PROCEDIMIENTO DE MODIFICACIÓN DE DERIVADOS DE AMINOÁCIDOS Y PÉPTIDOS, COMPUESTOS OBTENIDOS Y UTILIZACIÓN.

La presente invención describe un nuevo procedimiento para la modificación de aminoácidos cíclicos hidroxilados,

particularmente la 4-hidroxiprolina, que es un aminoácido natural, comercial y relativamente barato, para dar otros aminoácidos de alta pureza óptica. El paso inicial del proceso es una escisión radicalaria, y el producto de escisión se convierte en aminoácidos no proteinogénicos usando reacciones como por ejemplo la reducción, la aminación reductiva, y la Horner-Wadsworth-Emmons. Es de destacar la aplicación del procedimiento a la modificación selectiva de péptidos. También se describen los productos de dicho procedimiento, como amino ácidos N-alquilados y/o con cadenas laterales con grupos amino, hidroxilo, alquenilo, etc. y sus derivados peptídicos, de interés como fármacos, catalizadores, sondas para imagen molecular, etc.

Procedimiento de modificación de derivados de aminoácidos y péptidos, compuestos obtenidos y utilización. 5

SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención se sitúa dentro del sector químico y se refiere al desarrollo de nuevos amino ácidos "modulables", y su conversión en amino ácidos no naturales de alta pureza óptica, incluyendo N-alquil amino ácidos de alto valor comercial. 10

Más aún, los amino ácidos "modulables" pueden ser incorporados a péptidos y ser

modificados selectivamente, incluso si el péptido presenta unidades del mismo amino ácido, lo que permitiría la conversión directa de un péptido comercial en muchos otros, que podrían servir como reactivos químicos. 15

La presente invención también se sitúa dentro del sector farmacéutico ya que algunos de los péptidos resultantes, o sus derivados, podrían servir como fármacos.

OBJETO DE LA INVENCION 20

El objeto de la invención es un nuevo procedimiento para la modificación de amino ácidos cíclicos hidroxilados, particularmente la 4-hidroxiprolina, que es un amino ácido natural, comercial y relativamente barato, para dar otros amino ácidos de alta pureza óptica, así como la aplicación del procedimiento a la modificación selectiva de péptidos. También se protegen los productos de dicha modificación, como amino ácidos N-alquilados y/o con 25 cadenas laterales con grupos amino, hidroxilo, alquenilo, etc. y sus derivados peptídicos, de interés como fármacos, sondas para imagen molecular, etc.

ESTADO DE LA TÉCNICA

La transformación de amino ácidos de bajo precio en otros no naturales, de alto valor 30 comercial, tiene gran interés para obtener nuevos reactivos químicos, fármacos, y sondas médicas, entre otros.

El amino ácido más usado es la glicina, principalmente por formación de enolatos y alquilación, como muestra la conversión del derivado de glicina (1) (Esquema 1) en la 2-35 alquil glicina (2) en condiciones de transferencia de fase, tal como se describe en Hashimoto, T.; Maruoka, K. Chem. Rev. 2007, 107, 5656-5682, así como en Ooi, T.; Maruoka, K. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 4222-4266. Menos usados son la serina y la treonina, bien por deshidratación para dar deshidroaminoácidos o por procesos de escisiónadición de nuevas cadenas laterales, como muestra la conversión (3) (4) . Así, 40 Boto y Hernández han escindido derivados sencillos de serina como (3) con el sistema (diacetoxiyodo) benceno y yodo en presencia de luz visible, generando un ión aciliminio como (3a) que era atrapado por nucleófilos de oxígeno, nitrógeno, azufre o carbono [Boto, A.; Gallardo, J. A.; Hernández, D.; Hernández, R. J. Org. Chem. 2007, 72, 72607269 y también Boto, A.; Gallardo, J. A.; Hernández, R.; Ledo, F.; Muñoz, A.; Murguía, J. R.; 45 Menacho-Márquez, M.; Orjales, A.; Saavedra, C. J. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2006, 16, 60736077].

.DIB, I2, h, CH2Cl2OMeOBz-HN4OMeIOHOBzHN3OMePTC, baseOMeOH2N2ON1OMePhPhluego Br-CH2CH=CH2;luego HCl, H2OONOMePhPh1aluego o-yodoanisol, BF3 OEt2ONOMe3aBzH+

Esquema 1

Estos amino ácidos no naturales son muy útiles como constituyentes de péptidos modificados de interés farmacológico, bien por modular su actividad biológica, por aumentar 5 su resistencia a la hidrólisis in vivo, o por mejorar su biodisponibilidad [ (a) Acc. Chem. Res. 2008, 41, Nº10, Número Especial sobre Peptidomimetics. (b) Sieburth, S. M.; Chen, C. A. Eur. J. Org. Chem. 2006, 311-322. (c) Chem. Rev. 2006, 106, Nº7, Número Especial sobre Process Chemistr y ]. Por otra parte, los amino ácidos no naturales pueden servir como unidades fluorescentes o radioactivas en péptidos usados como sondas médicas en imagen 10 molecular. Todas estas aplicaciones han despertado el interés de las compañías farmacéuticas, y la mayoría están investigando activamente en este campo.

Por otra parte, se están desarrollando péptidos sintéticos como catalizadores de procesos químicos, por ejemplo acilaciones, fosforilaciones regio- y enantioselectivas, epoxidación 15 asimétrica, resoluciones cinéticas, etc. [Colby-Davie, E. A.; Mennen, S. M.; Xu, Y.; Miller, S. J. Chem. Rev. 2007, 107, 5759-5812]. La introducción de amino ácidos no naturales para el reconocimiento de sustratos o como centros reactivos amplía las posibilidades de estos catalizadores.

Para desarrollar péptidos bioactivos o catalíticos con amino ácidos no naturales, se generan bibliotecas de compuestos y se estudia la relación entre su estructura y su actividad. En el proceso tradicional de generar bibliotecas, cada compuesto se sintetiza de novo, introduciendo una modificación respecto al péptido de referencia (Esquema 2) . Por ejemplo, supongamos que se quieren obtener cinco análogos de un péptido bioactivo aa1-aa2-aa3-25 aa4-aa5 (5) , modificados en la posición 4, que se considera clave para la actividad. Para preparar los cinco péptidos modificados aa1-aa2-aa3-XXn-aa5 (6-10) por el proceso convencional, se necesitarían al menos cuarenta reacciones, ya que para unir cada unidad aan, se necesita un paso de desprotección del residuo terminal del péptido [a] y un paso de acoplamiento [b]. 30

Esquema 2 aa1aa1aa2aa1aa2aa3aa1aa2aa3XX1aa1aa2aa3XX1aa5 (6) aa1aa1aa2aa1aa2aa3aa1aa2aa3XX2aa1aa2aa3XX2aa5 (7) aa1aa1aa2aa1aa2aa3aa1aa2aa3XX3aa1aa2aa3XX3aa5 (8) aa1aa1aa2aa1aa2aa3aa1aa2aa3XX4aa1aa2aa3XX4aa5 (9) aa1aa1aa2aa1aa2aa3aa1aa2aa3XX5aa1aa2aa3XX5aa5 (10) [a, b][a, b][a, b][a, b][a, b][a, b][a, b][a, b][a, b][a, b][a, b][a, b][a, b][a, b][a, b][a, b][a, b][a, b][a, b][a, b]

Este procedimiento implica un gasto considerable de tiempo y materiales. Una estrategia alternativa (Esquema 3) consiste en partir de un único péptido (o de unos pocos) que se 5 pudiera manipular selectivamente en determinadas posiciones, sin afectar a las otras.

aa1aa1aa2aa1aa2aa3aa1aa2aa3YYaa1aa2aa3YYaa5 (11) aa1aa2aa3XX1aa5 (6) aa1aa2aa3XX2aa5 (7) aa1aa2aa3XX3aa5 (8) aa1aa2aa3XX4aa5 (9) aa1aa2aa3XX4aa5 (10) [a, b][a, b][a, b][a, b][c][c][c][c][c]

Esquema 3

Por ejemplo, para preparar los cinco péptidos (6-10) , se sintetizaría un único péptido de 10 partida (11) , y luego se modificaría selectivamente la posición 4 [etapa c]. En condiciones ideales, [c] supone un sólo paso de reacción, y así, el proceso para obtener los cinco productos implicaría sólo trece pasos. Lógicamente, cuanto mayor sea el péptido a modificar, mayor es la diferencia entre el número de pasos del proceso convencional y el del proceso de modificación selectiva. 15

Sin embargo, la modificación selectiva de péptidos es muy difícil, dada la reactividad similar de sus amino ácidos, tal como se comenta en Qi, D.; Tann, C. M.; Distefano, M. D. Chem. Rev. 2001, 101, 3081-3112 y en Antos, J. M.; Francis, M. B. Curr. Opin. Chem. Biol. 2006, 10, 253-262. De hecho, aunque hay muchos métodos descritos para la modificación de residuos sencillos de amino ácidos, hay pocos que describan la modificación selectiva de 5 residuos que formen parte de un péptido.

La mayor parte del trabajo descrito en esta área se refiere a la modificación de residuos de glicina. Así, la cadena lateral de la glicina (H) es reemplazada por otras cadenas de tipo alquilo, alilo, etc. Por ejemplo, Seebach y Skr y dstrup han generado enolatos de residuos de 10 glicina a bajas temperaturas, y luego los atrapaban con distintos electrófilos. [Seebach, D.; Bech, A. K.; Studer, A. Modern Synthetic Methods, vol. 7, Eds. Ernst, B.; Leumann, C.; VCH, Weinheim, 1995, así como Ricci, M.; Madariaga, L.; Skr y dstrup, T. Angew. Chem. Int. Ed. 2000, 39, 242-245].

El método de Skr y dstrup transcurre en condiciones más suaves que el de Seebach, pero consta de varios pasos de reacción; pese a ello, el rendimiento global de la transformación es bueno. En este método se genera una -tioglicina a partir de la cual se forma un enolato que es atrapado por nucleófilos. Steglich y Beck han descrito una aproximación similar, pero donde la -tioglicina era usada para generar un catión que era atrapado por nucleófilos 20 [Dialer, H.; Steglich, W.; Beck, W. Tetrahedron 2001, 57, 4855-4861].

Kazmaier ha logrado una modificación selectiva muy eficaz donde la etapa [c] consta de un sólo paso (Esquema 4) , tal como se describe en Deska, J.; Kazmaier, U. Chem. Eur. J. 2007, 13, 6204-6211 y en Datta, S.; Kazmaier, U. Org. Biomol. Chem. 2011, 9, 872-880. El 25 método consiste en la alilación o alquilación de enolatos de zinc catalizada por complejos de paladio.

Esquema 4 NHONOTFAHNLDA, ZnCl2carbonato de alilo[alilPdCl]2 y PPh3 cat.THF, -78 oC a 20 oC10PhNHONOTFAHNPhBu3Sn92%, 94% ds11

Pese a su eficacia, este método tiene una desventaja: si el péptido posee varios residuos de glicina, pueden producirse problemas... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de modificación selectiva de un derivado de aminoácido hidroxilado de fórmula general (36) para obtener un derivado de fórmula general (37) y su conversión en productos de transformación (38) 5

donde Z representa el N-sustituyente del derivado de amino ácido, y se elige entre hidrógeno, alquilo, acilo, carbamoilo, amino acilo y peptidilo;

R representa uno de los N-sustituyentes de los productos de transformación (37) o (38) y se 10 elige entre H y alquilo;

n es un valor entero entre 1 y 5;

X representa el extremo C-terminal del derivado de amino ácido, y se elige entre hidrógeno, hidroxilo, alcoxilo, amino, amido, alquilo, acilo, arilo, amino acilo y peptidilo;

Y representa a grupos de la cadena lateral del derivado de amino ácido (38) , y se elige entre 15 carbonilo, carboxilo, CH2OH, CH2-amino, alquilo, acilo, CH2-amino acilo, CH2-peptidilo, o bien ser alquilo o acilo y estar unido directamente al grupo X del amino ácido modificado (38) , siendo entonces X = O ó NH ó N-alquilo; y caracterizado porque:

a) En la conversión del compuesto de fórmula general (36) al compuesto de fórmula 20 general (37) se utiliza un proceso de escisión radicalaria que transcurre conservando la estereoquímica de la posición- del amino ácido modificable, y por tanto la pureza óptica del producto resultante,

b) En la conversión del compuesto de formula general (37) al compuesto de fórmula general (38) , se utiliza alguna reacción elegida, a título ilustrativo y no limitativo, de 25 entre las siguientes: aminación reductiva, reducción-lactonización, o de adición al carbonilo, incluyendo las Horner-Wadsworth-Emmons.

2. Procedimiento de modificación selectiva de un derivado de amino ácido de fórmula general (36) en un derivado (37) según la reivindicación 1, caracterizado porque la escisión 30 radicalaria es oxidativa.

3. Procedimiento de modificación selectiva de un compuesto de fórmula general (36) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque n = 1 y por tanto el amino ácido convertible es un derivado de 4-hidroxiprolina.

4. Procedimiento de modificación selectiva de un compuesto de fórmula general (36) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde Z es acilo o carbamoilo y X es alcoxilo o amino, y el producto (37) consta de un solo residuo de amino ácido.

5. Procedimiento de modificación selectiva de un compuesto de fórmula general (36) según 40 una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque cualquiera de los grupos Z y X, o bien ambos, son amino acilo o peptidilo, y el producto (37) es un péptido.

6. Procedimiento de modificación selectiva de un compuesto de fórmula general (36) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde se genera un intermedio catiónico que 45 es atrapado por O-nucleófilos, para dar un compuesto (37) caracterizado porque N-R es N-H o un N, O-acetal, particularmente NCH2OAc.

7. Procedimiento de modificación selectiva de un compuesto de fórmula general (36) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el reactivo de escisión radicalaria oxidativa es (diacetoxiyodo) benceno-yodo.

8. Procedimiento de modificación selectiva de un compuesto de fórmula general (36) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la etapa de escisión radicalaria oxidativa tiene lugar con un aporte de energía y ésta se elige entre energía térmica, radiación luminosa y de microondas.

9. Procedimiento de modificación selectiva de un compuesto de fórmula general (36) según la reivindicación 8, caracterizado porque el aporte de energía se realiza con radiación luminosa visible.

10. Procedimiento de modificación selectiva de un compuesto de fórmula general (36) 15 según las reivindicaciones 1-9 caracterizado porque el disolvente empleado en la etapa de escisión radicalaria es aprótico.

11. Procedimiento de modificación selectiva de un aminoácido según la reivindicación 1, caracterizado porque en la modificación del compuesto (37) , donde el grupo N-R es un N, O-20 acetal, preferentemente cuando R = CH2OAc, a compuestos de fórmula general (38) , se produce una hidrólisis y N-R se convierte en un grupo N-H.

12. Procedimiento de modificación selectiva de un aminoácido según la reivindicación 1, caracterizado porque en la modificación del compuesto (37) , donde el grupo N-R es un N, O-25 acetal, preferentemente cuando R = CH2OAc, a compuestos de fórmula general (38) , se produce una reducción y N-R se convierte en un grupo N-Me.

13. Procedimiento de modificación selectiva de un aminoácido según la reivindicación 1, caracterizado porque en la modificación del compuesto (37) , donde el grupo N-R es un N, O-30 acetal, preferentemente cuando R = CH2OAc, a compuestos de fórmula general (38) , se produce una adición de nucleófilos al acetal.

14. Compuesto de fórmula general (37) , obtenido por un procedimiento tal como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1-10. 35

15. Compuesto de fórmula general (37) según la reivindicación 14, caracterizado porque se elige entre los compuestos (39) a (43) .

16. Compuesto de fórmula general (38) obtenido mediante un procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 11 a 13, a partir de un compuesto de fórmula general (37) según la reivindicación 14. 5

17. Compuesto de fórmula general (38) según la reivindicación 16, caracterizado por un anillo de lactona o lactama, siendo X = O, NH o N-alquilo, y siendo Y un grupo alquilo que está unido directamente al grupo X, y que procede de la reducción o de la aminación reductiva de compuestos de fórmula general (37) . 10

18. Compuesto de fórmula general (38) según la reivindicación 17, caracterizado porque se elige entre los compuestos de fórmula general (44) a (49) .

19. Compuesto de fórmula general (38) según la reivindicación 16, caracterizado porque Y = metilenamino, que procede de la aminación reductiva de compuestos de fórmula general (37) .

20. Compuesto de fórmula general (38) según la reivindicación 19, caracterizado porque se elige entre los compuestos de fórmula general (50) a (57) .

21. Compuesto de fórmula general (38) según la reivindicación 16, caracterizado porque Y 5 = alquenilo o alquilo, que procede de la transformación de compuestos de fórmula general (37) por medio de una reacción de Horner-Wadsworth-Emmons seguida o no por reducción de la olefina.

22. Compuesto de fórmula general (38) según la reivindicación 21, caracterizado porque se 10 elige entre los compuestos de fórmula general (58) a (60) .

23. Compuesto de fórmula general (38) según las reivindicación 16, caracterizado porque R = Me, que procede de la reducción de compuestos (37) donde N-R es un N, O-acetal, 15 preferentemente NCH2OAc.

24. Compuesto de fórmula general (38) según la reivindicación 23, caracterizado porque se elige entre los compuestos de fórmula general (61) o (62) .

25. Uso de un compuesto de fórmula general (37) según la reivindicación 14 para la identificación de nuevos compuestos con actividad catalítica, biológica y/o farmacológica.

26. Uso de un compuesto de fórmula general (38) según una cualquiera de las reivindicaciones 16 a 24, para la identificación de nuevos compuestos con actividad catalítica, biológica y/o farmacológica o utilidad como sondas médicas en imagen molecular.

27. Uso de un compuesto de fórmula general (38) , según una cualquiera de las 10 reivindicaciones 16 a 22, en el cual la agrupación N-R es de tipo N, O-acetal, siendo preferentemente R = CH2OAc, para modificarlo por reducción o adición de nucleófilos, generando derivados de amino ácidos donde N-R es N-alquilo, preferentemente N-metilo.

28. Uso de un compuesto de fórmula general (37) o (38) según una cualquiera de las 15 reivindicaciones 14 a 24, para la obtención de un derivado de mayor tamaño, como un péptido, depsipéptido o de un conjugado.