KR100267707B1 - Nmda 수용체 길항제로 작용하는 4-치환-퀴놀린-2-카복실산 유도체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 하기 화학식 1의 4-치환-퀴놀린-2-카복실산 유도체, 그 제조방법 및 NMDA 수용체 복합체에 있는 스트리키닌 (strychinine) 비감수성 글리신 결합자리에 작용하는 강력하면서 특이성을 갖는 길항제 (antagonist)로서의 용도에 관한 것이다. 본 발명의 화합물은 신경퇴행성 질환의 치료 및 예방에 유용하다. 특히, 본 발명의 화합물은 뇌졸증, 저혈당증, 국소빈혈, 심장박동정지, 외상과 같은 빈혈이나 저산소증의 결과로서 야기되는 중추신경계의 손상을 줄이는데 유용하다. 또한, 본 발명의 화합물은 간질, 알츠하이머병, 헌팅톤병 및 파킨슨씨병을 포함하는 만성 신경퇴행성 질환의 예방 및 치료에 유용하다. 또한, 본 발명의 화합물은 항경련제, 진통제, 항우울증 치료제, 항불안 치료제 및 항정신분열증 치료제로 사용된다.

[화학식 1]

(상기 R₁및 R₂는 명세서에 정의한 바와 같다.)

Description

NMDA 수용체 길항제로 작용하는 4-치환-퀴놀린-2-카복실산 유도체

본 발명은 흥분성 아미노산의 길항제로 작용하는 화학식 1의 4-치환-퀴놀린-2-카복실산 유도체, 그 제조방법 및 신경질환에 대한 치료제로서의 용도에 관한 것이다.

특히, 본 발명의 화합물은 NMDA 수용체의 흥분성 활동에 대하여 길항작용을 하며 뇌졸증, 저혈당증, 국소빈혈, 심장박동정지, 외상과 같은 빈혈이나 저산소증의 결과로서 야기되는 중추 신경계 (central nervous system)의 손상을 줄이는데 특히 유용하다.

또한, 본 발명의 화합물은 간질, 알츠하이머병, 헌팅톤병 및 파킨슨씨병을 포함하는 만성 신경퇴행성 질환을 예방하는데 유용하다. 또한 본 발명의 화합물은 항경련제, 진통제, 항우울증 치료제, 항불안 치료제 및 항정신분열중 치료제로 사용된다.

포유동물의 중추신경계의 신경전달에 있어서 가장 중요한 흥분성 신경전달물질은 L-글루타메이트이다. 거의 모든 중추신경계 신경세포들은 L-글루타메이트에 의해 흥분되며, 이 L-글루타메이트는 신경세포의 표면에 존재하는 여러 종류의 수용체-이온 채널 복합체에 작용하여 이온 채널을 열어 나트륨이나 칼슘과 같은 양이온을 유입시켜 신경세포막간의 분극현상을 유발시킴으로써 신경세포를 흥분시킨다.

이러한 중추신경계 신경세포들은 글루타메이트 유사체인 N-메틸-D-아스파테이트 (N-methyl-D-aspartate, 이하 "NMDA"라고 약칭함)에 의해 흥분되는 NMDA 수용체 및 NMDA에 의해 흥분되지 않는 non-NMDA 수용체를 포함하고 있다.

NMDA 수용체는 뇌 또는 척수에 넓게 분포되어 있는 세포표면 단백질 복합체로서 신경세포의 시냅시스에서 신경세포의 흥분을 전달하며 신경세포의 성장에 밀접하게 관여한다고 알려져 있다.

이 NMDA 수용체의 특징 중 하나는 세포가 휴식상태에 있을 경우에는 Mg⁺⁺에의해 활성이 완전히 차단된다는 것이다. 그러나, 이러한 차단은 전압의존성으로 세포가 non-NMDA 수용체에 의해 활성화되거나 다른 흥분성 물질이 유입되어 부분적으로 비극성화되면 차단이 해제된다. 이와 같이 NMDA 수용체의 작용 메카니즘은 조건에 따라 달라지기 때문에 학습 및 기억과정에서 중요한 역할을 한다.

NMDA 수용체의 또 다른 특성은, 수용체가 과도하게 흥분되면 세포가 죽게된다는 것이다. 이것은 세포 내에 Ca⁺⁺가 과도하게 축적되기 때문인 것으로 보이는데, 최근 이러한 NMDA 수용체의 흥분성 독성 (excitotoxicity)에 의한 세포 사멸에 대해 많은 연구가 진행되고 있다.

실험관 내에서 신경세포인 뉴론을 배양한 후 글루타메이트를 처리하면 세포가 부풀어 오르고, 세포 독성이 일어난다. 이러한 흥분성 독성은 Ca⁺⁺의 존재에 의존하는 것으로서, 글루타메이트 수용체의 이온 채널을 통하여 많은 양의 Ca⁺⁺가 신경세포로 유입되면 정상적인 세포의 활동이 파괴되고 다시 피드백에 의해 글루타메이트의 방출이 가속화되어 흥분성 독성이 일어나게 된다. 이러한 과정에서 프로테아제와 리파제가 활성화되어, 신경세포의 막이 파괴되고 자유 라디칼이 생성되어 세포가 사멸하게 된다 [J. W. Mcdold, M. V. Johnson, Brain Res. Reviews 15, 41(1990)]. 이와 같이 신경전달물질에 의한 흥분성 독성이 신경세포를 사멸시키고, 이러한 것이 뇌세포 사멸과 관련되는 신경퇴행성 질환 및 뇌졸증의 중요 원인이라는 것이 연구결과 계속 밝혀지고 있다.

최근에는 뇌의 손상, 척수 손상, 뇌졸증, 국소 빈혈 또는 저혈당에 의해 L-글루타메이트가 과도하게 분비되어 중추신경계에 영구 손상이 일어나는 메카니즘에 대하여 연구의 초점이 맞추어지고 있으며, 연구결과 중추신경계가 흥분성 독성에 의해 손상을 입는 것이 NMDA 수용체 길항제에 의하여 예방된다는 것이 발견되었다.

NMDA 수용체 길항제는 허혈성 증세 및 간질을 포함하는 많은 임상질환을 예방하고, 알츠하이머병, 헌팅톤병 및 파킨슨병과 같은 만성 신경퇴행성 질환을 예방 한다 [G. Johnson, Annu. Rep. Med. Chem. 24, 41 (1989); G. Johnson and C. F. Bigge, ibid. 26, 11 (1991); Werling et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 255, 40 (1990)]. 이에 따라 최근 몇몇 NMDA 수용체 길항제가 급성 뇌졸증이나 뇌의 손상의 치료에 쓰이고 있다.

또한 NMDA 수용체 길항제가 기억과 학습을 향상시키는데 유용하다는 보고가있으며, 그 예로는 특정한 글리신 자리 리간드인, 1-아미노사이클로프로판카르복실산 메틸 에스테르, D-사이클로세린과 R-(+)-3-아미노-1-하이드록시피롤리딘-2-온-(HA-966) [Bliss, T. V. P, Collingride, G. L., Nature 345, 347 (1990); GB 2231048A(1990)] 등이 있다.

최근의 보고에 의하면 NMDA 수용체 길항제는 진통효과, 항우울효과, 항정신분열효과 및 항불안효과를 나타낸다고 한다 [Dickenson, A. H. and Aydar, E., Neuroscience Lett. 121, 263 (1990); R. Trullas and P. Skolnick, Eur. J. Rharmacol. 185, 1 (1990); J. H. Kehne, et al., Eur. J. Rharmacol. 193, 283 (1991); P. H. Hutson, et al., Br. J. Pharmacol. 103, 2037 (1991)].

비경쟁적 NMDA 수용체 길항제인 케타민, 덱스트로메토판 등은 어린이의 성장장애, 자폐증 등의 치료에 유용하다. 또한 NMDA 수용체 길항제는 레이저 신경수술시 보호제로도 유용하다.

NMDA 수용체가 위와 같은 질병들의 원인중 하나로 생각되는 신경세포의 시냅스 변성에 중요한 역할을 한다는 사실은 그들의 생리학적 기능 및 하위단위(subunit)의 구조에 관한 최근 연구 결과들에 의하여 좀 더 확연하게 밝혀지고 있다 [Kumar K. N., et al., Nature 354, 70-73 (1991); Nakanishi, S., et al., Nature 354, 31-37 (1991); Monyer, H., et al., Science 256, 1217-1221 (1992)]. NMDA 수용체에는 최소한 다섯 개의 명확한 기질결합자리들이 있는데, 이들에는 (a) 신경전달물질인 L-글루타메이트와 결합하는 결합자리, (b) 글리신과 결합하는 알로스테릭 모듈레이터 자리, (c) 채널 내에 있으며 펜사이클리딘 및 관련된 화합물과 결합하는 자리, (d) Mg⁺⁺와 결합하는 결합자리 및 (e) 2가 양이온 Zn⁺⁺와 결합하여 억제작용을 나타내는 결합자리가 알려져 있다 [Lynch, D. R., et al., Mol. pharmacol. 45, 540-545 (1994); Kuryatov, A., et al., Neuron 12, 1291-1300 (1994); Nakanishi, S., Science 256, 1217-1221(1992)].

NMDA 수용체의 하위단위의 생리학적 작용을 살펴 보면, NMDA 수용체는 글루타메이트와 글리신 또는 이들의 효능제 (agonist)에 의해 활성화된다. 또한 연합된 Ca⁺⁺투과성의 채널은 생리학적으로 전압의존 방식으로 Mg⁺⁺에 의해 봉쇄되고 자체 조절자리를 가지는 Zn⁺⁺는 NMDA 수용체의 시냅스의 활동도를 감소시킨다 [Lynch, D. R., et al., Mol. pharmacol. 45, 540-545 (1994); Kuryatov, A., et al., Neuron 12, 1291-1300 (1994); Nakanishi, S., Science 256, 1217-1221(1992)].

지난 20년 동안 약물학적 관심은 NMDA 수용체에 집중되어 왔고, 상기한 각 결합자리들에 의존하는 효능제와 길항제가 유용한 약품의 후보로 탐색되어 왔다. 그 중에서 NMDA 수용체 활성을 조절하기 위한 가장 전망있는 방법은 글리신 결합자리의 알로스테릭 모듈레이터의 개발이었다.

1987 년 존슨(Johnson)과 아셔(Ascher)는 NMDA 수용체내의 글리신 결합자리를 발견하였으며, 그후 계속적인 연구를 통하여 NMDA수용체의 글리신 결합자리와 글루타메이트 결합자리는 동일한 단백질에 존재하며 NMDA 수용체의 글리신 결합자리와 글루타메이트 결합자리 사이에는 네가티브 알로스테릭 커플링이 존재함을 밝혀냈다.

네가티브 알로스테릭 커플링이 존재하므로 글루타메이트 인식자리에서 효능제의 결합은 글리신 인식자리에 대한 글리신의 친화력을 감소시키고, 글루타메이트 인식자리에서 길항제 결합은 글리신 자리 길항제에 의해 향상되며, 그 역도 성립한다 [Beneveniste, M., et, al. J. Physiol. 428, 333 (1990); Leser, R. A.; Tong, G. and Jahr, C. E., J. Neurosci. 13, 1088 (1993); Clements, J. D.; Westbrook, G. L., Neuron. 7, 605 (1991)].

또한, 최근 생체내 (in vivo) 마이크로다이알리시스 (투석) 연구는 쥐 편재성 허혈 모델에서 허혈성 뇌 영역에서 많은 양의 글루타메이트가 방출되었으나 글리신의 방출은 거의 없는 것을 발견하였다 [Globus, M. Y. T, et al., J. Neurochern. 57, 470-478 (1991)].

상기 실험 결과 글리신 길항제는 신경세포인 뉴론이 글루타메이트에 의하여 과도하게 흥분되어 세포독성을 일으키는 경우, 신경세포의 과도한 흥분을 줄일 수 있는 매우 강력한 신경세포 보호 약물임을 알 수 있다.

글리신 길항제는 글루타메이트와는 비경쟁적으로 작용하여 NMDA 채널들이 개방되는 것을 방지할 수 있으므로, 글루타메이트와 경쟁적으로 작용하는 경쟁적 NMDA 길항제들 등과는 달리 허혈성 뇌 영역에서 방출되어지는 내생적인 글루타메이트의 높은 농도를 극복할 필요가 없다. 이에 따라 NMDA 수용체는 글리신 자리 길항제에 의하여 기능이 완전히 억제되기 보다는 조절을 받게 되며, 이러한 조절 작용은 수용체 기능이 완전히 억제되는 수용체 봉쇄보다 훨씬 생리적일 수 있으므로 (채널 봉쇄제들과 비교), 글리신 길항제는 다른 길항제에 비해 부작용이 적다. 실제로 글리신 길항제들은 부작용 없이 설치동물의 뇌 속으로 직접 주입될 수 있다 [Tricklebank, M. D., et al., Eur. J. Pharmacol. 167, 127 (1989); Koek, W., et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 245, 969 (1989); Willets and Balster, Neuropharmacology 27, 1249 (1988)].

이와 같이 글리신 자리 길항제는 NMDA 수용체를 봉쇄하기 보다는 조절하는 비경쟁적 길항제로서 다른 형태의 NMDA 수용체 길항제들보다 NMDA 수용체 봉쇄에 의한 부작용이 작기 때문에 새로운 중추신경계 작용 약제, 특히 신경질환 치료에 유용한 약제 개발의 목표물질로 대두되었다.

글리신 자리 길항제는 신경 보호의 바람직한 효과와 경쟁적 글루타메이트 길항제 또는 채널 차단제에서 흔히 나타나는 과잉 행동의 부작용 사이에 넓은 치료범위 (therapeutic window)를 가지고 있기 때문에 중추신경계 작용약물 후보로 부상하고 있다.

한편 NMDA 연관 글리신 자리와 반응하는 글리신-리간드 화합물을 개발하는데 있어서 가장 큰 문제는 이들 화합물의 대부분이 혈액-뇌-막 (Blood-Brain Barrier, 이하 "BBB" 라 약칭함)을 통과하지 못한다는 것이었다. 이에 혈액-뇌-막을 통과할 수 있는 글리신-부위 리간드 개발에 집중 노력한 결과, 키뉴레닉 산 (Kynurenic acid) 유도체 (2-카복시 퀴놀린), 2-카복시인돌 유도체, 퀴녹살린 (Quinoxaline)유도체 및 2-퀴놀론 유도체 등이 개발되었다. 이들은 NMDA 수용체들에 대하여 선택적 비경쟁적으로 작용하는 길항제들로서 경구투여시에도 활성을 나타낸다 [McOuaid, L. A., et al., J. Med. Chem. 35, 3423 (1992); Leeson, P. D., et al., J. Med. Chem. 36, 3386 (1993); Kulagowski, J. J., et al., J. Med. Chem. 37, 1402 (1994); Cai, S. X., et al., J. Med. Chem. 39, 4682 (1996); and 39, 3248 (1996); EP 489, 458; EP 459, 561; EP 685, 466 A1; WO94/20470; WO93/10783, EP 685, 466 A1 and EP 481, 676 A1].

최근, 하기 화학식 2에서 1번 화합물인 키뉴레닉 산 유도체가 NMDA 길항 활성에 선택성을 나타낸다는 사실이 발견되었다. 즉 트립토판 대사 경로의 내생적인(endogenous) 산물인 키뉴레닉 산 유도체는 NMDA 수용체의 글리신 조절 자리를 봉쇄하여 선택적인 NMDA 길항 활성을 갖는 것이다 [Kessler, M., et al., J. Neurochem. 52, 1319 (1989); Kemp, J. A., et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85, 6547 (1988)].

대부분의 기존의 NMDA 길항제에 관한 구조 활성 관계 (SAR; Structure Activity Relationship) 연구에서, 키뉴레닉 산의 C-4 위치의 히드록실기가 수용체의 H-결합과 서로 영향을 미치며, 그의 공간적인 오리엔테이션이 결합 활성에 매우 중요하다는 것이 밝혀졌다. 즉 키뉴레닉산 모핵의 C-4 위치에 전자가 풍부한 치환기를 적절히 도입하면 NMDA 수용체에 대한 결합 친화도가 증가한다.

특히, 최근 해리슨 등은 키뉴레닉 산의 C-4 위치의 히드록실기를 헤테로원자가 연결된 아세트산으로 치환시킨 하기 화학식 2의 2번 및 3번 화합물이 키뉴레닉산 자체보다 효능이 우수하고 선택성이 있다는 사실을 발견하였다 [Harrison B. L., et al., J. J. Med. Chem. 33, 3130 (1990)]. 그러나 이 화합물들은 카복실기의 높은 극성으로 인하여 BBB 를 잘 투과하지 못하므로 생체내 활성이 부족하다는 단점이 있다.

[화학식 2]

이에 본 발명자들은 생체내 활성이 우수한 키뉴레닉 산 유도체를 제조하고자 노력하여 오던 중 C-4 위치의 히드록실기가 다양하게 치환된 키뉴레닉 산 유도체가 구조적으로 기존의 키뉴레닉 산보다 생체내 활성이 우수함을 알아 내어 본 발명을 완성하였다.

본 발명의 목적은 흥분성 아미노산의 길항제로 작용하는 C-4 위치가 치환된 키뉴레닉 산 유도체 및 그의 제조방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 C-4 위치에 H-결합 수용체 및 소수성 표면이라는 2개의 구조적 특징을 가지는 적절한 치환기를 도입한 4-치환-퀴놀린-2-카복실산 유도체 및 이 유도체의 C-2 위치의 -COOH 기에서 -OH 를 치환시킨 4-치환-퀴놀린-2-카복실산 유도체 및 이들 화합물을 용이하게 제조할 수 있는 방법을 제공한다.

이하 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 하기 화학식 1의 4-치환-퀴놀린-2-카복실산 유도체에 관한 것으로서, 이들의 토토머 이성체 또는 약제학적으로 허용 가능한 염을 포함한다.

[화학식 1]

상기 화학식 1에서,

R₁은 하기 군 중에서 선택되는 술폰아미드, 아미드, 알킬포스포릴 또는 아민 등을 나타내며;

상기에서 R 은 탄소수 C₁∼C₂₀의 알킬, C₆∼C₁₂의 아릴, 헤테로사이클, 카보사이클, 용성(fused) 바이사이클, 수소 또는 시아노를 나타낸다.

또한 상기 화학식 1에서 R₂는 하기 군 중에서 선택된다.

상기 R₁의 R 에서 알킬기는 탄소수 C1∼C₂₀알킬기이며 C₁∼C₄알킬기가 바람직하고 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 2차-부틸 및 3차-부틸기를 포함한다.

아릴기는 탄소수 C₆∼C₁₂의 아릴기가 바람직하며 페닐, 나프틸, 페난트릴, 안트라실, 인데닐, 아줄레닐, 비페닐, 비페닐레닐과 플루오레닐기가 포함된다.

헤테로사이클릭기는 C₃∼C₇헤테로사이클로알킬, C₃∼C₇헤테로사이클로알킬(C₁∼C₆)알킬, 헤테로아릴 및 헤테로아릴(C₁∼C₆)알킬을 포함하며; 적당한 헤테로사이클로알킬기는 피페리딜, 피페라지닐 및 모르폴리닐 기를 포함하고; 적당한 헤테로아릴기는 티오페닐, 퓨릴, 피롤릴, 인돌일, 티아졸릴, 옥사졸릴, 이소옥사졸릴, 벤조옥사졸릴, 이미다졸릴, 테트라졸릴, 트리아졸릴, 피리딜, 피리미디닐 및 프탈이미딜기를 포함한다.

의약에 사용하기 위하여, 화학식 1의 화합물의 염은 독성이 없고, 약제학적으로 허용되는 염이어야 한다. 본 발명의 화합물 또는 그들의 독성이 없고 약제학적으로 허용되는 염을 제조하기 위하여 여러 가지 염이 사용가능하다.

화학식 1의 화합물의 약제학적으로 허용되는 염은 알칼리 금속 염, 예를 들면 리튬, 소듐, 또는 칼륨 염을 포함하고, 알칼리토금속 염, 예를 들면, 칼슘 또는 마그네슘 염을 포함하고, 적당한 유기 리간드들로 형성된 염, 예를 들면 4차 암모늄 염을 포함한다. 산부가염은, 염산, 푸말산, 말레산, 숙신산, 아세트산, 시트르산, 타르타르산, 카본산 또는 인산과 같은 약제학적으로 허용되는 비독성 산의 용액과 본 발명의 화합물의 용액을 혼합함에 의하여 제조될 수 있다.

본 발명은 화학식 1의 화합물의 프로드러그 (prodrug)를 본 발명의 범위 내에 포함한다. 일반적으로 그러한 프로드러그는 화학식 1의 화합물의 작용성 유도체들로서, 생체에 들어가서 약효를 나타내기 위하여 요구되는 화합물로 쉽게 변화될 수 있어야 한다. 적당한 프로드러그 유도체들의 선택 및 제법에 대한 통상적 과정은 기존의 문헌에 기술되어 있다 [Design of Prodrug, ed. H. Bundgaard, 1985].

본 발명에 해당되는 화합물이 최소한 하나의 비대칭 중심을 갖고 있다면, 에난티오머 (enantiomer)가 존재할 수 있고, 또한 본 발명에 해당되는 화합물이 두개 이상의 비대칭 중심을 갖고 있다면, 다이아스테레오 이성체 (diastereoisomer)가 존재할 수 있다. 이러한 이성체와 그들의 혼합체는 본 발명의 범위 내에 포함된다.

본 발명에서 특히 바람직한 화합물은 하기의 화합물들을 포함한다. 그러나 하기의 화합물은 본 발명을 예시하는 것으로서 본 발명이 하기의 화합물에 한정되는 것은 아니다.

1) 5,7-디클로로-4-[(2-디에톡시-포스포릴)-아세틸아미노]-1,4-디하이드로-퀴놀린-2-카복실산,

2) 5,7-디클로로-4-(디에톡시포스포릴)-퀴놀린-2-카복실산,

3) 4-{[2-(4-벤질-피페라진-1-일)-에틸]-(톨루엔-4-술포닐)-아미노}-5,7-디클로로퀴놀린-2-카복실산,

4) 4-{[3-(4-벤질-피페라진-1-일)-프로필]-(톨루엔-4-술포닐)-아미노}-5,7-디클로로퀴놀린-2-카복실산,

5) N-글리신-5,7-디클로로-4-톨루엔술포닐아미도-퀴놀리닉 아미드,

6) 5,7-디클로로-4-(톨루엔-4-술포닐이미노)-1,4-디하이드로-퀴놀린-2-카복실산(티아졸-2-일)아미드,

7) 5,7-디클로로-4-(톨루엔-4-술포닐이미노)-1,4-디하이드로-퀴놀린-2-카복실산 (2H-트리아졸-5-일)아미드,

8) 5,7-디클로로-4-(톨루엔-4-술포닐이미노)-1,4-디하이드로-퀴놀린-2-카복실산 (2H-테트라졸-5-일) 아미드

본 발명의 약제학적 조성물은 경구, 정맥, 비경구 또는 직장 투여를 위한 정제, 캡슐, 분말, 미립, 살균 용액 또는 현탁액, 또는 좌약과 같은 단위 투여 형태가 바람직하다. 정제와 같은 고형의 조성물을 제조하기 위하여 주요 활성성분을 약제학적 운반체 (pharmaceutical carrier), 예를 들면 통상적인 정제화 성분인 옥수수 녹말, 락토스, 수크로스, 솔비톨, 탈크, 스테아르산, 마그네슘 스테아레이트, 디칼슘 포스페이트 또는 검 (gums) 및 기타 약제학적 희석액, 예를 들면 물과 혼합하여, 본 발명의 화합물 또는 그의 약제학적으로 허용 가능한 무독성의 염의 균질한 혼합물을 포함하는 예비 고형 조성물 (solid preformulation composition)을 형성한다. 예비 고형 조성물이 균질하게 되면, 활성 성분이 조성물 전체에 고르게 분산되어 조성물을 정제, 환제 및 캡슐과 같은 동일량을 포함하는 효과적인 단위용량 형태로 용이하게 나눌 수 있게 된다. 이 예비 고형 조성물은 본 발명의 활성성분을 0.1 내지 500 mg 포함하는 상기에서 언급한 유형의 단위 투여 형태로 다시 세분된다. 신규한 조성물의 정제 또는 환제는 서방성이 필요한 경우 유리한 투여 형태로 제공되기 위하여 코팅되거나 합성될 수 있다. 예를 들면, 정제 또는 환제는 내부 투여성분과 외부 투여성분으로 구성될 수 있는데, 외부 투여성분이 내부 투여성분을 감싸고 있는 형태이다. 이 두가지 성분은 장용성 막에 의하여 분리될 수 있는데, 이 장용성 막은 위에서의 분해를 막아주고 내부 성분이 손상되지 않은 상태로 십이지장을 통과하거나 내부 성분의 방출을 지연시킬 수 있도록 한다. 상기와 같은 장용성 막 또는 코팅 물질로는 다양한 물질이 사용되는데, 이러한 물질에는 다수의 중합산 및 중합산과 쉘락 (shellac), 세틸 알코올, 셀룰로스 아세테이트 같은 물질들의 혼합물이 포함된다. 경구 투여 또는 주사에 의한 투여 목적으로 제조된 본 발명의 신규한 조성물의 액체 형태는 수용성 용액, 적절히 가미된 시럽, 수용성 또는 유성 현탁액 및 면실유, 참기름, 코코넛 오일 또는 낙화생 기름과 같은 식용 기름으로 이루어진 에멀젼, 엘릭시르 및 유사한 약제학적 담체 (vehicle)를 포함한다. 수용성 현탁액을 만들기 위한 적절한 분산제 또는 현탁제에는 트라가칸트 고무 (tragacanth), 아카시아, 알긴산염, 덱스트란, 소디움 카복시메틸셀룰로스, 메틸셀룰로스, 폴리비닐피롤리돈 또는 젤라틴과 같은 합성 또는 천연 검(gums)을 포함한다. 신경퇴화 (neurodegeneration)의 치료에 있어서, 적절한 투여량은 하루에 0.01 - 250 mg/kg, 바람직하게는 하루에 0.05 - 100 mg/kg, 보다 바람직하게는 하루에 0.05 - 5 mg/kg 이다. 본 화합물은 정맥 주사에 의하여 편리하게 투여될 수 있다.

우선 본 발명의 화합물을 제조하기 위한 출발물질을 제조하는 과정을 반응식 1에 나타내었다.

[반응식 1]

상기 구조식 7의 퀴놀리닉 메틸 에스테르는 기존의 방법 [Surrey, A. R. et al., J. Am. Chem. Soc. 68, 1244 (1946); Baker, B. B. et al., J. Med. Chem. 15, 230 (1972)] 에 의하여 용이하게 제조될 수 있다. 즉, 2, 4-디클로로아닐린과 디메틸 아세틸렌디카복실레이트를 반응시켜 구조식 6의 화합물을 얻고, 이를 환화(thermal cyclization)하여 구조식 7의 화합물을 제조한다.

이하에서 본 발명의 화합물인 상기 화학식 1 의 화합물의 제조방법을 하기 반응식 2 내지 반응식 4 에 나타내었다.

[반응식 2]

[반응식 3]

즉, 본 발명의 화학식 1의 화합물의 제조과정은 치환기인 R₁의 종류에 따라 사아기 반응식 2 및 반응식 3으로 나누어 설명할 수 있다.

반응식 2는 R₁이 술폰아미드, 아미드 및 알킬 포스포릴인 경우의 제조방법을 나타낸 것으로서 본 발명의 실시예 1 및 2 의 화합물을 제조하는 방법을 예로 들어 설명한 것이다.

즉, 구조식 7의 화합물을 적절한 이소시아네이트 (RNCO)와 반응시켜 구조식 8 또는 구조식 10의 화합물을 제조하는데: p-톨릴술포닐 이소시아네이트를 아세토 니트릴로 환류하면서 구조식 7의 화합물과 반응시켜 N-토실기가 부착된 구조식 8의 화합물을 얻고, 이를 염기성 가수분해하여 구조식 9의 화합물을 제조할 수 있으며; 클로로아세틸이소시아네이트와 구조식 7의 화합물을 반응시키면 구조식 10의 화합물이 얻어지는데 이를 트리에틸포스파이트와 반응시킨 다음 염기성 가수분해시키면 실시예 1의 화합물인 구조식 12의 화합물을 제조할 수 있다.

한편 구조식 7의 화합물의 C-4 위치를 포스포네이트로 바꾸기 위하여 구조식 7의 화합물을 POCl₃로 처리한 다음 바로 과량의 P(OEt)₃존재하에서 가열하여 구조식 17의 화합물을 얻고 이를 염기성 가수분해하여 실시예 2의 화합물인 구조식 18의 화합물을 제조할 수 있다.

반응식 3은 R₁이 아미드인 경우의 제조방법을 나타낸 것으로서 본 발명의 실시예 3 및 4 의 화합물을 제조하는 방법을 예로 들어 설명한 것이다.

즉, 상기 구조식 8의 화합물을 K₂CO₃존재하에서 디브로모알칸으로 알킬화시켜 구조식 19의 브로마이드 화합물을 얻고, 이를 N-벤질피페라진으로 치환시켜 구조식 20의 화합물을 얻고, 이를 염기성 가수분해시켜 실시예 3 및 4 의 화합물인 구조식 21의 화합물을 얻을 수 있다.

하기 반응식 4는 화학식 1의 화합물에서 또 R₂적절히 치환된 경우의 화합물을 제조하는 방법을 나타낸 것이다. 하기 반응식 4에서의 R 은 화학식 1에서의 R₂이다.

[반응식 4]

상기 반응식 4는 상기 구조식 9의 화합물을 예로 들어 본 발명의 R₂가 치환된 화합물을 제조하는 방법을 나타낸 것으로서, 구조식 9의 화합물을 DCC-HOBT 방법에 의해 적절한 아민으로 반응시켜 실시예 5 내지 8의 화합물인 N-아졸 아미드를 제조한다.

이하 실시예에 의하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 단 하기 실시예는 발명을 예시하는 것일뿐 본 발명이 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

또한 하기 제조예에서는 본 발명의 화합물의 제조시 중간체로 사용되는 화합물들의 제조방법을 설명한다.

[제조예 1] 5,7-디클로로-4-옥소-1, 4-디하이드로-퀴놀린-2-카복실산 메틸 에스테르

(단계 1) 2-(3,5-디클로로페닐아미노)-부-2-텐디오익 산 디메틸 에스테르;

2-(3,5-dichlorophenylamino)-but-2-enedioic acid dimethyl ester

3,5-디클로로아닐린 (5.00 g, 30.8 mmol) 및 디메틸아세틸렌 디카복실레이트(4.36 g, 30.8 mmol)를 무수 메탄올 150 mL 에 녹인 용액을 14시간 동안 환류시키고, 결과 혼합물을 감압하에서 증발시켜 표제 화합물을 조화합물의 상태로 얻어, 이 조 화합물을 더 이상의 정제과정 없이 다음 단계의 반응에 사용하였다. 메탄올 용매로부터의 재결정 또는 플래쉬 칼럼 크로마토그래피 (EtOAc : n-헥산 = 6 : 1)를 수행하여 노란색 고체의 분석적으로 순수한 표제화합물의 시료를 얻었다.

mp 79∼80℃;¹H-NMR(CDCl₃) δ 3.74(s, 3H, OCH₃), 3.75(s, 3H, OCH₃), 5.54(s, 1H, vinyl H), 6.74(d, 2H, J=2.4Hz, ArH), 7.04(t, 1H, J=2.4Hz, ArH), 9.55(br s, 1H, NH); MS(EI) m/e 304[M⁺], 273[M⁺-OCH₃], 245, 213.

(단계 2) 5,7-디클로로-4-옥소-1,4-디하이드로-퀴놀린-2-카복실산 메틸 에스테르

상기 (단계 1)에서 제조한 조 화합물을 디페닐 에테르 25 mL에 용해시키고, 240∼250℃ 온도에서 4시간 동안 가열하였다. 이 혼합물을 실온에서 냉각시키고 과량의 n-헥산 (약 500 mL)을 가하여 조 고체를 침전시켰다. 이 고체를 여과하고 에테르로 수회 세척한 다음 진공상태에서 건조하여 흰색 고체의 표제 화합물을 제조하였다. (7.22 g, 수율 86 %). 분석적인 시료는 메탄올 용매로 재결정하여 제조되었다.

mp 282∼284℃;¹H-NMR(DMSO-d₆) δ 3.97(s, 3H, OCH₃), 6.59(s, 1H, ArH), 7.45(d, 1H, J=2.4Hz, ArH), 7.99(d, 1H, J=2.4Hz, ArH), 12.09(br s, 1H, NH); MS(EI) m/e 272[M⁺], 213.

[제조예 2] 5,7-디클로로-4-(톨루엔-4-술포닐이미노)-1, 4-디하이드로-퀴놀린-2-카복실산 메틸 에스테르

상기 제조예 1의 표제 화합물인 퀴놀론 화합물 (3.00 g, 11.03 mmol)과 톨루엔술포닐 이소시아네이트 (2.39 g, 12.1 mmol)를 아세토니트릴 100 mL 에 넣은 현탁액을 4시간 동안 환류시켰다. 환류 온도에서 반응 혼합물은 균질하였다. 혼합물을 실온에서 냉각시켜 불용성의 노란색 침전물을 얻었다. 이 침전물을 석유(petroleum)로 세척하고 진공상태에서 건조하여 밝은 노란색 고체의 표제 화합물을 제조하였다 (4.45 g, 수율 95 %).

mp 211∼213℃;¹H-NMR(DMSO-d₆) δ 2.39(s, 3H, ArCH₃), 4.02(s, 3H, OCH₃), 7.38(d, 2H, J=8.2Hz, ArH), 7.64(d, 1H, J=2.4Hz, ArH), 7.81(d, 2H, J=8.2Hz, ArH), 7.84(s, 1H, ArH), 8.06(d, 1H, J=2.4Hz, ArH), 12.45(br s, 1H, NH); MS(EI) m/e 425[M⁺], 367, 272

[제조예 3] 5,7-디클로로-4-(2-클로로-아세틸아미노)-1,4-디하이드로-퀴놀린-2-카복실산 메틸 에스테르

상기 제조예 1의 표제 화합물인 퀴놀론 화합물 (0.68 g, 2.50 mmol)을 아세토니트릴 20 mL 에 넣은 현탁액에 클로로아세틸 이소시아네이트 (0.33 g, 2.75 mmol)를 실온에서 가한 다음 12시간 동안 환류시켰다. 혼합물을 감압하에서 증발시켜 조 노란색 고체를 얻었다. 이 고체를 50 mL 의 메탄올로 희석시키고 가열하면서 환류시킨 다음, 실온으로 냉각시켰다. 불용성인 침전물을 여과하고 진공하에서 건조시켜 흰색 고체의 순수한 표제 화합물을 제조하였다 (0.65 g, 수율 75 %).

¹H-NMR(DMSO-d₆) δ 4.05(s, 3H, OCH₃), 4.58(s, 2H, CH₂Cl), 8.10(d, 1H, J=1.8Hz, ArH), 8.36(d, 1H, J=1.8Hz, ArH), 8.39(s, 1H, ArH), 10.87(br s, 1H, NH); MS(EI) m/e 348[M⁺], 312[M⁺-Cl], 298, 272, 254.

[제조예 4] 5,7-디클로로-4-(2-디에톡시-포스포릴)-아세틸아미노]-1,4-디하이드로-퀴놀린-2-카복실산 메틸 에스테르

상기 제조예 3의 표제 화합물 (0.31 g, 0.89 mmol)을 트리에틸 포스파이트(4 mL)에 넣은 현탁액을 3시간 동안 환류하였다. 과량의 트리에틸 포스파이트를 감압하에서 증발시키면 옅은 갈색 시럽의 잔여물이 얻어졌다. 잔여물을 에틸 에테르와 n-헥산의 1 : 1 혼합물로 재결정하여 흰색 고체의 표제 화합물을 제조하였다 (0.36 g, 수율 92 %).

¹H-NMR(CDCl₃) δ 1.38(t, 6H, J=7.0Hz, OCH₂CH₃), 3.17(d, 2H, J=21.2Hz, POCH₂), 4.08(s, 3H, OCH₃), 4.23(q, 4H, J=7.0Hz, OCH₂), 7.66(d, 1H, J=2.1Hz, ArH), 8.26(d, 1H, J=2.1Hz, ArH), 9.09(s, 1H, ArH), 10.30(br s, 1H, NH); MS (EI) m/e 450[M⁺], 405[M⁺-OCH₂CH₃], 357, 214.

[실시예 1] 5,7-디클로로-4-[(2-디에톡시-포스포릴)-아세틸아미노]-1,4-디하이드로-퀴놀린-2-카복실산

상기 제조예 4의 표제 화합물 (0.12 g, 0.27 mmol)을 테트라히드로퓨란 15 mL 에 녹인 용액에 LiOH·H₂0 (67 mg, 1.60 mmol)를 함유하는 수용액 10 mL 를 얼음 조 (ice bath)의 온도에서 첨가하였다. 이 혼합물을 실온에서 2시간 동안 교반한 다음 대부분의 THF 를 감압하에서 증발시켰다. 남아 있는 수성 부분 (aqueous portion)을 물 30 mL 로 희석시키고 메틸렌 클로라이드 30 mL 로 세척한 다음 pH 3의 2N 염산을 첨가하여 산성화시켜 흰색 침전물을 생성시켰다. 이 침전물을 여과하여 수거하고 진공하에서 건조하여 흰색 고체의 표제 화합물을 제조하였다 (0.11 g, 수율 94 %).

¹H-NMR(CDCl₃) δ 1.40(t, 6H, J=7.1Hz, OCH₂CH₃), 3.20(d, 2H, J=21.3Hz, POCH₂), 4.26(quin, 4H, J=7.0Hz, OCH₂), 7.70(d, 1H, J=1.7Hz, ArH), 8.11(d, 1H, J=1.7Hz, ArH), 9.14(s, 1H, ArH), 10.36(br s, 1H, NH); MS (EI) m/e 436[M⁺], 391[M⁺-OCH₂CH₃], 356, 328, 300, 217.

[제조예 5] 4,5,7-트리클로로퀴놀린-2-카복실산 메틸 에스테르

상기 제조예 1의 표제 화합물 (5.0 g, 18.4 mmol) 및 POCl₃(20 mL)을 4시간 동안 가열하면서 환류시켰다. 이 혼합물을 농축한 다음 잔여물을 메탄올로 재결정 하여 흰색 고체의 표제 화합물을 제조하였다 (4.9 g, 수율 91 %).

¹H-NMR(CDCl₃) δ 4.07(s, 3H, OCH₃), 7.74(d, 1H, J=2.1Hz, ArH), 8.24(s, 1H, ArH), 8.28(d, 1H, J=2.1Hz, ArH); MS(EI) m/e 291[M⁺], 232[M⁺-OCH₃].

[제조예 6] 5,7-디클로로-4-(디에톡시포스포릴)-퀴놀린-2-카복실산 메틸 에스테르

상기 제조예 5의 표제 화합물 (0.50 g, 1.72 mmol) 및 트리에틸 포스파이트(2 mL)의 혼합물을 12시간 동안 환류시켰다. 이 혼합물을 감압하에서 증발시켜 옅은 갈색의 잔류물을 얻었다. 잔류물을 플래쉬 칼럼 크로마토그래피 (EtOAc : n-헥산 = 1 : 1)로 직접 정제하여 희색 고체의 표제 화합물을 제조하였으며 (0.41 g, 수율 63 %), 출발물질인 (단계 1)의 표제 화합물인 클로라이드로 돌아간 물질이 0.11g 이었다.

¹H-NMR(CDCl₃) δ 1.42(m, 6H, OCH₂CH₃), 4.10(s, 3H, OCH₃), 4.30(m, 4H, POCH₂), 7.86(d, 1H, J=2.2Hz, ArH), 8.32(t, 1H, J=2.2Hz, ArH), 8.87(d, 1H, J=17.5Hz, ArH); MS(EI) m/e 392[M⁺], 300, 241.

[실시예 2] 5,7-디클로로-4-(디에톡시포스포릴)-퀴놀린-2-카복실산

상기 제조예 6의 표제 화합물 (0.20 g, 0.53 mmol)을 테트라히드로퓨란 15 mL 에 녹인 용액에 LiOH·H₂O (89 mg, 2.12 mmol)를 함유하는 수용액 15 mL 를 얼음 조의 온도에서 첨가하였다. 이 혼합물을 실온에서 2시간 동안 교반한 다음 대부분의 THF 를 감압하에서 증발시켰다. 남아 있는 용액을 물 40 mL 로 희석시키고 메틸렌 클로라이드 40 mL 로 세척한 다음 2N 염산으로 pH 3 까지 산성화시켜 흰색 침전물을 생성시켰다. 이 침전물을 여과하여 수거하고 진공하에서 건조하여 흰색 고체의 표제 화합물을 제조하였다 (0.18 g, 수율 97 %).

¹H-NMR(DMSO-d₆) δ 1.28(m, 3H, POCH₂CH₃), 4.20(m, 2H, POCH₂), 8.11(d, 1H, J=2.8Hz, ArH), 8.34(t, 1H, J=2.8Hz, ArH), 8.84(t, 1H, J=1.98Hz, ArH); MS(EI) m/e 350[M⁺], 298, 241.

[제조예 7] 4-[(3-브로모프로필)-(톨루엔-4-술포닐)-아미노]-5,7-디클로로퀴놀린-2-카복실산 메틸 에스테르

제조예 2의 표제 화합물 (0.42 g, 1.0 mmol) 및 K₂CO₃(0.55 g, 4.0 mmol)를 아세토니트릴 (30 mL)에 넣은 현탁액에 1, 3-디브로모프로판 4.0 mL, 30 mmol)을 첨가하고 이 혼합물을 3시간 동안 가열하면서 환류시켰다. 남아 있는 불용성 고체를 여과하여 제거하고 여과액 (filtrate)을 증발시켜 갈색의 잔류물을 얻었다. 잔류물을 플래쉬 칼럼 크로마토그래피 (EtOAc : n-헥산 = 1: 6)로 정제하여 엷은 노란색 결정의 표제 화합물을 제조하였다 (0.33 g, 수율 60 %)

mp 189∼190℃;¹H-NMR(CDCl₃) δ 2.04-2.29(m, 2H, CH₂), 2.48(s, 3H, ArCH₃), 3.36-3.98(m, 2H, CH₂Br), 3.37(m, 2H, SO₂NCH₂), 4.05(s, 3H, OCH₃), 7.33(d, 2H, J=8.0Hz, ArH), 7.50(d, 2H, J=8.8Hz, ArH), 7.52(s, 1H, ArH), 7.78(d, 1H, J=2.0Hz, ArH), 8.23(d, 1H, J=2.0Hz, ArH); MS(EI) m/e 546[M⁺], 513[M⁺-CH₃OH], 482[M⁺-SO₂], 391[M⁺-SO₂C₆H₄CH₃], 331, 251, 155.

[제조예 8] 4-[(3-브로모에틸)-(톨루엔-4-술포닐)-아미노]-5,7-디클로로퀴놀린-2-카복실산 메틸 에스테르

1, 3-디브로모프로판 대신 1, 3-디브로모에탄을 사용하는 것을 제외하고는 상기 제조예 7과 동일한 방법으로 반응을 수행하여 표제 화합물을 제조하였다.

¹H-NMR(CDCl₃) δ 2.46(s, 3H, ArCH₃), 3.42-3.71(m, 2H, CH₂Br), 3.87(m, 1H, NCH₂), 4.04(s, 3H, OCH₃), 4.15(m, 1H, NCH₂), 7.32(d, 2H, J =8.4Hz, ArH), 7.50(d, 2H, J=8.4Hz, ArH), 7.58(s, 1H, ArH), 7.76(d, 1H, J=2.2Hz, ArH), 8.29(d, 1H, J=2.2Hz, ArH); MS(EI) m/e 532[M⁺], 501[M⁺-OCH₃], 472, 440[M⁺-PhCH₃], 376.

[제조예 9] 4-{[3-(4-벤질-피페라진-1-일)-프로필]-(톨루엔-4-술포닐)-아미노}-5,7-디클로로퀴놀린-2-카복실산 메틸 에스테르

제조예 7의 표제 화합물 (0.30 g, 0.55 mmol)을 아세토니트릴 (20 mL)에 넣은 용액에 4-벤질피페라진 (0.11 mL, 0.66 mmol) 및 K₂CO₃(0.30 g, 1.16 mmol)을 첨가하였다. 결과 혼합물을 5시간 동안 환류시킨 다음 실온으로 냉각시켰다. 이 용액을 메틸렌 클로라이드 (20 mL)로 희석시키고, 소금물 (20 mL × 2) 및 물 (30 mL × 2)로 세척한 다음 황산마그네슘으로 건조시켰다. 유기상을 진공상태에서 농축시켜서 흰색 고체의 표제 화합물을 제조하였다 (0.34 g, 수율 97 %).

¹H-NMR(CDCl₃) δ 1.55-1.86(m, 2H, CH₂), 2.29(m, 8H, NCH₂), 2.46(s, 3H, ArCH₃), 2.88(m, 1H, SO₂NCH₂), 3.45(s, 2H, PhCH₂), 3.48(m, 1H, SO₂NCH₂), 4.03(s, 3H, OCH₃), 7.27(s, 5H, ArH), 7.31(d, 2H, J=8.2Hz, ArH), 7.49(d, 2H, J=8.2Hz, ArH), 7.50(s, 1H, ArH), 7.76(d, 1H, J=2.2Hz, ArH), 8.28(d, 1H, J=2.2Hz, ArH); MS(EI) m/e 486[M⁺-SO₂C₆H₄CH₃], 297, 283, 251, 91.

[제조예 10] 4-{[2-(4-벤질-피페라진-1-일)-에틸]-(톨루엔-4-술포닐)-아미노}-5,7-디클로로퀴놀린-2-카복실산 메틸 에스테르

제조예 2의 화합물 (0.25 g, 0.47 mmol)을 출발 물질로 하고, 4-벤질피페라진 (92 mg, 0.52 mmol)을 사용하여 상기 제조예 9에 나타난 바와 같이 반응을 수행하고 플래쉬 칼럼 크로마토그래피 (헥산 내의 30 % EtOAc)로 정제하여 흰색 고체의 표제 화합물을 제조하였다 (수율 44 %).

¹H-NMR(CDCl₃) δ 1.90(m, 4H, NCH₂), 2.19(m, 4H, NCH₂), 2.47(s, 3H, ArH), 2.59(m, 2H, CH₂), 3.27(s, 2H, ArH), 3.59(m, 1H, CH₂), 3.96(m, 1H, CH₂), 4.04(s, 3H, OCH₃), 7.23(m, 5H, ArH), 7.31(d, 2H, J=8.0Hz, ArH), 7.51(d, 2H, J=8.0Hz, ArH), 7.53(s, 1H, ArH), 7.77(d, 1H, J=2.0Hz, ArH), 8.28(d, 1H, J=2.0Hz, ArH).

[실시예 3] 4-{[3-(4-벤질-피페라진-1-일)-프로필]-(톨루엔-4-술포닐)-아미노}-5,7-디클로로퀴놀린-2-카복실산

제조예 9의 표제 화합물 (0.30 g, 0.47 mmol)을 메탄올 (20 mL)에 넣은 용액에 0.1 N 수산화나트륨 수용액 (20 mL, 2.00 mmol)을 첨가하고 실온에서 2시간 동안 교반하였다. 이 혼합물을 총부피가 20 mL가 될 때까지 감압하에서 농축하고 20 mL 의 메틸렌클로라이드로 세척한 다음 진한 염산으로 pH 1 까지 산성화시켰다. 생성된 침전물을 수거하고 물로 세척한 다음 (5 mL × 3) 진공상태에서 건조하여 흰색 고체의 표제 화합물을 제조하였다 (42 mg, 수율 13 %).

mp 141∼144℃¹H-NMR(CD₃OD) δ 1.91-2.11(m, 1H, CH₂), 3.24(s, 3H, ArCH₃), 3.38(m, 8H, NCH₂), 3.52(m, 2H, CH₂), 3.49(m, 1H, CH₂), 3.75(s, 2H, PhCH₂), 3.81(m, 1H, CH₂), 7.30(m, 9H, ArH), 7.52(s, 1H, ArH), 8.13(d, 1H, J=2.0Hz, ArH), 7.72(d, 1H, J=2.0Hz, ArH); MS(EI) m/e 471[M⁺-SO₂C₆H₄CH₃], 430, 296, 272, 203, 189.

[실시예 4] 4-{[2-(4-벤질-피페라진-1-일)-에틸]-(톨루엔-4-술포닐)-아미노}-5,7-디클로로퀴놀린-2-카복실산

제조예 10의 표제 화합물 (0.13 g, 2.10 mmol)을 상기 실시예 5와 동일한 조건에서 0.4 N 수산화나트륨 수용액 (21 mL, 0.84 mmol)을 처리하여 흰색 고체의 표제 화합물을 제조하였다 (65 mg, 수율 51 %).

mp 152∼169℃¹H-NMR(CD₃OD) δ 2.32(s, 3H, ArH), 2.78(m, 12H, CH₂, NCH₂, ArCH), 3.75(s, 3H, NCH₂, CH₂), 3.96(s, 1H, CH₂), 7.37(m, 12H, ArH), 3.14(br s, 1H, COOH); MS(EI) m/e 302[M⁺-벤질피페라진, CH₃C₆H₄, CO₂], 283, 224, 179.

[제조예 11] 5,7-디클로로-4-(톨루엔-4-술포닐이미노)-1,4-디하이드로-퀴놀린-2-카복실산

상기 제조예 2에서 제조한 메틸 에스테르 화합물 (4.00 g, 9.41 mmol)을 메탄올 50 mL 에 넣은 용액을 NaOH 수용액 [NaOH 0.75 g (18.8 mmol) 함유]으로 얼음조 (ice bath)의 온도에서 2시간 동안 처리하였다. 이 혼합물은 최종 부피가 약 40 mL 가 될 때까지 감압하에서 농축하였다. 잔류물은 진한 염산으로 pH 3 으로 산성화하였다. 생성된 침전물을 여과하고 물로 세척한 다음 진공 상태에서 건조하여 옅은 노란색 고체의 표제 화합물을 제조하였다 (3.75 g, 수율 97 %)

mp 181℃;¹H-NMR(DMSO-d₆) δ 2.46(s, 3H, ArCH₃), 7.44(d, 2H, J=8.2Hz, ArH), 7.68(d, 1H, J=2.4Hz, ArH), 7.86(s, 1H, ArH), 7.88(d, 2H, J=8.2Hz, ArH), 8.21(d, 1H, J=2.4Hz, ArH); MS (EI) m/e 411[M⁺], 367, 308, 272, 213

[실시예 5] N-글리신-5,7-디클로로-4-톨루엔술포닐아미도-퀴놀리닉 아미드

DMF (30 mL) 용매에 제조예 11의 표제 화합물 (0.3 g, 0.73 mmol), 글리신 에틸 에스테르 하이드로클로라이드 (0.11 g, 0.80 mmol), 트리에틸아민 (0.87 mmol) 및 1-히드록시벤조트리아졸 하이드레이트 (0.11 g, 0. 80 mmol)를 넣은 용액에 디사이클로헥실 카보이미드 (0.18 g, 0.87 mmol)를 첨가하였다. 이 혼합물을 실온에서 12시간 동안 교반하고 150 mL 의 물에 붓고 메틸렌 클로라이드 150 mL 로 3번 추출하였다. 결합된 유기상을 1 N 염산 용액, 물 및 소금물로 세척하고 무수 황산마그네슘으로 건조시켰다. 용매를 증발시킨 다음 잔류물을 플래쉬 칼럼 크로마토그래피 (EtOAc : 헥산 = 4 : 1)로 정제하여 흰색 고체의 에틸 에스테르를 제조하였다 (0.31 g, 수율 86 %). 얻어진 에틸 에스테르 (0.31 g, 0.61 mmol)를 20 mL 의 THF 에 용해시킨 다음 얼음조의 온도에서 20 mL 의 수산화리튬 수용액 [LiOH·H₂O 51.2mg(1.22mmol)함유]으로 2시간동안 처리 하였다. 이혼합물을 총부피가 약 20 mL 가 될 때까지 감압하에서 농축시켰다. 남은 용액을 물 100 mL 로 희석시키고, 메틸렌 클로라이드 100 mL 로 세척한 다음, pH 3 의 진한 염산을 첨가하여 산성화시켰다. 불용성 침전을 여과하고 물로 세척한 다음 진공상태에서 건조하여 흰색 고체의 표제 화합물을 제조하였다 (0.28 g, 수율 99 %).

¹H-NMR(DMSO-d₆) δ 2.44(s, 3H, ArCH₃), 3.56(br s, 1H, NH), 4.08(d, 2H, J=6Hz), 7.46(d, 2H, J=8Hz, ArH), 7.84(d, 1H, J=2Hz, ArH), 7.86(d, 1H, J=2Hz, ArH), 7.88(d, 2H, J=8Hz, ArH), 8.21(s, 1H, ArH), 9.56(br s, 1H, COOH), 12.98(br s, 1H, NH); MS (EI) m/e 468[M⁺], 424[M⁺-CO₂], 377[M⁺-ArCH₃], 367, 267, 213.

[실시예 6] 5,7-디클로로-4-(톨루엔-4-술포닐이미노)-1,4-디하이드로-퀴놀린-2-카복실산(티아졸-2-일)아미드

DMF (10 mL)에 제조예 11의 표제 화합물 (0.3 g, 0.73 mmol)을 넣은 용액에 적절한 아민 (0.80 mmol) 및 1-히드록시벤조트리아졸 하이드레이트 (0.11 g, 0.80 mmol)를 DMF (10 mL)에 넣은 용액에 첨가한 다음, 디사이클로헥실카보디이미드 (0.18 g, 0.87 mmol)를 실온에서 가하였다. 실온에서 24시간 동안 교반한 다음 혼합물을 메틸렌 클로라이드 150 mL 로 희석하고 물 및 소금물 용액으로 세척하였다. 유기층을 무수 황산마그네슘으로 건조하고, 감압하에서 증발시켜 조 생성물을 얻고 플래쉬 칼럼 크로마토그래피 또는 재결정으로 정제하여 실시예 10 내지 12의 표제 화합물을 제조하였다.

¹H-NMR(DMSO-d₆) δ 2.44(s, 3H, ArCH₃), 3.65(br s, 1H, NH), 7.40(d, 1H, J=5Hz, 티아졸 CH), 7.46(d, 2H, J=8Hz, ArH), 7.74(d, 1H, J=5Hz, 티아졸 CH), 7.75(d, 1H, J=2Hz, ArH), 7.94(d, 2H, J=8Hz, ArH), 8.18(s, 1H, ArH), 8.26(d, 1H, J=2Hz, ArH); MS (EI) m/e 493[M⁺], 367, 339, 303.

[실시예 7] 5,7-디클로로-4-(톨루엔-4-술포닐이미노)-1,4-디하이드로-퀴놀린-2-카복실산(2H-트리아졸-5-일)아미드

사용하는 아민의 종류를 달리하는 것을 제외하고는 상기 실시예 6과 동일한 방법으로 반응을 수행하여 표제 화합물을 제조하였다.

¹H-NMR(DMSO-d₆) δ 2.45(s, 3H, ArCH₃), 3.55(br s, 1H, NH), 7.48(d, 2H, J=8Hz, ArH), 7.52(s, 1H, 트리아졸 CH), 7.88(d, 2H, J=8Hz, ArH), 7.92(s, 1H, ArH), 7.98(d, 1H, J=2Hz, ArH), 8.26(d, 1H, J=2Hz, ArH), 8.36(br s, 1H, NH), 9.98(br s, 1H, NH); MS (EI) m/e 477[M⁺], 367, 303.

[실시예 8] 5,7-디클로로-4-(톨루엔-4-술포닐이미노)-1,4-디하이드로-퀴놀린-2-카복실산(2H-테트라졸-5-일)아미드

사용하는 아민의 종류를 달리하는 것을 제외하고는 상기 실시예 6과 동일한 방법으로 반응을 수행하여 표제 화합물을 제조하였다.

¹H-NMR(DMSO-d₆) δ 2.45(s, 3H, ArCH₃), 3.56(br s, 1H, NH), 7.48(d, 2H, J=8Hz, ArH), 7.88(d, 2H, J=8Hz, ArH), 7.96(s, 1H, ArH), 7.97(d, 1H, J=2Hz, ArH), 8.24(d, 1H, J=2Hz, ArH); MS (EI) m/e 478[M⁺], 367, 303.

I. 결합 활성에 대한 생체외 스크리닝

1) 시냅스 막의 제조

수놈 스프래그-다우리 래트 (300-400g)는 한국화학연구소의 실험용 동물 실험실에서 얻었다. 실험용 동물은 사용에 앞서 4일 내지 L일의 준비 기간 동안 약간 어둡게 한 상태 (오전 8시의 밝기)로 공기-조절된 방 (22+1 ℃; 상대습도, 60+5%)에서 물과 표준 실험실 음식을 먹여 사육하였다. 수용체 결합 연구를 위한 시냅스 막은 포스터 (Foster)와 패그 (Fagg)의 변형된 방법 [Eur. J. Pharmacol. 133, 291 (1987)] 및 머피 (Murphy) 등에 의한 변형된 방법 [Be. J. Pharmacol. 95, 932(1988)]에 의해 준비하였다. 요약하면, 수놈 스프래그-다우리 래트를 죽이고, 뇌피질과 뇌의 해마 (hippocampus)를 메스로 잘게 자르고 테플론-섬유 균등분산기를 사용하여 0.32 M 수크로스 10 부피로 5번 균질화시켰다. 베크만 J2/21 원심분리기(roto: JA20)로 10분 동안 1000x g 에서 10 분 동안 원심분리하고, 상등액을 모아서 20,000x g에서 20분 동안 원심분리하였다. 상등액을 제거하고 펠릿 균질기로 균질화시켰다 (5번 세팅, 30초).

4 ℃ 에서 30분 동안 항온배양시킨 다음, 막 현탁액을 베크만 L8-M 초원심분리기로 25분 동안 39,800x g 에서 원심분리하였다. 펠릿 (pellet)은 -70℃ 에서 밤새 방치하였다. 다음날 펠릿을 실온에서 10 분 동안 녹인 다음 0.04 % 트리톤 X-100 을 포함하는 50 mM 트리스-아세톤 20 부피 (pH 7.1, 4℃)로 재현탁시키고, 37 ℃ 에서 20분 동안 항온배양시키고, 20 분 동안 39,800x g 에서 상기와 같이 원심분리하였다. 펠릿을 세척제 없이 pH 7.1 의 50 mM 트리-아세테이트 20 부피로 상기와 같이 원심분리하여 3번 세척하였다. 최종적인 펠릿은 50 mM 트리스-아세테이트로 현탁하고, 단백질 농도는 바이오-래드 시약 (Bio-Rad agent; Bradford, 1976)을 사용하여 측정하였다. 재현탁 완충용액을 막 단백질 농도가 1 m/ml 가 되도록 조절하고, -70 ℃에서 저장하였다.

2) [³H]글리신 결합 측정

[³H]글리신 결합 측정은 바론 (Baron et al., 1991)에 기술되어 있는 바와 같이 수행하였다. [³H]글리신 포화 결합 분석을 위하여, 시냅스 막 (막 단백질 100μg)을 pH 7.1 의 50 mM 트리스-아세테이트 완충용액, 5-500 nM 의 [³H]글리신을 함유하는 최종 부피 0.5 ml 의 반응 혼합물이 들어 있는 붕규산 유리 튜브(borosilicated glass tube)안에서 4 ℃ 온도로 30분 동안 반응시켰다. 약물 전위 측정을 위해, 시냅스 막 (막 단백질 100μg)을 pH 7.1 의 50 mM 트리스-아세테이트 완충용액, 50 nM 의 [³H]글리신 및 다양한 농도의 실험용 화합물을 함유하는 반응 혼합물 안에서 상기와 같이 반응시켰다.

다음 얼음같이 차가운 pH 7.1 의 50 mM 트리스-아세테이트 완충용액 2.5 mL 를 첨가하여 반응을 종결시키고, 이를 분석용 완충용액 내의 0.3 % 폴리에틸렌이민에 미리 담그어 둔 와트만 (Whatman) GF/B 유리섬유 필터를 사용한 브란델 셀 수확기 (Brandel cell harvester; Brandel M-12R)로 빠르게 여과시킴으로써 부착된 방사능 (bound radioactivity)을 부착시켜 분리하였다. 사용한 필터를 차가운 완충용액 2.5 mL 로 10초 내에 2번 세척하고 필터에 걸린 방사능은 50-55 % 의 카운팅 효율로 3 mL의 루마 겔 (Luma gel)을 사용한 액체 신틸레이션 카운터 (liquid scintillation counter; Beckman LS 6000TA]에 의하여 측정하였다. 비특정 (Non-specific)결합은 1 mM 글리신의 존재하에 측정하였다.

모든 실험용 화합물은 디메틸술폭사이드 (DMSO)에 용해시키고, 결합 측정을 위하여 다양한 농도로 차례로 희석하였다. 분석 혼합물 내의 DMSO 의 최종 농도는 2 % 였고, 이 농도에서는 라디오리간드 (radioligand)의 결합에 영향을 미치지 않는 것이 명백하였다.

본 발명에서 제조한 화합물들이 [³H]글리신 결합을 50% 까지 감소시키는데 필요한 농도인 IC₅₀(μM)및 본 발명의 화합물의 농도가 100 μM 일 때 [³H]글리신과 경쟁하는 정도를 나타내는 백분율 값 (억제 %)의 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

[표 1]

Ⅱ. 항경련성 활성에 대한 생체내 스크리닝

1) NMDA(i.c.v.)-유도 경련 실험

쥬가이 (Chugai)사의 방법에 기초하여, 투여량-효과 곡선을 쥐 한 마리당 40-160 ng의 NMDA 를 i.c.v. 투여한 후 유도된 경련에 대하여 얻었다. 50㎕ 주사기에 부착된 28 게이지 (gauge) 주사 바늘을 정수리 봉합선 위의 브레그마 1 mm 오른쪽 연골을 통하여 삽입하고, 실험 용액은 메니퓰레이터를 사용하여 삽입하였다. 삽입 부피는 쥐 한 마리당 5 ㎕ 였다. NMDA 에 대한 반응으로 일어나는 경련은 5분 안에 일어났고, 1) 거칠게 뛰어다니거나 뛰어오르고, 2) 간대성근경련증(myoclonic seizures; 분리되고 (isolated) 경련을 일으키며 다리를 움직임) 및 3)간대성경련 (clonic seizures; 방향 감각을 상실하고 동시에 사지를 반복적으로 움직임)과 같은 행동을 수반하였다. 동물은 i.c.v. 주사 후 10분 동안 관찰하였고 간대성경련이 일어날 때 보여지는 발작도를 측정하였다. 실험 약물의 NMDA-길항제 성질을 조사하기 위하여 다음의 과정을 수행하였다. 실험용 약물 (주입용량, 1 ml/100 g)을 i.p. 주사하고 15 분 후에 마리당 5 ㎕ 씩 NMDA 160 ng 을 주사하였다. i.c.v. 투여에 의한 조사를 위하여 실험용 약물과 NMDA 용액이 동시에 주입되었다. 같은 용량에 대해 10 마리의 쥐를 사용하여 실험하였다. 길항작용을 하는 NMDA 가 경련을 유도하거나 더 이상 실험을 할 수 없을 정도의 한계 (예를 들면 용해도, 치사율)에 도달할 때까지 투여량을 증가시켰다. NMDA 는 0.9 % 염화나트륨 용액에 녹였고, AP5,5,7-디클로로키뉴레닉산 및 7-클로로키뉴레닉산은 0.9 % 생리식염수가 첨가된 0.1 N 수산화나트륨 최소량에 녹였다.

2) 중뇌 동맥 (Middle Celebral Atery, MCA)의 영구 결찰

중뇌동맥 결찰은 낵후지 (Nagfuji) 등의 방법 [Neurosci. Lett. 147, 159(1992); Mol. Chem. Neuropathol. 26, 107(1995), Neuro Report. 6, 1541(1995)]에 따라 수행하였다. 요약하면, 수놈 스프래그 다우리 쥐를 2% 할로탄으로 마취를 유도한 후 할로탄 증발장치를 사용하여 나이트러스 옥사이드:산소(70:30) 내에서 할로탄을 1.5% 로 유지하였다. 동물을 옆으로 눕힌 후, 왼쪽 측두근 근육을 자르고 양극 응고제를 사용하여 협골 원호를 부분적으로 분리하였다. 수술 현미경하에서 맨디블 신경의 구멍 전방에서 차가운 염류 (saline)로 냉각된 미세 드릴을 사용하여 소형 두개국부절제술을 수행하였다. 후각 신경의 안쪽 끝부분과 중뇌동맥은 얇은 뇌의 경막을 통하여 보였다. 렌즈핵선조체의 동맥(lenticulostriate artery; LSA)에 근접한 중뇌동맥을 노출시켜 미니클립을 사용하여 결찰하였다. 중뇌동맥과 미니클립 후방의 렌즈핵선조체 동맥은 양극 응고제를 사용하여 부식시켰다. 수술하는 동안에, 오른쪽 측두근 근육과 직장의 온도는 가열 패드를 사용하여 약 37℃로 유지하였다. 수축된 측두근 신경은 제자리로 돌려지고 봉합되었다. 그 동물을 우리 (cage)에 넣고 밤새 가열 램프를 사용하여 따뜻하게 유지하였다. 중뇌동맥결찰을 한 24시간 후에, 그 동물의 목을 베어 뇌를 재빨리 제거하여 차가운 염류에 담근 후, 프로탈 폴 (frotal pole)로부터 2mm 의 간격으로 슬라이스하였다. 그 슬라이스들을 염류에서 신선하게 준비되고, 37℃ 로 예비가열된 2% TTC 용액에서 배양하였다. 37℃, 30분 동안 빳빳해진 슬라이스들을 4% 포르말린 용액으로 고정하였다. 입체현미경을 사용한 영상 분석기로 각 슬라이스의 경색 (infarct) 영역을 측정하였다. 부종 형성의 영향을 배제하기 위하여 오른쪽 반구내 경색 크기에서 왼쪽 반구내 비경색 크기를 뺌으로써 왼쪽 반구 내의 경색 크기를 측정하였다.

본 발명의 4-치환-퀴놀린-2-카복실산 유도체는 NMDA 수용체 복합체에 있는 스트리키닌 비감수성 글리신 결합자리에 작용하는 강력하면서 독특한 길항제로서, NMDA 수용체에 대하여 강력한 길항작용을 나타내고 중추신경계로 잘 침투하며 용해도가 크다.

본 발명의 화합물은 신경퇴행성 질환의 치료 또는 예방에 유용하며, 심장마비, 저혈당증, 국소빈혈, 심장 박동정지, 외상과 같은 빈혈이나 저산소증에 야기되는 중추신경계의 손상을 줄이는데 특히 유용하다.

또한 본 발명의 화합물은 간질, 알츠하이머병, 헌팅톤병 및 파킨슨병을 포함하는 만성적 신경퇴행성 질환의 예방 및 치료에 사용될 뿐만 아니라 진경제, 진통제, 항우울증 치료제, 항불안 치료제 및 항정신분열증 치료제로서도 효과가 있다.

Claims (9)

1. 하기 화학식 1의 구조를 가지는 4-치환-퀴놀린-2-카복실산 유도체 및 약학적으로 허용 가능한 그의 염.

   [화학식]

   상기 화학식 1에서,

   R₁은 하기 군 중에서 선택되는 술폰아미드, 아미드 또는 알킬포스포릴, [3-(4-벤질 -피페라진-1-일)-프로필]-(톨루엔-4-술포닐)-아미노기 또는 [2-(4-벤질 -피페라진-1-일)-에틸]-(톨루엔-4-술포닐)-아미노기를 나타내며,

   상기 R은 탄소수 C₁~C₂₀의 알킬 또는 C₆~C₁₂의 아릴 또는 수소를 나타내고 ;

   또한 상기 화학식 1에서 R₂는 하기 군 중에서 선택된다.
2. 제1항에 있어서, 탄소수 C1~C20의 알킬기는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, 2차 -부틸 및 3차 -부틸기로 구성된 그룹중에서 선택되고,

   탄소수 C6~C14의 아릴기는 페닐, 나프틸, 페난트릴, 안트라실, 인데닐, 아줄레닐, 비페닐, 비페닐레닐 및 플루오레닐기로 구성된 그룹중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 4-치환-퀴놀린-2-카복실산 유도체 및 약학적으로 허용가능한 그의 염.
3. 제1항에 있어서, 화합물은

   5,7-디클로로-4-[(2-디에톡시-포스포릴)-아세틸아미노]-1,4-디하이드로-퀴놀린-2-카복실산.

   5,7-디클로로-4-(디에톡시포스포릴)-퀴놀린-2-카복실산.

   4-{[2-(4-벤질-피페라진-1-일)-에틸]-(톨루엔-4-술포닐)-아미노}-5,7-디클로로퀴놀린-2-카복실산,

   4-{[3-(4-벤질-피페라진-1-일)-프로필]-(톨루엔-4-술포닐)-아미노}-5,7-디클로로퀴놀린-2-카복실산,

   N-글리신-5,7-디클로로-4-톨루엔술포닐아미도-퀴놀리닉 아미드,

   5,7-디클로로-4-(톨루엔-4-(톨루엔-4-술포닐이미노)-1,4-디하이드로-퀴놀린-2-카복실산(티아졸-2-일)아미드,

   5,7-디클로로-4-(톨루엔-4-(톨루엔-4-술포닐이미노)-1,4-디하이드로-퀴놀린-2-카복실산(2H-트리아졸-5-일)아미드, 및

   5,7-디클로로-4-(톨루엔-4-술포닐이미노)-1,4-디하이드로-퀴놀린-2-카복실산(2H-테트라졸-5-일)아미드

   중에서 어느 하나인 것을 특징으로 하는 4-치환-퀴놀린-2-카복실산 유도체 및 약학적으로 허용가능한 그의 염.
4. 제1항의 화합물 또는 그의 약제학적으로 허용되는 염 및 약제학적으로 허용되는 운반체로 이루어진, NMDA 수용체에 대한 흥분성 아미노산의 길항제용 약학조성물.
5. 제1항의 화합물 또는 그의 약제학적으로 허용되는 염을 유효 성분으로 포함하는 NMDA 수용체에 대한 흥분성 아미노산의 길항제용 약학적 조성물.
6. 제1항의 화합물 또는 그의 약제학적으로 허용되는 염을 유효 성분으로 포함하는, 뇌졸증, 저혈당증, 국소빈혈, 심장박동정지, 외상과 같은 빈혈이나 저산소증의 결과로서 야기되는 중앙 신경계의 손상 방지용 약학적 조성물.
7. 제1항의 화합물 또는 그의 약제학적으로 허용되는 염을 유효 성분으로 포함하는, 신경퇴행성 질환의 예방제 및 치료제용 약학적 조성물.
8. 제7항에 있어서, 신경퇴행성 질환은 간질, 뇌일혈, 알츠하이머병, 헌팅톤병 또는 파킨슨병인 것을 특징으로 하는 약학적 조성물.
9. 제1항의 화합물 또는 그의 약제학적으로 허용되는 염을 유효 성분으로 포함하는, 항경련제, 진통제, 우울증 치료제, 불안증 치료제, 정신분열증 치료제 약학적 조성물.