KR100451670B1 - 내성균에 대해 항생작용을 갖는 카바페넴 유도체 및 이의제조방법 - Google Patents

내성균에 대해 항생작용을 갖는 카바페넴 유도체 및 이의제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 메티실린 내성 포도상 구균(Methicillin ResistantStaphylococcus Aureus, MRSA)을 비롯한 내성균에 대해 항생작용을 갖는 하기 화학식 1의 카바페넴 유도체, 이의 제조 방법 및 이를 함유하는 항생제 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 카바페넴 유도체는 항균효과가 매우 우수하여 MRSA 및 오플록사신 내성균주(QRSA)를 비롯한 난치성 내성균의 감염에 대한 항생제로서 유용하게 사용될 수 있다.
상기 식에서,
X는 황 또는 산소 원자를 나타내고;
Y는 페닐기의 특정한 위치에 존재하는, 수소 또는 할로겐 원자, 또는 C1-2알킬옥시기를 나타내며;
M은 수소 원자 또는 약리학적으로 허용가능한 염을 형성하는 짝이온을 나타낸다.

Description

내성균에 대해 항생작용을 갖는 카바페넴 유도체 및 이의 제조방법{CARBAPENEM DERIVATIVE WITH AN ANTIBACTERIAL ACTIVITY AGAINST RESISTANT STRAINS AND PREPARATION THEREOF}
본 발명은 메티실린 내성 포도상 구균(Methicillin ResistantStaphylococcus Aureus, MRSA)을 비롯한 내성균에 대해 항생작용을 갖는 카바페넴 유도체, 이의 제조방법 및 이를 함유하는 항생제 조성물에 관한 것이다.
1940년대에 현대적인 개념의 항생제로서 처음으로 임상에서 사용된 페니실린은 감염질환을 가진 수많은 환자의 생명을 구함으로써 기적의 약으로 알려져 왔다. 그러나, 페니실린이 사용된 지 얼마 되지 않아, 이에 대해 내성을 가지는 포도상 구균이 등장하였다. 1960년대에 들어서는 반합성 페니실린인 메티실린이 개발되어 페니실린 내성 포도상 구균 감염증 치료에 사용되기 시작하였으며, 1973년에는 세팔로스포린계인 세파졸린이 개발된 바 있다. 그러나, 이후 메티실린이나 세파졸린에 내성을 가지는 메티실린 내성 포도상 구균(MRSA)이 발생하기 시작하여 또 다른 문제를 야기하게 되었다. 이어, 1980년대에는 각종 세팔로스포린 제제와 퀴놀론,카바페넴, 모노박탐, 글리코사이드 등 수많은 항생제가 개발되어 실제 임상에서 사용되었다. 그러나, 이 시기에는 페니실린 내성 폐렴구균, MRSA 등이 세계 각지에서 문제가 되기 시작하였고, 1990년대에는 반코마이신 내성 장구균(VRE)이 출현하면서 항생제 내성균의 문제가 세계 의약계의 관심사로 대두되었다.
1996년, 일본에서 처음으로 반코마이신 내성 포도상 구균(VRSA)이 출현하여 마지막 보루라고 여겨지던 글리코사이드 제제의 효용성이 심각하게 흔들리기 시작하였으며, 광범위한 베타락타마제(ESBL)를 생성하는 그람음성균의 빈도도 증가하기 시작하였다.
최근에는, 카바페넴계 항생제인 머크(MERCK)사의 2-아릴카바페넴 화합물(L-695256 및 L-742728)들이 MRSA와 VRSA에 좋은 활성을 나타내는 것으로 보고되었으며(문헌[Hugh rosen et al.,Sciences, 703(1999)]), 국제공개번호 제 WO 99/62906 호에는 2-벤조티아졸에테닐 카바페넴이 MRSA에 좋은 효과를 나타낸다고 보고된 바 있다. 이 외에도, MRSA에 좋은 효과를 보이는 카바페넴계 항생제가 다수 보고되어 있으며, 이중 이미페넴(imipenem)과 메로페넴(meropenem)이 약한 내성을 갖는 MRSA의 치료에 이용되고 있다.
이러한 항생제 내성의 문제는 필연적으로 환자 치료의 실패라는 결과를 초래하게 되어, 이를 극복하는 새로운 항생제의 개발이 강력히 요구되고 있는 실정이다.
이에 본 발명자들은 MRSA를 비롯한 내성균의 감염에 대한 치료효과를 갖는 항생제를 개발하기 위해 계속 연구를 진행한 결과, 새로운 카바페넴 유도체를 개발함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 내성균에 대해 항생작용을 갖는, 2-위치에 아제티딘 유도체가 치환된 카바페넴 유도체 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기 카바페넴 유도체를 유효성분으로 함유하는 항생제 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 하기 화학식 1의 카바페넴 유도체 또는 이의 약리학적으로 허용가능한 염을 제공한다:
화학식 1
상기 식에서,
X는 황 또는 산소 원자를 나타내고;
Y는 페닐기의 특정한 위치에 존재하는, 수소 또는 할로겐 원자, 또는 C1-2알킬옥시기를 나타내며;
M은 수소 원자 또는 약리학적으로 허용가능한 염을 형성하는 짝이온을 나타낸다.
또한, 본 발명에서는 하기 화학식 2의 화합물을 하기 화학식 3의 화합물과 반응시켜 하기 화학식 4의 카바페넴 에스테르 유도체를 제조한 다음, 화학식 4의 화합물에서 카복시 보호기 및 임의적으로 히드록시 보호기를 제거하는 것을 포함하는, 화학식 1의 카바페넴 유도체의 제조방법을 제공한다:
상기 식에서,
R1은 수소 원자, 또는 tert-부틸디메틸실릴기 또는 트리에틸실릴기와 같은 히드록시 보호기이고;
R2는 p-니트로벤질기, 알릴기 또는 p-메톡시벤질기와 같은 카복시 보호기이며,
X 및 Y는 상기 정의한 바와 같다.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 유효량의 화학식 1의 카바페넴 유도체 또는 이의 약리학적으로 허용가능한 염 및 약제학적으로 허용되는 담체를 포함하는 항생제 조성물을 제공한다.
이하 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다.
본 발명의 화학식 1의 카바페넴 유도체는 특히,
나트륨 (5S,6S,4R)-3-{[1-(1,3-벤조티아졸-2-일)-3-아제티딘일]설파닐}-6- [(1R)-1-히드록시에틸]-4-메틸-7-옥소-1-아자비사이클로[3.2.0]헵트-2-엔-2-카복실레이트,
나트륨 (5S,6S,4R)-3-{[1-(5-클로로-1,3-벤조티아졸-2-일)-3-아제티딘일]설파닐}-6-[(1R)-1-히드록시에틸]-4-메틸-7-옥소-1-아자비사이클로[3.2.0]헵트-2-엔-2-카복실레이트,
나트륨 (5S,6S,4R)-3-{[1-(6-에톡시-1,3-벤조티아졸-2-일)-3-아제티딘일]설파닐}-6-[(1R)-1-히드록시에틸]-4-메틸-7-옥소-1-아자비사이클로[3.2.0]헵트-2-엔-2-카복실레이트, 및
나트륨 (5S,6S,4R)-3-{[1-(1,3-벤즈옥사졸-2-일)-3-아제티딘일]설파닐}-6- [(1R)-1-히드록시에틸]-4-메틸-7-옥소-1-아자비사이클로[3.2.0]헵트-2-엔-2-카복실레이트 등이 바람직하다.
본 발명에서, 화학식 1의 카바페넴 유도체는 화학식 2의 화합물과 화학식 3의 화합물을 반응시켜 화학식 4의 화합물을 제조한 다음, R1이 수소 원자인 경우에는 화학식 4의 화합물에서 카복시 보호기만을 제거함으로써 제조할 수 있고, R1이 히드록시 보호기인 경우에는 화학식 4의 화합물에서 카복시 보호기 및 히드록시 보호기를 제거함으로써 제조할 수 있다.
구체적으로는, 화학식 3의 화합물을 건조된 유기용매(예: 아세토니트릴, 디메틸포름아미드 또는 아세톤, 바람직하게는 아세토니트릴)에 용해시키고, -30 내지 -20℃로 냉각시킨 다음, 유기염기(예: N,N-디이소프로필에틸아민)를 천천히 가한다. 이어, 여기에 화학식 2의 화합물을 가하고, -5 내지 5℃에서 2 내지 4시간 동안 반응시켜 화학식 4의 화합물을 제조할 수 있다.
이렇게 얻어진 화학식 4의 화합물에서의 카복시 보호기(R2)의 제거는 통상의 방법에 따라 수행될 수 있다. 예를 들면, R2가 p-니트로벤질기 또는 p-메톡시벤질기인 경우에는, 수소화 촉매반응으로 환원하여 제거할 수 있고, R2가 알릴기인 경우에는, 유기산 또는 그의 염(예: 아세트산, 2-에틸헥사논산, 또는 이들의 나트륨염 또는 칼륨염)의 존재 하에서 트리페닐포스핀 또는 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐과 반응시켜 제거할 수 있다.
R1이 히드록시 보호기인 경우, 화학식 4의 화합물에서의 히드록시 보호기의 제거 또한 통상의 방법에 따라 수행될 수 있다. 예를 들면, R1이 tert-부틸디메틸실릴기인 경우에는, N-메틸피롤리디논 용매 중에서 화학식 4의 화합물을 상온에서 약 3일 동안 암모늄비플루오라이드와 반응시켜 제거할 수 있고, R1이 트리에틸실릴기인 경우에는, 테트라히드로퓨란 용매 중에서 화학식 4의 화합물을 상온에서 약 5시간 동안 테트라부틸암모늄플루오라이드와 반응시켜 제거할 수 있다.
상기 보호기의 제거반응 후 수득된 반응물을 역상 실리카겔 칼럼크로마토그래피로 정제하여 비결정성 고체상태의 최종 생성물인 화학식 1의 화합물을 수득할 수 있다.
본 발명에 따르면, 화학식 1의 화합물의 제조에 사용되는 화학식 2의 화합물은 통상적인 방법으로 용이하게 제조할 수 있으며, 화학식 3의 화합물은 하기 반응식 1에 제시된 방법에 따라 제조할 수 있다.
상기 식에서, X 및 Y는 상기 정의한 바와 같다.
상기 반응식 1에 따른 화학식 3의 화합물의 제조방법을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다; i) 화학식 6의 화합물에 요오드화메틸 및 유기염기(예: 트리에틸아민 또는 N,N-디이소프로필에틸아민)를 가하고 2 내지 4시간 동안 가열환류하여 화학식 7의 메틸설파닐 화합물을 제조하고, ii) 유기용매(예: 메틸렌클로라이드) 중에서 화학식 7의 화합물을 0 내지 20℃에서 20 내지 40분 동안 m-클로로과산화벤조산과 반응시켜 화학식 8의 산화된 메틸설피닐 화합물을 제조하고, iii) 유기용매(예: 디메틸포름아마이드) 중에서 화학식 8의 화합물을 110 내지 130℃에서 18 내지 24시간 동안 화학식 5의 3-{[tert-부틸(디메틸)실릴]옥시}아제티딘과 반응시켜 화학식 9의 화합물을 제조하고(화학식 5의 화합물은 공지된 방법(미국특허 제 4,560,570호 및 문헌[J. Heterocyclic Chem., 31권, 271면, 1994년])에 따라 제조됨), iv) 화학식 9의 화합물을 테트라부틸암모늄플루오라이드(TBAF)로 처리하여 tert-부틸디메틸실릴 보호기가 제거된 화학식 10의 화합물을 제조하고, v) 화학식 10의 화합물의 히드록시기를 공지된 미쯔노브(mitznobu) 반응에 의해 티오아세틸기로 전환하여 화학식 11의 화합물을 제조할 수 있는데, 본 발명에서는 유기용매(예: 테트라히드로퓨란) 중에서 화학식 10의 화합물을 트리페닐포스핀 및 디이소프로필아조디카복실산과 -5 내지 5℃에서 30분 내지 2시간 동안 반응시킨 후, 티오아세트산을 가하여 상온에서 1 내지 3시간 동안 반응시켜 화학식 11의 화합물을 제조하고, vi) 화학식 11의 화합물을 염기(예: 수산화나트륨)와 반응시켜 가수분해하여 화학식 3의 화합물을 제조할 수 있다.
본 발명의 화학식 1의 화합물은 메티실린 내성균주(MRSA), 오플록사신 내성균주(QRSA), 페니실린 내성균주(PRSA), 엔테로코쿠스(Enterococcus) 및 뉴모코쿠스 (Pneumococcus)와 같은 그람양성 미생물에 대해 우수한 항 박테리아 활성을 갖는다.
따라서, 본 발명에서는 유효량의 화학식 1의 화합물 또는 이의 약리학적으로 허용가능한 염 및 약제학적으로 허용되는 담체를 포함하는 항생제 조성물을 제공한다. 본 발명의 약학 조성물에는 활성 성분인 화학식 1의 화합물이 조성물의 총중량을 기준으로 하여 0.1 내지 75 중량%, 바람직하게는 1 내지 50 중량%의 양으로 함유될 수 있다.
본 발명의 약학 조성물은 다양한 경구 또는 비경구 투여 형태로 제형화할 수 있다. 경구 투여용 제형으로는 예를 들면 정제, 환제, 경.연질 캅셀제, 액제, 현탁제, 유화제, 시럽제, 과립제 등이 있는데, 이들 제형은 유효성분 이외에 희석제(예: 락토즈, 덱스트로즈, 수크로즈, 만니톨, 솔비톨, 셀룰로즈 및/ 또는 글리신), 활택제(예: 실리카, 탈크, 스테아르산 및 그의 마그네슘 또는 칼슘염 및/ 또는 폴리에틸렌 글리콜)를 함유하고 있다. 정제는 또한 마그네슘 알루미늄 실리케이트, 전분 페이스트, 젤라틴, 트라가칸스, 메틸셀룰로즈, 나트륨 카복시메틸셀룰로즈 및/또는 폴리비닐피롤리딘과 같은 결합제를 함유할 수 있으며, 경우에 따라 전분, 한천, 알긴산 또는 그의 나트륨 염과 같은 붕해제 또는 비등 혼합물 및/또는 흡수제, 착색제, 향미제, 및 감미제를 함유할 수 있다. 상기 제형은 통상적인 혼합, 과립화 또는 코팅 방법에 의해 제조될 수 있다. 또한 비경구 투여용 제형의 대표적인 것은 주사용 제형으로 등장성 수용액 또는 현탁액이 바람직하다.
상기 조성물은 멸균되고/되거나 방부제, 안정화제, 수화제 또는 유화 촉진제, 삼투압 조절을 위한 염 및/또는 완충제 등의 보조제 및 기타 치료적으로 유용한 물질을 함유할 수 있으며, 통상적인 방법인 혼합, 과립화 또는 코팅 방법에 따라 제제화할 수 있다.
유효 성분으로서 화학식 1의 화합물은 사람을 포함하는 포유동물에 대해 하루에 2.5 내지 100 ㎎/㎏(체중), 바람직하게는 5 내지 60 ㎎/㎏(체중)의 양으로 1일 1회 또는 분할하여 경구 또는 비경구적 경로를 통해 투여할 수 있다.
이하, 하기 제조예 및 실시예에 의하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 제조예 및 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.
제조예 1a 내지 1d : 화학식 8의 화합물의 제조
1a) 2-(메틸설피닐)-1,3-벤조티아졸
2-머캅토벤조티아졸(33.45g, 200밀리몰)(화합물 6)을 메탄올(300ml)에 용해시키고, N,N-디이소프로필에틸아민(140ml, 800밀리몰)과 요오드화메틸(37.4ml, 600밀리몰)을 가한 후 2시간 동안 가열 환류시켰다. 반응액을 상온으로 냉각시키고, 용매를 감압하에서 농축한 후, 아세트산에틸로 희석하여 포화 중조 수용액, 소금물 순으로 세척하였다. 유기층을 무수 황산마그네슘으로 건조하여 용매를 제거한 후, 실리카겔 칼럼크로마토그래피로 정제하여 2-(메틸설파닐)-1,3-벤조티아졸(30.85g, 수율 85%)(화합물 7)을 수득하였다.
얻어진 2-(메틸설파닐)-1,3-벤조티아졸(30.85g, 170.2밀리몰)(화합물 7)을 메틸렌클로라이드(350ml)에 용해시키고 얼음물로 냉각시킨 후, m-클로로과산화벤조산(순도 70%)(44g, 178.7밀리몰)을 메틸렌 클로라이드(100ml)에 용해시켜 천천히 가하였다. 반응액을 동 온도에서 30분간 교반한 후, 포화 중조 수용액을 가하여 중화시키고, 유기층을 분리하여 소금물로 세척하고 무수 황산마그네슘으로 건조하여 용매를 감압하에서 농축하였다. 잔여물을 실리카겔 칼럼크로마토그래피로 정제하여 표제화합물(28.2g, 수율 84%)을 수득하였다.
1H-NMR(CDCl3, 200MHz) δ 2.99(s, 3H), 7.43(m, 2H), 7.95(m, 3H).
1b) 5-클로로-2-(메틸설피닐)-1,3-벤조티아졸
5-클로로-2-머캅토벤조티아졸(10.0g, 50밀리몰)(화합물 6)을 메탄올(80ml)에 용해시키고, N,N-디이소프로필에틸아민(34.8ml, 200밀리몰)과 요오드화메틸(9.5ml, 150밀리몰)을 가한 후 2시간 동안 가열 환류시켰다. 반응액을 상온으로 냉각시키고, 용매를 감압하에서 농축한 후, 아세트산에틸로 희석하여 포화 중조 수용액, 소금물 순으로 세척하였다. 유기층을 무수 황산마그네슘으로 건조하여 용매를 제거한 후, 실리카겔 칼럼크로마토그래피로 정제하여 5-클로로-2-(메틸설파닐)-1,3-벤조티아졸(7.67g, 수율 71%)(화합물 7)을 수득하였다.
얻어진 5-클로로-2-(메틸설파닐)-1,3-벤조티아졸(7.67g, 35.6밀리몰)(화합물 7)을 메틸렌클로라이드(100ml)에 용해시키고 얼음물로 냉각시킨 후, m-클로로과산화벤조산(순도 70%)(9.04g, 36.7밀리몰)을 메틸렌클로라이드(30ml)에 용해시켜 천천히 가하였다. 반응액을 동 온도에서 30분간 교반한 후, 포화 중조 수용액을 가하여 중화시키고, 유기층을 분리하여 소금물로 세척하고 무수 황산마그네슘으로 건조하여 용매를 감압하에서 농축하였다. 잔여물을 실리카겔 칼럼크로마토그래피로 정제하여 표제화합물(7.65g, 수율 94%)을 수득하였다.
1H-NMR(CDCl3, 200MHz) δ 3.08(s, 3H), 7.47(d, J= 8.7Hz, 1H), 7.93(d, J= 8.7Hz, 1H), 8.05(s, 1H).
1c) 6-에톡시-2-(메틸설피닐)-1,3-벤조티아졸
6-에톡시-2-머캅토벤조티아졸(10.6g, 50밀리몰)(화합물 6)을 메탄올(80ml)에 용해시키고, N,N-디이소프로필에틸아민(34.8ml. 200밀리몰)과 요오드화메틸(9.5ml, 150밀리몰)을 가한 후, 2시간 동안 가열 환류시켰다. 반응액을 상온으로 냉각시키고, 용매를 감압하에서 농축한 후, 아세트산에틸로 희석하여 포화 중조 수용액, 소금물 순으로 세척하였다. 유기층을 무수 황산마그네슘으로 건조하여 용매를 제거한 후, 실리카겔 칼럼크로마토그래피로 정제하여 6-에톡시-2-(메틸설파닐)-1,3-벤조티아졸(10.93g, 수율 97%)(화합물 7)을 수득하였다.
얻어진 6-에톡시-2-(메틸설파닐)-1,3-벤조티아졸(10.93g, 48.5밀리몰)(화합물 7)을 메틸렌클로라이드(100ml)에 용해시키고 얼음물로 냉각시킨 후, m-클로로과산화벤조산(순도 70%)(12.3g, 50밀리몰)을 메틸렌클로라이드(30ml)에 용해시켜 천천히 가하였다. 반응액을 동 온도에서 30분간 교반한 후, 포화 중조 수용액을 가하여 중화시키고, 유기층을 분리하여 소금물로 세척하고 무수 황산마그네슘으로 건조하여 용매를 감압하에서 농축하였다. 잔여물을 실리카겔 칼럼크로마토그래피로 정제하여 표제화합물(10.94g, 수율 94%)을 수득하였다.
1H-NMR(CDCl3, 200MHz) δ 1.47(t, J= 7.1Hz, 3H), 3.06(s, 3H), 4.14(q, J= 6.9Hz, 13.8Hz, 2H), 7.15(d, J= 9.1Hz, 1H), 7.41(s, 1H), 7.92(d, J= 9.1Hz, 1H).
1d) 2-(메틸설피닐)-1,3-벤즈옥사졸
2-머캅토벤즈옥사졸(5.0g, 33.1밀리몰)(화합물 6)을 메탄올(100ml)에 용해시키고, N,N-디이소프로필에틸아민(23.1ml, 132밀리몰)과 요오드화메틸(6.18ml, 99.3밀리몰)을 가한 후, 2시간 동안 가열 환류시켰다. 반응액을 상온으로 냉각시키고, 용매를 감압하에서 농축한 후, 아세트산에틸로 희석하여 포화 중조 수용액, 소금물 순으로 세척하였다. 유기층을 무수 황산마그네슘으로 건조하여 용매를 제거한 후, 실리카겔 칼럼크로마토그래피로 정제하여 2-(메틸설파닐)-1,3-벤즈옥사졸(5.81g, 수율 97%)(화합물 7)을 수득하였다.
얻어진 2-(메틸설파닐)-1,3-벤즈옥사졸(5.5g, 33.1밀리몰)(화합물 7)을 메틸렌클로라이드(100ml)에 용해시키고 얼음물로 냉각시킨 후, m-클로로과산화벤조산(순도 70%)(8.2g, 33.1밀리몰)을 메틸렌클로라이드(30ml)에 용해시켜 천천히 가하였다. 반응액을 동 온도에서 30분간 교반한 후, 포화 중조 수용액을 가하여 중화시키고, 유기층을 분리하여 소금물로 세척하고 무수 황산마그네슘으로 건조하여 용매를 감압하에서 농축하였다. 잔여물을 실리카겔 칼럼크로마토그래피로 정제하여 표제화합물(5.1g, 수율 85%)을 수득하였다.
1H-NMR(CDCl3, 200MHz) δ 3.14(s, 3H), 7.40(m, 2H), 7.60(d, J= 7.7Hz, 1H), 7.79(d, J= 8.1Hz, 1H).
제조예 2a 내지 2d : 화학식 9의 화합물의 제조
2a) 2-{3-[tert-부틸(디메틸실릴)옥시]-1-아제티딘일}-1,3-벤조티아졸
3-{[tert-부틸(디메틸)실릴]옥시}아제티딘(5.02g, 26.8밀리몰)(화합물 5)과 상기 제조예 1a에서 제조한 2-(메틸설피닐)-1,3-벤조티아졸(5.81g, 29.5밀리몰)(화합물 8)을 디메틸포름아마이드(30ml)에 녹인 후 120℃에서 밤새 교반하였다. 반응액을 아세트산에틸로 희석한 후, 소금물로 5회 세척하고 유기층을 무수 황산마그네슘으로 건조시킨 다음, 용매를 감압하에서 농축하였다. 잔여물을 실리카겔 칼럼크로마토그래피로 정제하여 표제화합물(4.4g, 수율 51%)을 수득하였다.
1H-NMR(CDCl3, 200MHz) δ0.06(s, 6H), 0.88(s, 9H), 4.03(m, 2H), 4.34(m, 2H), 4.79(m, 1H), 7.06(m, 1H), 7.28(m, 1H), 7.57(d, J= 8.9Hz, 2H).
2b) 5-클로로-2-{3-[tert-부틸(디메틸실릴)옥시]-1-아제티딘일}-1,3-벤조티아졸
3-{[tert-부틸(디메틸)실릴]옥시}아제티딘(2.95g, 15.8밀리몰)(화합물 5)과 상기 제조예 1b에서 얻은 5-클로로-2-(메틸설피닐)-1,3-벤조티아졸(3.66g, 15.8밀리몰)(화합물 8)을 사용하여 상기 제조예 2a와 동일한 방법으로 반응시켜 표제화합물(3.74g, 수율 67%)을 수득하였다.
1H-NMR(CDCl3, 200MHz) δ0.08(s, 6H), 0.91(s, 9H), 4.07(m, 2H), 4.38(m, 2H), 4.83(m, 1H), 7.07(m, 1H), 7.49(m, 2H).
2c) 6-에톡시-2-{3-[tert-부틸(디메틸실릴)옥시]-1-아제티딘일}-1,3-벤조티아졸
3-{[tert-부틸(디메틸)실릴]옥시}아제티딘(3.1g, 16.6밀리몰)(화합물 5)과 상기 제조예 1c에서 얻은 6-에톡시-2-(메틸설피닐)-1,3-벤조티아졸(4.0g, 16.6밀리몰)(화합물 8)을 사용하여 상기 제조예 2a와 동일한 방법으로 반응시켜 표제화합물(1.54g, 수율 26%)을 수득하였다.
1H-NMR(CDCl3, 200MHz) δ0.08(s, 6H), 0.90(s, 9H), 1.41(t, J= 6.9Hz, 3H), 4.05(m, 4H), 4.39(m, 2H), 4.81(m, 1H), 6.89(d, J= 8.7Hz, 1H), 7.13(s, 1H), 7.49(d, J= 8.7Hz, 1H).
2d) 2-{3-[tert-부틸(디메틸실릴)옥시]-1-아제티딘일}-1,3-벤즈옥사졸
3-{[tert-부틸(디메틸)실릴]옥시}아제티딘(4.0g, 22.1밀리몰)(화합물 5)과 상기 제조예 1d에서 얻은 2-(메틸설피닐)-1,3-벤즈옥사졸(4.1g, 22.1밀리몰)(화합물 8)을 사용하여 상기 제조예 2a와 동일한 방법으로 반응시켜 표제화합물(3.2g, 수율 48%)을 수득하였다.
1H-NMR(CDCl3, 200MHz) δ0.09(s, 6H), 0.91(s, 9H), 4.13(m, 2H), 4.41(m, 2H), 4.80(m, 1H), 7.18(m, 3H), 7.39(d, J= 9.1Hz, 1H).
제조예 3a 내지 3d : 화학식 10의 화합물의 제조
3a) 1-(1,3-벤조티아졸-2-일)-3-아제티딘올
상기 제조예 2a에서 얻은 2-{3-[tert-부틸(디메틸실릴)옥시]-1-아제티딘일}-1,3-벤조티아졸(4.3g, 13.4밀리몰)(화합물 9)을 테트라히드로퓨란(100ml)에 녹인 후, 아세트산(7.7ml, 134밀리몰)과 1몰 테트라부틸암모늄플루오라이드(54ml, 54밀리몰)를 가하고 상온에서 4시간동안 교반하였다. 반응액을 아세트산에틸로 희석한 후, 포화 중조 수용액과 소금물 순서로 세척하고, 유기층을 무수 황산마그네슘으로 건조시켜 용매를 감압하에서 농축하였다. 잔여물을 실리카겔 칼럼크로마토그래피로 정제하여 표제화합물(2.7g, 수율 98%)을 수득하였다.
1H-NMR(CDCl3, 200MHz) δ 4.09(m, 2H), 4.42(m, 2H), 4.86(m, 1H), 7.09(m, 1H), 7.31(m, 1H), 7.59(d, J= 7.9Hz, 2H).
3b) 1-[(5-클로로-1,3-벤조티아졸)-2-일]-3-아제티딘올
상기 제조예 2b에서 얻은 5-클로로-2-{3-[tert-부틸(디메틸실릴)옥시]-1-아제티딘일}-1,3-벤조티아졸(3.7g, 10.4밀리몰)(화합물 9)을 사용하여 상기 제조예 3a와 동일한 방법으로 반응시켜 표제화합물(2.38g, 수율 95%)을 수득하였다.
1H-NMR(CDCl3, 200MHz) δ4.09(m, 2H), 4.41(m, 2H), 4.90(m, 1H), 7.03(d, J= 8.4Hz, 1H), 7.47(d, J= 8.4Hz, 1H), 7.55(s, 1H).
3c) 1-[(6-에톡시-1,3-벤조티아졸)-2-일]-3-아제티딘올
상기 제조예 2c에서 얻은 6-에톡시-2-{3-[tert-부틸(디메틸실릴)옥시]-1-아제티딘일}-1,3-벤조티아졸(1.5g, 4.1밀리몰)(화합물 9)을 사용하여 상기 제조예 3a와 동일한 방법으로 반응시켜 표제화합물(0.93g, 수율 91%)을 수득하였다.
1H-NMR(CDCl3, 200MHz) δ1.41(t, J= 7.1Hz, 3H), 4.02(m, 4H), 4.40(m, 2H), 4.86(m, 1H), 6.89(d, J= 8.8Hz, 1H), 7.12(s, 1H), 7.46(d, J= 8.8Hz, 1H).
3d) 1-[(1,3-벤즈옥사졸)-2-일]-3-아제티딘올
상기 제조예 2d에서 얻은 2-{3-[tert-부틸(디메틸실릴)옥시]-1-아제티딘일}-1,3-벤즈옥사졸(3.2g, 10.5밀리몰)(화합물 9)을 사용하여 상기 제조예 3a와 동일한 방법으로 반응시켜 표제화합물(2.54g, 수율 99%)을 수득하였다.
1H-NMR(CDCl3, 200MHz) δ4.18(m, 2H), 4.48(m, 2H), 4.89(m, 1H), 7.18(m, 3H), 7.37(d, J= 7.9Hz, 1H).
제조예 4a 내지 4d : 화학식 11의 화합물의 제조
4a) 3-아세틸티오-1-[(1,3-벤조티아졸)-2-일]아제티딘
상기 제조예 3a에서 얻은 1-(1,3-벤조티아졸-2-일)-3-아제티딘올(2.75g, 13.3밀리몰)(화합물 10)을 테트라히드로퓨란(100ml)에 녹이고 0℃로 냉각한 후, 트리페닐포스핀(6.99g, 26.7밀리몰)과 디이소프로필아조디카복실레이트(5.25ml, 26.7밀리몰)를 순서대로 가하고 1시간 동안 동 온도에서 교반하였다. 이 반응액에 티오아세트산(1.91ml, 26.7밀리몰)을 천천히 가한 다음 상온으로 온도를 올려 2시간동안 교반하였다. 반응액에 아세트산에틸을 가하여 희석한 후, 1-노르말 염산수용액, 포화 중조 수용액, 소금물 순으로 세척하고 무수 황산마그네슘으로 건조하여 용매를 감압하에서 농축하였다. 잔여물을 실리카겔 칼럼크로마토그래피로 정제하여 표제화합물(4.9g, 수율 100%)을 수득하였다. 여기에는 분리가 어려운 부산물이 일부 포함되어 있으나 다음 반응에서 제거가 가능하므로 그대로 사용하였다.
1H-NMR(CDCl3, 200MHz) δ2.37(s, 3H), 4.20(m, 2H), 4.51(m, 1H), 4.72(t, J= 8.1Hz, 2H), 7.18(d, J= 7.7Hz, 1H), 7.42(m, 2H), 7.60(m, 1H).
4b) 3-아세틸티오-1-[(5-클로로-1,3-벤조티아졸)-2-일]아제티딘
상기 제조예 3b에서 얻은 1-[(5-클로로-1,3-벤조티아졸)-2-일]-3-아제티딘올 (2.5g, 10.4밀리몰)(화합물 10)을 사용하여 상기 제조예 4a와 동일한 방법으로 반응시켜 표제화합물(2.73g, 수율 88%)을 수득하였다.
1H-NMR(CDCl3, 200MHz) δ2.37(s, 3H), 4.09(m, 2H), 4.05(m, 1H), 4.67(t, J= 8.1Hz, 2H), 6.01(m, 1H), 7.09(d, J= 8.5Hz, 1H), 7.52(d, J= 8.3Hz, 1H), 7.59(s, 1H).
4c) 3-아세틸티오-1-[(6-에톡시-1,3-벤조티아졸)-2-일]아제티딘
상기 제조예 3c에서 얻은 1-[(6-에톡시-1,3-벤조티아졸)-2-일]-3-아제티딘올 (1.02g, 4.1밀리몰)(화합물 10)을 사용하여 상기 제조예 4a와 동일한 방법으로 반응시켜 표제화합물(1.06g, 수율 76%)을 수득하였다.
1H-NMR(CDCl3, 200MHz) δ1.41(t, J= 6.9Hz, 3H), 2.36(s, 3H), 4.05(m, 4H), 4.46(m, 1H), 4.63(t, J= 7.9Hz, 2H), 6.93(d, J= 8.7Hz, 1H), 7.13(s, 1H), 7.50(d, J= 8.7Hz, 1H).
4d) 3-아세틸티오-1-[(1,3-벤즈옥사졸)-2-일]아제티딘
상기 제조예 3d에서 얻은 1-[(1,3-벤즈옥사졸)-2-일]-3-아제티딘올(2.52g, 13.2밀리몰)(화합물 10)을 사용하여 상기 제조예 4a와 동일한 방법으로 반응시켜 표제화합물(2.21g, 수율 67%)을 수득하였다.
1H-NMR(CDCl3, 200MHz) δ2.36(s, 3H), 4.19(m, 2H), 4.48(m, 1H), 4.70(t, J= 8.3Hz, 2H), 6.01(m, 1H), 7.18(m, 3H), 7.40(d, J= 7.7Hz, 1H).
제조예 5a 내지 5d : 화학식 3의 화합물의 제조
5a) 1-(1,3-벤조티아졸-2-일)-3-아제티딘티올
상기 제조예 4a에서 얻은 3-아세틸티오-1-[(1,3-벤조티아졸)-2-일]아제티딘 (4.9g, 18.7밀리몰)(화합물 11)을 메탄올(40ml)에 용해시킨 후, 0℃로 냉각하고 2-노르말 수산화나트륨 수용액(11ml, 22밀리몰)을 가하였다. 동 온도에서 30분간 교반한 후, 1-노르말 염산 수용액을 가하여 중화하고 용매를 감압하에서 농축하였다. 여기에, 아세트산에틸을 가하여 용해시키고, 소금물과 물로 세척하여 무수 황산마그네슘으로 건조한 후, 감압하에서 용매를 농축하여 표제화합물(4.2g, 수율 100%)을 수득하였다.
1H-NMR(CDCl3, 200MHz) δ2.11(d, J= 8.7Hz, 1H), 3.95(m, 1H), 4.20(m, 2H), 4.71(t, J= 8.2Hz, 2H), 7.20(m, 3H), 7.39(d, J= 7.9Hz, 1H).
5b) 1-(5-클로로-1,3-벤조티아졸-2-일)-3-아제티딘티올
상기 제조예 4b에서 얻은 3-아세틸티오-1-[(5-클로로-1,3-벤조티아졸)-2-일]아제티딘(2.7g, 9.03밀리몰)(화합물 11)을 사용하여 상기 제조예 5a와 동일한 방법으로 반응시켜 표제화합물(2.25g, 수율 97%)을 수득하였다.
1H-NMR(CDCl3, 200MHz) δ2.10(d, J= 8.8Hz, 1H), 3.97(m, 1H), 4.20(m, 2H), 4.66(t, J= 8.0Hz, 2H), 6.93(d, J= 8.6, 1H), 7.43(d, J= 8.3Hz, 1H), 7.50(s, 1H).
5c) 1-(6-에톡시-1,3-벤조티아졸-2-일)-3-아제티딘티올
상기 제조예 4c에서 얻은 3-아세틸티오-1-[(6-에톡시-1,3-벤조티아졸)-2-일]아제티딘(0.96g, 3.11밀리몰)(화합물 11)을 사용하여 상기 제조예 5a와 동일한 방법으로 반응시켜 표제화합물(0.62g, 수율 75%)을 수득하였다.
1H-NMR(CDCl3, 200MHz) δ1.40(t, J= 7.1Hz, 3H), 2.08(d, J= 8.7Hz, 1H), 2.34(s, 3H), 3.39(m, 1H), 4.09(m, 4H), 4.65(t, J= 8.1Hz, 2H), 6.90(d, J= 8.5Hz, 1H), 7.15(s, 1H), 7.48(d, J= 8.8Hz, 1H).
5d) 1-(1,3-벤즈옥사졸-2-일)-3-아제티딘티올
상기 제조예 4d에서 얻은 3-아세틸티오-1-[(1,3-벤즈옥사졸)-2-일]아제티딘(2.52g, 13.2밀리몰)(화합물 11)을 사용하여 상기 제조예 5a와 동일한 방법으로 반응시켜 표제화합물(2.21g, 67%)을 수득하였다.
1H-NMR(CDCl3, 200MHz) δ2.12(d, J= 8.9Hz, 1H), 3.95(m, 1H), 4.18(m, 2H), 4.70(t, J= 8.1Hz, 2H), 7.20(m, 3H), 7.40(d, J= 7.7Hz, 1H).
실시예 1 : 알릴 (5S,6S,4R)-3-{[1-(1,3-벤조티아졸-2-일)-3-아제티딘일]설파닐}-6-[(1R)-1-히드록시에틸]-4-메틸-7-옥소-1-아자비사이클로[3.2.0]헵트-2-엔-2-카복실레이트(화합물 4)의 제조
4-알릴 (4R,6S)-3-[(디페녹시포스포릴)옥시]-6-[(1R)-1-히드록시에틸]-4-메틸-7-옥소-1-아자비사이클로[3.2.0]헵트-2-엔-2-카복실레이트(5.58g, 10.84밀리몰) (화합물 2)를 아세토나이트릴(70ml)에 용해시켜 -20℃로 냉각시킨 후, N,N-디이소프로필에틸아민(2.92ml, 16.8밀리몰)을 가하고, 여기에 상기 제조예 5a에서 얻은 1-(1,3-벤조티아졸-2-일)-3-아제티딘티올(2.01g, 9.04밀리몰)(화합물 3)을 아세토나이트릴(10ml)에 용해시켜 천천히 가하였다. 반응액의 온도를 0℃로 올려서 4시간 동안 교반한 후, 아세트산에틸로 희석시키고 소금물로 세척하였다. 유기층을 무수 황산마그네슘으로 건조한 후, 용매를 감압하에서 농축하고 실리카겔 칼럼크로마토그래피로 정제하여 표제화합물(2.84g, 수율 65%)을 수득하였다.
1H-NMR(CDCl3, 200MHz) δ1.03(d, J= 7.2Hz, 3H), 1.15(d, J= 6.1Hz, 3H), 3.21(m, 2H), 4.21(m, 5H), 4.65(m, 4H), 5.37(m, 2H), 6.01(m, 1H), 7.18(m, 1H), 7.32(m,2H), 7.63(d, J= 8.5Hz, 1H).
실시예 2 : 알릴 (5S,6S,4R)-3-{[1-(5-클로로-1,3-벤조티아졸-2-일)-3-아제티딘일]설파닐}-6-[(1R)-1-히드록시에틸]-4-메틸-7-옥소-1-아자비사이클로[3.2.0]헵트-2-엔-2-카복실레이트(화합물 4)의 제조
4-알릴 (4R,6S)-3-[(디페녹시포스포릴)옥시]-6-[(1R)-1-히드록시에틸]-4-메틸-7-옥소-1-아자비사이클로[3.2.0]헵트-2-엔-2-카복실레이트(473mg, 0.95밀리몰)(화합물 2)와 상기 제조예 5b에서 얻은 1-(5-클로로-1,3-벤조티아졸-2-일)-3-아제티딘티올(225mg, 0.88밀리몰)(화합물 3)을 사용하여 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 반응시켜 표제화합물(203mg, 수율 42%)을 수득하였다.
1H-NMR(CDCl3, 200MHz) δ1.07(d, J=7.4Hz, 3H), 1.17(d, J= 6.3Hz, 3H), 2.88(m, 1H), 3.21(m, 1H), 3.68(m, 1H), 4.19(m, 5H), 4.61(m, 3H), 5.31(m, 2H), 5.95(m, 1H),7.08(d, J= 8.4Hz, 1H), 7.42(d, J= 8.5Hz, 1H), 7.59(s, 1H).
실시예 3 : 알릴 (5S,6S,4R)-3-{[1-(6-에톡시-1,3-벤조티아졸-2-일)-3-아제티딘일]설파닐}-6-[(1R)-1-히드록시에틸]-4-메틸-7-옥소-1-아자비사이클로[3.2.0]헵트-2-엔-2-카복실레이트(화합물 4)의 제조
4-알릴 (4R,6S)-3-[(디페녹시포스포릴)옥시]-6-[(1R)-1-히드록시에틸]-4-메틸-7-옥소-1-아자비사이클로[3.2.0]헵트-2-엔-2-카복실레이트(186mg, 0.37밀리몰)(화합물 2)와 상기 제조예 5c에서 얻은 1-(6-에톡시-1,3-벤조티아졸-2-일)-3-아제티딘티올(87mg, 0.37밀리몰)(화합물 3)을 사용하여 상기 실시예 1과 동일한 방법으로반응시켜 표제화합물(86mg, 수율 45%)을 수득하였다.
1H-NMR(CDCl3, 200MHz) δ1.17(d, J=7.1Hz, 3H), 1.29(m, 6H), 3.18(m, 2H), 4.23(m, 7H), 4.61(m, 3H), 5.32(m, 2H), 5.92(m, 1H), 6.85(m, 1H), 7.09(s, 1H), 7.48(d, J= 8.9Hz, 1H).
실시예 4 : 4-니트로벤질 (5S,6S,4R)-3-{[1-(1,3-벤즈옥사졸-2-일)-3-아제티딘일]설파닐}-6-[(1R)-1-히드록시에틸]-4-메틸-7-옥소-1-아자비사이클로[3.2.0]헵트-2-엔-2-카복실레트(화합물 4)의 제조
상기 제조예 5d에서 얻은 1-(1,3-벤즈옥사졸-2-일)-3-아제티딘티올(160mg, 0.78 밀리몰)(화합물 3)을 무수 아세토나이트릴(5ml)에 용해시키고 -20℃로 냉각시킨 후, 4-니트로벤질 (4R,6S)-3-[(디페녹시포스포릴)옥시]-6-[(1R)-1-히드록시에틸]-4-메틸-7-옥소-1-아자비사이클로[3.2.0]헵트-2-엔-2-카복실레이트(464mg, 0.78밀리몰)(화합물 2)를 가한 다음 N,N-디이소프로필에틸아민(0.18ml, 1.01밀리몰)을 천천히 가하였다. 5분간 동 온도에서 교반하고 온도를 올려 0℃에서 4시간 동안 반응시켰다. 포스페이트 완충용액(pH 7)을 가하여 반응을 종료시키고, 아세트산에틸로 3회 추출하였다. 유기층을 회수하여 소금물로 세척한 다음 무수 황산마그네슘으로 건조한 후, 감압하에서 농축하고 잔여물을 실리카겔 칼럼크로마토그래피로 정제하여 표제 화합물(386mg, 수율 90%)을 수득하였다.
1H-NMR(CDCl3, 200MHz) δ1.27(d, J=7.1Hz, 3H), 1.35(d, J= 6.3Hz, 3H), 3.25(m,2H), 4.23(m, 5H), 4.64(m, 2H), 5.39(q, J= 14.0Hz, 51.3Hz, 2H), 7.22(m, 4H), 7.66(d, J= 8.3Hz, 2H), 8.21(d, J= 8.7Hz, 2H).
실시예 5 : 나트륨 (5S,6S,4R)-3-{[1-(1,3-벤조티아졸-2-일)-3-아제티딘일]설파 닐}-6-[(1R)-1-히드록시에틸]-4-메틸-7-옥소-1-아자비사이클로[3.2.0]헵트-2-엔-2-카복실레이트(화합물 1)의 제조
상기 실시예 1에서 얻은 알릴 (5S,6S,4R)-3-{[1-(1,3-벤조티아졸-2-일)-3-아제티딘일]설파닐}-6-[(1R)-1-히드록시에틸]-4-메틸-7-옥소-1-아자비사이클로[3.2.0]헵트-2-엔-2-카복실레이트(2.84g, 5.84밀리몰)(화합물 4)을 메틸렌클로라이드 (70ml)에 용해시키고 트리페닐포스핀(158mg, 0.6밀리몰), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(174mg, 0.15밀리몰), 나트륨 2-에틸헥사노에이트(964mg, 5.8밀리몰)를 각각 가하고 상온에서 2시간 동안 교반하였다. 반응액에 물(20ml)을 가하여 추출하고 물층을 분리하여 다시 메틸렌클로라이드로 세척한 후, 잔류 유기용매를 감압하에서 날려보내고, 남은 물층을 MPLC(C-18 역상칼럼, 용리제 : 20% 아세토나이트릴 수용액)로 정제하여 얻은 분액을 냉동건조하여 흰색 고체상의 표제화합물 (590mg, 수율 22%)을 수득하였다.
1H-NMR(D2O, 200MHz) δ0.77(d, J= 6.9Hz, 3H), 1.12(d, J= 6.5Hz, 3H), 2.61(m, 1H), 3.18(m, 1H), 3.52(m, 3H), 3.82(m, 3H), 4.05(m, 1H), 6.85(m, 1H), 7.14(m, 1H), 7.31(m, 2H).
실시예 6 : 나트륨 (5S,6S,4R)-3-{[1-(5-클로로-1,3-벤조티아졸-2-일)-3-아제티딘일]설파닐}-6-[(1R)-1-히드록시에틸]-4-메틸-7-옥소-1-아자비사이클로[3.2.0]헵트-2-엔-2-카복실레이트(화합물 1)의 제조
상기 실시예 2에서 얻은 알릴 (5S,6S,4R)-3-{[1-(5-클로로-1,3-벤조티아졸-2-일)-3-아제티딘일]설파닐}-6-[(1R)-1-히드록시에틸]-4-메틸-7-옥소-1-아자비사이클로[3.2.0]헵트-2-엔-2-카복실레이트(203mg, 0.4밀리몰)(화합물 4)를 사용하여 상기 실시예 5와 동일한 방법으로 반응시켜 표제화합물(64mg, 수율 13%)을 수득하였다.
1H-NMR(D2O, 200MHz) δ1.09(d, J= 7.1Hz, 3H), 1.43(d, J= 6.2Hz, 3H), 2.71(m, 2H), 2.92(m, 1H), 3.05(m, 2H), 3.32(m, 1H), 3.75(m, 1H), 4.22(m, 2H), 6.91(d, J= 8.3Hz, 1H), 7.34(m, 1H), 7.59(m, 1H).
실시예 7 : 나트륨 (5S,6S,4R)-3-{[1-(6-에톡시-1,3-벤조티아졸-2-일)-3-아제티딘일]설파닐}-6-[(1R)-1-히드록시에틸]-4-메틸-7-옥소-1-아자비사이클로[3.2.0]헵트-2-엔-2-카복실레이트(화합물 1)의 제조
상기 실시예 3에서 얻은 알릴 (5S,6S,4R)-3-{[1-(6-에톡시-1,3-벤조티아졸-2-일)-3-아제티딘일]설파닐}-6-[(1R)-1-히드록시에틸]-4-메틸-7-옥소-1-아자비사이클로[3.2.0]헵트-2-엔-2-카복실레이트(380mg, 0.74밀리몰)(화합물 4)를 사용하여 상기 실시예 5와 동일한 방법으로 반응시켜 표제화합물(100mg, 수율 27%)을 수득하였다.
1H-NMR(D2O, 200MHz) δ1.23(d, J= 7.3Hz, 3H), 1.37(m, 6H), 2.75(m, 2H), 2.94(m, 1H), 3.03(m, 2H), 3.43(m, 1H), 3.77(m, 1H), 4.12(m, 4H), 6.78(m, 1H), 7.11(m, 1H), 7.41(d, J= 8.7Hz, 1H).
실시예 8 : 나트륨 (5S,6S,4R)-3-{[1-(1,3-벤즈옥사졸-2-일)-3-아제티딘일]설파 닐}-6-[(1R)-1-히드록시에틸]-4-메틸-7-옥소-1-아자비사이클로[3.2.0]헵트-2-엔-2-카복실레이트(화합물 1)의 제조
상기 실시예 4에서 제조된 4-니트로벤질 (5S,6S,4R)-3-{[1-(1,3-벤즈옥사졸-2-일)-3-아제티딘일]설파닐}-6-[(1R)-1-히드록시에틸]-4-메틸-7-옥소-1-아자비사이클로[3.2.0]헵트-2-엔-2-카복실레이트(370mg, 0.67밀리몰)(화합물 4)를 무수 테트라히드로퓨란(12ml)과 에탄올(20ml)에 녹인 후, 10% 팔라듐카본(820mg)과 0.1몰 MOPS 완충용액(물 1L에 0.05몰의 4-몰포린프로판황산과 0.05몰의 4-몰포린프로판황산 나트륨염을 녹인 용액)(16ml)을 가한 다음, 수소풍선을 달고 10시간 동안 상온에서 교반하였다. 반응물을 셀라이트를 이용하여 여과하고 메탄올로 충분히 세척하였다. 여과액 중의 유기용매를 감압하에서 증류하여 제거한 다음, 남은 수용액을 MPLC(C-18 역상칼럼, 용리제 : 20% 아세토나이트릴 수용액)를 통과시켜 정제하고 동결건조하여 흰색 고체상의 표제 화합물(91mg, 수율 31%)을 수득하였다.
1H-NMR(D2O, 200MHz) δ0.98(d, J= 7.3Hz, 3H), 1.12(d, J= 6.5Hz, 3H), 3.21(m, 1H), 3.22(m, 1H), 4.15(m, 5H), 4.49(m, 2H), 7.17(m, 4H).
시험예 1
본 발명에 따라 제조한 화학식 1로 표시된 화합물의 그람 양성균인 메티실린 내성균주(MRSA) 및 오플록사신 내성균주(QRSA)에 대한 항균작용을 다음과 같이 시험하였다.
뮬러-힌톤(Muller-Hinton) 한천을 사용하여 2배수 아가(agar)희석법에 의한 한천배지 희석법에 따라 최소성장 억제농도(Minimum Inhibitory Concentration, MIC)를 측정함으로써, 실시예 5에서 8까지 제조된 본 발명의 카바페넴 유도체의 항균작용을 평가하여 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 대조군으로는 MRSA 감염질환에 유용하게 사용되고 있는 메로페넴(입수처: 유한양행 수입품)과 반코마이신(입수처: 제일제당 수입품)을 사용하였다.
상기 표 1로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 화학식 1의 카바페넴 유도체는 대조물질에 비하여 MRSA 및 QRSA에 대한 우수한 항균력을 보여주고 있으며, 특히 실시예 5의 화합물이 월등히 우수한 항균력을 나타내었다.
시험예 2
본 발명의 화학식 1의 카바페넴 유도체의 생체내 항균활성 및 약물학적 활성도를 측정하기 위하여, 기본 균주로서 스트렙토코쿠스 피오게네스 77A(Streptococcus Pyogenes77A)를 사용하고, 시험 동물로서 4 내지 5주간 키운 무게 22 내지 25g의 마우스 I.C.R.을 사용하였다. 실시예 5에서 제조한 화합물을 증류수에 용해시켜 시험화합물의 양이 40 mg/kg(마우스)이 되도록 S.C.로 마우스에 투여하였다. 대조군으로는 시판중인 카바페넴 항생제인 메로페넴(입수처: 유한양행 수입품)을 사용하였다. 투여전, 투여후 1, 2, 4, 6, 8 및 24시간이 경과된 때에 각각 마우스의 심장에서 직접 채혈하였다.
혈액을 12,000 rpm에서 원심분리하여 혈장을 얻고, 혈장 200㎕에 400㎕ 아세토니트릴 내부표준용액을 가하고 진탕 추출하였다. 이 추출물을 1,000 rpm에서 원심분리한 후, 상등액 50㎕를 취하여 마이크로 고압액체크로마토그라피(HPLC)하였으며, 이 분석에 사용된 HPLC 조건은 다음과 같다. 마우스의 혈중 투여된 약물 농도의 시간에 따른 변화(Cmax, Tmax, T2/1및 AUC(area under the concentration-time curve, 혈중(약물) 농도 곡선 하 면적)를 측정하여 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
구 분 AUC*1(㎍·hr/ml) Tmax *2(hr) Cmax *3(㎍/ml) T1/2 *4(hr)
실시예 5 40.80 0.29 38.03 1.00
메로페넴 6.15 0.25 12.06 0.29
*1 : 투여후 24시간까지의 혈중 농도 곡선 하 면적*2 : 최대 혈중 농도에서의 시간*3 : 최대 혈중 농도*4 : 1/2 혈중 농도에서의 시간
상기 표 2로부터 알 수 있듯이, 본 발명의 카바페넴 유도체는 대조군인 메로페넴에 비하여 약 7배의 생체내 이용률을 나타내고 있어, 매우 우수한 약리작용을 갖는다.
본 발명의 카바페넴 유도체는 메티실린 내성균주(MRSA) 및 오플록사신 내성균주(QRSA)에 대한 항균효과가 매우 우수하여, MRSA 및 QRSA을 비롯한 난치성 내성균의 감염에 대한 항생제로서 유용하게 사용될 수 있다.

Claims (5)

  1. 하기 화학식 1의 카바페넴 유도체 또는 이의 약리학적으로 허용가능한 염:
    화학식 1
    상기 식에서,
    X는 황 또는 산소 원자를 나타내고;
    Y는 페닐기의 특정한 위치에 존재하는, 수소 또는 할로겐 원자, 또는 C1-2알킬옥시기를 나타내며;
    M은 수소 원자 또는 알칼리 금속 양이온을 나타낸다.
  2. 제 1 항에 있어서,
    나트륨 (5S,6S,4R)-3-{[1-(1,3-벤조티아졸-2-일)-3-아제티딘일]설파닐}-6-[(1R)-1-히드록시에틸]-4-메틸-7-옥소-1-아자비사이클로[3.2.0]헵트-2-엔-2-카복실레이트,
    나트륨 (5S,6S,4R)-3-{[1-(5-클로로-1,3-벤조티아졸-2-일)-3-아제티딘일]설파닐} -6-[(1R)-1-히드록시에틸]-4-메틸-7-옥소-1-아자비사이클로[3.2.0]헵트-2-엔-2-카복실레이트,
    나트륨 (5S,6S,4R)-3-{[1-(6-에톡시-1,3-벤조티아졸-2-일)-3-아제티딘일]설파닐} -6-[(1R)-1-히드록시에틸]-4-메틸-7-옥소-1-아자비사이클로[3.2.0]헵트-2-엔-2-카복실레이트,
    나트륨 (5S,6S,4R)-3-{[1-(1,3-벤즈옥사졸-2-일)-3-아제티딘일]설파닐}-6-[(1R)-1-히드록시에틸]-4-메틸-7-옥소-1-아자비사이클로[3.2.0]헵트-2-엔-2-카복실레이트인 유도체, 또는 이의 약리학적으로 허용가능한 염.
  3. 하기 화학식 2의 화합물을 하기 화학식 3의 화합물과 반응시켜 하기 화학식 4의 카바페넴 에스테르 유도체를 제조한 다음, 화학식 4의 화합물을 탈보호 반응시키는 것을 포함하는, 제 1 항의 카바페넴 유도체의 제조방법:
    화학식 2
    화학식 3
    화학식 4
    상기 식에서,
    -OR1은 보호 또는 탈보호된 히드록시기이고;
    -CO2R2는 보호 또는 탈보호된 카복시기이며;
    X는 황 또는 산소 원자를 나타내고;
    Y는 페닐기의 특정한 위치에 존재하는, 수소 또는 할로겐 원자, 또는 C1-2알킬옥시기를 나타낸다.
  4. 제 3 항에 있어서,
    화학식 3의 화합물이,
    i) 하기 화학식 6의 화합물에 요오드화메틸 및 유기염기를 가하고 2 내지 4시간 동안 가열환류하여 하기 화학식 7의 화합물을 제조하는 단계,
    ii) 유기용매 중에서 화학식 7의 화합물을 0 내지 20℃에서 20 내지 40분 동안 m-클로로과산화벤조산과 반응시켜 하기 화학식 8의 화합물을 제조하는 단계,
    iii) 유기용매 중에서 화학식 8의 화합물을 110 내지 130℃에서 18 내지 24시간 동안 하기 화학식 5의 화합물과 반응시켜 하기 화학식 9의 화합물을 제조하는 단계,
    iv) 화학식 9의 화합물을 4급암모늄플루오라이드로 처리하여 하기 화학식 10의 화합물을 제조하는 단계,
    v) 유기용매 중에서 화학식 10의 화합물을 -5 내지 5℃에서 30분 내지 2시간 동안 트리페닐포스핀 및 디이소프로필아조디카복실산과 반응시킨 후, 티오아세트산을 가하여 상온에서 1 내지 3시간 동안 반응시켜 하기 화학식 11의 화합물을 제조하는 단계, 및
    vi) 화학식 11의 화합물을 염기와 반응시켜 가수분해하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된 것임을 특징으로 하는 방법:
    상기 식에서,
    X 및 Y는 제 3 항에서 정의한 바와 같다.
  5. 제 1 항의 화학식 1의 카바페넴 유도체 또는 이의 약리학적으로 허용가능한 염을 활성 성분으로 포함하는 항생제 조성물.
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