(57)【要約】      （修正有）【課題】ドラッグデリバリーの輸送担体と有用なペプチドや蛍光分子等の機能性分子を逐次放出可能な新規な徐放担体材料の提供。【解決手段】セリン−プロリルエステル結合及びその類似構造を有する化合物を用いることで、中性水溶液中において、アミド結合切断を伴うＮ−ｔｏ−Ｏアシル基転移反応が進行し（ジケトピペラジンが形成され）、続いて生成したエステル部分にて加水分解を受けることで機能性分子が放出されること、及び、かかる反応を連続的（カスケード）に起こるように分子設計することで異なる種類の機能性分子を逐次放出できる徐放担体材料。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の式（Ｉ）で表される繰り返し単位を有する化合物：
【化１】
2015168669.tif 000010
〔式中、Ａは、機能性分子を有する基であり；Ｂは、スペーサー基であり；Ｒ１は、水素原子、カルボニル、置換基を有していてもよいＣ１〜Ｃ５アルキル、置換基を有していてもよいアルコキシ、又は置換基を有していてもよいアリールであり；Ｒ２は、水素原子又は置換基を有していてもよいＣ１〜Ｃ１０アルキルであり；及び、ｎは、１又は２の整数である。〕
【請求項２】
前記機能性分子が蛍光団、ペプチド、核酸、香料、味覚を呈する化合物、及び低分子医薬化合物よりなる群から選択される、請求項１に記載の化合物。
【請求項３】
前記機能性分子が、蛍光共鳴エネルギー移動（ＦＲＥＴ）のドナーとなる蛍光団である、請求項１に記載の化合物。
【請求項４】
末端となる繰り返し単位に蛍光共鳴エネルギー移動（ＦＲＥＴ）のアクセプターとなる消光団を更に有する、請求項３に記載の化合物。
【請求項５】
各繰り返し単位において、機能性分子が異なる種類の分子である、請求項１に記載の化合物。
【請求項６】
Ｂが、アミド基を有する構造である、請求項１に記載の化合物。
【請求項７】
Ｒ１がカルボニルである、請求項１に記載の化合物。
【請求項８】
Ｒ２が水素原子又はメチルである、請求項１に記載の化合物。
【請求項９】
ｎが１である、請求項１に記載の化合物。
【請求項１０】
Ｒ２が水素原子であり、ｎが１である、請求項１に記載の化合物。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１に記載の化合物を含む、機能性分子の逐次徐放用担体。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれか１に記載の化合物を含む、ドラッグデリバリーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定の機能性分子を逐次徐放可能であることを特徴とする担体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、生体組織又は細胞内の必要な部位に必要な量の低分子化合物、ペプチド、核酸、タンパク質等の薬物を輸送する、いわゆる薬物輸送システム（ドラッグデリバリーシステム；ＤＤＳ）が盛んに研究されている。特に、生体内での薬物放出の制御（コントロールドリリース）は、副作用の低減や、大きな治療効果が得られる技術として重要である。薬剤を徐々に放出したり、制御して放出することのできるドラッグデリバリー材料は、薬効効果を長時間維持することを可能とし、少ない薬の投与でも効果的な治療が可能となる。また、体内や血中で過度に薬効成分の濃度が上昇しないため、副作用を抑えることも可能となる。
【０００３】
これまで、かかるドラッグデリバリーの輸送担体としては、リポソーム（例えば、特許文献１）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、高分子ミセル、エマルジョン、ナノ粒子、水溶性高分子、ヒアルロン酸やセルロース誘導体のゲルなどの種々の材料が用いられてきた。しかしながら、種類の異なる機能性分子（薬剤等）を、放出順序等をプログラムした態様で逐次徐放可能な技術はこれまでの報告されていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２２６６３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、ペプチドや蛍光分子等の機能性分子を逐次放出可能な新規な徐放担体材料を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討を行った結果、セリン−プロリルエステル結合及びその類似構造（以下、まとめて「セリン−プロリルエステルユニット」という。）を有する化合物を用いることで、中性水溶液中において、アミド結合切断を伴うＮ−ｔｏ−Ｏアシル基転移反応が進行し（ジケトピペラジンが形成され）、続いて生成したエステル部分にて加水分解を受けることで機能性分子が放出されること、及び、かかる反応を連続的（カスケード）に起こるように分子設計することで異なる種類の機能性分子を逐次放出できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、一態様において、
（１）以下の式（Ｉ）で表される繰り返し単位を有する化合物：
【化１】
2015168669.tif 000002
〔式中、Ａは、機能性分子を有する基であり；Ｂは、スペーサー基であり；Ｒ１は、水素原子、カルボニル、置換基を有していてもよいＣ１〜Ｃ５アルキル、置換基を有していてもよいアルコキシ、又は置換基を有していてもよいアリールであり；Ｒ２は、水素原子又は置換基を有していてもよいＣ１〜Ｃ１０アルキルであり；及び、ｎは、１又は２の整数である。〕；
（２）前記機能性分子が蛍光団、ペプチド、核酸、香料化合物、味覚を呈する化合物、及び低分子医薬化合物よりなる群から選択される、上記（１）に記載の化合物；
（３）前記機能性分子が、蛍光共鳴エネルギー移動（ＦＲＥＴ）のドナーとなる蛍光団である、上記（１）に記載の化合物；
（４）末端となる繰り返し単位に蛍光共鳴エネルギー移動（ＦＲＥＴ）のアクセプターとなる消光団を更に有する、上記（３）に記載の化合物；
（５）各繰り返し単位において、機能性分子が異なる種類の分子である、上記（１）に記載の化合物；
（６）Ｂが、アミド基を有する構造である、上記（１）に記載の化合物；
（７）Ｒ１がカルボニルである、上記（１）に記載の化合物。
（８）Ｒ２が水素原子又はメチルである、上記（１）に記載の化合物；
（９）ｎが１である、上記（１）に記載の化合物；及び
（１０）Ｒ２が水素原子であり、ｎが１である、上記（１）に記載の化合物
を提供するものである。
【０００８】
本発明は、別の好ましい態様において、
（１１）上記（１）〜（１０）のいずれか１に記載の化合物を含む、機能性分子の逐次徐放用担体；及び
（１２）上記（１）〜（１０）のいずれか１に記載の化合物を含む、ドラッグデリバリーシステム
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、セリン−プロリルエステルユニットを有する繰り返し単位を複数連結させることで、連続的にアミド切断反応が生じ、低分子薬剤化合物、ペプチド、香料化合物、蛍光団等の異なる種類の機能性分子を所望の順番で逐次放出することが可能となる。それゆえ、新規な逐次放出型ドラッグデリバリーシステムやフィルム製剤等の創出への適用が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の化合物における繰り返し単位の分離及び機能性分子部位の放出の反応機構を示したものである。
【図２】図２は、機能性分子がペプチドである場合の本発明の態様を示した模式図である。
【図３】図３は、機能性分子が蛍光共鳴エネルギー移動（ＦＲＥＴ）のドナー蛍光団である場合の本発明の態様を示した模式図である。
【図４】図４は、本発明の化合物（化合物５）の反応を経時的モニターした結果を示すＨＰＬＣチャートとＭａｓｓスペクトルである。
【図５】図５は、複数の繰り返し単位を有する本発明の化合物（化合物４）の逐次放出反応の結果を示す図である。
【図６】図６は、本発明の化合物（化合物５）の蛍光スペクトルの経時変化を示す図である。
【図７】図７は、本発明の化合物（化合物５）における機能性分子の放出によるＦＲＥＴ機構を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることはなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更し実施することができる。
【００１２】
１．定義
【００１３】
本明細書において、「アミノ酸」は、アミノ基とカルボキシ基の両方を有する化合物であれば任意の化合物を用いることができ、天然及非天然のものを含む。中性アミノ酸、塩基性アミノ酸、又は酸性アミノ酸のいずれであってもよく、それ自体が神経伝達物質などの伝達物質として機能するアミノ酸のほか、生理活性ペプチド（ジペプチド、トリペプチド、テトラペプチドのほか、オリゴペプチドを含む）やタンパク質などのポリペプチド化合物の構成成分であるアミノ酸を用いることができ、例えばαアミノ酸、βアミノ酸、γアミノ酸などであってもよい。アミノ酸としては、光学活性アミノ酸を用いることが好ましい。例えば、αアミノ酸についてはD-又はL-アミノ酸のいずれを用いてもよいが、生体において機能する光学活性アミノ酸を選択することが好ましい場合がある。
【００１４】
本明細書において、「アミノ酸残基」とは、アミノ酸のカルボキシ基から水酸基を除去した残りの部分構造と等しく、いわゆるＮ−末端残基と同様の構造を有するものを意味する。ただし、これは、Ａが複数のアミノ酸残基が連結して構成される場合を除外するものではなく、かかる場合はＣ−末端のアミノ酸残基が、上記のようにアミノ酸のカルボキシ基から水酸基を除去し、且つアミノ基から水素原子を除去した部分構造となれば良く、中間及びＮ−末端のアミノ酸残基は通常のペプチド鎖と同様に連結することができる。
【００１５】
本明細書中において、「アルキル」は直鎖状、分枝鎖状、環状、又はそれらの組み合わせからなる脂肪族炭化水素基のいずれであってもよい。アルキル基の炭素数は特に限定されないが、例えば、炭素数１〜２０個（Ｃ１〜２０）、炭素数３〜１５個（Ｃ３〜１５）、炭素数５〜１０個（Ｃ５〜１０）である。炭素数を指定した場合は、その数の範囲の炭素数を有する「アルキル」を意味する。例えば、Ｃ１〜８アルキルには、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔｅｒｔ−ブチル、ｎ−ペンチル、イソペンチル、ｎｅｏ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、イソヘキシル、ｎ−ヘプチル、ｎ−オクチル等が含まれる。本明細書において、アルキル基は任意の置換基を1個以上有していてもよい。該置換基としては、例えば、アルコキシ基、ハロゲン原子、アミノ基、モノ若しくはジ置換アミノ基、置換シリル基、又はアシルなどを挙げることができるが、これらに限定されることはない。アルキル基が２個以上の置換基を有する場合には、それらは同一でも異なっていてもよい。アルキル部分を含む他の置換基（例えばアルコシ基、アリールアルキル基など）のアルキル部分についても同様である。
【００１６】
本明細書において、ある官能基について「置換基を有していてもよい」と定義されている場合には、置換基の種類、置換位置、及び置換基の個数は特に限定されず、２個以上の置換基を有する場合には、それらは同一でも異なっていてもよい。置換基としては、例えば、アルキル基、アルコキシ基、水酸基、カルボキシル基、ハロゲン原子、スルホ基、アミノ基、アルコキシカルボニル基、オキソ基などを挙げることができるが、これらに限定されることはない。これらの置換基にはさらに置換基が存在していてもよい。このような例として、例えば、ハロゲン化アルキル基、ジアルキルアミノ基などを挙げることができるが、これらに限定されることはない。
【００１７】
本明細書中において、「アルケニル」は、少なくとも１つの炭素−炭素二重結合を有している直鎖又は分枝鎖の炭化水素基をいう。例えば、その非限定的な例として、ビニル、アリル、１−プロペニル、イソプロペニル、１−ブテニル、２−ブテニル、３−ブテニル、１，３−ブタンジエニル、１−ペンテニル、２−ペンテニル、３−ペンテニル、４−ペンテニル、１，３−ペンタンジエニル、１−ヘキセニル、２−ヘキセニル、３−ヘキセニル、４−ヘキセニル、５−ヘキセニル及び１，４−ヘキサンジエニル）を含む。二重結合についてシス配座またはトランス配座のいずれであってもよい。
【００１８】
本明細書中において、「アルキニル」は、少なくとも１つの炭素−炭素三重結合を有している直鎖又は分枝鎖の炭化水素基をいう。例えば、その非限定的な例として、エチニル、プロピニル、２−ブチニルおよび３−メチルブチニルなどがあるを含む。
【００１９】
本明細書中において、「シクロアルキル」は、上記のアルキルよりなる単環または多環式の非芳香環系をいう。当該シクロアルキルは、置換されていないか同一もしくは異なっても良い１以上の置換基によって置換されていることができ、単環式シクロアルキルの非限定的な例には、シクロプロピル、シクロペンチル、シクロヘキシルおよびシクロヘプチルなどがあり、多環式のシクロアルキルの非限定的な例には、１−デカリニル、２−デカリニル、ノルボルニル、アダマンチルなどが挙げられる。また、当該シクロアルキルは、環構成原子としてヘテロ原子（例えば、酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子など）を１個以上含むヘテロシクロアルキルであってもよい。ヘテロシクロアルキル環中の任意の−ＮＨは、例えば−Ｎ（Ｂｏｃ）基、−Ｎ（ＣＢｚ）基および−Ｎ（Ｔｏｓ）基としてのように保護されていてもよく、環中の窒素原子または硫黄原子が対応するＮ−オキシド、Ｓ−オキシドまたはＳ，Ｓ−ジオキシドへ酸化されたものであってもよい。例えば、単環式ヘテロシクロアルキルの非限定的な例には、ジアザパニル、ピペリジニル、ピロリジニル、ピペラジニル、モルホリニル、チオモルホリニル、チアゾリジニル、１，４−ジオキサニル、テトラヒドロフラニル、テトラヒドロピラニル、テトラヒドロチオフェニル、ラクタムおよびラクトン等が挙げられる。
【００２０】
本明細書中において、「シクロアルケニル」は、少なくとも１つの炭素−炭素二重結合を含む、単環または多環式の非芳香環系をいう。当該シクロアルケニルは、置換されていないか同一もしくは異なっても良い１以上の置換基によって置換されていることができ、単環式のシクロアルケニルの非限定的な例には、シクロペンテニル、シクロヘキセニルおよびシクロヘプタ−１，３−ジエニルなどがあり、多環式のシクロアルケニルの非限定的な例には、ノルボルニレニル等が挙げられる。また、当該シクロアルキルは、環構成原子としてヘテロ原子（例えば、酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子など）を１個以上含むヘテロシクロアルケニルであってもよいヘテロシクロアルケニル環中の窒素原子または硫黄原子を、対応するＮ−オキシド、Ｓ−オキシドまたはＳ，Ｓ−ジオキシドへ酸化してもよい。
【００２１】
本明細書中において、「アリール」は単環式又は縮合多環式の芳香族炭化水素基のいずれであってもよく、環構成原子としてヘテロ原子（例えば、酸素原子、窒素原子、又は硫黄原子など）を１個以上含む芳香族複素環であってもよい。この場合、これを「ヘテロアリール」または「ヘテロ芳香族」と呼ぶ場合もある。アリールが単環および縮合環のいずれである場合も、すべての可能な位置で結合しうる。単環式のアリールの非限定的な例としては、フェニル基（Ｐｈ）、チエニル基（２−又は３−チエニル基）、ピリジル基、フリル基、チアゾリル基、オキサゾリル基、ピラゾリル基、２−ピラジニル基、ピリミジニル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ピリダジニル基、３−イソチアゾリル基、３−イソオキサゾリル基、１，２，４−オキサジアゾール−５−イル基又は１，２，４−オキサジアゾール−３−イル基等が挙げられる。縮合多環式のアリールの非限定的な例としては、１−ナフチル基、２−ナフチル基、１−インデニル基、２−インデニル基、２，３−ジヒドロインデン−１−イル基、２，３−ジヒドロインデン−２−イル基、２−アンスリル基、インダゾリル基、キノリル基、イソキノリル基、１，２−ジヒドロイソキノリル基、１，２，３，４−テトラヒドロイソキノリル基、インドリル基、イソインドリル基、フタラジニル基、キノキサリニル基、ベンゾフラニル基、２，３−ジヒドロベンゾフラン−１−イル基、２，３−ジヒドロベンゾフラン−２−イル基、２，３−ジヒドロベンゾチオフェン−１−イル基、２，３−ジヒドロベンゾチオフェン−２−イル基、ベンゾチアゾリル基、ベンズイミダゾリル基、フルオレニル基又はチオキサンテニル基等が挙げられる。本明細書において、アリール基はその環上に任意の置換基を１個以上有していてもよい。該置換基としては、例えば、アルコキシ基、ハロゲン原子、アミノ基、モノ若しくはジ置換アミノ基、置換シリル基、又はアシルなどを挙げることができるが、これらに限定されることはない。アリール基が２個以上の置換基を有する場合には、それらは同一でも異なっていてもよい。アリール部分を含む他の置換基（例えばアリールオキシ基やアリールアルキル基など）のアリール部分についても同様である。
【００２２】
本明細書中において、「アリールアルキル」は、上記アリールで置換されたアルキルを表す。アリールアルキルは、任意の置換基を１個以上有していてもよい。該置換基としては、例えば、アルコキシ基、ハロゲン原子、アミノ基、モノ若しくはジ置換アミノ基、置換シリル基、又はアシル基などを挙げることができるが、これらに限定されることはない。アシル基が２個以上の置換基を有する場合には、それらは同一でも異なっていてもよい。アリールアルキルの非限定的な例としては、ベンジル基、２−チエニルメチル基、３−チエニルメチル基、２−ピリジルメチル基、３−ピリジルメチル基、４−ピリジルメチル基、２−フリルメチル基、３−フリルメチル基、２−チアゾリルメチル基、４−チアゾリルメチル基、５−チアゾリルメチル基、２−オキサゾリルメチル基、４−オキサゾリルメチル基、５−オキサゾリルメチル基、１−ピラゾリルメチル基、３−ピラゾリルメチル基、４−ピラゾリルメチル基、２−ピラジニルメチル基、２−ピリミジニルメチル基、４−ピリミジニルメチル基、５−ピリミジニルメチル基、１−ピロリルメチル基、２−ピロリルメチル基、３−ピロリルメチル基、１−イミダゾリルメチル基、２−イミダゾリルメチル基、４−イミダゾリルメチル基、３−ピリダジニルメチル基、４−ピリダジニルメチル基、３−イソチアゾリルメチル基、３−イソオキサゾリルメチル基、１，２，４−オキサジアゾール−５−イルメチル基又は１，２，４−オキサジアゾール−３−イルメチル基等が挙げられる。
【００２３】
同様に、本明細書中において、「アリールアルケニル」は、上記アリールで置換されたアルケニルを表す。
【００２４】
本明細書中において、「アルコキシ基」とは、前記アルキル基が酸素原子に結合した構造であり、例えば直鎖状、分枝状、環状又はそれらの組み合わせである飽和アルコキシ基が挙げられる。例えば、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、イソプロポキシ基、シクロプロポキシ基、ｎ−ブトキシ基、イソブトキシ基、ｓ−ブトキシ基、ｔ−ブトキシ基、シクロブトキシ基、シクロプロピルメトキシ基、ｎ−ペンチルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロプロピルエチルオキシ基、シクロブチルメチルオキシ基、ｎ−ヘキシルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、シクロプロピルプロピルオキシ基、シクロブチルエチルオキシ基又はシクロペンチルメチルオキシ基等が好適な例として挙げられる。
【００２５】
本明細書中において、「アリールオキシ基」とは、前記アリール基が酸素原子を介して結合する基である。アリールオキシ基としては、例えば、フェノキシ基、２−チエニルオキシ基、３−チエニルオキシ基、２−ピリジルオキシ基、３−ピリジルオキシ基、４−ピリジルオキシ基、２−フリルオキシ基、３−フリルオキシ基、２−チアゾリルオキシ基、４−チアゾリルオキシ基、５−チアゾリルオキシ基、２−オキサゾリルオキシ基、４−オキサゾリルオキシ基、５−オキサゾリルオキシ基、１−ピラゾリルオキシ基、３−ピラゾリルオキシ基、４−ピラゾリルオキシ基、２−ピラジニルオキシ基、２−ピリミジニルオキシ基、４−ピリミジニルオキシ基、５−ピリミジニルオキシ基、１−ピロリルオキシ基、２−ピロリルオキシ基、３−ピロリルオキシ基、１−イミダゾリルオキシ基、２−イミダゾリルオキシ基、４−イミダゾリルオキシ基、３−ピリダジニルオキシ基、４−ピリダジニルオキシ基、３−イソチアゾリルオキシ基、３−イソオキサゾリルオキシ基、１，２，４−オキサジアゾール−５−イルオキシ基、又は１，２，４−オキサジアゾール−３−イルオキシ基等が例示される。
【００２６】
本明細書中において、「アルキルアミノ」及び「アリールアミノ」は、−ＮＨ２基の水素原子が上記アルキル又はアリールの１又は２で置換されたアミノ基を意味する。例えば、メチルアミノ、ジメチルアミノ、エチルアミノ、ジエチルアミノ、エチルメチルアミノ、ベンジルアミノ等が挙げられる。同様に、「アルキルチオ」及び「アリールチオ」は、−ＳＨ基の水素原子が上記アルキル又はアリールで置換された基を意味する。例えば、メチルチオ、エチルチオ、ベンジルチオ等が挙げられる。
【００２７】
本明細書中において用いられる「アミド」とは、ＲＮＲ’ＣＯ−（Ｒ＝アルキルの場合、アルカミノカルボニル−）およびＲＣＯＮＲ’−（Ｒ＝アルキルの場合、アルキルカルボニルアミノ−）の両方を含む。
【００２８】
本明細書中において用いられる「エステル」とは、ＲＯＣＯ−（Ｒ＝アルキルの場合、アルコキシカルボニル−）およびＲＣＯＯ−（Ｒ＝アルキルの場合、アルキルカルボニルオキシ−）の両方を含む。
【００２９】
本明細書中において用いられる「アシル」とは、カルボン酸等の有機酸からヒドロキシル基を除去した基であり、ＲＣＯ−（Ｒ＝メチルの場合、アセチル）で表される。
【００３０】
本明細書中において、「環構造」という用語は、二つの置換基の組み合わせによって形成される場合、複素環または炭素環基を意味し、そのような基は飽和、不飽和、または芳香族であることができる。従って、上記において定義した、シクロアルキル、シクロアルケニル、アリール、及びヘテロアリールを含むものである。例えば、シクロアルキル、フェニル、ナフチル、モルホリニル、ピペルジニル、イミダゾリル、ピロリジニル、およびピリジルなどが挙げられる。本明細書中において、置換基は、別の置換基と環構造を形成することができ、そのような置換基同士が結合する場合、当業者であれば、特定の置換、例えば水素への結合が形成されることを理解できる。従って、特定の置換基が共に環構造を形成すると記載されている場合、当業者であれば、当該環構造は通常の化学反応によって形成することができ、また容易に生成することを理解できる。かかる環構造およびそれらの形成過程はいずれも、当業者の認識範囲内である。
【００３１】
２．セリン−プロリルエステルユニットを有する化合物
本発明の逐次徐放性を有する化合物は、一態様において、以下の式（Ｉ）で表される繰り返し単位を有する。
【化２】
2015168669.tif 000003
【００３２】
式中、Ａは、機能性分子を有する基であり；Ｂは、スペーサー基であり；Ｒ１は、水素原子、カルボニル、置換基を有していてもよいＣ１〜Ｃ５アルキル、置換基を有していてもよいアルコキシ、又は置換基を有していてもよいアリールであり；Ｒ２は、水素原子又は置換基を有していてもよいＣ１〜Ｃ１０アルキルであり；及び、ｎは、１又は２の整数である。
【００３３】
当該繰り返し単位は、式（Ｉ）に示されるように、含窒素シクロアルキル（５員環又は６員環）上のアシル基末端部分と、Ｒ２を有するアルコキシ基末端部分において互いに連結する。本発明の化合物は、当該末端部分において連結した２以上繰り返し単位を有し、例えば、２〜５０、好ましくは３〜２０、より好ましくは３〜１０の繰り返し単位を有する。
【００３４】
かかる構造を有することにより、本発明の化合物は、中性水溶液中において、Ｎ−ｔｏ−Ｏのアシル基転移反応に伴うジケトピペラジン形成によって、末端の繰り返し単位が化合物の残部から切断され、その後の加水分解によって機能性分子を有するＡを含む部分を放出し、これを繰り返すことにより機能性分子を所望の順番で逐次放出することができる。その反応機構を図１に示す。
【００３５】
具体的には、図１に示すように、以下の反応により、繰り返し単位の分離及び機能性分子部位の放出が進行する（なお、図中に機能性分子は具体的に示されていないが、「セリン−プロリルエステルユニット」の左側末端のアミノ基に機能性分子が連結している）。
工程１）：繰り返し単位の構造中のセリンに該当する部位におけるヒドロキシル基が、近接するアミド部位のカルボニルを攻撃し、Ｎ−ｔｏ−Ｏのアシル基転移反応が生じる；
工程２）：前記転移反応により生じたアミノ基と含窒素シクロアルキル（５員環又は６員環）のエステル基が反応し、ジケトピペラジン環を形成することによって、他の繰り返し単位との連結を担っていたエステル結合が切断され、結果として、１の繰り返し単位が本発明の化合物から分離される；
工程３）：分離された繰り返し単位が加水分解され、エステル結合が切断されることによって、機能性分子を有する部位が、ジケトピペラジン環を有する部位から放出される；
工程４）：上記工程２）によって、１の繰り返し単位が切断された本発明の化合物の残部において、再び工程１）のアシル基転移反応が起こる。
【００３６】
これら反応を連続的（カスケード）に起こるように分子設計することで、同一又は異なる種類の複数の機能性分子を予め定めた順番により逐次放出することができる。本発明の化合物はｐＨが酸性領域では安定であり、中性付近の条件下で上記反応が進行して逐次放出が可能となるという特徴を有する。その意味で、ｐＨをトリガーとした逐次徐放担体ということができる。当該トリガーとなるｐＨは、例えば、５以上であり、好ましくは６．５以上であり、より好ましくは７．４以上である。従って、生体内の環境において機能することができる。
【００３７】
式（Ｉ）中のＡにおける機能性分子としては、例えば、蛍光団、ペプチド、核酸、香料化合物、甘味料等の味覚を呈する化合物、又は低分子医薬化合物が挙げられるが、これらに限らず、中性水溶液条件下で逐次放出されることが有用な分子であれば用いることができる。当該機能性分子は、各繰り返し単位において同一又は異なる種類であることができ、好ましくは、異なる種類である。
【００３８】
好ましい非限定的な例として、Ａにおける機能性分子はペプチドであり、その場合の本発明の態様を図２に示す。各繰り返し単位には、ｐｅｐｔｉｄｅ  １〜４が連結している。上記の工程１）〜４）に従い（図中では、これらの工程の１サイクルを「第１反応」〜「第４反応」として示している）、ｐｅｐｔｉｄｅ  １から順に本発明の化合物から切り離されて放出される。これらのｐｅｐｔｉｄｅ  １〜４は、同一のものであることもできるし、異なる種類であることもできる。また、ここでは、第４反応によるｐｅｐｔｉｄｅ  ４の放出までしか例示していないが、必ずしも４つに限られることはなく、更なる繰り返し単位を連結することによって、より多くのペプチドを放出させるよう設計可能であることは、当業者には理解できるであろう。
【００３９】
また、別の好ましい例としては、Ａにおける機能性分子は蛍光団であり、特に、蛍光共鳴エネルギー移動（ＦＲＥＴ）のドナーとなる蛍光団であることができる。これは、本発明の化合物によってＦＲＥＴ機構を用いた蛍光プローブ等の用途等に用いる場合に好適である。その場合の本発明の態様を図３に示す。複数の繰り返し単位を連結させることにより、図２の場合と同様に、蛍光団を逐次放出することが可能となる。この場合、複数の連結する繰り返し単位群の末端となる繰り返し単位において、例えば、含窒素シクロアルキル（５員環又は６員環）上のアシル基側の末端となる部位に、蛍光共鳴エネルギー移動（ＦＲＥＴ）のアクセプターとなる消光団を有することが好ましい。これにより、図３に示すように、ドナー蛍光団は、本発明の化合物中に連結している間は消光団により消光され蛍光を発しないが、本発明の化合物から切り離された放出された場合には蛍光を発することができる。図３中のドナー蛍光団における置換基Ｘ又はＹを調節することによって、異なる発光波長等の蛍光特性を有する蛍光団を用いることができる。
【００４０】
例えば、かかる蛍光団としては、フルオレン、クマリン、フルオレセイン、アントラセン、アミノベンジルを含む基であるものが挙げられ、消光団としては、例えば、アゾベンゼン、ジニトロフェノールを含む基を挙げることができる。
【００４１】
式（Ｉ）中、Ｂは、機能性分子を含むＡとセリン−プロリルエステルユニットとを連結するスペーサー基である。従って、Ｂは、セリン−プロリルエステルユニット側のアミド基に連結可能なものであれば特に限定されないが、例えば、アルキル基、アルコキシ基、アリール基、アシル基を含む構造等が挙げられる。好ましくは、Ｂは、アミド基を含む構造である。
【００４２】
式（Ｉ）中、Ｒ１は、水素原子、カルボニル、置換基を有していてもよいＣ１〜Ｃ５アルキル、置換基を有していてもよいアルコキシ、又は置換基を有していてもよいアリールであることができ、好ましくはカルボニルである。また、Ｒ２は、水素原子又はＣ１〜Ｃ１０アルキルであることができるが、好ましくは、水素原子又はメチルである。
【００４３】
式（Ｉ）中、１又は２の整数であることができ、すなわち、ｎが１の場合、セリン−プロリルエステルユニットにおける含窒素シクロアルキルは、ピロリジン環であり、ｎが２の場合はピペリジン環となる。好ましくは、ｎは、１である。なお、当該含窒素シクロアルキルは、任意の置換基によって置換されることもできる。
【００４４】
上記式（Ｉ）で表される化合物は、塩として存在する場合がある。そのような塩としては、塩基付加塩、酸付加塩、アミノ酸塩などを挙げることができる。塩基付加塩としては、例えば、ナトリウム塩、カリウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩などの金属塩、アンモニウム塩、又はトリエチルアミン塩、ピペリジン塩、モルホリン塩などの有機アミン塩を挙げることができ、酸付加塩としては、例えば、塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩などの鉱酸塩、メタンスルホン酸塩、パラトルエンスルホン酸塩、クエン酸塩、シュウ酸塩などの有機酸塩を挙げることができる。アミノ酸塩としてはグリシン塩などを例示することができる。もっとも、本発明の化合物の塩はこれらに限定されることはない。
【００４５】
式（Ｉ）で表される化合物は、置換基の種類に応じて１個または２個以上の不斉炭素を有する場合があり、光学異性体又はジアステレオ異性体などの立体異性体が存在する場合がある。純粋な形態の立体異性体、立体異性体の任意の混合物、ラセミ体などはいずれも本発明の範囲に包含される。
【００４６】
式（Ｉ）で表される化合物は、水和物又は溶媒和物として存在する場合もあるが、これらの物質はいずれも本発明の範囲に包含される。溶媒和物を形成する溶媒の種類は特に限定されないが、例えば、エタノール、アセトン、イソプロパノールなどの溶媒を例示することができる。
【００４７】
本発明の化合物は、必要に応じて試薬の調製に通常用いられる添加剤を配合して組成物として用いてもよい。例えば、生理的環境で用いるための添加剤として、溶解補助剤、ｐＨ調節剤、緩衝剤、等張化剤などの添加剤を用いることができ、これらの配合量は当業者に適宜選択可能である。これらの組成物は、粉末形態の混合物、凍結乾燥物、顆粒剤、錠剤、液剤など適宜の形態の組成物として提供され得る。
【００４８】
本明細書の実施例には、式（Ｉ）で表される本発明の化合物に包含される代表的化合物についての製造方法が具体的に示されているので、当業者は本明細書の開示を参照することにより、及び必要に応じて出発原料や試薬などを適宜選択することにより、式（Ｉ）に包含される任意の化合物を容易に製造することができる。その他、当該製造方法における反応温度や反応時間等の反応条件は、後述の実施例において代表的な例として詳細に記載するが、必ずしもそれらに限定されるわけではなく、当該技術分野における当業者であれば、有機合成における一般的な知識に基づいてそれぞれ適宜選択可能である。
【００４９】
式（Ｉ）で表される化合物は、ｐＨをトリガーとした機能性分子の逐次徐放用担体として用いることができ、例えば、ドラッグデリバリーシステムとして用いることができる。これにより、薬剤等の同一又は異なる種類の機能性分子を所望の順番で、ｐＨをトリガーとして逐次放出することができる。
【実施例】
【００５０】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。
【００５１】
[実施例１]
［合成］
１．Z-Ser(H-Val-Phe-Phe-Ala-Glu-Asp-Val-Gly-Ser-Pro)-NH2（化合物1）の合成
【化３】
2015168669.tif 000004
NovaPEG Rink-amide resin (0.1 mmol) に対し、Z-Ser-OH (59 mg, 0.25 mmol)、N,N’-diisopropylcarbodiimide (DIC, 38 μL, 0.25 mmol)、1-hydroxybenzotriazole (HOBt, 38 mg, 0.25 mmol)およびN,N-dimethylformamide (DMF, 2 mL) を加え、室温で 2 時間振盪した。続いて、Fmoc-Pro-OH (505 mg, 1.5 mmol) を加え、CH2Cl2 中、DIC (231 μL, 1.5 mmol) および DMAP (1.2 mg, 0.01 mmol) 存在下で 24時間振盪した。Pro残基のNa-Fmoc 基の除去は 20% piperidine/DMF (v/v) を加えて 1 分間手動で振盪した後、反応溶液を濾過し、新たに 20% piperidine/DMF を加え10 分間振盪することにより行った。次に、Fmoc-Gly-Ser(tBu)-OH (55 mg, 0.12 mmol)を、DIC (18 μL, 0.12 mmol)、1-hydroxybenzotriazole (HOBt, 18 mg, 0.12 mmol)存在下、DMF中、5時間反応させることにより縮合した。その後、Fmoc基の除去およびFmocアミノ酸の導入を順次繰り返し、保護ペプチド樹脂を構築した。AspおよびGluの側鎖保護基にはtBu基を採用した。樹脂を MeOH で洗浄、真空ポンプで乾燥した後(380 mg)、triisopropylsilane-H2O-trifluoroacetic acid (2.5:2.5:95) 中で 180分間撹拌し、樹脂の濾過、濾液の濃縮、Et2O による再沈殿を経て白色固体を得た (38 mg)。一部の粗ペプチド（8 mg）を逆相HPLC (0.1% aqueous TFA-CH3CN system) により精製し、凍結乾燥を経て白色無晶形 1 を得た (3.5 mg)。
収率: 13%; MALDI-MS (TOF): Mcalc: 1287.3; M+Nafound: 1306.2; 逆相ODSカラムおける保持時間 = 21.7 min (column：YMC-Pack ODS-AM (4.6 x 150 mm), 0-100% CH3CN in 0.1% aqueous TFA)
【００５２】
２．Z-Ser(H-Val-Phe-Phe-Ala-Glu-Asp-Val-Gly-Ser-D-Pro)-NH2（化合物2）の合成
【化４】
2015168669.tif 000005
化合物1と同様の方法により合成した。収率: 16%; ESI-MS (TOF): Mcalc: 644.30; [M+2H]2+found: 644.29; 逆相ODSカラムおける保持時間 = 20.2 min (column：YMC-Pack ODS-AM (4.6 x 150 mm), 0-100% CH3CN in 0.1% aqueous TFA)
【００５３】
３．Z-Thr(H-Val-Phe-Phe-Ala-Glu-Asp-Val-Gly-Ser-Pro)-NH2（化合物3）の合成
【化５】
2015168669.tif 000006
化合物1と同様の方法により合成した。収率: 10%; ESI-MS (TOF): Mcalc: 651.31; [M+2H]2+found: 651.29; 逆相ODSカラムおける保持時間 = 20.4 min (column：YMC-Pack ODS-AM (4.6 x 150 mm), 0-100% CH3CN in 0.1% aqueous TFA)
【００５４】
４．Z-Ser(Z-Ala-Ser(Fmoc-Gly-Ser-Pro)-Pro)-(Arg)3-NH2（化合物4）の合成
【化６】
2015168669.tif 000007
化合物1と同様の方法によりZ-Ser(H-Pro)-(Arg)3-NH-resinを構築後、Z-Ala-Serを縮合し、Z-Ser(Z-Ala-Ser-Pro)-(Arg)3-NH-resinを合成した。化合物1と同様の方法を用いて、Serの側鎖ヒドロキシ基に対してFmoc-Pro-OHを縮合（２つ目のエステル結合を構築）、Fmoc基の除去、Fmoc-Gly-Ser(tBu)-OHの縮合、脱樹脂・脱保護、HPLC精製を行うことにより化合物4を合成した。
収率: 2%; MALDI-MS (TOF): Mcalc: 1559.7; M+Hfound: 1560.9; 逆相ODSカラムおける保持時間 = 23.3 min (column：YMC-Pack ODS-AM (4.6 x 150 mm), 0-100% CH3CN in 0.1% aqueous TFA)
【００５５】
５．蛍光団を有するペプチド（化合物5）の合成
【化７】
2015168669.tif 000008
Dnp NovaTag resin (0.050 mmol) に対し、Fmoc-Arg(Pbf)-OH (82.9 mg, 0.125 mmol)、1-[bis(dimethylamino)methylene]-1H-1,2,3-triazolo[4,5-b]pyridinium 3-oxid hexafluorophosphate (HATU, 47.5 mg, 0.125 mmol)、N,N-diisopropylethylamine (DIEA, 54.4 μL, 0.125 mmol) およびN,N-dimethylformamide (DMF, 2 mL) を加え、室温で 1 時間振盪した。Arg残基のNa-Fmoc基の除去は 20% piperidine/DMF (v/v) を加えて 1 分間手動で振盪した後、反応溶液を濾過し、新たに 20% piperidine/DMF を加え10 分間振盪することにより行った。DMFによる洗浄の後、Fmoc-Arg(Pbf)-OH (82.9 mg, 0.125 mmol) を加え、DMF 中、HATU (47.5 mg, 0.125 mmol)およびDIEA (54.4 μL, 0.125 mmol) 存在下で 1時間振盪した。同様に、Fmoc基の除去およびFmoc-Arg(Pbf)-OHの導入、Fmoc基の除去およびZ-Ser-OHの導入を行った。続いて、Fmoc-Pro-OH (253 mg, 0.75 mmol) を加え、CH2Cl2 中、DIC (116 μL, 0.75 mmol) および DMAP (0.6 mg, 0.005 mmol) 存在下で 20時間振盪した。Fmoc基を除去した後、Fmoc-Gly-Ser-OH (48 mg, 0.125 mmol)を、HATU (47.5 mg, 0.125 mmol) およびDIEA (54.4 μL, 0.125 mmol) 存在下、DMF中1時間反応させることにより縮合した。同様に、Fmoc基の除去および 7-Methoxycoumarin-4-acetic acid (Mca-OH, 17.6 mg, 0.125 μmol) の導入を行った。樹脂を MeOH で洗浄、真空ポンプで乾燥した後(192 mg)、triisopropylsilane-H2O-trifluoroacetic acid (2.5:2.5:95) 中で 60分間撹拌し、樹脂の濾過、濾液の濃縮、Et2O による再沈殿を経て白色固体を得た。一部の粗ペプチドを逆相HPLC (0.1% aqueous TFA-CH3CN system) により精製し、凍結乾燥を経て白色無晶形 5 を得た (0.5 mg)。
収率: 3%; ESI-MS (TOF): Mcalc: 458.53; [M+3H]3+found: 458.53; 逆相ODSカラムにおける保持時間 = 19.9 min (column：YMC-Pack ODS-AM (4.6 x 150 mm), 0-100% CH3CN in 0.1% aqueous TFA)
【００５６】
[実施例２]
［アミド切断反応］
実施例１で得られた化合物5 (0.17 mg, 0.1 μmol) を0.1 Mリン酸バッファー(pH 7.4)/DMSO (95:5, v/v, 100 μL)に溶解し37 ℃の恒温槽にて静置し、経時的にアミド切断反応をモニターした。得られたＨＰＬＣチャートとＭａｓｓスペクトルの結果を図４に示す。この結果から、２４時間後には、ほぼ全ての化合物5において７−メトキシクマリンを有する部位の放出反応が進行していることが確認された。
【００５７】
同様の溶液条件下において、第１の繰り返し単位内にフルオレイン及び第２の繰り返し単位内にフェニルを有する化合物４についてのアミド切断を観測した。その結果、図５に示すように、２段階での逐次放出反応が進行することを確認した。
【化８】
2015168669.tif 000009
【００５８】
[実施例３]
［蛍光スペクトル測定］
上記化合物5の反応液 3 μLを水で3 mLに希釈した水溶液に対し、蛍光光度計にて325 nmで励起し蛍光スペクトルを得た。結果を図６に示す。図６より、経時的に３８０ｎｍをピークとする蛍光強度が増大した。これは、ＦＲＥＴ機構により、反応以前の７−メトキシクマリン部位が分子内に存在する状態では消光団によって蛍光が抑えられていたものが、化合物5から７−メトキシクマリン部位が放出するに伴って蛍光が回復したことを示すものである（図７）。
【図１】
2015168669.tif 000011
【図２】
2015168669.tif 000012
【図３】
2015168669.tif 000013
【図４】
2015168669.tif 000014
【図５】
2015168669.tif 000015
【図６】
2015168669.tif 000016
【図７】
2015168669.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月27日(2014.10.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】配列表
【補正方法】追加
【補正の内容】
【配列表】
2015168669000001.app