炔烃以及炔烃与1,3-偶极-官能化合物反应的方法
【专利说明】炔烃以及炔烃与1,3-偶极-官能化合物反应的方法
[0001] 本申请是申请日为2008年11月21日、申请号为200880125596. 0、发明名称为"炔 烃以及炔烃与1，3-偶极-官能化合物反应的方法"的发明专利申请的分案申请。
[0002] 本申请要求2007年11月21日提交的美国临时申请No. 61/004, 02U2007年12 月4日提交的美国临时申请No.61/007, 674以及2008年7月25日提交的美国临时申请 No. 61/137, 061的权益，通过引用将所有这些申请整体并入本文。
[0003] 政府资助
[0004] 本发明是由政府支持在美国国立卫生研究院生物医学复合碳水化合物研究资 源中心（Research Resource Center for Biomedical Complex Carbohydrates of the National Institutes of Health)的资助下作出的（资助号P41-RR-5351)。政府对本发 明享有某些权利。
[0005] 背景
[0006] 生物正交反应（Bioorthogonal reaction)是各材料彼此间的反应，其中每一种材 料与体内存在的官能团具有有限的反应性或基本上没有反应性。在叠氮化物和末端炔烃之 间的有效反应（即，最广泛研究的"点击（click)"化学的例子）称为生物正交反应的有用 例子。尤其，已将提供稳定的三唑类的Cu (I)催化的叠氮化物与末端炔烃的1，3-偶极环化 反应（例如 Binder 等人，Macromol. Rapid Commun. 2008, 29:952-981)用于标记各种生物 分子，包括蛋白、核酸、脂质和糖类。该环化加成（cycloaddition)还已经用于基于活性的 蛋白谱、酶活性的监测以及微阵列的化学合成和小分子文库。
[0007] 将叠氮化物安装入生物分子中的有吸引力的方法以代谢标记为基础，其中使用细 胞的生物合成手段将含有叠氮化物的生物合成前体引入到生物分子中。该方法已经用于通 过各种反应性探针来标记活体系统的蛋白、聚糖和脂质。这些探针能够促进糖选择性糖蛋 白的定位（mapping)和鉴定糖基化部位。炔烃探针还已经用于叠氮化物修饰的生物分子的 细胞表面成像，且一种特别有吸引力的方法包括通过[3+2]环化加成，从无荧光前体产生 荧光探针。
[0008] 尽管使叠氮化物与末端炔烃反应具有明显实用性，但使用该反应在生物系统中的 应用实际上已经受到包括存在不合需要的铜催化剂在内的因素的限制。因此，对于新的生 物正交反应存在着持续的、尚未满足的需求。
[0009] 概述
[0010] 在一个方面，本发明提供炔烃以及制备炔烃的方法。在一个实施方案中，该炔烃具 有下式：
[0011]
【主权项】
1. 下式的炔烃：
其中：各R1独立地选自氢、卤素、羟基、Cl-ClO烷氧基、硝酸基、亚硝酸基、硫酸基和 Cl-ClO烃结构部分； 各R2独立地选自氢、卤素、羟基、Cl-ClO烷氧基、硝酸基、亚硝酸基、硫酸基和Cl-ClO烃 结构部分； X 表示 C = 0、C = N-OR3、C = N-NR3R4、CHOR3或 CHNHR 3;以及 各R3和R4独立地表示氢或有机基团， 其中所述有机基团是脂族基团、环状基团或脂族基团和环状基团的组合， 其中所述脂族基团指烷基、烯基或炔基， 其中所述环状基团指脂环族基、芳族基或杂环基， 其中所述脂族基团和环状基团的组合是烷芳基或芳烷基， 其中所述脂环族基指环状烃基团，所述芳族基指单核或多核芳族烃基，所述杂环基指 闭环烃类，其中环中的一个或多个原子是非碳元素， 其中所述有机基团任选携带选自羟基、烷氧基、烷基磺酰基、卤素原子、氰基、硝基、氨 基和羧基的取代基。
2. 权利要求1所述的炔烃，其中各R1表示氢。
3. 权利要求1或2的炔烃，其中各R2表示氢。
4. 下式的炔烃：
其中：各R1独立地选自氢、卤素、羟基、Cl-ClO烷氧基、硝酸基、亚硝酸基、硫酸基和 Cl-ClO烃结构部分； 各R2独立地选自氢、卤素、羟基、Cl-ClO烷氧基、硝酸基、亚硝酸基、硫酸基和Cl-ClO烃 结构部分； X 表示 C = N-OR3、C = N-NR3R4、CHOR3或 CHNHR 3; R3表示共价结合的有机染料，其中所述有机染料是荧光染料， R4表不氢或有机基团， 其中所述有机基团是脂族基团、环状基团或脂族基团和环状基团的组合， 其中所述脂族基团指烷基、烯基或炔基， 其中所述环状基团指脂环族基、芳族基或杂环基， 其中所述脂族基团和环状基团的组合是烷芳基或芳烷基， 其中所述脂环族基指环状烃基团，所述芳族基指单核或多核芳族烃基，所述杂环基指 闭环烃类，其中环中的一个或多个原子是非碳元素， 其中所述有机基团任选携带选自羟基、烷氧基、烷基磺酰基、卤素原子、氰基、硝基、氨 基和羧基的取代基。
5. 权利要求1或4的炔烃，其中X表示CHOR3并且R3选自烷基、芳基、烷芳基和芳烷基。
6. 下式的炔烃：
其中：各R1独立地选自氢、卤素、羟基、Cl-ClO烷氧基、硝酸基、亚硝酸基、硫酸基和 Cl-ClO烃结构部分； 各R2独立地选自氢、卤素、羟基、Cl-ClO烷氧基、硝酸基、亚硝酸基、硫酸基和Cl-ClO烃 结构部分； 其中 X 表示 C = N-OR3、C = N-NR3R4、CHOR3或 CHNHR 3; R3表示聚合基团或共聚基团，其中所述共聚基团包含亲水片段和疏水片段，其中所述 共聚基团包含式-[CH2CH2O]n-[C(O) (CH2) 50]m-H的片段，其中η = 0-100和m = 0-100 ;以及 R4表不氢或有机基团， 其中所述有机基团是脂族基团、环状基团或脂族基团和环状基团的组合， 其中所述脂族基团指烷基、烯基或炔基， 其中所述环状基团指脂环族基、芳族基或杂环基， 其中所述脂族基团和环状基团的组合是烷芳基或芳烷基， 其中所述脂环族基指环状烃基团，所述芳族基指单核或多核芳族烃基，所述杂环基指 闭环烃类，其中环中的一个或多个原子是非碳元素， 其中所述有机基团任选携带包括羟基、烷氧基、烷基磺酰基、齒素原子、氰基、硝基、氨 基和羧基的取代基。
7. 下式的炔烃：
其中R3表示氢或有机基团，所述有机基团是脂族基团、环状基团或脂族基团和环状基 团的组合， 其中所述脂族基团指烷基、烯基或炔基， 其中所述环状基团指脂环族基、芳族基或杂环基， 其中所述脂族基团和环状基团的组合是烷芳基或芳烷基， 其中所述脂环族基指环状烃基团，所述芳族基指单核或多核芳族烃基，所述杂环基指 闭环烃类，其中环中的一个或多个原子是非碳元素， 其中所述有机基团任选携带选自羟基、烷氧基、烷基磺酰基、卤素原子、氰基、硝基、氨 基和竣基的取代基。
8. 组合物，其包含权利要求6所述的炔烃与聚合物或共聚物的共混物。
9. 权利要求8所述的组合物，其中所述组合物形成共聚物胶束。
10. 用于控制药物传递的方法，所述方法包括： 将至少一种1，3-偶极-官能药物与权利要求9所述的包含炔烃的共聚物胶束结合；以 及 允许所述至少一种1，3-偶极-官能药物与所述包含炔烃的共聚物胶束在有效形成杂 环化合物的条件下反应。
11. 下式的化合物： 具甲：
各R1独立地选自氢、卤素、羟基、烷氧基、硝酸基、亚硝酸基、硫酸基和Cl-ClO有机基 团； 各R2独立地选自氢、卤素、羟基、烷氧基、硝酸基、亚硝酸基、硫酸基和Cl-ClO有机基 团； X 表示 C = 0、C = N-OR3、C = N-NR3R4、CHOR3或 CHNHR 3; 各R3和R4独立地表示氢或有机基团；以及 R8表不有机基团。
12. 下式的化合物： 其中：
各R1独立地选自氢、卤素、羟基、烷氧基、硝酸基、亚硝酸基、硫酸基和Cl-ClO有机基 团； 各R2独立地选自氢、卤素、羟基、烷氧基、硝酸基、亚硝酸基、硫酸基和Cl-ClO有机基 团； X 表示 C = 0、C = N-OR3、C = N-NR3R4、CHOR3或 CHNHR 3; 各R3和R4独立地表示氢或有机基团；以及 R8表不有机基团。
13. 权利要求11或12所述的化合物，其中R8表示生物分子。
14. 权利要求13所述的化合物，其中其中所述生物分子选自肽、蛋白、糖蛋白、核酸、月旨 质、糖类、寡糖、多糖及其组合。
15. 下式的化合物： 其中：
各R1独立地选自氢、卤素、羟基、烷氧基、硝酸基、亚硝酸基、硫酸基和Cl-ClO有机基 团； 各R2独立地选自氢、卤素、羟基、烷氧基、硝酸基、亚硝酸基、硫酸基和Cl-ClO有机基 团； X 表示 C = 0、C = N-OR3、C = N-NR3R4、CHOR3或 CHNHR 3; 各R3、R4和R 1(1独立地表示氢或有机基团，条件是至少一个R 1(1表示有机基团。
16. 下式的化合物：
其中：各R1独立地选自氢、卤素、羟基、烷氧基、硝酸基、亚硝酸基、硫酸基和Cl-ClO有 机基团； 各R2独立地选自氢、卤素、羟基、烷氧基、硝酸基、亚硝酸基、硫酸基和Cl-ClO有机基 团； X 表示 C = 0、C = N-OR3、C = N-NR3R4、CHOR3或 CHNHR 3; 各R3、R4和R 1(1独立地表示氢或有机基团，条件是至少一个R 1(1表示有机基团。
17. 权利要求15或16的化合物，其中所述至少一个R 1(1表示生物分子。
18. 权利要求17的化合物，其中所述生物分子选自肽、蛋白、糖蛋白、核酸、脂质、糖类、 寡糖、多糖及其组合。
19. 炔烃，其包含： 包含至少两个末端的可裂解连接基片段； 连接于所述可裂解连接基片段的第一末端的炔烃片段；以及 连接于可裂解的连接基片段的第二末端的生物素化片段。
20. 权利要求19所述的炔烃，其中所述炔烃片段包括有张力的环状炔烃片段。
21. 权利要求19或20所述的炔烃，其进一步包括至少一种重质同位素。
22. 权利要求19-21中任一项所述的炔烃，其进一步包含至少一种可检测标记。
23. 权利要求22所述的炔烃，其中所述可检测的标记包括荧光标记。
24. 杂环化合物，其通过权利要求19-23中任一项所述的至少一种炔烃与至少一种 1，3-偶极-官能化合物的反应而形成。
25. 制备杂环化合物的方法，所述方法包括： 将至少一种1，3-偶极-官能化合物与至少一种权利要求19-24中任一项所述的炔烃 结合；以及 允许所述至少一种1，3-偶极-官能化合物与所述至少一种炔烃在有效形成杂环化合 物的条件下反应。
26. 制备炔烃的方法，所述方法包括： 将下式的烯烃溴化： 获得下式的二溴化物：
将式XV的二溴化物脱去溴化氢，获得下式的炔烃：
其中： 各R1独立地选自氢、卤素、羟基、烷氧基、硝酸基、亚硝酸基、硫酸基和Cl-ClO有机基 团； 各R2独立地选自氢、卤素、羟基、烷氧基、硝酸基、亚硝酸基、硫酸基和Cl-ClO有机基 团； X 表示 C = 0、C = N-OR3、C = N-NR3R4、CHOR3或 CHNHR 3;以及 R3和R 4独立地表示氢或有机基团。
【专利摘要】1,3-偶极-官能化合物(例如叠氮官能化合物)可与某些炔烃在环化反应中反应，以形成杂环化合物。还公开了有用的炔烃(例如有张力的环状炔烃)和制备此类炔烃的方法。1,3-偶极-官能化合物与炔烃的反应可以用于各种应用，包括将生物分子固定于基材上。
【IPC分类】C07D311-90, C07C209-74, C07D495-04, C07C49-683, C07D249-16, C07C251-44, C07D261-20, C07C29-58, C07C35-37, C07C45-65, C07D271-12, C07D307-94, C07C211-42
【公开号】CN104529711
【申请号】CN201410717307
【发明人】布恩斯 G-J., 郭军, 宁兴海, 沃尔菲特 M.
【申请人】乔治亚大学研究基金公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2008年11月21日
【公告号】CN101925366A, CN101925366B, EP2222341A1, EP2222341B1, EP2907525A2, US8133515, US8940859, US20100297250, US20120040011, US20120172575, US20120322974, US20150126706, WO2009067663A1, WO2009067663A8