Производные альдегида полиэтиленгликоля - RU2288212C2

Описание

Изобретение относится к альдегидам полиэтиленгликоля, к способам получения и применения таких производных, таким, как пэгилирование полипептидов и других биомолекул.

Полиэтиленгликоль (ПЭГ) представляет собой прямой или разветвленный нейтральный полиэфир с различной молекулярной массой формулы НО-(СН₂-СН₂-O)n-Н, где n означает количество повторяющихся в ПЭГ этиленоксидных звеньев.

ПЭГ и производные ПЭГ применяются для модификации разнообразных биомолекул. При связывании с такими молекулами ПЭГ повышает их растворимость и молекулярную массу и не придает им нежелательные свойства. Преимущество конъюгатов ПЭГ с биомолекулами заключается в том, что они характеризуются повышенным удерживанием и замедленным метаболизмом в организме.

Для такого применения получено множество производных ПЭГ. Такие производные ПЭГ описаны, например, в патентах US 5252714, US 5672662, US 5959265, US 5990237 и US 6340742.

Для получения производных ПЭГ используются два общих подхода: (1) модификация концевой гидроксильной группы и/или (2) взаимодействие ПЭГ в контролируемых условиях с бифункциональными соединениями таким образом, что одна функциональная группа взаимодействует с полимером ПЭГ, а вторая сохраняет активность (остается свободной). В большинстве случаев получение требумого производного ПЭГ проводят в несколько стадий. Требуемые производные ПЭГ часто образуются с низким выходом и для их выделения необходимо использовать сложные методы очистки. Кроме того, производные ПЭГ могут неспецифически связывать исследуемые биомолекулы, т.е. с одной биомолекулой может связываться нескольких молекул полимера и/или ПЭГ может связаться с активным центром. Многократное связывание усложняет очистку ПЭГ-производных. Многократное связывание и/или связывание ПЭГ с активным центром может также привести к снижению активности биомолекулы.

Следовательно, необходимо получить производные ПЭГ, обладающие улучшенными свойствами и пригодные для конъюгирования с множеством других молекул, включая полипептиды и другие биомолекулы, содержащие α-аминогруппу. Существует необходимость в получении производных ПЭГ, которые можно получать с высоким выходом и чистотой и которые можно вводить в реакции конъюгирования с целью получения биомолекул, обладающих ценными свойствами.

Ниже более подробно описаны эти и другие объекты настоящего изобретения.

Соединения по изобретению представляют собой альдегиды полиэтиленгликоля общей формулы (I)

где R₁ означает блокирующую группу, Х означает О или NH, Y выбирают из группы, включающей

где Z означает боковую цепь аминокислоты, m равно 1-17, n равно 10-10000, а р равно 1-3.

Настоящее изобретение относится также к соединению формулы (II):

где R₁, m, n и р имеют значения, указанные выше.

Другим предпочтительным вариантом настоящего изобретения является бифункциональный альдегид полиэтиленгликоля формулы (VIII):

где m, n и р имеют значения, указанные выше.

Настоящее изобретение относится также к промежуточным соединениям формулы (IX):

где R₁, X, Y, Z, m, n и р имеют значения, указанные выше.

Кроме того, настоящее изобретение относится к промежуточным соединениям формулы (X):

где R₁ m, n и р имеют значения, указанные выше.

Изобретение также относится к промежуточным соединениям формулы (XI):

где каждый m, n и р имеют одинаковые или разные значения, указанные выше.

Кроме того, настоящее изобретение относится к способу получения альдегида полиэтиленгликоля, включающему гидролиз соединения формулы (IX):

с образованием альдегида полиэтиленгликоля формулы (I):

где R₁, X, Y, Z, m, n и р имеют значения, указанные выше.

Если настоящее изобретение относится к "методу получения", то это означает, что оно относится и к "способу получения".

Настоящее изобретение также относится к способу получения альдегида полиэтиленгликоля, включающему гидролиз соединения формулы (X):

с образованием альдегида полиэтиленгликоля формулы (II):

где R₁, m, n и р имеют значения, указанные выше.

Настоящее изобретение также относится к способу получения альдегида полиэтиленгликоля, включающему гидролиз соединения формулы (XVII):

с образованием альдегида полиэтиленгликоля формулы (VIII)

где m, n и р имеют значения, указанные выше.

Настоящее изобретение относится к множеству соединений и промежуточных продуктов, а также к способам, которые можно использовать для получения ПЭГилирования полипептидов и других биомолекул. Настоящее изобретение относится к новой структуре альдегидов полиэтиленгликоля.

Соединения по изобретению представляют собой альдегидные производные полиэтиленгликоля общей формулы (I):

где R₁ означает блокирующую группу, Х означает О или NH, Y выбирают из группы, включающей

где Z означает боковую цепь аминокислоты, m равно 1-17, n равно 10-10000, а р равно 1-3.

Термин «блокирующая группа», используемый в описании заявки, означает любую пригодную химическую группу, которая предпочтительно обычно является нереакционноспособной или может вступать в реакцию с другими соединениями. Концевая альдегидная группа в указанной формуле легко образует ковалентную связь с другими группами, например с α-аминогруппой полипептида. Группу R₁ используют с целью обеспечить или блокировать бифункциональные свойства полимера, например ковалентное связывание с другой молекулой активного соединения.

Если блокирующая группа в общем случае не взаимодействует с другими группами, то R₁ является инертным остатком. Если R₁ относительно инертна, то полученный альдегид полиэтиленгликоля является монофункциональным и, следовательно, образует ковалентную связь только с одной молекулой активного соединения. Пригодные нереакционноспособные группы R₁ включают водород, гидроксил, (низш.)алкил, (низш.)алкокси, (низш.)циклоалкил, (низш.)алкенил, (низш.)циклоалкенил, арил и гетероарил.

Термин «(низш.)алкил», используемый в тексте заявки, означает замещенную или незамещенную алкильную группу с прямой или разветвленной цепью, содержащую от 1 до 7, предпочтительно от 1 до 4 атомов углерода, такую как метил, этил, н-пропил, изопропил, н-бутил, втор-бутил, трет-бутил, н-пентил, н-гексил, н-гептил и т.п.

Термин «(низш.)алкокси», используемый в тексте заявки, означает (низш.)алкильную группу, указанную выше, которая присоединена через атом кислорода; примеры (низш.)алкоксигрупп включают метокси, этокси, н-пропокси, изопропокси, н-бутокси, втор-бутокси, трет-бутокси, н-пентокси и т.п.

Термин "(низш.)циклоалкил" означает замещенную или незамещенную циклоалкильную группу, содержащую от 3 до 7, предпочтительно от 4 до 6 атомов углерода, т.е. циклопропил, циклобутил, циклопентил, циклогексил или циклогептил.

Термин «(низш.)алкенил», используемый в тексте заявки, означает замещенную или незамещенную алкенильную группу с прямой или разветвленной цепью, содержащую от 2 до 7, предпочтительно от 2 до 5 атомов углерода, например этенил, бутенил, пентенил, гексенил и т.п.

Термин "(низш.)циклоалкенил" означает замещенную или незамещенную циклоалкенильную группу, содержащую от 4 до 7 атомов углерода, например циклобутенил, циклопентенил, циклогексенил и т.п.

Термин «арил» означает фенильную или нафтильную группу, незамещенную или необязательно моно- или полизамещенную группу, выбранной из ряда галоген, (низш.)алкил, (низш.)алкокси, трифторметил, гидроксил, карбоксил, сложный эфир карбоновой кислоты, нитро, амино или фенил, прежде всего галоген, (низш.)алкил, (низш.)алкокси, трифторметил, гидроксил, нитро, амино и фенил.

Термин «гетероарил» означает 5- или 6-членную гетероароматическую группу, содержащую 1 или более гетероатомов, выбранных из N, S и О.

Предпочтительная обычно нереакционноспособная блокирующая группа R₁ включает метокси, гидроксил или бензилокси. Более предпочтительной блокирующей группой R₁ является метоксигруппа. Если R₁ означает метокси, то альдегиды и родственные соединения иногда обозначаются как "мПЭГ" соединения, где "м" означает метокси.

Если блокирующая группа R₁ способна взаимодействовать с другими соединениями, то R₁ представляет собой функциональную группу, способную взаимодействовать с другой функциональной группой, такой как аминогруппа и/или сульфгидрильная группа пептида и/или белка. В этом случае R₁ может означать функциональную группу, которая способна легко взаимодействовать с электрофильными или нуклеофильными группами других молекул, в отличие от таких групп, которые способны вступать в реакцию в присутствии сильного катализатора или в неприемлемых жестких условиях. Если R₁ является относительно реакционноспособной группой, то альдегид полиэтиленгликоля представляет собой бифункциональное соединение и, следовательно, может ковалентно связываться с двумя молекулами.

Примеры в основном пригодных реакционноспособных блокирующих групп R₁ включают галоген, эпоксид, имид малеиновой кислоты, орто-пиридилдисульфид, тозилат, изоцианат, гидразингидрат, цианургалогенид, N-сукцинимидилокси, сульфо-N-сукцинимидилокси, 1-бензотриазолилокси, 1-имидазолилокси, пара-нитрофенилокси и

.

Термин "галоген" означает фтор, хлор, бром или иод.

Предпочтительной реакционноспособной блокирующей группой R₁ является группа

. При использовании указанной группы R₁ получают альдегид полиэтиленгликоля, содержащий альдегидные группы на двух концевых участках цепи. Следовательно, такой полимер способен связывать другие соединения на двух концевых фрагментах цепи. Однако очевидно, что такие бифункциональные соединения недостаточно симметричны и значения m, n и/или р в двух фрагментах молекулы могут быть одинаковыми или различными. Однако предпочтительны симметричные соединения, где значения m, n и р в двух фрагментах молекулы идентичны.

В соединениях по настоящему изобретению Х означает О или NH, предпочтительно Х означает О. Кроме того, Y выбирают из группы, включающей

где Z означает боковую цепь аминокислоты.

В настоящем изобретении m равно от 1 до 17. В предпочтительном варианте m равно 1-14. Более предпочтительно m равно 1-7, и еще более предпочтительно m равно 1-4, наиболее предпочтительно m равно 1.

Если Y означает группу общей формулы

то группа Y связана с аминокислотой пептидной связью. Соответственно, в наиболее простом случае, когда в качестве аминокислоты используется глицин, группа имеет формулу

При использовании аланина Z означает СН₃, при использовании серина Z означает СН₂ОН.

Очевидно, что при использовании других аминокислот (см. схему ниже) и при использовании нескольких аминокислот, образуются более сложные структуры. Предпочтительно используют одну аминокислоту.

В настоящем изобретении n составляет от 10 до 10000. В предпочтительном варианте настоящего изобретения n составляет от 20 до 5000, предпочтительно n равно 50-2500, еще более предпочтительно 75-1000, более предпочтительно n равно 100-750.

В настоящем изобретении р равно 1-3, предпочтительно р равно 3.

В предпочтительных вариантах изобретения р равно 3, R₁ означает метокси, m равно 1, а n равно 100-750; или р равно 2, R₁ означает метокси, m равно 1, а n равно 100-750; или р равно 1, R₁ означает метокси, m равно 1, а n равно 100-750.

Настоящее изобретение включает, без ограничения перечисленным, соединения формулы (I), которые означают соединения формул (II-VI):

(A)

(Б)

(В)

(Г)

(Д)

Предпочтительно блокирующая группа R₁ является относительно нереакционноспособной, и предпочтительно означает метокси, гидроксил и бензилокси.

Предпочтительные соединения по настоящему изобретению включены в группу А, указанную выше. Соответственно, настоящее изобретение включает соединение формулы (II)

где R₁, m, n и р имеют значения, указанные выше.

В предпочтительном варианте изобретения R₁ означает метокси, m равно 1, а n равно от 100 до 750. Более предпочтительно р равно 3, R₁ означает метокси, m равно 1, а n равно от 100 до 750.

Другим предпочтительным вариантом настоящего изобретения является бифункциональный альдегид полиэтиленгликоля формулы (VIII)

где m, n и р имеют значения, указанные выше.

В предпочтительном варианте R₁ означает метокси, m равно 1, а n равно от 100 до 750. Более предпочтительно р равно 3, R₁ означает метокси, m равно 1, а n равно от 100 до 750.

Настоящее изобретение также относится к множеству промежуточных соединений, из которых можно получить альдегиды полиэтиленгликоля по изобретению, описанные выше. Указанные промежуточные соединения включают соединения формулы (IX):

где R₁ X, Y, Z, m, n и р имеют значения, указанные выше.

В предпочтительном варианте р равно 3, R₁ означает метокси, m равно 1, а n равно от 100 до 750; или р равно 2, R₁ означает метокси, m равно 1, а n равно от 100 до 750; или р равно 1, R₁означает метокси, m равно 1, а n равно от 100 до 750.

Кроме того, настоящее изобретение относится к промежуточным соединениям формулы (X):

где R₁, m, n и р имеют значения, указанные выше.

В предпочтительном варианте р равно 3, R₁ означает метокси, m равно 1, а n равно от 100 до 750; или р равно 2, R₁ означает метокси, m равно 1, а n равно от 100 до 750; или р равно 1, R₁ означает метокси, m равно 1, а n равно от 100 до 750.

Кроме того, в изобретении предлагаются промежуточные соединения формулы (XI):

где каждый m, n и р являются идентичными или различными и имеют значения,

указанные выше.

В предпочтительном варианте р равно 3, R₁ означает метокси, m равно 1, а n равно от 100 до 750; или р равно 2, R₁ означает метокси, m равно 1, а n равно от 100 до 750; или р равно 1, R₁ означает метокси, m равно 1, а n равно от 100 до 750.

Соединения по настоящему изобретению можно получать любым пригодным способом с использованием известных реагентов и методов. Однако в настоящем изобретении предлагается специальный способ получения альдегида полиэтиленгликоля, включающий гидролиз соединения формулы (IX):

с образованием альдегида полиэтиленгликоля (I)

где R₁, X, Y, Z, m, n и р имеют значения, указанные выше. Предпочтительно гидролиз проводят при катализе кислотой. Пригодные каталитические кислоты включают трифторуксусную кислоту, соляную кислоту, фосфорную кислоту, серную кислоту и азотную кислоту, предпочтительной кислотой является трифторуксусная кислота.

В предпочтительных вариантах р равно 3, R₁ означает метокси, m равно 1, а n равно от 100 до 750; или р равно 2, R₁ означает метокси, m равно 1, а n равно от 100 до 750; или р равно 1, R₁ означает метокси, m равно 1, а n равно от 100 до 750.

Соединения альдегида полиэтиленгликоля формулы (II) можно также получить любым пригодным способом. Например, альдегиды полиэтиленгликоля формулы (II) можно получить следующими способами: во-первых, полиэтиленгликоль высушивают, во-вторых, полиэтиленгликоль вводят в реакцию с галоген-производным уксусной кислоты. После гидролиза полученной реакционной смеси получают ПЭГ-карбоновую кислоту. В другом варианте ПЭГ-карбоновую кислоту можно также получить прямым окислением ПЭГ после стадии высушивания. Затем ПЭГ-карбоновую кислоту обрабатывают аминопроизводным диэтилацеталя с образованием ПЭГ-ацетальамина, который вводят в реакцию с галогенированной карбоновой кислотой с образованием альдегида полиэтиленгликоля указанной формулы. Альдегид полиэтиленгликоля выделяют и очищают.

Альдегид полиэтиленгликоля выделяют и очищают любым пригодным способом. Например, альдегид полиэтиленгликоля можно экстрагировать дихлорметаном. Органический слой сушат над сульфатом натрия, фильтруют, концентрируют и осаждают продукт добавлением этилового эфира. Продукт, ПЭГ-альдегид, отделяют фильтрованием и высушивают в вакууме.

Таким образом, в настоящем изобретении предлагается способ получения альдегида полиэтиленгликоля, включающий гидролиз соединения формулы (X):

с образованием альдегида полиэтиленгликоля формулы (II):

где R₁, m, n и р имеют значения, указанные выше.

Соединение формулы (X) можно получить при взаимодействии соединения формулы (XII):

Другим методом получения ПЭГ-кислоты или ПЭГ-карбоновой кислоты является прямое окисление. В этом случае можно использовать окислители, такие как CrO₃ или K₂Cr₂O₇ /H₂SO₄, HNO₃ в присутствии ванадата аммония, или реагент Джона (CrO₃ и H₂SO₄).

Соединение формулы (XII) можно получить гидролизом соединения формулы (XIV):

где R₃ означает разветвленный или неразветвленный С₁-С₄алкил.

Соединение формулы (XIV) можно получить при взаимодействии соединения формулы (XV):

с соединением формулы (XVI):

где R₂ означает галоген. Предпочтительно R₂ означает бром или хлор. Пригодные соединения формулы (XVI) включают трет-бутиловый эфир бромуксусной кислоты, метиловый эфир бромуксусной кислоты, этиловый эфир бромуксусной кислоты, трет-бутиловый эфир хлоруксусной кислоты, метиловый эфир хлоруксусной кислоты и этиловый эфир хлоруксусной кислоты. Другие реагенты, которые можно использовать на этой стадии, т.е. на стадии замещения в формуле (XVI), включают, например, трет-бутиловый эфир бромуксусной кислоты, метиловый эфир бромуксусной кислоты, этиловый эфир бромуксусной кислоты, трет-бутиловый эфир хлоруксусной кислоты, метиловый эфир хлоруксусной кислоты или этиловый эфир хлоруксусной кислоты в присутствии трет-бутоксида калия, гидрида щелочного металла, такого как гидрид натрия или нафталид калия. Предпочтительно соединение формулы (XVI) означает трет-бутиловый эфир бромуксусной кислоты.

В предпочтительном варианте р равно 3, R₁ означает метокси, m равно 1, а n равно от 100 до 750; или р равно 2, R₁ означает метокси, m равно 1, а n равно от 100 до 750; или р равно 1, R₁ означает метокси, m равно 1, а n равно от 100 до 750.

Соединения формул (III)-(VI) (или соединения Б-Д, соответственно) можно также получить любыми пригодными способами. Например, соединения формул (III)-(VI) (или соединений Б-Д) можно получить по следующим схемам.

Как указано выше в случае альдегидов полиэтиленгликоля, бифункциональные альдегиды полиэтиленгликоля можно получить любыми пригодными способами. В настоящем изобретении предлагается метод получения альдегида полиэтиленгликоля, включающий гидролиз соединения формулы (XVII):

с образованием альдегида полиэтиленгликоля формулы (VIII)

где m, n и р имеют значения, указанные выше.

Соединение формулы (VI) можно получить при взаимодействии соединения формулы (XVIII):

с соединением формулы (XIX):

Соединение формулы (XVIII) можно получить гидролизом соединения формулы (XX):

где R₃ означает разветвленный или неразветвленный С₁-С₄алкил.

Соединение формулы (XX) можно получить при взаимодействии соединения формулы (XXI):

с соединением формулы (XVI):

где R₂ означает галоген.

Композиции альдегида полиэтиленгликоля по настоящему изобрению, указанные выше, можно использовать для получения множества молекул, включая биомолекулы, с использованием любых пригодных методов.

ПЭГ-альдегиды соединений по настоящему изобретению представляют собой специфичные реагенты для пэгилирования пептидов и других биомолекул по N-концевым аминокислотным остаткам. ПЭГ-альдегиды соединений по настоящему изобретению образуют конъюгат с N-концевой α -аминогруппой биомолекулы или белка с образованием стабильной связи в виде вторичного амина между ПЭГ и биомолекулой или белком.

Биомолекулы, пэгилированные ПЭГ-альдегидами по настоящему изобретению, имеют воспроизводимый состав в отношении числа и точек присоединения ПЭГ, что позволяет существенно упростить процесс выделения. Такое специфичное пэгилирование позволяет получить конъюгат, в котором участок присоединения ПЭГ удален от центра связывания биомолекулы или пептида с клеточными рецепторами, и, следовательно, пэгилированные биомолекулы, белки или пептиды полностью или почти полностью сохраняют биологическую активность. ПЭГ-альдегиды по настоящему изобретению могут взаимодействовать с любыми биомолекулами, содержащими α-аминогруппу.

В зависимости от выбранного альдегида полиэтиленгликоль может ковалентно связываться с биомолекулой одной концевой группой (монофункциональный альдегид полиэтиленгликоля) или двумя концевыми группами (бифункциональный альдегид полиэтиленгликоля).

Как указано выше, альдегиды полиэтиленгликоля по настоящему изобретению можно использовать для пэгилирования по N-концевым аминогруппам. При этом в пэгилированных полипептидах образуется специфичная N-концевая связь, что исключает образование поперечных связей или образование нескольких производных одного и того же полипептида. Для получения такой специфичной ковалентной связи можно использовать любые пригодные реакции. В общем случае реакцию проводят в слабокислотной среде, позволяющей активировать концевую α-аминокислоту пэгилируемого пептида. Обычно рН реакционной смеси составляет приблизительно от 5,5 до приблизительно 7,4, предпочтительно приблизительно 6,5.

Следовательно, в изобретении предлагается способ присоединения полиэтиленгликоля к полипептиду, включающий:

взаимодействие по меньшей мере одного полипептида формулы (XXII)

с альдегидом полиэтиленгликоля формулы (I):

где R₁ X, Y, Z, m, n и р имеют значения, указанные выше, с образованием соединения формулы (XXIII)

где молекула альдегида полиэтиленгликоля связывается с N-концевой аминогруппой полипептида.

В предпочтительных вариантах р равно 3, R₁ означает метокси, m равно 1, а n равно от 100 до 750; или р равно 2, R₁ означает метокси, m равно 1, а n равно от 100 до 750; или р равно 1, R₁ означает метокси, m равно 1, а n равно от 100 до 750.

Соединения формулы (XXII) могут означать любой полипептид, включая интерферон-альфа, интерферон-бета, консенсус-интерферон, эритропоэтин (ЕРО), гранулоцит- колонийстимулирующий фактор (GCSF), гранулоцит/макрофаг-колонийстимулирующий фактор (GM-CSF), интерлейкины (включая IL-2, IL-10 и IL-12) и колонийстимулирующий фактор.

Соединения формулы (XXII) могут также представлять собой иммуноглобулины, такие как IgG, IgE, IgM, IgA, IgD, и их подгруппы и фрагменты. Термин "антитело" или "фрагменты антитела" означает поликлональные или моноклональные антитела, целый иммуноглобулин или антитело или любой функциональный фрагмент молекулы иммуноглобулина, который связывается с антигеном-мишенью. Примеры таких фрагментов антител включают Fv (вариабельный фрагмент), одноцепочечный Fv, комплементарные участки (CDR), VL (вариабельная область легкой цепи), VH (вариабельная область тяжелой цепи). Fab (участок связывания антигена), F(ab)2', и любая их комбинация или любая другая функциональная группа иммуноглобулина, способная связываться с антигеном-мишенью.

Как указано выше, пэгилированное соединение можно получить любым требуемым способом. Условия реакции, например величину рН, выбирают таким образом, чтобы обеспечить создание благоприятных условий для специфичного связывания ПЭГ с α-аминогруппами.

В общем случае полипептиды можно пэгилировать соединениями полиэтиленгликоля по изобретению при смешивании соединения формулы (XXII) и реагента на основе ПЭГ в молярном соотношении от 1:1 до 1:100. Затем реакционную смесь выдерживают в боратном, фосфатном или трис-содержащем буферном растворе при рН от 5,5 до 9,0 и при комнатной температуре или при 4°С в течение приблизительно 5-24 ч. При этом молярное соотношение реагента на основе ПЭГ и пептида/белка составляет от 1:1 до 100:1, концентрация пептида/белка составляет обычно от 1 до 10 мг/мл, а концентрация буферного раствора обычно составляет от 10 до 500 мМ.

Пэгилированное соединение выделяют любым известным способом. Например, полученную реакционную смесь разбавляют уравновешивающим буферным раствором (20 мМ трис, рН 7,5), а затем смесь наносят на колонку с Q-сефарозой. После нанесения смеси на QA колонку ее промывают уравновешивающим буферным раствором, продукт элюируют 75 М NaCl, 200 мМ NaCl, 1 М NaCl и колонку регенерируют промыванием 1 М АсОН, содержащей 1 М NaCl, а затем 0,5 М NaOH. N-Монопэгилированный продукт можно отделить от других побочных продуктов методом обращенно-фазовой ЖХВР. Затем каждый выделенный продукт характеризуют методом MALDI-TOF (матричная лазерная десорбционная ионизация на времяпролетном масс-спектрометре).

В предпочтительном варианте способа пэгилирования по изобретению полипептид формулы (XXII)

вводят в реакцию с альдегидом полиэтиленгликоля формулы (II)

где R₁, m, n и р имеют значения, указанные выше,

с образованием соединения формулы (XXIV):

где молекула альдегида полиэтиленгликоля связывается с N-концевой аминогруппой полипептида.

В предпочтительных вариантах р равно 3, R₁ означает метокси, m равно 1, а n равно от 100 до 750; или р равно 2, R₁ означает метокси, m равно 1, а n равно от 100 до 750; или р равно 1, R₁ означает метокси, m равно 1, а n равно от 100 до 750.

Дополнительная информация по применению соединений по настоящему изобретению содержится в одновременно зарегистрированных заявках US "Pegylated T20 Polypeptide" №60/398195, зарегистрированной 24 июля 2002 г., "Pegylated T 1249 Polypeptide," №60/398190, зарегистрированной 24 июля 2002 г., и №60/439213, зарегистрированной 10 января 2003 г., включенных в описание в полном объеме в качестве ссылки.

Кроме того, предлагается способ присоединения молекулы полиэтиленгликоля к полипептиду, включающий взаимодействие полипептида формулы (XXII)

с молекулой альдегида полиэтиленгликоля формулы (VIII):

где каждый m, n и р являются одинаковыми или различными и имеют значения, указанные выше,

с образованием соединения формулы (XXV):

где молекула альдегида полиэтиленгликоля связывается с N-концевой аминогруппой полипептида.

В предпочтительных вариантах р равно 3, m равно 1, а n равно от 100 до 750; или р равно 2, m равно 1, а n равно от 100 до 750; или р равно 1, m равно 1, а n равно от 100 до 750.

Пэгилированные полипептиды используют любым требуемым способом. Однако предпочтительно их используют для получения фармацевтических композиций в смеси с фармацевтически приемлемым эксципиентом. Такие фармацевтические композиции могут выпускаться в форме стандартной дозы. Такие композиции могут иметь форму инъекционных растворов или суспензий, чрескожных систем доставки или любую другую требуемую форму.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами, не ограничивающими его объем.

Пример 1

Получение соединений ПЭГ-альдегида

5 г ПЭГ (с молекулярной массой от 1000 до 60000 Да) в 50-100 мл толуола сушили азеотропной перегонкой при кипячении с обратным холодильником в течение 1-3 ч, а затем удаляли 20-30 мл толуола. Полученный раствор охлаждали до комнатой температуры, а затем к раствору ПЭГ добавляли трет-бутоксид калия (молярный избыток от 1 до 10) в 20-50 мл абсолютного трет-бутанола и 20-50 мл толуола. Затем полученную смесь перемешивали в атмосфере аргона при комнатной температуре в течение 2 ч.

К реакционной смеси с использованием шприца добавляли трет-бутиловый эфир бромуксусной кислоты (молярный избыток от 1 до 10) и смесь перемешивали в атмосфере аргона при комнатной температуре в течение ночи. В зависимости от требуемого значения "m" в формуле (XVI) трет-бутиловый эфир бромуксусной кислоты можно заменить на другую галогенированную кислоту, например, на пропионовую кислоту, масляную кислоту и т.п.

Затем реакционную смесь концентрировали упариванием на роторном испарителе и продукт осаждали добавлением диэтилового эфира. Осадок, трет-бутиловый эфир ПЭГ-карбоновой кислоты, отделяли фильтрованием и высушивали в вакууме.

Затем трет-бутиловый эфир ПЭГ-карбоновой кислоты (4 г) растворяли в 50-100 мл 1 н. раствора гидроксида натрия и раствор перемешивали при комнатной температуре в течение ночи. К смеси добавляли 1-6 н. соляную кислоту до рН 2,5-3,0 и экстрагировали дихлорметаном. Органический слой сушили над сульфатом натрия, фильтровали, концентрировали и продукт осаждали добавлением диэтилового эфира. Продукт, ПЭГ-карбоновую кислоту, отделяли фильтрованием и высушивали в вакууме.

Затем ПЭГ-карбоновую кислоту (3 г) растворяли в безводном дихлорметане (20-30 мл) и добавляли диэтилацеталь 4-аминобутиральдегида (молярный избыток 1-5), 1-гидроксибензотриазол (молярный избыток 1-5) и дициклогексилкарбодиимид (молярный избыток 1-5). В зависимости от требуемого значения "р" в формуле (XIII) диэтилацеталь 4-аминобутиральдегида можно заменить на диэтилацетали других аминоальдегидов, например на диэтилацеталь 3-аминопропиональдегида или диэтилацеталь 2-аминоацетальальдегида.

Полученную смесь перемешивали в атмосфере аргона при комнатной температуре в течение ночи. Реакционную смесь фильтровали, концентрировали и продукт осаждали добавлением 2-пропанола/диэтилового эфира (1:1). Продукт, ПЭГ-ацеталь, высушивали в вакууме в течение ночи.

Затем продукт, ПЭГ-ацеталь, растворяли в 10-200 мл 1-90% CF₃СООН и раствор перемешивали при комнатной температуре в течение ночи. К раствору добавляли 1 н. раствор NaOH до рН 6,0, добавляли хлорид натрия (10 мас.%), а затем добавляли 1 н. раствор NaOH до рН 7,0 и смесь экстрагировали дихлорметаном. Органический слой сушили над сульфатом натрия, фильтровали, концентрировали и продукт осаждали добавлением диэтилового эфира. Продукт, ПЭГ-альдегид, отделяли фильтрованием и высушивали в вакууме.

Пример 2

Получение мПЭГ_10K-бутанальдегида

Ниже приводится общая схема получения мПЭГ_10K -бутанальдегида по изобретению.

Схема получения мПЭГ_10K-бутанальдегида

Схема реакции получения мПЭГ_10K-бутанальдегида

КарбоксиметилПЭГ (мПЭГ) с молекулярной массой 10000 Да (30,0 г, 3 ммоля) в 300 мл толуола сушили азеотропной перегонкой при кипячении с обратным холодильником в течение 2 ч, а затем удаляли 100 мл толуола. Полученный раствор охлаждали до комнатой температуры, а затем к раствору ПЭГ (1) добавляли трет-бутоксид калия (0,68 г, 6 ммолей) в 20 мл абсолютного трет-бутанола и 20 мл толуола и полученную смесь перемешивали в атмосфере аргона при комнатной температуре в течение 2 ч.

К реакционной смеси с использованием шприца добавляли трет-бутиловый эфир бромуксусной кислоты (1,00 мл, 6,75 ммоля) и смесь перемешивали в атмосфере аргона при комнатной температуре в течение ночи. Затем реакционную смесь концентрировали на роторном испарителе и продукт осаждали добавлением диэтилового эфира. Осажденный продукт отделяли фильтрованием и высушивали в вакууме (выход 28 г).

¹Н-ЯМР (ДМСО-d₆): 1,40 (t, 9H, -СН₃), 3,21 (s, -ОСН₃), 3,50 (s, -O-CH₂CH₂-O-), 3,96 (s, 2H, -O-CH₂-COO-).

Затем трет-бутилкарбоксиметиловый эфир мПЭГ_10K (20 г) растворяли в 200 мл 1 н. раствора гидроксида натрия и раствор перемешивали при комнатной температуре в течение ночи (2). К смеси добавляли 6 н. соляную кислоту до рН 2,5 и экстрагировали дихлорметаном (порциями 50 мл, 40 мл и 30 мл). Органический слой сушили над сульфатом натрия, фильтровали, концентрировали и продукт осаждали добавлением диэтилового эфира. Продукт, мПЭГ_10K-карбоксиметиловую кислоту, отделяли фильтрованием, и высушивали в вакууме (выход 18 г).

¹Н-ЯМР (ДМСО-d₆): 3,21 (s, -ОСН₃), 3,5 (s, -О-CH₂СН₂-О-), 3,99 (s, 2H, -О-СН₂-СООН).

мПЭГ_10k-карбоксиметиловую кислоту (3 г, 0,3 ммоля) растворяли в безводном дихлорметане (20 мл), а затем добавляли диэтилацеталь 4-аминобутиральдегида (50 мг, 0,3 ммоля), 1-гидроксибензотриазол (40 мг, 0,3 ммоля) и дициклогексилкарбодиимид (80 мг, 0,39 ммоля) (3) и реакционную смесь перемешивали в атмосфере аргона при комнатной температуре в течение ночи. Затем реакционную смесь фильтровали, концентрировали и продукт осаждали добавлением 2-пропанола/диэтилового эфира (1:1). Продукт, мПЭГ_10k-бутанацеталь, высушивали в вакууме в течение ночи (выход 2,7 г)

¹Н-ЯМР (ДМСО-d₆): 1, 07-1,12 (t, 6H, (-O-СН₂-СН₃)₂), 1,46 (m, 4H, -NHCH₂СН₂СН₂-СН-), 3,08-3,11 (q, 2H, -NHCH₂CH₂CH₂-CH-), 3,21 (s, -ОСН₃), 3,5 (s, -O-CH₂CH₂-O-), 3,85 (s, 2H, -O-CH₂-CO-NH-), 4,44 (t, 1Н, -NHCH₂CH₂CH₂-CH-), 7,67 (-NH-).

Наконец, мПЭГ_10k-бутанацеталь (5 г, 0,5 ммоля) растворяли в 50 мл 10% CF₃СООН и раствор перемешивали при комнатной температуре в течение ночи (4). Затем к смеси добавляли 1 н. раствор NaOH до рН 6,0, хлорид натрия (10 мас.%), 1 н. раствор NaOH до рН 7,0 и смесь экстрагировали дихлорметаном. Органический слой сушили над сульфатом натрия, фильтровали, концентрировали и продукт осаждали добавлением диэтилового эфира. Продукт, мПЭГ_10k-бутанальдегид (5), отделяли фильтрованием и высушивали в вакууме (выход 4,1 г, 82%).

¹Н-ЯМР (ДМСО-d₆): 3,21 (s, -ОСН₃), 3,5 (s, -O-CH₂CH₂-O), 3,85 (s, 2H, -O-CH₂-CO-NH-), 7,67 (-NH-), 9,66 (-CHO-).

Пример 3

Получение мПЭГ_10k-ацетальальдегида

Исходное соединение, мПЭГ_10k-диэтилацеталь, получали по методике, описанной в примере 1. Исходное соединение (1 г, мол. масса 10000) растворяли в 10 мл 80% трифторуксусной кислоты (фирма Aldrich, >99%) и реакционную смесь перемешивали в атмосфере аргона при комнатной температуре в течение ночи. К реакционной смеси добавляли по каплям 1 н. раствор NaOH до рН 6,0, затем NaCl (10 мас.%) и 0,1 н. раствор NaOH до рН 6,95±0,05. Раствор экстрагировали хлористым метиленом, органический слой сушили над сульфатом натрия, фильтровали, концентрировали и продукт осаждали добавлением диэтилового эфира. Продукт, мПЭГ_10k-ацетальальдегид, отделяли фильтрованием и высушивали в вакууме. Выход 0,85 г (85%).

Пример 4

Получение мПЭГ_10k-пропиональдегида

Исходное соединение, мПЭГ_10k с-пропионацеталь, получали по методике, описанной в примере 1. Исходное соединение (2 г, мол. масса 10000) растворяли в 20 мл 80% трифторуксусной кислоты (фирма Aldrich, >99%) и реакционную смесь перемешивали в атмосфере аргона при комнатной температуре в течение ночи. К реакционной смеси добавляли по каплям 1 н. раствор NaOH до рН 6,0, затем NaCl (10 мас.%) и 1 н. раствор NaOH до рН 6,95±0,05. Раствор экстрагировали хлористым метиленом, органический слой сушили над сульфатом натрия, фильтровали, концентрировали и продукт осаждали добавлением диэтилового эфира. Продукт, мПЭГ_10k -пропиональдегид, отделяли фильтрованием и высушивали в вакууме. Выход 1,8 г (90%).

Пример 5

Получение мПЭГ_20k-дибутанальдегида

Исходное соединение, диэтилацеталь ПЭГ_20k-дибутиральдегида, получали по методике, описанной в примере 1. Исходное соединение (3,1 г, мол. масса 20000) растворяли в 20 мл 80% трифторуксусной кислоты (фирма Aldrich, >99%) и реакционную смесь перемешивали в атмосфере аргона при комнатной температуре в течение ночи. К реакционной смеси добавляли по каплям 1 н. раствор NaOH до рН 6,0, затем NaCl (10 мас.%) и 0,1 н. раствор NaOH до рН 6,95±0,05. Раствор экстрагировали хлористым метиленом, органический слой сушили над сульфатом натрия, фильтровали, концентрировали и продукт осаждали добавлением диэтилового эфира. Продукт, мПЭГ_20k-дибутанальдегид, отделяли фильтрованием и высушивали в вакууме. Выход 2,5 г (81%).

Пример 6

Получение мПЭГ_20k-бутанальдегида

Исходное соединение, диэтилацеталь мПЭГ_20k-бутиральдегида, получали по методике, описанной в примере 1. Исходное соединение (3,0 г, мол. масса 20000) растворяли в 30 мл 80% трифторуксусной кислоты (фирма Aldrich, >99%) и реакционную смесь перемешивали в атмосфере аргона при комнатной температуре в течение ночи. К реакционной смеси добавляли по каплям 1 н. раствор NaOH до рН 6,0, затем NaCl (10 мас.%) и 1 н. раствор NaOH до рН 6,95±0,05. Раствор экстрагировали хлористым метиленом, органический слой сушили над сульфатом натрия, фильтровали, концентрировали и продукт осаждали добавлением диэтилового эфира. Продукт, мПЭГ_20k-бутанальдегид, отделяли фильтрованием и высушивали в вакууме. Выход 2,5 г (83,3%).

Пример 7

Получение мПЭГ_20k-бутанальдегида

Исходное соединение, диэтилацеталь мПЭГ_20k-бутиральдегида, получали по методике, описанной в примере 1. Исходное соединение (14,7 г, мол. масса 20000) растворяли в 200 мл 10% трифторуксусной кислоты (фирма Aldrich, >99%) и реакционную смесь перемешивали в атмосфере аргона при комнатной температуре в течение ночи. К реакционной смеси добавляли по каплям 1 н. раствор NaOH до рН 6,0, затем NaCl (10 мас.%) и 0,1 н. раствор NaOH до рН 6,95±0,05. Раствор экстрагировали хлористым метиленом, органический слой сушили над сульфатом натрия, фильтровали, концентрировали и продукт осаждали добавлением диэтилового эфира. Продукт, мПЭГ_20k -бутанальдегид, отделяли фильтрованием и высушивали в вакууме. Выход 13,1 г (89%).

Реферат

Изобретение относится к соединениям альдегида полиэтиленгликоля (ПЭГ-альдегиды), к способам получения указанных соединений альдегида полиэтиленгликоля, а также к промежуточным соединениям, которые используются при получении соединений ПЭГ-альдегидов. Способ получения ПЭГ-альдегидов включает гидролиз указанных промежуточных продуктов. Указанные альдегиды полиэтиленгликолей представляют собой специфические реагенты для пэгилирования пептидов и других биомолекул по N-концевым аминокислотным остаткам, т.е. ПЭГ-альдегиды образуют конъюгат с N-концевой α-аминогруппой биомолекулы или белка с образованием стабильной связи в виде вторичного амина между ПЭГ и биомолекулой или белком. При этом в пэгилированных полипептидах образуется специфичная N-концевая связь, что исключает образование поперечных связей или образование нескольких производных одного и того же полипептида. В зависимости от выбранного альдегида ПЭГ может ковалентно связываться с биомолекулой одной концевой группой (монофункциональный ПЭГ-альдегид) или двумя концевыми группами (бифункциональный ПЭГ-альдегид). Преимущество конъюгатов ПЭГ с биомолекулами заключается в том, что они характеризуются повышенным удерживанием и замедленным метаболизмом в организме. 9 н. и 8 з.п. ф-лы.

Формула