KR19990069212A

KR19990069212A - 타이로시나제 저해활성을 갖는 신규 폴리하이드록시-디페닐메탄유도체 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR19990069212A
Application number: KR1019980003312A
Authority: KR
Inventors: 허태호; 이현호; 이영호; 김경애; 정철근; 김동수; 원정미
Original assignee: 성재갑; 주식회사 엘지화학
Priority date: 1998-02-05
Filing date: 1998-02-05
Publication date: 1999-09-06

Abstract

본 발명은 타이로시나제 저해활성을 가짐으로 인해 우수한 멜라닌 생합성 저해효과를 나타내는 하기 화학식 1의 신규한 폴리하이드록시-디페닐메탄 유도체 및 그의 제조방법에 관한 것이다:

상기식에서,

R₁, R₂, R₃, R₅및 R₆은 각각 독립적으로 수소 또는 C_1-10알킬을 나타내고,

R₄는 수소 또는 하이드록시를 나타내며,

n 은 1 또는 2의 정수이고, 이때, 하이드록시는 오르쏘, 메타 또는 파라 위치에 존재한다.

Description

타이로시나제 저해활성을 갖는 신규 폴리하이드록시-디페닐메탄 유도체 및 그의 제조방법

본 발명은 타이로시나제 저해활성을 가짐으로 인해 우수한 멜라닌 생합성 저해효과를 나타내는 하기 화학식 1의 신규한 폴리하이드록시-디페닐메틸 유도체 및 그의 제조방법에 관한 것이다:

화학식 1

상기식에서,

R₄는 수소 또는 하이드록시를 나타내며,

멜라닌은 색소 세포내에 존재하는 타이로시나제(Tyrosinase)라는 효소의 작용에 의해 타이로신(Tyrosine)으로부터 도파(DOPA), 도파퀴논(Dopaquinone)으로 변환된 후 비효소적인 산화반응을 통해 제조된다. 멜라닌은 피부에 분포함으로써 신체를 보호하는 중요한 기능을 갖고 있으나, 멜라닌의 과잉생산은 피부암(Melonoma)의 발생과 밀접하게 관련되어 있고 피부흑화를 유발하며 기미, 주근깨 등을 생성하는 것으로 알려져 있으므로, 최근에는 멜라닌의 과잉생산 예방을 목적으로 하는 화장품과 약제의 개발이 활발하게 진행되고 있다.

멜라닌 과잉생산 억제를 위해 종래에는 하이드로퀴논(Hydroquinone)이 주로 사용되었다. 그러나, 이 화합물은 색소의 변성 또는 치사를 일으키고 세포의 기능을 손상시키는 등 부작용을 나타내어 현재 한국, 일본 등에서는 화장품에 사용하는 것이 금지되어 있는 실정이다. 또한, 하이드로퀴논의 당 유도체인 알부틴(Albutin)을 함유하는 멜라닌생성 억제 제제가 개발되었으나 효과가 미약하고, 아스코브산(Ascobic acid) 또는 코지산(Kojic acid)등은 제품 안정성 면에서 문제점을 가지고 있어 사용이 제한되는 단점이 있다. 전통비방으로서 피부미백효과를 나타낸다고 알려진 것으로는 감초추출물과 상백피추출물 등을 들 수 있으나, 이 추출물들은 산지에 따라 그 효능의 차이가 극히 심하여 제품의 균질성을 유지하기 어렵다(참조:Fragrance, J., 6, 59, 1990). 한편, 최근에 닥나무에서 추출된 카지놀 F(참조:Chem. Pharm. Bull., 34(5), 1968, 1986;Cosmetics & Toiletries, 101, 51, 1995)가 양호한 타이로시나제 저해활성을 나타냄에 따라 상품화되었으나, 이 원료 역시 추출물이므로 제품 품질의 균질성을 유지하기 곤란하다는 문제가 있고, 인체 자극성 및 안정성에 관한 자료도 충분치 못하여 그 사용이 한정적이다. 특히, 카지놀 F는 프레닐 카테콜 그룹이 부착되어 있어서 합성이 어려운 단점도 있다.

이에 본 발명자들은 타이로시나제 저해활성을 갖는 공지된 종래 화합물들의 상기와 같은 문제점을 해결하고, 소량을 사용하여도 뛰어난 타이로시나제 저해활성을 나타내는 안정한 저해제를 제공하기 위하여 지속적인 연구를 수행하였으며, 그 결과 상기 화학식 1의 신규한 폴리하이드록시-디페닐메탄 유도체가 이러한 목적에 부합됨을 확인하고 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명은 신규한 화학식 1의 화합물을 제공함을 목적으로 한다.

본 발명은 또한, 화학식 1의 화합물을 제조하는 신규한 방법을 제공함을 목적으로 한다.

본 발명은 타이로시나제 저해활성을 갖는 하기 화학식 1의 신규한 폴리하이드록시-디페닐메탄 유도체에 관한 것이다 :

화학식 1

상기식에서,

R₄는 수소 또는 하이드록시를 나타내며,

상기 치환기에 대한 정의중에서, 용어 "알킬"은 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필 또는 각종 부틸 이성체 등과 같은 직쇄 또는 측쇄 포화탄화수소 래디칼을 의미한다.

신규한 상기 화학식 1의 화합물 중에서도 바람직한 화합물은 R₁, R₂, R₃, R₅및 R₆이 각각 독립적으로 수소 또는 메틸을 나타내고, R₄가 수소 또는 하이드록시를 나타내며, n 이 2이고, 이때, 하이드록시는 메타 또는 파라 위치에 존재하는 화합물이다.

본 발명에 따른 화학식 1의 신규한 화합물은 (a) 하기 화학식 3의 화합물을 하기 화학식 4의 알데히드와 커플링시켜 하기 화학식 5의 화합물을 수득한 다음 탈보호기화시켜 하기 화학식 1a의 화합물을 수득하거나, (b) 산촉매 존재하에 화학식 5의 화합물을 수소화반응시켜 하기 화학식 1b의 화합물을 수득함을 특징으로하여 제조할 수 있으며, 따라서 이러한 화학식 1 화합물의 제조방법을 제공함도 또한 본 발명의 목적이다 :

상기 식에서,

n, R₂, R₅및 R₆은 앞에서 정의한 바와 같고,

Pro₁및 Pro₂는 각각 관용적인 하이드록시보호기를 나타낸다.

관용적인 하이드록시보호기인 Pro₁및 Pro₂의 예로는 벤질, 알킬, 테트라하이드로피란, 메톡시메틸, 메톡시에톡시메틸 및 파라메톡시벤질을 들 수 있다. 또한, 보호기화 및 탈보호기화 과정은 당업자에게 잘 알려진 공지의 방법을 이용하여 수행할 수 있다.

화학식 3의 화합물과 화학식 4의 알데히드 화합물을 n-부틸리튬 존재하에 커플링시키면 화학식 5의 화합물이 제조된다. 이 반응은 통상 디에틸에테르, 테트라하이드로푸란과 같은 에테르계 용매중에서, -78 내지 -30℃사이의 온도에서 수행된다. 바람직하게는 무수 디에틸에테르 용매중에서 -78℃에서 화학식 3의 화합물에 대해 1당량의 n-부틸리튬을 가한 후 화학식 4의 알데히드 화합물 1당량을 가하는 방식으로 반응을 수행한다.

또한, 화학식 1의 화합물중에서 R₁및 R₃가 수소이고 R₄가 하이드록시인 화학식 1a의 화합물은 상기 수득된 화학식 5의 화합물을 탈보호기화시켜 제조한다. 탈보호기화 반응은 당해 기술 분야에서 공지된 조건을 적용하여 수행할 수 있으며, 예를 들어, 보호기가 벤질인 경우, 에틸아세테이트 용매중에서 수소화반응시키거나 염산과 초산의 혼합용매에서 환류시킴으로서 탈보호기화시킬 수 있다.

화학식 1의 화합물중에서 R₁, R₃및 R₄가 각각 수소인 화학식 1b의 화합물은 화학식 5의 화합물을 산촉매 존재하에 수소화반응시켜 제조한다. 이 반응에서 산촉매로 사용가능한 것은 아세트산 또는 염산이며 10 내지 20% 농도로 사용함이 좋다. 바람직하게는, 무수 에틸아세테이트 용매중에서 약 20% 정도의 아세트산 존재하에 2 내지 4기압하에서 수소화반응을 수행하여 화학식 1b의 화합물을 수득한다.

한편, 화학식 1의 화합물을 제조하는데 출발물질로 사용된 상기 화학식 3의 화합물은 상업적으로 이용가능한 하기 화학식 2의 화합물을 브롬화반응시켜 제조할 수 있다.

상기 식에서,

R₂, R₅, R₆및 Pro₁은 앞에서 정의한 바와 같다.

이 반응은 디클로로메탄, 클로로포름과 같은 염소계 탄화수소나 아세트산, 프로피온산과 같은 유기용매중에서 수행될 수 있으며, 바람직하게는 클로로포름중에서 화학식 2의 화합물에 대해 1당량의 브롬을 가하여 상온에서 2 내지 5시간동안 교반시킴으로써 수행된다.

화학식 2의 화합물로부터 화학식 1a 및 1b의 화합물을 제조하는 상기 제조방법을 도식화하여 하기 반응식 1에 나타내었다.

또한, R₁및 R₃가 각각 알킬인 화학식 1의 화합물은 해당 위치가 알킬로 치환된 화학식 2의 화합물로부터 상기 반응식 1에 도시한 바에 따라 반응시켜 수득할 수 있으며, 당연히 탈보호기화과정 등은 생략될 수 있다.

상기 설명한 방법에 따라 제조된 화학식 1 화합물의 대표적인 예는 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 번호	R₁	R₂	R₃	R₄	R₅	R₆
1	H	Me	H	OH	Me	Me
2	H	Me	H	H	Me	Me
3	H	Me	H	OH	Me	Me
4	H	Me	H	H	Me	Me

본 발명자들은 또한, 본 발명에 따라 제조된 화학식 1 화합물의 타이로시나제 저해활성을 다음과 같은 방법으로 확인하였다. 즉, 검체를 마이크로플레이트(microplate)에 넣고 여기에 인산염 완충용액(pH 6.8)중의 L-타이로신 용액을 가한 후, 타이로시나제 효소용액을 첨가하여 반응시키고 475nm에서의 흡광도를 측정함으로써 타이로시나제에 대한 저해율을 계산하였다(실험예 1 참조).

그 결과, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은 기존의 미백물질에 비해 월등히 우수하거나 동등한 타이로시나제 활성 저해효과를 나타내는 것으로 확인되었다. 따라서, 이와 같은 효과를 지니는 본 발명의 화합물은 의약품, 의약부외품 및 화장품에 적용하는 것이 가능하며 그 적용량은 제형, 사용목적 등에 따라 다를 수 있다.

이하, 본 발명을 하기 제조예, 실시예 및 실험예에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명에 대한 이해를 돕기위한 것일 뿐, 어떤 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

제조예 1: 2-브로모-1,4-디벤질옥시-3,5,6-트리메틸벤젠의 합성

1,4-디벤질옥시-3,5,6-트리메틸벤젠 1.45g(4.37밀리몰)을 클로로포름 50㎖에 용해시킨 후, 상온에서 강하게 교반시켰다. 이 용액에 브롬 0.70g을 적가한 후 동온도에서 강하게 교반시켰다. 유기층을 포화 탄산수소나트륨 수용액 50㎖로 2회 세척하고 다시 유기층을 물 50㎖로 세척하였다. 유기층을 모아 무수 망초상에서 건조시킨 후, 감압증류하고, 칼럼 크로마토그래피(용리제: n-헥산/에틸아세테이트=10/1, v/v)로 정제하여 표제화합물 1.43g(수율: 이론치의 82%)을 수득하였다.

제조예 2: (3,5-디벤질옥시-페닐)-(2,5-디벤질옥시-3,4,6-트리메틸-페닐)-메탄올의 합성

제조예 1에서 수득한 2-브로모-1,4-디벤질옥시-3,5,6-트리메틸벤젠 1.00g (2.44 밀리몰)을 디에틸에테르 10㎖에 용해시킨 후 질소가스로 반응기를 충진시켰다. 용액의 온도를 -78℃까지 낮추고, n-부틸리튬 1.7㎖(1.6M)를 천천히 적가한 다음, 동온도에서 30분동안 교반하였다. 3,5-디벤질옥시벤즈알데히드 0.776g을 무수 디에틸에테르 10㎖에 용해시킨 후 상기 반응 혼합물 용액에 적가하였다. 그 후, 온도를 상온으로 승온시키면서 2시간동안 교반하였다. 이 용액에 1N 염산 수용액을 적가하여 pH를 7로 조정하였다. 유기층을 분리한 후 수층을 다시 디에틸에테르 50㎖로 2회 추출하였다. 유기층을 합하고 물로 세척한 후 무수 망초상에서 건조시키고 감압증류한 다음 칼럼 크로마토그래피(용리제: n-헥산/에틸아세테이트=5/1, v/v)로 정제하여 표제화합물 1.14g(수율: 이론치의 72%)을 수득하였다.

제조예 3: (4-벤질옥시-페닐)-(2,5-디벤질옥시-3,4,6-트리메틸-페닐)-메탄올의 합성

제조예 1에서 수득한 2-브로모-1,4-디벤질옥시-3,5,6-트리메틸벤젠 1.13g (2.74밀리몰), 4-벤질옥시벤즈알데히드 0.58g(2.74밀리몰) 및 n-부틸리튬 1.7㎖를 사용하여 제조예 2에서와 동일하게 수행함으로써 표제화합물 0.74g(수율: 이론치의 55%)을 수득하였다.

실시예 1: (3,5-디하이드록시-페닐)-(2,5-디하이드록시-3,4,6-트리메틸-페닐)-메탄올의 합성

제조예 2에서 수득한 (3,5-디벤질옥시-페닐)-(2,5-디벤질옥시-3,4,6-트리메틸-페닐)-메탄올 0.557g(0.88 밀리몰)을 에틸아세테이트 6㎖에 용해시켰다. 여기에 팔라듐-탄소 촉매 55mg(10%)을 적가하고 4기압의 수소압력하에 12.5시간동안 수소화 반응시켰다. 반응 혼합물을 에틸아세테이트 50㎖로 희석시킨 후 여과하였다. 여액을 감압증류하고 칼럼 크로마토그래피(용리제: n-헥산/에틸아세테이트=1/2, v/v)로 정제하여 표제화합물 0.47g(수율: 이론치의 93%)을 수득하였다.

¹H NMR(아세톤-d₆): 8.90(s, 1H), 8.14(s, 1H), 6.50(s, 1H), 6.33(s, 2H), 6.22(s, 1H), 6.04(s, 1H), 5.99(s, 1H), 2.14(s, 3H), 2.07(s, 3H), 2.04(s, 3H)

실시예 2: 5-(2,5-디하이드록시-3,4,6-트리메틸벤질)-벤젠-1,3-디올의 합성

제조예 2에서 수득한 (3,5-디벤질옥시-페닐)-(2,5-디벤질옥시-3,4,6-트리메틸-페닐)-메탄올 0.557g(0.88밀리몰)을 에틸아세테이트 10㎖에 용해시키고 여기에 아세트산 11mg(0.18밀리몰)을 적가한 다음, 4기압의 수소압력하에 13시간동안 수소화반응을 수행하였다. 반응 혼합물을 에틸아세테이트 50㎖로 희석시킨 후 차가운 포화 탄산수소나트륨 수용액을 사용하여 반응용액이 중성으로 될 때까지 세척하였다. 수층을 에틸아세테이트 50㎖로 추출한 후 물로 세척하고, 무수 망초상에서 건조시키고, 감압증류시킨 후 칼럼 크로마토그래피(용리제: n-헥산/에틸아세테이트=1/1, v/v)로 정제하여 표제화합물 0.224g(수율: 이론치의 93%)을 수득하였다.

¹H NMR(CDCl₃): 6.33(s, 2H), 6.25(s, 1H), 5.15(s, 1H), 3.74(s, 2H), 2.11(s, 3H), 2.02(s, 6H)

실시예 3: (4-하이드록시-페닐)-(2,5-디하이드록시-3,4,6-트리메틸-페닐)-메탄올의 합성

제조예 3에서 수득한 (4-벤질옥시-페닐)-(2,5-디벤질옥시-3,4,6-트리메틸-페닐)-메탄올 370mg(0.70밀리몰) 및 팔라듐-탄소 37mg(10%)을 사용하는 점을 제외하고는 실시예 1에서와 동일하게 수행하여 표제화합물 177mg(수율: 이론치의 94%)을 수득하였다.

¹H NMR(아세톤-d₆): 8.89(s, 1H), 8.12(s, 1H), 7.02(d, 2H), 6.70(s, 2H), 6.02(s, 1H), 5.97(s, 1H), 2.12(s, 3H), 2.06(s, 3H), 2.03(s, 3H)

실시예 4: 2-(4-하이드록시-벤질)-3,5,6-트리메틸벤젠-1,4-디올의 합성

제조예 3에서 수득한 (4-벤질옥시-페닐)-(2,5-디벤질옥시-3,4,6-트리메틸-페닐)-메탄올 0.19g(0.35밀리몰), 아세트산 4mg(0.070밀리몰) 및 팔라듐-탄소 20mg을 사용하는 점을 제외하고는 실시예 2에서와 동일하게 수행하여 표제화합물 0.082g(수율: 이론치의 91%)을 수득하였다.

¹H NMR(CDCl₃): 7.01(d, 2H), 6.72(d, 2H), 3.98(s, 2H), 2.20(s, 3H), 2.18(s, 3H), 2.16(s, 3H)

실험예 1: 타이로시나제 활성 저해효과 측정

본 발명에 따른 화학식 1 화합물의 타이로시나제 저해활성을 다음과 같은 방법으로 측정하였다.

타이로시나제 효소로는 버섯류로부터 추출한 것으로, 시그마(Sigma)사의 것을 사용하였다. 먼저, 기질인 L-타이로신을 1.5mM 농도가 되도록 인산염 완충용액(0.05M 농도, pH 6.8)에 용해시킨 다음, 이 용액 0.01㎖를 0.3㎖ 용량의 분광광도계용 큐벳(cuvette)에 가하고 코팩터(cofacter)인 도파를 0.06mM 농도로 만들어 0.01㎖ 첨가하였다. 여기에 본 발명에 따른 화학식 1의 저해제, 알부틴, 코지산 및 하이드로퀴논을 각각 첨가하고, 인산 완충액을 채워 0.31㎖를 만들었다. 타이로시나제를 인산염 완충용액에 60U/㎖로 용해시킨 효소용액 0.1㎖를 상기 반응액에 첨가함으로써 반응을 진행시켰다. 이때 대조군에는 타이로시나제 대신에 인산완충액만을 0.1㎖ 첨가하였다. 반응은 분광 광도계(Spectrophotometer, Beckmann DU-7500)를 이용하여 37℃에서 10분간 진행시켰으며, 475nm에서의 흡광도를 측정하여 하기 수학식 1에 따라 타이로시나제 저해율을 구하였다. 그리고, 효소 활성 저해율이 50%에 달하는 저해제의 농도를 IC₅₀값으로 결정하였으며, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

상기 수학식에서,

A 는 저해제가 첨가된 것의 475nm에서의 흡광도를 나타내고,

B 는 저해제가 첨가되지 않은 것의 475nm에서의 흡광도를 나타낸다.

저해제	IC₅₀(㎍/㎖)
실시예 1의 화합물	0.5
실시예 2의 화합물	0.1
실시예 3의 화합물	121
실시예 4의 화합물	131
알부틴	113
코지산	3.1
하이드로퀴논	0.5

상기 표 2의 결과로부터 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은 타이로시나제 활성 저해 효과가 우수하여 피부에서의 멜라닌 합성억제를 통해 뛰어난 피부 미백 효과를 나타낼 수 있다.

Claims

하기 화학식 1의 폴리하이드록시-디페닐메탄 유도체 :

화학식 1

상기식에서,

R₁, R₂, R₃, R₅및 R₆은 각각 독립적으로 수소 또는 C_1-10알킬을 나타내고,

R₄는 수소 또는 하이드록시를 나타내며,

n 은 1 또는 2의 정수이고, 이때, 하이드록시는 오르쏘, 메타 또는 파라 위치에 존재한다.
제 1 항에 있어서, (3,5-디하이드록시-페닐)-(2,5-디하이드록시-3,4,6-트리메틸-페닐)-메탄올 또는 5-(2,5-디하이드록시-3,4,6-트리메틸벤질)-벤젠-1,3-디올인 화합물.
하기 화학식 3의 화합물을 하기 화학식 4의 알데히드와 커플링시켜 하기 화학식 5의 화합물을 수득한 다음 탈보호기화시킴을 특징으로하여 하기 화학식 1a의 화합물을 제조하는 방법 :

화학식 3

화학식 4

화학식 5

화학식 1a

상기 식에서,

n, R₂, R₅및 R₆은 제 1 항에서 정의한 바와 같고,

Pro₁및 Pro₂는 각각 하이드록시보호기를 나타낸다.
제 3 항에 있어서, 디에틸에테르 또는 테트라하이드로푸란 용매중에서 -78 내지 -30℃에서 화학식 3의 화합물에 대해 1당량의 n-부틸리튬을 가한 후 화학식 4의 알데히드 화합물 1당량을 가하여 반응시킴으로써 화학식 5의 화합물을 제조하는 방법.
하기 화학식 5의 화합물을 산촉매 존재하에 수소화반응시킴을 특징으로하여 하기 화학식 1b의 화합물을 제조하는 방법 :

화학식 5

화학식 1b

상기식에서,

n, R₂, R₅및 R₆은 제 1 항에서 정의한 바와 같고,

Pro₁및 Pro₂는 각각 하이드록시보호기를 나타낸다.
제 5 항에 있어서, 10% 내지 20%의 염산 또는 아세트산 존재하에서 2 내지 4기압의 수소 압력하에 반응시키는 방법.