专利名称：肽β转角模拟化合物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种新的肽β转角模拟化合物及其制备方法。
相关文献本申请的优先权基础为1999年12月21日的美国临时专利申请60/172,823。
背景技术：
在肽中，β转角是转角中的一个亚组，是生物活性肽和蛋白质的共同特征；普遍认为，它是许多生物过程的分子识别位点。β转角可根据不同的几何形状分为特定的类型。
β转角被定义为一段4肽序列，其中有一个10元的分子内H键环，Cai到Cai+3的距离为4-7埃。 在文献中，β转角根据f2，y2，f3和y3可分为多种类型(见Gillespie等，“二肽模拟物的构象分析”，Biopoly，Vol.43，(1997)，pp.191-217；Venkatachalam，Biopolymers，Vol.6，(1968)，pp.1425-36)。
本发明化合物是β转角肽的模拟物。此类化合物可用作研究分子识别，包括酶抑制，细胞-细胞相互作用和细胞-基质相互作用的探针。本发明化合物这样构象拘束的物理结果是限制了分子可能的构象状态数量，从而可以更好地定义活性肽对应的生物活性构象。
有关β转角肽及其模拟化合物的信息另可参见例如Ball等的“β转角拓扑结构”，Tetrahedron，Vol.49，No.17(1993)，pp.3476-3478；Kahn的“肽二级结构的模拟物最新发展与未来挑战”，SYNLETT，(Nov.1993)，pp.821-826；Hanessian等，“设计合成构象拘束的氨基酸作为多能支架和肽模拟物”，Tetrahedron，Vol.53，No.38(1997)，pp.12789-12854。
发明概述本发明包括以下化合物及其光学异构体、非对映体或对映体，及它们的盐、水合物、酯、酰胺或二酰亚胺 其中(a)R1是H或烃基；R2选自H，烃基，芳基，杂环基，羧基及其酯和酰胺；或者，R1和R2连接成亚烃基或杂亚烃基；(b)R4选自芳基，杂芳基和α，β-不饱和共轭芳基或杂芳基；和(c)R5选自H，烃基，芳基和杂环基。
本发明还包括此类化合物的文库，以及制备本发明化合物及其文库的方法。
详细描述本文中，除非另作说明，“烃基”表示烃链，其为直链、支链或环状，饱和或不饱和(但非芳族)，取代或非取代。“烃基”可单用也可用作构词成分(例如烃氧基，烃酰基)。优选的直链烃基约含1-20个碳原子，以1-10个为佳，1-6个更好，1-4个还要好，最好是甲基或乙基。优选的环烃或支链烃基约含3-20个碳原子，以3-10个为佳，3-7个更好，3-5个还要好。优选的环烃含有一个烃环，但也可以含有2个，3个或更多个，形成稠环或螺环。优选含有1-3个不饱和双键或三键的不饱和烃基，以含双键为佳；更好的是含有一个双键的单不饱和烃。还要好的是饱和烃。本发明优选的饱和烃基是“烷基”。含有一个或多个双键(无三键)的不饱和烃基在本文中称为“烯基”。烃基上优选的取代基包括卤代，烃基，芳基，杂环基，羟基，烃氧基，芳氧基，硫代，烃硫基，芳硫基，氨基，烃基氨基，芳基氨基，酰胺，烃基酰胺，芳基酰胺，甲酰基，烃酰基，芳酰基，羧基及其烃酯和芳酯，和酰胺，硝基和氰基。此外，同样优选非取代烃基。
本文中，“杂原子”表示N，O或S原子。
本文中，“亚烃基”表示连接两个其他基团的烃基，“杂亚烃基”表示连接链中含有一个或多个杂原子的亚烃基。
本文中，除非另作说明，“芳基”表示取代或非取代的芳族杂烃环(或稠环)。“芳基”可单用也可用作构词成分(例如芳氧基，芳酰基)。优选芳基的芳族环约含6-14个碳原子，以6-10个为佳，碳原子总数则约为6-20个，以6-12个为佳。优选芳基是苯基或萘基，尤以苯基为最佳。芳基上优选的取代基包括卤代，烃基，芳基，杂环基，羟基，烃氧基，芳氧基，硫代，烃硫基，芳硫基，氨基，烃基氨基，芳基氨基，酰胺，烃基酰胺，芳基酰胺，甲酰基，烃酰基，芳酰基，羧基及其烃酯和芳酯和酰胺，硝基和氰基。此外，同样优选非取代芳基。
本文中，除非另作说明，“杂环”或“杂环基”都表示含有一个或多个杂原子的饱和、不饱和或芳族杂烃环(或稠环)。优选杂环的环内约含1-6个杂原子，以1-3个为佳。优选杂环中，成环碳原子加上杂原子的总数约为3-14个，以3-10个为佳，更好的是3-7个，3-6个或3-6个；碳原子加杂原子的总数约为3-20，以3-10个为佳，更好的是5个或6个。优选杂环含有一个环，也可以含有2个、3个或更多个，形成稠环或螺环。更好的杂环是含有一个环，环内碳原子加杂原子总数为5或6，环内杂原子数不超过3个，其中O和S不超过2个。还要好的是上述5元或6元环内1个或2个环原子是O或S，其余为C；或者，1-3个环原子为N，其余为C。以上优选的5元或6元杂环最好是饱和杂环，或是含有一个或两个双键的不饱和杂环，或是芳族杂环。以上优选的5或6元杂环最好是单环；或与另一个3-6元烃环构成的稠环，所述另一烃环为饱和烃环，含一个双键的不饱和烃环或芳族烃环(苯基)；或与另一个同类5元或6元杂环构成稠环。杂环可以非取代或取代。杂环上的优选取代基与烃基上的相同。
本文中，除非另作说明，“杂芳基”表示芳族杂环。
本发明化合物本发明化合物结构如下 在结构(2)中，R1是H或烃基。优选的R1是含1-12个碳原子的烃基，1-6个碳原子为佳，1或2个更好。优选的烃基R1非取代或取代；优选的取代基包括芳基，杂环基，氨基，烃基氨基，芳基氨基，羟基，烃氧基，芳氧基，硫代，烃硫基，芳硫基，羧基及其酯和酰胺；更好的是苯基，萘基和杂环基，该杂环基含有5或6元其中1-3个为杂原子的单环或8-10元其中1-4个为杂原子的稠合双环。更好的R1是H。
结构(2)中，R2选自H，烃基，芳基，杂环基，羧基及其酯和酰胺。烃基R2优选含约含1-8个碳原子的，1-4个为佳，1个2个的更好。优选的烃基R2可以非取代或取代；优选的取代基包括芳基，杂环基，氨基，烃基氨基，芳基氨基，羟基，烃氧基，芳氧基，硫代，烃硫基，芳硫基，卤代，硝基，氰基，羧基及其酯和酰胺；更好的是苯基，萘基和杂环基，该杂环基含有5或6元其中1-3个为杂原子的单环或8-10元其中1-4个为杂原子的稠合双环，羟基，C1-6烃氧基，苯氧基，硫代，C1-6烃硫基，苯硫基，羧基及其C1-6酯和酰胺。芳基R2优选苯基或萘基，尤以苯基为佳。优选的芳基R2可以非取代或取代；优选取代基包括烃基，芳基，杂环基，氨基，烃基氨基，芳基氨基，羟基，烃氧基，芳氧基，硫代，烃硫基，芳硫基，卤代，硝基，氰基，羧基及其酯和酰胺；尤其好的是C1-6烃基。杂环R2优选5或6元其中1-3个为杂原子的单环或8-10元其中1-4个为杂原子的稠合双环。更好的杂环R2是杂芳基。优选的杂环R2可以是取代或非取代的；优选取代基包括烃基，芳基，杂环基，氨基，烃基氨基，芳基氨基，羟基，烃氧基，芳氧基，硫代，烃硫基，芳硫基，卤代，硝基，氰基，羧基及其酯和酰胺；尤其好的是C1-6烃基，苯基，萘基和杂环基，该杂环基含有5或6元其中1-3个为杂原子的单环或8-10元其中1-4个为杂原子的稠合双环。
R2最好选自己知的α-氨基酸侧链，尤其是天然α-氨基酸侧链。
结构2中，R1和R2可以连接成亚烃基或杂亚烃基。亚烃基R1/R2以约含1-6个碳原子为佳，2-4个更好，3或4个还要好。杂亚烃基R1/R2以约含1-5个碳原子为佳，1-4个更好，2或3个还要好；并以约含1-3个杂原子为佳，1或2个更好，1个还要好。优选的亚烃基和杂亚烃基R1/R2可以是取代或非取代的；优选的碳原子上的取代基包括烃基，芳基，杂环基，氨基，烃基氨基，芳基氨基，羟基，烃氧基，芳氧基，硫代，烃硫基，芳硫基，羧基及其酯和酰胺；尤其好的是羟基，C1-6烃氧基，苯氧基，硫代，C1-6烃硫基，苯硫基，羧基及其C1-6酯和酰胺；优选的氮原子上的取代基是C1-6烃基(非取代或取代)。
结构2中，R4选自芳基，杂芳基和α，β-不饱和共轭芳基或杂芳基。优选的芳基R4是苯基或萘基，尤以苯基为佳。优选的芳基R4可以非取代或取代；优选的取代基包括烃基，芳基，烃氧基，芳氧基，烃硫基，芳硫基，卤代，硝基，氰基，羧基及其酯和酰胺；尤其好的是C1-6烃基，苯基，C1-6烃氧基和卤代。优选的杂芳基R4是5或6元其中1-3个为杂原子的单环或8-10元其中1-4个为杂原子的稠合双环。优选的杂芳基R4可以非取代或取代；优选的取代基包括烃基，芳基，烃氧基，芳氧基，烃硫基，芳硫基，卤代，硝基，氰基，羧基及其酯和酰胺；尤其好的是C1-6烃基，苯基，C1-6烃氧基和卤代。优选的共轭芳基和杂芳基R4包括苯乙烯基。优选的共轭芳基和杂芳基R4可以非取代或取代；优选的取代基包括烃基，芳基，烃氧基，芳氧基，烃硫基，芳硫基，卤代，硝基，氰基，羧基及其酯和酰胺；尤其好的是C1-6烃基，苯基，C1-6烃氧基和卤代。
结构2中，R5选自H，烃基，芳基和杂环基。烃基R5优选约含1-10个碳原子，以1-4个为佳，1或2个更好。优选烃基R5可以非取代或取代；优选取代基包括烃基，芳基，杂环基，氨基，烃基氨基，芳基氨基，羟基，烃氧基，芳氧基，硫代，烃硫基，芳硫基，甲酰基，烃基酰基，芳基酰基，卤代，硝基，氰基，羧基及其酯和酰胺；更好的是苯基，萘基和杂环基，该杂环基含有5或6元其中1-3个为杂原子的单环或8-10元其中1-4个为杂原子的稠合双环。芳基R5优选苯基或萘基，尤以苯基为佳。优选芳基R5可以非取代或取代；优选取代基包括烃基，芳基，杂环基，氨基，烃基氨基，芳基氨基，羟基，烃氧基，芳氧基，硫代，烃硫基，芳硫基，甲酰基，烃基酰基，芳基酰基，卤代，硝基，氰基，羧基及其酯和酰胺；更好的是C1-6烃基，苯基和杂环基，该杂环基含有5或6元其中1-3个为杂原子的单环或8-10元其中1-4个为杂原子的稠合双环。优选的杂环R5是5或6元其中1-3个为杂原子的单环或8-10元其中1-4个为杂原子的稠合双环，更好的是杂芳基。优选杂环基R5可以非取代或取代；优选的取代基包括烃基，芳基，杂环基，氨基，烃基氨基，芳基氨基，羟基，烃氧基，芳氧基，硫代，烃硫基，芳硫基，甲酰基，烃基酰基，芳基酰基，卤代，硝基，氰基，羧基及其酯和酰胺；更好的是C1-6烃基，苯基和杂环基，该杂环基含有5或6元其中1-3个为杂原子的单环或8-10元其中1-4个为杂原子的稠合双环。
本发明还包括结构2所示化合物的光学异构体，非对映体，和对映体。本发明还包括上述化合物的盐、水合物、酯、酰胺和二酰亚胺。
本文中，“盐”是在结构2化合物酸生基团(例如羧基)处形成的阳离子盐或在碱性基团(例如氨基)处形成的阴离子盐。许多此类盐是已知的。优选的阳离子盐包括碱金属盐，例如钠盐和钾盐；碱土金属盐，例如镁盐和钙盐；有机盐，例如铵盐。优选的阴离子盐包括卤化物，磺酸盐，羧酸盐，磷酸盐等。加成盐可以提供一个新的光学中心。
本发明化合物及其盐具有一个或多个手性中心。本发明涵盖结构2化合物的所有光学异构体及它们的盐，包括非对映体和对映体。
本发明还包括具有结构2的化合物的文库。此类文库可以是结构2化合物的混合物，或是不同结构2化合物的集合。
化合物的制备方法本发明的另一项内容是制备结构2化合物的方法，一般如方案1所示。
方案1 采用正交保护的结合于树脂上的哌嗪酸。去保护反应后通过Petasis反应将β氮原子官能化。然后通过形成酰胺键引入所需的R4和R5取代基。解除α氮原子上的封闭，进行Boc-N-保护的α氨基酸偶合反应，去保护并进行环化切割，由此引入R2和R1取代基，并得到双环产物2。
步骤a，羟甲基聚苯乙烯树脂与N保护的哌嗪酸(3)反应使得该酸与树脂结合。较好的是，先在DCM中溶胀树脂后，在Ph3P和DEAD作为Mitsunobu试剂存在下，在THF溶剂中进行该反应。滤出树脂产物，并用THF、DCM和MeOH之一或多种洗涤数次以纯化产物。
步骤b，去除结合于树脂上的哌嗪酸β氮原子上的保护基，得到产物4。较好的是，先在DCM中溶胀树脂，然后用TFA和DCM配制的溶液，较好的是40％TFA进行该反应。较好的是，对所得树脂产物进行如下纯化过滤，并用DCM和/或MeOH洗涤数次，然后中和，并重复过滤和洗涤步骤。
步骤c，哌嗪酯树脂4与R4-硼酸和二羟乙酸反应。较好的是，先在DCM中溶胀树脂，然后在DCM溶剂中进行该反应。滤出所得树脂产物，并用DCM和MeOH洗涤数次以纯化产物。为了提高产物得率，可重复该反应步骤和纯化步骤。
步骤d，步骤c的树脂产物与胺R5-NH2反应。加入胺之前，最好先在DMF中溶胀树脂，并与活化剂HOBt反应，然后与偶联剂DIC反应，并过滤和用DMF洗涤。与胺反应后，过滤树脂产物并用DMF洗涤。
步骤e，步骤d的树脂产物与去保护剂哌啶反应。较好的是，在约15-30％哌啶的DMF溶液中进行该反应。过滤所得树脂5，并用DMF洗涤数次。为了提高产物得率，可重复这一步骤。
步骤f，树脂产物5与N保护的α氨基酸反应。较好的是，在偶联剂PyBOP存在下进行该反应，并加入碱DiPEA。加氨基酸之前，最好先在DMF中溶胀树脂。过滤树脂产物并用DFM洗涤数次。较好的是重复该步骤。
步骤g，去除α氨基酸上的保护基。较好的是，用DCM配制的25％TFA溶液进行该反应。过滤所得树脂并用DCM和MeOH洗涤数次。
步骤h，将步骤g的树脂产物从树脂上切下，环化成产物2。较好的是，在iPrOH配制的约5-20％AcOH溶液中，将温度提高至30-80℃，进行该反应20-80小时。过滤经切割的树脂并用MeOH洗涤数次。将滤液和洗液汇集，浓缩，干燥，得到固体产物2。纯化该固体产物与氯仿共蒸发数次，然后真空干燥。
以下非限定型实施例将更具体地说明本发明的方法。
实施例1a)在无水氯仿(DCM)(6ml)中溶胀羟甲基聚苯乙烯树脂(1.0g，1.44mmol/g，Advanced Chemtech)。将三苯基膦(1.13g，4.32mmol)溶于该料浆，在氮气下冷却至0℃。缓慢搅拌该料浆，同时用30分钟加入四氢呋喃(THF)(30ml)配制的Nα-Fmoc-Nβ-Boc-2-羧基哌嗪3(1.95g，4.32mmol)溶液和偶氮二羧酸二乙酯(DEAD)(751ml，4.32mmol)。搅拌反应72小时，然后过滤树脂并用THF(3X)，DCM(3X)，MeOH(3X)洗涤，然后，多次、连续、交替用DCM和MeOH洗涤(标准方法)。
b)步骤a所得的哌嗪酸树脂酯(1.4g)在DCM中溶胀，过滤，并用DCM配制的40％三氟乙酸(TFA)溶液处理1小时。过滤树脂，并用DCM(3X)，MeOH(3X)洗涤，然后如(a)那样交替用DCM和MeOH洗涤。然后用DCM配制的10％二异丙基乙基胺(DiPEA)溶液中和树脂结合的胺和TFA盐，并按标准方法洗涤。
c)步骤b所得树脂酯4在DCM(10ml)中溶胀，并向其中加入二羟乙酸(265g，2.88mmol)和硼酸(2.88mmol)的MeOH(15ml)溶液。搅拌所成的浆料5小时，然后滤出树脂，用MeOH(3X)洗涤。用16小时重复以上过程，然后再次滤出树脂按标准方法洗涤。
d)步骤c所得树脂酯在DMF(5ML)中溶胀，向其中加入羟基苯并三唑(HOBt)(1.10g，7.2mmol)，再加入二异丙基碳二亚胺(DIC)(907g，7.2mmol)。搅拌反应3小时，然后用二甲基甲酰胺(DMF)洗涤树脂4次。再次在DMF(10ml)中溶胀树脂，向其中加入胺(7.2mmol)。搅拌反应15小时。滤出树脂，用DMF洗涤3次，然后按标准方法洗涤。
e)步骤d所得树脂酯与DMF配制的25％哌啶溶液反应20分钟。滤出树脂用DMF洗涤2次，重复过滤和洗涤步骤。滤出树脂产物并按标准方法洗涤。
f)步骤e的树脂产物5在DMF中溶胀。向其中加入boc-α氨基酸(Boc-AA)(7.2mmol)，六氟磷酸苯并三唑-1-基-氧-三-吡咯烷基鏻(PyBOP)(3.74g，7.2mmol)，然后加入DiPEA(1.11g，8.64mmol)。搅拌反应5小时，过滤，并用DMF(3X)按标准方法洗涤。
g)步骤f的树脂产物用25％TFA/DCM处理1小时。滤出树脂并洗涤。
h)用异丙醇配制的10％乙酸溶液(AcOH/iPrOH)吸收步骤g的树脂产物，并在50℃加热16小时。滤出树脂，用MeOH洗涤数次。合并滤液和洗液，浓缩后得到白色固体。该固体与氯仿共蒸发数次，然后真空干燥15小时。
权利要求
1.以下结构的化合物及其光学异构体、非对映体或对映体，以及它们的盐、水合物、酯、酰胺或二酰亚胺 其中(a)R1是H或烃基；R2选自H，烃基，芳基，杂环基，羧基及其酯和酰胺；或者，R1和R2连接成亚烃基或杂亚烃基；(b)R4选自芳基，杂芳基和α，β-不饱和共轭芳基或杂芳基；和(c)R5选自H，烃基，芳基和杂环基。
2.根据权利要求1所述的化合物，其中(a)R1是H或C1-12烃基；R2选自H，C1-8烃基，苯基，萘基，和杂环基，该杂环基含有5或6元其中1-3个为杂原子的单环或8-10元其中1-4个为杂原子的稠合双环；或者，R1和R2连接成C1-6亚烃基或含1-5个碳原子和1-3个杂原子的杂亚烃基；(b)R4选自苯基，萘基，苯乙烯基和杂环基，该杂环基含有5或6元其中1-3个为杂原子的单环或8-10元其中1-4个为杂原子的稠合双环；(c)R5选自H，C1-10烃基，苯基，萘基和杂芳基，该杂芳基含有5或6元其中1-3个为杂原子的单环或8-10元其中1-4个为杂原子的稠合双环。
3.根据权利要求2所述的化合物，其中(a)R1是H或非取代或取代C1-6烃基；R2选自H，非取代或取代C1-4烃基，非取代或取代苯基，非取代或取代的含有5或6元其中1-3个为杂原子的单环的杂芳基；或者，R1与R2相连，构成非取代或取代C1-4亚烃基或含1-2个杂原子的C1-4杂亚烃基；(b)R4选自非取代或取代苯基，非取代或取代苯乙烯基，非取代或取代的含有5或6元其中1-3个为杂原子的单环的杂芳基；(c)R5选自H，非取代或取代C1-4烃基，非取代或取代苯基，非取代或取代的含有5或6元其中1-3个为杂原子的单环的杂环基。
4.根据权利要求3所述的化合物，其中(a)烃基R1上的取代基是苯基或含有5或6元其中1-3个为杂原子的单环的杂环基；(b)烃基R2上的取代基选自苯基，含有5或6元其中1-3个为杂原子的单环的杂环基，羟基，C1-6烃氧基，苯氧基，硫代，C1-6烃硫基，苯硫基，羧基及其C1-6酯和酰胺；(c)芳基R2上的取代基是C1-6烃基；(d)杂环基R2上的取代基选自C1-6烃基，苯基和含有5或6元其中1-3个为杂原子的单环的杂环基；(e)亚烃基和杂亚烃基R1/R2上的取代基选自C1-6烃基，羟基，C1-6烃氧基，苯氧基，硫代，C1-6烃硫基，苯硫基，羧基及其C1-6酯和酰胺；(f)苯基、杂芳基和苯乙烯基R4上的取代基选自C1-6烃基，苯基，C1-6烃氧基，卤代；(g)烃基R5上的取代基是苯基或含有5或6元其中1-3个为杂原子的单环的杂环基；(h)芳基和杂环基R5上的取代基选自C1-6烃基，苯基，含有5或6元其中1-3个为杂原子的单环的杂环基。
5.根据权利要求3所述的化合物，其中，R1是H或烃基，R1和R2相连，R4是芳基、杂芳基或α，β-非取代共轭芳基或杂芳基。
6.一种制备具有以下结构的化合物的方法 其中，采用哌嗪酸酯或树脂-酯作为反应物。
7.根据权利要求8所述的方法，其中，通过硼酸Mannich型(Petasis)反应将哌嗪酸酯的β氮原子官能化，具体包括以下步骤(a)羟甲基聚苯乙烯树脂与N-保护哌嗪酸反应，使得所述酸与树脂结合，形成步骤(a)的产物；(b)去除步骤(a)产物中β氮原子上的保护基，得到步骤(b)的产物；(c)步骤(b)产物与R4-硼酸和二羟乙酸反应，生成步骤(c)的产物；(d)步骤(c)产物与R5-NH2反应，生成步骤(d)的产物；(e)步骤(d)产物去保护，得到步骤(e)的产物；(f)步骤(e)产物与N-保护α-氨基酸反应，生成步骤(f)的产物；(g)去除步骤(f)产物中α-氨基酸上的保护基，得到步骤(g)的产物；(h)将步骤(g)产物从树脂上切下，环化成终产物化合物。
8.根据权利要求9所述的方法，其中(a)步骤(c)包括将步骤(b)产物在DCM中溶胀，并在MeOH溶剂中进行反应；(b)步骤(d)包括将步骤(c)产物在DMF中溶胀，并与活化剂HOBt和偶联剂DIC反应；(c)步骤(f)包括将步骤(e)的产物在DMF中溶胀，并与偶联剂PyBOP，碱DiPEA，然后与氨基酸反应；(d)步骤(h)使用的是iPrOH配制的5-20％AcOH溶液。
9.一种化合物文库，由权利要求1，3，4，8或9所述的化合物构成。
10.一种化合物文库，由权利要求9所述的方法制成。
全文摘要
本发明涉及具有结构(I)的化合物及其光学异构体、非对映体或对映体，以及它们的盐、水合物、酯、酰胺或二酰亚胺，其中(a)R1是H或烃基；R2选自H，烃基，芳基，杂环基，羧基及其酯和酰胺；或者，R1和R2连接成亚烃基或杂亚烃基；(b)R4选自芳基，杂芳基和α，β－不饱和共轭芳基或杂芳基；和(c)R5选自H，烃基，芳基和杂环基。本发明还包括上述化合物的文库，以及制备本发明化合物和化合物文库的方法。
文档编号C07K1/04GK1413214SQ00817604
公开日2003年4月23日 申请日期2000年12月20日 优先权日1999年12月21日
发明者A·高勒拜斯基, S·R·克洛夫斯汀 申请人:宝洁公司