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Dokumentenidentifikation DE69626621T2 04.03.2004
EP-Veröffentlichungsnummer 0000789577
Titel SYNTHESE VON N-SUBSTITUIERTEN OLIGOMEREN
Anmelder Chiron Corp. (n.d.Ges.d. Staates Delaware), Emeryville, Calif., US
Erfinder ZUCKERMANN, N., Ronald, Berkeley, US;
GOFF, A., Dane, Redwood City, US;
NG, Simon, Walnut Creek, US;
SPEAR, Kerry, Oakland, US;
SCOTT, O., Barbara, San Antonio, US;
SIGMUND, C., Aaron, El Sobrante, US;
GOLDSMITH, A., Richard, Daly City, US;
MARLOWE, K., Charles, San Carlos, US;
PEI, Yazhong, Alisa Viejo, US;
RICHTER, Lutz, Montana, US;
SIMON, Reyna, Felton, US
Vertreter Patent- und Rechtsanwälte Kraus & Weisert, 80539 München
DE-Aktenzeichen 69626621
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 04.06.1996
EP-Aktenzeichen 969212786
WO-Anmeldetag 04.06.1996
PCT-Aktenzeichen PCT/US96/08832
WO-Veröffentlichungsnummer 0096040202
WO-Veröffentlichungsdatum 19.12.1996
EP-Offenlegungsdatum 20.08.1997
EP date of grant 12.03.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 04.03.2004
IPC-Hauptklasse C07B 61/00
IPC-Nebenklasse H04N 9/097   

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf chemische Synthesetechnologien. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf die Synthese von N-substituierten Oligomeren und insbesondere auf peptidartige Verbindungen in Form von Poly-(N-substituierten Glycinen) (im Folgenden als Poly-NSGs bezeichnet), wobei Festphasensyntheseverfahren angewendet werden. Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Festphasensynthese von heterocyclischen organischen Verbindungen, in denen eine N-substituierte Glycinmonomereinheit die Hauptkette bildet. Die Erfindung betrifft auch kombinatorische Bibliotheken oder Gemische aus solchen heterocyclischen organischen Verbindungen, die auf biologische Aktivität zu analysieren sind.

Hintergrund der Erfindung

Standardverfahren, die zur klassischen Festphasenverfahren zur Peptidsynthese analog sind, könnten für die Synthese von NSGs angewendet werden. Nach solchen Verfahren würde das Carboxylat von N,&agr;-Fmoc-geschützten (und Seitenketten-geschützten) NSGs aktiviert und dann an eine am festen Träger gebundene Aminogruppe gebunden werden. Die Fmoc-Gruppe wird dann entfernt, worauf sich die Addition des nächsten Monomeren anschließt. So könnten Oligomere NSGs als Kondensationshomopolymere von N-substituiertem Glycin hergestellt werden. Ein solches Verfahren ist wegen der Zeit und der Kosten zur Herstellung geeigneter Mengen eines unterschiedlichen Satzes an geschützten N-substituierten Glycinmonmeren nicht wünschenswert. Das Zufügen und Entfernen der Fmoc- oder anderer Schutzgruppen ist zeitaufwändig und ineffizient.

Ein Ansatz für die Entwicklung von neuen pharmazeutisch aktiven organischen Arzneimitteln (d. h. Verbindungen mit der zur Bindung benötigten 3-D-Struktur) beruht in erster Linie auf der Röntgenkristallographie gereinigter Rezeptoren: wenn die Bindungsstelle einmal identifiziert ist, werden organische Moleküle entwickelt um zu der verfügbaren sterischen Raum- und der Ladungsverteilung zu passen. Allerdings ist es oft schwierig, gereinigte Rezeptoren zu erhalten, und oft ist es noch schwieriger, den Rezeptor zu kristallisieren, so dass Röntgenstrahlkristallographie angewendet werden kann. Es ist auch nicht unbedeutend, einen geeigneten Liganden zu konstruieren, selbst nachdem die Bindungsstelle genau identifiziert wurde. Insgesamt ist es sehr schwierig infolge einer Reihe von Faktoren, z. B. die Schwierigkeit bei der Identifizierung von Rezeptoren, Reinigung und Identifizierung der Strukturen von Verbindungen, die an solche Rezeptoren binden, und nachher Synthese dieser Verbindungen, nützliche pharmazeutisch aktive Verbindungen zu entwickeln.

Ein weiterer Ansatz zur Entwicklung neuer Arzneimittel besteht darin, Verbindungen zu synthetisieren, die bekannte biologisch aktive Verbindungen nachahmen. Da allerdings die aktive Gruppierung oder die aktive Strukturkomponente der aktiven Verbindungen üblicherweise unbekannt ist, beruht das Verfahren zur Synthese neuer Verbindungen in erster Linie auf der Versuch-und-Irrtum-Methode und der Synthese und dem Durchmustern jeder einzelnen Verbindung. Dieses Verfahren ist zeitaufwändig und teuer, da die Wahrscheinlichkeit eines Erfolgs für jede einzelne Verbindung relativ niedrig ist.

Eher als der Versuch, die besondere dreidimensionale Struktur eines Proteins unter Verwendung der Kristallographie zu bestimmen oder die Synthese spezifischer Peptide, die ein bekanntes biologisch aktives Peptid nachahmen, zu synthetisieren, hat sich ein Fachgebiet für die Herstellung von kombinatorischen Bibliotheken entwickelt. Genauer ausgedrückt, solche Versuche zur Isolierung biologisch aktiver Peptide produzieren zur gleichen Zeit extrem große Zahlen unterschiedlicher Peptide innerhalb desselben Reaktionsgefäßes. Die synthetisierte kombinatorische Bibliothek wird dann analysiert und aktive Moleküle werden isoliert und analysiert. Kombinatorische Bibliotheken per se werden im U.S. Patent 5 266 684 offenbart. Das U.S. Patent '684 betrifft fast vollständig die Synthese von Bibliotheken, wobei jedes der Reaktionsprodukte in der Bibliothek ein Peptid ist, das aus zwanzig natürlich auftretenden Aminosäuren besteht.

Da pharmazeutisch aktive Verbindungen oft hoch substituierte Heterocyclen sind, besteht derzeit ein Bedarf an einem Verfahren zur raschen Synthese einer großen Anzahl von verwandten substituierten heterocyclischen Verbindungen, das schnell und relativ kostengünstig ist. Dieses Verfahren würde das Problem einer getrennten Synthese für jedes Glied einer Gruppe von Kandidatenverbindungen, in der die strukturellen Komponenten, die biologische Aktivität verleihen, unbekannt sind, lösen.

Ein Festphasenverfahren zur Synthese von N-substituierten Oligomeren, z. B. Poly-(Nsubstituierten Glycinen) mit einer weiten Vielzahl von Seitenketten ist in WO-A-94/06451 offenbart. Diese offenbart ein Syntheseverfahren, wodurch jedes N-substituierte Monomer aus zwei "Submonomeren" direkt an einem festen Substrat zusammengefügt wird. Durch Variieren der Grundstruktur und der Substituenten an den Submonomeren kann ein breiter Bereich unterschiedlicher Oligomerer produziert werden, von denen einige die Struktur und Aktivität natürlicher Proteine und Nukleinsäuren oder Teilen davon nachahmen. N-substituierte Oligomere, z. B. N-substituierte Glycine(Poly-NSGs) bestehen aus Monomeren, hergestellt aus zwei Submonomeren, wobei das erste Submonomer ein Acylierungsmittel ist, das eine Abgangsgruppe umfasst, welche für eine nukleophile Substitution geeignet ist, z. B. Halogenessigsäure, und ein zweites Submonomer eine -NH2-Gruppe umfasst, z. B. ein primäres Amin. Die Richtung der Polymersynthese mit den Submonomeren ist Carboxy zu Amino.

Verfahren zur Herstellung von Peptoiden [Oligo-(N-substituierte Glycine)] durch Festphasensynthese werden von Zuckermann et al. in J. Am. Chem. Soc., 1992, Bd. 114, S. 10646 und Zuckermann et al., J. Med. Chem., 1994, Bd. 37, S. 2678 beschrieben.

Zusammenfassung der Erfindung

Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung von Gemischen (Bibliotheken), die große Anzahlen cyclischer organischer Verbindungen bereitstellen, welche von Peptoiden abgeleitet sind und covalent an ein festes Sustrat gebunden sind oder von dem festen Träger abgespalten sind, wobei diese Bibliotheken mindestens eine biologisch aktive cyclische organische Verbindung enthalten.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens zum Erhalt einer Bibliothek von cyclischen organischen Verbindungen, die von Peptoiden abgeleitet sind, wobei die Bibliothek mindestens eine biologisch aktive cyclische organische Verbindung enthält.

Die vorliegende Erfindung stellt in einer Ausführungsform ein Verfahren zur Synthese einer Bibliothek von heterocyclischen, organischen Verbindungen bereit, die von Nsubstituierten Polyamiden abgeleitet sind, wobei jede Verbindung mindestens eine kondensierte Ringstruktur enthält, die aus einer Cyclisierung einer Peptoid-Hauptkette stammt, umfassend:

  • a) Bereitstellen einer Vielzahl von Oberflächen eines festen Träger, die jede daran ein Amin derivatisiert hat;
  • b) Aufteilen der Oberflächen des festen Trägers in eine Vielzahl von Teilmengen;
  • c) Acylieren des Amins an der Oberfläche jeder Teilmenge von Stufe (b) mit einem unterschiedlichen ersten Submonomer-Acylierungsmittel, das eine Austrittsgruppe umfasst, welche für eine nukleophile Substitution durch ein Amin geeignet ist, unter Erhalt einer Acylgruppe, die an das Amin an den Oberflächen jeder Teilmenge gebunden ist, wobei die Acylgruppe eine Austrittsgruppe für eine nukleophile Substitution darin positioniert hat, und Steuern der Reaktion zur Vollständigkeit;
  • d) Sammeln der Trägeroberflächen jeder Teilmenge von Stufe (c) und Vermischen;
  • e) Aufteilen des Pools von Stufe (d) in eine Vielzahl von Teilmengen;
  • f) Umsetzen des acylierten festen Trägers an jeder Teilmenge von (e) mit einer ausreichenden Menge eines zweiten Submonomer-Verdrängungsmittels, das eine Aminogruppe umfasst um so eine nukleophile Substitution der Austrittsgruppe, die während der Acylierung angefügt worden war, durchzuführen, wobei das acylierte Amin jeder Teilmenge mit einem unterschiedlichen zweiten Submonomer umgesetzt wird, und Steuern der Reaktion bis zur Vollständigkeit;
  • g) Sammeln der umgesetzten Teilmengen von Stufe (f) unter Erhalt einer Bibliothek von N-substituierten Polyamidverbindungen an Oberflächen des festen Trägers;
  • h) Wiederholen der Stufen (b) bis (g) oder eines Untersatzes der Stufen (b) bis (g) ausreichend oft, damit die gewünschte Anzahl an Submonomeren covalent gebunden wird;
  • i) Sammeln der umgesetzten Teilmengen unter Erhalt einer Bibliothek von Nsubstituierten Polyamidverbindungen an Oberflächen eines festen Trägers und
  • j) Inkontaktbringen der N-substituierten Polyamide mit einem Agens, das die Nsubstituierten Polyamide cyclisiert, wodurch heterocyclische organische Verbindungen mit kondensiertem Ring hergestellt werden.

Die Erfindung stellt in einer weiteren Ausführungsform ein Verfahren zur Synthese einer Bibliothek von heterocyclischen, organischen Verbindungen, die von N-substituierten Polyamiden abgeleitet sind, bereit, wobei jede Verbindung mindestens eine heterocyclische Ringstruktur enthält, die aus einer Cylisierung einer Peptoid-Hauptkette stammt, umfassend:

  • a) Bereitstellen einer Vielzahl von Oberflächen eines festen Trägers, die jede daran eine Hydroxylgruppierung derivatisiert hat;
  • b) Aufteilen der Oberflächen des festen Trägers in eine Vielzahl von Teilmengen;
  • c) Acylieren des Hydroxyls an der Oberfläche jeder Teilmenge von Stufe (b) mit einem unterschiedlichen ersten Submonomer-Acylierungsmittel, das eine Austrittsgruppe umfasst, welche für eine nukleophile Substitution durch ein Amin geeignet ist, unter Erhalt einer Acylgruppe, die an das Hydroxyl an den Oberflächen jeder Teilmenge gebunden ist, wobei die Acylgruppe eine Austrittsgruppe für eine nukleophile Substitution daran positioniert hat, und Steuern der Reaktion bis zur Vollständigkeit;
  • d) Sammeln der Trägeroberflächen jeder Teilmenge von Stufe (c) und Vermischen;
  • e) Aufteilen des Pools von Stufe (d) in eine Vielzahl von Teilmengen;
  • f) Umsetzen des acylierten festen Trägers an jeder Teilmenge von (e) mit einer ausreichenden Menge eines zweiten Submonomer-Verdrängungsmittels, das eine Aminogruppe umfasst, um so eine nukleophile Substitution der Austrittsgruppe, die während der Acylierung angefügt worden war, durchzuführen, wobei das acylierte Hydroxyl jeder Teilmenge mit einem unterschiedlichen zweiten Submonomer umgesetzt wird, und Steuern der Reaktion bis zur Vollständigkeit;
  • g) Sammeln der umgesetzten Teilmengen von Stufe (f) unter Erhalt einer Bibliothek von N-substituierten Polyamidverbindungen an Oberflächen eines festen Trägers;
  • h) Wiederholen der Stufen (b) bis (g) oder eines Untersatzes der Stufen (b) bis (g) ausreichend oft, damit die gewünschte Anzahl an Submonomeren covalent gebunden wird; wobei bei den Wiederholungen der Stufe (c) die Acylierung an der Aminogruppe von Stufe (f) durchgeführt wird;
  • i) Sammeln der umgesetzten Teilmengen unter Erhalt einer Bibliothek von Nsubstituierten Polyamidverbindungen an Oberflächen eines festen Trägers; und
  • j) Inkontaktbringen der N-substituierten Polyamide mit einem Agens, das die Nsubstituierten Polyamide cyclisiert;
  • A) wobei jedes erste Submonomer unabhängig ein substituiertes Acylierungsmittel der Formel HOOC-CH(R1,3)-Br ist; jedes zweite Submonomer unabhängig ein primäres Amin der Formel R2oder4-NH2 ist;

    jede Austrittsgruppe unabhängig ein Halogen ist; und die Stufen (b) bis (g) einmal wiederholt werden, so dass jede heterocyclische organische Gruppe unabhängig eine tetrasubstituierte 2,5-Diketo-1,4-piperazin-Verbindung der Formel
    ist, worin R1,2,3 unabhängig voneinander eine Seitenkette sind, die an das Stickstoff- oder Kohlenstoffatom anheftbar ist, wobei die Seitenkette aus der Gruppe, bestehend aus Halogen, Nitro, Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Niedrigcycloalkyl, Aryl, -OH, -NRaRb, worin Ra und Rb jeweils -H oder Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen sind, -ORa, -C(O)Ra, -OC(O)Ra, -C(O)ORa, -OC(O)ORa, -(CH2)n-CX1X2X3, worin n 0 bis 6 bedeutet und X1-3 jeweils unabhängig H oder Halogen sind, -NC(OR)Ra, -C(O)NRaRb, OC(0)NRaRb und -NC(O)NRaRb, worin a, b ganze Zahlen von 1 bis 100 sind, ausgewählt wird; oder
  • B) wobei jedes erste Submonomer unabhängig ein substituiertes Acylierungsmittel der Formel HOOC-CH(R1,3)-Br ist;

    jedes zweite Submonomer unabhängig ein primäres Amin der Formel R2-NH2 ist;

    jede Austrittsgruppe unabhängig ein Halogen ist; und die Stufen (b) bis (d) einmal wiederholt werden, so dass jede heterocyclische organische Verbindung unabhängig eine trisubstituierte 2,5-Diketomorpholin-Verbindung der Formel
    ist, worin R1,2,3 unabhängig voneinander eine Seitenkette sind, die an das Stickstoff- oder Kohlenstoffatom anheftbar ist, wobei die Seitenkette aus der Gruppe, bestehend aus Halogen, Nitro, Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Niedrigcycloalkyl, Aryl, -OH, -NRaRb, worin Ra und Rb jeweils -H oder Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen sind, -ORa, -C(O)Ra, -OC(O)Ra, -C(O)ORa, -OC(O)ORa, -(CH2)n-CX1X2X3, worin n 0 bis 6 ist und X1-3 unabhängig voneinander jeweils H oder Halogen sind, -NC(O)Ra, -C(O)NRaRb, -OC(O)NRaRb und -NC(O)NRaRb, worin a, b ganze Zahlen von 1 bis 100 sind, ausgewählt wird.

Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Verfahren zur Synthese einer Bibliothek von heterocyclischen, organischen Verbindungen bereit, die von N-substituierten Polyamiden abgeleitet sind, wobei jede Verbindung mindestens eine heterocyclische Ringstruktur enthält, die aus einer Cyclisierung einer Peptoid-Hauptkette stammt, umfassend:

  • a) Bereitstellen einer Vielzahl von Oberflächen eines festen Trägers, die jede daran ein Amin derivatisiert hat;
  • b) Aufteilen der Oberflächen des festen Trägers in eine Vielzahl von Teilmengen;
  • c) Acylieren des Amins an der Oberfläche jeder Teilmenge von Stufe (b) mit einem unterschiedlichen ersten Submonomer-Acylierungsmittel, das eine Austrittsgruppe umfasst, welche für eine nukleophile Substitution durch ein Amin geeignet ist, unter Erhalt einer Acylgruppe die an das Amin an den Oberflächen jeder Teilmenge gebunden ist, wobei die Acylgruppe eine Austrittsgruppe für eine nukleophile Substitution daran positioniert hat, und Steuern der Reaktion zur Vollständigkeit;
  • d) Sammeln der Trägeroberfläche jeder Teilmenge von Stufe (c) und Vermischen;
  • e) Aufteilen des Pools von Stufe (d) in eine Vielzahl von Teilmengen;
  • f) Umsetzen des acylierten festen Trägers an jeder Teilmenge von (e) mit einer ausreichenden Menge eines zweiten Submonomer-Verdrängungsmittels, das eine Aminogruppe umfasst, um so eine nukleophile Substitution der Austrittsgruppe, die während der Acylierung angefügt worden war, durchzufiihren, wobei das acylierte Amin jeder Teilmenge mit einem unterschiedlichen zweiten Submonomer umgesetzt wird, und Steuern der Reaktion bis zur Vollständigkeit;
  • g) Sammeln der umgesetzten Teilmengen von Stufe (f) unter Erhalt einer Bibliothek von N-substituierten Polyamidverbindungen an Oberflächen eines festen Trägers;
  • h) Wiederholen der Stufen (b) bis (g) oder eines Untersatzes der Stufen (b) bis (g) ausreichend oft, damit die gewünschte Anzahl an Submonomeren covalent gebunden wird,
  • i) Sammeln der umgesetzten Teilmengen unter Erhalt einer Bibliothek von Nsubstituierten Polyamidverbindungen an Oberflächen eines festen Trägers und
  • j) Inkontaktbringen der N-substituierten Polyamide mit einem Agens, das die Nsubstituierten Polyamide cyclisiert, wodurch heterocyclische organische Verbindungen hergestellt werden;

    wobei die Amin-derivatisierten festen Träger mit Peptoiden derivatisiert sind, die die folgende Formel haben: P-NH-(C=O)-CH2-NR1, worin P der feste Träger ist;

    jedes erste Submonomer unabhängig eine Halogen-substituierte Alkensäure der Formel HOOC-CH=CH-CH(R2)Br ist;

    jedes zweite Submonomer unabhängig ein primäres Amin der Formel R3-NH2 ist;

    jedes erste Submonomer der wiederholten Stufe (c) unabhängig eine Carbonsäure mit einem geschützten Aminsubstituenten ist und die Formel R4-CH(NHPG)-COOH hat;

    und jede heterocyclische organische Verbindung unabhängig ein Monoketopiperazin der folgenden Formel ist
    worin PG eine Aminschutzgruppe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Fmoc und Boc, ist; R1, R2, R3 und R4 unabhängig eine Seitenkette sind, die an das Stickstoff- oder Kohlenstoffatom anheftbar ist, wobei die Seitenkette ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus Halogen, Nitro, Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Niedrigcycloalkyl, Aryl, -OH, -NRaRb, worin Ra und Rb jeweils unabhängig -H oder Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen sind, -ORa, -C(O)Ra, -OC(O)Ra, -C(O)ORa, -OC(O)ORa, -(CH2)n-CX1X2X3, worin n 0 bis 6 ist und X1-3 jeweils unabhängig H oder Halogen sind, -NC(O)Ra, -C(O)NRaRb, -OC(O)NRaRb und -NC(O)NRaRb, worin a, b ganze Zahlen von 1 bis 10 sind.

Die Festphasenanordnung jedes Monomeren - und gleichzeitig die Polymerbildung- eliminiert die Notwendigkeit von N,&agr;-geschützten Monomeren. Nur reaktive Seitenkettenfunktionalitäten müssen geschützt werden. Oligomere können in automatisierter und hocheffizienter Weise aufgebaut werden, wobei eine breite Vielzahl von Seitenkettensubstituenten direkt an einem festen Substratträger verwendet wird.

Die vorliegende Erfindung betrifft auch Bibliotheken von heterocyclischen organischen Verbindungen mit kondensiertem Ring, die 10 oder mehr unterschiedliche Verbindungen an einen Träger angeheftet umfassen, wobei jede Verbindung mindestens eine heterocyclische kondensierte Ringstruktur enthält, die aus einer Cyclisierung einer Peptoid-Hauptkette stammt, und wobei die Verbindungen in der Bibliothek in einer rückgewinnbaren und analysierbaren Menge vorliegen.

Die erfindungsgemäßen Gemische aus N-substituierten Glycinen (NSGs), in denen die Peptoid-Hauptkette des NSG eine heterocyclische Struktur bildet, die gegebenenfalls ein Peptoid covalent an den Heterocyclus angeheftet hat. Die cyclische Struktur ist vorzugsweise ein hochsubstituiertes Isochinolinon, Isochinolin, Tetrahydroisochinolin, Tetrahydroisochinolinon, Phenanthridon, Monoketopiperazin, Pyrrolidin, Benzodiazepin und ähnliche Verbindungen, gebildet durch 1) intramolekulare Cyclisierung einer Peptoid-Hauptkette oder 2) intermolekulare Reaktion einer Peptoid-Hauptkette und eines Akzeptor-Moleküls.

Die vorliegende Erfindung stellt auch Verfahren zur Synthese einzelner heterocyclischer organischer Verbindungen unter Verwendung der Festphasen-Synthesetechniken bereit, die in der Erfindung nach Immobilisierung der Vorstufenverbindung an einem festen Träger eingesetzt werden.

Die Erfindung kann verwendet werden um eine Methodologie zur Durchmusterung solcher Bibliotheken organischer Verbindungen bereitzustellen um Verbindungen zu erhalten, die in gewissem Ausmaß die Aktivität von natürlichen Proteinen oder von anderen biologisch aktiven Verbindungen nachahmen.

Die vorliegende Erfindung kann auch verwendet werden um neue Verbindungen herzustellen, die cyclische organische Verbindungen sind, die außerdem an eine bioaktive Verbindung, z. B. ein pharmazeutisch aktives Arzneimittel gebunden sind, so dass ein biochemisches Targeting für das Arzneimittel über die erhöhte Bindungsaffinität der synthetisierten cyclischen organischen Verbindung bereitgestellt wird.

Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Methodologie eingesetzt werden kann um an einen festen Träger gebundene cyclische organische Verbindungen mit der stärksten Rezeptor-Bindungsaktivität oder mit einer anderen optimierten biologischen Zielaktivität zu synthetisieren und zu isolieren.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die cyclischen organischen Verbindungen und die Bibliotheken der Erfindung verwendet werden können um Rezeptorwechselwirkungen, d. h. die Wechselwirkung zwischen solchen Verbindungen und den natürlichen Rezeptorstellen, zu erforschen.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Arzneimittel-Entwicklungsmethodologie, wodurch cyclische organische Verbindungen, die von Peptoiden abgeleitet sind, entwickelt werden; diese Verbindungen haben dieselbe Affinität für eine natürliche Rezeptorstelle wie ein bioaktives Protein oder ein anderes bioaktives Molekül, das an dieselbe Rezeptorstelle bindet, oder eine stärkere Affinität.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Methodologie der chemischen Synthese in Verbindung mit Festphasen-Reaktionstechniken verwendet wird, was es möglich macht, definierte Bibliotheken zu produzieren; zudem können die Festphasen-Reaktionstechniken automatisiert werden um so cyclische organische Verbindungen und/oder Bibliotheken in wirtschaftlichen Mengen herzustellen.

Noch ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass die Substrat-gebundenen cyclischen organischen Verbindungen nicht nur bezüglich der Bindungen, die sie enthalten, im Vergleich zu natürlichen Peptiden oder anderen bioaktiven Molekülen unterschiedliche Strukturen haben, sondern dass sie verschiedene dreidimensionale Strukturen haben, die bei den natürlichen Peptiden oder anderen bioaktiven Molekülen nicht möglich sind.

Diese und andere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden den Fachleuten beim Lesen der Details der Struktur, Synthese und Verwendung und den noch folgenden detaillierteren Ausführungen klar werden, wobei in den Ausführungen auf die beigefügten allgemeinen Strukturformeln und Syntheseschemata, die einen Teil der Beschreibung bilden, Bezug genommen wird, worin gleiche Symbole durchgehend gleiche Molekülgruppierungen bezeichnen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine graphische Darstellung, die die Resultate eines kompetitiven Bindungsassays zeigt, der zur Bestimmung der IC50-Werte (und der relativen Bindungsaffinitäten) von vier getrennten Bibliotheken eingesetzt wurde.

2 ist ein Diagramm eines repräsentativen Hochdruck-Flüssigkeitschromatogramms eines Gemisches von Isochinolinonen gemäß der Erfindung. Das Diagramm stellt ein reversephase-HPLC-Chromatogramm eines Sieben-Komponenten-Gemisches von 2-substituierten 1-(2H)-Isochinolinonen dar, die über eine intramolekulare Heck-Reaktion an einem festen Träger synthetisiert wurden.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG

Bevor die erfindungsgemäßen Peptoidverbindungen und von Peptoid abgeleiteten cyclischen organischen Verbindungen, Bibliotheken und Konjugate, wie auch Verfahren zur Herstellung derselben beschrieben werden, ist zu betonen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die besonderen Peptoide, cyclischen und heterocyclischen Verbindungen und deren Substituenen, die hier beschrieben werden, beschränkt wird, da solche Verbindungen und Verfahren natürlich variieren können. Es ist auch selbstverständlich, dass die hier verwendete Terminologie nur zum Zwecke der Beschreibung besonderer Ausführungsformen dient und nicht beschränkend sein soll, da der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nur durch die beigefügten Ansprüche beschränkt wird.

Die vorliegende Erfindung umfasst eine Vielzahl verschiedener Aspekte, einschließlich neuer Bibliotheken cyclischer Verbindungen, Verfahren zur Synthese solcher cyclischen oder heterocyclischen Verbindungen, Bibliotheken und Konjugaten und Verfahren zur Isolierung von cyclischen Verbindungen mit gewünschter biologischer Aktivität aus solchen Bibliotheken. Darüber hinaus umfasst die vorliegende Erfindung innerhalb jedes dieser erfindungsgemäßen Aspekte eine ganze Reihe spezifischer Ausführungsformen. Das Wesen der Erfindung beinhaltet die Bereitstellung einer Verarbeitungstechnologie, durch die der Fachmann auf diesem Gebiet die hier offenbarte und beschriebene Information ausnützen kann um Moleküle zu produzieren und zu isolieren, die die Aktivität von natürlich vorkommenden Molekülen oder synthetischen biologisch aktiven Molekülen nachahmen, wobei die erfindungsgemäßen Verbindungen allerdings im Vergleich zu dem natürlichen Molekül oder synthetischen Molekül andere chemische Strukturen haben. Das Wort "nachahmen" wird locker in dem Sinn verwendet, dass die produzierten Moleküle dieselbe Aktivität, größere Aktivität, geringere Aktivität als natürlich vorkommende biologisch aktive Moleküle oder biologisch aktive synthetische Moleküle haben, und/oder die Wirkung von natürlich vorkommenden biologisch aktiven Molekülen oder biologisch aktiven synthetischen Molekülen blockieren.

Es muss betont werden, dass die Singularformen "ein", "eine" und "der, die, das" auch Pluralformen beinhalten können, wenn der Kontext dies nicht klar anders diktiert. So umfasst z. B. der Ausdruck "eine cyclische organische Verbindung" Gemische von solchen cyclischen organischen Verbindungen, die Bezeichnung "reaktive Ausgangsverbindung" umfasst auch Gemische solcher reaktiver Ausgangsverbindungen und der Ausdruck "das Syntheseverfahren" beinhaltet eine Vielzahl solcher Verfahren, die dem Fachmann beim Lesen dieser Beschreibung einfallen.

Alle technischen und wissenschaftlichen Begriffe, die hier verwendet werden, haben, sofern sie nicht anders definiert sind, dieselbe Bedeutung, wie sie dem Fachmann auf dem Gebiet, zu dem die vorliegende Erfindung gehört, geläufig ist. Obgleich beliebige Verfahren und Materialien, die ähnlich oder äquivalent den hier beschriebenen sind, bei der Durchführung der Erfindung oder der Untersuchung der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, werden im Folgenden bevorzugte Verfahren und Materialien beschrieben.

In der folgenden Beschreibung werden eine Reihe von Ausdrücken definiert und verwendet, deren Definitionen im Folgenden aus Zweckdienlichkeitsgründen angegeben werden.

Oligomer

Der Ausdruck "Oligomer" umfasst Polymere, z. B. Poly-NSGs, die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt werden, und schließt Homopolymere, Copolymere und Mischpolymerisate beliebiger Länge ein. Spezifischer ausgedrückt, Oligomere können aus einem einzelnen Repetiermonomer, zwei alternierenden Monomereinheiten, zwei oder mehr Monomereinheiten, die statistisch und/oder in beliebigen Abständen zueinander angeordnet sind, bestehen. Ungeachtet des produzierten Polyamid-Typs wird das Polyamid der Erfindung durch dasselbe allgemeine Verfahren hergestellt, das Wiederholen eines Zwei-Stufen-Zyklus (nachfolgend detaillierter beschrieben) umfasst, worin eine neue Monomereinheit in jedem Zyklus angefügt wird, bis ein Oligomer mit gewünschter Länge erhalten wird. Das Oligomer hat vorzugsweise 2 bis 100 Monomere, bevorzugter 2 bis 50 oder 2 bis 20 und am vorteilhaftesten 2 bis 6 Monomere.

Acyl-Submonomer

Der Ausdruck "Acyl-Submonomer" bezieht sich auf ein Acylierungsreagens, das im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird. Acyl-Submonomere umfassen ein reaktives Carbonyl oder Carbonyläquivalent und eine Austrittsgruppe, die in einer nukleophilen Substitution (bzw. in einer nukleophilen Verdrängung) durch ein Amin ersetzt werden kann. "Carbonyl oder Carbonyläquivalent" umfasst ohne Beschränkung Carbonsäuren, Ester, Amide, Anhydride, Acylhalogenide und Isocyanate (bei der Synthese von Polycarbamaten der Erfindung). Verwendete Ester und Amide werden allgemein "reaktive" Formen sein, z. B. DIC-Addukte und dergleichen. Das Acyl-Submonomer kann außerdem eine Seitenkette umfassen. Geeignete Acyl-Submonomere umfassen ohne Beschränkung Bromessigsäure, 3-Brompropionsäure, 2-Brompropionsäure, 2-Bromethylisocyanat, 2-Bromethylchlorformiat, 6-Phenyl-3-bromhexansäure, 4-Brommethylbenzoesäure, 4-Brommethyl-2-methoxybenzoesäure und 5-Brommethylpyridin-2-carbonsäure.

Amino-Submonomer

Der Ausdruck "Amino-Submonomer" bezieht sich auf eine Verbindung, die eine Aminogruppe enthält, die fähig ist, eine nukleophile Substitution (einen nukleophilen Ersatz) der Austrittsgruppe in einem Acyl-Submonomer durchzuführen. Die Aminogruppe kann primär, sekundär oder tertiär sein. Der Zusatz von tertiären Aminen führt zu quaternären Ammoniumsalzen und diese werden vorzugsweise als Kettenterminatoren (d. h. es ist keine weitere Acylierung des Oligomers möglich) verwendet. Derzeit bevorzugte Amino-Submonomere sind primäre Amine und Hydrazide, obgleich Amide, Carbamate, Harnstoffe, Carbazide, Carbazate und Semicarbazide auch geeignet sind.

Seitenkette

Der Ausdruck "Seitenkette" bezieht sich auf eine Gruppe, die an die Polyamid-Hauptkette einer erfindungsgemäßen Verbindung geheftet ist, und zwar entweder an einem Stickstoffatom oder einem Kohlenstoffatom. Seitenketten können H, Hydroxy, Ra, -ORa, NRaRb, -SO1,2,3,4Ra, -C(O)Ra, -C(O)ORa, -OC(O)Ra, -OC(O)ORa, -NRbC(O)Ra, -C(O)NRaRb, -OC(O)NRaRb, -NRcC(O)NRaRb, -NRbC(O)ORa, -Ra-O-Rb, -Ra-NRbRc, -Ra-S-Rb, -Ra-S(O)-Rb, -Ra-S(O)2-Rb, -ORa-O-Rb, -NRaRb-O-Rc, -SO1,2,3,4Ra-O-Rb, -C(O)Ra-O-Rb, -C(O)ORa-O-Rb, -OC(O)Ra-O-Rb, -OC(O)ORa-O-Rb, -NRbC(O)Ra-O-Rc, -C(O)NRaRb-O-Rc, -OC(O)NRaRb-O-Rc, -NRcC(O)NRaRb-O-Rd, -NRbC(O)ORa-O-Rc, -ORa-S-Rb, -NRaRb-S-Rc, -SO1,2,3,4Ra-S-Rb, -C(O)Ra-S-Rb, -C(O)ORa-S-Rb, -OC(O)Ra-S-Rb, -OC(O)ORa-S-Rb, -NRbC(O)Ra-S-Rc, -C(O)NRaRb-S-Rc, -OC(O)NRaRb-S-Ra, -NRcC(O)NRaRb-S-Rd, -NRbC(O)ORa-S-Rc, -ORa NRbRd, -NRaRb-NRcRd, -SO1,2,3,4Ra-NRbRd, -C(O)Ra-NRbRd, -C(O)ORa-NRbRd, -OC(O)Ra-N-RbRd, -OC(O)ORa-NRbRd, -NRbC(O)Ra-NRcRd, -C(O)NRaRb-NRcRd, OC(O)NRaRb-NRcRd, -NRcC(O)NRaRb-NHRd, -NRbC(O)ORa-NRcRd; sein, worin Ra, Rb, Rc und Rd jeweils unabhängig voneinander Alkyl, Alkenyl, Alkinyl, Aryl, Aralkyl, Aralkenyl oder Aralkinyl sind;

worin Ra, Rb, Rc und Rd jeweils mit 0 bis 6 Halogen, NO2, -OH, Niedrigalkyl (Niedrigalkyl bedeutet 1 bis 6 Kohlenstoffatome), -SH, -SO3, -NH2, Niedrigacyl, Niedrigacyloxy, Niedrigalkylamino, Niedrigdialkylamino, Trihalogenmethyl, -CN, Niedrigalkylthio, Niedrigalkylsulfinyl oder Niedrigalkylsulfonyl substituiert sind und worin a, b, c, d unabhängig voneinander ganze Zahlen von 1 bis 100 sind.

Polyamide

Der Ausdruck "Polyamid" wird hier verwendet um erfindungsgemäße Oligomere, wie sie oben beschrieben wurden, zu beschreiben, wobei diese Oligomere nicht auf Poly-(Nsubstituierte) Glycine beschränkt sind, was nachfolgend beschrieben wird. Die erfindungsgemäßen Polyamidverbindungen werden hergestellt, indem der Zwei-Stufen-Zyklus wiederholt wird, der im Reaktionsschema 1 dargestellt ist. Wenn die Substitutenten am &agr;-Kohlenstoffatom zu einer Carbonylgruppe der Polyamidkette immer Wasserstoff sind, ist das resultierende Polymer ein Poly-(N-substituiertes) Glycin, wohingegen, wenn der Substitutent am &agr;-Kohlenstoff eine andere Gruppierung als Wasserstoff ist, die resultierende Verbindung ein N-substituiertes Polyamid ist. N-substituiertes Polyamid beinhaltet Polycarbamate, was hier noch näher beschrieben wird. Der Ausdruck "Peptoid" wird hier verwendet um ein N-substituiertes Polyamid der Erfindung zu beschreiben. Der Ausdruck "Peptoid-Hauptkette" wird hier verwendet um die Kette aus covalent gebundenen Atomen zu beschreiben, die die Amidbindungen bildet und ein Submonomer an das nächste Submonomer bindet.

Poly-(N-substituierte Glycine)

Die Ausdrücke Poly-(N-substituierte Glycine), Oligo-(N-substituierte) Glycine und Poly-NSGs werden hier austauschbar verwendet und werden unter Verwendung der Methodologie der vorliegenden Erfindung eingesetzt. Poly-NSGs sind keine Peptide, d. h. sie bestehen nicht aus natürlich vorkommenden Aminosäuren, die in Peptidbindungen gebunden sind. Allerdings können sie so konzipiert sein, dass die Strukturmerkmale (z. B. reaktive Stellen) haben, die eng mit denen natürlich vorkommender Peptide und Proteine verwandt sind, und als solche sind sie als potentielle therapeutische Mittel und/oder als Bindungsstellen in Assays nützlich. Die hier offenbarten Poly-NSGs können so entwickelt werden, dass sie eine breite Vielzahl von Seitenketten-Substituenten haben, einschließlich Substituenten, die normalerweise bei natürlichen Aminosäuren und anderen nicht-natürlich vorkommenden gefunden werden. Beispielsweise ermöglicht die vorliegende Erfindung es, Verbindungen zu synthetisieren, die Seitenketten haben, welche Pharmakophoren von bekannten Arzneimitteln, z. B. Phenoxyphenyl oder 2-Adamantyl, ähneln.

Submonomer

Der Ausdruck "Submonomer" bezieht sich auf einen organischen Reaktanten, der im erfindungsgemäßen Verfahren verwendet wird und der an das Substrat-gebundene Material in einer Stufe der Erfindung angefügt wird. Ein "Acyl-Submonomer" der Erfindung (das erste Submonomer von Schema 1.A) ist ein Acylierungsmittel, das eine Austrittsgruppe umfasst, die zu einer nukleophilen Substitution (bzw. nukleophilen Verdrängung) durch eine Aminogruppe, z. B. -NH2, -NRH oder -NR2 fähig ist. Ein "Amino-Submonomer" (zweites Submonomer von Schema 1.A zum Beispiel) ist ein Reaktant als Verdrängungsmittel, der eine -NH2-Gruppe umfasst. Nach einem Aspekt der Erfindung reagieren in einem Zyklus der Erfindung zwei Submonomere unter Bildung einer Monomereinheit; eine Wiederholung des Zyklus ermöglicht die Produktion von Poly-NSGs.

Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung werden Submonomere nach und nach an ein festes Trägerharz oder an ein mit Peptoid derivatisiertes festes Trägerharz angefügt um eine Hauptkette zu bilden, die anschließend cyclisiert wird. Bei der Herstellung einer Peptoid-Hauptkette zur Cyclisierung führt die stufenweise Addition von Submonomeren Seitenketten und Ringsubstituenten für das Endprodukt ein.

Details einer Submonomersynthese werden in unserer U.S.-Stammanmeldung, Serial No. 07/950 853 und in unserer Publikation R. Zuckermann et al., J. Am. Chem. Soc. (1992) 114: 10646–7 beschrieben.

Molekülgruppierung

Der Ausdruck "Molekülgruppierung" umfasst ein beliebiges Atom oder eine Gruppe von Atomen, anheftbar an ein Stickstoffatom oder ein Kohlenstoffatom der Hauptoligomerkette, wodurch eine Seitenkette der Hauptkette des Oligomers gebildet wird, z. B. in CH3(R1)NC(O)CH(R2)CH3, worin R1 eine Molekülgruppierung, anheftbar an das Stickstoffatom der Oligomerhauptkette, ist; dadurch wird eine Seitenkette, die an das Stickstoffatom gebunden ist, gebildet; und R2 ist eine Molekülgruppierung, die an das Kohlenstoffatom der Oligomerhauptkette anheftbar ist, wodurch eine an das Kohlenstoffatom geheftete Seitenkette gebildet wird. Auf diese Weise wird es dem Fachmann auf dem Gebiet der Polypeptid- oder Polyamid-Synthese klar werden, dass eine weite Vielzahl von Molekülgruppierungen verwendet werden kann; diese schließen Wasserstoff und Hydrocarbylgruppierungen, wie Alkyl-, Aryl- und Arylalkylgrupppierungen ein, werden aber nicht auf diese beschränkt. Im neuen Poly-(Nsubstituierten Glycin) der unten aufgeführten Formel I ist mindestens eine der Molekülgruppierungen, die an Stickstoff anheftbar sind, eine andere als H (d. h. bildet eine Seitenkette, die an den Stickstoff substituiert ist).

Organische Verbindung

"Organische Verbindung" bedeutet ein Molekül, das aus Kohlenstoff-, Wasserstoff-, Stickstoff-, Sauerstoff-, Schwefel- und Phosphoratomen besteht. Der Ausdruck organische Verbindung wie er hier verwendet wird, kann eine cyclische oder acyclische Verbindung sein, die ganz aus Kohlenstoff und Wasserstoff besteht, oder kann ein Heteroatom oder mehrere Heteroatome, die Sauerstoff-, Stickstoff-, Schwefel- und Phosphoratome einschließen, enthalten.

Cyclische organische Verbindung

"Cyclische organische Verbindung" meint eine organische Verbindung, die mindestens eine cyclische Struktur, abgeleitet von der Cyclisierung der Peptoid-Hauptkette, enthält. Die cyclische Struktur kann ein Kohlenwasserstoff sein, der aus Kohlenstoff und Wasserstoff besteht, und kann aliphatisch oder aromatisch sein. Die cyclische Struktur kann ein Heterocyclus sein, der mindestens ein Heteroatom in der cyclischen Hauptkette enthält. Die heterocyclische Struktur kann gesättigt oder ungesättigt sein. Cyclische Strukturen können innerhalb einer cyclischen Verbindung kondensiert oder getrennt sein.

Kohlenwasserstoff, Hydrocarbyl, Hydrocarbylen

"Kohlenwasserstoff' beschreibt eine Verbindung, wohingegen "Hydrocarbyl" und "Hydrocarbylen" Reste beschreiben, bei denen ein bzw. zwei Wasserstoffe entfernt wurden. Sie bestehen jeweils vollständig aus Wasserstoff- und Kohlenstoffatomen und können gesättigt oder ungesättigt, aliphatisch, alicyclisch oder aromatisch sein. Wenn Ringe eingeschlossen sind, umfasst die Struktur üblicherweise einen, zwei, drei oder mehrere Ringe, wobei die Ringe aneinander kondensiert oder überbrückt oder spiro-verschmolzen sein können.

Substituen substituierte, substituierbare Position und Derivat Substituen beschreibt ein Atom oder eine Gruppe, das Teil eines ersten Moleküls ist, indem es ein anderes Atom oder eine Gruppe des ersten Moleküls ersetzt. Wenn ein Molekül substituiert ist, ist es ein Derivat eines Moleküls, das einen oder mehrere Substituenten trägt. In einem der erfindungsgemäßen Submonomeren einsetzbare Substituenten umfassen Halogen, Alkyl, Alkoxy, Alkylthio, Halogenalkyl, Halogenalkoxy, Halogenthio und disubstituiertes Amino, die ein Atom, z. B. Wasserstoff, das an einen Stickstoff oder Kohlenstoff gebunden ist, ersetzen. Eine substituierbare Position ist eine Befestigungsstelle des ersetzten Atoms oder der ersetzten Gruppe des ersten Moleküls.

Purin- oder Pyrimidin-Base

Eine "Purin- oder Pyrimidin-Base" umfasst die natürlichen Nukleosidbasen, z. B. A, T, G, C oder U, und auch Derivate davon, die solche Purine und Pyrimidine einschließen, die durch ein oder mehrere der Substituenten Alkyl, Carboxyalkyl, Amino, Hydroxyl, Halogen (d. h. Fluor, Chlor, Brom oder Iod), Thiol oder Alkylthiol, worin die Alkylgruppe 1 bis 6 Kohlenstoffatome enthält, substituiert sind. Nicht-limitierende Beispiele für Purine und Pyrimidine umfassen 2,6-Diaminopurin, 5-Fluoruracil, Xanthin, Hypoxanthin, 8-Bromguanin, 8-Chlorguanin, 8-Aminoguanin, 8-Hydroxyguanin, 8-Methylguanin, 8-Thioguanin, 2-Aminopurin, 5-Ethylcytosin, 5-Methylcytosin, 5-Bromuracil, 5-Ethyluracil, 5-Ioduracil, 5-Propyluracil, 2-Methyladenin, Methylthioadenin, N,N-Dimethyladenin, 8-Bromadenin, 8-Hydroxyadenin, 6-Hydroxyaminopurin, 6-Thiopurin, 4-(6-Aminohexylcytosin).

Austrittsgruppe

"Austrittsgruppe" bezeichnet eine Gruppierung, die zur nukleophilen Substitution (Verdrängung) durch ein Amin, z. B. -NH2, geeignet ist. Es kann eine beliebige Austrittsgruppe verwendet werden, vorausgesetzt, dass sie durch nukleophilen Ersatz leicht entfernt wird. Nichtlimitierende Beispiele für Austrittsgruppen, die in der Erfindung verwendbar sind, umfassen Halogen, z. B. Brom, Chlor, Iod, O-Tosyl, O-Triflyl und O-Mesyl.

Substrat

Ein "Substrat" oder "fester Träger" ist ein herkömmliches festes Trägermaterial, das in der Peptidsynthese eingesetzt wird. Nicht-limitierende Beispiele für solche Substrate oder Träger umfassen eine Vielzahl von festen Trägern und Verbindungsgliedern zu den festen Trägern, z. B. solche, die photoabspaltbar sind, DKP-bildende Linker (DKP ist Diketopiperazin; siehe z. B. WO90/09395), TFA-spaltbare, HF-spaltbare, durch Fluoridion-spaltbare, reduktiv spaltbare und hasenlabile Linker. Ein fester Träger umfasst eine Vielzahl von festen Trägerpartikeln, z. B. Perlen, die in Portionen oder "Teilmengen" für getrennte Reaktionen aufgeteilt werden und auf Wunsch rekombiniert werden. Das Symbol "P--" stellt in Reaktionsschemata einen festen Träger dar (z. B. Polystyrolperlen), an den Peptoidoligomere covalent gebunden sind. Im Allgemeinen wird ein Harz in der Form einer elektronenabgebenden Gruppe, z. B. -NH2 oder -OH an der festen Trägeroberfläche derivatisiert um geeignete reaktive Stellen bereitzustellen.

Schutzgruppe

"Schutzgruppe" bezeichnet eine beliebige Gruppe, die geeignet ist, zu verhindern, dass das Atom, an das sie gebunden ist, üblicherweise Sauerstoff oder Stickstoff, an einer unerwünschten Reaktion oder Bindung, üblicherweise in einer Synthesereaktion teilnimmt. Es ist auch bekannt, dass Schutzgruppen eine Reaktion oder Bindung von Carbonsäuren, Thiolen und dergleichen verhindern. Solche Gruppen und ihre Herstellung und Einführung sind auf dem Fachgebiet bekannt und umfassen Salze und Ester.

Elektronenanziehende Gruppe

"Elektronenanziehende Gruppe (EWG)" bedeutet eine Gruppierung, die covalent an einen Reaktanten gebunden ist, wobei EWG fähig ist, eine nukleophile Addition eines Teils einer Polyamid-Hauptkette an den Reaktanten zu aktivieren. Nicht-limitierende Beispiele für elektronenanziehende Gruppen, die in der Erfindung einsetzbar sind, umfassen Nitro, Carbonyl, Cyano oder Sulfon.

Elektronenabgebende Gruppe

"Elektronenabgebende Gruppe (EDG)" bezeichnet eine Gruppierung, die covalent an einen Reaktanten gebunden ist, wobei EDG geeignet ist, um die Elektronendichte in anderen Teilen des Reaktanten zu erhöhen. Nicht-limitierende Beispiele für elektronenabgebende Gruppen, die in der Erfindung einsetzbar sind, umfassen Alkyl, Amin, Hydroxyl, Alkoxy und dergleichen.

Steuern einer Reaktion zur substantiellen Vollständigkeit

"Steuern der Reaktion zur substantiellen Vollständigkeit" bedeutet Durchführen einer Reaktion unter Bedingungen, bei denen die Konzentration an Recktanten, Katalysatoren, die Temperatur und andere Bedingungen geeignet sind um mehr als 80%, vorzugsweise 90%, bevorzugter mehr als 95% der am festen Träger gebundenen Zwischenverbindung umzusetzen.

Rückgewinnbare Menge

"Rückgewinnbare Menge" bezeichnet eine Menge einer Verbindung in einem Gemisch, wobei die Verbindung in einer Konzentration vorliegt, dass die rückgewinnbare Menge von den anderen Komponenten des Gemisches durch Techniken, die auf dem Fachgebiet verfügbar sind, zur Zeit der Trennung abtrennbar ist. Vorzugsweise sind mindestens 50 pmol, bevorzugt 100 pmol Verbindung im Gemisch vorhanden, wenn die Komponenten des Gemisches in etwa gleichen molaren Mengen vorliegen.

Analysierbare Menge

"Analysierbare Menge" bezeichnet eine Menge einer Verbindung, die in einem Gemisch vorliegt, derart, dass die Verbindung im Gemisch nachgewiesen und identifiziert werden kann. Vorzugsweise sind mindestens etwa 10 pmol, bevorzugt 50 pmol im Gemisch vorhanden, wenn die Komponenten des Gemisches in etwa gleichen molaren Mengen vorliegen.

Kombinatorische Bibliothek

"Bibliothek" oder "kombinatorische Bibliothek" oder "von Peptoiden abgeleitete Bibliothek" und dergleichen werden austauschbar verwendet um ein Gemisch organischer Verbindungen zu bezeichnen, die aus Submonomer-Ausgangsmaterialien an einem festen Träger synthetisiert werden. Wenn die Verbindungen der Bibliothek Peptoide sind, können die Peptoide cyclisch oder acylisch sein. Die Bibliothek wird 10 oder mehr, vorzugsweise 100 oder mehr, bevorzugter 1000 oder mehr und noch bevorzugter 10000 oder mehr organische Moleküle enthalten, die voneinander unterschiedlich sind (d. h. 10 unterschiedliche Moleküle und nicht 10 Kopien desselben Moleküls). Jedes der unterschiedlichen Moleküle wird in einer solchen Menge vorliegen, dass sein Vorliegen durch bestimmte Mittel bestimmt werden kann, z. B. dass es isoliert, analysiert oder mit einem Rezeptor oder einer geeigneten Sonde detektiert werden kann. Die tatsächliche Menge jedes unterschiedlichen Moleküls, die benötigt wird, damit sein Vorliegen bestimmt werden kann, wird vom tatsächlich angewendeten Verfahren abhängen und kann mit der zur Isolierung, Detektion und Analyse eingesetzten Technik variieren. Wenn die Moleküle in im Wesentlichen gleichen molaren Mengen vorliegen, kann eine Menge von 100 Picomol (pmol) oder mehr detektiert werden.

Der Ausdruck "Pool" bezeichnet eine Kombination von derivatisierten oder nichtderivatisierten festen Trägerpartikeln unter Bildung eines Gemisches. Gesammelte Materialien enthalten Zwischenprodukte bei der Herstellung einer Peptoid-Bibliothek oder Endprodukt. Ein Teil eines Pools ist eine "Teilmenge".

Verfahren zur Synthese von Monomeren aus Submonomeren

Im Grundverfahren der Erfindung wird jedes N-substituierte Monomer direkt an einem festen Substrat (Träger) aus zwei Reaktanten, welche hier als Submonomere bezeichnet werden, synthetisiert.

Jedes Monomer wird durch einen Synthesezyklus, der zwei Stufen umfasst, hergestellt. Die erste Stufe umfasst Acylierung eines Substrat-gebundenen Amins und wird unter Verwendung eines ersten Submonomer-Acylierungsmittels durchgeführt, welches eine Austrittsgruppe umfasst, die für eine nukleophile Substitution durch ein Amin, z. B. -NH2, geeignet ist, z. B. eine Halogenessigsäure. Die zweite Stufe des Monomer-Synthesezyklus umfasst die Einführung einer Seitenkette durch nukleophile Substitution (bzw. Verdrängung) der Austrittsgruppe, z. B. Halogen oder Tosyl, indem eine ausreichende Menge, normalerweise ein Überschuss, eines zweiten Submonomer-Verdrängungs-Mittels, das ein Amin, z. B. -NH2-Gruppe, wie ein primäres Amin, umfasst, bereitgestellt wird. Dieses Zwei-Stufen-Verfahren ist im Reaktionsschema 1.A dargestellt.

Allerdings sollte betont werden, dass das Reaktionsschema 1.A auch umgekehrt durchgeführt werden kann, wie es im Reaktionsschema 1.B dargestellt ist. Genauer ausgedrückt, es ist möglich, die Reaktion nicht mit dem "Substrat-gebundenen Amin" wie im Reaktionsschema 1.A zu beginnen, sondern die Reaktion mit dem Acylierungsmittel-Submonomer, das an das Substrat gebunden ist, zu beginnen. Folglich erstreckt sich die Carbonsäuregruppe von der Oberfläche des Substrates aus und wird in der ersten Stufe mit einem Amin umgesetzt. Zu diesem Zeitpunkt ragt nun eine Amingruppe aus dem Substrat und wird einer Acylierung unter Verwendung eines Submonomer-Acylierungsmittels wie in der ersten Stufe des oben beschriebenen Reaktionsschema 1.A unterworfen.

Das zweistufige Grundverfahren nach Reaktionsschema 1 (A oder B) produziert eine Monomereinheit und kann unter Herstellung von Polymeren (wie der Formel V unten) einer gewünschten Länge wie bei den Monomeren der Struktur I unten wiederholt werden. Die in den Strukturen gezeigten Variablen können unter Erhalt eines gewünschten Resultats verändert i werden. Darüber hinaus können die Grund-Submonomerstrukturen auch wie unten verändert werden, wodurch unterschiedliche Monomer/Polymerstrukturen wie in den Strukturen II, III und IV erhalten werden.

Festphasenaufbau eines N-substituierten Oligomeren aus zwei Submonomeren

SCHEMA 1.A


STUFE 1A
STUFE 2A
Festphasenaufbau eines N-substituierten Oligomeren aus zwei Submonomeren

SCHEMA 1.B.


STUFE 1B

In jeder der obigen Darstellungen ist "P" die Oberfläche der festen Phase, jedes R1 und R3 ist unabhängig eine Molekülgruppierung, die an ein Kohlenstoffatom gebunden ist; R2 und R4 sind unabhängig voneinander eine Molekülgruppierung, die an ein Stickstoffatom gebunden ist, und n ist eine ganze Zahl von 1 bis 10 (vorzugsweise 1 oder 2). Ein beliebiger der Reste R1, R2, R3 und R4 kann die zwanzig verschiedenen Seitenkettengruppierungen, die an die zwanzig natürlichen Aminosäuren gebunden sind, umfassen, d. h. -H von Glycin; -CH3 von Alanin; -CH(CH3)2 von Valin; -CH2CH(CH3)2 von Leucin; Bindung -CH(CH3)CH2CH3 von Isoleucin; -CH2OH von Serin; -CHOHCH3 von Threonin; -CH2SH von Cystein; -CH2CH2SCH3 von Methionin; -CH2-(Phenyl) von Phenylalanin; -CH2-(Phenyl)-OH von Tyrosin; -CH2-(Indolgruppe) von Tryptophan; -CH2OOO von Asparaginsäure; -CHC(O)(NH2) von Asparagin; -CHCH2OOO von Glutaminsäure; -CH2CH2C(O)NH2 von Glutamin; -CH2CH2CH2-N-(H)-C(NH2)+-NH2 von Arginin; -CH2-(Imidazol)+-Gruppe von Histidin; und -CH(CH2)3NH3 + von Lysin.

Das Reaktionsschema 1 (A und B) beinhaltet einige Abkürzungen, die Reagentien bezeichnen, welche in Verbindung mit der Erfindung verwendet werden. Beispielsweise bezeichnet DMSO Dimethylsulfoxid, DIC steht für N,N-Diisopropylcarbodiimid und DMF steht für N,N-Dimethylformamid.

Jede Stufe des zweistufigen Verfahrens der Erfindung wird üblicherweise etwa bei Umgebungstemperatur von 20°C und einem Druck von 1 Atmosphäre durchgeführt. Allerdings kann die Reaktion auch über einen weiten Temperaturbereich zwischen etwa 5°C bis etwa 80°C durchgeführt werden; die Temperatur variiert in Abhängigkeit vom verwendeten Lösungsmittel. In Abhängigkeit von der Temperatur kann die Zeit des zweistufigen Reaktionsschemas innerhalb des Bereichs von etwa 5 Minuten bis etwa 24 Stunden variieren. Die oben angegebene Temperatur, Zeit und die angegebenen Reagentien sind anwendbar um die Reaktion bei Atmosphärendruck durchzuführen. Es können auch andere Drücke verwendet werden.

Wenn die Submonomeren flüssig sind, kann jede Stufe in Abwesenheit eines Lösungsmittels durchgeführt werden. Allerdings wird ein inertes Lösungsmittel verwendet, wenn das Submonomer fest ist, oder um die Reaktion zu erleichtern. Geeignete inerte Lösungsmittel umfassen Ether, z. B. Dioxan, blockierte Amide, z. B. Dimethylformamid, Sulfoxide oder Dimethylsulfoxid.

Das Verhältnis der Reaktanten kann variieren. Allerdings ist es zu Erzielung höchster Ausbeuten wünschenswert, einen Überschuss an Submonomer von etwa dem 1,01- bis 10-Fachen der Menge an Substrat-gebundenem Material, vorzugsweise des etwa 1,5- bis 5-Fachen der Menge des Substrat-gebundenen Materials bereitzustellen Im zweistufigen Zyklus der Erfindung, der in Schema 1 dargestellt ist, ist das sekundäre Amin, das an das Substrat gebunden ist, vorzugsweise ein Amin, das aus einem primären Amin hergestellt ist und das (unter Anwendung herkömmlicher Methodologie) an eine Substratträger-Basisoberfläche oder feste Phase (dargestellt durch den Buchstaben "P") gebunden ist.

Die erste Stufe des Zyklus ist die Acylierung, die durch Umsetzung eines ersten Submonomeren, das ein Acylierungsmittel umfasst, welches eine Austrittsgruppe umfasst, die zu einer nukleophilen Substitution durch ein Amin, z. B. -NH2, fähig ist, umfasst, z. B. eine Halogenessigsäure und insbesondere Bromessigsäure, die beispielhaft in Schema 1 dargestellt ist, mit dem Substrat-gebundenen sekundären Amin unter Erhalt eines acylierten Amins durchgeführt wird.

Die zweite Stufe des zweistufigen Monomersyntheseverfahren der Erfindung ist die Stufe, in der der Hauptkettenstickstoff und die Seitenkette oder R2-Gruppe der Monomereinheit angefügt werden. In der zweiten Stufe wird das acylierte Amin mit einer ausreichenden Menge eines zweiten Submonomers, das eine -NH2-Gruppe umfasst, z. B. ein primäres Amin oder sekundäres Amin, Alkoxyamin, Semicarbazid, Carbazat oder Acylhydrazid, umfasst und das die R2-Gruppe (d. h. die Seitenkettengruppe) umfasst, welche an dieser Monomerposition in das Oligomer eingeführt werden soll, umgesetzt. Die Reaktion des zweiten Submonomeren erfolgt vorzugsweise durch Zusetzen einer ausreichenden Menge, üblicherweise eines Überschusses, des zweiten Submonomeren, das eine nukleophile Verdrängung der Austrittsgruppe welche typischerweise in Schema 1 als Brom dargestellt ist, bewirkt.

Herstellung von cyclischen Peptoiden durch das Submonomerverfahren

Cyclische Peptoide wurden durch das Submonomerverfahren hergestellt. Für dieses Verfahren wird nachfolgend ein allgemeines Reaktionsschema (Schema 2) angegeben.

SCHEMA 2 SUBMONOMER-CYCLISIERUNG

Die Schlüsselreaktion durch Durchführung einer Cyclisierung ist die Verdrängung eines N-terminalen Bromacetamids mit einem Seitenkettennukleophil; wodurch eine cyclische "Kopfzu-Seitenkette"-Struktur am festen Träger gebildet wird. Das Seitenkettennukleophil wird im gewünschten Teil des Oligomeren unter Standard-Submonomer-Bedingungen eingeführt. Typische Nukleophile sind Thiole und Amine, die geschützt sein können. Bevorzugte Submonomere für diesen Zweck sind Moz-NH-CH2-CH2-NH2, Alloc-NH-CH2-CH2-NH2 und Tri-S-CH2-CH2-NH2. Das Oligomer wird dann bis zur gewünschten Länge weiter verarbeitet und wird mit einer Bromacetamidgruppe terminiert. Das Seitenkettennukleophil wird danach selektiv von Schutzgruppen befreit und cylisieren gelassen.

Spezifische Beispiele für hergestellte cyclische Peptoide und die erhaltene prozentuale Ausbeute sind nachfolgend angegeben. Beispiele für cyclische Verbindungen, die spezifische Ringstrukturen haben und die von Peptoiden abgeleitet sind, werden in den Beispielen 19 bis 31 geliefert.

TRIMERE
Carbamatsynthese über das Submonomerverfahren

Als Erweiterung des NSG-Peptoid-Verfahrens zur kombinatorischen Bibliothekssynthese umfassen zusätzliche Typen oligomerer Gerüste, die unter Verwendung des Submonomerverfahrens hergestellt werden können, Oligo-N-substituierte Carbamate (NSCs), Verbindung 1 von Schema 3. Wie NSG-Peptoide können NSCs in zwei Stufen auf dem festen Träger hergestellt werden, wobei kostengünstige, im Handel verfügbare Ausgangsmaterialien verwendet werden. Die Hauptketten-Kohlenstoffe stammen von 2-Bromethylchlorformiat (BECF); der Hauptketten-Stickstoff und die Seitenketten-Atome stammen von im Handel erhältlichen primären Aminen.

Die NSC-Hauptkette sorgt für eine verstärkte strukturelle Mannigfaltigkeit der NSC-Bibliotheken. In einer ausgedehnten Struktur sind die Seitenketten der NSCs weiter voneinander beabstandet als in Peptiden oder NSG-Peptoiden. Dies kann insbesondere in Rezeptorsystemen nützlich sein, in denen die aktiven Pharmakophore an distale Rezeptorstellen binden müssen. Wie NSG-Peptoide können Carbamatbindungen cis oder trans bezüglich der Carbamatbindung sein, was zur strukturellen Mannigfaltigkeit von NSCs beiträgt. Die Konformation der NSC-Hauptkette ist weniger eingeschränkt als die der NSG-Peptoide, und zwar infolge des Fehlens von Wasserstoffbrücken zwischen Amid- und Carbonylgruppierungen in der Hauptkette. Da die Synthese von NSCs und NSG-Peptoiden unter Verwendung des Submonomerverfahrens bausteinartig ist; können Carbamatmodule in Peptide, Peptoide oder andere Festphasen-Bibliotheken eingearbeitet werden. Eine allgemeine Struktur von Oligo-N-substituierten Carbamaten, die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt werden kann, ist nachfolgend angegeben.

Photolithographisches Verfahren

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch auf die von Pirrung et al., U.S. Patent Nr. 5 143 854 beschriebene optisch-adressierte räumliche Anordnungstechnik angewendet werden. Diese Technik verwendet Analoga der Halbleitermaskentechnologie zur Bildung von oligomeren Verbindungen an der Oberfläche eines beliebigen Substrats in einer Anordnung. Es werden photolabile Schutzgruppen verwendet um Oberflächen-gebundene Verbindungen vor einer Reaktion zu schützen. Um ein weiteres Monomer an eine besondere Verbindung (d. h. eine besondere Region in einer Anordnung) anzufügen, entfernt man die Schutzgruppen der Verbindungen in dieser Region durch Belichtung oder Bestrahlung nur dieser Region. Dies wird z. B. dadurch erreicht, dass eine sorgfältig ausgerichtete Lichtquelle oder ein sorgfältig ausgerichteter Laser oder eine Maske, die nur die Belichtung des gewünschten Bereichs (der gewünschten Bereiche) erlaubt, verwendet wird. Unter Verwendung photolithographischer Techniken des Halbleiter-Typs kann dieses Verfahren auf extrem kleine Größen ausgerichtet werden. Geeignete photolabile Schutzgruppen umfassen ohne Beschränkung 6-Nitroveratryloxycarbonyl (NVOC: 3,4-Dimethoxy-6-nitrobenzyloxycarbonyl), 2-Nitrobenzyloxycarbonyl, &agr;,&agr;-Dimethyldimethoxybenzyloxycarbonyl (DDC), 5-Brom-7-nitroindolinyl, o-Hydroxy-&agr;-methylcinnamoyl und 2-Oxymethylenanthrachinon.

Das Verfahren von Pirrung et al. wird an das erfindungsgemäße Verfahren angepasst, indem photolabile Schutzgrppen verwendet werden um Oligomere zu schützen, die mit Amino-Submonomeren enden, die in in einer räumlich definierten Anordnung synthetisiert werden. Beispielsweise werden Acylsubmonomere an ein flaches Substrat in einer Anordnung aus Reaktionszonen (z. B. 8 × 12, 20 X 20, 100 × 100, usw.) gekoppelt. Dann wird ein erstes Amino-Submonomer an alle Acyl-Submonomere gekoppelt, dann wird geschützt, z. B. mit NVOC. Es werden Zonen zum Koppeln des nächsten Monomeren (Acyl-Submonomer und Amino-Submonomer) ausgewählt und die verbleibenden Zonen werden zur Verhinderung einer Reaktion maskiert. In den selektierten Zonen werden die Schutzgruppen durch Belichtung oder Bestrahlung entfernt und dann werden sie mit dem nächsten Acyl-Monomer, gefolgt von dem nächsten Amino-Submonomer umgesetzt. Das terminale Amino-Submonomer wird dann erneut mit NVOC geschützt (außer es wird im nächsten Synthesezyklus weiter modifiziert) und es werden die Zonen für das nächste Monomer, das gekoppelt werden soll, selektiert. Dieser Zyklus wird wiederholt, bis alle Oligomeren synthetisiert wurden. Die Verbindungen können dann vom Träger abgespalten werden oder können in situ analysiert werden (typischerweise durch Analyse der Fähigkeit, fluoreszierend markierte Antikörper oder Liganden zu binden).

Halogenmethylbenzoesäuren

In einer Ausführungsform der Erfindung ist das erste Submonomer eine halogenierte organische Säure, z. B. Bromessigsäure oder Chlormethylbenzoesäure. Die Submonomersynthese kann den Einbau verschiedener unterschiedlicher Halogensäuren (z. B. Bromessigsäure und Chlormethylbenzoesäure) in dieselbe Polymerkette unter Bildung von Hybrid-Hauptketten mit sich bringen. Darüber hinaus könnten auch andere derivatisierte aromatische Säuren verwendet werden.

Acylhydrazide

Acylhydrazide, Carbazate, Semicarbazide und verwandte Verbindungen der Formel

worin X eine Bindung, -O-, -N- oder eine Hydrocarbylengruppe ist, können anstelle von Aminen als zweites Submonomer-Verdrängungsmittel im erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt werden.

Oligomere, die durch die Submonomersynthese unter Verwendung von Acylhydraziden gebildet werden, werden einen Wasserstoffbindungsdonor und eine Akzeptorgruppe, die in jeder Seitenkette auftritt, haben. Dies kann für die Stabilisierung von sekundären und tertiären Strukturmotiven sorgen.

Acylhydrazide werden in einfacher Weise aus Carbonsäurenlestern und Hydrazin hergestellt:

In ähnlicher Weise können Carbazate und Semicarbazide aus Alkoholen oder Aminen, p-Nitrophenychlorformiat und Hydrazin hergestellt werden:

Somit kann Hyrazin als ein "Adaptermolekül" angesehen werden, das Oligo-(Nsubstituierte) Polymer-Hauptketten mit Carbonsäuren, Alkoholen und Aminen verbinden kann. Auf diese Weise kann die Submonomer-Synthese so ausgedehnt werden, dass sie nicht nur Mannigfaltigkeit auf Aminbasis sondern auch Alkohol- und Carbonsäure-Mannigfaltigkeit umfasst. Eine sehr große Anzahl von Alkoholen und Carbonsäuren sind im Handel erhältlich und andere können leicht durch bekannte Techniken hergestellt werden.

Das Verdrängungsmittel kann einen weiten Bereich an Nukleophilie, sterischer Hinderung, Flüchtigkeit, Seitenketten-Schutzgruppen (wenn vorhanden), Löslichkeit und dergleichen aufweisen.

Es kann ein herkömmliches Amin (z. B. primäres Amin) eingesetzt werden, das keine Gruppen enthält, die sonst die Reaktionsstufen stören würden. Dies umfasst Amine, die Gruppen haben, die in geschützter Form vorliegen, wobei der Schutz anschließend entfernt werden kann. Nicht-limitierende Beispiele für bevorzugte Amine umfassen 4-(2-Aminoethyl)morpholin, Anilin, Benzylamin, Cyclopentylamin, N-Boc-1,6-diaminohexan, Glycin-OtBu, Hexylamin, 2-Methoxyethylamin, Methylamin, Tyramin und dergleichen.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das zweite Submonomer ein Acylhydrazid. Ein Vorzug solcher Submonomerer kann darin bestehen, die sekundären und tertiären Gruppierungen durch Bereitstellung eines Wasserstoffbrückendonors und einer Akzeptorgruppe in jeder Seitenkette zu stabilisieren. Acylhydrazide werden in einfacher Weise aus Carbonsäuren und -estern und Hydrazin unter Anwendung herkömmlicher Techniken hergestellt.

Entsprechend können Carbazate und Semicarbazide herkömmlicherweise z. B. aus Alkoholen oder Aminen, p-Nitrophenylchlorformiat und Hydrazin hergestellt werden.

Verfahren zur Synthese von Oligomeren

Das zweistufige Basisverfahren von Schema 1 führt zu einer Monomereinheit. Eine weitere und wichtige Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft das Oligomersyntheseverfahren, das eine Wiederholung des zweistufigen Zyklus aus Acylierung und Verdrängung umfasst. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Oligomeren, z. B. Poly-NSGs.

Die Stufen 1 und 2 können in einer beliebigen Zahl von Zyklen wiederholt werden, wodurch die gewünschte Anzahl an Monomereinheiten erhalten wird. In jeder der Stufen jedes Zyklus können die Variablen R1 und R4, die im Schema 1.A dargestellt sind, variiert werden um verschiedene Seitenkettengruppierungen herzustellen. Das terminale N ist hier an R4 und H gebunden dargestellt. Allerdings geschieht dies um weitere Zyklen zur Anfügung von Monomereinheiten zuzulassen. Das tatsächliche terminale N, das eine Gruppe enthält, kann so terminiert sein, dass es Alkyl- und/oder Acylgruppen für R3 und/oder R4 bereitstellt, wie sie für die Poly-NSGs der Formel V unten definiert sind. Die Variablen R2 und R3 können in jeder Stufe jedes Zyklus verändert werden um beliebige erwünschten Seitenkettengruppierungen und das resultierende Oligomer zu erhalten. Dementsprechend ist zu erkennen, dass die beiden Reaktionsschemata 1.A und 1.B durchgeführt werden können um ein gewünschtes Oligomer mit gewünschten Seitenkettengruppen und mit einer gewünschten Endgruppierung zu erhalten.

Unterschiedliche Gruppen R werden im Molekül richtig positioniert, indem in Stufe 2 jedes Zyklus das richtige zweite Submonomer verwendet wird. Das resultierende Poly-NSG besteht aus der gewünschten Sequenz an Monomereinheiten.

Herstellung von Oligomergemischen

Es ist auch möglich, die Erfindung einzusetzen um Gemische aus Polyamiden herzustellen, wobei die Gemische bekannte Mengen jedes Polyamids enthalten, durch Umsetzung (in Stufe 2) von Gemischen aus zweiten Submonomeren mit dem acylierten Amin von Stufe 1.

Durch Kennen oder Berechnen der Reaktionsgeschwindigkeitskonstante für die Reaktion jedes zweiten Submonomers mit dem acylierten Amin ist es möglich, die Verhältnismengen für jedes Poly-NSG-Produkt, das resultiert, zu errechnen und die Zusammensetzung des resultierenden Gemisches der Poly-NSGs zu bestimmen. Eine solche Methodologie ist für die Herstellung von Gemischen herkömmlicher Peptide durch Umsetzung herkömmlicher Aminosäuren auf der Basis der Reaktionsgeschwindigkeiten im U.S. Patent 5 225 533, erteilt am 6. Juli 1993, beschrieben worden.

Außerdem könnten die erfindungsgemäßen Verfahren in anderen Verfahren, z. B. dem von Houghten, R. A., Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1985), 82: 5131–5135, das eine Modifikation des Merrifield-Verfahrens unter Verwendung einzelner Polyethylenbeutel beschreibt, angewendet werden. Im allgemeinen Merrifield-Verfahren wird die C-terminale Aminosäure des gewünschten Peptids an einen festen Träger angeheftet und die Peptidkette wird durch sequentielles Anfügen von Aminosäureresten gebildet, wodurch die Kette zum N-Terminus verlängert wird. Die Additionen werden in sequentiellen Stufen durchgeführt, die Entfernung von Schutzgruppen, Anheften des nächsten Aminosäurerestes in geschützter Form, Entfernung der Schutzgruppen des Peptids, Anheften des nächsten geschützten Restes usw. umfassen.

Im Houghten-Verfahren können einzelne Polyethylenbeutel, die C-terminale Aminosäuren an festen Träger gebunden enthalten, vermischt und durch sequentielle Anheftungsverfahren zusammengebracht werden, so dass z. B. zwanzig Beutel, die verschiedene C-terminale Reste an den Träger gebunden enthalten, gleichzeitig von Schutzgruppen befreit werden und mit demselben geschützten Aminosäurerest, der als nächstes angeheftet werden soll, behandelt werden; dann wird isoliert und in gleicher Weise oder in unterschiedlicher Weise, wenn dies gewünscht wird, behandelt. Das aus diesem Verfahren resultierende Produkt ist eine Reihe von Polyethylenbeuteln, die jeweils eine andere Peptidsequenz enthalten. Obgleich jeder Beutel viele Peptide enthält, sind alle Peptide in einem Beutel die gleichen. Die Peptide in jedem Beutel können dann isoliert und einzeln, z. B. durch biologische Assays, untersucht werden.

Die vorliegende Erfindung kann mit anderen Verfahren eingesetzt werden um Gemische von Poly-NSGs herzustellen, die vorher festgelegte Mengen der verschiedenen Poly-NSGs in den Gemischen einschließen, und zwar einschließlich gleicher molarer Mengen jedes Poly-NSG im Gemisch. Das Verfahren kann so eingesetzt werden, dass jedes Poly-NSG im Gemisch in einer solchen Menge vorliegt, dass es wiedergewonnen und analysiert werden kann. Ein solches Gemisch aus Poly-NSGs kann durch synthetische Algorithmen erzeugt werden, welche das Aufteilen von Pools fester Trägerperlen in gleiche Portionen, Koppeln eines einzelnen NSG an jeden Teil und dann Vermischen der Portionen beinhalten (siehe Furka, A., et al., (1991) Int. J. Pep. Pro. Res., 37: 487–493; Lam, K. et al. (1991) Nature, 354: 82–84; Houghten, R. et al. (1991) Nature, 354: 84–86; Zuckermann, R. et al. (1991) Patentanmeldung PCT WO 91/17823; Zuckermann, R. et al. (1992) Proc. Natl. Acad. Sci. 89: 4505–4509.

Die erfindungsgemäßen Verfahren können auch in einem alternativen Verfahren, das von Geysen, H. M., et al., erfunden wurde, Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1984): 81: 3998–4002; siehe 4 833 092, 5 194 392, WO86/06487 und WO86/00991 eingesetzt werden. Dieses Verfahren ist eine Modifikation des Merrifield-Systems, in dem die C-terminalen Aminosäurereste an feste Träger in Form von Polyethylenstiften gebunden werden und die Stifte einzeln oder zusammen in Reihe behandelt werden um die restlichen Aminosäurereste anzuheften. Diese Peptide können ohne Entfernung vom Träger effektiv und individuell auf die gewünschte Aktivität, z. B. Wechselwirkung mit einem gegebenen Antikörper oder Rezeptor, beurteilt werden. Das Geysen-Verfahren führt zu beträchtlichen Vorteilen bei der Effizienz sowohl der Synthese als auch der Testverfahren, während dennoch einzelne unterschiedliche Peptide produziert werden. Die Peptide können auch von den Stiften abgespalten und in Lösung analysiert werden.

Automatisierte Synthese

Die Herstellung von NSG-Oligomeren durch Umsetzung von Submonomeren kann an einen automatischen Synthesizer angepasst werden (siehe Zuckermann, R. N., Kerr, J. M., Siani, M. & Banville, S., Int. J. Peptide Protein Res. (1992), Bd. 40, S. 497–506 und U.S. Patent 5 252 296). Jeder Zyklus der Monomeraddition (wie in Schema 1 dargstellt) umfasst die zwei Stufen: (1) eine Acylierungsstufe und (2) eine Verdrängungsstufe (bzw. Substitutionsstufe), mit der Maßgabe, dass es keine N,&agr;-Schutzgruppen-Entfernungsstufe gibt.

Eine Acylierung eines sekundären Amins kann schwierig sein, insbesondere bei Kopplung eines Acylsubmonomers. Dementsprechend kann die Acylierung durch Verwendung des Acylierungsmittels in Gegenwart eines Carboxylat-Aktivators, z. B. ein Carbodiimid, als wirksames Acylierungsmittelgemisch erleichtert werden. Folglich kann es für die erste Stufe der Acylierung eines Substrat-gebundenen sekundären Amins mit einem ersten Submonomer, z. B. einer Halogenessigsäure, (Lindner, W., Robey, F. A., Int. J. Peptide Protein Res., 30, 794–800 (1987); Robey, F. A., Fields, R. L., Anal. Biochem., 177, 373–377 (1989); Wetzel, R., Halualani, R., Stults, J. T., Quan, C., Bioconjugate Chem., 1, 114–122 (1990)); Fisther, E., Ber. Dtsch. Chem. Ges. (1904), 37: 3062–3071 wünschenswert sein, ein geeignetes Carboxylat-Aktivierungsverfahren anzuwenden. Es können auch ein Carbodiimid, ein Halogenacetylhalogenid oder ein anderer geeigneter Aktivator verwendet werden Die zweite Stufe im zweistufigen Verfahren der vorliegenden Erfindung führt die Seitenkette durch nukleophile Verdrängung der Austrittsgruppe, die im Allgemeinen ein Halogen ist (wie ein Substrat-gebundenenes &agr;-Halogenacetamid), mit einem Überschuss eines sekundären Submonomers, das eine Aminogruppe, eine -NH2, -NRH, -NR2-Gruppe, umfasst, ein. Die Effizienz der Verdrängung (bzw. Substitution) wird durch die Wahl der Austrittsgruppe, z. B. wenn die Austrittsgruppe ein Halogenatom ist (z. B. I > Cl), moduliert.

Ein Schutz von Carboxyl, Thiol, Amino und anderen reaktiven Gruppen an der Seitenkette ist wünschenswert um unerwünschte Nebenreaktionen auf ein Minimum zu beschränken. Allerdings kann die milde Reaktivität einiger Seitenkettengruppierungen gegenüber einer Substitution oder Acylierung ihre optimale Verwendung ohne Schutz ermöglichen (z. B. Indol, Imidazol, Phenol).

Oligomere

Durch Verwendung des neuen Verfahrens der Erfindung, wie es im Reaktionsschema 1 dargestellt und oben beschrieben wurde, ist es möglich, einen weiten Bereich von Oligomeren der Formel I herzustellen:

worin

R eine wie oben definierte Seitenkette ist;

Z eine Bindung, -O-, -NC(O)W-, worin W- eine Bindung, -O- oder -N- ist, darstellt;

Y eine Hydrocarbylengruppe oder Ar ist, worin Ar aus der Gruppe, bestehend aus Arylen, Heteroarylen mit 1 bis 4 Heteroatomen, Cycloalkylen, Cycloalkenylen, Heterocycloalkylen mit 1 bis 4 Heteroatomen ausgewählt ist, wobei Ar 1 bis 3 Ringe hat und diese Ringe durch eine Bindung oder einen Alkylenrest miteinander verbunden sind, oder verschmolzen, überbrückt oder spiro-kondensiert sind. Ar kann mit 1 bis 6 Substituenten substituiert sein, die aus der Gruppe, bestehend aus Halogen, Nitro, Niedrigalkyl, Niedrigcycloalkyl, -OH, -NRaRb, worin Ra und Rb jeweils unabhängig -H oder Niedrigalkyl sind, -ORa, -C(O)Ra, -OC(O)Ra, -C(O)Ra, -OC(O)ORa, -(CH2)a-CX1X2X3, worin n 0 bis 6 und X1-3 jeweils unabhängig H oder Halogen sind, -NC(O)Ra, -C(O)NRaRb, OC(O)NRaRb oder -NC(O)NRaRb ausgewählt sind; und n eine ganze Zahl von 2 bis 2000 ist.

Wenn Chlormethylbenzoesäuren anstelle von Bromessigsäure verwendet werden, hat das Oligomer die Formel II:

R und R1 können eine beliebige Gruppierung sein, die an ein Stickstoffatom knüpfbar ist, allerdings ist jedes vorzugsweise unabhängig ein Hydrocarbyl, das 1 bis 30 Kohlenstoffatome enthält.

Das bevorzugte Verfahren zur Synthese dieses Oligomers besteht darin, die Acylierungsstufe 1 so zu modifizieren, dass sie auch ein Acylierungsmittel enthält, z. B. ein meta- oder para-Chlormethylbenzoesäureanhydrid. So wird eine etwa 0,6 M-Lösung von p-Chlormethylbenzoesäure mit einem Carboxylat-Aktivator, z. B. etwa 0,5 Äquivalenten Diisopropylcarbodümid, für etwa 30 Minuten bei Raumtemperatur kombiniert. Das Präzipitat (Diisopropylharnstoff) wird dann unter Erhalt der Acylierungslösung durch Filtration entfernt. Acylierungsreaktionen werden anschließend wie vorstehend beschrieben durchgeführt. Die Voraktivierungsstufe wird infolge der langsameren Aktivierungsgeschwindigkeit der Benzoesäuregruppierung im Vergleich zur Essigsäuregruppierung verwendet.

Die N-substituierten Oligomere der Erfindung können durch Veränderung eines oder beider Reaktanten im Reaktionsschema 1 variiert werden. Spezifischer ausgedrückt, die Reaktion kann unter Verwendung von Acylhydrazid, Carbazat, Semicarbazid oder einer verwandten erbindung der Struktur:

worin X -O-, -N- oder eine Bindung ist und R1 wie oben im Reaktionsschema 1 definiert ist, durchgeführt werden. Wenn solche Reaktanten im Reaktionsschema 1 verwendet werden, führt dies zu N-substituierten Oligomeren, wobei die Oligomere durch die Formel III dargestellt werden:
worin

X eine Bindung, 0, N oder eine Hydrocarbylengruppe ist; Y eine Hydrocarbylengruppe oder ein Arylen ist; und R1 wie oben im Reaktionsschema 1 definiert ist.

Alkoxyamine

Wenn das zur Oligomersynthese verwendete zweite Submonomer ein Alkoxyamin ist, kann das Oligomer die Formel IV haben:

worin Y eine Hydrocarbylengruppe, z. B. Methylen, oder -CH2C6H4- ist und R1 wie oben definiert ist.

Bei Durchführung des Reaktionsschemas 1 mit einem Alkoxyamin wird das Alkoxyamin in der Verdrängungsreaktion (bzw. Substitutionsreaktion) (Stufe 2) als eine 1,0 bis 2,0 M-Lösung in DMSO verwendet.

Die neuen Polyamidstrukturen unterscheiden sich von Polypeptiden dadurch, dass die Seitenketten eher am Stickstoff als am (oder zusätzlich zum) &agr;-Kohlenstoff substituiert sind. Eine Ausführungsform der Erfindung betrifft Verbindungen, die die Formel V haben:

FORMEL V
worin

R1 und R4 jeweils unabhängig voneinander eine Gruppierung sind, die an das Stickstoffatom anheftbar ist;

R2 und R3 jeweils unabhängig voneinander eine Gruppierung sind, die an das Kohlenstoffatom anheftbar ist und -H oder eine Alkylgruppierung, die 1 bis 6 Kohlenstoffatome enthält, umfasst; sie sind vorzugsweise -CH3 und bevorzugter -H;

X jeweils unabhängig voneinander -HNR5, worin R5 wie R1 ist und X vorzugsweise -NH2, -OH, H und ein geradkettiges oder verzweigtes Alkyl (1 bis 6 Kohlenstoffatome) oder

zwei Niedrigalkyle ist oder X -OR6, worin R6 -H oder Niedrigalkyl (1 bis 6 Kohlenstoffatome) ist, ist;

m eine ganze Zahl von 1 bis 2000, vorzugsweise 2 bis 100, bevorzugter 2 bis 12 und am bevorzugtesten 3 bis 8 ist; und

n eine ganze Zahl von 1 bis 10 ist und vorzugsweise 1 oder 2 ist.

Nicht-limitierende Beispiele von verwendbaren Gruppierungen für R1, R2, R3 und R4 (insbesondere für R4) umfassen die Seitenkettengruppierungen, die an natürlich vorkommenden Aminosäuren vorhanden sind, d. h. -H von Glycin; -CH3 von Alanin; -CH(CH3)2 von Valin; -CH2CH(CH3)2 von Leucin; -CH(CH3)CH2CH3 von Isoleucin; -CH2OH von Serin; -CHOHCH3 von Threonin; -CH2SH von Cystein; -CH2CH2SCH3 von Methionin; -CH2-(Phenyl) von Phenylalanin; -CH2-(Phenyl)-OH von Tyrosin; -CH2-(Indolgruppe) von Tryptophan; -CH2COO von Asparaginsäure; -CH2C(O)NH2) von Asparagin; -CH2CH2COO von Glutaminsäure; -CH2CH2C(O)NH2 von Glutamin; -CH2CH2CH2-N-(H)-C(NH2)+-NH2 von Arginin; -CH2(Imidazol)+-Gruppe von Histidin; und -CH2(CH2)3NH3 + von Lysin. Andere verwendbare Gruppierungen für R1 bis R4 (und insbesondere R1 und R3) umfassen Alkyle, die 1 bis 6 Kohlenstoffatome enthalten, (geradkettige oder verzweigtkettige); Aryle, Aralkyle, Nukleosidbasen und Derivate davon, Kohlenhyrate und Lipide.

Es gibt eine Reihe gut bekannter modifizierter Formen der normalen Aminosäuren, z. B. O-Phosphoserin; O-Phosphothreonin; O-Phosphotyrosin; N-Formylmethionin und Glycinamid; die Seitenketten dieser modifizierten Aminosäuren werden auch leicht als die R-Gruppe an den Verbindungen der Formeln V und VI eingesetzt.

Typische verwendete Gruppen R umfassen Pharmacophore und natürliche Aminosäuren und Derivate davon. Die resultierenden Poly-NSGs werden biologisch aktiv sein, z. B. die Aktivität eines natürlich vorkommenden Peptid- oder Nicht-Peptid-Moleküls, welches an eine natürliche Rezeptorstelle heftet, nachahmen oder blockieren.

Einige Verbindungen und Gruppen von Verbindungen sind ebenfalls wichtige Aspekte der Erfindung. Eine Unterklasse bezieht sich auf Verbindungen der Formel VI

worin

R9 ein Heterocyclus ist, der fähig ist, Wasserstoffbrückenbindungen zu bilden, und eine Basenpaarung mit Purin- oder Pyrimdin-Basen einzugehen, welche eine Nukleosidbase, wie z. B. A, T, G, C oder U oder Derivate davon umfassen;

R1 ist wie oben definiert und ist vorzugsweise -H oder eine Alkylgruppierung, die 1 bis 6 Kohlenstoffatome enthält, bevorzugt -CH3, am bevorzugtesten -H;

m eine ganze Zahl von 1 bis 5 und vorzugsweise 2 ist;

n eine ganze Zahl von 1 bis 2000 ist; und

X eine Bindung, -O-, -NR- oder 0=C-O- ist.

Verwendbarkeit

Die einzelnen Oligomere und Oligomergemische der Erfindung sind ähnlich wie herkömmliche Oligomere auf Stickstoffbasis, Proteine, Polyamide und Polypeptid-artige Oligomere auf verschiedenen Gebieten einsetzbar; sie können z. B. bei der Bindung an verschiedene Gruppierungen, einschließlich Proteine, z. B. Enzyme, Rezeptoren, Antikörper, Nukleinsäuren, Kohlenhydrate, Lipide, eine oder mehrere Eigenschaften haben; sie können mit Enzymen unter Bildung von Produkten reagieren oder sie können andere Eigenschaften, z. B. antigene Verbindungen für Vaccine oder diagnostische Reagentien, einschließlich als Sonden, haben. Die flüssigen Oligomere der Erfindung können auch als funktionelle Fluide, einschließlich Lösungsmittel, Gefrierschutzmittel und dergleichen Anwendung finden. Feste Oligomere der Erfindung können auch als Additive für Nahrungsmittel, als Träger für Diagnostika und andere technische Materialien bei Anwendungen im Handel und in der Forschung Verwendung finden. Verbindungen wie die der obigen Formeln können auch als Enzyminhibitoren und in Verbindung mit Affnitätschromatographie eingesetzt werden.

Verbindungen der Formel VI sind bei der Bindung an DNA und RNA nützlich und als solche können sie als Sonden und/oder in der Antisense-Technik eingesetzt werden. Nützliche Sonden können durch Synthese von Verbindungen der Formel VI, worin R9 eine Nukleosidbase ist, m 2 ist und worin ferner die Monomereinheiten der Verbindung die Purin- oder Pyrimidin-Nukleosidbasen in einer vorbestimmten Sequenz positioniert haben, welche so konzipiert ist, dass sie für eine Hybridisierung des Polymers mit einem geeigneten DNA- oder RNA-Ziel sorgt, hergestellt werden.

Verbindungen und Gemische von Verbindungen, die nach dem Reaktionsschema 1 produziert werden, umfassen die, die von den Formeln I, II, III, N, V, VI und VII umfasst werden. Diese Verbindungen oder Gemische davon werden, wie oben angegeben wurde, an eine Vielzahl von Rezeptoren binden. Dementsprechend können solche Verbindungen oder Gemische davon an einen festen Träger binden um so nützliche Assayvorrichtungen zu liefern.

Wenn die Verbindungen der Formel VI als Sonden verwendet werden, ist es vorteilhaft, eine geeignete Markierung an das Polymer zu binden. Geeignete Markierungen und die Mittel zu ihrer Befestigung sind dem Fachmann auf diesem Gebiet bekannt und umfassen radioaktive, fluoreszierende und Enzym-Markierungen und dergleichen.

Polymere der Formel VI können auch in der Antisense-Technik verwendet werden, wenn R9 eine Purin- oder Pyrimidinbase ist und die Basensequenz im Polymer so konzipiert ist, dass sie an geeignete DNA- und RNA-Moleküle, von denen bekannt ist, dass sie pathogen sind, hybridisieren und die Transkription oder Translation unterbrechen. Bei Verwendung in Verbindung mit der Antisense-Technik kann die R1-Gruppierung eine Lipidgruppierung sein um für eine Zuführung der Verbindung in die Zelle und in den Nukleus der Zelle zu sorgen.

Obgleich Verbindungen, die mit einer Verbindung der Formel VI verwandt sind, von Nielsen, P. E., Exholm, M., Berg, R. H. et al., Science, 254 (1991) 1497 beschrieben sind, kann unter Verwendung der erfindungsgemäßen Syntheseverfahren die Gruppe R1 so variiert werden, dass neue Verbindungen der Formel VI erhalten werden, die eine Vielzahl wünschenswerter Charakteristika haben, z. B. verbessserte Zellpenetration, wenn R1 eine Lipidgruppierung ist. "Lipidgruppierung" bezeichnet eine Gruppierung, die langkettige aliphatische Kohlenwasserstoffe und ihre Derivate enthält. Funktionelle Gruppen an der Kette (allgemeine terminale Gruppe) umfassen Carbonsäuren, Alkohole, Amine, Aminoalkohole und Aldehyde. Der Ausdruck umfasst auch Wachse, Fette und verwandte Verbindungen.

Außerdem kann die Gruppierung R1 als ortsspezifischer Befestigungspunkt für einen Metallchelatbildner oder eine Nuklease verwendet werden.

Gemische der erfindungsgemäßen Oligomere, die wie oben beschrieben synthetisiert wurden, sind dahingehend nützlich, dass sie durchgemustert werden können um zu bestimmen, welches, wenn überhaupt eins, der NSGs eine gegebene biologische Aktivität aufweist, z. B. an einen bekannten Rezeptor bindet. Verfahren zur Verwendung solcher Gemische werden im U.S.

Patent 5 010 175, erteilt am 23. April 1991, beschrieben.

BEISPIELE

Die folgenden Beispiele werden angeführt um dem Fachmann auf dem Fachgebiet eine vollständige Offenbarung und Beschreibung zu liefern, wie die Synthese der vorliegenden Erfindung durchzuführen ist; sie sind nicht dazu bestimmt, den Schutzumfang, wie er von den Erfindern gesehen wird, in irgendeiner Weise zu beschränken. Es wurden Anstrengungen unternommen um die Genauigkeit bezüglich der angegebenen Zahlen (z. B. Mengen, Temperatur, usw.) sicherzustellen, allerdings sollten gewisse experimentelle Fehler und Abweichungen berücksichtigt werden. Wenn nichts anderes angegeben ist, sind Teile Gew.-Teile, das Molekulargewicht ist das gewichtsmittlere Molekulargewicht, die Temperatur ist in Grad Celsius angegeben und der Druck ist Atmosphärendruck oder liegt in der Nähe von Atmosphärendruck.

Oligomersynthesen wurden mit einem automatischen Synthesizer durchgeführt (Zuckermann, R. N., Kerr, J. M., Siani, M. & Banville, S., Int. J. Peptide Protein Res. (1992), Bd. 40, S. 497–506). Die Synthesen wurden mit Rink-Amidpolystyrolharz (Rink, H., Tetrahedron Lett., 28, 3787–3790 (1987)) (50 &mgr;mol, Substitutionsgrad 0,45 mmol/g) durchgeführt um eine Diketopiperazinbildung zu vermeiden. Allerdings kann anstelle des Polystyrols eine Vielzahl herkömmlicher Peptidsyntheseharze verwendet werden, die dem Fachmann bekannt sind.

Acylierungsreaktionen wurden durch Addition von Bromessigsäure (600 &mgr;mol, 83 mg) in DMF (0,83 ml), gefolgt von der Zugabe von N,N'-Diisopropylcarbodümid-Aktivator (600 &mgr;mol, 103 &mgr;l) in DMF (170 &mgr;l) durchgeführt. Die Reaktionsgemische wurden 30 Minuten bei Raumtemperatur gerührt. Jede Acylierung wurde einmal wiederholt, bis mit der Verdrängungsstufe (bzw. Substitutionsstufe) weiter gearbeitet wurde.

Substitutionsreaktionen wurden durch Zusatz von primärem Amin (2,0 mmol) als 2,5 M-Lösungen in Dimethylsulfoxid (1,0 ml), gefolgt von 2 stündigem Rühren bei Raumtemperatur, durchgeführt. Eine Optimierung der Substitutionsreaktionen wurde durch Veränderung der Aminkonzentrationen von 0,25 M bis 2,5 M durchgeführt.

Bei den resultierenden Oligomeren wurden die Schutzgruppen entfernt/abgespalten, indem Oligomer-fester Träger mit 95% Trifluoressigsäure in Wasser (10 ml) 20 Minuten lang bei Raumtemperatur behandelt wurde, worauf eine Filtration und Lyophilisierung folgte.

BEISPIELE 1 BIS 8

Acht repräsentative penta-NSGs wurden aus einer Vielzahl von Aminen, einschließlich wenig nukleophilen, sterisch-gehinderten und an der Seitenkette geschützten Aminen, nach dem Submonomer-Verfahren hergestellt. Alle Verbindungen wurden erfolgreich synthetisiert, wie es durch Massenspektrometrie bestätigt wurde; die Ausbeuten an isoliertem Rohprodukt lagen dabei zwischen 52 und 90% und die Reinheiten, gemäß HPLC, waren höher als 85%. Die Reinheit, Ausbeuten und Massenspektrometriedaten der Pentamere wurden erhalten und sind in der folgenden Tabelle III angegeben.

TABELLE III

Eine Optimierung der Penta-NSG-Synthese wurde unter Verwendung von Kombinationen aus Chlor-, Brom- und Iodessigsäure sowohl mit Anilin als auch mit Cyclohexamin durchgeführt. Bromessigsäure und Iodessigsäure erwiesen sich bei der Bildung von Penta-(Nphenylglycin) gegenüber Chloressigsäure überlegen (Ausbeuten 79%, 83% bzw. <5%). Alle drei Halogenacetylverbindungen lieferten erfolgreich das Penta-(N-cyclohexylglycin)-Oligomer in einer Ausbeute >75%. Allerdings führte die Einführung von 0,6 M N-Hydroxybenzotriazol bei den Acylierungsreaktionen (Robey, F. A., Harris, T. A., Hegaard, N. H. H., Nguyen, A. K., Batinic, D. Chimica Oggi 27–31 (1992)) zu <5% des Penta-(N-cyclohexylglycin)-Polymeren.

In weiteren Optimierungsuntersuchungen wurde die molare Konzentration an primärem Amin von 0,25 M (4,0 Äquiv.) in 2,5 M (40 Äquiv.) für n-Butylamin, Cyclopropylamin und Diphenylethylamin unter Verwendung von Bromessigsäure verändert. Bei n-Butylamin- und Cyclopropylamin-Konzentrationen ≥1,0 M und Diphenylethylamin-Konzentrationen ≥2,5 M wurden Pentamere mit einer Ausbeute >80% erhalten.

BEISPIEL 9

Ein 25mer, [(N-n-Butylglycin)4(N-(3-aminopropyl)glycin)]5, wurde durch das Submonomer-Verfahren synthetisiert; dadurch wurde die Nützlichkeit dieses Verfahrens zur Herstellung von längeren Oligomeren demonstriert. Analytische HPLC wurde mit einem Rainin-HPX-System-Kontrollgerät mit einer C4-reversed-phase-HPLC-Säule (Vydac, 25 cm × 4,6 mm) und einer Gradientenelution (Lösungsmittel A: H2O/0,1% TFA und Lösungsmittel B: CH3CN/0,1% TFA; 10% bis 75% B in 35 min) durchgeführt. Massenspektroskopie bestätigte die Identität dieser Verbindung (MH+ = 2850,9), die in 86%iger Ausbeute und mit 65% Reinheit, bestimmt durch HPLC, erhalten wurde.

Die effiziente Synthese einer breiten Vielzahl von oligomeren NSGs unter Anwendung der automatisierten Synthesetechnik, wie sie oben beschrieben wurde, macht diese Polymere zu attxaktiven Kandidaten für die Bildung und das rasche Durchmustern verschiedener peptidomimetischer Bibliotheken.

BEISPIEL 10

An festen Träger gebundenes Amin in Dimethylformamid (DMF) und 200 &mgr;l Diisopropylcarbodiimid wurde zweimal mit 800 &mgr;l 0,6 M Bromessigsäure in DMF 30 Minuten lang bei Raumtemperatur acyliert. Das acylierte, an festen Träger gebundene Amin wurde dreimal mit 2 ml DMF gewaschen.

Das acylierte, an festen Träger gebundene Amin wurde mit 1 ml eines primären Amins aus Tabelle IV als eine 1–2 M-Lösung in Dimethylsulfoxid (DMSO) für zwei Stunden bei Raumtemperatur behandelt. Die obigen Stufen wurden unter Bildung eines Pentamers wiederholt. Das gewünschte Pentamerprodukt wurde dreimal mit 2 ml DMF gewaschen und der reversed-phase-HPLC unter Verwendung eines Standard-Acetonitril-Gradienten (0 bis 60% in 3 Minuten) unterworfen, wodurch das gewünschte Pentamer in einer Reinheit von über 85% erhalten wurde.

TABELLE IV

Alle aufgelisteten Aminverbindungen waren mit 2 M in DMSO löslich, außer wenn etwas anderes angegeben ist. Tyramin löste sich langsam, allerdings konnte ein leichtes Erwärmen in einem heißen Wasserbad den Prozess beschleunigen. Es bestand keine Notwendigkeit, die Phenolfunktionalität zu schützen. Methylamin war ziemlich flüchtig, allerdings erlaubte seine hohe Löslichkeit in Wasser seine Verwendung als wässrige Lösung (unverdünnt aus der Flasche). Anilin war das am wenigsten nukleophile Amin, allerdings wirkte es noch mit einer Konzentration von 2 M.

Die Hydrochloridsalze wurden durch Lösen der Verbindungen in DMSO und Zusetzen eines molaren Äquivalents an wässrigem HCl hergestellt. Das Salzpräzipitat wurde durch Zentrifugation entfernt und der Überstand wurde über Molekularsieben getrocknet.

Peptoid-Oligomere mit einem Rink-Amidlinker wurden wie folgt gespalten:

25 bis 50 &mgr;mol an Träger gebundenes Oligomer wurden mit 2 bis 4 ml 95%iger Trifluoressigsäure/5% Wasser für 20 bis 30 min bei Raumtemperatur umgesetzt; es wurde mit einem gleichen Volumen an Wasser verdünnt, lyophilisiert, erneut in 3 bis 6 ml Eisessig gelöst und wieder lyophilisiert. Die Oligomere waren eher Pulver als Öle.

BEISPIEL 11

Die in den Tabellen V und VI beschriebenen Verbindungen wurden als Pentamere synthetisiert, die durch die Formel VIII dargestellt werden:

worin R die in den Tabellen V und VI aufgelisteten Seitenketten sind. Alle Oligomere wurden durch reverse-Phase-HPLC analysiert und durch LSIMS-Massenspektrometrie charakterisiert.

Alle Verbindungen wurden durch das Festphasen-Submonomer-Verfahren, wie es vorstehend beschrieben wurde, allerdings mit den obigen Modifikationen, synthetisiert.

TABELLE V

Homopentamere mit einer Toluylsäure-Hauptkette, hergestellt nach dem Submonomer-Verfahren
TABELLE VI
BEISPIEL 12

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde verwendet um Pentamere mit dem Format Bn-X-Bn-X-Bn zu synthetisieren, worin Bn N-Benzylglycin ist, wobei ein Alkoxyamin als zweites Submonomer, welches durch -NH2 substituiert ist, verwendet wurde. Wenn das Alkoxyamin Methoxyamin war, war die Ausbeute 76% und die Reinheit, gemessen durch HPLC, war 90%. Wenn Phenylmethoxyamin als Alkoxyamin verwendet wurde, war die Ausbeute 56% und die Reinheit, gemessen durch HPLC, war 50%.

TABELLE VII
BEISPIEL 13 Synthese von Liganden für adrenerge &agr;1-Rezeptoren Allgemeine Synthese von Verbindungen

Die Oligomersynthese wurden an einem Rink-Amid-Polystyrol-Harz (0,61 mmol/g, 1% vernetzt, 100 bis 200 mesh) durchgeführt. N,N-Dimethylformamid (DMF), Dimethylsulfoxid (DMSO), Methylenchlorid, Eisessig und Trifluoressigsäure (TFA) wurden von Lieferanten erhalten und ohne weitere Reinigung eingesetzt. Piperidin, Bromessigsäure, N,N-Diisopropylcarbodiimid (DIC), Phenylethylamin, 4-Aminobiphenyl, Tyramin und andere Reagentien wurden von Aldrich erhalten und ohne weitere Reinigung eingesetzt.

Alle Reaktionen wurden bei Raumtemperatur in einem 2,0 1-Gefäß, das mit einer groben 10 cm-Glasfritte ausgestattet war, durchgeführt. Bei jeder Stufe wurde ein Rühren der Aufschlämmung aus festem Träger-Reagens durch Umlaufschütteln mit 200 UpM durchgeführt. Eine Filtration der Aufschlämmung aus festem Träger-Reagens wurde durch Anlegen von Vakuum erreicht.

Ein 2,0 1-Gefäß wurde mit Rink-Amidharz (100 g, 0,061 mol) beschickt. Das Harz wurde unter leichtem Rühren kurz in DMF (1,51) gequollen und ablaufen gelassen. Dann wurde die 9-Fluorenylmethoxycarbonyl(Fmoc)-Gruppe durch Behandlung mit 20% Piperidin/DMF (1,7 l, 1 × 5 min, gefolgt von 1 × 20 min) entfernt. Das Harz wurde dann mit DMF (6 × 1,7 l) gewaschen. Der Rest der Verbindung wurde synthetisiert, indem drei Zyklen aus Acylierung mit Bromessigsäure und Verdrängung mit einem Amin durchgeführt wurden.

Allgemeine Acylierunsgbedingungen (0,061 mol fester Harzträger):

An festem Träger gebundene Amine wurden durch in situ-Aktivierung mit DIC bromacetyliert. Zu dem Oligomer-fester Träger wurde eine DMF-Lösung von Bromessigsäure (0,67 M, 900 ml), anschließend DIC (rein, 93 ml, 0,60 mol) gegeben. Das Reaktionsgemisch wurde 30 min lang bei Raumtemperatur gerührt. Das Gemisch wurde abtropfen gelassen und die Reaktion wurde noch einmal wiederholt. Der feste Träger wurde mit DMF (3 × 1,7 l) gewaschen.

Allgemeine Verdrängungsgbedingungen (Substitutionsbedingungen) (0,61 mol):

An festen Träger gebundene Bromacetamide wurden durch die Addition des Amins als Lösung in DMSO (1 bis 2 M, 1,0 l) verdrängt. Die Reaktionsgemische wurden 2 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Das Reaktionsgemisch wurde ablaufen gelassen und der feste Träger wurde mit DMF (3 × 1,7 l) gewaschen. Phenethylamin und 4-Aminobiphenyl wurden bei einer Konzentration von 2,0 M verwendet, während Tyramin und Phenethylhydrazin mit 1,0 M verwendet wurden.

Allgemeine Spaltung und Reinigung:

Nach Beendigung der Synthese wurde der feste Träger mit CH2Cl2 (3 × 1,7 l) gewaschen und 5 Minuten an der Luft getrocknet. Das Volllängen-Trimer wurde vom festen Träger (0,061 mol) durch Behandlung mit 95% TFA/5% Wasser (1,5 ml) bei Raumtemperatur für 15 Minuten abgespalten. Der feste Träger wurde dann mit 95% TFA/5% Wasser (1 × 1,0 l) und CH2Cl2 (1 × 1 l) gewaschen. Die Filtrate wurden gesammelt und das Lösungsmittel durch Rotationsverdampfung entfernt. Der Rückstand wurde in Eisessig (150 ml) gelöst und lyophilisiert.

BEISPIEL 14 Synthese von Nhtyr-Nbiph-Nhphe

Die Verbindung Nhtyr-Nbiph-Nhphe wurde wie in Beispiel 13 oben beschrieben hergestellt, wobei Phenethylamin als das erste zugesetzte Amin, 4-Aminobiphenyl als das zweite zugesetzte Amin und 4-Hydroxyphenethylamin als das dritte zugesetzte Amin verwendet wurde.

Nach Beendigung der Synthese wurde der feste Träger mit CH2Cl2 (3 × 1,7 l) gewaschen und für 5 Minuten an der Luft getrocknet. Das Volllängen-Trimer wurde durch Behandlung mit 95% TFA/5% Wasser (1,5 l) bei Raumtemperatur 15 Minuten vom festen Träger (0,06 l mol) abgespalten. Der feste Träger wurde dann mit 95% TFA/5% Wasser (1 × 1,0 l) und CH2Cl2 (1 × 1 l) gewaschen. Die Filtrate wurden gesammelt und das Lösungsmittel durch Rotationsverdampfung entfernt. Der Rückstand wurde in Eisessig (150 ml) gelöst und lyophilisiert, wodurch ein hellgelbes Pulver (1,7 g, Ausbeute 82%) erhalten wurde. Die Reinheit des Rohproduktes wurde durch reverse-phase-HPLC mit 90% bestimmt. Das Produkt wurde durch FAB-Massenspektrometrie (MH+ = 565) charakterisiert.

BEISPIEL 15 Synthese von Nhtyr-Npop-Nhphe

Die Verbindung Nhtyr-Npop-Nhphe wurde, wie es in Beispiel 14 oben beschrieben ist, synthetisiert, wobei Phenethylamin als das erste zugesetzte Amin, 4-Amino-l-phenoxybenzol als das zweite zugesetzte Amin und 4-Hydroxyphenethylamin als das dritte zugesetzte Amin verwendet wurden.

BEISPIEL 16 Synthese von Hauptkettenvarianten

Indem wie in Beispiel 14 oben beschrieben vorgegangen wurde, allerdings 3-Brompropansäure und 2-Brompropansäure für Bromessigsäure in bestimmten Positionen eingesetzt wurden, wurden die folgenden Verbindungen hergestellt:

Nhtyr-Nbiph-Nmhphe;

Nhtyr-Nbiph-Nphphe;

Nphtyr-Nbiph-Nhphe; und

Nhtyr-Npbiph-Nhphe.

BEISPIEL 17 Synthese von zusätzlichen Verbindungen

Indem wie in Beispiel 14 oben beschrieben vorgegangen wurde, allerdings Phenethylamin, Phenethylhydrazin und 3,4-Methylendioxyphenethylamin für Tyramin eingesetzt wurden, wurden die Verbindungen Nhphe-Nbiph-Nhphe, Nzhphe-Nbiph-Nhphe und Noco-Nbiph-Nhphe hergestellt. Die Verbindung Nhphe-Nbiph-Nhphe wurde zusätzlich N-benzyliert, wodurch Bz-Nhphe-Nbiph-Nhphe hergestellt wurde.

BEISPIEL 18

Es wurde wie in den Beispielen 14 und 17 oben vorgegangen, allerdings wurde 3-Trifluormethylphenethylamin, 2-Chlorphenethylamin, 3-Chlorphenethylamin, 4-Chlorphenethylamin, 2,4-Dichlorphenethylamin, 3-Bromphenethylamin, 4-Iodphenethylamin, 3-Hydroxyphenethylamin, 4-Hydroxyphenethylamin, 2,4-Dihydroxyphenethylamin, 2-Methylphenethylamin, 3-Methylphenethylamin, 4-Methylphenethylamin, 2,4-Dimethylphenethylamin, 2,4,6-Trimethylphenethylamin, 3-Ethylphenethylamin, 4-Ethylphenethylamin, 4-Hexylphenethylamin, 3-Nitrophenethylamin, 2-Aminophenethylamin, 4-Aminophenethylamin, 2,4-Diaminophenethylamin, 2-Methoxyphenethylamin, 3-Methoxyphenethylamin, 4-Methoxyphenethylamin, 2,4-Dimethoxyphenethylamin, 2,4,6-Trimethoxyphenethylamin, 3,4-Dimethoxyphenethylamin, 2-Ethoxyphenethylamin, 3-Ethoxyphenethylamin, 4-Ethoxyphenethylamin, 3-Propoxyphenethylamin, 4-Butoxyphenethylamin, 4-t-Butoxyphenethylamin, 3-Methoxymethylphenethylamin, 4-Methoxyphenethylamin, 3-(2-Methoxyethyl)phenethylamin, 4-(2-Methoxyethyl)phenethylamin, 4-(2-Hydroxyethyl)phenethylamin, 4-(3-Hydroxypropyl)phenethylamin, 4-(2-Hydroxyethoxy)phenethylamin, 4-Phenylphenethylamin, 4-(2-Chlorphenyl)phenethylamin, 4-(2-Aminophenyl)phenethylamin, 3-(2,4,6-Trimethylphenyl)phenethylamin, 4-Phenoxyphenethylamin, 4-(3-Chlorphenoxy)phenethylamin, 4-(4-Aminophenoxy)phenethylamin, 3-Benzylphenethylamin, 4-Phenethylphenethylamin, 3-Acetylphenethylamin, 4-Acetylphenethylamin, 4-(2-Phenoxyethyl)phenethylamin und 3-Benzyloxyphenethylamin für Phenethylamin und/oder 3'-Trifluormethyl-4-aminobiphenyl, 2'-Chlor-4-aminobiphenyl, 3-Chlor-4-aminobiphenyl, 4'-Chlor-4-aminobiphenyl, 2 ,4'-Dichlor-4-aminobiphenyl, 3-Brom-4-aminobiphenyl, 4'-Iod-4-aminobiphenyl, 3'-Hydroxy-4-aminobiphenyl, 4'-Hydroxy-4-aminobiphenyl, 2',4'-Dihydroxy-4-aminobiphenyl, 2'-Methyl-4-aminobiphenyl, 3'-Methyl-4-aminobiphenyl, 4'-Methyl-4-aminobiphenyl, 2',4'-Dimethyl-4-aminobiphenyl, 2',4',6'-Trimethyl-4-aminobiphenyl, 2',3,4',5,6'-Pentamethyl-4-aminobiphenyl, 3'-Ethyl-4-aminobiphenyl, 4'-Ethyl-4-aminobiphenyl, 4'-Hexyl-4-aminobiphenyl, 3'-Nitro-4-aminobiphenyl, 2'-Amino-4-aminobiphenyl, 4'-Amino-4-aminobiphenyl, 2',4'-Diamino-4-aminobiphenyl, 2'-Methoxy-4-aminobiphenyl, 3'-Methoxy-4-aminobiphenyl, 4'-Methoxy-4-aminobiphenyl, 2',4'-Dimethoxy-4-aminobiphenyl, 2',4',6'-Trimethoxy-4-aminobiphenyl, 3',4'-Dimethoxy-4-aminobiphenyl, 2'-Ethoxy-4-aminobiphenyl, 3'-Ethoxy-4-aminobiphenyl, 4'-Ethoxy-4-aminobiphenyl, 3'-Propoxy-4-aminobiphenyl, 4'-Butoxy-4-aminobiphenyl, 4'-t-Butoxy-4-aminobiphenyl, 3'-Methoxymethyl-4-aminobiphenyl, 4'-Methoxymethyl-4-aminobiphenyl, 3'-Methoxyethyl-4-aminobiphenyl, 4'-Methoxyethyl-4-aminobiphenyl, 4'-Hydroxyethyl-4-aminobiphenyl, 4'-Hydroxypropyl-4-aminobiphenyl, 4'-Hydroxyethoxy-4-aminobiphenyl, 4'-Phenyl-4-aminobiphenyl, 4'-(2-Chlorphenyl)-4-aminobiphenyl, 4'-(2-Aminophenyl)-4-aminobiphenyl, 3'(2,4,6-Trimethylphenyl)-4-aminobiphenyl, 4'-Phenoxy-4-aminobiphenyl, 4'-(3-Chlorphenoxy)-4-aminobiphenyl, 4'-(4-Aminophenoxy)-4-aminobiphenyl, 3'-Benzyl-4-aminobiphenyl, 4'-Phenethyl-4-aminobiphenyl, 3'-Acetyl-4-aminobiphenyl, 4'-Acetyl-4-aminobiphenyl, 4'-(2-Phenoxyethyl)-4-aminobiphenyl und 3'-Benzyloxy-4-aminobiphenyl für 4-Aminobiphenyl und/oder Phenethylamin, 3-Trifluormethylphenethylamin, 2-Chlorphenethylamin, 3-Chlorphenethylamin, 4-Chlorphenethylamin, 2,6-Dichlorphenethylamin, 3-Bromphenethylamin, 4-Fluorphenethylamin, 3-Hydroxyphenethylamin, 2,5-Dihydroxyphenethylamin, 2-Methylphenethylamin, 3-Methylphenethylamin, 4-Methylphenethylamin, 2,4-Dimethylphenethylamin, 2,4,6-Trimethylphenethylamin, 3-Ethylphenethylamin, 4-Ethylphenethylamin, 4-Hexylphenethylamin, 3-Nitrophenethylamin, 2-Aminophenethylamin, 4-Aminophenethylamin, 2,4-Diaminophenethylamin, 2-Methoxyphenethylamin, 2,5-Dimethoxyphenethylamin, 2,3-Dimethoxyphenethylamin, 3,5-Dimethoxyphenethylamin, 3,4,5-Trimethoxyphenethylamin, 3-Methoxyphenethylamin, 4-Methoxyphenethylamin, 2,4-Dimethoxyphenethylamin, 2,4,6-Trimethoxyphenethylamin, 3,4-Dimethoxyphenethylamin, 2-Ethoxyphenethylamin, 3-Ethoxyphenethylamin, 4-Ethoxyphenethylamin, 3-Propoxyphenethylamin, 4-Butoxyphenethylamin, 4-t-Butoxyphenethylamin, 3-Methoxymethylphenethylamin, 4-Methoxymethylphenethylamin, 3-Methoxyethylphenethylamin, 4-Methoxyethylphenethylamin, 4-Hydroxyethylphenethylamin, 4-Hydroxypropylphenethylamin, 4-Hydroxyethoxyphenethylamin, 4-Phenylphenethylamin, 4-(2-Chlorphenyl)phenethylamin, 4-(2-Aminophenyl)phenethylamin, 3-(2,4,6-Trimethylphenyl)phenethylamin, 4-Phenoxyphenethylamin 4-(3-Chlorphenoxy)phenethylamin, 3,4-Methylendioxyphenethylamin, 6-Methoxy-3,4-methylendioxyphenethylamin, 2-Methoxy-3,4-methylendioxyphenethylamin, 4,5-Methylendioxyphenethylamin, 3-Methoxy-4,5-methylendioxyphenethylamin, 4-(4-Aminophenoxy)phenethylamin, 3-Benzylphenethylamin, 4-Phenethylphenethylamin, 3-Acetylphenethylamin, 4-Acetylphenethylamin, 4-(2-Phenoxyethyl)phenethylamin und 3-Benzyloxyphenethylamin für 4-Hydroxyphenethylamin eingesetzt wurde; auf diese Weise wurden die entsprechenden Verbindungen hergestellt.

Synthese von Oligo-N-substituierten Carbamaten

In Schema 3 ist ein allgemeines Syntheseschema für Oligo-N-substituierte Carbamate dargestellt. Es wurde ein Zwei-Stufen-Verfahren entwickelt, das ein alternierendes Schema aus Acylierung und Alkylierung verwendete. In Schema 3 ist n 2 bis 2000, vorzugsweise 2 bis 100, bevorzugter 2 bis 10. RX und Ry sind unabhängig voneinander Seitenketten, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Halogen, Nitro, Niedrigalkyl, Niedrigcycloalkyl, -OH, -NRaRb, worin Ra und Rb jeweils unabhängig voneinander -H oder Niedrigalkyl sind, -ORa, -C(O)Ra,-OC(O)Ra, -C(O)ORa, -OC(O)ORa, -(CH2)a-CX1,X2,X3, worin n 0 bis 6 ist und X,1-3 jeweils unabhängig H oder Halogen sind, -NC(O)Ra, -C(O)NRaRb, -OC(O)RNaRb oder -NC(O)NRaRb, worin a, b unabhängig voneinander ganze Zahlen von 1 bis 100 sind. Die Bedingungen für das folgende Beispiel von Carbamatsynthesen wurden nach dem Submonomer-Schema zur Synthese von NSG-Peptoiden, die hier beschrieben sind, modelliert.

Schema 3 Syntheseschema für N-substituierte Carbamate
  • I. BrCH2CH2OCOCl (0,1 M), DIEA (0,3 M), DCM, 30 Minuten, RT
  • II. RNH2 (2 M), DMSO, Umgebungstemperatur
  • III. 95% TFA, wässr., 90 min RT

Für die Acylierungsstufe I wurde 2-Bromethylchlorformiat (BECF) verwendet. BECF acylierte an festen Träger gebundenes Sarcosin in Gegenwart von DIEA quantitativ in 30 Minuten bei Umgebungstemperatur (0,3 M BECF, 0,3 M DIEA, in Dichlormethan). Für die Alkylierungsstufe II waren die bevorzugten Bedingungen 2 M Amin, DMSO, 45°C, 4 Stunden. Die Herstellung der Verbindungen 2 bis 4 wurden in den meisten Fällen unter Anwendung dieser Bedingungen durchgeführt. Die Temperatur und die Reaktionszeit wurden für die Synthese einiger Verbindung variiert, wenn die bevorzugten allgemeinen Bedingungen entwickelt waren.

Auf jede Reaktionsstufe folgte ein gründliches Waschen mit den Reaktionslösungsmitteln und einer bestimmten Kombination aus DCM, DMF und/oder McOH.

  • 2a: R2 = Butyl, R3 = Benzyl
  • 2b: R2 = Phenyl, R3 = Benzyl
  • 3: R2=X, R3 = Benzyl
  • 4: R2 = Phenyl, R3 = X

Als Beispiel wird die Synthese von Oligo-N-substituiertem Carbamat 2a (R2 = Butyl, R3 = Benzyl) durch das Submonomer-Verfahren beschrieben. Ein fester Träger, Fmoc-geschütztes Rink-Amidharz (250 mg, 0,43 mmol/g), wurde mit 20% Piperidin/DMF 20 Minuten lang behandelt um die N-terminale Fmoc-Gruppe zu entfernen. Nach gründlichem Waschen wurde der feste Träger mit Fmoc-Sar-OH unter Verwendung von Standardverfahren acyliert. Die Nterminale Fmoc-Gruppe wurde mit 20% Piperidin/DMF entfernt.

Der obige feste Träger wurde mit DCM gequollen und ablaufen gelassen. Eine Lösung von Bromethylchlorformiat (180 &mgr;l, 1,67 mmol) und DIEA (260 &mgr;l, 1,5 mmol) in 5 ml DCM wurde zu dem festen Träger gegeben und der feste Träger wurde 30 Minuten lang geschüttelt. Der feste Träger wurde dann gut gewaschen. Zu dem festen Träger wurde eine Lösung von Butylamin (790 &mgr;l, 8,0 mmol) in DMF (3,2 ml) gegeben und das Ganze wurde 2 Stunden bei leichtem Schütteln reagieren gelassen.

Die Acylierung wurde für 45 Minuten wiederholt, wobei Bromethylchlorformiat (160 &mgr;l, 1,5 mmol) und DIEA (260 &mgr;l, 1,5 mmol) in DCM (5 ml) verwendet wurde. Nach dem Waschen wurde der feste Träger mit einer Lösung von Benzylamin (875 &mgr;l, 8 mmol) in 3,2 ml DMF für 2 Stunden behandelt.

Der feste Träger wurde dann gewaschen und für 90 Minuten mit 95% THF/H2O gespalten. Die resultierende Lösung wurde durch C-4-RP-HPLC und MS analysiert. Drei Hauptpeaks mit einem Verhältnis von etwa 1: 2 : 1 wurden erhalten. MS zeigte, dass der mittlere Peak das richtige Material war, dessen Struktur unten angegeben ist. Der frühe Eluierungspeak war das Deletionsprodukt (unvollständige Reaktion in der BuNH2-Stufe). Der letzte Peak scheint das Produkt aus der zweiten Acylierungsreaktion, d. h. der unvollständigen Reaktion in der finalen Benzylaminstufe, zu sein.

Im Allgemeinen kann das Butyl oder Benzyl eine beliebige Seitenkette sein, wie sie oben definiert ist, oder kann aus der Gruppe, bestehend aus Halogen, Nitro, Niedrigalkyl, Niedrigcycloalkyl; OH, -NRaRb, worin Ra und Rb jeweils unabhängig -H oder Niedrigalkyl sind, -ORa, -C(O)Ra, -OC(O)Ra, -C(O)ORa, -OC(O)ORa, -(CH2)n-CX1X2X3, worin n 0 bis 6 und X1-3 jeweils unabhängig voneinander H oder Halogen sind, -NC(O)Ra, -C(O)NRaRb, -OC(O)NRaRb oder -NC(O)NRaRb ausgewählt sein.

Die Tabellen I und II listen N-substituierte Carbamate auf, die wie hier beschrieben hergestellt wurden. Tabelle I listet 53 Substituenten "X" von NSCs mit der allgemeinen Struktur 3 auf. Tabelle II listet 13 Substituenten "X" von NSCs mit der allgemeinen Struktur 4 auf. Diese Resultate zeigen, dass eine breite Vielfalt von Aminen verwendet werden kann um viele unterschiedliche N-substituierte Carbamate herzustellen, in denen die Substitution entweder in einer internen Position oder am N-Terminus erfolgt ist.

Tabelle I

N-substituierte Carbamate der allgemeinen Struktur 3
Tabelle I (Fortsetzung)

N-substituierte Carbamate der allgemeinen Struktur 3
Tabelle I (Fortsetzung)

N-substituierte Carbamate der allgemeinen Struktur 3
Tabelle II

N-substituiert Carbamate der allgemeinen Struktur 4
Synthese von hoch-substituierten cyclischen Verbindungen und Bibliotheken davon nach dem Submonomer-Verfahren

Hoch-substituierte cyclische Strukturen können auf einem festen Träger synthetisiert werden, indem das Submonomer-Verfahren der vorliegenden Erfindung mit der leistungsfähigen Lösungsphasenchemie kombiniert wird. Cyclische Verbindungen, die einen, zwei, drei oder mehrere kondensierte Ringe enthalten, werden durch das Submonomer-Verfahren gebildet, indem zuerst eine lineare Peptoid-Hauptkette synthetisiert wird, worauf anschließend eine intramolekulare oder intermolekulare Cyclisierung folgt.

Substituierte 2-Isochinolinone werden synthetisiert, indem zuerst ein an festen Träger gebundenes Amin mit einer Halogen-2-alkensäure umgesetzt wird, wodurch ein ungesättigtes Monopeptoid hergestellt wird. Eine Acylierung mit einem &agr;-Halogen-carbonsäwehalogenid liefert ein ungesättigtes Peptoid als Zwischenprodukt. Eine Palladium(0)-katalysierte intramolekulare Heck-Reaktion führt zur Bildung von 5-, 6- und 7-gliedrigen Ringen, die zu aromatischen Ringen kondensiert werden. Eine allgemeine Struktur eines substituierten Isochinolinons, das durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt wird, ist nachfolgend angegeben.

1-Isochinolinon

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist eine Synthese von 3-Dihydroisochinolinon-Struktwen möglich, was die Vielseitigkeit des Verfahrens erläutert. Ein an einen festen Träger gebundenes lineares Peptid wird mit einem primären Amin umgesetzt, worauf eine Reaktion mit einem Alkensäurehalogenid folgt. Das resultierende lineare Peptoid wird durch Pd(0)katalysierte Heck-Reaktion intramolekular cyclisiert. Die an einen festen Träger gebundene Verbindung mit kondensiertem Ring kann anschließend vom festen Träger abgespalten werden. Eine allgemeine Struktur für eine Isochinolinonverbindung ist nachfolgend gezeigt.

3-Dihydroisochinolinon

Substituierte Tetrahydroisochinoline können ebenfalls nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden, wobei eine lineare Peptoid-Hauptkette synthetisiert und anschließend cyclisiert wird. Im Allgemeinen wird ein an einen festen Träger gebundenes Peptoid mit einer Halogen-2-alkensäure umgesetzt, worauf eine nukleophile Substitution des Halogenids durch ein primäres oder sekundäres aroamatisches o-Halogenamin folgt. Es wird eine Palladium(0)-katalysierte intramolekulare Heck-Reaktion durchgeführt um das lineare Peptoid zu cyclisieren. Das resultierende Molekül ist ein substituiertes Tetrahydroisochinolin mit Substituenten, die durch die Alkencarbonsäure und das in der zweiten Stufe verwendete primäre oder sekundäre Amin geliefert werden. Die Größe des kondensierten Rings wird durch die Struktur der Seitenkette des abschließenden Amin-Reaktanten kontrolliert. Eine allgemeine Struktur eines substituierten Isochinolins, das erfindungsgemäß hergestellt wird, ist nachfolgend angegeben. Tetrahydroisochinolin

Durch das erfindungsgemäße Verfahren können auch Verbindungen, die drei kondensierte Ringe enthalten, synthetisiert werden, indem zuerst ein mit Amin derivatisiertes Harz eines festen Trägers oder ein lineares Peptoid mit einer Alkensäure umgesetzt wird, worauf eine Reaktion mit einem substituierten Amin folgt; danach wird mit einem Säurehalogenid, das eine elektrophile reaktive Gruppe zusätzlich zum Säurehalogenid hat, umgesetzt. Diese Reihe von Reaktionen produziert ein lineares Peptoid, das, wenn es geeigneten Bedingungen zur intramolekularen Reaktion unterworfen wird, eine Ringstruktur bildet. Die Hauptkette des Rings wird durch einen Teil der linearen Peptoid-Hauptkette und covalente Bindungen der Peptoid-Seitenketten oder Substituenten gebildet. Wenn eine Seitenkette und ein Substituent, die an der Ringbildung beteiligt sind, selbst cyclisch sind, dann wird das Endprodukt eine kondensierte Ringstruktur haben. Ein Beispiel für eine allgemeine Struktur einer Verbindung, die drei kondensierte Ringe enthält (z. B. ein Phenanthridon), die nach dem Submonomer-Verfahren der Erfindung hergestellt wird, ist nachfolgend dargestellt.

Phenanthridon

In der obigen Struktur sollten X, X', Y und Y' kein Halogenid sein, das zur Reaktion mit der reaktiven elektrophilen Gruppe in der ortho-Position, die für einen nukleophilen Angriff während der Cyclisierung zugänglich ist, konkurriert.

Eine Synthese von komplexen Ringstrukturen beweist die Vielseitigkeit des Submonomer-Verfahrens zur Herstellung von Gemischen aus komplexen cyclischen Verbindungen. Die Synthese von Gemischen aus Monoketopiperazinen liefert ein Beispiel.

Monoketopiperazin-Gemische werden hergestellt, indem ein lineares Peptoid durch das Submonomer-Verfahren gebildet wird. Indem die verwendeten Submonomeren variiert werden, wird eine Vielfalt von Peptoid-Hauptketten zur intramolekularen Cyclisierung hergestellt, wodurch ein Gemisch aus Monoketopiperazinen produziert wird. Die Submonomere, die zur Herstellung der Peptoid-Hauptkette eingesetzt werden, bestimmen die Ringsubstituenten und Peptoid-Seitenketten. Eine allgemeine Struktur eines Monoketopiperazins ist nachfolgend dargestellt.

Monoketopiperazin

Monoketopiperazine eines Gemisches können außerdem intermolekular mit Aldehyden und mit Alkenen oder Alkinen, die eine Elektronen-anziehende Gruppe enthalten, eingesetzt werden um so Gemische aus Monoketopiperazinen herzustellen, die komplexere Ringstrukturen haben, wie z. B. die unten dargestellte Struktur, die einen 5-gliedrigen Ring an das Monoketopiperazin kondensiert enthät.

Hier wird auch die Synthese von 1,4-Benzodiazepin-2,5-dion-Gemischen durch das Submonomer-Verfahren demonstriert. In diesem Fall verwendet das Verfahren Halogencarbonsäure, primäre Amine, &agr;-Aminosäureester und o-Azidobenzoychloride als Submonomere, die die Peptoid-Hauptkette bilden und den Ring und Seitenketten-Substituenten liefern. Die Mannigfaltigkeit des Benzodiazepindiongemisches wird durch die Anzahl der verschiedenen Substituenten, die über die Submonomere angefügt werden, kontrolliert. Nachfolgend ist eine allgemeine Struktur für 1,4-Benzodiazepin-2,5-dion angegeben.

Herstellung von cyclischen Verbindungen aus Peptoiden durch das Submonomer-Verfahren

Im Allgemeinen wird ein fester Träger, der mit einem Amin oder Peptoid derivatisiert ist, durch ein erstes Submonomer acyliert (z. B. durch Reaktion mit einer Halogenalkensäure oder Halogenessigsäure), worauf sich eine Reaktion mit einer der folgenden zweiten Submonomerverbindungen anschließt: ein substituiertes primäres oder sekundäres Amin und ein primäres oder sekundäres Amin, in dem ein Substituent eine reaktive Gruppierung hat. Darauf folgen weitere aufeinanderfolgende Reaktionen mit einem oder mehreren der folgenden Rektanten: ein Säurehalogenid; ein Säurehalogenid, das eine andere reaktive Gruppierung als das Halogenid, das an Acylkohlenstoff gebunden ist, enthält; ein Isocyanat; ein Isothiocyanat; und ein primäres oder sekundäres Amin. Die reaktive Gruppierung eines Submonomers, z. B. ein Amin, ein Säurehalogenid, ein Isocyanat oder ein Isothiocyanat, ist so positioniert, dass die reaktive Gruppierung nach Anheftung des Submonomers an die Peptoid-Hauptkette zu einer Cyclisierung fähig oder für eine solche anfällig ist. Die Reihenfolge, in der die Verbindungen umgesetzt werden, ihre Stuktur wie auch die Reaktionsbedingungen bestimmen die Struktur des Produktes. Es kann allerdings leicht erkannt werden, dass das hier angegebene Syntheseschema verschiedene allgemein gültige Merkmale zur Synthese relativer komplexer Moleküle aus kleinen substituierten Molekülen in einem sequentiellen, stufenartigen Verfahren aufweist. In jedem Fall wird eine lineare substituierte Peptoid-Hauptkette gebildet und dann cyclisiert um ein hochsubstituiertes cyclisches Produkt zu erzeugen. Das Submonomer-Verfahren wird zur Herstellung einer vielfältigen Bibliothek aus cyclischen Verbindungen mit dem Spalt-Harz-Verfahren kombiniert.

Die allgemeine Synthese von cyclischen organischen Verbindungen durch das Submonomer-Verfahren ist wie nachfolgend beschrieben. Eine erste Submonomer-Verbindung wird mit einem präparierten festen Träger umgesetzt, so dass im Wesentlichen alle reaktiven Stellen am festen Träger durch ein covalent gebundenes erstes Submonomer-Molekül besetzt sind. Dann wird ein zweites Submonomer mit einer reaktiven Stelle am ersten Submonomer umgesetzt. Das erste und das zweite Submonomer-Molekül können eine substituierte Alkencarbonsäure, ein substituiertes Amin, ein substituiertes Säurehalogenid, ein Isocyanat, ein Isothiocyanat, ein substituiertes Sulfonylhalogenid oder ein substituiertes Chlorformiat sein. Es ist zu erkennen, dass das sequentielle Submonomer-Additionsverfahren der Erfindung die Basis zur Herstellung des linearen Peptoid-Moleküls ist, das anschließend unter Bildung des Endprodukts cyclisiert wird.

Das Verfahren zur Portionierung und Rekombination eines umgesetzten festen Trägers ist ein Merkmal des Submonomer-Verfahrens zur cyclischen Peptoid-Synthese, das die Produktion von Gemischen hoch-substituierter cyclischer Strukturen erlaubt. Produktgemische resultieren aus zwei Merkmalen der Erfindung: 1) Kombination und relative Positionen variabler Substituenten an den Submonomer-Verbindungen und 2) aus Portionierung und Rekombination umgesetzte Festphasenpartikel bei selektierten Submonomer-Additionen um ein Gemisch aus linearen Vorläufer-Peptoiden vor einer Cyclisierung herzustellen. Die Zahl der unterschiedlichen Produktverbindungen in einem Gemisch steigt mit 1) der Zahl an unterschiedlichen ersten Submonomeren, die an einen festen Träger angeheftet sind; 2) der Zahl unterschiedlicher zweiter Submonomer-Verbindungen, die mit dem ersten Submonomer umgesetzt werden; und 3) der Zahl der variablen Substituenten jeder ersten und zweiten Submonomer-Verbindung. Gemäß der vorliegenden Erfindung erlaubt diese Methodologie die Herstellung von Bibliotheken cyclischer organischer Verbindungen. Spezifischer ausgedrückt, das Verfahren der Anmelderin beinhaltet die Herstellung von Gemischen aus unterschiedlichen, einzigartigen und verschiedenen cyclischen organischen Verbindungen in demselben Reaktionsgefäß und auf einem Festphasenträger. Das heißt, die cyclischen organischen Produktverbindungen im Reaktionsbehälter sind voneinander verschieden und jede der cyclischen organischen Produktverbindungen im Reaktionsbehälter liegt in isolierbaren und analysierbaren Mengen vor.

Durch Kombination der an festen Träger Peptoid-Verbindungen und der Submonomer-Reaktanten in solchen relativen Mengen, dass jede Reaktion im Wesentlichen zur Vollständigkeit gebracht wird, wird das resultierende Gemisch cyclischer organischer Verbindungen jedes Reaktionsprodukt in einer vorhersagbaren und definierten Menge und in einer Menge, die ausreicht, damit die cyclischen organischen Verbindungen isoliert und analysiert werden können, enthalten. Die resultierenden Mengen jeder der cyclischen organischen Verbindungen ist vorhersagbar, indem die Menge an derivatisiertem festem Träger in jeder Reaktion kontrolliert wird und jede nachfolgende Reaktion zur Vollständigkeit gebracht wird.

Nach einem allgemeinen Aspekt der vorliegenden Erfindung werden einzelne cyclische organische Verbindungen unter Verwendung einer Methodologie, z. B. Festphasen-Synthesetechniken, nach Immobilisierung der Vorläuferverbindung an einem festen Träger derart, dass eine reaktive Gruppierung verfügbar ist um mit einer Submonomer-Verbindung zu reagieren, die wiederum mit einem oder mehreren anschließenden Submonomeren umgesetzt wird und dann cyclisiert wird, produziert. Cyclisierte Peptoid-Derivate können zur zweckdienlichen Rückgewinnung an dem festen Träger gebunden bleiben. Die Abspaltung eines cyclisierten Peptoid-Derivats kann je nach Bedarf vor Isolierung oder vor Verwendung durchgeführt werden.

Da die Vielfalt der cylisierten Verbindungen, die nach dem Submonomer-Verfahren hergestellt werden, teilweise durch die Reihenfolge der Submonomer-Reaktion kontrolliert wird, ist leicht zu erkennen, dass ein teilchenförmiger fester Träger aufgeteilt und bei jeder anschließenden Submonomer-Reaktion rekombiniert werden kann, so dass ein Gemisch aus linearen Peptoid-Derivaten gebildet wird, wenn die Portionen vor einer Cyclisierung kombiniert werden. Wenn eine Reaktion und die Reaktionsbedingungen für mehr als ein lineares Peptoid-Derivat passend sind, kann die gemeinsame Reaktion an dem Gemisch durchgeführt werden.

Bibliotheken cyclischer organischer Verbindungen, die an einem festen Träger syntheti- siert werden.

Um die Bindungsregion eines Rezeptorproteins oder eines anderen Moleküls am effizientesten zu sondieren, ist es allgemein bevorzugt, eine Bibliothek cyclischer organischer Verbindungen zu schaffen, die eine Vielzahl von Substitutionen und/oder Ringstrukturen haben. Die Vielfalt der Strukturen in einer Bibliothek erhöht die Chance, eine Verbindung mit gewünschten Bindungseigenschaften zu isolieren. Bei Anwendung der hier beschriebenen Verfahren zur Synthese einer Sammlung cyclischer organischen Verbindungen an einem festen Träger kann man eine große Gruppe von Verbindungen zur Durchmusterung herstellen. Beispielsweise kann man eine Bibliothek von Monoketopiperazinderivaten mit einer Vielzahl von Substituenten zur Analyse der relativen Rezeptor-Bindungsaffinitäten herstellen. Die Bibliothek kann klein (etwa 10 verschiedene Strukturen) oder groß (mehr als 1000 unterschiedliche Strukturen) sein.

Solche Bibliotheken sind zur Identifizierung cyclischer organischer Analoga zu einem bioaktiven Peptid oder einem anderen Molekül, das mit der notwendigen Affinität an den geeigneten Raumtemperatur bindet, nützlich. Wenn z. B. das hypothetische Peptid an einen bekannten Zelloberflächenrezeptor bindet, kann man eine Zellkultur herzustellen, die den Zelloberflächenrezeptor exprimiert; dann kann man die Bibliothek unter Bedingungen, die für die Bindung förderlich sind, anwenden und dann das Ausmaß bestimmen, in dem Glieder der Bibliothek an den Zelloberflächenrezeptor binden oder eine Rezeptorantwort auslösen.

Nach Wechselwirkung der cyclischen organischen Verbindungen der Bibliothek mit dem Rezeptor werden die nicht-bindenden Verbindungen durch Waschen entfernt. Wenn eine große Zahl cyclischer organischer Verbindungen hohe Bindungsaffinität aufweist, können die Bindungsbedingungen so verändert werden, dass nur die cyclischen organischen Verbindungen mit der höchsten Affinität gebunden bleiben. Die resultierenden selektierten cyclischen organischen Verbindungen können dann entfernt werden und durch Standardanalysetechniken identifiziert werden.

Wenn z. B. die relevante Struktur des aktiven Teils eines bioaktiven Moleküls, das nachgeahmt werden soll, unbekannt ist, wird das erfindungsgemäße Verfahren verwendet um in einfacher Weise eine größere Bibliothek aufzubauen. Bei vielen von Anhaltspunkten bezüglich der strukturellen Konfiguration des Peptids oder Epitops ist eine "Universal"-Bibliothek mit einem großen Bereich von Substituenten- und/oder Ringstruktur-Variationen am nützlichsten.

Beispiel 19: Festphasensynthese von hoch-substituierten 1-(2H1-Isochinolinonen durch das Submonomer-Verfahren

Die Synthese von hoch-substituierten 1-(2H)-Isochinolinonen nutzt das erfindungsgemäße Verfahren um eine substituierte lineare Peptoid-Hauptkette aufzubauen, worauf sich die Cyclisierung der Hauptkette unter Erhalt eines Gemisches gewünschter cyclischer Verbindungen anschließt. Die erste Stufe in der Synthese ist die Kopplung von frans-4-Brom-2-butensäure (Bromcrotonsäure; siehe Ziegler, K. et al. (1942) Justus Liebigs Ann. Chim. 551: 80) an von Schutzgruppen befreites Rink-Amidharz (Schema 4).

Schema 4
  • a) 0,6 M 4-Brom-2-butensäure und 0,6 M DIC in DMF, 2×30 min, RT
  • b) 2,0 M RNH2 in DMSO, 2 h, RT
  • c) 0,5 M Iodsäurechlorid, 0,5 M Triethylamin, RT, 2×30 min
  • d) Pd(Ph3P)4, NaOAc, Ph3P, DMA, 85°C, 5 h
  • e) 95/5 TFA/H2O, 20 min, RT, danach Lyophilisieren

Eine anschließende SN2-Aminsubstitution unter den für das Submonomer-Verfahren der Peptoid-Synthese entwickelten Bedingungen liefert das ungesättigte Monopeptoid ohne Beweis für einen konkurrierenden SN2'-Angriff in der &agr;-Position. Die Acylierung des Monopeptoids mit einer o-Iodcarbonsäure, o-Bromcarbonsäure oder o-Trifluormethansulfoncarbonsäure liefert ein Zwischenprodukt, das geeignet ist, eine Palladium(0)-katalysierte intramolekulare Heck-Reaktion zu der Peptoid-Hauptkette durchzumachen, die durch eine elektronenanziehende Carboxamidgruppe erleichtert wird. Die o-Iod- oder o-Bromcarbonsäuren können in einfacher Weise aus im Handel verfügbaren Anthranilsäuren wie auch aus Heterocyclen, z. B. Pyridin- oder Pyrazin-Carbonsäuren hergestellt werden.

Die intramolekulare Heck-Reaktion ist ein leistungsfähiges Verfahren zur Bildung von fünf-, sechs- oder siebengliedrigen Ringen, die an aromatische Ringe kondensiert sind. Eine intermolekulare Heck-Reaktion von Verbindungen an einem festen Träger wurde bereits beschrieben (Yu, K. -L. et al. (1994) Tet. Lett. 35: 8919–8922). Allerdings ist nur die Herstellung von cyclischen Strukturen durch das erfindungsgemäße Submonomer-Verfahren geeignet, ein Gemisch aus cyclischen Verbindungen herzustellen, indem die Substituenten an den Submonomeren verändert werden.

Bei einer typischen Herstellung wird ein an festen Träger gebundenes Monopeptoid 1a (R=iBu; Schema 4), das mit o-Iodbenzoylchlorid am Ende versehen ist, mit Pd(Ph3P)4 in DMA in Gegenwart von Natriumacetat und Ph3P für 5 h bei 85°C behandelt. Es tritt leicht eine Cyclisierung auf, die unverzüglich durch HPLC-Analyse des Rohproduktes, welches durch Behandlung des festen Trägers mit 95/5 TFA/H2O erhalten wurde, deutlich wird. Das nicht-cyclisierte C-terminale Amid, das aus einer Abspaltung der Verbindung 1a (R=iBu; Schema 4) resultiert, eluiert als breiter Peak bei 23,9 min, während das cyclisierte Produkt ein scharfer Peak mit einer Retentionszeit von 18,7 min ist, wenn eine analytische HPLC-Säule Vydac C-18, ein Elutionslösungsmittelgradient von 0 bis 80% Acetonitril in wässriger 0,5% TFA über einen Zeitraum von 40 min verwendet wird. Das cyclisierte Produkt wird durch eine Kombination von HMBC/HMQC und ROESY-NMR-Experimenten analysiert; es wird festgestellt, dass es die Struktur 2a hat. Das HMBC-Spektrum zeigt eine diagnostische H-Kopplung des H, das in 3-Position an C gebunden ist, zwischen dem vinylischen Einprotonen-Singulett (H-3) bei 7,2 ppm und dem Isobutyl-Seitenketten-Methylenkohlenstoff bei 56,7 ppm, die nur möglich ist, wenn die Doppelbindung endocyclisch ist. Das ROESY-Spektrum zeigt Kreuzpeaks zwischen dem Singulett bei 7,2 ppm und sowohl dem Isobutylmethylen-Doublett bei 3,8 ppm und dem 2-Protonen-Singulett der CH2C(O)NH2-Gruppe bei 3,6 ppm. Es gibt auch keine Kreuzpeaks mit einem der aromatischen Protonen. Diese analytischen Resultate stimmen mit der Struktur 2a überein.

Wenn ein Substituent in ortho-Stellung zu der Iodgruppe in 1 war (Schema 4), wurde ein Gemisch der Produkte 2 und 3 erhalten. Beispielsweise lieferte eine Cyclisierung von 1 d (R=iBu, X = 5-Methyl) ein Gemisch von 2d (Retentionszeit = 20,16 bei HPLC) und 3d (Retentionszeit = 21,33 min bei HPLC) im Verhältnis 1 : 3,2. Das 1H-NMR von 2d war dem von 2a sehr ähnlich (H-3 bei 7,18 ppm), wohingegen 3d ein entsprechendes Ein-Protonen-Singulett bei 6,2 ppm zeigte. Die Zuordnung der Struktur 3d zu dem Hauptisomer wurde durch HMBC/HMQC und ROESY bestätigt. Das ROESY-Experiment war besonders informativ, da es einen starken NOE-Kreuzpeak zwischen dem Singulett bei 6,2 ppm und dem aromatischen Methyl bei 2,5 ppm zeigte. Dies zeigt an, dass das Vinylproton an einer exocyclischen Doppelbindung ist, die sich in der Z-Doppelbindungsgeometrie befindet.

Verbindung 4 (Schema 4, Methylgruppe am C-3, R=Phenylethyl) wurde unter Verwendung von 4-Iod-2-pentensäure als ungesättigtes Submonomer nach Schema 4 hergestellt. 4-Iod-2-pentensäure wurde durch Finkelstein-Reaktion von 4-Brom-2-pentensäure nach Blenderman, W. G. et al.((1983) J. Org. Chem. 48: 3206–3213) synthetisiert. Unter Anwendung derselben Bedingungen zur Cyclisierung wie bei der Synthese von Verbindung 2a wurde Verbindung 4 ausschließlich als exocyclischen Isomer erhalten.

Die Heck-Reaktion wurde auch erfolgreich auf die Synthese von Verbindung 5 ausgedehnt, wobei 4-Brompentensäure als das erste Submonomer und 2-Brompyridin-3-carbonsäure als das zweite Submonomer verwendet wurden, die jeweils unter denselben Bedingungen, wie sie für die Synthese von Verbindungen 2a beschrieben wurden, umgesetzt wurden.

Ausdehnungen auf andere o-Halogenheterarylcarbonsäuren sind gut vorstellbar. Das erfindungsgemäße Verfahren war gleichermaßen erfolgreich, wenn ein fester Träger vor Reaktion mit den Submonomeren, die die cyclische Hauptkette bildeten, mit einem Dipeptoid derivatisiert wurde. Eine solche Reaktion produziert ein Isochinolinon mit einer verlängerten Seitenkette. Verlängerte Hybrid-Peptoid-Isochinolinone haben eine größere Anzahl variabler Substituenten: R1 (stellt Peptoid-Seitenketten dar, die von Amin-Submonomeren abgeleitet sind), R2 (stellt Ringsubstituenten dar, die von Amin- oder Alkensäure-Submonomeren abgeleitet sind) und X (stellt aromatische Substituenten dar, die von einem Säurehalogenid-Submonomer stammen).

Die Machbarkeit der Synthese eines Gemisches aus substituierten Isochinolinonen wurde bewiesen, als diese Bedingungen auf Monopeptoide, die mehrere unterschiedliche von Amin abgeleitete Seitenketten, wie auch unterschiedliche aromatische Substitutionsmuster enthalten, ausgedehnt wurden. Die Resultate sind für Reaktionen, die in einem Maßstab von 100 bis 500 mg Polystyrolharz als fester Träger (0,05 bis 0,25 mmol) durchgeführt wurden, in Tabelle VIII angegeben.

Tabelle VIII

Charakterisierung von verschiedenen einzelnen 2-substituierten 1-(2H)-Isochinolinonen

Es wurde eine Bibliothek aus 2-substituierten 1-(2H)-Isochinolinonen mit verschiedenen cyclischen R-Gruppen hergestellt (siehe allgemeine Struktur, 2). Sieben Monopeptoide, die verschiedene Amin-Seitenketten (R2) tragen, wurden getrennt durch das Submonomer-Verfahren synthetisiert. Die Partikel des festen Trägers wurden miteinander vermischt um ein Gemisch herzustellen, das für jedes Monopeptoid äquimolar war. Die kombinierten, an festen Träger gebundenen Monopeptoide wurden dann in einem einzelnen Reaktionsgemisch mit o-Iodbenzoylchlorid acyliert.

Die resultierenden Verbindungen wurden dann durch Heck-Reaktion in einem einzelnen Reaktionsgemisch cyclisiert. Die cyclisierten Produkte wurden von den Partikeln des festen Trägers abgespalten. Die Massenspektrometriedaten des Rohgemisches zeigten alle die Stammionen, die für die sieben vorausgesagten Produkte erwartet wurden. Eine HPLC-Analyse des rohen Spaltungsgemisches ist in 2 dargestellt. Die Identitäten der sieben Hauptpeaks im HPLC-Chromatogramm wurden einzeln durch Elektrospray-Massenspektrometrie untersucht; es wurde festgestellt, dass sie die vorausgesagten Produkte waren. Es ist leicht zu erkennen, dass die Substituenten an den Submonomeren, die in den Reaktionen verwendet werden, die Vielfalt der verschiedenen cyclischen, vom Peptoid abgeleiteten Verbindungen im Gemisch bestimmen.

Der Peptoid-Teil des Moleküls kann aus leicht verfügbaren und hoch-unterschiedlichen Baublöcken durch automatische Synthese zusammengebaut werden (Zuckermann, R. N. et al., (1992) Int. J. Pept. Protein Res. 40: 497–506). Dies macht die Synthese von konzipierten Bibliotheken möglich, die 103 bis 104 unterschiedliche und verschiedene Glieder enthalten.

Tabelle IX listet verschiedene zusätzliche, von Peptoid abgeleitete hoch-substituierte 1-(2H)-Isochinolinone auf, die durch das erfindungsgemäße Verfahren erhalten werden. Die Verbindungen in Tabelle IX wurden aus einer Vielfalt von Aminen unter Bereitstellung der angegebenen Substituenten erhalten.

Tabelle IX

1-(2H)-Isochinolinone, hergestellt durch das Submonomer-Verfahren

Alle in Tabelle IX angegebenen Verbindungen wurden erfolgreich synthetisiert, was durch Massenspektrometrie und NMR analysiert wurde; die isolierten Rohausbeuten lagen zwischen 50% und 90% sowie Reinheiten von über 80%, bestimmt durch HPLC-Analyse. Die Molekülformel und die Massenspektrometrie-Daten der erhaltenen Produktverbindungen stimmten mit den in Tabelle IX gezeigten erwarteten Strukturen überein. Als allgemeines Beispiel wird ein typisches experimentelles Verfahren zur Synthese (nach Schema 4) von Verbindung 2e nachfolgend beschrieben.

Rink-Amidharz (etwa 3 g, Advanced Chemtech, etwa 0,5 mmol/g Substitution) wurde in einen Reaktionskolben aus silanisiertem Glas mit einer Kapazität von 250 ml gegeben und für etwa 5 min in etwa 50 ml Dimethylformamid (DMF) quellen gelassen. Das Lösungsmittel wurde abtropfen gelassen und das feste Trägerharz wurde 2 × 20 min mit 30 ml 20% Vol./Vol. Piperidin in DMF mit einem Orbitalschüttler bei 200 UpM vermischt. Das Lösungsmittel wurde ablaufen gelassen und der feste Träger wurde 6 × 50 ml mit DMF gewaschen. Der von Schutzgruppen befreite feste Träger wurde dann 2 × 30 min mit einer Lösung von 4-Brom-2-butensäure (15 mmol) und Diisopropylcarbodiimid (15 mmol) in DMF (25 ml) behandelt. Der acylierte feste Träger wurde dann mit 1 × 100 ml und 2 × 50 ml DMF gewaschen. Isobutylamin (4,4 g, 60 mmol) in DMSO (30 ml) wurde zugesetzt. Nach zweistündigem Mischen unter Argon wurde der Kolben ausfließen gelassen und der feste Träger wurde gut mit DMF, dann CH2Cl2 gewaschen, worauf ein Trocknen im Vakuum über Nacht bei Raumtemperatur folgte. Eine 140 mg-Portion dieses festen Trägers wurde in einen Reaktionskolben gefüllt und in einen Symphony Multiple Peptide Synthesizer (Protein Technologies, Inc.) gegeben und zuerst mit einer Lösung von frisch hergestelltem 2-Iod-6-fluorbenzoylchlorid (2,4 mmol) in 1,2-Dichlorethan (1,2-DCE) (2 ml) behandelt, worauf sich eine Behandlung mit einer Et3N-Lösung (2,4 mmol) in 1,2-DCE (2 ml) anschloss. Nach 30 minütigem Mischen wurde der Kolben auslaufen gelassen und die Acylierung wurde wiederholt. Der feste Träger wurde gut mit DMF und 1,2-DCE gewaschen und ein Aliquot wurde mit 95/5 Vol./Vol. TFA/H2O für 20 min bei Raumtemperatur zur HPLC-Analyse behandelt. Der Rest des festen Trägers wurde in ein 10 ml-Schlenk-Rohr gefüllt und mit Pd(Ph3P)4 (35 mg), wasserfreiem NaOAc (75 mg), Ph3P (35 mg) und wasserfreiem N,N-Dimethylacetamid (8 ml) behandelt. An das Rohr wurde 2 min lang ein leichtes Vakuum angelegt, dann wurde Argongas eingeführt. Das verschlossene Rohr wurde dann in eine vorerhitzte Blockheizvorrichtung mit 90°C gegeben und 6 h lang mit einem Orbitalschüttler bei 200 UpM vermischt. Der feste Träger wurde dann abfiltriert und mit DMF, H2O, DMF gewaschen und in einer Lösung von Natriumdiethyldithiocarbamat (100 mg) in DMF (5 ml) für etwa 10 min gerührt um restliches Pd zu entfernen (Kates, S. A. et al. (1993) Anal. Biochem. 212: 303–310). Der feste Träger wurde erneut filtriert und mit DMF, THF, CH2Cl2 gewaschen und danach mit 95/5 TFA/H2O für 20 min gespalten. Das Spaltungsgemisch wurde mit HOAc und H2O verdünnt und durch HPLC analysiert. Das Gemisch wurde lyophilisiert, dann aus HOAc erneut lyophilisiert, wodurch 16,5 mg Verbindung 2e erhalten wurden.

Beispiel 20: Festphasen-Synthese von hoch-substituierten Tetrahydroisochinolinen durch das Submonomer-Verfahren

Die Vielseitigkeit des Submonomer-Verfahrens zur Erzeugung einer Vielfalt an cyclischen Verbindungen wird durch die Fähigkeit erläutert, die in dem Verfahren zur Herstellung von Tetrahydroisochinolinen verwendeten Submonomeren einfach zu verändern. In diesem Beispiel werden hoch-substituierte Tetrahydroisochinoline durch das Submonomer-Verfahren der Erfindung unter Anwendung derselben Reaktionsbedingungen wie für die Synthese von Isochinolinonen, die in Beispiel 19 beschrieben ist, hergestellt. Es wird betont, dass jedes Ausgangs-Monopeptoid und jedes Submonomer der Synthese eins darstellt oder ein Gemisch aus jeder derartigen Verbindung darstellt.

In einem spezifischen Beispiel werden Partikel des festen Trägers mit einem Monopeptoid nach dem hier beschriebenen Submonomer-Verfahren derivatisiert. Zuerst wird ein 4-Brompentensäure-Submonomer mit dem Monopeptoid umgesetzt, worauf Reaktion mit einem primären Amin, z. B. o-Iodbenzylamin, folgt. Die Anwendung einer Pd(0)-katalysierten intramolekularen Cyclisierung über die Heck-Reaktion resultiert in der Herstellung von Tetrahydroisochinolinen (Schema 5). Wenn ein sekundäres Benzylamin verwendet wird, wird der sekundäre Substituent am Stickstoff des von Peptoid abgeleiteten Ring sein. Beispiele für zweite Substituenten oder Caps umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, eine Peptoid-Kette, ein Carbamat, ein Amid, einen Ester, einen Harnstoff, ein Sulfonamid, Thioharnstoff, Alkyl, Aryl, ein Peptid und dergleichen. Alternativ kann das "CAP" eine Schutzgruppe sein, die nach der Heck-Cyclisierung entfernt und dann weiter funktionalisiert wird. Solche von Peptoid abgeleiteten Ring-Stickstoffsubstituenten fügen einen weiteren Level der Vielfalt an die Typen der Verbindungen, die durch das Submonomer-Verfahren synthetisiert werden können.

Die Größe des von Peptoid abgeleiteten Rings kann erhöht werden, indem ein Amin-Submonomer mit einer längeren Alkylkette zwischen dem Stickstoff und dem aromatischen Ring verwendet wird. Die Größe des von Peptoid abgeleiteten Rings wird nur durch die strukturellen Beschränkungen des intramolekularen Ringschlusses begrenzt.

Beispiele für Tetrahydroisochinoline, die durch das Submonomer-Verfahren synthetisiert werden können, umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, die allgemeine Struktur, die im folgenden Schema 5 produziert wird.

Schema 5

Synthese von Tetrahydroisochinolin durch das Submonomer-Verfahren

worin R von einem primären Amin stammt und R' Alkyl, Aryl, Peptid, Peptoid, Keton, Amid, Ester oder dergleichen sein kann; n = 1, 2 oder 3; und X, Y = Alkyl, Aryl, Halogen oder dergleichen.

Beispiel 21: Festphasen-Synthese von hoch-substituierten Dihydroisochinolinon- Verbindungen durch das Submonomer-Verfahren

Dihydroisochinolinon-Verbindungen werden in einfacher Weise durch das Submonomer-Verfahren durch Variation der in den vorherigen Beispielen beschriebenen Stufen synthetisiert. Peptoid-derivatisierte feste Trägerpartikel werden zuerst mit einem Amin (das einen elektrophilen Substituenten hat) als erstes Submonomer und einem Alkensäurechlorid als zweitem Submonomer umgesetzt. Wie in den vorstehenden Beispielen sind die Submonomere, die nach Herstellung des mit dem Peptoid-derivatisierten festen Träger zugesetzt werden, die Submonomere, die die Ring-Hauptkette des cyclisierten Produkts bilden. Eine intramolekulare Cyclisierung über die Heck-Reaktion verdrängt das Elektrophil des Amin-Submonomers unter Bildung eines sechsgliedrigen Rings nach dem unten angegebenen Schema. Im Beispiel wird die Doppelbindung der Alkensäure beibehalten und die Position des Substituenten an der Doppelbindung kann entweder cis oder trans sein (Schema 6).

Nach diesem Beispiel können die verschiedenen Substituenten am dem von Peptoid abgeleiteten Ring, an einem aromatischen Ring, der vom Säurechlorid stammt, und anderen möglichen Substituenten ein beliebiger der oben beschriebenen Substituenten sein. Wie in allen möglichen cyclischen Verbindungen, die hier beschrieben werden, kann die Peptoidkette, an die die Ringstruktur angeheftet ist, ein beliebiges, lineares, verzweigtes oder cyclisches Peptoid sein, das durch das Submonomer-Verfahren der Erfindung hergestellt werden kann. Die durch das Beispiel produzierten cyclischen Verbindungen werden gegebenenfalls von den Partikeln des festen Trägers an der Befestigungsstelle der Peptoid-Seitenkette am Trägerpartikel abgespalten.

Schema 6

Die Synthese eines Benzazepinons wird unter Verwendung des Submonomer-Verfahrens, z. B. mit 4-Brompentensäure als erstes Submonomer, gefolgt von der Reaktion mit einem primären Amin als zweites Submonomer (siehe Schema 7) erreicht. Ein o-Iod- oder o-4-Bromarylessigsäwehalogenid oder eine o-Iod- oder o-Bromarylessigsäure ist das finale Submonomer, das an die Peptoidkette angefügt wird. Eine intermolekulare Cyclisierung durch die Heck-Reaktion produziert ein Benzazepinon.

Schema 7

Beispiel 22: Festphasen-Synthese von hoch-substituierten Dihydroisochinolinonen durch das Submonomer-Verfahren

Dihydroisochinolin-3-one wurden auch wie folgt durch das Submonomer-Verfahren hergestellt. Rink-Amid-Harz als fester Träger (150 mg) wurde mit 20% Piperidin in DMF (1 × 5 min, 1 × 20 min) von Schutzgruppen befreit. Der feste Träger wurde dann mit 0,6 M Bromessigsäure und 0,6 M DIC in DMF (2 × 30 min) acyliert. Der feste Träger wurde dann mit Isobutylamin, 2M in DMSO, für 2 h bei Raumtemperatur aminiert. Der feste Träger wurde erneut mit Bromessigsäure acyliert und dann mit 2-Iodbenzylamin in DMSO für 2 h bei Raumtemperatur aminiert. Das resultierende Dipeptoid wurde dann durch Behandlung mit gleichen Volumina trans-Crotonylchlorid (0,6 M) und Triethylamin (0,6 M) in 1,2-Dichlorethan (2 × 30 min) acyliert. Der feste Träger wurde dann mit DMF und Dichlormethan gewaschen und im Vakuum getrocknet. Der feste Träger wurde danach mit N,N-Dimethylacetamid (5 ml), Tetrakis(triphenylphosphin)palladium (0) (35 mg), wasserfreiem Natriumacetat (75 mg) und Triphenylphosphin (35 mg) in ein Schlenk-Rohr gegeben und kurz entgast. Das Gemisch wurde dann für 8 h unter Ar auf 90 bis 95°C erhitzt. Der feste Träger wurde mit DMF und Dichlormethan gewaschen und dann mit einer Lösung von Natriumdiethyldithiocarbamat in DMF 10 min gerührt, dann filtriert und mit DMF und Dichlormethan gewaschen und mit 95/5 TFA/Wasser 20 min bei Raumtemperatur behandelt. Das gewünschte Dihydroisochinolin-3-on wurde nach C 18-HPLC mit einer Retentionszeit von 22,9 min, m/e = 344,2, wie es für C19H25N3O3 erwartet wurde, als Hauptprodukt angesehen. Halbpräparative HPLC trennte zwei Hauptfraktionen, die durch Protonen-NMR analysiert wurden und die erwarteten Peaks für jedes der zwei Doppelbindungs-Isomere des gewünschten cyclischen Dihydroisochinolin-3-ons zeigten.

Die Synthese von Benzazepinon-Derivaten durch das Submonomer-Verfahren wurde durch das Folgende weiter beispielhaft erläutert. Rink-Amidharz als fester Träger (150 mg) wurde mit 20% Piperidin in DMF (1 × 5 min, 1 × 20 min) von Schutzgruppen befreit und dann mit 0,6 M frans-4-Brom-2-butensäure und 0,6 M DIC in DMF (2 × 30 min) bei Raumtemperatur gekoppelt. Der feste Träger wurde dann mit 2M Phenethylamin in DMSO für 2 h bei Raumtemperatur behandelt. Der feste Träger wurde dann mit 0,6 M 4,5-Dimethoxy-2-iodphenylessigsäure und 0,6 M DIC in DMF (2 × 30 min, Rt) acyliert. Der feste Träger wurde mit DMF und Dichlormethan gewaschen und im Vakuum getrocknet. Er wurde mit 5 ml N,N-Dimethylacetamid, Tetrakis(triphenylphospin)palladium (0) (35 mg), wasserfreiem Natriumacetat (75 mg) und Triphenylphosphin (35 mg) in ein Schlenk-Rohr gegeben. Nach kurzem Entgasen in Vakuum wurde das Gemisch unter Ar für 6,5 h bei 90°C erhitzt. Der feste Träger wurde mit DMF und Dichlormethan gewaschen und dann mit 95/5 TFA/Wasser für 20 min behandelt.

Die HPLC-Analyse des rohen Reaktionsgemisches zeigte einen Hauptpeak, der die Endo- und Exo-Doppelbindungs-Isomeren enthielt, was durch NMR gezeigt wurde.

Beispiel 23: Synthese von hoch-substituierten Tetrahydroisochinolinen durch das Submonomer-Verfahren

Die Synthese eines Tetrahydroisochinolin-Produktes wurde folgendermaßen durch das Submonomer-Verfahren durchgeführt. Rink-Amid als fester Träger (150 mg) wurde mit 20% Piperidin in DMF (1 × 5 min, 1 × 20 min) von Schutzgruppen befreit. Der feste Träger wurde dann mit DMF gewaschen und mit 0,6 M Bromessigsäure und 0,6 M DIC in DMF (2 × 30 min) behandelt. Der feste Träger wurde erneut mit DMF gewaschen und dann mit 0,6 M trans-4-Brom-2-butensäure und 0,6 M DIC (2 × 30 min) gekoppelt. Der feste Träger wurde mit DMF gewaschen und dann mit 2 M 2-Iodbenzylamin in DMSO für 2 h bei Raumtemperatur behandelt. Das resultierende Dipeptoid wurde dann mit 0,6 M Hippursäure und 0,6 M DIC in DMF (2 × 30 min, 1 × 1 h) acyliert. Dieses Zwischenprodukt mit "Cap" hatte eine C 18-HPLC-Retentionszeit von 27,11 min und lieferte das erwartete protonierte-Elektronenspray-Stammion bei m/e = 591,2 (C26H31N4O4I). Der feste Träger wurde dann mit Tetrakis(triphenylphosphin)palladium (0) (35 mg), wasserfreiem Natriumacetat (75 mg) und Triphenylphosphin (35 mg) und wasserfreiem N,N-Dimethylacetamid (5 ml) in ein Schlenk-Rohr gegeben. Nach Entgasen im Vakuum wurde das Gemisch für 8 h unter Ar bei 90°C erhitzt. Der feste Träger wurde mit DMF und Dichlormethan gewaschen und dann erfolgte Abspaltung vom festen Träger mit 95/5 TFA/Wasser über 20 min bei Raumtemperatur. Die Hauptkomponente des rohen Reaktionsgemisches war das gewünschte Tetrahydroisochinolin mit m/e = 463,3 (FAB) wie es für C26H30N4O4 erwartet wurde.

Tetrahydroisochinolin

Ein Beispiel für die Herstellung eines weiteren Tetrahydroisochinolins durch das Submonomer-Verfahren wird mit der folgenden Synthese gegeben. Rink-Amid-Harz als fester Träger (150 mg) wurde mit 20% Piperidin in DMF (1 × 5 min, 1 × 20 min) von Schutzgruppen befreit. Der feste Träger wurde dann mit 0,6 M Bromessigsäure und 0,6 M DIC in DMF (2 × 30 min) acyliert. Der feste Träger wurde dann mit Isobutylamin, 2 M in DMSO für 2 h bei Raumtemperatur aminiert. Der feste Träger wurde mit Bromessigsäure acyliert und dann mit 2-Iodbenzylamin in DMSO für 2 h bei Raumtemperatur aminiert. Das resultierende Dipeptoid wurde dann durch Behandlung mit einer Lösung von Allylbromid (0,34 ml) und Diisopropylethylamin (0,10 ml) in DMSO (4 ml) über Nacht bei Raumtemperatur alkyliert. Der feste Träger wurde danach in ein Schlenk-Rohr mit N,N-Dimethylacetamid (5 ml), Tetrakis(triphenylphosphin)palladium (0) (35 mg), wasserfreiem Natriumacetat (75 mg) und Triphenylphosphin (35 mg) gegeben und kurz entgast. Das Gemisch wurde dann bei 90 bis 95°C für 8 h unter Ar erhitzt. Der feste Träger wurde dann mit DMF und Dichlormethan gewaschen und dann mit einer Lösung von Natriumdiethyldithiocarbamat 10 min in DMF gerührt, danach filtriert und mit DMF und Dichlormethan gewaschen und mit 95/5 TFA/Wasser für 20 min bei Raumtemperatur behandelt. Das gewünschte Dihydroisochinolinon wurde als Hauptprodukt durch C18-HPLC bei einer Retentionszeit von 17,8 min, m/e = 316,1 beobachtet, wie es für C18H25N302 erwartet wurde. Protonen-NMR des Rohproduktes zeigte ein einzelnes Isomer und die zwei vinylischen Protonen wurden als zwei Doubletts bei 5,3 ppm und 5,9 ppm beobachtet.

Tetrahydroisochinolin
Beispiel 24: Festphasen-Synthese von Benzazepinen durch das Submonomer-Verfahren

Durch ein Submonomer-Syntheseverfahren ähnlich dem hier für Tetrahydroisochinoline beschriebenen wurde die Synthese von 3-Benzazepinen durchgeführt. Rink-Amid-Harz als fester Träger (150 mg) wurde mit 20% Piperidin in DMF (1 × 5 min, 1 × 20 min) von Schutzgruppen befreit. Der feste Träger wurde dann mit 0,6 M Bromessigsäure und 0,6 M DIC in DMF (2 × 30 min) acyliert. Der feste Träger wurde dann mit 4,5-Dimethoxy-2-iodphenethylamin, 2M in DMSO für 2 h bei Raumtemperatur aminiert. Das resultierende Peptoid wurde dann durch Behandlung mit einer Lösung von 1,0 M Allylbromid in DMSO (4 ml) über Nacht bei Rt alkyliert. Der feste Träger wurde dann mit DMF und Dichlormethan gewaschen und im Vakuum getrocknet. Der feste Träger wurde dann in ein Schlenk-Rohr mit N,N-Dimethylacetamid (5 ml), Tetrakis(triphenylphosphin)palladium (0) (35 mg), wasserfreiem Natriumacetat (75 mg) und Triphenylphosphin (35 mg) gegeben und kurz entgast. Das Gemisch wurde dann für 7,5 h unter Ar bei 90 bis 95°C erhitzt. Der feste Träger wurde mit DMF und Dichlormethan gewaschen und dann mit 95/5 TFA/Wasser für 20 min bei Rt behandelt. Das gewünschte 3-Benzazepin wurde durch HPLC als Hauptprodukt nachgewiesen und hatte einen m/e-Wert = 277,1, wie es für C15H20N2O3 erwartet wird. Protonen-NMR zeigte, dass eine einzelne cyclische Verbindung gebildet wurde und dass die Doppelbindung zum Ring in exo-Stellung war.

3-Benzazepin
Beispiel 25: Festphasen-Synthese von hoch-substituierten Phenanthridonen durch das Submonomer-Verfahren

Die Fähigkeit des Submonomer-Verfahrens, Verbindungen mit drei kondensierten Ringen zu bilden, wird durch die Synthese von Phenanthridonen (Schema 8) bewiesen, worin X und Y aromatische Ringsubstituenten sind. In einem spezifischen Beispiel für eine solche Synthese wurden mit Monopeptoid derivatisierte Partikel als fester Träger mit einem substituierten aromatischen primären Amin umgesetzt. Auf diese Reaktion folgte eine Reaktion mit einem o-Iodbenzoesäurechlorid. Die aromatischen Substituenten X' und Y' waren beliebige Substituenten, die weder die Säurechlorid-Verdrängung während der Peptoid-Hauptketten-Synthese noch die aromatische Iodidsubstitution während der anschließenden Cyclisierung stören oder mit diesen Reaktionen in Wettbewerb treten. Eine intramolekulare Cyclisierung über die Heck-Reaktion produzierte ein Phenanthridon mit drei kondensierten Ringen, aromatischen Substituenten und einer Peptoid-Hauptkette. Es ist leicht zu erkennen, dass eine weite Vielfalt von Verbindungen synthetisiert wird, indem die Submonomeren der Reaktionen variiert werden. Darüber hinaus können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren Bibliotheken solcher Verbindungen hergestellt werden, indem die Partikel des festen Trägers in gewünschten Submonomer-Reaktionsstufen portioniert und rekombiniert werden. Die Produktverbindungen werden gegebenenfalls nach der Herstellung vom festen Träger abgespalten. Eine Abspaltung erfolgt vorzugsweise an der Befestigungsstelle der Peptoid-Seitenkette am Partikel des festen Trägers.

Schema 8

Die Herstellung von Phenanthridonen durch das Submonomer-Verfahren wird durch die folgende Synthese weiter beispielhaft erläutert (siehe Schema 9). Verbindung A (R=Isobutyl; Schema 9) wurde nach dem Submonomer-Verfahren der Peptoid-Synthese hergestellt. Das feste Trägerharz (155 mg) wurde für 2 h bei Raumtemperatur mit 3 ml einer Lösung von 2 M 3-Aminobenzotrifluorid in DMSO (X=EWG=3-CF3) oder mit 2 M 2-Ethylanilin (X = eine elektronenabgebende Gruppe = 2-Et) in DMSO behandelt. Jedes feste Trägerharz wurde mit DMF und 1,2-Dichlorethan (1,2-DCE) gewaschen und dann zweimal für 30 min mit 2 ml 1,2 M olodbenzoylchlorid in 1,2-DCE und 2 ml 1,2 M Triethylamin in 1,2-DCE behandelt. Acylierte Harze C als fester Träger wurden mit DMF und Dichlormethan gewaschen und über Nacht im Vakuum getrocknet. Aliquots von jedem festen Träger wurden mit 95/5 TFA/Wasser abgespalten und durch C18-HPLC analysiert. Abgespaltene Verbindung C, X=3CF3, hatte eine Retentionszeit von 31,3 min und lieferte das erwartete protonierte Stammion (m/e = 562,3), während für X=2-Et die Retentionszeit 30,3 min war und m/e = 522,3 wie erwartet war. Jede Charge fester Träger wurde dann in ein Schlenk-Rohr gegeben und mit wasserfreiem Natriumacetat (80 mg), Triphenylphospin (40 mg), Tetrakis(triphenylphosphin)palladium (0) (40 mg) und N,N-Dimethylacetamid (8 ml) behandelt. Das Gemisch wurde kurz im Vakuum entgast und es wurde Argongas eingeleitet, worauf ein Erhitzen bei 120°C für 3,25 h folgte. Die abgekühlten Reaktionsgemische wurden filtriert und der feste Träger wurde mit DMF, Wasser, DMF und Dichlormethan gewaschen. Die festen Trägerharze wurden dann 10 min mit 5 ml einer Lösung von Natrumdiethyldithiocarbamat (100 mg) gerührt. Die festen Träger wurden dann mit DMF und Dichlormethan gewaschen, worauf eine Behandlung mit 95/5 TFA/Dichlormethan bei Raumtemperatur für 20 min folgte. Für die Produktverbindung, in der X eine elektronenanziehende Gruppe (EWG) war, z. B. Trifluormethyl, wurde das Phenanthridon, Verbindung E von Schema 9, mit den folgenden erwarteten Charakteristika erhalten: C18-HPLC: Retentionszeit = 29,6 min, m/e = 434,2; die Struktur wurde durch Protonen-NMR als Gemisch der zwei möglichen Regioisomeren bestätigt. Für den Fall, dass X eine elektronenabgebende Gruppe (EDG), z. B. 2-Et, war, war Verbindung F das Hauptprodukt. Der Verlust der N-R-Seitenkette war mit erhöhter Azidität des Spaltungsmediums oder bei erhöhter Spaltungszeit vollständig. Verbindung F, in der X=2-Et, hatte eine C 18-HPLC-Retentionszeit von 27,1 min und zeigte wie erwartet m/e = 282,2. Die Struktur wurde durch Protonen-NMR bestätigt. Unter Verwendung des Submonomer-Verfahren wie in diesem Beispiel wurden auch Phenanthridone mit der allgemeinen Struktur F aus 3-Ethylanilin, o-Anisidin und m-Anisidin erhalten.

Schema 9
Beispiel 26 Festphasen-Synthese von hoch-substituierten Monoketopiperazinen durch das Submonomer-Verfahren

Die Synthese von sechsgliedrigen Ringderivaten wird erreicht, indem mit Monopeptoid derivatisierte Partikel eines festen Trägers nach dem Submonomer-Verfahren erhalten wurden. Eine Alkensäure, z. B. 4-Brompentensäure, wird mit dem Monpeptoid umgesetzt. Das Produkt dieser Reaktion wird dann mit einem primären oder sekundären Amin umgesetzt um ein Zwischenprodukt zur Verwendung in der Synthese von sechsgliedrigen, von Peptoid abgeleiteten Ringprodukten herzustellen.

Für die Synthese eines Monoketopiperazins wird das obige Zwischenprodukt mit einer &agr;-Bromcarbonsäure umgesetzt, worauf z. B. eine Reaktion mit einem primären Amin folgt (Schema 10). Eine anschließende Cyclisierung über eine intramolekulare Michael-Addition produziert ein Monoketopiperazin, wie es unten gezeigt wird. Die Substituenten können beliebige der in den vorherigen Beispielen beschriebenen Substituenten sein.

Schema 10

Für die Synthese eines Monoketopiperazins mit einem unterschiedlichen Substituentenmuster wird das Peptoid-Zwischenprodukt mit einem Carbonsäure-Submonomer, das einen geschützten Amin-Substituenten hat, umgesetzt. In dem Beispiel unten (Schema 11) ist die Aminogruppe mit einer geeigneten Schutzgruppe (PG), die auf dem Gebiet der Peptid-Synthese bekannt ist, z. B. Fmoc oder Boc, geschützt. Die Entfernung der Schutzgruppe des Amin-Substituenten mit anschließender Cyclisierung produziert ein 6-gliedriges Monoketopiperazin-Analogon. Wenn gewünscht, kann der nicht-substituierte Stickstoff am Ring nach Cyclisierung derivatisiert werden. Alternativ kann ein derartiges Derivat als Komponente des Carbonsäure-Submonomers, z. B. als N-acylierte &agr;-Aminosäure, eingeführt werden.

Schema 11

Diese Submonomer-Reaktionen können variiert werden um zahlreiche andere Produkte durch einfache Variationen bei den Substituenten herzustellen. Eine beliebige der R-Gruppen kann Substituenten enthalten, die nachfolgende Reaktion eingehen, wodurch die Mannigfaltigkeit der Verbindungen, die nach dem Submonomer-Verfahren produziert werden, erhöht wird. Die Produktverbindungen können von den Partikeln des festen Trägers wie bei den linearen Peptoiden abgespalten werden.

Zusätzlich kann das Monoketopiperazin-Ringsystem weitere Reaktionen durchmachen um komplexere Ringstrukturen zu bilden (Schema 12). Beispielsweise wird das Monoketopiperazin mit einem aromatischen Aldehyd in Gegenwart eines Akzeptormoleküls, z. B. ein Alken, das eine elektronenanziehende Gruppe (z. B. eine EWG, wie -NO2, Carbonyl oder dergleichen) an der Doppelbindung hat, umgesetzt. Andere Akzeptormoleküle umfassen, sind aber nicht beschränkt auf, Maleimide, alpha-, beta-ungesättigte Ketone, Ester, Sulfone, Alkine, die eine EWG an der Dreifachbindung haben, oder ein beliebiges Molekül, das als Michael-Akzeptor oder Dipolarophil in einer [3+2]-Cycloaddition wirkt. Die Bildung eines hoch-substituierten Pyrrolidins ist die Folge der Cycloadditionsreaktion. Eine Synthese von Pyrrolidinen durch das Submonomer-Verfahren wird im folgenden Beispiel 28 beschrieben.

Schema 12

Es wird die Herstellung von Monoketopiperazinen durch das Submonomer-Verfahren beschrieben. Rink-Amid-Harz als fester Träger (0,51 mmol/g Substitution, 5,7 g) wurde in DMF aufgequollen, dann 1 × 5 min und 1 × 20 min mit 50 ml 20% Piperidin in DMF behandelt. Der feste Träger wurde mit DMF gewaschen, dann 2 × 30 min mit 0,6 M Bromessigsäure und 0,6 M DIC in DMF (50 ml) behandelt. Der feste Träger wurde mit DMF gewaschen, dann mit 50 ml 2,0 M Isobutylamin in DMSO für 2 h bei Rt behandelt. Der feste Träger wurde mit DMF gewaschen und mit 0,6 M frans-4-Brom-2-butensäure und 0,6 M DIC in DMF (50 ml) für 2×30 min gekoppelt. Der feste Träger wurde mit DMF und Dichlormethan gewaschen und im Vakuum getrocknet. Der getrocknete feste Träger (1,5 g) wurde in DMF quellen gelassen, dann mit einer Lösung von Fmoc-L-Alanin (15 mmol), HOBt (15 mmol) und DIC (15 mmol) in DMF (25 ml) bei Rt für 45 min behandelt. Der feste Träger wurde dann mit DMF und Dichlormethan gewaschen und im Vakuum getrocknet.

Zwei Portionen des festen Trägerharzes (190 mg) wurden dann getrennt mit 2,5 ml 20% Piperidin in DMF (1 × 5 min, 1 × 20 min) behandelt, wodurch das Monoketopiperazin, R=H, R1=Me, erhalten wurde. Ein Teil des festen Trägers wurde dann mit Benzoylchlorid (2,4 mmol) und Triethylamin (2,4 mmol) in 1,2-Dichlorethan (1,2-DCE) (4 ml, 2 × 30 min, Rt) behandelt, wodurch das benzoylierte Monoketopiperazin (R=C(O)Ph) erhalten wurde. m/e = 479,3 war wie für C27H34N4O4 erwartet.

Der andere Teil des festen Trägers wurde 2 × 30 min bei Raumtemperatur mit einer Lösung von Phenylisocyanat (0,6 M) und Triethylamin (0,6 M) in 1,2-DCE (4 ml) behandelt, wodurch der Harnstoff R=C(O)NHPh erhalten wurde. Zwei Hauptproduktverbindungen wurden durch HPLC beobachtet und sie wurden durch NMR als Diastereomere identifiziert. Das Massenspektrum m/e = 494,3 für beide Verbindungen war wie es für C27H35N5O4 erwartet wurde. Es wurden andere Fmoc-Aminosäuren erfolgreich verwendet um Monoketopiperazine dieses Typs herzustellen, einschließlich Prolin, Phenylalanin, Tryptophan, Glycin und Valin. Die all-gemeine Struktur von Verbindungen, die in diesem Beispiel hergestellt wurden, ist nachfolgend angegeben.

Monoketopiperazin-Bibliotheken wurden aus verschiedenen Submonomeren hergestellt. Alpha-Halogensäuren wurden als Submonomere in der folgenden Herstellung verwendet (Schema 13). Harz A als fester Träger (140 mg, Schema 13) wurde wie im vorangehenden Beispiel beschrieben hergestellt und dann 2 × 30 min mit 0,6 M Bromessigsäure und 0,6 M DIC in DMF behandelt. Der feste Träger wurde mit DMF gewaschen, dann mit 3 ml 1,0 M Cinnamylamin in DMSO für 4 h bei Rt behandelt, wobei das Monoketopiperazin B (R1=H; Schema 13) erhalten wurde. Durch HPLC wurde ein einziger Hauptproduktpeak erhalten und das isolierte Produkt hatte m/e = 477,3, wie es für C28H36N4O3 erwartet wurde.

Andere primäre Amine wurden anstelle von Cinnamylamin erfolgreich bei der Synthese eingesetzt. Bifunktionelle und heterocyclische primäre Amine können verwendet werden. Es wurden Diamine verwendet, z. B. R2 = CH2CH2NH2 und R2 = CH2Ph(p-CH2NH2). Es wurden heterocyclische Amine verwendet, z. B. R2 = CH2CH2(2-Pyridyl), CH2CH2(3-Indolyl), CH2(3-Pyridyl) und CH2CH2CH2(N-Morpholino). R1 ist nicht auf H beschränkt. Es wurden Verbindungen hergestellt, worin R1=Me oder Ph ist.

Es wurde z. B. eine Verbindung hergestellt, in der R1 und R2 verschieden waren. Harz A als fester Träger (100 mg, Schema 13) wurde mit S(-)-2-Brompropionsäure (0,6 M) und DIC (0,6 M) in DMF (2,5 ml, 2 × 30 min) behandelt. Der feste Träger wurde mit DMF gewaschen und dann mit 3 ml 2,0 M Cyclopentylamin in DMSO für 2 h bei RT (Raumtemperatur) behandelt, wobei das Monoketopiperazin R=Benzyl, R1=Me, R2=Cyclopentyl erhalten wurde. Das Produkt war ein Gemisch aus 2 Diastereomeren, was durch HPLC bestimmt wurde. Die Verbindungen für jeden Peak zeigten m/e = 443,2 für C25H38N4O3. Die strukturelle Zuordnung wurden durch Protonen-NMR bestätigt.

Eine Bibliothek aus Monoketopiperazinen wurde wie folgt hergestellt. Harz A als fester Träger (Schema 14) wurde durch die allgemeinen Verfahren, die in den vorstehenden Beispielen beschrieben sind, hergestellt, wobei die Gruppe R von einem von acht verschiedenen primären Aminen stammt. In diesem Beispiel stammt R von Allylamin, Cyclopropylmethylamin, Anilin, Benzylamin, Cycloheptylamin, n-Hexylamin, 4-Aminobiphenyl und 2,2-Diphenylethylamin. Die acht verschiedenen festen Träger wurden miteinander vermischt um einen gemischten festen Aminträger herzustellen. Diese Stufe ist das manuelle Äquivalent zu einer automatischen Stufe in einem automatischen Submonomer-Syntheseverfahren. Der gemischte feste Aminträger (100 mg) wurde dann mit Bromessigsäure (0,6 M) und DIC (0,6 M) in DMF (4 ml) für 2 × 30 min acyliert. Der feste Träger wurde dann mit DMF gewaschen und danach mit 2,0 M Phenethylamin in DMSO (4 ml) für 2 h bei RT behandelt, danach durch Behandlung mit 95/5 TFA/Wasser gespalten, wodurch Verbindung B (R1=H, R=8 verschiedene; Schema 14) erhalten wurde. Acht Produktverbindungen der allgemeinen Struktur B (R1=H) wurden erhalten: R=Allyl, m/e = 415,2; R=Cyclopropylmethyl, m/e=429,2; R=Ph, m/e=451,2; R=Benzyl, m/e 465,3; R=Cycloheptyl, m/4=471,3; R=n-Hexyl, m/e 459,3; R=4-Biphenyl, m/e = 527,3; R=2,2-Diphenylethyl, m/e = 555,3.

Ähnliche Bibliotheken wurden aus denselben acht Aminen und 2-Brompropionsäure unter Erhalt von B (Schema 14), worin R1=Me, und 2-Bromphenylessigsäure unter Erhalt von B (Schema 14), worin R1 = Ph, hergestellt.

Schema 14
Beispiel 27: Festphasen-Synthese von Diketopiperazinen und Diketomorpholinen durch das Submonomer-Verfahren

Die Herstellung einer kombinatorischen Bibliothek von 2,5-Diketo-1,4-piperazinen (DKPs) und 3,4,6-trisubstituierten 2,5-Diketo-1,4-morpholinen an festem Träger aus im Handel verfügbaren Baublöcken unter Anwendung milder Bedingungen wird beschrieben. Der Diketopiperazin-Pharmacophor wird in natürlichen Produkten gefunden und hat bekannte therapeutische Anwendungen, z. B. als Inhibitor des Plättchen-aktivierenden Faktors (Shimazaki, N. et al. (1987) J. Med. Chem. 30: 1706–1711); Phytotoxine (Gelin, J. et al. (1993) J. Org. Chem. 58: 3473–3475); Antagonist für Substanz P (Barrow, C. J. et al. (1993) J. Org. Chem. 58: 6016– 6021) und andere Verwendungen (Chu, M. et al. (1993) Tetrahedron Lett. 34: 7537–7540).

Ein allgemeiner Ansatz für eine DKP-Synthese am festen Träger ist in Schema 15 erläutert. Die Synthese beinhaltet zwei Stufen: a) die Verdrängung eines an festem Träger gebundenen Bromids mit einem primären Amin und b) die Acylierung eines an festen Träger gebundenen sekundären Amins mit einer &agr;-Bromcarbonsäure in Gegenwart eines Aktivierungsmittels. Die Kombination von Reaktionszeit (>12 Stunden), Temperatur und Überschuss an Amin ist bevorzugt um die Amin-Verdrängungsreaktion zur Vollständigkeit zu führen und Verbindung 3 in annehmbarer Ausbeute zu erhalten. Bei Reaktion von sterisch gehinderten, an festen Träger gebundenen sekundären Aminen wird die Acylierungsstufe (liefert Verbindung 5) vorzugsweise unter Verwendung von THF als Lösungsmittel und PyBrop® als Aktivierungsmittel in Gegenwart von Diisopropylethylamin (DIEA) durchgeführt. Erhöhte Temperatur und erhöhte Reaktionszeit können eingesetzt werden um die Reaktion zur Vollständigkeit zu bringen.

Schema 15

Allgemeine Polymer-getragene Synthese von DKMs und DKPs.

Verbindung 5 ist in beiden Synthesen Zwischenprodukt.
Schema 15 (Fortsetzung)

Die Zwischenprodukt-Verbindung 5 von Schema 15 ist für die Synthese von Diketomorpholinen oder Diketopiperazinen einsetzbar. Eine Cyclisierung von an festen Träger gebundenen Bromiden 5 unter Bildung des entsprechenden DKM (6) ist durch Behandlung mit TFA induzierbar (Schema 15). DKMs, die auf diese Weise hergestellt wurden, wurden typischerweise als einzelnes Produkt oder Diastereomeren-Gemisch durch HPLC und/oder GC/MS gefunden. Alternativ kann die Zwischenprodukt-Verbindung mit einem primären Amin behandelt werden um das Bromid zu verdrängen und DKPs zu liefern, für die Verbindung 8 ein Beispiel ist. Die resultierenden an festen Träger gebundenen Verbindungen 8 werden mit TFA behandelt um eine Cyclisierung und Freisetzung von Schutzgruppen (wenn vorhanden) von Substituenten zu fördern.

Synthese von 1-N-Benzyl-4-N-isobutyl-2,5-dioxo-l,4-piperazin

Zu einer Aufschlämmung von Hydroxymethylharz als festem Träger (0,5 g, 0,25 mmol1, Beladung = 0/50 mmol/g) in THF (5 ml) wurde Bromessigsäure (104,2 mg, 0,75 mmol) und N,N-Dimethylaminopyridin (DMAP) (3 mg, 0,025 mmol) gegeben. Aktivierungsmittel, Diisopropylcarbodümid (DIC) (117 &mgr;l, 0,75 mmol) wurde in einer Portion zum Reaktionsgemisch gegeben. Das Reaktionsgemisch wurde bei Raumtemperatur 30 min gerührt, filtriert und die Acylierung wurde wiederholt. Der feste Träger wurde abfiltriert und mit Dimethylformamid (DMF) (2 × 10 ml) und Dichlormethan (DCM) (2 × 10 ml) gewaschen.

An festen Träger gebundenes Bromid 2 (Schema 15; R1 = H, Schema 15) wurde mit einer Lösung von Benzylamin (2 M) in Dimethylsulfoxid (DMSO) bei Raumtemperatur für 24 h behandelt. Der feste Träger wurde abfiltriert und mit DCM (2 × 10 ml), Methanol (2 × 10 ml) und DCM (2 × 10 ml) gewaschen. Ein Standard-Ninhydrin-Test bestätigte das Vorliegen von Amin am festen Träger.

Zu einer Aufschlämmung eines an festen Träger gebundenen sekundären Amins 3 (Schema 15; R1=H, R2=Benzyl; 0,5 g, 0,25 mmol) in DCM (5 ml) wurde Bromessigsäure (104,2 mg, 0,75 mmol) und Diisopropylethylamin (DIEA) (392 &mgr;l, 2,25 mmol) gegeben. Aktivierungsmittel, Bromtris(dimethylamino)phosphoniumhexafluorphosphat (PyBrop) (349 mg, 0,75 mmol) wurde vorzugsweise dem Reaktionsgemisch in einer Portion zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde bei Raumtemperatur 2 h gerührt, filtriert und die Acylierung wurde mit frischen Reagentien wiederholt. Der resultierende feste Träger 5 wurde filtriert und mit DMF (2 × 10 ml) und DCM (2 × 10 ml) gewaschen. Ein Standard-Ninhydrin-Test bestätigte, dass die Acylierung vollständig war.

Der feste Träger 5 (Schema 15; R1 = H, R2 = Benzyl, R3 = H, Schema 15) wurde mit Isobutylamin (2 M) in DMSO für 21 h bei Raumtemperatur behandelt. Der feste Träger wurde ablaufen gelassen, mit DCM (3 × 10 ml) gewaschen und die Eluate wurden mit einem Rotationsverdampfer konzentriert. Der Rückstand wurde in Ethylacetat gelöst und mit einer Lösung von 20% Essigsäure/Wasser und Kochsalzlösung gewaschen. Die organischen Schichten wurden kombiniert, über Na2SO4 getrocknet und mit einem Rotationsverdampfer konzentriert, wobei das gewünschte Diketopiperazin erhalten wurde. NMR- und GC/MS-Daten stimmten mit den erwarteten Resultaten für die Stammverbindung C15H20N2O2 überein (GC/MS, M=260). HPLC: 14 min.

1-N-Benzyl-3-ethyl-4-N-(2-methyl)propyl-6-propyl-2,5-dioxo-1,4-piperazin.

Zu einer Aufschlämmung des Hydroxymethylharzes (5,0 g, 2,50 mmol, Beladung = 0,50 mmol/g) in DMF (50 ml) wurde &agr;-Bromvalerinsäure (0,984 ml, 7,50 mmol) und DMAP (30 mg, 0,25 mmol) gegeben. Aktivierungsmittel, DIC (1,17 &mgr;l, 7,50 mmol), wurde vorzugsweise in einer Portion zum Reaktionsgemisch gegeben. Das Reaktionsgemisch wurde bei Raumtemperatur für 30 min gerührt, das feste Trägerharz wurde abfiltriert und die Acylierung wurde wiederholt um eine vollständige Reaktion sicherzustellen. Der feste Träger wurde abfiltriert und mit DMF (2 × 10 ml) und DCM (2 × 10 ml) gewaschen.

An festen Träger gebundenes Bromid 2 (Schema 15; R1 = Propyl) wurde mit einer Lösung von Benzylamin (2 M) in DMSO bei 50°C für 22 h behandelt. Der feste Träger wurde abfiltriert und mit DCM (2 × 10 ml), Methanol (2 × 10 ml) und DCM (2 × 10 ml) gewaschen, wordurch der feste Träger 3 (R1 = Propyl, R2 = Benzyl, Schema 15) bereitgestellt wurde. Ein Standard-Ninhydrin-Test bestätigte das Vorliegen von Amin auf dem festen Träger.

Zu einer Aufschlämmung des festen Trägers 3 (R1 = Propyl, R2 = Benzyl; 0,20 g, 0,10 mmol) in THF (2 ml) wurden 2-Brombuttersäure (107 &mgr;l, 1,0 mmol) und DIEA (348 &mgr;l, 2,0 mmol) gegeben. Aktivierungsmittel PyBrop (466 mg, 1,0 mmol) wurde vorzugsweise in einer Portion zum Reaktionsgemisch gegeben. Das Reaktionsgemisch wurde bei 50°C gerührt, bis ein Standard-Ninhydrin-Test bestätigte, dass die Acylierung vollständig war. Der resultierende feste Träger 5 (R1 = Propyl, R2 = Benzyl, R3 = Ethyl, Schema 15) wurde filtriert und mit DMF (2 × 10 ml) und DCM (2 × 10 ml) gewaschen.

Der feste Träger 5 (R1 = Propyl, R2 = Benzyl, R3 = Ethyl) wurde mit Isobutylamin (2 M) in DMSO für 24 h bei 70°C behandelt. Der feste Träger wurde abtropfen gelassen, mit DCM (3 × 10 ml) gewaschen und die Eluate (enthaltend DKP-Produkt, das cyclisiert und in situ vom festen Träger abgelöst wurde) wurden in einem Rotatinsverdampfer konzentriert. Der feste Träger wurde mit 95% TFA/5% Wasser für 1 h behandelt um das gewünschte Diketopiperazin-Produkt cyclisiert und vom festen Träger durch TFA-Behandlung freigesetzt zu erhalten (Schema 15, Verbindung 8, R1 = Propyl, R2 = Benzyl, R3 = Ethyl, R4=Isobutyl). Die DKP-Produkte wurden kombiniert und analysiert. GC/MS (M) für C20H30N2O2 = 330, wie erwartet. HPLC: 15,38 min.

3-Propyl-4-N-benzyl-6-(1-methyl)ethyl-2,5-dioxo-l,4-morpholin

Zu einer Aufschlämmung von festem Träger 3 (R1 = Propyl, R2 = Benzyl) von oben (1,50 g, 0,75 mmol) in THF (15 ml) wurden (±)-2-Brom-3-methylbuttersäure (1,36 g, 7,5 mmol) und DIEA (2,6 ml, 15 mmol) gegeben. Aktivierungsmittel, PyBrop (3,5 g, 7,5 mmol) wurde vorzugsweise dem Reaktionsgemisch in einer Portion zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde bei 50°C gerührt, bis ein Standard-Ninhydrin-Test bestätigte, dass die Acylierung vollständig war. Der feste Träger wurde filtriert und mit DMF (2 × 10 ml) und DCM (2 × 10 ml) gewaschen. Der resultierende feste Träger 5 (Schema 15, Verbindung 6, R1 = Propyl, R2=Benzyl, R3 = (1-Methyl)ethyl) wurde mit einer Lösung von 95% TFA/5% Wasser 1 h lang behandelt, wobei das gewünschte Diketomorpholin erhalten wurde. GC/MS (M) für C17H23N1O3 = 289, wie erwartet. HPLC: 18,35 min.

Diketopiperazin- und Diketomorpholin-Bibliotheks-Synthese

Unter Verwendung des Spalt/Mischungs-Ansatzes, der in Schema 16 dargestellt ist, wurden zwei Bibliotheken hergestellt: a) eine 3,4,6-trisubstituierte 2,5-Diketo-1,4-morpholin-Bibliothek, bestehend aus 7 Pools von 140 Verbindungen, und b) eine 1,3,4,6-tetrasubstituierte 2,5-Diketo-l,4-piperazin-Bibliothek, bestehend aus 23 Pools mit 980 Verbindungen. Wang-Harz als fester Träger wurde in 7 gleiche Portionen aufgeteilt und jede Portion wurde mit &agr;-Bromcarbonsäure 1 (12 Äq.; siehe Tabelle X) in Gegenwart von DIC (13 Äq.) in DMF behandelt. Die Reaktionsgemische wurden bei Raumtemperatur für 2 h gerührt, ablaufen gelassen und die Reaktion wurde wiederholt.

Schema 15

Synthese von DKM- und DKP-Bibliotheken über das Verfahren mit Aufteilen und Kombinieren des festen Trägers
Tabelle X

&agr;-Bromcarbonsäuren, die bei der Synthese der DKM- und DKP-Bibliotheken verwendet wurden
Tabelle XI

Amine, die bei der Synthese der DKM- und DKP-Bibliotheken verwendet wurden

Die acylierten festen Träger 2 wurden kombiniert und gut vermischt, indem sie in DCM suspendiert wurden. Der feste Träger wurde in 20 gleiche Portionen aufgeteilt und jede Portion wurde mit einem Amin (1–2 M in DMSO) aus Tabelle XI, welche die Amin-Substituenten auflistet, behandelt. Jedes Reaktionsgemisch wurde bei 50°C für 40 h gerührt um an festen Träger gebundene sekundäre Amine 3 zu erhalten. Die festen Träger wurden rekombiniert, gut vermischt und in 7 gleiche Portionen aufgeteilt. Eine Acylierung von 3 wurde unter Verwendung desselben Satzes aus &agr;-Bromcarbonsäwen (4, 10 Äq.) in Gegenwart von PyBrop (10 Äq.) und DIEA (15 Äq.) in THF bei 50°C erreicht. In jedem Fall wurde der Reaktionsablauf mit einem an festen Träger gebundenen Ninhydrin-Test überwacht, bis eine vollständige Reaktion beobachtet wurde. Nach dem Waschen wurden Portionen der 7 acylierten festen Träger 5 getrennt entfernt und einzeln mit 95% TFA/5% Wasser für eine Stunde bei Raumtemperatur behandelt, mit DCM (2 × 10 ml) gewaschen und die kombinierten Filtrate wurde getrennt eingeengt um 7 DKM-Rückstände zu erhalten. Die Reste wurden aus Eisessig (3 mal) lyophilisiert. Es wurde erwartet, dass jeder der 7 DKM-Reste 140 3,4,6-trisubstituierte 2,5-Diketo-l,4-morpholine enthielt (140 = 7 × 20).

Die restlichen acylierten festen Träger 5 wurden kombiniert, gemischt und in 23 gleiche Portionen aufgeteilt. Jede Portion wurde mit einem Amin aus Tabelle XI (1–2 M in DMSO) behandelt und die resultierenden Aufschlämmungen wurden für 96 h auf 70°C erwärmt. Jeder feste Träger wurde gründlich mit DMSO und DCM gewaschen und die Filtrate wurden kombiniert und eingeengt. Jeder der Filtratrückstände (enthaltend in situ cyclisiertes und freigesetztes DKP) wurde zu einem vorher präparierten Kationenaustauscherharz (AGSOW-X8-Harz, Wasserstoffform; dreimal mit je DMSO, Methanol, DCM gewaschen) gegeben und bei Raumtemperatur 1 h lang leicht gerührt. Das Kationenaustauscherharz wurde ablaufen gelassen und mit DCM, Methanol, DCM und Methanol gewaschen. Die Eluate wurden dann im Vakuum konzentriert, wodurch partielle DKP-Filtrate erhalten wurden. Jeder der 23 festen Träger wurde getrennt mit 95% TFA/5% Wasser, wie es oben beschrieben wurde, behandelt um den Rest des DKP zu cyclisieren und freizusetzen. Die Reaktionsgemische wurde getrennt in die jeweiligen DKP-Filtrate von oben filtriert. Die abgespaltenen festen Träger wurde getrennt mit DCM in die jeweiligen Filtrate von oben gewaschen und dann unter Erhalt von 23 DKP-Rückständen eingeengt. Jeder DKP-Rückstand wurde dreimal aus Eisessig lyophilisiert. Nominal enthielt jeder der endgültigen 23 Reste 980 1,3,4,6-tetrasubstituierte 2,5-Diketo-1,4-piperazine (980 = 7 × 20 × 7).

Im Allgemeinen wurden die Diketopiperazin- und Diketomorpholin-Bibliotheken unter Verwendung des "Aufteilen/Mischen von Harz"-Ansatzes hergestellt, bei dem festes Trägerharz abwechselnd in gleiche Teile zur Reaktion mit einer einzelnen Säure oder einem Amin aufgespalten wurde und dann vor Wiederverteilung zur nachfolgenden Reaktion vermischt wurden (siehe Schema 16). Die auf diese Weise synthetisierte DKM-Bibliothek bestand nominal aus 980 Gliedern in 7 Pools aus 140 DKMs (7 Säuren × 20 Amine × 7 Säuren = 980 DKMs). Für die DKP-Bibliothek erhöhte die zusätzliche Amin-Substitutionsstufe die nominale Größe der Bibliothek (ohne Berücksichtigung der Diastereomeren) auf 22540 DKPs in 23 Pools aus 980 Gliedern (7 Säuren × 20 Amine × 7 Säuren × 23 Amine = 22540 DKPs). Diese Berechnungen schließen mögliche Diastereomere, die sich für einige DKPs bilden können, aus, was die Vielfalt der Bibliothek erhöht.

Ein Vorteil der oben beschriebenen DKP/DKM-Bibliotheken besteht darin, dass die zwei Bibliotheken aus strukturell und pharmakologisch verschiedenen Chemotypen aus einem gemeinsamen Zwischenprodukt hergestellt wurden. Eine solche Strategie eines divergierenden Bibliothekskonzepts ist bei der Verbesserung der Effizienz der Bibliotheks-Synthese nützlich.

Beispiel 28: Festhasen-Synthese von Pyrrolidin-Derivaten, die eine Peptoid-Seitenkette tragen

Monocyclische Pyrrolidin-Derivate werden durch das Submonomer-Verfahren in Kombination mit einer intermolekularen Cyclisierung synthetisiert. Beispielsweise wird ein an festen Träger gebundenes Monopeptoid mit 4-Brompentensäure umgesetzt, worauf sich eine Umsetzung mit einem primären Amin anschließt. Die resultierende ungesättigte Peptoid-Hauptkette wird dann über Michael-Addition mit einem Akzeptormolekül, das eine elektronenanziehende Gruppe am Olefin hat, umgesetzt. Aus dem folgenden Schema 17, das dieses Beispiel erläutert, ist zu ersehen, dass eine große Zahl unterschiedlicher und verschiedener Moleküle synthetisiert werden kann, indem die Peptoid-Seitenkette und jeder der Ring-Substituenten variiert wird. Jeder variable Substituent wird durch die verschiedenen Submonomeren, die bei der Synthese der Peptoid-Hauptkette eingesetzt werden, wie auch durch die Substituenten am Akzeptormolekül eingeführt. Die Verbindungen werden gegebenenfalls durch Hydrolyse mit Trifluoressigsäure wie bei der Abspaltung von linearen Peptoiden vom festen Träger abgespalten.

Schema 17

Pyrrolidine mit komplexen Ringstrukturen wurden durch das erfindungsgemäße Submonomer-Verfahren synthetisiert (siehe Schema 10 oben und Schema 18 unten). In eine dickwandige Phiole aus silanisiertem Glas wurden 75 mg an festen Träger gebundene Verbindung A (Schema 18; R1=Isobutyl), die wie oben beschrieben zur Synthese von Monoketopiperazinen aus Aminosäuren hergestellt worden war, transferriert. N-Benzylmaleimid (2,4 mmol), Thiophen-2-carboxaldehyd (2,4 mmol) und Toluol (3 ml) wurden zugesetzt. Argon wurde für 1 min durch die Lösung perlen gelassen und dann wurde der Behälter dicht verschlossen und für 16,5 h auf 105°C erhitzt. Der feste Träger wurde abfiltriert, mit DMF und Dichlormethan gewaschen und dann mit 95/5 TFA/Wasser für 20 min behandelt um die tricyclische Verbindung B vom festen Träger abzuspalten. Eine HPLC-Analyse zeigte vier Hauptpeaks, die das erwartete Stammion (MH+) von 495,1 lieferten. Weitere Aldehyde, die bei der Synthese erfolgreich verwendet wurden, umfassten Benzaldehyd, Terephthalaldehyd, 2-Brombenzaldehyd, 4-Dimethylaminobenzaldehyd, 4-Hydroxybenzaldehyd, 2,6-Dichlorbenzaldehyd, Chinolin-2-carboxaldeyhd, Zimtaldehyd und Pyridin-2-carboxaldehyd.

Eine weitere Synthese wurde unter Verwendung von verschiedenen Maleimiden durchgeführt. Fester Träger A (Schema 18; 155 mg) wurde mit Toluol (3 ml), Benzaldehyd (3,2 mmol) und einem Gemisch aus 3 verschiedenen Maleimiden behandelt: N-Benzylmaleimid, N-Ethylmaleimid und N-Cyclohexylmaleimid, alle jeweils 1,1 mmol. Nach Erhitzen über Nacht bei 110°C wurden sieben Produkte mit der allgemeinen Struktur der Verbindung B (Schema 18) im Produktgemisch identifiziert.

Schema 18
worin R1-4 = Alkyl, Aryl; Ar = Aryl oder Heteroaryl; ein Alken oder Alkin, substituiert durch eine EWG, z. B. Cinnamate oder Chalcone, kann anstelle des Maleimids eingesetzt werden.

Eine weitere Synthese von Pyrrolidinen durch das Submonomer-Verfahren wird beispielhaft durch das folgende Verfahren angegeben. Fester Träger A (Schema 19; R=Isobutyl) wurde durch das Submonomer-Verfahren der Peptoid-Synthese hergestellt. Der feste Peptoid-Träger (188 mg) wurde bei RT mit 4 ml einer Lösung von Fmoc-Glycin, Diisopropylcarbodümid und 1-Hydroxylbenzotriazol (alle 0,4 M) in DMF (2 × 30 min) behandelt. Der feste Träger wurde mit DMF gewaschen, dann 1 × 5 min und 1 × 20 min mit 3 ml 20% Piperidin in DMF behandelt um die Fmoc-Gruppe zu entfernen. Das Zwischenprodukt R=N(iBu)C(O)CH2NH2 (Verbindung A, Schema 19) wurde mit Benzaldehyd (1 ml) und trockenem Toluol (4 ml) für 1 h am Rückfluß erhitzt. Der feste Träger wurde mit Dichlormethan gespült und dann in trockenem THF (4 ml) aufgenommen. Wasserfreies LiBr (1,6 mmol) und N-Benzylmaleimid (1,6 mmol) wurden zugesetzt, darauf wurde Triethylamin (1,6 mmol) zugesetzt. Die Reaktion wurde bei RT 17 h gerührt, dann mit DMF und Dichlormethan gewaschen und danach mit 95/5 TFA/Wasser für 20 min behandelt, wobei Verbindung B (Schema 19) erhalten wurde, welche das erwartete protoniere massenspektrometrische Stammion von 463,2 ergab, worin Ar = Ph, R1 = Benzyl und R = Isobutyl (C26H30N4O4).

Pyridincarbonsäuren können ebenfalls als Submonomer-Baublöcke zur Herstellung von komplexen organischen Strukturen eingesetzt werden. Im folgenden Beispiel wurde ein Dihydropyridin mit einer komplexen Ringstruktur durch das Submonomer-Verfahren hergestellt. Rink-Amid-Harz als fester Träger (300 mg, 0,55 mmol/g Substitution) wurde 1 × 10 min und 1 × 20 min mit 4 ml 20%igem Piperidin in DMF behandelt. Der feste Träger wurde mit 6 × DMF gewaschen. Der von Schutzgruppen befreite feste Träger wurde dann mit PyBrop® (1,2 mmol), Isonicotinsäure (1,2 mmol), 1,2-Dichlorethan (4 ml) und Diisopropylethylamin (0,7 ml) über Nacht bei Raumtemperatur behandelt, wobei Verbindung A (Schema 20) erhalten wurde. Fester Träger A (200 mg) wurde in DMF (4 ml) mit 2'-Bromacetophenon (4 mmol) für 1 h auf 45°C erwärmt. Der feste Träger wurde mit DMF unter Erhalt von Verbindung B (Schema 20) gewaschen, welche dann mit N-Benzylmaleimid (0,50 g) und Triethylamin (0,25 ml) in DMF (4 ml) bei RT für 1 h gerührt wurde. Der feste Träger wurde mit DMF und Dichlormethan gewaschen und im Vakuum bei RT getrocknet, wobei Verbindung C erhalten wurde (Schema 20).

Die Hälfte des festen Trägers wurde mit 95/5 TFA/Wasser für 20 min bei RT behandelt um Verbindung C vom festen Träger abzuspalten. Es wurde das erwartete protovierte Stammion (m/e = 428) erhalten. Der Rest des festen Trägers wurde mit N-Methylmaleimid (0,44 g) in DMF (4 ml) bei 80°C für 16 h behandelt, wodurch der feste Träger D erhalten wurde (Schema 20), der gewaschen wurde und mit 95/5 TFA/Wasser bei RT für 20 min abgespalten wurde. Für Verbindung D wurde das erwartete protovierte Stammion (m/e = 539) erhalten.

Schema 20
Ar = aromatisch oder heteroaromatische; Maleimid kann durch
substituiert sein; X = ein beliebiger aromatischer Ringsubstituent.

Es wurde ein Submonomer-Verfahren ähnlich dem von Schema 20 verwendet um Dihydropyridine zu synthetisieren, was in Schema 21 dargestellt ist. Fester Träger A (R = Isobutyl; Schema 21) wurde nach dem Submonomer-Verfahren an einem Rink-Amid-Harz als festem Träger hergestellt. Der feste Träger (200 mg) wurde 1 h mit einer Lösung von 4,4'-Bipyridyl (4 mmol) in DMF (4 ml) (X = 4-(4'-Pyridyl)) auf 45°C erwärmt, wobei ein an festen Träger gebundenes Pyridiniumsalz B erhalten wurde. Zu dem abgekühlten Reaktionsgemisch wurden N-Benzylmaleimid (0,50 g) und Triethylamin (0,25 ml) zugegeben. Nach 1 ständigem Mischen bei RT wurde der feste Träger mit DMF und Dichlormethan gewaschen, wobei Verbindung C erhalten wurde (Schema 21). Die Hälfte des derivatisierten festen Trägers wurde mit 95/5 TFA/Wasser für 20 min bei RT behandelt. Das resultierende gespaltene Produkt lieferte das erwartete Stammion (m/e = 514, C29H31N5O4). Der Rest des festen Trägers wurde mit einer Lösung von N-Methylmaleimid (0,44 g) in DMF (4 ml) bei 80°C über Nacht behandelt. Das Rohprodukt wurde vom festen Träger D wie oben abgespalten. Das gewünschte Produkt wurde erhalten; es hatte das erwartete Stammion (m/e = 625) für C36H36N6O6(R = Isobutyl, R1 = Benzyl, R2 = Methyl, X = 4(4'-Pyridyl)).

Die Synthese nach Schema 21 wurde durchgeführt, indem eine Vielzahl von 3- oder 4-substituierten Pyridinen verwendet wurde, die verschiedene X-Gruppen liefern. Es wurden Verbindungen mit den folgenden Gruppen X synthetisiert: 4-Cyano, 4-Formyl, 4-Carboxamido, 4-Phenyl, 4-(5'-Oxazolyl), 4-Carbomethoxy, 4-Acetyl, 4-p-Chlorbenzoyl, 3-Fluor, 3-Brom, 3-Methyl, 3-Cyano und 3-Carboxamido.

Schema 21
X = ein beliebiger aromatischer Ringsubstituent; R1 = Alkyl, ein aromatischer Rest, Cycloalkyl, heteroaromatischer Rest, Heterocycloalkyl und dergleichen; Maleimid kann durch oder Chalcon substituiert sein.

Beispiel 29: Festphasen-Synthese von fünfgliedrigen cyclischen Harnstoffen oder Thioharnstoffen, die eine Peptoid-Seitenkette tragen

Cyclische Harnstoffe werden durch das Submonomer-Verfahren synthetisiert, indem zuerst Peptoide, die covalent an Partikel als festem Träger gebunden sind, mit einer Halogenalkensäure (z. B. 4-Brompentensäure) umgesetzt werden, worauf Reaktion mit einem primären Amin folgt. Das resultierende ungesättigte Peptoid wird dann mit einem Isocyanat R-N=C=O oder einem Isothiocyanat R-N=C=S umgesetzt. Eine intramolekulare Cyclisierung unter basischen Bedingungen führt zu einem 5-gliedrigen cyclischen Harnstoff (oder Thioharnstoff), der eine Peptoid-Seitenkette hat. Die Vielfalt von solchen Produktmolekülen wird durch die Substituenten an den Submonomeren, die zum Aufbau der Peptoid-Hauptkette verwendet werden, gesteuert. Eine Abspaltung der cyclisierten Produkte von dem festen Träger führt zu einem Gemisch aus Verbindungen, die auf biologische Aktivität untersucht werden können.

Die Herstellung einer Bibliothek von cyclischen Harnstoffen durch das Submonomer-Verfahren wird im folgenden Verfahren beispielhaft erläutert. Acht 100-mg-Portionen von festem Träger A (R1 = Isobutyl; Schema 22), hergestellt nach dem Submonomer-Verfahren der Peptoid-Synthese, wurden mit DMF (4 ml), frans-4-Brom-2-butensäure (2,4 mmol) und Diisopropylcarbodümid (2,4 mmol) für 0,5 h bei RT behandelt. Die festen Träger wurde mit DMF gewaschen und dann wurde jede Portion mit 3 ml einer 2M DMSO-Lösung eines unterschiedlichen primären Amins für 2 h bei RT behandelt. Die verwendeten Amine waren Allylamin, Cyclopropylmethylamin, Benzylamin, Anilin, Cycloheptylamin, n-Hexylamin, 4-Aminobiphenyl und 2,2-Diphenylethylamin. Die resultierenden festen Träger B (Schema 22) wurden mit DMF, dann mit Dichlormethan gewaschen. Die festen Träger wurden kombiniert um ein gemischtes Aminharz als festen Träger herzustellen, der im Vakuum getrocknet wurde. Der gemischte feste Träger (75 mg) wurde dann mit DMF (4 ml), Triethylamin (4 mmol) und Phenylisocyanat (4 mmol) behandelt. Nach 1 h bei RT wurde die Temperatur auf 55°C erhöht und über Nacht bei dieser Temperatur gehalten (15 h). Der feste Träger wurde mit DMF, dann mit Dichlormethan gewaschen und mit 95/5 TFA/Wasser für 20 min bei RT behandelt. Elektrospray-Massenspektrometrie des Produktgemisches der Verbindungen C (Schema 22), worin R1 = Isobutyl, R2 = 8 Verschiedene, R3=Phenyl, zeigte protonierte Stammionen für alle acht erwarteten cyclischen Harnstoff-Trimere. m/e der Stammionen, die eine besondere Gruppe R2 enthielten, werden nachfolgend angegeben: Allyl (373,2); Cyclopropylmethyl (387,2); Benzyl (423,2); Phenyl (409,2); Cycloheptyl (429,2); n-Hexyl (417,2); Diphenylethyl (513,3); 4-Biphenyl (485,3).

Schema 22

Unter Verwendung eines gemischten Amin-Harzes B als fester Träger (Schema 22) wurden aus der folgenden nicht-beschränkenden Liste von Isocyanaten entsprechende Bibliotheken hergestellt: Allylisocyanat, Cyclohexylisocyanat, o-Bromphenylisocyanat, p-Chlorbenzolsulfonylisocyanat, 2,4-Dimethoxyphenylisocyanat, 3-Acetylphenylisocyanat, 2,6-Dibrom-4-ethylphenylisocyanat, 2-n-Butoxycarbonylphenylisocyanat. Cyclohexylisothiocyanat wurde auch zur Herstellung von cyclischem Thioharnstoff verwendet. Außerdem wurde eine breite Vielzahl von Aminen und Isocyanaten eingesetzt um einzelne Harnstoff-Dimere, wie auch Trimere, herzustellen.

Im Folgenden wird ein Beispiel für die Herstellung von cyclischen Harnstoff-Dimeren angegeben. Rink-Amid-Harz als fester Träger (150 mg) wurde mit DMF quellen gelassen, dann 1 × 5 min und 1 × 20 min mit 3 ml 20%igem Piperidin in DMF behandelt. Der feste Träger wurde mit DMF gewaschen und dann 2 × 30 min mit einer Lösung von 0,6 M trans-4-Brom-2-butensäwe und 0,6 M Diisopropylcarbodümid in DMF (3 ml) behandelt um einen festen Träger A zu erhalten (Schema 23). Dieser feste Träger wurde dann mit 3 ml einer 2 M Lösung von Isobutylamin in DMSO für 2 h bei Raumtemperatur behandelt, wodurch fester Träger B (R1=Isobutyl; Schema 23) erhalten wurde. Der feste Träger wurde mit einer Lösung von 2,6-Dibrom-4-ethylphenylisocyanat (3 mmol) und Triethylamin (3 mmol) in DMF (3 ml) bei RT für 1 h und dann für 13 h bei 55°C behandelt. Der feste Träger wurde mit DMF und Dichlormethan gewaschen und dann mit 95/5 TFA/Wasser für 20 min bei RT behandelt. Das resultierende cyclische Harnstoff-Dimer C (Schema 23) wurde dann zweimal aus Essigsäure lyophilisiert, wodurch das rohe Produkt C erhalten wurde. m/e war wie füir C17H23Br2N3O2 erwartet.

Schema 23
Beispiel 30: Festphasen-Synthese von Gemischen von 1,4-Benzodiazepin-2,5-dionen

Das Spalt-Harz-Verfahren der Festphasen-Synthese, das auf das Submonomer-Verfahren zur Herstellung einer Peptoid-Kette angewendet wurde, wurde außerdem mit der Aza-Wittig(Staudinger)-Reaktion kombiniert um ein Gemisch von 1,4-Benzodiazepin-2,5-dionen herzustellen. Die Mannigfaltigkeit eines solchen Gemisches resultiert aus den bei der Synthese verwendeten Submonomeren. Die Submonomeren umfassen die große Anzahl von im Handel verfügbaren primären Aminen, &agr;-Aminosäureesterhydrochloriden, leicht hergestellt aus &agr;-Aminosäuren und aus aromatischen Substituenten an Anthranilsäuren. Die Synthese der 1,4-Benzodiazepin-2,5-dione durch das Submonomer-Verfahren begann mit der Herstellung eines Monopeptoids (Verbindung 1; Schema 24) durch Acylierung von Rink-Amid-Harz als festem Träger (Advances Chemtech, Louisville, KY) mit Bromessigsäure, gefolgt von einer Aminierung mit Isobutylamin (Zuckermann, R. N. et al. (1992) J. A. C. S. 114: 10646). Bromacetylierung und Substitution mit der freien Base eines Aminosäuremethyloder -ethylesters in DMSO lieferte Verbindung 2 als Zwischenprodukt. Verbindung 2 wurde direkt mit einem frisch hergestellten o-Azidobenzoylchlorid unter Herstellung von Verbindung 3 acyliert. Die Behandlung von an festem Träger gebundener Verbindung 3 mit Bu3P in Toluol bei Raumtemperatur ergab das Iminophosphoran. Der feste Träger wurde gewaschen und für mehr als 2 Stunden auf über 125°C, vorzugsweise auf 130°C für 5 bis 7 h, entsprechend der Eignung für den besonderen verwendeten Aminosäureester, erhitzt, wodurch das Benzodiazepindion erhalten wurde. Die Behandlung des festen Trägers mit 95/5 TFA/H2O spaltete das Benzodiazepindion vom festen Träger ab, wodurch Verbindung 4 erhalten wurde. Es ist zu erkennen,dass Verbindung 4 ein Gemisch vieler Verbindungen sein kann, wenn die Substituenten an den Submonomeren variiert werden. Nach Abspaltung vom festen Träger können die Benzodiazepinprodukte durch Standardtechniken, die dem Fachman auf dem Gebiet bekannt sind, gereinigt werden. Beispielsweise wurde Verbindung 4 zweimal aus Eisessig lyophilisiert, wobei ein Pulver erhalten wurde. Alle in Tabelle XII aufgelisteten Produkte zeigten die erwarteten Stammionen durch FLAB oder Elektrospray-Massenspektrometrie.

Schema 24

a) 0,6 M Bromessigsäure, 0,6 M DIC in DMF, 2 × 30 min, RT; b) 2,0 M Isobutylamin in DMSO, 2h, RT; c) freie Base des Aminosäureesters, 2,0M in DMSO, 2h, RT; d) o-Azidobenzoylchlorid 0,5 M, 1,2-Dichlorethan, 1 Äq. Et3N, RT, 2 × 30 min; e) 95/5 TFA/H2O, 20 min, RT; f) 0,6 M Tributylphosphin in Toluol, 2 × 30 min, RT; g) 130°C, p-Xylol, 5 bis 7 h.

Tabelle XII

Charakterisierung von Hybrid-Peptoid-l,4-benzodiazepin-2,5-dionen
Rohausbeute aus 0,085 bis 0,5 mmol Ausgangsharz; b Reinheit, bestimmt durch C-18-RP-HPLC, überwacht bei 214 nm, Gradient 0 bis 80% Acetonitril mit H2O, enthaltend 0,1% TFA, über 40 min; Plus 24% nicht-cyclisiertes 2h; d Plus 26% Säure 6 m.

Die Aminosäureester-Submonomere, die bei der Herstellung der Verbindungen in Tabelle XII verwendet wurden, umfassen L-Aminosäureester von Alanin, Phenylalanin, Phenylglycin; Tyrosin, Serin und Threonin (geschützt als O-t-Butylether); Asparaginsäure und Glutaminsäure (geschützt als &ggr;- oder &dgr;-t-Butylester); und Ornithin und Lysin (&dgr;- oder &egr;-Bocgeschützt). Eine sterische Hinderung von einigen Seitenketten kann die Ausbeute eines Produkts beeinträchtigen, was leicht vom Fachmann auf diesem Gebiet festgestellt werden kann.

Die Herstellung einer Bibliothek von 1,4-Benzodiazepin-2,5-dionen begann mit den unabhängigen Synthesen von sieben Monopeptoid-festen Trägern mit den folgenden Seitenketten: 3-Aminopropyl, Tetrahydrofurfurylmethyl, Cyclopropylmethyl, Piperonyl, Benzyl, Cycloheptyl, 4-Biphenylyl. Diese wurden in äquimolaren Mengen vermischt, dann mit Bromessigsäure/DIC umgesetzt, worauf Behandlung mit L-Phenylalaninethylester folgte, wodurch ein mannigfaltiges Gemisch aus sieben Dipeptoiden auf festem Träger erhalten wurde. Acylierung mit o-Azidobenzoylchlorid, Behandlung mit Bu3P und Cyclisierung in p-Xylol für 5 h bei 130°C, gefolgt von einer TFA/H2O-Spaltung, führte zu einem Gemisch, das bei reverse-phase(C-18)-HPLC sieben Hauptpeaks zeigte. Elektrospray-Massenspektrometrie des Rohproduktes zeigte alle sieben erwarteten Stammionen. Die Amin-, Aminosäure- und Azid-Submonomere können variiert werden um die Diversität der Bibliothek auszudehnen.

Es kann eine Modifikation der aromatischen Substituenten am festen Träger durchgeführt werden, um die Diversität der Bibliothek weiter zu erhöhen. Beispielsweise lieferte die Reaktion von an festem Träger gebundener Verbindung 4o mit Phenylborsäure unter Suzuki-Bedingungen (Oh-e, T. et al. Synlett. 1990: 221; Despande, M. S. (1994) Tet. Lett. 31: 5613) das entsprechende 8-Phenylbenzodiazepindion. Eine Reduktion der 3-Nitrogruppen von Verbindung 4p mit SnCl2-H2O (MeOH, 3 h Rückfluss) lieferte das 8-Aminoderivat, das anschließend mit Benzoylchlorid acyliert wurde, während es noch an den festen Träger gebunden war. Somit wird die Diversität dieser oder anderer Bibliotheken, die durch das Submonomer-Verfahren hergestellt wird (werden), durch die Substituenten an den Submonomeren wie auch die Modifikationen, die an diesen Substituenten nach ihrem Einbau in die Peptoid-Hauptkette durchgeführt werden können, kontrolliert.

Beispiel 31: Herstellung einer Bibliothek von cyclisierten Peptoid-Verbindungen unterschiedlicher cyclischer Strukturen, von denen jede eine Peptoid-Seitenkette trägt.

Die Vielseitigkeit des Submonomer-Verfahrens zur Herstellung eines Gemisches von Verbindungen, die unterschiedliche cyclische Strukturen haben, wird außerdem im folgenden Beispiel bewiesen. Aus den obigen Beispielen ist klar, dass Säurehalogenide, Carbonsäuren und Amine Submonomere sind, die den Synthesestufen der Erfindung gemeinsam sind. Wenn eine Synthesestufe für eine cyclische Verbindung dasselbe Submonomer wie eine Synthesestufe für eine andere cyclische Verbindung ausnützen kann, können die am festen Träger gebundenen Peptoid-Reaktanten in demselben Behälter kombiniert und umgesetzt werden. Die Produkte der gemeinsamen Reaktion können aufgeteilt werden und mit anderen an festem Träger gebundenen Peptoiden für andere gemeinsame Reaktionen kombiniert werden. Das Resultat einer Portionierung und Rekombination, wie auch gemeinsame und getrennte Reaktionen liefert eine komplexe Bibliothek von Verbindungen. Diese Verbindungen variieren nicht nur in den Substituenten, die durch die Submonomeren eingeführt werden, sondern auch in der cyclischen Struktur, an die die Substituenten angeheftet sind. Durch dieses Verfahren wird eine Bibliothek von Verbindungen mit unterschiedlichen cyclischen Strukturen durch das Submonomer-Verfahren erhalten.

Aus den hier beschriebenen Beispielen ist erkennbar, dass eine große Anzahl von Verbindungen unterschiedlicher cyclischer Struktur und einer große Vielfalt von Substituenten durch das Festphasen-Submonomer-Verfahren in Kombination mit Reaktionen, die ein intraoder intermolekulare Cyclisierung begünstigen, synthetisiert werden kann. Bibliotheken, die eine große Anzahl verschiedener und unterschiedlicher Glieder enthalten, können durch Anwendung der obigen Kombination aus Synthese-Verfahren, dem zusätzlichen Verfahren des Aufteilens und Rekombinieren von Teilen der Partikel des festen Trägers hergestellt werden, so dass die Peptoid-Hauptkette vor einer Cyclisierung aus einer Varietät von Submonomeren aufgebaut wird. Die cyclischen Verbindungen der Erfindung sind als Kandidaten für therapeutische Mittel einsetzbar. Erfindungsgemäße Bibliotheken von solchen Verbindungen sind dahingehend nützlich, dass viele Kandidatenverbindungen gleichzeitig und mit kontrollierten Variationen in der Substituenten-Zusammensetzung synthetisiert werden. Solche Bibliotheken, die viele Kandidatenverbindungen enthalten, werden schnell und zweckdienlich auf biologische Aktivität, z. B. Bindung an einen interessierenden Rezeptor, Bindung an einen Antikörper oder Bindung an Polynukleinsäuren, durchgemustert.

Die vorliegende Anmeldung steht in Beziehung zu einer Anmeldung mit dem Titel "Combinatorial Libraries of Substrate-Bound Cyclic Organic Compounds", Attorney Docket Nr. 06515/023001, eingereicht am gleichen Tag wie die vorliegende Anmeldung und demselben Bevollmächtigten zugeteilt, in Beziehung.

Die vorliegende Erfindung ist hier so dargestellt und beschrieben, wie sie am besten praktikabel angesehen wird, und in bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Es ist allerdings klar, dass Abweichungen davon durchgeführt werden, die innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung liegen, und dass offensichtliche Modifikationen dem Fachmann beim Lesen der Beschreibung einfallen werden.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zur Synthese einer Bibliothek von heterocyclischen, organischen Verbindungen mit kondensiertem Ring, die von N-substituierten Polyamiden abgeleitet sind, wobei jede Verbindung mindestens eine kondensierte Ringstruktur enthält, die aus einer Zyklisierung einer Peptoid-Hauptkette stammt, umfassend:

    a) Bereitstellen einer Vielzahl von Oberflächen eines festen Trägers, die jede daran ein Amin derivatisiert hat;

    b) Aufteilen der Oberflächen des festen Trägers in eine Vielzahl von Teilmengen,

    c) Acylieren des Amins an der Oberfläche jeder Teilmenge von Stufe (b) mit einem unterschiedlichen ersten Submonomer-Acylierungsmittel, das eine Austrittsgruppe umfasst, welche für eine nukleophile Substitution durch ein Amin geeignet ist, unter Erhalt einer Acylgruppe, die an das Amin an den Oberflächen jeder Teilmenge gebunden ist, wobei die Acylgruppe eine Austrittsgruppe für eine nukleophile Substitution daran positioniert hat, und Steuern der Reaktion zur Vollständigkeit;

    d) Sammeln der Trägeroberflächen jeder Teilmenge von Stufe (c) und Vermischen;

    e) Aufteilen des Pools von Stufe (d) in eine Vielzahl von Teilmengen;

    f) Umsetzen des acylierten festen Trägers an jeder Teilmenge von (e) mit einer ausreichenden Menge eines zweiten Submonomer-Verdrängungsmittels, das eine Aminogruppe umfasst, um so eine nukleophile Substitution der Austrittsgruppe, die während der Acylierung angefügt worden war, durchzuführen, wobei das acylierte Amin jeder Teilmenge mit einem unterschiedlichen zweiten Submonomer umgesetzt wird, und Steuern der Reaktion bis zur Vollständigkeit;

    g) Sammeln der umgesetzten Teilmengen von Stufe (f) unter Erhalt einer Bibliothek von N-substituierten Polyamidverbindungen an Oberflächen eines festen Trägers;

    h) Wiederholen der Stufen (b) bis (g) oder eines Untersatzes der Stufe (b) bis (g) ausreichend oft, damit die gewünschte Anzahl an Submonomeren kovalent gebunden wird;

    i) Sammeln der umgesetzten Teilmengen unter Erhalt einer Bibliothek von N-substituierten Polyamidverbindungen an Oberflächen eines festen Trägers und

    j) Inkontaktbringen der N-substituierten Polyamide mit einem Agens, das die N-substituierten Polyamide zyklisiert, wodurch heterocyclische organische Verbindungen mit kondensiertem Ring hergestellt werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei jedes Submonomer eine Verbindung oder ein substituiertes Derivat davon, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Carbonsäure, Säurehalogenid, Chlorformiat; Halogenalkensäure, Sulfonylhalogenid, primärem Amin, sekundärem Amin, Alkoxyamin, Semicarbaxid, Acylhydrazid, Carbazat, Isocyanat und Isothiocyanat, ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Submonomer ein Ortho-Halogenbenzolderivat ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Zyklisierung von Stufe j) eine Palladium-katalysierte Heck-Reaktion beinhaltet.
  5. Verfahren zur Synthese einer Bibliothek von heterocyclischen organischen Verbindungen, die von N-substituierten Polyamiden abgeleitet sind, wobei jede Gruppe mindestens eine heterocyclische Ringstruktur enthält, die aus einer Zyklisierung einer Peptoid-Hauptkette stammt, umfassend:

    a) Bereitstellen einer Vielzahl von Oberflächen eines festen Trägers, die jede daran eine Hydroxylgruppierung derivatisiert hat;

    b) Aufteilen der Oberflächen des festen Träges in eine Vielzahl von Teilmengen;

    c) Acylieren des Hydroxyls an der Oberfläche jeder Teilmenge von Stufe (b) mit einem unterschiedlichen ersten Submonomer-Acylierungsmittel, das eine Austrittsgruppe umfasst, welche für eine nukleophile Substitution durch ein Amin geeignet ist, unter Erhalt einer Acylgruppe, die an das Hydroxyl an den Oberflächen jeder Teilmenge gebunden ist, wobei die Acylgruppe eine Austrittsgruppe für eine nukleophile Substitution daran positioniert hat, und Steuern der Reaktion bis zur Vollständigkeit;

    d) Sammeln der Trägeroberflächen jeder Teilmenge von Stufe (c) und Vermischen;

    e) Aufteilen des Pools von Stufe (d) in eine Vielzahl von Teilmengen;

    f) Umsetzen des acylierten festen Trägers an jeder Teilmenge von (e) mit einer ausreichenden Menge eines zweiten Submonomer-Verdrängungsmittels, das eine Aminogruppe umfasst, um so eine nukleophile Substitution der Austrittsgruppe, die während der Acylierung angefügt worden war, durchzuführen, wobei das acylierte Hydroxyl jeder Teilmenge mit einem unterschiedlichen zweiten Submonomer umgesetzt wird, und Steuern der Reaktion bis zur Vollständigkeit;

    g) Sammeln der umgesetzten Teilmengen von Stufe (f) unter Erhalt einer Bibliothek von N-substituierten Polyamidverbindungen an Oberflächen eines festen Trägers;

    h) Wiederholen der Stufen (b) bis (g) oder eines Untersatzes der Stufen (b) bis (g) ausreichend oft, damit die gewünschte Anzahl an Submonomeren kovalent gebunden wird; wobei bei den Wiederholungen der Stufe (c) die Acylierung an der Aminogruppe von Stufe (f) durchgeführt wird;

    i) Sammeln der umgesetzten Teilmengen unter Erhalt einer Bibliothek von N-subsituierten Polyamidverbindungen an Oberflächen eines festen Trägers und

    j) Inkontaktbringen der N-subsituierten Polyamide mit einem Agens, das die N-subsituierten Polyamide zyklisiert, wobei jedes erste Submonomer unabhängig ein substituiertes Acylierungsmittel der Formel HOOC-CH(R1,3)-Br ist; jedes zweite Submonomer unabhängig ein primäres Amin R2oder4-NH2 ist;

    jede Austrittsgruppe unabhängig ein Halogen ist; und die Stufen (b) bis (g) einmal wiederholt werden, so dass jede heterocyclische organische Verbindung unabhängig eine tetrasubstituierte 2,5-Diketo-1,4-piperazin-Verbindung der Formel
    ist, worin R1,2,3 unabhängig voneinander eine Seitenkette sind, die an das Stickstoff- oder Kohlenstoffatom anheftbar ist, wobei die Seitenkette aus der Gruppe, bestehend aus Halogen, Nitro, Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Niedrigcycloalkyl, Aryl, -OH, -NRaRb, worin Ra und Rb jeweils -H oder Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen sind, -ORa, -C(O)Ra, -OC(O)Ra, -C(O)ORa, -OC(O)ORa, –(CH2)n-CX1X2X3 worin n 0–6 ist und X1-3 unabhängig voneinander jeweils unabhängig H oder Halogen sind, -NC(O)Ra, -C(O)NRaRb, -OC(O)NRaRb und -NC(O)NRaRb, worin a, b ganze Zahlen von 1 bis 100 sind, ausgewählt wird.
  6. Verfahren zur Synthese einer Bibliothek von heterocyclischen organischen Verbindungen, die von N-subsituierten Polyamiden abgeleitet sind, wobei jede Verbindung mindestens eine hetercyclische Ringstruktur enthält, die aus einer Zyklisierung einer Peptoid-Hauptkette stammt, umfassend:

    a) Bereitstellen einer Vielzahl von Oberflächen eines festen Trägers, die jede daran eine Hydroxylgruppierung derivatisiert hat;

    b) Aufteilen der Oberflächen des festen Trägers in eine Vielzahl von Teilmengen;

    c) Acylieren des Hydroxyls an der Oberfläche jeder Teilmenge von Stufe (b) mit einem unterschiedlichen ersten Submonomer-Acylierungsmittel, das eine Austrittsgruppe umfasst, welche für eine nukleophile Substitution durch ein Amin geeignet ist, unter Erhalt einer Acylgruppe, die an das Hydroxyl an den Oberflächen jeder Teilmenge gebunden ist, wobei die Acylgruppe eine Austrittsgruppe für eine nukleophile Substitution daran positioniert hat; und Steuern der Reaktion bis zur Vollständigkeit;

    d) Sammeln der Trägeroberflächen jeder Teilmenge von Stufe (c) und Vermischen;

    e) Aufteilen des Pools von Stufe (d) in eine Vielzahl von Teilmengen;

    f) Umsetzen des acylierten festen Trägers an jeder Teilmenge von. (e) mit einer ausreichenden Menge eines zweiten Submonomer-Verdrängungsmittels, das eine Aminogruppe umfasst, um so eine nukleophile Substitution der Austrittsgruppe, die während der Acylierung angefügt worden war, durchzuführen, wobei das acylierte Hydroxyl jeder Teilmenge mit einem unterschiedlichen zweiten Submonomer umgesetzt wird;

    und Steuern der Reaktion bis zur Vollständigkeit;

    g) Sammeln der umgesetzten Teilmengen von Stufe (f) unter Erhalt einer Bibliothek von N-subsituierten Polyamidverbindungen an Oberflächen eines festen Trägers;

    h) Wiederholen der Stufen (b) bis (g) oder eines Untersatzes der Stufen (b) bis (g) ausreichend oft, damit die gewünschte Anzahl an Submonomeren kovalent gebunden wird, wobei bei den Wiederholungen der Stufe (c) die Acylierung an der Aminogruppe von Stufe (f) durchgeführt wird;

    i) Sammeln der umgesetzten Teilmengen unter Erhalt einer Bibliothek von N-subsituierten Polyamidverbindungen an Oberflächen eines festen Trägers; und

    j) Inkontaktbringen der N-subsituierten Polyamide mit einem Agens, das die N-subsituierten Polyamide zyklisiert;

    wobei das erste Submonomer unabhängig ein substituiertes Acylierungsagens der Formel HOOC-CH(R1,3)-Br ist;

    jedes zweite Submonomer unabhängig ein primäres Amin der Formel R2-NH2 ist;

    jede Austrittsgruppe unabhängig halogen ist; und die Stufen (b) bis (g) einmal wiederholt werden, so dass jede heterocyclische organische Verbindung unabhängig eine trisubstituierte 2,5-Diketo-morpholin-Verbindung der Formel
    ist, worin R1,2,3 unabhängig voneinander eine Seitenkette, die an das Stickstoff- oder Kohlenstoffatom anheftbar ist, sind, worin die Seitenkette aus der Gruppe bestehend aus Halogen, Nitro, Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Niedrigcycloalkyl, Aryl, -OH, -NRaRb, worin Ra und Rb jeweils unabhängig voneinander -H oder Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen sind, -ORa, -C (O)Ra, -OC(O)Ra, -C(O)ORa, -OC(O)ORa, -(CH2)n-CX1X2X3, worin N 0 bis 6 ist und X1-3 unabhängig voneinander H oder Halogen sind, -NC(O)Ra, -C(O)NRaRb, -OC(O)NRaRb und -NC(O)NRaRb, worin a, b ganze Zahlen von 1 bis 100 sind, ausgewählt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, wobei jedes erste Submonomer unabhängig eine 3-Halogen-substituierte Alkensäure der Formel BR-CH2-CH=CH-COOH ist;

    jedes zweite Submonomer unabhängig ein primäres Amin der Formel R2-NH2 ist;

    jedes erste Submonomer der wiederholten Stufe (c) unabhängig ein Benzoylhalogenid ist, das eine ortho-Austrittsgruppe hat und die folgende Formel hat:
    und jede heterocyclische organische Verbindung unabhängig eine 1-(2H)-Isochinolinverbindung der Formel
    ist, worin X wie R ist und unabhängig eine an den aromatischen Ring anheftbare Gruppierung ist, R1,2,3,4 unabhängig eine Seitenkette sind, die an das Stickstoff- oder Kohlenstoffatom anheftbar ist, wobei die Seitenkette ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Halogen, Nitro, Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Niedrigcycloalkyl, Aryl, -OH, -NRaRb, worin Ra und Rb unabhängig -H oder Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen sind, -ORa, -C(O)Ra, -OC(O)Ra, -C(O)ORa, -OC(O)ORa, –(CH2)n-CX1X2X3 , worin n 0 bis 6 ist und X1-3 unabhängig voneinander H oder Halogen sind, -NC(O)Ra, -C(O)NRaRb, -OC(O)NRaRb und -NC(O)NRaRb, worin a, b ganze Zahlen von 1 bis 100 sind.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Amin-derivatisierten festen Träger mit Monopeptoiden derivatisiert ist:

    die Formel P-NH-(C=O)-CH2-NHR, worin P der feste Träger ist;

    jedes erste Submonomer unabhängig eine Halogen-subsituierte Alkensäure der Formel HOOC-CH=CH-CH(R')Br ist;

    jedes zweite Submonomer unabhängig ein primäres Amin der Formel
    ist und jede heterocyclische organische Verbindung ein Tetrahydroisochinolin der folgenden Formel ist:
    worin n 1, 2 oder 3 ist und X, Y wie für R sind und unabhängig eine Gruppierung sind, die an den aromatischen Ring anheftbar ist; R, R' unabhängig eine Seitenkette sind, die an das Stickstoff- oder Kohlenstoffatom anheftbar ist, wobei die Seitenkette ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Halogen, Nitro, Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Niedrigcycloalkyl, Aryl, -OH, -NRaRb, worin Ra und Rb jeweils unabhängig -H oder Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen Sind, -ORa, -C(O)Ra, -OC(O)Ra, -C(O)ORa, -OC(O)ORa, -(CH2)n-CX1X2X3, worin n 0 bis 6 ist und X1-3 unabhängig voneinander H oder Halogen sind, -NC(O)Ra, -C(O)NRaRb, -OC(O)NRaRb und -NC(O)NRaRb, und worin "CAP" eine Endgruppe der Formel -H, R ist oder aus der Gruppe, bestehend aus Gruppierungen der Formel
    ausgewählt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei

    jedes Amin, das an den festen Träger gebunden ist, unabhängig ein Peptoid mit der Struktur

    P-NR1-(C=O)-CH2-NR2-(C=O)-CH2L, worin P der feste Träger und L eine Austrittsgruppe ist, ist;

    jedes erste Submonomer unabhängig ein halogensubstituiertes Aryl-primäres Amin der folgenden Formel ist:
    jedes zweite Submonomer unabhängig eine substituierte Alkensäure der Formel A-(C=O)-CH=CHR1 ist;

    und die heterocyclische organische Verbindung ein 3-Dihydroisochinolinon der folgenden Formel ist:
    worin X wie für R ist und unabhängig eine Gruppierung ist, die an den aromatischen Ring anheftbar ist; R, R1, R2 unabhängig irgendeine Seitenkette, die an das Stickstoffoder Kohlenstoffatom anheftbar ist, sind, wobei die Seitenkette aus der Gruppe ausgewählt wird, bestehend aus Halogen, Nitro, Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Niedrigcycloalkyl, Aryl, -OH, -NRaRb, worin Ra und Rb jeweils unabhängig -H oder Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen Sind, -ORa, -C(O)Ra, -OC(O)Ra, -C(O)ORa, -OC(O)ORa, -(CH2)n-CX1X2X3, worin n 0 bis 6 ist und X1-3 jeweils unabhängig H oder Halogen sind, -NC(O)Ra, -C(O)NRaRb, -OC(O)NRaRb und -NC(O)NRaRb, worin a und b jeweils unabhängig eine ganze Zahl von 1 bis 100 sind und worin A unabhängig ein Halogen darstellt.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei jedes Amin, das an den festen Träger gebunden ist, unabhängig ein Peptoid mit der Struktur P-NH-(C=O)-CH2-NR-(C=O)-CH2L ist, worin P der feste Träger und L eine Austrittsgruppe ist;

    jedes erste Submonomer unabhängig ein Aryl-substituiertes primäres Amin der folgenden Formel ist:
    jedes zweite Submonomer unabhängig ein halogensubstituiertes Arylsäurehalogenid der folgenden Formel ist:
    und jede heterocyclische organische Verbindung unabhängig ein Phenanthridon der folgenden Formel ist:
    worin X, Y, X' und Y' wie für R sind und unabhängig eine Gruppierung, die an den aromatischen Ring anheftbar ist, sind; R, R1, R2 unabhängig irgendeine Seitenkette sind, die an das Stickstoff- oder Kohlenstoffatom anheftbar ist, wobei die Seitenkette ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Halogen, Nitro, Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Niedrigcycloalkyl, Aryl, -OH, -NRaRb, worin Ra und Rb jeweils unabhängig -H oder Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen Sind, -ORa, -C(O)Ra, -OC(O)Ra, -C(O)ORa, -OC(O)ORa, -(CH2)2-CX1X2X3, worin n 0 bis 6 ist und X1-3 jeweils unabhängig H oder Halogen sind, -NC(O)Ra, -C(O)NRaRb, -OC(O)NRaRb und -NC(O)NRaRb, worin a, b ganze Zahlen von 1 bis 100 sind, und worin A unabhängig ein Halogen ist.
  11. Verfahren zur Synthese einer Bibliothek von hetercyclischen organischen Verbindungen, die von N-substituierten Polyamiden abgeleitet sind, wobei jede Verbindung mindestens eine heterocyclische Struktur enthält, die aus einer Zyklisierung einer Peptoid-Hauptkette stammt, umfassend:

    a) Bereitstellung einer Vielzahl von Oberflächen eines festen Trägers, die jede daran ein Amin derivatisiert hat;

    b) Aufteilen der Oberflächen des festen Trägers in eine Vielzahl von Teilmengen;

    c) Acylieren des Amins an der Oberfläche jeder Teilmenge von Stufe (b) mit einem unterschiedlichen ersten Submonomer-Acylierungsmittel, das eine Austrittsgruppe umfasst, welche für eine nukleophile Substitution durch ein Amin geeignet ist, unter Erhalt einer Acylgruppe, die an das Amin an den Oberflächen jeder Teilmenge gebunden ist, wobei die Acylgruppe eine Austrittsgruppe für eine nukleophile Substitution daran positioniert hat, und Steuern der Reaktion bis zur Vollständigkeit;

    d) Sammeln der Trägeroberflächen jeder Teilmenge von Stufe (c) und Vermischen;

    e) Aufteilen des Pools von Stufe (d) in eine Vielzahl von Teilmengen;

    f) Umsetzen des acylierten festen Trägers an jeder Teilmenge von (e) mit einer ausreichenden Menge eines zweiten Submonomer-Verdrängungsmittels, das eine Aminogruppe umfasst, um so eine nukleophile Substitution der Austrittsgruppe, die während der Acylierung angefügt worden war, durchzuführen, wobei das acylierte Amin jeder Teilmenge mit einem unterschiedlichen zweiten Submonomer umgesetzt wird, und Steuern der Reaktion bis zur Vollständigkeit;

    g) Sammeln der umgesetzten Teilmengen von Stufe (f) unter Erhalt einer Bibliothek von N-substituierten Polyamidverbindungen an Oberflächen eines festen Trägers;

    h) Wiederholen der Stufen (b) bis (g) oder eines Untersatzes der Stufen (b) bis (g) ausreichend oft, damit die gewünschte Anzahl an Submonomeren kovalent gebunden wird;

    i) Sammeln der umgesetzten Teilmengen unter Erhalt einer Bibliothek von N-substituierten Polyamidverbindungen an Oberflächen eines festen Trägers und

    j) Inkontaktbringen der N-substituierten Polyamide mit einem Agens, das die N-substituierten Polyamide zyklisiert, wodurch heterocyclische organische Verbindungen hergestellt werden;

    wobei die Amin-derivatisierten festen Träger mit Peptoiden derivatisiert sind, welche die folgende Formel haben: P-NH-(C=O)-CH2-NR1, worin P der feste Träger ist;

    jedes erste Submonomer unabhängig eine halogensubstituierte Alkensäure der Formel HOOC-CH=CH-CH(R2)Br ist;

    jedes zweite Submonomer unabhängig ein primäres Amin der Formel R3-NH2 ist;

    jedes erste Submonomer der wiederholten Stufe (c) unabhängig eine Carbonsäure mit einem geschützten Aminsubstituenten ist und die Formel R4-CH(NHPG)-COOH hat;

    jede heterocyclische organische Verbindung unabhängig ein Monoketopiperazin der folgenden Formel ist:
    worin PG eine Aminschutzgruppe, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Fmoc und Boc, ist; R1, R2, R3 und R4 unabhängig eine Seitenkette sind, die an das Stickstoff- oder Kohlenstoffatom anheftbar ist, wobei die Seitenkette ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus Halogen, Nitro, Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Niedrigcycloalkyl, Aryl, -OH, -NRaRb, worin Ra und Rb jeweils unabhängig -H oder Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen sind, -ORa, -C(O)Ra, -OC(O)Ra, -C(O)ORa, -OC(O)ORa, –(CH2)n-CX1X2X3 war in n 0 bis 6 ist und X1-3 jeweils unabhängig H oder Halogen sind, -NC(O)Ra, -C(O)NRaRb, -OC(O)NRaRb und -NC(O)NRaRb, worin a, b ganze Zahlen von 1 bis 10 sind.
  12. Bibliothek von heterocyclischen organischen Verbindungen mit kondensiertem Ring, die 10 oder mehr unterschiedliche Verbindungen an einen Träger angeheftet umfasst, wobei jede Verbindung mindestens eine heterocyclische kondensierte Ringstruktur enthält, die aus einer Zyklisierung einer Peptoid-Hauptkette stammt, und wobei die Verbindungen in der Bibliothek in einer zurückgewinnbaren und analysierbaren Menge vorliegen.
  13. Verfahren zur Synthese einer heterocyclischen organischen Verbindung mit kondensiertem Ring aus einem N-substituierten Polyamid, umfassend:

    a) Bereitstellen einer Oberfläche eines festen Trägers, die daran ein Amin derivatisiert hat;

    b) Acylieren des Amins an der Oberfläche mit einem ersten Submonomer-Acylierungsmittel, das eine Austrittsgruppe umfasst, die für eine nukleophile Substitution durch ein Amin geeignet ist, unter Erhalt einer Acylgruppe, die an das Amin an der Oberfläche gebunden ist, wobei die Acylgruppe eine Austrittsgruppe für eine nukleophile Substitution daran positioniert hat;

    c) Umsetzen des acylierten festen Trägers mit einer ausreichenden Menge eines zweiten Submonomer-Verdrängungsmittels, das eine Aminogruppe umfasst, um so eine nukleophile Substitution der Austrittsgruppe, die während der Acylierung angefügt worden war, durchzuführen;

    d) Wiederholen der Stufe (b) oder der Stufen (b) bis (c) ausreichend oft, damit die gewünschte Anzahl an Submonomeren kovalent gebunden wird; und

    e) Inkontaktbringen des resultierenden N-substituierten Polyamids mit einem Agens, das das N-substituierte Polyamid zyklisiert, wodurch eine heterocyklische organische Verbindung mit kondensiertem Ring hergestellt wird;

    wobei mindestens ein Submonomer ein ortho-Halogenbenzolderivat ist und die Zyklisierung von Stufe e) eine Palladiumkatalysierte Heck-Reaktion umfasst.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das erste Submonomer eine 3-halogensubstituierte Alkensäure der Formel BR-CH2-CH=CH-COOH ist;

    das zweite Submonomer ein primäres Amin der Formel R2-NH2 ist;

    das erste Submonomer der wiederholten Stufe (c) ein Benzoylhalogenid mit einer ortho-Austrittsgruppe der folgenden Formel ist:
    und die heterozyklische organische Verbindung eine 1-(2H)-Isochinolinonverbindung der Formel
    ist, worin X wie R ist und unabhängig irgendeiner Gruppierung, die an den aromatischen Ring anheftbar ist, ist, R1,2,3,4 unabhängig irgendeine Seitenkette, die an das Stickstoffoder Kohlenstoffatom anheftbar ist, sind, wobei die Seitenkette aus der Gruppe, bestehend aus Halogen, Nitro, Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Niedrigcycloalkyl, Aryl, -OH, -NRaRb, worin Ra und Rb jeweils unabhängig -H oder Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen sind, -ORa, -C(O)Ra, -OC(O)Ra, -C(O)ORa, -OC(O)ORa, –(CH2)n-CX1X2X3, worin n 0 bis 6 ist und X1-3 jeweils unabhängig H oder Halogen sind, -NC(O)Ra, -C(O) NRaRb, -OC(O)NRaRb und -NC(O)NRaRb , worin a, b ganze Zahlen von 1 bis 100 sind, ausgewählt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei

    der Amin-derivatisierte feste Träger mit einem Monopeptoid, das die Formel P-NH-(C=O)-CH2-NHR hat, worin P der feste Träger ist, derivatisiert ist;

    das erste Submonomer eine Halogen-substituierte Alkensäure der Formel HOOC-CH=CH-CH(R')Br ist;

    das zweite Submonomer ein primäres Amin der folgenden Formel ist:
    und die heterocyclische organische Verbindung ein Tetrahydroisochinolin der folgenden Formel ist:
    worin n 1, 2 oder 3 ist; und X, Y die gleiche Bedeutung wie R haben und unabhängig eine Gruppierung sind, die an den aromatischen Ring anheftbar ist; R, R' unabhängig eine Seitenkette sind, die an das Stickstoff- oder Kohlenstoffatom anheftbar ist, wobei die Seitenkette aus der Gruppe bestehend aus Halogen, Nitro, Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Niedrigcycloalkyl , Aryl , -OH, -NRaRb, worin Ra und Rb jeweils unabhängig -H oder Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen Sind, -ORa, -C(O)Ra, -OC(O)Ra, -C(O)ORa, -OC(O)ORa, -(CH2)n-CX1X2X3, worin n 0 bis 6 ist und X1-3 jeweils unabhängig H oder Halogen sind, -NC (0) Ra, -C (0) NRaRb, -OC(O)NRaRb und -NC(O)NRaRb ausgewählt wird, und worin "CAP" eine Endgruppierung der Formel -H, R ist oder aus der Gruppe bestehend aus Gruppierungen der folgenden Formeln
    ausgewählt wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 13, wobei

    das Amin, das an den festen Träger angeheftet ist, ein Peptoid mit der folgenden Struktur ist:

    P-NR1-(C=O)-CH2-NR2-(C=O)-CH2L, worin P der feste Träger ist und L eine Austrittsgruppe ist;

    das erste Submonomer ein Halogen-substituiertes Arylprimäres Amin der folgenden Formel ist:
    das zweite Submonomer eine substituierte Alkensäure der Formel A-(C=O)-CH=CHR1 ist;

    die heterocyclische organische Verbindung ein 3-Dihydroisochinolinon der folgenden Formel ist:
    worin X die gleiche Bedeutung wie für R angegeben hat und unabhängig irgendeine Gruppierung ist, die an den aromatischen Ring anheftbar ist; R, R1, R2 unabhängig eine Seitenkette sind, die an das Stickstoff- oder Kohlenstoffatom anheftbar ist, wobei die Seitenkette aus der Gruppe bestehend aus Halogen, Nitro, Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Niedrigcycloalkyl, Aryl, -OH, -NRaRb, worin Ra und Rb jeweils unabhängig -H oder Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen Sind, -ORa, -C(O)Ra, -OC(O)Ra, -C(O)ORa, -OC(O)ORa, -(CH2)n-CX1X2X3, worin n 0 bis 6 ist und X1_3 jeweils unabhängig H oder Halogen sind, -NC(O)Ra, -C(O)NRaRb, -OC(O)NRaRb und -NC(O)NRaRb, worin a und b jeweils unabhängig eine ganze Zahl von 1 bis 100 sind, ausgewählt wird und worin A unabhängig ein Halogenatom ist.
  17. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das an den festen Träger gebundene Amin ein Peptoid mit der folgenden Struktur ist:

    P-NH-(C=O)-CH2-NR-(C=O)-CH2L, worin P der feste Träger ist und L eine Austrittsgruppe ist;

    das erste Submonomer ein substituiertes Aryl-primäres Amin der folgenden Formel ist:
    das zweite Submonomer ein Halogen-substituiertes Aryl-Säurehalogenid der folgenden Formel ist:
    und die heterocyclische organische Verbindung ein Phenantridon der folgenden Formel ist:
    worin X, Y, X' und Y' die gleiche Bedeutung wie R haben und unabhängig eine Gruppierung sind, die an den aromatischen Ring anheftbar ist; R, R1, R2 unabhängig eine Seitenkette sind, die an das Stickstoff- oder Kohlenstoffatom anheftbar ist, wobei die Seitenkette aus der Gruppe bestehend aus Halogen, Nitro, Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Niedrigcycloalkyl, Aryl, -OH, -NRaRb, worin Ra und Rb jeweils unabhängig -H oder Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen Sind, -ORa, -C(O)Ra, -OC(O)Ra, -C(O)ORa, -OC(O)ORa, -(CH2)n-CX1X2X3, worin n 0 bis 6 ist und X1-3 jeweils unabhängig H oder Halogen sind, -NC(O)Ra, -C(O)NRaRb, -OC(O)NRaRb und -NC(O)NRaRb, worin a, b ganze Zahlen von 1 bis 100 sind, ausgewählt wird und worin A unabhängig ein Halogen ist.
  18. Verfahren zur Synthese einer heterocyclischen organischen Verbindung, die von einem N-substituierten Polyamid abgeleitet ist, umfassend:

    a) Bereitstellen einer Oberfläche eines festen Trägers, die daran eine Hydroxylgruppierung derivatisiert hat;

    b) Acylieren des Hydroxyls an der Oberfläche mit einem ersten Submonomer-Acylierungsmittel, das eine Austrittsgruppe umfast, welche für eine nukleophile Substitution durch ein Amin geeignet ist, unter Erhalt einer Acylgruppe, die an das Hydroxyl an der Oberfläche gebunden ist, wobei die Acylgruppe eine Austrittsgruppe für eine nukleophile Substitution daran positioniert hat;

    c) Umsetzen des acylierten festen Trägers mit einer ausreichenden Menge eines zweiten Submonomer-Verdrängungsmittels, das eine Aminogruppe umfasst, um so eine nukleophile Substitution der Austrittsgruppe, die während der Acylierung angefügt worden war, durchzuführen;

    d) Wiederholen der Stufe (b) oder der Stufen (b) bis (c) ausreichend oft, damit die gewünschte Anzahl an Submonomeren kovalent gebunden wird; wobei bei Wiederholungen der Stufe (b) die Acylierung an der Aminogruppe von Stufe (c) durchgeführt wird; und

    e) Inkontaktbringen des resultierenden N-substituierten Polyamid mit einem Agens, das das N-substituierte Polyamid zyklisiert, wodurch eine heterocyclische organische Verbindung hergestellt wird;

    wobei jedes erste Submonomer unabhängig ein substituiertes Acylierungsmittel der Formel HOOC-CH(R1,3)-Br ist;

    jedes zweite Submonomer unabhängig ein primäres Amin der Formel R2oder4-NH2 ist;

    jede Austrittsgruppe unabhängig ein Halogen ist; und die Stufen (b) bis (c) einmal wiederholt werden, so dass die heterocyclische organische Verbindung ein tetrasubstituiertes 2,5-Diketo-1,4-piperazin der folgenden Formel ist:
    worin R1,2,3 unabhängig eine Seitenkette sind, die an das Stickstoff- oder Kohlenstoffatom anheftbar ist, wobei die Seitenkette aus der Gruppe bestehend aus Halogen, Nitro, Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Niedrigcycloalkyl, Aryl, -OH, -NRaRb, worin Ra und Rb jeweils unabhängig -H oder Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen sind, -ORa, -C(O)Ra, -OC(O)Ra, -C(O)ORa, -OC(O)ORa, –(CH2)n-CX1X2X3 , worin n 0 bis 6 ist und X1_3 jeweils unabhängig H oder Halogen sind, -NC(O)Ra, -C(O)NRaRb, -OC(O)NRaRb und -NC(O)NRaRb, wor in a, b ganze Zahlen von 1 bis 100 sind, ausgewählt wird.
  19. Verfahren zur Synthese einer heterocyclischen organischen Verbindung, die von einem N-substituierten Polyamid abgeleitet ist, umfassend:

    a) Bereitstellen einer Oberfläche eines festen Trägers, die daran eine Hydroxylgruppierung derivatisiert hat;

    b) Acylieren des Hydroxyls an der Oberfläche mit einem ersten Submonomer-Acylierungsmittel, das eine Austrittsgruppe umfasst, die zur nukleophilen Substitution durch ein Amin geeignet ist, unter Erhalt einer Acylgruppe, die an das Hydroxyl an der Oberfläche gebunden ist, wobei die Acylgruppe daran eine Austrittsgruppe für eine nukleophile Substitution daran positioniert hat;

    c) Umsetzen des acylierten festen Trägers mit einer ausreichenden Menge eines zweiten Submonomer-Verdrängungsmittels, das eine Aminogruppe umfasst, um so eine nukleophile Substitution der Austrittsgruppe, die während der Acylierung angefügt worden war, durchzuführen;

    d) Wiederholen der Stufe (b) oder der Stufen (b) bis (c) ausreichend oft, damit die gewünschte Anzahl an Submonomeren kovalent gebunden wird, wobei bei Wiederholungen der Stufe (b) die Acylierung an der Aminogruppe von Stufe (c) durchgeführt wird; und

    e) Inkontaktbringen des resultierenden N-substituierten Polyamids mit einem Agens, das das N-substituierte Polyamid zyklisiert, wodurch eine heterocyclische organische Verbindung hergestellt wird;

    wobei jedes erste Submonomer unabhängig ein substituiertes Acylierungsmittel der Formel HOOC-CH(R1,3)-Br ist;

    das zweite Submonomer ein primäres Amin der Formel R2-NH2 ist;

    jede Austrittsgruppe unabhängig ein Halogen ist; und die Stufe (b) einmal wiederholt wird, so dass die heterocyclische organische Verbindung unabhängig eine trisubstituierte 2,5-Diketo-morpholin-Verbindung der folgenden Formel ist:
    worin R1,2,3 unabhängig eine Seitenkette sind, die an das Stickstoff- oder Kohlenstoffatom anheftbar ist, wobei die Seitenkette aus der Gruppe bestehend aus Halogen, Nitro, Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Niedrigcycloalkyl, Aryl, -OH, -NRaRb, worin Ra und Rb jeweils unabhängig -H oder Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen sind, -ORa, -C(O)Ra, -OC(O)Ra, -C(O)ORa, -OC(O)ORa, –(CH2)n-CX1X2X3 , worin n 0 bis 6 ist und X1-3 jeweils unabhängig H oder Halogen sind, -NC(O)Ra, -C(O)NRaRb, -OC(O)NRaRb und -NC(O)NRaRb, worin a, b ganze Zahlen von 1 bis 100 sind, ausgewählt wird.
  20. Verfahren zur Synthese einer heterocyclischen organischen Verbindung, die von einem N-substituierten Polyamid abgeleitet ist, wobei das Verfahren umfasst:

    a) Bereitstellen einer Oberfläche eines festen Trägers, der daran ein Amin derivatisiert hat;

    b) Acylieren des Amins an der Oberfläche mit einem ersten Submonomer-Acylierungsmittel, das eine Austrittsgruppe umfasst, welche für eine nukleophile Substitution durch ein Amin geeignet ist, unter Erhalt einer Acylgruppe, die an das Amin an der Oberfläche gebunden ist, wobei die Acylgruppe daran eine Austrittsgruppe für eine nukleophile Substitution positioniert hat;

    c) Umsetzen des acylierten festen Trägers mit einer ausreichenden Menge eines zweiten Submonomer-Verdrängungsmittels, das eine Aminogruppe umfasst, um so eine nukleophile Substitution der Austrittsgruppe, die während der Acylierung angefügt worden war, durchzuführen;

    d) Wiederholen der Stufe (b) oder der Stufen (b) bis (c) ausreichend oft, damit die gewünschte Anzahl an Submonomeren kovalent gebunden wird; und

    e) Inkontaktbringen der N-substituierten Polyamide mit einem Agens, das die N-substituierten Polyamide zyklisiert, wodurch heterocyclische organische Verbindungen hergestellt werden;

    wobei der Amin-derivatisierte feste Träger mit einem Peptoid derivatisiert ist, das die folgende Formel hat:

    P-NH-(C=O)-CH2-NR1, worin P der feste Träger ist;

    das erste Submonomer eine halogensubstituierte Alkensäure der Formel HOOC-CH=CH-CHR2Br ist;

    das zweite Submonomer ein primäres Amin der Formel R3-NH2 ist;

    das erste Submonomer der wiederholten Stufe (c) eine Carbonsäure mit einem geschützten Aminsubstituenten ist, die die Formel R9-CH(NHPG)-COOH hat;

    die heterocyclische organische Verbindung ein Monoketopiperazin der folgenden Formel ist:
    worin PG eine Aminschutzgruppe ist, die aus der Gruppe bestehend aus Fmoc und Boc ausgewählt wird; R1, R2, R3 und R4 unabhängig eine Seitenkette sind, die an das Stickstoff- oder Kohlenstoffatom anheftbar ist, wobei die Seitenkette aus der Gruppe bestehend aus Halogen, Nitro, Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, Niedrigcycloalkyl, Aryl, -OH, -NRaRb, worin Ra und Rb jeweils unabhängig -H oder Niedrigalkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen sind, -ORa, -C(O)Ra, -OC(O)Ra, -C(O)ORa, -OC(O)ORa, –(CH2)n-CX1X2X3, worin n 0 bis 6 ist und X1-3 jeweils unabhängig H oder Halogen sind, -NC(O)Ra, -C(O)NRaRb, -OC(O)NRaRb und -NC(O)NRaRb, worin a, b ganze Zahlen von 1 bis 10 sind, ausgewählt wird.
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