Derivados heterobifuncionales de poli(etilenglicol) y métodos para su preparación.

Un método para la preparación de un derivado polimérico heterobifuncional,

que comprende:(i) proporcionar un polímero de fórmula W-O-Poli-OH, en donde W es un grupo que puede eliminarse porhidrogenolisis catalítica o por hidrólisis catalizada por ácido y poli representa una fracción de polímero seleccionadadel grupo que consiste en poli(óxidos de alquileno), poli(polioles oxietilados), poli(alcoholes olefínicos) ypoli(acriloilmorfolina);

(ii) modificar la fracción -OH para producir un primer grupo funcional, en donde dicho primer grupo funcional seselecciona del grupo que consiste en:

mesilato, tosilato, tresilato,

-O-(CH2)n-CO2R3, en donde n ≥ 1-6 y R3 es un grupo alquilo,

-NHR4, en donde R4 es H, alquilo o un grupo protector de aminas,

-O-(CH2)n-CH(ZR5)2, en donde n es un número de 1 a 6, Z es O o S y R5 es H o un grupo alquilo,

-O-(CH2)n-CHO, en donde n es 1-6; y

(iii) convertir dicho W en un segundo grupo funcional, en donde dicho segundo grupo funcional es distinto de dichoprimer grupo funcional.

Derivados heterobifuncionales de poli (etilenglicol) y métodos para su preparación

Campo de la invención La invención se refiere a derivados heterobifuncionales de poli (etilenglicol) y a métodos para su preparación.

Antecedentes de la invención La unión covalente del polímero hidrófilo poli (etilenglicol) , abreviado como (PEG) , también conocido como poli (óxido de etileno) , abreviado como (PEO) , a moléculas y superficies tiene importantes aplicaciones en biotecnología y medicina. En su forma más común, PEG es un polímero lineal con grupos hidroxilo en cada extremo:

HO-CH2-CH2O (CH2CH2O) nCH2CH2-OH

Esta fórmula puede representarse brevemente como HO-PEG-OH, en la que se entiende que -PEG- representa la estructura polimérica básica sin los grupos terminales:

-PEG- equivale a -CH2CH2O (CH2CH2O) nCH2CH2-

El PEG se usa normalmente como metoxi-PEG-OH, abreviado como mPEG, en donde uno de los extremos es el grupo relativamente inerte metoxi, mientras que el otro extremo es un grupo hidroxilo, de fácil modificación química.

CH3O- (CH2CH2O) n-CH2CH2-OH

Los expertos en la técnica entienden que el término poli (etilenglicol) o PEG representa o incluye todas las formas anteriores y otras más.

Los copolímeros de óxido de etileno y óxido de propileno están estrechamente relacionados con el PEG con respecto a sus propiedades químicas y pueden sustituirse por PEG en muchas de sus aplicaciones.

HO-CH2CHRO (CH2CHRO) nCH2CHR-OH

R = H y CH3

El PEG es un polímero útil con la propiedad de solubilidad en agua así como de solubilidad en numerosos disolventes orgánicos. Además, el PEG no es tóxico ni inmunógeno. Cuando el PEG se une químicamente a un compuesto insoluble en agua, generalmente, el conjugado resultante es soluble en agua así como también soluble 40 en numerosos disolventes orgánicos. Normalmente, cuando la molécula a la que se une el PEG es biológicamente activa, como en el caso de un fármaco, esta actividad se mantiene después de la unión a PEG y el conjugado puede mostrar una farmacocinética alterada. Por ejemplo, Bentley y col., en Polymer Preprints, 38 (1) , 584 (1997) , demostraron que la artemisinina, que es insoluble en agua, pasa a ser soluble en agua y muestra un aumento de la actividad contra la malaria cuando se acopla a PEG. Davis y col., en la patente de los EE. UU. n° 4.179.337, han 45 demostrado que algunas proteínas acopladas a PEG presentan mayor tiempo de circulación en la sangre debido a una eliminación renal reducida y a una inmunogenicidad reducida. La falta de toxicidad del PEG y su rápida eliminación del cuerpo son ventajosas para aplicaciones farmacéuticas.

Dado que las aplicaciones de la química del PEG se han hecho más sofisticadas, ha aumentado la necesidad de 50 PEG heterobifuncionales, es decir PEG con distintos grupos terminales:

X-PEG-Y

en donde X e Y son grupos diferentes. Los PEG con grupos estructurales éster y grupos terminales X e Y: 55 X-PEG-CO2-PEG-Y

pueden considerarse como heterobifuncionales, incluso si X e Y son iguales, dado que cada unidad de PEG dentro de la estructura básica está sustituida de manera asimétrica.

Tales PEG heterobifuncionales con los grupos funcionales apropiados pueden usarse para enlazar los PEG a superficies o a otros polímeros, como polisacáridos o proteínas, con el otro extremo unido, por ejemplo, a un medicamento, un liposoma, otra proteína o un biosensor. Si uno de los extremos se une a un polímero y el otro extremo se une a un grupo funcional apropiado, puede producirse una reticulación para formar un hidrogel de 65 utilidad.

El documento WO 1999/034833 A1 desvela acrilatos de poli (etilenglicol) heterobifuncionales degradables y geles y conjugados derivados de estos.

Sin embargo, con los métodos existentes, los PEG heterobifuncionales son a menudo difíciles o imposibles de 5 preparar con alta pureza. Por ejemplo, podría llevarse a cabo la reacción siguiente con el uso de equivalentes molares de cada reactivo con el objetivo de preparar el producto acetal de PEG mostrado a continuación:

HO-PEG-OH + ClCH2CH (OC2H5) 2 + NaOH º HO-PEG-OCH2CH (OC2H5) 2 + NaCl + H2O

Sin embargo, en la práctica también se forma inevitablemente algo del dietilacetal de PEG disustituido (C2H5O) 2CH2O-PEG-OCH2CH (OC2H5) 2 y también quedaría parte del PEG sin reaccionar. Para separar esta mezcla se requeriría una tediosa cromatografía.

La estrategia cromatográfica ha sido usada por Zalipsky (Bioconjugate Chemistr y , 4: 296-299, 1993) para purificar el 15 derivado heterobifuncional de PEG:

HO-PEG-CONHCH2CO2H

a partir de una mezcla de productos de reacción que también contiene PEG sin reaccionar y el derivado de ácido carboxílico disustituido.

En algunas aplicaciones es esencial que solo haya presente un mínimo de HO-PEG-OH en los monoalquil-PEG usados para preparar los PEG activados monofuncionales, ya que la presencia de HO-PEG-OH conduciría a derivados de PEG doblemente activados, lo que resultaría en productos reticulados o tendría otros efectos no deseables. De hecho, HO-PEG-OH es un contaminante común en los monoalquil-PEG. La estrategia cromatográfica se ha desvelado en la patente de los EE. UU. n° 5.298.410 para separar CH3O-PEG-OH de HO-PEG-OH mediante formación de derivados de tritilo (Ph3C) , separación cromatográfica de los derivados y eliminación del grupo tritilo de CH3O-PEG-OCPh3. En una solicitud de patente reciente, Suzawa y col. (documento WO 96/35451) desvelaron bencil-PEG (C6H5-CH2-OPEG-OH) como un intermedio en la preparación de un PEG heterobifuncional con un grupo en un extremo con afinidad por una célula diana y una toxina en el otro extremo. Sin embargo, el bencil-PEG se preparó por bencilación de PEG, seguida de una laboriosa y exhaustiva cromatografía de gradiente para separar bencil-PEG de dibencil-PEG y de PEG sin reaccionar. El procedimiento se llevó a cabo a escala reducida y con un rendimiento de solo el 7, 8%. Por lo tanto, el método tiene poco valor para una producción comercial útil.

Una segunda estrategia, la estrategia de polimerización, para la preparación de los PEG heterobifuncionales implica la polimerización aniónica de óxido de etileno sobre un anión X -, que finalmente se convierte en el grupo terminal del polímero:

Este método ha sido usado por Yokoyama y col. (Bioconjugate Chemistr y , 3: 275-276, 1992) para preparar un PEG con un grupo hidroxilo en un extremo y un grupo amino en el otro extremo. Cammas y col. (Bioconjugate Chemistr y ,

6: 226-230, 1995) han usado este método para preparar PEG con un grupo amino en un extremo y un grupo hidroxilo o metoxi en el otro extremo. También ha sido usado por Nagasaki y col. (Bioconjugate Chemistr y , 6: 231

233, 1995) para preparar un PEG con un grupo formilo en un extremo y un grupo hidroxilo en el otro extremo. En general, este método solo es útil si X es un grupo adecuado y deseado sobre el que iniciar la polimerización; frecuentemente no es este el caso. Además la aplicación satisfactoria de este método requiere una rigurosa exclusión de agua para evitar la formación de HO-PEG-OH y este problema se hace más grave a medida que aumenta el peso molecular. También es necesario controlar cuidadosamente el grado de polimerización con el fin de obtener el peso molecular deseado del derivado de PEG. Este método está limitado por la degradación de muchos tipos de moléculas de fármacos en las rigurosas condiciones de la polimerización si dicha polimerización del óxido de etileno se realiza directamente sobre la molécula del fármaco. Además, el método está limitado por una falta de selectividad si hay presente más de un grupo funcional sobre el que pueda tener lugar la polimerización.

Sería deseable proporcionar métodos adicionales para la preparación de PEG heterobifuncionales que eliminen sustancialmente al menos algunos de los problemas y desventajas de los métodos anteriores.

Sumario de la invención Dentro del alcance definido por las reivindicaciones adjuntas, esta invención proporciona un método para la preparación de derivados heterobifuncionales de poli (etilenglicol) a través de un intermedio de PEG que contiene un grupo eliminable en un extremo. Se proporcionan derivados de PEG del tipo W-PEG-OH, en donde W es un grupo eliminable por métodos químicos suaves, que se alteran primeramente mediante la modificación del grupo OH para obtener un grupo deseado X, seguida de la eliminación de W para generar un segundo grupo hidroxilo. Este último grupo hidroxilo puede alterarse posteriormente para obtener un segundo grupo funcional Y, con lo que se proporciona el PEG heterobifuncional... [Seguir leyendo]

1. Un método para la preparación de un derivado polimérico heterobifuncional, que comprende:

(i) proporcionar un polímero de fórmula W-O-Poli-OH, en donde W es un grupo que puede eliminarse por hidrogenolisis catalítica o por hidrólisis catalizada por ácido y poli representa una fracción de polímero seleccionada del grupo que consiste en poli (óxidos de alquileno) , poli (polioles oxietilados) , poli (alcoholes olefínicos) y poli (acriloilmorfolina) ;

(ii) modificar la fracción -OH para producir un primer grupo funcional, en donde dicho primer grupo funcional se selecciona del grupo que consiste en: mesilato, tosilato, tresilato.

15. O- (CH2) n-CO2R3, en donde n = 1-6 y R3 es un grupo alquilo, -NHR4, en donde R4 es H, alquilo o un grupo protector de aminas,

- O- (CH2) n-CH (ZR5) 2, en donde n es un número de 1 a 6, Z es O o S y R5 es H o un grupo alquilo, -O- (CH2) n-CHO, en donde n es 1-6; y

(iii) convertir dicho W en un segundo grupo funcional, en donde dicho segundo grupo funcional es distinto de dicho primer grupo funcional. 25

2. El método de la reivindicación 1, en el que W tiene la fórmula Ar-C (R1) (R2) -, en donde Ar representa una fracción seleccionada del grupo que consiste en fenilo, fenilo sustituido, bifenilo, bifenilo sustituido, arilos policíclicos, arilos policíclicos sustituidos y arilos heterocíclicos, en donde R1 y R2 son H, alquilo o Ar, el cual se define anteriormente.

3. El método de la reivindicación 1, en el que dicho segundo grupo funcional es -OH.

4. Un método para la preparación de un derivado polimérico heterobifuncional, que comprende:

(i) proporcionar un polímero de fórmula Ar-C (R1) (R2) O-Poli-OH, en donde Ar se selecciona del grupo que consiste en fenilo, fenilo sustituido, bifenilo, bifenilo sustituido, arilos policíclicos, arilos policíclicos sustituidos y arilos heterocíclicos, en donde R1 y R2 son H, alquilo o Ar, el cual se define anteriormente, y en donde Poli es una fracción polimérica seleccionada del grupo que consiste en poli (óxidos de alquileno) , poli (polioles oxietilados) , poli (alcoholes olefínicos) y poli (acriloilmorfolina) ;

(ii) modificar químicamente el grupo -OH para producir un primer grupo funcional -O- (CH2) n-CH (ZR5) 2, en donde n es un número de 1 a 6, Z es O o S y R5 es H o un grupo alquilo;

(iii) eliminar el grupo Ar-C (R1) (R2) O- para producir un nuevo grupo hidroxilo;

(iv) convertir el nuevo grupo hidroxilo en un segundo grupo funcional, en donde dicho segundo grupo funcional es diferente de dicho primer grupo funcional.

5. El método de la reivindicación 1 o la reivindicación 4, en el que Poli es poli (etilenglicol) , representado por CH2CH2O (CH2CH2O) n’-CH2CH2-, en donde n’ es de aproximadamente 8 a aproximadamente 4.000.

6. El método de las reivindicaciones 1 ó 4, en el que Poli es un copolímero de óxido de etileno y óxido de propileno.

7. El método de la reivindicación 4, en el que dicho primer grupo funcional es metoxi.

8. El método de las reivindicaciones 1 ó 4, en el que dicho segundo grupo funcional se selecciona del grupo que consiste en: mesilato, tosilato, tresilato, -O- (CH2) n-CO2H, en donde n = 1-6, -O- (CH2) n-CO2R3, en donde n = 1-6 y R3 es un grupo alquilo, -NHR4, en donde R4 es H, alquilo o un grupo protector de aminas,

-O- (CH2) n-CH (ZR5) 2, en donde n es un número de 1 a 6, Z es O o S y R5 es H o un grupo alquilo, y -O- (CH2) n-CHO, en donde n es 1-6.

9. El método de la reivindicación 4, en el que dicho segundo grupo funcional es -O- (CH2) n-CH (ZR5) 2, en donde n es 5 un número de 1 a 6, Z es O o S y R5 es H o un grupo alquilo.

10. El método de la reivindicación 4, en el que dicho segundo grupo funcional es -O- (CH2) n-CHO, en donde n es 1-6.

11. El método de la reivindicación 1, en el que dicho primer grupo funcional es -O- (CH2) n-CH (ZR5) 2, en donde n es 10 un número de 1 a 6, Z es O o S y R5 es H o un grupo alquilo.

12. El método de la reivindicación 1 o la reivindicación 4, en el que el polímero en la etapa (i) tiene la fórmula C5H6CH2-O-Poli-OH.

13. El método de la reivindicación 4, en el que dicha etapa de eliminación (iii) comprende una hidrogenolisis catalítica o una hidrólisis catalizada por ácido.

14. El método de la reivindicación 4 para uso en la inhibición de la reactividad de HO-PEG-OH en una mezcla, en el que:

Poli es poli (etilenglicol) (PEG) ,

Ar-C (R1) (R2) O- es C5H6-CH2-O-,

la etapa (ii) comprende la modificación química del grupo -OH por alquilación para producir un grupo –OR, en donde R es alquilo, y

la etapa (iii) comprende una hidrogenación catalítica.

15. El método de la reivindicación 14, en el que el grupo alquilo es metilo.

16. Un método para la unión de un derivado polimérico a un fármaco o una macromolécula que comprende la preparación del derivado polimérico por medio de los métodos de las reivindicaciones 1, 4 o 14 y la etapa adicional de la unión del derivado polimérico a dicho medicamento o macromolécula.