Die Erfindung betrifft Dendrimere auf Saccharid-Basis, Verfahren zur Herstellung solcher Dendrimere sowie ihre Verwendung.

Bei der Synthese organischer Verbindungen fallen die Produkte oft als Gemische an, z.B. als Racemate, d.h. als Gemische von Enantiomeren. Enantiomere unter¬ scheiden sich nur wenig in ihren physikalischen Eigenschaften, jedoch stark in ihren physiologischen Wirkungen. So kann das eine Enantiomer toxisch sein, wohingegen das andere Enantiomer eine therapeutische Wirkung besitzt. Die Trennung von Enantiomeren ist daher wünschenswert. Viele Versuche wurden unternommen, dies zu erreichen. Bisherige Ergebnisse sind allerdings nicht befriedigend.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Mittel bereitzu¬ stellen, mit dem Gemische von Produkten, insbesondere Racemate, effektiv getrennt werden können.

Erfindungsgemäß wird dies durch die Gegenstände in den Patentansprüchen erreicht.

Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist somit ein Dendrimer, umfassend einen Initiatorkern mit mindestens zwei funktioneilen Gruppen und mindestens zwei Saccharide.

Dendrimere sind dreidimensionale, hoch geordnete oligomere bzw. -polymere Verbindungen, die ausgehend von einem Initiatorkern gebildet werden. Dieser weist mehrere reaktionsfähige Gruppen auf. An diese Gruppen werden Sub¬ stanzen gebunden. Auf diese Weise werden Dendrimere der ersten Generation erhalten. An die Substanzen des Dendrimers der ersten Generation können weitere Substanzen und/oder weitere Initiatorkerne gebunden werden, die dann mit weiteren Substanzen verknüpft werden können. Dabei werden Dendrimere

- 2 - der zweiten Generation erhalten. Durch Wiederholung dieser Reaktionsfolge werden Dendrimere höherer Generationen erhalten.

Der vorstehende Ausdruck "Initiatorkern mit mindestens zwei funktioneilen Gruppen" betrifft cyclische Verbindungen, die mindestens zwei funktionelle Gruppen z.B. Hydroxygruppen, Aminogruppen, Carbonsäuregruppen, Metall¬ organische Gruppen und/oder Halogenidgruppen, insbesondere 3, 4, 5 oder 6 funktioneile Gruppen, aufweisen. Beispiele von Initiatorkernen sind cyclische In- itiatorkern-Saccharide, d.h. cyclische Saccharide, die als Initiatorkern verwendet werden, und cyclische Aliphaten. Vertreter von cyclischen Initiator-Kernsac- chariden sind cyclische Monosaccharide in allen stereoisomeren und enantiome¬ ren Formen, z.B. cyclische Pentosen und Hexosen, wie α- und _/ S-D-Glukose, und Derivate davon. Vertreter von cyclischen Aliphaten sind C ₆ -Cykloalkane, wie Trihydroxycykloalkane, z.B. 1 ,3,5-Trihydroxycykloalkane, insbesondere 1 ,3,5- Trihydroxycyclohexan, Inosite, insbesondere myo-lnosit, sowie Derivate davon.

Ein erfindungsgemäßes Dendrimer weist mindestens zwei Saccharide auf, die an den Initiatorkern gebunden sind. Der Ausdruck "Saccharid" umfaßt Saccharide jeglicher Art, insbesondere Monosaccharide in allen stereoisomeren und enan¬ tiomeren Formen, z.B. Pentosen und Hexosen, wie a- und ^-D-Glukose und Derivate davon, wie mit Schutzgruppen, z.B. Benzyl, geschützte Saccharide und/oder mit funktionellen Gruppen, wie Aminogruppen, Phosphatgruppen oder Halogenidgruppen, modifizierte Saccharide. Als Saccharide gelten hier besonders Inosite, ganz besonders optisch aktive Derivate von myo-lnosit und Quebrachi- tol, z.B. aus Galactinolen, sowohl aus pflanzlichen Quellen, wie Zuckerrüben, als auch aus Milchprodukten, oder durch enzymatische Enantiomerentrennung gewonnene Derivate. Vorzugsweise weist ein Dendrimer 3, 4, 5 oder 6 Sac¬ charide auf. Die Saccharide können gleich oder verschieden voneinander sein. Ferner können die Saccharide an den Initiatorkern über eine glykosidische Bin¬ dung gebunden sein.

In einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Dendrimers

- 3 - liegt zwischen dem Initiatorkern und einem bis maximal allen der Saccharide ein Spacer vor. Beispiele eines solchen sind aliphatische Verbindungen, wie Alkane. Auch kann der Spacer eine ungesättigte aliphatische Verbindung sein. Der Spacer weist vorzugsweise 3 bis 10 C-Atome auf. Ferner kann der Spacer an die funktionellen Gruppen des Initiatorkerns und/oder der Saccharide gebunden sein. Liegen mehrere Spacer vor, können diese gleich oder verschieden voneinander sein.

Vorzugsweise weist ein erfindungsgemäßes Dendrimer eine organische Ver¬ bindung auf. Diese kann an den Initiatorkern und/oder an eines oder mehrere der Saccharide gebunden sein. Beispiele von organischen Verbindungen sind Alkane mit einer funktionellen Gruppe, z.B. einem Halogen, wie Brom, einer Hydroxy-, Azido- und/oder Amino-Gruppe, oder Alkene, insbesondere mit endständiger Doppelbindung. Die Alkene können auch vorstehende funktioneile Gruppen aufweisen. Vorzugsweise hat vorstehende organische Verbindung 3 bis 10 C- Atome. Ferner können von der organischen Verbindung eine oder mehrere in einem erfindungsgemäßen Dendrimer vorliegen. Bei mehreren können diese gleich oder verschieden voneinander sein. Mit den organischen Verbindungen ist es möglich, das Dendrimer an einen Träger zu binden und/oder Farbstoffe, magnetische Partikel und/oder andere Komponenten an das Dendrimer zu bin¬ den.

Bevorzugte Dendrimere der ersten Generation sind die Verbindungen 6, 10, 1 6, 21 , 22 und 28 der Figuren 1 -5.

Dendrimere der ersten Generation können durch Verwendung vorstehender Initiatorkerne, Saccharide, ggf. Spacer und/oder organischer Verbindungen zu Dendrimeren der zweiten und höherer Generationen aufgebaut werden. Solche Dendrimere sind ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Ein Dendrimer der zweiten Generation kann z. B. ein solches sein, bei dem weitere Saccharide an ein oder mehrere Saccharide eines Dendrimers der ersten

Generation gebunden sind. Ein weiteres Dendrimer der zweiten Generation kann z.B. ein solches sein, bei dem am Saccharid eines Dendrimers der ersten Genera¬ tion ein weiterer Initiatorkern vorliegt, an den weitere Saccharide gebunden sind. Ein Dendrimer der zweiten Generation ist auch ein solches, bei dem zwei oder mehrere Initiatorkerne eines Dendrimers der ersten Generation über einen weite¬ ren initiatorkern miteinander verbunden sind. Bei vorstehenden Dendrimeren der zweiten und ggf. höheren Generationen können zwischen den Initiatorkernen und den Sacchariden vorstehende Spacer vorliegen. Auch können an diese vorstehende organische Verbindungen gebunden sein.

Beispiele von Dendrimeren der zweiten Generation sind die Verbindungen 1 1 , 1 2, 1 7, 1 8, 23 und 24 der Figuren 2-4.

Die Komponenten von erfindungsgemäßen Dendrimeren sind als Edukte darge¬ stellt. In den Dendrimeren liegen sie jedoch in derivatisierter Form vor.

Erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zur Herstellung vorstehender Den¬ drimere bereitgestellt. In diesem Verfahren werden die einzelnen Komponenten, d.h. Initiatorkerne, Saccharide, ggf. Linker und ggf. organische Verbindungen kovalent miteinander verbunden. Dies erfolgt in üblicher Weise. Beispielhaft wird hierzu auf die Herstellung der Dendrimere in den Figuren 1 -4 verwiesen.

Erfindungsgemäße Dendrimere zeichnen sich durch eine Reihe von vorteilhaften Eigenschaften aus. Sie sind biologisch abbaubar. Daher sind sie leicht zu entsor¬ gen. Desweiteren sind sie im wesentlichen aus nachwachsenden Rohstoffen hergestellt. Somit werden fossile Rohstoffe geschont und die COyBilanz neutral gehalten. Weiterhin liegen die erfindungsgemäßen Dendrimere in genau definier¬ ten Strukturen vor, d.h. es gibt keine Fehlstellen und/oder inter- oder intramole¬ kulare Bindungen. Ferner weisen erfindungsgemäße Dendrimere chirale C-Atome auf. Darüberhinaus können sie aufgrund ihres Aufbaus chemische Verbindungen gut binden und unter geeigneten Bedingungen leicht wieder abgeben. Desweite¬ ren sind erfindungsgemäße Dendrimere in der Lage, selektive Wechselwirkungen

mit Zucker-spezifischen Rezeptoren einzugehen und somit z.B. an Viren, Bakte¬ rien und Zellen zu binden.

Daher eignen sich erfindungsgemäße Dendrimere bestens als Säulenmaterial zur Abtrennung von Stoffen aus Gemischen von Produkten, insbesondere zur Trennung von Racematen in Enantiomere. Ferner können sie aufgrund ihrer Wechselwirkungen mit Rezeptoren für die affinitätschromatographische Isolation von Lektinen und anderen Glycoproteinen sowie als Zelladhäsionsinhibitoren, z.B. von Viren und Bakterien zum Infektionsschutz, eingesetzt werden.

Darüberhinaus können erfindungsgemäße Dendrimere für eine Vielzahl weiterer Verwendungen vorgesehen werden. Beispielsweise können sie als Katalysatoren bei der enatioselektiven Synthese eingesetzt werden. Auch eignen sie sich im medizinischen Bereich, z.B. als Trager von Arzneistoffen, insbesondere zum Einsatz bei Depotmedikamenten und zur gezielten Einschleußung von Wirk¬ stoffen in Zielzellen (drug-targeting). Desweiteren können sie zur Verhinderung von Abstoßungsreaktionen bei Organtransplantationen eingesetzt werden. Auch können erfindungsgemäße Dendrimere zur Oberflachenbeschichtung wäßriger Medien und als Micellen verwendet werden. Weiterhin können sie, insbesondere wenn sie in der äußersten Schale funktionelle Gruppen, wie Amino-Gruppen tragen, zur Transfektion, als multi-antigene Determinanten, künstliche Vaccinen oder Enzymmodelle in Analogie zu Cyclodextπnen eingesetzt werden. Ferner können erfindungsgemäße Dendrimere, die Festphasen-konjugiert sind, insbeson¬ dere Derivate von Inositol, zur Aufbereitung Bakteπen-verseuchten Trinkwassers verwendet werden. Desweiteren können erfindungsgemäße Dendrimere, wenn sie mit Farbstoffen verknüpft sind, zur Markierung von Lektinen in histochemi- schen und zytochemischen Verfahren eingesetzt werden.

Kurze Beschreibung der Zeichnung:

Fig. 1 zeigt das erfindungsgemäße Dendrimer 6, umfassend myo-lnosit als Initiatorkern, /?-D-Glukose als Sacchaπd, einen Spacer, und eine

organische Verbindung aus 6 C-Atomen, die als funktioneile Grup¬ pe eine Azido-Gruppe aufweist,

Fig. 2 zeigt das erfindungsgemäße Dendrimer 10, umfassend myo-lnosit als Initiatorkern, yS-D-Glukose als Saccharid und einen Spacer, sowie den Aufbau von Dendrimeren höherer Generationen, d.h. von Dendrimeren 1 1 und 1 2,

Fig. 3 zeigt das erfindungsgemäße Dendrimer 1 6, umfassend myo-lnosit als Initiatorkern, /?-D-Glukose als Saccharid und einen Allyl-Rest als organische Verbindung, sowie den Aufbau von Dendrimeren höhe¬ rer Generationen, d.h. von Dendrimeren 1 7 und 1 8, und

Fig. 4 zeigt die Herstellung der erfindungsgemäßen Dendrimere 21 und

22, umfassend 1 ,3, 5-Trihydroxycyklohexan als Initiatorkern, ß-D- Glukose als Saccharid, einen Spacer und eine organische Verbin¬ dung, sowie den Aufbau von Dendrimeren höherer Generation, d.h. von Dendrimeren 23 und 24.

Fig. 5 zeigt die Herstellung des erfindungsgemäßen Dendrimers 28.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.

Beispiel 1 : Herstellung des erfindungsgemäßen Dendrimers 6.

Die Herstellung des Dendrimers 6 und seine Struktur ist in Figur 1 gezeigt.

a) Herstellung von 2-0-{6-Brom-hexyl)- 1 ,3,4, 5,6-penta-O-benzyl-myo-inosit 2

5 g (7,9 mmol) 1 ,3,4,5, 6-Penta-O-benzyl-myo-lnosit 1 wurden in 60 ml absolutem DMSO unter Feuchtigkeitsausschluß bei Raumtemperatur

gerührt. Es wurde mit 1 ,8 g (4-facher Überschuß) Kaliumhydroxidpulver versetzt und im Ultraschallbad homogenisiert. Nach 10 Minuten wurde unter Rühren mit 10 ml (8,26-facher Überschuß) 1 ,6-Dibromhexan ver¬ setzt. Nach 1 Stunde wurde der Ansatz auf eiskalte NaHCGyLösung geschüttet und zuerst mit Diethylether und dann mit Petrolether extra¬ hiert. Die vereinigten organischen Phasen wurden anschließend mehrfach mit Wasser ausgeschüttelt, mit Na ₂ S0 ₄ getrocknet und über eine Kiesel¬ gelsäule, LM: PE/EE 8: 1 (v/v) getrennt. Es wurde 2 als farbloses Öl erhal¬ ten (Ausbeute 5,8 g), das durchkristallisierte.

b) Herstellung von 2-0-(6-Brom-hexyl)-myo-inosit 3

5 g (6,3 mmol) 2 wurden mit 0,5 g 20 % Pd/C-Katalysator in 1 50 ml Methanol/Aceton 1 : 1 (v/v) unter H ₂ -Atmosphäre gerührt. Nach 3 Stunden wurde der Katalysator abfiltriert und die Lösung eingeengt. Es wurde 3 als farblose Schuppen (Ausbeute 2,2 g) erhalten.

c) Herstellung von 2-0-(6-Azido-hexyl)-myo-inosit 4

1 g (2,9 mmol) 3 wurden mit 5 g Amberlit IR 400 A Ionenaustauscher (Azidoform) in 100 ml Methanol gerührt. Der Ionenaustauscher wurde aus der Chloridform durch Rühren ( 1 0 Minuten) mit einer 20 %-igen NaN ₃ - Lösung und ansschließendem Waschen mit zuerst Methanol, dann Aceton und schließlich Diethylether und nachfolgendem Trocknen in die Azidform überführt. Nach 1 2 Stunden wurde der Ionenaustauscher abfiltriert und die Lösung eingeengt. Es wurde 4 als farblose Schuppen (Ausbeute 800 mg) erhalten.

d) Herstellungvon1 ,3,4,5,6-(6-2,3,4,6-tetra-0-benzyl-ß-D-glucosyl-hexyl-2-

0-(6-azido-hexyl)-myo-inosit 6

20 mg (0,065 mmol) 4 wurden in 2 ml absolutem DMSO bei Raumtempe¬ ratur mit 20 mg (1 -f acher Überschuß) Kaliumhydroxidpulver gerührt. Nach 5 Minuten wurden 230 mg 6-Brom-hexyl-2,3,4,6-tetra-0-benzyl-/?-D- glucosid 5 (5 * 1 -facher Überschuß) zugegeben. Weitere 20 mg Kalium¬ hydroxidpulver und 230 mg 5 wurden nach 2 und 5 Stunden zugegeben. Nach insgesamt 10 Stunden wurde auf Eiswasser gegossen und mit Essigsäureethylester extrahiert. Das erhaltene Dendrimer 6 wurde nach Trocknung mit Na ₂ S0 ₄ durch Säulenchromatographie an Kieselgel LM: PE/EE 1 : 1 (v/v) isoliert.

Von dem so erhaltenen erfindungsgemäßen Dendrimer 6 können die Benzylgruppen in üblicher Weise abgespalten werden.

Beispiel 2: Trennung eines Racemats mitteis des erfindungsgemäßen Den¬ drimers 6

Das erfindungsgemäße Dendrimer 6 wurde in eine übliche Glassäule eingefüllt und mit Ethanol equilibriert. Nachfolgend wird ein Racemat, das beide Enantio¬ mere des Thalidomids umfaßt, auf die Säule aufgetragen. Die Elution erfolgte mit Ethanol. Es wurden zwei Produkte erhalten. Durch Bestimmung des Drehwerts in üblicher Weise wurden die Produkte jeweils als die beiden Enantiomeren des Thalidomids identifiziert.

Dieses Beispiel zeigt, daß sich die erfindungsgemäßen Dendrimere bestens als Säulenmaterial zur Trennung von Racematen eignen.

Beispiel 3: Herstellung des erfindungsgemäßen Dendrimers 28

Die Herstellung des Dendrimers 28 und seine Struktur ist in Figur 5 gezeigt.

a) Herstellung von L(-)-1 -0-(6-Brom-hexyl)-2, 3,4,5, 6-penta-O-benzyl-myo- inositol 26

250 mg (0,4 mmol) L(-)-2,3,4,5,6-Penta-0-benzyl-myo-inositol 25 (herge¬ stellt aus Galactinol nach der Methode von CE. Ballou und L. l. Pitzer, J. Am. Chem. Soc , 82, 3333, ( 1 960)) wurden in 5 ml abs. DMSO unter Feuchtigkeitsausschluß bei RT gerührt. Das Gemisch wurde mit 200 mg (4-fach) Kalium-hydroxidpulver versetzt und im Ultraschallbad homogeni¬ siert. Nach 1 0 min wurde unter Rühren 500 μl 1 ,6-Dibromhexan zugege¬ ben. Nach 1 h wurde das Gemisch auf eiskalte NaHC0 ₃ -Lsg. geschüttet und dreimal mit 10 ml Diethylether extrahiert. Die vereinigten organischen Extrakte wurden mehrfach mit Wasser ausgeschüttelt, mit Na ₂ S0 ₄ ge¬ trocknet und über eine Kieselgelsäule, LM: PE/EE 8: 1 (v/v) getrennt.

b) Herstellung von L(-)- 1 -0-(6-Amιno-hexyl)-2, 3,4,5, 6-penta-0-benzyl-myo- inositol 27

Drei g (3,78 mmol) L(-)- 1 -0-(6-Brom-hexyl)-2, 3,4, 5, 6-penta-0-benzyl- myo-inositol 26 wurden mit 5 g Amberlite IR 400 A Ionenaustauscher (Azidform) in 50 ml abs. Aceton gerührt. (Der Ionenaustauscher wurde aus der Chloπdform durch Rühren ( 1 0 min) mit einer 20% NaN ₃ -Lsg. , und anschließendem Waschen mit Methanol - > Aceton - > Diethylether, dann Trocknung, in die Azidform überführt). Nach 1 2 h wurde der Ionen¬ austauscher abfiltriert und die Lösung eingeengt. Sie wurde mit 1 5 ml Dιethylether/1 5 ml Triethylamin aufgenommen und mit 500 mg Lithiuma- luminiumhydπd versetzt. Das Reaktionsgemisch wurde für 2 h am Rück¬ fluß gekocht. Dann wurde sie mit 50 ml Wasser und 25 ml Diethylether versetzt und die organische Phase abgetrennt. Die wäßrige Phase wurde zweimal mit 20 ml Diethylether extrahiert. Die vereinigten organischen Extrakte wurden mehrfach mit Wasser ausgeschüttelt, mit Na ₂ S0 ₄ ge¬ trocknet und über eine Kieselgelsäule, LM: PE/EE 1 0: 1 (v/v) getrennt.

Herstellung von L(-)-tris-cis-cis-Cyclohexan- 1 , 3, 5, -carbonsäure ( 1 -0 6- aminohexyl (-2,3,4, 5,6-penta-0-benzyl)-myo-inositol)-amid 28

Zu einer auf - 10°C gekühlten Lösung von 270 mg ( 1 mmol) cis-cis-Cyclo- hexan- 1 ,3,5,-carbonsäurechlorid und 1 ml abs. Pyridin in 1 0 ml abs. Dichlormethan wurde während 1 0 min. unter Rühren eine Lösung von 2,2 g (3 mmol) L(-)-1 -0-(6-Amino-hexyl) -2,3,4,5,6,-penta-O-benzyl-myo- inositol 27 in weiteren 10 ml abs. Dichlormethan hinzugetropft. Das Gemisch wurde während 1 h langsam auf Raumtemperatur gebracht und weitere 2 h gerührt. Dann wurde es auf eiskalte NaHC0 ₃ -Lsg gegossen und mit Essigsäureethylester extrahiert. Die vereinigten organischen Extrakte wurden mehrfach mit Wasser ausgeschüttelt und das Produkt wurde nach Trocknung mit Na ₂ S0 ₄ durch Säulenchromatographie an Kieselgel LM: PE/EE 1 : 1 (v/v) isoliert.