KR101680933B1 - 질소 함유 화합물 및 이의 용도 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하기 화학식 I의 화합물, 이의 제법 및 박테리아 감염의 예방 또는 치료시 용도에 관한 것이다.
[화학식 I]
Figure 112013118102023-pct00017

Description

질소 함유 화합물 및 이의 용도{NITROGEN CONTAINING COMPOUNDS AND THEIR USE}
본 발명은 질소 함유 화합물, 이의 제법 및 박테리아 감염을 예방 또는 치료에서의 이의 용도에 관한 것이다.
공지된 항균제에 대한 내박테리아성의 출현(emergence)은 박테리아 감염을 치료하는 데 주요 과제가 되고 있다. 박테리아 감염, 및 특히 박테리아에 대한 내성으로 인한 것의 치료에 대한 한가지 방법은 내박테리아성을 극복할 수 있는 더 새로운 항균제를 개발하는 것이다. Coates 등(Br . J. Pharmacol . 2007; 152(8), 1147-1154)은 신규 항생제를 개발하기 위한 신규 접근방법을 검토하였다. 하지만, 신규 항균제의 개발은 어려운 과업이다. 예를 들면, Gwynn 등(Annals of the New York Academy of Sciences, 2010, 1213: 5-19)은 항균제의 발견에 대한 과제를 검토한 바 있다.
공지된 항균제에 대한 내박테리아성을 극복하는 또다른 접근방법은 내성을 획득하고 유지하는 것에 도움을 주는 박테리아의 메카니즘을 타겟으로 하는 것이다. 예를 들면, 몇몇의 박테리아는 통상의 베타-락탐 항균제에서 베타-락탐 고리를 가수분해하는 효소(베타-락타마아제 효소)를 생성하는 것으로 알려져 있다. 일단, 베타-락탐 고리가 가수분해되면, 항균제는 그러한 박테리아에 대해 효과를 갖지 못하게 된다. 박테리아는 여러가지 유형의 베타-락타마아제 효소를 생성하는 것으로 알려져 있다. 아미노산 서열 상동성에 따라, 베타-락타마아제 효소는 대략 4개의 클래스: A, B, C 및 D로 분류된다(Ambler R. P., Phil . Trans . R. Soc . Lon ., B289, 321-331, 1980). 클래스 A, C 및 D에 속하는 베타-락타마아제 효소는 촉매작용을 용이하게 하는 활성 부위로서 세린을 사용하는 반면, 클래스 B에 속하는 것은 베타-락탐 분해(cleavage)를 용이하게 하는 활성 부위에 하나 이상의 금속 이온(예, 아연 이온)을 함유한다.
일반적으로 베타-락타마아제 억제제로서 공지된 몇몇의 화합물은 하나 이상의 베타-락타마아제 효소의 활성을 억제할 수 있어서, 기존의 베타-락탐 항균제의 효능을 회복시킨다. 베타-락타마아제 억제제의 일반적인 예는 설박탐, 타조박탐 및 클라불란산을 포함한다. Drawz 등(Clinical Microbiology Reviews, Jan. 2010, Volume 23(1), p. 160-201)은 베타-락타마아제 억제의 문제를 검토한 바 있다. 미국 특허 번호 7,112,592에는 몇몇의 복소환 화합물 및 항균제로서 이의 용도가 개시된다.
본 발명자들은 놀랍게도 박테리아 감염을 예방 또는 치료하는 데 유용한 질소 함유 화합물을 발견하였다.
발명의 개요
따라서, 본 발명은 질소 함유 화합물, 상기 화합물의 제조 방법, 상기 화합물을 포함하는 약학 조성물, 및 상기 화합물을 사용하여 피험체에서 박테리아 감염을 예방 또는 치료하는 방법을 제공한다.
일 측면에서, 본 발명은 하기 화학식 I의 화합물 또는 이의 입체이성질체 또는 약학적으로 허용가능한 염을 제공한다:
[화학식 I]
Figure 112013118102023-pct00001
상기 식에서, M은 양이온이다.
또다른 측면에서, 본 발명은 화학식 I의 화합물, 또는 이의 입체이성질체 또는 약학적으로 허용가능한 염을 포함하는 약학 조성물을 제공한다.
또다른 측면에서, 본 발명은 피험체에서 박테리아 감염을 예방 또는 치료하는 방법으로서, 상기 피험체에게 약학적 유효량의 화학식 I의 화합물 또는 이의 입체이성질체 또는 약학적으로 허용가능한 염을 투여하는 것을 포함하는 방법을 제공한다.
또다른 측면에서, 본 발명은 피험체에서 박테리아 감염을 예방 또는 치료하는 방법으로서, 상기 감염은 하나 이상의 베타-락타마아제 효소를 생성하는 박테리아로 인한 것이며, 상기 피험체에게 약학적 유효량의 화학식 I의 화합물 또는 이의 입체이성질체 또는 약학적으로 허용가능한 염을 투여하는 것을 포함하는 방법을 제공한다.
또다른 측면에서, 본 발명은 피험체에서 박테리아 감염을 예방 또는 치료하는 방법으로서, 상기 피험체에게 화학식 I의 화합물 또는 이의 입체이성질체 또는 약학적으로 허용가능한 염을 포함하는 약학 조성물의 약학적 유효량을 투여하는 것을 포함하는 방법을 제공한다.
또다른 측면에서, 본 발명은 피험체에서 박테리아 감염을 예방 또는 치료하는 방법으로서, 상기 감염은 하나 이상의 베타-락타마아제 효소를 생성하는 박테리아로 인한 것이며, 상기 피험체에게 화학식 I의 화합물 또는 이의 입체이성질체 또는 약학적으로 허용가능한 염을 포함하는 약학 조성물의 약학적 유효량을 투여하는 것을 포함하는 방법을 제공한다.
또다른 측면에서, 본 발명은 (a) 화학식 I의 화합물, 또는 이의 입체이성질체 또는 약학적으로 허용가능한 염, 및 (b) 하나 이상의 항균제 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 포함하는 약학 조성물을 제공한다.
또다른 측면에서, 본 발명은 피험체에서 박테리아 감염을 예방 또는 치료하는 방법으로서, 상기 피험체에게 (a) 화학식 I의 화합물, 또는 이의 입체이성질체 또는 약학적으로 허용가능한 염, 및 (b) 하나 이상의 항균제 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염의 약학적 유효량을 투여하는 것을 포함하는 방법을 제공한다.
또다른 측면에서, 본 발명은 피험체에서 박테리아 감염을 예방 또는 치료하는 방법으로서, 상기 감염은 하나 이상의 베타-락타마아제 효소를 생성하는 박테리아로 인한 것이며, 상기 피험체에게 (a) 화학식 I의 화합물, 또는 이의 입체이성질체 또는 약학적으로 허용가능한 염, 및 (b) 하나 이상의 항균제 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염의 약학적 유효량을 투여하는 것을 포함하는 방법을 제공한다.
또다른 측면에서, 본 발명의 피험체에서 항균제의 항균 유효성을 증가시키는 방법으로서, 상기 항균제 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염과 약학적 유효량의 화학식 I의 화합물 또는 이의 입체이성질체 또는 약학적으로 허용가능한 염을 동시 투여하는 것을 포함하는 방법을 제공한다.
본 발명의 하나 이상의 구체예의 상세한 사항은 하기 상세한 설명에 제시된다. 본 발명의 다른 특징, 목적 및 장점은 청구범위를 포함한 하기 상세한 설명으로부터 자명할 것이다.
발명의 상세한 설명
이하, 예시적 구체예가 언급될 것이며, 본원에는 이를 기술하기 위해 특정한 언어를 사용할 것이다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것이 아님을 이해하여야 한다. 관련 업계의 당업자에게 발생하고 본 개시내용을 포함하는, 본원에 예시된 본 발명의 특징의 변경예 및 추가 변형예, 및 본원에 예시된 바와 같은 본 발명의 원리의 추가 적용은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 고려된다. 참고로, 본 명세서 및 첨부된 청구범위에 사용된 바와 같이, 단수 형태("a," "an" 및 "the")는 내용에 명확하게 달리 제시되지 않는 한 복수 형태를 포함한다. 명세서 내에 인용된 특허, 특허 출원, 및 문헌을 포함하는 모든 참고문헌은 그 전문이 확실하게 본원에 참고 인용된다.
본 발명자들은 놀랍게도 항균 특성을 갖는 신규한 질소 함유 화합물을 발견하였다.
본원에 사용된 용어 "입체이성질체"는 동일한 화학 구조를 갖지만, 공간에서 그러한 원자 또는 기의 배열과 관련하여 상이한 화합물을 지칭한다. 화학식 I의 화합물은 비대칭 또는 키랄 중심을 함유하고, 이에 따라 상이한 입체이성질체 형태로 존재할 수 있다. 달리 언급되지 않는 한, 화학식 I의 화합물의 모든 입체이성질체 형태와 라세미 혼합물을 비롯한 이의 혼합물은 본 발명의 일부를 형성하는 것으로 의도된다. 추가적으로, 본 발명은 모든 기하학 및 위치 이성질체(cis형 및 trans형을 포함함)와, 이의 혼합물을 포함하며, 이들은 본 발명의 범위 내에 포함된다. 일반적으로, 화합물에 대한 언급은 이의 입체이성질체 및 각종 입체이성질체의 혼합물을 포괄하는 것으로 의도된다.
본원에 사용된 용어 "약학적으로 허용가능한 염"은 생물학적으로나 달리 바람직하지 않은 것이 아닌 유리 화합물의 목적하는 약리학적 활성을 보유하는 소정의 화합물의 하나 이상의 염을 지칭한다. 일반적으로, "약학적으로 허용가능한 염"은 과도한 독성, 자극, 알러지 반응 등이 없으면서 인간 및 동물의 조직과 접촉하여 사용하기에 적당하고, 온당한 수익성/위험성 비율이 적합한 염을 지칭한다. 약학적으로 허용가능한 염은 당업계에 잘 공지되어 있다. 예를 들면, 본원에 그 전문이 참고 인용된 S. M. Berge 등(J. Pharmaceutical Sciences, 66: 1-19, 1977)에는 각종 약학적으로 허용가능한 염이 상세하게 기술된다.
일반적으로, 본 발명에 따른 화합물은 산 부분(예, M이 수소인 화학식 I의 화합물)뿐만 아니라 염기성(예, 질소 원자)을 함유한다. 따라서, 당업자라면 그러한 화합물이 (무기산 및/또는 유기산으로 형성된) 산성 염과, (무기 염기 및/또는 유기 염기로 형성된) 염기성 염을 형성할 수 있다는 것을 알 것이다. 상기 염은 당업계에 기술된 절차를 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들면, 염기성 부분은 적당한 양의 산으로 화합물을 처리함으로써 이의 염으로 전환될 수 있다. 그러한 적당한 산의 통상적인 비제한적 예는 염산, 트리플루오로아세트산, 메탄설폰산 등을 포함한다. 대안적으로, 산 부분은 적당한 염기로 처리됨으로써 그의 염으로 전환될 수 있다. 이러한 염기의 전형적 비제한적 예는 탄산나트륨, 중탄산나트륨, 탄산칼륨, 중탄산칼륨 등을 포함한다. 염으로 전환될 수 있는 하나 이상의 작용기를 함유하는 화합물의 경우, 각각의 그러한 작용기는 독립적으로 염으로 전환될 수 있다. 예를 들면, 2개의 염기성 질소 원자를 함유하는 화합물의 경우, 하나의 염기성 질소는 하나의 산과 함께 염을 형성할 수 있으면서 나머지 염기성 질소는 또다른 산과 함께 염을 형성할 수 있다. 본 발명에 따른 일부 화합물은 염기성 부분뿐만 아니라 산성 부분을 모두 함유하고, 이에 따라 분자 내염 또는 상응한 양성이온(zwitterion)을 형성할 수 있다. 일반적으로, 산 부가 염, 염기 부가 염, 양성이온 등을 포함한 본 발명에 따른 화학식 I의 화합물의 모든 약학적으로 허용가능한 염 형태는 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 고려되며 일반적으로 약학적으로 허용가능한 염으로서 지칭된다.
본원에 사용된 용어 "감염" 또는 "박테리아 감염"은 이의 성장이 억제되는 경우, 피험체에게 유리한, 피험체 내 또는 피험체 상 박테리아의 존재를 포함한다. 따라서, 박테리아의 존재를 지칭하는 것 이외에 용어 "감염"은 또한 바람직하지 않은 정상 식물상(flora)을 지칭한다. 용어 "감염"은 박테리아로 인한 감염을 포함한다.
본원에 사용된 용어 "치료하다", "치료하는" 또는 "치료"는 예방적 및/또는 치료적 목적을 위해 약학 조성물, 또는 하나 이상의 약학적 활성 성분을 포함한 약제를 투여하는 것을 지칭한다. 용어 "예방적 처치"는 아직 감염되지 않았지만, 감염 위험에 취약하거나 또는 그렇지 않은 경우 감염 위험에 있는 피험체를 치료하는 것(박테리아 감염을 예방하는 것)을 지칭한다. 용어 "처치 치료"는 이미 감염된 피험체에 대해 치료를 투여하는 것을 지칭한다. 본원에 사용된 용어 "치료하다", "치료하는" 또는 "치료"는 또한 추가의 약학적 활성 또는 불활성 성분을 포함하거나 포함하지 않고, 본원에 논의된 조성물 또는 약학적 활성 성분 중 하나 이상을 투여하여, (i) 박테리아 감염 또는 박테리아 감염의 하나 이상의 증상을 감소 또는 제거하거나, 또는 (ii) 박테리아 감염 또는 박테리아 감염의 하나 이상의 증상의 진행을 지연시키거나, 또는 (iii) 박테리아 감염 또는 박테리아 감염의 하나 이상의 증상의 중증도를 감소시키거나, 또는 (iv) 박테리아 감염의 임상 징후를 억제(suppress)하거나, 또는 (v) 박테리아 감염의 불리한 증상의 징후를 억제하는 것을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "약학적 유효량" 또는 "치료적 유효량" 또는 "유효량"은 피험체에서 치료 효과를 갖는 양을 지칭하거나 또는 치료 효과를 생성하는데 필요한 양이다. 예를 들면, 항균제 또는 약학 조성물의 치료적 또는 약학적 유효량은 임상 시험 결과, 모델 동물 감염 연구, 및/또는 (예, 한천 또는 배양액 배지에서의) 시험관내 연구에 의해 판단될 수 있도록 소정의 치료 효과를 생성하는데 필요한 항균제 또는 약학 조성물의 양이다. 약학적 유효량은 관련된 미생물(예, 박테리아), 피험체의 특징(예, 신장, 체중, 성별, 연령 및 병력), 감염의 중증도 및 사용된 항균제의 특정 유형을 포함하나, 이에 한정되지 않는 여러 가지 요인들에 따라 달라진다. 예방적 처치의 경우, 치료적 또는 예방적 유효량은 미생물(예, 박테리아) 감염을 예방하는 데 효과적인 양인 것이다.
용어 "투여" 또는 "투여하는"은 피험체에게 조성물 또는 하나 이상의 약학적 활성 성분의 전달을 포함하고, 예를 들어 상기 조성물 또는 이의 활성 성분 또는 다른 약학적 활성 성분을 감염 부위로 전달하도록 작용하는 임의의 적절한 방법에 의한 것을 포함한다. 투여 방법은, 예를 들어 약학 조성물의 성분 또는 약학적 활성 또는 불활성 성분의 유형/성질, 잠재적 또는 실질적 감염의 부위, 관련된 미생물, 감염의 중증도, 피험체의 연령 및 물리적 조건 등과 같은 다양한 요인에 따라 달라질 수 있다. 본 발명에 따라 피험체에게 조성물 또는 약학적 활성 성분을 투여하는 방식의 일부 비제한적 예는 경구, 정맥내, 국소, 기도내(intrarespiratory), 복강내, 근육내, 비경구, 설하, 경피, 비내, 에어로졸, 안구내, 기관내, 직장내, 질내, 유전자총(gene gun), 피부 팻치(dermal patch), 안약, 귀약(ear drop) 또는 구세액을 포함한다. 하나 이상의 성분(활성 또는 불활성)을 포함하는 약학 조성물의 경우, 이러한 조성물을 투여하는 한가지 방법은 (예컨대, 적당한 단위 제형, 예컨대 정제, 캡슐, 용액, 산제 등의 형태의) 성분을 혼합시킨 후 제형을 투여하는 것에 의한 것이다. 대안적으로, 성분은 또한 조성물이 전체적으로 상승적 및/또는 목적하는 효과를 제공하도록 이러한 성분들이 유리한 치료적 수준에 도달하는 한 개별적으로 (동시에 또는 차례로) 투여될 수도 있다.
본원에 사용된 용어 "성장하다"는 하나 이상의 미생물의 성장을 지칭하며 미생물(예, 박테리아)의 번식 또는 군집 팽창을 포함한다. 이 용어는 또한 미생물이 생존하도록 하는 과정을 비롯한 미생물의 진행성 대사 과정의 유지를 포함한다.
본원에 사용된 용어 "유효성"은 피험체에서 목적하는 생물학적 효과를 생성하는 치료 또는 조성물 또는 하나 이상의 약학적 활성 성분의 능력을 지칭한다. 예를 들면, 조성물 또는 항균제의 "항균 유효성" 용어는 피험체에서 미생물(예, 박테리아) 감염을 예방 또는 치료하는 조성물 또는 항균제의 능력을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "상승적" 또는 "상승"은 그 조합 효과가 개별 효과보다 뛰어나도록 하는 둘 이상의 물질(agent)의 상호작용을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "항균제"는 (i) 박테리아의 성장을 억제, 감소 또는 방지하거나; (ii) 피험체에서 감염을 초래하는 박테리아의 능력을 억제 또는 감소시키거나; 또는 (iii) 환경에서 전염을 증대시키거나 유지시키는 박테리아의 능력을 억제 또는 감소시킬 수 있는 임의의 물질, 화합물 또는 물질의 조합 또는 화합물의 조합을 지칭한다. 용어 "항균제"는 또한 박테리아의 전염성(infectivity) 또는 병독성을 감소시킬 수 있는 화합물을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "베타-락탐 항균제"는 항균 특성을 갖고 이의 분자 구조 내 베타-락탐 핵을 함유하는 화합물을 지칭한다.
본원에 사용된 용어 "베타-락타마아제"는 베타-락탐 고리를 분해하는 임의의 효소 또는 단백질 또는 임의의 다른 물질을 지칭한다. 용어 "베타-락타마아제"는 박테리아에 의해 생성되고 베타-락탐 화합물 내 베타-락탐 고리를 일부 또는 전부 가수분해시키는 능력을 갖는 효소를 포함한다.
본원에 사용된 용어 "베타-락타마아제 억제제"는 하나 이상의 베타-락타마아제 효소의 활성을 일부 또는 전부 억제할 수 있는 화합물을 지칭한다.
용어 "약학적 불활성 성분" 또는 "담체" 또는 "부형제"는 화합물의 투여를 용이하게 하는데, 예를 들어 화합물의 용해도를 증가시키는데 사용되는 화합물 또는 재료를 지칭한다. 고형 담체는, 예를 들어 전분, 락토스, 인산2칼슘, 수크로스, 및 카올린을 포함한다. 액형 담체는, 예를 들어 멸균수, 식염수, 완충액, 비이온성 계면활성제, 및 식용유, 예컨대 오일, 피넛유 및 세사미유를 포함한다. 추가적으로, 당업계에서 일반적으로 사용되는 각종 보조제도 포함될 수 있다. 이러한 화합물 및 다른 그러한 화합물은 문헌, 예를 들어 [Merck Index, Merck & Company, Rahway, N.J]에 기술되어 있다. 약학 조성물의 각종 성분의 포함에 대한 고찰은, 예를 들어 문헌[Gilman et al. (Eds.) (1990); Goodman and Gilman's: The Pharmacological Basis of Therapeutics, 8th Ed., Pergamon Press.]에 기술되어 있고, 이는 그 전문이 본원에 참고 인용된다.
본원에 사용된 용어 "피험체"는 포유동물을 비롯한 척추동물 또는 무척추동물을 지칭한다. 용어 "피험체"는 인간, 동물, 조류, 어류, 또는 양서류를 포함한다. 통상, "피험체"의 비제한적 예는 인간, 고양이, 개, 말, 양, 소, 돼지, 어린양(lambs), 쥐, 마우스 및 기니피그를 포함한다.
본원에 사용된 용어 "세프톨로잔(Ceftolozane)"은 또한 CXA-101(CAS 등록 번호: 689293-68-3; 화학명: (6R,7R)-3-[(5-아미노-4-{[(2-아미노에틸)카르바모일]아미노}-1-메틸-1H-피라졸-2-이움-2-일)메틸]-7-({(2Z)-2-(5-아미노-1,2,4-티아디아졸-3-일)-2-[(1-카르복시-1-메틸 에톡시)이미노]아세틸}아미노)-8-옥소-5-티아-1-아자비시클로[4.2.0]옥트-2-엔-2-카르복실레이트))로서 공지된 화합물을 지칭한다. 세프톨로잔에 대한 언급은 이의 약학적으로 허용가능한 염, 프로드러그, 대사산물, 에스테르, 에테르, 수화물, 다형체, 용매, 복합체, 거울상 이성질체, 부가물 및 이의 임의의 다른 약학적으로 허용가능한 유도체를 포함하는 것으로 간주된다.
일 측면에서, 본 발명은 화학식 I의 화합물 또는 이의 입체이성질체 또는 약학적으로 허용가능한 염을 제공한다:
[화학식 I]
Figure 112013118102023-pct00002
상기 식에서,
M은 양이온이다.
일반적으로, 본 발명의 화합물은 반응식 1 내지 3에 제시된 일반 절차에 따라 제조될 수 있다. 당업자는 기술된 방법이 더 변형되거나 최적화되어 목적하고 관련된 화합물을 제공할 수 있다는 것을 알 것이다. 하기 절차에서, 모든 변수들은 상기 정의된 바와 같다.
또다른 측면에서, 본 발명은 화학식 I의 화합물, 또는 이의 입체이성질체 또는 약학적으로 허용가능한 염을 포함하는 약학 조성물을 제공한다.
또다른 측면에서, 본 발명은 피험체에서 박테리아 감염을 예방 또는 치료하는 방법으로서, 상기 피험체에게 약학적 유효량의 화학식 I의 화합물 또는 이의 입체이성질체 또는 약학적으로 허용가능한 염을 투여하는 것을 포함하는 방법을 제공한다.
또다른 측면에서, 본 발명은 피험체에서 박테리아 감염을 예방 또는 치료하는 방법으로서, 상기 감염은 하나 이상의 베타-락타마아제 효소를 생성하는 박테리아로 인한 것이며, 상기 피험체에게 약학적 유효량의 화학식 I의 화합물 또는 이의 입체이성질체 또는 약학적으로 허용가능한 염을 투여하는 것을 포함하는 방법을 제공한다.
또다른 측면에서, 본 발명은 피험체에서 박테리아 감염을 예방 또는 치료하는 방법으로서, 상기 피험체에게 화학식 I의 화합물 또는 이의 입체이성질체 또는 약학적으로 허용가능한 염을 포함하는 약학 조성물의 약학적 유효량을 투여하는 것을 포함하는 방법을 제공한다.
또다른 측면에서, 본 발명은 피험체에서 박테리아 감염을 예방 또는 치료하는 방법으로서, 상기 감염은 하나 이상의 베타-락타마아제 효소를 생성하는 박테리아로 인한 것이며, 상기 피험체에게 화학식 I의 화합물 또는 이의 입체이성질체 또는 약학적으로 허용가능한 염을 포함하는 약학 조성물의 약학적 유효량을 투여하는 것을 포함하는 방법을 제공한다.
Figure 112013118102023-pct00003
Figure 112013118102023-pct00004
Figure 112013118102023-pct00005
일부 구체예에서, M이 나트륨인 화학식 I의 화합물을 반응식 1에 기술된 일반 절차를 사용하여 제조하였다. 통상, RT에서 적당한 염기로 처리함으로써 (S)-5-(벤질옥시아미노)-피페리딘-2-카르복실산 벤질 에스테르 옥살레이트 염(II)을 유리 염기로 전환시켜 화합물 (IIa)를 얻었다. 이것을, -5∼40℃ 범위의 온도에서 염기 및 적당한 촉매, 예컨대 DMAP의 존재 하에 Boc 무수물과 반응시 화합물 (IIb)를 얻었다. 이러한 화합물을 -5∼25℃의 온도에서 염기, 예컨대 수산화리튬으로 가수분해시 trans-5-벤질옥시아미노-피페리딘-1,2-디카르복실산-1-tert부틸 에스테르 화합물 (III)을 형성하였다.
화합물 (III)과 산 염화물, 예컨대 피발로일 염화물을 적당한 염기, 예컨대 N-메틸 모르폴린, 트리에틸아민 또는 디이소프로필 에틸아민의 존재 하에 용매, 예컨대 디클로로메탄, 테트라히드로푸란, 1,4-디옥산 또는 클로로포름 중에서 -5∼35℃ 범위의 온도에서 약 1∼2시간 동안 반응시켜 무수물 (IV)를 제공하였다.
그리고나서, -50∼5℃ 범위의 온도에서 약 0.5∼2시간 동안 무수물 (IV)를 암모니아 가스로 처리하여 아미드 중간체 화합물 (V)를 제공하였다.
용매, 예컨대 톨루엔, 클로로포름, 테트라히드로푸란, 또는 디클로로메탄 중에서 -5∼35℃ 범위의 온도에서 약 1∼24시간 동안 트리플루오로아세트산 무수물로 중간체 (V)를 처리하여 중간체 화합물 (V)의 탈수를 실시함으로써 니트릴 중간체 화합물 (VI)을 제공하였다.
-25∼50℃ 범위의 온도에서 약 1∼24시간 동안 용매, 예컨대 디클로로메탄, 클로로포름, 아세토니트릴 또는 물 중에서 탈보호제, 예컨대 트리플루오로 아세트산 또는 염산을 사용하여 중간체 화합물 (VI)을 탈보호시켜 중간체 화합물 (VII)을 제공하였다. -5∼50℃ 범위의 온도에서 약 1∼24시간 동안 용매, 예컨대 톨루엔, 클로로포름, 아세토니트릴 중에서, 그리고 염기, 예컨대 트리에틸 아민 또는 디이소프로필 에틸 아민의 존재 하에서 시약, 예컨대 포스겐 용액 또는 디포스겐 또는 트리포스겐을 사용하여 중간체(VII)를 처리하여 중간체 화합물 (VII)의 고리화를 실현함으로써 고리화된 중간체 화합물 (VIII)을 제공하였다.
25∼60℃ 범위의 온도에서 약 1∼24시간 동안 수소원, 예컨대 수소 가스, 포름산암모늄, 포름산 또는 시클로헥센의 존재 하에 용매, 예컨대 메탄올, 에탄올, 메탄올-디클로로메탄 혼합물, 또는 N,N-디메틸 포름아미드-디클로로메탄 혼합물 중에서 촉매, 예컨대 5% 또는 10% 탄소 상 팔라듐, 또는 20% 탄소상 수산화팔라듐을 사용하여 고리화된 중간체 화합물 (VIII)을 가수소분해시킴으로써 N-히드록시 중간체 화합물 (IX)를 제공하였다.
-5∼50℃ 범위의 온도에서 약 0.5∼24시간 동안 용매, 예컨대 피리딘, N,N-디메틸 포름아미드, 디클로로메탄 또는 이의 혼합물 중에서 중간체 화합물 (IX)과 설폰화 시약, 예컨대 피리딘 삼산화황 복합체, 또는 N,N-디메틸 포름아미드 삼산화황 복합체를 반응시켜 설폰화함으로써 설폰산 (X)의 피리딘 염을 제공하고 이후 이를 테트라부틸 암모늄 아세테이트로 처리하여 설폰산 중간체 화합물 (XI)의 테트라부틸암모늄 염을 제공하였다.
수성 테트라히드로푸란 중 Dowex 50WX8 200 수지의 나트륨 형태에 중간체 화합물 (XI)을 통과시킨 후 감압 하에 용매 분획을 증발시켜 M이 나트륨인 화합물 I을 얻음으로써 나트륨 염으로써 본 발명의 화합물을 단리시켰다
대안적으로, 이러한 화합물은 RT 내지 80℃ 온도에서 용매, 예컨대 아세톤, 에틸 아세테이트, 테트라히드로푸란, 에탄올, 이소프로판올 중에 에틸 나트륨 헥사노에이트(M=Na인 경우)로 화합물 XI을 처리함으로써 제조될 수 있다.
이러한 화합물(M=Na인 경우)의 각종 다형체가 제조되었다.
또다른 측면에서, 본 발명은 (a) 화학식 I의 화합물, 또는 이의 입체이성질체 또는 약학적으로 허용가능한 염, 및 (b) 하나 이상의 항균제 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 포함하는 약학 조성물을 제공한다.
또다른 측면에서, 본 발명은 피험체에서 박테리아 감염을 예방 또는 치료하는 방법으로서, 상기 피험체에게 (a) 화학식 I의 화합물, 또는 이의 입체이성질체 또는 약학적으로 허용가능한 염, 및 (b) 하나 이상의 항균제 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염의 약학적 유효량을 투여하는 것을 포함하는 방법을 제공한다.
또다른 측면에서, 본 발명은 피험체에서 박테리아 감염을 예방 또는 치료하는 방법으로서, 상기 감염은 하나 이상의 베타-락타마아제 효소를 생성하는 박테리아로 인한 것이며, 상기 피험체에게 (a) 화학식 I의 화합물, 또는 이의 입체이성질체 또는 약학적으로 허용가능한 염, 및 (b) 하나 이상의 항균제 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염의 약학적 유효량을 투여하는 것을 포함하는 방법을 제공한다.
또다른 측면에서, 본 발명의 피험체에서 항균제의 항균 유효성을 증가시키는 방법으로서, 상기 항균제 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염과 약학적 유효량의 화학식 I의 화합물 또는 이의 입체이성질체 또는 약학적으로 허용가능한 염을 동시 투여하는 것을 포함하는 방법을 제공한다.
일부 구체예에서, 본 발명에 따른 조성물 및 방법은 하나 이상의 항균제와 조합된 화학식 I의 화합물 또는 이의 입체이성질체 또는 약학적으로 허용가능한 염을 사용한다. 광범위한 범위의 항균제가 사용될 수 있다. 통상, 항균제의 비제한적 예는 아미노글리코시드, 안사마이신(Ansamycin), 카르바세펨(Carbacephem), 세팔로스포린(Cephalosporin), 세파마이신(Cephamycin), 린코사미드(Lincosamide), 리포펩티드, 마크로리드(Macrolide), 모노박탐(Monobactam), 니트로푸란(Nitrofuran), 페니실린, 폴리펩티드, 퀴놀론, 설폰아미드, 테트라시클린, 옥사졸리딘온 등으로 일반적으로 분류된 항균 화합물 중에서 하나 이상을 포함한다.
아미노글리코시드 항균제의 통상의 비제한적 예는 아미카신(Amikacin), 겐타미신(Gentamicin), 카나마이신(Kanamycin), 네오마이신(Neomycin), 네틸마이신(Netilmicin), 토브라마이신(Tobramycin), 파로모마이신(Paromomycin), 아르베카신(Arbekacin), 스트렙토마이신(Streptomycin), 아프라마이신(Apramycin) 등을 포함한다.
안사마이신 항균제의 통상의 비제한적 예는 겔다나마이신(Geldanamycin), 허비마이신(Herbimycin) 등을 포함한다.
카르바세펨 항균제의 통상의 비제한적 예는 로라카르베프(Loracarbef) 등을 포함한다.
카르바페넴(Carbapenem) 항균제의 비제한적 예는 에르타페넴(Ertapenem), 도리페넴(Doripenem), 이미페넴(Imipenem), 메로페넴(Meropenem) 등을 포함한다.
세팔로스포린 및 세파마이신 항균제의 통상의 비제한적 예는 세파졸린(Cefazolin), 세파세트릴(Cefacetrile), 세파드록실(Cefadroxil), 세파렉신(Cefalexin), 세팔로글리신(Cefaloglycin), 세팔로늄(Cefalonium), 세팔로리딘(Cefaloridine), 세팔로틴(Cefalotin), 세파피린(Cefapirin), 세파트리진(Cefatrizine), 세파제돈(Cefazedone), 세파자플루르(Cefazaflur), 세프라딘(Cefradine), 세프록사딘(Cefroxadine), 세프테졸(Ceftezole), 세파클로르(Cefaclor), 세파만돌(Cefamandole), 세프미녹스(Cefminox), 세포니시드(Cefonicid), 세포라니드(Ceforanide), 세포티암(Cefotiam), 세프프로질(Cefprozil), 세프부페라존(Cefbuperazone), 세푸록심(Cefuroxime), 세푸조남(Cefuzonam), 세파마이신, 세폭시틴(Cefoxitin), 세포테탄(Cefotetan), 세프메타졸(Cefmetazole), 카르바세펨, 세픽심(Cefixime), 세프타지딤(Ceftazidime), 세프트리악손(Ceftriaxone), 세프카펜, 세프달록심(Cefdaloxime), 세프디니르(Cefdinir), 세프디토렌(Cefditoren), 세페타멧(Cefetamet), 세프메녹심(Cefmenoxime), 세포디짐(Cefodizime), 세포페라존(Cefoperazone), 세포탁심(Cefotaxime), 세프피미졸(Cefpimizole), 세프피라미드(Cefpiramide), 세프포독심(Cefpodoxime), 세프설로딘(Cefsulodin), 세프테람(Cefteram), 세프티부텐(Ceftibuten), 세프티올렌(Ceftiolene), 세프티족심(Ceftizoxime), 옥사세펨(Oxacephem), 세페피메(Cefepime), 세포조프란(Cefozopran), 세프피로메(Cefpirome), 세프퀴노메(Cefquinome), 세프토비프롤레(Ceftobiprole), 세프티오푸르(Ceftiofur), 세프퀴노메, 세포벡신(Cefovecin), CXA-101, 세프타롤린(Ceftaroline), 세프토비프롤레 등을 포함한다.
린코사미드 항균제의 통상의 비제한적 예는 클린다마이신(Clindamycin), 린코마이신(Lincomycin) 등을 포함한다.
마크로리드 항균제의 통상의 비제한적 예는 아지트로마이신(Azithromycin), 클라리트로마이신(Clarithromycin), 디리트로마이신(Dirithromycin), 에리트로마이신(Erythromycin), 록시트로마이신(Roxithromycin), 트롤레안도마이신(Troleandomycin), 텔리트로마이신(Telithromycin), 스펙티노마이신(Spectinomycin) 등을 포함한다.
모노박탐 항균제의 통상의 비제한적 예는 아즈트레오남(Aztreonam) 등을 포함한다.
니트로푸란 항균제의 통상의 비제한적 예는 푸라졸리돈(Furazolidone), 니트로푸란토인(Nitrofurantoin) 등을 포함한다.
페니실린 항균제의 통상의 비제한적 예는 아목시실린(Amoxicillin), 암피실린(Ampicillin), 아즐록실린(Azlocillin), 카르베니실린(Carbenicillin), 클록사실린(Cloxacillin), 디클록사실린(Dicloxacillin), 플루클록사실린(Flucloxacillin), 메즐록실린(Mezlocillin), 메티실린(Methicillin), 나프실린(Nafcillin), 옥사실린(Oxacillin), 페니실린 G, 페니실린 V, 피페라실린(Piperacillin), 테목실린(Temocillin), 티카르실린(Ticarcillin) 등을 포함한다.
폴리펩티드 항균제의 통상의 비제한적 예는 바시트라신(Bacitracin), 콜리스틴(Colistin), 폴리믹신(Polymyxin) B 등을 포함한다.
퀴놀론 항균제의 통상의 비제한적 예는 시프로플록사신(Ciprofloxacin), 에녹사신(Enoxacin), 가티플록사신(Gatifloxacin), 레보플록사신(Levofloxacin), 로메플록사신(Lomefloxacin), 목시플록사신(Moxifloxacin), 날리딕스산(Nalidixic acid), 노르플록사신(Norfloxacin), 오플록사신(Ofloxacin), 트로바플록사신(Trovafloxacin), 그레파플록사신(Grepafloxacin), 스파르플록사신(Sparfloxacin), 테마플록사신(Temafloxacin) 등을 포함한다.
설폰아미드 항균제의 통상의 비제한적 예는 마페니데(Mafenide), 설폰아미도크리소이딘(Sulfonamidochrysoidine), 설파세타미드(Sulfacetamide), 설파디아진(Sulfadiazine), 설파메티졸(Sulfamethizole), 설파메톡사졸(Sulfamethoxazole), 설파살라진(Sulfasalazine), 설피속사졸(Sulfisoxazole), 트리메토프림(Trimethoprim) 등을 포함한다.
테트라시클린 항균제의 통상의 비제한적 예는 데메클로시클린(Demeclocycline), 독시시클린(Doxycycline), 미노시클린(Minocycline), 옥시테트라시클린(Oxytetracycline), 테트라시클린(Tetracycline), 티게시클린(Tigecycline) 등을 포함한다.
옥사졸리딘온 항균제의 통상의 비제한적 예는 리네졸리드(Linezolid), 란베졸리드(Ranbezolid), 토레졸리드(Torezolid), 라데졸리드 등을 포함한다.
본 발명에 따른 약학 조성물은 하나 이상의 약학적으로 허용가능한 담체 또는 부형제 등을 포함할 수 있다. 상기 담체 또는 부형제의 통상의 비제한적 예는 만니톨, 락토스, 전분, 스테아르산마그네슘, 나트륨 사카린, 탈크, 셀룰로스, 나트륨 크로스카멜로스, 글루코스, 젤라틴, 수크로스, 탄산마그네슘, 습윤제, 유화제, 가용화제, pH 완충제, 윤활제, 안정화제, 결합제 등을 포함한다.
본 발명에 따른 약학 조성물은 각종 형태로 존재할 수 있다. 일부 구체예에서, 약학 조성물은 분말 또는 용액의 형태로 존재한다. 일부 다른 구체예에서, 본 발명에 따른 약학 조성물은 비경구 투여 전에 상용가능한 재구성 희석제의 첨가에 의해 재구성될 수 있는 분말의 형태로 존재한다. 그러한 상용가능한 재구성 희석제의 비제한적 예는 물을 포함한다.
일부 다른 구체예에서, 본 발명에 따른 약학 조성물은 비경구 투여 전에 상용가능한 희석제로 희석될 수 있는 냉동 조성물의 형태로 존재한다.
일부 다른 구체예에서, 본 발명에 따른 약학 조성물은 비경구 투여에 바로 사용가능한 형태로 존재한다.
본 발명에 따른 방법에서, 본원에 개시된 약학 조성물 및/또는 다른 약학적 활성 성분은 조성물 또는 이의 구성성분 또는 활성 성분을 목적하는 부위로 전달하도록 작용하는 임의의 적절한 방법에 의해 투여될 수 있다. 투여 방법은 각종 인자, 예컨대 약학 조성물의 성분 및 활성 성분의 성질, 잠재적 또는 실질적 감염의 부위, 관련된 미생물(예, 박테리아), 감염의 중증도, 피험체의 연령 및 물리적 상태 등에 따라 달라질 수 있다. 본 발명에 따라 피험체에게 조성물을 투여하는 것의 일부 비제한적 예는 경구, 정맥내, 국소, 기도내, 복강내, 근육내, 비경구, 설하, 경피, 비내, 에어로졸, 안구내, 기관내, 직장내, 질내, 유전자총, 피부 팻치, 안약, 귀약 또는 구세액을 포함한다.
본 발명에 따른 조성물은 각종 제형으로 조제될 수 있고, 여기서 활성 성분 및/또는 부형제는 (예를 들어, 혼합물로서) 함께 또는 별도의 성분으로서 존재할 수 있다. 조성물 내 각종 성분이 혼합물로서 조제되는 경우, 상기 조성물은 그러한 혼합물이 투여됨으로써 전달될 수 있다. 조성물 또는 제형의 성분이 혼합물로서 되는 것이 아니고 별도의 성분으로서 되면, 그러한 조성물/제형은 여러 가지 방식으로 투여될 수 있다. 하나의 가능한 방식에서, 성분은 목적하는 비율으로 혼합될 수 있고 그 혼합물은 이후 필요에 따라 투여된다. 대안적으로, 성분 또는 구성성분(활성 또는 불활성)은 등가 혼합물의 투여에 의해 실현된 바와 동일하거나 동등한 치료적 수준 또는 효과를 실현하도록 적절한 비율로 개별적으로 (동시에 또는 차례로) 투여될 수 있다.
유사하게, 본 발명에 따른 방법에서, 본원에 개시된 활성 성분은 요건에 따라 여러 가지 방식으로 피험체에게 투여될 수 있다. 일부 구체예에서, 활성 성분을 적절한 양으로 혼합한 후 그 혼합물을 피험체에게 투여하였다. 일부 다른 구체예에서, 활성 성분을 개별적으로 투여하였다. 본 발명이 활성 성분 제제를 개별적으로 투여할 수 있는 것으로 고려되기 때문에, 본 발명은 키트 형태로 별도의 약학 조성물을 조합하는 것을 추가로 제공한다. 키트는 각각 하나 이상의 활성 성분을 포함하는 하나 이상의 별도의 약학 조성물을 포함할 수 있다. 그러한 별도의 조성물 각각은 병, 바이알, 시린지, 박스, 백 등과 같은 별도의 용기 내에 존재할 수 있다. 통상, 키트는 개별 성분 투여에 대한 지시서를 포함한다. 키트 형태는 개별 성분이 바람직하게는 상이한 제형(예, 경구 및 비경구)으로 투여되거나 또는 상이한 투약 간격으로 투여되는 경우 특히 바람직하다. 활성 성분이 개별적으로 투여되는 경우, 이는 동시에 또는 순차적으로 투여될 수 있다.
본 발명에 따른 약학 조성물 또는 활성 성분은 각종 제형으로 조제될 수 있다. 제형의 통상의 비제한적 예는 고체, 반고체, 액체 및 에어로졸 제형; 예를 들어 정제, 캡슐, 분말, 용액, 현탁액, 좌제, 에어로졸, 과립, 에멀션, 시럽, 엘릭시르 등을 포함한다.
일반적으로, 본원에 개시된 약학 조성물 및 방법은 박테리아 감염을 예방 또는 치료하는 데 유용하다. 유리하게도, 본원에 개시된 조성물 및 방법은 또한 공지된 항균제 또는 이의 공지된 조성물 중 하나 이상에 덜 취약하거나 또는 취약하지 않은 것으로 고려되는 박테리아로 인한 감염을 예방 또는 치료하는 데 유효하다. 각종 항균제에 내성이 발생한 것으로 공지된 상기 박테리아의 일부 비제한적 예는 아시네토박터(Acinetobacter), 이. 콜리(E. coli), 슈도모나스 에루지노사(Pseudomonas aeruginosa), 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus), 엔테로박터(Enterobacter), 클레브시엘라(Klebsiella), 시트로박터(Citrobacter) 등을 포함한다. 본 발명의 조성물 및/또는 방법을 사용하여 예방 또는 치료될 수 있는 감염의 기타 비제한적 예는 피부 및 연조직 감염, 열성 호중구감소증(febrile neutropenia), 요로 감염, 복강내 감염, 기도 감염, 폐렴(병원성), 균혈증 수막염(bacteremia meningitis), 외과수술 감염 등을 포함한다.
놀랍게도, 본 발명에 따른 화합물, 조성물 및 방법은 또한 하나 이상의 베타-락타마아제 효소를 생성하는 박테리아로 인한 박테리아 감염을 예방 또는 치료하는 데 유효하다. 통상의 베타-락탐 항생제에 내성이 있는 박테리아를 치료하는 본 발명에 따른 조성물 및 방법의 능력은 당업계에서 유의적인 향상을 나타낸다.
일반적으로, 본 발명에 따른 화학식 I의 화합물 또는 이의 입체이성질체 또는 약학적으로 허용가능한 염은 또한 피험체에서 항균제의 항균 유효성을 증가시키는 데 유용하다. 하나 이상의 항균제의 항균 유효성은, 예를 들어 상기 항균제 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염과, 본 발명에 따른 화학식 I의 화합물 또는 이의 입체이성질체 또는 약학적으로 허용가능한 염의 약학적 유효량을 동시 투여함으로써 증가될 수 있다.
당업자라면 본원에 개시된 본 발명에 대한 대체 및 변형이 본 발명의 범위 및 취지를 벗어나는 일 없이 다양하게 이루어질 수 있다는 것을 쉽게 알 것이다. 예를 들면, 당업자라면 기술된 일반적인 설명 내에서 각종 상이한 화합물을 사용하여 실시될 수 있다는 것을 알 것이다.
상기 화합물의 각종 다형체의 X-선 분말 회절 패턴은, 상이한 용매로부터 결정화되는 경우, 도 1 내지 6에 제시된다(하기 제시된 설명).
도 1은 아세톤으로부터 결정화되는 경우 trans-7-옥소-6-(설폭시)-1,6-디아자비시클로[3.2.1]-옥탄-2-카르보니트릴의 나트륨 염의 다형체 I의 X-선 회절 패턴이다.
도 2는 에탄올로부터 결정화되는 경우 trans-7-옥소-6-(설폭시)-1,6-디아자비시클로[3.2.1]-옥탄-2-카르보니트릴의 나트륨 염의 다형체 II의 X-선 회절 패턴이다.
도 3은 물로부터 결정화되는 경우 trans-7-옥소-6-(설폭시)-1,6-디아자비시클로[3.2.1]-옥탄-2-카르보니트릴의 나트륨 염의 다형체 III의 X-선 회절 패턴이다.
도 4는 아세토니트릴로부터 결정화되는 경우 trans-7-옥소-6-(설폭시)-1,6-디아자비시클로[3.2.1]-옥탄-2-카르보니트릴의 나트륨 염의 다형체 IV의 X-선 회절 패턴이다.
도 5는 톨루엔으로부터 결정화되는 경우 trans-7-옥소-6-(설폭시)-1,6-디아자비시클로[3.2.1]-옥탄-2-카르보니트릴의 나트륨 염의 다형체 V의 X-선 회절 패턴이다.
도 6은 테트라히드로푸란으로부터 결정화되는 경우 trans-7-옥소-6-(설폭시)-1,6-디아자비시클로[3.2.1]-옥탄-2-카르보니트릴의 나트륨 염의 다형체 VI의 X-선 회절 패턴이다.
하기 실시예는 현재 공지된 가장 우수한 본 발명의 구체예를 예시한다. 하지만, 하기 내용은 단지 본 발명의 원리의 적용에 대한 예시일 뿐이라는 것을 이해하여야 한다. 수많은 변형예 및 변경예의 조성물, 방법, 및 시스템이 본 발명의 취지 및 범위로부터 벗어나는 일없이 당업자에 의해 고안될 수 있다. 첨부된 청구범위는 그러한 변형예 및 방식을 포괄하는 것으로 간주된다. 따라서, 본 발명이 특정성을 갖고 상기 기술되었지만, 하기 실시예는 현재 본 발명의 가장 실용적이고 바람직한 구체예로 여겨지는 것과 관련하여 더욱 상세하게 제공된다.
trans -7-옥소-6-( 설폭시 )-1,6- 디아자비시클로 [3.2.1]-옥탄-2- 카르보니트릴 I의 나트륨 염의 제조
단계 1: 유리염기의 제조 및 - Boc 보호
Figure 112013118102023-pct00006
물(300 ml)과 에틸 아세테이트(300 ml) 사이에 옥살레이트 염 II(30 g, 0.0697 몰)를 분할한 후 교반 하에 중탄산나트륨(11.7 gm, 0.139 몰)을 첨가하였다. 1시간 후, 유기층을 분리하고 에틸 아세테이트(150 ml)로 수성층을 추출하였다. 조합된 유기층을 물(150 ml) 후 식염수(150 ml)로 세척하고, (Na2SO4 상에서) 건조하고 감압 하에 용매 증발시켜 유리 염기 IIa, 24 gm을 얻었다.
DCM(240 ml) 중 유리 염기(24 g, 0.0705 몰)의 냉각된(5∼10℃) 용액에 교반 하에 트리에틸아민(19.68 ml, 0.141 몰), Boc 무수물(17.8 ml, 0.0775 몰)을 첨가하였다. 30분 후, DMAP(0.86 gm, 0.00705 몰)를 첨가하고 생성된 용액을 실온으로 가온하고 추가 16시간 동안 교반하였다. 반응 혼합물을 포화된 수성 염화암모늄 용액(10 ml)으로 희석시키고, 잘 교반하고 DCM 층을 분리시키고, 물(10 ml)로 그리고 최종적으로 식염수(10 ml)로 세척하였다. 용매를 감압 하에 증발시키고 실리카겔 컬럼(60-120 메쉬) 상에서 잔류물을 크로마토그래피하였다. 에틸 아세테이트: 헥산 25-50%의 혼합물로 용출하고 조합된 분획을 농축시켜 무색유로서 생성물, 25 gm(수율: 80%)을 형성하였다.
MS: 439 [M+]; MF: C26H33NO5; MW: 439.
단계 2: 벤질 에스테르의 가수분해
Figure 112013118102023-pct00007
0℃에서 아세톤(500 ml) 중 화합물 IIb(25 gm, 0.0567 몰)의 용액에 수산화리튬 용액(3.81 gm, 228.6 ml의 물 및 76.2 ml의 아세톤의 혼합물 중 0.0908 몰)을 강력한 교반 하에 적가하였다. 반응 혼합물을 RT로 가온하고 추가로 5시간 동안 연속 교반하였다. 생성된 혼합물을 0℃로 냉각시키고 2N HCl(∼10 ml)로 pH를 8∼8.5로 조정하였다. 교반 하에 식염수(75 ml) 및 톨루엔(250 ml)으로 반응 혼합물을 희석시키고, 10분 후, 유기층이 분리되었다. 톨루엔(2 X 120 ml)으로 수성층을 재추출하였다. 2N HCl을 사용하여 수성층을 pH 3∼4로 산성화하고 에틸 아세테이트(3 X 200 ml)로 용액을 추출하였다. 조합된 유기층을 물(200 ml), 및 식염수(200 ml)로 세척하고, (Na2SO4 상에서) 건조시키고 감압 하에 용매를 증발시켜 농축유(thick oil)로서 생성물, 21 g(정량 수율)을 얻었다.
MS: 349(M+); MF: C19H27NO5; MW: 349
Step 3: 산에서 아미드로의 전환
Figure 112013118102023-pct00008
0℃에서 DCM(210 ml) 중 화합물 IV(21 gm, 0.06 몰)의 교반된 용액에 TEA(25.12 ml, 0.18 몰)를 첨가한 후 피발로일 염화물(11.07 ml, 0.09 몰)을 서서히 첨가하였다. 생성된 혼합물을 1.5시간 동안 추가로 교반하였다. 반응 혼합물을 -40℃로 냉각시키고 30분 동안 반응 혼합물을 통해 무수 암모니아 가스를 버블링시켰다. 반응 혼합물을 RT로 가온하고 현탁된 백색 고체를 여과 제거하였다. 감압 하에 용매를 증발시키고 실리카겔 컬럼(60-120 메쉬) 상에서 잔류물을 크로마토그래피하였다. 아세톤: 헥산 시스템(1:4)의 혼합물로 용출하고 조합된 용매를 농축시켜 농축유로서 생성물, 10.2 gm(수율: 49%)을 형성하였다.
MS: 348[M+]; MF: C19H28N2O4; MW: 348.
단계 4: 아미드에서 시아노로의 전환
Figure 112013118102023-pct00009
DCM(306 ml) 중 화합물 VI(10.2 gm, 0.0286 몰)의 냉각(0℃)되고 교반된 용액에 트리에틸아민(17.99 ml, 1.289 몰)을 첨가하고 트리플루오로 아세트산 무수물(12.08 gm, 0.0573 몰)을 서서히 첨가하였다. 생성된 용액을 RT로 가온하고 6시간 동안 추가로 교반하였다. 반응 생성물을 물(3 * 100 ml), 포화된 염화암모늄 용액(100 ml) 및 식염수(100 ml)로 세척하였다. 유기층을 건조(Na2SO4)시키고 감압 하에 용매를 증발시켰다. 아세톤 : 헥산(1:19) 혼합물을 사용하여 실리카겔 컬럼(60∼120 메쉬) 상에서 잔류물을 크로마토그래피하였다. 조합된 분획을 농축시켜 백색 고체로서 생성물, 9.7 gm(수율 - 정량적)을 형성하였다.
MS: 331(M+); MF: C18H25N3O3; MW: 331
단계 5: 시아노의 탈보호
Figure 112013118102023-pct00010
DCM(150 ml) 중 화합물 VII(6 gm)의 냉각(-15℃)되고 교반된 용액에 트리플루오로 아세트산(12 ml)을 첨가하고 혼합물을 RT로 가온하였다. 반응 혼합물을 4시간 동안 추가로 교반하였다. 감압 하에 40±5℃에서 용매를 증발시키고 포화된 중탄산나트륨 수용액(60 ml)으로 잔류물을 희석시키고 DCM(2 X 60 ml)으로 혼합물을 추출하였다. 조합된 추출물을 물(60 ml)로 세척하고, (황산나트륨 상에서) 건조시키고 35±5℃에서 감압 하에 증발시켜 4.2 gm의 화합물 VIII을 형성하였다.
단계 6: 이환형 화합물의 형성
Figure 112013118102023-pct00011
아세토니트릴(63 ml) 중 화합물 VIII (4.2 gm)의 냉각(0∼5℃)되고 교반된 용액에 트리에틸 아민(5.28 ml)을 첨가한 후 아세토니트릴(16.8 ml) 중 트리포스겐(1.9 gm) 용액을 서서히 첨가하였다. 30분 동안 추가로 연속 교반한 후 디메틸 아미노 피리딘(0.178 gm)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 RT로 가온하고 추가 16시간 동안 교반하였다. 중탄산나트륨(33.6 ml)의 포화 수용액을 반응 혼합물에 첨가하고 생성된 혼합물을 30분 동안 교반하였다. 감압 하에 혼합물을 1/3 부피로 농축시켰다. 물(42 ml)로 잔류물을 희석시키고 생성된 혼합물을 DCM(2 X 42 ml)으로 추출하였다. 감압 하에 용매를 증발시키고 실리카겔 컬럼(60∼120 메쉬) 상에서 잔류물을 정제하였다. 아세톤: 헥산의 1:4 혼합물로 용출하고 조합된 분획을 농축시켜 백색 고체로서 생성물, 2.3 g(수율: 48%)을 형성하였다.
MS: 314(M+); MF; C16H18N4O3; MW; 314
단계 7: TBA 설페이트 염의 합성
Figure 112013118102023-pct00012
DCM(30 ml) 및 DMF(30 ml)의 1:1 혼합물 중 벤질 화합물 VIII(6 gm, 0.0233 mol)의 용액에 1.5 gm의 무수 10% 팔라듐 활성탄을 첨가하고 3 kg 수소압 하에 3시간 동안 25∼30℃에서 혼합물을 수소화하였다. 반응 혼합물을 미크론 필터를 통해 여과시켜 촉매를 제거하고 감압 하에 여과물을 농축시켜 탈벤질화된 화합물 IX를 얻었다.
아르곤 분위기 하에 탈벤질화된 화합물(IX)을 N,N'-디메틸 포름아미드(30 ml) 중에 용해시키고 용액을 0℃로 냉각시켰다. 냉각된 용액에 DMF:SO3(4.26 gm, 0.0278 몰)을 첨가하고 0℃에서 30분 동안 추가로 연속 교반하였다. 그리고나서 혼합물을 RT로 가온하고 1시간 동안 교반하였다. TLC는 N-히드록시 화합물의 완전한 전환을 제시하여 X를 생성하였다.
설페이트(X) 함유 용액을 0℃로 재냉각시키고 여기에 테트라 부틸 암모늄 아세테이트(9 gm, 30 ml 물 중 용해된 0.0301 몰)의 용액을 첨가하였다. 반응 혼합물을 25℃로 가온하고 1시간 동안 교반하였다. 감압 하에 휘발물질을 제거하고 잔류물을 2 x 50 ml 크실렌으로 동시 증발시켜 미량의 N,N'-디메틸 포름아미드를 제거하였다. 물 및 디클로로메탄의 1:1 혼합물(120 ml) 사이에서 잔류물을 분할하였다. 수성층을 디클로로메탄(30 ml)으로 재추출하였다. 조합된 유기 추출물을 물(2 x 30 ml), 식염수(30 ml)로 세척하였다. Na2SO4 상에서 건조하고 감압 하에 용매를 증발시켜 미정제 TBA 설페이트(5.2 gm)를 얻었다. 미정제 화합물을 헥산(2 x 30 ml)으로 분쇄하고 4 mmHg 압력 하에 회전농축기 상에서 건조시켜 TBA 염(XI), 5.0 g, 수율 - 44%를 얻었다.
질량: 246 (M-H)의 설페이트 M.W: 488, M.F: C23H44N4O5S.
단계 8: trans -7-옥소-6-( 설폭시 )-1,6- 디아자비시클로 [3.2.1]-옥탄-2- 카 르보니트릴 I의 나트륨 염의 합성
Figure 112013118102023-pct00013
물(2 ml) 중 5% THF에서 TBA 설페이트(4.4 g, 0.009 몰)를 용해시키고 용액을 Dowex 50WX8 200 Na+ 수지로 패킹된 컬럼(45 cm 길이 및 2.0 cm 직경)에 통과시켰다. 5% THF-물 혼합물(100 ml)로 컬럼을 용출시켰다. 감압(4 mmHg) 하에 조합된 분획을 증발시켜 백색 반고체로서 생성물, 1.5 gm, 수율: 62%를 얻었다.
MS: 246 (M-H)의 설페이트; M.W.: 269; M.F.: C7H8N3O5SNa,
1H NMR (DMSO):δ 4.54 (d, 1H), 4.06 (s, 1H), 3.22 (m, 2H), 1.96 (m, 2H), 1.84 (m, 2H).
생물학적 활성 데이타
각종 박테리아 균주에 대한 (또다른 항균제와 조합된) 본 발명의 전형적인 화합물의 생물학적 활성을 조사하였다. 일반적인 연구에서, 밤새 성장시킨 박테리아 배양물을 적절하게 희석시켜 항생제의 이중희석을 함유하는 한천 배지 상에 접종하였다. 주위 공기(ambient air)의 35 ± 2℃에서 16∼20시간의 인큐베이션 후 성장 또는 비성장에 대한 관찰을 수행하였다. 전반적인 절차는 임상 및 실험실 표준 기관(CLSI)의 권장(Clinical and Laboratory Standards Institute(CLSI), performance Standards for Antimicrobial Susceptibility Testing, 20th Informational Supplement, M 100 - S20, Volume 30, No. 1, 2010)에 따라 수행하였다. 이의 연구 결과는 하기 표 1 및 2에 요약하였다. 표 1에는 클래스 A, C 및 D 베타-락타마아제 효소를 생성하는 각종 MDR(다중 약제 저항성) 그람-음성 균주에 대한 본 발명에 따른 전형적 화합물(M이 나트륨인 화학식 I의 화합물)과 조합된 세프타지딤의 효능이 상세하게 설명된다. 활성은 MIC(mcg/ml)로 표시하였다. 비교예의 경우, 각종 다른 공지된 베타-락타마아제 억제제, 예컨대 클라불란산, 타조박탐, MK-7655, 및 NXL-104의 활성이 또한 제공된다. 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물의 사용은 항균제(예컨대, 이 경우에는 세프타지딤)의 MIC 값을 유의적으로 감소시켰다. 또한, 항균제가 약학적 유효량의 화학식 I의 화합물 또는 이의 입체이성질체 또는 약학적으로 허용가능한 염과 동시 투여되는 경우 본 발명에 따른 화합물이 항균제의 항균 유효성을 증가시키는 것으로 결과가 제시되었다.
Figure 112013118102023-pct00014
표 2에는 클래스 D ESBL 생성 균주에 대한 M이 나트륨인 화학식 I의 화합물과 메로페넘의 조합에 상응하는 데이타가 상세하게 설명된다. 카르바페넴에 대한 고도의 내성을 부여하는 클래스 D ESBL 생성 병원균은 이를 치료하는 데 극도로 제한된 치료 옵션만이 가능하기 때문에 임상 셋팅에 치료적 문제를 갖는다. 확인될 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물의 사용은 항균제(예컨대, 이 경우에는 메로페넴)의 MIC 값을 유의적으로 감소시켰다. 또한, 항균제가 약학적 유효량의 화학식 I의 화합물 또는 이의 입체이성질체 또는 약학적으로 허용가능한 염과 동시 투여되는 경우 본 발명에 따른 화합물이 항균제의 항균 유효성을 증가시키는 것으로 결과가 제시되었다.
Figure 112013118102023-pct00015

Claims (15)

  1. 하기 화학식 I의 화합물 또는 이의 입체이성질체 또는 약학적으로 허용가능한 염:
    [화학식 I]
    Figure 112013118102023-pct00016

    상기 식에서, M은 양이온이다.
  2. 제1항에 있어서, M은 수소, 나트륨 또는 칼륨인 화합물.
  3. 제1항에 따른 화합물을 포함하는 박테리아 감염을 예방 또는 치료하기 위한 약학 조성물.
  4. 제1항 또는 제2항에 따른 화합물의 약학적 유효량을 포함하는 박테리아 감염을 예방 또는 치료하기 위한 약학 조성물.
  5. 제1항 또는 제2항에 따른 화합물의 약학적 유효량을 포함하는 하나 이상의 베타-락타마아제 효소를 생성하는 박테리아로 인한 박테리아 감염을 예방 또는 치료하기 위한 약학 조성물.
  6. 제3항에 따른 약학 조성물의 약학적 유효량을 포함하는 박테리아 감염을 예방 또는 치료하기 위한 약학 조성물.
  7. 제3항에 따른 약학 조성물의 약학적 유효량을 포함하는 하나 이상의 베타-락타마아제 효소를 생성하는 박테리아로 인한 박테리아 감염을 예방 또는 치료하기 위한 약학 조성물.
  8. 제3항에 있어서, 하나 이상의 항균제 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 추가로 포함하는 박테리아 감염을 예방 또는 치료하기 위한 약학 조성물.
  9. 약학적 유효량의 (a) 제1항에 따른 화학식 I의 화합물, 또는 이의 입체이성질체 또는 약학적으로 허용가능한 염, 및 (b) 하나 이상의 항균제 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 포함하는 박테리아 감염을 예방 또는 치료하기 위한 약학 조성물.
  10. 약학적 유효량의 (a) 제1항에 따른 화학식 I의 화합물, 또는 이의 입체이성질체 또는 약학적으로 허용가능한 염, 및 (b) 하나 이상의 항균제 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 포함하는 하나 이상의 베타-락타마아제 효소를 생성하는 박테리아로 인한 박테리아 감염을 예방 또는 치료하기 위한 약학 조성물.
  11. 항균제의 항균 유효성을 증가시키 위한 약학 조성물로서, 상기 항균제 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염과 약학적 유효량의 제1항에 따른 화학식 I의 화합물 또는 이의 입체이성질체 또는 약학적으로 허용가능한 염을 포함하는 약학 조성물.
  12. 제8항에 있어서, 항균제는 베타-락탐 항균제인 것인 박테리아 감염을 예방 또는 치료하기 위한 약학 조성물.
  13. 제8항에 있어서, 상기 항균제는 페니실린, 페넴(penem), 카르바페넴(carbapenem), 세팔로스포린(cephalosporin), 및 모노박탐(monobactam)으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 박테리아 감염을 예방 또는 치료하기 위한 약학 조성물.
  14. 제8항에 있어서, 항균제는 세팔로틴(cephalothin), 세팔로리딘(cephaloridine), 세파클로르(cefaclor), 세파드록실(cefadroxil), 세파만돌(cefamandole), 세파졸린(cefazolin), 세팔렉신(cephalexin), 세프라딘(cephradine), 세프티족심(ceftizoxime), 세폭시틴(cefoxitin), 세파세트릴(cephacetrile), 세포티암(cefotiam), 세포탁심(cefotaxime), 세프설로딘(cefsulodin), 세포페라존(cefoperazone), 세프티족심(ceftizoxime), 세프메녹심(cefmenoxime), 세프메타졸(cefmetazole), 세팔로글리신(cephaloglycin), 세포니시드(cefonicid), 세포디짐(cefodizime), 세프피로메(cefpirome), 세프타지딤(ceftazidime), 세이프리악손(ceifriaxone), 세프피라미드(cefpiramide), 세프부페라존(cefbuperazone), 세포조프란(cefozopran), 세페피메(cefepime), 세포셀리스(cefoselis), 세플루프레남(cefluprenam), 세푸조남(cefuzonam), 세프피미졸(cefpimizole), 세프클리딘(cefclidin), 세픽심(cefixime), 세프티부텐(ceftibuten), 세프디니르(cefdinir), 세프포독심 악세틸(cefpodoxime axetil), 세프포독심 프록세틸(cefpodoxime proxetil), 세프테람 피복실(cefteram pivoxil), 세페타멧 피복실(cefetamet pivoxil), 세프카펜 피복실(cefcapene pivoxil) 또는 세프디토렌 피복실(cefditoren pivoxil), 세푸록심(cefuroxime), 세푸록심 악세틸(cefuroxime axetil), 로라카르바세프(loracarbacef), 세프타롤린(ceftaroline), 세프톨로잔(ceftolozane) 및 라타목세프(latamoxef)로 이루어진 군에서 선택된 세팔로스포린(cephalosporin) 항생제인 박테리아 감염을 예방 또는 치료하기 위한 약학 조성물.
  15. 제8항에 있어서, 항균제는 세프타지딤(ceftazidime), 세페피메(cefepime), 세프피로메(cefpirome), 피페라실린(piperacillin), 에르타페넴(ertapenem), 도리페넴(doripenem), 메로페넴(meropenem), 이미페넴(imipenem), 세프타롤린(ceftaroline) 및 세프톨로잔(ceftolozane)으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 박테리아 감염을 예방 또는 치료하기 위한 약학 조성물.
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