KR100791799B1 - 피페라진 및 피페리딘 화합물 및 이의 제조방법 - Google Patents

피페라진 및 피페리딘 화합물 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화학식 I의 신규한 피페라진 및 피페리딘 유도체, 및 이의 염 및 프로드럭에 관한 것이다.
화학식 I
Figure 112007048599916-pct00006
상기 화학식 I에서,
Y는 수소, 할로겐, 탄소수 1 내지 3의 알킬, CN, CF3, OCF3, SCF3, 탄소수 1 내지 3의 알콕시, 아미노, 탄소수 1 내지 3의 모노알킬 또는 디알킬 치환된 아미노, 또는 하이드록시이고,
X는 O, S, SO 또는 SO2이고,
---Z는 -C, =C 또는 -N이고,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬이며,
Q는 할로겐, 니트로, 시아노, 아미노, 탄소수 1 내지 3의 모노알킬아미노 또는 디알킬아미노, 탄소수 1 내지 3의 알콕시, CF3, OCF3, SCF3, 탄소수 1 내지 4의 알킬, 탄소수 1 내지 3의 알킬설포닐 또는 하이드록시 그룹으로부터의 하나 이상의 치환체로 치환될 수 있는 벤질, 또는 2-, 3- 또는 4-피리딜메틸이다.
이러한 화합물들은 도파민 D2-수용체 하위계열의 구성원에 대한 (부분적인) 효능작용과, 관련 세로토닌 및/또는 노르아드레날린성 수용체에 대한 친화성의 조합 특성으로 인해 중요한 약리학적 특성을 갖는다고 밝혀졌다.
피페라진, 피페리딘, 세로토닌, 노르아드레날린, 도파민 D2-수용체, 불안제거/항우울 활성

Description

피페라진 및 피페리딘 화합물 및 이의 제조방법{Piperazine and piperidine compounds, and preparation thereof}
본 발명은 도파민 D2-수용체 하위계열의 구성원에 대한 (부분적인) 효능작용(agonism)과, 관련 세로토닌 및/또는 노르아드레날린성 수용체에 대한 친화성의 조합 특성으로 인해, 중요한 약리학적 특성을 갖는 신규한 피페라진 및 피페리딘 유도체에 관한 것이다.
유럽 공개특허공보 제0 189 612호에는, 하나의 질소가 페닐-헤테로사이클릭 그룹으로 치환되고 나머지 질소원자가 치환되지 않은 피페라진 유도체가 향정신성 활성을 갖는다고 공지되어 있다.
또한, 유럽 공개특허공보 제0 190 472호에는, 피페라진 그룹의 다른 질소원자에서 치환된 벤조푸란 및 벤조디옥솔-피페라진 유도체가 또한 향정신성 활성을 갖는다고 공지되어 있다. 최종적으로, 유럽 공개특허공보 제0 169 148호에는, 1,3-디하이드로-4-(1-에틸-1,2,3,6-테트라하이드로피리딘-4-일)-2H-인돌-2-온 및 유사 화합물들이 진통 특성을 갖는다고 공지되어 있다.
본 발명에 이르러, 놀랍게도, 화학식 I의 피페라진 및 피페리딘 유도체, 및 이의 염 및 프로드럭으로 이루어진 소그룹이 (부분적인) 도파민 D2-수용체 하위계열 효능작용과, 관련 세로토닌성 및/또는 노르아드레날린성 수용체에 대한 친화성의 조합 특성을 갖는 것으로 밝혀졌다.
Figure 112002037181893-pct00001
상기 화학식 I에서,
Y는 수소, 할로겐, 탄소수 1 내지 3의 알킬, CN, CF3, OCF3, SCF3, 탄소수 1 내지 3의 알콕시, 아미노, 탄소수 1 내지 3의 모노알킬 또는 디알킬 치환된 아미노, 또는 하이드록시이고,
X는 O, S, SO 또는 SO2이고,
---Z는 -C, =C 또는 -N이고,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1 내지 3의 알킬이며,
Q는 할로겐, 니트로, 시아노, 아미노, 탄소수 1 내지 3의 모노알킬아미노 또는 디알킬아미노, 탄소수 1 내지 3의 알콕시, CF3, OCF3, SCF3, 탄소수 1 내지 4의 알킬, 탄소수 1 내지 3의 알킬설포닐 또는 하이드록시로 이루어진 그룹으로부터의 하나 이상의 치환체로 치환될 수 있는 벤질, 또는 2-, 3- 또는 4-피리딜메틸이다.
본 발명에 따르는 바람직한 화합물은 Y, R1 및 R2가 수소이고, X가 산소이 며, ---Z 및 Q가 위에서 정의한 바와 같은 화학식 I의 화합물 및 이의 염이다.
특히 바람직한 화합물은 Y, R1 및 R2가 수소이고, X가 산소이고, ---Z가 -N이며, Q가 임의로 치환된 벤질인 화학식 I의 화합물이다.
본 발명에 따르는 화합물은 익히 공지된 방법[참조: Creese I, Schneider R and Snyder SH, [3H]-Spiroperidol labels dopamine receptors in rat pituitary and brain, Eur J Pharmacol 1997, 46: 377-381 및 Gozlan H, EI Mestikawy S, Pichat L, Glowinsky J 및 Hamon M, 1983, Identification of presynaptic serotonin autoreceptors using a new ligand 3H-PAT, Nature 1983, 305: 140-142]에 따라 측정한, 도파민 D2 수용체 하위계열(pKi 범위: 6.0 내지 9.5) 및 관련 세로토닌(5-HT1A, 5HT5A, 5HT7) 수용체(pKi 범위: 5.0 내지 8.0) 및/또는 노르아드레날린성(α1, α2) 수용체 중의 2개 이상의 구성원에 대해 친화성을 나타낸다.
당해 화합물은 도파민 D2 수용체 하위계열의 구성원 및 놀랍게도 세로토닌 5-HT1A 수용체 및/또는 노르아드레날린성 α1 수용체에 대해 (부분적인) 효능제로서 다양한 활성을 나타낸다. 이러한 활성은, 일반적으로, 상기 클로닝된 수용체 [예: 문헌(Solomon Y, Landos C, Rodbell M, 1974, A highly selective adenylyl cyclase assay, Anal Biochem 1974, 58: 541-548, 및 Weiss S, Sebben M and Bockaert JJ, 1985, Corticotropin-peptide regulation of intracellular cyclic AMP production in cortical neurons in primary culture, J Neurochem 1985, 45: 869-874)에 기술되어 있는 바에 따라 CHO 세포주에서 발현되는 사람 D2 수용체 및 5-HT1A 수용체]를 발현하는 세포주에서 아데닐레이트 사이클라제의 형성시 측정되었다.
(부분적인) 도파민 D2-수용체 하위계열의 효능작용과, 관련 세로토닌 및/또는 노르아드레날린성 수용체에 대한 친화성의 독특한 조합 특성으로 인해 놀랍게도 정신병학적 및/또는 신경병학적 장애의 소지가 있는 다수의 동물 모델에서 광범위한 활성을 나타내었다. 당해 화합물은 놀랍게도 불안제거/항우울 활성에 대한 치료학적 모델: 랫트에서의 조절된 초음파 발성(ultrasonic vocalization) 모델[참조: Molewijk HE, Van der Poel AM, Mos J, Van der Heyden JAM and Olivier B (1995), Conditioned ultrasonic vocalizations in adult male rats as a paradigm for screening anti-panic drugs, Psychopharmacology 1995, 117:32-40]에서 높은 효능을 나타낸다. 본 모델에서의 당해 화합물의 활성은 낮은 범위(㎍/kg)에 있었으며, 이는 놀랍게도 상기 유럽 공개특허공보 제0 190 472호 및 유럽 공개특허공보 제0 398 413호에 기재되어 있는 화합물에 비해 보다 활성(100 내지 3000배)이다.
또한, 이러한 화합물들은 고투여량에서 항우울 활성이 예기되는 모델에서 효능을 나타내기도 한다 [강제 스위밍(swimming) 시험, 참조 문헌(Porsolt RD, Anton G, Blavet N and Jalfre M, 1978, Behavioural despair in rats: A new model sensitive to antidepressant treatments, Eur J Pharmacol 1978, 47: 379-391) 및 래트의 응답 모델의 저비율의 차별적인 보강, 참조 문헌(McGuire PS and Seiden LS, The effects of tricyclic antidepressants on performance under a differential-reinforcement-of-low-rate schedule in rats, J Pharmacol Exp Ther 1980, 214: 635-641].
도파민 D2-수용체 하위계열에 대한 부분적인 효능작용 정도에 따라, 화합물은 마우스에서의 유도된 오름(climbing) 거동에서 완전 도파민 수용체 효능제와 같이 거동하거나, 또는 완전 도파민 수용체 효능제의 존재하에, 예를 들면, 마우스에서의 아포모르핀(apomorphine) 유도된 오름 거동에서 도파민 길항제와 같이 거동하는 경향이 있다 [마우스의 아포모르핀 유도된 오름 거동의 길항작용, 참조 문헌(Costall B, Naylor RJ and Nohria V, Differential actions of typical and atypical agents on two behavioural effects of apomorphine in the mouse, Brit J Pharmacol 1978, 63: 381-382); 운동 활성의 억제, 참조 문헌(File SE and Hyde JRG, A test of anxiety that distinguishes between the actions of benzodiazepines and those of other minor tranquillisers or stimulants, Pharmacol Biochem Behav 1979, 11: 65-79)]. 본 발명의 화합물은 파킨슨병 치료 활성이 예기되는 동물 모델에서 강력한 효능을 나타낸다. 이러한 예에는 랫트[참조: Ungerstedt U, 6-OH-DA induced degeneration of central monoamine neurons, Eur. J. Pharmacol. 1968 5: 107-110], 및 MPTP-손상된 마모셋 원숭이(Marmoset monkey)[참조: Nomoto M, Jenner P, Marsden CD: The dopamine agonist D2 agonist LY 141865 but not the D1 agonist SKF 38393, reverses Parkinsonism induced by 1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine (MPTP) in the common Marmoset, Neurosci. Lett., (1985) 57: 37-41]에서 6-OH-DA 유도된 회전(turning) 거동이 포함된다. 놀랍게도, 본 발명의 화합물은 상동증, 메스꺼움, 현기증 및 구토의 유도를 포함하여 통상적으로 사용되는 도파민성 약제와 관련된 불필요한 부작용이 없다.
당해 화합물은 도파민계 및/또는 세로토닌계 및/또는 노르아드레날린계 장애에 의해 유발되는 중추신경계 질환, 예를 들면, 중독(욕구를 포함함), 불안 장애(예를 들면, 범 불안, 공황, 강박 장애를 포함함), 우울증, 자폐증, 정신분열증, 파킨슨병, 및 인지 및 기억장애 치료에 유용하다.
본 발명의 화합물과 함께, 허용되는 산 부가염을 형성할 수 있는 적합한 산으로는, 예를 들면, 염산, 황산, 인산, 질산, 및 시트르산, 푸마르산, 말레산, 타르타르산, 아세트산, 벤조산, p-톨루엔 설폰산, 메탄 설폰산 및 나프탈렌 설폰산과 같은 유기 산이 있다.
프로드럭은, 투여 후 쉽게 제거되는 그룹이 존재하는 화학식 I의 화합물의 유도체이다. 적합한 프로드럭은 예를 들면, 아미딘, 엔아민, 만니히(Mannich) 염기, 하이드록시-메틸렌 유도체, O-(아실옥시메틸렌 카바메이트) 유도체, 카바메이트 및 엔아미논 중의 하나를 함유하는 화합물이다.
당해 화합물 및 이의 염은 액체 및 고체 담체 물질과 같은 보조 물질을 사용하는 통상의 공정에 의해 투여 형태로 제형화할 수 있다.
본 발명의 화합물은 유사한 화합물을 합성하기 위해 공지된 방법에 따라 제조될 수 있다.
방법 A
---Z가 -N 또는 -C인 화학식 I의 화합물은, Q가 수소인 상응하는 화합물을 Q가 위에서 정의한 바와 같고 Hal이 할로겐, 바람직하게는 브롬인 화학식 Q-Hal의 화합물과 반응시킴으로써 수득할 수 있다. 당해 반응은 염기(예: 에틸-디이소프로필아민 또는 트리에틸아민)의 존재하에 아세토니트릴과 같은 용매에서 수행될 수 있다.
Q가 수소이고 ---Z가 -N인 출발 화합물은 공지되어 있거나, 유럽 공개특허공보 제0 189 612호에 기재되어 있는 바와 같이 수득할 수 있다. Q가 수소이고 ---Z가 -C인 출발 화합물은 하기 반응식 A(화합물 III-H)에 기재되어 있는 바와 같이 수득할 수 있다.
방법 B
화합물(B1), 즉 ---Z가 =C인 화학식 I의 화합물은 하기 반응식 A.i.에 나타낸 방법에 따라 수득할 수 있다.
Figure 112002037181893-pct00002
단계(ii)에 대한 출발 화합물은 문헌[참조: J. Org. Chem. 45, (1980), 4789]에 기재되어 있는 과정에 따라 수득할 수 있으며, 단계(ii) 자체는 문헌[참조: J. Org. Chem., 47, (1982), 2804]에 기재되어 있는 바와 같이 수행할 수 있다.
단계(iii)은 이러한 유형의 화학 반응에 대해 공지된 방식으로 수행된다.
본 발명은 하기 실시예에서 설명될 것이다:
실시예 1:
방법 A에 대한 일반적인 과정
a) 할로겐화물 Q-Hal 1mmol에, CH3CN 7.5mL에 용해되어 있는 화합물(I-H)(여기서, ---Z는 -N이다) 0.8mmol을 첨가하였다. 이 후, (i-Pr)2NEt 0.43mL(2.5mmol)을 첨가하고, 생성된 혼합물을 85℃에서 3시간 동안 교반시켰다. 반응 혼합물이 실온에 도달한 후에, 디클로로메탄 7.5mL를 첨가하고, 생성된 용액을 고체 상 추출 컬럼[베리언(Varian) 5g 유형 Si] 상단에 첨가한 다음, 목적하는 생성물을 함유하는 분획을 고체 상 추출 컬럼[베리언 5g 0.8meq/g, 유형 강한 양이온 교환(SCX), MeOH 상에서 조절한 다음, CH2Cl2 상에서 조절] 상단에 첨가한 다음, 컬럼을 MeOH로 2회 세척하였다. 이어서, 마지막 컬럼을 0.1M NH3/MeOH로 세척하고, 1.0M NH3/MeOH로 용출시켰다. 용출액을 진공하에 농축시켜, 용매 및 나머지 (i-Pr)2NEt를 제거한 다음, 소정의 생성물을 수득하였다.
표준 크로마토그래피 과정을 이용하여 정제할 수도 있다. 한가지 경우(즉, A1)에 있어서, 사용한 용매는 하기에서 알 수 있는 바와 같이 디메틸포름아미드(DMF)이었다.
b) 화합물(I-H)ㆍHCl 10.2g(40mmol)을 DMF 150mL에 현탁시키고, 교반된 생성 혼합물 (i-Pr)2NEt 21mL(120mmol)에 첨가하였다. 10분 동안, DMF 25mL 중의 벤질브로마이드 7.0g(41mmol) 용액을 실온에서 첨가하면, 약간 발열(5 내지 10℃) 반응이 일어난다. 실온에서 계속해서 3시간 동안 교반시킨 다음, 반응 혼합물을 물 700mL에 부어넣는다. 이어서, 에틸아세테이트(3 ×250mL)로 추출시키고, 합한 유기 분획을 물(2×150mL)로 세척한 다음, MgSO4를 사용하여 건조시켰다. 여과에 의해 건조제를 제거하고, 진공하에 용매를 제거하여, 원 생성물 10.5g을 수득하였다. 이를 플래쉬 컬럼 크로마토그래피(SiO2, 용리액: 98/2의 CH2Cl2/MeOH)로 정제하여, 융점이 189 내지 190℃인 유리 염기로서 순수한 생성물(A1) 8.5g(69%)을 수득하였다.
표 A1 및 A2에 나타낸 바와 같이 화합물(A2) 내지 (A46)는 방법 A의 과정(a)와 유사하게 제조되었다.
Figure 112002037181893-pct00003
Figure 112002037181893-pct00004

실시예 2
단계 ii 및 iii(반응식 A.i.)
불활성 대기하에, N-(t-부틸옥시카보닐)-메타-플루오로아닐린 16.5g(78.2mmol)을 무수 테트라하이드로푸란(THF) 230mL에 용해시킨 다음, 용액을 -75℃(드라이 아이스, 아세톤)로 냉각시켰다. 교반하면서, 헵탄 중의 t-부틸-리튬 용액(약 156mmol, 2mol당량)을 서서히 첨가한 다음, 반응 혼합물을 -70℃에서 0.5시간 동안 교반시키고, 이어서 -25℃에서 추가의 2시간 동안 교반시켰다. 반응 혼합물을 다시 -75℃로 냉각시키고, 무수 THF 25mL 중의 N-벤질피페리돈(78mmol, 1mol당량) 용액 14.4mL를 첨가하였다. 반응 혼합물이 실온에 도달하면, 추가의 16시간 동안 교반시켰다. 이어서, 2M HCl 250mL를 조심스럽게 첨가하고, 생성된 혼합물을 EtOAc로 3회 추출시켰다. 수 층을 교반하면서 NaHCO3 84g에 첨가한 다음, 수 층을 EtOAc로 다시 추출시켰다. 생성된 유기 층을 Na2SO4 상에서 건조시켰다. 여과에 의해 건조제를 제거하고, 진공하에 증발시켜 용매를 제거한 후에, 진황색 오일 15g을 분리시켰다. 컬럼 크로마토그래피(SiO2, 용리액: 9/1의 CH2Cl2/MeOH)로 담황색 발포체 7.5g(약 30%)을 수득하였다. 교반하면서, 발포체 1g을 디에틸 에테르 및 소용적의 EtOAc로 분쇄하였다. 50시간 후에, 고체 물질을 여과하고, 디에틸 에테르/헥산으로 세척하여, 거의 백색에 가까운 고체(x1)(융점: 125 내지 128℃) 0.5g을 수득하였다.
단계 iv(반응식 A.i.):
교반하면서, 화합물(x1)(반응식 A.i.) 6.3g(19.4mmol)을 디옥산 250mL에 용해시킨 후에, 진한 HCl 150mL를 첨가하고, 생성된 혼합물을 1.5시간 동안 환류시켰다. 반응 혼합물이 실온에 도달한 후에, NaHCO3 140g에 첨가한 후, EtOAc 약 250mL를 첨가하고, 고체 물질 모두를 용해시키기에 충분한 양의 물을 첨가하면, pH는 7을 초과하였다. 당해 층을 분리시키고, 수 층을 EtOAc로 2회 추출시켰다. 합한 유기 분획(3)을 Na2SO4에서 건조시켰다. 여과에 의해 건조제를 제거하고, 진공하에 농축시켜 용매를 제거한 후, 진황색 오일 8g을 분리시킨 다음, 방치시켜 고화시켰다. 컬럼 크로마토그래피(SiO2, 용리액: EtOAc)로 거의 백색인 생성물 4.56g(약 30%)을 수득하였다. 이를 헥산에 현탁시키고, 20시간 동안 교반시켰다. 잔류물을 여과시키고 건조시켜, 융점이 약 153℃인 유리 염기로서 백색 고체 B1 3.5g(59%)을 수득하였다.
실시예 3
반응식 A.i.의 중간체 III-H의 제조방법
단계 v(반응식 A.i.):
반응식 A.i.의 화합물 B1 2.71g(8.9mmol)을 무수 EtOH 250mL에 용해시켰다. 이 용액에 탄소상 20% Pd(OH)2 0.6g을 첨가한 후에, 반응 혼합물을 실온에서 18시간 동안 수소화시켰다. 이어서, 반응 혼합물을 여과(하이플로 수퍼셀(hyflo supercel))시키고, 잔류물(하이플로(hyflo))을 97/3의 메탄올/트리에틸아민으로 세척하였다. 여액을 진공하에 농축시켜, 거의 백색인 고체 1.87g을 수득한 다음, EtOAc에 현탁시키고, 20시간 동안 교반시켰다. 고체를 여과한 다음, 건조시켜 중간체 III-H(반응식 A.i.) 1.56g(81%)을 수득하였다.

Claims (11)

  1. 화학식 I의 화합물 또는 이의 염.
    화학식 I
    Figure 112007048599916-pct00007
    위의 화학식 I에서,
    Y는 수소, 할로겐, (C1-3)알킬, CN, CF3, OCF3, SCF3, (C1-3)알콕시, 아미노, 모노 또는 디(C1-3)알킬 치환된 아미노, 또는 하이드록시이고,
    X는 O, S, SO 또는 SO2이고,
    ---Z는 -C, =C 또는 -N이고,
    R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 또는 (C1-3)알킬이며,
    Q는 치환되지 않거나 할로겐, 니트로, 시아노, 아미노, 모노 또는 디(C1-3)알킬아미노, (C1-3)알콕시, CF3, OCF3, SCF3, (C1-4)알킬, (C1-3)알킬설포닐 및 하이드록시 그룹으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 치환체에 의해 치환된 벤질 또는 2-, 3- 또는 4-피리딜메틸이다.
  2. 제1항에 있어서,
    Y, R1 및 R2가 수소이고,
    X가 산소이고,
    Q가 치환되지 않은 벤질 그룹, 또는 할로겐, 니트로, 시아노, 아미노, 모노 또는 디(C1-3)알킬아미노, (C1-3)알콕시, CF3, OCF3, SCF3, (C1-4)알킬, (C1-3)알킬설포닐 및 하이드록시 그룹으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 치환체에 의해 치환된 벤질 그룹이며,
    ---Z가 제1항에서 정의한 바와 같은 화합물.
  3. 제2항에 있어서, Q가 벤질이고, ---Z가 -N인 화합물.
  4. 화학식 Ia의 화합물을 화학식 Ib의 화합물과 반응시킴을 포함하는, 제1항에 따르는 화학식 I의 화합물의 제조 방법.
    화학식 I
    Figure 112007048599916-pct00008
    화학식 Ia
    Figure 112007048599916-pct00009
    화학식 Ib
    Q-Hal
    위의 화학식 I, Ia 및 Ib에서,
    R1, R2, ---Z, Y, X 및 Q는 제1항에서 정의한 바와 같고,
    Hal은 할로겐이다.
  5. 삭제
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  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서, Y, R1 및 R2가 수소이고, X가 산소이고, Z가 질소이고, Q가 벤질인 화학식
    Figure 112007048599916-pct00010
    의 화합물.
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