KR20030035588A - 멜라노코틴 수용체의 항진제 - Google Patents

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정원혁
안인애
유현주
최덕영
권오환
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Abstract

본 발명은 멜라노코틴 수용체에 대한 항진활성이 우수한 하기 화학식 1의 화합물, 약제학적으로 허용되는 그의 염, 수화물, 용매화물 및 이성체, 및 이를 유효성분으로 함유함을 특징으로 하는 멜라노코틴 수용체의 기능항진제 조성물에 관한 것이다:
상기식에서 A, B, C, D, E 및 F는 명세서에 정의한 바와 같다.

Description

멜라노코틴 수용체의 항진제{Melanocortin receptor agonists}
본 발명은 멜라노코틴 수용체에 대한 항진활성이 우수한 하기 화학식 1의 화합물, 약제학적으로 허용되는 그의 염, 수화물, 용매화물 및 이성체에 관한 것이다:
[화학식 1]
상기식에서 A, B, C, D 및 E는 하기 정의한 바와 같다.
본 발명은 또한, 상기 화학식 1의 화합물을 유효성분으로 함유함을 특징으로 하는 멜라노코틴 수용체의 기능항진제 조성물에 관한 것이다.
프로-오피오멜라노코틴(pro-opiomelanocortin, POMC)은 POMC 유전자에서 유래하며, 뇌의 시상하부, 하수체, 뇌간 등에서 주로 발현되고 번역 후 효소적 수식에 의해 α-멜라닌 세포 자극 호르몬(melanocyte stimulating hormone, MSH), β-MSH, γ-MSH, 부신피질 자극 호르몬(adrenocorticotrophic hormone) 등의 신경 펩티드가 되어 생리효과를 나타낸다. 멜라노코틴 펩티드들은 MCR들 각각에 대한 친화력에 따라 여러 가지 생리현상을 조절하며, 이러한 생리현상으로는 피부색소침착, 체온, 염증, 식욕, 행동조절기능 등이 알려져 있다(참조: Mountjoy KG, et al., Mol Cell Endocrinol 1997, 128, 171).
멜라노코틴 수용체(melanocortin receptor, MCR)들은 G-단백질 수용체에 속하며 현재까지 모두 5가지 종류가 밝혀져 있다. MCR 1은 멜라닌세포, 대식세포에서 발현되며 멜라닌세포에서는 멜라닌 색소를 조절함으로써 피부와 모발의 색을 결정한다. MCR 2는 부신과 지방조직에서 발현되며 부신에서의 부신피질 자극 호르몬에 의한 부신호르몬 분비조절의 매개기능이 잘 알려져 있다. MCR 3, 4 및 5는 신경 말단뿐만 아니라 뇌에서도 발현되어 행동, 학습, 기억, 식욕, 신경의 발생과 재생 등에 대한 효과로 나타나는 멜라노코틴 펩티드들에 의한 중추 신경 작용을 매개하는 것으로 생각되고 있다. 현재까지 MCR 3은 발기부전 및 염증반응, MCR 4는 비만 및 당뇨병에 관여한다고 알려져 있으나, 각 수용체의 작용 특이성에 대한 연구가 아직 미흡한 실정이다(참조: Haskell-Luevano C, et al., Drug News Perspect 1999, 12, 197). 이 중 특히 MCR 4와 비만과의 관계에 대해서 많은 연구가 이루어졌다. 비만이 활발히 진행된 사람에서의 유전학적 연구에서 MCR 4가 깊이 관여됨을 알았고, MCR 4가 제거된 녹아웃 마이스(knockout mice)가 과식에 의해 비만으로 발전함을 보여주어 이 수용체가 식욕조절에서 중요한 역할을 한다는 것을 증명해주고 있다 (참조: Lu D, Willard D, et al., Nature 1994, 371(6500), 799; Huszar D et al.,Cell 1997, 88(1), 131; Hinney A, et al., J Clin Endocrinol Metab 1990, 84(4), 1483).
이처럼 MCR들이 여러 가지 중요한 생리현상의 조절에 관련되어 있음이 밝혀지면서 항진 물질 또는 길항 물질에 대한 탐색이 활발히 이루어졌고, 주로 아미노산의 조합을 변화시킨 펩티드들의 구조활성 상관관계를 통해 연구되어졌다. 대표적인 MCR 항진 펩티드로는 NDP-MSH(Ac-Ser-Tyr-Ser-Nle-Glu-His-DPhe-Arg-Trp-Gly- Lys-Po-Val-NH2)와 MTⅡ(Ac-Nle-c[Asp-His-DPhe-Arg-Trp-Lys]-NH2)를 들 수 있고, 이들은 MCR 1, 3, 4, 5에 대해 α-MSH(Ac-Ser-Tyr-Ser-Met-Glu-His-Phe-Arg-Trp- Gly-Lys-Po-Val-NH2)보다 강력한 효력을 나타낸다(참조: Haskell-Luevano C, et al., J Med Chem 1997, 40, 1738). 특히 상기 MCR 항진 펩티드 MTⅡ는 피하주사 경로로 흡수된 후 Blood Brain Barrier(BBB)를 통과하여 중추신경계에 대한 효과도 나타내었으며(참조: Dorr RT, et al., Life Sci 1996, 58(20), 1777), 뿐만 아니라 이 물질은 발기를 유발하는 효능을 지니고 있어 최근에 정신적 발기부전을 겪고 있는 남성을 대상으로 한 임상실험에서 효능이 있는 것으로 보고되었다(참조: Wessels, et al. Urology, 2000, 56, 641: Wessels, et al. J. Urol., 1998, 160, 389). 최근에는 소분자형 펩티드도 MC4R에 대해 우수한 항진 효능을 보였으며, 이 물질이 동물실험에서 식욕을 억제하는 효능을 가진다고 보고되었다(참조: Benoit, SC, et al. J. Neuroscience 2000, 20, 3442).
소분자 MCR 항진제에 대한 연구도 최근에 활발히 진행되고 있다. 비펩티드성 소분자 물질의 라이브러리로부터 고효율 약효시험(High-throughput Screening)을 통하거나, 조합화학을 이용하여 발굴된 MCR 항진제 물질이 최근 보고되었다(참조: WO 0110842, WO 0105401, WO 0123392, WO 0123887). 또한 성장호르몬 촉진제로서의 활성을 지닌 소분자 물질군으로부터 적절한 구조변화 연구를 통해 발굴된 MC4R에 선택적인 항진제 물질이 보고되었다(참조: WO 99/64002, WO 00/74679).
따라서, MCR들에 작용하며 각각에 특이성을 보이는 새로운 소분자형 항진물질의 탐색 및 선별에 대한 많은 연구가 필요하다.
이에 본 발명자들은 특정 MCR에 특이적인 항진활성을 보이는 새로운 소분자형 항진물질을 개발하고자 예의 연구한 결과, 하기 화학식 1의 화합물이 MC4R 선택적으로 항진효능을 나타냄을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명은 MC4R에 대한 선택적인 항진 효능이 뛰어난 화학식 1의 화합물, 그의 약제학적으로 허용되는 염, 수화물, 용매화물, 및 이성체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 또한, 약제학적으로 허용되는 담체와 함께 유효성분으로서 화학식 1의 화합물을 함유함을 특징으로 하는 멜라노코틴 수용체의 기능항진제 조성물을 제공함을 목적으로 한다.
특히, 본 발명에 따른 조성물은 비만, 발기부전증, 당뇨병, 및 염증에 대한 예방 및 치료에 우수한 효과를 나타낸다.
본 발명은 하기 화학식 1의 화합물, 약제학적으로 허용되는 그의 염, 수화물, 용매화물 및 이성체 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
상기식에서,
A는 수소, COR1, CO2R1, SO2R1, SO2NHR1, SO2N(R1)2, PO(OR1)2, C1-C8-알킬, (CH2)n-C5-C10-아릴 또는 (CH2)n-C5-C10-헤테로아릴을 나타내고, 여기서 R1은 수소, C1-C8-알킬, (CH2)n-C3-C7-사이클로알킬, (CH2)n-C5-C10-아릴 또는 (CH2)n-C5-C10-헤테로아릴을 나타내며, n은 0 내지 7의 정수를 나타내고, 알킬, 사이클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴은 할로겐, C1-C5-알킬, 트리플루오로메틸, 하이드록시, C1-C3-알킬옥시, 아미노, (C1-C3-알킬)아미노, 디(C1-C3-알킬)아미노, 시아노, 카복시(CO2H), 에스테르(CO2-C1-C3-알킬) 및 아미드(CONH2)로 구성된 그룹중에서 선택된 1 내지 3개의 치환체에 의해 치환되거나 비치환되며,
B 및 C는 각각 독립적으로 수소, C1-C8-알킬, (CH2)n-C3-C7-사이클로알킬, (CH2)n-C5-C10-아릴, (CH2)n-C5-C10-헤테로아릴, (CH2)n-C5-C10-헤테로사이클 또는(CH2)n-O(CH2)-C5-C10-아릴을 나타내고, 여기서 알킬, 사이클로알킬, 아릴, 헤테로아릴 또는 헤테로사이클은 할로겐, C1-C5-알킬, C1-C5-알킬티오, 트리플루오로메틸, 하이드록시, C1-C3-알킬옥시, 아미노, (C1-C3-알킬)아미노, 디(C1-C3-알킬)아미노, 시아노, 카복시(CO2H), 에스테르(CO2-C1-C3-알킬), 아미드(CONH2), 아미딘(C(NH)NH2), 니트로 및 페닐로 구성된 그룹중에서 선택된 1 내지 3개의 치환체에 의해 치환되거나 비치환되며, n은 1 내지 7의 정수를 나타내거나,
또한 B와 C가 함께 환을 형성하여 C3-C7사이클로알킬, 인다닐, 테트라하이드로나프틸 또는 C5-C10헤테로사이클을 나타내며, 여기에서 사이클로알킬, 인다닐, 테트라하이드로나프틸 또는 헤테로사이클은 할로겐, C1-C5알킬, C3-C7-사이클로알킬, 트리플루오로메틸, 하이드록시, C1-C3알킬옥시, 아미노, (C1-C3-알킬)아미노, 디(C1-C3-알킬)아미노, 시아노, 카복시(CO2H), 에스테르(CO2-C1-C3-알킬), 아미드(CONH2), 아미딘(C(NH)NH2), 니트로, 페닐 및 벤질로 구성된 그룹중에서 선택된 1 내지 3개의 치환체에 의해 치환되거나 비치환되고,
D는 수소, C1-C8-알킬, (CH2)n-C3-C7-사이클로알킬, (CH2)n-C5-C10-아릴, (CH2)n-C5-C10-헤테로아릴, (CH2)n-C5-C10-헤테로사이클 또는 (CH2)n-O(CH2)-C5-C10-아릴을 나타내고, 여기서 알킬, 사이클로알킬, 아릴, 헤테로아릴 또는 헤테로사이클은 할로겐,C1-C5-알킬, 트리플루오로메틸, 하이드록시, C1-C3-알킬옥시, 아미노, (C1-C3-알킬)아미노, 디(C1-C3-알킬)아미노, 시아노, 카복시(CO2H), 에스테르(CO2-C1-C3-알킬), 아미드(CONH2), 아미딘(C(NH)NH2), 니트로 및 페닐로 구성된 그룹중에서 선택된 1 내지 3개의 치환체에 의해 치환되거나 비치환되며, n은 1 내지 7의 정수를 나타내고,
E는 C5-C10-알킬 또는 (CH2)m-C5-C7-사이클로알킬을 나타내고, 여기서 m은 0 내지 2의 정수를 나타내며,
F는 (CH2)m-C5-C10-헤테로아릴 또는 (CH2)m-C5-C10-헤테로사이클을 나타내며, 여기서 헤테로아릴은 할로겐, C1-C5-알킬, 트리플루오로메틸, 하이드록시, C1-C3-알킬옥시, 아미노, (C1-C3-알킬)아미노, 디(C1-C3-알킬)아미노, 시아노, 카복시(CO2H), 에스테르(CO2-C1-C3-알킬), 아미드(CONH2), 아미딘(C(NH)NH2) 및 니트로로 구성된 그룹중에서, 헤테로사이클은 C1-C3-알킬 및 옥소(oxo)로 구성된 그룹중에서 선택된 치환체에 의해 치환되거나 비치환되고, 여기서 m은 0 내지 2의 정수를 나타낸다.
본 발명에 따른 화학식 1의 화합물의 치환기에 대한 정의에서 용어 "알킬"은 단독으로 또는 "알킬옥시"와 같이 조합하여 사용되는 경우에 각각 직쇄 또는 측쇄 탄화수소 라디칼을 의미하며, 용어 "사이클로알킬"은 사이클로헥실을 포함한 환상 알킬을 의미한다.
용어 "아릴"은 페닐, 나프틸 등을 포함하는 방향족 그룹을 의미한다.
용어 "헤테로아릴"은 산소, 질소 및 황 중에서 선택된 헤테로원자를 함유하는 모노사이클릭 또는 비사이클릭 방향족 그룹을 의미한다. 모노사이클릭 헤테로아릴의 예로는 티아졸, 옥사졸, 티오펜, 퓨란, 피롤, 이미다졸, 이소옥사졸, 피라졸, 트리아졸, 티아디아졸, 테트라졸, 옥사디아졸, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진 및 이와 유사한 그룹을 들 수 있으나 이들로 제한되는 것은 아니다. 비사이클릭 헤테로아릴의 예로는 인돌, 벤조티오펜, 벤조퓨란, 벤즈이미다졸, 벤족사졸, 벤즈이속사졸, 벤즈티아졸, 벤즈티아디아졸, 벤즈트리아졸, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 퓨린, 퓨로피리딘 및 이와 유사한 그룹을 들 수 있으나 이들로 제한되는 것은 아니다.
용어 "헤테로사이클"은 산소, 질소 및 황 중에서 선택된 헤테로원자를 함유하는 비방향족 모노사이클릭 또는 비사이클릭 그룹을 의미한다. 그 예로는 피페리딘, 모폴린, 티아모폴린, 피롤리딘, 이미다졸리딘, 테트라하이드로퓨란, 피페라진 및 이와 유사한 그룹을 들 수 있으나 이들로 제한되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 화학식 1의 화합물에서도 바람직한 화합물은
i) A가 수소, COR1, CO2R1, SO2R1, SO2NHR1, SO2N(R1)2, PO(OR1)2, C1-C8-알킬, (CH2)n-C5-C10-아릴 또는 (CH2)n-C5-C10-헤테로아릴을 나타내고, 여기서 R1은 수소, C1-C8-알킬, (CH2)n-C3-C7-사이클로알킬 또는 (CH2)n-C5-C10-아릴을 나타내며, n은 0 내지 3의 정수를 나타내거나,
ⅱ) B가 C1-C8알킬, (CH2)n-C3-C7-사이클로알킬을 나타내고, 여기서 알킬 또는사이클로알킬은 할로겐, C1-C5-알킬, 트리플루오로메틸, 하이드록시, C1-C3-알킬옥시, 아미노, (C1-C3-알킬)아미노, 디(C1-C3-알킬)아미노, 시아노, 카복시(CO2H), 에스테르(CO2-C1-C3-알킬), 아미드(CONH2), 아미딘(C(NH)NH2), 니트로 및 페닐로 구성된 그룹중에서 선택된 1 내지 3개의 치환체에 의해 치환되거나 비치환되며, n은 1 내지 7의 정수를 나타내거나, 특히 바람직하게는 할로겐, 메틸, 에틸, 트리플루오로메틸, 하이드록시, 메톡시, 에톡시, 아미노, 메틸아미노 및 디메틸아미노로 구성된 그룹중에서 선택된 1 내지 3개의 치환체에 의해 치환되거나 비치환된 C1-C8알킬, (CH2)n-C3-C7-사이클로알킬을 나타내거나,
iii) C가 C1-C8알킬, (CH2)n-C3-C7-사이클로알킬, (CH2)n-C5-C10-아릴, (CH2)n-C5-C10-헤테로아릴 또는 (CH2)n-C5-C10-헤테로사이클을 나타내고, 여기서 알킬, 사이클로알킬, 아릴, 헤테로아릴 또는 헤테로사이클은 할로겐, C1-C5-알킬, C1-C5-알킬티오, 트리플루오로메틸, 하이드록시, C1-C3-알킬옥시, 아미노, (C1-C3-알킬)아미노, 디(C1-C3-알킬)아미노, 시아노, 카복시(CO2H), 에스테르(CO2-C1-C3-알킬), 아미드(CONH2), 아미딘(C(NH)NH2), 니트로, 페닐 및 벤질로 구성된 그룹중에서 선택된 1 내지 3개의 치환체에 의해 치환되거나 비치환되며, n은 1 내지 7의 정수를 나타내거나, 특히 바람직하게는 할로겐, 메틸, 에틸, 트리플루오로메틸, 하이드록시, 메톡시, 에톡시, 메틸티오, 아미노, 메틸아미노 및 디메틸아미노로 구성된 그룹중에서 선택된 1 내지 3개의 치환체에 의해 치환되거나 비치환된 C1-C8-알킬, (CH2)n-아릴 또는 (CH2)n-헤테로아릴을 나타내고, n은 1 내지 3의 정수를 나타내거나,
iv) B와 C가 함께 환을 형성하여 C3-C7-사이클로알킬, 인다닐, 테트라하이드로나프틸 또는 C5-C10-헤테로사이클을 나타내며, 여기에서 사이클로알킬, 인다닐, 테트라하이드로나프틸 또는 헤테로사이클은 할로겐, C1-C5알킬, C3-C6사이클로알킬, 트리플루오로메틸, 하이드록시, C1-C3알킬옥시, 아미노, (C1-C3-알킬)아미노, 디(C1-C3-알킬)아미노, 시아노, 카복시(CO2H), 에스테르(CO2-C1-C3-알킬), 아미드(CONH2), 아미딘(C(NH)NH2), 니트로, 페닐 및 벤질로 구성된 그룹중에서 선택된 1 내지 3개의 치환체에 의해 치환되거나 비치환되며, n은 1 내지 7의 정수를 나타내거나, 특히 바람직하게는 이소프로필, 사이클로헥실 및 벤질로 구성된 그룹 중에서 선택된 1 내지 3개의 치환체로 치환되거나 비치환된 사이클로알킬, 인다닐, 테트라하이드로나프틸 또는 헤테로사이클을 나타내거나
v) D가 할로겐, C1-C5-알킬, 트리플루오로메틸, 하이드록시, C1-C3-알킬옥시, 아미노, (C1-C3-알킬)아미노 및 디(C1-C3-알킬)아미노로 구성된 그룹중에서 선택된 1 내지 2개의 치환체에 의해 치환되거나 비치환된 벤질, CH2-피리딜, CH2-피리미딜 또는 CH2-5환-헤테로아릴을 나타내거나,
vi) E가 (CH2)m-C5-C7-사이클로알킬을 나타내고, 여기서 m이 0 내지 2의 정수를 나타내거나,
vii) F가 할로겐, 메틸, 에틸, 트리플루오로메틸, 하이드록시, 메톡시, 에톡시, 아미노, 메틸아미노 또는 디메틸아미노에 의해 치환된 (CH2)m-C5-C10-헤테로아릴을 나타내며, 여기서 m이 0 내지 2의 정수를 나타내는 화합물이다.
더욱 특히 바람직한 화합물은
B가 할로겐, 하이드록시 또는 트리플루오로메틸에 의해 치환되거나 비치환된 메틸, 에틸 또는 사이클로펜틸을 나타내거나,
C가 메틸, 할로겐, 하이드록시, 메톡시 및 메틸티오로 구성된 그룹 중에서 선택된 1 내지 3개의 치환체에 의해 치환되거나 비치환된 메틸, 에틸, 프로필, 벤질 또는 CH2-이미다졸을 나타내거나,
B와 C가 함께 환을 형성하여, 이소프로필, 사이클로헥실 및 벤질로 구성된 그룹 중에서 선택된 1 내지 3개의 치환체로 치환되거나 비치환된 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 테트라하이드로나프틸, 인다닐 또는 피페리딜을 나타내거나,
D가 할로겐, C1-C3-알킬, 트리플루오로메틸, 메톡시, 에톡시, 메틸아미노 및 디메틸아미노로 구성된 그룹중에서 선택된 1 내지 2개의 치환체에 의해 치환되거나 비치환된 벤질 또는 CH2-피리딜을 나타내거나,
E가 사이클로펜틸, 사이클로헥실 또는 사이클로헵틸을 나타내거나,
F가 할로겐, 메틸, 에틸, 메톡시, 에톡시, 메틸아미노 또는 디메틸아미노에 의해 치환된 CH2-피롤, CH2-이미다졸, CH2-피라졸, CH2-티아졸, CH2-옥사졸, CH2-트리아졸, CH2-테트라졸, CH2-피리딘, CH2-피리미딘, CH2-피라진 또는 CH2-트리아진을 나타내는 화합물이다.
가장 바람직한 화합물은 A가 수소, COR1, CO2R1, SO2R1, SO2NHR1, SO2N(R1)2, PO(OR1)2, C1-C8-알킬, (CH2)n-C5-C10-아릴 또는 (CH2)n-C5-C10-헤테로아릴을 나타내고, 여기서 R1은 수소, C1-C8-알킬, (CH2)n-C3-C7-사이클로알킬 또는 (CH2)n-C5-C10-아릴을 나타내며, n은 0 내지 3의 정수를 나타내고; B가 할로겐, 하이드록시 또는 트리플루오로메틸에 의해 치환되거나 비치환된 메틸, 에틸 또는 사이클로펜틸을 나타내고; C가 메틸, 할로겐, 하이드록시, 메톡시 및 메틸티오로 구성된 그룹 중에서 선택된 1 내지 3개의 치환체에 의해 치환되거나 비치환된 메틸, 에틸, 프로필, 벤질 또는 CH2-이미다졸을 나타내거나; B와 C가 함께 환을 형성하여 이소프로필, 사이클로헥실 및 벤질로 구성된 그룹 중에서 선택된 1 내지 3개의 치환체로 치환되거나 비치환된 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 테트라하이드로나프틸, 인다닐 또는 피페리딜을 나타내고; D가 할로겐, C1-C3-알킬, 트리플루오로메틸, 메톡시, 에톡시, 메틸아미노 및 디메틸아미노로 구성된 그룹중에서 선택된 1 내지 2개의 치환체에 의해치환되거나 비치환된 벤질 또는 CH2-피리딜을 나타내고; E가 (CH2)m-C5-C7-사이클로알킬을 나타내고, 여기서 m이 0 내지 2의 정수를 나타내며; F가 할로겐, 메틸, 에틸, 메톡시, 에톡시, 메틸아미노 또는 디메틸아미노에 의해 치환된 CH2-피롤, CH2-이미다졸, CH2-피라졸, CH2-티아졸, CH2-옥사졸, CH2-트리아졸, CH2-테트라졸, CH2-피리딘, CH2-피리미딘, CH2-피라진 또는 CH2-트리아진을 나타내는 화합물이다.
본 발명에 따른 화학식 1의 화합물중 대표적인 화합물에는 하기 표 1a 내지 1c에 나타낸 화합물이 포함된다.
본 발명에 따른 화합물은 또한 약제학적으로 허용되는 염을 형성할 수 있다. 이러한 약제학적으로 허용되는 염에는 약제학적으로 허용되는 음이온을 함유하는 무독성 산부가염을 형성하는 산, 예를 들면 염산, 황산, 질산, 인산, 브롬화수소산, 요오드화수소산 등과 같은 무기산, 타타르산, 포름산, 시트르산, 아세트산, 트리클로로아세트산, 트리플루오로아세트산, 글루콘산, 벤조산, 락트산, 푸마르산, 말레인산 등과 같은 유기 카본산, 메탄설폰산, 벤젠설폰산, p-톨루엔설폰산 또는 나프탈렌설폰산 등과 같은 설폰산 등에 의해 형성된 산부가염, 특히 바람직하게는 황산, 메탄설폰산 또는 할로겐화수소산 등에 의해 형성된 산부가염이 포함된다.
한편, 본 발명에 따른 화합물들은 비대칭 탄소중심을 가질 수 있으므로 R 또는 S 이성체, 라세미 화합물, 부분입체이성체 혼합물 및 개개 부분입체이성체로서 존재할 수 있으며, 이들 모든 이성체 및 혼합물은 본 발명의 범위에 포함된다.
한편, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은
(a) N-말단에 보호기 P가 도입된 하기 화학식 2의 BC-아미노산 화합물을 하기 화학식 3의 화합물과 반응시키고 가수분해시켜 하기 화학식 4의 디펩티드 화합물을 형성하고, 화학식 4의 화합물을 하기 화학식 5의 피페리딘 유도체와 아미드-커플링 반응시키고 탈보호화하여 하기 화학식 6의 화합물을 제조한 다음, 화학식 6의 화합물에 A 그룹을 도입시키는 커플링 반응을 수행하여 화학식 1의 화합물을 수득하거나,
(b) 화학식 2의 화합물을 화학식 3의 화합물과 반응시키고 탈보호화하여 하기 화학식 7의 화합물을 형성하고, 화학식 7의 화합물에 A 그룹을 도입시키는 커플링 반응을 수행하여 하기 화학식 8의 화합물을 제조한 다음, 화학식 8의 화합물에 대해 가수분해 반응을 수행하고 화학식 5의 피페리딘 유도체와 아미드-커플링 반응시켜 화학식 1의 화합물을 수득하거나,
(c) N-말단에 보호기 P'가 도입된 하기 화학식 9의 D-아미노산 화합물을 화학식 5의 피페리딘 유도체와 아미드-커플링 반응시키고 탈보호화하여 하기 화학식 10의 화합물을 형성한 후, 화학식 10의 화합물을 화학식 2의 BC-아미노산 화합물과 커플링 반응시키고 탈보호화하여 화학식 6의 화합물을 제조한 다음, 화학식 6의 화합물에 A 그룹을 도입시키는 커플링 반응을 수행하여 화학식 1의 화합물을 수득함을 특징으로 하여 제조할 수 있다.
상기식에서
A, B, C, D, E 및 F는 각각 앞에서 정의한 바와 같고,
P 및 P'는 각각 독립적으로 아미노보호기, 바람직하게는 t-부톡시카보닐 (Boc), 벤질옥시카보닐(Cbz) 또는 플루오레닐메톡시카보닐(Fmoc)을 나타낸다.
본 발명에 따른 방법 (a) 내지 (c)를 각각 하기 반응식 1 내지 3에 요약하여 나타내었다.
상기 방법 (a) 내지 (c)에서 각 단계의 반응은 바람직하게는 반응에 악영향을 끼치지 않는 통상적인 용매중에서 수행될 수 있으며, 특히 바람직하게는 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 테트라하이드로푸란, 메틸렌클로라이드 및 클로로포름중에서 선택된 1종 이상의 용매를 사용할 수 있으나, 단 이들로 제한되는 것은 아니다.
아미노 그룹의 탈보호기화 반응은 염산(HCl), 트리플루오로아세트산(TFA) 등과 같은 강산의 존재하에 수행하거나, 트리에틸아민, 디이소프로필에틸아민(DIPEA) 등과 같은 아민 염기의 존재하에 수행하거나, 수소첨가반응을 사용하여 수행할 수 있다. 구체적인 반응조건은 문헌(참조: T.W. Green & G.M. Wuts Protective Groups in Organic Synthesis, Chapter 7, pp 309-405)에 기재된 내용을 참조할 수 있다.
또한, 커플링반응에 사용될 수 있는 공지의 커플링제로는 디사이클로헥실카보디이미드(DCC), 1-(3-디메틸아미노프로필)-3-에틸카보디이미드(EDC), 1,1'-디카보닐디이미다졸(CDI) 등의 카보이미드류를 1-하이드록시벤조트리아졸(HOBT) 또는1-하이드록시-7-아자벤조트리아졸(HOAT)과 혼합된 상태로 사용하거나, 비스-(2-옥소-3-옥사졸리디닐)-포스핀산 클로라이드(BOP-Cl), 디페닐포스포릴아지드(DPPA), N-[디메틸아미노-1H-1,2,3-트리아졸[4,5-b]피리딘-1-일메틸렌]-N-메틸메탄아미늄(HATU) 등을 사용할 수 있으나, 단 이들로 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 방법에 따라 제조된 화학식 1의 화합물은 통상적인 방법에 의해 그의 염으로 전환시킬 수 있다.
상기한 본 발명의 방법에 따른 반응이 완결된 후에 생성물은 통상적인 후처리 방법, 예를 들면 크로마토그래피, 재결정화 등의 방법에 의해 분리 및 정제할 수있다.
본 발명의 화합물은 멜라노코틴 수용체에 대하여 우수한 항진작용을 나타내므로 본 발명은 또한, 약제학적으로 허용되는 담체와 함께 유효성분으로서 화학식 1의 화합물을 함유함을 특징으로 하는 멜라노코틴 수용체의 기능항진제 조성물을 제공한다. 특히, 본 발명에 따른 조성물은 비만, 발기부전증, 당뇨병, 및 염증에 대한 예방 및 치료에 우수한 효과를 나타내나 이들 질병에만 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 화합물을 임상적인 목적으로 투여시에 단일용량 또는 분리용량으로 숙주에게 투여될 총 일일용량은 체중 1㎏ 당 0.01mg 내지 10㎎의 범위가 바람직하나, 개개 환자에 대한 특이적인 용량 수준은 사용될 특정 화합물, 환자의 체중, 성, 건강상태, 식이, 약제의 투여시간, 투여방법, 배설률, 약제혼합 및 질환의 중증도 등에 따라 변화될 수 있다.
본 발명의 화합물은 목적하는 바에 따라 어떠한 경로로도 투여될 수 있다. 주사, 경구 및 비강 투여가 바람직하나, 피부, 복강, 후강 및 직장을 통하여 투여할 수도 있다.
주사용 제제, 예를 들면 멸균 주사용 수성 또는 유성 현탁액은 공지된 기술에 따라 적합한 분산제, 습윤제 또는 현탁제를 사용하여 제조할 수 있다. 이를 위해 사용될 수 있는 용매에는 물, 링거액 및 등장성 NaCl 용액이 있으며, 멸균 고정오일도 통상적으로 용매 또는 현탁 매질로서 사용한다. 모노-, 디-글리세라이드를 포함하여 어떠한 무자극성 고정오일도 이러한 목적으로 사용될 수 있으며, 또한 올레산과 같은 지방산도 주사용 제제에 사용할 수 있다.
경구투여용 고체투여 형태로는 캅셀제, 정제, 환제, 산제 및 입제가 있으며, 특히 캅셀제와 정제가 유용하다. 정제 및 환제는 장피제로 제조하는 것이 바람직하다. 고체투여 형태는 본 발명에 따른 화학식 1의 활성화합물을 수크로오즈, 락토오즈, 전분 등과 같은 하나 이상의 불활성 희석제 및 마그네슘 스테아레이트와 같은 윤활제, 붕해제, 결합제 등과 같은 담체와 혼합시켜 제조할 수 있다.
상기 반응식, 하기 제조예 및 실시예에서 화합물의 명칭에 사용되는 약어와 용어의 설명은 다음과 같다.
EDC: 1-(3-디메틸아미노프로필)-3-에틸카보디이미드·염산
HOBT: 하이드록시벤조트리아졸
Boc: t-부톡시카보닐
Ac: 아세틸
Bn: 벤질
DMF: 디메틸포름아미드
Cbz: 벤질옥시카보닐
THF: 테트라하이드로퓨란
TFA: 트리플루오로아세트산
EtOAc: 에틸아세테이트
DEAD: 디에틸아조디카복실레이트
MgSO4: 황산마그네슘
Et3N: 트리에틸아민
NH4Cl: 염화암모늄
CH3CN: 아세토니트릴
하기 제조예는 본 발명에 따른 실시예 화합물의 합성에 필요한 중간체 제조를 보다 구체적으로 설명한다.
제조예 1: 4-사이클로헥실-4-(1,2,3-트리아졸-2-일메틸)피페리딘
N-Boc-4-사이클로헥실-4-(메탄설포닐옥시메틸)피페리딘(187.8mg, 0.5mmol, 제조방법 참조: WO 00/74679)을 DMF(3㎖)에 녹이고 여기에 1,2,3-트리아졸(103.7 mg, 1.5mmol)과 소듐이소펜톡사이드(273.4mg, 2.5mmol)를 가한 다음 반응용액을 90℃에서 24시간 동안 교반하였다. 반응이 완결된 용액을 0.5N 염산 용액, 포화 탄산수소나트륨 수용액 및 소금물로 차례로 씻고 무수 MgSO4로 건조한 다음 감압 농축하였다. 잔류물을 칼럼 크로마토그라피(용리액: EtOAc/n-헥산=1/3, v/v)로 정제하여 N-Boc-4-사이클로헥실-4-(1,2,3-트리아졸-2-일메틸)피페리딘(136.7mg, 수율 78%)을 수득하였다. 얻은 화합물을 CH2Cl2(4㎖)에 녹이고 TFA(2㎖)를 가한 다음 용액을 실온에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 완결된 용액을 감압 농축하여 표제화합물의 TFA염(128.4mg, 수율 90%)을 수득하였다.
MS (M+H) = 249
제조예 2: 4-사이클로헥실-4-(테트라졸-1-일메틸)피페리딘
N-Boc-4-사이클로헥실-4-(하이드록시메틸)피페리딘(143.5mg, 0.5mmol, 제조방법 참조: WO 00/74679)을 THF(5㎖)에 녹이고 1H-테트라졸(70.1mg, 1mmol)과 트리페닐포스핀(262.3mg, 1mmol)을 가하여 2회 질소치환하였다. 용액을 0℃로 냉각시켜 DEAD(174.2mg, 1mmol)를 천천히 넣고 상온으로 승온시킨 후 6시간 동안 교반하였다. 반응이 완결된 용액을 감압 농축하고, 잔류물을 크로마토그라피(용리액: EtOAc/n-헥산=3/1, v/v)로 정제하여 N-Boc-4-사이클로헥실-4-(테트라졸-1-일메틸)피페리딘(146.9mg, 수율 84%)을 수득하였다. 얻은 화합물을 CH2Cl2(4㎖)에 녹이고 TFA(2㎖)를 가한 다음 반응액을 실온에서 2시간 동안 교반하였다. 반응이 완결된 용액을 감압 농축하여 표제화합물의 TFA염(145.3mg, 수율 95%)을 수득하였다.
제조예 3: 4-사이클로헥실-4-(테트라졸-5-일메틸)피페리딘
단계 A: N-Boc-4-사이클로헥실-4-(시아노-메틸)피페리딘
N-Boc-4-사이클로헥실-4-(메탄설포닐옥시메틸)피페리딘(376 mg, 1mmol, 제조방법 참조: WO 00/74679)과 NaCN(98.0mg, 2mmol)을 DMF(5㎖)에 녹이고 120℃에서 24시간 동안 교반하였다. 반응이 완결된 용액을 물로 세척하고 감압 농축하였다. 잔류물을 칼럼 크로마토그라피(용리액: EtOAc/n-헥산=1/5, v/v)로 정제하여 표제 화합물 N-Boc-4-사이클로헥실-4-(시아노-메틸)피페리딘(258.6mg, 수율 84%)을 수득하였다.
MS (M+H) = 307
단계 B: 4-사이클로헥실-4-(테트라졸-5-일메틸)피페리딘
단계 A에서 수득한 N-Boc-4-사이클로헥실-4-(시아노-메틸)피페리딘(153mg, 0.5mmol), NaN3(65mg, 1mmol) 및 NH4Cl(53.5mg, 1mmol)을 DMF(5㎖)에 녹인 후 100℃에서 12시간 동안 교반하였다. 반응이 완결된 용액을 NH4Cl 수용액으로 희석시키고 EtOAc로 추출하였다. 추출액을 크로마토그라피(용리액: 디클로로메탄/메탄올=19/1, v/v)로 정제하여 N-Boc-4-사이클로헥실-4-(테트라졸-5-일-메틸)피페리딘(121.8mg, 수율 69%)을 수득하였다. 수득된 N-Boc-4-사이클로헥실-4-(테트라졸-5-일-메틸)피페리딘(100.0mg, 0.29mmol)을 CH2Cl2(4㎖)에 녹이고 TFA(2㎖)를 가한 다음 용액을 실온에서 2시간 동안 교반하였다. 반응액을 감압 농축하여 표제화합물의TFA염(97.1mg, 수율 92%)을 수득하였다.
MS (M+H) = 250
제조예 4: 4-사이클로헥실-4-[(2-메틸-테트라졸-5-일)메틸]피페리딘
제조예 3의 단계 B에서 수득된 중간체 N-Boc-4-사이클로헥실-4-(테트라졸-5-일메틸)피페리딘(175mg, 0.5mmol)과 Et3N(140㎖, 1mmol)을 CH3CN(5㎖)에 녹이고 요오드화메탄(0.1㎖)을 천천히 적가한 후 24시간 동안 가열환류하였다. 반응이 완결된 후 반응액을 감압 농축하고 EtOAc로 추출하였다. 추출액을 크로마토그라피(용리액: EtOAc/n-헥산=1/3, v/v)로 정제하여 N-Boc-4-사이클로헥실-4-[(2-메틸-테트라졸-5-일)메틸]피페리딘(105.9mg, 수율 58%) 및 N-Boc-4-사이클로헥실-4-[(1-메틸 -테트라졸-5-일)메틸]피페리딘(33.10mg, 수율 18%)을 수득하였다. 얻어진 N-Boc-4-사이클로헥실-4-[(2-메틸-테트라졸-5-일)메틸]피페리딘(95mg, 0.26mmol)을 CH2Cl2(2㎖)에 녹이고 TFA(1㎖)를 가하였다. 반응액을 실온에서 2시간 동안 교반한 후 감압 농축하여 표제화합물의 TFA염(89.2mg, 수율 90%)을 수득하였다.
MS (M+H) = 264
제조예 5: 4-사이클로헥실-4-[(1-메틸-테트라졸-5-일)메틸]피페리딘
제조예 4에서 수득한 중간체 N-Boc-4-사이클로헥실-4-[(1-메틸-테트라졸-5-일)메틸]피페리딘(30mg, 0.09mmol)을 CH2Cl2(2㎖)에 녹이고 TFA(1㎖)를 가하였다.반응액을 실온에서 2시간 동안 교반한 후, 반응이 완결된 용액을 감압 농축하여 표제화합물의 TFA염(29.4mg, 수율 86%)을 수득하였다.
MS (M+H) = 264
본 발명에 따른 화합물의 제조방법은 하기 실시예에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명에 대한 이해를 돕기위한 것일 뿐, 어떤 의미로든 본 발명의 범위가 이들로 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: R/S-α메틸히스티딜-R-(4-클로로페닐)알라닐-[4-사이클로헥실-4-[(1,2,4-트리아졸-1-일)메틸]]피페리디드 2TFA염
R-4-클로로페닐알라닐-[4-사이클로헥실-4-[(1,2,4-트리아졸-1-일)메틸]]피페리디드 TFA염(335.0mg, 0.62mmol, 제조방법 참조: WO 00/74679)을 DMF(3㎖)에 녹이고 여기에 Boc-R/S-αMe-His(Boc)-OH(228.7mg, 0.62mmol), EDC(155.6mg, 0.8mmol), HOBT(125.6mg, 0.93mmol) 및 Et3N(173.6㎕, 1.34mmol)을 가하였다. 반응액을 실온에서 12시간 동안 교반하였다. 반응이 완결된 용액을 0.5N 염산 용액, 포화 탄산수소나트륨 수용액 및 소금물로 차례로 세척한 후 무수 MgSO4로 건조하고 감압 농축하였다. 잔류물을 칼럼 크로마토그라피(용리액: EtOAc/n-헥산=3/2, v/v)로 정제하여Boc-보호기가 있는 표제화합물(386mg, 수율 81%)을 수득하였다. 얻어진 화합물을 CH2Cl2(4㎖)에 녹이고 TFA(2㎖)를 가한 다음 반응액을 실온에서 1시간 동안 교반하였다. 반응이 완결된 용액을 감압 농축하여 분취용 HPLC(용리액: TFA 0.1%를 포함한 물/아세토니트릴= 70/30 →60/40, v/v)로 정제하여 표제화합물(267.5mg, 수율 93%)을 수득하였다.
MS (M+H) = 581
실시예 2: 아세틸-R/S-α메틸히스티딜-R-(4-클로로페닐)알라닐-[4-사이클로헥실-4-[(1,2,4-트리아졸-1-일)메틸]]피페리디드 TFA염
실시예 1에서 수득한 화합물(81.2mg, 0.14mmol)을 DMF(3㎖)에 녹이고 여기에 빙초산(16.8g, 0.28mmol), EDC(70.3g, 0.36mmol), HOBT(56.7g, 0.42mmol) 및 Et3N(78.4㎕, 0.56mmol)을 가하였다. 반응액을 실온에서 12시간 동안 교반하였다. 반응액을 바로 감압 농축한 다음 잔류물을 분취용 HPLC(용리액: TFA 0.1%를 포함한 물/아세토니트릴= 65/35 → 55/45, v/v)로 정제하여 표제화합물(69.6mg, 수율 80%)을 수득하였다.
MS (M+H) = 623
실시예 3: 메탄설포닐-R/S-α메틸히스티딜-R-(4-클로로페닐)알라닐-[4-사이클로헥실-4-[(1,2,4-트리아졸-1-일)메틸]]피페리디드 TFA염
실시예 1에서 수득한 화합물(174.1mg, 0.28mmol)을 DMF(3㎖)에 녹이고 0℃로 냉각시켰다. 여기에 메탄설포닐클로라이드(40.5mg, 0.28mmol) 및 Et3N(78.4㎕, 0.56 mmol)을 가한 다음 6시간 동안 교반하였다. 반응액을 실온으로 승온하여 6시간 동안 교반하였다. 반응액을 바로 감압 농축한 다음 잔류물을 분취용 HPLC(용리액: TFA 0.1%를 포함한 물/아세토니트릴= 65/35 → 55/45, v/v)로 정제하여 표제화합물 (163.9 mg, 수율 89%)을 수득하였다.
MS (M+H) = 659
실시예 4 내지 35
하기 표 2a 내지 2c에 기재된 실시예 화합물들은 A=H인 경우, 중간체에 관한 제조예 1 내지 5에서 합성된 N 말단이 보호된 아미노산 또는 상업적으로 시판되는 아미노산으로부터 실시예 1과 동일한 방법으로 반응을 수행하여 수득하였다. 그밖의 실시예 화합물(A=H가 아닌 경우)은 실시예 2 또는 3과 동일한 방법으로 반응을 수행하여 수득하였다.
실시예 36: 4-아미노[4-(피페리딜)카복실]-R-(4-클로로페닐)알라닐-[4-사이클로헥실-4-[(1,2,4-트리아졸-1-일)메틸]피페리디드 2TFA염
R-4-클로로페닐알라닐-[4-사이클로헥실-4-[(1,2,4-트리아졸-1-일)메틸]]피페리디드 TFA염(335.0mg, 0.62mmol, 제조방법 참조: WO 00/74679)을 DMF(3㎖)에 녹이고 여기에 Boc-4-아미노-1-Boc-피페리딘-4-카복실산(213.2mg, 0.62mmol), EDC (155.6mg, 0.8mmol), HOBT(125.6mg, 0.93mmol) 및 Et3N(173.6㎕, 1.34mmol)을 가하였다. 반응액을 실온에서 12시간 동안 교반하였다. 반응이 완결된 용액을 0.5N 염산 용액, 포화 탄산수소나트륨 수용액 및 소금물로 차례로 세척한 후 무수 MgSO4로 건조하고 감압 농축하였다. 잔류물을 칼럼 크로마토그라피(용리액, EtOAc/n-헥산=3/2, v/v)로 정제하여 Boc-보호기가 있는 표제화합물(365mg, 수율 78%)을 수득하였다. 얻어진 화합물을 CH2Cl2(4㎖)에 녹이고 TFA(2㎖)를 가한 다음 반응액을 실온에서 1시간 동안 교반하였다. 반응이 완결된 용액을 감압 농축하여 분취용 HPLC(용리액, TFA 0.1%를 포함한 물/아세토니트릴 = 70/30 → 60/40, v/v)로 정제하여 표제화합물(242mg, 수율 91%)을 수득하였다.
MS (M+H) = 556
실시예 37: 1-아미노[1-(사이클로펜틸)카복실]-R-(4-클로로페닐)알라닐-[4-사이클로헥실-4-[(1,2,4-트리아졸-1-일)메틸] 피페리디드 2TFA염
R-4-클로로페닐알라닐-[4-사이클로헥실-4-[(1,2,4-트리아졸-1-일)메틸]]피페리디드 TFA 염(270.1mg, 0.5mmol, 제조방법 참조: WO 00/74679)을 DMF(3㎖)에 녹이고 여기에 Boc-1-아미노[1-(사이클로펜틸)카복실산(114.5mg, 0.5mmol), EDC(125.9 mg, 0.65 mmol), HOBT(101.3 mg, 0.75 mmol) 및 Et3N(138.8㎕, 1.08 mmol)을 가하였다. 반응액을 실온에서 12시간 동안 교반하였다. 반응이 완결된 용액을 0.5N 염산 용액, 포화 탄산수소나트륨 수용액 및 소금물로 차례로 세척한 후 무수 MgSO4로 건조시키고 감압 농축하였다. 잔류물을 칼럼 크로마토그라피(용리액, EtOAc/n-헥산=3/2, v/v)로 정제하여 Boc-보호기가 있는 표제화합물(256mg, 수율 80%)을 수득하였다. 얻어진 잔류물을 CH2Cl2(4㎖)에 녹이고 TFA(2㎖)를 가한 다음 반응액을 실온에서 1시간 동안 교반하였다. 반응이 완결된 용액을 감압 농축하여 분취용 HPLC(용리액, TFA 0.1%를 포함한 물/아세토니트릴 = 70/30 60/40, v/v)로 정제하여 표제화합물(200mg, 수율 93%)을 수득하였다.
MS (M+H) = 541
실시예 38 내지 51
하기 표 2d에 기재된 실시예 화합물들은 A=H인 경우, 중간체에 관한 제조예 1 내지 5에서 합성된 N 말단이 보호된 아미노산 또는 상업적으로 시판되는 아미노산으로부터 실시예 1과 동일한 방법으로 반응을 수행하여 수득하였다. 그밖의 실시예 화합물(A=H가 아닌 경우)은 실시예 2 또는 3과 동일한 방법으로 반응을 수행하여 수득하였다.
실험예: 생리 활성 평가 (Biological Assays)
본 발명의 화합물은 하기 설명하는 A, B 및 C의 방법에 따라 멜라노코틴 수용체(MCR)의 활성에 대한 항진능력(agonistic activity)과 MCR에 대한 결합능력을 측정하여 그 활성 정도를 평가하였다.
A. 루시페라제(Luciferase) 발현도 측정
본 발명에 따른 화합물의 MCR 항진제로서의 활성을 측정하는 방법 중의 하나로서 세포내 cAMP 함량의 증가에 비례하는 표지유전자(예, 루시퍼라제)의 발현양을 측정하였다.
먼저 각 서브타입(subtype)의 MCR 유전자와 CRE(cAMP Responsive Element) 조절하의 루시페라제 유전자(CRE-LUC)를 동시에 발현시키는 영구 발현 HEK(Human Embryonic Kidney) 세포주(HEK MC1R-Luc, MC3R-Luc, MC4R-Luc, 또는 MC5R-Luc)들을 구축하였다(참조: Rydeliket al.,Analytical Biochemistry, 275, 54-610(1999)). 상기 세포주들을 6% CO2가 존재하는 37℃ 항온배양기에서 선택 배지(10% 열-불활성화된 소 태자 혈청(Gibco/BRL), 100unit/㎖ 페니실린(Gibco/BRL), 100unit/㎖ 스트렙토마이신(Gibco/BRL) 및 200㎍/㎖ 제네티신(G418)(Gibco/BRL)을 함유한 DMEM (Dulbeccos Modified Eagles Medium))을 사용하여 배양하였다. 직경 100mm 배양접시에 세포가 전체면적의 70% 정도가 되었을 때 10㎖의 Ca++와 Mg++이 함유되지않은 인산완충액(Phosphate Buffered Saline; PBS)으로 1회 세척한 다음, 0.05% 트립신과 0.53mM EDTA를 함유한 PBS용액 3㎖를 가하였다. 상기 트립신/EDTA 용액을 제거하고 37℃ 항온 배양기에서 1분간 배양한 뒤 10㎖의 선택배지에 다시 현탁시키고 1500rpm에서 5분간 원심분리하였다. 상층액을 제거한 뒤 침전된 세포들을 5㎖의 페놀레드(Phenol Red)가 함유되지않은 선택배지로 다시 현탁시켰다. 상기 세포현탁액을 96-웰 발광측정기(Luminometer)용 세포 배양 판(Costar)의 각 웰에 100㎕의 배양액에 5X104세포가 되도록 첨가한 뒤 6% CO2가 존재하는 37℃ 항온 배양기에서18시간 동안 배양하였다. 상기 배양액을 사용하여 각 단계별 농도로 희석시킨 MCR 항진제(실시예 화합물)를 최종 DMSO 농도가 1%를 넘지않게 처리한 다음 6% CO2가 존재하는 37℃ 항온 배양기에서 5시간 동안 배양하였다. 각 웰에 50㎕의 Bright-Glo 루시페라제 시약(Promega)을 처리한 다음 15분간 상온에 방치한 뒤 발광측정기 (Luminometer, Victor)를 사용하여 각 웰의 발광 정도(Luminescence)를 측정하였다. 각 단계별 농도로 희석된 항진제에 의해 유도되는 Luminescence양은 10 μM의 NDP-MSH 처리에 의해 나타나는 양에 대한 상대적인 % 값으로 환산하였다. EC50는 각 항진제에 의해 유도될 수 있는 최대 Luminescence양의 50%를 유도시키는 농도로 표시하였고 이 측정치는 통계 소프트웨어 (Prizm)를 사용하여 측정하였다.
B. cAMP 측정
본 발명에 따른 화합물의 MCR 항진제로서의 활성을 측정하는 또 다른 방법으로서 세포내 cAMP 함량의 증가를 측정하였다.
먼저 상기 각 서브타입의 MCR 유전자를 발현시키는 영구 발현 HEK(Human Embryonic Kidney) 세포주(HEK MC1R, MC3R, MC4R, 또는 MC5R)들을 24-웰 세포 배양 판(Costar)의 각 웰당 1㎖의 배양액에 2×105세포가 되도록 첨가한 뒤 6% CO2가 존재하는 37℃ 항온 배양기에서 24시간 동안 배양하였다. 각 웰의 배지를 제거하고 0.5㎖의 차가운 DMEM으로 1회 세척해 주었다. 500μM IBMX(이소부틸메틸잔틴)를 함유한 DMEM 200㎕를 사용하여 단계별 농도로 희석시킨 MCR 항진제(실시예 화합물)를 최종 DMSO농도가 1%를 넘지않게 처리한 다음 6% CO2가 존재하는 37℃ 항온 배양기에서 30분 동안 배양하였다. 각 세포 내 cAMP의 함량은 아머샴(Amersham) cAMP 측정 키트(TRK432)를 사용하여 측정하였다.
좀 더 상세하게 서술하면, 각 웰에 14.4㎕의 6M PCA(60%)를 가하고 10분 동안 얼음에 방치한 다음 200㎕씩을 취하여 미세원심분리튜브로 옮겼다. 여기에 11㎕의 5M KOH/1M 트리스를 가하여 중화시킨 뒤 12,000rpm으로 1분간 원심분리하였다. 상층액 50㎕를 취한 후 50㎕의3H로 표지된 cAMP(0.9pmol, 0.025μCi)를 가하고 100㎕의 흡착 단백질(binding protein)을 첨가해 준 다음 5초간 흔들어 주었다. 2시간 동안 얼음에 방치한 후 100㎕의 활성탄(charcoal)을 가하고 4℃에서 12,000rpm으로 3분간 원심분리하였다. 상층액 200㎕를 취한 후 신틸레이션(scintillation) 바이알에 넣고 5㎖의 신틸런트(scintillant)를 가한 다음 방사능을 측정하였다.
각 단계별 농도로 희석된 항진제에 의해 유도되는 cAMP의 양은 10μM의 NDP-MSH 처리에 의해 나타나는 양에 대한 상대적인 % 값으로 환산하였다. EC50은 각 항진제에 의해 유도될 수 있는 최대 cAMP양의 50%를 유도시키는 농도로 표시하였고 이 측정치는 통계 소프트웨어 (Prizm)를 사용하여 측정하였다.
C. 수용체 결합 시험
상기 각 서브타입의 MCR 유전자를 발현시키는 영구 발현 HEK(Human Embryonic Kidney) 세포주(HEK MC1R, MC3R, MC4R, 또는 MC5R)들을 96-웰 세포 배양판(Costar)의 각 웰당 100㎕의 배양액에 1×105세포가 되도록 첨가한 뒤 6% CO2가 존재하는 37℃ 항온 배양기에서 48시간 동안 배양하였다. 각 웰의 배지를 제거하고 150㎕의 차가운 흡착용액(binding buffer; 50mM HEPES와 1% BSA를 함유한 RPMI 1640)으로 1회 세척해 주었다. 0.1nM의125I-NDP-MSH(NEN NEX352)와 단계별 농도로 희석시킨 MCR 항진제(실시예 화합물)를 함유한 100㎕의 흡착용액을 가한 후 실온에서 2시간동안 방치하였다. 배지 제거 후 200㎕의 차가운 흡착용액으로 1회 세척해 준 다음 150㎕의 0.2N NaOH를 가하고 실온에서 15분 동안 방치하였다. 각 웰에 담긴 용액을 5㎖ 시험관으로 옮긴 뒤 감마선 측정기(Wallac)로 방사능을 측정하였다.
0.1nM의125I-NDP-MSH만 첨가했을 때의 총 결합 양에서 5μM NDP-MSH 존재하에서의 0.1nM125I-NDP-MSH의 비특이적 결합 양을 제외한 값을125I-NDP-MSH의 특이결합양으로 사용하였다. 각 단계별 농도로 희석된 항진제에 의해 상기125I-NDP-MSH의 특이결합이 저해되는 정도를 측정하였다. IC50는 50%의125I-NDP-MSH 특이결합을 저해하는 각 항진제의 농도로 표시하였고 이 측정치는 통계 소프트웨어 (Prizm)를 사용하여 측정하였다.
이상 설명한 방법에 따라 측정한 결과, 본 발명의 실시예 화합물은 각 MCR에 대한 항진효능 및 결합효과를 나타내는 것으로 확인되었다. 이들은 특히 MC4R에 대해 우수한 항진효능과 결합효과를 보였으며 0.005μM 내지 10μM의 EC50 값과 0.01μM 내지 50μM의 IC50 값을 나타내었다.

Claims (24)

  1. 하기 화학식 1의 화합물, 약제학적으로 허용되는 그의 염, 수화물, 용매화물 및 이성체 화합물:
    [화학식 1]
    상기식에서,
    A는 수소, COR1, CO2R1, SO2R1, SO2NHR1, SO2N(R1)2, PO(OR1)2, C1-C8-알킬, (CH2)n-C5-C10-아릴 또는 (CH2)n-C5-C10-헤테로아릴을 나타내고, 여기서 R1은 수소, C1-C8-알킬, (CH2)n-C3-C7-사이클로알킬, (CH2)n-C5-C10-아릴 또는 (CH2)n-C5-C10-헤테로아릴을 나타내며, n은 0 내지 7의 정수를 나타내고, 알킬, 사이클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴은 할로겐, C1-C5-알킬, 트리플루오로메틸, 하이드록시, C1-C3-알킬옥시, 아미노, (C1-C3-알킬)아미노, 디(C1-C3-알킬)아미노, 시아노, 카복시(CO2H), 에스테르(CO2-C1-C3-알킬) 및 아미드(CONH2)로 구성된 그룹중에서 선택된 1 내지 3개의 치환체에 의해 치환되거나 비치환되며,
    B 및 C는 각각 독립적으로 수소, C1-C8-알킬, (CH2)n-C3-C7-사이클로알킬,(CH2)n-C5-C10-아릴, (CH2)n-C5-C10-헤테로아릴, (CH2)n-C5-C10-헤테로사이클 또는 (CH2)n-O(CH2)-C5-C10-아릴을 나타내고, 여기서 알킬, 사이클로알킬, 아릴, 헤테로아릴 또는 헤테로사이클은 할로겐, C1-C5-알킬, C1-C5-알킬티오, 트리플루오로메틸, 하이드록시, C1-C3-알킬옥시, 아미노, (C1-C3-알킬)아미노, 디(C1-C3-알킬)아미노, 시아노, 카복시(CO2H), 에스테르(CO2-C1-C3-알킬), 아미드(CONH2), 아미딘(C(NH)NH2), 니트로 및 페닐로 구성된 그룹중에서 선택된 1 내지 3개의 치환체에 의해 치환되거나 비치환되며, n은 1 내지 7의 정수를 나타내거나,
    또한 B와 C가 함께 환을 형성하여 C3-C7사이클로알킬, 인다닐, 테트라하이드로나프틸 또는 C5-C10헤테로사이클을 나타내며, 여기에서 사이클로알킬, 인다닐, 테트라하이드로나프틸 또는 헤테로사이클은 할로겐, C1-C5알킬, C3-C7-사이클로알킬, 트리플루오로메틸, 하이드록시, C1-C3알킬옥시, 아미노, (C1-C3-알킬)아미노, 디(C1-C3-알킬)아미노, 시아노, 카복시(CO2H), 에스테르(CO2-C1-C3-알킬), 아미드(CONH2), 아미딘(C(NH)NH2), 니트로, 페닐 및 벤질로 구성된 그룹중에서 선택된 1 내지 3개의 치환체에 의해 치환되거나 비치환되고,
    D는 수소, C1-C8-알킬, (CH2)n-C3-C7-사이클로알킬, (CH2)n-C5-C10-아릴, (CH2)n-C5-C10-헤테로아릴, (CH2)n-C5-C10-헤테로사이클 또는 (CH2)n-O(CH2)-C5-C10-아릴을 나타내고, 여기서 알킬, 사이클로알킬, 아릴, 헤테로아릴 또는 헤테로사이클은 할로겐, C1-C5-알킬, 트리플루오로메틸, 하이드록시, C1-C3-알킬옥시, 아미노, (C1-C3-알킬)아미노, 디(C1-C3-알킬)아미노, 시아노, 카복시(CO2H), 에스테르(CO2-C1-C3-알킬), 아미드(CONH2), 아미딘(C(NH)NH2), 니트로 및 페닐로 구성된 그룹중에서 선택된 1 내지 3개의 치환체에 의해 치환되거나 비치환되며, n은 1 내지 7의 정수를 나타내고,
    E는 C5-C10-알킬 또는 (CH2)m-C5-C7-사이클로알킬을 나타내고, 여기서 m은 0 내지 2의 정수를 나타내며,
    F는 (CH2)m-C5-C10-헤테로아릴 또는 (CH2)m-C5-C10-헤테로사이클을 나타내며, 여기서 헤테로아릴은 할로겐, C1-C5-알킬, 트리플루오로메틸, 하이드록시, C1-C3-알킬옥시, 아미노, (C1-C3-알킬)아미노, 디(C1-C3-알킬)아미노, 시아노, 카복시(CO2H), 에스테르(CO2-C1-C3-알킬), 아미드(CONH2), 아미딘(C(NH)NH2) 및 니트로로 구성된 그룹중에서, 헤테로사이클은 C1-C3-알킬 및 옥소(oxo)로 구성된 그룹중에서 선택된 치환체에 의해 치환되거나 비치환되고, 여기서 m은 0 내지 2의 정수를 나타낸다.
  2. 제1항에 있어서, A가 수소, COR1, CO2R1, SO2R1, SO2NHR1, SO2N(R1)2, PO(OR1)2, C1-C8-알킬, (CH2)n-C5-C10-아릴 또는 (CH2)n-C5-C10-헤테로아릴을 나타내고, 여기서 R1은 수소, C1-C8-알킬, (CH2)n-C3-C7-사이클로알킬 또는 (CH2)n-C5-C10-아릴을 나타내며, n은 0 내지 3의 정수를 나타내는 화합물.
  3. 제1항에 있어서, B가 C1-C8알킬, (CH2)n-C3-C7-사이클로알킬을 나타내고, 여기서 알킬 또는 사이클로알킬은 할로겐, C1-C5-알킬, 트리플루오로메틸, 하이드록시, C1-C3-알킬옥시, 아미노, (C1-C3-알킬)아미노, 디(C1-C3-알킬)아미노, 시아노, 카복시(CO2H), 에스테르(CO2-C1-C3-알킬), 아미드(CONH2), 아미딘(C(NH)NH2), 니트로 및 페닐로 구성된 그룹중에서 선택된 1 내지 3개의 치환체에 의해 치환되거나 비치환되며, n은 1 내지 7의 정수를 나타내는 화합물.
  4. 제3항에 있어서, B가 할로겐, 메틸, 에틸, 트리플루오로메틸, 하이드록시, 메톡시, 에톡시, 아미노, 메틸아미노 및 디메틸아미노로 구성된 그룹중에서 선택된 1 내지 3개의 치환체에 의해 치환되거나 비치환된 C1-C8알킬 또는 (CH2)n-C3-C7-사이클로알킬을 나타내는 화합물.
  5. 제4항에 있어서, B가 할로겐, 하이드록시 또는 트리플루오로메틸에 의해 치환되거나 비치환된 메틸, 에틸 또는 사이클로펜틸을 나타내는 화합물.
  6. 제1항에 있어서, C가 C1-C8알킬, (CH2)n-C3-C7-사이클로알킬, (CH2)n-C5-C10-아릴, (CH2)n-C5-C10-헤테로아릴 또는 (CH2)n-C5-C10-헤테로사이클을 나타내고, 여기서 알킬, 사이클로알킬, 아릴, 헤테로아릴 또는 헤테로사이클은 할로겐, C1-C5-알킬, C1-C5-알킬티오, 트리플루오로메틸, 하이드록시, C1-C3-알킬옥시, 아미노, (C1-C3-알킬)아미노, 디(C1-C3-알킬)아미노, 시아노, 카복시(CO2H), 에스테르(CO2-C1-C3-알킬), 아미드(CONH2), 아미딘(C(NH)NH2), 니트로, 페닐 및 벤질로 구성된 그룹중에서 선택된 1 내지 3개의 치환체에 의해 치환되거나 비치환되며, n은 1 내지 7의 정수를 나타내는 화합물.
  7. 제6항에 있어서, C가 할로겐, 메틸, 에틸, 트리플루오로메틸, 하이드록시, 메톡시, 에톡시, 메틸티오, 아미노, 메틸아미노 및 디메틸아미노로 구성된 그룹중에서 선택된 1 내지 3개의 치환체에 의해 치환되거나 비치환된 C1-C8-알킬, (CH2)n-아릴 또는 (CH2)n-헤테로아릴을 나타내고, n은 1 내지 3의 정수를 나타내는 화합물.
  8. 제7항에 있어서, C가 메틸, 할로겐, 하이드록시, 메톡시 및 메틸티오로 구성된 그룹 중에서 선택된 1 내지 3개의 치환체에 의해 치환되거나 비치환된 메틸, 에틸, 프로필, 벤질 또는 CH2-이미다졸을 나타내는 화합물.
  9. 제1항에 있어서, B와 C가 함께 환을 형성하여 C3-C7-사이클로알킬, 인다닐, 테트라하이드로나프틸 또는 C5-C10-헤테로사이클을 나타내며, 여기에서 사이클로알킬, 인다닐, 테트라하이드로나프틸 또는 헤테로사이클은 할로겐, C1-C5알킬, C3-C6사이클로알킬, 트리플루오로메틸, 하이드록시, C1-C3알킬옥시, 아미노, (C1-C3-알킬)아미노, 디(C1-C3-알킬)아미노, 시아노, 카복시(CO2H), 에스테르(CO2-C1-C3-알킬), 아미드(CONH2), 아미딘(C(NH)NH2), 니트로, 페닐 및 벤질로 구성된 그룹중에서 선택된 1 내지 3개의 치환체에 의해 치환되거나 비치환되며, n은 1 내지 7의 정수를 나타내는 화합물.
  10. 제9항에 있어서, B와 C가 함께 환을 형성하여 이소프로필, 사이클로헥실 및 벤질로 구성된 그룹 중에서 선택된 1 내지 3개의 치환체로 치환되거나 비치환된 사이클로알킬, 인다닐, 테트라하이드로나프틸 또는 헤테로사이클을 나타내는 화합물.
  11. 제10항에 있어서, B와 C가 함께 환을 형성하여, 이소프로필, 사이클로헥실 및 벤질로 구성된 그룹 중에서 선택된 1 내지 3개의 치환체로 치환되거나 비치환된 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 테트라하이드로나프틸, 인다닐 또는 피페리딜을 나타내는 화합물.
  12. 제1항에 있어서, D가 할로겐, C1-C5-알킬, 트리플루오로메틸, 하이드록시, C1-C3-알킬옥시, 아미노, (C1-C3-알킬)아미노 및 디(C1-C3-알킬)아미노로 구성된 그룹중에서 선택된 1 내지 2개의 치환체에 의해 치환되거나 비치환된 벤질, CH2-피리딜, CH2-피리미딜 또는 CH2-5환-헤테로아릴을 나타내는 화합물.
  13. 제12항에 있어서, D가 할로겐, C1-C3-알킬, 트리플루오로메틸, 메톡시, 에톡시, 메틸아미노 및 디메틸아미노로 구성된 그룹중에서 선택된 1 내지 2개의 치환체에 의해 치환되거나 비치환된 벤질 또는 CH2-피리딜을 나타내는 화합물.
  14. 제1항에 있어서, E가 (CH2)m-C5-C7-사이클로알킬을 나타내고, 여기서 m이 0 내지 2의 정수를 나타내는 화합물.
  15. 제14항에 있어서, E가 사이클로펜틸, 사이클로헥실 또는 사이클로헵틸을 나타내는 화합물.
  16. 제1항에 있어서, F가 할로겐, 메틸, 에틸, 트리플루오로메틸, 하이드록시, 메톡시, 에톡시, 아미노, 메틸아미노 또는 디메틸아미노에 의해 치환된 (CH2)m-C5-C10-헤테로아릴을 나타내며, 여기서 m이 0 내지 2의 정수를 나타내는 화합물.
  17. 제16항에 있어서, F가 할로겐, 메틸, 에틸, 메톡시, 에톡시, 메틸아미노 또는 디메틸아미노에 의해 치환된 CH2-피롤, CH2-이미다졸, CH2-피라졸, CH2-티아졸, CH2-옥사졸, CH2-트리아졸, CH2-테트라졸, CH2-피리딘, CH2-피리미딘, CH2-피라진 또는 CH2-트리아진을 나타내는 화합물.
  18. 제1항에 있어서, A가 수소, COR1, CO2R1, SO2R1, SO2NHR1, SO2N(R1)2, PO(OR1)2, C1-C8-알킬, (CH2)n-C5-C10-아릴 또는 (CH2)n-C5-C10-헤테로아릴을 나타내고, 여기서 R1은 수소, C1-C8-알킬, (CH2)n-C3-C7-사이클로알킬 또는 (CH2)n-C5-C10-아릴을 나타내며, n은 0 내지 3의 정수를 나타내고; B가 할로겐, 하이드록시 또는 트리플루오로메틸에 의해 치환되거나 비치환된 메틸, 에틸 또는 사이클로펜틸을 나타내고; C가 메틸, 할로겐, 하이드록시, 메톡시 및 메틸티오로 구성된 그룹 중에서 선택된 1 내지 3개의 치환체에 의해 치환되거나 비치환된 메틸, 에틸, 프로필, 벤질 또는 CH2-이미다졸을 나타내거나; B와 C가 함께 환을 형성하여 이소프로필, 사이클로헥실 및 벤질로 구성된 그룹 중에서 선택된 1 내지 3개의 치환체로 치환되거나 비치환된 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 테트라하이드로나프틸, 인다닐 또는 피페리딜을 나타내고; D가 할로겐, C1-C3-알킬, 트리플루오로메틸, 메톡시, 에톡시, 메틸아미노 및 디메틸아미노로 구성된 그룹중에서 선택된 1 내지 2개의 치환체에 의해 치환되거나 비치환된 벤질 또는 CH2-피리딜을 나타내고; E가 (CH2)m-C5-C7-사이클로알킬을 나타내고, 여기서 m이 0 내지 2의 정수를 나타내며; F가 할로겐, 메틸, 에틸, 메톡시, 에톡시, 메틸아미노 또는 디메틸아미노에 의해 치환된 CH2-피롤, CH2-이미다졸, CH2-피라졸, CH2-티아졸, CH2-옥사졸, CH2-트리아졸, CH2-테트라졸, CH2-피리딘, CH2-피리미딘, CH2-피라진 또는 CH2-트리아진을 나타내는 화합물.
  19. 제1항에 있어서, 하기 표 1a 내지 1c에 기재된 화합물로 구성된 그룹중에서 선택된 화합물:
    [표 1a]
    [표 1b]
    [표 1c]
  20. N-말단에 보호기 P가 도입된 하기 화학식 2의 BC-아미노산 화합물을 하기 화학식 3의 화합물과 반응시키고 가수분해시켜 하기 화학식 4의 디펩티드 화합물을형성하고, 화학식 4의 화합물을 하기 화학식 5의 피페리딘 유도체와 아미드-커플링 반응시키고 탈보호화하여 하기 화학식 6의 화합물을 제조한 다음, 화학식 6의 화합물에 A 그룹을 도입시키는 커플링 반응을 수행함을 특징으로 하여 제1항에 정의된 화학식 1의 화합물을 제조하는 방법.
    [화학식 2]
    [화학식 3]
    [화학식 4]
    [화학식 5]
    [화학식 6]
    상기식에서
    A, B, C, D, E 및 F는 각각 제1항에서 정의한 바와 같고,
    P는 아미노보호기를 나타낸다.
  21. N-말단에 보호기 P가 도입된 하기 화학식 2의 BC-아미노산 화합물을 하기 화학식 3의 화합물과 반응시키고 탈보호화하여 하기 화학식 7의 화합물을 형성하고, 화학식 7의 화합물에 A 그룹을 도입시키는 커플링 반응을 수행하여 하기 화학식 8의 화합물을 제조한 다음, 화학식 8의 화합물에 대해 가수분해 반응을 수행하고 화학식 5의 피페리딘 유도체와 아미드-커플링 반응시킴을 특징으로 하여 제1항에 정의된 화학식 1의 화합물을 제조하는 방법.
    [화학식 2]
    [화학식 3]
    [화학식 7]
    [화학식 8]
    [화학식 5]
    상기식에서
    A, B, C, D, E 및 F는 각각 제1항에서 정의한 바와 같고,
    P는 아미노보호기를 나타낸다.
  22. N-말단에 보호기 P'가 도입된 하기 화학식 9의 D-아미노산 화합물을 하기 화학식 5의 피페리딘 유도체와 아미드-커플링 반응시키고 탈보호화하여 하기 화학식 10의 화합물을 형성한 후, 화학식 10의 화합물을 하기 화학식 2의 BC-아미노산 화합물과 커플링 반응시키고 탈보호화하여 하기 화학식 6의 화합물을 제조한 다음, 화학식 6의 화합물에 A 그룹을 도입시키는 커플링 반응을 수행함을 특징으로하여 제1항에 정의된 화학식 1의 화합물을 제조하는 방법.
    [화학식 9]
    [화학식 5]
    [화학식 10]
    [화학식 2]
    [화학식 6]
    상기식에서
    A, B, C, D, E 및 F는 각각 제1항에서 정의한 바와 같고,
    P 및 P'는 각각 독립적으로 아미노보호기를 나타낸다.
  23. 약제학적으로 허용되는 담체와 함께 유효성분으로서 제1항에 정의된 화학식 1의 화합물을 함유함을 특징으로 하는 멜라노코틴 수용체의 기능항진제 조성물.
  24. 제23항에 있어서, 비만, 발기부전증, 당뇨병 및 염증에 대한 예방 및 치료효과를 나타내는 조성물.
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