjedene av annen generasjon, de nye for-

greningspunkter osv. inntil det ønskede antall generasjoner er oppnådd.

Alternativt er det likeledes mulig å fremstille allerede forgrenede polyoksyalkylenkjeder og deretter knytte disse enten til den sentrale nukleus eller til en tidligere dannet generasjon.

Det er åpenbart at på samme måte som det er mulig å utnytte den ene eller den andre av de to syntetiske prosesser, er det også mulig å følge til dels den første prosessen og til dels den andre i henhold til det syntetiske problem som skal over-vinnes. De reaktive funksjoner som ikke medvirker i en spesi-fikk reaksjon, beskyttes med egnede beskyttende grupper i henhold til metoder som er velkjent i kjemiske synteser. En følge av dette er at også fremgangsmåten for fremstillingen av disse makromolekylære forbindelser danner en utførelses-form av foreliggende oppfinnelse.

En illustrasjon av de foretrukne syntetiske metoder er gitt i den eksperimentelle del nedenfor.

Eksempel 1

Fremstilling av kloroksyetylenkjeder med hydroksylfunksjoner beskyttet med dihydropyran

3,4-dihydro-2-H-pyran (0,6 mol) ble langsomt tilsatt dråpevis til den ønskede kloralkohol (0,5 mol) fra tabell II under magnetisk omrøring. Reaksjonstemperaturen nådde 100-150 °C. Etter avkjøling til værelsestemperatur ble blandingen omrørt i 2 timer. Blandingen ble destillert under høyvakuum for å erholde det ønskede produkt som en fargeløs olje. Ved denne syntetiske metode ble følgende produkter erholdt:

AI 2-(3-kloretoksy) oksan (C7H13C102)

All 2-(3-oksa-5-klorpentyloksy) oksan (C9H17C103)

AIII 2-(3,6-dioksa-8-kloroktyloksy)oksan (C^H^CIOJ .

Reaksjonsutbyttene og utgangsmaterialene er oppsummert i tabell II. Tabell III angir de analytiske karakteriseringer. Lignende resultater ble erholdt da de bifunksjonelle kloralkoholer, C1CH2-CH (CH2OH) 2 og ClCH2-CH2-0-CH2-CH (CH2OH) 2, ble beskyttet med pyranylgrupper istedenfor med ovennevnte mono-funksjonelle kloralkoholer.

Eksempel 2

Alkylering ved faseoverføringskatalyse av neopentyl-" kjerne"-molekyler med beskyttede oksyetylenkjeder

Utgangstetraalkoholen (0,0156 mol) (tabell IV) ble oppløst i 19,06 M NaOH (0,624 mol). Reaksjonsblandingen ble deretter oppvarmet til 65 °C under nitrogen og mekanisk omrørt. Tetra-butylammoniumbromid (0,0062 mol) og det ønskede kloroksyety-lenpyranylderivat (0,0936 mol) fra tabell IV, erholdt i henhold til metoden i eksempel 1, ble deretter tilsatt til denne løsning. Reaksjonsblandingen ble inkubert ved 65 °C i 48 timer. Etter denne tid ble en nyfremstilt 19,06 M NaOH-løsning (0,312 mol), kloroksyetylenpyranylderivatet (0,062 mol), tetraoktylammoniumbromid (0,0062 mol) og Nal (0,003 6 mol) tilsatt. Reaksjonsblandingen ble omrørt i ytterligere 66 timer ved 65 °C. Tetraetylammoniumhydroksidløsning (10 ml; 10 % w/w i vann) ble deretter tilsatt, og blandingen ble omrørt i 4 8 timer ved 80 °C. Til slutt ble reaksjonsblandingen avkjølt til værelsestemperatur og fortynnet med H20, og produktet ble ekstrahert flere ganger med dietyleter. De organiske sjikt ble slått sammen og tørket over Na2S04, filtrert og konsentrert under redusert trykk. Det således erholdte råprodukt ble underkastet fraksjonell destillasjon og deretter kromatografert på en kiselgelkolonne (flashkromatografi, eluent AcOEt). Med denne syntetiske metode ble følgende erholdt: BI 1,4,7,11,14,17-heksaoksa-l,17-bis(oksan-2-yl)-9,9-bis [2 , 5, 8-trioksa-8-oksan-2-yl) oktyl] heptadekan (C41H76016) ; BII,III 1,4,7,10,14,17,2 0,23-oktaoksa-l,23-bis(oksan-2-yl)-12,12-bis [2,5,8,11-tetraoksa-ll-(oksan-2-yl)undecyl]trikosan (<C>49<H>92<O>20) <;>

BIV,V 1,4,7,10,13,17,2 0,23,26,2 9-dekaoksa-l,2 9-bis(oksan-

2-yl)-15,15-bis[2,5,8,ll,14-pentaoksa-14-(oksan-2-

yl) tetradecyl] nonakosan (CS7H108O24) .

Reaksjonsutbyttene og utgangsmaterialene er oppsummert i tabell IV. Tabell V angir de analytiske karakteriseringer.

Eksempel 3

Avblokkeringsreaksjon av pyranylderivatene

Det ønskede tetraoksyetylenpyranylderivat (0,0024 mol) (tabell VI), erholdt i henhold til metoden i eksempel 2, ble oppløst i en blanding av CH2Cl2/MeOH l/l (v/v) (20 ml). 37 % HC1 (0,5-0,8 ml) ble tilsatt, og reaksjonsblandingen ble om-rørt i 4 timer ved værelsestemperatur.

Deretter ble NaHC03 tilsatt til nøytral pH, de uorganiske salter ble filtrert vekk, og det organiske sjikt ble tørket over Na2S04. Løsningsmidlet ble deretter fjernet under vakuum. Råproduktet ble kromatografert på en kiselgelkolonne (eluent CH2Cl2/MeOH = 85/15 (v/v) ) . Med denne syntetiske metode ble følgende forbindelser erholdt: CI 3,6,10,13-tetraoksa-8,8-bis(2,5-dioksa-7-hydroksyheptyl)pentadekan-l, 15-diol (C21H44012) ;

CII 3,6,10,13,16,19-heksaoksa-ll,11-bis(2,5,8-trioksa-10-hydroksydecyl) enikosan-1, 21-diol (C29H60O16) ;

CIII 14,14-bis(2,5,8,ll-tetraoksa-13-hydroksydecyl)-3 , 6 , 9,12 ,16 ,19, 22 , 25-oktaoksaheptakosan-l, 27-diol (C37H76O20) .

Reaksjonsutbyttene og utgangsmaterialene er oppsummert i tabell VI. Tabell VII angir de analytiske karakteriseringer.

Eksempel 4

Tosylering av tetraoksyetylenalkoholene

Den ønskede tetraoksyetylenalkohol (0,0102 mol) (tabell VIII), erholdt i henhold til fremgangsmåten i eksempel 3, ble oppløst i CH2C12. Trietylamin (0,123 mol) ble tilsatt, og løsningen ble avkjølt til -5 °C. En løsning av p-toluensulfonylklorid (0,0445 mol) i CH2C12 ble deretter tilsatt dråpevis. Blandingen ble omrørt i ytterligere 1 time ved 0°C, og deretter fikk den stå ved værelsestemperatur i 24 timer. Blandingen ble vasket med vann, og det organiske sjikt ble separert og tørket over Na2S04. Løsningsmidlet ble deretter fjernet under vakuum. Råproduktet ble renset ved kromato-graf i på en kiselgelkolonne (eluent CHCl3/AcOEt l/l (v/v)) . Med denne syntetiske metode ble følgende forbindelser erholdt : DI 1,4,7,11,14,17-heksaoksa-l,17-bis(p-toluensul-fonyl)-9,9-bis[2,5,8-trioksa-8-(p-toluensulfonyl)ok-

tyl] heptadekan (C49H68O20S4) ;

DII 1,4,7,10,14,17,20,23-oktaoksa-1,23-bis(p-toluen-sulfonyl)-12,12-bis[2,5,8,11-tetraoksa-ll-(p-toluensulf onyl) undecil] trikosan (C57H84 024 S4) ;

DIII 15,15-bis[2,5,8,11,14-pentaoksa-14-(p-to-luensulfonyl)tetradecyl]-1,29-bis(p-toluensulfonyl)-1,4, 7,10,13, 17,2 0,23,26,2 9-dekaosanonakosan (C65H100O28S4) .

Reaksjonsutbyttene og utgangsmaterialene er oppsummert i tabell VIII. Tabell IX angir de analytiske karakteriseringer.

a <1>H-NMR- og <13>C-NMR-spektrene for de beskrevne produkter er i overensstemmelse med de foreslåtte strukturer.

I et annet tosyleringseksperiment i kg-skala ble reaksjonsutbyttet for DI forbedret til 90 % ved å snu om på tilsetnings-rekkefølgen av reagensene og ved å holde reaksjonstemperaturen ved 0 °C.

Eksempel 5

Reaksjon av tosylderivatene med kaliumftalimid

Det ønskede tetraoksyetylentosylderivat (0,0018 mol) (tabell X), erholdt i henhold til metoden i eksempel 4, ble oppløst i DMF. Kaliumftalimid (0,0072 mol) suspendert i DMF ble deretter tilsatt til løsningen. Etter 7 timer ved 140°c ble reaksjonsblandingen avkjølt til værelsestemperatur. DMF ble deretter fjernet under vakuum, og H20 ble tilsatt til resten. Reaksjonsblandingen ble tatt opp og ekstrahert med CH2C12. Det organiske sjikt ble tørket over Na2S04 og filtrert, og løsningsmidlet ble fjernet under vakuum. Råproduktet ble kromatografert på en kiselgelkolonne (eluent AcOEt/CHCl3 = 7/3 (v/v)). Med denne syntetiske metode ble følgende forbindelser erholdt:

EI 3,6,10,13-tetraoksa-l,15-bis(ftalimido)-8,8-

bis [2 , 5-dioksa-7- (ftalimido) heptyl] pentadekan (C53H56N4016) ; Ell 3,6,9,13,16,19-heksaoksa-l,21-bis(ftalimido)-11,11-bis [2 , 5, 8-trioksa-10-(ftalimido) decyl] enikosan (C61H72N4O20) .

Reaksjonsutbyttene og utgangsmaterialene er oppsummert i tabell X. Tabell XI angir de analytiske karakteriseringer.

Eksempel 6

Omdannelse av ftalimidoderivatet til det tilsvarende tetraok-syety1enaminoder ivat

Tetraoksyetylenftalimidoderivatet EI (0,00199 mol) (tabell XII), erholdt i henhold til metoden i eksempel 5, ble suspendert i absolutt etanol. En løsning av hydrazin (0,0119 mol) i absolutt etanol ble deretter tilsatt dråpevis. Reaksjonsblandingen ble oppvarmet under tilbakeløp i 4 timer og deretter avkjølt til værelsestemperatur. En felling ble dannet og filtrert, og løsningsmidlet ble fjernet under vakuum, hvilket gav sluttproduktet. Med denne syntetiske metode ble følgende forbindelse erholdt: Fl 3,6,10,13-tetraoksa-8,8-bis(2,5-dioksa-7-aminoheptyl)pentadekan-l, 15-diamin (C21H48H408) .

Reaksjonsutbyttet og utgangsmaterialet er oppsummert i tabell XII. Tabell XIII angir de analytiske karakteriseringer.

Eksempel 7

Omdannelse av tosylderivatet til det tilsvarende tetraoksye-tylenbromidderivat

Tetraoksyetylentosylderivatet DI (0,00325 mol) (tabell XIV), erholdt i henhold til metoden i eksempel 4, ble oppløst i N,N-dimetylacetamid. NaBr (0,026 mol) ble tilsatt, og reaksjonsblandingen ble omrørt i 1 time ved 150 °C. Blandingen ble deretter avkjølt til værelsestemperatur, og løsningsmid-let ble fjernet under vakuum. Residuet ble tatt opp i vann og ekstrahert med AcOEt. Det organiske sjikt ble tørket over Na2S04 og filtrert, og løsningsmidlet ble fjernet under vakuum. Råproduktet ble renset ved kromatografi på en kiselgelkolonne (eluent AcOEt/CHC13 l/l (v/v)). Med denne syntetiske metode ble følgende forbindelse erholdt: GI 3,6,10,13-tetraoksa-8,8-bis(2,5-dioksa-7-bromheptyl) pentadekan-1,15-dibromid (C21H40O8Br4) .

Reaksjonsutbyttet og utgangsmaterialet er oppsummert i tabell XIV. Tabell XV angir de analytiske karakteriseringer.

Eksempel 8

Forgrening av oksyetylenkjedene ved omsetning med forbindelser som har ytterligere funksjonelle grupper for påfølgende alkylering (eksempel på innføring av et forgreningspunkt med multiplisitet = 3)

4-(hydroksymetyl)-2,6,7-trioksabicyklo[2.2.2]oktan

(0,00452 mol), fremstilt i henhold til metoden beskrevet av Padias et al. (ref. 5), ble oppløst i dietylenglykoldimetyleter (15 ml) og deretter tilsatt dråpevis ved 0°C til en løs-ning inneholdende en støkiometrisk mengde kaliumhydrid. Reaksjonsblandingen ble omrørt i 1 time ved 0°C og deretter 3 timer ved værelsestemperatur. Det ønskede tetraoksyetylentosylderivat (0,001808 mol) (tabell XVI), erholdt i henhold til

metoden i eksempel 4, og oppløst i dietylenglykoldimetyleter (25 ml), ble deretter dråpevis tilsatt til løsningen. Reaksjonsblandingen ble deretter omrørt ved 12 0 °C i 14 timer. Etter avkjøling til værelsestemperatur ble løsningsmidlet fjernet under vakuum, og blandingen ble tatt opp med vann og ekstrahert med CH2C12. Det organiske sjikt ble tørket over

Na2S04 og filtrert, og løsningsmidlet ble fjernet under vakuum. Råproduktet ble renset ved kromatografi på en kiselgelkolonne (eluent AcOEt). Fraksjonene inneholdende produktet ble slått sammen, og løsningsmidlet ble fjernet under vakuum. Residuet ble oppløst i MeOH, og deretter ble 37 % HC1 tilsatt. Blandingen ble oppvarmet under tilbakeløp, og MeOH ble avde-stillert meget langsomt i løpet av 2 timer. Blandingen ble avkjølt til værelsestemperatur, og det gjenværende MeOH ble fjernet under vakuum. Produktet ble deretter erholdt som en fargeløs olje. Med denne syntetiske metode ble følgende forbindelser erholdt: HI 4,7,10,14,17,2 0-heksaoksa-2,2,22,22-tetra(hydroksy-metyl)-12,12-bis [2,5,8-trioksa-10,10-bis(hydroksymetyl)-11-hydroksyundecyl] trikosan-1, 23-diol (C41H84 0 24) ;

HII 18,18-bis [2,5,8,11,14-pentaoksa-16,16-bis(hydroksymetyl)-17-hydroksyheptadecyl]-2,2,34,34-tetra(hydroksymetyl)-4,7,10,13,16,20,23,26,29,32-dekaoksapentatriakontan-1, 35-diol (C57H116032) .

Reaksjonsutbyttene og utgangsmaterialene er oppsummert i tabell XVI. Tabell XVII angir de analytiske karakteriseringer.

Eksempel 9

Tosyleringsreaksjon av forgrenede alkoholderivater

Den forgrenede alkohol HI (0,00208 mol) (tabell XVIII), erholdt i henhold til metoden i eksempel 8, ble oppløst i pyridin (40 ml) , og løsningen ble avkjølt til -5 °C. En løsning av p-toluensulfonylklorid (0,00583 mol) i pyridin (50 ml) ble deretter tilsatt dråpevis. Blandingen ble omrørt i 1 time ved 0 °C, og den fikk deretter stå ved værelsestemperatur i 4 da-ger. Vann ble tilsatt, og blandingen ble ekstrahert med CHC13. Det organiske sjikt ble tørket over Na2S04, og deretter ble løsningsmidlet fjernet under vakuum. Råproduktet ble renset ved kromatografi på en kiselgelkolonne (eluent AcOEt /CHCI3 l/l (v/v)). Med denne syntetiske metode ble følgende forbindelse erholdt: LI 1,23-di(p-toluensulfonyloksy)-12,12-bis[11-(p-toluensulfonyloksy)-10,10-bis(p-toluensulfonyloksymetyl)-2,5,8-trioksaundecyl]-2,2,22,22-tetra(p-toluensulfonyloksymetyl)-4,7,10,14,17,2 0-heksaoksatrikosan (<C>12S<H>lss<0>4eS12) •

Reaksjonsutbyttet og utgangsmaterialet er oppsummert i tabell XVIII. Tabell XIX angir de analytiske karakteriseringer.

Eksempel 10

Omdannelse av de forgrenede tosylderivater til de tilsvarende bromderivater

Tosylderivatet LI (0,00051 mol) (tabell XX), erholdt i henhold til fremgangsmåten i eksempel 9, ble oppløst i N,N-dimetylacetamid (50 ml). NaBr (0,01224 mol) ble tilsatt, og reaks jonsblandingen ble omrørt i 1 time ved 150 °C. Tempera-turen ble deretter senket til værelsestemperatur, og løs-ningsmidlet ble fjernet under vakuum. Residuet ble tatt opp med vann og ekstrahert med CH2C12. Det organiske sjikt ble tørket over Na2S04, og løsningsmidlet ble fjernet under vakuum.

Råproduktet ble renset ved kromatografi på en kiselgelkolonne (eluent AcOEt/CHCl3 1/2 (v/v)). Med denne syntetiske metode ble følgende forbindelse erholdt: MI 1,2 3-dibrom-12,12-bis[11-brom-10,10-bis(dibrommetyl)-2,5,8-trioksaundecyl]-2,2,22,22-tetrabrommetyl-4, 7,10,14 ,17, 20-eksaoksatrikosan (C41H72012Br12) .

Reaksjonsutbyttet og utgangsmaterialet er oppsummert i tabell XX. Tabell XXI angir de analytiske karakteriseringer.

Eksempel 11

Innføring av polyoksyetylenkjeder på molekyler med forgrenede alkoholterminale grupper

Den forgrenede alkohol HI (0,00104 mol) (tabell XXII), erholdt i henhold til metoden i eksempel 8, ble oppløst i 19,06

M NaOH (0,125 mol) under nitrogen. Reaksjonsblandingen ble oppvarmet til 65°C under mekanisk omrøring. Tetrabutylammoni-umbromid (0,00042 mol) og kloroksyetylenpyranylderivatet (0,00187 mol) ble deretter tilsatt. Reaksjonsblandingen ble inkubert ved 65°C i 72 timer.

Nyfremstilt 19,06 M NaOH-løsning (0,125 mol), kloroksyetylenpyranylderivatet (0,0125 mol), tetraoktylammoniumbromid (0,000104 mol) og Nal (0,00005 mol) ble tilsatt, og reaksjonsblandingen ble omrørt i 72 timer ved 65°C. Tetraetylam-moniumhydroksidløsning (5 ml; 10 % w/w i vann) ble tilsatt, og blandingen ble omrørt i 96 timer ved 80oC. Til slutt ble reaksjonen avkjølt til værelsestemperatur, fortynnet med vann og ekstrahert med CHC13. Det organiske sjikt ble tørket over Na2S04, filtrert og konsentrert under redusert trykk. Råproduktet ble kromatografert på en kiselgelkolonne. Biproduktene ble eluert med AcOEt, og forbindelsen av interesse ble eluert med en blanding av AcOEt/aceton 7/3 (v/v)). Med denne syntetiske metode ble følgende forbindelse erholdt: NI 1,35-di(oksan-2-yl-oksy)-18,18-bis[17-(oksan-2-yl-oksy)-10,10-bis(7-(oksan-2-yl-oksy)-2,5-dioksaheptyl)-2, 5,8,12,15-pentaoksaheptadecyl]-8,8,28,28-tetra-[(7-oksan-2-yl-oksy)-2,5-dioksaheptyl]-3,6,10,13,16,20,23,26,30,33,33-dekaoksapentatrikontan (C149H276O60) .

Reaksjonsutbyttet og utgangsmaterialet er oppsummert i tabell XXII. Tabell XXIII angir de analytiske karakteriseringer. Det samme produkt ble også erholdt med en lignende syntetisk fremgangsmåte under anvendelse av bare tetrabutylammonium-hydrogensulfat som katalysator. Ved å følge en sådan fremgangsmåte ble reaksjonsutbyttet forbedret til 55 %. Reaksjonsutbyttet for innføringen av 12 oksyetylenkjeder var overraskende høyt og var minst likt eller også større enn ut-byttene iakttatt for innføringen av 4 oksyetylenkjeder, som beskrevet i eksempel 2. Dette uventede trekk antyder at disse forbindelser spiller en rolle i faseoverføringskatalysen.

Lignende resultater ble erholdt da den beskrevne reaksjon ble utført på forgrenede molekyler med en multiplisitet = 2, eller når monoklordipyranylderivater som beskrevet i eksempel 1 ble benyttet som forlengelsesenheter.

Eksempel 12

Innføring av et ytterligere forgreningspunkt ( multiplisitet = 11

a) Den andre generasjon ble erholdt i henhold til metoden beskrevet i eksempel 8 ved å omsette dodekatosylderivatet LI, erholdt i henhold til metoden beskrevet i eksempel 9, med en støkiometrisk mengde av kaliumsaltet av 4-(hydroksymetyl)-2,6, 7-trioksabicyklo[2.2.2]oktan.

Utbytte: 19 %.

<1>H-NMR-, <13>C-NMR- og massespektrene av alle beskrevne produkter er i overensstemmelse med den foreslåtte struktur. Det samme produkt kan syntetiseres ved å utgå fra dodekabromderi-vatet (MI), erholdt under anvendelse av metoden beskrevet i eksempel 10, ved å anvende den samme syntetiske metode som i dette eksempel.

b) Forbindelsen NI, erholdt i henhold til metoden beskrevet i eksempel 11, omdannes først til alkoholen (QI) og deretter

til det tilsvarende tosylderivat (RI) i henhold til metodene beskrevet i eksemplene 3 og 4. Til slutt erholdes det tilsvarende andregenerasjonsderivat (SI) ved å innføre en pentae-rytritolenhet på hver kjede i henhold til metoden beskrevet i eksempel 8.

Reaksj onsskj erna

ble også erholdt etter avblokkering av den tilsvarende ortoester, ved følgende syntetiske veier:

Idet man fulgte lignende fremgangsmåter, ble det erholdt produkter av høyere generasjoner.

Eksempel 13

Bestemmelse av begrensende viskositetstall ( intrinsisk viskositet) og av ekvivalente viskometriske radiuser

Viskositeten i vandige løsninger av forbindelsene ifølge foreliggende oppfinnelse ble bestemt ved å måle utstrømnings-tidene i et Ubbelohde-kapillarviskometer kontrollert av en optisk tidsdetektor (AVS, Schott). Under eksperimentene ble en konstant temperatur på 37 + 0,005°C opprettholdt. Densi-tetsmålinger ble erholdt med et Paar presisjonsdensimeter. Den numeriske vurdering av det begrensende viskositetstall (eller intrinsisk viskositet) ble erholdt fra følgende ligning :

hvor c tilsvarer konsentrasjonen av makromolekylet, ^ er viskositeten for løsningen, ^ 0 er viskositeten for det rene løs-ningsmiddel, og K er en empirisk parameter.

Numerisk vurdering av ekvivalente viskometriske radiuser (r) ble erholdt med følgende ligning:

hvor M er molarmassen av makromolekylet, og NA er Avogadros tall.

Forbindelsene HI, HII og QI er blitt sammenlignet med Tomalias starburst-polyeterdendrimerer av første og annen generasjon (C[CH2OCH2C(CH2OH)3]4 og C [CH2OCH2C (CH2OCH2C- (CH2OH) 3) 3] 4, respektive, beskrevet i eksempel 11 i US patent 4 587 32 9) som ikke har oksyetylenenheter mellom "kjernen" og det første forgreningspunkt og mellom første og andre forgreningspunkt, og som er karakterisert ved en meget mer kompakt struktur. Hver av disse forbindelser (unntatt Tomalias forbindelse av annen generasjon) har samme antall overflatefunksjonelle grupper, dvs. 12 hydroksylgrupper. Resultatene er oppsummert i tabell XXIV. Dataene viser tydelig at innføringen av oksyetylengrupper tilveiebringer forbindelser med radiusverdier som kan være til og med større enn verdiene for høyere generasjoner beskrevet av Tomalia. Med en ytterst liten, om ikke helt ubety-delig, "tettpaknings"-effekt er det som en følge mulighet for å syntetisere molekyler opp til hvilken som helst generasjon som er ønskelig eller nødvendig for spesifikke anvendelser.

Analoge målinger utført på makromolekyler av påfølgende generasjoner understøttet disse utsagn ytterligere.

Referanser

1) Tomalia, D.A., Naylor, A.M. og Goddard III, W.A. (1990), Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 29, 138-175. 2) Tomalia, D.A., Baker, H., Dewald, J., Hall, M., Kallos, G., Martin, S., Roeck, J., Ryder, J. og Smith, P. (1985), Polymer Journal 17, 117-132. 3) Smith, P.B., Martin, S.J., Hall, M.J. og Tomalia, D.A. I J. Mitchell jr. (red.): Applied Polymer Analysis and Charac-terization, Hanser, Miinchen/New York 1987, 357-385.

4) Tomalia, D.A., Dewald, J.R. (1986), US patent nr.

4 587 329. 5) Padias, A.B., Hall jr., H.K., Tomalia, D.A. og McConnel, J.R. (1987), J. Org. Chem. 52, 5305-5312. 6) Denkewalter, R.G., Kole, J., Lukasavage, W.J. (1981), US patent nr. 4 289 872. 7) Newkome, G.R., Yao, Z., Baker, G.R. og Gupta, V.K.

(1985), J. Org. Chem. 50, 2003-2004. 8) Newkome, G.R., Yao, Z., Baker, G.R., Gupta, V.K., Russo, P.S. og Saunders, M.J. (1986), J. Amer. Chem. Soc. 108, 849-850. 9) Newkome, G.R., Baker, G.R., Arai, S., Saunders, M.J., Russo, P.S., Therid, K.J. (1990), J. Amer. Chem. Soc. 112, 8458-8465. 10) Newkome, G.R., Moorefield, C.N., Baker, G.R., Johnson, A.L. og Behera, R.K. (1991), Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 30, 1176-1178. 11) Newkome, G.R., Moorefield, C.N., Baker, G.R., Saunders, M.J. og Grossman, S.H. (1991), Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 30, 1178-1180. 12) Newkome, G.R., Lin, X. og Young, J.K. (1992), Synlett, 53-54. 13) Hawker, C.J. og Fréchet, J.M.J. (1990), J. Am. Chem. Soc. 112, 7628-7647. 14) Fréchet, J.M.J., Hawker, C.J., Philippide, A.E. (1991),

US patent 5 041 516.

15) Wooley, K.L., Hawker, C.J. og Fréchet, J.M.J. (1991), J. Am. Chem. Soc. 113, 4252-4261. 16) Wooley, K.L., Hawker, C.J. og Fréchet, J.M.J. (1991), J. Chem. Soc. Perkin. Trans. I, 31059-1076. 17) Fréchet, J.M.J., Hawker, C.J., Uhrich, K. (1992), pa-tentsøknad WO 9208749. 18) Hawker, C.J. og Fréchet, J.M.J. (1992), J. Chem. Soc. Perkin. Trans. I, 2459-2469. 19) Fréchet, J.M.J., Hawker, C.J., Wooly, K. (1993), patent-søknad WO 9321259. 20) Buhleier, E., Wehner, W. og Vogtle, F. (1978), Synthe-sis, 155-158. 21) Miller, T.M., Neenan, T.X., Zayas, R. og Bair, H.E.

(1992), J. Am. Chem. Soc. 114, 1018-1025. 22) Uchida, H., Kabe, Y., Yoshino, K., Kawamata, A., Tsumu-raya, T. og Masamune, S. (1990), J. Am. Chem. Soc. 112, 7077-7079 . 23) Mathias, L.J. og Carothers, T.W: (1991), J. Am. Chem. Soc. 113, 4043-4044. 24) Rengan, K. og Engel, R. (1991), J. Chem. Soc. Perkin. Trans. I, 987-990. 25) Rengan, K. og Engel, R. (1992), J. Chem. Soc. Chem. Commun., 757-758. 26) Morikawa, A., Kakimoto, M. og Imai, Y. (1991), Macro-molecules 24, 3469-3474. 27) Nagasaki, T., Ukon, M., Arimori, S. og Shinkai, S.

(1992), J. Chem. Soc. Chem. Commun., 608-610. 28) Serroni, S., Denti, G., Campagna, S., Juris, M., Ciano, M. og Balzani, V. (1992), Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 31, 1493-1495. 29) Newkome, G.R., Moorefield, C.N., Behera, R.K. (1993), patentsøknad WO 9321144. 30) De Brabander-van den Berg, E.M., Mejier, E.W., Vandenbo-oren, F.H., Bosman, H.J. (1993), patentsøknad WO 9314147.

Claims (7)

1. Dendrimert makromolekyl, hovedsakelig bestående av a) en kjerne avledet fra et polyvalent, organisk molekyl; b) minst to kaskadeforgrenede kjeder utgående fra nevnte kjerne, og hver omfatter et antall repetisjonsenheter som er dendrimert forbundet og er like eller forskjellige, hvor strukturen for hver repetisjonsenhet omfatter: en polyoksyalkylenkjede; en polyvalent, forgrenet, organisk rest bundet til én ende av nevnte polyoksyalkylenkjede eller dersom n=0, direkte bundet til den foregående forgrenede organiske rest, idet nevnte rest virker som et forgreningspunkt, på hvilket polyoksyalkylenkjedene i de påfølgende repetisjonsenheter er podet; c) det maksimale antall påfølgende nivåer av repetisjonsenheter, eller generasjoner, er ikke større enn 20, og det siste generasjonsnivå har mono- eller polyvalente, funksjonelle terminale grupper; karakterisert ved at nevnte polyoksyalky-lenkj ede har formelen hvor n kan variere fra 0 til 25 og er forskjellig eller ikke fra generasjon til generasjon, forutsatt at i minst én av generasjonene av makromolekylet er n forskjellig fra 0, og med utelukkelse av forbindelsen CH3C [CH2OCH2CH2OCH2CH2OCH2C (CH2CH3) (CH20H) 2] 3, og hvor nevnte polyvalente organiske rest er valgt fra der q = 1 eller 2

2. Makromolekyler ifølge krav 1 med den generelle formel (I) : hvor: A er en sentral nukleus, eller "kjerne", avledet fra et polyvalent, organisk molekyl som kan være en alifatisk åpen kjederest, forgrenet eller uforgrenet, eller en alisyklisk rest eller en heterosyklisk rest inneholdende N, 0 og/eller S, eller en aromatisk eller heteroaromatisk rest, og som er karakterisert ved nærværet av r-terminale rester, til hvilke polyoksyalkylenkjedene av første generasjon er bundet, r er et helt tall fra 2 til 10 og representerer "kjernens" A-multiplisitet, Gi-->P representerer makromolekylets forgrenede struktur omfattende p-generasjonsnivåer, i hvilke fra det første (gj til det siste (gp) det totale antall generasjoner kan variere fra 1 til 20, og i hvilke de forskjellige generasjoner kan inneholde de samme repetisjonsenheter eller ikke, og i hvilke: a) hver generasjon g, unntatt den siste, omfatter et antall repetisjonsenheter som representeres ved restene med formel: hvor: B er en polyoksyetylen- eller polyoksypropylenkjede med formel: hvor n kan variere fra 0 til 25 og er forskjellig eller lik fra generasjon til generasjon, forutsatt at i minst én av generasjonene av makromolekyler er n forskjellig fra 0, der q = 1 eller 2, b) den siste generasjon gp omfatter rester med formel: hvor Bp, Mp, nip er definert analogt med B, M og m, med den forskjell at alle de reaktive nip-rester av Mp er forbundet til grupper T, hvor T er en terminal gruppe som kan være enten H eller én av de følgende rester: halogen, hydroksyl, amino, tiol, -0-tosyl, -O-mesyl, -O-tresyl, -O-brosyl og lignende grupper, trifluormetansulfonyl-, aldehydo-, karboksy-, amidogrupper, idet en sådan terminal gruppe T er fri, enten dissosiert eller udissosiert, eller beskyttet med egnede beskyttende grupper, så som f.eks. pyranyl, ftalimido, acetyl, en syklisk or-toestergruppé etc. og idet det totale antall terminale grupper T er lik summen av alle forgrenende multiplisiteter m i den siste generasjon gp, og med den ytterligere betingelse at Mp også kan være en enkeltbinding, og i dette tilfelle er nip lik 1 (dvs. det finnes ingen forgrening), og som en følge omfatter siste generasjon gp rester med formel: hvor Bp og T er som definert ovenfor; c) hvis p = 1, dvs. når makromolekylet inneholder bare én generasjon, tilsvarer gp g1# dvs. representerer resten: hvor Blf M1# m1 og T er som definert analogt med Bp, Mp, nip og T, samt de tilsvarende derivater merket med isotoper, så som 13C, 14C, 2H, 3H og 125I.

3. Makromolekyler ifølge krav 2, hvor: a) "kjernen" A er en neopentylrest med formel: b) hver generasjon, bortsett fra den siste, omfatter vekstenheter med formel: hvor B' er en polyoksyalkylenrest med formel: hvor n varierer fra 0 til 15 og er forskjellig eller lik fra generasjon til generasjon, med den betingelse at den er forskjellig fra 0 i minst én generasjon; M' er et forgreningspunkt med en forgrenende multiplisitet på 2 eller 3, med formel: hvor q varierer fra 1 til 2; c) den siste generasjon er en rest med følgende formel: -B'p-M'p[T]2.3 hvor B'p, M'p er definert analogt med B<1>, M', og T er 5 som definert i krav 2, eller M'p er en enkeltbinding, og i dette tilfelle tilsvarer siste generasjon resten: hvor -B'p og T er som definert ovenfor, og hvor det totale antall generasjoner kan variere fra 1 til 15. io

4. Makromolekyler ifølge krav 3 med den generelle for mel (III) nvui : n varierer fra 0 til 15, og med den betingelse at n er is forskjellig fra 0 i minst én generasjon, g'i er den første generasjon med en forgrenende multiplisitet på 3, L representerer T, eller sekvensen av suksessive generasjoner fra g'2 til g'p, hvor hver g<1>, bortsett fra g'p, er de-20 finert analogt med g^ og kan ha samme betydning eller ikke, mens g'p tilsvarer g^-T, og T er definert som i krav 3, og det totale antall generasjoner g kan være så høyt som 15.

5. Fremgangsmåte ved fremstilling av de dendrimere molekyler ifølge krav 1,25karakterisert ved følgende syntetiske trinn: a) omsetning av de reaktive terminale funksjoner i den sentrale nukleus med de tilsvarende polyoksyalkylenkjeder av første generasjon, hvor nevnte polyoksyalkylenkjeder har en ekstremitet funksjonalisert med reaktive grupper, så som ha-logengrupper, og deres terminale alkoholiske grupper er beskyttet med beskyttende midler som er typiske for hydroksy-gruppen; b) avblokkering av de terminale alkoholiske grupper og omsetning av de samme, enten som de er eller etter aktivering, med en reaktiv forgrenet gruppe hvor de terminale funksjoner av forgreningen er beskyttet; c) avblokkering av disse funksjoner og påfølgende reaksjon med de tilsvarende polyoksyalkylenkjeder av annen generasjon i henhold til metodologien beskrevet for a) ovenfor; d) repetisjon av trinnene a), b) og c) inntil det ønskede antall generasjoner er oppnådd.

6. Fremgangsmåte ved fremstilling av de dendrimere molekyler ifølge krav 1, karakterisert ved følgende syntetiske trinn: a) omsetning av den terminale alkoholiske gruppe i en poly-oksyalkylenkj ede med en reaktiv forgrenet gruppe hvis terminale funksjoner er blokkert; b) omsetning av den forgrenede polyoksyalkylenkjede erholdt i a) med en funksjonalisert sentral nukleus for å gi den allerede forgrenede første generasjon, eller c) omsetning av kjedene resulterende fra a) med de terminale funksjoner i forgreningspunktet av en tidligere generasjon for å oppnå en påfølgende generasjon.

7. Fremgangsmåte ved fremstilling av de dendrimere molekyler ifølge krav 1, karakterisert ved følgende syntetiske trinn: a) uavhengig fremstilling av de enkle kaskadelignende, for-