KR20140042802A - N-치환된 만노사민 유도체, 그의 제조 방법 및 그의 용도 - Google Patents

N-치환된 만노사민 유도체, 그의 제조 방법 및 그의 용도 Download PDF

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KR20140042802A
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글리콤 에이/에스
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Abstract

식 (Ⅰ)의 화합물이 제공되며, 상기에서 R1은 수소화분해에 의해 제거가능한 기이고, R2는 OH이거나, 또는 R2는 -NHR3이며, 상기 R3은 수소화분해에 의해 제거가능한 기이다. 상기 화합물은 헤인스-재배열에 의해 프럭토오스로부터 만들어질 수 있다. 이후, 상기 화합물은 자유 D-만노사민 또는 그의 염, D-만노사민 빌딩 블록 및 만노사민 함유 올리고- 또는 폴리사카라이드, N-아세틸-D-만노사민 및 그의 수화물 및 용매화물, 뉴라민산 유도체 및 바이러스 뉴라미니다아제 억제제를 만들기 위해 사용될 수 있다.

Description

N-치환된 만노사민 유도체, 그의 제조 방법 및 그의 용도{N-SUBSTITUTED MANNOSAMINE DERIVATIVES, PROCESS FOR THEIR PREPARATION AND THEIR USE}
본 발명은 신규한 만노사민 유도체의 제공, 합성 및 용도에 관한 것이다.
주로 N-아세틸화 형태로 있는 2-아미노-2-데옥시-D-만노오스(D-만노사민)(ManNAc)는 일부 세균의 캡슐 폴리사카라이드 및 리포폴사카라이드의 빌딩 블록(building block)으로 발견될 수 있다. 또한, N-아세틸-D-만노사민은 많은 주된 생물학적 역할을 갖는 구별되는(unique) 9 개 탄소의 케토알돈산(ketoaldonic acid)인 시알산의 생합성 전구체이다.
D-만노사민 또는 N-아세틸-D-만노사민은 화학적 또는 효소적 전환에 의해 얻어질 수 있다. N-아세틸-D-글루코사민은 염기(염기성 이온 교환 수지뿐만 아니라 유기 또는 무기 염기가 적합함) 또는 에피머라아제(epimerase) 효소를 이용하여 개시될 수 있는 2-에피머화(epimerization)를 통해 N-아세틸-D-만노사민으로 전환될 수 있다[1-3]. 상기 방법론에서, N-아세틸-D-글루코사민 및 N-아세틸-D-만노사민 사이의 평형이 형성되고, 이때 글루코(gluco) 화합물이 선호되며, 따라서 남아 있는 출발 물질, 시약 및/또는 효소 및 다른 원하지 않는 부산물로부터 상기 소량의 생성물을 단리하기 위해서는 정교한 및/또는 복잡한 분리 기술이 필요하다. 단리의 어려움, 보통의 화학적 수율 및 상대적으로 고가인 출발 화합물은 모두 상기 절차가 비용-효과적인 방식으로 대규모로 수행되지 못하게 한다. 전통적인 합성 방법에서, 저렴하고 용이하게 이용가능한 단순한 모노사카라이드는 D-아라비노오스(니트론에 대한 티아졸 삽입[4,5], D-아라보-테트라아세톡시-1-니트로-1-헥센에 대한 암모니아의 삽입[6]을 통한 D-아라비노오스 사슬의 입체선택적 아미노호몰로게이션(aminohomologation)), D-글루코오스(N-친핵체를 이용한 C-2에서의 좋은 탈리기의 친핵성 탈착(displacement)[7], 2-글루쿨로오스 옥심의 입체선택적 환원[8,9]) 또는 D-글루칼(이중결합에 대한 니트로실 클로라이드의 분자간 삽입[10], 이중결합의 아지도니트로화[11], 글루칼-3-카바메이트의 분자내 로듐(Ⅱ)-촉매된 산화적 사이클화[12,13], 글루칼 유래의 4-O-트리클로로아세트이미딜-헥스-2-에노피라노시드의 [3,3]시그마결합성 재배열(sigmatropic rearrangement)[14])과 같은 D-만노사민 뼈대(framework)로 전환될 수 있다. 상기 화학적 경로들은 항상 핵심적 전환 단계(들)에 의해 영향을 받을 수 있는 작용기를 차폐하기 위하여 고가의 보호기의 사용을 필요로 하며, 따라서 많은 기초적인 화학적 단계들로 이루어진다. 이러한 다단계 순서들은 유용성을 제한하고, 오랜 기술적 시간 및 다수의 시약의 사용(이는 사실 드문 것은 아니며, 독성이 있을 수 있고, 이용성이 낮으며, 및/또는 고가임)으로 인해 대규모 개발용으로는 매력적이지 않거나, 및/또는 길거나 번거로운 단리/분리 절차를 필요로 한다.
케토실 아민을 제공하는 케토오스와 아민의 반응 및 이후의 상기 케토실 아민의 2-아미노-2-데옥시-알도오스로의 재배열은 헤인스(Heyns)-재배열로 알려져 있다[15]. 이론적으로 2 개의 2-에피머가 형성될 수 있지만, 아마도 입체적 영향 때문에 상기 에피머들 중 하나의 형성이 선호된다. 1차 아민을 이용한 D-프럭토오스의 헤인스-재배열에 있어서, 대응하는 글루코 유도체의 전적인(exclusive) 형성이 관찰된다. 특히, D-프럭토오스와 벤질 아민의 반응에 의해 중간체로서 얻어지는 결정형 프럭토실 벤질 아민은 메탄올 내의 빙초산으로 처리시 2-벤질아미노-2-데옥시-D-글루코오스로 전적으로 재배열된다[16]. 다른 한편으로, 상기 N-벤질-2-벤질아미노-2-데옥시-D-글루코피라노실아민의 형성은 가열시[17] 또는 촉매량의 벤질 암모늄 클로라이드 또는 ZnCl2의 존재 하에[18,19] D-프럭토오스와 벤질 아민의 반응에서 보고되었다.
N-알킬- 또는 N-(치환된 알킬)-만노사민 글리코시드의 합성은 알카날(alkanal) 또는 치환된 알카날의 존재 하에 2-아지도-2-데옥시-만노오스 유도체의 탠덤(tandem) 환원-환원적 알킬화 반응으로 가능하다[20].
만노사민 유도체의 생물학적 중요성은 이들에 대한 용이하게 규모를 키울 수 있는 항상 새롭고, 짧고 단순한 합성 경로의 개발을 위한 장려책을 부여한다. 본 발명의 목적은 이러한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 측면은 하기 식 1의 N-치환된 D-만노사민 유도체 및 그의 염에 관한 것이다:
Figure pct00001
상기에서, R1은 수소화분해(hydrogenolysis)에 의해 제거가능한 기이고, R2는 OH이거나, 또는 R2는 -NHR3이며, 상기 R3은 수소화분해에 의해 제거가능한 기이다.
바람직하게는, 수소화분해에 의해 제거가능한 각각의 R1 및 R2 기는 하나 이상의 페닐, 알킬 또는 할로겐기로 선택적으로 치환된 벤질 또는 나프틸메틸기이고, 보다 바람직하게는 벤질기이다.
바람직하게는, 상기 화합물은 다음의 식 1A
Figure pct00002
상기에서, R1은 수소화분해에 의해 제거가능한 기, 바람직하게는 페닐, 알킬 또는 할로겐으로부터 선택되는 하나 이상의 기로 선택적으로 치환된 벤질 또는 나프틸메틸기이고, 보다 바람직하게는 벤질기이다;
또는 다음의 식 1B를 갖는다:
Figure pct00003
상기에서, R1 및 R3은 서로 독립적으로 수소화분해에 의해 제거가능한 기, 바람직하게는 페닐, 알킬 또는 할로겐으로부터 선택되는 하나 이상의 기로 선택적으로 치환된 벤질 또는 나프틸메틸기이고, 보다 바람직하게는 벤질기이다.
본 발명의 제2 및 제3 측면은 식 1의 N-치환된 D-만노사민 유도체의 합성 방법에 관한 것이다. 구체적으로:
본 발명의 제2 측면은 다음의 식 1A의 N-치환된 D-만노사민 유도체에 관한 것으로서,
Figure pct00004
상기에서, R1은 수소화분해에 의해 제거가능한 기이다;
a) D-프럭토오스를 R1-NH2, 바람직하게는 벤질 아민으로 처리하여 프럭토실 아민 유도체를 생성하는 단계; b) 이로부터 과량의 R1-NH2를 분리함으로써 조(crude) 생성물로서 상기 프럭토실 아민 유도체를 단리하는 단계; 및 c) 바람직하게는 메탄올 내에서 상기 조 프럭토실 아민 유도체를 산으로 처리하여 헤인스-재배열에 의해 식 1A의 화합물을 제조하는 단계를 포함하는 제1 공정에 의해 만들어진다.
바람직하게는, D-프럭토오스를 R1-NH2로 처리하여 프럭토실 아민 유도체를 생성하는 단계를 위해 허용되는 반응 시간은 최대 2일, 보다 바람직하게는 최대 24시간이다.
본 발명의 제3 측면은 다음의 식 1B의 비스-N-치환된 D-만노사민 유도체에 관한 것으로서,
Figure pct00005
상기에서, R1 및 R2는 서로 독립적으로 수소화분해에 의해 제거가능한 기이다;
D-프럭토오스를 R1-NH2, 바람직하게는 벤질 아민으로 처리하여 헤인스-재배열에 의해 식 1B의 화합물을 제조하는 단계를 포함하는 공정에 의해 만들어진다. 바람직하게는, D-프럭토오스는 헤인스-재배열을 위하여 R1-NH2 및 벤질 아민 염 촉매 모두로 처리된다.
바람직하게는, D-프럭토오스를 R1-NH2로 처리하여 프럭토실 아민 유도체를 생성하는 단계를 위해 허용되는 반응 시간은 최대 4일, 보다 바람직하게는 2일, 가장 바람직하게는 24시간이다.
또한, 본 발명의 제2 및 제3 측면에 따르면, 상기 식 1A 또는 1B의 화합물을 그의 염으로 전환시킴으로써 식 1의 화합물의 염을 형성하기 위한 공정이 제공된다.
아울러, 본 발명의 제2 측면에 따르면, a) 전술한 것과 같이 D-프럭토오스로부터 식 1B의 화합물을 만드는 단계; 및 b) 상기 식 1B의 화합물을 산으로 처리하여 -NHR3 기를 제거하는 단계를 포함하는 식 1A의 화합물의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제4 측면은 자유 D-만노사민 또는 그의 염을 합성하기 위한 식 1의 화합물의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 제5 측면은 D-만노사민 빌딩 블록 및 만노사민 함유 올리고- 또는 폴리사카라이드를 합성하기 위한 식 1의 화합물의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 제6 측면은 N-아세틸-D-만노사민(ManNAc), 그의 O-글리코시드 및 그의 수화물(hydrate) 및 용매화물(solvate)을 합성하기 위한 식 1의 화합물의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 제7 측면은 뉴라민산 유도체 및 그의 염 또는 뉴라민산 함유 올리고- 또는 폴리사카라이드를 합성하기 위한 식 1의 화합물의 용도에 관한 것이다. 바람직하게는, 상기 뉴라민산 유도체는 시알산 및 그의 염이다. 바람직하게는, 상기 뉴라민산 함유 올리고- 또는 폴리사카라이드는 시알릴화 모유(母乳) 올리고사카라이드이다.
본 발명의 제8 측면은 바이러스 뉴라미니다아제 억제제를 합성하기 위한 식 1의 화합물의 용도를 제공한다. 바람직하게는, 상기 바이러스 뉴라미니다아제 억제제는 자나미비어(zanamivir)이다.
본 발명의 제9 측면은 식 1의 화합물을 수소화분해하여 상기 R1 및/또는 R3 기(들)를 제거하는 단계를 포함하는 D-만노사민의 합성 방법에 관한 것이다. 바람직하게는, 상기 식 1의 화합물은 본 발명의 제2 측면의 방법에 의해 D-프럭토오스로부터 만들어진다.
본 발명의 제10 측면은 D-만노사민 유래의 신톤(synthon)의 합성 방법에 관한 것으로서, 상기 합성 방법은
ⅰ) 상기 제9 측면에 따라 D-만노사민을 합성하는 단계;
ⅱ) D-만노사민의 디아조 전달 반응을 수행하여 그 아미노기를 아지도기로 전환시키는 단계;
ⅲ) 3, 4 및 6 OH 기를 보호하는 단계; 및
ⅳ) 그 아노머성(anomeric) 위치를 활성화시켜 β-만노사미닐 신톤을 얻는 단계를 포함한다.
본 발명의 제11 측면은 D-만노사민 유래의 신톤의 합성 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은
ⅰ) 본 발명의 제9 측면의 D-만노사민을 합성하는 단계;
ⅱ) 상기 D-만노사민의 아미노기를 적합한 보호기로 차폐하는 단계;
ⅲ) 3, 4 및 6 OH 기를 보호하는 단계; 및
ⅳ) 상기 아노머성 위치를 활성화시켜 β-만노사미닐 신톤을 얻는 단계를 포함한다.
본 발명의 제12 측면은 D-만노사민 함유 올리고- 및 폴리사카라이드의 합성 방법에 관한 것으로서, 상기 합성 방법은 제10 및 제11 측면 중 임의의 한 방법 후에
ⅴ) β-만노사미닐 신톤을 원하는 당 모이어티(moiety)에 커플링시키는 추가적인 단계를 포함한다.
본 발명의 제13 측면은 ManNAc의 합성 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은
(ⅰ) 상기 제9 측면에 따라 D-만노사민을 합성하는 단계; 및
(ⅱ) 상기 D-만노사민의 아민기를 아세틸화시켜 ManNAc를 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제14 측면은 N-아세틸 뉴라민산의 합성 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은
(ⅰ) 상기 제13 측면에 따라 ManNAc를 합성하는 단계; 및
(ⅱ) ManNAc를 Neu5Ac 알돌라아제의 존재 하에 피루베이트와 반응시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 제15 측면은 시알로올리고사카라이드의 합성 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은
(ⅰ) 상기 제14 측면에 따라 N-아세틸 뉴라민산을 합성하는 단계;
(ⅱ) 상기 N-아세틸 뉴라민산으로부터 활성화된 시알로시드를 형성하는 단계; 및
(ⅲ) 상기 활성화된 시알로시드를 시알로올리고사카라이드로 전환시키는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 시알로올리고사카라이드는 시알릴화 모유 올리고사카라이드이다.
본 발명의 제16 측면은 바이러스 뉴라미니다아제 억제제의 합성 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은
(ⅰ) 상기 제14 측면에 따라 N-아세틸 뉴라민산을 합성하는 단계;
(ⅱ) 에스테르로서 카르복실기 및 비-글리코시드성(non-glycosidic) 히드록실기를 아실기로 보호하는 단계;
(ⅲ) 상기 글리코시드성 히드록실기를 아글리콘(aglycon)으로 전환시키고, 이것을 β-제거(elimination)하여 C2-C3 불포화시키는 단계;
(ⅳ) 배위(configuration)를 유지하면서 C4에 질소 기능성(nitrogen function)을 도입하는 단계;
(ⅴ) 상기 카르복실 및 히드록실기를 탈보호시키는 단계; 및
(ⅵ) 상기 질소 기능성을 아미노 또는 구아니디노기로 전환시키는 단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 바이러스 뉴라미니다아제 억제제는 자나미비어이다.
본 발명의 제17 측면은 N-아세틸 D-만노사민 또는 그의 유도체의 합성에서의 D-프럭토오스의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 제18 측면은 N-아세틸 뉴라민산 또는 그의 유도체의 합성에서의 D-프럭토오스의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 제19 측면은 실질적으로 전술한 것과 같은 N-치환된 D-만노사민 유도체의 합성 방법에 관한 것이다.
본 발명의 제20 측면은 실질적으로 전술한 것과 같은 뉴라민산 유도체의 합성 방법에 관한 것이다.
본 발명의 제21 측면은 실질적으로 전술한 것과 같은 바이러스 뉴라미니다아제 억제제의 합성 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, "수소화분해에 의해 제거가능한 기"란 용어는 중심(core) 탄수화물 구조에 부착된 결합이 촉매량의 팔라듐, 레이니(Raney) 니켈 또는 수소화분해에서의 사용이 알려져 있는 다른 적절한 금속 촉매의 존재 하에 수소의 첨가에 의해 잘려져서, 주로 -OH 또는 -NH2인 모(parent) 분자의 보호된 작용기를 재생(regeneration)하게 되는 기를 나타낸다. 이러한 보호기는 본 기술분야의 숙련자에게 잘 알려져 있으며, P.G.M. 워츠 및 T.W. 그린의 문헌에 상세히 논의되어 있다(P.G.M. Wuts and T.W. Greene: Protective Groups in Organic Synthesis, John Wiley & Sons (2007)). 적합한 보호기는 벤질, 디페닐메틸(벤즈히드릴), 1-나프틸메틸, 2-나프틸메틸 또는 트리페닐메틸(트리틸) 기를 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니며, 이들 각각은 선택적으로 알킬, 알콕시, 페닐, 아미노, 아실아미노, 알킬아미노, 디알킬아미노, 니트로, 카르복실, 알콕시카르보닐, 카르바모일, N-알킬카르바모일, N,N-디알킬카르바모일, 아지도, 할로겐알킬 또는 할로겐으로부터 선택되는 하나 이상의 기에 의해 치환될 수 있다. 바람직하게는, 이러한 치환은, 존재시, 방향족 고리(들) 상에 있다. 바람직하게는, 상기 기는 벤질기로 치환되거나 비치환된다.
상기에서 정의된 "수소화분해에 의해 제거가능한 기"에 의해 생성된 가능한 치환체 및/또는 일부 상기 치환체 자체와 관련하여, "알킬"이란 용어는 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, i-부틸, s-부틸, t-부틸 또는 n-헥실과 같이 1-6개 탄소 원자를 갖는 선형 또는 분지형 사슬의 포화된 탄화수소기를 의미한다; "아릴"이란 용어는 페닐 또는 나프틸과 같은 호모방향족기를 나타낸다; "아실"이란 용어는 R'-C(=O) 기를 나타내며, 상기 R'는 H, 포르밀, 아세틸, 프로피오닐, 부티릴, 피발로일 또는 벤조일과 같은 알킬(상기 참조) 또는 아릴(상기 참조)일 수 있고, 상기 알킬 또는 아릴 잔기는 비치환될 수 있거나, 알킬(아릴 잔기의 경우에만), 할로겐, 니트로, 아릴, 알콕시, 아미노, 알킬아미노, 디알킬아미노, 카르복실, 알콕시카르보닐, 카르바모일, N-알킬카르바모일, N,N-디알킬카르바모일, 아지도, 할로알킬 또는 히드록시알킬로부터 선택되는 하나 이상의 기로 치환되어 클로로아세틸, 트리클로로아세틸, 4-클로로벤조일, 4-니트로벤조일, 4-페닐벤조일, 4-벤즈아미도벤조일, 4-(페닐카르바모일)-벤조일, 글리콜릴 또는 아세토아세틸과 같은 아실기를 형성할 수 있다; "알킬옥시" 또는 "알콕시"란 용어는 메톡시, 에톡시 또는 t-부톡시와 같이 산소 원자를 통해 모 분자 모이어티에 부착된 알킬기(상기 참조)를 의미한다; "할로겐"은 플루오로, 클로로, 브로모 또는 아이오도를 의미한다; "아미노"는 -NH2 기를 나타낸다; "알킬아미노"는 메틸아미노 또는 에틸아미노와 같이 -NH 기를 통해 모 분자 모이어티에 부착된 알킬기(상기 참조)를 의미한다; "디알킬아미노"는 디메틸아미노 또는 디에틸아미노와 같이 질소 원자를 통해 모 분자 모이어티에 부착된 동일하거나 상이한 2 개의 알킬기(상기 참조)를 의미한다; "아실아미노"는 아세틸아미노(아세트아미도) 또는 벤조일아미노(벤즈아미도)와 같이 -NH 기를 통해 모 분자 모이어티에 부착된 아실기(상기 참조)를 나타낸다; "카르복실"은 -COOH 기를 나타낸다; "알킬옥시카르보닐"은 메톡시카르보닐 또는 t-부톡시카르보닐과 같이 -C(=O) 기를 통해 모 분자 모이어티에 부착된 알킬옥시기(상기 참조)를 의미한다; "카르바모일"은 H2N-C(=O) 기이다; "N-알킬카르바모일"은 N-메틸카르바모일과 같이 -HN-C(=O) 기를 통해 모 분자 모이어티에 부착된 알킬기(상기 참조)를 의미한다; "N,N-디알킬카르바모일"은 N,N-메틸카르바모일과 같이 >N-C(=O) 기를 통해 모 분자 모이어티에 부착된 동일하거나 상이한 2 개의 알킬기(상기 참조)를 의미한다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 하기 식 1의 N-치환된 D-만노사민 유도체 및 그의 염이 제공된다:
Figure pct00006
상기에서, R1은 수소화분해에 의해 제거가능한 기이고, R2는 OH(식 1A로 특정됨)이거나, 또는 R2는 -NHR3이며, R3은 수소화분해에 의해 제거가능한 기(식 1B로 특정됨)이다.
Figure pct00007
Figure pct00008
식 1의 N-치환된 D-만노사민 유도체 및 그의 염은 결정형 고체, 오일, 시럽, 침전된 비결정형 물질 또는 분무 건조된 생성물로 특정될 수 있다. 결정형이라면, 무수 또는 그 결정 구조 내로 하나 또는 몇 개의 물 분자를 포함시킴으로써 수화된 결정형 형태로 존재할 수 있다. 유사하게, 식 1의 N-치환된 D-만노사민 유도체 및 그의 염은 그 결정 구조 내로 유기 분자 및/또는 이온과 같은 리간드(ligand)를 포함하는 결정형 물질로 존재할 수 있다. 식 1의 N-치환된 D-만노사민 유도체 및 그의 염은 α- 및 β-아노머의 아노머성 혼합물 및/또는 α- 또는 β-아노머의 정제된 형태를 포함한다.
식 1의 N-치환된 D-만노사민 유도체는 용액 내에 및 고체 모두로, 고리형 헤미아세탈 형태, 특히 피라노오스(pyranose) 및 푸라노오스(furanose) 형태(모두 α- 및 β-아노머를 가짐)뿐만 아니라 열린 사슬 형태로 존재할 수 있음이 강조되어야 한다. 상기 형태들의 상대적인 비율은 용매(들), 농도, 온도 및/또는 고체화, 침전, 결정화 또는 다른 용매 제거 수단이 수행되는 조건(들)의 본성에 의존한다.
식 1의 화합물에서의 바람직한 R1 및 R3 기는 독립적으로 페닐, 알킬 또는 할로겐으로부터 선택되는 하나 이상의 기로 선택적으로 치환된 벤질 또는 나프틸메틸기이다. 보다 바람직하게는, R1은 벤질이고, 또한 바람직하게는 R1 및 R3은 식 1B의 화합물에서 동일하다. 상기 바람직한 보호기는 그 수소화분해의 부산물이 각각 전적으로 톨루엔, 메틸나프탈렌 또는 치환된 톨루엔 또는 메틸나프탈렌 유도체라는 점에서 이점이 있다. 이러한 부산물은 심지어 수 톤 규모에서도 증발 및/또는 추출 공정을 통해 수용성 사카라이드 생성물로부터 용이하게 제거될 수 있다.
본 발명의 제2 측면에 따르면, 하기 식 1A의 N-치환된 D-만노사민 유도체 및 그의 염의 제조 공정이 제공된다:
Figure pct00009
상기에서, R1은 수소화분해에 의해 제거가능한 기이다.
상기 공정은 a) D-프럭토오스를 R1-NH2로 처리하여 프럭토실 아민 유도체를 생성하는 단계; b) 이로부터 과량의 R1-NH2를 분리함으로써 조 생성물로서 상기 프럭토실 아민 유도체를 단리하는 단계; 및 c) 상기 조 프럭토실 아민 유도체를 산으로 처리하여 헤인스-재배열에 의해 식 1A의 N-치환된 D-만노사민 유도체를 얻는 단계를 포함한다. 단계 a)에서, 프럭토오스는 과량(바람직하게는 3-10 당량)의 식 R1-NH2의 1차 아민과 반응한다. 바람직하게는, 상기 1차 아민 시약은 선택적으로 치환된 벤질 아민 또는 선택적으로 치환된 나프틸메틸 아민이고, 특히 벤질 아민이다. 또한, 상기 1차 아민 시약은 (필요시) 용매로서 기능할 수 있거나, 알코올, 디옥산, THF, DMF 또는 다른 적합한 용매 내의 상기 아민 시약의 농축된 용액이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 프럭토오스는 약 0℃에서 용매로서 상기 아민 시약에 첨가된 후, 상기 혼합물은 실온까지 덥혀지거나 40℃까지 천천히 가열되도록 하여 상기 출발 물질을 소비한다. 상기 반응은 상기 출발 물질의 소비가 TLC에 의해 관찰될 때까지 계속되며, 전형적으로 24시간 내, 보통 18-20시간 내에 관찰된다. 참고문헌에 개시된 것과 같이 4일 동안 상기 반응을 진행하도록 할 필요성은 발견되지 않았다[16].
단계 b)에서, 과량의 1차 아민 시약은 재배열 반응 c)를 개시하기 위해 산을 첨가하기 전에 상기 조 프럭토실 아민 유도체로부터 제거된다. 중간체인 프럭토실 아민 유도체, 주로 펜탄, 헥산, 헵탄 또는 석유 에테르와 같은 이들의 혼합물과 같은 저급 탄화수소를 용해시키지 않는 비극성 용매가 상기 아민 시약을 추출하는데 적합하다. 상기 반응에서 형성된 프럭토실 아민 유도체는 극성 용매에 거의 용해되지 않기 때문에, 상기 아민 시약을 함유하는 유기 층은 용이하게 분리될 수 있다. 따라서, 단계 b)에서 임의의 과량의 아민 시약은 바람직하게는 석유 에테르를 사용함으로써 세척해 낼 수 있다. 바람직하게는, 상기 비극성 용매의 첨가 후 형성된 서스펜션(suspension)/에멀전(emulsion)은 -20 및 -25℃ 사이의 온도에서 동결되고, 상등액인 유기 상은 디캔트(decant)된다. 상등액인 유기층은 임의의 유의미한 양의 탄수화물-유사 화합물을 함유하지 않는 것으로 나타났다. 상기 세척 절차는 수 회 반복될 수 있다. 상기 프럭토실 아민 유도체는 침전 및/또는 결정화되지 않아야만 하고, 직접 단계 c)에서 사용되어야 한다. 즉, "상기 프럭토실 아민 유도체를 과량의 R1-NH2를 이로부터 분리함으로써 조 생성물로 단리하는 것"의 의미는 상기 과량의 아민 시약과 단계 a)에서 사용된 임의의 추가적인 용매가 제거되는 것 이외에 상기 프럭토실 아민 유도체의 정제가 수행되지는 않는다는 것이다. 특히, 상기 프럭토실 아민 유도체는 참고문헌 [16]에서와 같이 결정화되어서는 안된다. 참고문헌 [16]에 보고된 것과 대조적으로, 이제 단계 b)의 조 생성물을 이용할 때 단계 c)에서 만노-에피머(즉, N-치환된 D-만노사민 유도체)를 얻는 것이 가능한 것으로 밝혀지만, 결정화에 의해 단계 a)의 생성물을 정제한 참고문헌 [16]의 저자들은 상기 결정화된 프럭토실 아민 유도체를 산으로 처리함으로써 전적으로 글루코-에피머(즉, N-치환된 D-글루코사민 유도체)를 얻었다. 임의의 이론에 고착되지 않으면서, 상이한 반응 조건과, 참고문헌 [16]에서 중간체의 결정화의 결과로서 단계 c)의 헤인스-재배열 과정에서 존재하는 형성된 중간체 화합물들의 상이할 수 있음과, 본 발명에서 상기 중간체의 결정화 없이 아민을 제거하는 것이 상기 3 가지 환경에서 얻어진 생성물이 달라지게 한다고 여겨진다.
단계 c)에서, 상기 조 프럭토실 아민 유도체는 알코올, 디옥산, THF, DMF 또는 이들의 혼합물, 바람직하게는 알코올, 보다 바람직하게는 메탄올 내에 용해되며, 산이 첨가되어 상기 프럭토실 아민 유도체의 재배열을 촉진한다. 바람직하게는, 단계 c)에서, 상기 조 프럭토실 아민 유도체를 메탄올 내에서 취한 후 산을 첨가한다. 상기 산은 촉매량 내지 큰 과량의 임의의 양으로 사용될 수 있다. 상기 산은 HCl, HBr, 황산 또는 인산과 같은 무기 양성자성 산, 또는 포름산, 아세트산, 옥살산, 선택적으로 치환된 메탄설폰산 유도체, 선택적으로 치환된 벤젠설폰산 유도체, 폴리머 결합성 설폰산(즉, 이온 교환 수지)과 같은 유기 양성자성 산, 또는 AlCl3, ZnCl2, CuBr2 또는 BF3-에테레이트(etherate)와 같은 루이스 산일 수 있으며, 바람직하게는 빙초산이다. 상기 반응은 전형적으로 실온에서 일어나며, 8시간 이내, 바람직하게는 2-4시간 이내와 같은 수 시간 내에 완료된다. 2 가지 주요 생성물이 형성되며, 다수의 생성물은 N-치환된-글루코사민이고, 소수의 생성물은 N-치환된-만노사민이며, 그 비율은 약 6:4 내지 8:2이다. 상기 2 가지 생성물의 총 수율은 프럭토오스 기준으로 75-80%와 같이 높을 수 있다. 상기 생성물은 크로마토그래피와 같은 종래의 분리 기술에 의해 단리될 수 있다.
놀랍게도, 이제 단계 c)의 헤인즈-재배열 반응이 2-아미노-2-데옥시-D-글루코오스 유도체와 함께 상당한 양의 대응하는 2-아미노-2-데옥시-D-만노오스 유도체를 생성할 수 있음을 발견하였다. 따라서, 상기 방법은 만노오스 뼈대를 구성하는 새로운 방법을 제공한다.
전술한 바와 같이, 참고문헌 [16]에 따른 재배열 반응용으로 사용된 특정 고리 크기, 구조 및 아노머성 배위를 갖는 정제된 결정화 프럭토실 벤질 아민은 본 발명의 경우로부터 참고문헌 [16]에서의 헤인즈 재배열과 상이한 결과를 도출하는 것으로 여겨진다. 놀랍게도, 단계 b)에서의 본 발명의 워크-업(work-up) 절차는 상기 세척 절차에서 검출가능한 프럭토실 아민 유도체의 손실이 실질적으로 없도록 한다. 단계 b)의 결과로서 얻어지는 조 프럭토실 아민 유도체는 하나의 특이적 컨포머(conformer)가 아니라 평형 상태인 α- 및 β-피라노오스 또는 프럭토오스의 혼합물을 포함하며, 이들 중 일부가 상기 만노-화합물의 형성을 위해 선호되는 전구체일 것으로 제안된다고 여겨진다.
본 발명의 제3 측면에 따르면, 다음의 식 1B의 치환된 1,2-디아미노-1,2-디데옥시-D-만노사민 유도체 및 그의 염의 제조 방법을 제공한다:
Figure pct00010
상기에서, R1 및 R3은 각각 독립적으로 수소화분해에 의해 제거가능한 기이다.
상기 공정은 a) D-프럭토오스를 R1-NH2 및 그의 염으로 처리하는 단계, 및 b) 상기 반응 혼합물로부터 식 1B의 화합물을 분리하는 단계를 포함한다.
단계 a)에서, 프럭토오스는 하기 1차 아민의 염의 존재 하에 과량의(바람직하게는, 2-10 당량, 보다 바람직하게는 3-4 당량) 식 R1-NH2의 1차 아민과 반응한다. 바람직하게는, 상기 1차 아민 시약은 선택적으로 치환된 아민 또는 선택적으로 치환된 나프틸메틸 아민, 특히 벤질 아민이다. 또한, 상기 1차 아민 시약은 (필요시) 용매로서 작용할 수 있으며, 또는 알코올, 디옥산, THF, DMF 또는 다른 적합한 용매 내에 농축된 상기 아민 시약의 용액이 사용될 수 있다. R1-NH2의 염은 바람직하게는 할라이드, 수소 포스페이트, N-벤질-카르바메이트, 비카르보네이트 또는 카르보네이트 염, 또는 R1-NH2의 이산화탄소 부가물, 보다 바람직하게는 벤질 암모늄 클로라이드를 나타내며, 모 아민에 비례하여 0.2-1.0 당량, 바람직하게는 0.3-0.4 당량으로 사용된다. 바람직하게는, 프럭토오스는 아민 시약에 첨가되고, 상기 아민 시약은 용매로도 작용하며, 이후 약 20-30℃에서 상기 아민 시약의 염이 첨가된다. 다른 한편으로, 프럭토오스는 아민 시약 및 그의 염의 혼합물에 첨가된다. 상기 반응은 출발 물질의 소비가 TLC에 의해 모니터링될 때까지 계속되며, 이는 전형적으로 4일 이내, 보통은 48시간 이내, 바람직하게는 24시간 이내에 관찰된다. 참고문헌 [18]에 기재된 것과 같이 상기 반응을 1개월 동안 지속하도록 할 필요는 없는 것으로 나타났다. 상기 반응이 4일 이상 지속되면 만노-에피머의 수율이 상업적으로 허용가능한 레벨 이하로 떨어지고 최종 생성물의 단리가 보다 어려워진다는 것이 본 발명자들에 의해 발견되었다.
참고문헌 [17-19]에서 보고된 것과 대조적으로, 전술한 환경 하에 현저한 양의 만노-에피머(즉, N,N'-이치환된(disubstituted) 1,2-디아미노-1,2-디데옥시-D-만노사민 유도체)를 얻는 것이 가능한 것으로 나타났지만, 참고문헌 [17-19]의 저자들은 전적으로 글루코-에피머(즉, N,N'-이치환된 1,2-디아미노-1,2-디데옥시-D-글루코사민 유도체)를 얻었다. 단계 a)의 종료시, 2 가지 주요 생성물이 형성되며, 다수의 생성물은 N,N'-이치환된 1,2-디아미노-1,2-디데옥시-D-글루코사민 유도체이고, 소수의 성분은 N,N'-이치환된 1,2-디아미노-1,2-디데옥시-D-만노사민 유도체이며, 그 비율은 약 6:4 내지 7:3이다. 상기 2 가지 생성물의 총 수율은 프럭토오스 기준으로 75-100%만큼 높을 수 있다. 단계 b)에서, 상기 2 가지 이성질체는 침전, 결정화 또는 크로마토그래피에 의해 분리된다. 바람직하게는, 단계 b)에서 물 또는 수성 알콜 용액을 첨가하여 상기 반응 혼합물로부터 식 1B의 화합물을 침전 또는 결정화시키며, 상기 식 1B의 화합물의 글루코-이성질체는 모액 내에 남아 있다. 본 발명자들의 경험으로는, 소수의 에피머는 소수 및 다수의 에피머로부터 결정화 또는 침전되고, 용액 내에는 상기 다수의 에피머만 남기는 것은 예상 밖이다.
식 1B의 화합물은 산으로 처리하여 산 불안정성(labile)-NHR3 기를 제거하고 아노머성 OH를 재생함으로서 식 1A의 화합물로 용이하게 전환될 수 있다. 상기 반응에서, 반응 환경에 시약으로서 존재하는 물은 용매뿐만 아니라 공용매로 작용할 수 있다. 산성 환경 하에 안정하고 C1-C6 알코올, 아세톤, THF, 디옥산, 에틸 아세테이트, MeCN 등과 같이 전체적으로 또는 부분적으로 물과 섞일 수 있는 유기 양성자성 또는 비양성자성 용매가 물과 함께 혼합물 내에 사용될 수 있다. 사용되는 산은 일반적으로 아세트산, 트리플루오로아세트산, HCl, 포름산, 황산, 과염소산, 옥살산, p-톨루엔설폰산, 벤젠설폰산 및 양이온 교환 수지로 이루어진 군으로부터 선택되지만 이에 한정되지는 않는 무기 양성자성 산, 아세트산, 포름산, 클로로아세트산 및 옥살산을 포함하지만 이에 한정되지는 않는 유기산이며, 촉매량부터 많은 과량까지 존재할 수 있다. 상기 가수분해는 20℃의 근방의 온도에서 수행될 수 있으며, 종료될 때까지 온도, 농도 및 pH에 따라 약 2시간 내지 3일 동안 환류시킨다. 바람직하게는, 상기 가수분해는 알코올, 보다 바람직하게는 메탄올 또는 에탄올 내에서 농축 HCl 또는 희석 HCl-용액을 첨가함으로써 수행되며, pH는 3-4 근처로 유지된다. 이러한 조건 하에, 상기 가수분해는 전형적으로 실온에서 2-3시간 내에 완료된다.
식 1A 또는 1B의 N-치환된 D-만노사민 유도체 중 하나의 염을 제조하는 것이 바람직한 경우, 상기 유도체는 종래의 방식으로 무기 또는 유기산 또는 염을 이용함으로써 그 산 첨가 염으로 전환될 수 있다. 아세톤, 물, 디옥산, DMSO, THF, DMF, 알코올, MeCN 및 그의 혼합물과 같은 용매 및 HCl, H2SO4, HNO3 및 H3PO4와 같은 무기산이 농축된 형태 또는 물 또는 메탄올, 에탄올 또는 디옥산과 같은 다른 용매에 희석되어 사용될 수 있다. 또한, 포름산, 아세트산 및 옥살산과 같은 유기산이 사용될 수 있다. 산기 산과 그 염기성이 만노사민보다 약한 염기와의 염이 또한 사용될 수 있다. 생성물은 전형적으로 디에틸 에테르, 디이소프로필 에테르, 아세톤 또는 알코올과 같은 비극성 용매를 첨가하는 선택적인 침전에 의해, 또는 임의의 크로마토그래피 없이 높은 수율로 결정화함으로써 얻어진다.
본 발명의 제2 및 제3 측면의 헤인즈 반응에서 사용되는 물질이 저렴하고 도입되는 기술이 단순하고 짧은 것은, 현재 이용성이 낮은 당 빌딩 블록인 만노사민을 제조하기 위하여, 규모를 키울 수 있고 비용-효과적인 방법의 개발 가능성을 열어준다. 아울러, 부산물인 글루코사민은 또한 중요성이 큰 가치있는 당 유도체이다.
본 발명의 제4 측면은 자유 D-만노사민 및/또는 그의 염을 제조하기 위한 식 1의 치환된 D-만노사민 유도체 및 그의 염의 용도에 관한 것이다. 상기 방법은 식 1의 치환된 D-만노사민 유도체 및 그의 염의 이용에 기초하고 있으며, 이때 R1(및, 선택적으로는 R3)은 촉매적 수소화분해 반응에서 수소화분해에 의해 제거된다(반응식 1). 상기 반응은 전형적으로 양성자성 용매 또는 양성자성 용매들의 혼합물 내에서 일어난다. 상기 양성자성 용매는 물, 아세트산 또는 C1-C6 알코올일 수 있다. 또한, 하나 이상의 양성자성 용매와 상기 양성자성 용매(들)와 부분적으로 또는 완전히 섞일 수 있는 하나 이상의 적합한 비양성자성 유기 용매(예컨대, THF, 디옥산, 에틸 아세테이트 또는 아세톤)의 혼합물이 사용될 수 있다. 물, 하나 이상의 C1-C6 알코올, 또는 물과 하나 이상의 C1-C6 알코올의 혼합물이 상기 용매 시스템으로 사용되는 것이 바람직하다. 또한, 임의의 농도로 상기 탄수화물 유도체를 함유하는 용액 또는 사용된 용매(들) 내에 상기 탄수화물 유도체의 서스펜션이 적용가능하다. 상기 반응 혼합물은 팔라듐, 레이니 니켈 또는 임의의 다른 적절한 금속 촉매, 바람직하게는 차콜(charcoal) 상의 팔라듐 또는 팔라듐 블랙과 같은 촉매의 존재 하에 10-100℃, 바람직하게는 20-50℃ 사이 범위의 온도, 1-50 절대 바(bar absolute)(100 내지 5,000 kPa)의 수소 분위기에서 상기 반응이 완료될 때까지 교반된다. 또한, 전달 수소화가 수행될 수 있으며, 수소는 시클로헥센, 시클로헥사디엔, 포름산 또는 암모늄 포르메이트로부터 인 시투(in situ) 생성된다. 또한, 유기 또는 무기 염기 또는 산 및/또는 염기성 및/또는 산성 이온 교환 수지의 첨가가 상기 수소화분해의 운동역학을 개선하기 위해 사용될 수 있다. 할로겐 치환체가 상기 전구체의 치환된 벤질 모이어티 상에 존재할 때 및/또는 만노사민 염기가 형성되는 것이 바람직할 때 식 1A의 화합물로부터 출발할 때에는 염기성 물질을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 바람직한 유기 염기는 트리에틸아민, 디이소프로필 에틸아민, 암모니아, 암모늄 카바메이트 또는 디에틸아민을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 만노사민 염이 원하는 생성물인 경우에는 유기 또는 무기산이 공용매 또는 첨가제로서 바람직하게 사용된다. 바람직한 산은 포름산, 아세트산, 프로피온산, 클로로아세트산, 디클로로아세트산, 트리플루오로아세트산, HCl 및 HBr을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
식 1B의 화합물로부터 시작할 때, 가수분해 및 수소화분해가 동시에 일어나는 동안 산이 반드시 사용되어야 한다. 상기 개시한 조건들은 상기 용매(들)를 단순하고, 편리하며, 섬세하게 제거하도록 하여 정제된 만노사민 또는 그의 염을 생성한다.
Figure pct00011
그 자유 염기의 형태인 만노사민이 상기 환원 단계에서 형성되면, 그 산-첨가 염으로 전환될 수 있다. 상기 염 형성은 전형적으로 무기 또는 유기산 또는 염을 이용하여 용액 내에서 수행된다. 아세톤, 물, 디옥산, DMSO, THF, DMF, 알코올, MeCN 및 그의 혼합물을 포함하지만 이에 한정되지는 않는 용매가 이러한 변형을 위해 사용될 수 있다. 적합한 무기산은 농축된 형태 또는 물 또는 메탄올, 에탄올 또는 디옥산과 같은 다른 용매 내에 희석된 형태의 HCl, H2SO4, HNO3 및 H3PO4를 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 적합한 유기산은 포름산, 아세트산 및 옥살산을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 산과 그 염기성이 만노사민보다 약한 염기와의 염이 또한 사용될 수 있다. 상기 생성물은 전형적으로 디에틸 에테르, 디이소프로필 에테르, 아세톤 또는 알코올과 같은 비극성 용매를 첨가하는 선택적인 침전에 의해, 또는 높은 수율로 결정화함으로써 얻어진다. 크로마토그래피는 필요하지 않다.
바람직한 구현예에서, R1 및 R3이 페닐, 알킬 또는 할로겐으로부터 선택되는 하나 이상의 기로 선택적으로 치환된 벤질 또는 나프틸메틸기, 보다 바람직하게는 R1 및 R3이 벤질기인 식 1A 또는 1B의 화합물이 자유 D-만노사민 및/또는 그의 염의 합성을 위해 사용된다. 상기 바람직한 및 보다 바람직한 보호기는 수소화분해의 부산물이 전적으로 각각 톨루엔, 메틸나프탈렌, 또는 치환된 톨루엔 또는 메틸나프탈렌 유도체라는 이점을 갖는다. 이러한 부산물은 심지어 수 톤에서도 증발 및/또는 추출 공정을 통해 수용성 사카라이드 생성물로부터 용이하게 제거될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 제2 또는 제3 측면에 따라 얻어진 N-벤질/치환된 벤질-D-만노사민 및 -글루코사민의 혼합물, 또는 상기 제3 측면에 따라 얻어진 N,N'-이치환된 1,2-디아미노-1,2-디데옥시-D-만노사민 및 -글루코사민의 혼합물은 산, 바람직하게는 HCl의 존재 하에 촉매적 수소화분해를 거쳐 D-만노사민 히드로클로라이드 및 D-글루코사민 히드로클로라이드의 혼합물을 생성하며, 이로부터 그 성분들이 선택적 결정화에 의해 분리되어 정제된 D-글루코사민 히드로클로라이드 및 정제된 D-만노사민 히드로클로라이드를 생성할 수 있다.
본 발명의 제5 측면은 D-만노사민 빌딩 블록의 합성 및 만노사민 함유 올리고- 또는 폴리사카라이드의 제조를 위한 식 1의 치환된 D-만노사민 유도체(즉, 올리고- 또는 폴리사카라이드와 같은 만노사민-함유 화합물의 합성에 사용될 수 있는 만노사민 유도체) 및 그의 염의 용도에 관한 것이다.
올리고- 또는 폴리사카라이드 내의 N-아세틸-D-만노사민은 바람직하게는 β-결합으로 결합된다. β-글리코시드간 결합을 달성하기 위하여, 2 개의 주된 경로가 개발되었다: 먼저 글루코피라노실, 글루쿨로피라노실 또는 글루쿨로피라노실 옥심 공여자(donor)가 β-결합을 형성하기 위해 사용되고, 만노사민 유닛의 구축은 상기 β-결합의 형성 후 제조되는 간접 경로; 및 적합한 D-만노사미닐 공여자가 도입되는 직접 경로[21]. 후자의 경로는 상기 D-만노사미닐 공여자의 위치 2에서 비-참여기를 필요로 하며, 이러한 가능한 신톤 중 2-아지도-2-데옥시-D-만노피라노실 유도체만이 합성에 적절한 것으로 나타났다. 상기 글리코실 공여자는 D-글루코오스로부터 출발하는 복잡한 다단계 경로를 통해 합성될 수 있다. 그러나, 본 발명의 식 1의 치환된 D-만노사민 유도체 및 그의 염은 이러한 만노사미닐 공여자로 용이하게 전환될 수 있다. 따라서, 본 발명의 제4 측면에 따른 R1 기, 선택적으로는 R3 기의 제거에 의해 얻어지는 자유 아민은 트리플릭(triflic) 아지드와의 디아조 전달 반응을 거쳐 상기 아미노기를 아지도로 전환시킬 수 있다[22]. 또한, 상기 전환은 글리코실 커플링에 적합한 만노사민 O- 또는 S-글리코시드(예컨대, 알킬 또는 아릴 티오글리코시드, O-펜테닐 글리코시드, 참고문헌 [23] 참조) 상에서 수행될 수 있다. 아울러, 상기 자유 만노사민을 이용하면 글리코실화 반응 전에 아미노기를 차폐하기 위한 방법을 열어준다. 적합한 보호기는, 예를 들면, 프탈릴, 테트라클로로프탈릴, 디티아숙시노일, 트리플루오로아세틸, 트리클로로아세틸, 디메틸말레노일, 트리클로로에톡시카르보닐 또는 알릴옥시카르보닐기일 수 있으며, 이들 모두는 글리코실화 반응에 즉시 사용된다. 상기 기들은, 2 단계 순서(에톡시티오카르보닐화 및 이후의 클로로카르보닐설페닐 클로라이드와의 고리화)를 통해 형성될 수 있는 디티아숙시노일기를 제외하고는, 염기의 존재 하에 무수물, 할로겐화물 또는 활성 에스테르와 같은 활성화 아실 유도체와 아민의 반응에 의해 도입될 수 있다. 결과물인 2-아지도- 또는 2-아실아미노-2-데옥시-D-만노피라노오스 유도체는 3,4,6-위치(에테르, 에스테르, 아세탈)를 보호하기 위한 반응을 거칠 수 있으며, 적절한 아노머성 활성화(티오글리코시드, 아세테이트, 벤조에이트, 트리클로로아세트이미데이트, 글리코실 할라이드) 후, 글리코시드간 커플링 반응에서 β-만노사미닐 모이어티를 전달하기 위한 유용한 신톤으로 간주될 수 있다.
바람직한 구현예에서, R1(및, 존재시, R3)이 페닐, 알킬 또는 할로겐으로부터 선택되는 하나 이상의 기로 선택적으로 치환된 벤질 또는 나프틸메틸기, 보다 바람직하게는 R1(및, 존재시, R3)이 벤질기인 식 1의 화합물이 만노사민의 합성을 위해 사용되며, 이후 그 다음에 만노사민 함유 올리고사카라이드의 제조를 위한 D-만노사민 빌딩 블록으로 전환된다.
추가 구현예는 D-만노사민 함유 올리고사카라이드의 합성을 위한 식 1의 치환된 D-만노사민 유도체 및 그의 염의 용도에 관한 것이다. 나이세리아 메닝기티디스(Neisseria meningitidis), 해모필러스 인플루엔자(Haemophylus influenzae) 또는 스트렙토코커스 뉴모니애(Streptococcus pneumoniaie)와 같은 일부 병원성 세균은 2-아세트아미도-2-데옥시-β-D-만노피라노실 또는 -만노피라누론산 구조 단위를 함유하는 캡슐성 폴리사카라이드를 갖는다(예컨대, 참고문헌 [24] 참조). 세균 표면에 존재하는 캡슐성 폴리사카라이드가 세균의 병독성(virulence)과 연관이 있다는 인식은 전술한 미생물에 의해 초래되는 질환의 면역예방에 사용하기 위해 승인된 캡슐성 폴리사카라이드 백신의 개발을 이끌었다[25]. 상기 항원의 화학적 합성은 만노사미닐 단위를 상기 올리고- 또는 폴리사카라이드 사슬의 특정 위치에 도입하는 것을 필요로 한다. 아노머성 활성화 후, 수소화분해와, 이 후의 적합한 글리코실 공여자로의 전환에 의해 식 1의 치환된 D-만노사민 유도체 및 그의 염으로부터 얻어진 만노사미닐 빌딩 블록은 글리코실화 조건 하에 적합한 수용자와 반응하도록 한다. "글리코실화 조건"이란 용어는 본 발명의 문맥에서 상기 반응을 비양성자성 용매 내 또는 활성제(activator)의 존재 하에 비양성자성 용매의 혼합물 내에서 구동하여, 비-인접기 활성 보호기 전략, 용매 효과, 할라이드 효과, 촉진제(promoter) 선택 및 온도 조절을 통해 입체선택적 접합(conjugation)을 조절함으로써 원하는 글리코실화 생성물을 얻는 것을 의미한다. 탄수화물의 경우, 아노머성 활성화와 글리코실화를 위한 촉진제 디자인의 배열이 개발되었고, 합성 탄수화물 화학에 종사하는 숙련된 기술자에게 이용가능하다. 상기 방법론은, 예컨대 A.V. 뎀첸코에 의한 리뷰 및 핸드북(A.V. Demchenko (ed.): Handbook of Chemical Glycosylation, Wiley-VCH, 2008)에 의해 확대 논의된다. 완성도를 위하여, 아노머성 치환체에 따른 몇 가지 일반적인 고려사항이 아래에 간략히 언급된다(상기 수용자 및 공여자의 보호기는 글리코실화 하에 온전함).
글리코실 할라이드(아글리콘은 F, Cl, Br, I를 의미함)는 그 용이한 접근성과 만족스러운 반응성으로 인해 글리코실화 반응에서 종종 사용된다. 전형적으로, 아노머성 할라이드는 친핵성 치환에 대해 F < Cl < Br < I의 반응성 순서를 따른다. 상기 글리코실화 반응은 일반적으로 중금속 이온, 주로 수은 또는 은, 및 루이스 산에 의해 촉진된다. 전형적인 글리코실화 반응에서 글리코실 트리클로로아세트이미데이트(아글리콘은 -OC(=NH)CCl3)는 트리메틸실릴 트리플레이트 또는 BF3-에테레이트와 같은 촉매량의 루이스 산에 의해 촉진될 수 있다. 글리코실화 반응에서 글리코실 아세테이트 또는 벤조에이트(아글리콘은 -OAc 또는 -OBz를 나타냄)는 먼저 친전자성 활성화를 거쳐 반응성 중간체를 제공한 후, 친핵성 OH-수용자로 처리된다. 전형적으로 선택되는 활성제는 브론스테드 산(Bronsted acid)(예컨대, p-TsOH, HClO4 또는 술팜산), 루이스 산(예컨대, ZnCl2, SnCl4, 트리플레이트 염, BF3-에테레이트, 트리틸 퍼클로레이트, AlCl3 또는 트리플산 무수물) 및 이들의 혼합물이다. 글리코실 공여자로서 펜테닐 글리코시드(아글리콘은 -O-(CH2)3-CH=CH2를 의미함)는 NBS 또는 NIS와 같은 촉진제의 존재 하에 적절한 글리코실 수용자와 트랜스글리코실화될 수 있다. 양성자성 또는 루이스 산(틀리플산, Ag-트리플레이트, 등)은 상기 반응을 향상시킬 수 있다. 티오글리코시드(아글리콘은 알킬티오- 또는 선택적으로 치환된 페닐티오기를 나타냄)는 축합 반응에서 수은(Ⅱ) 염, Br2, I2, NBS, NIS, 트리플산, 트리플레이트 염, BF3-에테레이트, 트리메틸실릴 트리플레이트, 디메틸-메틸티오 설포늄 트리플레이트, 페닐셀레닐 트리플레이트, 아이오도늄 디콜리딘 퍼클로레이트, 테트라부틸암모늄 아이오다이드 또는 이들의 혼합물과 같은 친황성(thiophilic) 촉진제, 바람직하게는 Br2, NBS, NIS 또는 트리플산에 의해 활성화될 수 있다.
올리고- 또는 폴리사카라이드를 구축하기 위하여, 상기에서 얻어진 만노사미닐 함유 구조의 디사카라이드 단위는 추가로 변형될 필요가 있다. 상기 반응은 상기 신톤이 공여자, 수용자, 또는 이들 모두로 사용될 것인지 여부에 따라 OH 기의 선택적 보호/탈보호 조작, 아지도 또는 보호된 아미노기의 N-아세틸로의 전환, 수용자와의 추가적인 교차-커플링을 위한 환원 말단의 아노머성 활성화, 및 선택적으로는 2-아세트아미도-2-데옥시-β-D-만노피라누론산 잔기 함유 올리고머의 경우에는 만노사민 단위 내의 1차 OH 기의 선택적 산화를 포함할 수 있다. 상기 반응은 탄수화물 화학에서 훈련받은 숙련자의 일상적인 기술 범위이며, 많은 핸드북 및 리뷰에 의해 논의 및 요약되어 있다(예컨대, S. Hanessian: Preparative Carbohydrate Chemistry, Marcel Dekker, 1997; M.L. Sinnot: Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, RSC Publishing, 2007; D.E. Levy, P. Fugedi (eds.): The Organic Chemistry of Sugars, Taylor & Francis, 2006; T.K. Lindhorst: Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, Wiley-VCH, 2007).
바람직한 구현예에서, R1(및, 존재시, R3)이 페닐, 알킬 또는 할로겐으로부터 선택되는 하나 이상의 기로 선택적으로 치환된 벤질 또는 나프틸메틸기, 보다 바람직하게는 R1(및, 존재시, R3)이 벤질기인 식 1의 화합물은 D-만노사민 함유 올리고사카라이드의 합성을 위해 사용된다. 상기 합성은 상기에서 정의된 것과 같은 식 1의 화합물을 만노사민으로 환원하고, 그 다음에 상기 만노사민을 D-만노사민 빌딩 블록으로 전환하며, 상기 빌딩 블록과 적절한 글리코실 수용자 사이의 글리코실화 반응 및 추가적인 작용기의 조작, 글리코실화 반응 및 탈보호하여 D-만노사민 함유 올리고사카라이드를 제조하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제6 측면은 N-아세틸-D-만노사민(ManNAc) 및 그의 O-글리코시드를 합성하기 위한 식 1의 치환된 D-만노사민 유도체 및 그의 염의 용도에 관한 것이다. N-아세틸-D-만노사민은 시알산의 생합성 전구체이므로 매우 중요하다. 아울러, 피라노시드 및 푸라노시드 양쪽 모두로서 ManNAc 및 그의 메틸 α- 및 β-글리코시드는 마우스 형질세포종(plasmacytoma) 유래 면역글로불린의 항체-유사 활성을 촉발하는 것으로 판명되었다[26].
염기 또는 에피머라아제 효소에 의해 개시되는 에피머화에 의한 N-아세틸-D-글루코사민으로부터 출발하는 N-아세틸-D-만노사민의 종래의 생산에서는 단리 및 정제 문제를 갖고 있는 평형 혼합물이 도달된다. 상기 문제는 촉매적 수소화(상기 제4 측면 참조)에 의해 환원될 수 있는 본 발명에 의해 제공되는 식 1의 치환된 D-만노사민 유도체를 사용함으로써 극복할 수 있으며, 결과물인 만노사민은 2 가지 방식으로 N-아세틸 유도체로 변환될 수 있다(반응식 2). 첫 번째 방법은 하나 이상의 히드록실의 존재 하에 선택적인 N-아세틸화로서, 이는 숙련자의 일반적인 지식 범위 내의 잘 알려진 반응이다. 이것은 만노사민을 아세트산 무수물, 아세틸 할로게나이드 또는 본 기술분야에 공지된 다른 적절한 아세틸 전달 시약, 전형적으로는 아세트산 무수물 또는 아세틸 클로라이드와 처리하는 것을 포함한다. 상기 반응은 염기의 존재 또는 부재시 용액 내에서 수행될 수 있다. 아세톤, 물, 디옥산, DMSO, THF, DMF, 알코올, MeCN 및 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 한정되지는 않는 용매가 이러한 화학적 변환을 위해 사용될 수 있다. 상기 반응에서 사용하기에 적합한 염기는 무기 염기(예컨대, K2CO3, Na2CO3 또는 NaHCO3) 또는 유기 염기(예컨대, 피리딘, 트리에틸아민 또는 후니그 염기)이다. 상기 반응의 세팅 온도는 -10℃와 상기 용매(들)의 환류 온도까지 사이일 수 있다. 상기 반응 시간은 전형적으로 반응 제제의 구조, 세팅 온도 및 본성에 따라 30분 내지 2일까지로 다양하다. 숙련된 기술자는 OH 기는 영향을 받지 않고 있으면서 상기 아미노 위치를 아세틸화하기 위하여 상기 반응을 추진하는 방법을 알고 있다. 결과적으로 형성되는 임의의 과아세틸화된 부산물(들)은, 예컨대 NaOH/MeOH 또는 NaOMe/MeOH 처리에 의해 ManNAc로 즉시 변환될 수 있다. 두 번째 방법은 과아세틸화 후 탈(de)-O-아세틸화이다. 상기 과아세틸화는 염기의 존재 또는 부재 하에 아실화 제제를 이용하여 용액 내에서 수행될 수 있다. 아세톤, 디옥산, DMSO, THF, DMF, 알코올, MeCN 및 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 한정되지는 않는 용매가 이러한 화학적 변형을 위해 사용될 수 있다. 상기 반응에 사용하기에 적합한 염기는 무기 염기(예컨대, K2CO3, Na2CO3, NaHCO3 또는 NaOH) 또는 유기 염기(예컨대, 피리딘, 트리에틸아민 또는 후니그 염기)이다. 적합한 아실화 제제는 본 기술분야에 알려져 있는 활성화된 아세트산 유도체이며, 전형적으로는 아세트산 무수물 및 아세틸 클로라이드가 상기 아실화 제제로 사용된다. 상기 반응의 세팅 온도는 -10℃와 상기 용매(들)의 환류 온도까지 사이일 수 있다. 상기 반응 시간은 전형적으로 반응 제제의 구조, 세팅 온도 및 본성에 따라 30분 내지 2일까지로 다양하다. 숙련된 기술자는 모든 작용기가 아세틸화될 때까지 상기 반응을 추진하는 방법을 알고 있다. 상기 탈-O-아세틸화 반응은 염기의 존재 하에 용액 내에서 수행될 수 있다. 상기 반응에 사용되는 염기가 무기 강염기(예컨대, K2CO3, LiOH, NaOH, KOH 또는 Ba(OH)2)라면, 선택되는 용매는 물, 알코올 또는 물-유기 용매(예컨대, 아세톤, 디옥산, DMSO, THF, DMF, 알코올, MeCN) 혼합물이다. 알코올레이트(alcoholate)(예컨대, NaOMe, NaOEt 또는 KOtBu)가 염기로서 선택된다면, 상기 용매는 대응하는 알코올(예컨대, NaOMe/MeOH)일 필요가 있다. 상기 반응의 세팅 온도는 0℃와 상기 용매(들)의 환류 온도까지 사이일 수 있다. 상기 반응 시간은 전형적으로 반응 제제의 구조, 세팅 온도 및 본성에 따라 30분 내지 1일까지로 다양하다.
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상기 환원-아세틸화 순서는 중간체인 자유 만노사민을 결정형 형태로 단리하는 별도의 기본 단계로 수행되거나, 한 용기(pot)에서 조(crude) 탈벤질화된 만노사민을 아세틸화하여 수행될 수 있다. 상기 방법들 모두 정제된 결정형 N-아세틸만노사민을 고수율로 제공한다. 원할시, N-아세틸만노사민은 공지된 방식으로 대응하는 O-글리코시드로 전환될 수 있다.
식 1의 화합물의 바람직한 용도에서, R1(및, 존재시, R3)이 페닐, 알킬 또는 할로겐으로부터 선택되는 하나 이상의 기로 선택적으로 치환된 벤질 또는 나프틸메틸기, 보다 바람직하게는 R1(및, 존재시, R3)이 벤질기인 식 1의 화합물은 만노사민으로 환원되고 ManNAc로 아세틸화된다.
본 발명의 제7 측면은 시알산 및 그의 염을 포함하는 뉴라민산 유도체, 및 시알산 또는 다른 뉴라민산 함유 올리고- 또는 폴리사카라이드를 합성하기 위한 식 1의 치환된 D-만노사민 유도체 및 그의 염의 용도에 관한 것이다.
뉴라민산은 9-탄당인 5-아미노-3,5-데옥시-D-글리세로-D-갈락토-노눌로손산의 유도체, 특히 N-아세틸-(Neu5Ac) 및 N-글리콜릴-뉴라민산(Neu5Gc)으로서, C-4, C-7, C-8 및 C-9에 다양한 모이어티로 치환될 수 있다. 이들은 배아발생부터 병원체 상호작용에 대한 신경 가소성(neural plasticity)까지 범위의 많은 주요 생물학적 역할을 갖는다. 이들은 자유 형태로는 거의 나타나지 않지만, 보통 당단백질 및 당지질의 올리고사카라이드 측쇄의 비-환원 말단 또는 내부 위치에서 화학적 공유 결합으로 발견된다. 갈락토오스, N-아세틸-갈락토사민 및 N-아세틸-글루코사민과 같은 끝에서 두 번째(penultimate) 당에 결합되는 시알산의 결합은 α-2,3- 및 α-2,6-케토시드 결합이 가장 흔하다.
N-아세틸-뉴라민산은 보통 ManNAc 및 피루베이트로부터 Neu5Ac 알돌라아제를 이용하여, 또는 N-아세틸글루코사민이 GlcNAc 2-에피머라아제의 작용으로 에피머화되고 인 시투 얻어지는 ManNAc가 피루베이트와 Neu5Ac 알돌라아제의 존재 하에 추가로 반응하는 2-효소의 순차적인 시스템에서 효소적 경로에 의해 생산된다(예컨대, 참고문헌 [27] 및 그 내부에 인용된 참고문헌들 참조).
본 발명의 제6 측면에 따라 고순도로 제공되는 N-아세틸만노사민은 효소적 시스템에서 뉴라민산 유도체, 바람직하게는 Neu5Ac의 제조에 사용될 수 있다. 일반적으로, 알돌 축합은 반응을 생성물의 형성 쪽으로 추진하고 ManNAc의 소비를 최대로 하기 위하여 많은, 보통 7-10배 과량의 피루베이트를 이용하여 수행된다. 또한, 상기 반응은 연속적 반응기 내에서 수행될 수 있다. 상기 생성물은 주로 미반응 ManNAc 및 피루베이트로부터 이온 교환 크로마토그래피에 의해 단리된다. 상기 단리 단계는 과량의 피루브산을 휘발성 아세트알데히드 및 이산화탄소로 분해시키는 것을 촉매하는 피루베이트 디카르복실라아제를 이용함으로써 간략화될 수 있다[28]. 결과물인 Neu5Ac는 보통의 화학적 변형에 의해 다른 천연 발생형 뉴라민산 유도체로 변환될 수 있다. 아울러, 상기 알돌라아제 효소는 넓은 범위의 기질을 수용하므로, 모두 식 1의 치환된 D-만노사민 유도체 및 그의 염으로부터 출발하여 간단히 전환함으로써 이용가능한 만노사민, N-글리콜릴만노사민 또는 다른 만노사민 유도체는 효소적으로 지향된 알돌 축합 반응에 의해 많은 천연 및 비천연 뉴라민산 유도체를 합성하기 위한 기초로서 제공할 수 있다.
바람직한 구현예에서, R1(및, 존재시, R3)이 페닐, 알킬 또는 할로겐으로부터 선택되는 하나 이상의 기로 선택적으로 치환된 벤질 또는 나프틸메틸기, 보다 바람직하게는 R1(및, 존재시, R3)이 벤질기인 식 1의 화합물은 만노사민으로 환원되고, N-아세틸만노사민으로 아세틸화되며, Neu5Ac 알돌라아제의 존재 하에 피루베이트와 반응하도록 하여 N-아세틸-뉴라민산을 형성한다.
본 발명의 추가 구현예는 뉴라민산 유도체 함유 올리고- 또는 폴리사카라이드, 바람직하게는 시알로당접합체(sialoglycoconjugate)를 합성하기 위한 식 1의 치환된 D-만노사민 유도체 및 그의 염의 용도에 관한 것이다.
시알로당접합체 중에서, 3'-시알릴락토오스, 6'-시알릴락토오스, 3'-시알릴-3-푸코실락토오스, 시알릴락토-N-테트라오스, 시알릴-푸코실락토-N-테트라오스, 디시알릴락토-N-테트라오스, 시알릴락토-N-푸코펜타오스, 모노시알릴락토-N-헥사오스, 모노푸코실-모노시알릴락토-N-헥사오스, 모노푸코실-모노시알릴락토-N-네오헥사오스, 모노푸코실-디시알릴락토-N-네오헥사오스 등과 같은 시알릴화 모유 올리고사카라이드가 매우 중요하며, 이들은 항균, 항바이러스, 면역 시스템 및 인지 발달 개선 활성과 같은 구별되는 생물학적 활성과 직접 연관된다. 시알릴화 모유 올리고사카라이드는 인간 장내 시스템에서 프리바이오틱스(prebiotics)로 작용하여 장내 세균총(flora)의 성장 및 유지를 도와주는 것으로 나타났다. 아울러, 이들은 또한 항염증인 것으로 밝혀졌고, 따라서 상기 화합물들은 합성적으로 구성되거나 천연 발생형인 화합물 및 그의 염 모두로서, 예를 들면 영아용 조제식(infant formula), 영아용 시리얼, 임상적 영아용 영양 제품, 아이용(toddler) 조제식을 생산하기 위한 영양 산업에서, 또는 어린이, 어른, 노인 및 수유부용 식이 보충물 또는 건강 기능성 식품으로서 매력적인 성분이다. 마찬가지로, 상기 화합물들은 또한 치료제를 생산하기 위한 의료 산업에서 관심이 있다. 모유 올리고사카라이드에서, 상기 시알산 잔기는 항상 α-글리코시드 결합을 통해 D-갈락토오스의 말단 3-O- 및/또는 6-O-위치(들)에 결합된다.
일반적으로, 복잡한 시알로올리고사카라이드의 합성은 다단계 합성 경로를 따르거나, 효소적 시스템에서 수행되거나, 또는 이들을 조합한다. 어떤 경로가 택해지든 간에, 이들을 숙주 분자에 커플링시키기 위해서는 보호기로 적절하게 무장되고 뉴라미닐/시알릴 모이어티를 전달할 수 있는 효소에 대한 기질인 아노머성 중심부(center) 또는 뉴라미닐/시알릴 글리코시드에 대해 활성화된 뉴라민산/시알산 유도체가 필요하다.
따라서, 식 1의 치환된 D-만노사민 유도체 및 그의 염은 만노사민으로 환원된 후, N-아세틸만노사민으로 아세틸화되거나 알돌라아제에 대한 기질인 다른 유도체로 변형되고, 알돌라아제의 존재 하에 피루베이트와 반응하도록 하여 전술한 것과 같은 N-아세틸-뉴라민산 또는 다른 뉴라민산 유도체를 형성하고, 이후 알려진 방법론에 의해 원하는 시알릴/뉴라미닐 공여자로 전환될 수 있다. 화학적 글리코실화에서, 2차 OH 기, 아미노 그룹핑 및 카르복실 부분은 보호된 형태이어야 하며, 이를 위한 목적으로 일련의 보호기, 주로 에스테르, 에테르 및 아세탈이 숙련자에게 이용가능하다. OH 보호 물질들 중에서, 아세틸, 벤조일, 클로로아세틸 또는 클로로벤조일과 같은 선택적으로 치환된 아실, 및 벤질과 같은 에테르 형태의 기는 합성시 유용성이 있다; 상기 카르복실기는 에스테르에 의해, 전형적으로는 메틸 또는 벤질 에스테르에 의해 보호될 수 있다; 또한, 상기 아미노 기능은 아지드, 디아세틸, 트리플루오로아세틸, 트리클로로아세틸, Troc, Fmoc 또는 프탈이미도기의 형태로, 또는 인접한 4-OH와의 고리형 카바메이트로서 차폐될 수 있다. 상기 아노머성 중심 치환은 할로, 알킬- 또는 아릴티오, 디알킬 포스파이트 또는 트리할로아세트이미데이트 사이에서 다양할 수 있으며, 이들 각각은 시알로글리코실화 방법에서 보통 사용되는 것이다. 전술한 보호기의 도입과 아노머성 중심 활성화는 알려진 공정에 의해 수행될 수 있다(예컨대, 참고문헌 [29,30] 및 그 내부에 인용된 참고문헌들 참조). 탄수화물 화학, 특히 시알로화학에 관여하는 숙련자는 높은 가능성으로 수율, 아노머성 비율 및 부산물 형성을 포함하는 바람직한 결과를 얻기 위한 글리코실화 반응을 수행하기 위하여 시알릭 공여자에서 어떤 보호기와 아노머성 아글리콘이 적합한지를 선택할 수 있다. 상기 인자들은 촉진제 디자인, 용매 효과, 반응 조건, 수용자 구조 등에 의존한다. 효소적 시알로전달 공정의 경우, 효소에 대한 적절한 기질(예컨대, 시알릴트랜스퍼라아제에 대해서는 CMP-시알산, 트랜스시알리다아제에 대해서는 2-O-(p-니트로페닐)- 또는 2-O-(4-메틸움벨릴페릴)-α-D-시알로시드)은 전술한 방법에 의해 얻어진 뉴라민산/시알산 유도체로부터 용이하게 접근가능하다.
바람직한 용도에서, R1(및, 존재시, R3)이 페닐, 알킬 또는 할로겐으로부터 선택되는 하나 이상의 기로 선택적으로 치환된 벤질 또는 나프틸메틸기, 보다 바람직하게는 R1(및, 존재시, R3)이 벤질기인 식 1의 화합물은 만노사민으로 환원되고, N-아세틸만노사민으로 아세틸화되며, 후자는 Neu5Ac 알돌라아제의 존재 하에 피루베이트와 반응하도록 하여 N-아세틸-뉴라민산을 형성하고, 시알릴화 모유 올리고사카라이드의 효소적 또는 화학적 합성용으로 편리한 활성화된 시알로시드로 전환된다.
본 발명의 제8 측면은 자나미비어 및 그의 유사체(analogue)와 같은 바이러스 뉴라미니다아제 억제제[31]의 합성을 위한 식 1의 치환된 D-만노사민 유도체 및 그의 염의 용도이다. 따라서, 식 1의 치환된 D-만노사민 유도체 및 그의 염은 만노사민으로 환원되고, N-아세틸만노사민으로 아세틸화되거나 알돌라아제에 대한 기질인 다른 유도체로 변형되며, 알돌라아제의 존재 하에 피루베이트와 반응하도록 하여 제7 측면에 따른 N-아세틸-뉴라민산을 형성한다. 상기 카르복실기는 에스테르의 형태로 차단되고, 히드록실은 바람직하게는 알려진 방법을 이용하여 아실기에 의해 보호된다. 상기 글리코시드성 OH 기는 용이하게 β-제거를 거쳐서 C2-C3 불포화를 형성하게 되는 아글리콘으로 전환된다. 이러한 기는, 예컨대 할로겐, 알킬- 또는 아릴티오, 아실옥시 또는 이미데이트일 수 있으며, 이들은 염기의 처리 또는 섬광 진공 열분해 하에서 용이하게 β-제거가 일어난다(예컨대, 참고문헌 [32] 및 그 내부에 인용된 참고문헌들 참조). 이후, 결과물인 글리콜 유형의 화합물은 그 배위를 유지하면서 C-4에서 아지도기와 같은 질소 기능을 도입하도록 조작된 후, 아미노 또는 구아니디노기로 용이하게 변형되고, 최종 탈보호 단계 후 자나미비어 또는 연관 유도체를 생성할 수 있다(참고문헌 [33, 34] 및 그 내부에 인용된 참고문헌들 참조).
바람직한 구현예에서, R1(및, 존재시, R3)이 페닐, 알킬 또는 할로겐으로부터 선택되는 하나 이상의 기로 선택적으로 치환된 벤질 또는 나프틸메틸기, 보다 바람직하게는 R1(및, 존재시, R3)이 벤질기인 식 1의 화합물은 자나미비어의 합성에 사용된다.
본 발명의 제9 측면은 자유 D-만노사민 및/또는 그의 염의 합성을 위하여 식 1의 치환된 D-만노사민 유도체 및 그의 염을 합성하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 R1(및, 존재시, R3)이 촉매적 수소화분해 반응(반응식 1)에서 수소화분해에 의해 제거되는 식 1의 치환된 D-만노사민 유도체 및 그의 염의 이용에 기초한다. 상기 반응은 전형적으로 양성자성 용매 또는 양성자성 용매의 혼합물에서 일어난다. 상기 양성자성 용매는 물, 아세트산 또는 C1-C6 알코올일 수 있다. 또한, 하나 이상의 양성자성 용매와 상기 양성자성 용매(들)와 부분적으로 또는 전체적으로 섞일 수 있는 하나 이상의 적합한 비양성자성 유기 용매(예컨대, THF, 디옥산, 에틸 아세테이트 또는 아세톤)의 혼합물이 사용될 수 있다. 물, 하나 이상의 C1-C6 알코올 또는 물과 하나 이상의 C1-C6 알코올의 혼합물이 상기 용매 시스템으로 바람직하게 사용된다. 또한, 상기 탄수화물 유도체를 임의의 농도로 함유하는 용액 또는 상기 용매(들) 내의 탄수화물 유도체의 서스펜션도 적용가능하다. 상기 반응 혼합물은 팔라듐, 레이니 니켈 또는 임의의 다른 적절한 금속 촉매와 같은 촉매, 바람직하게는 차콜 상의 팔라듐 또는 팔라듐 블랙의 존재 하에 10-100℃의 범위, 바람직하게는 20-50℃ 사이의 온도, 1-50 bar(100 내지 5,000 kPa)의 수소 분위기에서 반응의 종료될 때까지 교반된다. 또한, 전달 수소화가 수행될 수 있으며, 수소는 시클로헥센, 시클로헥사디엔, 포름산 또는 암모늄 포르메이트로부터 인 시투 생성된다. 또한, 유기 또는 무기 염기 또는 산 및/또는 염기성 및/또는 산성 이온 교환 수지의 첨가가 상기 수소화분해의 운동역학을 개선하기 위해 사용될 수 있다. 할로겐 치환체가 상기 전구체의 치환된 벤질 모이어티 상에 존재할 때 및/또는 만노사민 염기가 형성되는 것이 바람직할 때 식 1A의 화합물로부터 출발할 때에는 염기성 물질을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 바람직한 유기 염기는 트리에틸아민, 디이소프로필 에틸아민, 암모니아, 암모늄 카바메이트 또는 디에틸아민을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 만노사민 염이 원하는 생성물인 경우에는 유기 또는 무기산이 공용매 또는 첨가제로서 바람직하게 사용된다. 바람직한 산은 포름산, 아세트산, 프로피온산, 클로로아세트산, 디클로로아세트산, 트리플루오로아세트산, HCl 및 HBr을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 식 1B의 화합물로부터 시작할 때, 가수분해 및 수소화분해가 동시에 일어나는 동안 산이 반드시 사용되어야 한다. 상기 개시한 조건들은 상기 용매(들)를 단순하고, 편리하며, 섬세하게 제거하도록 하여 정제된 만노사민 또는 그의 염을 생성한다.
그 자유 염기의 형태인 만노사민이 상기 환원 단계에서 형성되면, 그 산-첨가 염으로 전환될 수 있다. 상기 염 형성은 전형적으로 무기 또는 유기산 또는 염을 이용하여 용액 내에서 수행된다. 아세톤, 물, 디옥산, DMSO, THF, DMF, 알코올, MeCN 및 그의 혼합물을 포함하지만 이에 한정되지는 않는 용매가 이러한 변형을 위해 사용될 수 있다. 적합한 무기산은 농축된 형태 또는 물 또는 메탄올, 에탄올 또는 디옥산과 같은 다른 용매 내에 희석된 형태의 HCl, H2SO4, HNO3 및 H3PO4를 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 적합한 유기산은 포름산, 아세트산 및 옥살산을 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 산과 그 염기성이 만노사민보다 약한 염기와의 염이 또한 사용될 수 있다. 상기 생성물은 전형적으로 디에틸 에테르, 디이소프로필 에테르, 아세톤 또는 알코올과 같은 비극성 용매를 첨가하는 선택적인 침전에 의해, 또는 높은 수율로 결정화함으로써 얻어진다. 크로마토그래피는 필요하지 않다.
바람직한 구현예에서, R1(및, 존재시, R3)이 페닐, 알킬 또는 할로겐으로부터 선택되는 하나 이상의 기로 선택적으로 치환된 벤질 또는 나프틸메틸기, 보다 바람직하게는 R1(및, 존재시, R3)이 벤질기인 식 1의 화합물이 자유 D-만노사민 및/또는 그의 염의 합성을 위해 사용된다. 상기 바람직한 및 보다 바람직한 보호기는 수소화분해의 부산물이 전적으로 각각 톨루엔, 메틸나프탈렌, 또는 치환된 톨루엔 또는 메틸나프탈렌 유도체라는 이점을 갖는다. 이러한 부산물은 심지어 수 톤에서도 증발 및/또는 추출 공정을 통해 수용성 사카라이드 생성물로부터 용이하게 제거될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 상기 제2 또는 제3 측면에 따라 얻어진 N-벤질/치환된 벤질-D-만노사민 및 -글루코사민의 혼합물, 또는 상기 제3 측면에 따라 얻어진 N,N'-이치환된 1,2-디아미노-1,2-디데옥시-D-만노사민 및 -글루코사민의 혼합물은 산, 바람직하게는 HCl의 존재 하에 촉매적 수소화분해를 거쳐 D-만노사민 히드로클로라이드 및 D-글루코사민 히드로클로라이드의 혼합물을 생성하며, 이로부터 그 성분들이 선택적 결정화에 의해 분리되어 정제된 D-글루코사민 히드로클로라이드 및 정제된 D-만노사민 히드로클로라이드를 생성할 수 있다.
본 발명의 제10 측면은 D-만노사민-유래 신톤(즉, 올리고- 또는 폴리사카라이드와 같은 만노사민-함유 화합물의 합성에 사용될 수 있는 만노사민 유도체)의 합성 방법에 관한 것이다.
올리고- 또는 폴리사카라이드 내의 N-아세틸-D-만노사민은 바람직하게는 β-결합으로 결합된다. β-글리코시드간 결합을 달성하기 위하여, 2 개의 주된 경로가 개발되었다: 먼저 글루코피라노실, 글루쿨로피라노실 또는 글루쿨로피라노실 옥심 공여자(donor)가 β-결합을 형성하기 위해 사용되고, 만노사민 유닛의 구축은 상기 β-결합의 형성 후 제조되는 간접 경로; 및 적합한 D-만노사미닐 공여자가 도입되는 직접 경로[21]. 후자의 경로는 상기 D-만노사미닐 공여자의 위치 2에서 비-참여기를 필요로 하며, 이러한 가능한 신톤 중 2-아지도-2-데옥시-D-만노피라노실 유도체만이 합성에 적절한 것으로 나타났다. 상기 글리코실 공여자는 D-글루코오스로부터 출발하는 복잡한 다단계 경로를 통해 합성될 수 있다. 그러나, 본 발명의 식 1의 치환된 D-만노사민 유도체 및 그의 염은 이러한 만노사미닐 공여자로 용이하게 전환될 수 있다. 따라서, 본 발명의 제9 측면에 따른 R1 기(및, 존재시, R3 기)의 제거에 의해 얻어지는 자유 아민은 트리플릭 아지드와의 디아조 전달 반응을 거쳐 상기 아미노기를 아지도로 전환시킬 수 있다[22]. 또한, 상기 전환은 글리코실 커플링에 적합한 만노사민 O- 또는 S-글리코시드(예컨대, 알킬 또는 아릴 티오글리코시드, O-펜테닐 글리코시드, 참고문헌 [23] 참조) 상에서 수행될 수 있다. 결과물인 2-아지도-2-데옥시-D-만노피라노오스 유도체는 3,4,6-위치(에테르, 에스테르, 아세탈)를 보호하기 위한 반응을 거칠 수 있으며, 적절한 아노머성 활성화(티오글리코시드, 아세테이트, 벤조에이트, 트리클로로아세트이미데이트, 글리코실 할라이드) 후, 글리코시드간 커플링 반응에서 β-만노사미닐 모이어티를 전달하기 위한 유용한 신톤으로 간주될 수 있다.
본 발명의 제11 측면은 본 발명의 식 1의 치환된 D-만노사민 유도체 및 그의 염으로부터 출발하여 다른 D-만노사민-유래 신톤을 합성하는 방법에 관한 것이다. 따라서, 본 발명의 제4 측면에 따라 R1 기(및, 존재시, R3 기)를 제거함으로써 얻어지는 화합물인 만노사민의 아미노기는 글리코실화 반응 전에 보호기로 차폐될 수 있다. 적합한 보호기는, 예를 들면, 프탈릴, 테트라클로로프탈릴, 디티아숙시노일, 트리플루오로아세틸, 트리클로로아세틸, 디메틸말레노일, 트리클로로에톡시카르보닐 또는 알릴옥시카르보닐기일 수 있으며, 이들 모두는 글리코실화 반응에 즉시 사용된다. 상기 기들은, 2 단계 순서(에톡시티오카르보닐화 및 이후의 클로로카르보닐설페닐 클로라이드와의 고리화)를 통해 형성될 수 있는 디티아숙시노일기를 제외하고는, 염기의 존재 하에 무수물, 할로겐화물 또는 활성 에스테르와 같은 활성화 아실 유도체와 아민의 반응에 의해 도입될 수 있다. 결과물인 2-아실아미노- 또는 2-아실아미노-2-데옥시-D-만노피라노오스 유도체는 3,4,6-위치(에테르, 에스테르, 아세탈)를 보호하기 위한 반응을 거칠 수 있으며, 적절한 아노머성 활성화(티오글리코시드, 아세테이트, 벤조에이트, 트리클로로아세트이미데이트, 글리코실 할라이드) 후, 글리코시드간 커플링 반응에서 β-만노사미닐 모이어티를 전달하기 위한 유용한 신톤으로 간주될 수 있다.
본 발명의 제12 측면은 D-만노사민 함유 올리고사카라이드의 합성 방법에 관한 것이다. 나이세리아 메닝기티디스, 해모필러스 인플루엔자 또는 스트렙토코커스 뉴모니애와 같은 일부 병원성 세균은 2-아세트아미도-2-데옥시-β-D-만노피라노실 또는 -만노피라누론산 구조 단위를 함유하는 캡슐성 폴리사카라이드를 갖는다(예컨대, 참고문헌 [24] 참조). 세균 표면에 존재하는 캡슐성 폴리사카라이드가 세균의 병독성과 연관이 있다는 인식은 전술한 미생물에 의해 초래되는 질환의 면역예방에 사용하기 위해 승인된 캡슐성 폴리사카라이드 백신의 개발을 이끌었다[25]. 상기 항원의 화학적 합성은 만노사미닐 단위를 상기 올리고- 또는 폴리사카라이드 사슬의 특정 위치에 도입하는 것을 필요로 한다. 아노머성 활성화 후, 수소화분해와, 이 후의 적합한 글리코실 공여자로의 전환에 의해 식 1의 치환된 D-만노사민 유도체 및 그의 염으로부터 얻어진 만노사미닐 빌딩 블록은 글리코실화 조건 하에 적절한 수용자와 반응하도록 한다. "글리코실화 조건"이란 용어는 본 발명의 문맥에서 상기 반응을 비양성자성 용매 내 또는 활성제의 존재 하에 비양성자성 용매의 혼합물 내에서 구동하여, 비-인접기 활성 보호기 전략, 용매 효과, 할라이드 효과, 촉진제 선택 및 온도 조절을 통해 입체선택적 접합을 조절함으로써 원하는 글리코실화 생성물을 얻는 것을 의미한다. 탄수화물의 경우, 아노머성 활성화와 글리코실화를 위한 촉진제 디자인의 배열이 개발되었고, 합성 탄수화물 화학에 종사하는 숙련된 기술자에게 이용가능하다. 상기 방법론은, 예컨대 A.V. 뎀첸코에 의한 리뷰 및 핸드북(A.V. Demchenko (ed.): Handbook of Chemical Glycosylation, Wiley-VCH, 2008)에 의해 확대 논의된다. 완성도를 위하여, 아노머성 치환체에 따른 몇 가지 일반적인 고려사항이 아래에 간략히 언급된다(상기 수용자 및 공여자의 보호기는 글리코실화 하에 온전함).
글리코실 할라이드(아글리콘은 F, Cl, Br, I를 의미함)는 그 용이한 접근성과 만족스러운 반응성으로 인해 글리코실화 반응에서 종종 사용된다. 전형적으로, 아노머성 할라이드는 친핵성 치환에 대해 F < Cl < Br < I의 반응성 순서를 따른다. 상기 글리코실화 반응은 일반적으로 중금속 이온, 주로 수은 또는 은, 및 루이스 산에 의해 촉진된다. 전형적인 글리코실화 반응에서 글리코실 트리클로로아세트이미데이트(아글리콘은 -OC(=NH)CCl3)는 트리메틸실릴 트리플레이트 또는 BF3-에테레이트와 같은 촉매량의 루이스 산에 의해 촉진될 수 있다. 글리코실화 반응에서 글리코실 아세테이트 또는 벤조에이트(아글리콘은 -OAc 또는 -OBz를 나타냄)는 먼저 친전자성 활성화를 거쳐 반응성 중간체를 제공한 후, 친핵성 OH-수용자로 처리된다. 전형적으로 선택되는 활성제는 브론스테드 산(Bronsted acid)(예컨대, p-TsOH, HClO4 또는 술팜산), 루이스 산(예컨대, ZnCl2, SnCl4, 트리플레이트 염, BF3-에테레이트, 트리틸 퍼클로레이트, AlCl3 또는 트리플산 무수물) 및 이들의 혼합물이다. 글리코실 공여자로서 펜테닐 글리코시드(아글리콘은 -O-(CH2)3-CH=CH2를 의미함)는 NBS 또는 NIS와 같은 촉진제의 존재 하에 적절한 글리코실 수용자와 트랜스글리코실화될 수 있다. 양성자성 또는 루이스 산(틀리플산, Ag-트리플레이트, 등)은 상기 반응을 향상시킬 수 있다. 티오글리코시드(아글리콘은 알킬티오- 또는 선택적으로 치환된 페닐티오기를 나타냄)는 축합 반응에서 수은(Ⅱ) 염, Br2, I2, NBS, NIS, 트리플산, 트리플레이트 염, BF3-에테레이트, 트리메틸실릴 트리플레이트, 디메틸-메틸티오 설포늄 트리플레이트, 페닐셀레닐 트리플레이트, 아이오도늄 디콜리딘 퍼클로레이트, 테트라부틸암모늄 아이오다이드 또는 이들의 혼합물과 같은 친황성(thiophilic) 촉진제, 바람직하게는 Br2, NBS, NIS 또는 트리플산에 의해 활성화될 수 있다.
올리고- 또는 폴리사카라이드를 구축하기 위하여, 상기에서 얻어진 만노사미닐 함유 구조의 디사카라이드 단위는 추가로 변형될 필요가 있다. 상기 반응은 상기 신톤이 공여자, 수용자, 또는 이들 모두로 사용될 것인지 여부에 따라 OH 기의 선택적 보호/탈보호 조작, 아지도 또는 보호된 아미노기의 N-아세틸로의 전환, 수용자와의 추가적인 교차-커플링을 위한 환원 말단의 아노머성 활성화, 및 선택적으로는 2-아세트아미도-2-데옥시-β-D-만노피라누론산 잔기 함유 올리고머의 경우에는 만노사민 단위 내의 1차 OH 기의 선택적 산화를 포함할 수 있다. 상기 반응은 탄수화물 화학에서 훈련받은 숙련자의 일상적인 기술 범위이며, 많은 핸드북 및 리뷰에 의해 논의 및 요약되어 있다(예컨대, S. Hanessian: Preparative Carbohydrate Chemistry, Marcel Dekker, 1997; M.L. Sinnot: Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, RSC Publishing, 2007; D.E. Levy, P. Fugedi (eds.): The Organic Chemistry of Sugars, Taylor & Francis, 2006; T.K. Lindhorst: Essentials of Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, Wiley-VCH, 2007).
바람직한 구현예에서, R1(및, 존재시, R3)이 페닐, 알킬 또는 할로겐으로부터 선택되는 하나 이상의 기로 선택적으로 치환된 벤질 또는 나프틸메틸기, 보다 바람직하게는 R1(및, 존재시, R3)이 벤질기인 식 1의 화합물은 D-만노사민 함유 올리고사카라이드의 합성을 위해 사용된다. 상기 합성은 상기에서 정의된 것과 같은 식 1의 화합물을 만노사민으로 환원하고, 그 다음에 상기 만노사민을 D-만노사민 빌딩 블록으로 전환하며, 상기 빌딩 블록과 적절한 글리코실 수용자 사이의 글리코실화 반응 및 추가적인 작용기의 조작, 글리코실화 반응 및 탈보호하여 D-만노사민 함유 올리고사카라이드를 제조하는 단계를 포함한다.
본 발명의 제13 측면은 N-아세틸-D-만노사민(ManNAc) 및 그의 O-글리코시드의 합성 방법에 관한 것이다. N-아세틸-D-만노사민은 시알산의 생합성 전구체이므로 매우 중요하다. 아울러, 피라노시드 및 푸라노시드 양쪽 모두로서 ManNAc 및 그의 메틸 α- 및 β-글리코시드는 마우스 형질세포종 유래 면역글로불린의 항체-유사 활성을 촉발하는 것으로 판명되었다[26].
염기 또는 에피머라아제 효소에 의해 개시되는 에피머화에 의한 N-아세틸-D-글루코사민으로부터 출발하는 N-아세틸-D-만노사민의 생산에서는 단리 및 정제 문제를 갖고 있는 평형 혼합물에 도달하였다. 상기 문제는 촉매적 수소화(상기 제9 측면 참조)에 의해 환원될 수 있는 본 발명에 의해 제공되는 식 1의 치환된 D-만노사민 유도체를 사용함으로써 극복할 수 있으며, 결과물인 만노사민은 2 가지 방식으로 N-아세틸 유도체로 변환될 수 있다(반응식 2). 첫 번째 방법은 하나 이상의 히드록실의 존재 하에 선택적인 N-아세틸화로서, 이는 숙련자의 일반적인 지식 범위 내의 잘 알려진 반응이다. 이것은 만노사민을 아세트산 무수물, 아세틸 할로게나이드 또는 본 기술분야에 공지된 다른 적절한 아세틸 전달 시약, 전형적으로는 아세트산 무수물 또는 아세틸 클로라이드와 처리하는 것을 포함한다. 상기 반응은 염기의 존재 또는 부재시 용액 내에서 수행될 수 있다. 아세톤, 물, 디옥산, DMSO, THF, DMF, 알코올, MeCN 및 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 한정되지는 않는 용매가 이러한 화학적 변환을 위해 사용될 수 있다. 상기 반응에서 사용하기에 적합한 염기는 무기 염기(예컨대, K2CO3, Na2CO3 또는 NaHCO3) 또는 유기 염기(예컨대, 피리딘, 트리에틸아민 또는 후니그 염기)이다. 상기 반응의 세팅 온도는 -10℃와 상기 용매(들)의 환류 온도까지 사이일 수 있다. 상기 반응 시간은 전형적으로 반응 제제의 구조, 세팅 온도 및 본성에 따라 30분 내지 2일까지로 다양하다. 숙련된 기술자는 OH 기는 영향을 받지 않고 있으면서 상기 아미노 위치를 아세틸화하기 위하여 상기 반응을 추진하는 방법을 알고 있다. 결과적으로 형성되는 임의의 과아세틸화된 부산물(들)은, 예컨대 NaOH/MeOH 또는 NaOMe/MeOH 처리에 의해 ManNAc로 즉시 변환될 수 있다. 두 번째 방법은 과아세틸화 후 탈(de)-O-아세틸화이다. 상기 과아세틸화는 염기의 존재 또는 부재 하에 아실화 제제를 이용하여 용액 내에서 수행될 수 있다. 아세톤, 디옥산, DMSO, THF, DMF, 알코올, MeCN 및 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 한정되지는 않는 용매가 이러한 화학적 변형을 위해 사용될 수 있다. 상기 반응에 사용하기에 적합한 염기는 무기 염기(예컨대, K2CO3, Na2CO3, NaHCO3 또는 NaOH) 또는 유기 염기(예컨대, 피리딘, 트리에틸아민 또는 후니그 염기)이다. 적합한 아실화 제제는 본 기술분야에 알려져 있는 활성화된 아세트산 유도체이며, 전형적으로는 아세트산 무수물 및 아세틸 클로라이드가 상기 아실화 제제로 사용된다. 상기 반응의 세팅 온도는 -10℃와 상기 용매(들)의 환류 온도까지 사이일 수 있다. 상기 반응 시간은 전형적으로 반응 제제의 구조, 세팅 온도 및 본성에 따라 30분 내지 2일까지로 다양하다. 숙련된 기술자는 모든 작용기가 아세틸화될 때까지 상기 반응을 추진하는 방법을 알고 있다. 상기 탈-O-아세틸화 반응은 염기의 존재 하에 용액 내에서 수행될 수 있다. 상기 반응에 사용되는 염기가 무기 강염기(예컨대, K2CO3, LiOH, NaOH, KOH 또는 Ba(OH)2)라면, 선택되는 용매는 물, 알코올 또는 물-유기 용매(예컨대, 아세톤, 디옥산, DMSO, THF, DMF, 알코올, MeCN) 혼합물이다. 알코올레이트(예컨대, NaOMe, NaOEt 또는 KOtBu)가 염기로서 선택된다면, 상기 용매는 대응하는 알코올(예컨대, NaOMe/MeOH)일 필요가 있다. 상기 반응의 세팅 온도는 0℃와 상기 용매(들)의 환류 온도까지 사이일 수 있다. 상기 반응 시간은 전형적으로 반응 제제의 구조, 세팅 온도 및 본성에 따라 30분 내지 1일까지로 다양하다.
상기 환원-아세틸화 순서는 중간체인 자유 만노사민을 결정형 형태로 단리하는 별도의 기본 단계로 수행되거나, 한 용기에서 조 탈벤질화된 만노사민을 아세틸화하여 수행될 수 있다. 상기 방법들 모두 정제된 결정형 N-아세틸만노사민을 고수율로 제공한다. 원할시, N-아세틸만노사민은 공지된 방식으로 대응하는 O-글리코시드로 전환될 수 있다.
식 1의 화합물의 바람직한 용도에서, R1(및, 존재시, R3)이 페닐, 알킬 또는 할로겐으로부터 선택되는 하나 이상의 기로 선택적으로 치환된 벤질 또는 나프틸메틸기, 보다 바람직하게는 R1(및, 존재시, R3)이 벤질기인 식 1의 화합물은 만노사민으로 환원되고 ManNAc로 아세틸화된다.
본 발명의 제13 측면에 계속하여, 제14 측면은 시알산 및 그의 염을 포함하는 뉴라민산 유도체의 합성 방법에 관한 것이다.
뉴라민산은 9-탄당인 5-아미노-3,5-데옥시-D-글리세로-D-갈락토-노눌로손산의 유도체, 특히 N-아세틸-(Neu5Ac) 및 N-글리콜릴-뉴라민산(Neu5Gc)으로서, C-4, C-7, C-8 및 C-9에 다양한 모이어티로 치환될 수 있다. 이들은 배아발생부터 병원체 상호작용에 대한 신경 가소성까지 범위의 많은 주요 생물학적 역할을 갖는다. 이들은 자유 형태로는 거의 나타나지 않지만, 보통 당단백질 및 당지질의 올리고사카라이드 측쇄의 비-환원 말단 또는 내부 위치에서 화학적 공유 결합으로 발견된다. 갈락토오스, N-아세틸-갈락토사민 및 N-아세틸-글루코사민과 같은 끝에서 두 번째 당에 결합되는 시알산의 결합은 α-2,3- 및 α-2,6-케토시드 결합이 가장 흔하다.
N-아세틸-뉴라민산은 보통 ManNAc 및 피루베이트로부터 Neu5Ac 알돌라아제를 이용하여, 또는 N-아세틸글루코사민이 GlcNAc 2-에피머라아제의 작용으로 에피머화되고 인 시투 얻어지는 ManNAc가 피루베이트와 Neu5Ac 알돌라아제의 존재 하에 추가로 반응하는 2-효소의 순차적인 시스템에서 효소적 경로에 의해 생산된다(예컨대, 참고문헌 [27] 및 그 내부에 인용된 참고문헌들 참조).
본 발명의 제13 측면에 따라 고순도로 제공되는 N-아세틸만노사민은 효소적 시스템에서 뉴라민산 유도체, 바람직하게는 Neu5Ac의 제조에 사용될 수 있다. 일반적으로, 알돌 축합은 반응을 생성물의 형성 쪽으로 추진하고 ManNAc의 소비를 최대로 하기 위하여 많은, 보통 7-10배 과량의 피루베이트를 이용하여 수행된다. 또한, 상기 반응은 연속적 반응기 내에서 수행될 수 있다. 상기 생성물은 주로 미반응 ManNAc 및 피루베이트로부터 이온 교환 크로마토그래피에 의해 단리된다. 상기 단리 단계는 과량의 피루브산을 휘발성 아세트알데히드 및 이산화탄소로 분해시키는 것을 촉매하는 피루베이트 디카르복실라아제를 이용함으로써 간략화될 수 있다[28]. 결과물인 Neu5Ac는 보통의 화학적 변형에 의해 다른 천연 발생형 뉴라민산 유도체로 변환될 수 있다. 아울러, 상기 알돌라아제 효소는 넓은 범위의 기질을 수용하므로, 모두 식 1의 치환된 D-만노사민 유도체 및 그의 염으로부터 출발하여 간단히 전환함으로써 이용가능한 만노사민, N-글리콜릴만노사민 또는 다른 만노사민 유도체는 효소적으로 지향된 알돌 축합 반응에 의해 많은 천연 및 비천연 뉴라민산 유도체를 합성하기 위한 기초로서 제공할 수 있다.
바람직한 구현예에서, R1(및, 존재시, R3)이 페닐, 알킬 또는 할로겐으로부터 선택되는 하나 이상의 기로 선택적으로 치환된 벤질 또는 나프틸메틸기, 보다 바람직하게는 R1(및, 존재시, R3)이 벤질기인 식 1의 화합물은 만노사민으로 환원되고, N-아세틸만노사민으로 아세틸화되며, Neu5Ac 알돌라아제의 존재 하에 피루베이트와 반응하도록 하여 N-아세틸-뉴라민산을 형성한다.
본 발명의 제15 측면은 뉴라민산 유도체 함유 올리고- 또는 폴리사카라이드, 바람직하게는 시알로당접합체의 합성 방법에 관한 것이다.
시알로당접합체 중에서, 3'-시알릴락토오스, 6'-시알릴락토오스, 3'-시알릴-3-푸코실락토오스, 시알릴락토-N-테트라오스, 시알릴-푸코실락토-N-테트라오스, 디시알릴락토-N-테트라오스, 시알릴락토-N-푸코펜타오스, 모노시알릴락토-N-헥사오스, 모노푸코실-모노시알릴락토-N-헥사오스, 모노푸코실-모노시알릴락토-N-네오헥사오스, 모노푸코실-디시알릴락토-N-네오헥사오스 등과 같은 시알릴화 모유 올리고사카라이드가 매우 중요하며, 이들은 항균, 항바이러스, 면역 시스템 및 인지 발달 개선 활성과 같은 구별되는 생물학적 활성과 직접 연관된다. 시알릴화 모유 올리고사카라이드는 인간 장내 시스템에서 프리바이오틱스로 작용하여 장내 세균총의 성장 및 유지를 도와주는 것으로 나타났다. 아울러, 이들은 또한 항염증인 것으로 밝혀졌고, 따라서 상기 화합물들은 합성적으로 구성되거나 천연 발생형인 화합물 및 그의 염 모두로서, 예를 들면 영아용 조제식, 영아용 시리얼, 임상적 영아용 영양 제품, 아이용 조제식을 생산하기 위한 영양 산업에서, 또는 어린이, 어른, 노인 및 수유부용 식이 보충물 또는 건강 기능성 식품으로서 매력적인 성분이다. 마찬가지로, 상기 화합물들은 또한 치료제를 생산하기 위한 의료 산업에서 관심이 있다. 모유 올리고사카라이드에서, 상기 시알산 잔기는 항상 α-글리코시드 결합을 통해 D-갈락토오스의 말단 3-O- 및/또는 6-O-위치(들)에 결합된다.
일반적으로, 복잡한 시알로올리고사카라이드의 합성은 다단계 합성 경로를 따르거나, 효소적 시스템에서 수행되거나, 또는 이들을 조합한다. 어떤 경로가 택해지든 간에, 이들을 숙주 분자에 커플링시키기 위해서는 보호기로 적절하게 무장되고 뉴라미닐/시알릴 모이어티를 전달할 수 있는 효소에 대한 기질인 아노머성 중심부 또는 뉴라미닐/시알릴 글리코시드에 대해 활성화된 뉴라민산/시알산 유도체가 필요하다.
따라서, 식 1의 치환된 D-만노사민 유도체 및 그의 염은 만노사민으로 환원된 후, N-아세틸만노사민으로 아세틸화되거나 알돌라아제에 대한 기질인 다른 유도체로 변형되고, 알돌라아제의 존재 하에 피루베이트와 반응하도록 하여 전술한 것과 같은 N-아세틸-뉴라민산 또는 다른 뉴라민산 유도체를 형성하고, 이후 알려진 방법론에 의해 원하는 시알릴/뉴라미닐 공여자로 전환될 수 있다. 화학적 글리코실화에서, 2차 OH 기, 아미노 그룹핑 및 카르복실 부분은 보호된 형태이어야 하며, 이를 위한 목적으로 일련의 보호기, 주로 에스테르, 에테르 및 아세탈이 숙련자에게 이용가능하다. OH 보호 물질들 중에서, 아세틸, 벤조일, 클로로아세틸 또는 클로로벤조일과 같은 선택적으로 치환된 아실, 및 벤질과 같은 에테르 형태의 기는 합성시 유용성이 있다; 상기 카르복실기는 에스테르에 의해, 전형적으로는 메틸 또는 벤질 에스테르에 의해 보호될 수 있다; 또한, 상기 아미노 기능은 아지드, 디아세틸, 트리플루오로아세틸, 트리클로로아세틸, Troc, Fmoc 또는 프탈이미도기의 형태로, 또는 인접한 4-OH와의 고리형 카바메이트로서 차폐될 수 있다. 상기 아노머성 중심 치환은 할로, 알킬- 또는 아릴티오, 디알킬 포스파이트 또는 트리할로아세트이미데이트 사이에서 다양할 수 있으며, 이들 각각은 시알로글리코실화 방법에서 보통 사용되는 것이다. 전술한 보호기의 도입과 아노머성 중심 활성화는 알려진 공정에 의해 수행될 수 있다(예컨대, 참고문헌 [29,30] 및 그 내부에 인용된 참고문헌들 참조). 탄수화물 화학, 특히 시알로화학에 관여하는 숙련자는 높은 가능성으로 수율, 아노머성 비율 및 부산물 형성을 포함하는 바람직한 결과를 얻기 위한 글리코실화 반응을 수행하기 위하여 시알릭 공여자에서 어떤 보호기와 아노머성 아글리콘이 적합한지를 선택할 수 있다. 상기 인자들은 촉진제 디자인, 용매 효과, 반응 조건, 수용자 구조 등에 의존한다. 효소적 시알로전달 공정의 경우, 효소에 대한 적절한 기질(예컨대, 시알릴트랜스퍼라아제에 대해서는 CMP-시알산, 트랜스시알리다아제에 대해서는 2-O-(p-니트로페닐)- 또는 2-O-(4-메틸움벨릴페릴)-α-D-시알로시드)은 전술한 방법에 의해 얻어진 뉴라민산/시알산 유도체로부터 용이하게 접근가능하다.
바람직한 용도에서, R1(및, 존재시, R3)이 페닐, 알킬 또는 할로겐으로부터 선택되는 하나 이상의 기로 선택적으로 치환된 벤질 또는 나프틸메틸기, 보다 바람직하게는 R1(및, 존재시, R3)이 벤질기인 식 1의 화합물은 만노사민으로 환원되고, N-아세틸만노사민으로 아세틸화되며, 후자는 Neu5Ac 알돌라아제의 존재 하에 피루베이트와 반응하도록 하여 N-아세틸-뉴라민산을 형성하고, 시알릴화 모유 올리고사카라이드의 효소적 또는 화학적 합성용으로 편리한 활성화된 시알로시드로 전환된다.
본 발명의 제16 측면은 자나미비어 및 그의 유사체와 같은 바이러스 뉴라미니다아제 억제제[31]의 합성 방법을 제공한다. 따라서, 식 1의 치환된 D-만노사민 유도체 및 그의 염은 만노사민으로 환원되고, N-아세틸만노사민으로 아세틸화되거나 알돌라아제에 대한 기질인 다른 유도체로 변형되며, 알돌라아제의 존재 하에 피루베이트와 반응하도록 하여 제7 측면에 따른 N-아세틸-뉴라민산을 형성한다. 상기 카르복실기는 에스테르의 형태로 차단되고, 히드록실은 바람직하게는 알려진 방법을 이용하여 아실기에 의해 보호된다. 상기 글리코시드성 OH 기는 용이하게 β-제거를 거쳐서 C2-C3 불포화를 형성하게 되는 아글리콘으로 전환된다. 이러한 기는, 예컨대 할로겐, 알킬- 또는 아릴티오, 아실옥시 또는 이미데이트일 수 있으며, 이들은 염기의 처리 또는 섬광 진공 열분해 하에서 용이하게 β-제거가 일어난다(예컨대, 참고문헌 [32] 및 그 내부에 인용된 참고문헌들 참조). 이후, 결과물인 글리콜 유형의 화합물은 그 배위를 유지하면서 C-4에서 아지도기와 같은 질소 기능을 도입하도록 조작된 후, 아미노 또는 구아니디노기로 용이하게 변형되고, 최종 탈보호 단계 후 자나미비어 또는 연관 유도체를 생성할 수 있다(참고문헌 [33, 34] 및 그 내부에 인용된 참고문헌들 참조).
바람직한 구현예에서, R1(및, 존재시, R3)이 페닐, 알킬 또는 할로겐으로부터 선택되는 하나 이상의 기로 선택적으로 치환된 벤질 또는 나프틸메틸기, 보다 바람직하게는 R1(및, 존재시, R3)이 벤질기인 식 1의 화합물은 자나미비어의 합성에 사용된다.
상기 제10 내지 제17 측면의 방법적 특징은 본 발명의 제2 및 제3 측면의 방법과 조합하여 제10 내지 제17 측면에서 나타내는 화합물을 형성하는 전체 방법을 형성할 수 있음이 인식될 것이다.
본 발명의 다른 특징들은 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명을 제한하지는 않는 하기 실시예로부터 명확해질 것이다.
실시예 1. N' , N' - 디벤질 -1,2- 디아미노 -1,2- 디데옥시 -D- 만노피라노오스
벤질 아민(100 ㎖) 내의 D-(-)-프럭토오스(50 g, 277.5 m㏖)의 혼합물에 벤질 암모늄 클로라이드(30 g, 208 m㏖)를 실온에서 첨가하였다. 상기 혼합물을 6시간 동안 교반하였고, 이 때에 에탄올(50 ㎖)을 첨가하여 상기 혼합물을 균질하게 하였다. 밤새 교반하였고, 다시 에탄올(50 ㎖)을 첨가하여 균질한 혼합물을 제조하였다. 2시간 후, 물(150 ㎖)을 첨가하였고, 3시간 동안 교반을 계속하였다. 결과물인 서스펜션을 여과에 의해 분리하였고, 여과된 물질을 차가운 수성 에탄올로 세척하였으며, 일정한 중량으로 진공하에서 건조시켜 흰색 고체로서 21.3 g의 표제 화합물을 얻었다. 모액은 N',N'-디벤질-1,2-디아미노-1,2-디데옥시-D-만노피라노오스와 함께 N,N'-디벤질-1,2-디아미노-1,2-디데옥시-D-글루코피라노오스을 함유하였다.
M.p.: 105-111℃, 순도: >95%(HPLC에 의함).
1H NMR (600 MHz, DMSO) δ: (α- 및 β-아노머의 혼합물) H-1 3.90 및 4.40, C1-NH 2.60, 2.98 및 3.11, C1-NH-CH2 3.68, 3.77, 3.79 및 4.00, Ph 7.16-7.40, H-2 2.77 및 2.82, C2-NH 1.80, 2.00 및 2.09, C2-NH-CH2 3.74, 3.88 및 4.08, Ph 7.16-7.40, H-3 3.43 및 3.67, C3-OH 4.66 및 4.74, H-4 3.27 및 3.30, C4-OH 4.66 및 4.71, H-5 2.94 및 3.45, H-6 3.48, 3.49, 3.58 및 3.68, C6-OH 4.30 및 4.34.
13C NMR (125 MHz, DMSO) δ: (α- 및 β-아노머의 혼합물) C-1 83.6 및 87.3, C1-NH-CH2 48.1 및 48.2, C-2 60.4 및 61.5, C2-NH-CH2 50.7 및 53.9, C-3 70.0 및 75.6, C-4 67.7 및 68.0, C-5 71.9 및 78.2, C-6 61.1 및 61.3, Ph 141.9, 141.1, 140.9, 140.8, 128.1, 128.0, 127.9, 127.7, 126.6 및 126.4.
실시예 2. N-벤질-2-아미노-2-데옥시-D-만노오스
A) 프럭토오스로부터의 전형적인 절차: 18.0 g(100 m㏖)의 D-(-)-프럭토오스를 방금 증류된 벤질 아민(3-8 당량)으로 0℃에서 처리하였다. 상기 반응 혼합물을 실온까지 덥힌 후, 40℃에서 20시간 동안 가열하였다. TLC(디클로로메탄:메탄올:암모늄 히드록시드 2:1:1)는 출발 물질이 사라진 것을 보여주었다. 하기 방법에 따라 석유 에테르를 이용하여 반복 세척함으로써 과량의 벤질 아민을 제거하였다: 150-500 ㎖의 석유 에테르를 상기 반응 혼합물에 넣었고, 이어서 탄수화물-풍부 상(phase)이 얼 때까지 -25 내지 -20℃ 사이에서 냉각시켰다(드라이아이스-알코올 조(bath)). 이후, 유기층을 디캔트시켰고, 상기 절차를 4-5회 반복하였다. 얻어진 조 프럭토실 아민을 메탄올(200-300 ㎖)로 희석하였고, 실온에서 2-4시간 동안 빙초산(15-20 ㎖)으로 처리하였다. TLC(디클로로메탄:메탄올:암모늄 히드록시드 20:4:0.5)는 케토실아민이 소비되었고, 주된 생성물로서 N-벤질-2-아미노-2-데옥시-D-만노오스 및 N-벤질-2-아미노-2-데옥시-D-글루코오스가 2:8 - 4:6의 비로 형성되었음을 보여주었다. 상기 용매를 감압 하에 증발시켰고, 잔류물(residue)을 칼럼 크로마토그래피(디클로로메탄:메탄올:암모늄 히드록시드 20:4:0.5)에 의해 정제하여 비결정형 고체로서 N-벤질-2-아미노-2-데옥시-D-만노오스를 생성하였다(4.1-8.6 g).
1H NMR (600 MHz, DMSO) δ: α-아노머 H-1 5.02 dd, C1-OH 6.21 d, H-2 2.69 dd, NH 1.97 br, CH2 3.82, 3.70 d, Ph 7.17-7.40 m, H-3 3.66 m, C3-OH 4.50 d, H-4 3.32 m, C4-OH 4.67 d, H-5 3.51 m, H-6x 3.47 m, H-6y 3.62 m, C6-OH 4.36 t; β-아노머 H-1 4.95 dd, C1-OH 6.15 d, H-2 2.89 t, NH 2.22 br, CH2 3.79, 3.68 d, Ph 7.177.40 m, H-3 4.10 m, C3-OH 4.50 br, H-4 3.67 m, C4-OH 4.76 br, H-5 3.77 m, H-6x 3.33 m, H-6y 3.57 m, C6-OH 4.35t.
13C NMR (125 MHz, DMSO) δ: α-아노머 C-1 91.3, C-2 61.4, CH2 51.8, Ph 141.0, 128.1, 127.9, 126.6, C-3 69.6, C-4 67.7, C-5 72.6, C-6 61.4; β-아노머 C-1 101.5, C-2 68.0, CH2 51.2, Ph 140.7, 128.1, 127.9, 126.6, C-3 69.0, C-4 69.5, C-5 80.3, C-6 63.6.2.
B) 실시예 1의 화합물로부터: 메탄올(30 ㎖) 내의 N,N'-디벤질-1,2-디아미노-1,2-디데옥시-D-만노피라노오스(10 g)에 농축된 HCl-용액(4 ㎖)을 서서히 첨가하였고, 상기 혼합물을 40℃로 2-3시간 동안 가열하였다. 상기 용매를 주의깊게 증발시켰고, 메탄올 내의 잔류물을 취하여 다시 3-4회 증발시켰다. 결과물인 고체를 에탄올 내에 현탁시켰고, 가열하여 환류시켰으며, 불용성 물질을 열 여과(hot filtration)에 의해 제거하였고, 여과물을 증발해 건조시켜 N-벤질-2-아미노-2-데옥시-D-만노오스의 히드로클로라이드 염을 생성하였다.
실시예 3. D-만노사민 히드로클로라이드
A) 실시예 2A에 따라 얻어진 N-벤질-2-아미노-2-데옥시-D-만노오스와 N-벤질-2-아미노-2-데옥시-D-글루코오스의 조 혼합물을 메탄올(20-100 ㎖) 내에 현탁시켰고, HCl(10-40 ㎖ 2 M HCl 및 추가적인 2-8 ㎖ 농축 HCl)을 이용하여 pH를 대략 1-2로 조정하였다. 차콜(0.4-1.6 g) 상의 10%의 Pd를 첨가하였고, 반응 혼합물을 모든 출발 물질이 소비될 때까지 H2 분위기(5 bar까지) 하에 실온 또는 45℃에서 교반하였다. 상기 반응 혼합물을 Celite®을 통해 여과하였고, 20-50 ㎖의 메탄올:물(2:1)로 세척하였다. 상기 용매를 잔류 부피가 대략 20-40 ㎖이 될 때까지 증발시켰다. 상기 수성 당 용액에 메탄올(40-80 ㎖)을 첨가함으로써 글루코사민 히드로클로라이드의 결정화를 시작하였고, 0-5℃에서 밤새 유지하였다. 여과에 의해 결정을 분리하였고, 차가운 메탄올로 세척하였다. 모액으로부터의 메탄올을 증발시켰고, 나머지 수용액에 20-80 ㎖의 이소프로판올을 첨가하였다. 상기 용액을 0-5℃에서 밤새 유지하였고, 형성된 결정을 여과하였으며, 차가운 이소프로판올로 세척 및 건조하였다: 3.9 g의 D-만노사민 히드로클로라이드를 단리하였다.
B) 12.0 g의 실시예 2A의 N-벤질-만노사민에 20 ㎖ 물 내의 10% Pd/C(0.5 g)의 서스펜션을 첨가하였다. 상기 반응 혼합물의 pH를 10% HCl 용액을 이용하여 4-4.5로 조정하였다. 상기 반응 혼합물을 H2 압력(2.5 bar) 하에 40℃에서 6시간 동안 교반하였다. 이후, pH를 10% HCl 용액을 이용하여 3으로 조정하였다. 상기 반응 혼합물을 밤새 교반하지 않고 유지하여 결정이 가라앉게 하였다(결정은 반응기 내에 남아 있음). 상기 결정을 여과해 내었고, 소량의 메탄올:물(2:1)로 세척하였다. 상기 메탄올을 진공으로 제거하였고, 15 ㎖의 이소프로판올로 교체하였다. 상기 이소프로판올을 증류해 내었고, 동일한 절차를 다시 반복하였다. 상기 반응 혼합물에 30 ㎖의 iPrOH를 첨가하였고, 생성물을 4℃에서 밤새 결정화하였다. 상기 결정을 여과하였고, 5-8 ㎖의 이소프로판올로 세척하였다. 젖은 생성물을 실온에서 건조시켜 8.4 g의 D-만노사민 히드로클로라이드를 생성하였다.
C) 30 ㎖ 메탄올 내의 10 g의 N,N'-디벤질-1,2-디아미노-1,2-디데옥시-D-만노피라노오스의 서스펜션에 4 ㎖의 농축된 HCl을 서서히 첨가하였다. 상기 반응 혼합물을 40℃로 가열하였고, 이 온도에서 완료시까지 교반하였다. 차콜 상의 10% Pd를 1 ㎖ 물 내의 서스펜션으로서 첨가하였다. 상기 반응 혼합물을 H2 하에 두었고, 2.5 atm(253 kPa)의 절대 압력으로 가압하였으며, 40℃로 3시간 동안 가열하였다. 이후, 상기 결정을 여과해 내었고, 3 ㎖의 메탄올:물(2:1)로 1회 세척하였다. 상기 메탄올을 진공에서 제거하였고, 10-15 ㎖의 이소프로판올로 수 회 교체하였으며, 결정이 형성될 때까지 상기 이소프로판올을 매번 증류해 내었다. 결정이 형성될 때, 상기 용매 증류를 중단하였고, 상기 반응 혼합물을 4℃에서 적어도 5시간 동안 교반하였다. D-만노사민 히드로클로라이드의 결정을 여과하였고, 2 ㎖의 이소프로판올로 세척한 후, 2 부피의 에탄올로 재결정화하였고, 3-5회 환류한 후, 열 여과하였다.
실시예 4. N-아세틸-D-만노사민
30 ㎖의 에탄올:물(6:1) 혼합물 내의 10 g의 실시예 3의 D-만노사민 히드로클로라이드의 서스펜션을 0℃로 냉각시켰고, 트리에틸아민(1.2 당량)을 동일한 온도에서 첨가하였다. 상기 온도를 0-5℃ 사이로 유지하면서 아세트산 무수물(1.2 당량)을 한방울씩 첨가하였다. 첨가가 종료된 후(20-30분), 상기 반응 혼합물을 N-아세틸-D-만노사민 결정으로 접종(seed)하였고, 밤새 교반 하에 4℃에서 유지하였다. 형성된 결정을 여과하였고, 세척 및 건조하여 9.65 g의 N-아세틸-D-만노사민을 생성하였다.
본 명세서에서는, 명시적으로 달리 표현하지 않는 한, '또는'이란 용어는 진술된 조건 중 하나 또는 모두가 충족될 때 참값을 되돌리는 연산자의 의미로 사용되며, 이는 단지 하나의 조건만이 충족되는 것을 필요로 하는 '전적으로 또는'이란 연산자와 반대된다. '포함하는'이란 용어는 '이루어지는'의 의미보다는 '함유하는'의 의미로 사용된다. 본 발명에서 임의의 선행 공개 문헌을 확인한 것은 그 시사점(teaching)이 그 시점에서 호주 또는 다른 곳에서 보통의 일반적인 지식이었음을 인정 또는 나타내는 것으로 간주되어서는 안된다.
참고문헌 목록
아래에 인용된 모든 참고문헌들과, 본문에서 언급된 모든 참고문헌들은 인용에 의해 본 발명의 시사점 내로 포함된다.
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Claims (25)

  1. 하기 식 1의 화합물 또는 그의 염:
    Figure pct00013

    상기에서, R1은 수소화분해에 의해 제거가능한 기이고, R2는 OH이거나, 또는 R2는 -NHR3이며, R3은 수소화분해에 의해 제거가능한 기이다.
  2. 청구항 1에 있어서,
    하기 식 1A의 화합물 또는 그의 염:
    Figure pct00014

    상기에서, R1은 수소화분해에 의해 제거가능한 기로서, 바람직하게는 페닐, 알킬 또는 할로겐으로부터 선택되는 하나 이상의 기로 선택적으로 치환된 벤질 또는 나프틸메틸기이며, 보다 바람직하게는 벤질기이다.
  3. 청구항 1에 있어서,
    하기 식 1B의 화합물 또는 그의 염:
    Figure pct00015

    상기에서, R1 및 R3은 각각 독립적으로 수소화분해에 의해 제거가능한 기로서, 바람직하게는 페닐, 알킬 또는 할로겐으로부터 선택되는 하나 이상의 기로 선택적으로 치환된 벤질 또는 나프틸메틸기이며, 보다 바람직하게는 벤질기이다.
  4. a) D-프럭토오스를 R1-NH2 및 그의 염으로 처리하는 단계; 및 b) 상기 반응 혼합물로부터 식 1B의 화합물을 분리하는 단계를 포함하는 청구항 3의 식 1B의 화합물의 제조 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 R1-NH2는 벤질 아민인 방법.
  6. a) D-프럭토오스를 R1-NH2로 처리하여 프럭토실 아민 유도체를 생성하는 단계; b) 이로부터 과량의 R1-NH2를 분리함으로써 상기 프럭토실 아민 유도체를 조 생성물로서 단리하는 단계; 및 c) 상기 조 프럭토실 아민 유도체를 산으로 처리하는 단계를 포함하는 청구항 2의 식 1A의 화합물의 제조 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 R1-NH2는 벤질 아민이고, 단계 c)에서의 반응은 빙초산의 존재 하에 메탄올 내에서 수행되는 방법.
  8. a) 청구항 4 또는 청구항 5에 따라 D-프럭토오스로부터 식 1B의 화합물을 만드는 단계; 및 b) 식 1B의 화합물을 산으로 처리하여 -NHR3 기를 제거하는 단계를 포함하는 청구항 2의 식 1A의 화합물의 제조 방법.
  9. - D-만노사민 또는 그의 염,
    - D- 만노사민 빌딩 블록 또는 만노사민 함유 올리고- 또는 폴리사카라이드,
    - N-아세틸-D-만노사민, 그의 O-글리코시드 또는 그의 수화물 또는 용매화물,
    - 뉴라민산 유도체 또는 그의 염 또는 뉴라민산 함유 올리고- 또는 폴리사카라이드, 또는
    - 바이러스 뉴라미니다아제 억제제를 합성하기 위한 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항의 화합물의 용도.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 뉴라민산 유도체는 시알산 또는 그의 염인 용도.
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 뉴라민산 함유 올리고- 또는 폴리사카라이드는 시알릴화 모유 올리고사카라이드인 용도.
  12. 청구항 9에 있어서,
    바이러스 뉴라미니다아제 억제제는 자나미비어(zanamivir)인 용도.
  13. a) 청구항 4 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 D-프럭토오스로부터 식 1의 화합물을 만드는 단계; 및 b) 식 1의 화합물을 수소화분해하여 R1 기 및 선택적으로는 R3 기를 제거하는 단계를 포함하는 D-만노사민 또는 그의 염의 합성 방법.
  14. ⅰ) 청구항 13의 방법에 따라 D-만노사민을 합성하는 단계;
    ⅱ) D-만노사민의 디아조 전달 반응을 수행하여 그 아미노기를 아지도기로 전환시키는 단계;
    ⅲ) 3, 4 및 6 OH 기를 보호하는 단계; 및
    ⅳ) 그 아노머성 위치를 활성화시켜 β-만노사미닐 신톤(synthon)을 얻는 단계를 포함하는 D-만노사민 유래 신톤의 합성 방법.
  15. ⅰ) 청구항 13의 방법에 따라 D-만노사민을 합성하는 단계;
    ⅱ) 상기 D-만노사민의 아미노기를 적합한 보호기로 차폐하는 단계;
    ⅲ) 상기 D-만노사민의 3, 4 및 6 OH 기를 보호하는 단계; 및
    ⅳ) 상기 D-만노사민의 아노머성 위치를 활성화시켜 β-만노사미닐 신톤을 얻는 단계를 포함하는 D-만노사민 유래 신톤의 합성 방법.
  16. ⅰ) 청구항 15의 방법을 수행하는 단계; 및 이후
    ⅱ) 단계 ⅰ) 유래의 β-만노사미닐 신톤을 원하는 당 모이어티에 커플링시키는 단계를 포함하는 D-만노사민 함유 올리고- 또는 폴리사카라이드의 합성 방법.
  17. ⅰ) 청구항 13의 방법에 따라 D-만노사민을 합성하는 단계; 및
    ⅱ) 상기 D-만노사민의 아민기를 아세틸화시켜 N-아세틸-D-만노사민을 형성하는 단계를 포함하는 N-아세틸-D-만노사민의 합성 방법.
  18. ⅰ) 청구항 17의 방법에 따라 N-아세틸-D-만노사민을 합성하는 단계; 및
    ⅱ) 상기 N-아세틸-D-만노사민을 Neu5Ac 알돌라아제의 존재 하에 피루베이트와 반응시키는 단계를 포함하는 N-아세틸 뉴라민산의 합성 방법.
  19. (ⅰ) 청구항 18의 방법에 따라 N-아세틸 뉴라민산을 합성하는 단계;
    (ⅱ) 상기 N-아세틸 뉴라민산으로부터 활성화된 시알로시드를 형성하는 단계; 및
    (ⅲ) 상기 활성화된 시알로시드를 시알로올리고사카라이드로 전환시키는 단계를 포함하는 시알로올리고사카라이드, 바람직하게는 시알릴화 모유 올리고사카라이드의 합성 방법.
  20. ⅰ) 청구항 18의 방법에 따라 N-아세틸 뉴라민산을 합성하는 단계;
    ⅱ) 에스테르로서 N-아세틸 뉴라민산의 카르복실기 및 그의 비-글리코시드성 히드록실기를 아실기로 보호하는 단계;
    ⅲ) 상기 N-아세틸 뉴라민산의 글리코시드성 히드록실기를 아글리콘으로 전환시키고, 이것을 β-제거하여 C2-C3 불포화를 생성하는 단계;
    ⅳ) 그 배위(configuration)를 유지하면서 N-아세틸 뉴라민산의 C4에 질소 기능성을 도입하는 단계;
    ⅴ) 상기 N-아세틸 뉴라민산의 카르복실 및 히드록실기를 탈보호시키는 단계; 및
    ⅵ) 상기 N-아세틸 뉴라민산의 질소 기능성을 아미노 또는 구아니디노기로 전환시키는 단계를 포함하는 바이러스 뉴라미니다아제 억제제, 바람직하게는 자나비미어의 합성 방법.
  21. N-아세틸 D-만노사민 또는 그의 유도체의 합성에서의 D-프럭토오스의 용도.
  22. N-아세틸 뉴라민산 또는 그의 유도체의 합성에서의 D-프럭토오스의 용도.
  23. 실질적으로 본 명세서에 개시된 것과 같은 N-치환된 D-만노사민 유도체의 합성 방법.
  24. 실질적으로 본 명세서에 개시된 것과 같은 뉴라민산 유도체의 합성 방법.
  25. 실질적으로 본 명세서에 개시된 것과 같은 바이러스 뉴라미니다아제 억제제의 합성 방법.
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