Un método para preparar un derivado de ácido carboxílico activado de un polímero no peptídico,

soluble en agua, que comprende:

i) hacer reaccionar un reactivo de éster R(C=O)OR'', donde R'' es un grupo terciario y R comprende un grupo funcional X, con un polímero no peptídico no soluble en agua POLI-Y, donde Y es un grupo funcional que reacciona con X para formar un enlace covalente, para formar un éster terciario del polímero;

ii) tratar el éster terciario del polímero con una base fuerte en solución acuosa para formar una sal carboxilato del polímero;

iii) tratar la sal carboxilato del polímero con un ácido inorgánico en solución acuosa, para convertir la sal carboxilato en un ácido carboxílico, formando de esta manera un polímero funcionalizado con ácido carboxílico; y

iv) derivatizar adicionalmente el polímero funcionalizado con ácido carboxílico para dar como resultado un polímero derivatizado que tenga un haluro de acilo, pseudohaluro de acilo, sal de metal alcalino/alcalinotérreo, éster, anhídrido, amida, imida o hidrazida

Método de preparación de polímeros funcionalizados con ácido carboxílico.

Campo de la invención

Esta invención se refiere a métodos para preparar polímeros no peptídicos, solubles en agua, que llevan grupos funcionales carboxilo, particularmente polímeros de poli(etilenglicol) (PEG) funcionalizados con ácido carboxílico. El alcance de protección de la patente está determinado por la reivindicaciones 1-35 adjuntas.

Antecedentes de la invención

Los derivados de poli(etilenglicol) (PEG) activados con grupos electrófilos son útiles para acoplarse a grupos nucleófilos, tales como grupos amino de moléculas biológicamente activas. En particular, los ésteres activos y otros derivados de ácido carboxílico de PEG se han usado para fijar el PEG a las proteínas que llevan grupos amino.

Las moléculas de PEG que tienen grupos carboximetilo terminales se han descrito, por ejemplo, por Martinez et al., Patente de Estados Unidos Nº 5.681.567, Veronese et al., Journal of Controller Release 10:145-154 (1989), y Bückmann et al., Makromol. Chem. 182(5):1379-1384 (1981). La Patente de Estados Unidos Nº 5.672.622 (Harris et al.), describe derivados de PEG que tienen un resto ácido propiónico o butanoico terminal. Dichos PEG terminados en carboxilo se usan para preparar ésteres activos adecuados para conjugación a proteínas y otras moléculas que llevan grupos amino.

Sin embargo, un problema persistente asociado con la preparación de polímeros funcionalizados con carboxilo ha sido la dificultad para obtener el producto polimérico deseado con un nivel de pureza suficientemente alto. Por ejemplo, Veronese et al. y Bückmann et al., citados anteriormente, emplean un método para sintetizar ácidos mPEG carboxílicos que comprende convertir mPEG-OH en un éster etílico del ácido mPEG carboxílico, mediante una reacción catalizada por bases de mPEG-OH con un a-halo etil éster, seguido de la hidrólisis del éster promovida por bases. Sin embargo, este enfoque proporciona ácidos mPEG de solo aproximadamente un 85% de pureza, siendo el principal contaminante mPEG-H, que no puede separarse del ácido mPEG carboxílico usando métodos de purificación típicos tales como precipitación, cristalización o extracción. La retirada de mPEG-OH requiere el uso de cromatografía en columna de intercambio iónico preparativa, que consume tiempo y es cara. Los ácidos PEG carboxílicos obtenidos comercialmente frecuentemente contienen cantidades residuales de PEG-OH que complican la preparación de derivados o bioconjugados basados en estos materiales.

Las Patentes de Estados Unidos Nº 5.278.303, 5.605.976 y 5.681.567 informan sobre la preparación de ácidos PEG carboxílicos que contienen poco o ningún material de partida (alcohol PEG) empleando un haloacetato de alquilo terciario para preparar un PEG funcionalizado con éster de alquilo terciario, que se hidroliza después con ácido, preferiblemente ácido trifluoroacético (TFA).

Diversos tratados sobre el uso de grupos protectores indican que los ésteres de alquilo terciarios, tales como t-butil ésteres, son estables a hidrólisis con las bases suaves usadas típicamente para hidrolizar ésteres de alquilo primarios, tales como ésteres de etilo. La hidrólisis con base fuerte podría provocar la escisión de grupos ácido carboxílico. Véase, por ejemplo, T. W. Green, Protective Groups in Organic Synthesis, 3ª edición, 1999, pág. 406; o P. J. Kocienski, Protecting Groups, 1994, pág. 125. Por consiguiente, estos ésteres de alquilo terciario se escinden convencionalmente con ácido, típicamente con TFA.

Sin embargo, el uso de ácido trifluoroacético puede dar como resultado problemas de purificación y estabilidad del producto. El ácido trifluoroacético es difícil de retirar completamente del polímero funcionalizado con carboxilo final, particularmente la cantidad de TFA sugerida en las patentes mencionadas anteriormente. La presencia de ácido trifluoroacético residual da como resultado una mala estabilidad del producto, debido a la degradación del polímero provocada por la auto-oxidación promovida por ácido. Véase, como por ejemplo, M. Donbrow, "Stability of the Polyoxiethylene Chain", en Nonionic Surfactants: Physical Chemistry, M. J. Schick, ed., Marcel Dekker, 1987, pág. 1011 ff. Este artículo informa que los ácidos catalizan la formación de hidroperóxidos y rompen el hidroperóxido, conduciendo a la escisión de las cadenas de polioxietileno.

Aunque la Patente de Estados Unidos Nº 5.605.976 sugiere la destilación como un medio para separar los materiales orgánicos del producto polimérico, incluso los compuestos con puntos de ebullición muy bajos son difíciles de retirar de los polímeros de alto peso molecular usando un proceso de destilación, y la dificultad aumenta a medida que el peso molecular del polímero aumenta. Hay necesidad en la técnica de procedimientos alternativos para preparar polímeros funcionalizados con ácido carboxílico con un alto rendimiento y libres de cantidades significativas de contaminantes poliméricos, particularmente cantidades significativas del material de partida polimérico. También hay una necesidad en la técnica de métodos de síntesis alternativos que no utilizan reactivos que son difíciles de retirar del producto polimérico final o que provocan problemas de estabilidad del producto.

Sumario de la invención

La invención proporciona un método para preparar un derivado de ácido carboxílico activado de un polímero no peptídico, soluble en agua, que comprende:

i) hacer reaccionar un reactivo de éster R(C=O)OR' donde R' es un grupo terciario y R comprende un grupo funcional X, con un polímero no peptídico, soluble en agua, POLI-Y, donde Y es un grupo funcional que reacciona con X para formar un enlace covalente, para formar un éster terciario del polímero;

ii) tratar el éster terciario del polímero con una base fuerte en solución acuosa para formar una sal carboxilato del polímero;

iii) tratar la sal carboxilato del polímero con un ácido inorgánico en una solución acuosa para convertir la sal carboxilato en un ácido carboxílico, formando de esta manera un polímero funcionalizado con ácido carboxílico;

iv) derivatizar adicionalmente el polímero funcionalizado con ácido carboxílico para dar como resultado un polímero derivatizado para que tenga un haluro de acilo, pseudohaluro de acilo, sal de metal alcalino o alcalinotérreo, éster, anhídrido, amida, imida o hidrazida. El polímero funcionalizado con ácido carboxílico puede extraerse después de la solución acusa con un disolvente adecuado, preferiblemente un disolvente clorado.

En una realización, X es un grupo saliente, tal como un haluro o un sulfonato éster, e Y es un grupo hidroxilo. Cuando Y es un grupo hidroxilo, la reacción (i) se realiza preferiblemente en presencia de una base, por ejemplo, una base de la forma R'O-M⁺, donde M⁺ es un catión.

El tratamiento con una base fuerte en la reacción (ii) es preferiblemente eficaz para producir un pH de reacción de aproximadamente 11 a 13. El ácido inorgánico, por ejemplo, un ácido de mineral, en la etapa (iii), es preferiblemente un ácido que produce aniones no nucleófilos en solución acuosa. Los ácidos preferidos incluyen ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido fosfórico y ácido clorhídrico. El tratamiento con ácido de (iii) es preferiblemente eficaz para producir un pH de reacción de aproximadamente 1 a 3.

El reactivo de éster terciario empleado en la reacción (i) preferiblemente tiene la estructura (I):

En la estructura (I), X es un grupo saliente; y cada R¹ y R² se selecciona independientemente entre hidrógeno, alquilo, cicloalquilo, alcoxi, arilo, aralquilo y heterociclo. Preferiblemente el grupo (CR¹R²)_n no incluye dos heteroátomos unidos al mismo átomo de carbono; por ejemplo, R¹ y R² en el mismo átomo de carbono preferiblemente no son ambos alcoxi. El conjunto de R³-R⁵ se selecciona independientemente entre alquilo inferior, arilo, aralquilo y cicloalquilo, donde cualquiera de R³-R⁵ puede estar unido para formar un anillo o sistema de anillo, tal como adamantilo. Cualquiera de R¹ a R⁵, exceptuando hidrógeno, puede estar sustituido con un grupo seleccionado entre alquilo inferior,...

1. Un método para preparar un derivado de ácido carboxílico activado de un polímero no peptídico, soluble en agua, que comprende:

i) hacer reaccionar un reactivo de éster R(C=O)OR', donde R' es un grupo terciario y R comprende un grupo funcional X, con un polímero no peptídico no soluble en agua POLI-Y, donde Y es un grupo funcional que reacciona con X para formar un enlace covalente, para formar un éster terciario del polímero;

ii) tratar el éster terciario del polímero con una base fuerte en solución acuosa para formar una sal carboxilato del polímero;

iii) tratar la sal carboxilato del polímero con un ácido inorgánico en solución acuosa, para convertir la sal carboxilato en un ácido carboxílico, formando de esta manera un polímero funcionalizado con ácido carboxílico; y

iv) derivatizar adicionalmente el polímero funcionalizado con ácido carboxílico para dar como resultado un polímero derivatizado que tenga un haluro de acilo, pseudohaluro de acilo, sal de metal alcalino/alcalinotérreo, éster, anhídrido, amida, imida o hidrazida.

2. El método de la reivindicación 1, en el que X es un grupo saliente e Y es un grupo hidroxilo.

3. El método de la reivindicación 1, en el que dicha base fuerte es un hidróxido de metal alcalino.

4. El método de la reivindicación 1, en el que dicho tratamiento con base fuerte es eficaz para producir un pH de reacción de aproximadamente 11 a 13.

5. El método de la reivindicación 1, en el que dicho ácido inorgánico es un ácido que produce aniones no nucleófilos en solución acuosa.

6. El método de la reivindicación 5, en el que el ácido se selecciona entre el grupo que consiste en ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido fosfórico y ácido clorhídrico.

7. El método de la reivindicación 1, en el que el reactivo de éster terciario tiene la estructura:

en la que:

X es un grupo saliente;

cada uno de R¹ y R² se selecciona independientemente entre hidrógeno, alquilo, cicloalquilo, alcoxi, arilo, aralquilo y heterociclo;

cada uno de R³ y R⁵ se selecciona independientemente entre alquilo inferior, arilo, aralquilo y cicloalquilo, donde cualquiera de R³ y R⁷ puede estar unido para formar un anillo o sistema de anillo;

donde cualquiera de R¹ a R⁵,exceptuando hidrógeno, puede estar sustituido con un grupo seleccionado entre alquilo inferior, alcoxi inferior, cicloalquilo C3-C6, halo, ciano, oxo (ceto), nitro y fenilo; y

n es de 1 a aproximadamente 24.

8. El método de la reivindicación 7, en el que n es de 1 a 6.

9. El método de la reivindicación 8, en el que n es 1 ó 2.

10. El método de la reivindicación 9, en el que cada uno de R¹ y R² es independientemente hidrógeno o alquilo inferior no sustituido y cada uno de R³ a R⁵ es independientemente alquilo inferior no sustituido o fenilo.

11. El método de la reivindicación 10, en el que cada uno de R¹ y R² es independientemente hidrógeno o metilo y cada uno de R³ a R⁵ es independientemente metilo, etilo o fenilo.

12. El método de la reivindicación 11, en el que cada uno de R¹ y R² es H y n es 1.

13. El método de la reivindicación 12, en el que recibo de éster terciario es haloacetato de t-butilo.

14. El método de la reivindicación 1, en el que el polímero se selecciona entre el grupo que consiste en poli(alquilenglicoles), poli(alcohol olefínico), poli(vinilpirrolidona), poli(hidroxialquilmetacrilamida), poli(hidroxialquilmetacrilato), poli(sacáridos), poli(ácido a-hidroxiacético), poli(ácido acrílico), poli(alcohol vinílico), polifosfaceno, polioxazolinas, poli(N-acriloilmorfolina) y copolímeros o terpolímeros de los mismos.

15. El método de la reivindicación 14, en el que el polímero es un poli(etilenglicol).

16. El método de la reivindicación 15, en el que el poli(etilenglicol) es lineal y está terminado en un extremo con dicho grupo funcional Y y en el otro extremo con otro grupo funcional Y' o un grupo de protección terminal.

17. El método de la reivindicación 1, en el que dicho derivado es un éster.

18. El método de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente conjugar dicho polímero con una molécula biológicamente activa, haciendo reaccionar dicho polímero con un grupo funcional en dicha molécula.

19. El método de la reivindicación 18, en el que el polímero se derivatiza para que tenga un éster, y el grupo funcional en dicha molécula es un grupo nucleófilo.

20. El método de la reivindicación 19, en el que dicho grupo nucleófilo es un grupo amino, un grupo hidroxilo o un tiol.

21. Un método para preparar un derivado de ácido carboxílico activado de un PEG que comprende;

i) hacer reaccionar un reactivo de éster terciario R(C=O)OR', donde R' es un grupo alquilo terciario y R comprende un grupo funcional X, con un polímero de PEG-Y, donde Y es un grupo funcional que reacciona con X para formar un enlace covalente, para formar un éster terciario de PEG;

ii) tratar el éster terciario de PEG con una base fuerte en solución acuosa para formar una sal carboxilato de PEG;

iii) tratar la sal carboxilato de PEG con un ácido inorgánico en solución acuosa, para convertir la sal carboxilato en un ácido carboxílico, formando de esta manera un ácido PEG carboxílico; y

iv) derivatizar adicionalmente el ácido PEG carboxílico para dar como resultado un PEG derivatizado que tenga un haluro de acilo, pseudo haluro de acilo, sal de metal alcalino/alcalinotérreo, éster, anhídrido, amida, imida o hidrazida.

22. El método de la reivindicación 21, en el que X es un grupo saliente e Y es un grupo hidroxilo.

23. El método de la reivindicación 21, en el que dicha base fuerte es un hidróxido de metal alcalino.

24. El método de la reivindicación 21, en el que el ácido se selecciona entre el grupo constituido por ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido fosfórico y ácido clorhídrico.

25. El método de la reivindicación 21, en el que es reactivo de éster terciario tiene la estructura

en la que:

X es un grupo saliente;

cada uno de R¹ y R² se selecciona independientemente entre hidrógeno, alquilo, cicloalquilo, alcoxi, arilo, aralquilo y heterociclo;

cada uno de R³-R⁵ se selecciona independientemente entre alquilo inferior, arilo, aralquilo y cicloalquilo, donde cualquiera de R³-R⁵ puede estar unido para formar un anillo o sistema de anillo; donde cualquiera de R¹ a R⁵, exceptuando hidrógeno, puede estar sustituido con un grupo seleccionado entre alquilo inferior, alcoxi inferior, cicloalquilo C3-C6, halo, ciano, oxo (ceto), nitro y fenilo; y

n es de 1 a aproximadamente 24.

26. El método de la reivindicación 25, en el que n es de 1 a 6.

27. El método de la reivindicación 26, en el que n es 1 ó 2.

28. El método de la reivindicación 25, en el que cada uno de R¹ y R² es independientemente hidrógeno o alquilo inferior no sustituido y cada uno de R³ a R⁵ es independientemente alquilo inferior no sustituido o fenilo.

29. El método de la reivindicación 25, en el que cada uno de R¹ y R² es H y n es 1.

30. El método de la reivindicación 29, en el que el reactivo de éster terciario es un haloacetato de t-butilo.

31. El método de la reivindicación 21 ó 30, en el que el poli(etilenglicol) es lineal y está terminado en un extremo con dicho grupo funcional Y y en el otro extremo con otro grupo funcional Y' o un grupo de protección terminal.

32. El método de la reivindicación 21 ó 30, en el que el PEG tiene un peso molecular de aproximadamente 100 a aproximadamente 100.000 Da.

33. El método de la reivindicación 32, en el que el PEG tiene un peso molecular de aproximadamente 300 a aproximadamente 60.000 Da.

34. El método de la reivindicación 21, en el que dicho derivado es un éster.

35. El método de la reivindicación 21, que comprende adicionalmente conjugar dicho PEG con una molécula biológicamente activa, haciendo reaccionar dicho PEG con un grupo funcional en dicha molécula.