D PP-4 阻 害 作 用 に 基 づ く 経 口 ２ 型 糖 尿 病 治 療 薬 テ ネ リ グ リ プ チ ン の 創 製

D PP-4 阻 害 作 用 に 基 づ く 経 口 ２ 型 糖 尿 病 治 療 薬 テ ネ リ グ リ プ チ ン の 創 製

D i s c o v e r y o f O r a l l y A c t i v e D P P - 4 I n h i b i t o r Te n e l i g l i p t i n f o r Tr e a t m e n t o f Ty p e 2 D i a b e t e s

平 成 2 5 年 度 論 文 博 士 申 請 者

吉 田 知 弘 （ Yos hi d a To m ohi r o ）

指 導 教 員

川 﨑 知 己

本 文 中 以 下 の 用 語 及 び 試 薬 は 以 下 の よ う に 略 記 し た 。

G L P - 1 g l u c a g o n - l i k e p e p t i d e - 1 D P P - 4 d i p e p t i d y l p e p t i d a s e - 4 ( I V ) B o c

- b u t y l o x y c a r b o n y l

H O B t 3 - h y d r o x y b e n z t r i a z o l e h y d r a t e

E D C 1 - [ 3 - ( d i m e t h y l a m i n o ) p r o p y l ] - 3 - e t h y l c a r b o d i i m i d e N a B H ( O A c )

s o d i u m t r i a c e t o x y b o r o h y d r i d e

T FA t r i f l u o r o a c e t i c a c i d

M C A 4 - m e t h y l c o u m a r i n 7 - a m i d e C b z b e n z y l o x y c a r b o n y l

T B D M S

- b u t y l d i m e t h y l s i l y l

t

t i m e t o r e a c h m a x i m u m c o n c e n t r a t i o n

C

m a x i m u m p l a s m a c o n c e n t r a t i o n

t

e l i m i n a t i o n h a l f - l i f e

A U C

a r e a u n d e r p l a s m a c o n c e n t r a t i o n - t i m e c u r v e f r o m z e r o t o i n f i n i t y

B A b i o a v a i l a b i l i t y

目 次

第 一 章 序 論 と 概 要 1

第 １ 節 糖 尿 病 お よ び そ の 治 療 薬 の 現 状 1

第 ２ 節 DP P-4 と GLP- 1 の 作 用 機 序 2

第 ３ 節 他 社 D P P - 4 阻 害 薬 の 現 状 3

第 ４ 節 1 日 1 回 投 与 の D PP-4 阻 害 薬 を 目 指 し た 創 薬 研 究 と そ の 概 要 、 お よ び 研 究 背 景 4

第 二 章 ( S ) -  - ( 4 - ア リ ー ル - 1 - ピ ペ ラ ジ ニ ル ) -

- プ ロ リ ル チ ア ゾ リ ジ ン 類 の 探 索 、 及 び そ の 構 造 活 性 相 関 8

第 １ 節 ( S ) -  - ア ミ ノ 置 換 -

- プ ロ リ ル チ ア ゾ リ ジ ン 類 の 合 成 法 9

第 ２ 節 環 状 ア ミ ン 類 の 導 入 と そ の 構 造 活 性 相 関 10

第 ３ 節 ( S ) -  - ( 4 - 置 換 フ ェ ニ ル - 1 - ピ ペ ラ ジ ニ ル ) -

- プ ロ リ ル チ ア ゾ リ ジ ン 類 の 構 造 活 性 相 関 11

第 ４ 節 ( S ) -  - ( 4 - 置 換 ピ リ ジ ル - 1 - ピ ペ ラ ジ ニ ル ) -

- プ ロ リ ル チ ア ゾ リ ジ ン 類 の 構 造 活 性 相 関 13

第 ５ 節 Ex vivo DP P-4 阻 害 評 価 ( 1 5 k , 18e ) 14

第 ６ 節 小 括 15

第 三 章 ( S ) -  - ( 4 - 縮 合 ヘ テ ロ ア リ ー ル - 1 - ピ ペ ラ ジ ニ ル ) -

- プ ロ リ ル チ ア ゾ リ ジ ン 類 に お け る 構 造 活 性 相 関 17

第 １ 節 ( S ) -  - ( 4 - 縮 合 ヘ テ ロ ア リ ー ル - 1 - ピ ペ ラ ジ ニ ル ) -

- プ ロ リ ル チ ア ゾ リ ジ ン 類 の 合 成 法 17

第 ２ 節 キ ノ リ ン お よ び イ ソ キ ノ リ ン 誘 導 体 に お け る 構 造

活 性 相 関 19

第 ３ 節 ベ ン ゾ イ ミ ダ ゾ ー ル 、 ベ ン ゾ オ キ サ ゾ ー ル お よ び ベ ン ゾ チ ア ゾ ー ル 誘 導 体 に お け る 構 造 活 性 相 関 20 第 ４ 節 化 合 物 2 0 d と DPP - 4 と の 複 合 体 X 線 結 晶 構 造 解 析 21 第 ５ 節 D PP -4 と 類 似 酵 素 DPP- 8 お よ び 9 に お け る 阻 害 活 性

の 選 択 性 23 第 ６ 節 キ ノ リ ン 体 2 0 d の ex vivo D P P - 4 阻 害 評 価 24 第 ７ 節 小 括 25 第 四 章 ( S ) -  - ( 4 - ビ ア リ ー ル - 1 - ピ ペ ラ ジ ニ ル ) -

- プ ロ リ ル

チ ア ゾ リ ジ ン 類 の 構 造 活 性 相 関 と テ ネ リ グ リ プ チ ン の 創 製 27 第 １ 節 ビ ア リ ー ル 型 置 換 基 を 有 す る 化 合 物 と DPP- 4 の

ド ッ キ ン グ ス タ デ ィ ー 28 第 ２ 節 ( S ) -  - ( 4 - ビ ア リ ー ル - 1 - ピ ペ ラ ジ ニ ル ) -

- プ ロ リ ル

チ ア ゾ リ ジ ン 類 お よ び そ の 類 縁 体 の 合 成 法 29 第 ３ 節 5 員 環 - 6 員 環 連 結 型 ビ ア リ ー ル 誘 導 体 の 構 造 活 性

相 関 お よ び ex vivo 評 価 33 第 ４ 節 3 - メ チ ル - 1 - フ ェ ニ ル ピ ラ ゾ ー ル 誘 導 体 2 7 g の ベ ン

ゼ ン 環 上 置 換 基 の 検 討 35 第 ５ 節 D PP -4 と 類 似 酵 素 DPP- 8 お よ び 9 に お け る 阻 害 活 性

の 選 択 性 37 第 ６ 節 化 合 物 2 7 g と DP P- 4 と の 複 合 体 X 線 結 晶 構 造 解 析 38 第 ７ 節 3 - メ チ ル - 1 - フ ェ ニ ル ピ ラ ゾ ー ル 誘 導 体 2 7 g の ラ ッ ト

お よ び サ ル に お け る 薬 物 動 態 研 究 42 第 ８ 節 3 - メ チ ル - 1 - フ ェ ニ ル ピ ラ ゾ ー ル 誘 導 体 2 7 g の 薬 理

評 価 43

第 ９ 節 小 括 46

第 五 章 総 括 49

謝 辞 51

実 験 の 部 52

引 用 文 献 1 0 8

第 一 章 序 論 と 概 要

第 １ 節 糖 尿 病 お よ び そ の 治 療 薬 の 現 状

代 表 的 な 生 活 習 慣 病 の ひ と つ で あ る 糖 尿 病 の 患 者 数 は 、日 本 に お い て も 増 加 の 一 途 を た ど っ て い る 。 厚 生 労 働 省 の 「 2 0 0 7 年 国 民 健 康 ・ 栄 養 調 査 」 に よ れ ば 、「 糖 尿 病 が 強 く 疑 わ れ る 人 」 は 約 8 9 0 万 人 、「 糖 尿 病 の 可 能 性 を 否 定 で き な い 人 」 は 約 1 3 2 0 万 人 で あ り 、 予 備 軍 を 含 め る と 実 に 約 2 2 1 0 万 人 に の ぼ る こ と が 報 告 さ れ て お り ､

1 )

約 6 人 に 1 人 の 割 合 で 罹 患 し て い る こ と に な る 。

こ の 急 激 な 糖 尿 病 患 者 数 の 増 加 は 、食 生 活 の 欧 米 化 や 交 通 手 段 の

変 革 に よ る 運 動 量 の 低 下 等 、ラ イ フ ス タ イ ル の 変 化 に 依 存 し て お り 、

糖 尿 病 患 者 数 は 今 後 益 々 増 加 す る こ と が 予 測 さ れ て い る 。一 般 に 2

型 糖 尿 病 患 者 あ る い は 2 型 糖 尿 病 予 備 軍 に お い て は 食 事 に 応 じ た

イ ン ス リ ン 分 泌 が 遅 延 又 は 消 失 し て お り 、食 後 に 過 度 の 高 血 糖 状 態

に 陥 る 。こ の 慢 性 化 が 糖 尿 病 の 発 症 又 は 悪 化 を 招 き 、さ ら に 糖 尿 病

性 神 経 障 害 、 網 膜 症 、 腎 症 等 の 重 大 な 合 併 症 を 引 き 起 こ す ｡

特 に

空 腹 時 よ り も 食 後 高 血 糖 が 死 亡 リ ス ク を 上 昇 さ せ る こ と が 、欧 州 で

の 疫 学 調 査 [ D E C O D E ( D i a b e t e s E p i d e m i o l o g y : C o l l a b o r a t i v e

a n a l y s i s o f D i a g n o s t i c c ri t e r i a i n E u r o p e ) s t u d y ]

に て 証 明 さ れ

て お り 、食 後 高 血 糖 の 是 正 が 治 療 上 の 重 要 な 位 置 づ け と な っ て い る 。

現 在 イ ン ス リ ン 分 泌 を 促 進 す る 主 な 治 療 薬 と し て 、ス ル ホ ニ ル ウ

レ ア ( S U ) 剤 、 及 び 速 効 型 イ ン ス リ ン 分 泌 促 進 薬 が 使 用 さ れ て い る 。

し か し S U 剤 は 、① 食 後 高 血 糖 に 対 応 し た 瞬 時 の イ ン ス リ ン 分 泌 不

足 、 ② 長 期 服 用 に よ る 薬 効 の 低 下 （ 二 次 無 効 ）、 ③ 過 度 の イ ン ス リ

ン 分 泌 に よ る 低 血 糖 の 発 現 、 な ど の 問 題 点 を か か え て い る 。 一 方 、

速 効 型 イ ン ス リ ン 分 泌 促 進 薬 は 、排 泄 が 速 く 、速 効 的 に イ ン ス リ ン を 分 泌 す る た め 、低 血 糖 、二 次 無 効 な ど の 副 作 用 が 少 な い と さ れ て い る 。 し か し 本 薬 は 食 前 1 0 分 前 の 厳 格 な 服 薬 管 理 が 前 提 と な っ て お り 、 服 薬 コ ン プ ラ イ ア ン ス の 面 で 課 題 が 残 る ｡

第 ２ 節 D P P - 4 と G L P - 1 の 作 用 機 序

グ ル カ ゴ ン 様 ペ プ チ ド - 1 ( G l u c a g o n - L i k e P e p t i d e - 1 , G L P - 1 ) は 、 食 事 刺 激 に よ り 小 腸 よ り 分 泌 さ れ る イ ン ク レ チ ン ホ ル モ ン で あ り 、 そ の 最 も 重 要 な 生 理 作 用 は 膵 臓 ラ ン ゲ ル ハ ン ス 島 β 細 胞 か ら の イ ン ス リ ン 分 泌 促 進 で あ る ｡

活 性 型 G L P - 1 ( 7- 3 6 ) a m i d e お よ び G L P - 1 ( 7 - 3 7 ) は 、生 体 内 で 速 や か に ジ ペ プ チ ジ ル ペ プ チ ダ ー ゼ - I V

(DPP-4)

に よ り 不 活 性 型 GLP- 1 (9-36) amide お よ び GLP-1

( 9 - 3 7 ) に 分 解 さ れ る （ 血 中 半 減 期 ： 約 2 分 ） ｡

こ の た め GLP- 1 増 強 に よ る イ ン ス リ ン 分 泌 促 進 薬 の 開 発 に は 、① DPP- 4 に 加 水 分 解 さ れ 難 い 活 性 型 G LP-1 ア ナ ロ グ 、② 活 性 型 GLP- 1 の 分 解 を 抑 制 す

る DPP- 4 阻 害 薬 、 を 用 い る 方 法 が 想 定 さ れ る 。 方 法 ① は ペ プ チ ド

製 剤 と な る こ と か ら 、そ の 投 与 経 路 は 静 脈 内 又 は 皮 下 に 限 定 さ れ る 。

一 方 、 方 法 ② で は 、 経 口 投 与 可 能 な 低 分 子 D PP-4 阻 害 薬 の 開 発 が

可 能 で あ る と 考 え ら れ る 。ま た 既 存 の イ ン ス リ ン 分 泌 促 進 薬 と 異 な

り 、 D P P - 4 阻 害 薬 は 、そ れ 自 身 は イ ン ス リ ン 分 泌 を 促 進 せ ず 、食 事

刺 激 に よ り 分 泌 さ れ た G L P - 1 増 強 を 介 し て イ ン ス リ ン 分 泌 を 促 進

し 血 糖 低 下 作 用 を も た ら す (Fig.1) 。 こ の と き GLP- 1 単 独 で は な く

グ ル コ ー ス 刺 激 に よ る 細 胞 内 C a

流 入 が イ ン ス リ ン 分 泌 に 必 要 で

あ る こ と か ら 、既 存 の イ ン ス リ ン 分 泌 薬 で 問 題 と な る 空 腹 時 低 血 糖

や β 細 胞 疲 弊 を 生 じ な い ｡

従 っ て 、 D P P - 4 阻 害 薬 は 食 後 の 高 血 糖

管 さ

第

薬 が の 末 て が を

理 の 上 で れ る ｡

３ 節 他 こ の よ う に 注 目 し 創 製 さ れ 薬 剤 に お 端 を 認 識 い る こ と セ リ ン プ 形 成 し 、

で 安 全 性 の

社 D P P - 4 う な 観 点 か し 、 そ の 開 れ 、実 際 の お い て 共 通 識 す る た め と で あ る 。 プ ロ テ ア ー 強 力 な 阻

の 高 い 、理

F i g u r e 1 D

4 阻 害 薬 の か ら 、 最 開 発 に 参 の 臨 床 の 場

通 す る 構 め に 、そ の

。な お い ー ゼ で あ 阻 害 活 性

理 想 的 な

D P P - 4 阻 害

の 現 状 最 近 、 多 く 参 入 し て い 場 に 提 供 構 造 上 の 特

の 部 位 を く つ か の

る DPP- 性 を 示 す も

な 糖 尿 病 治

害 薬 の 作 用

く の 製 薬 い る 。 す 供 さ れ て い

特 長 は 、 を 模 倣 し た

の シ ア ノ 基 4 の 活 性 も の と 考

治 療 薬 に

用 機 序

メ ー カ ー で に 6 種 い る (Fig.

G LP-1 ペ た 塩 基 性

基 を 有 す 中 心 S er え ら れ る

な り 得 る

ー が D P P 種 類 の 薬 剤

. 2) ｡

ペ プ チ ド ア ミ ノ 基 す る 薬 剤 は

r 630 と 共 る ｡

る と 期 待

- 4 阻 害 剤 1 ~ 6

こ れ ら 鎖 の N 基 を 有 し

は 、こ れ

共 有 結 合

N

N N

N O

F F

F

CF3

NH2

H2N HO

N

O CN

alogliptin, 3 ('10/06, Takeda)

saxagliptin, 6 ('13/03, BMS) sitagliptin, 1

('09/12, Merck)

OH

NH O

N CN

vildagliptin, 2 ('10/04, Novartis)

N N

O

O N

CN H3C

NH2

N NH2

N N N

N N

N

CH3 CH3

O O

CH3

linagliptin, 4 ('11/09, BI)

NH HN

N O

H3C CH3

O N

N N H3C

NC

anagliptin, 5 ('12/12, Sanwa)

F i g u r e 2 D P P - 4 阻 害 薬 （ 上 市 品 ； 国 内 承 認 取 得 年 月 、 社 名 ）

第 ４ 節 1 日 1 回 投 与 の D P P - 4 阻 害 薬 を 目 指 し た 創 薬 研 究 と そ の 概 要 、 お よ び 研 究 背 景

著 者 ら が DPP- 4 阻 害 薬 の 創 薬 研 究 を 開 始 し た 当 時 、 DPP- 4 阻 害 作 用 に よ る 糖 尿 病 治 療 薬 と し て ノ バ ル テ ィ ス 社 は N V P - D P P 7 2 8 を 用 い て 第 2 相 臨 床 試 験 を 展 開 し て い た ｡

前 述 し た よ う な 糖 尿 病 治 療 薬 と し て の D PP-4 阻 害 薬 の 特 徴 を 十 分 に 発 揮 す る た め に は 、 1 日 1 回 服 用 が 望 ま れ る 。 し か し 、 NVP-DPP728 は 阻 害 活 性 と 作 用 持 続 の 点 で 十 分 な プ ロ フ ァ イ ル を 示 さ な か っ た 。そ こ で 著 者 ら は 新 規 骨 格 を 有 し 、 さ ら に 高 活 性 か つ 持 続 的 な D PP-4 阻 害 薬 の 開 発 を 目 的 と し て 創 薬 研 究 を 開 始 し た 。

ま ず 、 GLP-1 の 1 次 構 造 を 手 掛 か り と し て NVP-DPP7 28 の 構 造 変 換 を 行 っ た 。 D PP-4 は 基 質 で あ る GLP- 1 の N 末 端 の ヒ ス チ ジ ン と ア ラ ニ ン を S

、 S

s u b s i t e で 認 識 す る ( F i g . 3 ) ｡

こ の こ と か ら

NVP-DPP72 8 の 活 性 発 現 コ ン ホ メ ー シ ョ ン は 折 畳 み 構 造 で あ る と

想 定 し て 、 柔 軟 な 化 学 構 造 で あ る N VP - D P P 7 2 8 の 環 状 構 造 へ の 変

換

ン の シ 阻 は h ） フ ピ P 3 の れ

を 行 う こ

す な わ ち 構 造 と し 阻 害 活 性 ア ノ ピ ロ 害 活 性 を

、 溶 液 中

、 不 活 性 ァ イ ル を ロ リ ジ ン 2 / 9 8 ( 9 )

、臨 床 試 て い た ｡

こ と よ り 、

ち 、 NVP- D し 、  - ヒ ド 性 を 評 価 ロ リ ジ ン 化 を 示 す こ 中 で 容 易 に

性 化 す る を 満 た さ な

ン を チ ア は 、 中 程

験 に お い

1 4 )

そ こ で

、 活 性 コ

F i g u r e

D PP728 ド ロ キ シ

し た 。そ の 化 合 物 7 と を 明 ら に ジ ケ ト こ と か ら な い こ と ア ゾ リ ジ 程 度 の D P

い て 糖 尿 病 で 、シ ア

ン ホ メ ー

e 3 リ ー ド

の エ チ レ プ ロ リ ン の 結 果 、 ( は 、 N V か に し た ピ ペ ラ ジ ら 1 日 1

が 明 ら か ジ ン 環 に

PP - 4 阻 害 病 患 者 の ノ ピ ロ リ

ー シ ョ ン

ド 化 合 物 の

レ ン ジ ア ン か ら 環 状

( S ) -  - ア ミ VP - D P P 7

た ｡

し ジ ン 体 8

回 服 薬 と か と な っ

変 換 し た 害 活 性 ( I C の 血 糖 値 を

ジ ン を チ

の 固 定 化

の 創 出

ミ ン 構 造 状 化 合 物 ミ ノ 置 換 2 8 よ り し か し な

へ と 環 化 と い う 著

た ｡

一 た ジ ペ プ C

= 7 5 を 改 善 す チ ア ゾ リ

化 を 試 み た

造 を  - 置 換 7 を 合 成 プ ロ リ ル も 強 力 な

が ら 、 化 化 し （ 半 減

者 ら の 標 一 方 、α プ チ ド ア n M ) で あ る こ と が ジ ン 環 に

た 。

換 プ ロ リ 成 し 、 そ ル - ( S ) - 2 - な D P P - 4 化 合 物 7 減 期 1 . 3 標 的 プ ロ

- シ ア ノ

ナ ロ グ

あ る も の

が 報 告 さ

に 変 換 し

た 分 き ン る

ピ に ア た と s u と

（

化 合 物 1 の 1 に 低 た ｡

化 合 物 1 最 適 化 の

著 者 は 、 ペ ラ ジ ン お い て 阻 リ ー ル 部 化 合 物 1 化 合 物 2 ub s i t e ” と

薬 剤 と の 第 三 章 ）

1 0 を 合 成 低 下 し た

こ れ ら の 1 0 を リ ー の 検 討 を 行

F i g u r e 4

種 々 の  ン 環 を 有 阻 害 活 性 が 部 分 を 単 環 1 9 ～ 23 に

2 0 d と の と 定 義 し の 相 互 作

。 次 に 分

成 し た 。化 も の の 、分 の 結 果 か ー ド 化 合 物

行 っ た ( F

リ ー ド 最

 - ア ミ ノ す る プ ロ が 向 上 す 環 N - ヘ テ に お い て 阻 の 複 合 体

た 新 た な 用 が 活 性 分 子 モ デ リ

化 合 物 1 0 分 子 の 化 ら ( S ) -  - ア 物 と し 、 ( F ig.4) 。

最 適 化 と テ

置 換 基 探 ロ リ ル チ ア す る こ と を

テ ロ ア リ 阻 害 作 用

X 線 結

な DPP- 4 性 増 強 に

リ ン グ に

0 の in vi 化 学 的 安 定

ア ミ ノ 置 ( S ) -  - ア ミ

テ ネ リ グ リ

探 索 研 究 ア ゾ リ ジ を 見 出 し

ー ル か ら 用 の 増 強 を 晶 構 造 解

側 ポ ケ ッ 重 要 で あ

よ り 、 こ

itro で の 定 性 を 改 置 換 プ ロ

ミ ノ 置 換

プ チ ン の

1 3 c )

の 中 ジ ン 化 合 物

た （ 第 二 ら 含 窒 素 を 見 出 し 解 析 か ら 、

ッ ト の 存 あ る こ と

こ の 部 位

阻 害 活 性 善 す る こ リ ル チ ア

基 部 分 の

の 創 製

で 、 N - ア 物 1 4 e 、 二 章 ）。 さ

縮 合 環 に た 。ま た

“ S

e x 在 と 、 こ を 明 ら か と 効 果 的

性 は 1 0 0 こ と が で ア ゾ リ ジ の さ ら な

ア リ ー ル 15 、 1 8 さ ら に 、 に 変 換 し た D P P - 4

x t e n s i v e

こ の 部 位

か に し た

的 に 相 互

作 用 し 得 る 5 員 環 ‐ 6 員 環 ビ ア リ ー ル 化 合 物 2 7 を 選 定 し 、 そ れ ら は 期 待 通 り 高 い 阻 害 活 性 を 示 す こ と を 明 ら か と す る と と も に 、こ の S

e x t e n s i v e s u b s i t e と の 相 互 作 用 が 、最 終 的 に 類 似 酵 素 D P P - 8 も し く は DPP-9

と の 選 択 性 の 発 現 に も 重 要 で あ る こ と を 見 出 し た

（ 第 四 章 ）。

こ れ ら の 創 薬 研 究 か ら 、 高 活 性 で D PP-4 選 択 的 、 か つ 持 続 的 な

薬 物 動 態 プ ロ フ ァ イ ル を 有 す る テ ネ リ グ リ プ チ ン の 創 製 に 成 功 し

た 。

第 二 章 ( S ) -  - ( 4 - ア リ ー ル - 1 - ピ ペ ラ ジ ニ ル ) -

- プ ロ リ ル チ ア ゾ リ ジ ン 類 の 探 索 、 及 び そ の 構 造 活 性 相 関

本 章 で は 、 2- シ ア ノ ピ ロ リ ジ ン 体 7 の 化 学 的 不 安 定 性 が 改 善 さ れ た

- プ ロ リ ル チ ア ゾ リ ジ ン 体 1 0 を 新 た な リ ー ド と し て 、

- プ ロ リ ル の  - ア ミ ノ 置 換 基 を 中 心 と す る 構 造 展 開 を 行 っ た ( F i g . 5 ) 。初 期 の 研 究 に お い て 、 2- シ ア ノ ピ ロ リ ジ ン 体 7 の 活 性 に は 及 ば な い が 、  - イ ン ド リ ン 置 換 体 11 に DPP -4 阻 害 活 性 の 向 上 が 認 め ら れ た ｡

そ こ で 著 者 は 化 合 物 1 0 の  - ア ミ ノ 置 換 基 を 環 状 ア ミ ン へ と 構 造 展 開 し た と こ ろ 、 N - ア リ ー ル ピ ペ ラ ジ ン 部 位 を 有 す る 化 合 物 1 8 e が 強 い 活 性 を 有 す る こ と を 見 出 し た ( F i g . 5 ) 。 ま た こ れ ら が ラ ッ ト ex viv o に お い て 持 続 的 な D PP-4 阻 害 活 性 を 有 す る こ と も 明 ら か に し た 。

F i g u r e 5 リ ー ド 化 合 物 の 最 適 化

第 １ 節 ( S ) -  - ア ミ ノ 置 換 -

- プ ロ リ ル チ ア ゾ リ ジ ン 類 の 合 成 法 ア ミ ノ 酸 は 、安 価 な 天 然 の キ ラ ル な ビ ル デ ィ ン グ ブ ロ ッ ク と し て 、 種 々 の 化 成 品 に 用 い ら れ 、医 薬 品 原 料 と し て も 活 用 さ れ て い る 。著 者 は 、 N - B o c - t r a n s - 4 - ヒ ド ロ キ シ -

- プ ロ リ ン 1 2 を 出 発 原 料 と し て 、 1 - ヒ ド ロ キ シ ベ ン ゾ ト リ ア ゾ ー ル ( H O B t ) 存 在 下 、 1 - エ チ ル - 3 - ( 3 - ジ メ チ ル ア ミ ノ プ ロ ピ ル ) カ ル ボ ジ イ ミ ド ( E D C ) を 用 い て チ ア ゾ リ ジ ン を 縮 合 さ せ 、続 い て 4 位 の 第 二 級 水 酸 基 を P a r i k h - D o e r i n g 酸 化

す る こ と で 、 鍵 合 成 中 間 体 N - B o c - 4 - オ キ ソ -

- プ ロ リ ル チ ア ゾ リ ジ ン 1 3 を 得 た 。 次 に ケ ト ン 体 1 3 と ピ ロ リ ジ ン と の 水 素 化 ト リ ア セ ト キ シ ホ ウ 素 ナ ト リ ウ ム ( N a B H ( O A c )

) に よ る 還 元 的 ア ミ ノ 化 、塩 酸 に よ る 脱 保 護 で 、 目 的 と す る ピ ロ リ ジ ン 体 1 4 a を 得 た ( S c h e m e 1 ) 。 こ の と き 還 元 的 ア ミ ノ 化 は 、 re 面 か ら ジ ア ス テ レ オ 選 択 的 に 進 行 し

て c i s 体 だ け が 得 ら れ た 。

S c h e m e 1 フ ェ ニ ル ピ ペ ラ ジ ン 誘 導 体 1 4 a の 合 成 （ 代 表 例 ）

同 様 に ( S ) -  - ア ミ ノ 置 換 -

- プ ロ リ ル チ ア ゾ リ ジ ン 類 1 4 ～ 18 は 対 応

す る 環 状 ア ミ ン を 用 い て 合 成 し た ( F i g . 6 ) 。

N N N N N

NH N O

S N

X n

Y

Compound R² yield (%)*

15a 4-OCH3

15b 4-F 15c 4-Cl 15d 3-Cl 15e 2-Cl 15f 4-Br 15g 4-NO2

15h 4-CN 15i 4-CF3

15j 3,4-Cl2

15k 3,4-(CN)2

Compound N-pyridyl R³ yield (%)*

18a 2-pyridyl H 18b 4-pyridyl H 18c 2-pyridyl 5-Cl 18d 2-pyridyl 5-CF₃ 18e 2-pyridyl 5-NO2

18f 2-pyridyl 5-CN 18g 2-pyridyl 4-CN 18h 2-pyridyl 3-CN

N O N

14b, 51%*

14c, 60%*

N N

R¹

R¹= CH3,14d, 52%*

Ph,14e, 74%*

PhCH2,14f, 61%*

Ph2CH,14g, 61%*

N X

X = H,16a, 12%*

= NO2,16b, 25%*

N N

O2N 17, 12%*

* 2 steps yield from13

R² R³

66 58 71 55 76 59 80 12 88 53 54

56 13 49 26 49 22 25 69

F i g u r e 6 (S) --ア ミ ノ 置 換- L -プ ロ リ ル チ ア ゾ リ ジ ン 類 1 4～1 8

第 ２ 節 環 状 ア ミ ン 類 の 導 入 と そ の 構 造 活 性 相 関

合 成 し た 環 状 ア ミ ン 類 の D PP-4 阻 害 活 性 を 蛍 光 ア ッ セ イ 法 に よ り 、ヒ ト 及 び ラ ッ ト の 血 漿 を 用 い て 測 定 し た 。 DPP -4 特 異 的 な 蛍 光 基 質 と し て G l y - P r o - M C A を 用 い 、種 々 の 濃 度 の 被 験 物 質 1 4 ~1 8 を 含 む 反 応 液 を 室 温 で 60 分 間 イ ン キ ュ ベ ー シ ョ ン し 、 計 測 さ れ る 蛍 光 強 度 を DPP- 4 阻 害 活 性 と し た 。 溶 媒 添 加 群 に 対 す る 阻 害 率 か ら IC

値 を 算 出 し た 。

( S ) -  - 環 状 ア ミ ノ 置 換 -

- プ ロ リ ル チ ア ゾ リ ジ ン 類 1 4 a- g の DPP- 4

阻 害 活 性 を Tabl e 1 に 示 す 。

Ta b l e 1 (S) --環 状 ア ミ ノ 置 換-L-プ ロ リ ル チ ア ゾ リ ジ ン 類 に お け る 構 造 活 性 相 関

環 状 ア ミ ン 構 造 と し て 、モ ル ホ リ ン や ピ ペ ラ ジ ン を 導 入 す る こ と に よ り 、リ ー ド 化 合 物 1 0 と 比 較 し て 同 等 以 上 の 阻 害 活 性 を 示 し た 。 特 に 4- フ ェ ニ ル ピ ペ ラ ジ ン 誘 導 体 1 4 e ( I C

= 1 0 . 9 n M ) は 約 2 倍 ま で 阻 害 活 性 が 向 上 し た 。

第 ３ 節 ( S ) -  - ( 4 - 置 換 フ ェ ニ ル - 1 - ピ ペ ラ ジ ニ ル ) -

- プ ロ リ ル チ ア ゾ リ ジ ン 類 の 構 造 活 性 相 関

次 に 4 - フ ェ ニ ル ピ ペ ラ ジ ン 誘 導 体 1 4 e の ベ ン ゼ ン 環 上 の 置 換 基

効 果 に つ い て 検 討 を 行 っ た ( Ta b l e 2 ) 。

Ta b l e 2 (S) --置 換 フ ェ ニ ル ピ ペ ラ ジ ニ ル- L -プ ロ リ ル チ ア ゾ リ ジ ン 類 に お け る 構 造 活 性 相 関

Y N

NH O

N X S

Compound X Y n DPP-4 inhibition, IC₅₀(nM)

human rat

n

14e 15a 15b 15c 15d 15e 15f 15g 15h 15i 15j 15k 16a 16b 17

H 4-OCH₃

4-F 4-Cl 3-Cl 2-Cl 4-Br 4-NO₂

4-CN 4-CF₃ 3,4-Cl₂ 3,4-(CN)₂

H 4-NO₂ 4-NO₂

N N N N N N N N N N N N CH CH N

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2

10.9 17.6

13.5 16.9

12.2 17.5

8.7 10.3

4.1 7.2

10.8 10.9

8.2 9.0

1.6 2.2

4.3 4.7

6.8 7.2

3.0 4.2

1.3 1.8

5.6 9.6

2.3 3.3

2.4 2.9

4- メ ト キ シ 体 1 5 a お よ び 4- フ ル オ ロ 体 1 5 b の 阻 害 活 性 は 、 1 4 e と ほ ぼ 同 じ で あ っ た が 、 4- ク ロ ロ 体 1 5 c お よ び 4- ブ ロ モ 体 1 5 f は わ ず か な が ら 阻 害 活 性 が 向 上 し た 。ま た ク ロ ロ 体 に お け る 置 換 位 置 の 比 較 で は 、 2 位 よ り も 4 位 も し く は 3 位 の 方 が 、 活 性 が 向 上 す る 傾 向 が 見 ら れ た ( 1 5 e v s 1 5 c , 1 5 d ) 。 一 方 、 電 子 求 引 基 の 導 入 に よ り 4- ニ ト ロ 体 1 5 g や 4 - シ ア ノ 体 1 5 h で は 阻 害 活 性 が 向 上 し た 。さ ら に 、 2 つ の 電 子 求 引 基 を 導 入 し た 二 置 換 体 は 一 置 換 体 に 比 べ 阻 害 活 性 が 増 強 し た ( 1 5 c v s 1 5 j 、 1 5 h v s 1 5 k ) 。

な お 、 ピ ペ リ ジ ン 化 合 物 ( Y = C H ) も 4 位 に フ ェ ニ ル 基 を 導 入 す れ

ば 阻 害 活 性 の 向 上 が 期 待 さ れ る と 考 え 検 討 し た と こ ろ 、4 - フ ェ ニ ル

ピ ペ リ ジ ン 誘 導 体 1 6 は ピ ペ ラ ジ ン 誘 導 体 1 4 e 、 1 5 g と 同 様 に 強 い

阻 害 活 性 を 示 し た 。 ま た 、 4 - ニ ト ロ フ ェ ニ ル - 1 , 4 - ジ ア ゼ パ ム 誘 導 体

1 7 で も 有 意 に 阻 害 活 性 を 示 し た 。 こ の 結 果 は 、 ピ ペ ラ ジ ン 、 ピ ペ

リ ジ ン お よ び ジ ア ゼ パ ム 環 は 、 い ず れ も 空 間 的 に 芳 香 環 が D P P - 4

と の 相 互 作 用 を 調 整 す る リ ン カ ー 的 役 割 を 担 っ て い る も の と 考 察 し た 。

第 ４ 節 ( S ) -  - ( 4 - 置 換 ピ リ ジ ル - 1 - ピ ペ ラ ジ ニ ル ) -

- プ ロ リ ル チ ア ゾ リ ジ ン 類 の 構 造 活 性 相 関

電 子 求 引 基 を 有 す る フ ェ ニ ル 基 に お い て 阻 害 活 性 が 増 強 し た の で 、次 に フ ェ ニ ル 基 以 外 の 電 子 求 引 性 構 造 と し て ピ リ ジ ン 環 に つ い て 検 討 し た 。 そ の 結 果 を Ta b l e 3 に ま と め た 。

Ta b l e 3 (S) --置 換 ピ リ ジ ル ピ ペ ラ ジ ニ ル-L-プ ロ リ ル チ ア ゾ リ ジ ン 類 に お け る 構 造 活 性 相 関

期 待 通 り 、 ピ リ ジ ン 環 誘 導 体 1 8 は い ず れ も 阻 害 活 性 の 増 強 が 認

め ら れ た 。 2- ピ リ ジ ル 体 1 8 a と 4- ピ リ ジ ル 体 1 8 b は 同 等 の 阻 害 活

性 を 示 し 、シ ア ノ 基 や ニ ト ロ 基 、ト リ フ ル オ ロ メ チ ル 基 等 の 電 子 求

引 基 の 導 入 に よ り さ ら に 阻 害 活 性 が 向 上 し た 。な お シ ア ノ 基 の 置 換

位 置 に つ い て は 、 5 位 や 3 位 に 比 べ て 4 位 が 若 干 優 れ て い た ( 1 8 f 、

1 8 h vs 1 8 g ) 。 こ れ ら 誘 導 体 で は 、 5- ニ ト ロ - 2 - ピ リ ジ ル 誘 導 体 1 8 e

が 最 も 優 れ た 阻 害 活 性 ( I C

= 0.92 nM) を 示 す こ と を 見 出 し た 。 以 上 、一 連 の 構 造 活 性 相 関 研 究 か ら 4- ア リ ー ル ピ ペ ラ ジ ン は 、実 際 の 基 質 で あ る G LP-1 の N 末 端 ヒ ス チ ジ ン 側 鎖 よ り も 大 き い 置 換 基 を 収 容 で き る D PP-4 の S

s u b s i t e に は ま り 込 む こ と に よ り 、 阻 害 活 性 が リ ー ド 化 合 物 1 0 と 比 べ 、 最 大 2 7 倍 に ま で 増 強 し た も の と 考 察 し た 。

第 ５ 節 E x v i v o D P P - 4 阻 害 評 価 ( 1 5 k , 1 8 e )

こ れ ま で の in vitro の 構 造 活 性 相 関 研 究 に お い て 、 高 い D PP- 4

阻 害 活 性 を 示 し た 化 合 物 1 5k 、 1 8 e な ら び に リ ー ド 化 合 物 1 0 に つ

い て 、 ラ ッ ト 経 口 投 与 後 の DPP- 4 阻 害 活 性 を 評 価 し た 。 す な わ ち

雄 性 ラ ッ ト に 各 化 合 物 を 1 0  m o l / k g 単 回 経 口 投 与 し 、 各 時 点 で の

血 中 D P P - 4 阻 害 活 性 を in vitro と 同 様 の 方 法 で 評 価 し た ( F i g . 7 ) 。

こ の ex vivo に お け る 評 価 法 か ら 血 糖 降 下 作 用 の み な ら ず 、 代 謝 安

定 性 を 含 む 薬 物 動 態 / 薬 力 学 作 用 の 関 係 も 得 る こ と が で き 、 持 続 的

な 作 用 を 有 す る 化 合 物 を 選 択 す る 上 で 有 用 な 情 報 が 提 供 さ れ る 。

F i g

し お に の 現 に イ

第

の

g u r e 7 W

o

リ ー ド 化 た が 、 そ よ び 1 8e

、そ の 作 よ う に 両 は 、

- プ よ る 阻 害 ル に よ り

６ 節 小 本 章 に お

 - ア ミ ノ

Wi s t a r ラ

血 中 D P P

E a c h c o m o f 1 0 m o ( n = 3 ) .

化 合 物 1 0 そ の 作 用 は

e は 30 分

作 用 は 投 与 両 化 合 物 の プ ロ リ ル チ 害 活 性 向 上 り も た ら

括 お い て 、

置 換 基 に

ッ ト に お P - 4 活 性( % m p o u n d w

o l / k g a t 0

0 は 投 与 後 は 5 時 間 分 以 内 に 与 後 9 時

の 速 効 的 チ ア ゾ リ 上 の み な さ れ た も

- プ ロ リ ル に 注 目 し

け る 化 合 物

% c h a n g e a s o r a l l y 0 h . D a t a

後 30 分 で 以 内 に ほ 約 95% の 間 に お い 的 で 、 か つ

ジ ン の  ら ず 、お の と 推 定

ル チ ア ゾ て 構 造 活

物 1 5 k, 1 8 o f b a s e l i y a d m i n i s a r e e x p r

で 約 70%

ほ ぼ 消 滅 の DPP- 4 い て も 6 0

つ 持 続 的 位 に 4- ア お そ ら く 優

定 さ れ る

リ ジ ン 骨 活 性 相 関

8 e お よ び i n e )

t e r e d a t r e s s e d a s

% の D P P- し た 。 一 4 阻 害 活 0% 以 上 持

な DPP- ア リ ー ル 優 れ た 薬

。

骨 格 に お け 研 究 を 展

び 1 0 投 与 後 a s i n g l e m e a n s ±

- 4 阻 害 活 一 方 、 化 合 性 を 示 す 持 続 し て い

- 4 阻 害 活 ピ ペ ラ ジ 物 動 態 プ

け る

- プ 展 開 し た

後 の d o s e

± S . E . M .

活 性 を 示 合 物 1 5 k す と と も

い た 。こ 活 性 の 発 ジ ン 導 入 プ ロ フ ァ

プ ロ リ ル

と こ ろ 、

以 下 の 知 見 が 得 ら れ た 。

1.  位 環 状 ア ミ ノ 置 換 基 と し て モ ル ホ リ ン や ピ ペ ラ ジ ン を 導 入 す る と 阻 害 活 性 が 向 上 し 、 4- フ ェ ニ ル ピ ペ ラ ジ ン 体 1 4 e は リ ー ド 化 合 物 1 0 と 比 較 し 、 約 2 倍 の 増 強 が 認 め ら れ た 。

2. 化 合 物 1 4 e の ベ ン ゼ ン 環 上 の 置 換 基 は 電 子 求 引 基 が 好 ま し く 、 4- ニ ト ロ フ ェ ニ ル 体 1 5 g 、 3, 4- ジ シ ア ノ フ ェ ニ ル 体 1 5 k で は 1 4 e よ り も さ ら に 約 1 0 倍 活 性 が 向 上 し た 。な お ピ ペ ラ ジ ン 環 部 位 は 空 間 的 に 芳 香 環 が 酵 素 ポ ケ ッ ト S

部 位 と 相 互 作 用 で き る よ う に リ ン カ ー と し て の 役 割 を 担 っ て い る も の と 考 察 し た 。

3. 化 合 物 1 4 e の フ ェ ニ ル 基 を 電 子 欠 乏 性 の ピ リ ジ ル 基 へ 変 換 し た 化 合 物 も 同 様 に 強 い 阻 害 活 性 を 示 し た 。

4. ラ ッ ト 経 口 投 与 に お い て 、 速 効 的 で 、 か つ 持 続 的 な 血 中 DPP- 4

阻 害 活 性 を 示 す 1 5 k お よ び 1 8 e を 見 出 し た 。

第 三 章 ( S ) -  - ( 4 - 縮 合 ヘ テ ロ ア リ ー ル - 1 - ピ ペ ラ ジ ニ ル ) -

- プ ロ リ ル チ ア ゾ リ ジ ン 類 に お け る 構 造 活 性 相 関

第 二 章 に て 電 子 求 引 基 置 換 フ ェ ニ ル 基 も し く は ピ リ ジ ル 基 を 有 す る ピ ペ ラ ジ ニ ル -

- プ ロ リ ル チ ア ゾ リ ジ ン 体 1 5 、 1 8 が in vitro ^と ex vivo で 、強 力 か つ 持 続 的 な D P P - 4 阻 害 活 性 を 示 す こ と を 明 ら か に し た 。そ こ で 置 換 フ ェ ニ ル も し く は ピ リ ジ ル な ど の 単 環 系 か ら 縮 合 複 素 環 系 に 替 え て 、 さ ら に 構 造 活 性 相 関 研 究 を 展 開 し た ( F i g . 8 ) 。 ま た D P P - 4 と の 複 合 体 X 線 結 晶 構 造 解 析 か ら 、 結 合 様 式 を 明 ら か に す る と と も に 、類 似 酵 素 で あ る D PP-8 お よ び D P P - 9 に 対 す る 影 響 に つ い て 検 討 し た 。

F i g u r e 8 縮 合 複 素 環 を 有 す る L-プ ロ リ ル チ ア ゾ リ ジ ン 誘 導 体

第 １ 節 ( S ) -  - ( 4 - 縮 合 ヘ テ ロ ア リ ー ル - 1 - ピ ペ ラ ジ ニ ル ) -

- プ ロ リ ル チ ア ゾ リ ジ ン 類 の 合 成 法

縮 合 複 素 環 と し て 、 キ ノ リ ン 、 イ ソ キ ノ リ ン 誘 導 体 （ 6 員 環 － 6

員 環 縮 合 環 ）、 お よ び ベ ン ゾ イ ミ ダ ゾ ー ル 、 ベ ン ゾ オ キ サ ゾ ー ル 、

ベ ン ゾ チ ア ゾ ー ル 誘 導 体 （ 5 員 環 － 6 員 環 縮 合 環 ） を 選 び 、 鍵 合 成 中 間 体 1 3 と 対 応 す る ア リ ー ル ピ ペ ラ ジ ン 体 と の 還 元 的 ア ミ ノ 化 で そ れ ぞ れ 合 成 し た (S c h em e 2 ) 。 な お 、 ベ ン ゾ イ ミ ダ ゾ ー ル 誘 導 体 2 1 b 、 2 1 c は 次 の よ う に 別 途 合 成 し た 。す な わ ち N - C b z ケ ト ン 体 2 4 に ピ ペ ラ ジ ン を 還 元 的 ア ミ ノ 化 反 応 に て 導 入 後 、脱 B o c 化 し て ア ミ ン 体 2 5 を 得 た 。次 に 2- ク ロ ロ ベ ン ゾ イ ミ ダ ゾ ー ル 誘 導 体 2 6 a、 2 6b に 対 す る 2 5 の 求 核 置 換 反 応 、 次 い で 脱 C b z 化 に よ り 2 1 b, c を そ れ ぞ れ 得 た 。

S c h e m e 2 (S) -- ( 4 -縮 合 ヘ テ ロ ア リ ー ル- 1 -ピ ペ ラ ジ ニ ル) -L-プ ロ リ ル チ ア ゾ リ ジ ン 類 の 合 成

第 ２ 節 キ ノ リ ン お よ び イ ソ キ ノ リ ン 誘 導 体 に お け る 構 造 活 性 相 関

ま ず キ ノ リ ン お よ び イ ソ キ ノ リ ン 誘 導 体 1 9 、 2 0 の in vitro ^{に お} け る ヒ ト な ら び に ラ ッ ト の DPP- 4 阻 害 活 性 を 評 価 し た 。 そ の 結 果 を Tabl e 4 に 示 し た 。

Ta b l e 4 キ ノ リ ン お よ び イ ソ キ ノ リ ン 誘 導 体 に お け る 構 造 活 性 相 関

単 環 系 で 最 も 強 い 阻 害 活 性 を 示 し た 5- ニ ト ロ - 2 - ピ リ ジ ル 体 1 8 e

を 比 較 対 照 と す る と 、 1- イ ソ キ ノ リ ル 体 1 9 a - c は い ず れ も 阻 害 活 性

が 向 上 し た 。 次 に キ ノ リ ン 誘 導 体 で は 2- キ ノ リ ル 体 2 0 a よ り も 4 -

キ ノ リ ル 体 2 0 b の 方 が 高 い 阻 害 活 性 を 示 し た 。 4- キ ノ リ ル の 2 位 へ

の 置 換 基 導 入 は 7 位 に 比 べ 、さ ら に 阻 害 活 性 が 向 上 し た 。最 終 的 に

L

- プ ロ リ ル チ ア ゾ リ ジ ン 骨 格 を 有 す る 化 合 物 の 中 で 最 も 阻 害 活 性 が 強 い 2 - ト リ フ ル オ ロ メ チ ル - 4 - キ ノ リ ル 体 2 0 d (IC

= 0.37 nM) を 見 出 し た 。

第 ３ 節 ベ ン ゾ イ ミ ダ ゾ ー ル 、 ベ ン ゾ オ キ サ ゾ ー ル お よ び ベ ン ゾ チ ア ゾ ー ル 誘 導 体 に お け る 構 造 活 性 相 関

ベ ン ゾ イ ミ ダ ゾ ー ル 、ベ ン ゾ オ キ サ ゾ ー ル お よ び ベ ン ゾ チ ア ゾ ー ル 誘 導 体 2 1 ～ 23 の in vitro に お け る ヒ ト な ら び に ラ ッ ト の D P P - 4 阻 害 活 性 を 評 価 し た 。 そ の 結 果 を Table 5 に 示 す 。

Ta b l e 5 ベ ン ゾ イ ミ ダ ゾ ー ル 、 ベ ン ゾ オ キ サ ゾ ー ル お よ び ベ ン ゾ チ ア ゾ ー

ル 誘 導 体 に お け る 構 造 活 性 相 関

Compound Ar DPP-4 inhibition, IC₅₀(nM)

human rat

21a

21b

21c

0.80 1.1 22a

0.59 1.03

0.39 0.61

1.2 1.5

22b

23a

0.50 0.72

0.55 0.77

23b 0.42 0.69

Compound Ar DPP-4 inhibition, IC₅₀(nM)

human rat

NH N

N O

S Ar N

NH N

N H N

NH N Cl

NC

O N

O N

S N NC

S NC N

無 置 換 ベ ン ゾ イ ミ ダ ゾ ー ル 体 2 1 a 、ベ ン ゾ オ キ サ ゾ ー ル 体 2 2 a お

よ び ベ ン ゾ チ ア ゾ ー ル 体 2 3 a の DP P-4 阻 害 活 性 は 、 無 置 換 1 - イ ソ

キ ノ リ ル 体 1 9 a お よ び 4 - キ ノ リ ル 体 2 0 b と ほ ぼ 同 等 で あ っ た 。 な

お す 2 2

第

生 を ノ の き

F i g

ト の

2 1 a と る と 、無 2a vs 22 b

４ 節 化 著 者 は 、 じ る 活 性 検 証 す べ リ ル 体

結 果 、 Fi た 。

g u r e 9 化 T

す な わ ち に は ま り 塩 形 成 に

2 2 a い ず 置 換 体 と b ) 。

合 物 2 0 d シ ア ノ ピ 性 低 下 ( F i べ く 、 高 い

2 0 d

と D P

g u r e 9 に

化 合 物 2 0 d T h e s u r f a

ち 、 チ ア ゾ り 込 み 、 プ

に よ る イ

ず れ の 場 合 と 比 べ 阻 害

d と D P P - ピ ロ リ ジ

i g.3 化 合 い 阻 害 活 PP- 4 と の に 示 す よ

d と h u m a a c e i n p i n

ゾ リ ジ ン プ ロ リ ン オ ン 結 合

合 も 電 子 害 活 性 が

- 4 と の 複 ン か ら チ 合 物 7 vs 活 性 を 示 し

の 複 合 体 う に 様 々

a n D P P - 4 n k r e p r e s

ン 部 位 は 疎 ン の 第 二 級

合 を 、 ま

求 引 性 の 2 倍 程 度

複 合 体 X 線 チ ア ゾ リ ジ

1 0) を 改 し た 2- ト X 線 結 晶 な 相 互 作

4 活 性 部 位 s e n t s S2 e

疎 水 性 環 級 ア ミ ン た プ ロ リ

の シ ア ノ 基 度 増 強 し

線 結 晶 構 ジ ン 構 造

善 す る た リ フ ル オ 晶 構 造 解 析

作 用 を 確

位 の 複 合 体 e x t e n s i v e

境 に あ る は G l u 20

ン の ア

基 を 5 位 た ( 2 1 a v

構 造 解 析 へ の 変 換 た め の 相 オ ロ メ チ 析 を 行 っ 認 す る こ

体 X 線 構 造 e s u b s i t e .

る 酵 素 S

0 5 と G l ミ ド 酸 素

位 に 導 入 vs 2 1 c 、

換 に よ り 互 作 用 ル - 4 - キ っ た 。 そ

こ と が で

造 解 析 .

1

ポ ケ ッ

u 206 と

素 原 子 は

As さ タ 基 2- メ ど

る 著 ( F 命

ゾ

s n710 と ら に キ ノ ッ キ ン グ と Tyr 58 キ ノ リ ル チ ル - 4 - キ の 要 因 か 上 述 の D G L P - 1 と 者 は A r g igure 9 名 し た 。 続 い て D ー ル 2 2 b

F i g u r e

水 素 結 合 ノ リ ン 環 部 グ 、 Ar g3 5

85 側 鎖 と ル 体 2 0 a で

キ ノ リ ル か ら 、 阻 害

D P P - 4 と と 相 互 作

g3 5 8 と そ の ピ ン ク

D PP- 4 の b と の ド

e 1 0 化 合

合 を そ れ ぞ 部 位 と S 58 側 鎖 と と の 水 素 結

で は A r g 体 2 0 c で 害 活 性 が

キ ノ リ ン 用 す る S そ の 周 辺 ク 色 で 示 し

X 線 構 造 ッ キ ン グ

合 物 2 2 b

ぞ れ 形 成

2

ポ ケ ッ と の C H - 結 合 が 確 g3 5 8 側 鎖 で は Tr y 5

低 下 し た ン 部 位 と の S

s u b s i t e

の ア ミ ノ し た 部 位

造 に 着 目 グ ス タ デ ィ

と D P P - 4

成 し て い る ト に あ る

 相 互 作 用 確 認 で き た

鎖 と 相 互 作 8 5 と の 水 た こ と が

の 相 互 作 e と 異 な ノ 酸 で 構 成

) を “ S

し て 、 5 ィ ー を 行

と の ド ッ

る こ と が る P h e 3 5 7

用 、ト リ た 。 こ の 作 用 で き 水 素 結 合

説 明 で き 用 は 、 D P る 部 位 で 成 さ れ る

e x t e n s i v

- シ ア ノ - っ た ( F i g

キ ン グ ス

明 ら か と 7 側 鎖 と

フ ル オ ロ 結 果 を 用 な い こ と が 存 在 し き る 。

P P - 4 の 基 で 発 現 す

ポ ケ ッ ト v e s u b s i

- 2- ベ ン ゾ g .10) 。

タ デ ィ ー

と な っ た 。 の  -  ス ロ メ チ ル 用 い る と と や 、 2- し な い な

基 質 で あ る の で 、 ト

i t e ” と

ゾ オ キ サ

。

そ の 結 果 、 ベ ン ゾ オ キ サ ゾ － ル 体 2 2 b は キ ノ リ ン 体 2 0 d で 認 め ら れ た Phe 3 5 7 側 鎖 と の 相 互 作 用 は な い が 、 替 わ り に シ ア ノ 基 と

Arg3 56 側 鎖 と の 水 素 結 合 が 予 測 さ れ 、 こ れ が 活 性 保 持 に 寄 与 し た

も の と 考 え ら れ た 。

第 ５ 節 D P P - 4 と 類 似 酵 素 D P P - 8 お よ び 9 に お け る 阻 害 活 性 の 選 択 性

臨 床 に お け る 副 作 用 の 観 点 か ら 、標 的 分 子 と 類 似 分 子 に 対 す る 選

択 性 の 向 上 は 創 薬 上 重 要 な 因 子 の 一 つ で あ る 。D P P - 4 と 同 じ ジ ペ プ

チ ジ ル ペ プ チ ダ ー ゼ に 属 す る 酵 素 と し て 、こ れ ま で に 線 維 芽 細 胞 活

性 化 タ ン パ ク 質 ( F i b r o b l a s t A c t i v a t i o n P r o t e i n , FA P ) 、 D P P - 2 、 D P P - 8

お よ び D P P - 9 が 知 ら れ て い る が 、こ れ ら 酵 素 の 生 体 内 に お け る 正 確

な 生 理 的 機 能 は 未 解 明 で あ る 。こ の 中 で 、D P P - 8 お よ び D P P - 9 は 生

体 内 に 広 く 分 布 し て い る 細 胞 内 可 溶 質 酵 素 で あ り 、こ れ ま で の 動 物

実 験 に お け る 毒 性 所 見 か ら 、 こ れ ら 酵 素 を 阻 害 す る と 、 脱 毛 症 、 血

小 板 減 少 症 、 貧 血 症 、 脾 臓 肥 大 等 、 多 く の 組 織 学 的 病 理 や 動 物 死 亡

を 引 き 起 こ す 可 能 性 が 示 唆 さ れ て い る ｡

そ こ で 標 的 薬 剤 の 臨 床

応 用 に お い て 、 D P P - 4 に 選 択 性 の 高 い 阻 害 剤 の 創 製 が 必 須 で あ る 。

そ こ で 単 環 系 化 合 物 4 - ニ ト ロ フ ェ ニ ル 誘 導 体 1 5 g お よ び 縮 合 複 素

環 化 合 物 2- ト リ フ ル オ ロ メ チ ル - 4 - キ ノ リ ル 体 2 0 d を 用 い て 、 D P P - 8

お よ び D P P - 9 に 対 す る 酵 素 阻 害 活 性 を 評 価 し た ( Ta b l e 6 ) 。

お き れ 優 と て お と ( Y D P 対 Ar G l 強 与

第

Ta b l e

そ の 結 果 よ び D P P く 、 有 意 ぞ れ 約 2 れ た 選 択 の 相 互 作 い る と 考 け る 新 た が で き る Y 547, S 6

PP - 4 、 D し 、 S

ex r g358, T l n684) ｡

の み な ら し て い る

６ 節 キ 縮 合 複 素

6 D P P - 8

果 、 1 5 g で P - 9 に 対 意 な 選 択 性

20 0 倍 お 択 性 を 有 作 用 を 含 め 考 え ら れ る

た な 相 互 る 。 事 実 、

63 0 , Y 63

PP-8 お

xt e n s i v e Tyr 5 8 5 ;

0 )

従 っ て ら ず 、 D P る も の と 考

ノ リ ン 体 素 環 化 合 物

お よ び D P

で は 、 D P す る 阻 害 性 を 示 し

よ び 28 し て い る め 、 S

お る が 、キ

作 用 が 選

、 DPP- 4 31 , V 6 56

よ び D P s u b s i t e D P P - 8 て 、こ の 部 PP - 8 や D 考 え ら れ

体 2 0 d の 物 に お い

P P - 9 に 対

P P - 4 に 対 害 活 性 値 は

た 。 さ ら 0 倍 大 き

こ と が 判 お よ び S

ノ リ ル 体 選 択 性 の

4 の S

ポ 6, Y 6 6 2

P - 9 い ず を 形 成 す : As p 43 部 位 と の 相

D PP-9 に れ た 。

e x v i v o て 、 最 も

す る D P P

対 す る 阻 害 は そ れ ぞ ら に 2 0 d い 阻 害 活 判 明 し た

2

s u b s i t e 体 2 0 d の

向 上 に 影 ポ ケ ッ ト を

, Y 6 6 6 , ず れ の 場 合

す る 配 列 3 5 , H i s 相 互 作 用 に 対 す る 選

o D P P - 4 阻 も 高 い D

- 4 阻 害 活

害 活 性 値 れ 約 8 倍 で は D P 活 性 値 を

。 両 化 合 e と の 相

S

e xt e n 影 響 を 与

を 形 成 す N710, 合 も 保 存

に 共 通 性 693; D

は D P P- 選 択 性 向

阻 害 評 価 P P - 4 阻

性 の 選 択

値 に 比 べ て 倍 お よ び P P - 4 に 比

示 す こ と 合 物 と も

互 作 用 を ns i v e s ub

え た と 考 る ア ミ ノ V 7 11, H さ れ て い 性 は 低 い (

P P - 9 : A - 4 阻 害 活 上 に も 大

価

害 活 性 を

性

て D P P - 8 1 9 倍 大 比 べ て そ と か ら 、 P h e 3 5 7 を 形 成 し bs i t e に 考 え る こ ノ 酸 配 列 H 740) は い る の に ( D P P - 4 : As p 425, 活 性 の 増 大 き く 寄

を 示 し た

化 中

そ 単 る 性

第

ゾ い め

合 物 2 0 d DPP- 4 阻

F i g u r e

キ ノ リ ン の 作 用 は 回 経 口 投 こ と が で が 高 ま っ

７ 節 小 本 章 で は リ ジ ン に て 検 討 し た 。

d の ラ ッ 阻 害 活 性

e 11 Wi s 活 性 2 0 d 3 μm ( n =

ン 体 2 0 d は 速 効 的 で 投 与 に お い で き 、 1 日 っ た 。

括 は 、( S ) -  に お い て 、 し 、そ の 構

ト 単 回 経 性 を 評 価 し

s t a r ラ ッ 性( % c h a n

w a s o r a l m o l / k g a t

= 3 ) .

は 、 用 量 で か つ 持 い て 24 時 日 1 回 投 与

- ( 4 - ア リ

、単 環 系 ア 構 造 活 性

経 口 投 与 後 し た ( F i g .

ト に お け g e o f b a s l l y a d m i n t 0 h . D a t

量 依 存 的 に 持 続 的 で あ

時 間 後 で 与 の 糖 尿

リ ー ル - 1 - ア リ ー ル

相 関 研 究

後 ( 0 . 3 , 1 . 11) 。

る 化 合 物 s e l i n e ) n i s t r a t e d

a a r e e x p

に 血 中 D あ っ た 。本

も DPP- 尿 病 治 療 薬

- ピ ペ ラ ジ ル 環 か ら 縮

究 を 展 開

, 3  m o l

2 0 d 投 与 後

a t a d o s p r e s s e d a

D PP-4 阻 本 剤 は 用 4 活 性 を 薬 と し て

ジ ニ ル ) - 縮 合 複 素

し た 。結

l / k g ) に お

後 の 血 中 e o f 0 . 3 , s m e a n s ±

害 活 性 を 量 3  m o

40% 以 上

開 発 で き

-

- プ ロ リ 環 へ の 変 果 を 以 下

お け る 血

D P P - 4 1 o r

± S . E . M .

を 示 し 、 o l / k g の 上 阻 害 す き る 可 能

リ ル チ ア 変 換 に つ 下 に ま と

1. 2- ト リ フ ル オ ロ メ チ ル - 4 - キ ノ リ ル 体 2 0d (IC

= 0 . 3 7 n M ) 、 5- シ ア ノ - 2 - ベ ン ゾ イ ミ ダ ゾ ー ル 体 2 1 c (IC

= 0.39 n M ) を は じ め と し て 、単 環 系 化 合 物 と 比 較 し 、阻 害 活 性 の 向 上 が 認 め ら れ た 。 2. キ ノ リ ン 体 2 0 d と D P P - 4 の 複 合 体 X 線 結 晶 構 造 解 析 か ら 様 々 な

相 互 作 用 の 存 在 を 確 認 し た 。 特 に D P P - 4 の 新 た な ポ ケ ッ ト ( S

e x t e n s i v e s u b s i t e と 命 名 ) の 存 在 と そ の キ ノ リ ン 環 と の 相 互 作 用 が 、 阻 害 活 性 の 向 上 に 寄 与 し た 。

3. キ ノ リ ン 体 2 0 d と S

ext ensive s ubsite と の 相 互 作 用 は 、 D P P - 4 阻 害 活 性 の み な ら ず 、 類 似 酵 素 D P P - 8 お よ び DPP- 9 に 比 べ て

DPP-4 選 択 的 と な る 重 要 な 因 子 で あ る こ と を 見 出 し た 。

4. キ ノ リ ン 体 2 0 d は 、 ラ ッ ト 単 回 経 口 投 与 に お い て 持 続 的 な 阻 害

活 性 を 示 す こ と か ら 、 1 日 1 回 投 与 の 治 療 薬 の 開 発 を 可 能 に す

る 興 味 あ る 知 見 を 提 供 し た 。

第

e x な 直 の は 焦 ル に つ ら ニ

第 四 章 ( ゾ

こ れ ま で t e n s i v e 阻 害 活 性 線 状 で あ 方 が 好 ま S

e xt e n 点 を 当 て 型 置 換 基 対 す る 選 い て 検 討

、 阻 害 活 ル ピ ラ ゾ

S ) -  - ( 4 - ゾ リ ジ ン

で 述 べ た s u b s i t e 性 の 発 現 に あ る I 型 構 ま し い 結 果

ns i v e s u て 、縮 合 複 基 に 着 目 選 択 性 な 討 し た ( F i 活 性 、 酵 素 ゾ ー ル 体

F i g u r e 1

- ビ ア リ ー 類 の 構 造

た よ う に と の 相 互 に 重 要 で

構 造 の 2 果 を 与 え b s i t e と 複 素 環 に し 、 こ れ ら び に ラ i g.12) 。 最 素 選 択 性

2 7 g ( テ ネ

1 2 縮 合 複

ー ル - 1 - ピ 造 活 性 相 関

、 2 0 d 互 作 用 が 阻 で あ る 。次

2 0a よ り る こ と が さ ら に 効

替 わ る 新 ら 誘 導 体

ッ ト ex 最 後 に 、 性 お よ び 持

ネ リ グ リ

複 素 環 か ら

ピ ペ ラ ジ 関 と テ ネ

の キ ノ リ 阻 害 活 性 次 に ピ ペ ラ

も 、 折 れ が 明 ら か 効 果 的 に 相

新 た な L 型 体 の 合 成

vivo に お 一 連 の ビ 持 続 性 の

プ チ ン )

ビ ア リ ー

ニ ル ) -

- リ グ リ プ

リ ン 環 と 性 の 向 上 や

ラ ジ ン 環 れ 曲 っ た

と な っ た 相 互 作 用

型 構 造 と

、 構 造 活 お け る D P

ビ ア リ ー 優 れ た 3 の 創 製 に

ル 環 へ の

- プ ロ リ ル プ チ ン の

と D P P - 4 や DPP- 4 と キ ノ リ L 型 構 造 た 。そ こ で で き る 置

し て 、ビ 活 性 相 関 、

P P - 4 阻 害 ル 誘 導 体 3- メ チ ル に 成 功 し た

変 換

ル チ ア

創 製

4 の S

4 特 異 的

リ ン 環 が

造 の 2 0 b

で 、著 者

置 換 基 に

ビ ア リ ー

D PP-4

害 作 用 に

体 の 中 か

- 1 - フ ェ

た 。

第

員 s il D P

の e x ニ で

１ 節 ビ ス 先 ず ビ ア 環 ) お よ び l i c o に 発 PP - 4 活 性

F i g u r

化 合 物 2 Ar g3 58 t e n s i v e ル 基 は A

S

ext en

ア リ ー ル タ デ ィ ー ア リ ー ル 型

び 1- フ ェ 生 さ せ 、 性 部 位 と

r e 1 3 ビ ア 重 ら れ C o 2 7 r e s

2 7 b （ ピ ン 8 と 対 面

s u b s i t e Ar g35 8 と

ns i v e s u

ル 型 置 換 基 ー

型 置 換 基 ェ ニ ル - 2 -

2 0 d と の の ド ッ キ

ア リ ー ル 化 ね 合 わ せ れ た デ ー m p o u n d a a n d 2 7 b s p e c t i v e l

ン ク 色 ） し て い る

に 収 ま と は 反 対 b s i t e と

基 を 有 す

基 と し て 、 イ ミ ダ ゾ の 複 合 体 キ ン グ モ デ

化 合 物 2 7 a

（2 0 d と D

タ を 使 用 ） 2 0 d i s s h b a r e s h o y

で は フ ェ る の に 対 し

り き れ ず 方 向 に 位 の 相 互 作

す る 化 合 物

o - ビ フ ゾ ー ル 体 体 X 線 結 晶

デ ル を 検

a お よ び 2 D P P - 4 複 合

） h o w n a s o

o w n a s g r

ェ ニ ル 基 が し 、 化 合 ず 、 立 体 的

位 置 す る こ 作 用 を 獲 得

物 と D P P -

ェ ニ ル 体 2 7 b ( 5 員 晶 構 造 解 討 し た ( F

2 7 b と D P 合 体 X 線 結

r a n g e s t i r e e n a n d

が S

e xt 物 2 7 a 的 な 反 発

こ と が 推 得 し 、 キ

- 4 の ド ッ

体 2 7 a ( 6 員 員 環 - 6 員 環 解 析 で 得 ら

F ig.13) 。

P - 4 活 性 部

結 晶 構 造 解 i c k . C o m

p i n k s t i c

t e ns i ve

（ 緑 色 ） に よ り 末 推 測 さ れ た ノ リ ン 2

ッ キ ン グ

員 環 - 6 環 ) を i n ら れ た

部 位 と の 解 析 で 得 p o u n d s c k s ,

s u b s i t e で は S

末 端 フ ェ

た 。そ こ

2 0 d （ 橙

色 ） と 同 じ よ う な 活 性 が 期 待 で き る ビ ア リ ー ル 化 合 物 と し て 、 1- ア リ ー ル - 2 - イ ミ ダ ゾ リ ル 、 1- ア リ ー ル - 5 - テ ト ラ ゾ リ ル 、 1- ア リ ー ル - 5 - ピ ラ ゾ ー ル 誘 導 体 2 7 、 2 8 を 選 定 し 、合 成 お よ び 構 造 活 性 相 関 を 検 討 し た 。

第 ２ 節 ( S ) -  - ( 4 - ビ ア リ ー ル - 1 - ピ ペ ラ ジ ニ ル ) -

- プ ロ リ ル チ ア ゾ リ ジ ン 類 お よ び そ の 類 縁 体 の 合 成 法

化 合 物 2 7 の 合 成 に 必 要 な 各 種 ピ ペ ラ ジ ン 中 間 体 3 0 は 、 N - 保 護 ピ ペ ラ ジ ン か ら 合 成 し た 。 ま ず N -Cbz ピ ペ ラ ジ ン と フ ェ ニ ル イ ソ チ オ シ ア ナ ー ト か ら チ オ ウ レ ア を 経 て 、ヨ ウ 化 メ チ ル で ア ル キ ル 化 し て メ チ ル チ オ イ ミ ダ ー ト 2 9 a を 得 た 。 次 に 2 9 a を ピ リ ジ ン 中 、 ア ミ ノ ア セ ト ア ル デ ヒ ド ジ メ チ ル ア セ タ ー ル と 加 熱 後 、 加 水 素 分 解 条 件 で 脱 保 護 し て フ ェ ニ ル イ ミ ダ ゾ ー ル 3 0 a を 合 成 し た (Sch eme 3) 。

S c h e m e 3 イ ミ ダ ゾ ー ル 、 テ ト ラ ゾ ー ル 中 間 体 3 0 a、3 0 b の 合 成