KR0171267B1

KR0171267B1 - 타이로시네이즈 활성저해 및 멜라닌 생합성 저해능을 갖는 신규의 이소시아노-사이클로-펜테닐 아세트산 에스테르 유도체 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR0171267B1
Application number: KR1019960009232A
Authority: KR
Inventors: 이영호; 김경애; 이현호; 최종권; 이상화
Original assignee: 성재갑; 주식회사엘지화학
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 1999-03-30
Also published as: KR970065510A

Abstract

본 발명은 타이로시네이즈 활성저해능 및 멜라닌 생합성 저해능을 갖는 하기 일반식 (I)의 신규한 (3-이소시아노-사이클로펜트-2-엔일)아세트산의 에스테르 유도체 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

상기식에서, R은 수소, C₁-C₁₀알킬 또는 아릴을 나타낸다.

Description

타이로시네이즈 활성저해 및 멜라닌 생합성 저해능을 갖는 신규의 이소시아노-사이클로-펜테닐 아세트산 에스테르 유도체 및 그의 제조방법

본 발명은 타이로시네이즈 활성저해능 및 멜라닌 생합성 저해능을 갖는 하기 일반식 (I)의 신규한 (3-이소시아노-사이클로펜트-2-엔일)아세트산 아세테르 유도체 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

상기식에서, R은 수소, C₁-C₁₀알킬 또는 아릴을 나타낸다.

멜라닌은 색소세포내에 존재하는 타이로시네이즈(Tyrosinase) 효소의 작용에 의해 타이로신(Tyrosine)으로부터 도파(DOPA), 도파퀴논(Dopaquinone)으로 전환된 후 비효소적인 산화반응을 거쳐 만들어진다.

멜라닌은 피부에 존재하여 신체를 보호하는 중요한 기능을 담당하고 있으나, 멜라닌의 과잉생산은 오히려 피부흑화를 유발하고, 기미, 주근깨 등을 생성하는 것으로 알려져 있으므로 최근에는 멜라닌 과잉생산 예방을 목적으로 하는 화장품과 약제들의 개발이 활발히 진행되고 있다. 종래에는 멜라닌 과잉생산 예방을 위하여 타이로시네이즈 활성을 저해하는 것으로 알려진 하이드로퀴논(Hydroquinone), 아스코빅산(Ascorbic Acid), 코지산(Kojic Acid), 글루타치온(Glutathione) 또는 알부틴(Arbutin) 등이 사용되었으나 이들은 피부자극을 유발하거나 제품 안정성이 좋지 못하여 사용이 제한되거나 효과가 미약한 등의 단점을 가지고 있었다. 따라서 소량으로도 타이로시네이즈 저해 활성을 나타내어 멜라닌 생합성을 저해할 수 있는 우수한 저해제의 개발이 요구되고 있다.

이에 본 발명자들은 이러한 요구에 부응하여 보다 우수한 미백효과를 나타내는 물질을 개발하고자 오랜기간에 걸쳐 집중적인 연구를 수행한 결과, 신규한 (3-이소시아노-사이클로펜트-2-엔일)-아세트산 유도체를 합성하고 이들의 타이로시네이즈 억제 활성을 확인함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.

비록, 3-이소시아노-사이클로펜트-2-엔일기를 포함하는 유도체들은 이미 알려져 있으나(참조: J. Chem. Soc. Chem. Commun., 133 (1984)), 본 발명에서 제시하는 바와 같은 (3-이소시아노-사이클로펜트-2-엔일)아세트산 유도체에 대해서는 알려진 바 없으며, 또한 상기 논문에서 제시하는 방법으로는 본 발명에서 제공하는 아세트산 유도체들을 합성할 수 없다.

따라서, 본 발명의 목적은 하기 일반식 (I)의 신규한 (3-이소시아노-사이클로펜트-2-엔일)아세트산의 에스테르 유도체를 제공하는 것이다.

상기식에서, R은 수소, C₁-C₁₀알킬 또는 아릴을 나타낸다.

일반식 (I) 화합물의 치환기에 대한 상기 정의 중에서 용어, 알킬은 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필 또는 여러가지 부틸 이성체와 작은 직쇄 또는 측쇄의 포화탄화수소 래디칼(Radical)을 의미한다.

타이로시네이즈 활성저해능 및 멜라닌 생합성 저해능을 갖는 상기 일반식 (I)의 화합물 중에서도 바람직한 화합물은 R 이 C₁-C₄알킬을 나타내는 화합물이다.

본 발명에 따르면, 또한 상기 일반식 (I)의 신규 화합물을 제조하는 방법이 제공된다.

하기 반응도식 1 로 나타내는 바와 같이, 일반식 (I)의 화합물은 하기 일반식 (VII)의 포름아미드 화합물을 용매중에서 염기 존재하에 치환된 설포닐클로라이드와 반응시켜 일반식 (VIII) 화합물을 제조한 다음, 이를 용매중에서 염기 존재하에 반응시켜 제조한다.

상기식에서, R은 앞에서 정의한 바와 같고, R' 는 메탄설포닐 또는 4-톨루엔설포닐을 나타낸다.

반응도식 1 의 방법을 좀더 자세히 설명하면 다음과 같다.

일반식 (VII) 화합물을 -10 내지 0℃ 의 저온에서 트리에틸아민 또는 피리딘과 같은 염기 존재하에 치환된 설포닐클로라이드, 예를들어 메탄설포닐클로라이드, 벤젠설포닐클로라이드 또는 4-톨루엔설포닐클로라이드와 반응시키면 일반식 (VIII)의 화합물이 수득되며, 이 화합물에 디아자바이사이클로운데센(DBU) 또는 디아자바이사이클로노넨(DBN)을 가하고 상온까지 반응시키면 본 발명에 따른 일반식 (I)의 이소시아노 화합물을 제조할 수 있다. 양 반응 모두에서 용매로는 클로로포름, 디클로로메탄, 톨루엔, 벤젠과 같은 탄화수소계 용매를 사용된 일반식 (VII)의 화합물은 하기 반응도식 1에서 출발물질로 사용된 일반식 (VII)의 화합물은 하기 반응도식 2 에 나타낸 방법에 따라 제조하여 사용한다.

상기식에서, R 은 앞에서 정의한 바와 같다.

반응도식 2에서 볼 수 있듯이, 일반식 (III)의 에스테르 화합물은 상업적으로 이용 가능한 구조식 (II)의 2-사이클로펜텐-1-아세트산에 대해 통상적인 에스테르화 반응(Esterification)을 수행하여 쉽게 합성할 수 있다. 이때 별도의 용매를 사용하지 않고 반응물질인 알콜만을 과량 사용하거나, 용매로서 벤젠, 톨루엔과 같이 물과 공비혼합물(azeotrope)을 형성할 수 있는 탄화수소계 용매를 혼합하여 사용할 수도 있다. 또한, 염산, 황산 또는 톨루엔설폰산이 촉매량 사용된다. 일반식 (IV)의 트랜스 에폭시 화합물은 반응물(III)을 N-브로모숙신이미드와 반응시켜 선택적으로 수득하며, 이때 용매로는 20%의 물을 함유한 테트라하이드로푸란(THF), 디옥산 또는 디메틸설폭사이드(DMSO)를 사용하는 것이 바람직하다. 트랜스 에폭시 화합물(IV)을 소듐아지드와 80 내지 150℃ 의 온도범위에서 반응시키면 일반식 (V)의 (3-아지도-2-하이드록시-사이클로펜틸)-아세트산 유도체를 얻을 수 있는데, 이 반응에서 용매로는 물과 2-메톡시에탄올의 혼합용매 또는 디메틸포름아미드를 사용하는 것이 좋고 반응을 활성화 시키기 위하여 암모늄클로라이드를 사용한다. 계속하여 일반식 (V)의 화합물을 메틸, 에틸 또는 이소프로필 알콜 용액중에서 1 내지 5 기압하에, 5 내지 10% 필라듐 차콜을 사용하여 수소화 반응시켜 일반식 (VI)의 아민 유도체로 환원시킨 후 에틸포르메이트와 용매 없이 환류 상태에서 5시간 동안 교반하여 선택적으로 일반식 (VII)의 포름아미드 화합물로 변환시킨다.

이상 설명한 방법에 따라 제조된 본 발명에 따른 일반식 (I)의 (3-이소시아노-사이클로펜트-2-엔일)아세트산 에스테르 유도체의 대표적인 예는 하기 표 1에 나타내었다.

한편, 본 발명자들은 일반식 (I)의 (3-이소시아노-사이클로펜트-2-엔일)아세트산 에스테르 유도체의 타이로시네이즈 저해능을 검정하였으며, 그결과 이들 화합물이 타이로시네이즈 활성에 대해 탁월한 저해효과를 나타낼 뿐아니라, 멜라노마 B-16 세포실험을 통하여 우수한 멜라닌 생성저해효과를 나타냄을 확인할 수 있었다.

이하, 본 발명을 제조예 및 실시예에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 것일뿐, 어떤 의미로든 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

[제조예 1]

[메틸 2-사이클로펜텐 아세테이트(III-1)의 합성]

2-사이클로펜텐-1-아세트산 5g 및 톨루엔설폰산 0.3g을 메탄올 100㎖에 가하고 5시간 동안 환류 상태에서 교반시켰다. 탄산수소나트륨 포화용액 2㎖로 반응액을 중화시킨 후 용매를 감압 증류하여 제거하였다. 잔류물을 50㎖의 물로 희석시키고 물층을 50㎖의 디에틸에테르로 네 번 추출하였다. 유기층을 모아 무수망초로 건조시키고 감압 증류하여 표제화합물을 5.1g(수율:92%) 수득하였다.

2-사이클로펜텐-1-아세트산을 출발물질로 사용하고, 에탄올과 벤젠용매(III-2), 프로판올과 벤젠용매(III-3), 이소프로판올과 벤젠용매(III-4), 그리고 부탄올과 벤젠용매(III-5)를 사용하여 상기 제조예 1에서와 동일한 방법으로 수행하여 2-사이클로펜텐-1-아세트산의 에스테르 유도체들을 85 내지 97%의 수율로 합성하였다

[제조예 2]

[메틸 (6-옥사-바이사이클로[3,1,0]헥스-2-일)아세테이트(IV-1)의 합성]

메틸 2-사이클로펜텐-1-아세테이트(III-1) 1.4g을 THF 150㎖에 가하고 여기에 물을 50㎖ 적가하였다. 이 용액에 0℃에서 빛을 차단한 후 강하게 교반하면서 N-브로모숙신이미드 1.78g을 천천히 적가하였다. 동 온도에서 3시간 정도 교반한 후 THF를 감압 증류하고 물층을 50㎖의 디에틸에테르로 세 번 추출하였다.

유기층을 모아 감압증류하여 수득된 잔류물을 메탄올 50㎖로 희석시키고, 여기에 탄산칼륨 고체 1g을 적가한 후 상온에서 3시간 동안 교반하였다. 메탄올을 감압 증류한 후 100㎖의 디에틸에테르로 묽히고 여과하여 얻어진 용액을 다시 감압 증류한 다음, 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(헥산 : 에틸아세테이트 = 10 : 1, v/v)로 분리하여 표제화합물을 0.656g(수율:42%) 수득하였다.

[제조예 3]

[메틸 (3-아지도-2-하이드록시-사이클로펜틸)아세테이트(V-1)의 합성]

제조예 2에서 수득한 메틸 (6-옥사-바이사이클로[3.1.0]헥스-2-일) 아세테이트(IV-1) 0.656g을 2-메톡시에탄 5㎖에 가한 후 여기에 물 1㎖을 적가하였다.

반응액에 소듐아지드 1.5g 및 염화암모늄 고체 1.2g을 적가한 다음 5시간 동안 환류상태에서 교반하였다. 용매를 감압 증류하여 제거하고 잔류물을 10㎖의 물로 묽힌 다음 물층을 20㎖의 디에틸에테르로 네번 추출하였다. 유기층을 모아 무수망초로 건조시킨 후 감압 증류하고 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(헥산 : 에틸아세테이트 = 10 : 1, v/v)로 분리하여 표제화합물을 630mg(수율:75%) 수득하였다.

[제조예 4]

[메틸 (3-아미노-2-하이드록시-사이클로펜틸)아세테이트(VI-1)의 합성]

제조예 3에서 수득한 메틸 (3-아지도-2-하이드록시-사이클로펜틸)아세테이트(V-1) 0.636g을 에탄올 20㎖에 가한 다음, 여기에 팔라듐-카본 촉매 20mg을 넣고 5시간 동안 상온에서 수소 기체와 반응시켰다. 반응액을 여과한 후 감압 증류하여 표제화합물을 515mg(수율:95%) 수득하였다.

[제조예 5]

[메틸 (3-포르밀아미노-2-하이드록시-사이클로펜틸)아세테이트(VII-1)의 합성]

제조예 4에서 수득한 메틸 (3-아미노-2-하이드록시-사이클로펜틸)아세테이트(VI-1) 0.515g을 에틸포르메이트 20㎖에 가한 다음, 반응액을 2시간동안 환류 상태에서 교반하였다. 에틸포르메이트를 감압 증류하여 표제화합물을 481mg(수율:80%) 수득하였다.

[제조예 6]

메틸 (3-이소시아노-2-메탄설포닐옥시-사이클로펜틸)아세테이트(VIII-1)의 합성]

제조예 5에서 수득한 메틸 (3-포르밀아미노-2-하이드록시-사이클로펜틸)아세테이트(VII-1) 0.481g을 디클로로메탄 5㎖에 가한 다음, 여기에 메탄설포닐클로라이드 500mg 및 트리에틸아민 1㎖를 0℃에서 적가하였다. 반응액을 5시간 동안 교반한 다음, 디클로로메탄 50㎖로 희석시킨 후 여과하였다. 여과된 용액을 모아 감압 증류하고 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(헥산 : 에틸아세테이트 = 10 : 1, v/v)로 분리하여 표제화합물을 332mg(수율:50%) 수득하였다.

[실시예 1]

[메틸 (3-이소시아노-2-사이클로펜트-2-엔일)아세테이트(I-1)의 합성]

제조예 6에서 수득한 메틸 (3-이소시아노-2-메탄설포닐옥시-사이클로펜틸)아세테이트(VIII-1) 0.332g을 DBU 2㎖에 용해시킨 후 이를 디클로로메탄 1㎖로 희석시켰다. 반응액을 상온에서 3 시간 교반하고 디클로로메탄 20㎖로 희석시킨 후 여과하였다. 여액을 감압 증류한 후 실리카겔 컬럼 크로마토그래피(헥산 : 에틸아세테이트 = 10:1, v/v)로 분리하여 표제화합물을 160mg(수율: 이론치의 80%) 수득하였다.

[실시예 2 내지 5]

제조예 1에서 수득한 사이클로펜텐 아세트산 에스테르 유도체들을 출발물질로 사용하여 제조예 2 내지 6 및 실시예 1에서와 동일한 방법으로 수행함으로써 상기 표 1 에 나타낸 화합물을 합성하였으며, 합성된 화합물들의 물리적 성질은 하기 표 2 에 나타내었다.

[시험예 1]

[타이로시네이즈의 저해활성 측정]

본 발명에 따른 일반식 (I) 화합물의 타이로시네이즈의 저해 효과를 다음에 기술한 바와 같이 측정하였다.

효소인 타이로신이즈는 버섯류에서 추출한 것으로서, 시그마(Sigma)사로 부터 구입한 것을 사용하였다. 먼저, 기질인 L-타이로신을 1.5mM 농도가 되도록 인산 완충액(0.05 mol 농도, pH 6.8)에 용해시킨 다음 이 용액을 0.3㎖ 용량의 분광 광도계 큐벳(Cuvette)에 0.01㎖ 넣고 코펙터(Cofacter)인 도파를 0.06mM 농도로 만들어 0.01㎖씩 첨가하였다. 타이로시네이즈를 인산 완충액에 60U/㎖로 제조한 것을 이 반응액에 0.1㎖씩 첨가하여 반응을 진행시켰다. 이때 각각의 대조군(Blank)으로는 타이로시네이즈 용액 대신 완충액만을 0.1㎖씩 첨가한 것을 사용하였다. 반응은 분광광도계(Spectrophotmeter, Beckman DU-7500)를 이용하여 37℃에서 진행시키며, 1분마다 475nm에서의 흡광도의 변화를 10분간 측정하였다. 여기서 얻어진 반응속도(시간에 따른 흡광도의 변화율, dA/dmin)의 차이에 의거하여 타이로시네이즈의 저해율을 구하였으며 구하는 식은 다음과 같다.

또한, 효소활성 저해율이 50%에 달하는 저해제의 농도로 IC₅₀값을 결정하였으며 결정된 IC₅₀값을 하기 표 3 에 나타내었다.

표 3 의 결과에서 볼 수 있듯이 본 발명에 따른 일반식 (I)의 화합물은 알부틴 등 공지의 타이로시네이즈 활성 저해물질과 비교하여 효소에 대한 저해효과가 매우 우수함을 알 수 있다.

이와 같이 타이로시네이즈 효소에 대한 저해효과가 우수함을 확인하였으므로 본 발명자들은 다음 단계로 일반식 (I) 화합물을 쥐의 멜라노마 세포(mouse melanoma cell) B-16 의 배양액에 첨가하여 세포수준에서의 미백 효과를 다음과 같이 실험하였다.

[시험예 2]

[쥐의 B-16 멜라노마 세포에서 멜라닌생성 저해효과의 측정]

멜라닌생성 저해효과를 시험하는 방법이 구체적으로 기재되어 있는 문헌(Lotan R., Lotan D., Cancer. Res. 40, 3345-3350, 1980)을 참조하여 다음과 같이 실험하였다. 일반식 (I)의 화합물을 B-16 멜라노마 세포를 배양중인 배지에 첨가하여 3 일간 배양한 후, 세포들을 트립신(Trypsin) 처리하여 배양 용기로부터 떼어내 원심분리함으로써 멜라노마 세포를 수득하였다. 세포의 미백등급은 눈으로 본 색의 변화로 측정하였으며 등급은 미백의 강도가 강한 순서로 배열하여 3, 2, 1, 0 으로 정하였다. 실험결과는 하기 표 4 에 정리하여 나타내었다.

타이로시네이즈 활성을 저해하는 것으로 공지된 화합물과 본 발명에 따른 화합물을 상기 표 4 와 같은 방법으로 비교하기는 어려우나, 참고로 IC값을 표시하면 코지산의 경우 IC이 15μm/㎖ 이고 알부틴의 경우 IC50 이 30μm/㎖ 이다. 따라서, 상기 결과로부터, 일반식 (I)의 화합물은 배양된 쥐의 멜라노마 세포에 대하여 탁월한 멜라닌 생성 억제 효능을 나타내고 있음을 알 수 있으며, 특히 본 발명에 따른 화합물은 우수한 타이로시네이즈 저해작용으로 인해 멜라닌 색소의 형성을 억제하여 뛰어난 미백효과를 보이는 것으로 입증되었다.

Claims

하기 일반식 (I)로 나타내는 화합물 :

상기식에서, R은 수소, C₁-C₁₀알킬 또는 아릴을 나타낸다.
제1항에 있어서, R이 C₁-C₄알킬인 화합물.
하기 일반식 (VIII) 화합물을 용매중에서 염기 존재하에 반응시켜 하기 일반식 (I)의 화합물을 제조하는 방법.

상기식에서 R 은 제1항에서 정의한 바와 같고, R' 는 메탄설포닐, 벤젠설포닐 또는 4-톨루엔설포닌을 나타낸다.
제3항에 있어서, 염기가 디아자바이사이클로운데센(DBU) 및 디아자바이사이클르노넨(DBN) 중에서 선택된 1 종인 방법.
제3항에 있어서, 일반식 (VIII)의 화합물이 하기 일반식 (VII)의 포름아미드 화합물을 용매중에서 염기 존재하에 치환된 설포닐클로라이드와 반응시켜 제조한 것인 방법.

상기 식에서, R 은 제1항에서 정의한 바와 같다.
제3항 또는 5항에 있어서, 용매가 클로로포름, 디클로로메탄, 톨루엔 및 벤젠 중에서 선택된 1 종 이상인 방법.
제5항에 있어서, 염기가 트리에틸아민 및 피리딘 중에서 선택된 1 종인 방법.
제5항에 있어서, 치환된 설포닐클로라이드가 메탄설포닐클로라이드, 벤젠설포닐클로라이드 및 4-톨루엔설포닐클로라이드 중에서 선택된 1 종인 방법.
제5항에 있어서, 반응온도가 -10 내지 0℃ 인 방법.