特許 7173613 多標的ヌクレオシド誘導体

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-08

(45)【発行日】2022-11-16

(54)【発明の名称】多標的ヌクレオシド誘導体

(51)【国際特許分類】

   C07H 19/06 20060101AFI20221109BHJP

   A61K 31/7068 20060101ALI20221109BHJP

   A61P 35/00 20060101ALI20221109BHJP

   A61P 35/02 20060101ALI20221109BHJP

   A61P 43/00 20060101ALI20221109BHJP

【ＦＩ】

C07H19/06 CSP

A61K31/7068

A61P35/00

A61P35/02

A61P43/00 105

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020508974

(86)(22)【出願日】2018-04-26

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-06-25

(86)【国際出願番号】 US2018029631

(87)【国際公開番号】W WO2018200859

(87)【国際公開日】2018-11-01

【審査請求日】2021-04-23

(31)【優先権主張番号】62/490,212

(32)【優先日】2017-04-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】519382411

【氏名又は名称】カールマン，トーマス，アイ．

(74)【代理人】

【識別番号】110000475

【氏名又は名称】特許業務法人みのり特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】カールマン，トーマス，アイ．

【審査官】鳥居 福代

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１１－５０３０８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／０７８３９７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２００６／１１１０５８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】J. Med. Chem.，1997年，Vol.40，p.3635-3644

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０７Ｈ １９／０６

Ａ６１Ｋ ３１／７０６８

ＣＡｐｌｕｓ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

以下の構造：

【化1】

上式中、RはC₁～C₇の直鎖アルキル基およびC₁～C₇の分枝鎖アルキル基からなるグループより選ばれたものであり; R'はH、アセチルおよびベンゾイルからなるグループより選ばれたものであり; R"はH、リン酸エステル、アミノ酸C₁～C₇アルキルエステルホスホラミデート、およびホスホロジアミデートからなるグループより選ばれたものである、
を有する化合物またはその薬学的に許容される塩。

【請求項2】

前記R"が、一リン酸エステル、二リン酸エステル、または三リン酸エステルであることを特徴とする請求項１に記載の化合物。

【請求項3】

前記化合物が、以下の構造：

【化2】

を有する、(ペンチル(1-((2R,4R,5R)-3,3-ジフルオロ-4-ヒドロキシ-5-(ヒドロキシメチル)テトラヒドロフラン-2-イル)-5-フルオロ-2-オキソ-1,2-ジヒドロピリミジン-4-イル)カルバメート)
であることを特徴とする請求項１に記載の化合物。

【請求項4】

請求項１の化合物と、薬学的に許容されるキャリアを含むことを特徴とする組成物。

【請求項5】

前記化合物が、

【化3】

(ペンチル(1-((2R,4R,5R)-3,3-ジフルオロ-4-ヒドロキシ-5-(ヒドロキシメチル)テトラヒドロフラン-2-イル)-5-フルオロ-2-オキソ-1,2-ジヒドロピリミジン-4-イル)カルバメート)
であることを特徴とする請求項４に記載の組成物。

【請求項6】

以下の構造：

【化4】

上式中、RはC ₁ ～C ₇ の直鎖アルキル基およびC ₁ ～C ₇ の分枝鎖アルキル基からなるグループより選ばれたものであり; R'はH、アセチルおよびベンゾイルからなるグループより選ばれたものであり; R"はH、リン酸エステル、アミノ酸C ₁ ～C ₇ アルキルエステルホスホラミデート、およびホスホロジアミデートからなるグループより選ばれたものである、
を有する化合物またはその薬学的に許容される塩と、
薬学的に許容されるキャリア
を含む、癌に罹った個体を治療するための医薬組成物。

【請求項7】

前記の個体が、ヒトまたは非ヒト哺乳動物であることを特徴とする請求項６に記載の医薬組成物。

【請求項8】

前記の癌が、腎臓腺癌、急性骨髄性白血病、結腸癌、非小細胞肺癌、転移性悪性黒色腫、乳腺癌、膵臓腺癌、及び卵巣癌からなるグループより選ばれたものであることを特徴とする請求項６に記載の医薬組成物。

【請求項9】

癌細胞におけるDNA合成が阻害されることを特徴とする請求項６に記載の医薬組成物。

【請求項10】

リボヌクレオチドレダクターゼ、DNAポリメラーゼα、チミジル酸シンターゼ、DNA(シトシン-5)-メチルトランスフェラーゼ、またはそれらの組み合わせが阻害されることを特徴とする請求項６に記載の医薬組成物。

【請求項11】

前記組成物が、DNAへの類似体誤取り込みを引き起こし、DNAの構造および機能の変化を生じさせ、癌細胞の死をもたらすことを特徴とする請求項６に記載の医薬組成物。

【請求項12】

前記組成物が、以下の構造：

【化5】

を有する化合物、(ペンチル(1-((2R,4R,5R)-3,3-ジフルオロ-4-ヒドロキシ-5-(ヒドロキシメチル)テトラヒドロフラン-2-イル)-5-フルオロ-2-オキソ-1,2-ジヒドロピリミジン-4-イル)カルバメート)
の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項６に記載の医薬組成物。

【発明の詳細な説明】

【関連出願への相互参照】

【0001】

本出願は2017年4月26日に出願された米国仮出願第62/490,212号の優先権を主張するものであり、その開示は、参照により本明細書に組み込まれる。

【開示の分野】

【0002】

本発明は、一般にヌクレオシド誘導体に関する。より詳細には、本発明は、癌およびウイルス感染の処置のためのフルオロピリミジンに関する。

【開示の背景】

【0003】

2013年現在、FDAによって承認された３６個のヌクレオシドまたはヌクレオチド類似体が薬用として利用可能であり、これらのうち１１個は抗癌剤であり、２５個は抗ウイルス薬である(Jordheim, L.P.等、“Advances in Development of Nucleoside and Nucleotide Analogues for Cancer and Viral Diseases”、Nature Reviews: Drug Discovery、2013、12、447-464)。これらの類似体の治療的有用性は、細胞またはウイルス核酸の複製および機能を妨害するそれらの能力に由来する。それらの作用メカニズムは、細胞またはウイルス核酸の合成および複製に必要な酵素の阻害、および／または核酸に組み込まれるそれらの能力を含む。

【0004】

癌およびウイルスは、従来の治療においてそれらに対して使用される薬物に対する耐性を発達させるそれらの能力によって特徴付けられる。これは、例えば核酸塩基、ヌクレオシドおよびヌクレオチド類似体などの核酸成分の類似体と共に特に普及しており、これらは代謝拮抗物質として作用する。異なる薬物の組合せを用いた実施は、薬物耐性と闘うために進化したが、しかしながら、組合せ化学療法でさえ、複数の薬物に対しても交差耐性が発現することがあるので、薬物耐性の問題を排除することができなかった。これらの薬剤耐性癌およびウイルスの増加する有病率は、新規でより有効な治療薬の継続的な発見および開発を必要とする。

【0005】

抗癌フルオロピリミジンのプロトタイプである5-フルオロウラシル(FU)は1957年に発見された代謝拮抗剤であり、単独で、または他の抗癌剤と組み合わせて、または生物学的応答修飾剤と組み合わせて、特に結腸直腸癌および乳癌の治療において今でも使用されている。FUの主な欠点としては、不十分な経口バイオアベイラビリティー、重篤な毒性副作用、および致死的となり得るFU分解酵素の欠損を有する患者における薬理遺伝学的負担が挙げられる。過去60年間にわたり、FUの多数のプロドラッグ誘導体、ならびにいくつかのヌクレオシド類似体および薬物の組合せが、毒性副作用を克服し、治療有効性および治療指数を増加させるために開発されてきた。しかしながら、とりわけ、胃腸および骨髄毒性、手足症候群および薬理遺伝学的症候群(ジヒドロピリミジンデヒドロゲナーゼ欠損症(DPD欠損症))などの主要な副作用が全くない、新しい経口的に入手可能な抗癌フルオロピリミジンを開発するという未だ満たされていない必要性が残されている。

【0006】

フルオロピリミジンカペシタビン(Xeloda(登録商標))はFDAによって承認された唯一のヌクレオシドカルバメートであり、これまで開発された最も進歩したフルオロピリミジンである。それは、5-フルオロウラシル(FU)のプロドラッグである。FUの欠点のいくつかを共有しているが、カペシタビンは経口的に利用可能であり、腸吸収の間ではなく、主に肝臓で活性化されることによってフルオロピリミジンに特徴的な消化管毒性を引き起こさない。これらの進歩は、このヌクレオシド類似体の5-フルオロシトシン部分のN⁴位のカルバメート側鎖に起因している。しかしながら、手足症候群は、多くの場合、有意な罹患率につながるカペシタビンの用量制限毒性である。チミジンホスホリラーゼは、カペシタビンの細胞傷害性FUへの必須の変換に関与する酵素であり、掌などのいくつかの正常組織において有意な活性を有し、手足症候群の病因において役割を果たすことがある。さらに、重篤または致死的な毒性の危険に患者をさらすことがある遺伝性DPD欠損もまた、チミジンホスホリラーゼによるカペシタビンの代謝活性化における必須の中間体であるFUに関連している。

【0007】

有害な副作用の少ないヌクレオシドに対する継続的かつ満たされていない必要性が存在する。

【開示の概要】

【0008】

本発明は、塩基部分および糖部分の両方においてフッ素で置換された、新規な多標的ピリミジンヌクレオシドカルバメートを提供する(式I参照):

【0009】

【化1】

【0010】

式中、Rは直鎖または分枝鎖アルキル基(C_1-7)であり、R'はHまたはヒドロキシ保護基(例えば、アミノアシル基またはアシル基、例えば、アセチルまたはベンゾイル)であり、R"はH、リン酸エステル、アミノ酸アルキル(C_1-7)エステルホスホラミデート、またはホスホロジアミデートである。

【0011】

ここに開示された前記化合物は、DNAの合成および適切な機能のために必要とされる複数の細胞酵素を阻害することができる細胞内代謝産物を提供する構造成分の新規な組合せによって特徴付けられるプロドラッグである。さらに、開示された前記化合物は、DNAへの類似体誤取り込みによってDNA損傷を引き起こすことがある。このようなDNA損傷は、アポトーシスによる癌細胞の死につながり得る。異なる作用機序を有する複数の標的に作用することによって、式Iの化合物は、ヌクレオシドベースの抗癌剤および抗ウイルス剤の使用の主要な欠点である薬剤耐性の出現の可能性を減少させる。したがって、開示された化合物のそれぞれは、単一の薬物動態プロファイルを有する単一の化合物の投与を介して、併用化学療法の効果を達成することができる。開示された前記化合物の望ましい特徴は、全ての他のフルオロピリミジンとは異なり、それらが代謝によって非常に毒性のあるFUに変換されず、それゆえ、これらにはFUの望ましくない効果が全くないことである。

【0012】

本発明は、式Iの化合物を製造する方法を提供する。これらの方法は、グリコシル化反応におけるルイス酸として使用される特定量のTMSOTfに基づく。

【0013】

具体例においては、本発明の化合物を製造する方法は、5-フルオロ-N-(トリメチルシリル)-2-((トリメチルシリル)オキシ)ピリミジン-4-アミン

【0014】

【化2】

【0015】

(2R,4R,5R)-4-(ベンジロキシ)-5-((ベンジロキシ)メチル)-3,3-ジフルオロテトラヒドロフラン-2-イル メタンスルホネート

【0016】

【化3】

【0017】

及び溶媒(例えば、ジクロロエタン)を含む反応混合物を準備し、この反応混合物に３当量のTMSOTfを添加し、100％の収率にて(2R,3R)-5-(4-アミノ-5-フルオロ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-2-((ベンゾイロキシ)メチル)-4,4-ジフルオロテトラヒドロフラン-3-イルベンゾエート

【0018】

【化4】

【0019】

のα／βアノマー混合物を産出することを含む。この生成物は、本明細書に開示されている方法を用いて本発明の化合物を製造するのに使用できる。

【0020】

本発明は、式Iの１つ以上の化合物、およびその薬学的に許容される塩を含む組成物を提供する。この組成物は、１つ以上の薬学的に許容されるキャリアを含むことができる。

【0021】

本発明の化合物をもたらす設計原理は、以下のように要約することができる。進歩した従来のフルオロピリミジンであるカペシタビンのチミジンホスホリラーゼ(TP)による活性化は、いくつかの癌がこの酵素を過剰発現するので、改善として一般的に受け入れられている。一般的な見解に反して、TPのための基質活性を設計することはそれが、高TP発現の癌を有する患者のみならず、全ての患者に良好な影響を有する、毒性副作用の大部分の原因であるFUの生成を妨げるので、より有利であり得ると仮定された。最も電気陰性の原子であるフッ素を類似体の2'位に配置すると、隣接する1'-炭素に正電荷密度を有するTP反応の遷移状態が不安定になると考えられた(Schwartz, P.A.等、Journal of American Chemical Society 2010、132、14425参照)。さらに、別のフッ素を添加すると、より大きな効果が得られると考えられた。しかしながら、TPの関与を排除すると、類似体の代謝活性化が妨げられるため、5'位に-OH基を付加し、キナーゼ介在性リン酸化による活性化の代替経路を可能にすることが決定された(図２参照)。

【0022】

本発明は、本発明の１つ以上の化合物を使用する方法を提供する。例えば、この化合物は、癌および／またはウイルス感染を処置するために使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

本発明の性質および目的をより完全に理解するために、添付の図面と併せて以下の詳細な説明を参照されたい。

【0024】

図１には、臨床使用におけるフルオロピリミジンの主要な標的が、式Iの標的と比較して示されている(式Iの化合物に特有の標的はイタリック体)。

【0025】

図２には、本発明の化合物のための代謝経路が示されている。図中の数字は、以下の酵素に対応する：(1)チミジンキナーゼ(TK)、EC 2.7.1.21；(2)チミジル酸キナーゼ(dTMPK)、EC 2.7.4.9；(3)ヌクレオシド二リン酸キナーゼ(NDPK)、EC 2.7.4.6；(4)DNAポリメラーゼα(Pol α)、EC 2.7.7.7；(5)ヌクレオシドトリホスファターゼ(NTPase)、EC 3.6.1.15；(6)5'-ヌクレオチダーゼ(5'-NT)、EC 3.1.3.5；(7)シチジンデアミナーゼ(CDA) EC 3.5.4.5；(8)デオキシシチジル酸(dCMP)デアミナーゼ(DCTD)、EC 3.5.4.12;EC 2.7.4.14；(9)デオキシシチジンキナーゼ(dCK)、EC 2.7.1.74；(10)UMP/CMPキナーゼ(YMPK)、(11)dUTPジホスファターゼ(dUTPase)、EC 3.6.1.23；(12)dCMPキナーゼ(DCMPK)、EC 2.7.4.25；および(13)ヌクレオシドジホスファターゼ(NDPase)、EC 3.6.1.6。

【発明の詳細な説明】

【0026】

特許請求される対象は特定の実施形態に関して説明されるが、本明細書に記載される利点および特徴のすべてを提供しない実施形態を含む他の実施形態も、本開示の範囲内である。本開示の範囲から逸脱することなく、様々な構造的、論理的、およびプロセスステップの変化を行うことができる。

【0027】

本発明は、塩基部分および糖部分の両方においてフッ素で置換された、新規な多標的ピリミジンヌクレオシドカルバメート(式I参照):

【0028】

【化5】

【0029】

式中、Rは直鎖または分枝鎖アルキル基(C_1-7)であり; R'はH、ヒドロキシ保護基であり; R"はH、リン酸エステル、アミノ酸アルキル(C_1-7)エステルホスホラミデート、またはホスホロジアミデートである；またはその薬学的に許容される塩を提供する。一例では、R”が一リン酸、二リン酸、三リン酸またはホスホラミデートであっても良い。

【0030】

ヒドロキシ保護基の例は当技術分野で知られている。例えば、ヒドロキシ保護基としては、アミノアシル基およびアシル基が挙げられる。アシル基の非限定的な例としては、アセチル基およびベンゾイル基が挙げられる。

【0031】

ここに開示された前記化合物は、DNAの合成および適切な機能に必要とされる複数の細胞酵素を阻害することができ、DNAへの誤取り込みによってDNA損傷を引き起こし得る細胞内代謝産物を提供する構造成分の新規な組合せによって特徴付けられるプロドラッグである。異なる作用機序を有する複数の標的に作用することによって、式Iの化合物は、ヌクレオシドベースの抗癌剤および抗ウイルス剤の使用の主要な欠点である薬剤耐性の出現の可能性を減少させる。したがって、開示された前記化合物のそれぞれは、単一の薬物動態プロファイルを有する単一の化合物の投与を介して、併用化学療法の効果を達成することができる。薬物の組み合わせにおいて、組み合わされた薬物の異なる構造のために、最大の利益のために個々のADME特性間の差異を最適化することは困難である。開示された前記化合物の望ましい特徴は、他の全てのフルオロピリミジンとは異なり、それらが代謝によって非常に毒性のあるFUに変換されることはなく、それゆえ、これらにはFUの全ての望ましくない効果がない。

【0032】

本明細書に開示される前記化合物は、チミジンホスホリラーゼを含まず、FUを産生しない従来技術におけるものとは異なるプロドラッグ活性化経路を経る(図２参照)。従って、臨床使用における他のフルオロピリミジンとは対照的に、式Iの化合物は、FUによって引き起こされるヒトにおける毒性副作用を欠くことが予想される。

【0033】

式Iの化合物の代謝産物の１つであるF₃dUrd(図２参照)は、理論的にはチミジンホスホリラーゼによって切断されてFUを産生し得る。しかしながら、試験した場合、F₃dUrdがチミジンホスホリラーゼの基質として働かないことが見出され、式Iの化合物の設計の基礎を形成した元の仮説を確認した。2'位に２個のフッ素原子を欠くフロクスウリジン(FdUrd)は予想通り、チミジンホスホリラーゼによって急速に切断されてFUを産生することが見出された。

【0034】

唯一存在するヌクレオシドカルバミン酸塩薬物カペシタビンと、同一のカルバミン酸塩側鎖を有するカペシタビンに最もよく似ている式Iの化合物6aの代表的なメンバーとの間の基本的な構造上の差異を以下に強調する:

【0035】

【化6】

【0036】

カペシタビンの5'位にはメチル基がある。対照的に、6aは5'位にヒドロキシメチル基を有し、これはカペシタビンのメチル基とは異なり、カルバメート側鎖の加水分解および細胞取り込み後に、遊離ヌクレオシドF₃dCydのそのモノリン酸への細胞内リン酸化を可能にする(図２参照)。

【0037】

2'位の位置では、２つの違いがある。式Iではカペシタビンの2'-ヒドロキシ基と2'-水素の両方が欠けているが、6aの2'-位には２個のフッ素原子がある。これらのフッ素原子は切断に対してグリコシル結合を安定化し、必須酵素リボヌクレオチドレダクターゼの不活性化のための化学的性質を提供する。対照的に、グリコシル結合開裂はカペシタビンの代謝活性化における必須の段階であり、FUを生成し、リボヌクレオチドレダクターゼ活性は影響を受けない。

【0038】

本発明の化合物をもたらす設計原理は、以下のように要約することができる。進歩した従来のフルオロピリミジンであるカペシタビンのチミジンホスホリラーゼ(TP)による活性化は、いくつかの癌がこの酵素を過剰発現するので、改善として一般的に受け入れられている。一般的な見解に反して、TPのための基質活性を設計することは、より有利であると仮定された。なぜなら、毒性副作用の大部分の原因であるFUの生成を妨げて、高TP発現の癌を有する患者のみならず、全ての患者に良好な影響を与えるからである。最も電気陰性の原子であるフッ素を類似体の2'位に配置すると、隣接する1'-炭素に正電荷密度を有するTP反応の遷移状態が不安定になると考えられた(Schwartz, P.A.等、Journal of American Chemical Society 2010、132、14425参照)。さらに、別のフッ素を添加すると、より大きな効果が得られると考えられた。しかし、TPの関与を排除すると、類似体の代謝活性化が妨げられ、-OH基が5'位に付加され、キナーゼ介在性リン酸化による活性化の代替経路が可能となった(図２参照)。

【0039】

以下のスキームは、FUをもたらすカペシタビンの代謝活性化経路における重要な工程の概要を示す:

【0040】

【化7】

【0041】

カルボキシルエステラーゼCES1およびCES2は加水分解によりカルバメート側鎖を除去して5‐フルオロ‐5'‐デオキシシチジンを生成し、これはシチジンデアミナーゼ(CDA)により5‐フルオロ‐5'‐デオキシウリジンに変換される。チミジンホスホリラーゼ(TPase)は、グリコシル結合を開裂してFUを生成する。追加の代謝段階は、FUを、カペシタビンによるチミジル酸シンターゼの阻害に関与するヌクレオチド類似体FdUMPに変換する。

【0042】

カルバメート側鎖は、同じエステラーゼ(CES1およびCES2)によってカペシタビンおよび式Iの両方から除去されるが、式Iの残りのプロドラッグ活性化は、図２に概説されるように、カペシタビンの活性化とは基本的に異なり、ヌクレオチド代謝の酵素によって行われる。

【0043】

本発明は、式Iの化合物を製造する方法を提供する。スキーム１は、式Iの化合物(R =C₁-C₇アルキル、R" =アミノ酸側鎖)のファミリーのアミノ酸エステルホスホロジアミデートメンバーを用いて例示される開示されたヌクレオシド誘導体を作製するための一般的な合成戦略を示している。使用される試薬は市販されており、反応型および精製手順は当技術分野で周知である。この方法は、合成方法の開発の過程で発見された、グリコシル化反応の100%収率に必要なルイス酸TMSOTfの特定のモル当量の使用に基づく。

【0044】

【化8】

【0045】

4のアノマー混合物を生成するための2および3のカップリングの収率は、トリメチルシリルトリフルオロメタンスルホネート(TMSOTf)のモル過剰量に大きく依存することが見出された。この収率は、1.0当量のTMSOTfを用いると8%にすぎなかったが、TMSOTfを2.55、2.75および3.0当量に増加させると、収率がそれぞれ58、85および100%に増加することが見出された。

【0046】

中間体4および5の合成は以前に開示されたが、それらの調製は縮合反応のために2倍過剰のTMSOTfのみを含み、グリコシル化処理の間に生成されたアノマー混合物4の分離はキラルクロマトグラフィーを必要とした。さらに、純粋なβ-アノマー5の単離は、追加のクロマトグラフィー精製を必要とした。以前に報告された方法は4のL-エナンチオマーの調製のための文献手順(Kotra, LP、等、J.Med.Chem.1997,40,3635-3644)の改変であり、縮合反応のために2倍過剰のTMSOTfを含み、57%のアノマー混合物を生じた。

【0047】

対照的に、本明細書に開示される方法(実施例１および２参照)は、縮合反応において100%の収率のアノマー混合物を有する3：1モル過剰のTMSOTfを使用し、さらに、純粋なβ-アノマーの単離は、当該分野で使用される慣用的なクロマトグラフィー工程のいずれにも頼らずに実施され、手順を大幅に単純化した。

【0048】

具体例においては、本発明の化合物を製造する方法は、5-フルオロ-N-(トリメチルシリル)-2-((トリメチルシリル)オキシ)ピリミジン-4-アミン

【0049】

【化9】

【0050】

(2R,4R,5R)-4-(ベンジロキシ)-5-((ベンジロキシ)メチル)-3,3-ジフルオロテトラヒドロフラン-2-イル メタンスルホネート

【0051】

【化10】

【0052】

及び溶媒（例えば、ジクロロエタン）を含む反応混合物を準備し、この反応混合物に３当量のTMSOTfを添加し、αおよびβアノマーの1.2：1.0混合物として、(2R,3R)-5-(4-アミノ-5-フルオロ-2-オキソピリミジン-1(2H)-イル)-2-((ベンゾイロキシ)メチル)-4,4-ジフルオロテトラヒドロフラン-3-イルベンゾエート

【0053】

【化11】

【0054】

を産出することを含む。前記の遊離ヌクレオシド5の純粋なβアノマーは、アノマー混合物の一般的なクロマトグラフィー分離を行うことなく、実施例２に記載されるようにして得られた。化合物5は、本明細書に開示されている方法を用いて本発明の化合物を製造するのに使用できる。

【0055】

式Iの化合物は、化学組成および生物学的活性に基づいて、他のフルオロピリミジン、例えばFU、テガフール、ドキシフルリオジン、フロクスウリジンおよびカペシタビンとは異なるフルオロピリミジンである。従来のフルオロピリミジンの主要な標的は確立されており、以下を含む:
(i)酵素チミジル酸シンターゼ(すべてのフルオロピリミジン)
(ii)FUとウラシルの誤取り込みによる核酸DNA(フロクスウリジンとカペシタビン)。
(iii)FUの誤取り込みによる核酸RNA(テガフール、ドキシフルリジンおよびカペシタビン、フロクスウリジンによるよりも程度は小さい)。

【0056】

RNAへの誤った取り込みは、非分裂正常細胞、ならびに癌細胞におけるRNA合成および機能に悪影響を及ぼし、すべての既存のフルオロピリミジンの選択性指数を低下させるため、望ましくない効果である。対照的に、DNAへの誤った取り込みは、分裂している細胞のみに影響を与え、フルオロピリミジンの細胞毒性に寄与する。

【0057】

式Iの化合物はまた、チミジル酸シンターゼおよびDNAを標的とするが、RNAを標的としないことが発見された。さらに、式Iの化合物は、以下のさらなる酵素：リボヌクレオチドレダクターゼ、DNA-ポリメラーゼαおよびDNA(シトシン-5)メチルトランスフェラーゼを、それらの代謝活性化によって産生される種々の細胞内ヌクレオチド類似体を介して標的化することが見出された。公知のシチジン類似体の主要な標的を、式Iと比較して、図１に示す。

【0058】

式Iの化合物は、FUおよびウラシルに加えて、DNA 5-フルオロシトシンに誤って組み込まれていることも見出された。さらに、取り込まれたFUは、他のフルオロピリミジンの場合、天然の2'-デオキシリボースの代わりに、2,2-ジフルオロ-2-デオキシリボースに結合し、DNA構造および機能にさらなる影響を引き起こす可能性がある。

【0059】

種々の誤って取り込まれたヌクレオチドはDNA複製および／または機能を妨害し、そしてそれらが引き起こすDNA損傷の性質および程度に依存して、種々の結果を伴う特異的DNA修復処理を誘導する。いかなる特定の理論にも束縛されることを意図するものではないが、DNA損傷は式Iの化合物に曝露された癌細胞のアポトーシスによる死を導くことがある。

【0060】

上記の比較は、式Iの化合物が臨床的使用における以前の抗癌フルオロピリミジンよりも、より本質的な酵素を阻害し、そしてDNAへのより異常なヌクレオチドの誤った取り込みによってDNA損傷を生じることを明らかにしている。その結果、開示された化合物はそれ自体に対する薬物耐性の出現の可能性を減少させることができ、それらの治療適用中に他のフルオロピリミジン類似体と交差耐性を示す傾向が少ない。

【0061】

本発明の独特の観点は、式Iの化合物がDNAへの5-フルオロシトシンの取り込みを引き起こし、DNA(シトシン-5)-メチルトランスフェラーゼの不可逆的不活性化をもたらすことである。FDAが承認した抗癌シチジン類似体のいずれも、DNA中に5-フルオロシトシンを組み込むことができない。DNA (シトシン-5)-メチルトランスフェラーゼの不活性化は、DNA中の特定のCpG配列における5-メチルシトシン残基の排除(「脱メチル化」)をもたらし、細胞代謝の後成的調節を妨げる。

【0062】

カペシタビン分子はまた5-フルオロシトシンベースを含むが、薬物の代謝活性化中に脱アミノ化によって対応する5-フルオロウラシルに変換される。したがって、本発明とは対照的に、カペシタビンは、DNAへの5-フルオロシトシンの取り込みを引き起こすことができず、DNA(シトシン-5)-メチルトランスフェラーゼに対して直接的な効果を有しない。

【0063】

本発明のいくつかの細胞内標的は、DNAの生合成および機能に必要とされる必須酵素として同定された。これらの酵素は、本発明の多数の細胞代謝産物による阻害に対して感受性であり、観察された細胞毒性を生じる。酵素阻害活性を担う細胞内代謝物はすべてリン酸化誘導体であり、以下のものであることが見いだされた。2',2',5-トリフルオロデオキシシチジン一リン酸、F₃dCMP、デオキシシチジル酸デアミナーゼ(DCTD)の阻害剤；2',2',5-トリフルオロデオキシウリジン一リン酸、F₃dUMP、チミジル酸シンターゼ(TS)の阻害剤；2',2',5-トリフルオロデオキシシチジン二リン酸、リボヌクレオチドレダクターゼ(RR)のF₃dCDP阻害剤；2',2',5-トリフルオロデオキシチジン三リン酸、F₃dCTP、DNAポリメラーゼα(Pol α)の阻害剤；2',2',5-トリフルオロデオキシウリジン三リン酸、F₃dUTP、DNAポリメラーゼα(Pol α) の阻害剤、5-フルオロシトシン、DNAに組み込まれたFC、DNA(シトシン-5)-メチルトランスフェラーゼ(MTase) の阻害剤。これらを表１に要約する。

【0064】

【表1】

【0065】

式Iの化合物のヌクレオチド代謝産物による阻害活性がリン酸化のすべてのレベル:一リン酸(F₃dCMP)、二リン酸(F₃dCDP)、三リン酸(F₃dCTP、F₃dUTP)およびポリヌクレオチド(5-FC含有DNA)で観察されることは、本発明の独特の観点である。

【0066】

主要な酵素標的、TS、RRおよびMTaseの阻害は、阻害性代謝産物によって引き起こされる機構に基づく不活性化のため、不可逆的である。不活性化の分子メカニズムは、活性部位触媒システイン残基のスルフヒドリル基との共有結合形成を含む(実施例６、７および８参照)。

【0067】

観察された核酸への誤取り込みは、開示された化合物の生物学的活性に寄与することができる。チミンの代わりにウラシルのDNAへの誤取り込みは、チミジル酸シンターゼ(TS)の阻害の結果として、DNA断片化をもたらし、細胞死をもたらす。チミンの代わりに5-フルオロウラシルをDNAに誤って取り込むことも同様の結果をもたらす。対照的に、シトシンの代わりに5-フルオロシトシンをDNAに誤って取り込むと、DNA(シトシン-5)-メチルトランスフェラーゼ(MTase)が不活性化され、DNAの脱メチル化が起こり、細胞代謝の後成的調節が妨げられる。これは、過去のフルオロピリミジンの60年間の治療的使用を考慮すると、本発明のフルオロピリミジンの予想外の効果を示している。

【0068】

従来のフルオロピリミジンによるRNAへの誤取り込みは、それらの細胞毒性に寄与する因子であり得るが、正常組織中の非分裂細胞にも影響を及ぼし、それによってこれらの薬物の治療指数を低下させる。

【0069】

培養におけるNational Cancer Instituteのパネルのヒト細胞株に対して試験したところ、開示された化合物は、幅広いスペクトルの有意な増殖阻害活性を有することが見出された。10マイクロモル濃度のプロトタイプ薬物6aによって50%を超えて増殖が阻害された種々のヒト癌細胞株のサンプルが表２に示されている。

【0070】

【表2】

【0071】

使用されるヒト癌細胞株の種類は以下の通りである：ACHN、ヒト腎臓腺癌；HL-60(TB)、ヒト急性骨髄性白血病；HCT-116、ヒト結腸癌；HOP-62、ヒト腺癌(非小細胞肺癌)；M14、ヒト転移性悪性黒色腫；MCF7、ヒト乳腺癌；OVCAR-8、ヒト卵巣癌。

【0072】

これらの結果は、本開示が異なる組織(白血病および固形腫瘍)に由来する癌に対する阻害活性を示すことを実証している。

【0073】

Promegaの細胞生存率アッセイを使用して、KG-1ヒト急性骨髄性白血病細胞に対して以下のIC₅₀値が得られた(表３)。ヌクレオシドカルバミン酸カペシタビン(Xeloda(登録商標))は比較のために含まれる。

【0074】

【表3】

【0075】

ペンチルオキシカルボニル側鎖を有するプロトタイプ式Iの化合物6aは、同じ側鎖を有するカペシタビンよりも69倍高い効力を示した。式I化合物(F₃dCyd、図２参照)の主要な細胞内ヌクレオシド代謝産物である化合物5は、カペシタビンよりも253倍高い効力を示した。

【0076】

本発明は、１つ以上の式Iの化合物を含む組成物を提供する。この組成物は、１つ以上の薬学的に許容されるキャリアを含んでも良い。

【0077】

本発明の１つ以上の化合物および薬学的キャリアを含む組成物は、患者のベッドサイドで、または医薬品製造業者によって調製することができる。いずれの場合においても、組成物またはそれらの成分は、密封された滅菌バイアルまたはアンプルなどの任意の適切な容器中に提供することができ、薬剤師、医師または他の医療提供者による使用のための指示書類を含むようにさらに包装されても良い。この組成物は、任意の適切な送達形態またはビヒクルと組み合わせて提供されてもよく、その具体例としては、液体、カプレット、カプセル、錠剤、吸入剤またはエアロゾルなどが挙げられる。送達デバイスは特定の期間および／または間隔にわたって医薬品の放出を促進する成分を含んでもよく、ナノ粒子、ミクロスフェアまたはリポソーム製剤などの医薬品の送達を促進する組成物を含んでもよく、それらの様々なものは当技術分野で公知であり、商業的に入手可能である。さらに、活性医薬成分の遅延放出または持続放出を可能にする手順および特別な組成物が当技術分野で知られている。さらに、本明細書に記載される各組成物は、１つ以上の医薬品を含むことができる。

【0078】

本明細書に記載される組成物は、１つ以上の標準的な薬学的に許容されるキャリアを含むことができる。薬学的に許容されるキャリアは、部分的には投与される特定の組成物によって、ならびに組成物を投与するために使用される特定の方法によって決定される。したがって、本発明の医薬組成物の多種多様な適切な製剤が存在する。薬学的に許容されるキャリアのいくつかの例は、Remington: The Science and Practice of Pharmacy(2005)21st Edition、Philadelphia、PAリッピンコット・ウィリアムズ＆ウィルキンズに見出すことができる。有効な製剤としては、経口および経鼻製剤、非経口投与のための製剤、および持続放出のために製剤化された組成物が挙げられる。

【0079】

経口投与に適切である組成物の具体例としては、(a)水、生理食塩水またはPEG 400のような希釈剤中に懸濁された有効量の本発明の化合物のような液体溶液；(b) カプセル、サッシェ、デポ剤または錠剤で、各々が液体、固体、顆粒またはゼラチンとして所定量の活性成分を含有するもの；(c)適切な液体中の懸濁液；(d)適切なエマルジョン；および(e)パッチが挙げられるが、これに限定されない。上記の液体溶液は、無菌溶液であっても良い。前記組成物は、例えば、ラクトース、スクロース、マンニトール、ソルビトール、リン酸カルシウム、トウモロコシデンプン、ジャガイモデンプン、微結晶セルロース、ゼラチン、コロイド状二酸化ケイ素、タルク、ステアリン酸マグネシウム、ステアリン酸、および他の賦形剤、着色剤、充填剤、バインダー、希釈剤、緩衝剤、湿潤剤、防腐剤、香料、染料、崩壊剤、および薬学的に適合性のキャリアのうちの１つ以上を含むことができる。

【0080】

組成物は、単位投薬形態であっても良い。このような形態では、前記組成物は適切な量の活性成分を含む単位用量に細分される。この単位投与形態は、包装された錠剤、カプセルおよびバイアルまたはアンプル中の粉末のような別々の量の製剤を含有する包装された製剤であってもよい。また、この単位投与形態は、カプセル、錠剤、サッシェ、またはそれ自身トローチ剤であってよく、あるいは、包装された形態に入った適切な数のこれらのいずれかであってもよい。この組成物は必要に応じて、他の適合性治療剤を含有することもできる。この組成物は、持続放出製剤にて本発明の化合物を送達することができる。

【0081】

本発明は、本発明の１つ以上の化合物を使用する方法を提供する。例えば、前記の化合物は、癌および／またはウイルス感染を処置するために使用することができる。

【0082】

本明細書に開示される様々な実施形態および実施例に記載される方法のステップは、本発明の方法を実施するのに十分である。したがって、一実施形態では、本方法は、本明細書で開示される方法のステップの組合せから本質的に成る。別の実施形態では、この方法はこのようなステップから成る。

【0083】

例えば、治療の方法は、本発明の１つ以上の化合物または本発明の１つ以上の化合物を含む組成物を個体に投与することを含む。

【0084】

この方法は癌またはウイルス感染を有すると診断されたか、または有することが疑われる個体において実施できる(すなわち、治療的使用)。この方法はまた、癌またはウイルス感染の治療後に再発または再発の高いリスクを有する個体において実施できる。

【0085】

例えば、本発明の方法は、本発明の化合物または組成物を癌細胞に暴露すると、DNAへの類似体誤取り込みを引き起こし、癌細胞の死をもたらし得るDNAの構造および機能の変化を生じるように実施することができる。

【0086】

例えば、本発明の方法は、本発明の化合物を使用して、リボヌクレオチドレダクターゼ、DNAポリメラーゼα、チミジル酸シンターゼ、DNA(シトシン-5)-メチルトランスフェラーゼ、またはそれらの組み合わせが阻害されるように実施することができる。

【0087】

本発明の方法は、ウイルス感染／疾患の予防または治療を必要とする個体において実施することができる。ウイルス標的としては、HIV、HBV、HCV、HSV1およびHSV2が挙げられるが、これらに限定されない。例えば、ウイルス感染を処置する方法は、処置を必要とする個体に、ウイルスが排除されるか、または当該個体がウイルスから治癒されるように、本発明の化合物または組成物を投与することを含む。

【0088】

本明細書に記載される化合物を含む組成物は、経口、非経口、皮下、腹腔内、肺内、鼻腔内、および頭蓋内注射を含む任意の公知の方法および経路を使用して個体に投与することができる。非経口注入は、筋肉内、静脈内、動脈内、腹腔内、および皮下投与を含む。投与は、局所および／または経皮投与も含む。

【0089】

本発明の化合物および医薬品を含む組成物の用量は、本発明の組成物が投与されるべき個体の必要性に必然的に依存する。これらの因子としては、例えば、体重、年齢、性別、病歴、ならびに治療または予防効果が所望される疾患の性質および段階が挙げられる。この組成物は、所望の治療効果または予防効果が意図される障害を改善するように設計された任意の他の従来の処置様式と組み合わせて使用することができ、その非限定的な例としては外科的介入および放射線療法が挙げられる。例えば、この組成物は１つ以上の公知の抗癌剤(例えば、DNA損傷抗癌剤)または公知の抗ウイルス剤と組み合わせて使用される(例えば、同時投与される)。

【0090】

本発明の方法は、様々な個体に使用することができる。種々の例において、個体は、ヒトまたは非ヒト哺乳動物である。非ヒト哺乳動物の例としては例えば、ウシ、ブタ、ヒツジなどのような家畜、ならびにウマ、イヌ、ネコなどのようなペットまたはスポーツ動物が挙げられるが、これらに限定されない。個体のさらなる非限定的な例には、ウサギ、ラット、マウス等が含まれる。本発明の化合物または組成物は例えば、体の１つの器官または部分から体の別の器官または部分への化合物の輸送を容易にする薬学的に受容可能なキャリア中で個体に投与されても良い。

【0091】

以下の実施例は、本発明を説明するために提示される。それらは、いかなる事項においても限定することを意図していない。

【実施例】

【0092】

実施例１
この実施例は、3',5'-Di-O-ベンゾイル-2'-デオキシ-2',2',5-トリフルオロシチジン(4)の合成の説明を提供する。

【0093】

5-フルオロシトシン(1、23.1g、178.9mmol)を、硫酸アンモニウム(NH₄SO₄、679mg)の存在下、アルゴン下でヘキサメチルジシラザン(HMDS、1,000mL)で処理し、125℃で5時間還流した。揮発性物質をアルゴン雰囲気下で真空中で除去し、2を白色固体として得た。これを乾燥ジクロロエタン(400mL)に溶解し、乾燥ジクロロエタン(300mL)中の3,5-ジ-O-ベンゾイル-2-デオキシ-2,2-ジフルオロ-1-O-マタンスルホニル-α-D-リボフラノシド(3、32g、70.16mmol)の溶液をそれに加えた。この反応混合物を室温で10分間(min)撹拌した。次に、TMSOTf(38mL、210.5mmol)を添加し、混合物をアルゴン下、95℃で16時間(hrs)撹拌した。この反応混合物を室温に冷却し、次いでNaHCO₃の飽和溶液を添加し、続いて10分間撹拌した。得られた相を分離し、水位相をジクロロメタンで抽出した。有機相をNaHCO₃および塩水で処理し、MgSO₄で乾燥させ、真空中で濃縮して、4を淡黄色固体(37g)として得た。化合物4が、αおよびβアノマーの1.2：1.0混合物として得られたことをNMRおよびLCMS分析で確認した。化合物4を、さらに精製することなく次の工程に使用した。

【0094】

実施例２
この実施例は、2'-デオキシ-2',2',5-トリフルオロシチジン(5)の合成の説明を提供する。

【0095】

化合物4(実施例1を参照、33.9g、69.3mmol)を、MeOH(190mL)中の7N NH₄OHと共に室温で一晩撹拌した。揮発性物質を蒸発させ、残渣をCH₂Cl₂とH₂Oとの間で分配した。水相をCH₂Cl₂(3×)で抽出し、次いで蒸発乾固した。残渣をi-PrOH(75mL)中でスラリー化し、60℃に加温し、次いで濃縮した。HClを一度に加え(15mL)、濃厚な懸濁液を室温に冷却すると、白色結晶が直ちに生成し、これを濾過し、冷i-PrOH、石油エーテルおよびEt₂Oで洗浄して、α／βアノマーの1.5：1.0混合物として化合物5を得た。後者を60℃でH₂Oに懸濁し、次いで4N NaOHをゆっくり加えて混合物を溶液にし、次いで1N NaOHでpHを8.3に調整した。固体が沈殿し、これを回収し、氷冷水で洗浄し、真空中で乾燥させて、遊離アミン5を白色固体(5.85g)として3工程にわたって30%の収率で得た(HPLCにより100%のβ-アノマー)：mp 118-121℃；[a]D =+79.64°(c 0.28, MeOH)。LCMS(C-18, 5%アイソクラティックH₂O/MeCN): ELSD (ピーク1.065分)、UV (ピーク0.96分)、ポジティブモード： m/z = 282 [M+H]⁺；ネガティブモード：m/z = 280 [M-H]^-, 316 [M+Cl]^-。C₉H₁₀F₃N₃O₄ (281.19)。

【0096】

¹H NMR (DMSO-d₆)δ= 3.79 (dd, 1H, H-5'), 3.80 (m, 2H, H-4', H-5"), 4.18 (m, 1H, H-3'), 5.34 (br t, 1H, 5'-OH), 6.05 (t, J_1',F = 7.35 Hz, 1H, H-1'), 6.25 (br d, 1H, 3'-OH), 7.75, 8.00 (2s, 2H, NH₂), 8.04 (d, J_6,F = 7.23 Hz, 1H, H-6)。

【0097】

H, H‐NOESY: 4.18(H‐3')は8.04(H‐6)と相関し、6.05(H‐1')は3.8(H‐4')と相関する。

【0098】

¹H HNR (D₂O):δ= 3.88 (dd, 1H, J_gem = 13.23 Hz, J_5',4' = 3.66 Hz, H-5'), 4.03 (dd, J_gem = 12.99 Hz, H-5"), 4.08 (m, 1H, H-4'), 4.35 (m, 1H, H-3'), 6.19 (t, J_1',F = 7.29 Hz, 1H, H-1'), 7.93 (d, J_6,F = 6.36 Hz, 1H, H-6)。

【0099】

¹³C NMR (DMSO-d₆)δ= 58.67 (s, 1C, C-5'), 68.11 (t, J_3',F = 22.23 Hz, 1C, C-3'), 80.44 (s, 1C, C-4'), 83.60 (t, J_1',F = 31.51 Hz, 1C, C-1'), 122.98 (t, J_2',F = 258.06 Hz, 1C, C-2'), 124.82 (d, J_6,F = 32.18 Hz, 1C, C-6), 136.20 (d, J_5,F = 242.39 Hz, 1C, C-5), 152.88 (s, 1C, C-2), 157.62 (d, J_4,F = 13.77 Hz, 1C, C-4)。

【0100】

実施例３
この実施例は、2'-デオキシ-2',2',5-トリフルオロシチジン塩酸塩(5.HCl)の合成の説明を提供する。

【0101】

化合物5の懸濁液(実施例２参照、5,85g、20.8mmol)に、濃HCl(5mL)を60℃にて加えた。室温にまで冷却した時点で、結晶化が起こった。この結晶を濾過し、i-PrOH、石油エーテルおよびEt₂Oで洗浄し、次いで真空中で乾燥させて、5.HClを白色固体として得た(5.85g、5から89%)：mp 128-135℃；[a]D = +52.23°(c 0.28, MeOH)。LCMS (C-18; 5%アイソクラティックH₂O/MeCN)：ELSD (1.08分でピーク), UV (0.975分でピーク)、ポジティブモード：m/z = 282 [M+H]+；ネガティブモード：m/z = 280 [M-H]-, 316 [M+Cl]-。C₉H₁₁F₃N₃O₄Cl (317.20)。

【0102】

¹H NMR (DMSO-d₆)δ= 3.63 (dd, 1H, H-5'), 3.79 (m, 2H, H-4', H-5"), 4.18 (m, 1H, H-3'), 5.34 (t, J_OH,5' = 5.16 Hz, 1H, 5'-OH), 6.06 (t, J_1',F = 7.05 Hz, 1H, H-1'), 6.25 (br, 1H, 3'-OH), 7.75, 8.01 (2s, 2H, NH₂), 8.04 (d, J_6,F = 7.17 Hz, 1H, H-6)。

【0103】

¹H HNR (D₂O):δ= 3.88 (dd, 1H, J_gem = 13.17 Hz, J_5',4' = 3.6 Hz, H-5'), 4.04 (dd, J_gem = 13.59 Hz, H-5"), 4.09 (m, 1H, H-4'), 4.35 (m, 1H, H-3'), 6.20 (t, J_1',F = 6.78 Hz, 1H, H-1'), 7.94 (d, J_6,F = 6.24 Hz, 1H, H-6)。

【0104】

¹³C NMR (DMSO-d₆)δ= 58.68 (s, 1C, C-5'), 68.13 (t, J_3',F = 22.57 Hz, 1C, C-3'), 80.51 (s, 1C, C-4'), 83.61 (t, J_1',F = 32.84 Hz, 1C, C-1'), 122.99 (t, J_2',F = 258.1 Hz, 1C, C-2'), 124.80 (d, J_6,F = 32.63 Hz, 1C, C-6), 136.22 (d, J_5,F = 242.42 Hz, 1C, C-5), 152.94 (s, 1C, C-2), 157.67 (d, J_4,F = 13.75 Hz, 1C, C-4)。

【0105】

実施例４
この実施例は、N⁴-ペンチルオキシカルボニル-2'-デオキシ-2',2',5-トリフルオロシチジン(6a)((ペンチル(1-((2R,4R,5R)-3,3-ジフルオロ-4-ヒドロキシ-5-(ヒドロキシメチル)テトラヒドロフラン-2-イル)-5-フルオロ-2-オキソ-1,2-ジヒドロピリミジン-4-イル)カルバメート))の合成の説明を提供する。

【0106】

アセトニトリル(30mL)およびピリジン(2当量)中のトリフルオロヌクレオシド5(1.0g、3.5mmol)の溶液を4℃に冷却し、それにHMDS(1.1当量)を添加した。次に、ジクロロメタン中のクロロギ酸アミル(1.0当量)の溶液を滴下し、溶液を4℃に維持した。次いで、この混合物を室温に温め、さらに2時間撹拌した。水(30mL)を添加し、有機物をジクロロメタン(2×30mL)で抽出し、MgSO₄で乾燥させ、真空中で濃縮した。このようにして得られた粗生成物6a(1.4g)は、6aと5'-カーボネートとの混合物であることが示された。MeOH (30mL)中の粗生成物(1.4g)の溶液に、ナトリウムメトキシド(0.6mL、MeOH中25重量%)を添加し、反応混合物を室温で2.5時間撹拌した。次いで、この反応混合物をAmberlite H+樹脂でpH 7にした。その後、この混合物を濾過し、真空中で濃縮した。フラッシュクロマトグラフィー(EtOAc中の0-10% MeOH)による精製により、6aが白色固体(0.89g、収率66%)：融点75-86℃；m/z = 396[M+H]+; HPLC(UV、260nm)99.46%として得られた。

【0107】

¹H NMR (DMSO-d₆):δ= 0.86-0.91 (m, 3H, CH₃), 1.31-1.33 (m, 4H, CH₂), 1.59-1.63 (m, 2H, CH₂), 3.62-3.67 (m, 1H, H-5'), 3.84-3.90 (m, 2H, H-4', H-5'), 4.08-4.20 (m, 2H, CH₂), 4.24-4.67 (m, 1H, H-3'), 5.42 (m, 1H, OH), 6.06 (m, 1H, H-1'), 6.34 (d, J_6,F = 6.3 Hz, 1H, H-6), 8.40 (br s, 1H, OH), 10.66 (br s, 1H, NH)。

【0108】

¹³C NMR (DMSO-d₆)δ= 14.9 (s, 1C, CH₃), 21.2 (s, 1C, CH₂), 28.6 (d, 1C, CH₂), 58.6 (s, 1C, C-5'), 65.1 (s, 1C, CH₂), 67.4 (t, 1C, C-3'), 80.2 (s, 1C, C-4'), 84.1 (t, 1C, C-1'), 119.7 (s, 1C, C-2'), 122.3 (s, 1C, C-6), 125.5 (s, 1C, C-5)。

【0109】

HSQC (D2O): 7.85 ppm (H-6)は130 ppm (C-6) と相関する。

【0110】

¹⁹F NMR (DMSO-d₆):δ= -159 (s, 1F, F-5), -117 (s, 2F, F-2')。

【0111】

実施例５
この実施例は、構造‐活性関係の説明を提供する。

【0112】

式Iの化合物の薬理活性に必要な構造決定基が確立されている。式Iの特徴的な分子特徴が、丸印で囲まれている：

【0113】

【化12】

【0114】

部分１：ピリミジン環の5位にあるフッ素は、チミジル酸シンターゼ(TS)およびDNA(シトシン-5)-メチルトランスフェラーゼの両方の阻害に必須である;
部分２：5-フルオロシトシンベースのN⁴位上のプロドラッグ修飾置換基であり、これは、肝臓カルボキシルエステラーゼCES1およびCES2による代謝活性化のために式Iの化合物を主に肝臓に導き、それによって、フルオロピリミジンの特徴的な毒性副作用である胃腸毒性から保護する；
部分３：2'-デオキシリボース糖の2'-位のジェミナルジフルオロ置換基は、リボヌクレオチドレダクターゼおよびDNAポリメラーゼαの阻害に必須である；
部分４：2',2'-ジフルオロ-2'-デオキシリボース糖の5'-OH基上のプロドラッグ修飾置換基であり、式Iの化合物の完全な5'-一リン酸生成を細胞内に送達することを可能にすることができる；Pが三リン酸である場合、対応する代謝産物はDNAポリメラーゼの基質として働くことができ、DNA中への誤取り込みを引き起こすことができる；
部分５：溶解性および透過性を調節する加水分解性3'-OH保護基であり、酵素触媒加水分解によって除去される。

【0115】

実施例６
この実施例は、F3dUMP代謝産物によるチミジル酸シンターゼ(TS)の不活性化の分子メカニズムの説明を提供する。

【0116】

F₃dUMPは、酵素および補因子5,10-メチレンテトラヒドロ葉酸と共有三元複合体を生成することによって、酵素チミジル酸シンターゼの自殺基質として作用する。酵素への阻害剤の結合は、触媒作用に関与する活性部位システイン残基のSH基への共有結合による：

【0117】

【化13】

【0118】

実施例７
この実施例は、F₃dCDP代謝産物によるリボヌクレオチドレダクターゼ(RR)の不活性化の分子メカニズムについての説明を提供する。

【0119】

F₃dCDPは、活性部位システイン残基のSH基への共有結合を介して阻害剤と酵素との間に二元複合体を生成する酵素の自殺基質として作用する：

【0120】

【化14】

【0121】

実施例８
この実施例は、DNAに組み込まれたF₃dCMP代謝産物によるDNA(シトシン-5)-メチルトランスフェラーゼ(MTase)の不活性化の分子メカニズムの説明を提供する。

【0122】

DNAに誤って取り込まれたF₃dCMPの5-フルオロシトシン部分は、酵素と共有結合した二成分複合体を生成し、その過程でメチル化されることによって、酵素DNA(シトシン-5)-メチルトランスフェラーゼ(MTase)の自殺基質として作用する。酵素への結合は、触媒作用に関与する活性部位システイン残基のSH基への共有結合によるものである。酵素不活性化のメカニズムは、実施例６にてTSについて記載したものと類似している。

【0123】

【化15】

【0124】

実施例９
この実施例は、N⁴-アルキルカルバメートプロドラッグ部分の代謝活性化のメカニズムの説明を提供する。

【0125】

肝カルボキシルエステラーゼCES1およびCES2によって触媒される酵素加水分解は、ピリミジン環の4位にて遊離アミノ基を遊離させる：

【0126】

【化16】

【0127】

実施例１０
本実施例は、2',2'-ジフルオロ-2'-デオキシリボース部分の5'-位置におけるアミノ酸エステルホスホロジアミデートプロドラッグ(プロドラッグヌクレオチド)部分の代謝活性化のメカニズムの説明を提供する。

【0128】

式Iの5'-置換基(R" =ホスホロジアミデート)の細胞内エステラーゼ加水分解、それに続く環化は、モノホスホラミデートに崩壊する環状ホスホエステル中間体をもたらす。HINT1のホスホラミダーゼ活性によるさらなる加水分解はF₃dCMPの生成をもたらし、これは、酵素dCMPデアミナーゼの基質および競合的阻害剤として働き、上記の他のすべての阻害ヌクレオチドの前駆体である式Iの化合物の最初の細胞内リン酸化代謝産物である。

【0129】

【化17】

【0130】

本発明は、１つまたは複数の特定の実施形態および／または具体例に関して説明されてきたが、本発明の他の実施形態および／または具体例は、本開示の範囲から逸脱することなく行うことができることが理解されるであろう。

【図1】

【図2】