KR20080028358A - 포스폰산화 플루오로퀴놀론, 그의 항박테리아 유사체, 및뼈 및 관절 감염의 저지 및 치료 방법 - Google Patents

포스폰산화 플루오로퀴놀론, 그의 항박테리아 유사체, 및뼈 및 관절 감염의 저지 및 치료 방법 Download PDF

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다니엘 델롬
톰 하우튼
팅 강
켈리 다나카
야닉 라퐁텐
에블린 디트리치
아델 라파이 파
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타간타 테라퓨틱스 인크.
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Abstract

본 발명은 포스폰산화 플루오로퀴놀론, 그의 항박테리아 유사체 및 이러한 화합물의 사용 방법에 관한 것이다. 이들 화합물은 뼈 및 관절 감염의 저지 및/또는 치료, 특히 골수염의 저지 및/또는 치료용 항생제로서 유용하다.
Figure P1020077027039
포스폰산화 플루오로퀴놀론, 비스포스포네이트, 항생제, 뼈 감염, 골수염

Description

포스폰산화 플루오로퀴놀론, 그의 항박테리아 유사체, 및 뼈 및 관절 감염의 저지 및 치료 방법{PHOSPHONATED FLUOROQUINOLONES, ANTIBACTERIAL ANALOGS THEREOF, AND METHODS FOR THE PREVENTION AND TREATMENT OF BONE AND JOINT INFECTIONS}
관련 출원과의 상호 참조
본 출원은 그의 전문이 본원에 포함된, 2005년 4월 21일에 출원된 미국 가출원 번호 제60/673,336호를 우선권 주장한다.
본 발명은 포스폰산화 플루오로퀴놀론, 그의 항박테리아 유사체 및 이러한 화합물의 사용 방법에 관한 것이다. 이들 화합물은 뼈 및 관절 감염의 저지 및/또는 치료, 특히 골수염의 저지 및/또는 치료용 항생제로서 유용하다.
골수염은 각종 미생물, 주로 스타필로코커스 아우레우스(Staphylococcus aureus)에 의해 유발되는 뼈의 염증이다 [Carek et al., American Family Physician (2001), Vo1 12, 12:2413-2420]. 상기 통증성 및 쇠약성 질환은 어린이들에게서 보다 일반적으로 발생한다. 성인 모집단 내에서는 당뇨병 및 신장 투석 환자가 또한 취약하다. 상기 질환의 급성형은 항생제로 치료할 수 있지만, 일일 요법이 장기간 요구된다. 그러나, 반복적인 입원 및 심각한 치료 요법이 요구되는 재발형 또는 만성형으로 전환될 수 있다.
플루오로퀴놀론은 경제적으로 및 임상적으로 매우 성공적인 것으로 입증된 완전히 합성된 살균 항생제이다. 이는 박테리아 토포아이소머라아제 II (DNA 자이라아제) 및 토포아이소머라아제 IV 효소를 표적으로 하고, DNA 전사, 복제 및 수복을 방해하고, 그의 분열을 촉진하는 약물, DNA 및 효소로 이루어진 삼성분 복합체를 형성하여 급격한 박테리아 세포 사멸을 초래한다 [Mitscher L. A., Chem Rev. (2005), 105:559-592]. 매우 대중적인, 예전부터 및 새롭게 시판되는 플루오로퀴놀론으로는 노르플록사신 (노록신(Noroxin; 등록상표); US 4,146,719), 시프로플록사신 (시프로(Cipro; 등록상표); US 4,670,444), 가티플록사신(테퀸(Tequin; 등록상표); US 4,980,470) 및 목시플록사신 (아벨록스(Avelox; 등록상표); US 4,990,517)을 들 수 있다. 대부분의 플루오로퀴놀론은 현저한 생체이용률, 양호한 약동성 및 소수의 부작용에 있어 중요한 넓은 항균 스펙트럼을 갖는 매우 매력적인 프로파일을 제공한다. 플루오로퀴놀론은 또한 골수염의 경구 치료에서 효능의 기록이 입증되었다 [Lazzarini et al., Journal of Bone and Joint Surgery (2004), 86A(10):2305-18].
비스포스포네이트는 매우 특성화된 골-탐색제이다. 이들 화합물은, 뼈조직을 형성하는 수산화인회석 무기질에서 발견되는 Ca2 + 이온을 결합하는 그의 능력 때문에 뼈에 대한 친화력이 높은 것으로 알려져 있다 [Hirabayashi and Fujisaki, Clin. Pharmacokinet. (2003) 42(15):1319-1330]. 따라서, 많은 여러 가지 유형의 비스포스포네이트-접합 화합물이 단백질 (문헌 [Uludag et al., Biotechnol Prog. (2000) 16:1115-1118]), 비타민 (US 6,214,812, US 2003/0129194 및 WO 02/083150), 티로신 키나제 억제제 (WO 01/44258 및 WO 01/44259), 호르몬 (US 5,183,815 및 US 2004/0116673) 및 뼈 스캔제(bone scanning agent) (US 4,810,486)를 포함한, 뼈에 대해 선택적인 표적 약물용으로 제조되어 왔다. 이들 및 기타 비스포스포네이트 유도체는 골질환, 예컨대 관절염 (US 4,746,654), 골다공증 (US 5,428,181 및 US 6,420,384), 고칼슘혈증 (US 4,973,576) 및 골암 (US 6,548,042) 치료제로서 사용되어 왔다.
항생제의 표적화된 전달을 위한 많은 전략이 또한 연구되어 왔다 (US 5,900,410, US 2002/0142994, US 2004/0033969, US 2005/026864). 항생제의 골-표적화 전달을 위해, 일부는 비스포스폰산화-항생제의 사용을 제안해왔다. 그러나, 테트라시클린, β-락탐 및 플루오로퀴놀론을 포함한 소수의 화합물만이 실제로 합성되었다 (US 5,854,227; US 5,880,111; DE 195 32 235; 문헌 [Pieper and Keppler, Phosphorus, Sulfur and Silicon (2001) 170:5-14]; 및 [Herczegh et al. J. Med. Chem (2002) 45:2338-41]). 또한, 이들 화합물 중 어떤 것도 생체내 투여나, 임의의 골-표적 활성을 나타내지 않았다.
지난 수년 동안 이루어진 진보에도 불구하고, 골-특이적 전달은 뼈의 독특한 해부학적 특징에 의해 여전히 제한적이었다. 비스포스포네이트 개질이 가능성 있는 방법이지만, 치료상 최적화된 비스포스포네이트 유도체는 화합물-대-화합물에 기초하여 고안되고 최적화되어야 한다는 것이 수십년 간의 진보로 증명되었기 때문에, 성공이 확실하지 않다 [Hirabasashi and Fujisaki, Clin Pharmakokinet (2003), 42(15):1319-1330].
상기의 관점에서, 뼈 및 관절 감염의 저지 및 치료를 위한 보다 양호한 투여성 약물이 요구된다. 보다 특히, 뼈에 시간-제어된 (또는 지속된) 및 공간-제어된 (또는 표적화된) 약물 전달을 달성할 수 있는 고 활성 포스폰산화 플루오로퀴놀론이 요구된다.
본 발명은 상기 요구, 및 하기 명세서 정독시 당업자에게 명백해질 기타 요구 등을 충족시킨다.
발명의 개요
본 발명은 뼈 결합에 친화력이 있는 항균 화합물에 관한 것이다. 보다 특히, 본 발명은 포스폰산화 플루오로퀴놀론, 그의 항박테리아 유사체 및 이러한 화합물의 사용 방법에 관한 것이다. 이들 화합물은 뼈 및 관절 감염의 저지, 예방 또는 치료, 특히 골수염의 저지, 예방 및 치료용 항생제로서 유용하다.
일 실시양태에서, 본 발명의 화합물은 하기 화학식 I, 및 그의 제약상 허용가능한 염, 대사산물, 용매화물 및 전구약물로 나타내어진다.
Figure 112007083443575-PCT00001
식 중,
f는 0 또는 1이고;
m은 0 또는 1이고;
A는 플루오로퀴놀론 분자 또는 그의 항박테리아 유사체이고;
B는 포스폰산화기이며;
La 및 Lb는 B를 A에 커플링하기 위한 절단가능한 연결기이다.
바람직하게는, 상기 연결기는 공유 결합으로 B를 A에 커플링한다. 바람직하게는 포스폰산화기 B는 골조직에 대해 친화력이 높다.
화학식 I의 화합물의 바람직한 실시양태에서, 플루오로퀴놀론 분자 또는 그의 유사체인 A는 하기 화학식 A1a 및 A1b로 나타내어진다.
Figure 112007083443575-PCT00002
Figure 112007083443575-PCT00003
식 중,
f가 1인 경우 연결기 La는 A2에 부착되고, m이 1인 경우 연결기 Lb는 A1에 부 착되고;
f가 1인 경우 A2는 아미노기이고, f가 0인 경우 A2는 수소, 할로겐, 알킬, 아릴, 피리디닐, -O-알킬 또는 아미노기이고;
m이 1인 경우 A1은 O 또는 S이고, m이 0인 경우 A1은 OH이고;
Z1은 알킬, 아릴 또는 -O-알킬이고;
Z2는 수소, 할로겐 또는 아미노기이고;
X1은 N 또는 -CY1- (여기서, Y1은 수소, 할로겐, 알킬, -O-알킬, -S-알킬임)이거나, 또는 X1은 Z1과 함께 가교를 형성하고;
X2는 N 또는 -CY2- (여기서, Y2는 수소, 할로겐, 알킬, -O-알킬, -S-알킬임)이거나, 또는 X2는 A2와 함께 가교를 형성하고;
X3은 N 또는 CH이고;
X4는 N 또는 CH이다.
바람직하게는, 화학식 A1a 및 A1b의 화합물에서 Z1은 시클로프로필이고, X2는 -CY2- (여기서, Y2는 불소임)이다.
화학식 I의 화합물의 추가의 바람직한 실시양태에서, 플루오로퀴놀론 분자 또는 그의 유사체인 A는 하기 화학식 A2로 나타내어진다.
Figure 112007083443575-PCT00004
식 중,
f가 1인 경우 연결기 La는 A2에 부착되고, m이 1인 경우 연결기 Lb는 A1에 부착되고;
f가 1인 경우 A2는 아미노기이고, f가 0인 경우 A2는 수소, 할로겐, 알킬, 아릴, 피리디닐, -O-알킬 또는 아미노기이고;
m이 1인 경우 A1은 O 또는 S이고, m이 0인 경우 A1은 OH이고;
Z1은 알킬, 아릴 또는 -O-알킬이고;
Z2는 수소, 할로겐 또는 아미노기이고;
Z3은 수소 또는 할로겐이고;
Z4는 수소, 할로겐, 알킬, -O-알킬 또는 -S-알킬이거나, 또는 Z1과 함께 가교를 형성한다.
바람직하게는, 화학식 A2의 화합물에서 Z1은 시클로프로필이고, Z3은 불소이다.
화학식 I의 화합물의 추가의 바람직한 실시양태에서, 플루오로퀴놀론 분자 또는 그의 유사체인 A는 하기 화학식 A3으로 나타내어진다.
Figure 112007083443575-PCT00005
식 중,
f가 1인 경우 연결기 La는 A2에 부착되고, m이 1인 경우 연결기 Lb는 A1에 부착되고;
f가 1인 경우 A2는 아미노기이고, f가 0인 경우 A2는 수소, 할로겐, 알킬, 아릴, 피리디닐, -O-알킬 또는 아미노기이고;
m이 1인 경우 A1은 O 또는 S이고, m이 0인 경우 A1은 OH이며;
Z5는 수소, 할로겐, 알킬 또는 -O-알킬이다.
화학식 A1a, A1b, A2 및 A3의 화합물의 바람직한 실시양태에서, 아미노기는 N-연결된 치환된 질소 함유 헤테로시클릭기이고, 보다 바람직하게는 아미노기는 피롤, 피롤리딘, 피페리딘, 피페라진, 모르폴린, 티오모르폴린, 1,4-디아제판, 디히드로피롤리딘, 디히드로피리딘 및 테트라히드로피리딘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 기이다.
화학식 I의 화합물의 바람직한 실시양태에서, 각각의 B는 비스포스포네이트이고, 보다 바람직하게는 각각의 B는 하기 화학식으로부터 독립적으로 선택되는 비스포스포네이트이다.
Figure 112007083443575-PCT00006
식 중,
각각의 R2는 독립적으로 H, 저급 알킬, 시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴이되, 단, 2개 이상의 R2가 H이고;
각각의 X5는 독립적으로 H, OH, NH2 또는 할로기이다.
화학식 I의 화합물의 바람직한 실시양태에서, Lb는
Figure 112007083443575-PCT00007
로 이루어진 군으로부터 선택되는 절단가능한 연결기이고; La는
Figure 112007083443575-PCT00008
Figure 112007083443575-PCT00009
로 이루어진 군으로부터 선택되는 절단가능한 연결기이다 (식 중, n은 10 이하의 정수이고; 각각의 p는 독립적으로 0 또는 10 이하의 정수이고; RL은 H, 에틸 또는 메틸이고; Rx는 S, NRL 또는 O이고; 각각의 Rw는 독립적으로 H 또는 메틸이고; Ry는 a가 0 내지 20의 정수이고 b가 1 내지 2a+1의 정수인 CaHb이고; 각각의 Z는 수소, 할로겐, 알킬, 알콕시, 아실, 아실옥시, 카르복시, 카르바모일, 술푸릴, 술피닐, 술페닐, 술포닐, 메르캅토, 아미노, 히드록실, 시아노 및 니트로로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고; s는 1, 2, 3 또는 4이고; q는 2 또는 3이고; X는 CH2, -CONRL-, -CO-O-CH2- 또는 -CO-O-이며; Y는 O, S, S(O), SO2, C(O), CO2, CH2이거나, 존재하지 않음).
바람직하게는 각각의 연결기 La 및 Lb에서, n은 1, 2, 3 또는 4이고, 보다 바람직하게는 n은 1 또는 2이고; 각각의 p는 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4, 보다 바람직하게는 0 또는 1이고; RL은 H이며; Rx는 NRL, 보다 바람직하게는 H이다.
화학식 I의 화합물의 바람직한 실시양태에서, 플루오로퀴놀론 분자 또는 유사체 A는 시프로플록사신 또는 그의 항박테리아 유사체이다.
화학식 I의 화합물의 또다른 바람직한 실시양태에서, 플루오로퀴놀론 분자 또는 유사체 A는 가티플록사신 또는 그의 항박테리아 유사체이다.
화학식 I의 화합물의 추가의 바람직한 실시양태에서, 플루오로퀴놀론 분자 또는 유사체 A는 목시플록사신 또는 그의 항박테리아 유사체이다.
본 발명의 또다른 실시양태에서, 본 발명의 화합물은 하기 화학식 II, 또는 그의 제약상 허용가능한 염, 대사산물, 용매화물 또는 전구약물로 나타내어진다.
Figure 112007083443575-PCT00010
식 중,
점선은 임의적 기인 B-L3 및 L2-B와의 결합을 나타내며, 여기서 B-L3 및 L2-B 중 하나 이상이 존재하고;
Z5는 수소, 할로겐, 알킬 또는 -O-알킬이고;
L2-B가 A1에 부착된 경우 A1은 O 또는 S이고, L2-B가 A1에 부착되지 않은 경우 A1은 OH이고;
B-L3이 A2에 부착된 경우 A2는 아미노기이고, B-L3이 A2에 부착되지 않은 경우 A2는 수소, 할로겐, 알킬, 아릴, 피리디닐, -O-알킬 또는 아미노기이고;
각각의 B는 독립적으로 화학식
Figure 112007083443575-PCT00011
(식 중, 각각의 R2는 독립적으로 H, 저급 알킬, 시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴이되, 단, 2개 이상의 R2가 H이고; 각각의 X5는 독립적으로 H, OH, NH2 또는 할로기임)의 포스폰산화기이며;
L2는 화학식
Figure 112007083443575-PCT00012
(식 중, n은 10 이하의 정수이고; p는 0 또는 10 이하의 정수이고; RL은 H, 에틸 또는 메틸이고; Rx는 S, NRL 또는 O이며; 각각의 Z는 수소, 할로겐, 알킬, 알콕시, 아실, 아실옥시, 카르복시, 카르바모일, 술푸릴, 술피닐, 술페닐, 술포닐, 메르캅토, 아미노, 히드록실, 시아노 및 니트로로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되며; s는 1, 2, 3 또는 4임)의 연결기이고:
L3은 화학식
Figure 112007083443575-PCT00013
(식 중, n은 10 이하의 정수이고; 각각의 p는 독립적으로 0 또는 10 이하의 정수이고; q는 2 또는 3이고; RL은 H, 에틸 또는 메틸이고; 각각의 Rw는 독립적으로 H 또는 메틸이고; Ry는 a가 0 내지 20의 정수이고 b가 1 내지 2a+1의 정수인 CaHb이고; X는 CH2, -CONRL-, -CO-O-CH2- 또는 -CO-O-이며; Y는 O, S, S(O), SO2, C(O), CO2, CH2이거나, 존재하지 않음)의 연결기이다.
바람직하게는, 각각의 연결기 L2 및 L3에서, n은 1, 2, 3 또는 4, 보다 바람직하게는 1 또는 2이고; 각각의 p는 독립적으로 0, 1, 2, 3 또는 4, 보다 바람직하 게는 0 또는 1이고; RL은 H이고; Rx는 NRL, 보다 바람직하게는 NH이며; 각각의 Z는 수소, 할로겐, 알킬, 알콕시 및 니트로로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택된다.
바람직하게는 화학식 II의 화합물에서, 아미노기는 N-연결된 치환된 질소 함유 헤테로시클릭기이고, 보다 바람직하게는 아미노기는 피롤, 피롤리딘, 피페리딘, 피페라진, 모르폴린, 티오모르폴린, 1,4-디아제판, 디히드로피롤리딘, 디히드로피리딘 및 테트라히드로피리딘으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
추가 실시양태에서, 본 발명은 하기 화합물, 또는 그의 제약상 허용가능한 염, 대사산물, 용매화물 또는 전구약물을 포함한다.
Figure 112007083443575-PCT00014
본 발명의 또다른 측면에서, 본 발명의 화합물을 제약상 허용가능한 담체 또는 부형제와 함께 포함하는 제약 조성물이 개시된다. 바람직하게는, 제약 조성물은 치료 유효량의 본 발명의 화합물을 포함한다.
본 발명은 또한 제약상 유효량의 본원에서 정의된 제1 항박테리아 화합물을 포함하는 제약 조성물을 대상체에게 투여하는 것을 포함하는, 대상체에서 박테리아 감염을 치료하는 방법에 관한 것이다. 바람직하게는, 대상체는 포유동물이고, 보다 바람직하게는 대상체는 인간이다.
관련 측면에 따라, 본 발명은 또한 제약상 유효량의 본원에서 정의된 제1 항박테리아 화합물 및 제2 항박테리아 화합물을 포함하는 제약 조성물을 대상체에게 투여하는 것을 포함하는, 대상체에서 박테리아 감염을 치료하는 방법에 관한 것이다. 바람직하게는 제2 항박테리아 화합물은 리파마이신 유사체, 테트라시클린, 티게시클린, 또는 테트라시클린, 글리시시클린 또는 미노시클린 유사체이다.
본 발명은 또한 제약상 유효량의 본원에서 정의된 항박테리아 화합물을 포함하는 제약 조성물을 대상체에게 투여하는 것을 포함하는, 대상체에서 박테리아 감염을 저지하는 방법에 관한 것이다. 바람직하게는 대상체는 포유동물이고, 보다 바람직하게는 대상체는 인간이다.
본 발명은 또한 본 발명의 화합물을 대상체에서 축적하는 방법을 제공한다. 바람직하게는 대상체는 포유동물이고, 보다 바람직하게는 대상체는 인간이다. 바람직하게는, 본 발명의 화합물은 대상체의 뼈에 축적된다.
본 발명의 추가 측면에서, 본 발명의 화합물, 에컨대 본 발명의 화학식 I 및/또는 화학식 II의 화합물의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 이점은 뼈에 대한 결합 친화력이 증가된 항균 화합물을 제공한다는 점이다. 본 발명은 또한 미충족 의료 수요에 대해 뼈 및 관절 감염의 저지 및 치료 방법을 제공한다.
본 발명의 추가 목적, 이점 및 특징은, 본 발명을 예시하고 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 판단되어서는 안되는, 첨부된 도면을 참고하여 하기 바람직한 실시양태의 비제한적인 기재를 읽을 때 보다 명백해질 것이다.
도 1은 15.8 mg/Kg의 IV 볼루스 주사 7일 내지 28일 후, 래트 경골 내 화합물 52의 농도를 나타내는 선 그래프이다.
도 2는 17.4 mg/Kg의 IV 볼루스 주사 7일 내지 28일 후, 래트 경골 내 화합물 54의 농도를 나타내는 선 그래프이다.
도 3은 15.8 mg/Kg의 IV 볼루스 주사 5분 내지 24시간 후, 래트 경골 내 화합물 52의 농도를 나타내는 선 그래프이다.
도 4는 18.8 mg/Kg의 IV 볼루스 주사 0 내지 120시간 후, 래트 경골 내 화합물 49의 농도를 나타내는 선 그래프이다.
도 5는 래트의 혈액 순환으로부터 비스포스폰산화 목시플록사신 전구약물 52의 빠른 제거를 증명하는 선 그래프이다.
도 6은 감염 전 여러 다른 시점에서 뼈 감염시의 박테리아 역가에 대한 비스포스폰산화 목시플록사신 전구약물 52 15.8 mg/kg의 예방 효과를 나타내는 막대 그래프이다.
도 7은 감염 전 여러 다른 시점에서 뼈 감염시의 박테리아 역가에 대한 비스포스폰산화 목시플록사신 전구약물 52 32 mg/kg의 예방 효과를 나타내는 막대 그래 프이다.
도 8은 감염 48 시간 전에 상이한 투여량으로 정맥내 주사한 비스포스폰산화 가티플록사신 전구약물 54의 뼈 감염에서 박테리아 역가에 대한 예방 효과를 나타낸 그래프이다.
도 9는 감염된 동물체에 15.8 또는 31.6 mg/kg의 전구약물 52를 IV 주사한 지 1일 및 6일 후 감염 및 비감염된 래트 경골에서 재생된 목시플록사신 3의 양을 비교한 막대 그래프이다.
도 10은 리팜피신 20 mg/kg을 단독으로 사용한 경우와 비교하여, 감염 43일 후 뼈 감염에서 박테리아 역가에 대한 리팜피신 20 mg/kg과 비스포스폰산화 전구약물 49 34 mg/kg의 조합물의 현저한 예방 효과를 나타내는 막대 그래프이다.
A) 본 발명의 일반적인 개요
본 발명은 본원에 정의된 화학식 I 및 화학식 II로 나타낸 바와 같은 포스폰산화 플루오로퀴놀론 및 그의 항박테리아 유사체, 및 본원에서 나타낸 구체적인 실시양태를 개시하고 있다. 이들 화합물은 다수의 인간 및 가축 병원체에 대해 효과적인 유용한 항균제이다.
본 발명의 본질은 절단가능한 연결기를 통해 플루오로퀴놀론 항생제에 연결된 포스폰산화기의 존재에 있다. 포스폰산 유도체는 뼈조직을 형성하는 수산화인회석 무기질에서 발견되는 Ca2 + 이온을 결합하는 그의 능력 때문에 뼈에 대한 친화력이 높은 것으로 알려져 있으므로, 본 발명자는 포스폰산화기를 플루오로퀴놀론 항생제에 연결함으로써 뼈 주위에서 이러한 항생제의 결합 친화력, 흡착력 및 유지력이 증가될 수 있다는 것을 가정하고 확인하였다. 절단가능한 연결기의 절단을 통한 항균 약물의 순차적인 방출 또는 뼈로부터 상기 화합물의 방출을 가능하게 하면서, 뼈 내 플루오로퀴놀론의 고농도 (비-포스폰산화 항생제의 투여에 의해 달성되는 농도와 비교하여)를 달성하는 것은 인접하는 탈혈관뼈 (부골) 내 항생제의 농도를 이 위치에 존재하는 미생물을 박멸하기에 충분한 수준으로 증가시키는 것으로 입증가능하였다. 또한, 본 발명자는 절단을 통해 포스폰산화 분자로부터 항균 약물을 방출하는 것이 생체내 항균 활성을 얻는데 필요하다고 가정하였다.
본 발명자는 이러한 포스폰산화 플루오로퀴놀론 및 그의 항박테리아 유사체를 합성하고, 이들 유도체가 골물질에 대한 증가된 친화력을 갖는다는 것을 증명하였다. 본 발명자는 또한, 생체내에서 이들 포스폰산화 화합물 (전구 약물)이 본 발명의 화합물을 제제화하는 데 사용된 비-포스폰산화 모약물의 양보다 많은 양으로 뼈에 축적되어, 본 발명에 따른 포스폰산화 플루오로퀴놀론 및 항박테리아 유사체의 투여에 의해 뼈 내 플루오로퀴놀론 항균제의 존재를 연장시킬 수 있다는 것을 입증하였다. 또한, 본 발명자는 본 발명에 따른 포스폰산화 화합물을 최대 감염 20일 전에 주사한 동물체에서 뼈 감염에 대한 현저한 생체 내 예방 보호를 입증하였다. 따라서, 본 발명의 화합물은 특히 뼈 및 관절-관련 감염 및 뼈-관련 질환, 예컨대 골수염의 저지, 예방 및/또는 치료에 유용하다.
B) 정의
하기 용어에 대해 본원에서 주어진 범위를 포함하여, 명세서 및 특허청구범위를 보다 명확하고 일관되게 이해하기 위해서, 하기의 일반적인 정의를 제공한다.
용어 "알킬"은 명시된 탄소 원자 수를 갖거나 또는 수가 명시되지 않은 경우 1 내지 12개 (바람직하게는 1 내지 6개)의 탄소 원자를 갖는 직쇄, 분지쇄, 시클릭기 및 이들의 조합을 포함한 포화 지방족 기를 지칭한다. 알킬기의 예로는 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, 이소부틸, sec-부틸, t-부틸, n-펜틸, 네오펜틸, 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 시클로부틸메틸, 시클로부틸에틸, 시클로펜틸메틸, 시클로펜틸에틸 및 아다만틸과 같은 기를 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 시클릭 알킬기 (예를 들어, 시클로알킬 또는 헤테로시클로알킬)는 예컨대 시클로헵틸기 (이에 제한되지는 않음)와 같이 하나의 고리, 또는 예컨대 아다만틸기 또는 노르보르닐기 (이에 제한되지는 않음)와 같은 여러 개의 융합 고리로 이루어질 수 있다.
용어 "알킬아릴"은 1, 2 또는 3개의 아릴기에 부착된, 지정된 탄소 원자 수를 갖는 알킬기를 지칭한다.
용어 "N-알킬아미노카르보닐"은 R이 알킬기인 -C(O)NHR기를 지칭한다.
용어 "N,N-디알킬아미노카르보닐"은 Ra 및 Rb가 각각 독립적으로 알킬기인 -C(O)NRaRb기를 지칭한다.
용어 "알킬티오"는 R이 알킬기인 -SR기를 지칭한다.
본원에서 사용된 용어 "알콕시"는 산소 원자에 연결되고, 명시된 탄소 원자 수를 갖거나 또는 수가 명시되지 않은 경우 1 내지 12개 (바람직하게는 1 내지 6개)의 탄소 원자를 갖는 알킬, 알케닐 또는 알키닐을 지칭한다. 알콕시기의 예로는 메톡시, 에톡시, tert-부톡시 및 알릴옥시기와 같은 기를 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 용어 "알콕시카르보닐"은 R이 알킬기인 -C(O)OR기를 지칭한다. 용어 "알킬술포닐"은 R이 알킬기인 -SO2R기를 지칭한다.
용어 "알킬렌"은 명시된 탄소 원자 수를 갖거나 또는 수가 명시되지 않은 경우 1 내지 12개 (바람직하게는 1 내지 6개)의 탄소 원자를 갖는 직쇄, 분지쇄, 시클릭 기 및 이들의 조합을 포함한 포화 2가 지방족기, 예를 들어 메틸렌, 에틸렌, 2,2-디메틸에틸렌, 프로필렌, 2-메틸-프로필렌, 부틸렌, 펜틸렌, 시클로펜틸메틸렌 등을 의미한다.
용어 "치환된 알킬"은 할로겐, 알킬, 아릴, 알콕시, 아실옥시, 아미노, 모노 또는 디알킬아미노, 히드록실, 메르캅토, 카르복시, 벤질옥시, 페닐, 벤질, 시아노, 니트로, 티오알콕시, 카르복스알데히드, 카르보알콕시 및 카르복사미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 치환기, 바람직하게는 1 내지 3개의 치환기, 또는 본 발명의 목적을 위해 필요한 경우 보호기로 적절히 블록킹될 수 있는 관능기로 치환된 상기에서 정의된 알킬기를 의미한다. 페닐기는 할로겐, 알킬, 아릴, 알콕시, 아실옥시, 아미노, 모노 또는 디알킬아미노, 히드록실, 메르캅토, 카르복시, 벤질옥시, 벤질, 시아노, 니트로, 티오알콕시, 카르복스알데히드, 카르보알콕시 및 카르복사미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 내지 3개의 치환기로 임의로 치환될 수 있다. 치환된 알킬기의 예로는 -CF3, -CF2-CF3, 히드록시메틸, 1- 또는 2-히드록시에틸, 메톡시메틸, 1- 또는 2-에톡시에틸, 카르복시메틸, 1- 또는 2-카르복시에틸, 메톡시카르보닐메틸, 1- 또는 2-메톡시카르보닐 에틸, 벤질, 피리디닐메틸, 티오페닐메틸, 이미다졸리닐메틸, 디메틸아미노에틸 등을 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
용어 "치환된 알킬렌"은 할로겐, 알킬, 아릴, 알콕시, 아실옥시, 아미노, 모노 또는 디알킬아미노, 히드록실, 메르캅토, 카르복시, 벤질옥시, 페닐, 벤질, 시아노, 니트로, 티오알콕시, 카르복스알데히드, 카르보알콕시 및 카르복사미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 치환기, 바람직하게는 1 내지 3개의 치환기, 또는 본 발명의 목적을 위해 필요한 경우 보호기로 적절히 블록킹될 수 있는 관능기로 치환된 상기에서 정의된 알킬렌기를 의미한다. 페닐기는 할로겐, 알킬, 아릴, 알콕시, 아실옥시, 아미노, 모노 또는 디알킬아미노, 히드록실, 메르캅토, 카르복시, 벤질옥시, 벤질, 시아노, 니트로, 티오알콕시, 카르복스알데히드, 카르보알콕시 및 카르복사미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 내지 3개의 치환기로 임의로 치환될 수 있다. 치환된 알킬렌기의 예로는 -CF2-, -CF2-CF2-, 히드록시메틸렌, 1- 또는 2-히드록시에틸렌, 메톡시메틸렌, 1- 또는 2-에톡시에틸렌, 카르복시메틸렌, 1- 또는 2-카르복시에틸렌 등을 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
용어 "알케닐"은 하나 이상의 이중 결합 (-C=C-)을 함유하는, 명시된 탄소 원자 수를 갖거나 또는 수가 명시되지 않은 경우 1 내지 12개 (바람직하게는 1 내지 6개)의 탄소 원자를 갖는 직쇄, 분지쇄, 시클릭기 및 이들의 조합을 포함하는 불포화 지방족기를 지칭한다. 알케닐기의 예로는 알릴 비닐, -CH2-CH=CH-CH3, -CH2-CH2-시클로펜테닐 및 -CH2-CH2-시클로헥세닐 (에틸기가 임의의 이용가능한 탄소 원자가로 시클로펜테닐, 시클로헥세닐 잔기에 부착될 수 있음)을 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
용어 "알케닐렌"은 하나 이상의 이중 결합 (-C=C-)을 함유하는, 명시된 탄소 원자 수를 갖거나 또는 수가 명시되지 않은 경우 1 내지 12개 (바람직하게는 1 내지 6개)의 탄소 원자를 갖는 직쇄, 분지쇄, 시클릭기 및 이들의 조합을 포함하는 불포화 2가 지방족기를 지칭한다. 알케닐렌기의 예로는 -CH=CH-, -CH2-CH=CH-CH2-, -CH2-CH(시클로펜테닐)- 등을 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
용어 "알키닐"은 하나 이상의 삼중 결합 (-C≡C-)을 함유하는, 명시된 탄소 원자 수를 갖거나 또는 수가 명시되지 않은 경우 1 내지 12개 (바람직하게는 1 내지 6개)의 탄소 원자를 갖는 직쇄, 분지쇄, 시클릭기 및 이들의 조합을 포함하는 불포화 지방족기를 지칭한다. 알키닐기의 예로는 아세틸렌, 2-부티닐 등을 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
용어 "알키닐렌"은 하나 이상의 삼중 결합 (-C≡C-)을 함유하는, 명시된 탄소 원자 수를 갖거나 또는 수가 명시되지 않은 경우 1 내지 12개 (바람직하게는 1 내지 6개)의 탄소 원자를 갖는 직쇄, 분지쇄, 시클릭기 및 이들의 조합을 포함하는 불포화 2가 지방족기를 지칭한다. 알키닐렌기의 예로는 -C≡C-, -C≡C-CH2- 등을 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
용어 "치환된 알케닐" 또는 "치환된 알키닐"은 할로겐, 알킬, 아릴, 알콕시, 아실옥시, 아미노, 히드록실, 메르캅토, 카르복시, 벤질옥시, 페닐, 벤질, 시아노, 니트로, 티오알콕시, 카르복스알데히드, 카르보알콕시 및 카르복사미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 치환기, 또는 본 발명의 목적을 위해 필요한 경우 보호기로 적절히 블록킹될 수 있는 관능기로 치환된 상기에서 정의된 알케닐 및 알키닐기를 지칭한다. 치환된 알케닐 및 알키닐기의 예로는 -CH=CF2, 메톡시에테닐, 메톡시프로페닐, 브로모프로피닐 등을 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
용어 "치환된 알케닐렌" 또는 "치환된 알키닐렌"은 할로겐, 알킬, 아릴, 알콕시, 아실옥시, 아미노, 히드록실, 메르캅토, 카르복시, 벤질옥시, 페닐, 벤질, 시아노, 니트로, 티오알콕시, 카르복스알데히드, 카르보알콕시 및 카르복사미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 치환기, 또는 본 발명의 목적을 위해 필요한 경우 보호기로 적절히 블록킹될 수 있는 관능기로 치환된 상기에서 정의된 알케닐렌 및 알키닐렌기를 지칭한다.
용어 "아릴" 또는 "Ar"은 단일 고리 (예컨대 페닐기를 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않음) 또는 다중 축합 고리 (예컨대 나프틸 또는 안트릴을 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않음)를 갖는 6 내지 14개의 탄소 원자의 방향족 카르보시클릭기를 나타내고, 비치환된 및 치환된 아릴기를 모두 포함한다. 치환된 아릴은 알킬, 아릴, 알케닐, 알키닐, 할로겐, 알콕시, 아실옥시, 아미노, 모노 또는 디알킬아미노, 히드록실, 메르캅토, 카르복시, 벤질옥시, 페닐, 아릴옥시, 벤질, 시아노, 니트로, 티오알콕시, 카르복스알데히드, 카르보알콕시 및 카르복사미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 치환기, 바람직하게는 1 내지 3개의 치환기, 또는 본 발명의 목적을 위해 필요한 경우 보호기로 적절히 블록킹될 수 있는 관능기로 치환된 아릴기이다. 대표예로는 나프틸, 페닐, 클로로페닐, 요오도페닐, 메톡시페닐, 카르복시페닐 등을 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 용어 "아릴옥시"는 고리 탄소 중 하나가 산소 원자와 연결된 아릴기를 지칭한다. 아릴옥시기의 예로는 페녹시, 2-, 3- 또는 4-메틸페녹시기 등을 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 용어 "아릴티오기"는 Rc가 아릴기인 -SRc기를 지칭한다. 용어 "헤테로아릴티오기"는 Rd가 헤테로아릴인 -SRd기를 지칭한다.
용어 "아릴렌"은 상기에서 정의된 아릴 (치환된 아릴 포함)로부터 유도된 2가의 기를 지칭하고, 예로는 1,2-페닐렌, 1,3-페닐렌, 1,4-페닐렌, 1,2-나프틸렌 등이 있다.
용어 "아미노"는 -NH2기를 지칭한다.
용어 "N-알킬아미노" 및 "N,N-디알킬아미노"는 각각 R 및 R'이 독립적으로 본원에서 정의된 알킬기를 나타내는 -NHR 및 -NRR'기를 의미한다. 대표예로는 N,N-디메틸아미노, N-에틸-N-메틸아미노, N,N-디(1-메틸에틸)아미노, N-시클로헥실-N-메틸아미노, N-시클로헥실-N-에틸아미노, N-시클로헥실-N-프로필아미노, N-시클로헥실메틸-N-메틸아미노, N-시클로헥실메틸-N-에틸아미노 등을 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
용어 "티오알콕시"는 R이 상기에서 정의된 알킬인 -SR기, 예를 들어 메틸티오, 에틸티오, 프로필티오, 부틸티오 등을 의미한다.
용어 "아실기"는 R이 수소, 할로겐, 알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알콕시, 아릴옥시, N-알킬아미노, N,N-디알킬아미노, N-아릴아미노, 티오알콕시, 티오아릴옥시 또는 치환된 알킬이고, 여기서 알킬, 아릴, 헤테로아릴 및 치환된 알킬은 상기에서 정의된 바와 같은 -C(O)R기를 의미한다.
용어 "티오아실기"는 R이 수소, 할로겐, 알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알콕시, 아릴옥시, N-알킬아미노, N,N-디알킬아미노, N-아릴아미노, 티오알콕시, 티오아릴옥시 또는 치환된 알킬이고, 여기서 알킬, 아릴, 헤테로아릴 및 치환된 알킬은 상기에서 정의된 바와 같은 -C(S)R기를 의미한다.
용어 "술포닐기"는 R이 수소, 할로겐, 알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알콕시, 아릴옥시, N-알킬아미노, N,N-디알킬아미노, N-아릴아미노, 티오알콕시, 티오아릴옥시 또는 치환된 알킬이고, 여기서 알킬, 아릴, 헤테로아릴 및 치환된 알킬은 상기에서 정의된 바와 같은 -SO2R기를 의미한다.
용어 "아실옥시"는 R이 수소, 또는 상기에서 정의된 바와 같은 알킬, 아릴, 헤테로아릴 또는 치환된 알킬인 -OC(=O)R기를 의미한다. 대표예로는 포르밀옥시, 아세틸옥시, 시클로헥실카르보닐옥시, 시클로헥실메틸카르보닐옥시, 벤조일옥시, 벤질카르보닐옥시 등을 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
용어 "헤테로알킬," "헤테로알케닐" 및 "헤테로알키닐"은 기 중 주쇄, 분지쇄 또는 시클릭쇄의 일부로서 하나 이상의 헤테로원자, 바람직하게는 1 내지 3개의 헤테로원자를 함유하는, 명시된 탄소 원자 수 (또는 수가 명시되지 않은 경우 1 내지 12개의 탄소 원자, 바람직하게는 1 내지 6개의 탄소 원자를 가짐)를 함유하는 상기에서 정의된 바와 같은 알킬, 알케닐 및 알키닐기를 각각 지칭한다. 헤테로원자는 -NR-, -NRR, -S-, -S(O)-, -S(O)2-, -O-, -SR, -S(O)R, -S(O)2R, -OR, -PR-, -PRR, -P(O)R- 및 -P(O)RR (여기서, 각각의 R은 수소, 알킬 또는 아릴임)로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되며, 바람직하게는 -NR (여기서, R은 수소 또는 알킬임) 및/또는 O이다. 헤테로알킬, 헤테로알케닐 및 헤테로알키닐기는 헤테로 원자 (원자가가 이용가능한 경우) 또는 탄소 원자에서 분자의 나머지 부분에 부착될 수 있다. 헤테로알킬기의 예로는 -O-CH3, -CH2-O-CH3, -CH2-CH2-O-CH3, -S-CH2-CH2-CH3, -CH2-CH(CH3)-S-CH3, -CH2-CH2-NH-CH2-CH3, 1-에틸-6-프로필피페리디노, 2-에틸티오페닐, 피페라지노, 피롤리디노, 피페리디노, 모르폴리노 등을 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 헤테로알케닐기의 예로는 -CH=CH-CH2-N(CH3)2 등을 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
용어 "헤테로아릴" 또는 "HetAr"은 고리 내에 N, O, P 또는 S와 같은 헤테로원자를 비롯한 (이에 제한되지는 않음) 1, 2, 3, 4 또는 5개의 헤테로원자, 바람직하게는 1 내지 3개의 헤테로원자를 포함하는, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 또는 18-원 고리 원자를 함유하는 방향족 1가 모노시클릭, 비시클릭 또는 트리시클릭 기를 지칭한다. 대표예로는 단일 고리, 예컨대 이미다졸릴, 피라졸릴, 피라지닐, 피리다지닐, 피리미디닐, 피롤릴, 피리딜, 티오펜 등, 또는 다중 축합 고리, 예컨대 인돌릴, 퀴놀린, 퀴나졸린, 벤즈이미다졸릴, 인돌리지닐, 벤조티에닐 등을 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
헤테로알킬, 헤테로알케닐, 헤테로알키닐 및 헤테로아릴기는 알킬, 알케닐, 알키닐, 벤질, 할로겐, 알콕시, 아실옥시, 아미노, 모노 또는 디알킬아미노, 히드록실, 메르캅토, 카르복시, 벤질옥시, 페닐, 아릴옥시, 시아노, 니트로, 티오알콕시, 카르복스알데히드, 카르보알콕시 및 카르복사미드로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 치환기, 바람직하게는 1 내지 3개의 치환기, 또는 본 발명의 목적을 위해 필요한 경우 보호기로 적절히 블록킹될 수 있는 관능기로 치환되거나 또는 비치환될 수 있다. 이러한 치환된 헤테로알킬기의 예로는, 질소 또는 탄소에서 페닐 또는 벤질기로 치환되고, 탄소 또는 질소 상의 임의의 이용가능한 원자가에 의해 분자의 나머지에 부착되는 피페라진, 피롤리딘, 모르폴린 또는 피페리딘, - NH-S(=O)2-페닐, -NH-(C=O)O-알킬, -NH-C(=O)0-알킬-아릴 등을 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 기의 탄소 원자 뿐만 아니라 헤테로원자가 치환될 수 있다. 헤테로원자는 또한 산화된 형태일 수 있다.
용어 "헤테로아릴렌"은 상기에서 정의된 바와 같은 헤테로아릴 (치환된 헤테로아릴 포함)로부터 유도된 2가의 기를 나타내고, 예로는 2,6-피리디닐렌, 2,4- 피리디닐렌, 1,2-퀴놀리닐렌, 1,8-퀴놀리닐렌, 1,4-벤조푸라닐렌, 2,5-피리디닐렌, 2,5-인돌닐렌 등이 있다.
용어 "헤테로알킬렌", "헤테로알케닐렌" 및 "헤테로알키닐렌"은 상기에서 정의된 바와 같은 헤테로알킬, 헤테로알케닐 및 헤테로알키닐 (치환된 헤테로알킬, 헤테로알케닐 및 헤테로알키닐 포함)로부터 유도된 2가의 기를 지칭한다.
용어 "카르복스알데히드"는 -CHO를 의미한다.
용어 "카르보알콕시"는 R이 상기에서 정의된 알킬인 -C(=O)OR을 의미하고, 예컨대 메톡시카르보닐, 에톡시카르보닐기 등을 들 수 있다.
용어 "카르복사미드"는 R 및 R'이 독립적으로 수소, 상기에서 정의된 바와 같은 아릴 또는 알킬인 -C(=O)NHR 또는 - C(=O)NRR'을 의미한다. 대표예로는 아미노카르보닐, N-메틸아미노카르보닐, N,N-디메틸아미노카르보닐기 등을 들 수 있다.
용어 "카르복시"는 -C(O)OH기를 지칭한다.
용어 "카르바모일"은 -C(O)NH2기를 지칭한다.
본원에서 사용된 용어 "할로겐" 또는 "할로"는 Cl, Br, F 또는 I 치환기, 바람직하게는 플루오로 또는 클로로를 지칭한다.
용어 "히드록시"는 -OH기를 지칭한다.
"이성질체": 동일한 분자식 (또는 원소 조성)을 갖지만, 그의 원자 결합의 특성 또는 순서, 또는 공간 내 원자 배열이 상이한 화합물을 "이성질체"라 칭한다. 원자 간 연결성은 동일하지만 공간 내 원자 배열이 상이한 이성질체를 "입체이성질체"라 칭한다. 서로 간에 거울상이 아닌 입체이성질체를 "부분입체이성질체"라 칭하고, 서로 간에 포개어질 수 없는 거울상인 입체이성질체를 "거울상이성질체"라 칭한다. 화합물이 비대칭 중심을 갖는 경우, 예를 들어 4개의 상이한 기와 결합된 경우, 한 쌍의 거울상 이성질체가 가능하다. 거울상이성질체는 그의 비대칭 중심의 절대 배열로 특징지어질 수 있고, 칸, 인골드 및 프리로그(Cahn, lngold and Prelog)의 R- 및 S-순서 규칙에 의해 기재되거나, 또는 분자가 편광면을 회전하는 방식에 의해 우선성 또는 좌선성 (즉, 각각 (+) 또는 (-)-이성질체)으로 나타내어진다. 키랄 화합물은 개별의 거울상이성질체로서 또는 그의 혼합물로서 존재할 수 있다. 동일 비의 거울상이성질체를 함유하는 화합물을 "라세미 혼합물"이라 칭한다.
본 발명의 화합물은 하나 이상의 비대칭 중심을 가질 수 있다. 따라서, 이러한 화합물은 개별의 (R)- 또는 (S)-입체이성질체, 또는 이들의 혼합물로서 생성될 수 있다. 예를 들어, 하기 실시예 단락에 기재된 화합물 15, 18, 28 및 49에서 피페라진 관능기는 수소 원자, 메틸기, 메틸렌기 및 아미노기가 부착된 탄소를 함유하고, 이에 따라 상기 탄소는 비대칭 중심이다. 화합물 15, 18, 28 및 49는 (R)- 또는 (S)-입체이성질체로서 존재할 수 있다. 달리 나타내지 않는 한, 본원 명세서 및 특허청구범위에서 특정 화합물의 기재 또는 명명은 개별의 거울상이성질체 및 이들의 혼합물, 라세미체 등을 포함한다. 화합물 36, 39 및 44에서, 기재는 모든 가능한 부분입체이성질체 및 이들의 혼합물을 포함한다. 입체 화학의 측정 및 입체이성질체의 분리 방법은 당업계에 공지되어 있다 (문헌 [discussion in Chapter 4 of "Advanced Organic Chemistry", 4th edition J. March, John Wiley and Sons, New York, 1992] 참조).
"광학적으로 순수한": 당업자들이 일반적으로 알고 있는 바와 같이, 광학적으로 순수한 화합물은 거울상이성질체적으로 순수한 화합물이다. 본원에서 사용된 용어 "광학적으로 순수한"은 단일 거울상이성질체를 적어도 충분량 포함하여 목적하는 약리 활성을 갖는 화합물을 수득하는 화합물을 의미한다. 바람직하게는, "광학적으로 순수한"은 단일 이성질체를 90％ (거울상이성질체 과잉율 80％) 이상, 바람직하게는 95％ (거울상이성질체 과잉율 90％) 이상, 보다 바람직하게는 97.5％ (거울상이성질체 과잉율 95％) 이상, 가장 바람직하게는 99％ (거울상이성질체 과잉율 98％) 이상 포함하는 화합물을 의미한다. 바람직하게는 본 발명의 화합물은 광학적으로 순수하다.
"보호기"는 1) 목적하는 관능기와 양호한 수율로 선택적으로 반응하여 보호가 요구되는 계획된 반응에 안정한 보호된 기질을 제공하고; 2) 상기 보호된 기질로부터 선택적으로 제거되어 목적하는 관능기를 얻을 수 있으며; 3) 이러한 보호 반응에서 존재하거나 생성된 다른 관능기와 상용성인 시약에 의해 양호한 수율로 제거될 수 있는 특성을 나타내는 화학기를 지칭한다. 적합한 보호기의 예는 문헌 [Greene et al. (1991) Protective Groups in Organic Synthesis, 2nd Ed. (John Wiley & Sons, Inc., New York)]에서 찾을 수 있다. 바람직한 아미노 보호기로는 벤질옥시카르보닐 (CBz), t-부틸옥시카르보닐 (Boc), t-부틸디메틸실릴 (TBDMS), 9-플루오레닐메틸-옥시카르보닐 (Fmoc), 또는 적합한 광분해성 보호기, 예컨대 6-니트로베라트릴옥시 카르보닐 (Nvoc), 니트로피페로닐, 피레닐메톡시카르보닐, 니트로벤질, 디메틸 디메톡시벤질, 5-브로모-7-니트로인돌리닐 등을 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다. 바람직한 히드록실 보호기로는 아세틸 (Ac), 벤조일 (Bz), 벤질 (Bn), 테트라히드로피라닐 (THP), TBDMS, 광분해성 보호기 (예컨대 니트로베라트릴 옥시메틸 에테르 (Nvom)), Mom (메톡시 메틸 에테르) 및 Mem (메톡시 에톡시 메틸 에테르)를 들 수 있다. 특히 바람직한 보호기로는 NPEOC (4-니트로페네틸옥시카르보닐) 및 NPEOM (4-니트로페네틸옥시-메틸옥시카르보닐)을 들 수 있다.
"전구약물"은 처리되어 활성 약물 분자를 방출할 수 있는 제약 조성물을 지칭한다. 본 발명에 따른 화학식 I 및 화학식 II의 화합물은 연결기 L (예컨대 La, Lb, L2 및 L3 중 임의의 것)을 절단하여 플루오로퀴놀론 분자를 방출할 수 있는 전구약물의 형태이다. 특히, 본 발명의 전구약물은 이러한 전구약물을 포유동물체 대상체에 투여시 생체내에서 활성 모약물 (즉, 본원에서 정의된 화학식 A1a, A1b, A2 및 A3의 화합물)을 방출할 수 있는 화합물을 포함한다. 본 발명에 따른 포스폰산화 플루오로퀴놀론 전구약물은. 개질물이 생체내에서 절단되어 모 플루오로퀴놀론 분자를 방출할 수 있도록 선택된 플루오로퀴놀론에 존재하는 관능기를 개질하여 제조된다. 전구약물은 본원에서 나타낸 화학식 I 및 화학식 II, 및 그의 구체적인 실시양태를 포함하고, 여기서 화학식 A1a, A1b, A2 및 A3의 플루오로퀴놀론 중 카르복시 또는 아미노기는, 생체내에서 절단되어 각각 유리 카르복실 또는 아미노기를 재생시킬 수 있는 임의의 기에 결합된다. 전구약물의 예로는 선택된 플루오로퀴놀론 분자의 히드록시 관능기의 에스테르 (예를 들어, 아세테이트, 포르메이트 및 벤조에이트 유도체), 카르바메이트 (예를 들어, N,N-디메틸아미노카르보닐)를 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
"전구약물"은 또한 전구약물 프로세싱을 2회 이상 겪는 제약 조성물을 포함한다. 상기 실시양태에 따라, 보다 복잡한 전구약물은 프로세싱 후에 화학식 I 또는 화학식 II의 전구약물을 방출하고, 이는 차례로 절단되어 목적하는 플루오로퀴놀론 분자를 방출할 것이다.
"제약상 허용가능한 전구약물"은 생리학적 조건하에 또는 용매 분해에 의해 본원에서 정의된 생활성 화합물로 전환될 수 있는 화학식 I 또는 화학식 II의 화합물을 의미한다. 이러한 "제약상 허용가능한 전구약물"은 초기 프로세싱으로 화학식 I 또는 II의 화합물을 생성하고, 차례로 절단되어 목적하는 모 플루오로퀴놀론 분자를 방출하는, 화학식 I 및 II의 화합물의 보다 복잡한 형태를 포함한다.
"제약상 허용가능한 활성 대사산물"은 본원에서 정의된 화학식 I 또는 화학식 II의 화합물의 체내 대사를 통해 생성되는 약리 활성 생성물을 의미한다.
"제약상 허용가능한 용매화물"은 화학식 I 또는 화학식 II의 화합물의 생물학적 활성 성분의 생물학적 효과 및 특성을 유지하는 용매화물을 의미한다. 제약상 허용가능한 용매화물의 예로는 물, 이소프로판올, 에탄올, 메탄올, DMSO, 에틸 아세테이트, 아세트산 및 에탄올아민을 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
"제약상 허용가능한 담체 또는 부형제"는 일반적으로 안전하고, 비독성이며, 생물학적으로나 기타 바람직한 제약 조성물을 제조하는 데 유용한 담체 또는 부형제를 의미하고, 약리적으로 바람직한 프로파일을 나타낼 수 있고, 인간 제약용 뿐만 아니라 가축용으로 사용가능한 담체 및 부형제를 포함한다. 본원 및 청구 범위에서 사용된 "제약상 허용가능한 담체 또는 부형제"는 상기 담체 및/또는 부형제를 1종 이상 포함한다. 이러한 담체로는 염수, 완충 염수, 덱스트로오스, 물, 글리세롤, 에탄올 및 이들의 조합을 들 수 있으며, 이에 제한되지는 않는다.
화합물의 "제약상 허용가능한 염"은 본원에서 정의된 모 화합물의 유리산 및 유리염기의 생물학적 효과 및 특성을 유지 또는 개선시키거나, 분자 상 고유의 하전된 관능성을 이용하고, 생물학적으로나 기타 바람직한 염을 의미한다. 이러한 염으로는 하기의 것들을 들 수 있다.
(1) 무기산, 예컨대 염산, 브롬화수소산, 황산, 질산, 인산 등; 또는 유기산, 예컨대 아세트산, 프로피온산, 헥산산, 시클로펜탄프로피온산, 글리콜산, 피루브산, 락트산, 말론산, 숙신산, 말산, 말레산, 푸마르산, 타르타르산, 시트르산, 벤조산, 3-(4-히드록시벤조일)벤조산, 신남산, 만델산, 메탄술폰산, 에탄술폰산, 1,2-에탄-디술폰산, 2-히드록시에탄술폰산, 벤젠술폰산, 4-클로로벤젠술폰산, 2-나프탈렌술폰산, 4-톨루엔술폰산, 캄포르술폰산, 3-페닐 프로피온산, 트리메틸아세트산, 3차 부틸아세트산, 라우릴 황산, 글루콘산, 글루탐산, 히드록시나프토산, 살리실산, 스테아르산, 무콘산 등으로부터 형성된 산 부가염;
(2) 모 화합물에 존재하는 산성 양성자가 금속 이온, 예를 들어 알칼리 금속 이온, 알칼리 토금속 이온 또는 알루미늄 이온으로 치환되거나, 또는 유기 염기, 예컨대 에탄올아민. 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 트로메타민, N-메틸글루카민 등과 배위 결합할 때 형성되는 염;
(3) 하전된 관능성이 분자 상에 존재하고, 적합한 반대 이온이 존재할 때, 예컨대 테트라알킬(아릴)암모늄 관능성 및 알칼리 금속 이온, 테트라알킬(아릴)포스포늄 관능성 및 알킬리 금속 이온, 이미다졸륨 관능성 및 알칼리 금속 이온 등이 존재할 때 형성되는 염,
본원에서 사용된 용어 "뼈", "뼈조직" 또는 "골조직"은 대다수 가축의 골격 대부분을 형성하는 조밀한 반 경질의 다공성 석회질 연결 조직을 지칭한다. 이는 또한 치아, 골-손발톱 조직, 및 죽상경화 혈관벽에서 종종 발견되는 석회화물을 포함한다.
용어 "플루오로퀴놀론 항균 분자", "플루오로퀴놀론 분자", "플루오로퀴놀론" 및 관련 용어는 발명의 상세한 설명에 기재된 바와 같은 공지된 부류 "플루오로퀴놀론"의 일부인 광범위 항균제를 지칭한다. "플루오로퀴놀론의 유도체" 및 플루오로퀴놀론 분자의 "항박테리아 유사체"는 항균 (예를 들어, 항박테리아) 활성을 갖는 플루오로퀴놀론의 화학 유사체를 지칭한다. "유도체" 및 "유사체"는 플루오로퀴놀론과 유사한 구조이지만, 또한 일반적으로 "플루오로퀴놀론"으로 정의되지 않은 화학적 화합물을 포함한다는 것을 당업자는 알 것이다. 본원에서 사용된 용어 "플루오로퀴놀론의 유도체" 및 플루오로퀴놀론의 "항박테리아 유사체"는 동일한 의미이다. 본원에서 "플루오로퀴놀론" 또는 "플루오로퀴놀론 분자"에 대한 모든 언급은 플루오로퀴놀론의 유도체 및 플루오로퀴놀론의 항박테리아 유사체를 포함한다.
용어 "항박테리아"는 박테리아의 성장을 억제, 중지 또는 역전시키는 화합물, 박테리아 효소 또는 생화학적 경로의 활성을 억제, 중지 또는 역전시키는 화합물, 박테리아를 사멸 또는 손상시키는 화합물, 및 박테리아 감염의 진행을 막거나 느리게 하는 화합물을 포함한다.
용어 "포스폰산화기"는 3개 이상의 산소 원자에 결합된 1개 이상의 인 분자를 갖고, 후술할 골조직에 대한 친화력이 높은 것으로 측정되는, 인간에게 비독성인 임의 화합물을 의미한다.
용어 "치료하는" 및 "치료"는 포유동물, 예컨대 인간에서 박테리아 감염과 관련된 질환 상태를 적어도 완화시키는 것을 의미하며, 이는 임의의 박테리아, 예컨대 그람 양성균의 성장, 복제 및/또는 증식의 감소로 질환을 완화시키고, 질환 상태의 전부 또는 일부를 치료, 치유, 억제, 경감, 개선 및/또는 완화시키는 것을 포함한다.
용어 "예방"은 박테리아 감염과 관련된 질환 상태가 포유동물, 바람직하게는 인간에서 발생할 가능성을 적어도 감소시키는 것을 의미한다. 용어 "저지하는" 및 "저지"는 포유동물, 바람직하게는 인간에서 발생하는 박테리아 감염과 관련된 질환 상태를 막거나 중지시키는 것을 의미한다. 특히, 상기 용어들은 박테리아 감염, 예컨대 골 수복 또는 치환과 관련된 수술 중에 또는 후에 발생할 수 있는 박테리아 감염의 발생 가능성을 감소시키거나 저지하는 포유동물의 치료와 관련된다. 상기 용어들은 또한 포유동물이 질환 상태에 걸리기 쉽지만, 아직 질환 상태에 걸린 것으로 진단되지는 않았을 때, 박테리아 감염의 가능성을 감소시키거나 저지하는 것을 포함한다. 예를 들어, 화학식 I 및/또는 화학식 II의 화합물, 또는 그의 제약상 허용가능한 전구약물, 염, 활성 대사산물 또는 용매화물을 박테리아 감염 발생 전에 투여하여 포유동물에서 박테리아 감염의 가능성을 감소시키거나 저지할 수 있다.
C) 본 발명의 화합물
하기 실시예 단락에서 후술할 바와 같이, 본 발명자는 골조직에 대한 결합 친화력이 높은 플루오로퀴놀론의 포스폰산화 유도체를 제조하였다.
일반 화학식
일 실시양태에서, 본 발명의 화합물은 하기 화학식 I, 및 그의 제약상 허용가능한 염, 대사산물, 용매화물 및 전구약물로 나타내어진다.
<화학식 I>
Figure 112007083443575-PCT00015
식 중,
f는 0 또는 1이고;
m은 0 또는 1이고;
A는 플루오로퀴놀론 분자 또는 그의 항박테리아 유사체이고;
B는 바람직하게는 골조직에 대한 친화력이 높은 포스폰산화기이며;
La 및 Lb는 B를 A에 바람직하게는 공유결합으로 커플링하기 위한 절단가능한 연결기이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 본질은, 절단가능한 연결기의 절단을 통한 플루오로퀴놀론 항생제의 점진적인 방출 또는 뼈로부터 화합물의 방출을 가능하게 하면서, 뼈에 대한 또는 뼈 내부에서 플루오로퀴놀론 항생제의 친화력, 결합, 축적 및/또는 체류 시간을 증가시키기 위한, 절단가능한 연결기를 통해 플루오로퀴놀론 항생제에 연결된 포스폰산화기의 존재에 있다.
포스포네이트
뼈조직을 형성하는 수산화인회석 무기질에서 발견되는 Ca2 + 이온을 결합하는 그의 능력 때문에 뼈에 대한 친화력이 높은 모든 비독성 포스폰산화 기가 본 발명에 따라 적합하다. 포스폰산화 기의 적합한 예는 WO 04/026315 (Ilex Oncology Research), US 6,214,812 (MBC Research), US 5,359,060 (Pfizer), US 5,854,227 및 US 6,333,424 (Elizanor Pharm.), US 6,548,042 (Arstad and Skattelbol) 및 WO 2004/089925 (Semaphore Pharmaceuticals)에서 찾을 수 있다. 본 발명에 적합한 비스포스포네이트 및 트리포스포네이트 기의 구체적인 예로는 하기 화학식의 화합물을 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
Figure 112007083443575-PCT00016
식 중,
각각의 R2는 독립적으로 H, 저급 알킬, 시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴이되, 단, 2개 이상의 R2, 바람직하게는 3개 이상의 R2가 H이고;
R4는 CH2, O, S 또는 NH이고;
각각의 R5는 독립적으로 H, R6, OR6, NR6 또는 SR6 (여기서, R6은 H, 저급 알킬, 시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴 또는 NH2)이며;
각각의 X5는 독립적으로 H, OH, NH2 또는 할로기이다.
모노포스포네이트, 비스포스포네이트 및 트리스- 또는 테트라포스포네이트를 잠재적으로 사용할 수 있지만, 비스포스포네이트가 바람직하다. 보다 바람직하게는, 비스포스포네이트기는 비스포스포네이트 -CH(P(O)(OH)2)2이다. 하기 실시예 4에서 나타낸 바와 같이, 이러한 비스포스포네이트기를 갖는 플루오로퀴놀론 유도체는 수산화인회석 골분말에 대한 결합 친화력이 강하다. 물론, 당업자는 다른 유형의 포스폰산화 기를 선택하고 합성할 수 있다. 예를 들어, 포스폰산화 기는 에스테라아제-활성화된 비스포스포네이트기 (문헌 [Vepsaelaeinen J., Current Medicinal Chemistry, 9, 1201-1208, 2002]) 또는 그의 임의의 다른 적합한 전구약물일 수 있다. 이들 및 다른 적합한 포스폰산화 기가 본 발명에 포함된다.
플루오로퀴놀론
플루오로퀴놀론은 공지된 부류의 합성 광범위 (그람 양성 및 그람 음성) 항균제이다. 시프로플록사신 (시프로(등록상표); US 4,670,444), 가티플록사신 (테퀸(Tequin, 등록상표); US 4,980,470) 및 목시플록사신 (아벨록스(Avelox, 등록상표); US 4,990,517)이 이 부류에서 가장 많이 공지된 화합물이다. 상기 3가지 약물은 경제적으로 및 임상적으로 매우 성공적인 것으로 입증되었다. 본 발명은 특정 플루오로퀴놀론에 제한되지 않지만, 발로플록사신, 베노플록사신, 클리나플록사신, 다노플록사신, 디플록사신, 에녹사신, 엔로플록사신, 플레록사신, 플루메퀸, 가레녹사신, 게미플록사신, 그레파플록사신, 이를록사신, 레보플록사신, 로메플록사신, 로메플록사신, 나디플록사신, 노르플록사신, 오플록사신, 올라무플록사신, 파주플록사신, 페플록사신, 프레마플록사신, 프룰리플록사신, 루플록사신, 사라플록사신, 시타플록사신, 스파르플록사신, 테마플록사신, 토수플록사신, 트로바플록사신 (문헌 [Mitsher L. A., Chem Rev. (2005), 105:559-592]) 및 기타 플루오로퀴놀론 유도체 및 혼성체, 예컨대 바이큐론 파마슈티칼즈(Vicuron Pharmaceuticals)의 문헌 [Gordeev et al., Bioorg. Med. Chem. Lett. (2003), 13:4213-16] 또는 모르켐 인크.(Morphochem Inc.)의 문헌 [Hubschewerlen et al., Bioorg. Med. Chem. Lett. (2003) 13:4229-33]에 개시된 옥사졸리디논-플루오로퀴놀론 혼성체를 포함하는 (이에 제한되지는 않음) 적합한 항균 활성을 갖는 추가의 플루오로퀴놀론 분자를 포함한다. 또한, 플루오로퀴놀론의 항박테리아 유사체가 본 발명에 포함된다. 당업자는 본 발명에 따른 플루오로퀴놀론 항균 분자 및 그의 항박테리아 유사체를 용이하게 제조할 수 있을 것이다. 필요한 경우, 상기에서 열거한 US 특허, PCT 특허 출원 및 과학 출판물을 포함한 당업계에 알려진 많은 문헌을 참고할 수 있으며, 이는 인용을 통해 본원에 포함된다.
일 실시양태에 따라, 본 발명에 따라 사용되는 플루오로퀴놀론 항균 분자 A는 하기 화학식 A1a 및 A1b로 나타내어지는 화합물로부터 선택된다.
<화학식 A1a>
Figure 112007083443575-PCT00017
<화학식 A1b>
Figure 112007083443575-PCT00018
식 중,
f가 1인 경우 연결기 La는 A2에 부착되고, m이 1인 경우 연결기 Lb는 A1에 부착되고;
f가 1인 경우 A2는 아미노기이고, f가 0인 경우 A2는 수소, 할로겐, 알킬, 아릴, 피리디닐, -O-알킬 또는 아미노기이고; 상기 아미노기로는 N-연결된 치환된 질소 함유 헤테로시클릭기, 특히 피롤, 피롤리딘, 피페리딘, 피페라진, 모르폴린, 티오모르폴린, 1,4-디아제판, 디히드로피롤리딘, 디히드로피리딘 및 테트라히드로피리딘을 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않고;
m이 1인 경우 A1은 O 또는 S이고, m이 0인 경우 A1은 OH이고;
Z1은 알킬, 아릴 또는 -O-알킬, 바람직하게는 시클로프로필이고;
Z2는 수소, 할로겐 또는 아미노기이고;
X1은 N 또는 -CY1- (여기서, Y1은 수소, 할로겐, 알킬, -O-알킬, -S-알킬임)이거나, 또는 X1은 Z1과 함께 가교를 형성하고;
X2는 N 또는 -CY2- (여기서, Y2는 수소, 할로겐 (바람직하게는 불소), 알킬, -O-알킬, -S-알킬임)이거나, 또는 X2는 A2와 함께 가교를 형성하고;
X3은 N 또는 CH이고;
X4는 N 또는 CH이다.
보다 구체적인 실시양태에 따라. 본 발명의 플루오로퀴놀론 항균 분자 A는 하기 화학식 A2의 화합물이다.
<화학식 A2>
Figure 112007083443575-PCT00019
식 중,
f가 1인 경우 연결기 La는 A2에 부착되고, m이 1인 경우 연결기 Lb는 A1에 부착되고;
f가 1인 경우 A2는 아미노기이고, f가 0인 경우 A2는 수소, 할로겐, 알킬, 아릴, 피리디닐, -O-알킬 또는 아미노기이고; 상기 아미노기로는 N-연결된 치환된 질소 함유 헤테로시클릭기, 특히 피롤, 피롤리딘, 피페리딘, 피페라진, 모르폴린, 티오모르폴린, 1,4-디아제판, 디히드로피롤리딘, 디히드로피리딘 및 테트라히드로피리딘을 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않고;
Z1은 알킬, 아릴 또는 -O-알킬, 바람직하게는 시클로프로필이고;
Z2는 수소, 할로겐 또는 아미노기이고;
Z3은 수소 또는 할로겐, 바람직하게는 불소이며;
Z4는 수소, 할로겐, 알킬, -O-알킬 또는 -S-알킬이거나, 또는 Z1과 함께 가교를 형성한다.
보다 구체적인 실시양태에 따라, 본 발명의 플루오로퀴놀론 항균 분자 A는 하기 화학식 A3의 화합물이다.
<화학식 A3>
Figure 112007083443575-PCT00020
식 중,
f가 1인 경우 연결기 La는 A2에 부착되고, m이 1인 경우 연결기 Lb는 A1에 부착되고;
f가 1인 경우 A2는 아미노기이고, f가 0인 경우 A2는 수소, 할로겐, 알킬, 아릴, 피리디닐, -O-알킬 또는 아미노기이고; 상기 아미노기로는 N-연결된 치환된 질소 함유 헤테로시클릭기, 특히 피롤, 피롤리딘, 피페리딘, 피페라진, 모르폴린, 티오모르폴린, 1,4-디아제판, 디히드로피롤리딘, 디히드로피리딘 및 테트라히드로피리딘을 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않고;
Z5는 수소, 할로겐, 알킬 또는 -O-알킬이다.
일 특정 실시양태에 따라, 플루오로퀴놀론 항균 분자는 목시플록사신이다. 또다른 특정 실시양태에 따라. 플루오로퀴놀론 항균 분자는 가티플록사신이다. 제3 특정 실시양태에 따라, 플루오로퀴놀론 항균 분자는 시프로플록사신이다. 이들 세 분자의 화학 구조는 하기에 예시되어 있다. 화살표는 본원에 기재된 연결기를 통해 포스폰산화기를 부착하는 바람직한 지점을 나타낸다.
Figure 112007083443575-PCT00021
본 발명에 따른 가티플록사신, 목시플록사신 및 시프로플록사신의 포스폰산화 유도체의 구체적인 예를 실시예 단락에 나타내었다. 본 발명은 하나 이상의 포스폰산화기 (예를 들어, 목시플록사신 분자의 각 말단에 하나씩)를 갖는 포스폰산화 플루오로퀴놀론 및 그의 항박테리아 유사체를 포함한다. 상술한 바와 같이, 상기에서 나타낸 부착 지점은 포스폰산화기를 결합하는 데 있어서만 바람직한 지점이며, 예를 들어, 벤젠기 상의 모든 다른 잠재적 부착 지점 (즉, 올라무플록사신의 화학식 A1a 및 A1b, A2의 Z2 위치, 화학식 A2의 Z1 위치 또는 화학식 A3의 Z5 위치)이 본 발명에 포함된다.
연결기
절단가능한 연결기 L (예컨대, La, Lb, L2 및 L3 중 임의의 것)은 포스폰산기 B를 플루오로퀴놀론 항생제 A에 공유 결합 커플링시킨다. 본원에서 사용된 용어 "절단가능한"은 생리학적 조건하에 화학적으로 또는 생화학적으로 불안정한 기를 지칭한다. 화학적 불안정성은 바람직하게는 분자내 화학 반응 또는 분자간 화학 반응에 따르는 경우 가수분해 (즉, 하나 이상의 물 분자의 알짜 삽입으로 인한 2개 이상의 신규한 분자 또는 원자단으로의 분할)로 인한 자발적인 분해로부터 초래된다. 본 발명은 화학적 또는 생화학적으로 안정한 연결기(들) 및 활성 (또는 생체내에서 활성화 가능한) 플루오로퀴놀론 항균 분자의 포스폰산화기로부터 생체내 방출을 방해하는 연결기를 명백히 배제한다.
연결기의 절단은 매우 빠른 것부터 매우 느린 것의 범위일 수 있다. 예를 들어, 절단가능한 연결기의 반감기는 약 1분, 약 15분, 약 30분, 약 1시간, 약 5시간, 약 10시간, 약 15시간, 약 1일 또는 약 48시간 또는 그 이상일 수 있다. 절단가능한 연결기는 선택된 특정 효소 (예를 들어, 아미다아제, 에스테라아제, 메탈로프로테이나아제 등)로만 절단될 수 있는 효소-민감성 연결기일 수 있거나, 또는 다른 화학적 방법, 에컨대 산 촉매화 또는 자가 절단 (이에 제한되지는 않음)에 의해 절단이 용이할 수 있다. 예를 들어, 뼈-특이적 에스테라아제 [Goding et al. Biochim Biophys Acta (2003), 1638(1):1-19] 또는 뼈-특이적 메탈로프로테이나아제 (MMP) [Kawabe et al., Clin Orthop. (1986) 211:244-51; Tuckermann et al., Differentiation (2001), 69(1):49-57; Sellers et al., Biochem J. (1978) 171 (2):493-6]에 의해서만 절단 가능하며, 이로써 목적하는 작용 부위에 플루오로퀴놀론 항생제를 방출하는 에스테라아제-민감성 연결기를 갖는 것을 본 발명에 따라 고려할 수 있다. 이와 유사하게, 혈장 내에서 지나치게 용이하게 절단되지 않는 절단가능한 연결기를 사용하여, 이로써 절단되어 플루오로퀴놀론 항생제를 방출하기 전에 포스폰산화 플루오로퀴놀론 화합물의 충분량이 골조직 내에 도달하고 축적되게 하는 것을 고려할 수 있다. 예를 들어, 뼈-결합된 플루오로퀴놀론 항생제의 1％, 5％, 10％, 15％, 20％, 25％, 30％, 35％, 40％, 50％, 60％ 또는 70％만이 본 발명의 화합물을 투여한 지 1분, 15분, 30분, 1시간, 5시간, 10시간, 15시간, 1일, 2일, 3일, 4일, 5일, 6일, 7일, 1주, 2주, 3주 후 또는 그 이상의 연장된 시간을 통해 배출되도록 연결기를 선택할 수 있다. 바람직하게는, 뼈-결합된 플루오로퀴놀론 항생제의 약 1％ 내지 약 25％만이 매일 배출되도록 연결기를 선택한다. 연결기의 선택은, 예컨대 (i) 플루오로퀴놀론 분자에 대한 포스폰산화기의 부착 지점, (ii) 사용된 포스폰산화기의 유형, (iii) 사용된 플루오로퀴놀론의 유형, 및 (iv) 연결기 절단 및 이와 관련한 플루오로퀴놀론 항생제 방출의 목적하는 용이성과 같은 요인에 따라 다양할 수 있다.
포스폰산화기를 플루오로퀴놀론 분자의 카르복실산 잔기에 연결할 때, 유용한 절단가능한 연결기로는 하기 구조를 갖는 연결기를 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
Figure 112007083443575-PCT00022
식 중,
n은 10 이하의 정수, 바람직하게는 1, 2, 3 또는 4, 보다 바람직하게는 1 또는 2이고;
p는 0 또는 10 이하의 정수, 바람직하게는 0, 1, 2, 3 또는 4, 보다 바람직하게는 0 또는 1이고;
RL은 H, 에틸 또는 메틸, 바람직하게는 H이고;
Rx는 S, NRL 또는 O, 바람직하게는 NRL, 보다 바람직하게는 NH이며;
각각의 Z는 수소, 할로겐, 알킬, 알콕시, 아실, 아실옥시, 카르복시, 카르바모일, 술푸릴, 술피닐, 술페닐, 술포닐, 메르캅토, 아미노, 히드록실, 시아노 및 니트로로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고, s는 1, 2, 3 또는 4이고;
B는 본원에 기재된 바와 같은 포스폰산화기이며;
A1은 본원에 기재된 바와 같은 플루오로퀴놀론 항균 분자 또는 그의 항박테리아 유사체이다.
포스폰산화기를 플루오로퀴놀론 분자의 아민기에 연결할 때, 유용한 절단가능한 연결기로는 하기 화학식을 갖는 연결기를 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
Figure 112007083443575-PCT00023
식 중,
n은 10 이하의 정수, 바람직하게는 1, 2, 3 또는 4, 보다 바람직하게는 1 또는 2이고;
각각의 p는 독립적으로 0 또는 10 이하의 정수, 바람직하게는 0, 1, 2, 3 또는 4, 보다 바람직하게는 0 또는 1이고;
q는 2 또는 3이고;
RL은 H, 에틸 또는 메틸이고;
각각의 Rw는 독립적으로 H 또는 메틸이고;
Ry는 a가 0 내지 20의 정수이고 b가 1 내지 2a+1의 정수인 CaHb이고;
X는 CH2, -CONRL-, -CO-O-CH2- 또는 -CO-O-이며;
Y는 O, S, S(O), SO2, C(O), CO2, CH2이거나, 존재하지 않는다.
또다른 특정 실시양태에 따라, 본 발명의 화합물은 하기 화학식 II의 화합물, 및 그의 제약상 허용가능한 염, 대사산물, 용매화물 및 전구약물로 나타내어진다.
<화학식 II>
Figure 112007083443575-PCT00024
식 중,
점선은 임의적 기인 B-L3 및 L2-B와의 결합을 나타내며, 여기서 B-L3 및 L2-B 중 하나 이상이 존재하고;
Z5는 수소, 할로겐, 알킬 또는 -O-알킬이고;
L2-B가 A1에 부착된 경우 A1은 O 또는 S이고, L2-B가 A1에 부착되지 않은 경우 A1은 OH이고;
B-L3이 A2에 부착된 경우 A2는 아미노기이고, B-L3이 A2에 부착되지 않은 경우 A2는 수소, 할로겐, 알킬, 아릴, 피리디닐, -O-알킬 또는 아미노기이고; 상기 아미노기로는 N-연결된 치환된 질소 함유 헤테로시클릭기, 특히 피롤, 피롤리딘, 피페리딘, 피페라진, 모르폴린, 티오모르폴린, 1,4-디아제판, 디히드로피롤리딘, 디히드로피리딘 및 테트라히드로피리딘을 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않고;
각각의 B는 독립적으로 화학식
Figure 112007083443575-PCT00025
(식 중, 각각의 R2는 독립적으로 H, 저급 알킬, 시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴이되, 단, 2개 이상의 R2가 H이고; 각각의 X5는 독립적으로 H, OH, NH2 또는 할로기임)의 포스폰산화기이고;
L2는 화학식
Figure 112007083443575-PCT00026
(식 중, n은 10 이하의 정수, 바람직하게는 1, 2, 3 또는 4, 보다 바람직하게는 1 또는 2이고; p는 0 또는 10 이하의 정수, 1, 2, 3 또는 4, 보다 바람직하게는 0 또는 1이고; RL은 H, 에틸 또는 메틸, 바람직하게는 H이고; Rx는 S, NRL 또는 O, 바람직하게는 NRL, 보다 바람직하게는 NH이며; 각각의 Z는 수소, 할로겐, 알킬, 알콕시, 아실, 아실옥시, 카르복시, 카르바모일, 술푸릴, 술피닐, 술페닐, 술포닐, 메르캅토, 아미노, 히드록실, 시아노 및 니트로로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되며; s는 1, 2, 3 또는 4임)의 연결기이고:
L3은 화학식
Figure 112007083443575-PCT00027
(식 중, n은 10 이하의 정수, 바람직하게는 1, 2, 3 또는 4, 보다 바람직하게는 1 또는 2이고; 각각의 p는 독립적으로 0 또는 10 이하의 정수, 바람직하게는 1, 2, 3 또는 4, 보다 바람직하게는 0 또는 1이고; q는 2 또는 3이고; RL은 H, 에틸 또는 메틸, 바람직하게는 H이고; 각각의 Rw는 독립적으로 H 또는 메틸이고; Ry는 a가 0 내지 20의 정수이고 b가 1 내지 2a+1의 정수인 CaHb이고; X는 CH2, -CONRL-, -CO-O-CH2- 또는 -CO-O-이며; Y는 O, S, S(O), SO2, C(O), CO2, CH2이거나, 존재하지 않음)의 연결기이다.
본 발명은 또한 2개 이상의 플루오로퀴놀론 분자에 연결된 단일 포스폰산화기를 포함하는 화합물을 포함한다. 이와 관련하여, 플루오로퀴놀론 분자는 동일하거나 (예를 들어 시프로플록사신 분자 2개) 또는 상이할 수 있다 (시프로플록사신 분자 1개 및 가티플록사신 분자 1개). 포스폰산화기는 또한 유사한 기 (예를 들어, 카르복실기) 또는 상이한 기 (예를 들어 한 플루오로퀴놀론 분자의 카르복실기 및 다른 플루오로퀴놀론 분자의 아민기)와 연결될 수 있다. 본 발명에 따른 잠재적으로 유용한 절단가능한 다중-플루오로퀴놀론 연결기의 예로는 하기 구조를 갖는 연결기를 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
Figure 112007083443575-PCT00028
식 중,
각각의 Rd는 독립적으로 알킬 또는 아릴기이고;
RL은 H, 에틸 또는 메틸, 바람직하게는 H이고;
p는 0 또는 10 이하의 정수, 바람직하게는 0, 1, 2, 3 또는 4, 보다 바람직하게는 0 또는 1이다.
A1 및 A2는 본원에 기재된 플루오로퀴놀론 분자에 대한 부착 지점이고, B는 본원에서 정의된 비스포스포네이트에 대한 부착 지점이다,
골조직에 대한 친화력이 높아 포스폰산화기 B는 연장된 시간 (수 년 이하) 동안 뼈에 대한 결합을 유지할 것이다. 따라서, 포스폰산화기는 독성이 낮거나, 바람직하게는 측정불가능해야 한다는 것이 매우 중요하다. 또다른 실시양태에 따라, 포스폰산화기 B 및 연결기는, 연결기가 생체내 (바람직하게는 주로 골조직 내)에서 가수분해되거나 절단되어 (i) 플루오로퀴놀론 항균 분자 A 및 (ii) 증명된 뼈 치료 활성을 갖는 선택된 비독성 포스폰산화 분자를 방출하도록 선택된다. 따라서, 이러한 화합물은 1) 박테리아 뼈 감염을 저지 및/또는 치료하는 데 유용한 항생제를 연장된 시간 동안 및/또는 증가된 농도로 뼈에 국소적으로 제공하고, 2) 뼈 재생을 촉진하거나 뼈 재흡수를 억제하는 약물을 뼈에 제공하여, 감염 또는 기타 상해에 의해 유발된 손상으로부터 뼈 회복을 촉진하는 두 가지 유용성을 갖는다. 본 발명에 따라 유용한 뼈 치료 활성이 증명된 적합한 포스폰산화 분자로는 리세드로네이트 및 올파드로네이트, 또한 기타 분자, 예컨대 파미드로네이트, 알렌드로네이트, 인카드로네이트, 에티드로네이트, 이반드로네이트, 졸렌드로네이트 또는 네리드로네이트를 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않고, 이들 분자는 골다공증 치료에 일반적으로 사용되는 공지된 비스포스포네이트 뼈 재흡수 억제제이다.
하기 반응식은 비스포스폰산화 잔기가 자유 히드록실기를 갖는 경우, 상기 실시양태의 원리를 예시한다.
Figure 112007083443575-PCT00029
리세드로네이트 및 올파드로네이트로부터 유도된, 본 발명에 따른 비스포스포네이트 유도체의 추가의 구체적인 예를 하기에 나타내었다.
비스포스폰산화 잔기가 1차 또는 2차 아미노기를 갖는 경우, 유사한 실시양태의 예시를 하기 반응식에 나타내었다.
Figure 112007083443575-PCT00031
인카드로네이트 및 파미드로네이트로부터 유도된, 본 발명에 따른 비스포스포네이트 유도체의 추가의 구체적인 예를 하기에 나타내었다.
Figure 112007083443575-PCT00032
본 발명은 또한 미리 결정된 pH 범위에서만 절단되는 pH-민감성 연결기의 사용을 포함한다. 일 실시양태에서, pH-민감성 연결기는 약 7 내지 약 9의 염기성 pH 범위에서 절단되는 염기-민감성 연결기이다. 또다른 실시양태에 따라, 연결기는 약 7.5 내지 약 4, 바람직하게는 약 6.5 이하의 산성 pH 범위에서 절단되는 산-민감성 연결기이다. 감염 중에는 일반적으로 조직의 산성화가 발생한다는 것이 알려져 있으므로, 이러한 산-민감성 연결기는 주로 박테리아 감염 부위에서 플루오로퀴놀론 항생제를 특이적으로 방출할 것으로 가정된다 [O'Reilly et al., Antimicrobial Agents and Chemotherapy (1992), 36(12):2693-97).
물론, 당업자는 다른 유형의 연결기를 선택하고 합성할 수 있다. 예를 들어, 연결기는 또한, 문헌 [Ilex Oncology Research in WO 04/026315]에 개시된 바와 같이 뼈에 대한 친화력을 갖는 생체내 가수분해성 포스폰산화기를 함유할 수 있다. 연결기는 또한 활성 기 (예를 들어, 뼈 형성을 촉진하거나 뼈 재흡수를 감소시키는 방출성 기)를 함유할 수 있다. 본 발명은 이들 및 기타 적합한 연결기를 포함한다.
추가 실시양태에서, 본 발명은 하기 화합물을 포함한다.
Figure 112007083443575-PCT00033
Figure 112007083443575-PCT00034
Figure 112007083443575-PCT00035
Figure 112007083443575-PCT00036
Figure 112007083443575-PCT00037
Figure 112007083443575-PCT00038
Figure 112007083443575-PCT00039
식 중,
Figure 112007083443575-PCT00040
는 화학식 CnHmCO (여기서, n은 0 내지 20의 정수이고, m은 1 내지 2n+1의 정수임)의 단순 알카노일 또는 α-아미노-아실 또는 β-아미노 아실이다.
또한, 본 발명은 화학식 I 및 화학식 II의 화합물, 및 그의 제약상 허용가능한 염, 대사산물, 용매화물 및 전구약물을 포함한다. 제약상 허용가능한 염의 예로는 술페이트, 피로술페이트, 비술페이트, 술파이트, 비술파이트, 포스페이트, 모노히드로겐포스페이트, 디히디로겐포스페이트, 메타포스페이트, 피로포스페이트, 클로라이드, 브로마이드, 요오다이드, 아세테이트, 프로피오네이트, 데카노에이트, 카프릴레이트, 아크릴레이트, 포르메이트, 이소부티레이트, 카프로에이트, 헵타노에이트, 프로피올레이트, 옥살레이트, 말로네이트, 숙시네이트, 수베레이트, 세바케이트, 푸마레이트, 말레에이트, 부틴-1,4-디오에이트, 헥신-1,6-디오에이트, 벤조에이트, 클로로벤조에이트, 메틸벤조에이트, 디니트로벤조에이트, 히드록시벤조에이트, 메톡시벤조에이트, 프탈레이트, 술포네이트, 크실렌술포네이트, 페닐아세테이트, 페닐프로피오네이트, 페닐부티레이트, 시트레이트, 락테이트, 감마-히드록시부티레이트, 글리콜레이트, 타르트레이트, 메탄술포네이트, 프로판술포네이트, 나프탈렌-1-술포네이트, 나프탈렌-2-술포네이트 및 만델레이트를 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 화합물이 염기인 경우, 유리 염기를 무기산, 예컨대 염산, 브롬화수소산, 황산, 질산, 인산 등, 또는 유기산, 예컨대 아세트산, 말레산, 숙신산, 만델산, 푸마르산, 말론산, 피루브산, 옥살산, 글리콜산, 살리실산, 피라노시딜산, 예컨대 글루쿠론산 및 갈락투론산, 알파-히드록시산, 예컨대 시트르산 및 타르타르산, 아미노산, 예컨대 아스파르트산 및 글루탐산, 방향족 산, 예컨대 벤조산 및 신남산, 술폰산, 예컨대 p-톨루엔술폰산 또는 에탄술폰산 등으로 처리하는 것을 포함하는, 당업계에 공지된 임의의 적합한 방법으로 목적하는 염을 제조할 수 있다.
본 발명의 화합물이 산인 경우, 유리 산을 무기 또는 유기 염기, 예컨대 아민 (1차, 2차 또는 3차), 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 수산화물 등으로 처리하는 것을 포함하는, 당업계에 공지된 임의의 적합한 방법으로 목적하는 염을 제조할 수 있다. 적합한 염의 예로는 아미노산, 예컨대 글리신 및 아르기닌, 암모니아, 1차, 2차 및 3차 아민, 및 시클릭 아민, 예컨대 피페리딘, 모르폴린 및 피페라진으로부터 유도된 유기 염, 및 나트륨, 칼슘, 칼륨, 마그네슘, 망간, 철, 구리, 아연, 알루미늄 및 리튬으로부터 유도된 무기 염을 들 수 있다.
화합물, 염, 전구약물 또는 용매화물이 고체인 경우, 본 발명의 화합물, 염 및 용매화물은 여러 가지 결정형으로 존재할 수 있고, 이들 모두가 본 발명의 범주 내에 있음을 당업자는 안다.
본 발명의 화합물은 단일 입체이성질체, 라세미체 및/또는 거울상이성질체 및/또는 부분입체이성질체의 혼합물로서 존재할 수 있다. 이러한 단일 입체이성질체, 라세미체 및 이들의 혼합물 모두가 본 발명의 범주 내에 있다. 바람직하게는, 본 발명의 화합물은 광학적으로 순수한 형태로 사용된다.
화학식 I 및/또는 화학식 II의 화합물을 인간 또는 동물체 체내에서 화학 변화를 일으키는 전구약물의 형태로 투여하여 화학식 I 또는 화학식 II의 화합물을 제공할 수 있다. 전구약물의 예로는 화학식 I 및/또는 화학식 II의 화합물의 생체내 가수분해성 에스테르를 들 수 있다.
카르복시 또는 히드록시기를 함유하는 화학식 I 및/또는 화학식 II의 화합물의 생체내 가수분해성 에스테르는, 예를 들어 인간 또는 동물체 체내에서 가수분해되어 모 산 또는 알코올을 생성하는 제약상 허용가능한 에스테르이다. 카르복시에 대한 적합한 제약상 허용가능한 에스테르로는 (1-6C)알콕시메틸 에스테르, 예컨대 메톡시메틸, (1-6C)알카노일옥시메틸 에스테르, 예컨대 피발로일옥시메틸, 프탈리딜 에스테르, (3-8C)시클로알콕시카르보닐옥시(1-6C)알킬 에스테르, 예컨대 1-시클로헥실카르보닐옥시에틸; 1,3-디옥솔렌-2-오닐메틸 에스테르, 예컨대 5-메틸-1,3-디옥솔렌-2-오닐메틸; 및 (1-6C)알콕시카르보닐옥시에틸 에스테르, 예컨대 1-메톡시카르보닐옥시에틸을 들 수 있고, 본 발명의 화합물 내 임의의 카르복시기에서 형성될 수 있다.
히드록시기를 함유하는 화학식 I 및/또는 화학식 II의 화합물의 생체내 가수분해성 에스테르로는, 에스테르의 생체내 가수분해 결과 화학 변화를 일으켜 모 히드록시기를 제공하는 무기 에스테르, 예컨대 포스페이트 에스테르 및 알파-아실옥시알킬 에테르 및 관련 화합물을 들 수 있다. 알파-아실옥시알킬 에테르의 예로는 아세톡시메톡시 및 2,2-디메틸프로피오닐옥시메톡시를 들 수 있다. 히드록시에 대한 생체내 가수분해성 에스테르 형성 기로는 알카노일, 벤조일, 페닐아세틸 및 치환된 벤조일 및 페닐아세틸, 알콕시카르보닐 (알킬 카보네이트 에스테르를 제공), 디알킬카르바모일 및 N-(디알킬아미노에틸)-N-알킬카르바모일 (카르바메이트를 제공), 디알킬아미노아세틸 및 카르복시아세틸이 선택된다.
D) 항균 조성물 및 치료 방법
본 발명의 관련 측면은 치료 또는 저지 목적을 위해 치료 또는 항-박테리아 조성물 내 활성 성분으로서 본 발명의 화합물의 사용과 관련된다.
제약 조성물
본 발명의 화합물은 제약상 허용가능한 조성물로 제제화될 수 있다.
본 발명은 제약상 허용가능한 담체 또는 부형제와 함께 치료 유효량의 본원에 기재된 본 발명의 화합물을 포함한 제약 조성물을 제공한다. 이러한 담체로는 염수, 완충 염수, 덱스트로오스, 물, 글리세롤, 에탄올 및 이들의 조합을 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명에 따른 제약 조성물의 적합한 제약형을 제조하는 허용가능한 방법은 당업계에 공지되어 있다. 예를 들어, 제약 제제는, 적합하게 성분들을 혼합, 분쇄 및 정제형이 필요한 경우 압축, 또는 혼합, 충전 및 용해하는 단계를 포함하는 제약 화학자의 통상적인 기술에 따라 제조되어, 다양한 투여 경로를 위한 목적 생성물을 제공할 수 있다.
본 발명의 화합물 및 조성물은 항생제, 예컨대 메티실린, 리팜피신, 이소니아지드, 스트렙토마이신 및 반코마이신에 내성인 박테리아 균주에 대한 활성 (문헌 [Woodcock, J. M. et al. Antimicrob. Agents Chemother (1997), 41:101-106]; [Donskeyetal, Antimicrob. Agents Chemother. (2004), 48:326-328] 및 상기 문헌에서 언급된 참조 문헌), 및 그람-양성 박테리아 (예를 들어, 스타필로코쿠스 아우레우스(Staphylococcus aureus), 스타필로코쿠스 에피데르미스(Staphylococcus epidermis), 스타렙토코쿠스 피오게네스(Streptococcus pyogenes), 엔테로코쿠스 파에칼리스(Enterococcus faecalis) 및 그람-음성 박테리아 (예를 들어, 이. 콜라이(E. coli), 클라미디아 뉴모니아(Chlamydia pneumoniae), 엔테로박터 속(Enterobacter sp .), 에이치. 인플루엔자(H. influenza), 케이. 뉴모니아(K. pneumoniae), 레지오넬라 뉴모니아(Legionella pneumoniae), 피. 애루지노사(P. aeruginosa))에 대한 활성 (문헌 [Mitscher L. A., Chem Rev. (2005), 105:559-592] 참조)을 포함하여 박테리아에 대한 광범위한 활성을 갖는 것으로 생각된다.
추가 항생제를 포함하는 제약 조성물
광범위한 제2 항생제를 본 발명의 플루오로퀴놀론 화합물, 조성물 및 방법과 함께 사용할 수 있다. 이러한 제2 항생제는 세포 벽 합성, 원형질 막 보존, 핵산 합성, 리보솜 기능, 폴레이트 합성 등을 방해함으로써 작용을 할 수 있다. 화합물 및 조성물과 조합될 수 있는 유용한 제2 항생제의 비제한적인 예로는 술폰아마드, 베타-락탐, 테트라시클린, 클로람페니콜, 아미노글리코시드, 마크롤리드, 글리코펩티드, 스트렙토그라민, 퀴놀론, 플루오로퀴놀론, 옥사졸리디논 및 리포펩티드를 들 수 있다.
바람직하게는, 제2 항생제는 리파마이신 유사체, 예컨대 리팜피신 (US 3,342,810), 리파펜틴 (US 4,002,752), 리파부틴 (US 4,219,478), 리팔라질 (US 4,983,602), 리판딘 (US 4,353,826), 리팍시민 (US 4,341,785), 또는 다른 리파마이신 유도체 및 혼성체, 예컨대 미국 특허 출원 공보 제2005/0043298호에 기재된 것들이다. 또는 바람직하게는, 제2 항생제는 테트라시클린 또는 티게시클린 또는 다른 테트라시클린, 글리시시클린 및 미노시클린 유도체이다.
박테리아 성장 억제 방법
관련 측면에 따라, 본 발명은 박테리아 성장, 보다 특히 그람-양성 박테리아의 성장을 억제하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 이러한 억제를 목적으로 박테리아를 본 발명에 따른 포스폰산화 플루오로퀴놀론 화합물 또는 그의 항박테리아 유사체 (또는 그의 제약상 허용가능한 전구약물, 염, 활성 대사산물 또는 용매화물)의 유효량과 접촉시키는 것을 포함한다. 예를 들어, 박테리아를 본 발명의 화합물에 접촉시켜 박테리아에서 박테리아 토포아이소머라아제 II (DNA 자이라아제) 및/또는 박테리아 토포아이소머라아제 IV 효소-의존성 DNA 전사, 복제 및/또는 수복을 억제할 수 있다.
DNA 전사, 복제 및/또는 수복 억제제로서 본 발명의 화합물의 활성은 생체내 및 시험관내 분석을 포함하여 당업자가 이용할 수 있는 임의의 방법으로 측정될 수 있다. 박테리아 토포아이소머라아제 II (DNA 자이라아제) 및 박테리아 토포아이소머라아제 IV 효소의 초나선화(supercoiling) 및 풀기(decatenation) 분석의 일부 예가 문헌 [J. Med. Chem. (1986), 29:394-404 by Domagala and coworkers], [J. Biol. Chem. (1984), 258:9199-9201 by Mizuuchi and coworkers] 및 [Antimicrob. Agents Chemother. (1997), 41:2362-2366 by Tanaka and coworkers]에 기재되어 있다.
상기 접촉은 시험관내 (생화학 및/또는 세포 분석), 비-인간 동물의 생체내, 인간을 포함한 포유동물의 생체내 및/또는 생체외 (예를 들어, 멸균 목적)에서 수행될 수 있다.
제약 조성물은, 예를 들어, 국소, 비경구, 경구, 항문, 질내, 정맥내, 복막내, 근육내, 안내, 피하, 비내, 기관지내 또는 진피내 경로에 의한 투여를 포함한 임의의 효과적이고 통상적인 방식으로 투여될 수 있다.
치료에서 또는 예방으로서, 본 발명의 화합물 및/또는 그의 제약상 허용가능한 전구약물, 염, 활성 대사산물 및 용매화물을 주사가능한 조성물, 예를 들어 멸균 수분산액, 바람직하게는 등장액으로 개개인에게 투여할 수 있다. 다르게는, 조성물은 국소 도포용으로, 예를 들어 연고, 크림, 로션, 안연고, 점안액, 점이액, 양치제, 함침된 드레싱 및 봉합제 및 에어로졸의 형태로 제제화될 수 있고, 예를 들어 보존제, 약물 침투를 돕는 용매제, 및 연고 및 크림 형태의 완화제를 포함한 적합한 통상적인 첨가제를 함유할 수 있다. 이러한 국소 제제는 또한 상용성의 통상적인 담체, 예를 들어 크림 또는 연고 베이스, 및 로션용 에탄올 또는 올레일 알코올을 함유할 수 있다. 이러한 담체는 제제의 약 1 중량％ 내지 약 98 중량％를 구성할 수 있고, 보다 일반적으로 제제의 약 80 중량％ 이하를 구성할 것이다.
전신 투여를 위한 다른 방법으로는 담즙산염 또는 푸시딘산 또는 다른 계면활성제와 같은 침투제를 사용하는 경점막 및 경피 투여를 들 수 있다. 또한, 본 발명의 화합물을 장 제제 또는 캡슐화제로 제제화할 수 있는 경우, 경구 투여 또한 가능할 수 있다. 이들 화합물의 투여는 또한 연고(salve), 페이스트, 겔 등의 형태로 국소적 및/또는 국부적일 수 있다.
치료제는 상술한 방법을 통해 전신 방식으로 투여될 수 있지만, 또한 국소적 방식으로 투여될 수 있다. 예를 들어, 치료제를 뼈에 직접, 예컨대 뼈로 주사하여 투여할 수 있다. 치료제는 또한 다른 국소 방식, 예컨대 국소 조성물을 상처에 도포하거나 상처의 피하 또는 다른 형태에 직접 도포하여 투여될 수 있다.
활성 화합물 및 그의 제약상 허용가능한 전구약물, 염, 대사산물 및 용매화물은 또한 골 대체물 또는 골-수복 화합물, 에컨대 골 시멘트 또는 충전제 (예를 들어 스켈라이트(Skelite, 상표명) (밀레니엄 바이올로직스(Millenium Biologies), 캐나다 온타리오주 킹스톤 소재) 및 칼슘 또는 수산화인회석 비드의 일부로 개개인에게 투여될 수 있다.
제약 조성물의 투여량은 적어도 제약- 또는 치료-유효량의 활성 화합물 (즉, 화학식 I의 화합물, 화학식 II의 화합물 및/또는 이들의 제약상 허용가능한 전구약물, 염, 활성 대사산물 또는 용매화물)을 함유하고, 바람직하게는 하나 이상의 제약 투여 단위로 이루어진다. 선택된 투여량은 치료를 필요로 하는 포유동물, 바람직하게는 인간 환자에게 투여될 수 있다. "치료 유효량"은 치료 대상체에게 치료 효과를 줄 수 있는 화학식 I 및/또는 화학식 II의 화합물 (및/또는 이들의 제약상 허용가능한 전구약물, 염, 활성 대사산물 또는 용매화물)의 양을 의미한다. 치료 효과는 객관적 (즉, 일부 시험 또는 마커로 측정가능함 (예를 들어, 보다 적은 박테리아 수)) 또는 주관적 (즉, 대상체가 효과의 징후를 나타내거나 느낌)일 수 있다.
"치료 유효량"에 해당하는 양은 특정 화합물, 투여 경로, 부형제 사용, 질환 상태 및 그의 중증도, 이를 필요로 하는 포유동물의 종류 및 질환 치료용 기타 제제와의 공용 가능성과 같은 요인들에 따라 달라질 것이다. 그럼에도 불구하고, 치료 유효량은 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다. 포유동물, 특히 인간 투여용으로 활성 화합물의 일일 투여 수준은 0.1 mg/kg 내지 200 mg/kg, 전형적으로 약 1 내지 5 mg/kg일 것으로 예상된다. 어떤 경우에서든 내과 의사는 개개인에게 가장 적합하고, 나이, 체중 및 특정 개개인의 반응에 따라 다른 실제 투여량을 결정할 것이다. 상기 투여량은 평균적인 경우의 예이다. 물론, 보다 높거나 낮은 투여 범위가 마땅한 각 경우가 있을 수 있고, 이는 본 발명의 범주에 속한다.
본 발명은 골 조직에 대해 높은 친화력을 갖는 포스폰산화 플루오로퀴놀론 분자를 치료를 필요로 하는 대상체에게 투여하여 상기 대상체를 치료하는 방법을 제공한다. 바람직하게는, 포스폰산화기는 절단가능한 연결기를 통해 플루오로퀴놀론 분자에 커플링시킨다. 바람직하게는, 대상체는 포유동물, 예컨대 인간이다. 치료 방법은 또한 가축의 측면에서 동물체, 예컨대 말, 소, 양 및 염소를 비롯한 농장 동물과 개, 고양이 및 새와 같은 애완 동물에 적용할 수 있다.
본 발명이 바람직하게는 뼈-관련 감염의 자지 및/또는 치료에 관한 것이지만, 본 발명은 중이염, 결막염, 폐렴, 세균혈증, 부비동염, 흉막 기종 및 심내막염, 죽상경화 혈관의 석회화물 주변의 저급 감염 및 수막염을 포함한 (이에 제한되지는 않음) 박테리아 감염에 의해 유발되거나 이와 관련된 기타 질환을 치료 및 예방하는 방법을 포함한다. 이 방법에서, 상기에서 정의된 항박테리아 화합물 및/또는 조성물의 치료 유효량 또는 예방 유효량을, 치료 효과를 제공하여 포유동물의 감염을 저지하거나 치료하는 데 충분한 양으로 포유동물체 (바람직하게는 인간)에게 투여한다. 정확한 양은 당업자에 의해 일반적으로 결정될 수 있고, 관련된 특정 박테리아 균주 및 사용된 특정 항박테리아 화합물과 같은 여러 요인에 따라 달라질 것이다.
예방 및 저지
본 발명의 화합물에 대해 특히 고려되는 추가 용도는 예방 및 저지 목적을 위한 것이다. 사실상, 많은 정형외과 의사들은, 보철 관절을 가진 인간은 균혈증을 유발할 수 있는 치료 전에 항생제 예방을 고려해야 한다고 생각한다. 심한 감염은 종종 보철 관절의 손실을 초래하는 심각한 합병증이고, 현저한 사망률과 사망자수를 수반한다. 따라서, 본 발명의 화합물 및 조성물이 이러한 상황에서 예방 항생제에 대한 대체물로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 화합물 및/또는 조성물을 침습적 의학 치료, 예컨대 수술 또는 내재 장치 (예를 들어, 관절 대체물 (둔부, 무릎, 어깨 등))의 삽입, 뼈 이식, 골절 복구, 치과 수술 또는 임플란트 직전에 주사로 투여하여 관련 박테리아에 대항한 전신 및/또는 국소 효과를 달성할 수 있다. 치료는 침습적 의학 치료 후, 예컨대 수술 후 또는 장치의 체내 시간 동안 계속될 수 있다.
또한, 화합물 및/또는 조성물을 침습적 의학 치료 전에 투여하여 화합물이 치료 전에 뼈조직에 축적되게 할 수도 있다.
각 경우, 화합물을 타당하게 전신 또는 국소 존재시키고/거나, 뼈 내, 바람직하게는 수술 과정 동안 박테리아 오염에 잠재적으로 노출되는 부위에 축적시키기 위해 본 발명의 화합물을 수술하기 1일, 2일, 3일, 4일, 5일, 6일, 7일 또는 그 이상 내지 10시간, 9시간, 8시간, 7시간, 6시간, 5시간, 4시간, 3시간, 2시간 또는 1시간 전 또는 그 미만의 시간 전에 1회, 2회, 3회 또는 그 이상 투여할 수 있다. 보다 바람직하게는, 본 발명의 포스폰산화 유도체를, 비개질된 모 플루오로퀴놀론, 즉, 비-포스폰산화 동등물의 투여 중에 일반적으로 달성되는 농도보다 약 5배, 10배, 20배, 30배, 40배, 50배, 75배, 100배, 500배 또는 1,000배 더 높은 국소 농도에 도달할 수 있도록, 투여할 수 있다. 화합물은 침습적 의학 치료 후, 예컨대 1일, 2일, 3일, 4일, 5일 또는 6일, 1주, 2주, 3주 또는 그 이상 동안, 또는 장치가 체내에 존재하는 전체 시간 동안 투여될 수 있다.
따라서, 본 발명은 골조직에 대한 친화력이 높은 포스폰산화 플루오로퀴놀론 분자를 포유동물에 투여하는, 포유동물의 뼈 내에 플루오로퀴놀론 분자의 축적을 유도하는 방법을 제공한다. 포스폰산화 플루오로퀴놀론은 골조직과 결합하고, 플루오로퀴놀론 분자의 비-포스폰산화 동등물의 양보다 많은 양으로 포유동물의 뼈 내에 축적된다. 바람직하게는, 포스폰산화기는 절단가능한 연결기를 통해 플루오로퀴놀론 분자와 커플링한다.
본 발명은 또한 골조직에 대한 친화력이 높은 포스폰산화 플루오로퀴놀론 분자를 포유동물에 투여하는, 포유동물의 뼈 내에 플루오로퀴놀론 항균 분자의 존재를 연장시키는 방법을 제공한다. 포스폰산화기는 절단가능한 연결기를 통해 플루오로퀴놀론 분자와 커플링한다. 포스폰산화 플루오로퀴놀론은 골조직을 결합하고, 포유동물의 뼈 내에 축적되며, 연결기는 뼈 내부에서 서서히 절단되어 플루오로퀴놀론 분자를 방출시키고, 뼈 내 플루오로퀴놀론 분자의 존재를 연장시킨다.
E) 본 발명의 포스폰산화 플루오로퀴놀론 유도체로 코팅된 내재 장치 및 생성물
본 발명은 또한 본 발명의 화합물로 코팅된 내재 장치를 포함한다. 본원에서 사용된 용어 "내재 장치"는 외과용 임플란트, 정형외과용 장치, 보철 장치 및 카테터, 즉, 개개인의 체내에 투입되고 연장된 시간 동안 위치를 유지하는 장치를 지칭한다. 이러한 장치로는 인공 관절 및 임플란트, 심판막, 심장박동기, 혈관 이식, 혈관 카테터, 뇌척수액 단락, 요로 카테터, 지속외래복막투석 (CAPD) 카테터를 들 수 있지만, 이에 제한되지는 않는다.
일 실시양태에 따라, 내재 장치를 체내에 삽입하기 전에 약 1 mg/ml 내지 약 10 mg/ml의 농도의 본 발명의 화합물 및/또는 조성물에 침지시키거나 분무시킬 수 있다.
또다른 실시양태에 따라, 내재 장치는 골-유사 형태의 물질 (예를 들어, 인산칼슘, Ca-이온 및 수산화인회석 [Yoshinari et al., Biomaterials (2001), 22(7):709-715])로 이루어지거나, 이들로 미리 코팅될 수 있다. 이러한 물질은 본 발명의 화합물로 장치를 코팅하는 중에 및/또는 그의 국소 또는 전신 투여 후에 본 발명의 화합물과 내재 장치의 결합을 유리하게 개선시키는 것 같다. 내재 장치는 또한, 본 발명에 따른 결합된 뼈-표적 화합물이 미리 적재되거나 이를 함유하는 골물질로 코팅될 수 있다. 상술한 실시양태에서, 수산화인회석이 골물질로서 바람직하다. 수산화인회석-코팅된 인공 보철의 코팅 방법, 용도 및 이점에 대한 보다 상세한 설명은 본원에 참고로 포함된 문헌 [The Journal of Bone & Joint Surgery (2004) 86A:2526-40 by Dumbleton and Manly]의 개관에서 찾을 수 있다.
F) 제조 방법
본 발명의 화합물, 그의 염, 용매화물, 결정형, 활성 대사산물 및 전구약물을, 용이하게 이용가능한 출발 물질을 사용하여 당업계에서 이용가능한 기술을 이용하여 제조할 수 있다. 본 발명의 화합물을 제조하는 특정한 신규 방법 및 예시 방법이 하기 실시예 단락에 기재되어 있다. 이러한 방법은 본 발명의 범주 내에 있다.
본원에서 진술된 실시예는 본 발명의 대표적인 화합물의 합성을 예시한다. 또한, 본 발명의 화합물을 뼈-결합 능력에 대해 분석하는 방법, 미생물에 대한 본 발명의 화합물의 최소 억제 농도 (MIC)를 측정하기 위한 분석, 및 생체내 활성 및 세포독성을 시험하는 방법을 제공한다.
실시예 1: 목시플록사신 , 가티플록사신 및 시프로플록사신 비스포스포네이트 접합체의 합성
A) 일반적인 실험 절차
퀴놀론 항생제의 제조를 위한 합성 방법은 문헌 [Chem. Rev. (2005), 105:559-592]에 개괄되어 있다. 목시플록사신, 가티플록사신 및 시프로플록사신의 합성은 각각 US 4,990,517, US 4,980,470 및 US 4,670,444에 기재되어 있다.
A 1) 비스포스포네이트 구성 단위(building block)의 제조
Figure 112007083443575-PCT00041
문헌 [Bioorg. Med. Chem. (1999), 7:901-919]에 기재된 프로토콜에 따라, 화학식 I의 음이온을 4-치환된 벤질 브로마이드 II 또는 브로모아세테이트 IV로 알킬화하여 일반 구조식 III 및 V의 벤질 치환된 비스포스포네이트의 구성 단위를 얻을 수 있다. 수소화 조건하에 촉매, 예컨대 PtO2를 사용하여 니트로기를 환원시켜 니트로 화합물 IIIa를 아닐린 IIIb로 전환시킬 수 있다. IIIc 및 Va와 같은 에스테르를 에스테르 절단을 통해 상응하는 산 IIId 또는 Vb로 전환시킬 수 있다. 예를 들어, 에스테르 IIIc (식 중, R' = t-Bu)를 TFA로 처리하여 상응하는 산 IIId를 수득할 수 있다. 유사한 조건하에 에스테르 Va (식 중, X = Ot-Bu)를 상응하는 산 Vb로 전환시킬 수 있다.
Figure 112007083443575-PCT00042
일반 화학식 IX의 아릴 치환된 메틸렌 비스포스포네이트를 모 벤질 할라이드 VI로부터 2회 아르부조프(Arbuzov) 반응 및 그 사이의 벤질 할로겐화의 순서로 얻을 수 있다. 문헌 [Org. Biomol. Chem. (2004), 21:3162-3166]에 기재된 바와 같이 디알킬 포스파이트의 알칼리 금속 염을 4-히드록시벤즈알데히드에 친핵성 첨가하여 히드록실 치환된 모 분자 IXa를 수득할 수 있다.
Figure 112007083443575-PCT00043
문헌 [Synth. Comm. (2002), 32:2951-2957] 및 특허 US 5,952,478 (1999)에 기재된 방법을 이용하여 디에틸 (에톡시포스피닐)메틸포스포네이트 X를 제조할 수 있다. 이를 4-치환된 브로모벤젠 (XI)과 커플링하고, 에스테르 중간체 XIIa를 절단한 후 산 XIIb를 수득할 수 있다.
Figure 112007083443575-PCT00044
문헌 [Synth. Comm. (1996), 26:2037-2043]에 기재된 프로토콜에 따라 디벤질아민, 디알릴아민, 또는 다른 N-벤질 및 N-알릴 2차 아민, 디에틸 포스파이트 및 트리에틸 오르토포르메이트로부터 일반 화학식 XIII의 아민을 제조할 수 있다. 화학식 XIII을 숙신산 무수물 XIVa 또는 글루타르산 무수물 XIVb로 아실화하여 각각 산 XVa 및 XVb를 제공할 수 있다 [J. Drug Targeting (1997), 5:129-138]. 유사한 방식으로, 상술한 IIIb 또는 IX를 XIV(a-b)로 처리하여 숙신산 아미드 및 글루타르산 아미드 XVI(a-d)을 수득한다.
Figure 112007083443575-PCT00045
문헌 [J. Org. Chem. (1986), 51:3488-3490]에 기재된 프로토콜에 따라 화학식 I으로부터 올레핀 XVII을 제조할 수 있다.
Figure 112007083443575-PCT00046
문헌 [Phosphorus, Sulfur and Silicon (1998), 132:219-229]에 기재된 바와 같이, 화학식 I의 음이온을 다양한 쇄 길이를 갖는 보호된 ω-히드록시 브로마이드 XVIII로 알킬화하여 일반 구조식 XIX(c-d)의 알코올 및 일반 구조식 XXI의 요오다이드를 제조할 수 있다. 탈보호 후, 알코올을 동일계 내 발생된 트리페닐포스핀:요오다이드 복합체로 처리하여 상응하는 요오다이드로 전환시킬 수 있다. 이들 알코올 XIX(c-d)를 통상적인 산화 방법, 예컨대 피리디늄 디클로메이트로 처리하여 일반 구조식 XX의 산으로 추가 전환할 수 있다.
Figure 112007083443575-PCT00047
문헌 [J. Drug Targeting (1995), 3:273-282]에 기재된 방법의 개질에 따라 모 아민 IIIb 및 XIII으로부터 브로모아세트아미드 XXII 및 XXIII을 제조할 수 있 다.
Figure 112007083443575-PCT00048
문헌 [Bioorg. Med. Chem. (1999), 7:901-919]에 기재된 프로토콜에 따라 화학식 I의 음이온을 보호된 3-요오도프로판-1-티올로 알킬화하여 티올 XXIV(a-b)를 제조할 수 있다. 또는, 요오다이드 XXI(a-b), 및 티오우레아 (그 후, 가수분해) 및 티오아세트산 (그 후, 가수분해 또는 환원)과 같은 시약을 비롯한 술프히드릴기를 공급할 수 있는 적합하게 선택된 시약으로부터 티올 XXIV(a-b)를 제조할 수 있다.
Figure 112007083443575-PCT00049
문헌 [J. Ind. Chem. Soc. (1997), 74:679-682] 중 기타 아민에 대해 기재된 바와 같이, 아민 관능화된 비스포스포네이트, 예컨대 IIIb 및 XIII과 활성형의 티오글리콜산 또는 티오글리콜산 그 자체를 축합하여 티오글리콜아미드 XXV 및 XXVI를 제조할 수 있다.
Figure 112007083443575-PCT00050
모 (히드록시페닐) 비닐 케톤 XXVII과 요오다이드 XXI(a-b)를 적합하게 선택된 염기의 존재하에 축합하여 비닐 케톤, 예컨대 XXVIII(a-b)을 제조할 수 있다.
Figure 112007083443575-PCT00051
문헌 [Synth. Comm. (2002), 32:2951-2957] 및 특허 US 5,952,478 (1999)에 기재된 방법을 이용하여 디에틸 (에톡시포스피닐)메틸포스포네이트 XXIX를 제조할 수 있다. 할로겐화 1,3-디옥솔론 XXX과 커플링하여 비스포스포네이트 XXXI을 제공할 수 있다. 이어서, 라디칼 할로겐화 반응으로 비스포스포네이트 XXXII를 제공할 수 있다.
이 단락에 기재된 비스포스포네이트 구성 단위는 그의 포스폰산 에스테르 (R은 Me, Et, i-Pr, 알릴 또는 Bn임) 또는 자유 비스포스폰산 및/또는 자유 비스포스포네이트 염의 형태이다.
A 2) 플루오로퀴놀론-비스포스포네이트 접합체의 합성
Figure 112007083443575-PCT00052
문헌 [J. Med. Chem. (2002), 45:2338-2341]에 기재된 바와 같이, 친핵성 촉매의 조건하 C-7 치환기 상에 1차 또는 2차 아민 관능성을 갖는 플루오로퀴놀론을 비닐리덴 비스포스포네이트 XVII로 처리하여 비스포스폰산화 첨가생성물을 제공하였다. 목시플록사신 XXXIII, 가티플록사신 XXXIV 및 시프로플록사신 XXXV로부터 아미노메틸화 메틸렌비스포스포네이트 XXXVI 내지 XXXVIII로 전환할 수 있다.
Figure 112007083443575-PCT00053
XXXIII 내지 XXXV의 2차 아미노기를 보호한 후, ω-요오도알킬비스포스포네이트 XXI(a-b)로 처리하여 플루오로퀴놀론 비스포스포네이트 첨가생성물 XL(a-f)를 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00054
문헌 [J. Drug Targeting (1995), 3:273-282]에 기재된 바와 유사한 방식으로, 보호된 플루오로퀴놀론을 비스포스폰산화 알킬 할라이드, 예컨대 XXII 및 XXIII과 유사하게 반응시켜 그의 모 비스포스폰산화 글리코아미드 전구약물 XLI(a- c) 및 XLII(a-c)를 제공하였다.
Figure 112007083443575-PCT00055
플루오로퀴놀론의 카르복시기를 보호하여 화합물 XLIII 내지 XLV를 수득하였다. 이를 문헌 [Synlett (1994):894]에 기재된 바와 같이 염기의 존재하에 브로모아세트아미드 XXIII 및 이산화탄소로 처리하여 비스포스폰산화 카르바메이트 XLVI 내지 XLVIII를 수득할 수 있다. XXIII을 XXII로 치환한 것을 제외하고는 유사한 처리로 유사한 화합물 IL 내지 LI를 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00056
문헌 [J. Med. Chem. (1991), 34:78-81] 중 기타 화합물에 대해 기재된 방식으로 목시플록사신 XXXIII을 1-클로로알킬 클로로포르메이트로 처리하여 모 1-클로로알킬 카르바메이트를 형성하고, 이를 XV(a-b), XVI(a-d) 또는 XX(a-b)의 염과 반응시켜 각각 비스포스폰산화 첨가생성물 LII(a-b), LIII(a-d) 또는 LIV(a-b)를 생성하였다. 유사하게, 상기 반응과 동일한 순서로 가티플록사신을 LV(a-f) 및 LVI(a-b)로, 시프로플록사신을 LVII(a-f) 및 LVIII(a-b)로 각각 전환시켰다.
Figure 112007083443575-PCT00057
Figure 112007083443575-PCT00058
표준 커플링 시약의 존재하에 보호된 플루오로퀴놀론 XXXIX(a-c)와 비스포스폰산화 페놀 IXa를 축합하여 비스포스포네이트 페닐 에스테르를 제조할 수 있다.
Figure 112007083443575-PCT00059
유사하게, XXXIX(a-c)를 적합하게 선택된 표준 커플링 시약의 존재하에 티올 XXIV(a-b), XXV 또는 XXVI과 반응시켜 일반 구조식 LX(a-c), LXI(a-c), LXII(a-c) 및 LXIII(a-c)의 비스포스폰산화 티오에스테르를 제공하였다.
Figure 112007083443575-PCT00060
플루오로퀴놀론, 예컨대 XXXIII, XXXIV 및 XXXV와 비스포스폰산화 비닐 케톤, 예컨대 XXVII(a-b)를 축합하여 비스포스폰산화 플루오로퀴놀론 전구약물 LXIV(a-b), LXV(a-b) 및 LXVI(a-b)를 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00061
비 친핵성 염기의 존재하에 플루오로퀴놀론 XXXIII 내지 XXXV를 비스포스폰산화 할로메틸디옥솔론 XXXII로 처리하여 비스포스폰산화 디옥솔로닐메틸 플루오로퀴놀론 LXVII, LXVIII 및 LXIX를 제공하였다.
Figure 112007083443575-PCT00062
모 보호된 플루오로퀴놀론 XLIII 내지 XLV를 커플링제의 존재하에 카르복실산 Vb로 또는 염기의 존재하에 산 클로라이드 Vc로 처리하여 비스포스폰산화 아미드 LXX 내지 LXXII를 제조할 수 있다.
Figure 112007083443575-PCT00063
모 보호된 플루오로퀴놀론 XLIII 내지 XLV를 표준 탈수(dehydrative) 커플링 조건하에 비스포스폰산화 3-(2-아실옥시페닐)-3-메틸부탄산 (LXXIII X = OH)으로 또는 적합한 염기의 존재하에 모 아실 할라이드 (LLXIII X = 할로겐)로 처리하여 비스포스폰산화 아미드 LXXIV 내지 LXXVI을 제조할 수 있다.
유사 화합물 LXXVIII 내지 LXXX를 적합하게 보호된 비스포스폰산화 3-(2-포스포릴옥시페닐)-3-메틸부탄산 (LLXVII X = OH) 또는 그의 모 아실 할라이드 (LXXVII X = 할로겐)를 이용하여 유사한 방식으로 제조할 수 있다.
Figure 112007083443575-PCT00064
이 단락에 기재된 비스포스포네이트 구성 단위는 그의 포스폰산 에스테르 (R은 Me, Et, i-Pr, 알릴 또는 Bn임) 또는 자유 비스포스폰산 및/또는 자유 비스포스포네이트 염의 형태이다. 비스포스폰산 에스테르를 통상적인 방법, 예컨대 염기의 존재 또는 부재하에 트리메틸실릴 브로마이드 또는 요오다이드로 처리, 비스포스포네이트 에스테르가 벤질 비스포스포네이트인 경우 수소화, 비스포스포네이트 에스테르가 알릴 비스포스포네이트인 경우 팔라듐 촉매 및 친핵체로 처리하여 자유 산 및 산 염으로 전환할 수 있다.
문헌에 기재된 통상적인 방법, 예를 들어 문헌 ["Protective Groups in Organic Synthesis", Greene, T.W. and Wuts, P.M.G., Wiley-lnterscience, New York, 1999]에서 검토된 방법을 이용하여 사용되는 다른 보호기를 배치 또는 제거할 수 있다.
B) 상세한 실험 절차
테트라메틸 에테닐리덴비스포스포네이트 (2)의 합성.
Figure 112007083443575-PCT00065
테트라메틸 에테닐리덴비스포스포네이트 (2): 화합물 2를 문헌 [J. Org. Chem. 1986, 51, 3488-3490]에 기재된 바와 같이 제조하였다. 화합물 2를 투명한 액체로서 총 수율 74％로 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00066
목시플록사신 비스포스포네이트 접합체 5의 제조
Figure 112007083443575-PCT00067
7-((4aS,7aS)-1-(2,2-비스(디메틸포스포노)에틸)-옥타히드로피롤로[3,4-b]피 리딘-6-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실산 (4): 목시플록사신 3 (0.800 g, 1.99 mmol)을 건조 CHCl3 (30 mL)에 용해하였다. 상기 용액에 테트라메틸 에테닐리덴비스포스포네이트 2 (0.515 g, 2.11 mmol) 및 DMAP 촉매량을 첨가하였다. 상기 반응 혼합물을 실온에서 3.5시간 동안 교반하고, 이어서 40 ℃에서 증발시켰다. 조 생성물 일부 1.022 g을 다음 방법으로 정제하였다. 소량의 에틸 아세테이트로 처리하였다. 불용성 물질을 여과 제거하고, 생성물을 헥산으로 침전시키고, 헥산으로 세척하고, 건조하여 순수한 화합물 4 (0.448 g, 45％)를 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00068
7-((4aS,7aS)-1-(2,2-비스포스포노에틸)-옥타히드로피롤로[3,4-b]피리딘-6-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실산 (5): TMSBr (0.76 mL, 5.76 mmol)을 CH2Cl2 (10 mL) 중 화합물 4 (371 mg, 0.575 mmol)의 교반 용액에 한번에 첨가하고, 얻어진 혼합물을 실온에서 24시간 동안 교반하였다. 용매를 감압하에 제거하고, 고체를 고 진공하에서 1시간 동안 건조하였다. 이어서, 상기 고체를 H2O (15 mL)에 현탁하고, 생성물을 용해하면서 1M NaOH를 첨가하여 pH를 즉시 pH 7로 조정하였다. 증발 후 본질적으로 순수한 생성물이 수득되었다 (정량). 112 mg을 C18 셉-팍(Sep-Pak, 상표명) (H2O) 상에서 정제하여 순 수한 화합물 5 (66 mg, 59％ 회수)를 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00069
시프로플록사신 비스포스포네이트 접합체 8의 제조
Figure 112007083443575-PCT00070
7-(4-(2,2-비스(디메틸포스포노)에틸)피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-4-옥소퀴놀린-3-카르복실산 (7): 시프로플록사신 6 (0.40 g, 1.21 mmol)을 건조 CHCl3 (50 mL)에 현탁하였다. 상기 현탁액에 테트라메틸 에테닐리덴비스포스포네이트 2 (0.301 g, 1.23 mmol) 및 DMAP 촉매량을 첨가하였다. 상기 반응 혼합물을 실온에서 2 시간 동안 교반하고, 이어서 40 ℃에서 증발시켰다. 조 생성물을 비등하는 톨루엔 (50 mL)과 함께 가열하였다. 불용성 생성물 8을 백색 분말로 수득하였다 (0.309 g, 44％).
Figure 112007083443575-PCT00071
7-(4-(2,2-비스포스포노에틸)피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-4-옥소퀴놀린-3-카르복실산 (8): TMSBr (0.58 mL, 4.39 mmol)을 CH2Cl2 (10 mL) 중 화합물 7 (252 mg, 0.438 mmol)의 교반 용액에 한번에 첨가하고, 얻어진 혼합물을 실온에서 16시간 동안 교반하였다. 용매를 감압하 제거하고, 고체를 고 진공하 1시간 동안 건조하였다. 상기 고체를 H2O (30 mL)에 현탁하고, 생성물을 용해하면서 1M NaOH를 첨가하여 pH를 즉시 pH 7.6으로 조정하였다. 생성물 용액을 CHCl3 (2 x 25 mL)으로 세척하고, 여과하고, 증발시켜 화합물 8을 정량 수율로 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00072
테트라에틸 1-(3-요오도프로필) 메틸렌비스포스포네이트 (11)의 제조
Figure 112007083443575-PCT00073
테트라에틸 4-(2-테트라히드로-2H-피라닐옥시)부틸렌-1,1-비스포스포네이트 (9): 건조 THF (20 mL) 중 NaH (광유 중 60％ 현탁액, 900 mg, 22.0 mmol)의 현탁액에 테트라에틸 메틸렌비스포스포네이트 (6.46 g, 22.4 mmol)를 적가하였다. 얻어진 투명한 용액을 15분 동안 실온에서 교반한 후, 2-(3-브로모프로폭시)테트라히드로-2H-피란 (5.05 g, 22.6 mmol)을 적가하였다. 얻어진 반응 혼합물을 환류 온도로 6시간 동안 가열하고, CH2Cl2 (75 mL)로 희석하고, 염수 (2 x 50 mL)로 세척하고, 건조하고 (MgSO4), 증발시켰다. 다음 단계에서 이를 사용하였다.
테트라에틸 4-히드록시부틸렌-1,1-비스포스포네이트 (10): MeOH (40 mL) 중 조 생성물 9 (최대 22.4 mmol)의 교반 용액에 암버라이트(Amberlite) IR-120 (0.6 g)을 첨가하였다. 상기 반응 혼합물을 50 ℃로 4시간 동안 가열하고, 여과하고, 증발시켰다. 조 생성물을 5 내지 10％ 메탄올/에틸 아세테이트의 농도구배 용리를 이용하여 실리카 겔 상에서 플래시 크로마토그래피로 정제하여 순수한 화합물 10 (2.67 g, 테트라에틸 메틸렌비스포스포네이트로부터 34％)을 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00074
테트라에틸 4-요오도부틸렌-1,1-비스포스포네이트 (11): CH2Cl2 (50 mL) 중 10 (1.52 g, 4.39 mmol)의 용액에 트리페닐포스핀 (1.32 g, 5.033 mmol) 및 이미다졸 (0.45 g, 6.61 mmol)을 첨가하였다. 상기 반응 혼합물을 0 ℃로 냉각한 후, 요오드 (1.22 g, 4.81 mmol)를 첨가하였다. 이어서, 상기 혼합물을 냉각조로부터 제거하고, 2시간 동안 교반하고, 헥산 (100 mL)으로 희석하고, 여과하고, 추가의 헥 산 (2 x 30 mL)으로 침전물을 세척하였다. 여액을 증발시키고, 0 내지 10％ 메탄올/에틸 아세테이트 농도구배 용리를 이용하여 실리카 겔 상에서 플래시 크로마토그래피로 정제하여 순수한 화합물 11 (1.6 g, 80％)을 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00075
목시플록사신 비스포스포네이트 접합체 14의 제조
Figure 112007083443575-PCT00076
7-((4aS,7aS)-1-(tert-부톡시카르보닐)-옥타히드로피롤로[3,4-b]피리딘-6-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실산 (12): THF 20 mL 중 목시플록사신 (3, 834 mg, 2.078 mmol), Boc2O (459.1 mg, 2.082 mmol) 및 1M NaOH 수용액 4.2 mL의 혼합물을 실온에서 밤새 교반하였다. 유기 용매를 제거한 후, 잔류물을 포화 염화암모늄 수용액으로 중화하였다. 상기 혼합물을 에틸 아세테이트 (3x)로 추출하고, 무수 황산나트륨으로 건조하였다. 용매 를 제거한 후, 황색 포움 12 (947 mg, 91％)를 수득하고, 이는 1H NMR로 나타난 바와 같이 미량의 불순물을 함유하였고, 정제하지 않고 다음 단계에서 바로 사용하였다.
Figure 112007083443575-PCT00077
4,4-비스(디에틸포스포노)부틸 7-((4aS,7aS)-1-(tert-부톡시카르보닐)-옥타히드로피롤로[3,4-b]피리딘-6-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (13): 무수 DMF 10 mL 중 화합물 12 (576 mg, 1.15 mmol), 요오도 비스포스포네이트 11 (497 mg, 1.09 mmol) 및 탄산칼륨 (151 mg, 1.09 mmol)의 혼합물을 실온에서 21시간 동안 교반하였다. 에틸 아세테이트 (100 mL)를 첨가하고, 유기물을 물 (3 x 20 mL) 및 염수 (20 mL)로 추출하고, MgSO4로 건조하였다. 5 내지 10％ 메탄올/에틸 아세테이트 농도구배 용리를 이용하여 실리카 겔 상에서 플래시 크로마토그래피로 순수한 생성물 (518 mg, 57％)을 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00078
4,4-비스포스포노부틸 7-((4aS,7aS)-옥타히드로피롤로[3,4-b]피리딘-6-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (14): TMSBr (0.82 mL, 6.21 mmol)을 CH2Cl2 (50 mL) 중 화합물 13 (518 mg, 0.624 mmol)의 교반 용액에 한번에 첨가하고, 얻어진 혼합물을 실온에서 23시간 동안 교반하였다. 용매를 감압하에 제거하고, 고체를 고 진공하에 1시간 동안 건조하였다. 이어서, 고체를 H2O (200 mL)에 재현탁하고, 생성물을 용해하면서 1M NaOH를 첨가하여 pH를 즉시 pH 7로 조정하였다. 생성물 용액을 CHCl3 (2 x 50 mL)으로 세척하고, 건조하고, 증발시켜 생성물을 정량 수율로 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00079
가티플록사신-비스포스포네이트 접합체 18의 제조
Figure 112007083443575-PCT00080
7-(4-(tert-부톡시카르보닐)-3-메틸피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실산 (16): THF 10 mL 중 가티플 록사신 (15, 335.1 mg, 0.8927 mmol), Boc2O (202 mg, 0.9163 mmol) 및 1M NaOH 수용액 1.9 mL의 혼합물을 실온에서 밤새 교반하였다. 유기 용매를 제거한 후, 잔류물을 포화 염화암모늄 수용액으로 중화하였다. 상기 혼합물을 에틸 아세테이트 (3x)로 추출하고, 무수 황산나트륨으로 건조하였다. 용매를 제거하여 백색 고체 16 (403 mg, 95％)을 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00081
4,4-비스(디에틸포스포노)부틸 7-(4-(tert-부톡시카르보닐)-3-메틸피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (17): 무수 DMF 10 mL 중 화합물 16 (476 mg, 1.00 mmol), 요오도 비스포스포네이트 11 (465 mg, 1.02 mmol) 및 탄산칼륨 (180 mg, 1.30 mmol)의 혼합물을 실온에서 22시간 동안 교반하였다. 용매를 70 ℃에서 증발시키고, 잔류물을 5％ 메탄올/CH2Cl2를 이용하여 실리카 겔 상에서 플래시 크로마토그래피 (2x)로 정제하여 순수한 화합물 17 (460 mg, 57％)을 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00082
4,4-비스포스포노부틸 7-(3-메틸피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (18): TMSBr (0.76 mL, 5.76 mmol)을 CH2Cl2 (50 mL) 중 화합물 17 (460 mg, 0.573 mmol)의 교반 용액에 한 번에 첨가하고, 얻어진 혼합물을 실온에서 15시간 동안 교반하였다. 용매를 감압하에 제거하고, 고체를 고 진공하에 1시간 동안 건조하였다. 이어서, 상기 고체를 H2O (200 mL)에서 재현탁하고, 생성물을 용해하면서 1M NaOH를 첨가하여 pH를 즉시 pH 7.35로 조정하였다. 생성물 용액을 CHCl3 (2 x 100 mL)으로 세척하고, 여과하고, 증발시켜 조 생성물 (300 mg, 생성물의 사나트륨 염을 기준으로 77％ 회수)을 수득하였다. 조 물질을 C18 셉-팍 (상표명) (H2O) 상에서 정제하여 순수한 화합물 18 (89 mg, 23％)을 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00083
테트라에틸 1-(4-요오도부틸) 메틸렌비스포스포네이트 (23)의 제조
Figure 112007083443575-PCT00084
4-브로모-1-부탄올 (19): 환류하는 테트라히드로푸란 67.5 mL (832.2 mmol)에 48％ 브롬화수소산 31 mL (274 mmol)를 적가하고, 황색 용액을 추가의 2시간 동 안 환류하였다. 실온으로 냉각한 후, 상기 반응물을 포화 중탄산나트륨 수용액으로 조심스럽게 중화하였다. 얻어진 혼합물을 디에틸 에테르 (3x)로 추출하고, 무수 황산나트륨으로 건조하였다. 용매를 제거하여 생성물 19를 황색 오일로 수득하였다 (10.7 g, 26％).
Figure 112007083443575-PCT00085
2-(4-브로모부톡시)-테트라히드로-2H-피란 (20): 3,4-디히드로-2H-피란 (8.5 mL, 90.96 mmol)을 화합물 19 (10.7 g, 69.93 mmol) 및 p-톨루엔술폰산 일수화물 (26.5 mg, 0.1372 mmol)의 디클로로메탄 (20 mL) 용액에 적가하였다. 상기 혼합물을 실온에서 밤새 교반하였다. 용매를 제거한 후, 잔류물을 용리액으로서 5:1 헥산/에틸 아세테이트를 이용하여 실리카 겔 상에서 플래시 크로마토그래피로 정제하여 생성물 20을 무색 오일로 수득하였다 (15.3 g, 92％).
Figure 112007083443575-PCT00086
테트라에틸 5-(2-테트라히드로-2H-피라닐옥시)펜틸렌-1,1-비스포스포네이트 (21): THF 40 mL 중 수소화나트륨 (60％, 840.5 mg, 21.01 mmol)의 현탁액에 테트라에틸 메틸렌비스포스포네이트 (6.16 g, 20.95 mmol)를 조심스럽게 첨가하고, 얻어진 담황색의 투명한 용액을 실온에서 45분 동안 교반하였다. 이어서, 브로마이드 20 (4.97 g, 20.96 mmol)을 THF 세정액 5 mL와 함께 투입하였다. 상기 반응물을 밤새 환류하고, 실온으로 냉각한 후, 포화 염화암모늄 수용액으로 켄칭하였다. 추가의 소량의 물로 고체를 용해하였다. 상기 혼합물을 에틸 아세테이트 (3x)로 추출하고, 무수 황산나트륨으로 건조하고, 진공에서 농축하였다. 용리액으로서 20:1 (v/v) 디클로로메탄/메탄올을 이용하여 실리카 겔 상에서 플래시 크로마토그래피하여 순수하지 않은 생성물 21 7.3 g을 담황색 오일로 수득하였다. 상기 물질을 더이상 정제하지 않고 다음 단계에서 바로 사용하였다.
Figure 112007083443575-PCT00087
테트라에틸 5-히드록시펜틸렌-1,1-비스포스포네이트 (22): 조질의 화합물 21을 메탄올 20 mL에 용해하고, p-톨루엔술폰산 일수화물 74.6 mg (0.3863 mmol)을 첨가하였다. 실온에서 밤새 교반한 후, 상기 혼합물을 농축하고, 15:1 에틸 아세테이트/메탄올 내지 8:1, 이어서 6:1의 농도구배 용리를 이용하여 플래시 크로마토그래피하여 무색 오일 (3.1 g, 2 단계에 걸쳐 41％)을 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00088
테트라에틸 5-요오도펜틸렌-1,1-비스포스포네이트 (23): 알코올 22 (1.419 g, 3.938 mmol), 트리페닐포스핀 (1.25 g, 4.718 mmol) 및 이미다졸 (325.6 mg, 4.735 mmol)을 건조 아세토니트릴 15 mL에 용해하고, I2 1.196 g (4.703 mmol)을 여러 번 나누어서 첨가하였다. 실온에서 밤새 교반한 후, 용매를 진공에서 제거하고, 잔류물을 에틸 아세테이트 및 포화 Na2S2O3 수용액에 용해하였다. 유기 층이 담황색으로 변하고, 2상이 분리될 때까지 상기 혼합물을 교반하였다. 유기상을 무수 황산나트륨으로 건조하고, 농축하였다. 용리액으로서 15:1 에틸 아세테이트/메 탄올을 이용하여 실리카 겔 상에서 플래시 크로마토그래피하여 생성물 23을 황색 오일로 수득하였다 (1.26 g, 68％).
Figure 112007083443575-PCT00089
목시플록사신 비스포스포네이트 접합체 25의 제조
Figure 112007083443575-PCT00090
5,5-비스(디에틸포스포노)펜틸 7-((4aS,7aS)-1-(tert-부톡시카르보닐)-옥타히드로피롤로[3,4-b]피리딘-6-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (24): 무수 DMF 15 mL 중 화합물 12 (464.7 mg, 0.9265 mmol), 요오도 비스포스포네이트 23 (435.5 mg, 0.9262 mmol) 및 탄산칼륨 (129.3 mg, 0.9355 mmol)을 함유하는 혼합물을 65 ℃에서 2일 동안 가열하였다. 실온으로 냉각한 후, 상기 반응물을 물로 희석하고, 에틸 아세테이트 (3x)로 추출하고, 무수 황산나트륨으로 건조하고, 농축하였다. 15:1 에틸 아세테이트/메탄올 내지 8:1, 이어서 5:1 농도구배 용리를 이용하여 실리카 겔 상에서 플래시 크로마 토그래피하여 생성물 24 425.6 mg (54％)을 황색 포움으로 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00091
5,5-비스포스포노펜틸 7-((4aS,7aS)-옥타히드로피롤로[3,4-b]피리딘-6-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (25): CH2Cl2 5 mL 중 화합물 24 (377.6 mg, 0.4475 mmol)의 용액에 브로모트리메틸실란 0.61 mL (4.529 mmol)를 첨가하였다. 상기 혼합물을 실온에서 밤새 교반한 후, 농축하였다. 잔류물을 고 진공에 30분 이상 두고, 이어서 물에 용해하였다. 1N 수산화나트륨 수용액을 이용하여 얻어진 용액의 pH를 7.4로 하고, 용매를 제거하였다. 고체를 물에 2회 용해하고, 용매를 제거하였다. 얻어진 고체를 순수한 물 내지 10:1 물/메탄올 내지 5:1 농도구배 용리를 이용하여 워터스(Waters, 등록상표) C18 셉-팍 (상표명) 카트리지 (20 cc)로 정제하여 생성물 25를 회백색 고체로 수득하였다 (211 mg, 70％).
Figure 112007083443575-PCT00092
5,5-비스(디에틸포스포노)펜틸 7-((4aS,7aS)-옥타히드로피롤로[3,4-b]피리딘-6-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트, 트리플루오로아세테이트 염 (26): 트리플루오로아세트산 (0.5 mL)을 CH2Cl2 3 mL 중 화합물 23 (90.7 mg, 0.1075 mmol)의 용액에 첨가하였다. 상기 반응 혼합물을 실온에서 1시간 동안 교반하고, 포화 중탄산나트륨 수용액으로 켄칭하고, 수성층을 CH2Cl2 (2x)로 추출하였다. 합한 유기상을 후속적으로 1N 수산화나트륨 용액 (1x) 및 물 (2x)로 세척하고, 무수 황산나트륨으로 건조하였다. 순수한 생성물 26을 반-분취용 HPLC로부터 점착성 오일로 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00093
가티플록사신 비스포스포네이트 접합체 28의 제조
Figure 112007083443575-PCT00094
5,5-비스(디에틸포스포노)펜틸 7-(4-(tert-부톡시카르보닐)-3-메틸피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (27): 무수 DMF 15 mL 중 화합물 16 (486 mg, 1.022 mmol), 요오도 비스포 스포네이트 23 (481.4 mg, 1.024 mmol) 및 탄산칼륨 (144.3 mg, 1.044 mmol)을 함유하는 혼합물을 65 ℃에서 2일 동안 가열하였다. 실온으로 냉각한 후, 상기 반응물을 물로 희석하고, 에틸 아세테이트 (3x)로 추출하고, 무수 황산나트륨으로 건조하고, 농축하였다. 12:1 에틸 아세테이트/메탄올 내지 10:1, 8:1, 이어서 6:1 농도구배 용리를 이용하여 실리카 겔 상에서 플래시 크로마토그래피하여 생성물 27 455.3 mg (54％)을 갈색 오일로 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00095
5,5-비스포스포노펜틸 7-(3-메틸피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (28): CH2Cl2 5 mL 중 화합물 27 (479.4 mg, 0.5862 mmol)의 용액에 브로모트리메틸실란 0.79 mL (5.866 mmol)를 첨가하였다. 상기 혼합물을 실온에서 밤새 교반한 후, 농축하였다. 잔류물을 고 진공에서 30분 이상 유지하고, 이어서 물에 용해하였다. 1N 수산화나트륨 수용액을 이용하여 얻어진 용액의 pH를 7.1로 하고, 용매를 제거하였다. 고체를 물에 2회 용해하고, 용매를 진공에서 제거하였다. 얻어진 고체를 순수한 물 내지 2:1 물/메탄올, 1:2, 이어서 메탄올 농도구배 용리를 이용하여 워터스 (등록상표) C18 셉-탁 (상표명) 카트리지 (20 cc)로 정제하여 생성물 28을 회백색 고체로 수득하였다 (203 mg, 50％).
Figure 112007083443575-PCT00096
4-[(테트라에틸 비스포스포노메틸)카르바모일]부탄산 (31) 및 3-[(테트라에틸 비스포스포노메틸)카르바모일]프로판산 (32)의 합성
Figure 112007083443575-PCT00097
테트라에틸 N,N-디벤질-1-아미노메틸렌비스포스포네이트 (29): 문헌 [Synth. Comm. 1996, 26, 2037-2043]으로부터 유래한 변형된 프로토콜에 따라 화합물 29를 제조하였다. 트리에틸 오르토포르메이트 (8.89 g, 60 mmol), 디에틸 포스파이트 (16.57 g, 120 mmol) 및 디벤질 아민 (11.80 g, 60 mmol)을 증류 헤드가 장착된 100 mL 둥근 바닥 플라스크에서 합하였다. 상기 반응물을 180 내지 195 ℃의 온도로 1 시간 동안 Ar하에 가열하였다. EtOH 증발이 완료되었을 때, 상기 반응 혼합물을 실온으로 냉각하고, CHCl3 (300 mL)으로 희석하고, 수성 NaOH (2M, 3 x 60 mL) 및 염수 (2 x 75 mL)로 세척하고, 이어서 MgSO4로 건조하였다. 증발 후, 25.2 g (87％)의 조 수율을 얻었다. 조질의 오일 4.95 g을 크로마토그래피 (에틸 아세테이트:헥산:메탄올 14:4:1)로 정제하여 순수한 29 (2.36 g, 41％)를 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00098
테트라에틸 1-아미노메틸렌비스포스포네이트 (30): 화합물 29 (2.00 g, 4.14 mmol)를 EtOH (40 mL)에 용해하였다. 상기 용액에 탄소 상 팔라듐 (10％, 1.5 g) 및 시클로헥산 (2.5 mL, 24.7 mmol)을 첨가하였다. 상기 반응 혼합물을 아르곤 하 15시간 동안 환류하고, 셀라이트를 통해 여과하고, 증발시켜 다소 순수하지 않은 담황색 오일로서 30 (1.50 g, 119％)을 수득하였고, 이를 더이상 정제하지 않고 다음 단계에서 바로 사용하였다.
Figure 112007083443575-PCT00099
4-[(테트라에틸비스포스포노메틸)카르바모일]부탄산 (31): 화합물 31을 문헌 [J. Drug Targeting, 1997, 5, 129-138]에 기재된 바와 같이 제조하였다. 30으로부터 조 수율 85％의 오렌지색 오일로 수득하였다. 조 생성물을 크로마토그래피 (10％ AcOH/EtOAc)로 정제하여 백색 고체를 수득할 수 있었다.
Figure 112007083443575-PCT00100
3-[(테트라에틸비스포스포노메틸)카르바모일]프로판산 (32): 화합물 32를 문 헌 [J. Drug Targeting, 1997, 5, 129-138]에 기재된 바와 같이 제조하였다. 서서히 고화하여 30으로부터 조 수율 57％의 오일로 수득하였다. 조 생성물을 크로마토그래피 (10％ AcOH/EtOAc)로 정제하여 백색 고체를 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00101
목시플록사신 비스포스포네이트 접합체 36의 제조
Figure 112007083443575-PCT00102
4-[(테트라에틸비스포스포노메틸)카르바모일]부탄산 (33)의 나트륨 염: 카르복실산 31 (300.2 mg, 0.7193 mmol)을 THF 2 mL에 용해하고, 1N 수산화나트륨 수용액 0.72 mL (0.72 mmol)를 첨가하였다. 상기 혼합물을 실온에서 4시간 동안 교반하고, 유기 용매를 제거하였다. 밤새 고 진공을 이용하거나 동결 건조하여 남은 물을 제거하였다. 얻어진 고체를 다음 단계에서 바로 사용하였다.
7-((4aS,7aS)-1-((1-클로로에톡시)카르보닐)-옥타히드로피롤로[3,4-b]피리딘-6-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실산 (34): 1-클로로에틸 클로로포르메이트 (0.27 mL, 2.478 mmol)를 클로로포름 25 mL 중 목시플록사신 3 (994.5 mg, 2.477 mmol) 및 양성자 스폰지 547.9 mg (2.557 mmol)의 용액에 첨가하였다. 투명한 황색 용액을 실온에서 5시간 동안 교반한 후, 물 (3x)로 세척하고, 무수 황산나트륨으로 건조하였다. 용매를 제거하여 황색 포움으로서 생성물 34를 수득하였다 (1.228 g, 98％). 물로 세척한 후에도 양성자 스폰지가 여전히 존재하는 경우, 조 생성물을 디클로로메탄/메탄올 19:1의 용리를 이용하여 짧은 실리카 겔 칼럼을 통과시켰다.
Figure 112007083443575-PCT00103
혼합 아세탈 35: 무수 아세트로니트릴 7 mL 중 34 (741.4 mg, 1.460 mmol) 및 33 (1.454 mmol)의 혼합물을 60 ℃의 오일 조에서 2일 동안 가열하였다. 실온으로 냉각한 후, 상기 반응 혼합물을 셀라이트 패드를 통해 여과하였다. 여액을 농축하고, 순수한 물 내지 2:1 물/메탄올, 1:2, 이어서 메탄올 농도구배 용리를 이용하여 워터스 (등록상표) C18 셉-팍 (상표명) 카트리지 (35 cc)를 수행하였다. 순수한 생성물을 갈색 유리질 고체로 수득하였다 (556.3 mg, 43％).
Figure 112007083443575-PCT00104
혼합 아세탈 36: CH2Cl2 5 mL 중 테트라에스테르 35 (556 mg, 0.6256 mmol)의 용액에 브로모트리메틸실란 0.83 mL (6.289 mmol)를 첨가하였다. 실온에서 6시간 동안 교반한 후, 상기 혼합물을 농축하고, 잔류물을 고 진공에서 30분 이상 동안 유지시켰다. 얻어진 물질을 희석된 수산화나트륨 용액 (NaOH 2 당량 이하, 이 방법은 상당히 시간 소모적이고, 용액을 유지하기 위해 초음파 분해 처리가 때때로 필요하였음)에 용해한 후, 1N 수산화나트륨 용액을 이용하여 pH를 7.20으로 조심스럽게 조정하였다. 얻어진 수용액을 순수한 물 내지 10:1 물/메탄올 농도구배 용리를 이용하여 워터스 (등록상표) C18 셉-팍 (상표명) 카트리지 (20 cc)를 수행하였다. 목적 생성물을 함유하는 모든 분획을 즉시 합하고, 아세톤/드라이아이스 냉각조에서 동결하였다. 용매를 동결 건조하여 제거하고, 얻어진 물질을 CH2Cl2로 세척하여 생성물 36 90 mg (18％)을 회백색 분말로 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00105
가티플록사신 비스포스포네이트 접합체 39의 제조
Figure 112007083443575-PCT00106
7-(4-((1-클로로에톡시)카르보닐)-3-메틸피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실산 (37): 1-클로로에틸 클로로포르메이트 (82 ㎕, 0.7525 mmol)를 CHCl3 10 mL 중 가티플록사신 15 (282.8 mg, 0.7533 mmol) 및 양성자 스폰지 (166.6 mg, 0.7773 mmol)의 용액에 첨가하였다. 백색 현탁액이 급속히 투명해졌고, 실온에서 2시간 더 교반하였다. 상기 혼합물을 물 (3x)로 세척하고, 무수 황산나트륨으로 건조하였다. 용매를 제거하여 생성물 37을 황색 고체로 수득하였다 (356.5 mg, 98％). 물로 세척한 후에도 양성자 스폰지가 여전히 존재하는 경우, 조 생성물을 19:1 디클로로메탄/메탄올 용리를 이용하여 짧은 실리카 겔 칼럼을 통과시켰다.
Figure 112007083443575-PCT00107
혼합 아세탈 38: 무수 아세트로니트릴 5 mL 중 37 (324.1 mg, 0.6725 mmol) 및 탄산나트륨 33 (0.7193 mmol)의 혼합물을 60 ℃의 오일조에서 2일 동안 가열하였다. 실온으로 냉각한 후, 상기 반응 혼합물을 셀라이트 패드를 통해 여과하였다. 여액을 농축하고, 순수한 물 내지 2:1 물/메탄올, 1:2, 이어서 메탄올 농도구배 용리를 이용하여 워터스 (등록상표) C18 셉-팍 (상표명) 카트리지 (20 cc)를 수행하였다. 수득한 순수한 생성물은 갈색 점착성 오일이었다 (247.6 mg, 43％).
Figure 112007083443575-PCT00108
혼합 아세탈 39: CH2Cl2 6 mL 중 테트라에스테르 38 (247.1 mg, 0.2864 mmol)의 용액에 브로모트리메틸실란 0.40 mL (3.031 mmol)를 첨가하였다. 실온에서 밤새 교반한 후, 용매를 제거하고, 잔류물을 고 진공에서 30분 이상 유지시켰다. 얻어진 물질을 희석된 수산화나트륨 용액 (NaOH 2 당량 이하, 이 방법은 상당히 시간 소모적이고, 용액을 유지하기 위해 초음파 분해 처리가 때때로 필요하였음)에 용해한 후, 1N 수산화나트륨 용액을 이용하여 pH를 7.25로 조심스럽게 조정하였다. 얻어진 수용액을 순수한 물 내지 10:1 물/메탄올 농도구배 용리를 이용하여 워터스 (등록상표) C18 셉-팍 (상표명) 카트리지 (20 cc)를 수행하였다. 목적 생성물을 갖는 모든 분획을 즉시 합하고, 아세톤/드라이아이스 냉각조에서 동결하였다. 용매를 동결 건조하여 제거하고, 얻어진 물질을 디클로로메탄으로 세척하여 생성물 39 65 mg (30％)을 회백색 분말로 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00109
가티플록사신 비스포스포네이트 접합체 44의 제조
Figure 112007083443575-PCT00110
테트라이소프로필 5-(2-테트라히드로-2H-피라닐옥시)-펜틸렌-1,1-비스포스포네이트 (40): THF 15 mL 중 수소화나트륨 (60％, 342.5 mg, 8.563 mmol)의 현탁액에 테트라이소프로필 메틸렌비스포스포네이트 (2.80 mL, 8.61 mmol)를 조심스럽게 처가하고, 얻어진 담황색의 투명 용액을 실온에서 30분 동안 교반하였다. 이어서, 순수한 화합물 20 (2.0194 g, 8.516 mmol)을 THF 세정액 5 mL와 함께 피펫으로 투입하였다. 반응물을 8시간 동안 환류하고, 실온으로 냉각한 후 포화 NH4Cl로 켄칭하였다. 상기 혼합물을 에틸 아세테이트 (3x)로 추출하고, 황산나트륨으로 건조하고, 진공에서 농축하였다. 용리액으로서 10:1 EtOAc:MeOH를 이용하여 플래시 크로마토그래피하여 비반응성 출발 물질 20 760 mg을 회수하였다. 목적 생성물 40은 다른 비반응성 출발 물질 테트라이소프로필 메틸렌비스포스포네이트로부터 단리될 수 없었고, 상기 혼합물을 다음 단계에서 바로 사용하였다.
Figure 112007083443575-PCT00111
테트라이소프로필 5-히드록시펜틸렌-1,1-비스포스포네이트 (41): 이전 단계의 플래시 크로마토그래피로부터의 혼합물을 MeOH 4 mL에 용해하고, p-톨루엔술폰산 일수화물 24.5 mg (0.127 mmol)을 첨가하였다. 실온에서 밤새 교반한 후, 상기 혼합물을 농축하고, 용리액으로서 12:1 EtOAc:MeOH를 이용하여 플래시 크로마토그래피하여 41을 무색 오일로 수득하였다 (1.2 g, 2 단계에 걸쳐 50％).
Figure 112007083443575-PCT00112
테트라이소프로필 5-카르복시펜틸렌-1,1-비스포스포네이트 (42): 화합물 41 (365.5 mg, 0.9083 mmol) 및 피리디늄 디클로메이트 (1.22 g, 3.18 mmol)를 N,N-디메틸 포름아미드 3 mL에 용해하고, 실온에서 밤새 교반하였다. TLC로 모니터링한 결과 반응이 완료된 후, 상기 혼합물을 물로 희석하고, EtOAc (3x)로 추출하고, 황 산나트륨으로 건조하고, 진공에서 농축하였다. 19:1 EtOAc:아세트산을 이용하여 실리카 겔 상에서 플래시 크로마토그래피하여 42를 무색 오일로 수득하였다 (246.8 mg, 65％).
Figure 112007083443575-PCT00113
혼합 아세탈 43: 테트라이소프로필 비스포스포네이트 카르복실산 42 (277.4 mg, 0.6445 mmol)의 THF 용액 2 mL에 1N 수산화나트륨 수용액 0.65 mL (0.65 mmol)를 첨가하였다. 실온에서 4시간 동안 교반한 후, 용매를 제거하였다. 무수 아세트로니트릴 4 mL 중 얻어진 고체 244 mg (0.5394 mmol) 및 가티플록사신 유도체 37 (239.6 mg, 0.4972 mmol)의 혼합물을 60 ℃의 오일조에서 밤새 가열하였다. 실온으로 냉각한 후, 상기 혼합물을 셀라이트 패드를 통해 여과하였다. 여액을 농축하고, 순수한 물 내지 2:1 물/메탄올, 1:2, 이어서 메탄올 농도구배 용리를 이용하여 워터스 (등록상표) C18 셉-팍 (상표명) 카트리지 (20 cc)를 수행하였다. 용매를 제거하여 생성물 43을 점성 황색 오일로 수득하였다 (322 mg, 74％).
Figure 112007083443575-PCT00114
혼합 아세탈 44: CH2Cl2 6 mL 중 테트라이소프로필 에스테르 43 (319.7 mg, 0.3650 mmol)의 용액에 브로모트리메틸실란 2.40 mL (18.18 mmol)를 첨가하였다. 실온에서 밤새 교반한 후, 용매를 제거하고, 잔류물을 고 진공에서 30분 이상 동안 유지시켰다. 얻어진 물질을 희석된 수산화나트륨 용액 (NaOH 2 당량 이하, 이 방법은 상당히 시간 소모적이고, 용해액을 유지하기 위해 초음파 분해 처리가 때때로 필요하였음)에 용해한 후, 1N 수산화나트륨 용액을 이용하여 pH를 7.47로 조심스럽게 조정하였다. 얻어진 수용액을 순수한 물 내지 10:1 물/메탄올 농도구배 용리를 이용하여 워터스 (등록상표) C18 셉-팍 (상표명) 카트리지 (20 cc)를 수행하였다. 목적 생성물을 갖는 모든 분획을 즉시 합하고, 아세톤/드라이아이스 냉각조에서 동결하였다. 용매를 동결 건조하여 제거하고, 얻어진 물질을 디클로로메탄으로 세척하여 생성물 44 93 mg (30％)을 회백색 분말로 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00115
가티플록사신 비스포스포네이트 접합체 49의 제조
Figure 112007083443575-PCT00116
테트라에틸 3-(t-부톡시카르보닐)프로필렌-1,1-비스포스포네이트 (45): 벤젠 (56 mL) 중 테트라에틸메틸렌 비스포스포네이트 (10.0 g, 34.7 mmol)의 용액에 t-부틸 아크릴레이트 (5.54 mL, 38.2 mmol), K2CO3 (4.79 g, 34.7 mmol) 및 벤질 트리에틸암모늄 클로라이드 (0.79 g, 3.5 mmol)를 첨가하였다. 상기 혼합물을 환류하 18시간 동안 교반하였다. 이를 여과한 후, 여액을 농축하였다. 0 내지 10％ MeOH/EtOAc의 농도구배를 이용하여 실리카 겔 상에서 플래시 크로마토그래피로 정제하여 화합물 45를 무색 오일로서 제공하였다 (3.8 g, 26％).
Figure 112007083443575-PCT00117
테트라에틸 3-카르복시프로필렌-1,1-비스포스포네이트 (46): t-부틸 에스테르 45 (4.3 g, 10.3 mmol)를 TFA (8.6 mL)에서 15분 동안 교반하고, 이어서 농축 건조하였다. 10 내지 60％ MeOH/H2O의 농도구배를 이용하여 역상 바이오타지(Biotage) 4OM C18 칼럼 상에서 정제하여 화합물 46 (3.7 g, 99％)을 무색 오일로서 제공하였고, 이는 시간이 경과함에 따라 고체화되었다.
Figure 112007083443575-PCT00118
다른 방법:
35 ℃에서 MeCN (200 mL) 중 알코올 10 (12.7 g, 36.7 mmol)의 용액 및 포스페이트 완충 용액 (200 mL, 동량의 0.67M Na2HPO4 용액 및 0.67M NaH2PO4 용액을 혼합하여 제조)에 촉매량의 TEMPO (430 mg, 2.75 mmol)를 첨가하였다. 35 ℃에서 유지된 상기 반응 플라스크에 2개의 추가 깔때기를 장착하였다. 하나는 H2O 75 mL 중 NaClO2 (8.3 g, 91.7 mmol) 용액을 충전하였다. 다른 하나는 H2O 250 mL 중 가정용 표백제 (5.25％, 25 mL) 용액을 충전하였다. NaClO2 용액의 약 1/5을 첨가한 후, 표백제 용액 약 1/5을 첨가하여 반응을 개시하였다. 남은 두 용액을, 두 첨가가 동시에 종결되도록 속도를 조절하면서 동시에 적가하였다. 상기 반응 혼합물을 35 ℃에서 4시간 동안, 및 이어서 실온에서 18시간 동안 적가하였다. 상기 반응 혼합물을 H2O 300 mL로 희석하고, 1M NaOH를 첨가하여 용액의 pH를 8.0으로 조정하였다. 얻어진 용액을 0 ℃로 냉각하고, Na2SO3 (6.1 중량％, 185 mL)의 차가운 용액을 서서히 첨가하였다. 상기 혼합물을 0 ℃에서 30분 동안 교반한 후, Et2O의 일부를 첨가하였다. 격렬히 교반한 후, 상기 혼합물을 추출 깔때기에 붓고, Et2O 층을 분리 및 폐기하였다. 수성층을 진한 HCl을 이용하여 pH 3.4로 산성화하고, CHCl3/i-PrOH 혼합물 (4:1)로 3회 추출하였다. 합한 유기층을 MgSO4로 건조하고, 여과하고, 농축 건조하여 46을 담황색 오일로 수득하였고 (12.9 g, 98％), 이는 더이상 정제하지 않고 사용될 수 있었다. 상기 화합물의 1H-NMR 스펙트럼은 에스테르 45의 가수분해로 생성된 화합물과 일치하였다.
7-(4-(클로로메톡시카르보닐)-3-메틸피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실산 (47): 무수 CH2Cl2 (100 mL) 중 15 (8.65 g, 22.9 mmol) 및 양성자 스폰지 (4.90 g, 22.9 mmol)의 현탁액을 얼음조에서 냉각한 후, 클로로포름산 클로로메틸 에스테르 (2.03 mL, 22.9 mmol)를 적가하였다. 얻어진 혼합물을 동일한 온도에서 4시간 동안 교반하였다. 상기 반응 혼합물을 CH2Cl2 (300 mL)를 첨가하여 희석하고, 차가운 수성 HCl (5％) 및 포화 NaCl로 세척하고, 이어서 무수 황산나트륨으로 건조하였다. 건조제를 여과 제거한 후, 유기물을 감압하에 제거하여 47을 정제하지 않고 사용되는 황색 고체로 수득하였다 (10.2 g, 95％).
Figure 112007083443575-PCT00119
혼합 아세탈 48: 화합물 46 (3.70 g, 10.3 mmol)을 CH3CN (20 mL)에 용해한 후, H2O 중 KOH (0.634 g, 11.3 mmol)를 첨가하였다. 얻어진 용액을 5분 동안 교반한 후, 이어서 감압하 농축하였다. 46의 나트륨 염을 DMF (25 mL)에 용해한 후, 47 (2.09 g, 4.47 mmol)을 첨가하였다. 얻어진 용액을 실온에서 3시간 동안 교반하고, 이어서 빙냉 H2O (150 mL)를 첨가하여 켄칭하였다. 생성물을 EtOAc (3 x 100 mL)로 추출하고, 합한 유기물을 물 및 염수로 세척하고, 이어서 Na2SO4로 건조하였다. 건조제를 여과 제거한 후, 유기물을 감압하 제거하여 48을 정제하지 않고 사용되는 황색 고체로 수득하였다 (3.3 g, 93％).
Figure 112007083443575-PCT00120
혼합 아세탈 49: CH2Cl2 (30 mL) 중 조질의 48 (3.25 g, 4.11 mmol) 및 2,6-루티딘 (9.53 mL, 82.1 mmol)의 용액을 빙조에서 냉각한 후, TMSBr (8.13 mL, 61.6 mmol)에 적가하였다. 얻어진 황색 용액을 24시간에 걸쳐 실온으로 가온하면서 교반하였다. 이어서, 용매 및 과량의 루티딘을 감압하 제거하였다. 잔류물을 H2O에 재현탁하고, 바이오타지 (상표명) 플래시 크로마토그래피 시스템 상에서 역상 크로 마토그래피 (물 중 0％ 내지 60％ CH3CN)로 정제하였다. CH3CN을 감압하 제거하고, 물을 감압하 동결 건조하여 49의 담황색 모노 2,6-루티딘을 수득하였다 (1.58 g, 49％).
Figure 112007083443575-PCT00121
목시플록사신 비스포스포네이트 접합체 52의 제조
Figure 112007083443575-PCT00122
테트라에틸 1-(N-2-브로모아세틸아미노)메틸렌비스포스포네이트 (50): CH2Cl2 (1 mL) 중 브로모아세틸 브로마이드 (0.35 mL, 4.0 mmol)의 용액을 CH2Cl2 (10 mL) 중 30 (1.1 g, 3.6 mmol) 및 피리딘 (0.59 mL, 7.3 mmol)의 교반된 냉각 (빙조) 용액에 적가하였다. 동일한 온도에서 4시간 동안 교반한 후, 물을 첨가하여 반응을 켄칭하였다. 생성물을 CH2Cl2로 추출하고, 합한 유기물을 10％ 수성 HCl, 염수로 세척하고, 황산나트륨으로 건조하고, 감압하 농축하였다. 조질의 황색 오일을 실리카 겔 칼럼 크로마토그래피 (CH2Cl2 중 0％ 내지 3％ MeOH)로 정제하여 50을 무색 고체로 수득하였다 (0.58 g, 37％).
Figure 112007083443575-PCT00123
(1,1-비스(디에틸포스포노)메틸카르바모일)메틸 7-((4aS,7aS)-1-(tert-부톡시카르보닐)-옥타히드로피롤로[3,4-b]피리딘-6-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (51): 12 (1.1 g, 2.1 mmol), 50 (0.90 g, 2.1 mmol) 및 Cs2CO3 (0.76g, 2.3 mmol)의 용액을 실온에서 12시간 동안 교반하였다. 이어서, 상기 혼합물을 H2O로 희석하고, CH2Cl2로 추출하였다. 유기물을 염수로 세척하고, 황산나트륨으로 건조하고, 여과하고, 감압하 농축하여 갈색 오일을 수득하고, 이를 실리카 겔 크로마토그래피 (CH2Cl2 중 0％ 내지 8％)로 정제하여 51을 베이지색 고체로 수득하였다 (1.29 g, 72％).
Figure 112007083443575-PCT00124
(1,1-비스포스포노메틸카르바모일)메틸 1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-7-((4aS,7aS)-옥타히드로피롤로[3,4-b]피리딘-6-일)-8-메톡시-4-옥소퀴놀린- 3-카르복실레이트 (52): TMSBr (3.0 mL, 23 mmol)을 CH2Cl2 중 51 (1.27 g, 1.50 mmol)의 교반 용액에 한번에 첨가하였다. 18시간 후, 용매를 감압하에 제거하고, 황색 고체를 H2O에 재현탁하고, NaOH를 첨가하여 pH를 7.4로 조정하였다. 얻어진 용액에 워터스 C18 셉-팍 (상표명)을 수행하고, 생성물을 H2O (150 mL) 및 이어서 5％ MeOH/H2O (50 mL)로 용리하여 52를 황색 고체로 수득하였다 (744 mg, 69％).
Figure 112007083443575-PCT00125
가티플록사신 비스포스포네이트 접합체 54의 제조
Figure 112007083443575-PCT00126
(1,1-비스(디에틸포스포노)메틸카르바모일)메틸 7-(4-(tert-부톡시카르보닐)-3-메틸피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥 소퀴놀린-3-카르복실레이트 (53): 50과 16의 커플링 반응을 1.3 mmol 규모로 상기 51의 합성에서 기재된 바와 같이 수행하였다. 조 생성물을 실리카 겔 크로마토그래피 (CH2Cl2 중 0％ 내지 5％ MeOH)로 정제하여 53을 담황색 고체로 수득하였다 (0.672 g, 62％).
Figure 112007083443575-PCT00127
(1,1-비스포스포노메틸카르바모일)메틸 7-(3-메틸피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (54): 53의 탈보호를 0.45 mmol 규모로 상기 51에 기재된 바와 같이 완료하였다. 조 생성물을 워터스 C18 셉-팍 (상표명) 칼럼 (H2O 150 mL, 이어서 5％ MeOH/H2O 50 mL)으로 정제하여 54를 황색 고체로 수득하였다 (235 mg, 75％).
Figure 112007083443575-PCT00128
시프로플록사신 비스포스포네이트 접합체 57의 제조
Figure 112007083443575-PCT00129
7-(4-(tert-부톡시카르보닐)피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-4-옥소퀴놀린-3-카르복실산 (55): THF/H2O (105 mL; 2:1) 중 시프로플록사신 히드로클로라이드 6 (3.95 g, 10.7 mmol), 디-tert-부틸 디카보네이트 (2.46 g, 11.3 mmol) 및 NaOH (1.29 g, 32.2 mmol)의 현탁액을 실온에서 6시간 동안 교반하였다. 생성물을 여과 수집하여 무색 오일 55 (3.93 g, 78％)를 수득하고, 이를 더이상 정제하지 않고 사용하였다.
Figure 112007083443575-PCT00130
(1,1-비스(디에틸포스포노)메틸카르바모일)메틸 7-(4-(tert-부톡시카르보닐)피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (56): 55 (0.472 g, 1.01 mmol), 50 (0.408 g, 0.962 mmol) 및 Cs2CO3 (0.345 g, 1.06 mmol)의 용액을 실온에서 3시간 동안 교반하였다. 이어서, 상기 혼합물을 H2O로 희석하고, EtOAc로 추출하였다. 유기물을 염수로 세척하고, Na2SO4로 건조하고, 여과하고, 감압하 농축하여 갈색 오일을 얻고, 이를 실리카 겔 크로마토그래피 (CH2Cl2 중 0％ 내지 7％ MeOH)로 정제하여 56을 담황색 고체로 수득하였다 (0.737 g, 90％).
Figure 112007083443575-PCT00131
(1,1-비스포스포노메틸카르바모일)메틸 1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-4-옥소-7-(피페라진-1-일)퀴놀린-3-카르복실산 (57): 56의 탈보호를 0.938 mmol 규모로 상기 51에 기재된 바와 같이 완료하였다. 조 생성물을 pH로 8로 조정한 후 워터스 C18 셉-팍 (상표명) 칼럼 (H2O 150 mL, 이어서 5％ MeOH/H2O 50 mL)으로 정제하여 57을 무색 오일로 수득하였다 (350 mg, 66％).
Figure 112007083443575-PCT00132
디메틸 2-{4-[(브로모아세틸)아미노]페닐}-1-(디메톡시포스포릴)에틸포스포네이트의 제조
Figure 112007083443575-PCT00133
디메틸 1-(디메톡시포스포릴)-2-(4-니트로페닐)에틸포스포네이트 (58a): 수소화나트륨 (1.02 g, 25.4 mmol)을 DMF (40 mL) 중 테트라메틸 메틸렌디포스포네이트의 교반 용액에 한번에 첨가하였다. 30분 후, THF (5 mL) 중 4-니트로벤질브로마이드 (5.00 g, 23.1 mmol)의 용액을 첨가하고, 얻어진 혼합물을 실온에서 4.5시간 동안 교반하였다. 수성 포화 NH4Cl (20 mL)을 첨가하여 반응을 켄칭하였다. 물 (100 mL)을 첨가한 후, 생성물을 EtOAc로 추출하고, 합한 유기물을 염수로 세척하고, MgSO4로 건조하고, 여과하고, 감압하 농축하였다. 조 생성물을 실리카 겔 크로마토그래피 (EtOAc 중 0％ 내지 10％ MeOH)로 정제하여 58a를 무색 고체로 수득하였다 (2.55 g, 30％).
Figure 112007083443575-PCT00134
디에틸 1-(디에톡시포스포릴)-2-(4-니트로페닐)에틸포스포네이트 (58b): 테트라메틸 에스테르 대신 테트라에틸 메틸렌디포스포네이트를 사용하여 상기 58a와 같이 제조하여 58b를 황색 오일로 수득하였다 (수율 34％).
Figure 112007083443575-PCT00135
디메틸 2-(4-아미노페닐)-1-(디메톡시포스포릴)에틸포스포네이트 (59a): EtOH (40 mL, 95％) 중 59a (1.01 g, 2.75 mmol) 및 PtO2 (0.035 g, 0.15 mmol)의 혼합물을 H2 55 p.s.i 하 14시간 동안 PARR 장치에서 진탕하였다. 촉매를 유리 섬유 필터지를 통해 여과 제거하고, 용매를 감압하 제거하여 59a를 담황색 고체 (0.959 g, 103％)로 수득하고, 이를 더이상 정제하지 않고 사용하였다.
Figure 112007083443575-PCT00136
디에틸 2-(4-아미노페닐)-1-(디에톡시포스포릴)에틸포스포네이트 (59b): 53b로 출발한 것을 제외하고는 상기 59a와 같이 제조하여 59b를 적색 오일 (96％)로 수득하고, 이를 더이상 정제하지 않고 사용하였다.
Figure 112007083443575-PCT00137
디메틸 2-{4-[(브로모아세틸)아미노]페닐}-1-(디메톡시포스포릴)에틸포스포네이트 (60a): CH2Cl2 중 59a (0.959 g, 2.87 mmol) 및 피리딘 (349 ㎕, 4.31 mmol)의 용액을 교반하면서 빙조에서 냉각하였다. CH2Cl2 (5 mL) 중 브로모아세틸브로마이드 (250 ㎕, 2.87 mmol)의 용액을 적가하고, 얻어진 혼합물을 상기 온도에서 4시간 동안 교반하였다. 물을 첨가하여 상기 반응을 켄칭하고, 생성물을 CH2Cl2로 추출하였다. 합한 유기층을 염수로 세척하고, 황산나트륨으로 건조하고, 여과하고, 감압하 농축하였다. 조질의 황색 고체를 실리카 겔 크로마토그래피로 정제하여 60a를 무색 고체로 수득하였다 (0.897 g, 67％).
Figure 112007083443575-PCT00138
디에틸 2-{4-[(브로모아세틸)아미노]페닐}-1-(디에톡시포스포릴)에틸포스포네이트 (60b): 59b로 출발한 것을 제외하고는 상기 60a와 같이 제조하여 60b를 적색 오일 (82％)로서 제공하였다.
Figure 112007083443575-PCT00139
목시플록사신 비스포스포네이트 접합체 62의 제조
Figure 112007083443575-PCT00140
(4-(2,2-비스(디메틸포스포노)에틸)페닐카르바모일)메틸 7-((4aS,7aS)-1- (tert-부톡시카르보닐)-옥타히드로피롤로[3,4-b]피리딘-6-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (61): 60a와 12의 커플링 반응을 0.97 mmol 규모로 상기 51의 합성에 기재된 바와 같이 수행하였다. 조 생성물을 실리카 겔 크로마토그래피 (CH2Cl2 중 0％ 내지 8％ MeOH)로 정제하여 61을 황색 고체로 수득하였다 (0.562 g, 65％).
Figure 112007083443575-PCT00141
(4-(2,2-비스포스포노에틸)페닐카르바모일)메틸 1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-7-((4aS,7aS)-옥타히드로피롤로[3,4-b]피리딘-6-일)-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (62): 61의 탈보호를 0.63 mmol 규모로 상기 52에 기재된 바와 같이 수행하였다. 조 생성물을 워터스 C18 셉-팍 (상표명) 칼럼 (H2O 중 0％ 내지 10％ MeOH)으로 정제하여 62를 담황색 고체로 수득하였다 (40 mg, 9％).
Figure 112007083443575-PCT00142
가티플록사신 비스포스포네이트 접합체 64의 제조
Figure 112007083443575-PCT00143
(4-(2,2-비스(디메틸포스포노)에틸)페닐카르바모일)메틸 7-(4-(tert-부톡시카르보닐)-3-메틸피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (63): 60a와 16의 커플링 반응을 1.84 mmol 규모로 상기 51의 합성에 기재된 바와 같이 수행하였다. 조 생성물을 실리카 겔 크로마토그래피 (CH2Cl2 중 0％ 내지 8％ MeOH)로 정제하여 63을 담황색 고체로 수득하였다 (1.10 g, 70％).
Figure 112007083443575-PCT00144
(4-(2,2-비스포스포노에틸)페닐카르바모일)메틸 7-(3-메틸피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (64): 63의 탈보호를 0.413 mmol 규모로 상기 52에 기재된 바와 같이 수행하였다. 조 생성물을 워터스 C18 셉-팍 (상표명) 칼럼 (H2O 중 0％ 내지 10％ MeOH)으로 정제하여 64를 담황색 고체로 수득하였다 (141 mg, 43％).
Figure 112007083443575-PCT00145
테트라에틸 (4-브로모아세트아미도페닐)메틸렌비스포스포네이트 (71)의 합성
Figure 112007083443575-PCT00146
디에틸 (4-니트로페닐)메틸포스포네이트 (65): 4-니트로벤질브로마이드 (8.4 g, 39 mmol) 및 트리에틸포스파이트 (7.5 mL, 43 mmol)의 순수한 용액을 밀봉 튜브에서 2시간 동안 120 ℃로 가열하면서 교반하였다. 이어서, 상기 혼합물을 냉각하고, 과량의 트리에틸포스파이트를 고 진공하 제거하였다. 조 생성물을 더이상 정제하지 않고 사용하였다.
Figure 112007083443575-PCT00147
디에틸 (4-(2,2,2-트리플루오로아세트아미도)페닐)메틸포스포네이트 (67): 조질의 65를 무수 EtOH에 용해하고, H2 (60 psi)하 4시간 동안 PtO2 (200 mg)로 수소화하였다. 촉매를 여과 제거하고, 용매를 제거하여 담갈색 고체 66을 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00148
조질의 아닐린 66 및 피리딘 (4.7 mL, 59 mmol)을 CH2Cl2에 용해하고, 얻어진 용액을 빙조에서 약 4 ℃로 냉각하였다. 이어서, 트리플루오로아세트산 무수물 (5.42 mL, 39 mmol)을 교반하면서 적가하고, 얻어진 용액을 실온으로 서서히 가온하면서 20시간 더 교반하였다. 물 (100 mL)을 첨가하여 반응을 켄칭하고, 생성물을 CH2Cl2로 추출하였다. 유기 추출물을 합하고, 10％ HCl 및 염수로 세척한 후, Na2SO4로 건조하였다. 여과 및 농축 후, 조 생성물을 플래시 칼럼 크로마토그래피 (헥산 중 90 내지 100％ EtOAc의 농도구배)로 정제하여 무색 고체 67 (9.41 g, 4-니트로벤질브로마이드로부터 수율 71％)을 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00149
디에틸 (4-(2,2,2-트리플루오로아세트아미도)페닐)브로모메틸포스포네이트 (68): 벤젠 중 67 (9.41 g, 27.7 mmol), NBS (7.5 g, 41.6 mmol) 및 아조비스(시클로헥산 카르보니트릴) (70 mg, 0.29 mmol)의 용액을 강한 가시광선의 존재하에 5시간 동안 환류 온도로 가열하였다. 물을 첨가한 후, 생성물을 EtOAc로 추출하였다. 유기물을 포화 NaCl로 세척하고, 이어서 Na2SO4로 건조하였다. 조질의 고체를 실리카 겔 크로마토그래피 (1:1 EtOAc:헥산)로 정제하여 68을 담황색 고체로 수득하였다 (4.0 g, 수율 34％).
Figure 112007083443575-PCT00150
테트라에틸 (4-(2,2,2-트리플루오로아세트아미도)페닐)메틸렌비스포스포네이트 (69): THF 중 68 (4.0 g, 9.6 mmol) 및 트리에틸포스파이트 (1.6 mL, 9.6 mmol)의 용액을 환류 온도로 20시간 동안 가열하였다. 상기 용액을 실온으로 냉각하고, 약 5 mL로 농축한 후, 이어서 디에틸 에테르를 첨가하였다. 생성물 69를 무색 침전물로서 수집하였다 (0.6 g, 수율 14％).
Figure 112007083443575-PCT00151
테트라에틸 (4-아미노페닐)메틸렌포스포네이트 (70): H2O 중 69 (0.45 g, 0.95 mmol) 및 KOH (64 mg, 1.05 mmol)의 현탁액을 5시간 동안 50 ℃로 가온하면서 교반하였다. 상기 용액을 H2O로 희석하고, 포화 NH4Cl 20 mL로 중화하였다. 수성 상을 CH2Cl2로 추출하고, 합한 유기 추출물을 Na2SO4로 건조하고, 여과하고, 70의 담 황색 고체 (330 mg, 조 수율 92％)로 농축하였다
Figure 112007083443575-PCT00152
테트라에틸 (4-브로모아세트아미도페닐)메틸렌비스포스포네이트 (71): CH2Cl2 (1 mL) 중 브로모아세틸 브로마이드 (0.36 mL, 4.2 mmol)의 용액을 CH2Cl2 (14 mL) 중 70 (1.05 g, 2.77 mmol) 및 피리딘 (0.34 mL, 4.2 mmol)의 교반된 냉각 (빙조) 용액에 적가하였다. 동일한 온도에서 4시간 동안 교반한 후, 물을 첨가하여 반응을 켄칭하였다. 생성물을 CH2Cl2로 추출하고, 합한 유기물을 10％ 수성 HCl, 염수로 세척하고, 이어서 MgSO4로 건조하였다. 건조제를 여과한 후, 유기물을 감압하 농축하고, 조질의 갈색 고체를 실리카 겔 플래시 칼럼 크로마토그래피 (CH2Cl2 중 0％ 내지 6％ MeOH)로 정제하여 71을 담황색 고체로 수득하였다 (1.16 g, 77％).
Figure 112007083443575-PCT00153
목시플록사신-비스포스포네이트 접합체 73의 제조
Figure 112007083443575-PCT00154
(4-비스(디에틸포스포노)메틸페닐카르바모일)메틸 7-((4aS,7aS)-1-(tert-부톡시카르보닐)-옥타히드로피롤로[3,4-b]피리딘-6-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (72): 70과 12의 커플링 반응을 1.34 mmol 규모로 상기 51의 합성에 기재된 바와 같이 수행하였다. 조 생성물을 실리카 겔 플래시 칼럼 크로마토그래피 (CH2Cl2 중 0％ 내지 10％ MeOH)로 정제하여 72를 황색 고체로 수득하였다 (0.539 g, 45％).
Figure 112007083443575-PCT00155
(4-비스포스포노메틸페닐카르바모일)메틸 1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-7-((4aS,7aS)-옥타히드로피롤로[3,4-b]피리딘-6-일)-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (73): 72의 탈보호를 0.59 mmol 규모로 상기 51에 기재된 바와 같이 수행하였다. 조 생성물을 워터스 C18 셉-팍 (상표명) 칼럼 (H2O 중 0％ 내지 20％ MeOH)으로 정제하여 73을 담황색 고체로 수득하였다 (110 mg, 27％).
Figure 112007083443575-PCT00156
시프로플록사신-비스포스포네이트 접합체 75의 제조
Figure 112007083443575-PCT00157
(4-비스(디에틸포스포노)메틸페닐카르바모일)메틸 7-(4-(tert-부톡시카르보닐)피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (74): 55와 71의 커플링 반응을 1.0 mmol 규모로 상기 51의 합성에 기재된 바와 같이 수행하였다. 조 생성물을 실리카 겔 플래시 칼럼 크로마토그래피 (EtOAc 중 0％ 내지 6％ MeOH)로 정제하여 74를 담황색 고체로 수득하였다 (0.53 g, 62％).
Figure 112007083443575-PCT00158
(4-비스포스포노메틸페닐카르바모일)메틸 1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-4-옥소-7-(피페라진-1-일)퀴놀린-3-카르복실산 (75): 74의 탈보호를 0.62 mmol 규모로 상기 51에 기재된 바와 같이 수행하였다. 조 생성물을 워터스 C18 셉-팍 (상표명) 칼럼 (H2O 중 0％ 내지 8％ MeOH)으로 정제하여 75를 담황색 고체로 수득하였다 (230 mg, 58％).
Figure 112007083443575-PCT00159
테트라에틸 N-(브로모아세틸)-N-메틸-1-아미노메틸렌비스포스포네이트 (78)의 제조
Figure 112007083443575-PCT00160
테트라에틸 N-벤질-N-메틸-1-아미노메틸렌비스포스포네이트 (76): 문헌 [Synth. Comm. 1996, 26, 2037-2043]에 기재된 방법의 변형된 방법을 이용하여 화합물 76을 제조하였다. 트리에틸 오르토포르메이트 (13.8 g, 93.3 mmol), 디에틸 포스파이트 (32.2 g, 233 mmol) 및 N-벤질메틸 아민 (9.42 g, 77.7 mmol)을 증류 장치가 장착된 100 mL 둥근 바닥 플라스크에서 가열하였다. 상기 반응물을 EtOH의 증발이 완료되는 3시간 동안 Ar하에서 180 내지 190 ℃의 온도로 가열하였다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각하고, CHCl3 (400 mL)으로 희석하고, 수성 NaOH (1M) 및 염수로 세척하고, 이어서 Na2SO4로 건조하였다. 용매를 흡입기 압력에서 제거하여 무색 오일 76 (31.7 g, 100％)을 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00161
테트라에틸 N-메틸-1-아미노메틸렌비스포스포네이트 (77): 화합물 76 (12.4 g, 30.4 mmol)을 EtOH (150 mL)에 용해한 후, 탄소 상의 팔라듐 (10％, 5 g) 및 시클로헥산 (9.0 mL, 88.7 mmol)을 첨가하였다. 얻어진 혼합물을 아르곤 하 16시간 동안 환류 온도로 가열하였다. 냉각된 용액을 유리 섬유 여과지를 통해 여과하고, 감압하 농축하여 77을 담황색 오일로 수득하고 (8.7 g, 90％), 이를 더이상 정제하지 않고 다음 단계에서 바로 사용하였다.
Figure 112007083443575-PCT00162
테트라에틸 N-(브로모아세틸)-N-메틸-1-아미노메틸렌비스포스포네이트 (78): CH2Cl2 (1 mL) 중 브로모아세틸 브로마이드 (1.48 mL, 17.0 mmol)의 용액을 CH2Cl2 (25 mL) 중 77 (4.5 g, 14 mmol) 및 피리딘 (1.78 mL, 21.3 mmol)의 교반된 냉각 (빙조) 용액에 적가하였다. 상기 반응물을 실온으로 서서히 가온하면서 18시간 동안 교반하였다. 물을 첨가하여 반응을 켄칭한 후, 생성물을 CH2Cl2로 추출하고, 합한 유기물을 10％ 수성 HCl, 염수로 세척하고, 황산나트륨으로 건조하고, 감압하 농축하였다. 조질의 황색 오일을 실리카 겔 HPFC (EtOAc 중 0％ 내지 10％ MeOH)로 정제하여 78을 담황색 액체로 수득하였다 (2.93 g, 47％).
Figure 112007083443575-PCT00163
목시플록사신-비스포스포네이트 접합체 80의 제조
Figure 112007083443575-PCT00164
(N-메틸-1,1-비스(디에틸포스포노)메틸카르바모일)메틸 7-((4aS,7aS)-1-(tert-부톡시카르보닐)-옥타히드로피롤로[3,4-b]피리딘-6-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (79): 12와 78의 커플링 반응을 3.27 mmol 규모로 상기 51의 합성에 기재된 바와 같이 완료하였다. 조 생성물을 실리카 겔 플래시 칼럼 크로마토그래피 (CH2Cl2 중 0％ 내지 10％ MeOH)로 정제하여 79를 황색 고체로 수득하였다 (0.710 g, 25％).
Figure 112007083443575-PCT00165
(N-메틸-1,1-비스포스포노메틸카르바모일)메틸 1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-7-((4aS,7aS)-옥타히드로피롤로[3,4-b]피리딘-6-일)-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (80): 79의 탈보호를 0.815 mmol 규모로 상기 51에 기재 된 바와 같이 수행하였다. 조 생성물을 워터스 C18 셉-팍 (상표명) 칼럼 (H2O 중 0％ 내지 10％ MeOH)으로 정제하여 80을 시스/트랜스 회전이성질체의 혼합물인 담황색 고체로 수득하였다 (110 mg, 27％).
Figure 112007083443575-PCT00166
가티플록사신-비스포스포네이트 접합체 82의 제조
Figure 112007083443575-PCT00167
(N-메틸-1,1-비스(디에틸포스포노)메틸카르바모일)메틸 7-(4-(tert-부톡시카르보닐)-3-메틸피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (81): 78과 16의 커플링 반응을 1.92 mmol 규모로 상기 51의 합성에 기재된 바와 같이 수행하였다. 조 생성물을 실리카 겔 크로마토 그래피 (CH2Cl2 중 0％ 내지 10％ MeOH)로 정제하여 81을 담황색 고체로 수득하였다 (0.415 g, 30％).
Figure 112007083443575-PCT00168
(N-메틸-1,1-비스포스포노메틸카르바모일)메틸 7-(3-메틸피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (82): 81의 탈보호를 0.354 mmol 규모로 상기 51에 기재된 바와 같이 수행하였다. 조 생성물을 워터스 C18 셉-팍 (상표명) 칼럼 (H2O 중 0％ 내지 5％ MeOH)으로 정제하여 82의 시스/트랜스 회전이성질체를 담황색 고체로 수득하였다 (135 mg, 54％).
Figure 112007083443575-PCT00169
목시플록사신-비스포스포네이트 접합체 (85)의 제조
Figure 112007083443575-PCT00170
테트라에틸 (4-히드록시페닐)메틸렌 비스포스포네이트 (83): 이를 문헌 [Org. Biomol. Chem. (2004), 21: 3162-3166]에 기재된 바와 같이 제조하였다. 반응 혼합물이 50 ℃를 넘지 않도록, 실온에서 디에틸 포스파이트 (20 mL, 155 mmol)에 나트륨 금속 (0.55 g, 23.9 mmol)을 소량씩 조심스럽게 첨가하였다. 4-히드록시 벤즈알데히드 (1.0 g, 8.2 mmol)를 상기에서 얻어진 용액에 첨가하였다. 상기 반응 혼합물을 실온에서 48시간 동안 교반하고, 이어서 물 (100 mL)로 켄칭하고, 클로로포름 (3 x 100 mL)으로 추출하였다. 클로로포름 층을 염수로 세척하고, Na2SO4로 건조하고, 진공하에 농축하였다. 과량의 디에틸포스파이트를 벌브-대-벌브(bulb-to-bulb) 증류로 제거하였다. 얻어진 고체 잔류물을 디에틸 에테르로 세척하고, 여과하여 83 (2.42 g, 78％)을 제공하였다.
Figure 112007083443575-PCT00171
4-(비스(디에틸포스포노)메틸)페닐 7-((4aS,7aS)-1-(tert-부톡시카르보닐) 옥타히드로피롤로[3,4-b]피리딘-6-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (84): 2-플루오로-1-메틸피리디늄 토실레이트 (0.340 g, 1.20 mmol)를 빙조에서 냉각한 CH2Cl2 중 12 (0.502 g, 1.00 mmol)의 교반 용액에 첨가하였다. 이어서, 트리에틸아민 (0.558 g, 4.00 mmol)을 적가하고, 얻어진 혼합물을 상기 온도에서 70분 동안 교반하였다. 이어서, CH2Cl2 (1 mL) 중 83 (0.380 g, 1.00 mmol)의 용액을 첨가하고, 얻어진 용액을 18시간에 걸쳐 실온으로 가온하면서 교반하였다. EtOAc로 희석한 후, 유기층을 10％ 수성 HCl, 염수, 5％ 수성 비카보네이트, 염수로 세척하고, 이어서 Na2SO4로 건조하였다. 조 생성물을 실리카 겔 HPFC (EtOAc 중 0％ 내지 25％ MeOH)로 정제하여 84를 담황색 고체로서 제공하였다 (0.508 g, 59％).
4-(비스포스포노메틸)페닐 1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-7-((4aS,7aS)-옥타히드로피롤로[3,4-b]피리딘-6-일)-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (85): 84의 탈보호를 0.289 mmol 규모로 상기 51에 기재된 바와 같이 완료하였다. 조 생성물을 워터스 C18 셉-팍 (상표명) 칼럼 (H2O 40 mL, 이어서 5％ MeOH/H2O 40 mL)으로 정제하여 85를 담황색 고체로 수득하였다 (214 mg, 54％).
Figure 112007083443575-PCT00172
가티플록사신-비스포스포네이트 접합체 87의 제조
Figure 112007083443575-PCT00173
4-(비스(디에틸포스포노)메틸)페닐 7-(4-(tert-부톡시카르보닐)-3-메틸피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (86): 16과 83의 커플링 반응을 1.05 mmol 규모로 상기 84의 합성에 기재된 바와 같이 수행하였다. 조 생성물을 실리카 겔 HPFC (EtOAc 중 0％ 내지 30％ MeOH)로 정제하여 86을 무색 고체로 수득하였다 (0.318 g, 36％).
Figure 112007083443575-PCT00174
4-(비스포스포노메틸)페닐 7-(3-메틸피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (87): 86의 탈보호를 0.185 mmol 규모로 상기 51에 기재된 바와 같이 완료하였다. 조 생성물을 워터스 C18 셉-팍 (상표명) 칼럼 (H2O 40 mL)으로 정제하여 87을 무색 고체로 수득하였다 (80 mg, 61％).
Figure 112007083443575-PCT00175
테트라이소프로필 5-티아펜틸렌-1,1-비스포스포네이트 (92)의 제조
Figure 112007083443575-PCT00176
테트라이소프로필 4-(2-테트라히드로-2H-피라닐옥시)부틸렌-1,1-비스포스포네이트 (88): 건조 THF (35 mL) 중 NaH (광유 중 60％ 현탁액, 1.43 g, 35.8 mmol)의 현탁액에 테트라이소프로필 메틸렌비스포스포네이트 (12.35 g, 35.9 mmol)를 적가하였다. 얻어진 투명 용액을 15분 동안 실온에서 교반한 후, 플라스크를 2 x 5 mL THF로 세정하면서 2-(3-브로모프로폭시)테트라히드로-2H-피란 (8.0 g, 36 mmol)을 적가하였다. 반응 혼합물을 6시간 동안 환류 온도로 가열하였다. 용매를 증발시키고, 잔류물을 에틸 아세테이트에 용해하고, 반-포화 염수로 세척하였다. 수성층을 에틸 아세테이트로 추출하고, 합한 유기물을 염수로 세척하고, 건조하고 (MgSO4), 증발시켰다. 이를 다음 단계에서 사용하였다.
테트라이소프로필 4-히드록시부틸렌-1,1-비스포스포네이트 (89): MeOH (70 mL) 중 조 생성물 88 (최대 36 mmol)의 교반 용액에 암버리스트(Amberlyst) 15 (1.05 g)를 첨가하였다. 상기 반응 혼합물을 40분 동안 환류하고, 여과하고, 증발시켰다. 조 생성물을 0 내지 10％ 메탄올/에틸 아세테이트 농도구배 용리를 이용하여 실리카 겔 상에서 플래시 크로마토그래피로 정제하여 순수한 89 (7.0 g, 테트라이소프로필 메틸렌비스포스포네이트로부터 48％)를 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00177
테트라이소프로필 4-요오도부틸렌-1,1-비스포스포네이트 (90): CH2Cl2 (150 mL) 중 89 (7.0 g, 17 mmol)의 용액에 트리페닐포스핀 (5.25 g, 20.0 mmol) 및 이 미다졸 (1.78 g, 26.1 mmol)을 첨가하였다. 상기 반응 혼합물을 0 ℃로 냉각한 후, 요오드 (4.86 g, 19.1 mmol)를 첨가하였다. 이어서, 상기 혼합물을 냉각조로부터 제거하고, 2시간 동안 교반하고, 헥산 (300 mL)에 첨가하고, 여과하고, 추가 헥산 (2 x 50 mL)으로 침전물을 세척하였다. 여액을 증발시키고, 에틸 아세테이트로 용리하면서 실리카 겔 상에서 플래시 크로마토그래피로 정제하여 순수한 90 (7.6 g, 85％)을 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00178
테트라이소프로필 4-아미노이소티오우레이도부틸렌-1,1-비스포스포네이트, 히드로요오다이드 염 (91): 에탄올 (20 mL) 중 90 (3.8 g, 7.4 mmol)의 용액에 티오우레아 (0.59 g, 7.75 mmol)를 첨가하였다. 상기 반응 혼합물을 18시간 동안 환류하고, 증발시켜 다음 단계에서 사용하였다.
Figure 112007083443575-PCT00179
테트라이소프로필 5-티아펜틸렌-1,1-비스포스포네이트 (92): 물 (30 mL) 중 조질의 91 (7.4 mmol) 용액에 수산화나트륨 (0.396 g, 9.90 mmol)을 첨가하였다. 상기 반응 혼합물을 1.5 시간 동안 환류하고, 0 ℃로 냉각하고, 1M HCl (10 mL)로 산성화하였다. 생성물을 CHCl3 (3 x 50 mL)으로 추출하고, 유기물을 염수 (70 mL)로 세척하고, 건조하고 (MgSO4), 증발시켜 조질의 92를 정량 수율로 수득하고, 이를 다음 단계에서 사용하였다.
Figure 112007083443575-PCT00180
목시플록사신 비스포스포네이트 접합체 94의 제조
Figure 112007083443575-PCT00181
S-4,4-비스(디이소프로필포스포노)부틸 7-((4aS,7aS)-1-(tert-부톡시카르보닐)-옥타히드로피롤로[3,4-b]피리딘-6-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르보티오에이트 (93): CH2Cl2 (3 mL) 중 12 (200 mg, 0.400 mmol)의 용액에 2-플루오로-1-메틸피리디늄 토실레이트 (0.136 g, 0.480 mmol)를 첨가하였다. 상기 반응 혼합물을 0 ℃로 냉각하고, 트리에틸아민 (0.20 mL, 1.43 mmol)을 주사기를 통해 첨가하였다. 0 ℃에서 1시간 동안 교반한 후, CH2Cl2 (3 mL) 중 티올 92 (0.208 g, 0.497 mmol)의 용액을 첨가하였다. 0 ℃에서 추가의 1시간 후, 상기 반응물을 밤새 실온으로 가온하였다. 상기 반응 혼합물을 에틸 아세테이트로 희석하고, 빙냉 포화 NH4Cl 용액, 5％ NaHCO3 및 물로 세척하였 다. 건조 (MgSO4) 및 증발 후, 잔류물을 2.5 내지 5％ 메탄올/CH2Cl2 농도구배 용리를 이용하여 실리카 겔 상에서 플래시 크로마토그래피로 정제하여 순수한 93 (0.2410 g, 67.0％)을 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00182
S-4,4-비스포스포노부틸 7-((4aS,7aS)-옥타히드로피롤로[3,4-b]피리딘-6-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르보티오에이트 (94): CH2Cl2 (50 mL) 중 93 (633 mg, 0.702 mmol)의 용액에 TMSBr (0.93 mL, 7.05 mmol)을 첨가하였다. 상기 반응 혼합물을 65시간 동안 교반하고, 용매를 감압하 제거하고, 고체를 고 진공하 1시간 동안 건조하였다. 상기 고체를 H2O (200 mL)에 현탁하고, 생성물을 용해하면서 1M NaOH를 첨가하여 pH를 즉시 pH 8로 조정하였다. 생성물 용액을 여과하고, 불용성 물질을 물 및 CHCl3으로 세척하였다. 수성상을 증발시키고, 역상 크로마토그래피 (100％ 물 내지 33％ 메탄올/물 농도구배 용리)로 정제하였다. 순수한 생성물 94를 황백색 고체로 수득하였다 (236 mg, 생성물의 사나트륨 염을 기준으로 47％ 회수).
Figure 112007083443575-PCT00183
가티플록사신-비스포스포네이트 접합체 96의 제조
Figure 112007083443575-PCT00184
S-4,4-비스(디이소프로필포스포노)부틸 7-(4-(tert-부톡시카르보닐)-3-메틸피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르보티오에이트 (95): CH2Cl2 (5 mL) 중 16 (601 mg, 1.26 mmol)의 용액에 2-플루오로-1-메틸피리디늄 토실레이트 (0.371 g, 1.31 mmol)를 첨가하였다. 상기 반응 혼합물을 0 ℃로 냉각하고, 트리에틸아민 (0.63 mL, 4.52 mmol)을 주사기를 통해 첨가하였다. 80분 동안 0 ℃에서 교반한 후, CH2Cl2 (5 mL) 중 티올 92 (0.575 g, 1.37 mmol)의 용액을 첨가하였다. 0 ℃에서 추가 10분 후, 상기 반응물을 실온으로 밤새 가온하였다. 상기 반응 혼합물을 에틸 아세테이트 (50 mL)로 희석하고, 빙냉 포화 NH4Cl 용액 (2 x 25 mL), 빙냉 5％ NaHCO3 (2 x 25 mL), 물 (25 mL) 및 염수 (25 mL)로 세척하였다. 건조 (MgSO4) 및 증발 후, 잔류물을 2.5 내지 5％ 메 탄올/CH2Cl2 농도구배 용리를 이용하여 실리카 겔 상에서 플래시 크로마토그래피로 정제하여 소량의 16으로 오염된 95 (0.663 g, 60.0％)를 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00185
S-4,4-비스포스포노부틸 7-(3-메틸피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르보티오에이트 (96): CH2Cl2 (50 mL) 중 95 (663 mg, 0.757 mmol)의 용액에 TMSBr (1.0 mL, 7.6 mmol)을 첨가하였다. 상기 반응 혼합물을 92시간 동안 교반하고, 용매를 감압하 제거하고, 고체를 고 진공하 1시간 동안 건조하였다. 상기 고체를 H2O (200 mL)에 현탁하고, 생성물을 용해하면서 1M NaOH를 첨가하여 pH를 즉시 pH 7.5로 조정하였다. 생성물 용액을 CHCl3 (2 x 50 mL)으로 세척하고, 증발시키고, 역상 크로마토그래피 (100％ 물 내지 30％ 메탄올/물 농도구배 용리)로 정제하였다. 순수한 생성물 96을 백색 고체 (103 mg, 생성물의 사나트륨 염을 기준으로 20％ 회수)로 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00186
목시플록사신-비스포스포네이트 접합체 99의 제조
Figure 112007083443575-PCT00187
테트라에틸 1-(N-3-티아프로피오닐아미노)메틸렌비스포스포네이트 (97): 아민 30 (691 mg, 2.28 mmol)과 메르캅토아세트산 (200 ㎕, 2.89 mmol)의 혼합물을 Ar으로 연속 퍼징하면서 140 내지 150 ℃로 가열하였다. 증기 발생이 완료된 것으로 나타날 때, 잔류물을 5％ 메탄올/CH2Cl2로 용리하는 실리카 겔 상에서 플래시 크로마토그래피로 정제하여 97 (0.321 g, 37％)을 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00188
S-(1,1-비스(디에틸포스포노)메틸카르바모일)메틸 7-((4aS,7aS)-1-(tert-부톡시카르보닐)-옥타히드로피롤로[3,4-b]피리딘-6-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르보티오에이트 (98): CH2Cl2 (6.5 mL) 중 12 (427 mg, 0.851 mmol)의 용액에 2-플루오로-1-메틸피리디늄 토실레이트 (0.292 g, 1.03 mmol)를 첨가하였다. 상기 반응 혼합물을 0 ℃로 냉각하고, 트리에틸아민 (0.43 mL, 3.09 mmol)을 주사를 통해 첨가하였다. 0 ℃에서 1시간 동안 교반한 후, CH2Cl2 (10 mL) 중 티올 97 (0.32 g, 0.85 mmol)의 용액을 첨가하였다. 0 ℃에서 추가 10분 후, 상기 반응물을 실온으로 밤새 가온하였다. 상기 반응 혼합물을 CH2Cl2로 희석하고, 빙냉 포화 NH4Cl 용액, 빙냉 5％ NaHCO3, 물 및 염수로 세척하였다. 건조 (MgSO4) 및 증발 후, 잔류물을 4％ 메탄올/CH2Cl2로 용리하는 실리카 겔 상에서 플래시 크로마토그래피로 정제하여 다소 순수하지 않은 98 (0.418 g, 57％)을 황색 포움으로 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00189
S-(1,1-비스포스포노메틸카르바모일)메틸 1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-7-((4a,7aS)-옥타히드로피롤로[3,4-b]피리딘-6-일)-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르보티오에이트 (99): CH2Cl2 (30 mL) 중 98 (418 mg, 0.486 mmol)의 용액에 TMSBr (0.64 mL, 4.8 mmol)을 첨가하였다. 상기 반응 혼합물을 41시간 동안 교반하고, 용매를 감압하 제거하고, 고체를 고 진공하 1시간 동안 건조하였다. 상기 고체를 H2O (100 mL)에 현탁하고, 생성물을 용해하면서 1M NaOH를 첨가하여 pH를 즉시 pH 7로 조정하였다. 생성물 용액을 CHCl3 (2 x 50 mL)으로 세척하고, 여과하고, 증발시키고, 역상 크로마토그래피 (100％ 물 내지 15％ 메탄올/물 농도구배 용리)로 정제하였다. 순수한 생성물 99를 황백색 고체로 수득하였다 (90 mg, 생성물의 사나트륨 염을 기준으로 25％ 회수).
Figure 112007083443575-PCT00190
테트라에틸 2-클로로카르보닐에틸렌-1,1-비스포스포네이트 102의 제조
Figure 112007083443575-PCT00191
문헌 [Bioorg. Med. Chem. (1999), 7: 901-19] 중 상기 화합물에 대한 유사한 방식으로 상기 화합물을 합성하였다.
테트라에틸 2-t-부톡시카르보닐에틸렌-1,1-비스포스포네이트 (100): 건조 DMF (9 mL) 중 테트라에틸 메틸렌비스포스포네이트 (3.00 g, 10.4 mmol)의 용액에 NaH (광유 중 60％ 현탁액, 0.46 g, 11.5 mmol)를 나누어서 첨가하였다. 얻어진 슬러리를 실온에서 30분 동안 교반한 후, t-부틸 브로모아세테이트 (1.7 mL, 11.5 mmol)를 빠르게 첨가하였다. 상기 반응 혼합물을 1시간 동안 교반하고, NH4Cl의 포화 용액 2 mL를 첨가하여 켄칭하였다. 상기 반응 혼합물을 증발시키고, 5％ 메탄올/에틸 아세테이트로 용리하는 실리카 겔 상에서 플래시 크로마토그래피로 정제하여 순수한 100 (2.1 g, 50％)을 투명한 무색 오일로 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00192
테트라에틸 2-카르복시에틸렌-1,1-비스포스포네이트 (101): 에스테르 100 (2.1 g, 5.2 mmol)을 TFA (12 mL)에서 2.5분 동안 교반하고, 감압하 농축하였다. 조질의 산 101을 플래시 크로마토그래피 (100％ 에틸 아세테이트 내지 10％ 메탄올/에틸 아세테이트 농도구배 용리)로 정제하였다. 산 101을 백색 고체로 수득하였다 (1.35 g, 75％).
Figure 112007083443575-PCT00193
테트라에틸 2-클로로카르보닐에틸렌-1,1-비스포스포네이트 (102): CH2Cl2 (15 mL) 중 산 101 (1.02 g, 2.95 mmol)에 신선한 증류된 SOCl2 (0.84 mL, 11.6 mmol)를 첨가하였다. 상기 혼합물을 환류 온도에서 3시간 동안 교반하고, 농축 건조하여 조질의 102를 무색 오일로 수득하고 (정량), 이를 더이상 정제하지 않고 다음 단계에서 즉시 사용하였다.
Figure 112007083443575-PCT00194
목시플록사신-비스포스포네이트 접합체 107의 제조
Figure 112007083443575-PCT00195
알릴 7-((4aS,7aS)-1-(tert-부톡시카르보닐)-옥타히드로피롤로[3,4-b]피리딘-6-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (103): 건조 DMF (20 mL) 중 산 12 (1.00 g, 2.0 mmol)의 용액에 K2CO3 (332 mg, 2.4 mmol) 및 알릴 브로마이드 (210 ㎕, 2.4 mmol)를 첨가하였다. 상기 반응 혼합물을 75 내지 80 ℃에서 24시간 동안 가열하고, 잔류물을 물 및 에틸 아세테이트에 용해하였다. 수성층을 에틸 아세테이트로 추출하고, 합한 유기물을 염수로 세척하고, 건조하고 (MgSO4), 증발시켰다. 조질의 103 (0.80 g, 74％)을 다음 단계에서 사용하였다.
Figure 112007083443575-PCT00196
알릴 1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-7-((4aS,7aS)-옥타히드로피롤로[3,4-b]피리딘-6-일)-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (104): 0 ℃로 냉각된 건조 메탄올 (25 mL) 중 보호된 아민 103 (0.80 g, 1.5 mmol)의 용액에 아세 틸 클로라이드 (5.33 mL, 74.6 mmol)를 첨가하였다. 얻어진 용액을 1.5시간에 걸쳐 실온으로 가온하고, 농축하고, 잔류물을 빙냉 포화 NaHCO3 및 CH2Cl2에 용해하였다. 건조 및 농축 후, 다음 단계에서 바로 사용하기에 충분히 순수한 조질의 104 (0.62 g, 95％)를 얻었다.
Figure 112007083443575-PCT00197
알릴 7-((4aS,7aS)-1-(3,3-비스(디에틸포스포노)프로피오닐)-옥타히드로피롤로[3,4-b]피리딘-6-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (105): 0 ℃로 냉각된 CH2Cl2 (20 mL) 중 조질의 아민 104 (0.624 g, 1.41 mmol), 트리에틸아민 (0.24 mL, 1.69 mmol) 및 DMAP (17 mg, 0.14 mmol)의 용액에 조질의 아실 클로라이드 102 (1.76 mmol, 12.5 mL)의 CH2Cl2 용액을 적가하였다. 얻어진 혼합물을 밤새 실온으로 가온하고, CH2Cl2로 희석하고, 포화 NaHCO3으로 세척하고, 수성층을 CH2Cl2로 다시 추출하고, 합한 유기물을 염수로 세척하고, 건조하고 (MgSO4), 농축하였다. 플래시 크로마토그래피 (5％ 메탄올/CH2Cl2)하여 순수한 아미드 105 (0.80 g, 74％)를 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00198
7-((4aS,7aS)-1-(3,3-비스(디에틸포스포노)프로피오닐)-옥타히드로피롤로[3,4-b]피리딘-6-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실산 (106): THF (20 mL) 중 알릴 에스테르 105 (0.80 g, 1.04 mmol)의 용액에 Pd(PPh3)4 (24 mg, 0.02 mmol) 및 나트륨 톨루엔술피네이트 (204 mg, 1.14 mmol)의 물 (2 mL) 용액을 첨가하였다. 상기 혼합물을 실온에서 1.25시간 동안 교반하고, 증발시키고, 플래시 크로마토그래피 (5％ 메탄올/CH2Cl2 내지 10％ 메탄올/CH2Cl2 농도구배 용리)로 정제하여 106 (0.60 g, 79％)을 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00199
7-((4aS,7aS)-1-(3,3-비스포스포노프로피오닐)-옥타히드로피롤로[3,4-b]피리딘-6-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실산 (107): CH2Cl2 (40 mL) 중 107 (0.60 g, 0.82 mmol)의 용액에 TMSBr (1.1 mL, 8.2 mmol)을 첨가하였다. 상기 반응 혼합물을 38시간 동안 교반하고, 용매를 감압하 제거하고, 고체를 고 진공하 1 시간 동안 건조하였다. 상기 고체를 H2O (80 mL)에 현탁하고, 생성물을 용해하면서 1M NaOH를 첨가하여 pH를 즉시 pH 7로 조정하였다. 생성물 용액을 농축하고, 역상 크로마토그래피 (100％ 물 내지 25％ 메탄올/물 농도구배 용리)로 정제하였다. 순수한 생성물 107을 황색 고체로 수득하였다 (189 mg, 생성물의 사나트륨 염을 기준으로 32％ 회수).
Figure 112007083443575-PCT00200
가티플록사신-비스포스포네이트 접합체 112의 제조
Figure 112007083443575-PCT00201
알릴 7-(4-(tert-부톡시카르보닐)-3-메틸피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (108): 건조 DMF (14 mL) 중 산 16 (0.60 g, 1.3 mmol)의 용액에 K2CO3 (221 mg, 1.6 mmol) 및 알릴 브로마이드 (140 ㎕, 1.6 mmol)를 첨가하였다. 상기 반응 혼합물을 75 내지 80 ℃에서 24시간 동안 가열하고, 증발시키고, 잔류물을 물 및 에틸 아세테이트에 용해하였다. 수성층을 에틸 아세테이트로 추출하고, 합한 유기물을 염수로 세척하고, 건조하고 (MgSO4로), 증발시켰다. 조질의 108 (0.51 g, 78％)을 다음 단계에서 사용하였다.
Figure 112007083443575-PCT00202
알릴 7-(3-메틸피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (109): 0 ℃로 냉각된 건조 메탄올 (20 mL) 중 보호된 아민 108 (0.51 g, 0.99 mmol)의 현탁액에 아세틸 클로라이드 (4.3 mL, 60.5 mmol)를 첨가하였다. 얻어진 용액을 40분에 걸쳐 실온으로 가온하고, 증발시키고, 잔류물을 빙냉 포화 NaHCO3 및 CH2Cl2에 용해하였다. 건조 및 증발 후, 다음 단계에서 바로 사용하기에 충분히 순수한 조질의 109 (0.38 g, 92％)를 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00203
알릴 7-(4-(3,3-비스(디에틸포스포노)프로피오닐)-3-메틸피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (110): 0 ℃로 냉각된 CH2Cl2 (15 mL) 중 조질의 아민 109 (0.378 g, 0.910 mmol), 트리에틸아민 (0.15 mL, 1.09 mmol) 및 DMAP (11 mg, 0.09 mmol)의 용액에 조질의 아실 클로라이드 102 (1.13 mmol, 8.5 mL)의 CH2Cl2 용액을 적가하였다. 얻어진 혼 합물을 밤새 실온으로 가온하고, CH2Cl2로 희석하고, 포화 NaHCO3으로 세척하고, 수성층을 CH2Cl2로 다시 추출하고, 합한 유기물을 염수로 세척하고, 건조하고 (MgSO4), 증발시켰다. 순수한 아미드 110 (0.55 g, 81％)을 플래시 크로마토그래피 (5％ 메탄올/CH2Cl2)하여 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00204
7-(4-(3,3-비스(디에틸포스포노)프로피오닐)-3-메틸피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실산 (111): THF (20 mL) 중 알릴 에스테르 110 (0.55 g, 0.74 mmol)의 용액에 Pd(PPh3)4 (20 mg, 0.02 mmol) 및 나트륨 톨루엔술피네이트 (158 mg, 0.89 mmol)의 물 (1.6 mL) 용액을 첨가하였다. 상기 혼합물을 실온에서 45분 동안 교반하고, 1M HCl (0.95 mL, 0.95 mmol)을 첨가하여 경미하게 산성화하고, 증발시켰다. 잔류물을 CHCl3에 재용해하고, 건조하고 (MgSO4), 증발시킨 후, 플래시 크로마토그래피 (5％ 메탄올/CHCl3)하여 111 (0.35 g, 67％)을 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00205
7-(4-(3,3-비스포스포노프로피오닐)-3-메틸피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실산 (112): CH2Cl2 (30 mL) 중 111 (0.35 g, 0.50 mmol)의 용액에 TMSBr (0.66 mL, 5.0 mmol)을 첨가하였다. 상기 반응 혼합물을 22시간 동안 교반하고, 용매를 감압하 제거하고, 고체를 고 진공하 1시간 동안 건조하였다. 상기 고체를 H2O (120 mL)에 현탁하고, 생성물을 용해하면서 1M NaOH를 첨가하여 pH를 즉시 pH 7.5로 조정하였다. 생성물 용액을 증발시키고, 물로 용리하면서 반복 역상 크로마토그래피로 정제하였다. 순수한 생성물 112를 담황색 고체로 수득하였다 (108 mg, 생성물의 사나트륨 염을 기준으로 34％ 회수).
Figure 112007083443575-PCT00206
목시플록사신-비스포스포네이트 접합체 117의 제조
Figure 112007083443575-PCT00207
벤질 7-((4aS,7aS)-1-(tert-부톡시카르보닐)-옥타히드로피롤로[3,4-b]피리딘 -6-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (113): 탄산칼륨 (749 mg, 5.42 mmol)을 DMF (40 mL) 중 12 (2.267 g, 4.52 mmol)의 교반 용액에 첨가하였다. 10분 후, 벤질브로마이드 (4.32 g, 20.0 mmol)를 첨가하고, 얻어진 혼합물을 실온에서 20시간 동안 교반하였다. 상기 혼합물을 감압하 농축하고, 이어서 EtOAc (4X150 mL) 및 염수 (200 mL)로 추출하였다. 합한 유기층을 MgSO4로 건조하고, 여과하고, 감압하 농축하여 113을 백색 고체로 수득하고 (2.366 g, 89％), 이를 더이상 정제하지 않고 사용하였다.
Figure 112007083443575-PCT00208
벤질 1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-7-((4aS,7aS)-옥타히드로피롤로[3,4-b]피리딘-6-일)-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (114): 아세틸 클로라이드 (5.33 mL, 74.95 mmol)를 빙냉조 내 건조 메탄올 25 mL에 적가하였다. 15분 후, 113 (2.668 g, 4.52 mmol)을 메탄올 중 3M HCl 용액에 첨가하고, 얻어진 혼합물은 황색으로 변하였다. 30분 후 반응이 완료되었고, 이어서 상기 혼합물을 감압하 농축하고, EtOAc (4 X 150 mL) 및 중탄산나트륨 (200 mL) 포화 용액으로 추출하였다. 합한 유기상을 MgSO4로 건조하고, 여과하고, 감압하 농축하여 114를 백색 고체로 수득하고 (1.791 g, 80％), 이를 더이상 정제하지 않고 사용하였다.
Figure 112007083443575-PCT00209
벤질 7-((4aS,7aS)-1-(((4-(2,2-비스(디에틸포스포노)에틸)페닐카르바모일)메톡시)카르보닐)-옥타히드로피롤로[3,4-b]피리딘-6-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (115): 이산화탄소를 실온에서 건조 DMF 25 mL 중 114 (100 mg, 0.203 mmol) 및 탄산세슘 (200 mg, 0.610 mmol)의 용액을 통해 1시간 동안 버블링하였다. 이어서, 60b (104 mg, 0.203 mmol)를 상기 용액에 첨가하고, 이산화탄소 첨가를 30분 더 계속하였다. 20시간 후, 반응이 완료되었고, 이어서 상기 혼합물을 감압하 농축하고, CH2Cl2 (3 X 100 mL) 및 염수 (100 mL)로 추출하였다. 합한 유기층을 MgSO4로 건조하고, 여과하고, 감압하 농축하였다. 조질의 오일을 실리카 겔 크로마토그래피 (CH2Cl2 중 5％ 메탄올)로 정제하여 115를 담황색 오일로 수득하였다 (101 mg, 51％).
Figure 112007083443575-PCT00210
7-((4aS,7aS)-1-(((4-(2,2-비스(디에틸포스포노)에틸)페닐카르바모일)메톡시)카르보닐)-옥타히드로피롤로[3,4-b]피리딘-6-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실산 (116): EtOH (10 mL) 중 115 (101 mg, 0.104 mmol) 및 Pd/C 10％ (50 mg)의 혼합물에 시클로헥산 (2 mL, 20 mmol)을 첨가하였다. 상기 혼합물을 20시간 동안 환류하였다. 이어서, 촉매를 유리 섬유 여과지를 통해 여과 제거하고, 용매를 감압하 제거하여 116을 무색 오일로 수득하고 (88 mg, 96％), 이를 더이상 정제하지 않고 사용하였다.
Figure 112007083443575-PCT00211
7-((4aS,7aS)-1-(((4-(2,2-비스포스포노에틸)페닐카르바모일)메톡시)카르보닐)-옥타히드로피롤로[3,4-b]피리딘-6-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실산 (117): CH2Cl2 25 mL 중 화합물 116 (200 mg, 0.227 mmol)의 용액에 브로모트리메틸실란 0.35 mL (2.724 mmol)를 첨가하였다. 상기 혼합물을 실온에서 밤새 교반한 후, 농축하였다. 잔류물을 고 진공에서 30분 이상 유지시킨 후, 물에 용해하였다. 얻어진 용액을 1N 수산화나트륨 수용액을 이용하여 pH 7.1이 되게 하고, 용매를 감압하 제거하였다. 얻어진 고체를 순수한 물 내지 2:1 물/메탄올의 농도구배 용리를 이용하여 워터스 C18 셉-팍 (상표명) 칼럼 (20cc)을 수행하고, 감압하 동결 건조한 후, 생성물 117 (75 mg, 43％)을 회백색 고체로 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00212
가티플록사신-비스포스포네이트 접합체 121의 제조
Figure 112007083443575-PCT00213
1-(4-히드록시페닐)프로프-2-엔-1-온 (118): THF (20 mL) 중 4'-히드록시아세토페논 (2.70 g, 19.9 mmol), 파라포름알데히드 (2.68 g, 89.3 mmol) 및 N-메틸아닐리늄 트리플루오로아세테이트 (6,51 g, 29.4 mmol)의 혼합물을 3시간 동안 환류하였다. 상기 혼합물을 냉각하고, 추가의 디에틸 에테르 (100 mL)로 플라스크를 세정하면서 디에틸 에테르 (200 mL)에 첨가하였다. 생성물 용액을 적색 검으로부터 디켄팅하고, 여과하였다. 증발시켜 조질의 118 (2.0 g, 68％)을 수득하고, 이를 다음 단계에서 사용하였다.
Figure 112007083443575-PCT00214
1-(4-(4,4-비스(디에틸포스포노)부톡시)페닐)프로프-2-엔-1-온 (119): 아세톤 (75 mL) 중 요오다이드 11 (3.1 g, 6.8 mmol), 페놀 118 (1.21 g, 8.17 mmol) 및 K2CO3 (1.033 g, 7.47 mmol)의 혼합물을 6.5시간 동안 환류하였다. 상기 혼합물을 냉각하고, 여과하고, 증발시켰다. 잔류물을 CH2Cl2 (170 mL)에 재용해하고, 셀라이트를 통해 여과하고, 증발시켜 조질의 119 (3.2 g, 99％)를 수득하고, 이를 다음 단계에서 바로 사용하였다.
Figure 112007083443575-PCT00215
1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-7-(4-(3-(4-(4,4-비스(디에틸포스포노)부톡시)페닐)-3-옥소프로필)-3-메틸피페라진-1-일)-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실산 (120): CH2Cl2 (200 mL) 중 조질의 에논 119 (3.2 g, 6.7 mmol), 가티플록사신 15 (3.07 g, 8.18 mmol) DMAP (200 mg, 1.64 mmol) 및 트리에틸아민 (1.4 mL, 10.0 mmol)의 혼합물을 실온에서 20시간 동안 교반하였다. 상기 혼합물을 증발시킨 후, 플래시 크로마토그래피 (5％ 메탄올/CH2Cl2 내지 10％ 메탄올/CH2Cl2 농도구배 용리)하여 120 (3.6 g, 63％)을 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00216
1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-7-(4-(3-(4-(4,4-비스포스포노부톡시)페닐)-3-옥소프로필)-3-메틸피페라진-1-일)-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실 산 (121): CH2Cl2 (150 mL) 중 120 (3.6 g, 4.3 mmol)의 용액에 TMSBr (5.6 mL, 42 mmol)을 첨가하였다. 상기 반응 혼합물을 26.5시간 동안 교반하고, 용매를 감압하 제거하고, 고체를 고 진공하 1시간 동안 건조하였다. 상기 고체를 H2O (800 mL)에 현탁하고, 생성물을 서서히 용해하면서 1M KOH를 첨가하여 pH를 즉시 pH 8로 조정하였다. 생성물 용액을 30 ℃에서 증발시키고, 역상 크로마토그래피 (100％ 물 내지 30％ 메탄올/물 농도구배 용리)로 정제하였다. 조 생성물 121을 백색의 솜털같은 고체로 수득하였다 (1.26 g, 생성물의 사칼륨 염을 기준으로 33％ 회수).
Figure 112007083443575-PCT00217
가티플록사신-비스포스포네이트 접합체 129의 제조
Figure 112007083443575-PCT00218
1-(4-브로모페닐)-1-옥소프로판-2-일 포르메이트 (123): 아세토니트릴 (20 mL) 중 포름산 (1.6 mL, 43 mmol)의 용액을 빙조에서 냉각한 후, TEA (6.0 mL, 43 mmol), 및 이어서 THF/아세토니트릴 (1:1) 10 mL 중 2,4'-디브로모프로프리오페논 (10.0 g, 34.2 mmol)을 순차적으로 적가하였다. 얻어진 용액을 18시간에 걸쳐 실온으로 가온하면서 교반하였다. 얻어진 무색 침전물을 여과 제거하고, 유기물을 감압하 제거하였다. 잔류물을 EtOAc에 재용해하고, 재여과하고, 농축하여 123을 황색 오일로 수득하고, 이를 더이상 정제하지 않고 사용하였다.
Figure 112007083443575-PCT00219
1-(4-브로모페닐)-2-히드록시프로판-1-온 (124): 조질의 123을 MeOH (100 mL)에 용해하고, 이어서 1M NaOH (1.5 mL)를 첨가하고, 얻어진 용액을 18시간 동안 교반하였다. 메탄올 중 약 절반을 감압하 제거하고, 포화 수성 NH4Cl을 첨가하여 반응을 켄칭하고, 생성물을 EtOAc로 추출하였다. 유기층을 염수로 세척하고, Na2SO4로 건조하고, 황색 잔류물로 농축하고, 이를 플래시 실리카 겔 크로마토그래피 (헥산 중 10％ 내지 50％ EtOAc)로 정제하여 124를 황색 오일로 수득하였다 (5.27 g, 2 단계에 걸쳐 68％).
Figure 112007083443575-PCT00220
4-(4-브로모페닐)-5-메틸-1,3-디옥솔-2-온 (125): 1,2-디클로로에탄 (DCE, 60 mL) 중 124의 용액을 빙조에서 냉각한 후, 톨루엔 중 20％ 포스겐 (23.5 mL, 40.1 mmol)을 첨가하였다. 15분 동안 교반한 후, DCE (10 mL) 중 N,N-디메틸아닐 린 (4.0 mL, 79 mmol) 용액을 동일한 온도에서 1시간에 걸쳐 적가하였다. 빙조를 제거하고, 반응물을 20시간 동안 7O ℃로 가열하였다. 용액을 CH2Cl2로 희석하고, 물, 10％ 수성 HCl, 물, 염수로 세척하고, 이어서 Na2SO4로 건조하고, 여과하였다. 용매를 제거한 후, 생성물을 EtOAc/헥산으로부터 재결정화하여 125 (6.07 g, 63％)를 담녹색 고체로서 제공하였다.
Figure 112007083443575-PCT00221
에틸 (디에틸포스포노메틸)(4-(5-메틸-2-옥소-1,3-디옥솔-4-일)페닐)포스피네이트 (126): 아세토니트릴 (3 mL) 중 125 (0.323 g, 1.27 mmol), 디에틸(에톡시포스피닐)메틸포스포네이트 (0.325 g, 1.33 mmol), TEA (0.530 mL, 3.80 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (0.146 g, 0.127 mmol)의 혼합물을 90 ℃에서 3시간 동안 가열하였다. 용매를 감압하 제거하고, 생성물을 실리카 겔 플래시 칼럼 크로마토그래피 (CH2Cl2 중 0％ 내지 6％ MeOH)로 정제하여 126 (0.368 g, 70％)을 황색 고체로 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00222
에틸 (디에틸포스포노메틸)(4-(5-(브로모메틸)-2-옥소-1,3-디옥솔-4-일)페닐)포스피네이트 (127): CCl4 중 126 (1.79 g, 4.28 mmol), NBS (0.761 g, 4.28 mmol) 및 1,1'-아조비스(시클로헥산카르보니트릴) (0.11 g, 0.43 mmol)의 혼합물을, 1H-NMR에 의해 명백한 바와 같이 모든 126이 소모되는 4시간 동안 강한 가시광선 하에 환류 온도로 가열하였다. 용매를 흡입기 압력에서 제거하고, 조 생성물을 실리카 겔 플래시 칼럼 크로마토그래피 (CH2Cl2 중 0％ 내지 5％ MeOH)로 정제하여 127 (1.26 g, 60％)을 황색 오일로서 제공하였다.
Figure 112007083443575-PCT00223
1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-7-(3-메틸-4-((2-옥소-5-(4-(O-에틸(디에틸포스포노메틸)포스포노일)페닐)-1,3-디옥솔-4-일)메틸)피페라진-1-일)-4-옥소퀴놀린-3-카르복실산 (128): DMF 중 15 및 127의 용액을 실온에서 16시간 동안 교반하였다. 포화 수성 NH4Cl을 첨가하여 반응을 켄칭하고, 생성물을 에틸 아세테이트로 추출하였다. 유기층을 염수로 세척하고, Na2SO4로 건조하고, 여과하고, 감압하 농축하였다. 조 생성물을 실리카 겔 HPFC (EtOAc 중 10％ MeOH, 이어서 CH2Cl2 중 5％ MeOH)로 정제하여 128 (44 mg, 28％)을 담황색 고체로 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00224
1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-7-(3-메틸-4-((2-옥소-5- (4-(포스포노메틸포스피노일)페닐)-1,3-디옥솔-4-일)메틸)피페라진-1-일)-4-옥소퀴놀린-3-카르복실산 (129): TMSBr (0.175 mL, 1.33 mmol)을 CH2Cl2 (4 mL) 중 128 (70 mg, 0.088 mmol)의 교반 용액에 첨가하였다. 얻어진 용액을 실온에서 15시간 동안 교반하고, 이어서 용매를 감압하 제거하였다. 고체를 30 mM 트리에틸암모늄 비카보네이트 완충액 (2 mL)에 현탁하고, 이어서 트리에틸아민을 첨가하여 pH를 약 6으로 조정하였다. 이어서, 상기 용액을 C18 HPFC (30 mM 트리에틸암모늄 비카보네이트 중 5％ 내지 50％ CH3CN)를 수행하였다. 단리된 생성물을 C18 HPFC (물 중 5％ 내지 50％ CH3CN)로 추가 정제하여 129 (20 mg, 32％)를 모노 트리에틸암모늄 염으로 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00225
가티플록사신 비스포스포네이트 접합체 134의 제조
Figure 112007083443575-PCT00226
테트라에틸 1-(N-(N-α,ε-디-(t-부톡시카르보닐)리시노일)아미노)메틸렌비스포스포네이트 (130): CH2Cl2 (12 mL) 중 Boc-Lys(Boc)-OH 디시클로헥실아민 염 (1.57 g, 2.97 mmol)의 용액에 아민 30 (900 mg, 2.97 mmol), EDCI (626 mg, 3.26 mmol) 및 DMAP (36 mg, 0.30 mmol)를 첨가하였다. 상기 혼합물을 18시간 동안 교반한 후, 침전물을 여과 제거하고, CH2Cl2로 한번에 세척하였다. 합한 여액을 1M HCl, 포화 NaHCO3 용액 및 염수로 세척하였다. 유기층을 Na2SO4로 건조하고, 여과하고, 농축 건조하였다. 잔류물을 0 내지 15％ MeOH/EtOAc의 농도구배를 이용하여 실리카 겔 상에서 플래시 크로마토그래피로 정제하였다. 아미드 130을 백색 포움으로 수득하였다 (1.35 g, 72％).
Figure 112007083443575-PCT00227
테트라에틸 1-(N-리시노일아미노)메틸렌비스포스포네이트 (131): 카르바메이트 130 (1.35 g, 2.14 mmol)에 TFA/CH2Cl2 (11 mL, 40％ v/v)의 용액을 첨가하였다. 18시간 동안 교반한 후, 상기 반응 혼합물을 농축 건조하고, Et2O와 함께 수 회 공동 증발시켰다. 얻어진 탈보호된 물질인 황색 오일 (2.1 g, 정량 초과)을 더이상 정제하지 않고 사용하였다.
Figure 112007083443575-PCT00228
테트라에틸 1-(N-(N-α,ε-디-(브로모아세틸)리시노일)아미노)메틸렌비스포스포네이트 (132): 0 ℃에서 CH2Cl2 (27 mL) 중 TFA 염 131 (최대 2.14 mmol)에 피리딘 (1.73 mL, 21.4 mmol) 및 브로모아세틸 브로마이드 (390 ㎕, 4.49 mmol)를 첨가하였다. 상기 혼합물을 1.5시간 동안 0 ℃에서 교반한 후, CH2Cl2로 희석하고, 5％ HCl, 포화 NaHCO3 용액 및 염수로 세척하였다. 유기층을 MgSO4로 건조하고, 여과하고, 농축 건조하였다. 0 내지 20％ MeOH/EtOAc의 농도구배를 이용하여 실리카 겔 상에서 플래시 크로마토그래피로 정제하여 132를 백색 포움으로서 제공하였다 (574 mg, 40％).
Figure 112007083443575-PCT00229
비스(가티플록사신 에스테르) 접합체 133: DMF (5 mL) 중 디브로마이드 133 (311 mg, 0.46 mmol)의 용액에 탄산세슘 (187 mg, 0.97 mmol) 및 Boc가티플록사신 16 (439 mg, 0.92 mmol)을 첨가하였다. 상기 혼합물을 실온에서 18시간 동안 교반하였다. 이어서, H2O에 붓고, 3 x EtOAc로 추출하였다. 합한 유기층을 포화 NaHCO3 용액, 염수로 세척하고, MgSO4로 건조하고, 여과하고, 농축 건조하였다. 조 생성물을 20 내지 100％ MeCN/H2O의 농도구배를 이용하여 C18 칼럼 상에서 역상 플래시 크로마토그래피, 및 이어서 0 내지 10％ MeOH/CH2Cl2의 농도구배를 이용하여 실리카 겔 상에서 플래시 크로마토그래피로 정제하여 접합체 133을 밝은 분홍색 고체로 수득하였다 (316 mg, 47％).
Figure 112007083443575-PCT00230
비스(가티플록사신 에스테르) 접합체 134: CH2Cl2 중 보호된 접합체 133 (391 mg, 0.27 mmol)의 용액에 2,6-루티딘 (1.55 mL, 13.4 mmol)을 첨가하였다. 상기 혼합물을 -78 ℃로 냉각하고, 트리메틸실릴브로마이드 (882 ㎕, 6.68 mmol)를 서서히 첨가하였다. 상기 혼합물을 실온이 되게 하고, 18시간 동안 교반한 후, 농축 건조하였다. 조 생성물을 5 내지 60％ MeCN/50 mM Et3NH2CO3 완충액의 농도구배 및 pH 7의 제1 칼럼, 이어서 5 내지 50％ MeCN/50 mM Et3NH2CO3 완충액의 농도구배 및 pH 7의 제2 칼럼을 이용하여 C18 칼럼 상에서 2 연속 역상 플래시 크로마토그래피로 정제하였다. 합한 순수한 분획을 감압하 동결 건조하여 접합체 134를 백색 고체로서 제공하였다 (16 mg, 5％).
Figure 112007083443575-PCT00231
가티플록사신 비스포스포네이트 접합체 141의 제조
Figure 112007083443575-PCT00232
6-(에톡시(디에틸포스포노메틸)포스피노일)-3,4-디히드로-4,4-디메틸프로멘-2-온 (135): 아세토니트릴 (20 mL) 중 6-브로모-4,4-디메틸크로만-2-온 (3.5 g, 9.7 mmol), 디에틸(에톡시포스피닐)메틸포스포네이트 (1.7 g, 9.7 mmol), 트리에틸아민 (4.1 mL, 29 mmol) 및 Pd(PPh3)4 (0.56 g, 0.48 mmol)의 혼합물을 18시간 동안 100 ℃로 가열하였다. 상기 반응 혼합물을 냉각하고, 아세토니트릴 (50 mL)로 희석한 후, 수성 HCl (10％), 물 및 포화 수성 NaCl로 세척하였다. 유기상을 Na2SO4로 건조하고, 여과하고, 농축하였다. 조 생성물을 바이오타지 (상표명) 플래시 크로마토그래피 시스템 상에서 실리카 겔 크로마토그래피 (CH2Cl2 중 0 내지 10％ MeO)로 정제하여 135를 담황색 오일로 수득하였다 (3.0 g, 73％).
Figure 112007083443575-PCT00233
3-(2-히드록시-5-(에톡시(디에틸포스포노메틸)포스피노일)페닐)-3-메틸부탄산 (136): MeOH 중 135 (0.99 g, 2.4 mmol) 및 KOH (0.095 g, 2.4 mmol)의 용액을 실온에서 2시간 동안 교반하였다. 용매를 감압하 제거하고, 생성물을 물에 재현탁하고, HCl을 첨가하여 pH를 4로 조정하고, 생성물을 CH2Cl2로 추출하였다. 유기물을 Na2SO4로 건조하고, 여과하고, 농축하여 136을 담황색 오일로 수득하고 (1.1 g, 105％), 이를 더이상 정제하지 않고 사용하였다.
Figure 112007083443575-PCT00234
벤질 3-(2-히드록시-5-(에톡시(디에틸포스포노메틸)포스피노일)페닐)-3-메틸부타노에이트 (137): 수성 KOH 용액 (0.14 g, 2.5 mmol)을 아세토니트릴 (5 mL) 중 136 (1.1 g, 2.5 mmol)의 교반 용액에 첨가하였다. 10분 후, 용매를 감압하 증발시키고, 잔류물을 진공하 1시간 동안 건조하였다. 담황색 고체를 DMF (10 mL)에 재현탁한 후, 벤질브로마이드 (330 ㎕, 2.8 당량)를 첨가하였다. 얻어진 용액을 실온에서 2시간 동안 교반하였다. 상기 혼합물을 EtOAC (80 mL)로 희석하고, H2O 및 포화 수성 NaCl로 세척한 후, Na2SO4로 건조하였다. 조 생성물을 바이오타지 (상표명) 플래시 크로마토그래피 시스템 상에서 실리카 겔 크로마토그래피 (CH2Cl2 중 0 내지 10％ MeOH)로 정제하여 137을 담황색 액체로 수득하였다 (0.64 g, 48％).
Figure 112007083443575-PCT00235
벤질 3-(2-아세톡시-5-(에톡시(디에틸포스포노메틸)포스피노일)페닐)-3-메틸부타노에이트 (138): 피리딘 (10 mL) 중 137 (0.64 g, 1.2 mmol) 및 DMAP (촉매량)의 용액을 빙조에서 냉각한 후, 아세틸 클로라이드 (94 ㎕, 1.3 mmol)를 적가하였다. 얻어진 용액을 상기 온도에서 2시간 동안 교반한 후, 이어서 EtOAc (80 mL)로 희석하였다. 유기물을 수성 HCl (10％), 물 및 포화 수성 NaCl로 세척한 후, Na2SO4로 건조하였다. 조 생성물을 바이오타지 (상표명) 플래시 크로마토그래피 시스템 상에서 실리카 겔 크로마토그래피 (CH2Cl2 중 0 내지 10％ MeOH)로 정제하여 138을 담황색 액체로 수득하였다 (0.52 g, 75％).
Figure 112007083443575-PCT00236
3-(2-아세톡시-5-(에톡시(디에틸포스포노메틸)포스피노일)페닐)-3-메틸부탄산 (139): 화합물 138 (0.50 g, 0.87 mmol)을 MeOH에 용해하고, H2 (1 atm)하 2시간 동안 Pd/C (10％, 250 mg)로 수소화하였다. 촉매를 여과 제거하고, 용매를 제거하여 담황색 고체 139 (0.41 g, 98％)를 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00237
7-(4-(3-(2-아세톡시-5-(에톡시(디에틸포스포노메틸)포스피노일)페닐)-3-메틸부타노일)-3-메틸피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실산 (140): DMF (5 mL) 중 139 (400 mg, 0.836 mmol), 15 (310 mg, 0.84 mmol) 및 디이소프로필에틸아민 (291 ㎕, 1.67 mmol)의 용액을 빙조에서 냉각한 후, HBTU (317 mg, 0.836 mmol)를 한번에 첨가하였다. 얻어진 혼 합물을 밤새 실온으로 서서히 가온하면서 교반하였다. 상기 반응 혼합물을 EtOAc (100 mL)로 희석하고, 수성 HCl (10％), 물 및 포화 수성 NaCl로 세척한 후, Na2SO4로 건조하였다. 조질의 베이지색 고체를 바이오타지 (상표명) 플래시 크로마토그래피 시스템 상에서 실리카 겔 크로마토그래피 (CH2Cl2 중 0 내지 10％ MeOH)로 정제하여 140을 담황색 고체로 수득하였다 (260 mg, 34％).
Figure 112007083443575-PCT00238
7-(4-(3-(2-아세톡시-5-((포스포노메틸)포스포노일)페닐)-3-메틸부타노일)-3-메틸피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실산 (141): TMSBr (355 ㎕, 2.69 mmol)을 CH2Cl2 (5 mL) 중 140 (150 mg, 0.179 mmol) 및 2,6-루티딘 (416 ㎕, 3.59 mmol) 교반 용액에 첨가하였다. 얻어진 황색 용액을 실온에서 23시간 동안 교반하고, 이어서 용매를 감압하 제거하였다. 황색 고체를 물에 재현탁하고, 1M NaOH를 첨가하여 용액의 pH를 약 6.5로 조정하였다. 이어서, 상기 용액을 바이오타지 (상표명) 플래시 크로마토그래피 시스템 상에서 역상 크로마토그래피 (물 중 0％ 내지 60％ CH3CN)로 정제하여 141을 모노 2,6-루티딘 염으로 수득하였다 (80 mg, 60％).
Figure 112007083443575-PCT00239
가티플록사신 비스포스포네이트 접합체 145의 제조
Figure 112007083443575-PCT00240
벤질 3-(2-(2,2-디메틸아세톡시)-5-(에톡시(디에틸포스포노메틸)포스피노일) 페닐)-3-메틸부타노에이트 (142): 이소부티릴 클로라이드 (165 ㎕, 1.56 mmol)를 실온에서 피리딘 (10 mL) 중 137 (825 mg, 1.56 mmol) 및 DMAP (촉매량)의 교반 용액에 적가하였다. 얻어진 용액을 2시간 동안 교반한 후, EtOAc (80 mL)로 희석하였다. 유기물을 수성 HCl (5％), 물 및 포화 수성 NaCl로 세척하고, 이어서 Na2SO4로 건조하였다. 조 생성물을 바이오타지 (상표명) 플래시 크로마토그래피 시스템 상에서 실리카 겔 크로마토그래피 (CH2Cl2 중 0％ 내지 10％ MeOH)로 정제하여 142를 담황색 액체로 수득하였다 (728 mg, 78％).
Figure 112007083443575-PCT00241
3-(2-(2,2-디메틸아세톡시)-5-(에톡시(디에틸포스포노메틸)포스피노일)페닐)-3-메틸부탄산 (143): 화합물 142 (725 mg, 1.21 mmol)를 MeOH (20 mL)에 용해하고, H2 (1 atm)하 5시간 동안 Pd/C (10％, 500 mg)로 수소화하였다. 촉매를 여과 제거하고, 용매를 제거하여 담황색 고체 143 (543 mg, 88％)을 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00242
7-(4-(3-(2-(2,2-디메틸아세톡시)-5-(에톡시(디에틸포스포노메틸)포스피노일)페닐)-3-메틸부타노일)-3-메틸피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실산 (144): DMF (5 mL) 중 143 (398 mg, 0.790 mmol), 15 (296 mg, 0.790 mmol) 및 디이소프로필에틸아민 (275 ㎕, 1.58 mmol)을 함유하는 용액을 빙조에서 냉각한 후, HBTU (300 mg, 0.790 mmol)를 한 번에 첨가하였다. 얻어진 혼합물을 밤새 실온으로 가온하면서 교반하였다. 상기 반응 혼합물을 EtOAc (100 mL)로 희석하고, 수성 HCl (10％), 물 및 포화 수성 NaCl로 세척한 후, Na2SO4로 건조하였다. 조 물질을 바이오타지 (상표명) 플래시 크로마토그래피 시스템 상에서 실리카 겔 크로마토그래피 (EtOAc 중 0％ 내지 5％ MeOH)로 정제하여 144를 담황색 액체로 수득하였다 (229 g, 34％).
Figure 112007083443575-PCT00243
7-(4-(3-(2-(2,2-디메틸아세톡시)-5-((포스포노메틸)포스포노일)페닐)-3-메틸부타노일)-3-메틸피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실산 (145): TMSBr (1.29 mL, 9.89 mmol)을 CH2Cl2 (15 mL) 중 144 (565 mg, 0.654 mmol) 및 2,6-루티딘 (1.52 mL, 13.1 mmol)의 교반 용액에 첨가하였다. 얻어진 담녹색 용액을 실온에서 18시간 동안 교반하고, 이어서 용매를 감압하 제거하였다. 적색 고체를 물 (5 mL)에 재현탁하고, 1M NaOH를 첨가하여 용액의 pH를 약 7로 조정하였다. 이어서, 상기 용액을 바이오타지 (상표명) 플래시 크로마토그래피 시스템 상에서 2 역상 크로마토그래피 (물 중 0％ 내지 60％ CH3CN)로 정제하여 145를 이나트륨 염으로 수득하였다 (130 mg, 16％).
Figure 112007083443575-PCT00244
가티플록사신 비스포스포네이트 접합체 149의 제조
Figure 112007083443575-PCT00245
벤질 3-(2-부티록시-5-(에톡시(디에틸포스포노메틸)포스피노일)페닐)-3-메틸부타노에이트 (146): 부티릴 클로라이드 (127 ㎕, 1.21 mmol)를 실온에서 피리딘 (5 mL) 중 137 (640 mg, 1.21 mmol) 및 DMAP (촉매량)의 교반 용액에 첨가하였다. 얻어진 용액을 2시간 동안 교반한 후, EtOAc (80 mL)로 희석하였다. 유기물을 수성 HCl (5％), 물 및 포화 수성 NaCl로 세척하고, 이어서 Na2SO4로 건조하였다. 조 생성물을 바이오타지 (상표명) 플래시 크로마토그래피 시스템 상에서 실리카 겔 크로마토그래피 (EtOAc 중 0 내지 20％ MeOH)로 정제하여 146을 무색 액체로 수득하였다 (360 mg, 49％).
Figure 112007083443575-PCT00246
3-(2-부티록시-5-(에톡시(디에틸포스포노메틸)포스피노일)페닐)-3-메틸부탄산 (147): 화합물 146 (200 mg, 0.335 mmol)을 MeOH (20 mL)에 용해하고, H2 (1 atm)하 3시간 동안 Pd/C (10％, 75 mg)로 수소화하였다. 촉매를 여과 제거하고, 용매를 제거하여 담황색 고체 143 (165 mg, 98％)을 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00247
7-(4-(3-(2-부티록시-5-(에톡시(디에틸포스포노메틸)포스피노일)페닐)-3-메틸부타노일)-3-메틸피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실산 (148): DMF (4 mL) 중 147 (163 mg, 0.322 mmol), 15 (121 mg, 0.322 mmol) 및 디이소프로필에틸아민 (112 ㎕, 0.644 mmol)을 함유하는 용액을 빙조에서 냉각한 후, HBTU (122 mg, 0.322 mmol)를 첨가하였다. 얻어진 혼합물을 밤새 실온으로 가온하면서 교반하였다. 상기 반응 혼합물을 EtOAc (100 mL)로 희석하고, 수성 HCl (10％), 물 및 포화 수성 NaCl로 세척한 후, Na2SO4로 건조하였다. 148 (194 mg, 70％)의 밝은 갈색 액체를 정제하지 않고 사용하였다.
7-(4-(3-(2-부티록시-5-((포스포노메틸)포스포노일)페닐)-3-메틸부타노일)-3-메틸피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실산 (149): TMSBr (1.29 mL, 9.89 mmol)을 CH2Cl2 (2 mL) 중 조질의 148 (194 mg, 0.225 mmol) 및 2,6-루티딘 (521 ㎕, 4.49 mmol)의 교반 용액에 첨가하였다. 얻어진 담황색 용액을 실온에서 24시간 동안 교반하고, 이어서 용매를 감압하 제거하였다. 적색 고체를 물 (2 mL)에 재현탁하고, 1M NaOH를 첨가하여 상기 용액의 pH를 약 7로 조정하였다. 이어서, 상기 용액을 바이오타지 (상표명) 플래 시 크로마토그래피 시스템 상에서 역상 크로마토그래피 (물 중 0％ 내지 60％ CH3CN)하여 149를 모노-2,6-루티딘 염으로 수득하였다 (60 mg, 30％).
Figure 112007083443575-PCT00248
가티플록사신 비스포스포네이트 접합체 153의 제조
Figure 112007083443575-PCT00249
벤질 3-(2-(디에틸포스포릴옥시)-5-(에톡시(디에틸포스포노메틸)포스피노일) 페닐)-3-메틸부타노에이트 (150): 디에틸 클로로포스페이트 (283 ㎕, 1.98 mmol)를 THF 중 137 (695 mg, 1.32 mmol) 및 트리에틸아민 (368 ㎕, 2.64 mmol)의 교반 용액에 적가하였다. 얻어진 혼합물을 실온에서 24시간 동안 교반한 후, EtOAc (80 mL)로 희석하였다. 유기물을 수성 HCl (5％), 물 및 포화 수성 NaCl로 세척한 후, Na2SO4로 건조하였다. 조 생성물을 바이오타지 (상표명) 플래시 크로마토그래피 시스템 상에서 실리카 겔 크로마토그래피 (EtOAc 중 0 내지 20％ MeOH)로 정제하여 150을 담황색 액체로 수득하였다 (390 mg, 45％).
Figure 112007083443575-PCT00250
3-(2-(디에틸포스포릴옥시)-5-(에톡시(디에틸포스포노메틸)포스피노일)페닐)-3-메틸부탄산 (151): 화합물 150 (430 mg, 0.335 mmol)을 MeOH (20 mL)에 용해하고, H2 (1 atm)하 2시간 동안 Pd/C (10％, 200 mg)로 수소화하였다. 촉매를 여과 제거하고, 용매를 제거하여 무색 오일 151 (165 mg, 98％)을 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00251
7-(4-(3-(2-(디에틸포스포릴옥시)-5-(에톡시(디에틸포스포노메틸)포스피노일)페닐)-3-메틸부타노일)-3-메틸피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실산 (152): HBTU (229 mg, 0.603 mmol)를 빙조에서 냉각된 DMF (5 mL) 중 151 (345 mg, 0.603 mmol), 15 (226 mg, 0.603 mmol) 및 디이소프로필에틸아민 (210 ㎕, 1.21 mmol)을 함유하는 용액에 첨가하였다. 얻어진 혼합물을 밤새 실온으로 가온하면서 교반하였다. 상기 반응 혼합물을 EtOAc (100 mL)로 희석하고, 수성 HCl (10％), 물 및 포화 수성 NaCl로 세척한 후, Na2SO4로 건조하였다. 152 (326 mg, 58％)의 밝은 갈색 액체를 정제하지 않고 사용하였다.
7-(4-(3-(2-포스포릴옥시-5-((포스포노메틸)포스포노일)페닐)-3-메틸부타노 일)-3-메틸피페라진-1-일)-1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실산 (153): TMSBr (1.29 mL, 9.89 mmol)을 CH2Cl2 (3 mL) 중 조질의 152 (326 mg, 0.351 mmol) 및 2,6-루티딘 (814 ㎕, 7.01 mmol)의 교반 용액에 적가하였다. 얻어진 담녹색 용액을 실온에서 24시간 동안 교반하고, 이어서 용매를 감압하 제거하였다. 갈색 고체를 트리에틸아민/카보네이트 완충액 (30 mM, 2 mL)에 재현탁하고, 1M NaOH를 첨가하여 상기 용액의 pH를 약 6.5로 조정하였다. 이어서, 상기 용액을 바이오타지 (상표명) 플래시 크로마토그래피 시스템 상에서 역상 크로마토그래피 (물 중 0％ 내지 60％ CH3CN)하여 152를 디-2,6-루티딘 염으로 수득하였다 (110 mg, 31％).
Figure 112007083443575-PCT00252
목시플록사신 메틸 에스테르 154의 제조
Figure 112007083443575-PCT00253
메틸 1-시클로프로필-6-플루오로-1,4-디히드로-7-((4aS,7aS)-옥타히드로피롤로[3,4-b]피리딘-6-일)-8-메톡시-4-옥소퀴놀린-3-카르복실레이트 (154): 진한 황산 2 방울의 존재하에 메탄올 3 mL 중 목시플록사신 (3, 113 mg, 0.2815 mmol)을 5시간 동안 환류하였다. 농축한 후, 잔류물을 포화 중탄산나트륨 수용액에 용해하고, 에틸 아세테이트 (3x)로 추출한 후, 무수 황산나트륨으로 건조하였다. 용매를 제거한 후, 얻어진 혼합물을 순수한 물 내지 2:1 물/메탄올 내지 1:2, 이어서 메탄올 농도구배 용리를 갖는 워터스 (등록상표) C18 셉-팍 (상표명) 카트리지 (6 cc)를 수행하여 에스테르 154 12 mg (수율 10％)을 회백색 분말로 수득하였다.
Figure 112007083443575-PCT00254
실시예 2: 시험관내 항박테리아 활성 및 세포독성의 측정
시험관내 항박테리아 활성
시판되는 항생제 및 합성 화합물에 대한 에스. 아우레우스 균주 ATCC13709 및 RN4220의 감수성을 임상 실험 표준 연구회(Clinical and Laboratory Standards Institute) (구 임상 실험 표준 국가 위원회(National Committee for Clinical Laboratory Standards)) (M26-A)에 의해 정립된 지침에 따라 측정하였다. 화합물을 DMSO에서 연속적으로 2배 희석하고, 양이온-조정된 뮐러 힌튼(Mueller Hinton) 배양액 (CAMHB; 벡톤 디킨슨(Becton Dickinson))에 옮겼다. CAMHB에 희석된 화합물 50 ㎕를 96-웰 미량역가 플레이트에서 CAMHB에 희석된 박테리아 100 ㎕와 혼합하였다. 분석에서 미생물의 최종 갯수는 mL 당 5 x 105 c.f.u.였고, 분석에서 DMSO의 최종 농도는 1.25％였다. 분석은 2회로 설정되었고, 37 ℃에서 18시간 동안 인 큐베이션하였다. 가시적 성장을 억제하는 화합물의 농도를 최소 억제 농도 (MIC)로 기록하였다.
감수성 시험 실험을 또한 혈청의 존재하에 수행하였다. 하기 변형과 함께 상기 감수성 시험과 유사하게 이들 실험을 수행하였다. CAMHB에 희석된 화합물 75 ㎕를 임의의 주어진 공급원 (시판되는 혼합 마우스 혈청 (MS) 및 인간 혈청 (HS), 이퀴테크-바이오 인크.(Equitech-Bio Inc.))으로부터의 100％ 혈청에 또는 8％ 정제된 인간 혈청 알부민 (HSA) (칼바이오켐(Calbiochem))에 용해된 박테리아 75 ㎕와 혼합하였다. 분석에서 동물체 혈청의 최종 농도는 50％였고, 분석에서 정제된 인간 혈청 알부민의 최종 농도는 4％였고, 모든 기타 성분들의 농도는 상기 감수성 시험에 기재된 바와 동일하였다.
나타내지는 않았지만, 화합물을 2개의 군으로 분류할 수 있다는 결과가 나타났다. 목시플록사신 3, 가티플록사신 15 및 시프로플록사신 6으로 나타나는 바와 같이 자유 플루오로퀴놀론은 항박테리아 활성의 면에서 일반적으로 MIC가 0.5 내지 1 ㎍/mL 미만인 고효능을 나타내었다. 포스폰산화 플루오로퀴놀론을 포함하는 전구약물은 MIC가 8 내지 128 초과 ㎍/mL의 범위, 예컨대 화합물 44 (1 내지 8 ㎍/mL), 49 (0.5 내지 1 ㎍/mL), 54 (4 내지 16 ㎍/mL) 및 141 (4 ㎍/mL)인 일반적으로 10 내지 100배 높은 보다 약한 활성을 나타내었다.
혈청의 존재는, 비보호된 상태이고 골 무기질이 없는 비스포스포네이트 접합된 약물과 관련된 MIC 값에 거의 영향을 주지 않았고, 이는 항박테리아 활성이 분석 과정 중 방출되는 플루오로퀴놀론 잔기에 의한 것인 경우, 혈청 가수분해 효소 의 참여가 절단하는 데 적어도 요구되지 않는다는 것을 제시한다. 본질적으로, 약물의 방출은 혈청 내에서 보다 수성 완충액에서 보다 많은 것으로 보이지는 않는다. 대조적으로, 보호된 비스포스포네이트 26의 활성은 급격히 증가되었다 (MIC 32 ㎍/mL가 배지 내 50％ 마우스 혈청의 존재하에 0.5 ㎍/mL로 이동). 사실상, 26과 그의 탈보호된 모 화합물 25 (혈청 내 변화되지 않은 MIC 32 ㎍/mL)의 비교는, 항박테리아 활성이 분석 과정 중 방출되는 플루오로퀴놀론 잔기에 의한 것인 경우, 자유 비스포스포네이트가 용액 내 혈청 가수분해 효소의 기질이 아님을 제시한다.
세포독성 분석
포유동물 숙주에 대한 세포독성의 수준을 규명하기 위해, 선택된 화합물을 또한 (3-(4,5-디메틸티아졸-2-일)-5-(3-카르복시메톡시페닐)-2-(4-술포페닐)-2H-테트라졸리움 (MTS 시약)의 내부 염의 생물학적 환원을 측정하는 분석을 통해 포유동물 세포 성장을 억제하는 그의 능력에 대해 시험하였다. 96-웰 미량역가 플레이트에서 분석을 수행하였다. 간단히 말해서, 100, 50, 25 및 12.5 μM 농도의 화합물을 1％ 소 성장 혈청 (하이클론(HyClone))을 함유하는 둘베코 변형 이글 배지 (인비트로겐 코포레이션(Invitrogen Corporation))에서 웰 당 2x104 헬라 세포와 함께 18시간 동안 37 ℃에서 5％ CO2하에 인큐베이션하였다. 인큐베이션 말렵에, 490 nm에서의 흡광도로 나타나는 바와 같이 MTS 시약 (3-(4,5-디메틸티아졸-2-일)-5-(3-카르복시메톡시페닐)-2-(4-술포페닐)-2H-테트라졸리움 내주 염)의 그의 포름아잔 모 생성물 ((4,5-디메틸티아졸-2-일)-3-(3-카르복시메톡시페닐)-5-(4-술포페닐)-포 름아잔)으로의 환원으로 환원 당량을 측정하였다.
화합물 4, 5, 7, 8, 14, 18, 26, 28, 39, 53, 54, 64 및 154를 상술한 조건하에서 분석하였고, 100 μM 이하의 농도에서 어떠한 세포독성의 신호도 나타나지 않았다 (데이타를 나타내지 않음).
실시예 3: 플루오로퀴놀론- 비스포스포네이트 접합체의 안정성
용액 및 여러 가지 배지 내에서 선택된 플루오로퀴놀론-비스포스포네이트 접합체의 안정성을 LC/MS (질량 분석기와 결합된 액체 크로마토그래피) 또는 생물학적 분석에 의한 검출에 기초한 방법을 이용하여 평가하였다. LC/MS 검출의 경우, 화합물의 200 μM 용액의 5 ㎕ 분취액을 배지 (100 mM PBS (pH 7.5), 100 mM 트리스 (pH 7.5) 또는 래트 혈장 혈청) 95 ㎕에 첨가하였다. 상기 혼합물을 여러 시점 동안 인큐베이션하고, 이어서 메탄올 500 ㎕로 희석하였다. 상기 혼합물을 15분 동안 볼텍싱하고, 10,000 g에서 15분 동안 원심분리하였다. 상등액을 아르곤 스트림 하 증발시키고, 얻어진 잔류물을 물 100 ㎕에 재용해하였다. 얻어진 혼합물을 15분 동안 볼텍싱하고, 10,000 g에서 10분 동안 원심분리하였다. 이어서, 분취액 20 ㎕를 사용하여 LC/MS 표준과 비교함으로써 모약물의 농도를 측정하였다. LC/MS 분석 방법은 0.3 mL/분의 유속으로 이동상으로서 물 중 0.1％ 포름산:아세토니트릴 중 0.1％ 포름산 (85:15)을 사용하는 조르박스(Zorbax, 상표명) SB-Aq 칼럼 (2 x 30 mm, 3.5 μ)을 갖는 아질런트(Agilent) 1100 (상표명) 시리즈 LC/MSD 트랩에 기초한다. 생물학적 분석 검출을 위해, PBS 중 1 mg/mL의 개별 화합물의 용액을 동량의 배지로 희석하고, 상온에서 인큐베이션하였다. 지시된 시점에, 용액의 100 ㎕ 분취액을 PBS 중 골분 (나우 푸즈(Now Foods, 미국 일리노이주 블룸밍데일 소재)) 20 mg/ml의 슬러리 100 ㎕에 첨가하였다. 골분 내 약물/전구약물의 현탁액을 상온에서 10분 동안 인큐베이션하여 결합시키고, 16,000 g에서 2분 동안 원심분리하였다. 하기와 같은 미생물학 분석으로 상등액의 플루오로퀴놀론 함량을 평가하였다. 지시 균주 (이. 콜라이 LBB925 tolC)의 단리된 콜로니를 0.85％ 염수에 OD600 = 0.2로 재현탁하고, 양이온-조정된 뮐러 힌튼 아가 (CAMHA) 플레이트 상에 스프레딩하였다. 아는 부피의 상등액을 디스크에 도포하고, 건조하였다. 이어서, 상기 디스크를 시드된 CAMHA 플레이트에 두었다. 상기 플레이트를 37 ℃에서 18시간 동안 인큐베이션한 후, 디스크에 의해 발생한 억제 영역의 지름을 측정하였다. 각 실험에 참조로 사용된 공지된 양의 자유 가티플록사신 15의 표준 곡선으로부터 전구약물의 양을 추론하였다. 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
Figure 112007083443575-PCT00255
상기 표 1에서 수집되고 제공된 데이타는 2가지 경향에 대한 지지를 제공하였다. 첫째, 용액 내에서 전구약물로부터 모약물의 재생이 있으며, 이 재생은 활성 및 비활성 래트 혈청의 비교시 혈청 가수분해 효소와 다소 관계가 없는 것처럼 보였다 (화합물 49, 54 및 121). 둘째, 가티플록사신 15의 전구약물 18, 28 및 54에 대해 관찰된 속도가 동일한 비스포스포네이트 연결기를 이용하는 모 전구약물, 각각 목시플록사신 3의 14, 25, 및 52에 대해 측정한 속도보다 예상외로 현저히 빨랐다.
실시예 4: 시험관내 골분에 대한 화합물의 결합 및 모약물의 후속 재생
골분 결합
골분과 결합하는 실시예 분자의 능력을 LC/MS 또는 형광 검출을 이용하여 2가지 대등한 방식으로 평가하였다. LC/MS 검출의 경우, 시험할 화합물의 저장 용액 (5 mM)을 0.1M 트리스-HCl 완충액 pH 7, 0.15M NaCl에 첨가하여 최종 농도가 100 μM이 되게 하였다. 화합물 용액의 샘플 (1 mL) 3개를 신선한 분쇄 래트 경골 25 mg 또는 진공 건조된 분쇄 래트 경골 20 mg의 존재 또는 부재하에 10분 동안 격렬히 진탕하였다. 이어서, 샘플들을 10,000 g에서 15분 동안 원심분리하였다. 각각의 상등액 30 ㎕를 아질런트 1100 (상표명) LC/UV 시스템에 주입하여 결합되지 않은 화합물의 존재를 측정하였다. 형광 검출의 경우, 개별 화합물을 PBS 또는 물 (화합물 52)에 용해하고, PBS 중 골분 (나우 푸즈, 미국 일리노이주 블루밍데일 소재) 슬러리 10 mg/ml에 1 mg/ml의 농도로 재현탁하였다. 골분 중 약물/전구약물의 현탁액을 37 ℃에서 1시간 동안 인큐베이션하여 결합시키고, 13,000 rpm에서 2분 동안 원심분리한 후, 상등액을 회수하였다. 이어서, 골분 펠렛을 PBS 1 mL로 3회 세척하였다. 모든 상등액을 모으고, 280/465 nm의 여기/방출 파장에서 형광 측정하여 플루오로퀴놀론 함량을 평가하였다. 플루오로퀴놀론의 양을 각 실험에서 얻은 표준 곡선으로부터 결정하였다. 골분에 결합된 약물/전구약물의 양은 주입량 (전형적으로 1 mg) 및 결합 후 상등액 내 회수량 간의 차이로 산출되었다. 모든 결합 실험에서, 주입 약물의 99％가 넘게 모약물의 상등액에서 회수되었다. 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
Figure 112007083443575-PCT00256
Figure 112007083443575-PCT00257
Figure 112007083443575-PCT00258
Figure 112007083443575-PCT00259
Figure 112007083443575-PCT00260
Figure 112007083443575-PCT00261
상기 표 2에 제공된 결과로부터, 비스포스폰산화 전구약물이 골물질에 의해 용액으로부터 매우 효과적으로 제거된다는 것을 확인하였다. 결과는 또한, 전구약물 (일반적으로 결합 85％ 초과)과 모약물 (각 경우 결합 2％ 미만)의 비교시 골 전달에 대한 매개체로서 비스포스포네이트를 사용하는 것을 명백히 신뢰하게 하였다. 형광에 의해 검출된 결합되지 않은 물질의 일부는 비스포스폰산화 전구약물이 아닌 오염되거나 재생된 모약물로 보는 것이 합당하다. 그럼에도 불구하고, 또한 골물질에 결합하는 정도는 골 흡수/흡착의 동력학을 반영하는 것일 수 있다. 3개의 히드록시기를 함유하는 비스포스포네이트 (화합물 129, 141, 145, 149 및 153)가 덜 효과적으로 결합하는 명백한 경향이 있다. 사실상, 화합물 153은 전혀 결합되지 않았고, 이는 전혀 예상치 못한 것이었다.
골분 결합된 전구약물로부터 약물의 재생
생체내에서 사용되기 위해서는 감염 부위에서 활성 물질을 방출하는 전구약물의 능력이 가장 중요하다. 이는 시험관내에서 골물질에 결합된 전구약물로부터 약물 방출을 측정하여 부분적으로 미리 측정할 수 있다.
포스폰산화 모 전구약물로부터 "재생된" 약물의 양을 다음과 같이 측정하였다. 상기 단락으로부터 세척된 골분-결합된 전구약물을 PBS 400 ㎕ 또는 50％ (PBS 중 v/v) 인간 또는 래트 혈청 400 ㎕에 재현탁하였다. 현탁액을 밤새, 3일 또는 6일 동안 37 ℃에서 인큐베이션하고, 13,000 rpm에서 2분 동안 원심분리하고, 상등액을 회수하였다. 메탄올 (상등액에 비례하여 5X 부피)을 각 상등액에 첨가하고, 혼합물을 마루형 볼텍스에서 15분 동안 볼텍싱하여 자유 플루오로퀴놀론을 추출하였다. 이어서, 상기 혼합물을 10,000 rpm에서 15분 동안 원심분리하여 불용성 물질을 펠렛화하였다. 추출된 플루오로퀴놀론을 함유하는 상등액을 회수하고, 스피드 백(speed vac)에서 증발 건조하였다. 건조된 펠렛을 PBS에 재현탁하고, 상술한 형광 측정법으로 플루오로퀴놀론의 양을 측정하였다. 결합된 전구약물의 양과 재생된 약물의 양의 차이로 재생된 약물의 백분율을 추산하였다. 재생된 약물의 본질을 MIC 측정으로 추론하였다. 재생된 물질의 MIC는 전구약물의 MIC가 아닌 모약물의 MIC와 일치하였다.
Figure 112007083443575-PCT00262
Figure 112007083443575-PCT00263
Figure 112007083443575-PCT00264
Figure 112007083443575-PCT00265
Figure 112007083443575-PCT00266
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상기 표 3에 제공된 데이타는 모 활성 물질을 방출하는 전구약물의 능력에 있어서 적합한 비스포스포네이트 연결기 선택의 중요성을 증명한다. 이 데이타에 의해 여러 경향이 나타났다. 첫째, 이전에 보고된 연결기 (문헌 [J. Med. Chem.2002; 45, 2338-2341])를 함유하는 화합물 5 및 8은 24시간 후 골물질로부터 방출된 약물의 양은 측정 불가능하였으며, 화합물 5의 경우 인큐베이션 7일 후 단지 미량 관찰되었다. 둘째, 골물질 상에 고정화된 후 가수분해 속도가 현저히 감소되었다는 사실을 데이타가 강조하였다. 예를 들어, 화합물 14 및 25는 고정된지 24시간 후에 임의의 측정가능한 정도의 목시플록사신 3을 방출하지 않은 반면 (표 3) 용액 내에서는 방출하였고 (표 1), 인큐베이션 7일 후에 약물 방출의 징후가 나타났다. 매우 동일한 방식으로, 골분 상에 고정된 화합물 52는 목시플록사신 3을 1.2％ 재생한 반면 (표 3), 용액 내에서는 동일한 화합물을 18％ 제공하였다 (표 1). 화합물 54는 가티플록사신 15 2.7％를 발생한 반면 (표 3), 용액 내 동일한 화합물은 그의 모약물의 31.7％를 제공하였다 (표 1). 셋째, 비스포스포네이트 연결기 단독으로는 전구약물로부터 모약물의 방출 속도가 예측되지 않는다. 이는 화합물 52 및 54의 용액-상 재생 데이타 및 골분-결합된 재생 데이타 모두를 고려하여 증명되었다. 이들 두 화합물은 동일한 비스포스포네이트 연결기 및 그의 모 플루오로퀴놀론에 동일한 부착 지점 (카르복실)을 공유한다. 그러나, 가티플록사신 15는 용액 내에 있든지 (표 1) 또는 골분에 결합되든지 (표 3) 간에 전구약물 52로부터의 목시플록사신 3의 방출 속도의 2배로 전구약물 54로부터 방출되었다. 따라서, 생체내 활성에 적합한 속도로 전구약물로부터 모약물을 방출하도록, 적합한 비스포스포네이트 연결기는 선택된 모약물에 대해 경험적으로 결정되어야 한다. 마지막으로, 혈청의 존재 유무에 관계없이 상당히 유사한 속도를 나타내므로 배지의 영향은 무시할 수 있었다. 이는 화합물 36, 39, 44, 52, 64, 73, 82, 85, 87 및 141의 경우였다. 이는 뼈-결합된 전구약물로부터 활성 물질 방출시 혈청 가수분해 효소에 대한 역할을 방해하지는 않지만, 이 과정이 그의 촉매 작용에 의존적이지 않다는 것을 증명하였다. 반면, 일부 화합물, 예컨대 49, 57, 62, 80, 99, 121, 129, 134, 145, 149 및 153은 혈청의 존재시 24시간 후 플루오로퀴놀론이 2 내지 4배 더 재생되는 현저한 속도 가속화가 있는 반면, 화합물 54의 경우 속도 감속이 관찰되었다. 이 영향은, 관여하는 생체 분자 촉매 작용이 있는 것으로 결론내리기에 불충분한 증거였다. 사실상, 특정 매질의 영향, 예컨대 이온 강도, 또는 킬레이트화를 통해 절단을 돕는 특정 금속 이온의 역할을 배제할 수 없다. 사실, 54의 거동은 생화학적으로 보다는 화학적으로 유도된 절단이 탁월하다는 것을 나타낸다. 또한, 글리콜아미드 연결기를 포함하는 전구약물은 연결기 상의 치환기 및 관련된 특정 플루오로퀴놀론에 매우 의존적으로 상당히 엉뚱한 거동을 나타내었다. 이에 따라, 화합물 52, 64, 73 및 82의 군은 배지 교체에 영향을 받지 않았다. 화합물 57, 62, 80 및 99는 혈청의 존재시 보다 많은 재생을 나타내었고, 화합물 54는 보다 적은 재생을 나타내었다. 연결기 상의 치환 패턴은 상기 거동의 전조가 되지 않았고, 이는 단지 실험적으로 측정될 수 있었다.
실시예 5: 생체내에서 래트 경골 내 목시플록사신 - 비스포스포네이트 접합체 52 및 가티플록사신- 비스포스포네이트 접합체 49의 수준 측정
생체내 뼈 결합 및 비스포스폰산화 플루오로퀴놀론 전구약물의 분해 속도를 조사하기 위해, 래트를 비스포스폰산화 목시플록사신 전구약물 52 또는 비스포스폰산화 가티플록사신 전구약물 49 또는 54로 처리하고, 그의 경골 내 약물 함량을 주입 후 다양한 시점에 분석하였다. 암컷 CD 래트 (연령 57 내지 70일; n = 5/군; 캐나다 세인트-콘스탄트 찰스 리버(Charles River, St-Constant, Canada) 소재)에 각각 체중의 18.8 mg/kg (15의 9 mg/kg에 해당), 15.8 mg/kg (3의 10 mg/kg에 해당) 및 17.4 mg/kg (15의 10 mg/kg에 해당)으로 화합물 49, 52 또는 54 (0.85％ NaCl에 용해)의 단일 볼루스 정맥내 (꼬리 정맥) 투여량을 투여하였다. 정맥내 투여 후 지정된 시점에 동물체를 인도적으로 희생시켜 뼈 내 49, 52 또는 54의 수준을 측정하였다. 해부하여 경골을 회수하고, 연조직으로부터 깨끗이 하고, 금속 볼 밀 (레쉬(Retsch) MM301 (상표명))을 사용하여 분쇄하고, -80 ℃에서 유지시킨 후, 뼈 내 약물 농도를 측정하였다.
경골 내 비스포스폰산화 화합물 49, 52 및 54의 농도 측정
실험상 수득된 분쇄 골분을 메탄올 중 5％ 포름산 (500 mg/1.6 mL)에 현탁하였다. 상기 혼합물을 10분 동안 볼텍싱하고, 10분 동안 10,000 g에서 원심분리하였다. 얻어진 펠렛을 건조하고, 칭량하고, 비스포스폰산화 전구약물의 양을 측정하는 데 사용하였다.
경골 내 전구약물의 투여를 위해, 표준물, QC (품질 관리) 및 공시험물(blank)을 다음과 같이 제조하였다 (2벌). 건조된 블랭크 경골 분말 20 mg에 전구약물의 스파이킹 용액 (10 ㎕) 및 완충액 (0.1 M 트리스-HCl, pH 7, 0.15M NaCl) 990 ㎕를 첨가하였다. 상기 혼합물을 10분 동안 (실온) 볼텍싱하고, 15분 동안 10,000 g에서 (실온) 원심분리하고, 상등액을 폐기하고, 절단 절차를 위해 펠렛을 유지하였다. 표준물의 범위 (6 수준)는 0.05 내지 10 μM이고, QC 수준은 0.075, 0.75 및 7.5 μM이었다.
전구약물의 약물 (목시플록사신 3 또는 가티플록사신 15)로의 절단을 위해 각각의 표준물, QC, 공시험물 및 실험 샘플 경골 펠렛 (건조 중량 20 mg)에 6N NaOH 500 ㎕를 첨가하였다. 50 ℃에서 1시간 (49의 경우) 또는 2시간 (52 및 54의 경우) 동안 인큐베이션한 후, 상기 혼합물을 6N HCl (500 ㎕)로 산성화하고, 내부 표준물 (52에 대해서는 가티플록사신 15, 49 및 54에 대해서는 목시플록사신 3)을 첨가하였다. 10,000 g (실온)에서 15분의 원심분리 후, 상등액을 스트라타(Strata, 상표명) 카트리지 (30 mg/1 mL) 상에서 용리액으로서 100％ 메탄올을 사용하여 추출하였다. 용리액을 아르곤의 스트림하 증발 건조하고, 건조된 잔류물을 LC/MS 분석에서 사용된 이동상 200 ㎕에서 15분 동안 볼텍싱하여 재용해하였다. 15분 동안 10,000 g에서 원심분리한 후, 상등액 20 ㎕를 LC/MS 분석기에 주입하였다.
전구약물의 절단으로부터 얻어진 약물의 양을 아질런트 1100 (상표명) 시리즈 LC/MSD 트랩상에서 분석하였다. 상등액을 0.3 mL/분의 유속으로 이동상으로서 물 중 0.1％ 포름산:아세토니트릴 중 0.1％ 포름산 (85:15)을 사용하는 조르박스 (상표명) SB-Aq 칼럼 (2 x 30 mm, 3.5μ)에 주입하였다. MS를 다음과 같이 설정하였다: ESI 프로브, 양극성, 네불라이저 45 psi, 건조 기체 온도 350 ℃, 건조 기체 유속 10 L/분, 모세관 출구 140V 및 스키머 37V. 화합물 52 및 54의 경우, 최초 1.2분간 폐기 설정된 방향전환 밸브를 사용하여 8분의 수행 시간이 선택되었다. 화합물 49의 경우, 최초 2분간 폐기 설정된 방향전환 밸브를 사용하여 14분의 수행 시간이 선택되었다. 검출된 이온을 단일 반응 방식 (SRM)으로 측정하였다.
52의 측정에서, 목시플록사신 3은 m/z 402.2로 분석되었고, 내부 표준물 (가티플록사신 15)은 m/z 376.1-> 332.1로 분석되었다.
49 및 54의 측정에서, 가티플록사신 15는 m/z 376.1 -> 332.1로 분석되었고, 내부 표준물 (목시플록사신 3)은 m/z 402.2로 분석되었다.
주사 7 내지 28일 후 경골 내 비스포스폰산화 화합물 52 및 54의 농도
래트 결골내 52 및 54의 측정 결과를 각각 도 1 및 2에서 나타내었다.
데이타는 고농도의 전구약물 49, 52 및 54가 뼈 내에 존재한다는 것을 나타내었고, 이는 전구약물 내 비스포스폰산화 잔기의 사용이 플루오로퀴놀론 항박테리아제를 골조직으로 이동시킨다는 것을 지지하였다. 화합물의 반감기는 52에 대해서는 20일, 54에 대해서는 21일이었다. 상기 결과는 뼈로부터의 전구약물 양의 기하급수적 감소와 매우 일치하였다 (데이타를 나타내지 않음).
주사 5분 내지 24시간 후 경골 내 비스포스폰산화 화합물 52의 농도
단기간 동안 래트 경골 내 52의 측정 결과를 도 3에 나타내었다.
데이타는, 비스포스폰산화 전구약물이 뼈 내에 매우 급속히 축적되며 축적 과정 동안 1시간 미만의 반감기를 갖는다는 것을 나타내었다.
주사 0 내지 120시간 후 경골 내 비스포스폰산화 화합물 49의 농도
래트 경골 내 49의 측정 결과를 도 4에 나타내었다.
데이타는, 뼈 내에 존재하는 급속히 절단된 전구약물 49의 농도가 고농도이지만, 서서히 절단된 52 및 54의 농도보다는 낮다는 것을 나타내었다. 이는 전구약물 내 비스포스폰산화 잔기의 사용이 플루오로퀴놀론 항박테리아제를 골조직에 이동시킨다는 것을 여전히 지지하였다. 시험관내 재생 속도가 더 빠른 화합물 49는 예측컨대 수명이 훨씬 짧다. 경골로부터 소실은 2 단계, 초기 급속 단계 (반감기 11시간) 및 보다 느린 제2 단계 (반감기 2일)로 발생한다.
실시예 6: 생체내 래트 혈장에서 목시플록사신 - 비스포스포네이트 접합체 52의 수준 측정
혈액 순환으로부터 플루오로퀴놀론의 비스포스폰산화 전구약물 제거의 동력학을 평가하기 위해서, 혈장 내 비스포스폰산화 목시플록사신 전구약물 52의 수준을 주사 후 짧은 시간 간격 (5분 내지 24시간)으로 측정하였다. 암컷 CD 래트 (연령 57 내지 70일; n = 3/군; 캐나다 세인트-콘스탄트 찰스 리버 소재)를 목시플록사신 3의 10 mg/kg에 상응하는 체중의 15.8 mg/kg으로 화합물 52 (0.85％ NaCl에 용해)의 단일 볼루스 정맥내 (꼬리 정맥) 투여량을 투여하였다. 정맥내 투여 후 지정된 시점에 CO2 흡입으로 동물체를 희생시켜 혈장내 52의 수준을 측정하였다. 혈액 샘플을 심장천자(cardiac puncture)로 수집하고, 혈장 단리를 위해 BD 배큐테이너(Vacutainer) 튜브 (그린 캡)에 옮겼다. 이들 샘플의 원심분리로 혈장 성분을 수득하고, 분석시까지 -8O ℃에서 저장하였다.
LC/MS에 의한 혈장 내 비스포스폰산화 화합물 52의 농도 측정
혈장 내 전구약물의 투여를 위해, 표준물 및 QC를 다음과 같이 제조하였다 (2벌). 공시험용 혈장 100 ㎕에 전구약물 (물 중 52)의 스파이킹 용액 (5 ㎕)을 첨가하였다. 표준물의 범위 (8 수준)는 0.06 내지 25 μM이고, QC 수준은 0.18, 1.87 및 18.75 μM이었다. 전구약물이 없는 공시험물 혈장 샘플 4개를 또한 제조하였다.
전구약물의 결합을 위해 각각의 표준, QC, 공시험용 및 실험용 혈장 (100 ㎕)에 수산화인회석 현탁액 (시그마(Sigma) #H02520) 10 ㎕를 첨가하였다. 볼텍싱 (10분) 및 원심분리 (10분, 10,000 g, 실온) 후, 상등액을 폐기하고, 펠렛을 물 (HPLC 등급)로 2회 세척한 후, 원심분리 (10분, 10,000 g, 실온)하였다. 수산화나트륨 6N (500 ㎕)을 상기 세척된 펠렛에 첨가하고, 혼합물을 볼텍싱하고, 전구약물의 약물 (목시플록사신 3)로의 절단을 위해 수조에서 1시간 동안 37 ℃에서 인큐베이션하였다. 인큐베이션 기간 후, 상기 혼합물을 6N 염산 (500 ㎕)으로 산성화하고, 내부 표준물 (시프로플록사신 6, 물 중 50 μM 저장 용액의 5 ㎕)을 첨가하였다. 내부 표준물을 공시험용 혈장 샘플에 첨가하였지만, 2개의 공시험용 혈장 샘플에는 첨가하지 않았다. 상기 샘플을 10분 동안 볼텍싱하고, 스트라타 카트리지 (30 mg/1 mL) 상에서 용리액으로서 포름산:메탄올 (1:99)을 사용하여 추출하였다. 용리액을 증발 건조하고, 건조된 잔류물을 이동상 (초기 조건) 200 ㎕에서 재용해하고, 20 ㎕를 LC/MS에 주입하였다.
전구약물의 절단으로부터 얻어진 목시플록사신 3을 아질런트 1100 (상표명) 시리즈 LC/MSD 트랩상에서 동일한 방법으로 분석하였다. 추출된 샘플을 0.3 mL/분의 유속으로 이동상으로서 물 중 0.1％ 포름산 (aq) 및 아세토니트릴 중 0.1％ 포름산 (org)을 사용하는 조르박스(상표명) SB-Aq 칼럼 (2 x 30 mm, 3.5 μ)에 주입하였다. 이용된 프로그램은 최초 2분간 12％ org, 이어서 0.01분간 20％ org로 교체 및 이들 조건을 5분 동안 유지, 이어서 0.01분간 50％ org로 교체 및 이들 조건을 1분 동안 유지한 후, 초기 조건으로 돌아가 평형화하는 것이다. MS를 다음과 같이 설정하였다: ESI 프로브, 양의 극성, 네불라이저 45 psi, 건조 기체 온도 350 ℃, 건조 기체 유속 10 L/분, 모세관 출구 125V (1.8 내지 4분) 또는 140V (4 내지 13분) 및 스키머 37V. 수행시간은 최초 1.8분간 폐기 설정된 방향전환 밸브를 사용하여 13분이었다. 단일 반응 방식 (SRM)에서 목시플록사신 3은 7.1분에 m/z 402.2 -> 358.1로 분석되었고, 내부 표준물 (시프로플록사신 6)은 2.9분에 m/z 332.1-> 288.0로 분석되었다.
혈장내 52의 농도 측정 결과를 도 5에 나타내었다. 전구약물 52는 1시간 미만의 반감기로 순환으로부터 빠르게 제거되었고, 도 3에 나타낸 뼈 내 축적의 상보적인 속도와 완전히 일치하였다.
실시예 7: 래트에서 전구약물 화합물 39, 44, 49, 52, 54, 107, 121, 129, 141, 145, 149 및 153의 예방 용도
플루오로퀴놀론의 비스포스폰산화 전구약물의 생체내 활성을 측정하기 위해서, 모 화합물 목시플록사신 3 (52의 경우)의 유도체인 화합물 52 및 107, 및 모 화합물 가티플록사신 15의 유도체인 화합물 39, 44, 49, 54, 121, 129, 141, 145, 149를 감염 예방 모델에 사용하였다. 구체적으로 에스, 아우레우스 ATCC 13709 세포를 뇌 심장 침출 배양액 (BHIB) 내 37 ℃에서 밤새 성장시켰다. 세포를 신선한 BHIB에서 2차 배양하고, 37 ℃에서 4 내지 5시간 동안 인큐베이션하였다. 세포를 포스페이트-완충된 염수 (PBS)로 2회 세척하고, 약 1010 콜로니 형성 단위 (CFU)/ml (탁도측정법을 기준으로 함)의 밀도로 10％ (vol./vol.) 소태아 혈청이 보충된 BHIB에 재현탁하였다. 상기 현탁액을 분취하고, 일부를 CFU 계수를 확인하는 데 사용하였다. 배양물을 동결 저장하고 (-80 ℃), 2차 배양하지 않고 사용하였다. 접종원으로 사용하기 위해, 배양물을 녹이고, PBS에 희석하고, 사용시까지 빙조에 유지시켰다.
동물체를 문헌 [Antimicrobial Agents and Chemotherapy (1992), 36(12): 2693-97 by O'Reilly et al.]에 기재된 바와 같이 감염시켜 골 감염을 발생시켰다. 암컷 CD 래트 (연령 57 내지 70일; n = 5/군; 캐나다 세인트-콘스탄트 찰스 리버 소재)를 수술 전 및 수술 중에 이소플루오란으로 마취시켰다. 완전한 마취 유도 후, 래트를 복부면이 위로 향하도록 두고, 수술 부위의 털을 면도하였다. 다리 위쪽 피부를 제거하고, 소독하였다 (프로비오딘-에탄올 70％). 무릎 관절 아래의 세로 절개가 시상면에서 수행되었다. "무릎 관절" (경골 헤드 또는 돌기) 아래 뼈 상에서 절개가 수행되지만, 발목까지 완전히 이르지는 않았다. 2 mm 벌브 비트가 장착된 고속 드릴을 사용하여 경골의 골수강에 구멍을 뚫었다. 5％ 나트륨 모르후에이트 (경화제) 0.05 mL 및 이어서 에스. 아우레우스 현탁액 (약 5 x 105 CFU/래트) 0.05 mL로 래트 내부 경골을 감염시켰다. 유체를 즉시 흡수하고 상기 부위에 접착하는 소량의 건조 치과용 시멘트를 도포하여 구멍을 밀봉하였다. 3개의 금속 스킨 클립을 이용하여 상처를 밀폐하였다. 목시플록사신 3 (양성 대조군)은 염수 내에서 감염 1시간 후 10 mg/kg으로 정맥내 1회 주사된 반면, 플루오로퀴놀론 전구약물 (0.9％ 염수에서 제조)은 감염 전 다양한 시점에 단일 정맥내 볼루스로 주사되었다. 비교를 위해, 모약물 (목시플록사신 3 또는 가티플록사신 15)을 또한 감염 전 동일한 시점에 몰당량 투여량으로 정맥내 1회 주사하였다.
감염된 래트를 감염 24시간 후 CO2 질식으로 희생시켜, 박테리아 CFU 계수를 모니터링하였다. 감염된 경골을 제거하고, 연조직을 피해 절개하고, 칭량하였다. 금속 볼 밀을 이용하여 뼈를 분쇄하고, 0.9％ NaCl 5 mL에 재현탁하고, 연속적으로 희석하고, 정량 배양을 위해 처리하였다. 화합물 39, 44, 49, 54, 141, 145, 149의 경우, 0.9％ NaCl 용액 1 mL를 숯 50 mg에 첨가한 후, 연속 희석하였다. 치료 효과를 로그 생존 박테리아 (뼈 g 당 로그 CFU)를 이용하여 측정하였다. 각 군의 래트에 대해 얻어진 결과를 평균 로그 CFU 및 표준 편차를 계산하여 평가하였다. 검출 한계는 2 로그 CFU/g 뼈였다. 상이한 처치 및 미처치 군의 생존 박테리아 계수의 통계학상 비교는 듀넷 다중 비교 시험(Dunnett's multiple-comparison test)으로 수행하였다. 처치된 감염 동물체와 미처치된 감염 동물체의 비교시 P값이 0.05 미만인 경우 차이가 유의한 것으로 고려되었다.
감염 전 상이한 시점에 (약 30일 이하) 15.8 mg/kg (목시플록사신 3의 10 mg/kg에 해당함)으로 정맥내 주사된 화합물 52 (목시플록사신의 비스포스폰산화 전구약물)를 이용하여 실험을 수행하였다. 미처치 군 및 감염 1시간 후 목시플록사신 3으로 처치된 군을 반복하였다 (두 설정 모두 나타냄). 제2 미처치 군과의 비교 결과, 감염 1시간 후에 목시플록사신 3으로 처치된 군 뿐만 아니라 감염 5, 10, 15 및 20일 전에 전구약물 52로 처치된 군에 대한 박테리아 역가가 유의 (p < 0.05) 감소되었음을 나타내었다. 결과를 도 6에 나타내었다. 목시플록사신 3의 20 mg/kg에 상응하는 32 mg/kg의 52를 사용하여 병렬 실험을 수행하였다. 이 경우, 미처치 군과의 비교 (p-값)는 감염 7, 14, 21 및 28일 전에 투여한 경우 52로 처치된 동물체 내 박테리아 역가가 유의 감소되었음을 나타내었다. 감염 1시간 후 10 mg/kg의 3으로 처치된 동물체 또한 박테리아 역가의 유의 감소를 나타내었지만, 감염 7일 전 20 mg/kg의 3으로 처치된 동물체는 유의 감소를 나타내지 않았다. 결과를 도 7에 나타내었다.
감염 48시간 전 화합물 54 (가티플록사신 전구약물의 비스포스폰산화 전구약물)를 상이한 투여량으로 정맥내 주사하여 실험을 또한 수행하였다. 비교를 위해, 가티플록사신 15를 또한 감염 48시간 전에 10 mg/Kg (54의 17.3 mg/Kg에 해당함) 투여하였다. 미처치 군과의 비교는 감염 1시간 후 투여된 목시플록사신 3으로 처치된 군 (양성 대조군) 뿐만 아니라 감염 48시간 전 17.3 mg/Kg의 전구약물 54로 처치된 군에 대한 박테리아 역가가 유의 (p-값 ≤ 0.0002) 감소하였음을 나타내었다. 결과를 도 8에 나타내었다.
목시플록사신 및 가티플록사신 15의 다른 비스포스폰산화 전구약물로 래트를 예방 치료하는 것을 하기 표 4에 나타내었다.
Figure 112007083443575-PCT00268
결과는 비스포스폰산화 플루오로퀴놀론 전구약물 49, 52, 54, 121 및 141의 효과적인 예방 효과를 명확히 나타내었다. 도 6 및 7의 데이타는, 목시플록사신 전구약물 52를 수술 수 주 전 투여시 감염의 박테리아 역가를 감소시킬 수 있음을 나타내었다. 이는 상기 전구약물에 대해 이전에 측정된 20일의 반감기 (도 1)와 매우 관련되어 있다. 목시플록사신 3 그 자체는 감염 5일 전 또는 심지어 감염 2일 전에 사용되어도 이러한 효과적인 예방을 나타내지 못한다는 것은 주목할 만하다. 이들 결과 및 뼈 결합 데이타는 생체내 골물질을 표적화하는 비스포스폰산화 전구약물의 능력을 강하게 지지하고, 이는 항박테리아 활성을 위해 필요한 농도를 초과하는 농도로 그의 활성 잔기를 방출할 수 있다. 상기 방출은 단일 주사 후 수 주 동안 지속될 수 있다.
투여량과 항박테리아 활성의 관계는 가티플록사신 전구약물 54에 의해 명확히 나타났다. 감염 48시간 전에 상기 화합물 17.3 mg/Kg을 사용했을 때 거의 멸균된 뼈를 제공할 수 있는 반면, 가티플록사신 15는 동일한 투여량에서 효과가 없었다 (도 8). 이와 유사하게, 화합물 52를 32 mg/kg 사용하는 경우, 도 6 및 7의 비교에서 나타나는 바와 같이 예방 효과가 보다 길게 유지되었다. 투여량과 예방 활성 간의 명확한 관계는 본 발명의 포스폰산화 화합물의 투여량을 변화시킴으로써 그의 생체내 효과를 조절하는 능력을 입증한다. 이는 또한 치료제로서 본 발명의 포스폰산화 화합물과 생체내 모델에서의 치료 성과 간의 명확한 관계를 추가로 입증한다.
동일한 몰 투여량에서 전구약물 121의 예방 효과 및 접합체 107의 효과 결여는 절단 과정을 수행하여 모 항박테리아제를 방출하는 비스포스폰산화 화합물 능력의 중요성을 강조한다. 뼈로 단순 전달하는 것은 충분하지 않다. 이는 또한, 뼈 표면을 비스포스폰산화 화합물로 덮는 방법 그 자체는 대체로 예방을 수행하기 위해 불충분하다는 것을 입증한다.
전구약물 39, 44, 129, 145, 149 및 153의 결과는 더욱 예기치 않은 것이었다. 이들 화합물은 시험관내에서는 재생되었지만 (표 3), 생체내에서는 긍정적인 결과를 산출할 수 없었다. 일부 경우이지만, 재생 방법은 생체촉매작용을 필요로 하고, 적합한 효소가 골조직 내에 존재하지 않는다는 것이 논의될 수 있으며, 이는 54와 유사한 속도로 재생되고, 혈청의 부재 및 존재시에 동일하게 재생되는 (표 3) 화합물 39 및 44에 대해서는 논의될 수 없다. 다른 한편으로는, 활성 결여는 뼈에 도달할 수 있기 전에 혈장 내에서 재생되기 때문인 것으로 논의될 수 있다. 그러나, 혈장 용액에서 매우 빠르게 재생되는 화합물 49 (표 1)는 긍정적인 결과를 제공하였다.
시험관내 및 생체내 결과 간의 차이는 특정 전구약물의 적합성을 실험적으로 결정하는 것이 필요함을 강조한다.
이들 실험은 또한 효과적인 치료는, 비스포스포네이트 관능성의 결과로서 매우 효과적인 것으로 앞서 입증된 뼈로의 전달, 및 비스포스폰산화 화합물의 모 항균 플루오로퀴놀론으로의 후속 분해를 모두 필요로 한다는 것을 입증한다.
실시예 8: 감염 및 비감염된 뼈에서 비스포스폰산화 목시플록사신 전구약물 52로부터 재생된 목시플록사신 3의 양의 측정
비스포스폰산화 전구약물의 접근성에 대한 감염의 영향을 측정하기 위해서, 특히 외과 수술 부위에서의 염증 및 감소된 순환의 견지에서, 감염된 래트의 감염 및 비감염된 뒷다리의 경골에서 재생된 목시플록사신의 수준을 측정하였다.
래트를 상기 실시예 7과 같이 감염시키고, 수술 1일 후 체중 1kg 당 15.8 또는 31.6 mg의 전구약물 52로 IV 처치하였다. 치료 1일 및 6일 후, 경골을 상술한 바와 같이 수집하였다. 재생된 목시플록사신 3의 수준을 다음과 같이 측정하였다.
LC/MS에 의한 경골 내 재생된 목시플록사신의 측정
실험상 수득된 전체 경골을 분말로 분쇄하고, 메탄올 중 5％ 포름산 (500 mg/1.6 mL)에 현탁하여 방출된 목시플록사신 3을 추출하였다. 상기 혼합물을 10분 동안 볼텍싱하고, 20분 동안 1250 g에서 원심분리하였다. 상등액 (160 ㎕)을 수집하고, 내부 표준물 (시프로플록사신 6)과 스파이킹하고, 볼텍싱하고, 질소 스트림 하 증발 건조하였다.
표준물 (5 내지 1000 ng), QC (25 및 250 ng) 및 공시험물을 다음과 같이 제조하였다 (2벌). 블랭크 경골 분말 (50 mg, 건조되지 않음)에 메탄올 (160 ㎕) 중 5％ 포름산 용액 및 물 (10 ㎕) 중 목시플록사신 3의 스파이킹 용액을 첨가하였다. 상기 혼합물을 10분 동안 볼텍싱하고, 10분 동안 2500 g에서 원심분리하였다. 상등액을 다른 바이알로 옮기고, 내부 표준물과 스파이킹하고, 볼텍싱하고, 증발 건조하였다. 각 경우, 얻어진 건조 잔류물 (샘플, 표준물, QC 및 공시험물)을 물 200 ㎕에서 재용해하고, 15분 동안 볼텍싱하고, 15분 동안 10,000 g에서 원심분리하였다. 상기 용액 (20 ㎕)을 LC/MS로 주입하였다. LC/MS 방법은 상기 실시예 6에 기재되어 있다. 결과를 도 9에 나타내었다.
이 실험은, 감염 및 비감염된 뼈의 차이는 처치 화학 화합물의 접근성의 면에서 무시할만 하다는 것을 나타낸다. 감염된 사지에서의 감소된 순환 및 증가된 염증은 전구약물 52의 분포를 유의하게 방해하지 않는데, 이는 비스포스폰산화 전구약물의 투여량 또는 그의 투여와 경골 수집 간의 지연 시간에 관계없이, 재생된 목시플록사신 3의 수준이 비감염 및 감염된 경골 간에 크게 차이가 없기 때문이다. 이는 플루오로퀴놀론 항박테리아제를 그의 치료 활성이 요구되는 위치로 전달하는 비스포스포네이트의 효능을 명확히 강조한다.
실시예 9: 비스포스폰산화 목시플록사신 전구약물 52 및 가티플록사신 전구약물 54로부터 재생된 모약물의 조직 분포
여러 기관 및 뼈에서 비스포스폰산화 전구약물 52로부터 재생된 목시플록사신 3의 수준 및 비스포스폰산화 전구약물 54로부터 재생된 가티플록사신 15의 수준을 측정하여 조직 분포에 대한 비스포스포네이트 관능성의 영향을 평가하였다. 상기 실시예 6에 기재된 바와 같이 감염되고 조사된 전구약물의 상이한 투여 요법으로 처치된 래트를 이용하여, 이들 실험을 수행하였다.
미생물학 분석에 의한 목시플록사신 3 및 가티플록사신 15의 측정
분쇄된 뼈 샘플 및 조직 균질현탁액을 PBS에 현탁하고, 볼텍싱하고, 13,000 rpm에서 2분 동안 원심분리하였다. 상등액을 수집하고, 후속적으로 기재된 분석에 이용하여 재생된 약물 3 또는 15의 양을 측정하였다.
뼈 샘플 및 조직 균질현탁액으로부터 수득된 상등액을 다음과 같은 미생물학 분석 측정법으로 전구약물의 양에 대해 평가하였다. 지시 균주 (이. 콜라이 LBB925 tolC)의 단리된 콜로니를 OD600 = 0.1로 0.85％ 염수에 재현탁하고, 양이온-조정된 밀러 힌튼 아가 (CAMHA) 플레이트 상에 스트리킹하였다. 알려진 부피의 상등액을 디스크에 도포하고, 건조하였다. 이어서, 상기 디스크를 시드된 CAMHA 플레이트 상에 두었다. 상기 플레이트를 37 ℃에서 18시간 동안 인큐베이션한 후, 디스크에 의해 발생된 억제 구역의 지름을 측정하였다. 각 실험에서 기준물로 사용된 알려진 양의 자유 목시플록사신 3 또는 자유 가티플록사신 15의 표준 곡선으로부터 전구약물의 양을 추산하였다.
이 실험은 각각 감염 유도 수술 14, 15, 16 및 17일 후 체중 1 kg 당 32 mg의 비스포스폰산화 목시플록사신 전구약물 52로 처치된 래트에 적용되었다. 이어서, 상기 래트를 수술 43일 후 희생시키고, 목적하는 조직을 수집하고, 목시플록사신 3의 수준을 측정하였다. 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
Figure 112007083443575-PCT00269
이 실험은 또한 2가지 상이한 투여 요법을 이용하여 체중 1 kg 당 34 mg의 비스포스폰산화 가티플록사신 전구약물 54로 처치된 래트에 적용되었다. 투여 요법 A는 각각 감염 유도 수술 14, 21, 28 및 35일 후의 처치를 포함한다. 투여 요법 B는 각각 감염 유도 수술 14, 15, 16 및 17일 후의 처치를 포함한다. 두 경우 모두에서, 래트를 수술 43일 후 희생시키고, 목적하는 조직을 수집하고, 가티플록사신 15의 수준을 측정하였다. 결과를 하기 표 6에 나타내었다.
Figure 112007083443575-PCT00270
재생된 전구약물 52 및 54에 있어 여러 경향이 관찰되었다. 첫째, 재생된 약물의 존재는 심지어 처치 수 주 후에도 모든 선택된 뼈에서 검출가능하였다. 둘째, 뼈 내 분포는 경골, 어어서 하악골 및 대퇴골의 순서로 명확히 선호되면서 균일하지 않았다. 이 경향은 두 전구약물 모두에서 관찰되었고, 이는 각 뼈의 해부학 및 생리학이 전구약물 분포에 영향을 미치는 주요 요인임을 나타낸다. 셋째, 모약물의 보다 적은 양이 간, 비장 및 신장에서 검출되었지만, 뼈를 직접 둘러싸는 조직에서는 검출되지 않았다. 이는 재생된 물질이 뼈로부터 이들 기관으로 확산되는 결과라기보다는 주사 시점에 발생하는 현상과 일치된다. 이는 다른 비스포스포네이트에 대해 기재된 바와 같이 주사시 불용성 입자의 형성, 일반적으로 신장, 간 및 비장에서 종착하게 되는 순환 금속 이온 (특히 이온)에 의한 비스포스포네이트의 복합체화로 설명될 수 있다 (문헌 [Adv. Drug Delivery Rev. (2000), 42:175-195]).
이러한 생체내 실험으로부터의 중요한 관찰 결과는, 전구약물 52 및 54가 동일한 연결기를 포함함에도, 54로부터 얻어지는 가티플록사신 15의 조직 및 뼈 농도가 전구약물 52로부터 얻어지는 목시플록사신 3의 농도보다 현저히 높다는 것이다. 이러한 관찰은 뼈로부터 약물 제거의 상이한 속도로 인한 결과일 수 있으며, 또한 이전에 관찰된 시험관내 재생 속도 (표 3)와 유사하였다.
실시예 10: 래트에서 유발된 골수염 치료에서 리팜피신 및 비스포스폰산화 가티플록사신 전구약물 54의 조합
비스포스폰산화 전구약물 54로부터 가티플록사신 15의 비교적 느린 방출은 뼈 내 높은 농도의 15의 발생을 방해하였다. 이러한 느린 방출 메카니즘의 이점은 상기 실시예 5 및 7에서 구체적으로 나타난 바와 같이 박테리아의 치료제에 대한 노출을 연장시킨다는 것이다. 이점에 있어서, 항박테리아제와 항박테리아제의 비스포스폰산화 전구약물의 조합을 이용하는 것은 치료제를 높은 초기 투여량으로 제공한 후, 제2 치료제에 장기간 노출하는 데 매력적임을 입증할 수 있다. 상기 조합은 환자에게 감소된 치료 빈도 및 뼈 표적화의 이점을 제공하고, 이에 따라 항생제 전신 투여와 관련한 부작용을 줄이는 것에 특히 매력적임을 입증할 수 있다.
이점에 있어서, 리팜피신 항균제와 관련된 높은 빈도의 박테리아 내성이 있으나 골수염의 치료에서 실적이 입증된 리팜피신 (US 3,342,810)을 공동 투여 항생제로서 선택하였다 (문헌 [Antimicrob. Agents Chemother. (1992), 36:2693-7; J. Antimicrob. Chemother. (2004), 53:928-935]).
이 실험에서 래트를 상기 실시예 7에 기재된 바와 같이 감염시키고, 각각 감염 유발 수술 14, 15, 16 및 17일 후 피하 투여된 리팜피신 20 mg/kg 체중, 또는 정맥내 투여된 전구약물 54 34 mg/kg (가티플록사신 15의 20 mg/kg에 상응함)과 피하 투여된 리팜피신 20 mg/kg의 조합으로 처치하였다. 미처치 및 매일 리팜피신 20 mg/kg으로 처치하는 것을 포함하는 표준 대조군이 또한 포함되었다. 수술 43일 후 상기 래트를 인도적으로 희생시키고, 감염된 경골 내 박테리아 역가를 측정하였다. 결과를 하기 도 10에 기재하였다.
동일한 투여 요법하에 리팜피신 단독이 아닌 리팜피신과 전구약물 54의 조합은 박테리아 역가의 통계학상 유의한 감소 (p = 0.007)를 유발하였다. 이는 골수염의 치료에서 의료계에 유용한 것으로 입증된 조합된 다른 항박테리아 약물의 치료 효과를 연장시키는 데 있어서 비스포스폰산화 플루오로퀴놀론 전구약물의 잠재력을 증명한다.
본원에 기재된 실시예 및 실시양태는 설명만을 목적으로 하며, 이러한 관점에서 다양한 변형 또는 변경이 당업자에게 제안될 것이며, 이는 본원의 취지와 범위 및 하기에 첨부된 특허청구범위의 범주에 포함된다는 것을 알아야 한다.
특허, 특허 출원, 공보, 서적, 서적의 장(chapter), 저널 기사, 편람, 지침서 및 제품 문헌을 포함한, 본원에서 언급된 모든 문헌은 인용을 통해 명백히 본원에 포함된다.

Claims (29)

  1. 하기 화학식 I의 화합물, 또는 그의 제약상 허용가능한 염, 대사산물, 용매화물 또는 전구약물.
    <화학식 I>
    Figure 112007083443575-PCT00271
    식 중,
    f는 0 또는 1이고;
    m은 0 또는 1이고;
    A는 플루오로퀴놀론 분자 또는 그의 항박테리아 유사체이고;
    B는 포스폰산화기이며;
    La 및 Lb는 B를 A에 커플링하기 위한 절단가능한 연결기이다.
  2. 제1항에 있어서, 플루오로퀴놀론 분자 또는 유사체 A가 하기 화학식 A1a 및 A1b로 나타내어지는 화합물.
    <화학식 A1a>
    Figure 112007083443575-PCT00272
    <화학식 A1b>
    Figure 112007083443575-PCT00273
    식 중,
    f가 1인 경우 연결기 La는 A2에 부착되고, m이 1인 경우 연결기 Lb는 A1에 부착되고;
    f가 1인 경우 A2는 아미노기이고, f가 0인 경우 A2는 수소, 할로겐, 알킬, 아릴, 피리디닐, -O-알킬 또는 아미노기이고;
    m이 1인 경우 A1은 O 또는 S이고, m이 0인 경우 A1은 OH이고;
    Z1은 알킬, 아릴 또는 -O-알킬이고;
    Z2는 수소, 할로겐 또는 아미노기이고;
    X1은 N 또는 -CY1- (여기서, Y1은 수소, 할로겐, 알킬, -O-알킬, -S-알킬임)이거나, 또는 X1은 Z1과 함께 가교를 형성하고;
    X2는 N 또는 -CY2- (여기서, Y2는 수소, 할로겐, 알킬, -O-알킬, -S-알킬임)이거나, 또는 X2는 A2와 함께 가교를 형성하고;
    X3은 N 또는 CH이고;
    X4는 N 또는 CH이다.
  3. 제2항에 있어서, Z1이 시클로프로필이고, X2가 -CY2- (여기서, Y2는 불소임)인 화합물.
  4. 제1항에 있어서, 플루오로퀴놀론 분자 또는 유사체 A가 하기 화학식 A2로 나타내어지는 화합물.
    <화학식 A2>
    Figure 112007083443575-PCT00274
    식 중,
    f가 1인 경우 연결기 La는 A2에 부착되고, m이 1인 경우 연결기 Lb는 A1에 부착되고;
    f가 1인 경우 A2는 아미노기이고, f가 0인 경우 A2는 수소, 할로겐, 알킬, 아릴, 피리디닐, -O-알킬 또는 아미노기이고;
    m이 1인 경우 A1은 O 또는 S이고, m이 0인 경우 A1은 OH이고;
    Z1은 알킬, 아릴 또는 -O-알킬이고;
    Z2는 수소, 할로겐 또는 아미노기이고;
    Z3은 수소 또는 할로겐이고;
    Z4는 수소, 할로겐, 알킬, -O-알킬 또는 -S-알킬이거나, 또는 Z1과 함께 가교를 형성한다.
  5. 제4항에 있어서, Z1이 시클로프로필이고, Z3이 불소인 화합물.
  6. 제1항에 있어서, 플루오로퀴놀론 분자 또는 유사체 A가 하기 화학식 A3으로 나타내어지는 화합물.
    <화학식 A3>
    Figure 112007083443575-PCT00275
    식 중,
    f가 1인 경우 연결기 La는 A2에 부착되고, m이 1인 경우 연결기 Lb는 A1에 부착되고;
    f가 1인 경우 A2는 아미노기이고, f가 0인 경우 A2는 수소, 할로겐, 알킬, 아릴, 피리디닐, -O-알킬 또는 아미노기이고;
    m이 1인 경우 A1은 O 또는 S이고, m이 0인 경우 A1은 OH이며;
    Z5는 수소, 할로겐, 알킬 또는 -O-알킬이다.
  7. 제2항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 아미노기가 N-연결된 치환된 질소 함유 헤테로시클릭기인 화합물.
  8. 제7항에 있어서, N-연결된 치환된 질소 함유 헤테로시클릭기가 피롤, 피롤리딘, 피페리딘, 피페라진, 모르폴린, 티오모르폴린, 1,4-디아제판, 디히드로피롤리딘, 디히드로피리딘 및 테트라히드로피리딘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 기인 화합물.
  9. 제1항에 있어서, B가 비스포스포네이트인 화합물.
  10. 제9항에 있어서, 각각의 비스포스포네이트기가 독립적으로 화학식
    Figure 112007083443575-PCT00276
    (식 중, 각각의 R2는 독립적으로 H, 저급 알킬, 시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴이되, 단, 2개 이상의 R2가 H이고; 각각의 X5는 독립적으로 H, OH, NH2 또는 할로기임)인 화합물.
  11. 제1항에 있어서, Lb가
    Figure 112007083443575-PCT00277
    로 이루어진 군으로부터 선택되는 절단가능한 연결기이고: La가
    Figure 112007083443575-PCT00278
    Figure 112007083443575-PCT00279
    로 이루어진 군으로부터 선택되는 절단가능한 연결기인 화합물 (식 중, n은 10 이하의 정수이고; 각각의 p는 독립적으로 0 또는 10 이하의 정수이고; RL은 H, 에틸 또는 메틸이고; Rx는 S, NRL 또는 O이고; 각각의 Rw는 독립적으로 H 또는 메틸이고; Ry는 a가 0 내지 20의 정수이고 b가 1 내지 2a+1의 정수인 CaHb이고; 각각의 Z는 수소, 할로겐, 알킬, 알콕시, 아실, 아실옥시, 카르복시, 카르바모일, 술푸릴, 술피닐, 술페닐, 술포닐, 메르캅토, 아미노, 히드록실, 시아노 및 니트로로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되고; s는 1, 2, 3 또는 4이고; q는 2 또는 3이고; X는 CH2, -CONRL-, -CO-O-CH2- 또는 -CO-O-이며; Y는 O, S, S(O), SO2, C(O), CO2, CH2이거나, 존재하지 않음).
  12. 제11항에 있어서, 각각의 n이 독립적으로 1 또는 2이고, 각각의 p가 독립적으로 0 또는 1이고, RL이 H이며, Rx가 NH인 화합물.
  13. 제1항에 있어서, 플루오로퀴놀론 분자 또는 유사체 A가 시프로플록사신 또는 그의 항박테리아 유사체인 화합물.
  14. 제1항에 있어서, 플루오로퀴놀론 분자 또는 유사체 A가 가티플록사신 또는 그의 항박테리아 유사체인 화합물.
  15. 제1항에 있어서, 플루오로퀴놀론 분자 또는 유사체 A가 목시플록사신 또는 그의 항박테리아 유사체인 화합물.
  16. 하기 화학식 II의 화합물, 또는 그의 제약상 허용가능한 염, 대사산물, 용매화물 또는 전구약물.
    <화학식 II>
    Figure 112007083443575-PCT00280
    식 중,
    점선은 임의적 기인 B-L3 및 L2-B와의 결합을 나타내며, 여기서 B-L3 및 L2-B 중 하나 이상이 존재하고;
    Z5는 수소, 할로겐, 알킬 또는 -O-알킬이고;
    L2-B가 A1에 부착된 경우 A1은 O 또는 S이고, L2-B가 A1에 부착되지 않은 경우 A1은 OH이고;
    B-L3이 A2에 부착된 경우 A2는 아미노기이고, B-L3이 A2에 부착되지 않은 경우 A2는 수소, 할로겐, 알킬, 아릴, 피리디닐, -O-알킬 또는 아미노기이고;
    각각의 B는 독립적으로 화학식
    Figure 112007083443575-PCT00281
    (식 중, 각각의 R2는 독립적으로 H, 저급 알킬, 시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴이되, 단, 2개 이상의 R2가 H이고; 각각의 X5는 독립적으로 H, OH, NH2 또는 할로기임)의 포스폰산화기이며;
    L2는 화학식
    Figure 112007083443575-PCT00282
    (식 중, n은 10 이하의 정수이고; p는 0 또는 10 이하의 정수이고; RL은 H, 에틸 또는 메틸이고; Rx는 S, NRL 또는 O이며; 각각의 Z는 수소, 할로겐, 알킬, 알콕시, 아실, 아실옥시, 카르복시, 카르바모일, 술푸릴, 술피닐, 술페닐, 술포닐, 메르캅토, 아미노, 히드록실, 시아노 및 니트로로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되며; s는 1, 2, 3 또는 4임)의 연결기이고:
    L3은 화학식
    Figure 112007083443575-PCT00283
    (식 중, n은 10 이하의 정수이고; 각각의 p는 독립적으로 0 또는 10 이하의 정수이고; q는 2 또는 3이고; RL은 H, 에틸 또는 메틸이고; 각각의 Rw는 독립적으로 H 또는 메틸이고; Ry는 a가 0 내지 20의 정수이고 b가 1 내지 2a+1의 정수인 CaHb이고; X는 CH2, -CONRL-, -CO-O-CH2- 또는 -CO-O-이며; Y는 O, S, S(O), SO2, C(O), CO2, CH2이거나, 존재하지 않음)의 연결기이다.
  17. 제16항에 있어서, 각각의 연결기 n이 1 또는 2이고, 각각의 p가 독립적으로 0 또는 1이고, RL이 H이며, Rx가 NH인 화합물.
  18. 제16항에 있어서, 아미노기가 N-연결된 치환된 질소 함유 헤테로시클릭기인 화합물.
  19. 제16항에 있어서, N-연결된 치환된 질소 함유 헤테로시클릭기가 피롤, 피롤리딘, 피페리딘, 피페라진, 모르폴린, 티오모르폴린, 1,4-디아제판, 디히드로피롤리딘, 디히드로피리딘 및 테트라히드로피리딘으로 이루어진 군으로부터 선택되는 기인 화합물.
  20. Figure 112007083443575-PCT00284
    Figure 112007083443575-PCT00285
    로 이루어진 군으로부터 선택되는 화학식으로 나타내어지는 화합물, 또는 그의 제약상 허용가능한 염, 대사산물, 용매화물 또는 전구약물.
  21. 제1항, 제16항 및 제20항 중 어느 한 항으로부터 선택되는 화합물, 및 제약상 허용가능한 담체 또는 부형제를 포함하는 제약 조성물.
  22. 제1항, 제16항 및 제20항 중 어느 한 항으로부터 선택되는 제1 항생제 화합물을 제약상 유효량으로 포함하는 제약 조성물을 박테리아 감염 치료를 필요로 하는 대상체에게 투여하는 것을 포함하는, 상기 대상체에서 박테리아 감염을 치료하는 방법.
  23. 제22항에 있어서, 제2 항생제 화합물이 상기 제약 조성물에 포함되는 것인 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 제2 항생제 화합물이 리파마이신 유사체인 것인 방법.
  25. 제23항에 있어서, 상기 제2 항생제 화합물이 테트라시클린, 티게시클린, 또는 테트라시클린, 글리시시클린 또는 미노시클린 유사체인 방법.
  26. 제22항에 있어서, 상기 대상체가 인간인 방법.
  27. 제1항, 제16항 및 제20항 중 어느 한 항으로부터 선택되는 항생제 화합물을 제약상 유효량으로 포함하는 제약 조성물을 박테리아 감염 저지를 필요로 하는 대상체에게 투여하는 것을 포함하는, 상기 대상체에서 박테리아 감염을 저지하는 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 제약 조성물이 침습적 의학 치료 전에, 중에 또는 후에 대상체에게 투여되는 방법.
  29. 제1항, 제16항 및 제20항 중 어느 한 항으로부터 선택되는 화합물을 대상체에게 투여하는 것을 포함하는, 대상체의 뼈 내에 플루오로퀴놀론 분자 또는 그의 유사체를 축적하는 방법.
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