KR100810866B1

KR100810866B1 - 라이소 포스파디딜콜린 및 유도체의 전합성

Info

Publication number: KR100810866B1
Application number: KR1020060100118A
Authority: KR
Inventors: 전종갑
Original assignee: 학교법인 한림대학교
Priority date: 2006-10-16
Filing date: 2006-10-16
Publication date: 2008-03-06

Abstract

본 발명은 패혈성 쇼크 예방 및 치료 효과가 우수한 2-라이소-3-포스파티딜콜린 (2-lyso-3-phosphatidylcholine) 및 그 유도체를 간편하게 합성하는 방법의 개발을 포함하는 것을 특징으로 한다.

라이소포스파티딜콜린 (LPC), 패혈증, (D)-만니톨, 포스포콜린

Description

라이소 포스파디딜콜린 및 유도체의 전합성 {A TOTAL SYNTHESIS OF LYSOPHOSPHATIDYLCHOLINE AND DERIVATIVES}

본 발명은 D-만니톨을 출발물질로 하는 라이소포스파티딜콜린 (이하 LPC)의 간편한 합성법으로 이소프로필리덴 글리세롤 중간체를 통해 입체선택적, 위치선택적으로 천연 LPC, 비천연 3-L-2-PC, 아세틸화 LPC등을 합성 하는 방법의 개발에 관한 것이다.

LPC는 패혈증에 효과가 있는 것으로 알려지고 있는 성분이다 [Nat. Med. 2004, 10, 161]. 패혈증(sepsis)은 병원체의 침입에 대한 숙주의 과도한 전신 반응으로서 중환자실에서 발생하는 사망원인의 가장 많은 부분을 차지하며, 30-50%의 높은 사망률을 나타내는 심각한 질환으로서, 사망률로 보았을 때, 관상동맥질환으로 급사하는 빈도와 동일한 정도이다. 패혈증은 특히 노령자에서 더 많이 발생하며 전 세계적인 노령인구의 증가로 그 발생률이 매년 1.5%씩 증가하고 있다. 현재 패혈증의 치료에 있어서 가장 문제가 되는 점은 높은 사망률을 효과적으로 저하시킬 만한 특이적 전문치료제가 거의 없다는 사실이다. 기존의 LPC 합성방법들은 (S)-글리시돌 [J. Org. Chem. 2000, 67, 194], 글리세롤 [Tetrahedron 2003, 59, 2921] 등을 출 발물질로 하는데 다양한 유도체들을 위치선택적, 입체선택적으로 합성하기에는 문제점이 있다. 따라서 이러한 문제점이 없이 위치선택적, 입체선택적으로 다양한 LPC 유도체들을 간편하게 합성하는 방법의 개발이 필요하다.

다음의 반응식 1은 상기 반응을 도식적으로 표시한 것이다.

LPC 및 유도체들의 합성은 값싸게 구할 수 있는 (D)-만니톨 (화학식 1)을 ZnCl₂를 이용하여 아세톤으로 보호시켜 이소프로필리덴 유도체 (화학식 2)를 합성하 고 레드테트라아세테이트로 디올결합을 끊은 후 붕소수소화 나트륨으로 환원시켜 이소프로필리덴 글리세롤 (화학식 3)을 합성한다. 여기에 벤질브로마이드를 이용하여 알코올기를 보호한 후 산성조건에서 프로필리덴 탈보호반응으로 디올 (화학식 4)을 합성한 후 DCC 커플링을 이용한 에스테르화 반응으로 에스테르화화합물 (화학식 5)로 전환하고 2차알코올을 보호한 후 디벤질화 반응으로 1차알코올 (화학식6)을 합성한다. 에틸렌클로로포스파이트와 브롬을 이용한 포스포콜린작용기를 도입하여 2-lyso-3-phosphatidylcholine (이하 LPC, 화학식 7)을 합성한다. 이소프로필리덴 글리세롤 (화학식 3)을 에스테르화 시키고 프로필리덴 탈보호반응으로 화합물 8을 합성후 포스포콜린 작용기를 도입시키면 LPC 이성질체인 비천연 LPC (화학식 9)를 합성할 수 있다. 또한, 중간체인 화합식 5화합물에 포스포콜린 작용기를 도입하고 디벤질화 시키면 LPC 유도체인 3-L-2-PC (화학식 10)를 얻을 수 있다. 값싼 키랄출발물질로부터 위치선택성 및 반응순서를 적절히 선택하여 다양한 LPC 유도체를 쉽게 합성하는 방법이 아직까지 알려져 있지 않다.

따라서, 본 발명은 이러한 문제점을 해결하고자 값싼 D-만니톨을 출발물질로하여 합성 중간체를 이용해 에스테르화 반응 및 포스포콜린 작용기의 도입 순서등을 적절히 선택하여 원하는 키랄성을 유지 또는 도입하면서 다양한 LPC 유도체의 경제적, 효율적 합성방법을 제공하는 데 있다.

상기 목적에 따라, 본 발명에서는 D-만니톨에서 이소프로필리덴 글리세롤 (화학식 3)과 에스테르화화합물 (화학식 5)을 중간체로 합성하여 천연 및 비천연 LPC와 위치이성질체인 3-L-2-PC를 합성하는 방법을 제공한다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에서 출발물질로 사용되는 D-mannitol은 하기 화학식 1로 표시된다.

상기 식에서, D-만니톨은 알드리치등의 시약회사에서 싸게 구입할 수 있으며 아세톤 용매에 녹여서 사용한다.

상기식에서 화학식 2화합물은 출발물질 D-만니톨로부터 zinc chloride를 이용한 아세톤과의 아세탈화 반응으로 얻어진다.

상기식에서 이소프로필리덴 글리세롤은 화학식 2와 lead tetraacetate로 디올분쇄반응을 한 후 수소화 붕산나트륨으로 환원시켜 얻어진다.

상기식에서 (S)-3-benzyl-sn-glycerol은 화학식 3과 benzyl bromide와의 알코올보호반응 및 산을 이용한 탈보호반응으로 얻어진다.

상기식에서 (S)-3-benzyl-1-stearoyl-sn-glycerol은 화학식 4와 stearic acid와의 DCC 커플링반응으로 얻어진다.

상기식에서 (S)-2-tert-butyldimethylsilyl-1-stearoyl-sn-glycerol은 화학식 5와 TBDMSCl와의 알코올보호반응과 수소를 이용한 디벤질화반응으로 얻어진다.

상기식에서 (S)-2-lyso-1-stearoyl-sn-glycero-3-phosphocholine은 화학식 6과 ethylene chlorophosphite, bromine, trimethylamine과의 연속적반응으로 얻어진다.

상기식에서 (S)-3-stearoyl-sn-glycerol은 화학식 3와 stearoyl chloride와의 에스테르화 반응 및 산을 이용한 이소프로필리덴 탈보호반응으로 얻어진다.

상기식에서 (R)-2-lyso-3-stearoyl-sn-glycero-1-phosphocholine은 화학식 8과 ethylene chlorophosphite, bromine, trimethylamine과의 연속적 반응으로 얻어진다.

상기식에서 (S)-3-lyso-1-stearoyl-sn-glycero-2-phosphocholine은 화학식 5와ethylene chlorophosphite, bromine, trimethylamine과의 연속적 반응 및 수소를 이용한 디벤질화 반응으로 얻어진다.

이하 본 발명을 하기 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

실시예

실시예 1

D-Mannitol (화학식 1)로부터 화학식 2 및 화학식 3의 합성방법

D-Mannitol로부터 아세톤과의 반응을 통한 이소프로필리덴 화합물 (화학식 2)의 합성 및 cleavage 와 환원반응을 통해 이소프로필리덴 글리세롤 화합물 (화학식 3)의 합성은 McClure의 방법을 이용한다 [J. Org. Chem. 1978, 43, 4876].

실시예 2

화학식 3으로부터 화학식 4의 합성방법

화학식 2의 화합물 1.00 g (8.00 mmol)을 dry THF (10 mL)에 용해한 후 sodium hydride 0.26 g (ca. 60% in oil, 17.5 mmol)와 benzyl bromide 1.40 g (8.80 mmol)을 넣어준 후 70-80^oC에서 3시간 동안 교반하였다. 반응 혼합물에 중탄산나트륨 수용액을 넣어 반응을 멈추게 한 후 에틸아세테이트로 추출하였다. 추출용액의 용매를 감압증류한 후 1 N HCl을 아세톤과 섞은 용액에서 30분간 교반한다. 감압증류 후 컬럼크로마토그래피 (EtOAc:Hexane= 1:15)로 정제하여 목적 화합물 4를 얻었다.

수율 : 1.20 g, 86%

R _f 0.26 (EtOAc:Hexane=2:1); ¹H NMR (300 MHz, CDCl₃) d 2.49 (2H, br s), 3.52-3.74 (4H, m), 3.91 (1H, m), 4.56 (2H, s), 7.33 (5H, m).

실시예 3

화학식 4로부터 화학식 5의 합성방법

Stearic acid (1.11 g, 3.92 mmol), DCC (1.47 g, 1.91 mmol), DMAP (0.02 g, 0.05 mmol)를 dry CH₂Cl₂ (30 mL)에 용해한 후 30분간 상온에서 교반하였다. 여기에 화학식 4의 화합물 0.68 g (3.73 mmol)을 넣어준 후 45^oC에서 12시간 동안 교반하였다. Filtration 및 감압증류한 후 컬럼크로마토그래피 (EtOAc:Hexane=1:15)로 정제하여 목적 화합물 5를 얻었다.

수율 : 1.10 g, 68%

R _f 0.27 (EtOAc:Hexane=1:4); ¹H NMR (300 MHz, CDCl₃) d 0.88 (3H, t, J=6.5Hz), 1.25 (28H, s), 1.61 (2H, m), 2.33 (2H, t, J=7.4Hz), 2.52 (1H, d, J=4.7Hz), 3.53 (2H, m), 4.04 (1H, m), 4.16 (2H, m), 4.56 (2H. s), 7.33 (5H, m).

실시예 4

화학식 5로부터 화학식 6의 합성방법

화학식 5의 화합물 0.45 g (1.04 mmol)을 DMF 에 용해한 후 TBDMSCl 0.17 g (1.14 mmol)과 imidazole 0.14 g (2.08 mmol)을 넣고 상온에서 2시간 교반하였다. 반응용액을 CH₂Cl₂로 추출, 감압증류 후 컬럼크로마토그래피 (EtOAc:Hexane=1:4)로 정제하여 (S)-3-benzyl-2-tert-butyldimethylsilyl-1-stearoyl-sn-glycerol 0.50 g (88%)을 얻었다. 이 화합물 0.59 g (1.05 mmol)을 THF-EtOH (15 mL, 4:1)에 용해시키고, 여기에 10% Pd-C (0.33 g)을 넣고 수소가스를 버블통과 시키며 상온에서 12시간 교반시켰다. Filtration 및 감압증류 후 컬럼크로마토그래피 (EtOAc:Hexane=1:20)로 정제하여 목적 화합물 6을 얻었다.

수율 : 0.34 g, 70%

R _f 0.55 (EtOAc:Hexane=1:4); ¹H NMR (300 MHz, CDCl₃) d 0.10 (6H, br s) 0.87 (12H, m), 1.25 (28H, br s), 1.60 (2H, m), 2.32 (2H, t, J=7.4Hz), 3.56 (1H, dd, J=7.7, 4.2Hz), 3.71 (2H, dd, J=14.1, 6.9Hz), 3.90(1H, m), 4.06 (1H, dd, J=5.8, 2.8Hz).

실시예 5

화학식 6으로부터 natural LPC (화학식 7)의 합성방법

화학식 6의 화합물 0.30 g (0.63 mmol)을 THF 13 ml에 -20^oC에서 용해시키고, 여기에 DIPEA (0.44 mL, 2.54 mmol)와 ethylene chlorophosphite (0.17 mL, 1.90 mmol)을 넣어준 후 같은 온도에서 30분간 교반 하였다. 반응 혼합물에 Br₂ (0.10 mL, 1.90 mmol)을 -50^oC에서 넣어준 후 20분간 교반하고 여기에 물 2.2 mL을 넣고 상온에서 한시간 교반하였다. 반응혼합물에 NaCl을 넣어준 후 유기용매층을 분리하여 Na₂SO₄로 건조한 후 감압하여 CHCl₃/i-PrOH/CH₃CN (v/v, 3/5/5, 13 mL) 용액에 녹인 후 0^oC에서 30% trimethylamine 수용액 (13 mL)을 넣어주었다. 반응용액을 0^oC에서 1시간 교반하고 상온에서 12시간 교반 한 후 용매를 감압증류하고 컬럼크로마토그래피 (CH₂Cl₂:MeOH=5:1→1:3→0:1)로 정제하여 목적 화합물 7을 얻었다.

수율 : 0.18 g, 57%

R _f 0.26 (CH₂Cl₂:MeOH:H₂O=2:1:0.2); ¹H NMR (300 MHz, CDCl₃) d 0.89 (3H, t, J=6.5Hz), 1.28 (28H, br s), 1.62 (2H, br s), 2.35 (2H, t, J=7.4Hz), 3.22 (9H, s), 3.32 (1H, m), 3.62 (2H, m), 3.90 (2H, m), 3.97 (1H, m), 4.14 (2H, m), 4.28 (2H, m).

실시예 6

화학식 3으로부터 화학식 8의 합성방법

화학식 3의 화합물 0.30 g (2.27 mmol)을 dry CH₂Cl₂ 10 mL에 용해하고 여기에 stearoyl chloride 0.75 mL (2.25 mmol)과 triethylamine 0.47 mL (3.40 mmol)을 넣은 후 상온에서 30분간 교반한다. CH₂Cl₂로 추출하고 감압증류하여 (S)-1,2-O-isopropylidene-3-stearoyl-sn-glycerol 0.79 g (87%)을 얻었다. 이 화합물 0.20 g (0.50 mmol)을 아세톤 50 mL에 용해시키고, 여기에 3 N HCl 수용액 10 mL를 넣어준 후 상온에서 1시간동안 교반하였다. 용매를 감압증류하고 컬럼크로마토그래피 (EtOAc:Hexane=1:1)로 정제하여 목적 화합물 8을 얻었다.

수율 : 0.15 g, 85%

R _f 0.32 (EtOAc:Hexane=1:1); mp 72-73^oC; ¹H NMR (300 MHz, CDCl₃) d 0.81 (3H, t, J=6.5Hz), 1.18 (28H, s), 1.55 (2H, br s), 2.27 (2H, t, J=7.4Hz), 3.37 (2H, br s), 3.51 (1H, dd, J=11.5, 5.8Hz), 3.62 (1H, dd, J=11.6, 3.9Hz), 3.74 (1H, d, J=4.9Hz), 3.86 (1H, br quintet, J=4.2Hz), 4.09 (1H, m).

실시예 7

화학식 8로부터 unnatural LPC (화학식 9)의 합성방법

화학식 8의 화합물 0.20 g (0.56 mmol)을 THF 12 ml에 -20^oC에서 용해시키고, 여기에 DIPEA (0.39 mL, 2.23 mmol)와 ethylene chlorophosphite (0.15 mL, 1.67 mmol)을 넣어준 후 같은 온도에서 30분간 교반 하였다. 반응 혼합물에 Br₂ (0.10 mL, 1.90 mmol)을 -50^oC에서 넣어준 후 20분간 교반하고 여기에 물 2.0 mL을 넣고 상온에서 한시간 교반하였다. 반응혼합물에 NaCl을 넣어준 후 유기용매층을 분리하여 Na₂SO₄로 건조한 후 감압하여 CHCl₃/i-PrOH/CH₃CN (v/v, 3/5/5, 12 mL) 용액에 녹인 후 0^oC에서 30% trimethylamine 수용액 (12 mL)을 넣어주었다. 반응용액을 0^oC에서 1시간 교반하고 상온에서 12시간 교반 한 후 용매를 감압증류하고 컬럼크로마토그래피 (CH₂Cl₂:MeOH=5:1→1:3→0:1)로 정제하여 목적 화합물 9를 얻었다.

수율 : 0.03 g, 11%

R _f 0.26 (CH₂Cl₂:MeOH:H₂O=2:1:0.2); ¹H NMR (300 MHz, CDCl₃) d ); d 0.89 (3H, t, J=6.5Hz), 1.28 (28H, br s), 1.62 (2H, br s), 2.35 (2H, t, J=7.4Hz), 3.22 (9H, s), 3.32 (1H, m), 3.62 (2H, m), 3.90 (2H, m), 3.97 (1H, m), 4.14 (2H, m), 4.28 (2H, m).

실시예 8

화학식 5로부터 3-L-2-PC (화학식 10)의 합성방법

화학식 5의 화합물 0.35 g (0.81 mmol)을 THF 16 ml에 -20^oC에서 용해시키고, 여기에 DIPEA (0.56 mL, 3.24 mmol)와 ethylene chlorophosphite (0.22 mL, 2.43 mmol)을 넣어준 후 같은 온도에서 30분간 교반 하였다. 반응 혼합물에 Br₂ (0.30 mL, 2.43 mmol)을 -50^oC에서 넣어준 후 20분간 교반하고 여기에 물 2.9 mL을 넣고 상온에서 한시간 교반하였다. 반응혼합물에 NaCl을 넣어준 후 유기용매층을 분리하여 Na₂SO₄로 건조한 후 감압하여 CHCl₃/i-PrOH/CH₃CN (v/v, 3/5/5, 12 mL) 용액에 녹인 후 0^oC에서 30% trimethylamine 수용액 (12 mL)을 넣어주었다. 반응용액을 0^oC에서 1시간 교반하고 상온에서 12시간 교반 한 후 용매를 감압증류하고 컬럼크로마토그래피 (CH₂Cl₂:MeOH=5:1→1:3→0:1)로 정제하여 (S)-3-benzyl-1-stearoyl-sn-glycero-2-phosphocholine 화합물을 0.24 g (52%) 얻었다. 이 화합물 0.39 g (0.64 mmol)을 MeOH 7 mL에 용해한 후 10% Pd-C (0.13 g)을 넣고 수소가스를 상온에서 12시간 버블링 시켰다. 용매를 감압증류하고 컬럼크로마토그래피 (CH₂Cl₂:MeOH=5:1→1:3→0:1)로 정제하여목적 화합물 10을 얻었다.

수율 : 0.23 g, 70%

R _f 0.26 (CH₂Cl₂:MeOH:H₂O=2:1:0.2); ¹H NMR (300 MHz, CDCl₃) d ); d 0.89 (3H, t, J=6.5Hz), 1.28 (28H, m), 1.60 (2H, m), 2.35 (2H, t, J=7.4Hz), 3.23 (9H, s), 3.67 (4H, m), 3.96 (2H, m), 4.28 (2H, m), 5.00 (1H, m).

화학식 1의 화합물로부터 화학식 7, 화학식 9, 화학식 10의 natural LPC, unnatural LPC, 3-L-2-PC를 각각 합성함에 있어 화학식 3 및 화학식 5를 공동 중간 체로 하여 에스테르화 반응 및 포스포콜린 도입반응의 순서를 달리함으로써 선택적으로 합성할 수 있는 합성법으로 기존 발표된 합성법중 가장 간편한 합성방법이다. 또한, 키랄성을 도입하는 반응에 값싼 D-mannitol을 사용하고 위치선택적 보호와 탈보호반응을 이용하여 원하는 키랄성을 유지 또는 생성 시킬 수 있는 방법의 개발로 합성의 효율성 및 경제성을 크게 높였다.

Claims

화학식 1로 표시되는 D-mannitol로부터 화학식 7로 표시되는 LPC 화합물을 합성하는 방법중 화학식 2, 화학식 3, 화학식 4, 화학식 5 및 화학식 6으로 표시되는 중간체를 거쳐 합성하는 방법으로서 DCC coupling 및 ethylene chlorophosphite를 사용한 포스포콜린 반응을 특징으로 하는 방법.

화학식 1

화학식 2

화학식 3

화학식 4

화학식 5

화학식 6

화학식 7
제 1항에 있어서, 상기 화학식 3 화합물로부터 하기 화학식 8로 표시되는 화합물을 합성 후 선택적 포스포콜린 반응으로 하기 화학식 9로 표시되는 비천연 LPC 화합물을 합성하는 방법.

화학식 8

화학식 9
제 1항에 있어서, 상기 화학식 5 화합물로부터 하기 화학식 10으로 표시되는 LPC 유도체 화합물을 직접 포스포콜린 반응으로 합성하는 방법으로서 공동 중간체를 이용함으로서 합성의 효율성 및 경제성을 높이는 것을 특징으로 하는 방법.

화학식 10