WO2018096853A1 - 新規なペメトレキセドのメドキソミル及びヘミアセタール型エステル、その製法、並びにエステルプロドラッグ含有医薬組成物 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to the development of an oral anticancer agent intended for home therapy, and in particular, to a drug delivery system (sometimes abbreviated as “DDS”) in the pharmaceutical field.
- DDS drug delivery system
- the present invention relates to medoxomil and hemiacetal ester prodrugs directed to oral administration of the anticancer agent pemetrexed, a method for producing the same, and a pharmaceutical composition containing the prodrug. More specifically, the present invention relates to the use of methetomyl ester, cilexetil ester, proxetyl ester, and pivoxyl ester of pemetrexed (hereinafter referred to as “medoxomil and hemiacetal type esters”) as prodrugs, and The present invention relates to a method for producing an ester.
- Pemetrexed has the chemical formula (1) It is an anticancer drug expressed by As shown in FIG. 1, pemetrexed not only inhibits dihydrofolate reductase (DHFR) related to folate metabolism (Non-patent Documents 1 and 2) but also glycinamide ribonucleotide formyltransferase (GARFT) related to purine synthesis. Inhibiting (Non-Patent Documents 3 and 4) mainly inhibits thymidylate synthase (TS) involved in pyrimidine synthesis, which has an RNA synthesis inhibitory effect in tumors, and is also a characteristic pemetrexed (Non-patented) Reference 5 and 6) can inhibit DNA synthesis in the tumor.
- DHFR dihydrofolate reductase
- GARFT glycinamide ribonucleotide formyltransferase
- Pemetrexed is a similar drug methotrexate (chemical formula (2)): The greatest feature is that it is a folic acid-related multienzyme inhibitor (Non-patent Documents 1 and 2). Thus, as shown in FIG. 1, pemetrexed has three metabolic enzyme inhibitory actions in cancer cells.
- non-squamous non-small cell lung cancer is treated with induction therapy with carboplatin and pemetrexed, followed by maintenance therapy with pemetrexed, resulting in a good overall survival (OS) of 20.2 months
- OS overall survival
- non-small cell lung cancer gefitinib is frequently used orally, but this drug has an incidence of acute lung injury / interstitial pneumonia (hereinafter referred to as lung injury) within about 8 weeks after administration. % (193 cases / 3322 cases), mortality due to lung disorders is 2.3% (75 cases / 3322 cases), and lung disorders are a major safety bottleneck (Non-Patent Documents 9 and 10) .
- lung injury acute lung injury / interstitial pneumonia
- Chemical formula (3) Shows the structural formula of azisartan medoxomil, but the drug has improved its absorbability by esterifying the carboxyl group to medoxomil because the presence of the polar carboxyl group significantly reduces its absorption characteristics. ing.
- chemical formula (3) the medoxomil group of azisartan is shown in a frame.
- Medoxomil esterification has also been performed with olmesartan in an angiotensin II receptor antagonist (ARB), where olmesartan medoxomil has the chemical formula (4): As shown in the above, the carboxyl group at the 5th position of the imidazole ring is a medoxomil ester. Intramolecular design.
- ARB angiotensin II receptor antagonist
- Pemetrexed has the chemical formula (1): As shown in the figure, it is an L-glutamic acid (having two carboxyl groups) derivative of a folic acid-like moiety.
- the inventors of the present invention contemplated an orally administrable pemetrexed and attempted an acyl reaction with medoxomil bromide directly on two carboxyl groups, and confirmed that the reaction did not proceed at all. The reason for this is unknown in detail, but it is thought that esterification with bulky medoxomil and hemiacetal groups did not proceed due to steric factors.
- pemetrexed acid folic acid-like structural moiety (4- [2- (2-amino-4,7-dihydro-4-oxo-1H-pyrrolo [2,3-d] pyrimidin-5-yl) ethyl Benzoic acid; hereinafter abbreviated as “pemetrexed acid”) and L-glutamic acid, and examples of synthesizing pemetrexed acid diethyl ester by a condensation reaction of pemetrexed acid and glutamic acid diethyl ester 2 (Scheme II on page 16 and Scheme III on page 17).
- the pemetrexed acid diethyl ester obtained here is not intended to be a prodrug itself, but is intended to be used as an injectable formulation as pemetrexed disodium salt after hydrolysis, It does not disclose or suggest the production of pemetrexed ester prodrugs for the purpose of oral formulation.
- pemetrexed ester prodrugs for the purpose of oral formulation.
- medoxomil such as pexotrexed medoxomil ester, cilexetil ester, proxetyl ester, and pivoxil ester.
- medoxomil such as pexotrexed medoxomil ester, cilexetil ester, proxetyl ester, and pivoxil ester.
- the subject of the present invention is (i) development of a method for producing medoxomil and hemiacetal type esters essential for verifying whether medoxomil and hemiacetal type esters of pemetrexed effectively act as prodrugs, (Ii) Verification of the effectiveness as a prodrug through the verification of blood concentration expression of the active form by oral administration of the obtained pemetrexed medoxomil and hemiacetal type ester, and, as a result, (iii) pemetrexed The provision of medoxomil and hemiacetal ester prodrugs.
- an object of the present invention is to realize oralization of pemetrexed. That is, pemetrexed can only be used as an injection because it is a water-soluble compound.
- the molecular structure has a guanidino group and two carboxyl groups, it is highly polar. Therefore, in order to improve cell membrane permeability in the large intestine, the inventors conceived that two carboxyl groups in pemetrexed are converted to low polarity as medoxomil and hemiacetal-type esters that can be completely hydrolyzed during intestinal absorption. That is, this idea itself is the greatest key point of the present invention.
- the objective was to synthesize pemetrexed dimedoxomil and hemiacetal ester by directly introducing medoxomil and hemiacetal ester into the two carboxyl groups of pemetrexed.
- the reaction was carried out with the reagents, amount and conditions necessary for diesterification, the reaction did not proceed as described above, and only raw materials and a complicated mixture were given.
- pemetrexedic acid a folic acid-like structure moiety (4- [2- (2-amino-4,7-dihydro-4-oxo-1H-pyrrolo [2,3-d] pyrimidin-5-yl) ethyl Benzoic acid; hereinafter abbreviated as “pemetrexedic acid”) and L-glutamic acid, and conceived of using a step-by-step synthesis method. I thought.
- This stepwise synthesis has been disclosed for simple esters such as methyl esters (Patent Document 2).
- Patent Document 2 In the esterification of medoxomil groups and hemiacetal type groups that are bulky and sensitive to an acid / base atmosphere, there is a strong concern that the initial esterification reaction does not proceed as in the case of direct esterification.
- the present inventors have protected the amino group of L-glutamic acid, introduced medoxomil and hemiacetal type ester groups into the two carboxyl groups of the N-protected amino acid, and obtained N-protected dimethoxomil and dihemiacetal type of glutamic acid.
- pemetrexed dimedoxomil and dihemiacetal type esters may be too polar compared to the drug substance pemetrexed. (Two carboxyl groups become ester structures all at once, and the polarity changes drastically. This means that a certain degree of water solubility is necessary even when an oral drug is used).
- the synthesis of a pemetrexed derivative in which only one carboxyl group in the pemetrexed structure is esterified with medoxomil and hemiacetal type is conceived. The problem can be solved by giving the pemetrexed derivative some water solubility. In this way, the idea of synthesizing pemetrexed monomedoxomil and monohemiacetal type esters was reached.
- pemetrexed acid has the chemical formula (VI): It is represented by
- the medoxomil and hemiacetal-type esters referred to in the present invention refer to medoxomil esters, cilexetil esters, proxetyl esters, and pivoxyl esters as described above.
- the corresponding medoxomil group, cilexetil group, proxetyl group and pivoxyl group are collectively indicated as “R” in the chemical formula, which are as follows:
- VIII - ⁇ -R 1 ester (VII) is deductively catalytically deprotected to give the chemical formula (VIII): (Wherein R is as defined above), which comprises a step of obtaining a pemetrexed- ⁇ -R monoester (VIII) (R is a medoxomil group, a cilexetil group, a proxetyl group) Or represents a pivoxyl group) and arrived at the present invention.
- ⁇ -R- ⁇ -R 1 -L-glutamic acid ester (V) used above is composed of three reactive groups of L-glutamic acid (I) (carboxyl group at ⁇ -position and ⁇ -position and amino group at 2-position). The group was successfully produced by selective esterification while appropriately protecting the group).
- ⁇ , ⁇ -diRL-glutamic acid ester (XIII) used above is (1) Chemical formula (I): The amino group of L-glutamic acid represented by the formula is protected with R 3 to give a chemical formula (IX): (Wherein R 3 represents a protecting group for an amino group), and a step of obtaining NR 3 -L-glutamic acid (IX), (2) The obtained NR 3 -L-glutamic acid (IX) and chemical formula (XI): (Wherein R is as defined above) by de-HBr esterification with a compound of formula (XII): (Wherein R and R 3 are as defined above), a step of obtaining ⁇ , ⁇ -diR—N—R 3 -L-glutamate (XII), and (3) the obtained ⁇ , Deprotecting ⁇ -diRNR 3 -L-glutamic acid ester (XII), Chemical formula (XIII): The present inventors have found a method for producing ⁇ , ⁇ ,
- the present invention is preferably a process for producing a monomedoxomil ester of pemetrexed, (1) Chemical formula (V-1): 1-medoxomil- ⁇ -benzyl-L-glutamic acid ester (V-1) represented by Chemical formula (VI): Pemetrexedic acid (VI) represented by the formula (VII): And (2) the obtained pemetrexed- ⁇ -medoxomil- ⁇ -benzyl ester (VII-1) is catalytically reduced.
- formula (VIII-1) A method for producing a monomedoxomil ester of pemetrexed, comprising a step of obtaining a pemetrexed- ⁇ -medoxomil monoester (VIII-1) represented by the formula:
- ⁇ -medoxomil- ⁇ -benzyl-L-glutamic acid ester (V-1) used above is composed of three reactive groups ( ⁇ - and ⁇ -position carboxyl groups and 2-position L-glutamic acid (I). It was successfully produced by selective esterification while appropriately protecting the amino group).
- the present invention preferably (1) Chemical formula (I): The carboxyl group at the ⁇ -position of L-glutamic acid represented by formula (II-1) is protected with a benzyl group: A step of obtaining L-glutamic acid- ⁇ -benzyl ester (II-1) represented by the formula: (2) The amino group of the obtained L-glutamic acid- ⁇ -benzyl ester (II-1) is protected with a tert-butoxycarbonyl (Boc) group to give a chemical formula (III-1): Obtaining N-Boc-L-glutamic acid- ⁇ -benzyl ester (III-1) represented by: (3) The obtained N-Boc-L-glutamic acid- ⁇ -benzyl ester (III-1) and chemical formula (XI-1): Is reacted with medoxomil bromide (XI-1) represented by the chemical formula (IV-1): Obtaining N-Boc-L-glutamic acid- ⁇ -medoxom
- the present invention is preferably a process for the preparation of dimethoxomil ester of pemetrexed, Chemical formula (XIII-1): ⁇ , ⁇ -Dimedoxomil-L-glutamic acid diester (XIII-1) represented by the formula (VI): Pemetrexedic acid (VI) represented by the formula (XIV-1): Is a method for producing dimedoxomil ester (XIV-1) of pemetrexed represented by
- ⁇ , ⁇ -dimedoxomil-glutamic acid ester (XIII-1) used above is (1) Chemical formula (X-1): N-Boc-L-glutamic acid (X-1) represented by the formula (XI-1): De-HBr esterification with medoxomil bromide (XI-1) represented by the chemical formula: And (2) the obtained ⁇ , ⁇ -dimedoxomil-N-Boc-L-glutamate (XII) obtained by the step of obtaining ⁇ , ⁇ -dimedoxomil-N-Boc-glutamate (XII-1) represented by: -1) Chemical formula (XIII-1): Is a method for producing ⁇ , ⁇ -dimedoxomil-L-glutamic acid ester (XIII-1), comprising the step of obtaining ⁇ , ⁇ -dimedoxomil-L-glutamic acid ester (XIII-1) represented by: .
- the present invention has made possible for the first time the production of medoxomil and hemiacetal-type esters, such as medoxomil ester, cilexetil ester, proxetyl ester and pivoxyl ester of pemetrexed, which could not be conventionally produced.
- medoxomil ester such as medoxomil ester, cilexetil ester, proxetyl ester and pivoxyl ester of pemetrexed medoxomil and hemiacetal type esters.
- the present invention is a novel compound invention relating to methetomyl and hemiacetal esters of pemetrexed, such as medoxomil ester, cilexetil ester, proxetyl ester and pivoxyl ester of pemetrexed.
- the present invention provides a compound of formula (VIII): (Wherein R represents a medoxomil group, a cilexetil group, a proxetyl group or a pivoxyl group) is an invention of a pemetrexed- ⁇ -R monoester compound represented by:
- the present invention preferably has the chemical formula (VIII-1):
- the invention is a pemetrexed- ⁇ -medoxomil monoester compound represented by the formula:
- the present invention also provides the chemical formula (XIV): (Wherein R represents a medoxomil group, a cilexetil group, a proxetyl group or a pivoxyl group) is an invention of a di-R ester compound of pemetrexed represented by:
- the present invention provides a compound of formula (XIV-1): Dimethoxomil ester of pemetrexed represented by the chemical formula (XIV-2): Dimethexetyl ester of pemetrexed represented by the chemical formula (XIV-3): Diproxetyl ester of pemetrexed represented by the formula (XIV-4): It is the compound invention of the dipivoxyl ester of pemetrexed represented by these.
- the present invention preferably has the chemical formula (XIV-1): It is an invention of the dimedoxomil ester compound of pemetrexed represented by these.
- the present invention has made it possible for the first time to produce medoxomil and hemiacetal-type esters such as pemetrexed medoxomil ester, cilexetil ester, proxetyl ester and pivoxyl ester, which could not be produced conventionally.
- the present invention is a pharmaceutical use invention as a prodrug of pemetrexed.
- oral agents applicable to lung cancer consolidation therapy are limited to mutated EGFR lung cancer patients, and only gefitinib (Iressa) exists, and there is no oral agent for EGFR wild type lung cancer patients. .
- pemetrexed oral agents are strongly sought by the medical side in order to promote home cancer chemotherapy and to reduce medical costs. This is the current situation.
- these novel medoxomil and hemiacetal ester compounds were successfully administered in the intestinal tract in an in-vivo experiment by oral administration (6 mg / kg) to rats.
- the active form (ie, the drug substance) pemetrexed was regenerated by hydrolysis at 1 hour, and the blood concentration of pemetrexed reached 200 ng / ml in 1 hour after administration, and the dose was further increased by 10 times.
- the present invention is also an invention for pharmaceutical use as a prodrug of medoxomil and hemiacetal type ester of pemetrexed.
- the present invention uses L-glutamic acid as a starting material, medoxomil and hemiacetal aimed at oralization of pemetrexed by esterifying its carboxyl group with medoxomil and hemiacetal type ester and then coupling with pemetrexed acid of the mother skeleton.
- An acetal type ester prodrug and a method for producing the same are provided.
- pemetrexed medoxomil and hemiacetal ester prodrugs referred to in the present invention refers to pemetrexed medoxomil ester, cilexetil ester, proxetyl ester, and pivoxyl ester, and prodrugs including those monoesters and diesters. It is. More specifically, the present invention relates to a method for producing medoxomil and hemiacetal esters essential for verifying whether medoxomil and hemiacetal esters directed to oral administration of pemetrexed are effective as prodrugs.
- methetomyl and hemiacetal esters of pemetrexed through verification of the presence or absence of regeneration of pemetrexed drug substance (ie active) by intestinal absorption of pemetrexedmedoxomil and hemiacetal esters (ie, verification of blood concentration of pemetrexed)
- Prodrugs are provided (see FIG. 2).
- the present invention has the chemical formula (VIII): It is a pharmaceutical composition invention for oral administration containing pemetrexed-1-R monoester represented by the formula (wherein R represents medoxomil, cilexetil, proxetyl or pivoxil) as a prodrug.
- the present invention also provides a compound of formula (VIII-Na): (Wherein, R is as defined above) is an injectable pharmaceutical composition invention containing a pemetrexed- ⁇ -R monoester Na salt as a prodrug.
- the present invention preferably has the chemical formula (VIII-1): Or a pharmaceutical composition for oral administration containing a pemetrexed- ⁇ -medoxomil monoester represented by the formula:
- the present invention provides a compound of formula (VIII-1-Na): (Wherein R is as defined above) is a pharmaceutical composition for injection containing a pemetrexed- ⁇ -medoxomil monoester Na salt as a prodrug.
- the present invention also provides the chemical formula (XIV): (Wherein, R represents a medoxomil group, a cilexetil group, a proxetyl group or a pivoxyl group) is a pharmaceutical composition invention for oral administration containing a diR ester of pemetrexed represented by a prodrug.
- the present invention preferably has the chemical formula (XIV-1):
- the pharmaceutical composition invention for oral administration containing the dimedoxomil ester of pemetrexed represented by these as a prodrug.
- a first aspect of the present invention is represented by chemical formula (VIII): (Wherein, R represents medoxomil, cilexetil, proxetyl, or pivoxil), or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
- the chemical formula (VIII) is represented by the chemical formula (VIII-1): The pemetrexed- ⁇ -R monoester or a pharmaceutically acceptable salt thereof according to [1], which is a pemetrexed- ⁇ -medoxomil monoester represented by
- a further aspect of the present invention provides the pemetrexed- ⁇ -R monoester or the pharmaceutically acceptable salt thereof according to [1] or [2], wherein the pharmaceutically acceptable salt is a sodium salt.
- the salt to get.
- a further aspect of the present invention is the chemical formula (XIV): (Wherein, R represents medoxomil, cilexetil, proxetyl, or pivoxil).
- the chemical formula (XIV) is represented by the chemical formula (XIV-1):
- a further embodiment of the present invention includes a pemetrexed prodrug containing the pemetrexed- ⁇ -R monoester or a pharmaceutically acceptable salt thereof according to any one of [1] to [3] It is a pharmaceutical composition.
- a further aspect of the present invention is a pharmaceutical composition containing a pemetrexed prodrug containing the pemetrexed- ⁇ , ⁇ -diR ester according to any one of [4] to [5].
- a further aspect of the present invention is the pharmaceutical composition containing pemetrexed prodrug according to [6] or [7], which is for oral administration.
- a further embodiment of the present invention is the pemetrexed prodrug-containing drug according to [6], wherein the prodrug is a pharmaceutically acceptable salt of pemetrexed- ⁇ -R monoester and is for administration by injection. It is a composition.
- a further aspect of the present invention is the pemetrexed prodrug-containing pharmaceutical composition according to [9], wherein the salt is a sodium salt.
- a further aspect of the present invention is the pemetrexed prodrug-containing pharmaceutical composition according to any one of [6] to [10], wherein the pemetrexed prodrug-containing pharmaceutical composition is an anticancer agent.
- a further aspect of the present invention is the pemetrexed prodrug-containing pharmaceutical composition according to [11], wherein the anticancer agent is for the treatment of malignant pleural mesothelioma or non-small cell lung cancer.
- a further aspect of the present invention is the pemetrexed prodrug-containing pharmaceutical composition according to [11], wherein the anticancer agent is for the treatment of colorectal cancer.
- a further embodiment of the present invention is the pemetrexed prodrug-containing pharmaceutical composition according to any one of [6] to [8], wherein the pemetrexed prodrug-containing pharmaceutical composition is an anti-rheumatic agent.
- a further embodiment of the present invention is a process for producing pemetrexed- ⁇ -R monoester (R represents medoxomil, cilexetil, proxetyl or pivoxil), (1) Chemical formula (V): (Wherein R represents medoxomil, cilexetil, proxetyl, or pivoxil, and R 1 represents a protecting group for the carboxyl group at the ⁇ -position of L-glutamic acid), and ⁇ -R- ⁇ -R 1 -L- Glutamic acid ester (V); Chemical formula (VI): Pemetrexedic acid (VI) represented by the formula (VII): (Wherein R and R 1 are as defined above), and (2) the obtained pemetrexed- ⁇ -R, wherein (2) the obtained pemetrexed- ⁇ -R- ⁇ -R 1 ester (VII) is represented.
- R represents medoxomil, cilexetil, proxetyl or pivoxil
- R 1 represents
- a further aspect of the present invention is the production method according to [16], wherein the following production method is used as a starting material: (1) Chemical formula (I): In the represented L- carboxyl group of ⁇ -position of glutamic acid is protected with R 1, formula (II): (Wherein R 1 represents a protecting group for a carboxyl group) to obtain L-glutamic acid- ⁇ -R 1 ester (II) represented by: (2) The amino group of L-glutamic acid- ⁇ -R 1 ester (II) is protected with R 2 to give the chemical formula (III): (Wherein R 2 represents an amino-protecting group), and a step of obtaining N—R 2 -L-glutamic acid- ⁇ -R 1 ester (III), (3) N—R 2 -L-glutamic acid- ⁇ -R 1 ester (III) and chemical formula (XI): (Wherein R is as defined above, X represents a leaving group (for example, a halogen atom)) and a compound represented by the following chemical
- the pemetrexed- ⁇ -R monoester according to [16] is pemetrexed- ⁇ -monomedoxomil ester, (1) Chemical formula (V-1): ⁇ -medoxomil- ⁇ -benzyl-L-glutamate represented by: Chemical formula (VI): Pemetrexedic acid (VI) represented by the formula (VII): And (2) the obtained pemetrexed- ⁇ -medoxomil- ⁇ -benzyl ester (VII-1) is catalytically reduced.
- formula (VIII-1) The method for producing pemetrexed- ⁇ -R monoester according to [16], comprising a step of obtaining pemetrexed- ⁇ -medoxomil monoester (VIII-1) represented by the formula:
- a further aspect of the present invention is the production method according to [18], wherein the following production method is used as a starting material: (1) Chemical formula (I): The carboxyl group at the ⁇ -position of L-glutamic acid represented by formula (II-1) is protected with a benzyl group: A step of obtaining L-glutamic acid- ⁇ -benzyl ester (II-1) represented by the formula: (2) The amino group of the obtained L-glutamic acid- ⁇ -benzyl ester (II-1) is protected with a tert-butoxycarbonyl (Boc) group to give a chemical formula (III-1): Obtaining N-Boc-L-glutamic acid- ⁇ -benzyl ester (III-1) represented by: (3) The obtained N-Boc-L-glutamic acid- ⁇ -benzyl ester (III-1) and chemical formula (XI-1): Is reacted with medoxomil bromide (XI-1) represented by the chemical formula (IV)
- a further aspect of the present invention is a process for producing a di-R ester of pemetrexed (where R represents medoxomil, cilexetil, proxetyl or pivoxil), Chemical formula (XIII): (Wherein R represents medoxomil, cilexetil, proxetyl or pivoxil) and ⁇ , ⁇ -diRL-glutamic acid ester (XIII) represented by the chemical formula (VI):
- pemetrexedic acid (VI) represented by the formula (XIV) By coupling pemetrexedic acid (VI) represented by the formula (XIV) by an amidation reaction: (Wherein, R is as defined above) is a method for producing an ⁇ , ⁇ -diR ester of pemetrexed to obtain an ⁇ , ⁇ -diR ester (XIV) of pemetrexed.
- a further aspect of the present invention is the production method according to [20], wherein the following production method is used as a starting material: (1) Chemical formula (I): The amino group of L-glutamic acid represented by the formula is protected with R 3 to give a chemical formula (IX): (Wherein R 3 represents a protecting group for an amino group), and a step of obtaining NR 3 -L-glutamic acid (IX), (2) The obtained NR 3 -L-glutamic acid (IX) and chemical formula (XI): (Wherein R is as defined above) by de-HBr esterification with a compound of formula (XII): (Wherein R and R 3 are as defined above), a step of obtaining ⁇ , ⁇ -diR—N—R 3 -L-glutamate (XII), and (3) the obtained ⁇ , Deprotecting ⁇ -diRNR 3 -L-glutamic acid ester (XII), Chemical formula (XIII): The ⁇ , ⁇ -d
- the pemetrexed- ⁇ , ⁇ -diR ester according to [20] is pemetrexed- ⁇ , ⁇ -dimedoxomil ester, Chemical formula (XIII-1): ⁇ , ⁇ -dimedoxomil-glutamic acid diester (XIII-1) represented by the formula (VI): Pemetrexedic acid (VI) represented by the formula (XIV-1): The method for producing pemetrexed- ⁇ , ⁇ -diR ester according to [20], comprising the step of obtaining pemetrexed- ⁇ , ⁇ -dimedoxomil ester (XIV-1) represented by
- a further aspect of the present invention is the production method according to [22], wherein the following production method is used as a starting material: (1) Chemical formula (X-1): N-Boc-L-glutamic acid (X-1) represented by the formula (XI-1): De-HBr esterification with medoxomil bromide (XI-1) represented by the chemical formula: And (2) the obtained ⁇ , ⁇ -dimedoxomil-N-Boc-glutamic acid ester (XII-1).
- the present invention relates to medoxomil and hemiacetal-type esters with improved absorption characteristics of pemetrexed, preferably pemetrexed monomedoxomil ester and pemetrexed dimedoxomil ester, and proposes a compound that opens the way to oral pemetrexed.
- pemetrexed which is an active form after administration of a monoester or diester prodrug, is higher than when methotrexate administered orally to rheumatism with other folic acid antagonists is administered. Therefore, since the side effect concerned with a high dosage can be suppressed, it has shown that it can utilize also as an anti-rheumatic drug at a low dosage.
- pemetrexed monoesters for example, monomedoxomil ester
- pemetrexed monoesters become water-soluble by sodium chloride of free carboxylic acid, and can be used as an injectable prodrug of pemetrexed, and can be used in a wide range of applications.
- a pemetrexed monoester for example, monomedoxomil ester oral drug
- a phthalic acid-based polymer such as ceracete is prepared and administered orally. It is absorbed in the descending colon, hydrolyzed in colon cancer cells, and pemetrexed can be poured into colon cancer at higher concentrations than infusion. Pemetrexed strongly inhibits thymidylate synthase and is effective for colorectal cancer, which is an adenocarcinoma.
- pemetrexed oral ie, pemetrexed medoxomil or hemiacetal type of the present invention
- Ester oral and oxaliplatin regimens are considered attractive.
- pemetrexed since conventional pemetrexed was administered by intravenous infusion, its usage for rheumatism was omitted, but pemetrexed shows purine base production inhibitory action by inhibiting GARFT (glycinamide ribonucleotide formyltransferase related to purine synthesis). It is also noteworthy that it can be clinically used as a therapeutic agent for rheumatism more effective than methotrexate in the use of a small dose of an orally administered agent (that is, pemetrexedmedoxomil or hemiacetal ester oral agent of the present invention).
- an orally administered agent that is, pemetrexedmedoxomil or hemiacetal ester oral agent of the present invention.
- FIG. 1 is a diagram showing the site of action of pemetrexed.
- FIG. 2 is a diagram showing characteristics of medoxomil and hemiacetal type ester groups of pemetrexed to which the present invention is applied.
- FIG. 3 is a graph showing a calibration curve of pemetrexed used for measuring the blood concentration of pemetrexed to which the present invention is applied.
- FIG. 4 is a graph showing a time-dependent change graph of blood concentration of an active form (pemetrexed) when pemetrexed monomedoxomil ester (molecular weight 540.2) to which the present invention is applied is orally administered.
- the dose is 5 mg / kg.
- FIG. 5 is a graph showing a time-dependent change graph of blood concentration of an active form (pemetrexed) when pemetrexed dimedoxomil ester (molecular weight: 652.2) to which the present invention is applied is orally administered.
- the dose is 6 mg / kg. It can be seen that it gradually attenuates after showing a high value of 210 ng / ml in 1 hour after administration.
- FIG. 5 is a graph showing a time-dependent change graph of blood concentration of an active form (pemetrexed) when pemetrexed dimedoxomil ester (molecular weight: 652.2) to which the present invention is applied is orally administered.
- the dose is 6 mg / kg. It can be seen that it gradually attenuates after showing a high value of 210 ng / ml in 1 hour after administration.
- FIG. 6 is a graph showing a time-dependent change graph of blood concentration of an active form (pemetrexed) when orally administered pemetrexed dimedoxomil ester (molecular weight 652.2) to which the present invention is applied.
- the dose is 60 mg / kg. It can be seen that after a high value of 2500 ng / ml in 1 hour after administration, it gradually decays.
- FIG. 7 is a graph showing a change in blood concentration at the time of oral administration of methotrexate 2 mg / kg (reproduced from the February 2011 revision (4th edition) interview form, page 20).
- the synthesis route of the pemetrexed monomedoxomil ester according to the present invention can be simplified and shown as a specific example as follows. That is, using L-glutamic acid, which is a fragment of pemetrexed, as a synthetic raw material, reaction chart (2): As shown in Fig. 2, L-glutamic acid and benzyl alcohol are dehydrated and condensed with a carboxyl group adjacent to the ⁇ -carbon in the presence of sulfuric acid to once produce a benzyl ester, and then the amino group of glutamic acid is protected with Boc, followed by the action of medoxomil bromide. Thus, medoxomil esterification of the carboxylic acid adjacent to the ⁇ -carbon was carried out.
- L-glutamic acid which is a fragment of pemetrexed
- Boc was hydrolyzed and removed with trifluoroacetic acid (TFA) at 0 ° C. in a CH 2 Cl 2 solvent, and then basic conditions (N-methylmorpholine) in pemetrexed acid and DMF as the mother nucleus of pemetrexed.
- TFA trifluoroacetic acid
- N-methylmorpholine basic conditions
- 2-chloro-4,6-dimethoxy- [1,3,5] triazine was added and reacted at room temperature for 14 hours for dehydration condensation, and then the benzyl ester moiety was catalytically reduced with palladium to obtain pemetrexed monomedoxomil ester. Obtainable.
- reaction chart (3) As shown in Fig. 1, once the compound in which L-glutamic acid was protected with Boc was prepared as a starting compound, both carboxyl groups were acylated with medoxomil bromide, and then Boc was hydrolyzed with TFA / CH 2 Cl 2 at 0 ° C.
- the amino group of the reaction product and the carboxyl group of pemetrexedic acid were added in DMF under basic conditions (N-methylmorpholine) by adding 2-chloro-4,6-dimethoxy- [1,3,5] triazine to 14
- the pemelexed dimedoxomil ester shown in the reaction chart (3) can be obtained after dehydrating and condensing for a room temperature reaction for a time.
- Step of protecting the ⁇ -position carboxyl group of L-glutamic acid As a protecting group by ester formation of the ⁇ -position carboxyl group used in this step, an ordinary protecting group such as an alkyl group or a benzyl group can be used, but a benzyl group is preferred. However, it is necessary to set the esterification conditions while paying attention to the selectivity that does not react with the ⁇ -position carboxyl group. Specifically, it is most suitable to use an acid catalyst such as sulfuric acid and an excess amount of alcohol that forms an ester bond as a solvent. Usually, the reaction is performed under mild heating conditions from room temperature, and so on. It is preferable to take a method such as treatment with a weak alkali such as sodium hydrogen carbonate while taking into consideration the electric point pH.
- a weak alkali such as sodium hydrogen carbonate
- amino-protecting groups in this step include urethane-type protecting groups such as tert-butoxycarbonyl (Boc) group and 9-fluorenylmethyloxycarbonyl (Fmoc) group, which are usually used for protecting amino groups of ⁇ -amino acids.
- the group can be preferably used from the viewpoint of suppressing racemization.
- an aprotic polar solvent such as DMF is usually used, and Boc-forming reagents such as Boc-Cl and (Boc) 2 O are used in an equivalent amount or a small excess amount.
- Activation of the amino group uses an equivalent or small excess of a weak base, but inorganic bases such as potassium carbonate, sodium carbonate, sodium hydroxide, aqueous potassium hydroxide, and organic bases such as triethylamine, diazabicycloundecene (DBU)
- inorganic bases such as potassium carbonate, sodium carbonate, sodium hydroxide, aqueous potassium hydroxide
- organic bases such as triethylamine, diazabicycloundecene (DBU)
- DBU diazabicycloundecene
- a normal esterification method can be applied.
- de-HBr esterification with RBr, alkyl or aryl sulfonate esters, phosphate esters, carbonate esters, chloroalkyl alkyl or aryl ethers, chloroalkyl alkyl carbonates, or the like are used.
- Reaction conditions generally include aprotic polar solvents such as DMF, but haloalkanes can also be used as the solvent.
- the same substance can be synthesized by mixing an alcohol forming an ester and a condensing agent such as DCC (N, N′-dicyclohexylcarbodiimide) under basic conditions.
- DCC N, N′-dicyclohexylcarbodiimide
- the deprotection method varies depending on the type of the protective group.
- the Boc protecting group it can be deprotected under strongly acidic conditions such as trifluoroacetic acid or hydrochloric acid / ethyl acetate solution
- the Fmoc protecting group it can be deprotected with a secondary amine such as piperidine
- deprotection is performed by adding an amine in the presence of a palladium catalyst.
- a method of deprotecting the Boc protecting group with trifluoroacetic acid is preferred.
- the reaction conditions for deprotection are generally that trifluoroacetic acid is added in a haloalkane solvent under ice-cooling and then stirred at room temperature.
- 6M-HCl in haloalkane is added.
- amino protecting groups can be removed.
- Neither trifluoroacetic acid nor 6M-HCl gives good results with catalytic amounts, and it is common to use an equivalent or small excess of acid.
- the reaction time is usually 1 to 4 hours, but may be affected by the structural characteristics of the substrate, and it is preferable to monitor the progress of the reaction by TLC (thin layer chromatography) or the like.
- Amidation coupling step of pemetrexedic acid and amino group of glutamic acid diester This step is a direct amidation reaction between the carboxyl group of pemetrexed acid and the amino group of glutamic acid diester.
- the reaction solvent is aprotic polar solvent DMF or DMSO, and in the presence of a base such as N-methylmorpholine or triethylamine, 2-chloro-4,6-dimethoxytriazine (CDMT), N, N′-dicyclohexylcarbodiimide ( DCC), or a dehydration condensation accelerator such as 1-hydroxybenzotriazole (HOBt).
- triethylamine, diisopropylethylamine, DBU and the like can be used in addition to the organic base.
- condensing agent commonly used DCC (dicyclohexylcarbodiimide), WSCI (water-soluble carbodiimide), or the like can be used.
- DCC diclohexylcarbodiimide
- WSCI water-soluble carbodiimide
- reaction solvent methanol, ethanol or the like which is a protic neutral solvent is effective, but a fat-soluble solvent such as DMF, tetrahydrofuran or ethyl acetate is also possible.
- a gas burette at normal pressure is used for adding hydrogen gas.
- the method using a natural rubber gas pack (balloon) can effectively proceed with debenzylation without causing reduction of unsaturated bonds.
- pemetrexed- ⁇ -R monoester (VIII) which is one of the target compounds of the present invention.
- the obtained product is identified by analysis by 1 H-NMR, 13 C-NMR, GC-MASS, IR, UV, etc. after purification by a usual separation and purification method (for example, column chromatography).
- This pemetrexed-1-R monoester (VIII) can be advantageously administered as an oral preparation.
- pemetrexed- ⁇ -R monoester- ⁇ -carboxylic acid is neutralized with caustic soda water to form pemetrexed- ⁇ -R monoester- ⁇ -carboxylate sodium and administered as an aqueous solution. You can also.
- L-glutamic acid amino group protecting step examples include urethane-type protecting groups such as tert-butoxycarbonyl (Boc) group and 9-fluorenylmethyloxycarbonyl (Fmoc) group, which are usually used for protecting amino groups of ⁇ -amino acids.
- the group can be preferably used from the viewpoint of suppressing racemization.
- an aprotic polar solvent such as DMF is usually used, and Boc-forming reagents such as Boc-Cl and (Boc) 2 O are used in an equivalent amount or a small excess amount.
- Activation of the amino group uses an equivalent or a small excess of a weak base, but when an inorganic base such as potassium carbonate, sodium carbonate, sodium hydroxide, aqueous potassium hydroxide, or an organic base such as triethylamine, DBU or diisopropylethylamine is used.
- an inorganic base such as potassium carbonate, sodium carbonate, sodium hydroxide, aqueous potassium hydroxide, or an organic base such as triethylamine, DBU or diisopropylethylamine is used.
- the reaction often proceeds with good yield.
- the reaction temperature is ice-cooled or water-cooled when the reagents are mixed. After that, it is preferable to stir at room temperature.
- Reaction conditions generally include aprotic polar solvents such as DMF, but haloalkanes can also be used as the solvent.
- aprotic polar solvents such as DMF
- haloalkanes can also be used as the solvent.
- the same substance can be synthesized by mixing an alcohol forming an ester and a condensing agent such as DCC under basic conditions.
- the deprotection method varies depending on the type of the protective group.
- the Boc protecting group it can be deprotected under strongly acidic conditions such as trifluoroacetic acid or hydrochloric acid / ethyl acetate solution
- the Fmoc protecting group it can be deprotected with a secondary amine such as piperidine
- deprotection is performed by adding an amine in the presence of a palladium catalyst.
- a method of deprotecting the Boc protecting group with trifluoroacetic acid is preferred.
- the reaction conditions for deprotection are generally that trifluoroacetic acid is added in a haloalkane solvent under ice-cooling and then stirred at room temperature.
- 6M-HCl in haloalkane is added.
- amino protecting groups can be removed.
- Neither trifluoroacetic acid nor 6M-HCl gives good results with catalytic amounts, and it is common to use an equivalent or small excess of acid.
- the reaction time is usually 1 to 4 hours, but it may be affected by the structural characteristics of the substrate, and it is preferable to monitor the progress of the reaction by TLC or the like.
- Amidation coupling step of pemetrexedic acid and amino group of glutamic acid diester This step is a direct amidation reaction between the carboxyl group of pemetrexed acid and the amino group of glutamic acid diester.
- the reaction solvent DMF or DMSO, which is an aprotic polar solvent, is used, and in the presence of a base such as N-methylmorpholine or triethylamine, 2-chloro-4,6-dimethoxytriazine (CDMT), N, N′-dicyclohexylcarbodiimide ( DCC), or a dehydration condensation accelerator such as 1-hydroxybenzotriazole (HOBt).
- a base such as N-methylmorpholine or triethylamine, 2-chloro-4,6-dimethoxytriazine (CDMT), N, N′-dicyclohexylcarbodiimide ( DCC), or a dehydration condensation accelerator such as 1-hydroxybenzotriazole (HOBt).
- pemetrexed- ⁇ , ⁇ -diR ester (XIV), which is the target compound of the present invention is obtained.
- the obtained product is identified by analysis by 1 H-NMR, 13 C-NMR, GC-MASS, IR, UV, etc. after purification by a usual separation and purification method (for example, column chromatography).
- This pemetrexed- ⁇ , ⁇ -diR ester (XIV) can be advantageously administered as an oral preparation.
- the methoxomil and hemiacetal type esters of pemetrexed according to the present invention are specifically medoxomil esters, cilexetil esters, proxetyl esters, and pivoxyl esters of pemetrexed, their monoesters, monoester Na salts, and Contains diesters.
- These are prodrugs that act as active substances (pemetrexed) in plasma by regenerating the drug substance pemetrexed through enzymatic hydrolysis after being taken into the body such as the intestine by oral administration or injection .
- Pemetrexed acts as a multienzyme inhibitor, and RNA in tumors as an inhibitor of dihydrofolate reductase (DHFR) related to folate metabolism as well as glycinamide ribonucleotide formyltransferase (GARFT) related to purine synthesis
- DHFR dihydrofolate reductase
- GARFT glycinamide ribonucleotide formyltransferase
- TS thymidylate synthase
- the pemetrexed prodrug-containing pharmaceutical composition according to the present invention has three metabolic enzyme inhibitory actions in cancer cells possessed by active pemetrexed, malignant pleural mesothelioma, and unresectable progression / relapse Used for non-small cell lung cancer.
- pemetrexed medoxomil and hemiacetal type monoesters for example, pemetrexed monomedoxomil ester oral tablets, coated with a phthalic polymer such as ceracetate and administered orally, colon cancer It can also be absorbed in the sigmoid colon and descending colon, which are the site of development, and then hydrolyzed in colon cancer cells to pour pemetrexed into colon cancer at a higher concentration than infusion. Since pemetrexed strongly inhibits thymidylate synthase, it is also effective for colorectal cancer, which is an adenocarcinoma.
- the blood concentration of pemetrexed which is the active form after administration of both prodrugs, is higher than when methotrexate, which is orally administered to rheumatism with other folic acid antagonists, can be used as an anti-rheumatic drug.
- methotrexate which is orally administered to rheumatism with other folic acid antagonists
- the oral agent pemetrexed prodrug of the present invention exhibits purine base production inhibitory action by GARFT inhibition, In use, it is also likely that it can be used clinically as a more effective treatment for rheumatism than methotrexate.
- PEM blood pemetrexed concentration
- ⁇ Measurement method of rat sample> As a control, 100 ⁇ L of serum and 900 ⁇ L of methanol are added for control. (Ii) 100 ⁇ L of internal standard methotrexate (50 ng / ml) was added to 100 ⁇ L of rat plasma administered with pemetrexed prodrug, 800 ⁇ L of methanol was added, and the mixture was centrifuged (150 ⁇ 100 rpm, 4 ° C., 10 minutes), followed by removal. Perform the protein, take the supernatant in a freshly prepared 1.5 ml tube and evaporate the solvent to dryness.
- internal standard methotrexate 50 ng / ml
- the sample after evaporation to dryness is dissolved by adding 100 ⁇ L of methanol for LCMS, transferred to an ultrafiltration tube, centrifuged (150 ⁇ 100 rpm, 4 ° C., 5 minutes), and analyzed by LCMS.
- the pemetrexed prodrug-containing pharmaceutical composition of the present invention may be mixed with non-toxic, inert pharmaceutically acceptable excipients such as solid, semi-solid or liquid diluents, fillers and carriers.
- excipients such as solid, semi-solid or liquid diluents, fillers and carriers.
- Can be formulated for administration. Examples of such preparations are in the form of tablets, troches, capsules, granules, suppositories, solutions, suspensions, emulsions and the like.
- the prodrug composition of the present invention comprises conventional excipients such as fillers and extenders such as starch, lactose, sucrose, glucose mannitol, etc .; carboxymethylcellulose, alginic acid Binders such as salt, gelatin, polyvinylpyrrolidone, etc .; disintegrants such as calcium carbonate, sodium bicarbonate, etc .; absorption enhancers such as quaternary ammonium compounds; wetness such as cetyl alcohol, glycerin monostearate, etc.
- excipients such as fillers and extenders such as starch, lactose, sucrose, glucose mannitol, etc .
- carboxymethylcellulose, alginic acid Binders such as salt, gelatin, polyvinylpyrrolidone, etc .
- disintegrants such as calcium carbonate, sodium bicarbonate, etc .
- absorption enhancers such as quaternary ammonium compounds
- wetness such as cetyl alcohol
- adsorbents such as kaolin, bentonite and the like
- lubricants such as talc, calcium stearate, magnesium stearate, solid polyethylene glycol and the like or mixtures thereof. Tablets, troches, capsules, pills and granules can be coated with conventional coatings, such as any opacifier.
- Solutions or emulsions for oral administration include pemetrexed prodrugs of the present invention, conventional solvents, solubilizers and emulsifiers, such as water, ethyl alcohol, benzyl benzoate, propylene glycol, cottonseed oil, peanut oil, corn oil, olive oil, Fatty esters such as glycerin, polyethylene glycol or sorbitan, or mixtures thereof may be included.
- the prodrug composition of the present invention may contain about 0.1 to 99.5% by weight of the prodrug, preferably 0.5 to 95% by weight, and more commonly acceptable amounts of dyes, Preservatives, sweeteners and additives may be included.
- the prodrug composition of the present invention can be administered orally or enterally.
- a dose in the range of about 500 mg / m 2 (body surface area) and an antirheumatic drug in the range of 1-2 mg / kg body weight equal to the dose of methotrexate is preferred.
- composition of the present invention is preferably given in a unit dosage form.
- a “unit dosage form” is an invention that contains an amount of pemetrexed that is suitable for administration to humans in a single dose, in accordance with good medical practice.
- the prodrug composition are determined in detail through clinical trials.
- the present inventors made medoxomylation (monomedoxomylation, dimedoxomylation) of glutamic acid, which is a fragment of pemetrexed, followed by 2-chloro-4 in basic pemetrexed acid and DMF under basic conditions (N-methylmorpholine). Then, 6-dimethoxy- [1,3,5] triazine was added and reacted at room temperature for 14 hours for dehydration condensation. Then, medoxomil of pemetrexed and two hemiacetal ester prodrugs were successfully synthesized. Even if medoxomil bromide is directly reacted with pemetrexed, medoxomylation does not proceed.
- the originality of the present invention lies in that the fragment L-glutamic acid is reacted with medoxomil bromide to form medoxomil ester of L-glutamic acid and then coupled with the parent nucleus pemetrexed acid.
- carboxylic acid esterification of pemetrexed has been known to be ethyl ester and methyl ester, but these esters do not hydrolyze during transit to the intestinal tract and cannot be converted to oral pemetrexed.
- the medoxomil and hemiacetal esters of pemetrexed that are rapidly hydrolyzed in the intestinal tract after absorption in the intestinal tract have not been successful so far, and are used in the ARB (angiotensin II receptor antagonist) adisartan and olmesartan. Ester synthesis using a medoxomil group which is a hemiacetal is considered extremely difficult, and there has been no successful example before the present invention.
- reaction mixture was checked by thin layer chromatography (TLC), and the suspended matter (phthalimide) in the reaction solution was filtered and subjected to liquid separation extraction.
- TLC thin layer chromatography
- the mixture was washed with aqueous sodium bicarbonate, washed with hypo and washed with water, dried over magnesium sulfate, filtered through a fold filter paper, and concentrated. 16.6 g of crude product was obtained. (Unpurified and used for next reaction.)
- the white precipitate was continuously stirred, and when it settled, suction filtration was performed.
- the crude product (glutamic acid ⁇ -benzyl ester (II-1)) 10.4 g (yield ⁇ 50%) was washed with water and then dried using a specimen dryer. Used unpurified for next step.
- the aqueous layer was extracted twice with ethyl acetate, and the organic layers were combined.
- the organic layer was washed twice with water, once with a 1% aqueous sodium thiosulfate solution and once with saturated brine, dried, filtered through a fritted filter paper, and concentrated. 12.9 g of crude compound was obtained.
- As a result of purification by silica gel column chromatography 7.7 g (63%) of the desired product (XII-1) was obtained.
- Example 3 Blood pemetrexed concentration as active form after oral administration of prodrug ⁇ Method for preparing calibration curve> (I) Prepare pemetrexed at concentrations of 5, 10, 50, and 100 ng / mL. (Ii) Take 100 ⁇ L of pemetrexed prepared in (i) into a tube and add 100 ⁇ L of plasma. 100 ⁇ L of methotrexate (50 ng / ml) is added as an internal standard, and 700 ⁇ L of methanol for LCMS is added. ⁇ Measurement of rat sample> (I) As a control, 100 ⁇ L of serum and 900 ⁇ L of methanol are added for control.
- FIG. 3 is a calibration curve for pemetrexed.
- the horizontal axis indicates the concentration of pemetrexed, and the vertical axis indicates the conversion factor for the internal standard methotrexate.
- FIG. 4 shows a time course curve of blood concentration of pemetrexed as an active substance after oral administration of 5 mg / kg pemetrexed monomedoxomil ester.
- FIG. 5 shows a time course curve of blood concentration of pemetrexed as an active substance after oral administration of 6 mg / kg pemetrexed dimedoxomil ester.
- FIG. 4 shows a time course curve of blood concentration of pemetrexed as an active substance after oral administration of 5 mg / kg pemetrexed monomedoxomil ester.
- FIG. 5 shows a time course curve of blood concentration of pemetrexed as an active substance after oral administration of 6 mg / kg pemetrexed dimedoxomil ester.
- FIGS. 4 and 5 show a time course curve of blood concentration of pemetrexed as an active substance after oral administration of 60 mg / kg pemetrexed dimedoxomil ester. From the results of FIGS. 4 and 5, there was no significant difference in the concentration of pemetrexed in the blood, which is the active substance after administration of pemetrexed monomedoxomil ester and pemetrexed dimedoxomil ester. Note that pemetrexed monomedoxomil ester was administered as a solution because it was water-soluble, but pemetrexed dimedoxomil ester was administered as a 0.5% Tween 20 suspension.
- Pemetrexed oral agent for pemetrexed because it has developed medoxomil and hemiacetal-type pemetrexed mono-R ester and pemetrexed di-R ester (where R represents medoxomil, cilexetil, proxetyl, or pivoxil) with improved absorption characteristics of pemetrexed It can be noted as a proposal for a compound that opens the way. Moreover, the blood concentration of pemetrexed, which is the active form after administration of these prodrugs, is higher than that obtained by equivalent administration of methotrexate, which is orally administered to rheumatism with other antifolates, and can be used as an antirheumatic drug. Show.
- Pemetrexed monomedoxomil ester becomes water-soluble by sodium chloride of free carboxylic acid and can be used as a prodrug of pemetrexed as an injectable drug. Furthermore, after tableting a pemetrexed monoester oral drug, a phthalate-based polymer such as ceracetate is prepared and if orally administered, it is absorbed by the sigmoid colon and descending colon where colon cancer occurs. It is also possible to pour pemetrexed into colon cancer at a higher concentration than infusion, after being hydrolyzed in colon cancer cells. Pemetrexed also strongly inhibits thymidylate synthase, indicating that it is also effective for colorectal cancer, an adenocarcinoma.
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Abstract
ペメトレキセドの経口投与を指向したメドキソミル及びヘミアセタール型エステル、それがプロドラッグとして有効であるか否かを検証するために不可欠なメドキソミル及びヘミアセタール型エステルの製造方法の開発、及びペメトレキセドのメドキソミル及びヘミアセタール型エステルプロドラッグ含有医薬組成物の提供。 (i)ペメトレキセドのメドキソミル及びヘミアセタール型エステル化合物、(ii)腸管吸収により原薬再生可能なペメトレキセドのメドキソミル及びヘミアセタール型エステルプロドラッグ含有医薬組成物、並びに(iii)L-グルタミン酸を出発原料として、そのカルボキシル基をメドキソミル及びヘミアセタール型エステル化した後、母骨格のペメトレキセド酸とカプリングさせることでペメトレキセドのメドキソミル及びヘミアセタール型エステルプロドラッグとする製造方法。
Description
本発明は、在宅療法を志向した経口抗癌剤の開発に関し、特に、薬学分野のドラッグデリバリーシステム(「DDS」と略すことあり。)に関する。
詳しくは、本発明は、抗がん剤ペメトレキセドの経口投与化を指向したメドキソミル及びヘミアセタール型エステルプロドラッグ及びその製造方法、並びにそれのプロドラッグ含有医薬組成物に関する。より詳しくは、本発明は、ペメトレキセドのメドキソミルエステル、シレキセチルエステル、プロキセチルエステル、及びピボキシルエステル(以下、これらを「メドキソミル及びヘミアセタール型エステル」と称する)のプロドラッグとしての利用、並びにそれらエステルの製造方法に関する。
ペメトレキセドは化学式(1)
で現される抗がん剤である。ペメトレキセドは図1に示す様に葉酸代謝に関連するジヒドロ葉酸還元酵素(DHFR)の阻害作用(非特許文献1及び2)のみならず、プリン合成に関連するグリシンアミドリボヌクレオチドホルミルトランスフェラーゼ(GARFT)を阻害する(非特許文献3及び4)ことで主として腫瘍内でのRNA合成阻害作用を有し、更にペメトレキセド特有の性質であるピリミジン合成に関与するチミジル酸合成酵素(TS)を阻害する(非特許文献5及び6)ことにより腫瘍内でのDNA合成を阻害することが出来る。ペメトレキセドは、類似薬のメトトレキサート(化学式(2)):
にはない葉酸関連多酵素阻害薬(非特許文献1及び2)であることが最大の特徴である。このようにペメトレキセドは図1に示す様に、がん細胞内における3種の代謝酵素阻害作用を有し、現在、臨床において、悪性胸膜中皮腫、切除不能な進行・再発の非小細胞肺癌に用いられる点滴製剤である。2008年9月、米国NCCN(米国総合がんセンターネットワーク)の肺癌診療ガイドラインの中に、非小細胞肺癌のファーストライン治療としてこのペメトレキセドとプラチナ製剤との併用療法が記された(非特許文献7)。
本邦においても、非扁平上皮非小細胞肺癌(NSCLC)に対し、カルボプラチンとペメトレキセドによる導入療法を行い、その後、ペメトレキセドによる維持療法を行うことで、全生存期間(OS)は20.2カ月と良好であることが、市販後臨床試験として実施されたJACAL試験(Japanese Alimta and Carboplatin followed by Alimta)の18カ月のフォローアップで明らかになった(非特許文献8)。エビデンスの蓄積と共に、非小細胞肺癌の寛解導入療法において、ペメトレキセドとカルボプラチンの点滴がファーストラインとなり、その後の地固め療法では、ゲフィチニブ(イレッサ;登録商標)の内服もしくはペメトレキセドの点滴が繁用されている。
昨今の医療費の高騰にともない、癌治療においても在宅化学療法が求められるようになってきた。非小細胞肺癌の治療においてはゲフィチニブが内服で繁用されているが、同薬は、投与後8週間以内の急性肺障害・間質性肺炎(以下肺障害)の発症率は約5.8%(193例/3322例)、肺障害による死亡率は2.3%(75例/3322例)であるなど肺障害が大きな安全性上のネックとなっている(非特許文献9及び10)。現在、本邦に於いて非小細胞肺癌の内服薬はゲフィチニブを除いて存在せず、この副作用の多いゲフィチニブに替わる非小細胞肺癌の内服薬が求められている現状である。
ところでカルボン酸部分は極性が高く薬物の吸収を妨げることが知られており、その吸収特性の改善にカルボン酸部分をメドキソミルエステル化する試みがなされている。化学式(3):
は、アジサルタンメドキソミルの構造式を示すが、同薬は、極性基であるカルボキシル基の存在がその吸収特性を著しく低下させるために、カルボキシル基をメドキソミルエステル化することにより吸収性の向上を見ている。化学式(3)にはアジサルタンのメドキソミル(medoxomil)基を枠内に示している。
メドキソミルエステル化はアンジオテンシンII受容体拮抗薬(ARBと略すことあり。)においてオルメサルタンでも実施されており、オルメサルタンメドキソミルは化学式(4):
で示すとおり、イミダゾール環の第5位のカルボキシル基がメドキソミルエステルとなっていて、内服すると消化管内でエステルが切れてカルボキシル基が遊離型となり、活性型のARB、即ちオルメサルタンになって作用するように分子内設計されている。
ペメトレキセドは化学式(1):
に示す様に葉酸類似部分のL-グルタミン酸(カルボキシル基を2個有する)誘導体である。本発明者等は、経口投与可能なペメトレキセドを企図して2つのカルボキシル基に直接メドキソミルブロマイドでアシル反応を試みた結果、全く反応が進まないことを確認した。この理由は、詳細は不明であるが、一つには立体的要因からバルキーなメドキソミル基及びヘミアセタール基によるエステル化が進行しなかったものと考えられる。或いは、エステル化条件下に、メドキソミル基及びヘミアセタールエステル基の分解等の副反応により所望のエステル化が進行しなかったものとも考えられる。一方、ペメトレキセドの単純エステル基(例えば、エチルエステル基やメチルエステル基)は、本発明者等の検討に於いても、さしたる困難もなくペメトレキセドの2つのカルボキシル基に導入することが出来た。事実、ペメトレキセドのエチルエステル体やメチルエステル体については先行文献(特許文献1)が存在するが、メドキソミル及びヘミアセタール型エステル体を開示した先行文献は現在まで皆無である。上述の如く、直接合成が不可能なためと推察される。
一方、ペメトレキセドの分子構成が、葉酸類似構造部分(4-[2-(2-アミノ-4、7-ジヒドロ-4-オキソ-1H-ピロロ[2、3-d]ピリミジン-5-イル)エチル]安息香酸;以後、「ペメトレキセド酸」と略称する)とL-グルタミン酸とのカップリング体であることから、ペメトレキセド酸とグルタミン酸ジエチルエステルとの縮合反応によりペメトレキセド酸ジエチルエステルを合成した例が特許文献2(同16頁のスキームII、及び同17頁のスキームIII)に開示されている。しかしながら、ここで得られたペメトレキセド酸ジエチルエステルは、このエステル体自体をプロドラッグの目的とするものではなく、加水分解後、ペメトレキセド2ナトリウム塩として注射製剤に用いることを目的とするものであり、経口製剤化を課題としたペメトレキセドエステルプロドラッグの製造を開示も示唆もしていない。また、前述のとおりエチルエステル等の単純エステルとは異なる立体的にバルキーなメドキソミル及びヘミアセタール型エステルの直接合成が不首尾に終わったことから、グルタミン酸のメドキソミル及びヘミアセタール型エステルの合成も困難であろうと推察された。
この様に、メチルエステル体及びエチルエステル体のみが特許文献1及び2に記載されていると云う事実には、ペメトレキセドの経口製剤化を試みたが成功しなかったことを垣間見ることが出来る。更には、ペメトレキセドの経口製剤化という課題自体が有用な課題として認識されていなかったとも云える。
一方、ペメトレキセドのエチルエステルやメチルエステルは、経口投与した場合に腸管吸収はされるものの、腸管内での酵素による加水分解は起こらず、活性体(又は、原薬)のペメトレキセドが再生されず、このためペメトレキセドの血中濃度が観察されないことを本発明者らは確認した。従って、ペメトレキセドのメドキソミルエステルがプロドラッグとして有効に作用するか否かを検証するためには、ペメトレキセドのメドキソミルエステルを製造しての経口投与実験が必須であるところ、前述のとおり、既存の直接エステル化方法ではメドキソミルエステルの製造が不可能であった。更に加えて、メドキソミルエステルに限らず、シレキセチルエステル、プロキセチルエステル、及びピボキシルエステル等のヘミアセタール型エステルについても有効な製造方法が存在せず、ペメトレキセドの経口投与を指向したメドキソミル及びヘミアセタール型エステルがプロドラッグとして有効であるか否かを検証する術が無かった。
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前述のとおり、従来はペメトレキセドの経口投与という課題自体が有用な課題として認識されていなかった可能性が高く、且つ、ペメトレキセドのメドキソミルエステル、シレキセチルエステル、プロキセチルエステル、及びピボキシルエステル等のメドキソミル及びヘミアセタール型エステルの有効な製造方法自体が存在せず、ペメトレキセドの経口投与を指向したとしても、メドキソミル及びヘミアセタール型エステルがプロドラッグとして有効であるか否かを検証する術が無かった。
従って、本発明の課題は、(i)ペメトレキセドのメドキソミル及びヘミアセタール型エステルがプロドラッグとして有効に作用するか否かを検証するために必須であるメドキソミル及びヘミアセタール型エステルの製造方法の開発、(ii)そこで得られたペメトレキセドのメドキソミル及びヘミアセタール型エステルの経口投与による活性体の血中濃度発現の検証を通してのプロドラッグとしての有効性の検証、及び、その結果として、(iii)ペメトレキセドのメドキソミル及びヘミアセタール型エステルプロドラッグの提供である。
前述の通り、本発明の課題は、ペメトレキセドの経口化を実現させることである。即ち、ペメトレキセドは、水溶性化合物のため注射剤としての使用しかできない。また、分子構造中にグアニジノ基と2つのカルボキシル基があるため高極性である。そこで、大腸における細胞膜透過性を向上させるためにペメトレキセド中の2つのカルボキシル基を腸管吸収の際に完全に加水分解され得るメドキソミル及びヘミアセタール型エステル体として低極性に変換することを着想した。即ち、この着想自体が本発明の最大のキーポイントである。
当初は、ペメトレキセドの2つのカルボキシル基に直接メドキソミル及びヘミアセタール型エステルを導入してペメトレキセドジメドキソミル及びヘミアセタール型エステルを合成することを目的とした。しかしながら、ジエステル化に必要な試薬、量、条件を整えて反応を実施したが、前述の通り、反応は進行せず原料及び複雑な混合物を与えたのみであった。
そこで、ペメトレキセドの分子構成が、葉酸類似構造部分(4-[2-(2-アミノ-4、7-ジヒドロ-4-オキソ-1H-ピロロ[2、3-d]ピリミジン-5-イル)エチル]安息香酸;以後、「ペメトレキセド酸」と略称する)とL-グルタミン酸とのアミド縮合体であることに注目し、段階的合成法を用いることを発想し、達成の暁には課題解決に結び付くと考えた。この段階的合成法は、メチルエステルと云った単純エステルでは開示されていた(特許文献2)。しかしながら、バルキーで且つ酸・塩基雰囲気に敏感なメドキソミル基及びヘミアセタール型基のエステル化では、直接エステル化同様に初期のエステル化反応が進行しないのでは、との懸念が強かった。
そこで本発明者等は、L-グルタミン酸のアミノ基を保護し、N-保護アミノ酸の2つのカルボキシル基にメドキソミル及びヘミアセタール型エステル基を導入して、N-保護グルタミン酸ジメドキソミル及びジヘミアセタール型エステルとし、続いて、アミノ基の脱保護、更にペメトレキセド酸との縮合(トリアジン、塩基など)によりペメトレキセドジメドキソミル及びジヘミアセタール型エステルの合成を行うという着想に至った。この方法が実現できれば、当初の問題点は解決され、目的物が合成されることになる。
しかし、ほぼ同時に新たな課題が発生すると考えられた。この課題は、二次的なもので当初の課題が達成されて初めて出現する課題である。即ち、ペメトレキセドジメドキソミル及びジヘミアセタール型エステルは、原薬のペメトレキセドに比べ極性が低すぎる可能性がある。(カルボキシル基2つが一挙にエステル構造となり、極性の変化が激しい。これは、経口薬にする場合でも、ある程度の水溶性は必要であることを意味する)。そこで、この課題に対しては、ペメトレキセド構造中の1つのカルボキシル基のみをメドキソミル及びヘミアセタール型エステル化したペメトレキセド誘導体の合成を発想させるものである。ペメトレキセド誘導体にある程度の水溶性を持たせることで課題解決が図れる可能性がある。このようにして、ペメトレキセドモノメドキソミル及びモノヘミアセタール型エステルの合成の着想に至った。
上記の様な発想でペメトレキセドのメドキソミル及びヘミアセタール型エステルを製造した例は現在まで知られていない。
この着想を検証すべく、本発明者らは先ず、ペメトレキセドのモノメドキソミル及びモノヘミアセタール型エステルの製造方法を検討した。本発明で云うメドキソミル及びヘミアセタール型エステルとは、前述のとおり、メドキソミルエステル、シレキセチルエステル、プロキセチルエステル、及びピボキシルエステルを指す。以下の説明では、各々に対応するメドキソミル基、シレキセチル基、プロキセチル基及びピボキシル基を化学式中で総括的に「R」と表示するが、それらは以下に示すとおりである:
その結果、驚くべきことに、
(1)化学式(V):
(式中、Rはメドキソミル基、シレキセチル基、プロキセチル基又はピボキシル基を表し、R1は、L-グルタミン酸のγ位のカルボキシル基の保護基を表す)で表されるカルボキシル保護エステルであるα-R-γ-R1-L-グルタミン酸ジエステル(V)と、
化学式(VI):
で表されるペメトレキセド酸(VI)と、を脱水縮合して、化学式(VII):
(式中、R及びR1は前記と同義である)で表されるペメトレキセド-α-R-γ-R1エステル(VII)を製造する工程、及び
(2)得られたペメトレキセド-α-R-γ-R1エステル(VII)を接触還元的に脱保護して、化学式(VIII):
(式中、Rは前記と同義である)で表されるペメトレキセド-α-Rモノエステル(VIII)を得る工程を含んでなる、ペメトレキセドのモノRエステル(Rはメドキソミル基、シレキセチル基、プロキセチル基又はピボキシル基を表す)の製造方法を見出し、本発明に到達した。
(1)化学式(V):
化学式(VI):
(2)得られたペメトレキセド-α-R-γ-R1エステル(VII)を接触還元的に脱保護して、化学式(VIII):
ここで、上記で用いるα-R-γ-R1-L-グルタミン酸エステル(V)は、L-グルタミン酸(I)の3つの反応性基(α位及びγ位のカルボキシル基並びに2位のアミノ基)を適切に保護しつつ選択的エステル化を行なうことにより、製造することに成功した。即ち、
(1)化学式(I):
で表されるL-グルタミン酸のγ位のカルボキシル基をR1で保護して、化学式(II):
(式中、R1は、カルボキシル基の保護基を表す)で表されるL-グルタミン酸-γ-R1エステル(II)を得る工程、
(2)L-グルタミン酸-γ-R1エステル(II)のアミノ基をR2で保護して、化学式(III):
(式中、R2は、アミノ基の保護基を表す)で表されるアミノ保護・カルボキシル保護エステルであるN-R2-L-グルタミン酸-γ-R1エステル(III)を得る工程、
(3)N-R2-L-グルタミン酸-γ-R1エステル(III)と化学式(XI):
(式中、Rは前記と同義であり、Xは脱離基(例えばハロゲン原子)を表す)で表される化合物とを反応させて、化学式(IV):
で表されるN-R2-L-グルタミン酸-α-R-γ-R1エステル(IV)を得る工程、及び、
(4)N-R2-L-グルタミン酸-α-R-γ-R1エステル(IV)をN-脱保護して、化学式(V):
で表されるα-R-γ-R1-L-グルタミン酸ジエステル(V)を得る工程を含んでなる、α-R-γ-R1-L-グルタミン酸ジエステル(V)を製造する方法を見出し、本発明に到達した。
(1)化学式(I):
(2)L-グルタミン酸-γ-R1エステル(II)のアミノ基をR2で保護して、化学式(III):
(3)N-R2-L-グルタミン酸-γ-R1エステル(III)と化学式(XI):
(4)N-R2-L-グルタミン酸-α-R-γ-R1エステル(IV)をN-脱保護して、化学式(V):
本発明者等は次に、ペメトレキセドのメドキソミル及びヘミアセタール型ジエステルの製造方法を検討した。その結果、驚くべきことに、化学式(XIII):
(式中、Rは、メドキソミル基、シレキセチル基、プロキセチル基又はピボキシル基を表す)で表されるα、γ-ジR-L-グルタミン酸エステル(XIII)と
化学式(VI):
で表されるペメトレキセド酸(VI)をDMF(N,N-ジメチルホルムアミド)溶媒中、N-メチルモルホリン塩基中で2-クロロ-4、6-ジメトキシ-[1、3、5]トリアジンによるアミド化反応によりカップリングさせることにより、化学式(XIV):
(式中、Rは、前記と同義である)で表されるペメトレキセドのジRエステル(XIV)が製造できることを見出し、本発明に到達した。
化学式(VI):
ここで、上記で用いるα、γ-ジR-L-グルタミン酸エステル(XIII)は、
(1)化学式(I):
で表されるL-グルタミン酸のアミノ基をR3で保護して、化学式(IX):
(式中、R3はアミノ基の保護基を表す)で表されるN-R3-L-グルタミン酸(IX)を得る工程、
(2)得られたN-R3-L-グルタミン酸(IX)と化学式(XI):
(式中、Rは前記と同義である)で示される化合物との脱HBrエステル化によって、化学式(XII):
(式中、R及びR3は前記と同義である)で表されるα、γ-ジR-N-R3-L-グルタミン酸エステル(XII)を得る工程、及び
(3)得られたα、γ-ジR-N-R3-L-グルタミン酸エステル(XII)を脱保護して、
化学式(XIII):
で表されるα、γ-ジR-L-グルタミン酸エステル(XIII)を製造する方法を見出し、本発明に到達したものである。
(1)化学式(I):
(2)得られたN-R3-L-グルタミン酸(IX)と化学式(XI):
(3)得られたα、γ-ジR-N-R3-L-グルタミン酸エステル(XII)を脱保護して、
化学式(XIII):
本発明は、好ましくは、ペメトレキセドのモノメドキソミルエステルの製造方法であって、
(1)化学式(V-1):
で表される1-メドキソミル-γ-ベンジル-L-グルタミン酸エステル(V-1)と、
化学式(VI):
で表されるペメトレキセド酸(VI)を脱水縮合カップリングして、化学式(VII-1):
で表されるペメトレキセド-α-メドキソミル-γ-ベンジルエステル(VII-1)を製造する工程、及び
(2)得られたペメトレキセド-α-メドキソミル-γ-ベンジルエステル(VII-1)を接触還元的に脱ベンジルして、化学式(VIII-1):
で表されるペメトレキセド-α-メドキソミルモノエステル(VIII-1)を得る工程を含んでなる、ペメトレキセドのモノメドキソミルエステルの製造方法である。
(1)化学式(V-1):
化学式(VI):
(2)得られたペメトレキセド-α-メドキソミル-γ-ベンジルエステル(VII-1)を接触還元的に脱ベンジルして、化学式(VIII-1):
ここで、上記で用いるα-メドキソミル-γ-ベンジル-L-グルタミン酸エステル(V-1)は、L-グルタミン酸(I)の3つの反応性基(α位及びγ位のカルボキシル基並びに2位のアミノ基)を適切に保護しつつ選択的エステル化を行なうことにより、製造することに成功した。即ち、本発明は、好ましくは、
(1)化学式(I):
で表されるL-グルタミン酸のγ位のカルボキシル基をベンジル基で保護して、化学式(II-1):
で表されるL-グルタミン酸-γ-ベンジルエステル(II-1)を得る工程、
(2)得られたL-グルタミン酸-γ-ベンジルエステル(II-1)のアミノ基をtert-ブトキシカルボニル(Boc)基で保護して、化学式(III-1):
で表されるN-Boc-L-グルタミン酸-γ-ベンジルエステル(III-1)を得る工程、
(3)得られたN-Boc-L-グルタミン酸-γ-ベンジルエステル(III-1)と化学式(XI-1):
で表されるメドキソミルブロミド(XI-1)を反応させて、化学式(IV-1):
で表されるN-Boc-L-グルタミン酸-α-メドキソミル-γ-ベンジルエステル(IV-1)を得る工程、及び、
(4)得られたN-Boc-L-グルタミン酸-α-メドキソミル-γ-ベンジルエステル(IV-1)をN-脱保護して、化学式(V-1):
で表されるα-メドキソミル-γ-ベンジル-L-グルタミン酸ジエステル(V-1)を得る工程を含んでなる、α-メドキソミル-γ-ベンジル-L-グルタミン酸エステル(V-1)の製造方法である。
(1)化学式(I):
(2)得られたL-グルタミン酸-γ-ベンジルエステル(II-1)のアミノ基をtert-ブトキシカルボニル(Boc)基で保護して、化学式(III-1):
(3)得られたN-Boc-L-グルタミン酸-γ-ベンジルエステル(III-1)と化学式(XI-1):
(4)得られたN-Boc-L-グルタミン酸-α-メドキソミル-γ-ベンジルエステル(IV-1)をN-脱保護して、化学式(V-1):
本発明は好ましくは、ペメトレキセドのジメドキソミルエステルの製造方法であって、
化学式(XIII-1):
で表されるα、γ-ジメドキソミル-L-グルタミン酸ジエステル(XIII-1)と
化学式(VI):
で表されるペメトレキセド酸(VI)をアミド化反応によりカップリングさせて、化学式(XIV-1):
で表されるペメトレキセドのジメドキソミルエステル(XIV-1)の製造方法である。
化学式(XIII-1):
化学式(VI):
ここで、上記で用いるα、γ-ジメドキソミル-グルタミン酸エステル(XIII-1)は、
(1)化学式(X-1):
で表されるN-Boc-L-グルタミン酸(X-1)と化学式(XI-1):
で表されるメドキソミルブロミド(XI-1)との脱HBrエステル化によって、化学式:
で表されるα、γ-ジメドキソミル-N-Boc-グルタミン酸エステル(XII-1)を得る工程、及び
(2)得られたα、γ-ジメドキソミル-N-Boc-L-グルタミン酸エステル(XII-1)を脱Bocして、
化学式(XIII-1):
で表されるα、γ-ジメドキソミル-L-グルタミン酸エステル(XIII-1)を得る工程、を含んでなる、α、γ-ジメドキソミル-L-グルタミン酸エステル(XIII-1)の製造方法である。
(1)化学式(X-1):
(2)得られたα、γ-ジメドキソミル-N-Boc-L-グルタミン酸エステル(XII-1)を脱Bocして、
化学式(XIII-1):
かくして、本発明は、従来製造が不可能であったペメトレキセドのメドキソミルエステル、シレキセチルエステル、プロキセチルエステル及びピボキシルエステルと云ったメドキソミル及びヘミアセタール型エステルの製造を始めて可能にしたのである。言い換えれば、本発明は、新規な化合物であるペメトレキセドのメドキソミルエステル、シレキセチルエステル、プロキセチルエステル及びピボキシルエステルと云った、ペメトレキセドのメドキソミル及びヘミアセタール型エステルを始めて実現したのである。
即ち、本発明は、ペメトレキセドのメドキソミルエステル、シレキセチルエステル、プロキセチルエステル及びピボキシルエステルと云った、ペメトレキセドのメドキソミル及びヘミアセタール型エステルに係る新規化合物発明である。
ペメトレキセド-α-Rモノエステル化合物を具体的に示せば、本発明は、
化学式(VIII-1):
で表されるペメトレキセド-α-メドキソミルモノエステル、
化学式(VIII-2):
で表されるペメトレキセド-α-シレキセチルモノエステル、
化学式(VIII-3):
で表されるペメトレキセド-α-プロキセチルモノエステル、及び
化学式(VIII-4):
で表されるペメトレキセド-α-ピボキシルモノエステルの化合物である。なお、ペメトレキセド-α-プロキセチルモノエステルやペメトレキセド-α-シレキセチルモノエステルは、それぞれのプロキセチルモノエステル基やシレキセチルモノエステル基が光学活性であることにより単一のジアステレオマーであってもよい。それぞれのプロキセチルモノエステル基やシレキセチルモノエステル基のヘミアセタール部位の非光学活性であることによってジアステレオマーの等量又は非等量の混合物であってもよい。
化学式(VIII-1):
化学式(VIII-2):
化学式(VIII-3):
化学式(VIII-4):
具体的には、本発明は、化学式(XIV-1):
で表されるペメトレキセドのジメドキソミルエステル、化学式(XIV-2):
で表されるペメトレキセドのジシレキセチルエステル、化学式(XIV-3):
で表されるペメトレキセドのジプロキセチルエステル、及び化学式(XIV-4):
で表されるペメトレキセドのジピボキシルエステルの化合物発明である。
更には、本発明は、従来製造が不可能であったペメトレキセドのメドキソミルエステル、シレキセチルエステル、プロキセチルエステル及びピボキシルエステルと云ったメドキソミル及びヘミアセタール型エステルの製造を初めて可能にしたことから、本発明のもう一つの課題であるペメトレキセドの経口投与化と云う観点から言えば、本発明はペメトレキセドのプロドラッグとしての医薬用途発明である。従来、肺癌の地固め療法に該当する経口剤は変異型EGFRの肺癌患者を限定してゲフィチニブ(イレッサ)しか存在せず、EGFR野生型の肺癌患者への経口剤は存在していない現況であった。その為、野生型EGFR患者の地固め療法ではペメトレキセドの点滴を施行するしか術はなく、在宅癌化学療法を推進する上でも、また医療経費を節減するうえでもペメトレキセドの経口剤は医療サイドで強く求められていた現状である。このような状況下、本発明の実施例で述べる様に、これらの新規なメドキソミル及びヘミアセタール型エステル化合物は、ラットへの経口投与(6mg/kg)によるin-vivo実験に於いて、腸管内で加水分解を受けて活性体(即ち、原薬)のペメトレキセドが再生され、投与後1時間でのペメトレキセドの血中濃度が200ng/mlに達し、更に投与量を10倍にしたラットへの経口投与(60mg/kg)では、その最高血中濃度も10倍の2500 ng/mL(臨床での有効濃度)を示すなど、吸収や加水分解プロセスにおいて飽和性を示すことなく血中濃度-投与量間に良好な直線性(線形性)が認められ、本プロドラッグの優れた性能を示すことが確認された。従って、本発明は、ペメトレキセドのメドキソミル及びヘミアセタール型エステルのプロドラッグとしての医薬用途発明でもある。
以上のとおり、本発明はL-グルタミン酸を出発原料として、そのカルボキシル基をメドキソミル及びヘミアセタール型エステル化した後、母骨格のペメトレキセド酸とカップリングさせることでペメトレキセドの経口化を志向したメドキソミル及びヘミアセタール型エステルプロドラッグ、及びその製造方法を提供する。ここで、本発明で言うペメトレキセドのメドキソミル及びヘミアセタール型エステルプロドラッグとは、ペメトレキセドのメドキソミルエステル、シレキセチルエステル、プロキセチルエステル、及びピボキシルエステルを指し、それらのモノエステル及びジエステルを含むプロドラッグである。より具体的には、本発明は、ペメトレキセドの経口投与を指向したメドキソミル及びヘミアセタール型エステルがプロドラッグとして有効であるか否かを検証するために不可欠なメドキソミル及びヘミアセタール型エステルの製造方法の提供、及び、ペメトレキセドメドキソミル及びヘミアセタール型エステルの腸管吸収によるペメトレキセド原薬(即ち、活性体)再生の有無の検証(即ち、ペメトレキセドの血中濃度の検証)を通してのペメトレキセドのメドキソミル及びヘミアセタール型エステルプロドラッグを提供するものである(図2参照)。
即ち、本発明は、化学式(VIII):
(式中、Rはメドキソミル、シレキセチル、プロキセチル又はピボキシルを表す)で表されるペメトレキセド-1-Rモノエステルをプロドラッグとして含有する経口投与用の医薬組成物発明である。
本発明は又、化学式(XIV):
(式中、Rはメドキソミル基、シレキセチル基、プロキセチル基又はピボキシル基を表す)で表されるペメトレキセドのジRエステルをプロドラッグとして含有する経口投与用の医薬組成物発明である。
以下、本発明に係る新規なペメトレキセドのメドキソミル及びヘミアセタール型エステル、その製造方法、及びそれを含有するペメトレキセドプロドラッグ含有医薬組成物について、発明の具体的態様を説明する。
即ち、[1]本発明の第一の態様は、化学式(VIII):
(式中、Rはメドキソミル、シレキセチル、プロキセチル又はピボキシルを表す)で表されるペメトレキセド-1-Rモノエステル又はその薬学的に許容し得る塩である。
[2]本発明の更なる態様は、前記化学式(VIII)が、化学式(VIII-1):
で表されるペメトレキセド-α-メドキソミルモノエステル又はその薬学的に許容し得る塩である、[1]に記載のペメトレキセド-α-Rモノエステル又はその薬学的に許容し得る塩である。
[3]本発明の更なる態様は、前記薬学的に許容し得る塩が、ナトリウム塩である、[1]又は[2]に記載のペメトレキセド-α-Rモノエステル又はその薬学的に許容し得る塩である。
[6]本発明の更なる態様は、[1]~[3]のいずれか一つに記載のペメトレキセド-α-Rモノエステル又はその薬学的に許容し得る塩を含有する、ペメトレキセドプロドラッグ含有医薬組成物である。
[7]本発明の更なる態様は、[4]~[5]のいずれか一つに記載のペメトレキセド-α、γ-ジRエステルを含有する、ペメトレキセドプロドラッグ含有医薬組成物である。
[8]本発明の更なる態様は、経口投与用である、[6]又は[7]に記載のペメトレキセドプロドラッグ含有医薬組成物である。
[9]本発明の更なる態様は、前記プロドラッグがペメトレキセド-α-Rモノエステルの薬学的に許容し得る塩であり、注射投与用である、[6]に記載のペメトレキセドプロドラッグ含有医薬組成物である。
[10]本発明の更なる態様は、前記塩がナトリウム塩である、[9]に記載のペメトレキセドプロドラッグ含有医薬組成物である。
[11]本発明の更なる態様は、ペメトレキセドプロドラッグ含有医薬組成物が抗癌剤である、[6]~[10]のいずれか1つに記載のペメトレキセドプロドラッグ含有医薬組成物である。
[12]本発明の更なる態様は、抗癌剤が悪性胸膜中皮腫又は非小細胞肺癌の治療用である、[11]に記載のペメトレキセドプロドラッグ含有医薬組成物である。
[13]本発明の更なる態様は、抗癌剤が大腸癌の治療用である、[11]に記載のペメトレキセドプロドラッグ含有医薬組成物である。
[14]本発明の更なる態様は、大腸癌の治療用であって、オキサリプラチンとの併用療法用である、[13]に記載のペメトレキセドプロドラッグ含有医薬組成物である。
[15]本発明の更なる態様は、ペメトレキセドプロドラッグ含有医薬組成物が抗リウマチ剤である、[6]~[8]のいずれか1つに記載のペメトレキセドプロドラッグ含有医薬組成物である。
[16]本発明の更なる態様は、ペメトレキセド-α-Rモノエステル(Rはメドキソミル、シレキセチル、プロキセチル又はピボキシルを表す)の製造方法であって、
(1)化学式(V):
(式中、Rはメドキソミル、シレキセチル、プロキセチル又はピボキシルを表し、R1は、L-グルタミン酸のγ位のカルボキシル基の保護基を表す)で表されるα-R-γ-R1-L-グルタミン酸エステル(V)と、
化学式(VI):
で表されるペメトレキセド酸(VI)を脱水縮合カップリングして、化学式(VII):
(式中、R及びR1は前記と同義である)で表されるペメトレキセド-α-R-γ-R1エステル(VII)を製造する工程、及び
(2)得られたペメトレキセド-α-R-γ-R1エステル(VII)を接触還元的に脱保護して、化学式(VIII):
(式中、Rは前記と同義である)で表されるペメトレキセド-α-Rモノエステル(VIII)を得る工程を含んでなる、ペメトレキセド-α-Rモノエステルの製造方法である。
(1)化学式(V):
化学式(VI):
(2)得られたペメトレキセド-α-R-γ-R1エステル(VII)を接触還元的に脱保護して、化学式(VIII):
[17]本発明の更なる態様は、[16]に記載の製造方法であって、出発原料として以下の製造方法:
(1)化学式(I):
で表されるL-グルタミン酸のγ位のカルボキシル基をR1で保護して、化学式(II):
(式中、R1は、カルボキシル基の保護基を表す)で表されるL-グルタミン酸-γ-R1エステル(II)を得る工程、
(2)L-グルタミン酸-γ-R1エステル(II)のアミノ基をR2で保護して、化学式(III):
(式中、R2は、アミノ基の保護基を表す)で表されるN-R2-L-グルタミン酸-γ-R1エステル(III)を得る工程、
(3)N-R2-L-グルタミン酸-γ-R1エステル(III)と化学式(XI):
(式中、Rは前記と同義であり、Xは脱離基(例えばハロゲン原子)を表す)で表される化合物とを反応させて、化学式(IV):
で表されるN-R2-L-グルタミン酸-α-R-γ-R1エステル(IV)を得る工程、及び、
(4)N-R2-L-グルタミン酸-α-R-γ-R1エステル(IV)をN-脱保護して、化学式(V):
で表されるα-R-γ-R1-L-グルタミン酸ジエステル(V)を得る工程を含んでなる製造方法によって得られたα-R-γ-R1-L-グルタミン酸ジエステル(V)を用いる、[16]に記載のペメトレキセド-α-Rモノエステルの製造方法である。
(1)化学式(I):
(2)L-グルタミン酸-γ-R1エステル(II)のアミノ基をR2で保護して、化学式(III):
(3)N-R2-L-グルタミン酸-γ-R1エステル(III)と化学式(XI):
(4)N-R2-L-グルタミン酸-α-R-γ-R1エステル(IV)をN-脱保護して、化学式(V):
[18]本発明の更なる態様は、[16]に記載のペメトレキセド-α-Rモノエステルが、ペメトレキセド-α-モノメドキソミルエステルであって、
(1)化学式(V-1):
で表されるα-メドキソミル-γ-ベンジル-L-グルタミン酸エステルと、
化学式(VI):
で表されるペメトレキセド酸(VI)を脱水縮合カップリングして、化学式(VII-1):
で表されるペメトレキセド-α-メドキソミル-γ-ベンジルエステル(VII-1)を製造する工程、及び
(2)得られたペメトレキセド-α-メドキソミル-γ-ベンジルエステル(VII-1)を接触還元的に脱ベンジルして、化学式(VIII-1):
で表されるペメトレキセド-α-メドキソミルモノエステル(VIII-1)を得る工程を含んでなる、[16]に記載のペメトレキセド-α-Rモノエステルの製造方法である。
(1)化学式(V-1):
化学式(VI):
(2)得られたペメトレキセド-α-メドキソミル-γ-ベンジルエステル(VII-1)を接触還元的に脱ベンジルして、化学式(VIII-1):
[19]本発明の更なる態様は、[18]に記載の製造方法であって、出発原料として以下の製造方法:
(1)化学式(I):
で表されるL-グルタミン酸のγ位のカルボキシル基をベンジル基で保護して、化学式(II-1):
で表されるL-グルタミン酸-γ-ベンジルエステル(II-1)を得る工程、
(2)得られたL-グルタミン酸-γ-ベンジルエステル(II-1)のアミノ基をtert-ブトキシカルボニル(Boc)基で保護して、化学式(III-1):
で表されるN-Boc-L-グルタミン酸-γ-ベンジルエステル(III-1)を得る工程、
(3)得られたN-Boc-L-グルタミン酸-γ-ベンジルエステル(III-1)と化学式(XI-1):
で表されるメドキソミルブロミド(XI-1)を反応させて、化学式(IV-1):
で表されるN-Boc-L-グルタミン酸-α-メドキソミル-γ-ベンジルエステル(IV-1)を得る工程、及び、
(4)得られたN-Boc-L-グルタミン酸-α-メドキソミル-γ-ベンジルエステル(IV-1)をN-脱保護して、化学式(V-1):
で表されるα-メドキソミル-γ-ベンジル-L-グルタミン酸ジエステル(V-1)を得る工程を含んでなる、α-メドキソミル-γ-ベンジル-L-グルタミン酸ジエステル(V-1)の製造方法、によって得られたα-メドキソミル-γ-ベンジル-L-グルタミン酸ジエステル(V-1)を用いる、[16]に記載のペメトレキセド-α-Rモノエステルの製造方法である。
(1)化学式(I):
(2)得られたL-グルタミン酸-γ-ベンジルエステル(II-1)のアミノ基をtert-ブトキシカルボニル(Boc)基で保護して、化学式(III-1):
(3)得られたN-Boc-L-グルタミン酸-γ-ベンジルエステル(III-1)と化学式(XI-1):
(4)得られたN-Boc-L-グルタミン酸-α-メドキソミル-γ-ベンジルエステル(IV-1)をN-脱保護して、化学式(V-1):
[20]本発明の更なる態様は、ペメトレキセドのジRエステル(Rは、メドキソミル、シレキセチル、プロキセチル又はピボキシルを表す)の製造方法であって、
化学式(XIII):
(式中、Rは、メドキソミル、シレキセチル、プロキセチル又はピボキシルを表す)で表されるα、γ-ジR-L-グルタミン酸エステル(XIII)と
化学式(VI):
で表されるペメトレキセド酸(VI)をアミド化反応によりカップリングさせることにより、化学式(XIV):
(式中、Rは、前記と同義である)で表されるペメトレキセドのα、γ-ジRエステル(XIV)を得る、ペメトレキセドのα、γ-ジRエステルの製造方法である。
化学式(XIII):
化学式(VI):
[21]本発明の更なる態様は、[20]に記載の製造方法であって、出発原料として以下の製造方法:
(1)化学式(I):
で表されるL-グルタミン酸のアミノ基をR3で保護して、化学式(IX):
(式中、R3はアミノ基の保護基を表す)で表されるN-R3-L-グルタミン酸(IX)を得る工程、
(2)得られたN-R3-L-グルタミン酸(IX)と化学式(XI):
(式中、Rは前記と同義である)で示される化合物との脱HBrエステル化によって、化学式(XII):
(式中、R及びR3は前記と同義である)で表されるα、γ-ジR-N-R3-L-グルタミン酸エステル(XII)を得る工程、及び
(3)得られたα、γ-ジR-N-R3-L-グルタミン酸エステル(XII)を脱保護して、
化学式(XIII):
で表されるα、γ-ジR-L-グルタミン酸エステル(XIII)を製造する方法、によって得られたα、γ-ジR-L-グルタミン酸エステル(XIII)を用いる、[20]に記載のペメトレキセド-α、γ-ジRエステルの製造方法である。
(1)化学式(I):
(2)得られたN-R3-L-グルタミン酸(IX)と化学式(XI):
(3)得られたα、γ-ジR-N-R3-L-グルタミン酸エステル(XII)を脱保護して、
化学式(XIII):
[22]本発明の更なる態様は、[20]に記載のペメトレキセド-α、γ-ジRエステルが、ペメトレキセド-α、γ-ジメドキソミルエステルであって、
化学式(XIII-1):
で表されるα、γ-ジメドキソミル-グルタミン酸ジエステル(XIII-1)と
化学式(VI):
で表されるペメトレキセド酸(VI)をアミド化反応によりカップリングさせて、化学式(XIV-1):
で表されるペメトレキセド-α、γ-ジメドキソミルエステル(XIV-1)を得る工程を含んでなる、[20]に記載のペメトレキセド-α、γ-ジRエステルの製造方法である。
化学式(XIII-1):
化学式(VI):
[23]本発明の更なる態様は、[22]に記載の製造方法であって、出発原料として以下の製造方法:
(1)化学式(X-1):
で表されるN-Boc-L-グルタミン酸(X-1)と化学式(XI-1):
で表されるメドキソミルブロミド(XI-1)との脱HBrエステル化によって、化学式:
で表されるα、γ-ジメドキソミル-N-Boc-グルタミン酸エステル(XII-1)を得る工程、及び
(2)得られたα、γ-ジメドキソミル-N-Boc-グルタミン酸エステル(XII-1)を脱Bocして、
化学式(XIII-1):
で表される1、γ-ジメドキソミル-L-グルタミン酸エステル(XIII-1)を得る工程、を含んでなる方法によって得られたα、γ-ジメドキソミル-グルタミン酸エステル(XIII-1)を用いる、[20]に記載のペメトレキセド-α、γ-ジRエステルの製造方法である。
(1)化学式(X-1):
(2)得られたα、γ-ジメドキソミル-N-Boc-グルタミン酸エステル(XII-1)を脱Bocして、
化学式(XIII-1):
本発明は、ペメトレキセドの吸収特性を向上させたメドキソミル及びヘミアセタール型エステル体、好ましくは、ペメトレキセドモノメドキソミルエステルならびにペメトレキセドジメドキソミルエステルに係る発明であり、ペメトレキセドの経口剤に道を拓く合成体を提起したものとして特筆できる。また、モノエステル体又はジエステル体のプロドラッグを投与後の活性体であるペメトレキセドの血中濃度は、他の葉酸拮抗薬でリウマチに経口投与されるメトトレキサートを当量投与した場合よりも高い。したがって、高投与量で懸念される副作用が抑制し得ることから、低用量で抗リウマチ薬としても利用できることを示している。また、ペメトレキセドモノエステル体、例えばモノメドキソミルエステルは、遊離のカルボン酸をナトリウム塩化することにより水溶性となり、ペメトレキセドの注射性プロドラッグとしても使用でき、広範囲の応用性が考えられる。
またペメトレキセドモノエステル体、例えばモノメドキソミルエステル経口薬を打錠後、セラセフェートのようなフタル酸系の高分子で被覆したものを作製して、経口投与すると大腸癌の発生部位であるS字結腸や下行結腸で吸収され、大腸癌細胞中で加水分解されて、点滴より高濃度で大腸癌にペメトレキセドを降り注ぎえる。ペメトレキセドがチミジル酸合成酵素も強く阻害するので腺癌である大腸癌にも有効である。実際にZEROX療法は、フッ化ピリミジン系のカペシタビンとオキサリプラチンのレジメンで大腸癌に高い奏効率を示していることを考えあわせると、ペメトレキセドの経口剤(即ち、本発明のペメトレキセドメドキソミル又はヘミアセタール型エステル経口剤)とオキサリプラチンのレジメンは魅力的なものと考えられる。
また、従来のペメトレキセドは点滴静脈投与であるためにリウマチに対する用法は省かれていたが、ペメトレキセドがGARFT(プリン合成に関連するグリシンアミドリボヌクレオチドホルミルトランスフェラーゼ)阻害によるプリン塩基生成阻害作用を示すので、経口投与剤(即ち、本発明のペメトレキセドメドキソミル又はヘミアセタール型エステル経口剤)の小用量使用において、メトトレキサートよりも効果的なリウマチの治療薬として臨床使用し得る点も特筆できる。
以下、本発明を実施する形態をより具体的に説明する。
本発明に係るペメトレキセドのメドキソミル及びヘミアセタール型エステル及びその製造方法を、まず代表的エステルであるペメトレキセドモノメドキソミルエステルとペメトレキセドジメドキソミルエステルについて、その構造を反応チャート(1):
に示す。
本発明に係るペメトレキセドモノメドキソミルエステルの合成ルートを単純化して具体例で示せば以下の様になる。即ち、ペメトレキセドのフラグメントであるL-グルタミン酸を合成原料として、反応チャート(2):
に示す如く、L-グルタミン酸とベンジルアルコールを硫酸存在下、γ炭素に隣接するカルボキシル基と脱水縮合してベンジルエステルを一旦、作製し、その後グルタミン酸のアミノ基をBocで保護した後にメドキソミルブロマイドを作用させてα-炭素に隣接するカルボン酸のメドキソミルエステル化を行った。その後、CH2Cl2溶媒に於いて0℃条件下、トリフルオロ酢酸(TFA)でBocを加水分解して除去後、ペメトレキセドの母核たるペメトレキセド酸とDMF中で塩基条件(N-メチルモルホリン)下、2-クロロ-4、6-ジメトキシ-[1、3、5]トリアジンを加えて14時間室温反応して脱水縮合した後に、ベンジルエステル部分をパラジウムで接触還元することによりペメトレキセドモノメドキソミルエステルを得ることができる。
一方、本発明に係るペメトレキセドジメドキソミルエステルの合成ルートを単純化して具体例で示せば以下の様になる。即ち、反応チャート(3):
に示す如く、一旦、L-グルタミン酸をBocで保護した化合物をスタート化合物として作製し、その後、メドキソミルブロマイドで両カルボキシル基をアシル化し、その後、TFA/CH2Cl2にて0℃でBocを加水分解後、反応物のアミノ基とペメトレキセド酸のカルボキシル基をDMF中で塩基条件(N-メチルモルホリン)下、2-クロロ-4、6-ジメトキシ-[1、3、5]トリアジンを加えて14時間室温反応して脱水縮合した後に反応チャート(3)に示すペメレキセドジメドキソミルエステルを得ることができる。
以下、本発明に係るペメトレキセドのメドキソミル及びヘミアセタール型エステルの製造方法を、前記反応チャート(2)及び(3)に沿って、より具体的に説明する。
まずペメトレキセドヘミアセタールのメドキソミル及びヘミアセタール型モノエステルの製造方法につき、工程毎に説明する。
(1)L-グルタミン酸のγ位カルボキシル基の保護工程
この工程で用いるγ位カルボキシル基のエステル形成による保護基としては、アルキル基、ベンジル基等の通常の保護基が使用し得るが、ベンジル基が好ましい。但し、α位カルボキシル基とは反応しない選択性に留意してエステル化条件を設定する必要がある。具体的には、硫酸等の酸触媒を用い、エステル結合を形成するアルコールを過剰量用いて溶媒とするのが最も適しており、通常室温から緩やかな加温条件で反応を行い、グルタミン酸の等電点pHを考慮しながら炭酸水素ナトリウムなどの弱アルカリで処理する、などの方法をとることが好ましい。
(2)アミノ基の保護工程
この工程でのアミノ基の保護基としては、通常αアミノ酸のアミノ基保護に使用されるtert-ブトキシカルボニル(Boc)基や9-フルオレニルメチルオキシカルボニル(Fmoc)基など、ウレタン型の保護基がラセミ化抑制の観点から好ましく使用し得る。アミノ基の保護反応は、通常、DMF等の非プロトン性極性溶媒を用い、Boc-Cl及び(Boc)2OなどのBoc化試薬を当量、あるいは小過剰量用いる。アミノ基の活性化は弱い塩基を当量あるいは小過剰量用いるが、無機塩基である炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム水溶液、有機塩基としてはトリエチルアミン、ジアザビシクロウンデセン(DBU)、ジイソプロピルエチルアミンなどを用いると良好な収率で反応が進行することが多い。反応温度は、試薬の混合時は、氷冷下あるいは、水冷下で行う。その後は、室温で撹拌することが好ましい。
このエステル化工程は、前記(1)及び(2)によって、競合的なカルボキシル基及びアミノ基が保護されているため、通常のエステル化法が適用し得る。例えば、RBrによる脱HBrエステル化や、アルキルあるいはアリールスルホン酸エステル、又は、リン酸エステル、炭酸エステル、クロロアルキルアルキルあるいはアリールエーテル類、クロロアルキルアルキルカーボネート類等を用いるものである。反応条件としては、DMF等の非プロトン性極性溶媒が一般的に挙げられるがハロアルカン類も溶媒として使用可能である。更には、エステルを形成するアルコールとDCC(N,N’-ジシクロヘキシルカルボジイミド)などの縮合剤を塩基性条件下で混合することでも同一物質の合成が可能である。
(4)アミノ基脱保護工程
アミノ基の脱保護工程は、保護基の種類によって脱保護の方法も異なる。Boc保護基の場合には、トリフルオロ酢酸や塩酸/酢酸エチル溶液などの強酸性条件下で脱保護することができ、Fmoc保護基の場合には、ピペリジン等の二級アミンによって脱保護でき、アリルオキシカルボニル(Alloc)保護基の場合には、パラジウム触媒存在下、アミンを添加して脱保護する。Boc保護基をトリフルオロ酢酸で脱保護する方法が好ましい。脱保護の反応条件としては、トリフルオロ酢酸をハロアルカン溶媒中で氷冷下加え、その後室温で撹拌する、というのが一般的であるが、原料の溶解性によっては、ハロアルカン中、6M-HClを加えてアミノ基の保護基を除去することも可能である。トリフルオロ酢酸及び6M-HClはいずれも触媒量では、良い結果は得られず、当量、あるいは小過剰量の酸を用いるのが一般的である。反応時間については、通常1時間から4時間までで完了するが、基質の構造的特徴に影響されることがあり、TLC(薄層クロマトグラフィ)などで反応の進行をモニターすることが好ましい。
(5)ペメトレキセド酸とグルタミン酸ジエステルのアミノ基とのアミド化カップリング工程
この工程はペメトレキセド酸のカルボキシル基とグルタミン酸ジエステルのアミノ基との直接アミド化反応である。反応溶媒には非プロトン性極性溶媒のDMFやDMSOを用い、N-メチルモルホリンやトリエチルアミン等の塩基存在下、2-クロロ-4、6-ジメトキシトリアジン(CDMT)、N,N’-ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)、又は1-ヒドロキシベンゾトリアゾール(HOBt)等の脱水縮合促進剤を用いて実施し得る。更には、塩基としては、有機塩基としてほかに、トリエチルアミン、ジイソプロピルエチルアミン、DBUなども使用できる。縮合剤は、常用されるDCC(ジシクロヘキシルカルボジイミド)やWSCI(水溶性カルボジイミド)なども使用可能である。本反応は、反応の進行に合わせて低温下で試薬の添加を行った後、室温で反応をTLC等でモニターしながら進めていくのが望ましい。
(6)接触還元法によるγ位カルボン酸エステルの脱保護工程によるペメトレキセド-α-Rモノエステル取得工程
この工程はパラジウムや白金等の触媒存在下、分子状水素による接触水素化分解反応による脱保護反応であり、γ位のエステル基が選択的に水素化分解を受けてカルボン酸が再生され、α位のエステル基は未反応で回収される優れた選択性を示す。反応は、白金炭素、あるいはパラジウム炭素(5%あるいは10%パラジウム含有)等が使用可能である。また、状態としてもウエット、ドライ、いずれの触媒も有効に機能する。更に、反応溶媒は、プロトン性中性溶媒であるメタノール、エタノールなどが有効であるが、DMF、テトラヒドロフラン、酢酸エチルなどの脂溶性溶媒も可能である。水素ガスの添加には、常圧のガスビュレットを使用する。加えて天然ゴム製のガスパック(風船)を用いる方法でも不飽和結合の還元を起こすことなく、脱ベンジル化を有効に進めることが可能である。
この工程によって、本発明の目的化合物の一つであるペメトレキセド-α-Rモノエステル(VIII)が得られる。得られた生成物は、通常の分離精製方法(例えば、カラムクロマトグラフィ)によって精製後、1H-NMR、13C-NMR、GC-MASS、IR、UV、等での分析によって同定される。このペメトレキセド-1-Rモノエステル(VIII)は、経口剤として有利に投与することができる。
(7)生成したペメトレキセド-α-Rモノエステル-γ-カルボン酸の中和によるナトリウム塩の製造工程
注射剤への適用を考える場合には、ペメトレキセド-αRモノエステル-γ-カルボン酸を苛性ソーダ水で中和してペメトレキセド-α-Rモノエステル-γ-カルボン酸ナトリウムとし、水性溶液として注射投与することもできる。
次に、ペメトレキセドメドキソミル及びヘミアセタール型ジエステルの製造方法につき、工程毎に説明する。
(1)L-グルタミン酸のアミノ基の保護工程
この工程でのアミノ基の保護基としては、通常αアミノ酸のアミノ基保護に使用されるtert-ブトキシカルボニル(Boc)基や9-フルオレニルメチルオキシカルボニル(Fmoc)基など、ウレタン型の保護基がラセミ化抑制の観点から好ましく使用し得る。アミノ基の保護反応は、通常、DMF等の非プロトン性極性溶媒を用い、Boc-Cl及び(Boc)2OなどのBoc化試薬を当量、あるいは小過剰量用いる。アミノ基の活性化は弱い塩基を当量あるいは小過剰量用いるが、無機塩基である炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム水溶液、有機塩基としてはトリエチルアミン、DBU、ジイソプロピルエチルアミンなどを用いると良好な収率で反応が進行することが多い。反応温度は、試薬の混合時は、氷冷下あるいは、水冷下で行う。その後は、室温で撹拌することが好ましい。
(2)アミノ基保護L-グルタミン酸のα、γ-ジカルボキシル基のジRエステル化(R:メドキソミル、シレキセチル、プロキセチル、及びピボキシル)工程
このジエステル化工程は、α及びγ位のカルボキシル基の識別は不要であり、且つアミノ基は保護されているため、通常のエステル化法が適用し得る。例えば、2当量のRBrを使用した脱HBrエステル化や、アルキルあるいはアリールスルホン酸エステル、又は、リン酸エステル、炭酸エステル、クロロアルキルアルキルあるいはアリールエーテル類、クロロアルキルアルキルカーボネート類等によるエステル化である。反応条件としては、DMF等の非プロトン性極性溶媒が一般的に挙げられるがハロアルカン類も溶媒として使用可能である。更には、エステルを形成するアルコールとDCCなどの縮合剤を塩基性条件下で混合することでも同一物質の合成が可能である。
(3)アミノ基脱保護工程
アミノ基の脱保護工程は、保護基の種類によって脱保護の方法も異なる。Boc保護基の場合には、トリフルオロ酢酸や塩酸/酢酸エチル溶液などの強酸性条件下で脱保護することができ、Fmoc保護基の場合には、ピペリジン等の二級アミンによって脱保護でき、アリルオキシカルボニル(Alloc)保護基の場合には、パラジウム触媒存在下、アミンを添加して脱保護する。Boc保護基をトリフルオロ酢酸で脱保護する方法が好ましい。脱保護の反応条件としては、トリフルオロ酢酸をハロアルカン溶媒中で氷冷下加え、その後室温で撹拌する、というのが一般的であるが、原料の溶解性によっては、ハロアルカン中、6M-HClを加えてアミノ基の保護基を除去することも可能である。トリフルオロ酢酸及び6M-HClはいずれも触媒量では、良い結果は得られず、当量、あるいは小過剰量の酸を用いるのが一般的である。反応時間については、通常1時間から4時間までで完了するが、基質の構造的特徴に影響されることがあり、TLCなどで反応の進行をモニターすることが好ましい。
(4)ペメトレキセド酸とグルタミン酸ジエステルのアミノ基とのアミド化カップリング工程
この工程はペメトレキセド酸のカルボキシル基とグルタミン酸ジエステルのアミノ基との直接アミド化反応である。反応溶媒には非プロトン性極性溶媒のDMFやDMSOを用い、N-メチルモルホリンやトリエチルアミン等の塩基存在下、2-クロロ-4、6-ジメトキシトリアジン(CDMT)、N、N’-ジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)、又は1-ヒドロキシベンゾトリアゾール(HOBt)等の脱水縮合促進剤を用いて実施し得る。この工程によって、本発明の目的化合物であるペメトレキセド-α、γ-ジRエステルが得られる。
この工程によって、本発明の目的化合物であるペメトレキセド-α、γ-ジRエステル(XIV)が得られる。得られた生成物は、通常の分離精製方法(例えば、カラムクロマトグラフィ)によって精製後、1H-NMR、13C-NMR、GC-MASS、IR、UV、等での分析によって同定される。このペメトレキセド-α、γ-ジRエステル(XIV)は、経口剤として有利に投与できる。
以下、本発明に係るペメトレキセドプロドラッグ含有医薬組成物について説明する。本発明に係るペメトレキセドのメドキソミル及びヘミアセタール型エステルは、具体的には、ペメトレキセドのメドキソミルエステル、シレキセチルエステル、プロキセチルエステル、及びピボキシルエステルであり、それらのモノエステル、モノエステルNa塩、及びジエステルを含む。これらは経口投与又は注射によりの腸管内等の生体内に取り込まれた後、酵素的加水分解を経て原薬のペメトレキセドを再生して、血漿中で活性体(ペメトレキセド)として作用するプロドラッグである。ペメトレキセドは多酵素阻害薬として作用し、葉酸代謝に関連するジヒドロ葉酸還元酵素(DHFR)阻害作用のみならずプリン合成に関連するグリシンアミドリボヌクレオチドホルミルトランスフェラーゼ(GARFT)の阻害薬として腫瘍内でのRNA合成阻害作用により、更にペメトレキセド特有の性質であるピリミジン合成に関与するチミジル酸合成酵素(TS)を阻害することにより、腫瘍内でのDNA合成を阻害することが出来る。このように本発明に係るペメトレキセドプロドラッグ含有医薬組成物は、活性体ペメトレキセドが持つがん細胞内における3種の代謝酵素阻害作用を有し、悪性胸膜中皮腫、及び切除不能な進行・再発の非小細胞肺癌に用いられる。
またペメトレキセドのメドキソミル及びヘミアセタール型モノエステル体、例えば、ペメトレキセドモノメドキソミルエステル経口薬を打錠後、セラセフェートのようなフタル酸系の高分子で被覆したものを作製して経口投与すると、大腸癌の発生部位であるS字結腸や下行結腸で吸収され、次いで大腸癌細胞中で加水分解されて、点滴より高濃度で大腸癌にペメトレキセドを降り注ぐことも可能である。ペメトレキセドがチミジル酸合成酵素をも強く阻害するので、腺癌である大腸癌にも有効である。
また、両プロドラッグ投与後の活性体であるペメトレキセドの血中濃度は、他の葉酸拮抗薬でリウマチに経口投与されるメトトレキサートを当量投与した場合よりも高く、抗リウマチ薬としても使用できる。また、従来のペメトレキセドは点滴投与であるためにリウマチに対する用法は省かれていたが、本発明の経口剤ペメトレキセドプロドラッグは、GARFT阻害によるプリン塩基生成阻害作用を示すので、経口投与剤の小用量使用において、メトトレキサートよりも効果的なリウマチの治療薬として臨床使用できる可能性も高い。
次に、プロドラッグ経口投与後の活性体である血中ペメトレキセド濃度の分析方法について説明する。以下、ペメトレキセドを「PEM」と略すことあり。
<ラットへの投与方法>
(A)ラットに投与する薬物PEM-モノメドキソミル2.5mg/mLの作製方法
(ペメトレキセドとして5mg/kg投与)
(i)PEM-モノメドキソミル(15.78mg,0.03mmol)を0.5mLのエタノールで溶解し、更に4.5mLの生理食塩水で溶解する(これを「PEM溶液」と総称する)。
(ii)ラットの重さを量る(例としてラットの重さを250gと仮定する)。
(iii)ラット250gの時、PEM溶液(2.5mg/mL)0.5mLをシリンジに取り投与する。
(B)ラットに投与する薬物PEM-ジメドキソミル2.5mg/mLの作製方法
(ペメトレキセドとして5mg/kg投与)
(i)PEM-ジメドキソミル(19.05mg,0.03mmol)を5mLの生理食塩水で溶解し、更にツイーンを加え懸濁させる(これを「PEM溶液」と総称する)。
(ii)ラットの重さを量る(例としてラットの重さを250gと仮定する)。
(iii)ラット250gの時、PEM溶液(2.5mg/mL)0.5mLを、シリンジに取り投与する。
(C)ラットへのPEM溶液経口投与の仕方
(i)ラットの重さを量る(例としてラットの重さを250gと仮定する)。
(ii)ラット250gの時、PEM溶液(2.5mg/mL)0.5mLを、シリンジに採取する。
(iii)ラットに採取したPEM溶液(2.5mg/mL)0.5mLを、経口ゾンデを用いて経口投与する。
(D)ラットからの採血
(i)PEMプロドラッグを経口投与後、0h,0.5h,1h,3h,4h,6h,及び24hに頚静脈カテーテルで1ml採血し、速やかに血清を分離する。
(A)ラットに投与する薬物PEM-モノメドキソミル2.5mg/mLの作製方法
(ペメトレキセドとして5mg/kg投与)
(i)PEM-モノメドキソミル(15.78mg,0.03mmol)を0.5mLのエタノールで溶解し、更に4.5mLの生理食塩水で溶解する(これを「PEM溶液」と総称する)。
(ii)ラットの重さを量る(例としてラットの重さを250gと仮定する)。
(iii)ラット250gの時、PEM溶液(2.5mg/mL)0.5mLをシリンジに取り投与する。
(B)ラットに投与する薬物PEM-ジメドキソミル2.5mg/mLの作製方法
(ペメトレキセドとして5mg/kg投与)
(i)PEM-ジメドキソミル(19.05mg,0.03mmol)を5mLの生理食塩水で溶解し、更にツイーンを加え懸濁させる(これを「PEM溶液」と総称する)。
(ii)ラットの重さを量る(例としてラットの重さを250gと仮定する)。
(iii)ラット250gの時、PEM溶液(2.5mg/mL)0.5mLを、シリンジに取り投与する。
(C)ラットへのPEM溶液経口投与の仕方
(i)ラットの重さを量る(例としてラットの重さを250gと仮定する)。
(ii)ラット250gの時、PEM溶液(2.5mg/mL)0.5mLを、シリンジに採取する。
(iii)ラットに採取したPEM溶液(2.5mg/mL)0.5mLを、経口ゾンデを用いて経口投与する。
(D)ラットからの採血
(i)PEMプロドラッグを経口投与後、0h,0.5h,1h,3h,4h,6h,及び24hに頚静脈カテーテルで1ml採血し、速やかに血清を分離する。
<検量線作成方法>
(i)5、10、50、及び100ng/mLそれぞれの濃度のペメトレキセドを用意する。
(ii)前記各濃度のペメトレキセドを100μLずつチューブにとり、血漿を100μLずつ加える。内標としてメトトレキサート(50ng/ml)を100μLずつ加え、LCMS(「液体クロマトグラフィー質量分析法」)用メタノールを700μLずつ添加する。
(i)5、10、50、及び100ng/mLそれぞれの濃度のペメトレキセドを用意する。
(ii)前記各濃度のペメトレキセドを100μLずつチューブにとり、血漿を100μLずつ加える。内標としてメトトレキサート(50ng/ml)を100μLずつ加え、LCMS(「液体クロマトグラフィー質量分析法」)用メタノールを700μLずつ添加する。
<ラットサンプルの測定方法>
(i)コントロール用に血清100μLとメタノール900μLを加えたものをコントロールとする。
(ii)ペメトレキセドプロドラッグを投与したラットの血漿100μLに内標のメトトレキサート(50ng/ml)を100μL添加後、800μLのメタノールを加え遠心分離機(150×100rpm,4℃,10分間)にかけ、脱タンパクを行い、上澄みを新たに用意した1.5mlチューブに取り、溶媒を蒸発乾固する。蒸発乾固後のサンプルにLCMS用メタノール100μLを加えて溶解後、限外ろ過チューブに移し、遠心(150×100rpm,4℃,5分間)を行った後、LCMSにより分析する。
(i)コントロール用に血清100μLとメタノール900μLを加えたものをコントロールとする。
(ii)ペメトレキセドプロドラッグを投与したラットの血漿100μLに内標のメトトレキサート(50ng/ml)を100μL添加後、800μLのメタノールを加え遠心分離機(150×100rpm,4℃,10分間)にかけ、脱タンパクを行い、上澄みを新たに用意した1.5mlチューブに取り、溶媒を蒸発乾固する。蒸発乾固後のサンプルにLCMS用メタノール100μLを加えて溶解後、限外ろ過チューブに移し、遠心(150×100rpm,4℃,5分間)を行った後、LCMSにより分析する。
<LCMS条件>
移動相A:0.4%ギ酸水溶液 移動相B:アセトニトリル
A:B=75:25
column :C18 (250mm×2mm、3μm)
column temp.:50℃
ペメトレキセド: ([M+H]+=428.1、428.1→281.0)、コリジョンエネルギー=18.292、6min
メトトレキサート([M+H]+=455.11→308.1)、コリジョンエネルギー=17.7、RF=109.18、4.8min。
移動相A:0.4%ギ酸水溶液 移動相B:アセトニトリル
A:B=75:25
column :C18 (250mm×2mm、3μm)
column temp.:50℃
ペメトレキセド: ([M+H]+=428.1、428.1→281.0)、コリジョンエネルギー=18.292、6min
メトトレキサート([M+H]+=455.11→308.1)、コリジョンエネルギー=17.7、RF=109.18、4.8min。
次に、本発明のペメトレキセドプロドラッグ及び薬学的に許容される賦形剤を含有するプロドラッグ組成物について説明する。
本発明のペメトレキセドプロドラッグ含有医薬組成物は、非毒性で、不活性の薬学的に許容しうる賦形剤、例えば固体状、半固体状もしくは液状の希釈剤、充填剤及び担体と混合することにより投与用として製剤化することができる。このような製剤の例は錠剤、トローチ剤、カプセル剤、顆粒剤、座剤、液剤、懸濁剤、乳剤等の形態である。
錠剤、トローチ剤、カプセル剤及び顆粒剤の場合、本発明のプロドラッグ組成物は慣用の賦形剤、例えば澱粉、ラクトース、スクロース、グルコースマンニトール等のような充填剤及び増量剤;カルボキシメチルセルロース、アルギン酸塩、ゼラチン、ポリビニルピロリドン等のような結合剤;炭酸カルシウム、重炭酸ナトリウム等のような崩壊剤;第4アンモニウム化合物等のような吸収促進剤;セチルアルコール、グリセリンモノステアレート等のような湿潤剤;カオリン、ベントナイト等のような吸着剤;タルク、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、固体ポリエチレングリコール等のような潤滑剤又はこれらの混合物と混合することができる。錠剤、トローチ剤、カプセル剤、丸剤及び顆粒剤は慣用の被覆剤例えば何れかの不透明化剤(opacifier)を用いて被覆することができる。
経口投与用液剤又は乳剤は本発明のペメトレキセドプロドラッグの他に慣用の溶媒、可溶化剤及び乳化剤等、例えば水、エチルアルコール、ベンジルベンゾエート、プロピレングルコール、綿実油、落花生油、トウモロコシ油、オリーブ油、脂肪エステル例えばグリセリン、ポリエチレングリコールもしくはソルビタン、又はこれらの混合物を含有してもよい。
本発明のプロドラッグ組成物は、プロドラッグを約0.1~99.5重量%、好ましくは0.5~95重量%含有することができ、そして更に慣用的に許容しうる量の染料、保存剤、甘味剤及び添加剤を含んでもよい。
本発明のプロドラッグ組成物は経口的に、又は経腸的に投与することができる。一般に、活性成分(プロドラッグが加水分解された後のペメトレキセドとして)を1回の又は分割した投与量で1日あたり約100~200mg/m2(体表面積)の量を間欠投与することが有利であることがわかっている。抗がん剤として投与する場合には約500mg/m2(体表面積)、抗リウマチ薬としては、メトトレキサートの投与量と等しい1~2mg/kg体重の範囲の投与量が好ましい。
本発明の組成物は、単位剤形で与えるのが好ましい。本明細書で用いる「単位剤形(unit dosage form)」は、良好な医療の実施にしたがい、1回の投与用量に於いてヒトに投与するのに適しているペメトレキセドの量を含有する本発明のプロドラッグ組成物である。これらの投与量は、臨床試験を経て詳細が決定される。
本発明者らはペメトレキセドのフラグメントであるグルタミン酸をメドキソミル化(モノメドキソミル化、ジメドキソミル化)した後に、母核のペメトレキセド酸とDMF中で塩基条件(N-メチルモルホリン)下、2-クロロ-4、6-ジメトキシ-[1、3、5]トリアジンを加えて14時間室温反応して脱水縮合した後、ペメトレキセドのメドキソミル及びヘミアセタール型エステルプロドラッグ2種の合成に成功した。ペメトレキセドにメドキソミルブロマイドを直接反応してもメドキソミル化は進行しない。しかしながら、フラグメントのL-グルタミン酸にメドキソミルブロマイドを反応させてL-グルタミン酸のメドキソミルエステルとした後に、母核のペメトレキセド酸とカップリングして生成せしめる点に本発明の独創性がある。従来、ペメトレキセドのカルボン酸エステル化は、エチルエステルとメチルエステル体が知られているが、これらのエステル体は腸管移行中に加水分解はせず、経口ペメトレキセドにはなり得ない欠点がある。腸管内吸収後、腸管内で迅速に加水分解されるペメトレキセドのメドキソミル及びヘミアセタールエステル体はこれまでに成功例が無く、ARB(アンジオテンシンII受容体拮抗薬)のアジサルタンやオルメサルタンに使用されている環状ヘミアセタール体たるメドキソミル基を用いたエステル合成は極めて困難とされ、本発明以前には成功した例は無い。
本発明の具体的態様を以下の実施例で説明するが、本発明はこれ等に限定されるものではない。
[実施例1]
1-1.ペメトレキセドモノメドキソミル誘導体の合成
反応試薬であるメドキソミルブロマイド(XI-1)は以下の方法により調製した。
(i)4、5-ジメチル-1、3-ジオキソール-2-オンのモノブロム化
<操作>
300mLナスフラスコに4,5-ジメチル-1,3-ジオキソール-2-オン、ブロム化剤のN-ブロモスクシンイミド(NBS)、及び開始剤のアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を表1に示す量で入れ、四塩化炭素(CCl4)溶媒中で加熱還流を35分間実施した。反応後、薄層クロマトグラフィー(TLC)でチェックし、反応液中の浮遊物質(フタルイミド)をろ過し、分液抽出した。重曹水溶液洗浄、ハイポ洗浄、及び水洗を経て硫酸マグネシウムで乾燥し、ひだ折りろ紙でろ過後に濃縮した。粗生成物16.6gを得た。(未精製のまま次反応に使用した。)
1-1.ペメトレキセドモノメドキソミル誘導体の合成
反応試薬であるメドキソミルブロマイド(XI-1)は以下の方法により調製した。
(i)4、5-ジメチル-1、3-ジオキソール-2-オンのモノブロム化
300mLナスフラスコに4,5-ジメチル-1,3-ジオキソール-2-オン、ブロム化剤のN-ブロモスクシンイミド(NBS)、及び開始剤のアゾビスイソブチロニトリル(AIBN)を表1に示す量で入れ、四塩化炭素(CCl4)溶媒中で加熱還流を35分間実施した。反応後、薄層クロマトグラフィー(TLC)でチェックし、反応液中の浮遊物質(フタルイミド)をろ過し、分液抽出した。重曹水溶液洗浄、ハイポ洗浄、及び水洗を経て硫酸マグネシウムで乾燥し、ひだ折りろ紙でろ過後に濃縮した。粗生成物16.6gを得た。(未精製のまま次反応に使用した。)
(ii)グルタミン酸γ-カルボキシル基のベンジルエステル化(フィシャーエステル化)
<操作>
100mLナスフラスコにL-グルタミン酸、ベンジルアルコール、及び60%硫酸を加えてオイルバス中70℃で45分間加熱した。反応液上部はジムロート冷却管で冷やした。白色懸濁液が透明になった後、回転子を取り除き減圧濃縮した。40℃程度に加温した。粘性のある溶液の周りを氷冷して重曹水溶液を加えた。CO2ガスの発生に留意した。白色沈殿を撹拌し続け、落ち着いたら吸引ろ過した。粗生成物(グルタミン酸γベンジルエステル(II-1))10.4g(収率<50%)を水洗後、検体乾燥器を用いて乾燥した。次のステップに未精製のまま使用した。
100mLナスフラスコにL-グルタミン酸、ベンジルアルコール、及び60%硫酸を加えてオイルバス中70℃で45分間加熱した。反応液上部はジムロート冷却管で冷やした。白色懸濁液が透明になった後、回転子を取り除き減圧濃縮した。40℃程度に加温した。粘性のある溶液の周りを氷冷して重曹水溶液を加えた。CO2ガスの発生に留意した。白色沈殿を撹拌し続け、落ち着いたら吸引ろ過した。粗生成物(グルタミン酸γベンジルエステル(II-1))10.4g(収率<50%)を水洗後、検体乾燥器を用いて乾燥した。次のステップに未精製のまま使用した。
(iii)γ-ベンジルエステルL-グルタミン酸(II-1)のBoc化
<操作及び結果>
ナスフラスコに、グルタミン酸γベンジルエステル(II-1)10.35g(43.7mmol)をジメチルホルムアミド(DMF)(50mL)及び水(36mL)の懸濁溶液とし、氷冷した。トリエチルアミン(TEA)(12.1mL、87.3mmol)をゆっくり加え、続いてジ-tert-ブチルジカーボネート(Boc2O)(10g、46mmol)を加える。室温で4時間撹拌した。DMF及び水を減圧留去して濃縮し、酢酸エチル(AcOEt)を使って分液ロートに移行し、1M-HClを加えた。抽出後、水層は更にAcOEtで2度抽出し、AcOEt層を水洗、飽和食塩水洗、乾燥、濃縮を経て、残さ15.0gを得た。カラム精製(CHCl3:EtOH=10:1)により、11.5gの目的物(III-1)を得た。
<分析結果>
1H-NMR(400MHz、CDCl3)δ:1.43(s、9H)、2.03(m、1H)、2.24(m、1H)、2.51(m、2H)、4.33(bs、1H)、5.12(s、2H)、5.17(bs、1H)、7.35(m、5H).
ナスフラスコに、グルタミン酸γベンジルエステル(II-1)10.35g(43.7mmol)をジメチルホルムアミド(DMF)(50mL)及び水(36mL)の懸濁溶液とし、氷冷した。トリエチルアミン(TEA)(12.1mL、87.3mmol)をゆっくり加え、続いてジ-tert-ブチルジカーボネート(Boc2O)(10g、46mmol)を加える。室温で4時間撹拌した。DMF及び水を減圧留去して濃縮し、酢酸エチル(AcOEt)を使って分液ロートに移行し、1M-HClを加えた。抽出後、水層は更にAcOEtで2度抽出し、AcOEt層を水洗、飽和食塩水洗、乾燥、濃縮を経て、残さ15.0gを得た。カラム精製(CHCl3:EtOH=10:1)により、11.5gの目的物(III-1)を得た。
<分析結果>
1H-NMR(400MHz、CDCl3)δ:1.43(s、9H)、2.03(m、1H)、2.24(m、1H)、2.51(m、2H)、4.33(bs、1H)、5.12(s、2H)、5.17(bs、1H)、7.35(m、5H).
(iv)Boc-グルタミン酸γベンジルエステル(III)のαメドキソミルエステル化
<操作と結果>
100 mLナスフラスコにBoc-グルタミン酸-γ-ベンジルエステル(III-1)(3.0g、9mmol)を入れ、DMF(6mL)及びトリエチルアミン(TEA)(1.87mL、13.5mmol)を加えた。一方、別のナスフラスコに4-ブロモメチル-5-メチル-[1、3]ジオキソール-2-オン(IX-1)(メドキソミル基の臭素化体)(3.0g、13.5mmol)のDMF(2.0mL)溶液を作る。氷冷下、グルタミン酸誘導体の溶液にメドキソミル基の臭素化体をカニュレーションにより加えた。室温で1時間撹拌し、原料消失後、氷冷下、水と酢酸エチルを加えて処理をした。水層を酢酸エチルで更に抽出し有機層を併せて水洗、飽和食塩水洗、乾燥、濃縮を行い、4.05gの残渣を得た。カラム精製(ヘキサン:酢エチ=2:1)の結果、目的物(IV-1)2.1g(52%)を得た。
<分析結果>
1H-NMR(400MHz、CDCl3);δ:1.43(s、9H)、1.98(m、1H)、2.18(m、1H)、2.45(m、2H)、4.33(bs、1H)、4.82(d、1H、J=14.0Hz)、4.88(d、1H、J=14.0Hz)、5.12(s、2H)、7.35(m、5H).
100 mLナスフラスコにBoc-グルタミン酸-γ-ベンジルエステル(III-1)(3.0g、9mmol)を入れ、DMF(6mL)及びトリエチルアミン(TEA)(1.87mL、13.5mmol)を加えた。一方、別のナスフラスコに4-ブロモメチル-5-メチル-[1、3]ジオキソール-2-オン(IX-1)(メドキソミル基の臭素化体)(3.0g、13.5mmol)のDMF(2.0mL)溶液を作る。氷冷下、グルタミン酸誘導体の溶液にメドキソミル基の臭素化体をカニュレーションにより加えた。室温で1時間撹拌し、原料消失後、氷冷下、水と酢酸エチルを加えて処理をした。水層を酢酸エチルで更に抽出し有機層を併せて水洗、飽和食塩水洗、乾燥、濃縮を行い、4.05gの残渣を得た。カラム精製(ヘキサン:酢エチ=2:1)の結果、目的物(IV-1)2.1g(52%)を得た。
<分析結果>
1H-NMR(400MHz、CDCl3);δ:1.43(s、9H)、1.98(m、1H)、2.18(m、1H)、2.45(m、2H)、4.33(bs、1H)、4.82(d、1H、J=14.0Hz)、4.88(d、1H、J=14.0Hz)、5.12(s、2H)、7.35(m、5H).
(v)Boc-グルタミン酸γベンジル-αメドキソミルエステル(IV-1)の脱Boc化(V-1の合成)
<操作と結果>
Boc-グルタミン酸-γ-ベンジル-α-メドキソミルエステル(IV-1)(2.11g、47mmol)を100mLナスフラスコに入れ、塩化メチレン(32mL)を加えた。氷冷下、トリフルオロ酢酸(TFA)3.6mL(47mmol)を加えてそのまま5分間、0℃で撹拌し、その後室温で3時間撹拌を続けた。原料消失を確認してCHCl3を加えて水とともに分液ロートを用いて抽出した。CHCl3層は、水洗、NaHCO3飽和水溶液で洗浄後、乾燥、濃縮を経て粗生成物(V-1)1.56gを得た。未精製のまま次のステップに進んだ。
Boc-グルタミン酸-γ-ベンジル-α-メドキソミルエステル(IV-1)(2.11g、47mmol)を100mLナスフラスコに入れ、塩化メチレン(32mL)を加えた。氷冷下、トリフルオロ酢酸(TFA)3.6mL(47mmol)を加えてそのまま5分間、0℃で撹拌し、その後室温で3時間撹拌を続けた。原料消失を確認してCHCl3を加えて水とともに分液ロートを用いて抽出した。CHCl3層は、水洗、NaHCO3飽和水溶液で洗浄後、乾燥、濃縮を経て粗生成物(V-1)1.56gを得た。未精製のまま次のステップに進んだ。
(vi)ペメトレキセド酸(VI)と(V-1)のカップリング反応によるペメトレキセド酸γ-ベンジル-α-メドキソミルエステル(VII-1)の合成
<操作と結果>
フラスコ(1)にペメトレキセド酸(VI)(1.68g、5.64mmol)を添加し、DMF(87mL)を加えた。氷冷下、N-メチルモルホリン(NMO)(1.25mL、11.3mmol)と2-クロロ-4、6-ジメトキシ-[1、3、5]トリアジン(CDMT)(1.0g、5.64mmol)を加えて20分間撹拌した。氷冷下、フラスコ(2)にグルタミン酸-γ-ベンジル-α-メドキソミルエステル(V-1)(1.56g、4.7mmol)とDMF(3mL)を加えて撹拌した。氷冷下のまま、(1)のフラスコに(2)の溶液を、パスツールピペットを使って加えた。その後、反応液を室温で14時間撹拌した。原料消失を確認し、処理した。飽和塩化アンモニウム水溶液を加えてCHCl3とともに抽出し、水洗、乾燥、濃縮を経て粗生成物2.98gを得た。カラム精製(CHCl3:MeOH=5:1)の結果、1.12g(38%)黄色粉末の目的物(VII-1)を得た。
<分析結果>
1H-NMR(400MHz、CD3OD);δ2.14(s、3H)、2.16(m、1H)、2.30(m、1H)、2.54(t、2H、J=7.0Hz)、3.00(m、4H)、4.62(dd、1H、J=5.5、9.0Hz)、4.97(s、2H)、5.09(s、2H)、6.31(s、1H)、7.28(d、2H、J=8.0Hz)、7.31(m、5H)、7.70(d、2H、J=8.0Hz).
HRMS (FAB+、Gly) Calcd.forC32H32N5O9:630.2200 (MH+). Found:630.2199.
フラスコ(1)にペメトレキセド酸(VI)(1.68g、5.64mmol)を添加し、DMF(87mL)を加えた。氷冷下、N-メチルモルホリン(NMO)(1.25mL、11.3mmol)と2-クロロ-4、6-ジメトキシ-[1、3、5]トリアジン(CDMT)(1.0g、5.64mmol)を加えて20分間撹拌した。氷冷下、フラスコ(2)にグルタミン酸-γ-ベンジル-α-メドキソミルエステル(V-1)(1.56g、4.7mmol)とDMF(3mL)を加えて撹拌した。氷冷下のまま、(1)のフラスコに(2)の溶液を、パスツールピペットを使って加えた。その後、反応液を室温で14時間撹拌した。原料消失を確認し、処理した。飽和塩化アンモニウム水溶液を加えてCHCl3とともに抽出し、水洗、乾燥、濃縮を経て粗生成物2.98gを得た。カラム精製(CHCl3:MeOH=5:1)の結果、1.12g(38%)黄色粉末の目的物(VII-1)を得た。
<分析結果>
1H-NMR(400MHz、CD3OD);δ2.14(s、3H)、2.16(m、1H)、2.30(m、1H)、2.54(t、2H、J=7.0Hz)、3.00(m、4H)、4.62(dd、1H、J=5.5、9.0Hz)、4.97(s、2H)、5.09(s、2H)、6.31(s、1H)、7.28(d、2H、J=8.0Hz)、7.31(m、5H)、7.70(d、2H、J=8.0Hz).
HRMS (FAB+、Gly) Calcd.forC32H32N5O9:630.2200 (MH+). Found:630.2199.
(vii)(VII-1)の接触還元による目的物、ペメトレキセド-α-メドキソミルエステル(ペメトレキセドモノメドキソミルエステル(VIII-1)の合成
<操作と結果>
ペメトレキセド-γ-ベンジル-α-メドキソミルエステル(VII-1)(315mg、0.5mmol)をナスフラスコに入れ、MeOH(30mL)を加えた。10%Pd-C、150 mgを加えて懸濁し、ガスビュレット装置をつけて水素添加を行った。3時間後、水素ガスの吸収が止まったところで、原料消失を確認し、自然ろ過により触媒を除去した。溶液を濃縮して再度MeOHを適量加えて自然ろ過を再度行い、触媒を完全に除去した。濃縮後、残さ230mgをカラム精製(CHCl3:MeOH=2:1)し、120.7mg(45%)の目的物(VIII-1)を白い粉末として得た。
<分析結果>
1H-NMR(400MHz、CD3OD);δ:2.10(m、1H、H3)、2.15(s、3H、H1)、2.24(m、1H、H3)、2.44(t、2H、J=7.0Hz、H4)、3.00(m、4H、H8)、4.60(dd、1H、J=5.0Hz、9.0Hz、H5)、4.98(s、2H、H2)、6.30(s、1H、H9)、7.27(d、2H、J=8.4Hz、H7)、7.71(d、2H、J=8.4Hz、H6).
HRMS (FAB+) Calcd.C25H26N5O9:540.1731 (MH+). Found:540.1729.
ペメトレキセド-γ-ベンジル-α-メドキソミルエステル(VII-1)(315mg、0.5mmol)をナスフラスコに入れ、MeOH(30mL)を加えた。10%Pd-C、150 mgを加えて懸濁し、ガスビュレット装置をつけて水素添加を行った。3時間後、水素ガスの吸収が止まったところで、原料消失を確認し、自然ろ過により触媒を除去した。溶液を濃縮して再度MeOHを適量加えて自然ろ過を再度行い、触媒を完全に除去した。濃縮後、残さ230mgをカラム精製(CHCl3:MeOH=2:1)し、120.7mg(45%)の目的物(VIII-1)を白い粉末として得た。
<分析結果>
1H-NMR(400MHz、CD3OD);δ:2.10(m、1H、H3)、2.15(s、3H、H1)、2.24(m、1H、H3)、2.44(t、2H、J=7.0Hz、H4)、3.00(m、4H、H8)、4.60(dd、1H、J=5.0Hz、9.0Hz、H5)、4.98(s、2H、H2)、6.30(s、1H、H9)、7.27(d、2H、J=8.4Hz、H7)、7.71(d、2H、J=8.4Hz、H6).
HRMS (FAB+) Calcd.C25H26N5O9:540.1731 (MH+). Found:540.1729.
<合成物:ペメトレキセドモノメドキソミル(VIII-1)のNMRシグナルアサインメント>
1H-NMR(400MHz、CD3OD);δ:2.10(m、1H、H3)、2.15(s、3H、H1)、2.24(m、1H、H3)、2.44(t、2H、J=7.0Hz、H4)、3.00(m、4H、H8)、4.60(dd、1H、J=5.0Hz、9.0Hz、H5)、4.98(s、2H、H2)、6.30(s、1H、H9)、7.27(d、2H、J=8.4Hz、H7)、7.71(d、2H、J=8.4Hz、H6).
HRMS (FAB+)Calcd. C25H26N5O9:540.1731 (MH+).Found:540.1729.
HRMS (FAB+)Calcd. C25H26N5O9:540.1731 (MH+).Found:540.1729.
[実施例2]
2-1.ペメトレキセドジメドキソミルの合成
(i)4、5-ジメチル-1、3-ジオキソール-2-オンのモノブロム化
<操作>
300mLナスフラスコに上記試薬を入れ、四塩化炭素(CCl4)中で加熱還流を35分間実施した。反応後(薄層クロマトグラフで確認)、反応液中の浮遊物質(フタルイミド)をろ過し、分液抽出した。NaHCO3水溶液洗浄、ハイポ洗浄、及び水洗を経てMgSO4で乾燥し、ヒダろ紙でろ過後濃縮して、粗生成物(XI-1)16.6gを得た。未精製のまま次反応に使用した。
2-1.ペメトレキセドジメドキソミルの合成
(i)4、5-ジメチル-1、3-ジオキソール-2-オンのモノブロム化
300mLナスフラスコに上記試薬を入れ、四塩化炭素(CCl4)中で加熱還流を35分間実施した。反応後(薄層クロマトグラフで確認)、反応液中の浮遊物質(フタルイミド)をろ過し、分液抽出した。NaHCO3水溶液洗浄、ハイポ洗浄、及び水洗を経てMgSO4で乾燥し、ヒダろ紙でろ過後濃縮して、粗生成物(XI-1)16.6gを得た。未精製のまま次反応に使用した。
(ii)Boc-Glu(Boc保護グルタミン酸)へのジメドキソミル基導入反応
(反応条件を表3に示す。)
<操作>
200mLナスフラスコにBoc化グルタミン酸(X-1)、DMF(15mL)及びEt3Nを入れた。アルゴン雰囲気下で30分撹拌後、4-(ブロモメチル)-5-メチル-1、3-ジオキソール-2-オン(XI-1)のDMF溶液(8mL)をカニュレーションにより滴下した。その後室温で1.5h撹拌し、処理した。
処理法:氷冷下、水と酢酸エチルを加えて希釈し、分液した。水層は、酢酸エチルで2回抽出して有機層を合わせた。有機層は、水洗2回、1%チオ硫酸ナトリウム水溶液で1回、飽和食塩水で1回洗浄して、乾燥後ヒダ付きろ紙でろ過し、濃縮した。未精製化合物12.9gを得た。シリカゲルカラムクロマトグラフィによる精製の結果、7.7g(63%)で目的物(XII-1)を得た。
<分析>
1H-NMR(400MHz、CDCl3);δ:1.43(s、9H)、1.94(m、1H)、2.17(s、6H)、2.20(m、1H)、2.45(m、2H)、4.35(m、1H)、4.90(m、4H)、5.03(m、1H)
LRMS (FAB+、m/z) 472(MH+)、416、372、304、260、192.
HRMS calcd. for C20H26NO12:472.1455. Found: 472.1456.
(反応条件を表3に示す。)
200mLナスフラスコにBoc化グルタミン酸(X-1)、DMF(15mL)及びEt3Nを入れた。アルゴン雰囲気下で30分撹拌後、4-(ブロモメチル)-5-メチル-1、3-ジオキソール-2-オン(XI-1)のDMF溶液(8mL)をカニュレーションにより滴下した。その後室温で1.5h撹拌し、処理した。
処理法:氷冷下、水と酢酸エチルを加えて希釈し、分液した。水層は、酢酸エチルで2回抽出して有機層を合わせた。有機層は、水洗2回、1%チオ硫酸ナトリウム水溶液で1回、飽和食塩水で1回洗浄して、乾燥後ヒダ付きろ紙でろ過し、濃縮した。未精製化合物12.9gを得た。シリカゲルカラムクロマトグラフィによる精製の結果、7.7g(63%)で目的物(XII-1)を得た。
<分析>
1H-NMR(400MHz、CDCl3);δ:1.43(s、9H)、1.94(m、1H)、2.17(s、6H)、2.20(m、1H)、2.45(m、2H)、4.35(m、1H)、4.90(m、4H)、5.03(m、1H)
LRMS (FAB+、m/z) 472(MH+)、416、372、304、260、192.
HRMS calcd. for C20H26NO12:472.1455. Found: 472.1456.
(iii)Boc基の除去(反応条件を表4に示す。)
<操作>
Boc化グルタミン酸誘導体(XII-1)を50mLナスフラスコに入れ、CH2Cl2溶液とした。氷冷下TFA(トリフルオロ酢酸)を加え、その後室温にして2h撹拌した。反応後の処理法は次の通りである。
回転子を取り除いて溶媒及びTFAを減圧留去した。残さにCHCl3を加えて分液ロートに移した後、飽和NH4Cl水溶液で洗浄及び飽和NaHCO3水溶液で洗浄の後、水洗して乾燥、脱水を経て減圧濃縮した。残渣(XIII-1)618.5mg(収率:83%)を得た。本化合物は精製することなく次ステップに使用した。
<分析>
1H-NMR(400MHz、CDCl3);δ:2.19(s、3H)、2.22(s、3H)、2、35-2.60(m、3H)、2.80(m、1H)、3.50(bs、2H)、3.70(m、4H)、4.41(m、1H).
Boc化グルタミン酸誘導体(XII-1)を50mLナスフラスコに入れ、CH2Cl2溶液とした。氷冷下TFA(トリフルオロ酢酸)を加え、その後室温にして2h撹拌した。反応後の処理法は次の通りである。
回転子を取り除いて溶媒及びTFAを減圧留去した。残さにCHCl3を加えて分液ロートに移した後、飽和NH4Cl水溶液で洗浄及び飽和NaHCO3水溶液で洗浄の後、水洗して乾燥、脱水を経て減圧濃縮した。残渣(XIII-1)618.5mg(収率:83%)を得た。本化合物は精製することなく次ステップに使用した。
<分析>
1H-NMR(400MHz、CDCl3);δ:2.19(s、3H)、2.22(s、3H)、2、35-2.60(m、3H)、2.80(m、1H)、3.50(bs、2H)、3.70(m、4H)、4.41(m、1H).
(iv)ペメトレキセド酸(VI)とグルタミン酸ジメドキソミル誘導体(XIII-1)のカップリング反応(反応条件を表5に示す。)
<操作>
乾燥した300mLナスフラスコに(VI)のDMF溶液をつくり、アルゴン置換し、次いで氷冷下、(a)及び(b)を加えて1h撹拌した。
(XIII-1)のDMF溶液に(a)を加えた氷冷溶液を上記の反応溶液に氷冷下、注入した。氷浴を外して室温にして16h撹拌した。反応処理は次のとおりである。
飽和NH4Cl溶液を加え、続いてCHCl3を加えて2層とし、分液ロートに移す。水槽については、CHCl3を用いて追加で3回の抽出を行い、有機層は水洗後、乾燥、濃縮した。
粗生成物を3.67g得る。カラムクロマトグラフィの後目的物(XIV-1)622mg(Mw 651)を得た(黄色の粉末)。
乾燥した300mLナスフラスコに(VI)のDMF溶液をつくり、アルゴン置換し、次いで氷冷下、(a)及び(b)を加えて1h撹拌した。
(XIII-1)のDMF溶液に(a)を加えた氷冷溶液を上記の反応溶液に氷冷下、注入した。氷浴を外して室温にして16h撹拌した。反応処理は次のとおりである。
飽和NH4Cl溶液を加え、続いてCHCl3を加えて2層とし、分液ロートに移す。水槽については、CHCl3を用いて追加で3回の抽出を行い、有機層は水洗後、乾燥、濃縮した。
粗生成物を3.67g得る。カラムクロマトグラフィの後目的物(XIV-1)622mg(Mw 651)を得た(黄色の粉末)。
<合成物:ペメトレキセドα、γ-ジメドキソミルエステル(XIV-1)のNMRシグナルアサイメント>
1H-NMR(400MHz、CD3OD);δ:2.11(s、3H、H1)、2.17(s、3H、H1)、2.34(m、2H、H4)、2.50(m、2H、H3)、3.00(m、4H、H8)、4.60(dd、1H、J=5.0Hz、9.0Hz、H5)、4.88(s、2H、H2)、5.00(s、2H、H2)、6.30(s、1H、H9)、7.28(d、2H、J=8.4Hz、H7)、7.70(d、2H、J=8.4Hz、H6).
HRMS (FAB+) Calcd. for C30H30N5O12 (MH+)652.1891. Found:652.1896.
HRMS (FAB+) Calcd. for C30H30N5O12 (MH+)652.1891. Found:652.1896.
[実施例3]プロドラッグ経口投与後の活性体である血中ペメトレキセド濃度
<検量線作成方法>
(i) 5、10、50、及び100ng/mLそれぞれの濃度のペメトレキセドを用意する。
(ii) (i)で用意したペメトレキセドを100μLずつチューブにとり、血漿を100μLずつ加える。内標としてメトトレキサート(50ng/ml)を100μLずつ加え、LCMS用メタノールを700μLずつ添加する。
<ラットサンプルの測定>
(i) コントロール用に血清100μLとメタノール900μLとを加えたものをコントロールとする。
(ii) ペメトレキセドプロドラッグを投与したラットの血漿100μLに内標のメトトレキサート(50ng/ml)を100μL添加後、800μLのメタノールを加え除蛋白後、液体クロマトグラフィー質量分析計(LCMS)でペメトレキセド濃度を測定する。
<LCMS条件>
移動相A:0.4%ギ酸水溶液、移動相B:アセトニトリル
A:B=75:25
カラム :C18 (250mm×2mm、 3μm)
カラム温度 50℃
ペメトレキセド ([M+H]+=428.1、428.1→281.0);衝突エネルギー=18.292、6min.
メトトレキサート ([M+H]+=455.11→308.1);衝突エネルギー=17.7;RF=109.18、4.8min.
<検量線作成方法>
(i) 5、10、50、及び100ng/mLそれぞれの濃度のペメトレキセドを用意する。
(ii) (i)で用意したペメトレキセドを100μLずつチューブにとり、血漿を100μLずつ加える。内標としてメトトレキサート(50ng/ml)を100μLずつ加え、LCMS用メタノールを700μLずつ添加する。
<ラットサンプルの測定>
(i) コントロール用に血清100μLとメタノール900μLとを加えたものをコントロールとする。
(ii) ペメトレキセドプロドラッグを投与したラットの血漿100μLに内標のメトトレキサート(50ng/ml)を100μL添加後、800μLのメタノールを加え除蛋白後、液体クロマトグラフィー質量分析計(LCMS)でペメトレキセド濃度を測定する。
<LCMS条件>
移動相A:0.4%ギ酸水溶液、移動相B:アセトニトリル
A:B=75:25
カラム :C18 (250mm×2mm、 3μm)
カラム温度 50℃
ペメトレキセド ([M+H]+=428.1、428.1→281.0);衝突エネルギー=18.292、6min.
メトトレキサート ([M+H]+=455.11→308.1);衝突エネルギー=17.7;RF=109.18、4.8min.
<ラットへの経口投与実験結果及び考察>
図3はペメトレキセドの検量線である。横軸はペメトレキセドの濃度を示し、縦軸は内標のメトトレキサートに対する換算係数を示す。
図4は、5mg/kgのペメトレキセドモノメドキソミルエステルを経口投与後の、活性体であるペメトレキセドの血中濃度経時変化曲線を示す。
図5は、6mg/kgのペメトレキセドジメドキソミルエステルを経口投与後の、活性体であるペメトレキセドの血中濃度経時変化曲線を示す。
図6は、60mg/kgのペメトレキセドジメドキソミルエステルを経口投与後の、活性体であるペメトレキセドの血中濃度経時変化曲線を示す。
図4及び図5の結果より、ペメトレキセドモノメドキソミルエステル及びペメトレキセドジメドキソミルエステル投与後の活性本体である血中ペメトレキセド濃度は全く有意差がなかった。なお、ペメトレキセドモノメドキソミルエステルは水溶性であるために溶液として投与したが、ペメトレキセドジメドキソミルエステルは0.5% ツイーン20懸濁液として投与した。本プロドラッグの投与で(ペメトレキセドモノメドキソミルエステルは5mg/kg、及びペメトレキセドジメドキソミルエステルは当量の6mg/kg)、最高血中濃度は220-250ng/mLに達し、図7(2011 年2月改訂(第4版)インタビューフォーム20頁参照)に示すメトトレキサート2mg/kgを経口投与時の最高血中濃度の57ng/mLよりも高い値を示した。メトトレキサートの生物学的利用率(Bioavailability)は0.6と報告されており(非特許文献11)、本プロドラッグの活性体のペメトレキセドへの変換率の高さを示しているものと考えられる。
また、図5及び図6の結果より、ペメトレキセドジメドキソミルエステルの経口投与量を6mg/kgから60mg/kgと10倍に増加することにより、活性体ペメトレキセドの最高血中濃度は220-250ng/mLから2.5μg/mlへと、10倍の増加を示した。換言すると、投与量と血中濃度の間に良好な線形性を認め、本発明化合物のペメトレキセドジメドキソミル体は非常に優れたプロドラッグであることが実証された。
図3はペメトレキセドの検量線である。横軸はペメトレキセドの濃度を示し、縦軸は内標のメトトレキサートに対する換算係数を示す。
図4は、5mg/kgのペメトレキセドモノメドキソミルエステルを経口投与後の、活性体であるペメトレキセドの血中濃度経時変化曲線を示す。
図5は、6mg/kgのペメトレキセドジメドキソミルエステルを経口投与後の、活性体であるペメトレキセドの血中濃度経時変化曲線を示す。
図6は、60mg/kgのペメトレキセドジメドキソミルエステルを経口投与後の、活性体であるペメトレキセドの血中濃度経時変化曲線を示す。
図4及び図5の結果より、ペメトレキセドモノメドキソミルエステル及びペメトレキセドジメドキソミルエステル投与後の活性本体である血中ペメトレキセド濃度は全く有意差がなかった。なお、ペメトレキセドモノメドキソミルエステルは水溶性であるために溶液として投与したが、ペメトレキセドジメドキソミルエステルは0.5% ツイーン20懸濁液として投与した。本プロドラッグの投与で(ペメトレキセドモノメドキソミルエステルは5mg/kg、及びペメトレキセドジメドキソミルエステルは当量の6mg/kg)、最高血中濃度は220-250ng/mLに達し、図7(2011 年2月改訂(第4版)インタビューフォーム20頁参照)に示すメトトレキサート2mg/kgを経口投与時の最高血中濃度の57ng/mLよりも高い値を示した。メトトレキサートの生物学的利用率(Bioavailability)は0.6と報告されており(非特許文献11)、本プロドラッグの活性体のペメトレキセドへの変換率の高さを示しているものと考えられる。
また、図5及び図6の結果より、ペメトレキセドジメドキソミルエステルの経口投与量を6mg/kgから60mg/kgと10倍に増加することにより、活性体ペメトレキセドの最高血中濃度は220-250ng/mLから2.5μg/mlへと、10倍の増加を示した。換言すると、投与量と血中濃度の間に良好な線形性を認め、本発明化合物のペメトレキセドジメドキソミル体は非常に優れたプロドラッグであることが実証された。
ペメトレキセドの吸収特性を向上させたメドキソミル及びヘミアセタール型エステルであるペメトレキセドモノRエステル及びペメトレキセドジRエステル(Rはメドキソミル、シレキセチル、プロキセチル、又はピボキシルを表す)を開発したことから、ペメトレキセドの経口剤に道を拓く合成体を提起したものとして特筆できる。また、これらのプロドラッグ投与後の活性体であるペメトレキセドの血中濃度は、他の葉酸拮抗薬でリウマチに経口投与されるメトトレキサートを当量投与した場合よりも高く、抗リウマチ薬としても使用できることを示している。また、ペメトレキセドモノメドキソミルエステルは遊離のカルボン酸をナトリウム塩化することにより水溶性となり、ペメトレキセドのプロドラッグとして注射薬としても使用でき、広範囲の応用性が考えられる。更に、ペメトレキセドモノエステル経口薬を打錠後、セラセフェートのようなフタル酸系の高分子で被覆したものを作製して、経口投与すると大腸癌の発生部位であるS字結腸や下行結腸で、吸収され、大腸癌細胞中で加水分解されて、点滴より高濃度で大腸癌にペメトレキセドを降り注ぐことも可能である。ペメトレキセドがチミジル酸合成酵素も強く阻害するので腺癌である大腸癌にも有効であることを示している。
Claims (23)
- 前記薬学的に許容し得る塩が、ナトリウム塩である、請求項1又は2に記載のペメトレキセド-α-Rモノエステル又はその薬学的に許容し得る塩。
- 請求項1~3のいずれか一つに記載のペメトレキセド-α-Rモノエステル又はその薬学的に許容し得る塩をプロドラッグとして含有する、ペメトレキセドプロドラッグ含有医薬組成物。
- 請求項4~5のいずれか一つに記載のペメトレキセド-α、γ-ジRエステルをプロドラッグとして含有する、ペメトレキセドプロドラッグ含有医薬組成物。
- 経口投与用である、請求項6又は7に記載のペメトレキセドプロドラッグ含有医薬組成物。
- 前記プロドラッグがペメトレキセド-α-Rモノエステルの薬学的に許容し得る塩であり、注射投与用である、請求項6に記載のペメトレキセドプロドラッグ含有医薬組成物。
- 前記塩がナトリウム塩である、請求項9に記載のペメトレキセドプロドラッグ含有医薬組成物。
- ペメトレキセドプロドラッグ含有医薬組成物が抗癌剤である、請求項6~10のいずれか1つに記載のペメトレキセドプロドラッグ含有医薬組成物。
- 抗癌剤が悪性胸膜中皮腫又は非小細胞肺癌の治療用である、請求項11に記載のペメトレキセドプロドラッグ含有医薬組成物。
- 抗癌剤が大腸癌の治療用である、請求項11に記載のペメトレキセドプロドラッグ含有医薬組成物。
- 大腸癌の治療用であって、オキサリプラチンとの併用療法用である、請求項13に記載のペメトレキセドプロドラッグ含有医薬組成物。
- ペメトレキセドプロドラッグ含有医薬組成物が抗リウマチ剤である、請求項6~8のいずれか1つに記載のペメトレキセドプロドラッグ含有医薬組成物。
- ペメトレキセド-α-Rモノエステル(Rはメドキソミル、シレキセチル、プロキセチル又はピボキシルを表す)の製造方法であって、
(1)化学式(V):
化学式(VI):
(2)得られたペメトレキセド-α-R-γ-R1エステル(VII)を接触還元的に脱保護して、化学式(VIII):
- 請求項16に記載の製造方法であって、出発原料として以下の製造方法:
(1)化学式(I):
(2)L-グルタミン酸-γ-R1エステル(II)のアミノ基をR2で保護して、化学式(III):
(3)N-R2-L-グルタミン酸-γ-R1エステル(III)と化学式(XI):
(4)N-R2-L-グルタミン酸-α-R-γ-R1エステル(IV)をN-脱保護して、化学式(V):
- 請求項16に記載のペメトレキセド-α-Rモノエステルが、ペメトレキセド-α-モノメドキソミルエステルであって、
(1)化学式(V-1):
化学式(VI):
(2)得られたペメトレキセド-α-メドキソミル-γ-ベンジルエステル(VII-1)を接触還元的に脱ベンジルして、化学式(VIII-1):
- 請求項18に記載の製造方法であって、出発原料として以下の製造方法:
(1)化学式(I):
(2)得られたL-グルタミン酸-γ-ベンジルエステル(II-1)のアミノ基をtert-ブトキシカルボニル(Boc)基で保護して、化学式(III-1):
(3)得られたN-Boc-L-グルタミン酸-γ-ベンジルエステル(III-1)と化学式(XI-1):
(4)得られたN-Boc-L-グルタミン酸-α-メドキソミル-γ-ベンジルエステル(IV-1)をN-脱保護して、化学式(V-1):
- 請求項20に記載の製造方法であって、出発原料として以下の製造方法:
(1)化学式(I):
(2)得られたN-R3-L-グルタミン酸(IX)と化学式(XI):
(3)得られたα、γ-ジR-N-R3-L-グルタミン酸エステル(XII)を脱保護して、
化学式(XIII):
- 請求項22に記載の製造方法であって、出発原料として以下の製造方法:
(1)化学式(X-1):
(2)得られたα、γ-ジメドキソミル-N-Boc-グルタミン酸エステル(XII-1)を脱Bocして、
化学式(XIII-1):
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