KR20080047959A - 비만, 당뇨, 대사성 질환, 퇴행성 질환 및 미토콘드리아이상 질환의 치료 또는 예방을 위한 나프토퀴논계 약제조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 (a) 하기 화학식 1 및 2 중에서 선택되는 하나 또는 그 이상의 화합물로서 약리학적 유효량의 나프토퀴논계 화합물, 약제학적으로 허용되는 그것의 염, 프로드럭, 용매화물 또는 이성질체, 및 (b) 약제학적으로 허용되는 담체, 희석제, 또는 부형제, 또는 이들의 조합을 포함하는 것으로 구성된 질환 증후군의 치료 및 예방을 위한 약제 조성물을 제공한다.

(1)

(2)

상기 R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, R₆, R₇, R₈, X, Y 및 n은 명세서에 정의된 바와 같다.

Description

비만, 당뇨, 대사성 질환, 퇴행성 질환 및 미토콘드리아 이상 질환의 치료 또는 예방을 위한 나프토퀴논계 약제 조성물 {Naphthoquinone-based Pharmaceutical Composition for Treatment or Prevention of Diseases Involving Obesity, Diabetes, Metabolic Syndrome, Neuro-degenerative Diseases and Mitochondria Dysfunction Diseases}

도1: 화합물 1의 투여에 의한 C57BL/6 비만 쥐에서 체중 및 식이의 경시적 변화를 나타낸 도면이다;

도2: C57BL/6 비만 쥐에 화합물 1을 투여한 후 여러 장기의 무게 변화를 대조군과 비교한 도면이다;

도3: C57BL/6 비만 쥐에 화합물 1을 투여한 후 쥐를 개복하여 전체 모양과 간 조직의 지방 축적량을 알아보기 위해oil red O 염색 및 전자 현미경 소견을 나타낸 도면이다;

도4: C57BL/6 비만 쥐에 화합물 1을 투여한 후 생식선 지방조직의 지방세포 크기를 비교한 도면이다;

도5: C57BL/6 비만 쥐에 화합물 1을 투여한 후 혈액중의 지질, 혈당 및 호르몬의 경시적 변화를 나타낸 그래프이다.

도6. 렙틴(leptin) 수용체가 결손되어 있는 ob/ob 마우스에 화합물 1을 투여한 후 체중 당 식이량 변화, 체중 변화, 지방 축적량, 및 조직의 전자 현미경 소견를 보여준 도면이다;

도7: C57BL/6 비만 쥐에 화합물 1을 투여한 후 자발적이동(spontaneous locomotor)에 미치는 영향을 나타낸 결과이다.

도8: C57BL/6 비만 쥐에 화합물 1을 투여한 후 지구력증강에 미치는 영향을 나타낸 결과이다.

본 발명은 비만, 당뇨, 대사성 질환, 퇴행성 질환 및 미토콘드리아 이상 질환의 치료 및 예방을 위한 약제 조성물에 관한 것이다.

비만은 체지방량이 표준체중보다 비정상적으로 증가된 상태로 소비된 칼로리보다 섭취된 칼로리가 많을 경우 여분의 칼로리가 체내의 지방조직에 축적돼 생기는 질환을 뜻한다. 비만으로 인한 합병증은 고혈압, 심근경색, 정맥류증, 폐색전증, 관상동맥 질환, 뇌출혈, 치매, 파킨슨, 2형 당뇨병, 고지혈증, 뇌졸중, 암(자궁, 유방, 전립선, 대장암 등), 심장병, 담낭 질환, 수면 중 무호흡, 관절염, 불임증, 정맥궤양, 돌연사, 지방간, 비대심장 근육병증, 혈전색전증, 식도염, 복벽 탈장, 요실금, 심혈관 질환, 고혈압, 내분비 질환 등이 있다(obesity research vol.12(8), 2004, 1197-1211).

당뇨병은 유전적 또는 환경적 요인으로 발병되는 전신적인 대사 질환의 일종으로 체내에 인슐린의 절대적 또는 상대적인 부족으로 인하여 야기되는 질병으로 혈중의 당 농도가 비정상적으로 높아진 상태를 말한다. 당뇨병 합병증으로는 저혈당증, 케톤산증, 고삼투압성 혼수, 대혈관 합병증, 당뇨병성 망막증, 당뇨병성 신경병증, 당뇨병성신증 등이 있다.

대사성 질환(Metabolic Syndrome)은 고중성지방혈증, 고혈압, 당대사 이상, 혈액응고 이상 및 비만과 같은 위험인자가 함께 나타나는 증후군을 의미한다. 2001년에 공표된 미국 NCEP(National Cholesterol Education Program)의 ATP III에 따르면, ① 허리둘레가 남자 40인치(102 cm), 여자 35인치(88 cm) 이상인 복부 비만, ② 중성지방(triglycerides) 150 mg/dL 이상, ③ HDL 콜레스테롤이 남자 40 mg/dL, 여자 50 mg/dL 이하, ④ 혈압 130/85 mmHg 이상, ⑤ 공복혈당(fasting glucose)이 110 mg/dL 이상 등의 다섯 가지 위험인자 중 한 환자가 세 개 이상을 나타낼 경우 대사성 질환으로 판정하게 된다.

인슐린 저항성은 인슐린이 체내에서 정상적으로 분비됨에도 불구하고, 그들이 수행하는 "포도당을 세포 내로 공급하는 작용"이 제대로 일어나지 못하는 현상을 의미하는 바, 혈액 중의 포도당은 세포 내로 들어가지 못해 고혈당 증세를 보이게 되고, 세포는 세포대로 포도당이 부족해 정상 기능을 수행하지 못하므로, 결국 대사증후군 증상이 나타나게 되는 것이다.

퇴행(degeneration) 질환은 병리학적 소견에서 유래된 용어로서 "산소 소모 량이 감소되는 경우"를 의미하는 바, 세포내에서 산소를 이용해서 에너지를 생성하는 소기관인 미토콘드리아 기능이상이 노화와 관련된 퇴행성 질환을 뜻한다. 이와 관련하여, 알츠하이머, 파킨슨 질환, huntington 질환과 같은 신경퇴행성 질환 등이 있다(생화학. 분자생물학소식, 2004, 11(2), 16-22).

미토콘드리아 기능이상으로 인한 질병은 미토콘드리아 막전위 이상으로 인한 팽윤, 활성산소종, 또는 자유라디칼 등에 의한 산화적 스트레스로 인한 기능이상, 유전적 요인으로 인한 기능이상, 그리고 미토콘드리아의 에너지 생성을 위한 산화적 인산화 기능의 결함으로 인한 질환 등이 포함될 수 있는데, 상기 원인으로 인한 질병은 다발성경화증, 뇌척수염, 뇌신경근염, 말초신경변증, 라이증후군, 프리드리히 보행실조, 알퍼증후군, MELAS, 편두통, 정신병, 우울증, 발작과 치매, 중풍성 에피소드, 시신경위축, 시신경병증, 망막색소변성, 백내장, 고알도스테론혈증, 부갑상선기능저하증, 근육병증, 근육위축, 미오글로빈뇨, 근육긴장저해, 근육통, 운동내성저하, 세뇨관증, 신부전, 간부전, 간기능부전, 간비대, 철적혈구빈혈, 호중성백혈구 감소증, 저혈소판증, 설사, 융모위축, 다발성구토, 연하곤란, 변비, 감각신경난청, 간질, 정신지체, 간질, 알츠하이머, 파킨슨, 헌팅턴 질환 등이 발생할 수 있다 (미국 특허등록 제6,183,948호, 한국 특허출원공개 제2004-7005109호, Journal of clinical investigation 111, 303-312, 2003, Mitochondria 74, 1188-1199, 2003, Biochimica et Biophysica acta 1658(2004) 80-88 참조).

상기에서 언급된 비만, 당뇨, 대사성 질환, 퇴행성 질환 및 미토콘드리아 기능이상으로 인한 질환 등을 총칭하여 본 발명에서는 "질환 증후군"으로 칭하기도 한다.

이러한 질환 증후군의 증상 개선을 위한 최선의 방법은 운동, 식이제한 및 체중 감량인 것으로 알려져 있다. 상기 질환 증후군에 효과를 발휘하는 방법들의 공통점은, 에너지 대사를 촉진시켜 체내에 남아도는 잉여의 에너지의 소비를 촉진시켜 축적되지 않게 하는 것이다. 이러한 잉여의 에너지를 효과적으로 소진시키는 효과적인 방법이 상기 질환 증후군 치료의 방법이 될 것으로 판단된다. 잉여의 에너지를 효과적으로 제거하기 위해서는 에너지 대사를 촉진하는 것이 무엇보다 중요하며, 이를 위해서는 지방합성 억제, 당신생 억제, 당소비 촉진, 지방산화 촉진 및 에너지 대사의 핵심인 미토콘드리아의 생성 촉진 및 활성화에 관여하는 인자들을 총체적으로 활성화시키는 것이 필수적이다.

상기 질환 증후군을 치료하기 위한 표적은 거의 알려지지 않았고, 단지 개별적인 질환을 치료하기 위한 표적단백질 또는 유전자들은 많이 알려져 있으며, 이를 통해 질환을 예방하거나 치료할 수 있는 방법들이 제시되고 있다. 그러나 아직은 비만, 당뇨를 포함한 대사성 질환 등의 개별적 질환의 치료조차 획기적으로 개선되고 있지 못하고 있다. 질환 치료를 위한 많은 연구가 이루어지고 있음에도 불구하고 아직도 에너지과잉 및 노화로 인하여 초래되는 다양한 질환들을 치료할 수 있는 적절한 약물이 개발되지 않고 있다.

대부분의 비만, 당뇨, 대사성 질환, 퇴행성 질환 및 미토콘드리아 기능이상으로 인한 질병, 즉, 질환 증후군을 포함한 많은 질환들이 에너지 대사 및 산화환원 상태의 불균형에서 시작된다. 이런 이유로, 본 발명의 경우에도 질환 증후군에 대한 생물학적 효능을 확인하기 위한 가장 기초적인 1차 검증방법으로써 AMPK에 대한 활성효과 유무를 확인하는 방법을 사용하였다.

한편, AMPK가 활성화되면 그 하위기전에서 다양한 생리현상이 영향을 받게 되는데, 이때 조절되는 인자 및 발현 현상을 보면 다음과 같다.

1. 당대사관련

근육조직 및 심장근육에서 AMPK는 근육수축을 촉진시켜 포도당의 흡수를 촉진시키는데 이는 인슐린의 작용과 상관없이 GLUT 1을 활성화시키거나 GLUT4의 혈장막으로의 이동을 유도하여 세포 안으로 포도당의 흡수를 증진시킨다(Arch. Biochem. Biophys. 380, 347-352, 2000, J. Appl. Physiol. 91, 1073-1083, 2001). 세포내로의 포도당의 흡수를 증가시킨 후 AMPK는 hexokinase를 활성화시켜 당대사과정의 flux(흐름)을 증가시킴과 동시에 글리코겐의 합성을 억제한다. 허혈성 상태에 있는 심장근육조직에서 AMPK는 6-phosphofructo-2-kinase(PFK-2)의 인산화 과정을 활성화시킴으로써 결과적으로 일련의 대사과정을 활성화시켜 당대사의 흐름을 증가시키는 것으로 알려져 있다 (Curr. Biol. 10, 1247-1255, 2000). 또한, 간에서 AMPK의 활성화는 간세포로부터 포도당의 방출을 억제하며, 포도당 신생효소인 phosphoenolpyruvate carboxykinase(PEPCK)와 glucose-6-phosphatase 효소의 활성은 AMPK에 의하여 저해되는 것으로 확인되었다(diabetes 49, 896-903, 2000). 이는 인슐린과 상관없이 AMPK가 간에서의 포도당의 방출을 억제함으로써 혈당조절에 관여하기 때문이다.

2. 미토콘드리아의 biogenesis

미토콘드리아의 중요한 기능 중의 하나는 포도당 또는 지방산과 같은 연료 대사물로부터 나온 에너지를 ATP로 전환시키는 산화 인산화 공정을 수행하는 것이다. 이러한 미토콘드리아의 기능에 이상이 발생하면 노화와 관련된 각종 퇴행성 질환, 즉 당뇨병, 심혈관계 질환, 파킨슨병 및 치매 등의 발병기전에 관여하는 것으로 알려져 있다(curr.Opin. CellBiol. 15, 706-716, 2003). Peterson등은(science 300, 1140-1142, 2003). 미토콘드리아의 산화 인산화 기능이 나이든 사람에게서 약 40% 정도 저하되어 있음을 보고하면서 미토콘드리아의 기능감소가 인슐린 저항성증의 발병원인이 될 가능성을 제시하였다. 또한, 이 등은 당뇨병이 발병하기 전부터 말초혈액 미토콘드리아 DNA 양이 감소하는 것을 확인하였다(diabetes Res. Clin. Pract. 42, 161-167, 1998). 근육에서의 미토콘드리아의 biogenesis는 지속적인 에너지 고갈과 운동에 의해 근육세포의 산화적 인산화의 대사 활성 능력이 증가하는 순응반응에 의하여 촉진되는 것으로 알려지고 있다. Zong 등(Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 99, 15983-15987, 2002)은 AMPK를 유전적으로 불활성화시킨 유전자 마우스를 이용하여 지속적인 에너지 고갈을 유도한 환경 하에서 근육세포에서의 미토콘드리아의 biogenesis를 위해서 AMPK가 필요함을 보여주었다. 또한 Putman 등(J. Physiol. 551, 169-178, 2003)은 지속적인 운동과 연관되어 AMPK가 미토콘드리아의 부피 증가에 관여한다는 가정을 증명하였다.

한편, AMPK는 미토콘드리아의 biogenesis에 중요한 역할을 하는 것으로 알려 진 PGC1α의 유전자발현을 증가시키는 것으로 확인되었다(Endocr. Rev. 24, 78-90, 2003). Raynald 등(Am. J. Physiol. Endocrinol. Metab. 281, 1340, 2001)은 nuclear respiratory factor-1(NRF-1)가 미토콘드리아의 호흡계관련 단백질의 전사 뿐 아니라 미토콘드리아의 전사 및 복제에 필수적인 유전자로 에너지 스트레스에 대한 반응으로 근육세포에서 산화능력을 증가시키는데 중요한 역할을 한다. 따라서 NRF-1은 궁극적으로 미토콘드리아의 biogenesis를 증가시키는데 관여한다. AMPK의 활성화에 의하여 UCP-3의 mRNA양 및 단백질 양 그리고 미토콘드리아의 부피증가와 더불어 증가하는 것으로 알려진 citrate synthase 와 3-hydroxyacyl-CoA dehydrogenase의 효소활성이 증가하는 것으로 알려지고 있다 (J. Physiol. 551, 169-178, 2003).

3. 지방대사 조절과 AMPK

AMPK의 지방대사에 관여하는 기작을 보면 AMPK는 acetyl CoA carboxylase의 인산화를 유도하여 지방합성을 억제한다. 따라서 지방합성의 중간체이며 carnitine palmitoyl-CoA transferase(CPT I)의 저해제인 malonyl CoA의 세포내의 농도를 낮추어 지방산화를 촉진시키는 것으로 알려지고 있다. CPT I은 지방산이 미토콘드리아로 들어가서 지방산화 공정에 필수적인 효소로 알려져 있는데 malonyl-CoA에 의하여 조절을 받는 것으로 되어 있다. 또한 AMPK는 콜레스테롤과 triacylglycerol의 합성에 관여하는 HMG-CoA reductas와 glycerol phosphate acyl transferase(GPAT)의 인산화를 통하여 활성을 억제하는 것으로 알려져 있다(J. Biol. Chem. 277, 32571-32577, 2002, J. Appl. Physiol. 92, 2475-2482, 2002).

한편, 간에서 AMPK의 활성화는 carbohydrate-response-element-binding protein(ChREBP)의 인산화를 통하여 pyruvate kinase, fatty acid synthase, 그리고 ACC의 활성을 저해하는 것으로 밝혀져 있으며 (J. Biol. Chem. 277, 3829-3835, 2002), 지방세포의 분화에 중요한 역할을 하는 sterol-regulated-element binding protein-1(SREBP-1) 역시 AMPK에 의하여 활성이 저해되어 지방세포의 분화가 억제된다.

4. 단백질합성 조절과 AMPK

AMPK는 단백질 합성 과정 중 TSC를 활성화시켜 mTOR 및 p70S6K를 저해시켜 단백질의 합성을 억제하거나 elongation factor-2kinase의 활성화 및 eEF2의 인산화에 의한 불활성화를 통하여 translation elongation을 저해하는데, eEF2 kinase는 AMPK의 직접적인 기질인 것으로 밝혀졌다 (J. Biol. Chem. 278, 41970-41976, 2003).

상기의 예시에서처럼 AMPK는 in vitro 및 in vivo에서 당, 단백질, 지방 등의 에너지 대사에서 중추적인 역할을 하는 것으로 알려져 있는데, Neil 등(Nature drug discovery, 3(April), 340, 2004)은 AMPK 및 Malonyl-CoA가 대사 증후군 치료의 표적물질이라고 주장하였으며, 대사 증후군을 갖는 환자들은 인슐린 저항성, 비만, 고혈압, 지질이상증, 췌장베타세포의 기능이상, 제2형 당뇨병, 동맥경화 전조 등으로 특징지을 수 있다고 하였다. 상기와 같은 다양한 이상 증상을 연결하는 공 통적인 특징은 AMPK와 Malonyl-CoA의 에너지레벨 감지와 신호전달 네트워크의 조절 이상에 의한 것으로 추정하였다. 이러한 조절 이상(dysregulation)이 비정상적인 지방의 축적, 세포기능이상 그리고 궁극적으로는 질병의 원인이 되는 세포의 지방대사 조절 이상으로 유도된다고 제시하였다. 또한 AMPK를 활성화시키는 인자 또는 Malonyl-CoA를 낮추는 인자가 이러한 비정상적인 질환 및 증후군을 회복시키거나 발병을 예방할 수 있다는 증거들을 제시하였다.

Roger 등(Cell, 117, 145-151, 2004)은 뇌하수체에서 AMPK의 활성을 낮추어 malonyl-CoA 함량을 증가시켜 식욕을 조절함으로 비만조절 표적으로 가능함을 제시하였다.

이 등(Nature medicine, 13(June), 2004)은 알파리포익산이 뇌하수체에서 AMPK 활성을 억제하여 식욕조절을 통하여 비만을 치료할 수 있음을 제시하는 한편 뇌하수체가 아닌 근육조직에서는 AMPK를 활성화시킴으로써 지방대사를 촉진시키는데, 특히 지방세포에서 UCP-1을 활성화시켜 에너지소비를 촉진시키기 때문에 비만치료에 유효한 것으로 보고하였다.

Diraison 등(Diabetes 53, S84-91, 2004)은 췌장세포에서 AMPK의 활성화에 의해 식욕조절 펩타이드 YY의 발현량이 4 배 증가하는 것으로 보고하여 AMPK에 의하여 뇌하수체가 아닌 조직에서도 식욕조절이 이루어질 수 있음을 보고하였다.

Nandakumar 등(progress in lipid research 42, 238-256, 2003)은 허혈성 심장 질환에서 AMPK가 지방 및 당 대사의 조절을 통하여 ischemia reperfusion injuries를 치료하는 표적이 된다고 제시하였다.

Min 등(Am. J. Physiol. Gastrointest Liver Physiol 287, G1-6, 2004)은 AMPK가 알코올성 지방간 조절에 유효한 것으로 보고하였다.

Genevieve 등(J. Biol. Chem. 279, 20767-74, 2004)은 AMPK를 활성화시켜 비만관련 당뇨 질환을 포함한 만성적인 염증상태 또는 엔도톡신 쇼크에서 염증매개체인 iNOS 효소의 활성을 저해함으로 새로운 인슐린 민감도를 높이는 기작의 약물 개발에 유효하다고 보고하였다. 또한, iNOS의 활성을 저해함으로 패혈증과 같은 질환, 다발성경화증(multiple sclerosis), 심근경색, 염증성장 질환, 그리고 췌장베타세포의 이상기능 등의 임상에도 적용할 수 있을 것으로 보고하였다.

Zing-ping 등(FEBS Letters 443, 285-289, 1999)은 AMPK가 쥐의 근육 및 심장세포에서 ca-calmodulin의 존재 하에 내피세포의 NO synthase 인산화를 통하여 활성화시킨다고 보고하였다. 이는 협심증을 포함한 심장 질환에 AMPK가 관여하는 것을 뜻한다.

Javier 등(Genes & Develop. 2004)은 에너지 이용을 제한함으로 수명이 연장된다고 하였는데, 이는 생체내의 AMP/ATP의 비율이 증가하여 AMP에 의하여 AMPK의 α2가 활성화됨으로써 수명이 연장된다고 보고하였다. 따라서, 수명연장과 에너지 레벨 및 인슐린 유사 신호 정보 사이의 관계를 감지하는 센서로서 AMPK가 작용할 수 있음을 보고하였다.

본 출원의 발명자들은 β-lapachone {2,2-Dimethyl-3,4-dihydro-2H- naphtho[2,3-b]pyran-5,6-dione}, dunnione {2,3,3-Tirmethyl-2,3-dihydro-naphtho[2,3-b]furan-4,5-dione}, α-dunnione {2,2,3-Tirmethyl-2,3-dihydro-naphtho[2,3-b]furan-4,5-dione}, nocardinone A, nocardinone B, lantalucratin A, lantalucratin B, lantalucratin C 등과 같은 퓨라노-1,2-나프토퀴논 혹은 피라노-1,2-나프토퀴논 (Furano-1,2-naphthoquinone or Pyrano-1,2-naphthoquinone) 화합물들이 비만, 당뇨, 대사성 질환, 퇴행성 질환, 미토콘드리아 이상 질환 등의 치료 또는 예방에 사용될 수 있음을 새롭게 확인하였고 이러한 내용을 기초로 이미 특허를 출원한 바 있다.

여기서 한 걸음 더 나아가 본 출원의 발명자들은 이들 퓨라노-1,2-나프토퀴논 혹은 피라노-1,2-나프토퀴논 화합물의 황(Sulfur) 유도체 화합물인 티오펜-1,2-나프토퀴논 혹은 티오피라노-1,2-나프토퀴논 (Thiophen-1,2-naphthoquinone 혹은 Thiopyran-1,2-naphthoquinone) 화합물을 비롯하여 티옥산-1,2-나프토퀴논 (Thioxane-1,2-naphthoquinone) 화합물들 또한 비만, 당뇨, 대사성 질환, 퇴행성 질환, 미토콘드리아 이상 질환 등의 치료 또는 예방에 사용될 수 있음을 새롭게 확인하였다. 이러한 약리효과는 지금껏 알려져 있지 않은 전혀 새로운 사실이다.

따라서, 본 발명의 목적은 비만, 당뇨, 대사성 질환, 퇴행성 질환 및 미토콘드리아 이상 질환 등과 같은 질환 증후군의 치료 및 예방에 효과가 있는 특정한 나프토퀴논계 화합물을 유효성분으로 포함하는 약제 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 비만, 당뇨, 대사성 질환, 퇴행성 질환, 미토콘드리아 이상 질환 등의 질환 증후군의 치료 및 예방을 위한 약제 조성물은, (a) 하기 화학식 1 및 2 중에서 선택되는 하나 또는 그 이상의 화합물로서 약리학적 유효량의 나프토퀴논계 화합물, 약제학적으로 허용되는 그것의 염, 프로드럭, 용매화물 또는 이성질체, 및 (b) 약제학적으로 허용되는 담체, 희석제, 또는 부형제, 또는 이들의 조합을 포함하는 것으로 구성되어 있다.

(1)

(2)

상기 식에서,

R₁ 및 R₂는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 아미노, 알콕시, 히드록시, 또는 탄소수 1 ~ 6의 저급알킬이고, 또는 R₁ 및 R₂ 가 상호 연결되어 치환 또는 비치환의 환구조를 이룰 수 있으며, 여기서 환형 구조는 포화 구조 또는 부분적 또는 전체적 불포화 구조일 수 있고;

R₃, R₄, R₅, R₆, R₇ 및 R₈는 각각 독립적으로 수소, 히드록시, 아미노, 탄소수 1 ~ 20의 알킬, 알켄 또는 알콕시, 탄소수 4 ~ 20의 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴이고, 또는 이들 중 두 개의 치환기가 상호 결합에 의해 환형 구조를 이룰 수 있으며, 여기서 환형 구조는 포화 구조 또는 부분적 또는 전체적 불포화 구조일 수 있고;

X는 S 또는 NR'이고, 여기서 R'는 수소 또는 탄소수 1 ~ 6의 저급알킬이며;

Y는 C, S, N 또는 O이고, 여기서 Y가 S 또는 O인 경우 R₇ 및 R₈는 아무것도 아니며, N인 경우 R₇은 수소 또는 탄소수 1 ~ 6의 저급알킬이고 R₈은 아무것도 아니며;

n은 0 또는 1이고, n이 0인 경우에 그것의 인접 탄소원자들은 직접결합에 의해 환형 구조를 이룬다.

상기 나프토퀴논계 화합물에 의한 질환 증후군의 치료 및 예방 효과를 확인하기 위하여, 이하 실험예에서 보는 바와 같이, 근육세포(C2C12)에서의 AMPK 활성과, 지방세포(3T3-L1 과 F442A cell)에서의 분화 억제에 대한 활성을 측정하였으며, 그 결과 상기 나프토퀴논계 화합물은 탁월한 AMPK 활성 효과를 보여 주었으며, 지방세포의 분화과정을 억제하는 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

또한, 상기 나프토퀴논계 화합물에 의한 질환 증후군의 치료 및 예방 효과를 비만 모델동물인 OB 마우스, 비만 당뇨모델인 db/db 마우스, 고지방식이로 유도된 DIO(diet-induced obesity) 마우스, 및 비만당뇨 모델인 Zucker fa/fa 쥐에서 관련 생체내 실험을 수행하였으며, 그 결과 매우 우수한 효과가 있음을 확인할 수 있었다.

따라서, 상기 나프토퀴논계 화합물을 유효성분으로 하는 본 발명의 약제 조성물은 AMPK의 활성화를 통해 본 발명에서 정의하는 각종 질환 증후군을 치료 및 예방할 수 있을 것으로 기대된다.

용어 "약제학적으로 허용되는 염"이란 화합물이 투여되는 유기체에 심각한 자극을 유발하지 않고 화합물의 생물학적 활성과 물성들을 손상시키지 않는, 화합물의 제형을 의미한다. 상기 약제학적 염은, 약제학적으로 허용되는 음이온을 함유하는 무독성 산부가염을 형성하는 산, 예를 들어, 염산, 황산, 질산, 인산, 브롬화수고산, 요드화수소산 등과 같은 무기산, 타타르산, 포름산, 시트르산, 아세트산, 트리클로로아세트산, 트리플로로아세트산, 글루콘산, 벤조산, 락트산, 푸마르산, 말레인산, 살리신산 등과 같은 유기 카본산, 메탄설폰산, 에탄술폰산, 벤젠설폰산, p-톨루엔설폰산 등과 같은 설폰산 등에 의해 형성된 산부가염이 포함된다. 예를 들어, 약제학적으로 허용되는 카르복실산 염에는, 리튬, 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘 등에 의해 형성된 금속염 또는 알칼리 토금속 염, 라이신, 아르지닌, 구아니딘 등의 아미노산 염, 디시클로헥실아민, N-메틸-D-글루카민, 트리스(히드록시메틸)메틸아민, 디에탄올아민, 콜린 및 트리에틸아민 등과 같은 유기염 등이 포함된다. 본 발명에 따른 화합물은 통상적인 방법에 의해 그것의 염으로 전환시킬 수도 있다.

용어 "프로드럭(prodrug)"이란 생체내에서 모 약제(parent drug)로 변형되는 물질을 의미한다. 프로드럭은 모 약제보다 투여하기 쉽기 때문에 종종 사용된다. 예를 들어, 이들은 구강 투여에 의해 생 활성을 얻을 수 있음에 반하여, 모 약제는 그렇지 못할 수 있다. 프로드럭은 또한 모 약제보다 제약 조성물에서 향상된 용해도를 가질 수도 있다. 예를 들어, 프로드럭은, 수용해도가 이동성에 해가 되지만, 일단 수용해도가 이로운 세포에서는, 물질대사에 의해 활성체인 카르복실산으로 가수분해되는, 세포막의 통과를 용이하게 하는 에스테르("프로드럭")로서 투여되는 화합물일 것이다. 프로드럭의 또 다른 예는 펩티드가 활성 부위를 드러내도록 물질대사에 의해 변환되는 산기에 결합되어 있는 짧은 펩티드(폴리아미노 산)일 수 있다.

이러한 프로드럭의 예로서, 본 발명에 따른 약제 조성물은 활물질로서 하기 화학식 1a 및 2a 중에서 선택되는 어느 하나 또는 그 이상의 프로드럭을 포함할 수 있다.

(1a)

(2a)

상기 식에서,

R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, R₆, R₇, R₈, X 및 n은 화학식 1 및 2에서와 동일하고;

R₉ 및 R₁₀은 각각 독립적으로 -SO₃ ^-Na⁺이거나 또는 하기 화학식 12로 표현되는 치환체 또는 그것의 염이며,

(12)

상기 식에서,

R₁₁ 및 R₁₂는 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환의 선형 또는 가지형 C₁~C₂₀ 알킬이고,

R₁₃은 하기 치환체 i) 내지 viii)로 이루어진 군에서 선택되며,

i) 수소;

ii) 치환 또는 비치환의 선형 또는 가지형 C₁~C₂₀ 알킬;

iii) 치환 또는 비치환의 아민;

iv) 치환 또는 비치환의 C₃~C₁₀ 시클로알킬 또는 C₃~C₁₀ 헤테로시클로알킬;

v) 치환 또는 비치환의 C₄~C₁₀ 아릴 또는 C₄~C₁₀ 헤테로아릴;

vi) -(CRR'-NR"CO)_l-R₁₄, 여기서, R, R' 및 R"는 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환의 선형 또는 가지형의 C₁~C₂₀ 알킬이고, R₁₄는 수소, 치환 또는 비치환의 아민, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 및 헤테로아릴로 이루어진 군에서 선택될 수 있고, l은 1 ~ 5 중에서 선택되며;

vii) 치환 또는 비치환의 카르복실;

viii) -OSO₃ ^-Na⁺;

k는 0~20 중에서 선택되고, k가 0인 경우, R₁₁ 및 R₁₂는 존재하지 않고 R₁₃은 카르보닐기에 직접 결합된다.

용어 "용매화물(solvate)"이란 비공유적 분자 사이의 힘(non-covalent intermolecular force)에 의해 결합된 화학양론적(stoichiometric) 또는 비화학양론적(non-stoichiometric)인 양의 용매를 포함하고 있는 본 발명의 화합물 또는 그것의 염을 의미한다. 그에 관한 바람직한 용매들로는 휘발성, 비독성, 및/또는 인간에게 투여되기에 적합한 용매들이 있으며, 상기 용매가 물인 경우 이는 수화물(hydrate)을 의미한다.

용어 "이성질체(isomer)"이란 동일한 화학식 또는 분자식을 가지지만 광학적 또는 입체적으로 다른 본 발명의 화합물 또는 그것의 염을 의미한다.

이하에서 별도의 설명이 없는 한, 용어 "나프토퀴논계 화합물"은, 화합물 그자체, 약제학적으로 허용되는 그것의 염, 프로드럭, 용매화물 및 이성질체를 모두 포함하는 개념으로 사용되고 있다.

용어 "알킬(alkyl)"은 지방족 탄화수소 그룹을 의미한다. 본 발명에서 알킬은 어떠한 알켄이나 알킨 부위를 포함하고 있지 않음을 의미하는 "포화 알킬(saturated alkyl)"과, 적어도 하나의 알켄 또는 알킨 부위를 포함하고 있음을 의미하는 "불포화 알킬(unsaturated alkyl)"을 모두 포함하는 개념으로 사용되고 있다. "알켄(alkene)" 부위는 적어도 두 개의 탄소원자가 적어도 하나의 탄소-탄소 이중 결합으로 이루어진 그룹을 의미하며, "알킨(alkyne)"은 부위는 적어도 두 개의 탄소원자가 적어도 하나의 탄소-탄소 삼중 결합으로 이루어진 그룹을 의미한다. 상기 알킬은 분지형, 직쇄형 또는 환형일 수 있으며, 치환 또는 비치환 구조일 수 있다.

용어 "헤테로시클로알킬(heterocycloalky)"은 환 탄소가 산소, 질소, 황 등으로 치환되어 있는 치환체로서, 예를 들어, 퓨란, 티오펜, 피롤, 피롤린, 피롤리딘, 옥사졸, 티아졸, 이미다졸, 이미다졸린, 이미다졸리딘, 피라졸, 피라졸린, 피라졸리딘, 이소티아졸, 트리아졸, 티아디아졸, 피란, 피리딘, 피퍼리딘, 모르포린, 티오모르포린, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 피퍼라진, 트리아진 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

용어 "아릴(aryl)"은 공유 파이 전자계를 가지고 있는 적어도 하나의 링을 가지고 있고 카르보시클릭 아릴(예를 들어, 페닐)과 헤테로시클릭 아릴기(예를 들어, 피리딘)를 포함하는 방향족치환체를 의미한다. 상기 용어는 모노시클릭 또는 융합 링 폴리시클릭(즉, 탄소원자들의 인접한 쌍들을 나눠 가지는 링들) 그룹들을 포함한다.

용어 "헤테로아릴(heteroaryl)"은 적어도 하나의 헤테로시클릭 환을 포함하고 있는 방향족 그룹을 의미한다.

상기 아릴 또는 헤테로아릴의 예로는 페닐, 퓨란, 피란, 피리딜, 피리미딜, 트리아질 등을 들 수 있지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

상기 화학식 1 및 2에서 R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, R₆, R₇ 및 R₈는 임의적으로 치환된 구조일 수 있으며, 그러한 치환체들의 예로는 시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리시클릭, 히드록시, 알콕시, 아릴옥시, 메르켑토, 알킬티오, 아릴티오, 시아노, 할로겐, 카르보닐, 티오카르보닐, O-카르바밀, N-카르바밀, O-티오카르바밀, N-티오카르바밀, C-아미도, N-아미도, S-술폰아미도, N-술폰아미도, C-카르복시, O-카르복시, 이소시아네이토, 티오시아네이토, 이소티오시아네이토, 니트로, 시릴, 트리할로메탄술포닐, 모노- 및 디-치환 아미노 그룹들을 포함한 아미노, 및 이들의 보호 유도체들로부터 개별적으로 그리고 독립적으로 선택된 하나 또는 그 이상의 치환체 등을 들 수 있다.

상기 화학식 1에서 X 는 바람직하게는 S이고, Y는 바람직하게는 C 또는 O이다.

상기 나프토퀴논계 화합물들 중 바람직한 예로는 하기 화학식 3 내지 6의 화합물들일 수 있다.

하기 화학식 3의 화합물은 화학식 1에서 n이 0이면서 인접 탄소원자들이 직접 결합에 의해 환형 구조를 형성하고 Y가 C인 화합물로서, 본 발명에서는 때때로 '티오펜-1,2-나프토퀴논 (Thiophen-1,2-naphthoquinone) 유도체'로 칭하기도 한다.

(3)

하기 화학식 4의 화합물은 화학식 2에서 n이 0이면서 인접 탄소원자들이 직접 결합에 의해 환형 구조를 형성하고 Y가 C인 화합물로서, 이하에서는 때때로 '티오펜-1,4-나프토퀴논 (Thiophen- naphthoquinone) 유도체'로 칭하기도 한다.

(4)

하기 화학식 5의 화합물은 화학식 1에서 n이 1이고 Y가 C인 화합물로서, 이하에서는 때때로 '티오피란-1,2-나프토퀴논 (Thiopyrano-1,2-naphthoquinone) 유도체'로 칭하기도 한다.

(5)

하기 화학식 6의 화합물은 화학식 1에서 n이 1이고 Y가 C인 화합물로서, 이하에서는 때때로 '티오피란-1,4-나프토퀴논(Thiopyrano-1,4-naphthoquinone) 유도체'로 칭하기도 한다.

(6)

하기 화학식 7의 화합물은 화학식 1에서 n이 1이고 Y가 O인 화합물로서, 본 발명에서는 때때로 '티옥산-1,2-나프토퀴논 (Thioxane-1,2-naphthoquinone) 유도체'로 칭하기도 한다.

(7)

상기 화학식 1 또는 2에서 R₁ 및 R₂는 특히 바람직하게는 각각 수소이다.

상기 화학식 3 또는 4의 퓨란 유도체들 중에서 특히 바람직한 예로는, R₁, R₂ 및 R₄가 각각 수소이고 Y가 C인 하기 화학식 3a 및 4a의 화합물, 또는 R₁, R₂ 및 R₆가 각각 수소이고 Y가 C인 하기 화학식 3b 및 4b의 화합물을 들 수 있다.

(3a)

(3b)

(4a)

(4b)

또한, 상기 화학식 5 및 6의 피란 유도체들 중 특히 바람직한 예로는 R₁, R₂, R₅, R₆, R₇ 및 R₈이 각각 수소인 하기 화학식 5a 및 6a의 화합물을 들 수 있다.

(5a)

(6a)

또한, 상기 화학식 7의 티옥산-1,2-나프토퀴논 유도체들 중 특히 바람직한 예로는 R₁, R₂ 및 R₄이 각각 수소인 하기 화학식 7a의 화합물을 들 수 있다.

(7a)

상기 "약제 조성물(pharmaceutical composition)"은 상기 나프토퀴논 화합물과 희석제 또는 담체와 같은 다른 화학 성분들의 혼합물을 의미한다. 약제 조성물은 생물체내로 화합물의 투여를 용이하게 한다. 화합물을 투여하는 다양한 기술들이 존재하며, 여기에는 경구, 주사, 에어로졸, 비경구, 및 국소 투여 등이 포함되지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 약제 조성물은 염산, 브롬산, 황산, 질산, 인산, 메탄술폰산, p-톨루엔술폰산, 살리실산 등과 같은 산 화합물들을 반응시켜서 얻어질 수도 있다.

상기 "약리학적 유효량(therapeutically effective amount)"은 투여되는 화합물의 양이 치료하는 장애의 하나 또는 그 이상의 증상을 어느 정도 경감 또는 줄이거나, 예방을 요하는 질병의 임상학적 마커 또는 증상의 개시를 지연시키는데 유효한 활성성분의 얄을 의미한다. 따라서, 약리학적 유효량은, (1) 고혈압의 진행 속도를 역전시키는 효과, (2) 고혈압의 그 이상의 진행을 어느 정도 금지시키는 효과, 또는 (3) 고혈압과 관련된 하나 또는 그 이상의 증상을 어느 정도 경감(바람직하게는, 제거)하는 효과를 가지는 양을 의미한다. 이러한 약리학적 유효량은 고혈압에 대한 공지된 생채 내(in vivo) 및 생체 외(in vitro) 모델 시스템에서 화합물 을 실험함으로써 경험적으로 결정될 수 있다.

본 발명에 따른 약제 조성물에서 상기 화학식 1 및 2의 화합물들은, 이후 설명하는 바와 같이, 공지된 방법 및/또는 유기합성 분야의 기술에 근간한 다양한 방법들에 의해 제조될 수 있으며, 하기의 제조방법들은 일부 예시에 지나지 않으며, 그 이외의 방법들도 존재할 수 있음은 물론이다.

제조방법 1: Lapachol 유도체의 산 촉매 고리화 반응

본 발명의 화학식 1의 화합물은 하기의 화학식 8과 같은 2-히드록시-3-알릴-1,4-나프토퀴논 (2-hydroxy-3-allyl-1,4-naphthoqinone) 유도체인 라파촐 (Lapachol) 유도체를 NaSH와 반응시켜서 이들의 티오퀴논 (Thioquinone)을 얻고, 이를 다시 강한 산성 조건에서 고리화 반응을 유도하여 얻을 수 있다. 이들을 일반적인 화학 반응식으로 도식적으로 표현하면 다음과 같다.

이때, 양이온 고리화 반응 (Cationic Cyclization)은 R₃, R₄, R₅의 종류에 따라 5환 혹은 6환 고리를 형성할 수 있다. 즉, R₃, R₄가 H인 경우에는 5환 고리가 형성되며, R₃, R₄가 H가 아닌 알킬이고 R₅는 H는 수소인 경우에는 6환 고리가 형성되며, R₄, R₅가 H인 경우에는 5환 고리와 6환 고리의 혼합물이 형성된다. 이처럼 일반적으로 비교적 간단한 구조의 삼환나프토퀴논 (Ttricyclic naphthoquinon) 화합물인 티오피라노-1,2-나프토퀴논 (Thiopyrano-1,2-naphthoquinone)과 티오펜-1,2-나프토퀴논 (Thiophen-1,2-naphthoquinone) 유도체들 중의 상당 부분은 화학식 8과 같은 라파촐 유도체 화합물로부터 두 단계 반응을 통해서 합성할 수 있다.

제조방법 2: 4- 티오알콕시 -1,2- 나프토퀴논 유도체의 산 촉매 고리화 방법

또 다른 방법으로는 1,2-나프토퀴논 (1,2-Naphthoquinone)과 알릴티올 (Allyl thiol)을 염기 존재 하에서 반응시켜서 하기의 화학식 9와 같은 4-알릴티오-1,2-나프토퀴논 (4-Allylthio-1,2-naphthoquinone)을 얻고, 이를 강한 산성 조건에서 고리화 반응을 유도하는 것이다. 이들의 화학반응을 도식적으로 표현하면 다음과 같다.

이때, 고리화 반응 또한 양이온 고리화 반응 (Cationic Cyclization) 이어서 R₃, R₅, R_{7 ,} R₈의 종류에 따라서 5환 혹은 6환 고리가 형성된다. 즉, R₅가 H이고 R_{7 ,} R₈은 알킬 혹은 아릴인 경우에는 6환 고리가 형성되며, R₅가 H가 아닌 알킬이고 R_7, R₈는 H는 수소인 경우에는 5환 고리가 형성되며, R₅, R_7, R₈ 이 모두 알킬인 경우에는 5환 고리와 6환 고리의 혼합물이 형성된다. 이처럼 일반적으로 비교적 간단한 구조 의 삼환나프토퀴논 (Ttricyclic naphthoquinon) 화합물인 티오피라노-1,2-나프토퀴논 (Thiopyrano-1,2-naphthoquinone) 과 티오펜-1,2-나프토퀴논 (Thiophen-1,2-naphthoquinone) 유도체들 중 상당 부분은 화학식 9와 같은 4-알릴티오-1,2-나프토퀴논 (4-Allylthio-1,2-naphthoquinone)을 강산 촉매 반응을 통해서 합성할 수 있다.

제조방법 3: 4-(2- 히드록시에틸 -1- 티오 )-1,2- 나프토퀴논 유도체의 고리화 방법

1,2-나프토퀴논 (1,2-Naphthoquinone)과 2-히드록시에틸-1-티올 (2-Hydroxyethyl-1-thiol)을 염기 존재 하에서 반응시켜서 하기의 화학식 10과 같은 4-(2-히드록시에틸-1-티오)-1,2-나프토퀴논 {4-(2-Hydroxyethylthio)-1,2-naphthoquinone}을 얻고, 이를 산성 조건에서 고리화 반응을 유도하여 티옥산-1,2-나프토퀴논 (Thioxan-1,2-naphthoquinone)을 얻을 수 있다. 이들의 화학반응을 도식적으로 표현하면 다음과 같다.

이때, 고리화 반응은 양이온 고리화 반응 (Cationic Cyclization)은 강산이 촉매로 작용하는 동시에 공기 중의 산소에 의한 산화반응이 진행되면서 생성된 것으로 이해할 수 있다. 다만, 이들 반응을 통해서 티오피라논나프토퀴논 유도체 혹은 티오펜나프토퀴논 유도체를 합성할 의도로 진행시킨 반응이었지만 원래의 의도와는 달리 티옥산-1,2-나프토퀴논 (Thioxan-1,2-naphthoquinone) {2,3-디히드로-나프토[2,1-b][1,4]옥사티인-5,6-디온 (2,3-Dihydro-naphtho[2,1-b][1,4]oxathiine-5,6-dione)} 유도체가 얻어졌으며, 이 또한 다양한 생리활성 실험을 통해서 본 발명의 다른 화합물과 동일한 약리 작용을 보여주는 것을 확인할 수 있었다.

[표 1]

본 발명의 약제 조성물은, 예를 들어, 통상적인 혼합, 용해, 과립화, 당제-제조, 분말화, 에멀젼화, 캡슐화, 트래핑과 또는 동결건조 과정들의 수단에 의해, 공지 방식으로 제조될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 사용을 위한 약제 조성물은 약제학적으로 허용되는 담체, 희석제, 또는 부형제, 또는 이들의 조합을 선택적으로 또는 전부 포함할 수 있다. 즉, 약제학적으로 사용될 수 있는 제형으로의 활성 화합물의 처리를 용이하게 하는 부형제들 또는 보조제들을 포함하는 것으로 구성되어 있는 하나 또는 그 이상의 약리학적으로 허용되는 담체를 추가적으로 사용하여 통상적인 방법으로 제조될 수 있다. 상기 약제 조성물은 생물체내로 화합물의 투여를 용이하게 한다.

상기 "담체(carrier)"는 세포 또는 조직 내부로의 화합물의 부가를 용이하게 하는 화합물로 정의된다. 예를 들어, 디메틸술폭사이드(DMSO)는 생물체의 세포 또는 조직 내부로의 많은 유기 화합물들의 투입을 용이하게 하는 통상 사용되는 담체이다.

상기 "희석제(diluent)"는 대상 화합물의 생물학적 활성 형태를 안정화시킬 뿐만 아니라, 화합물을 용해시키게 되는 물에서 희석되는 화합물로 정의된다. 버퍼 용액에 용해되어 있는 염은 당해 분야에서 희석제로 사용된다. 통상 사용되는 버퍼 용액은 포스페이트 버퍼 식염수이며, 이는 인간 용액의 염 상태를 모방하고 있기 때문이다. 버퍼 염은 낮은 농도에서 용액의 pH를 제어할 수 있기 때문에, 버퍼 희석제가 화합물의 생물학적 활성을 변형하는 일은 드물다.

여기에 사용된 화합물들은 인간 환자에게 그 자체로서, 또는 결합 요법에서와 같이 다른 활성성분들과 함께 또는 적당한 담체나 부형제와 함께 혼합된 약제 조성물로서 투여될 수 있다. 적합한 제형은 선택된 투여 루트에 따라 좌우되며, 본 응용에서의 화합물의 제형 및 투여에 관한 기술은 "Remington's Pharmaceutical Sciences, Mack Publishing Co., Easton, PA, 18th edition, 1990"에서 확인할 수 있다.

활성성분을 인체에 투여하기 위해 약학적으로 제형화하는 다양한 기술들이 존재하며, 여기에는 경구, 주사, 에어로졸, 비경구, 국소 투여 등이 포함되지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 경우에 따라서는, 염산, 브롬산, 황산, 질산, 인산, 메탄술폰산, p-톨루엔술폰산, 살리실산 등과 같은 산 화합물들을 반응시켜서 얻어질 수도 있다.

약학적 제형화는 공지의 방법으로 수행할 수 있고, 바람직하게는, 약제학적으로 가능한 경구, 외용, 경피, 경점막 제형 및 주사용 제형의 형태일 수 있으며, 더욱 바람직하게는, 경구용 제형일 수 있다.

주사를 위해서, 활성성분을 액상 용액으로, 바람직하게는 Hank 용액, Ringer 용액, 또는 생리 식염수와 같은 약리학적으로 적합한 버퍼로 제형화 할 수 있다. 점막 투과 투여를 위해서, 통과할 배리어에 적합한 비침투성제가 제형에 사용된다. 상기 비침투성제들은 당업계에 일반적으로 공지되어 있다.

화합물들은 주사에 의해, 예를 들어, 큰 환약 주사나 연속적인 주입에 의해 비경구 투입용으로도 제형화할 수 있다. 또한, 주사용 제형은 방부제를 부가한 앰플 또는 멀티-도스 용기로서 단위 용량 형태로 제공될 수도 있다. 조성물은 유성 또는 액상 비히클상의 현탁액, 용액, 에멀션과 같은 형태를 취할 수도 있으며, 현탁제, 안정화제 또는 분산제와 같은 제형용 성분들을 포함할 수도 있다.

경구 투여를 위해서, 화합물들은 당업계에 공지된 약리학적으로 허용되는 담체들을 활성 화합물들과 조합함으로써 용이하게 제형화할 수 있다. 이러한 담체들은 본 발명의 화합물들이 정제, 알약, 산제, 입제, 당제, 캡슐, 액체, 겔, 시럽, 슬러리, 현탁액 등으로 제형화될 수 있도록 하여 준다. 바람직하게는 캅셀제, 정제, 환제, 산제 및 입제가 가능하고, 특히 캅셀제와 정제가 유용하다. 정제 및 환제는 장피제로 제조하는 것이 바람직하다. 경구 사용을 위한 약제 준비는 활성성분으로서 하나 또는 둘 이상의 화합물들과 하나 또는 둘 이상의 부형제를 혼합하고, 경우에 따라서는 이러한 혼합물을 분쇄하고, 필요하다면 적절한 보조제를 투과한 이후 과립의 혼합물을 처리하여 정제 또는 당체 코어를 얻을 수 있다. 적절한 부형제들은 락토스, 수크로즈, 만니톨, 또는 소르비톨과 같은 필러 옥수수 녹말, 밀 녹말, 쌀 녹말, 감자 녹말, 겔라틴, 검 트래거켄스, 메틸 셀룰로우즈, 히드록시 프로필메틸-셀룰로우즈, 소듐 카르복시메틸 셀룰로우즈, 또는 폴리비닐피롤리돈(PVP)와 같은 셀룰로오즈계 물질 등이다. 필요하다면, 가교 폴리비닐 피롤리돈, 우뭇가사리, 또는 알긴산 또는 알긴산 나트륨과 같은 그것의 염 등의 디스인터그레이팅 에이전트와 마그네슘 스테아레이트와 같은 윤활제, 결합제 등과 같은 담체가 첨가될 수도 있다.

경구에 사용될 수 있는 제약 준비물은, 젤라틴 및 글리콜 또는 소르비톨과 같은 가소제로 만들어진 부드러운 밀봉 캡슐뿐만 아니라, 겔라틴으로 만들어진 밀어 고정하는 캡슐을 포함할 수도 있다. 밀어 고정하는 캡슐은 락토오스와 같은 필러, 녹말과 같은 바인더, 또는 활석 또는 마그네슘 스테아레이트와 같은 활제와의 혼합물로서, 활성성분들을 포함할 수도 있다. 연질 캡슐에서, 활성 화합물들은 지방산, 액체 파라핀, 또는 액체 폴리에틸렌 글리콜과 같은 적합한 용체에 용해 또는 분산될 수도 있다. 또한, 안정화제가 포함될 수도 있다. 경구 투여를 위한 모든 조제들은 그러한 투여에 적합한 함량으로 되어 있어야 한다.

또한, 활성성분은, 사용 전에 멸균 무 발열물질의 물과 같은 적절한 비히클와 구성을 위해 분말의 형태일 수도 있다.

하나의 바람직한 예에서, 본 발명에 따른 약제 조성물은 결장 표적형의 경구 투여용으로 제형화할 수 있다.

일반적으로, 경구용 약제 조성물은 경구 투여시 위를 통과하고 소장에서 흡수되어 전체 조직에 확산됨으로써 표적조직 등을 치료한다. 반면에, 본 출원의 발명자들이 수행한 실험에 따른 본 발명에 따른 약제 조성물이 결장(colon)에서 주로 흡수될 수 있도록 결장 표적형으로 제형화되는 경우, 놀랍게도, 활물질로서 상기 화학식 1 또는 2의 나프토퀴논계 화합물의 생체 이용률을 크게 향상시킴으로써 소망하는 정도의 매우 우수한 약리 및 치료 효과를 나타내는 것을 발견하였다.

즉, 본 발명의 활물질이 소장 등에서 흡수되는 경우에는, 체내로 흡수된 활물질이 바로 간(liver) 대사를 거치면서 그것의 상당수가 분해되어 소망하는 약리효과를 발휘할 수 없지만, 결장에서 흡수되는 경우에는 흡수된 활물질이 림프 등을 통해 표적조직으로 이동하여 약리효과를 발휘할 수 있음을 확인하였다.

또한, 소화 단계의 최종 경로인 결장을 표적으로 함으로써, 체내 지속 시간을 증대시킬 수 있고, 체내 투여시 대사작용으로 인한 약물의 분해를 최소화할 수 있다. 이를 통해, 약물의 동력학적 특성을 개선하고, 질환의 치료에 필요한 활물질 유효량의 임계적 투여량을 유의적으로 낮출 수 있으며, 활물질을 미량 투여하는 것만으로도 소망하는 약리학적 효과를 획득할 수 있다. 더욱이, 경구 투여용 약제 조성물에 있어서, 개인내 또는 개인간의 위 내 고유 pH 변동과 음식물 섭취에 따른 생체내 이용률 차이를 줄임으로써 흡수 편차도 최소화할 수 있다.

상기 결장 표적용 제형은 소화관의 다양한 생리학적 매개변수를 이용하여 다양한 방법에 의해 설계될 수 있다. 하나의 바람직한 예에서, 결장 표적용 제형은, (1) pH 감응성 고분자(pH sensitive polymer)에 기반한 제형 방식, (2) 대장 특이적 박테리아 효소에 의한 생분해성 고분자에 기반한 제형 방식, (3) 대장 특이적 박테리아 효소에 의한 생분해성 메트릭스(matrix)에 기반한 제형 방식, 또는 (4) 일정한 지연시간(lag time)을 경과한 후 약물이 방출되는 제형 방식, 및 이들의 조 합에 의하여 만들어질 수 있다.

구체적으로, 상기 pH 감응성 고분자를 이용한 결장 표적형 제형(1)은 소화관의 pH 변화에 기초한 약물 전달 시스템이다. 위(stomach)의 pH는 1 내지 3이고, 소장 및 결장에서의 pH는 위의 pH에 비해 증가하여 7 이상을 유지하는데, 이러한 사실을 토대로 소화관의 상기 pH의 변화를 겪지 않고, 약제 조성물이 결장에 도달하도록 하기 위하여 pH 감응성 고분자를 이용할 수 있다. 상기 pH 감응성 고분자는, 예를 들어, 메타크릴산-아크릴산에틸계 공중합체(유드라짓트(Eudragit: 등록상표)) 등을 들 수 있지만, 이들 만으로 한정되는 것은 아니다.

상기 pH 감응성 고분자는 바람직하게는 코팅을 통해 부가될 수 있으며, 예를 들어, 상기 고분자를 용매에 혼합하여 수성 코팅 현탁액을 형성하고, 이 코팅 현탁액을 분무하여 필름 코팅을 형성한 뒤, 필름 코팅을 건조시키는 과정을 통해 이루어질 수 있다.

상기 대장 특이적 박테리아 효소에 의한 생분해성 고분자를 이용한 결장 표적형 제형(2)은, 결장에 존재하는 미생물 균에 의하여 생산 가능한 특이적 효소의 화합물 분해 능력을 이용한 것으로서, 상기 특이적 효소는, 예를 들어, 아조 환원 효소(azoreductase) 또는 박테리아 가수분해효소인 글리코시다제(glycosidase), 에스테라제(esterase) 또는 폴리사카리다제(polysa ccharidase) 등일 수 있다.

상기 아조 환원 효소를 타겟으로 하여 결장 표적형 제형을 설계하는 경우, 상기 생분해성 고분자는 아조 방향족 결합(link)을 가지는 고분자일 수 있으며, 예를 들어, 스티렌과 히드록시에틸메타크릴 레이트(HEMA)의 공중합체일 수 있다. 상 기 고분자를 활물질을 포함하는 제형에 부가하는 경우, 결장에 존재하는 균, 예를 들어, Bacteroides fragilis과 Eubacterium limosum 등이 특이적으로 분비하는 아조 환원 효소에 의해 고분자의 아조기를 환원시킴으로써, 활물질을 결장에 유리시킬 수 있다.

상기 글리코시다제, 에스테라제 또는 폴리사카리다제를 타겟으로 하여 결장 표적형 제형을 설계하는 경우, 상기 생분해성 고분자는 천연 물질인 폴리사카라이드(polysaccharide) 또는 그것의 치환체일 수 있으며, 예를 들어, 덱스트란 에스테르, 펙틴, 아밀로스 및 에틸셀룰로우즈 또는 약제학적으로 허용되는 그것의 염으로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상일 수 있다. 상기 고분자를 활물질에 부가하는 경우, 결장 내에 존재하는 균, 예를 들어, Bifidobacteria와 Bacteroides spp. 등이 특이적으로 분비하는 각각의 효소에 의해 가수분해 반응이 일어남으로써 활물질이 결장으로 유리될 수 있다. 이들 고분자는 천연물질이고, 체내 독성을 일으킬 우려가 적다는 장점이 있다.

상기 대장 특이적 박테리아 효소에 의한 생분해성 메트릭스를 이용한 결장 표적형 제형(3)은, 생분해 가능한 고분자가 서로 교차결합(cross-link)되어 활물질 또는 그것을 포함하는 제형에 부가된 형태일 수 있다. 상기 고분자는, 예를 들어, 콘드로이틴 설페이트(chondroitin sulfate), 구아 고무(guar gum), 키토산 또는 펙틴 등의 천연 고분자일 수 있으며, 메트릭스를 구성하는 고분자의 교차결합 정도에 따라 약물의 방출량이 달라질 수 있다.

상기 천연 고분자 외에도 N-substituted acrylamide에 기초한 합성 하이드로 겔 일 수 있으며, 예를 들어, N-tert-butylacryl amide와 acrylic acid의 교차결합을 통해 합성 제조된 하이드로겔 또는 2-hydroxyethyl methacrylate와 4-methacryloyl-oxyazobenzene의 혼성중합에 의해 제조된 하이드로겔 등이 메트릭스로 이용될 수도 있다. 상기 교차결합은, 예를 들어, 상기 언급한 아조 결합일 수 있으며, 교차결합의 밀도(density)는 결장(colon)에 약물을 적절히 운반하기 위한 최적의 조건을 유지하고 있으며, 결장에 운반되는 경우에 결합이 분해되어 결장의 점막과 상호작용 가능한 형태일 수 있다.

더욱이, 상기 일정한 지연시간(lag time)을 경과한 후 약물이 방출되는 시스템에 의한 결장 표적형 제형(4)은, pH 환경 변화에 상관없이 미리 정해진 지연시간 후에 활물질의 방출이 허용되도록 하는 기작을 이용한 약물 전달 시스템으로서, 결장에서 활물질을 방출하기 위하여, 위의 산(acid) 환경에 저항하여야 하고, 결장에 활성 성분을 방출하기 전에는 인체에서 결장까지의 운반 시간에 상응하는 5-6 시간 동안 사일런트 페이스(silent phase) 상태에 있어야 한다. 상기 지연시간형 제형은, 예를 들어, 폴리에틸렌 산화물과 폴리우레탄의 혼성중합에 의해 제조된 하이드로겔(hydrogel)의 부가에 의해 이루어질 수 있다.

구체적으로, 불용성 고분자에 약물을 담지한 후 상기 조성의 하이드로겔을 부가하면, 위 및 소장의 상부 소화관내에 머무르는 동안 수분 흡수를 통해 스웰링 되고 하부 소화관인 결장으로 이동하여 약물을 유리시킬 수 있으며, 약물의 지연시간은 상기 하이드로겔의 길이에 따라 결정되는 구조일 수 있다.

또 다른 예로서, 에틸셀룰로우즈(ethylcellulose: EC)가 지연시간형 제형에 사용될 수 있다. 상기 EC는 불용성 고분자로서, 수분 침투에 의한 스웰링 매개체의 스웰링 또는 연동운동에 의한 장 내부의 압력 변화에 의한 영향에 따라 약물 방출시간을 지연시키는 요소(factor)로 작용할 수 있으며, 지연시간은 EC의 두께에 의하여 조절될 수 있다. 기타 예로서, 히드록시프로필메틸셀룰로우즈(hydroxypropylmethylcellulose: HPMC) 역시 고분자의 두께 조절을 통하여 일정한 시간 후에 약물을 방출시킬 수 있도록 하는 지연 매개체(retarding agent)로 사용될 수 있으며, 상기 지연시간은 5~10 시간 정도일 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 약제 조성물에서 상기 활물질은, 바람직하게는, 낮은 결정화도의 결정구조로 이루어져 있어서, 화학식 1 또는 2의 나프토퀴논계 화합물의 난용성 문제를 해결하고, 용출률 및 체내 흡수율을 크게 높일 수 있다.

상기 "결정화도"는 결정성 화합물 전체에 대한 결정 부분의 무게 분율로서, 결정화도의 측정은 공지의 방법에 의해 수행될 수 있으며, 예를 들어, 결정 부분과 비결정 부분 각각의 밀도에서 가감한 정도의 설정치를 미리 가정하여 구하는 밀도법 또는 정침법에 의해 수행될 수 있고, 융해열에 의한 측정 방법에 의해 결정화도를 정할 수 있으며, X선 회절상의 강도 분포를 비결정 부분에 의한 회절과 결정 부분에 의한 회절로 분리하여 구하는 X선법, 또는 적외선 흡수스펙트럼의 결정성 띠간 폭의 피크로부터 구하는 적외선법에 의해 결정화도를 측정할 수 있다.

본 발명에 따른 약제 조성물에서 활물질의 결정화도는 바람직하게는 50% 이하이며, 더욱 바람직하게는 물질 고유의 결정성이 완전히 소실된 상태의 무정형의 결정구조일 수 있다. 상기 무정형의 나프토퀴논계 화합물은 결정성의 나프토퀴논 계 화합물에 비해 상대적으로 현저히 높은 용해도를 나타내고 용출률 및 체내 흡수율을 유의적으로 향상시킬 수 있다. 또한, 약물 자체의 가용화 정도 및 젖음성을 증대시키고, 생체 내에서 발생할 수 있는 pH 변동 하에서도 상대적으로 균일한 용해도 값을 유지하는 효과를 가지는 바, 약물의 생체내 흡수를 최대화할 수 있으며, 흡수 편차를 최소화할 수 있다.

하나의 바람직한 예에서, 상기 무정형의 결정구조는 활물질을 미세입자로 제조하는 과정에서 만들어질 수 있다. 상기 미세입자는, 예를 들어, 활물질의 분무건조법, 고분자와 용융물을 형성시키는 용융법, 용매에 녹여 고분자 등과 공침물을 형성시키는 공침법, 포접체 형성법, 용매 휘발 또는 기계적 분쇄법에 의해 제조될 수 있다. 바람직하게는, 분무건조법과 기계적 분쇄법이 사용될 수 있다.

상기 분무건조법은 활물질을 소정의 용매에 용해시킨 후 분무하면서 건조하여 미세입자를 제조하는 방법으로서, 분무건조 과정에서 나프토퀴논계 화합물 자체의 결정성이 상당량 소실되어 무정형이 되면서 미세분말의 분무건조물이 얻어진다.

상기 기계적 분쇄법은 활물질 입자에 강한 물리력을 가하여 미세입자로 분쇄하는 방법으로서, 높은 충격 에너지가 활물질의 결정구조에 인가되면서 무정형으로 변화된다.

상기 기계적 분쇄법으로는, 제트 밀, 볼 밀, 진동 밀, 햄머 밀 등의 분쇄 공정이 사용될 수 있으며, 공기압을 사용하여 40도 이하의 조건에서 분쇄를 수행할 수 있는 제트 밀이 특히 바람직하다.

미세입자 형태의 활물질은 그것의 입경이 감소할수록 비표면적 증가로 인해 용출률 또는 용해도가 증가하지만, 너무 작은 입경은 그러한 크기의 미세입자를 제조하기가 용이하지 않을 뿐만 아니라 입자간 응집현상(agglomeration or aggregation)으로 인해 오히려 용해도를 저하시킬 수 있으므로, 하나의 바람직한 예에서 활물질의 입경은 5 nm 내지 500 ㎛의 범위 내일 수 있다. 이러한 범위에서 상기 응집현상을 최대한 억제하고, 높은 비표면적에 의해 용출률 및 용해도가 최대화된다고 할 수 있다.

바람직하게는, 미세입자화 과정에서 입자들의 응집현상을 방지할 수 있도록 계면활성제와, 및/또는 정전기 발생을 방지할 수 있도록 대전방지제를 추가로 첨가할 수 있다.

경우에 따라서는, 분쇄 과정에서 소정의 흡습제가 추가로 포함될 수도 있다. 상기 화학식 1 또는 2의 나프토퀴논계 화합물은 수분에 의해 결정화되는 경향이 있으므로, 흡습제를 추가함으로써, 나프토퀴논계 화합물이 경시적으로 재결정화 되는 현상을 억제하고, 미세입자화로 인해 증가된 용해도를 유지할 수 있게 한다. 또한, 상기 흡습제는 활물질의 약리적 효과에 영향을 미치지 않으면서 약제 조성물의 엉김 및 응집을 억제하는 역할을 수행한다.

상기 계면활성제의 예로는, 염화도쿠세이트(Docusate Sodium), 라우릴황산나트륨(Sodium Lauryl Sulfate) 등의 양이온성 계면활성제; 염화벤잘코늄(Benzalkonium Chloride), 염화벤제토늄(Benzethonium Chloride), 세트리미드(Cetrimide) 등의 음이온성 계면활성제; 모노올레인산 글리세린(Glyceryl Monooleate), 폴리옥시에틸렌 소르비탄 지방산 에스테르(Polyoxyethylene Sorbitan Fatty Acid Ester)류, 소르비탄 에스테르(Sorbitan Ester)류 등의 비이온성 계면활성제; 폴리에틸렌-폴리프로필렌 중합체 및 폴리옥시에틸렌-폴리옥시프로필렌 중합체(폴록사머, Poloxamer), 기타 젤루시어(Gelucire^TM))류 등의 양성 친화성 고분자; 모노카프릴산 글리콜 모노카프릴레이트(Propylene Glycol Monocaprylate), 올레오일 마크로골-6-글리세라이드(Oleoyl Macrogol-6 Glyceride), 리놀레오일 매크로골-6-글리세라이드(Linoleoyl Macrogol-6-Glyceride), 카프릴로카프로일 마크로골-8 글리세라이드(Caprylocaproyl macrogol-8 Glyceride), 모노라우릴산 프로필렌 글리콜(Propylene Glycol Monolaurate), 폴리글리세릴-6-디올리에이트(Polyglyceryl-6 Dioleate) 등을 들 수 있지만, 이들 만으로 한정되는 것은 아니며, 이들은 단독 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수도 있다.

상기 흡습제의 예로는, 콜로이달 실리카, 경질 무수규산, 중질 무수규산, 염화나트륨, 칼슘 실리케이트, 칼륨 알루미노실리케이트, 칼슘 알루미노실리케이트 등을 들 수 있지만, 이들 만으로 한정되는 것은 아니며, 이들은 단독 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수도 있다.

상기 흡습제의 일부는 대전방지제로도 사용될 수 있다.

상기 계면활성제, 대전방지제, 흡습제 등은 앞서 설명한 효과를 발휘할 수 있는 정도의 소정량으로 첨가되며, 미세화 조건에 따라 적절히 결정할 수 있다. 바람직하게는, 상기 첨가제들이 활물질 전체 중량을 기준으로 0.05 내지 20 중량%의 범위에서 사용될 수 있다.

하나의 바람직한 예에서, 본 발명에 따른 약제 조성물을 경구 투여용으로 제형화하는 경우, 제형화 과정에서, 수용성 고분자, 가용화제 및 붕해 촉진제를 첨가할 수 있으며, 바람직하게는, 소정의 용매에 상기 첨가 물질들과 미세입자 형태의 활물질을 혼합한 후 분무건조하여, 무정형의 결정구조를 유지한 상태로 제형화할 수 있다.

상기 수용성 고분자는 활물질인 나프토퀴논계 화합물의 무정형 물질 상태를 유지시키고, 미세입자 형태의 활물질들이 응집되는 것을 방지하며, 나프토퀴논계 화합물 분자 또는 입자 주위를 친수성으로 전환시켜 궁극적으로 물에 대한 용해도를 증대시킨다.

이러한 수용성 고분자는 바람직하게는 pH 비의존성 고분자로서, 개인간 또는 개인내 위장관의 고유 pH 변동 하에서도 활물질의 결정성 소실을 유도하고, 친수성을 증대시키는 효과를 가질 수 있다.

상기 수용성 고분자의 하나의 바람직한 예로는, 메틸셀룰로우즈, 히드록시메틸셀룰로우즈, 히드록시에틸셀룰로우즈, 에틸셀룰로우즈, 히드록시에틸메틸셀룰로우즈, 카르복시메틸셀룰로우즈, 히드록시프로필메틸셀룰로우즈, 히드록시프로필메틸셀룰로우즈프탈레이트, 카르복시메틸셀룰로우즈나트륨, 카르복시메틸에틸셀룰로우즈 등의 셀룰로우즈 유도체; 폴리비닐알코올; 폴리비닐아세테이트, 폴리비닐아세테이트프탈레이트, 폴리비닐피롤리돈 또는 이를 포함하는 중합체; 폴리알켄옥사이드 또는 폴리알켄글리콜 및 이를 포함하는 중합체;로 이루이진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상일 수 있으며, 바람직하게는 히드록시프로필메틸셀룰로우즈일 수 있 다.

본 발명의 약제 조성물에서 상기 수용성 고분자의 함량은 일정 정도 이상에서는 더 이상 용해도를 증가시키지 못할 뿐만 아니라, 전반적으로 제형의 경도가 증가되고, 용출액에 노출시 수용성 고분자가 지나치게 팽윤하여 제형 주위에 막을 형성함으로써 용출액의 제형내 침투를 차단하는 문제점이 있는 것으로 확인되었다. 즉, 수용성 고분자의 함량 증가가 나프토퀴논계 화합물의 무정형화에 있어서 일정한 한계점에 도달하게 되면, 약물의 결정성 소실에 의한 용해도 상승 또한 한계점에 이를 수 밖에 없기 때문에, 제형의 용해도를 그 이상으로 극대화하기 위해서는, 일부 결정성을 띠고 있는 나프톤퀴논계 화합물의 물리적인 성질에 변화를 주어야 한다.

그러한 측면에서, 상기 가용화제는 난용성인 나프토퀴논계 화합물의 가용화(solubilization)를 촉진시키고 젖음성(wettability)을 향상시키는 역할을 하며, 음식물 및 음식물 섭취 후 약물투여 시간차에서 기인하는 나프토퀴논계 화합물의 생체내 이용률 편차를 크게 완화시킬 수 있다. 이러한 가용화제로는 일반적으로 널리 사용되고 있는 계면활성제 또는 양성친화성 물질(amphiphile)이 선택될 수 있으며, 그것의 구체적인 예는 앞서 설명한 계면활성제의 예들을 참조할 수 있다.

상기 붕해 촉진제는 약물 방출속도를 개선시키고, 약물이 표적 부위에서 빠른 속도로 용출될 수 있도록 하여 약물의 체내 이용률을 높이는 역할을 한다.

이러한 붕해 촉진제의 바람직한 예로는, 크로스카멜로스나트륨, 크로스포비돈, 카르복시메틸셀룰로우즈 칼슘, 전분글리콘산나트륨 및 저치환 히드록시프로필 셀룰로우즈로 이루어진 군에서 선택된 하나 또는 둘 이상일 수 있지만, 이들 만으로 한정되는 것은 아니며, 바람직하게는 크로스카멜로스나트륨일 수 있다.

앞서 설명한 바와 같은 다양한 요소들을 고려할 때, 활물질 100 중량부를 기준으로, 상기 수용성 고분자는 10 내지 1000 중량부로, 상기 붕해 촉진제는 1 내지 30 중량부로, 상기 가용화제는 0.1 내지 20 중량부로 각각 첨가되는 것이 바람직하다.

경우에 따라서는, 상기 성분들 이외에 제형과 관련하여 당업계에 공지되어 있는 기타 물질들이 선택적으로 더 첨가될 수 있음은 물론이다.

상기 분무건조를 위한 용매는 이들 물질들의 물성을 변화시키지 않으면서 높은 용해도를 나타내고 분무건조 과정에서 쉽게 휘발되는 물질로서, 바람직하게는, 디클로로메탄, 클로로포름, 메탄올, 에탄올 등을 들 수 있지만, 이들 만으로 한정되는 것은 아니며, 이들은 단독 또는 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다.

본 출원의 발명자들이 행한 실험에 따르면, 상기 활물질은 분무건조 전의 수용성 고분자 및 가용화제의 첨가에 의해 소폭 상승하기는 하였으나, 분무건조 후에 무정형을 유지하면서 용출률 및 용해도가 크게 상승하는 것으로 확인되었다. 이는 이들 첨가물의 친용매화 효과만으로는 활물질인 나프토퀴논계 화합물 자체의 결정화 에너지를 낮추는데 한계가 있기 때문인 것으로 판단된다. 반면에, 친수성 고분자 및 가용화제 이외에 일반적인 제형에 사용되는 물질을 첨가한 후 분무건조한 경우 역시 소망하는 수준의 용해도가 얻어지지 않는 것으로 확인되었다. 즉, 상기 화학식 1 또는 2에서와 같은 나프토퀴논계 화합물은, 본 발명에 따른 특정한 조합 의 첨가물과 분무건조에 의해 제형화될 때 더욱 바람직하다.

앞서 설명한 결장 표적용 제형화는 바람직하게는 상기와 같이 제조된 제형 입자에 대해 행해질 수 있다.

하나의 바람직한 예에서, 본 발명에 따른 약제 조성물은,

(a) 계면활성제와 흡습제를 첨가한 상태에서 상기 화학식 1의 나프토퀴논계 화합물을 제트 밀로 분쇄하여 활물질 미세입자를 제조하는 단계;

(b) 상기 활물질 미세입자를 수용성 고분자, 가용화제 및 붕해 촉진제와 함께 소정의 용매에 용해한 후 분무건조 하여 제형 입자를 제조하는 단계; 및

(c) 상기 제형 입자를 pH 감응성 고분자 및 가소제 함께 소정의 용매에 용해한 후 분무건조 하여 제형 입자를 결장 표적용 코팅을 행하는 단계;

를 포함하는 과정에 의해 결장 표적형의 경구 투여용으로 제형화 될 수 있다.

상기 계면활성제, 흡습제, 수용성 고분자, 가용화제, 붕해 촉진제 등은 앞서 설명한 바와 동일하고, 상기 가소제는 코팅의 경직화를 방지하기 위한 첨가제로서, 예를 들어, 폴리에틸렌글리콜류의 고분자 등이 사용될 수 있다.

본 발명에서 사용에 적합한 약제 조성물은 유효량의 활성성분들을 함유한 조성물을 포함한다. 더욱 구체적으로, 치료적 유효량은 치료될 객체의 생존을 연장하거나, 질환의 증상을 방지, 경감 또는 완화시키는데 유효한 화합물의 량을 의미한다. 치료적 유효량의 결정은, 특히, 여기에 제공된 상세한 개시 내용 측면에서, 당업자의 능력 범위 내에 있다.

단위 용량 형태로 제형화하는 경우, 활성성분으로서 나프토퀴논계 화합물은 약 0.1 내지 1,000 mg의 단위 용량으로 함유되는 것이 바람직하다. 나프토퀴논계 화합물의 투여량은 환자의 체중, 나이 및 질병의 특수한 성질과 심각성과 같은 요인에 따라 의사의 처방에 따른다. 그러나 성인 치료에 필요한 투여량은 투여의 빈도와 강도에 따라 하루에 약 1 내지 1000 mg 범위가 보통이다. 성인에게 근육내 또는 정맥내 투여시 일회 투여량으로 분리하여 하루에 보통 약 1 내지 500 mg의 전체 투여량이면 충분할 것이나, 일부 환자의 경우 더 높은 일일 투여량이 바람직할 수 있다.

본 발명은 또한 질환 증후군의 치료 또는 예방을 위한 약제의 제조에 나프토퀴논계 화합물을 사용하는 방법을 제공한다. 상기 질환 증후군은 비만, 당뇨, 대사성 질환, 퇴행성 질환, 미토콘드리아 이상 질환 등을 의미하며, 상기 질환 증후군의 "치료"란 발병 증상을 보이는 객체에 사용될 때 질환의 진행을 중단 또는 지연시키는 것을 의미하며, 상기 "예방"이란 발병 증상을 보이지는 않지만 그러한 위험성이 높은 객체에 사용될 때 발병 징후를 중단 또는 지연시키는 것을 의미한다.

상기 질환 증후군으로서의 비만은, 고혈압, 심근경색, 정맥류증, 폐색전증, 관상동맥 질환, 뇌출혈, 치매, 파킨슨, 2형 당뇨병, 고지혈증, 뇌졸중, 암(자궁, 유방, 전립선, 대장암 등), 심장병, 담낭 질환, 수면 중 무호흡, 관절염, 불임증, 정맥궤양, 돌연사, 지방간, 비대심장 근육병증, 혈전색전증, 식도염, 복벽 탈장, 요실금, 심혈관 질환, 고혈압, 내분비 질환 등 다양한 합병증을 유발한다.

상기 당뇨병 역시 저혈당증, 케톤산증, 고삼투압성 혼수, 대혈관 합병증, 당뇨병성 망막증, 당뇨병성 신경병증, 당뇨병성신증 등의 다양한 합병증을 유발한다.

상기 대사성 질환은, 앞서도 설명한 바와 같이, 고중성지방혈증, 고혈압, 당대사 이상, 혈액응고 이상 및 비만과 같은 위험인자가 함께 나타나는 증후군을 의미한다. 따라서, 상기 대사성 질환은 비만, 비만 합병증, 간질환, 동맥경화, 뇌졸중, 심근경색, 심혈관 질환, 허혈성 질환, 당뇨병, 당뇨병 관련 합병증, 염증 등의 다양한 질환을 포함한다.

상기 퇴행성 질환의 예로는, 알츠하이머, 파킨슨 질환, 또는 헌팅톤 질환 등을 들 수 있다.

상기 미토콘드리아 이상 질환의 예로는, 다발성경화증, 뇌척수염, 뇌신경근염, 말초신경변증, 라이증후군, 프리드리히 보행실조, 알퍼증후군, MELAS, 편두통, 정신병, 우울증, 발작과 치매, 중풍성 에피소드, 시신경위축, 시신경병증, 망막색소변성, 백내장, 고알도스테론혈증, 부갑상선기능저하증, 근육병증, 근육위축, 미오글로빈뇨, 근육긴장저해, 근육통, 운동내성저하, 세뇨관증, 신부전, 간부전, 간기능부전, 간비대, 철적혈구빈혈, 호중성백혈구 감소증, 저혈소판증, 설사, 융모위축, 다발성구토, 연하곤란, 변비, 감각신경난청, 간질, 정신지체, 간질, 알츠하이머, 파킨슨, 헌팅턴 질환 등을 유발할 수 있다.

본 발명을 이하 실시예 및 실험예들을 참조하여 상세히 설명하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1: 화합물 1(2,2-디메틸-3,4-디히드로-2 H -나프토[1,2- b ]티오피란-5,6-디온) 의 합성

Lapachol 2.43 g (10 mmol)을 무수 THF에 녹이고 1.2 g (20 mmol)의 황화수소 나트륨을 가하고 상온에서 3시간 동안 세차게 교반시킨 후에, 곧장 진공 증류하여 철저하게 농축시켰다. 이들 혼합물을 더 이상의 정제 과정 없이 0℃로 냉각시킨 상태에서 곧장 10 ml의 진한 황산과 반응시키고 30분간 세차게 교반하였다. 반응 혼합물에 얼음물 50 g을 가함으로써 반응을 종결시키고, CH₂Cl₂로 두 번(50 ml x 2) 추출하였다. 추출한 유기 용액을 농축한 다음, 농축액을 실리카젤에서 정제하여 화합물 1 (0.18 g)을 얻었다.

¹H-NMR (CDCl₃, δ): 8.11 (1H, dd, J=1, 8Hz), 7.79 (1H, dd, J=1, 8 Hz), 7.64 (1H, dt, J=1, 8 Hz), 7.49 (1H, dt, J=1, 8 Hz), 2.83 (2H, t, J=6.5 Hz), 1.91 (2H, t, J=6.5 Hz) 1.45 (6H, s)

실시예 2: 화합물 2 (2,3,3- 트리메틸 -2,3- 디히드로나프토[1,2- b ]티오펜 -4,5- 디온 )의 합성

Lapachol 유도체의 일종인 2-히드록시-3-(2-메틸-3-부텐-2-일)-1,4-나프토퀴논(2-Hydroxy-3-(2-methyl-3-buten-2-yl)-1,4-naphthoquinone) 2.43 g (10 mmol)을 무수 THF에 녹이고 1.2 g (20 mmol)의 황화수소 나트륨을 가하고 상온에서 3 시간 동안 세차게 교반시킨 후, 즉시 진공 증류하여 철저하게 농축시켰다. 이들 혼합물을 더 이상의 정제 과정 없이 0℃로 냉각시킨 상태에서 즉시 10 ml의 진한 황산과 반응시키고 30분간 세차게 교반하였다. 반응 혼합물에 얼음물 50 g을 가함으로써 반응을 종결시키고, CH₂Cl₂로 두번 (50 ml x 2) 추출하였다. 추출한 유기 용액을 농축한 다음, 농축액을 실리카젤에서 정제하여 화합물 2 (0.13 g)를 얻었다.

¹H-NMR (CDCl₃, δ): 8.09 (1H, d, J=8Hz), 7.64 (1H, t, J=8Hz), 7.56 (1H, t, J=8Hz), 7.47 (1H, d, J=8Hz), 3.98 (1H, q, J=7Hz), 1.59 (3H, s), 1.39 (3H, s), 1.21 (3H, d, J=7Hz)

실시예 3: 화합물 3 (2-메틸-2,3-디히드로-나프토[1,2- b ]티오펜-4,5-디온)의 합성

실시예 2와 동일한 방법으로 Lapachol 유도체의 일종인 {2-히드록시-3-(2-프로펜일)-1,4-나프토퀴논 {2-Hydroxy-3-(2-propenyl)-1,4-naphthoquinone}을 사용하여 화합물 3을 얻었다.

실시예 4: 화합물 4 (4,4-디메틸-2,3-디히드로-4 H -나프토[1,2- b ]티오피란-5,6-디온)의 합성

1,2-나프토퀴논 (1,2-Naphthoquinone) 6.33 g (40.0 mmol)을 잘 건조한 아세토니트릴 300 ml에 녹이고 트리에틸아민 (Triethylamine) 2.0 ml를 가한 다음, 반응 용액을 상온에서 세차게 교반 시키면서 3-메틸-1-머캅토-2-부텐 (3-Methyl-1-mercapto-2-butene) 4.10 g (40.0 mmol)을 1 시간 동안 천천히 가하였다. 반응 용액을 1시간 더 세차게 교반 시킨 다음, 감압 증류함으로써 아세토니트릴 용매를 철 저히 제거하였다. 반응 농축액으로부터 아세토니트릴을 보다 철저하게 제거하기 위해서 톨로엔 200 ml를 가하여 농축액을 잘 녹인 다음, 이를 다시 감압 증류하여 농축시킨다. 이렇게 얻은 반응 혼합물을 더 이상의 정제 과정 없이 곧장 상온에서 진한 황산 50 ml와 반응시키고 30분간 세차게 교반 시킨다. 반응 혼합물로 얼음 200 g을 가함으로써 반응을 중지시키고, CH₂Cl₂로 두번 (100 ml x 2) 추출하였다. 추출한 유기 용액을 농축한 다음, 농축액을 실리카젤에서 정제하여 화합물 4 (0.11g)를 얻었다.

¹H-NMR (CDCl₃, δ): 8.07 (1H, d, J=8Hz), 7.88 (2H, t, J=8Hz), 7.65 (1H, t, J=8Hz), 7.47 (1H, t, J=8Hz), 3.10 (2H, t, J=7Hz), 1.98 (2H, t, J=7Hz), 1.43 (6H, s)

실시예 5: 화합물 5 (4- 페닐 -2,3- 디히드로 -4 H - 나프토[1,2- b ]티오피란 -5,6- 디온 )의 합성

실시예 4와 동일한 방법에 준하여 반응시키되, 3-메틸-1-머캅토-2-부텐 대신 시나밀티올 (Cinnamyl thiol)을 사용하여 화합물 5를 얻었다.

실시예 6: 화합물 6 (2,3- 디히드로 - 나프토[2,1- b ][1,4]옥사티인 -5,6- 디온 )의 합성 (2,3- Dihydro - naphtho [2,1- b ]oxathiine-5,6- dione )

1,2-나프토퀴논 (1,2-Naphthoquinone) 6.33 g(40.0 mmol)을 잘 건조한 아세 토니트릴 300 ml에 녹이고 트리에틸아민 (Triethylamine) 2.0 ml를 가한 다음, 반응 용액을 상온에서 세차게 교반시키면서 2-머캅토에탄올 (2-Mercaptoethanol) 3.12 g (40.0 mmol)을 1시간 동안 천천히 가하였다. 반응 용액을 밤새 세차게 교반시킨 다음, 다음날 반응 용액을 감압 증류함으로써 아세토니트릴 용매를 철저히 제거하였다. 반응 농축액으로부터 아세토니트릴을 보다 철저하게 제거하기 위해서 톨로엔 200 ml를 가하여 농축액을 잘 녹인 다음, 이를 다시 감압 증류하여 농축시켰다. 이렇게 얻은 반응 혼합물을 더 이상의 정제 과정 없이 곧장 상온에서 진한 황산 30 ml와 반응시키고 1시간 세차게 교반 시켰다. 반응 혼합물로 얼음 200 g을 가하여 반응을 중지시키고, CH₂Cl₂로 두번 (100 ml x 2) 추출하였다. 추출한 유기 용액을 농축한 다음, 농축액을 실리카젤에서 정제하여 화합물 6 (0.08 g)을 얻었다.

¹H-NMR (CDCl₃, δ): 8.04 (1H, d, J=8Hz), 7.72 (2H, t, , J=8Hz), 7.64 (1H, t, J=8Hz), 7.48 (1H, t, J=8Hz), 4.69 (2H, t, J=5Hz), 3.16 (2H, t, J=5Hz)

실시예 7: 화합물 7 (3-메틸-2,3-디히드로-나프토[2,1- b ][1,4]옥사티인-5,6-디온)의 합성

실시예 6과 동일한 방법에 준하여 반응시키되 2-머캅토에탄올 대신에 1-머캅토-2-프로판올 (1-Mercapto-2-propanol)을 사용하여 화합물 7을 얻었다.

실시예 8: 화합물 8 (2,3-디메틸-2,3-디히드로-나프토[2,1- b ][1,4]옥사티인-5,6-디온)의 합성

실시예 6과 동일한 방법에 준하여 반응시키되 2-머캅토에탄올 대신에 3-머캅토-2-부탄올 (3-Mercapto-2-butanol)을 사용하여 화합물 8을 얻었다.

실시예 9: 화합물 9 (2,3-디메틸-2,3-디히드로-나프토[2,1- b ][1,4]옥사티인-5,6-디온)의 합성

실시예 6과 동일한 방법에 준하여 반응시키되 2-머캅토에탄올 대신에 3-머캅토-2-메틸-2-부탄올 (3-Mercapto-2-methyl-2-butanol)을 사용하여 화합물 9를 얻었다.

실험예 1: AMPK 효소에 대한 활성화 측정

근육세포인 C2C12 세포를 10% bovine calf serum이 들어있는 DMEM에서 세포배양 하였다. 세포밀도가 약 85~90% 가량 되면 1% bovine calf serum 배양액으로 치환하여 세포분화를 유도하였다. 세포분화된 근육세포에 실시예 1 ~ 9에서 합성한 시료를 5 ㎍/ml의 농도로 처리하여 대조군과 비교해 나간다. AMPK의 효소 활성 측정은 C2C12 세포를 파쇄(lysis)시켜 단백질 추출물을 얻은 후 최종농도가 30% 되게 암모니움 설페이트를 넣고 단백질을 침전시켰다. 단백질 침전물을 버퍼(62.5 mM Hepes, pH 7.2, 62.5 mM NaCl, 62.5 mM NaF, 1.25 mM Na pyrophosphate, 1.25 mM EDTA, 1 mM DTT, 0.1 mM PMSF, 200 μM AMP)에 녹인 후 200 μM SAMS peptide(HMRSAMSGLHLVKRR: acetyl-CoA carboxylase의 AMPK phophorylation 부위로서 밑줄 친 serine 잔기가 인산화 자리)와 [γ-32P]ATP 를 첨가하여 10 분간 30℃에서 반응시킨 후p81 phosphocellulose paper에 반응용액을 spotting 하였다. p81 용지를 3% 인산용액으로 세척한 후 radioactivity 를 측정하였다. 매 조건마다 SAMS peptide가 들어있지 않은 반응을 수행하여 기본값을 빼주었다.

그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.

[표 2]

상기 표 2에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물은 근육세포주 C2C12에 처리하였을 대 AMPK 효소의 활성이 증가함을 알 수 있다.

실험예 2: 비반 쥐(ob/ob)에서의 체중 감량 효과

㈜대한 실험동물 센터로부터 비만의 특성을 갖고 있는 웅성 C57BL/6JL Lep ob/Lep ob 마우스는 10 주령을 구입하였다. 온도 23℃ 습도 55% 조도 300-500 lux, 명암주기 12 시간, 배기 10-18 회/hr의 사육환경이 유지된 사육장에서 사육하였다. 사료는 ㈜ 퓨리나의 실험동물 고형사료(Purina Rodent Laboratory Chow 5001, Purina Mills, USA)를 구입하여 자유로이 공급하였으며 음용수는 수돗물을 자유롭게 섭취시켰다. 2 주간의 순화과정을 거친 후 본 발명에서 합성한 Thiopyrano-1,2-naphthoquinone, Thiofurano-1,2-naphthoquinone 유도체의 일부를 100 ㎎/kg으로 28일 동안 투여하였다. 투여시간에 따른 체중, 혈당 및 식이섭취의 변화를 측정하였으며, 투여를 마친 후, 혈액 및 간에서의 혈당, 지질 및 효소의 변화 등을 확인하였다.

하기 표 3에는 본 발명의 일부 화합물들을 투여한 C57BL/6JL Lep ob/Lep ob 마우스의 시간 경과에 따른 체중 변화의 결과가 개시되어 있다.

[표 3]

상기 표 3에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물의 투여에 의해 체중이 대조군과 비교하여 유의성 있게 감소하는 것을 알 수 있다.

하기 표 4에는 본 발명에 따른 화합물들을 투여한 C57BL/6JL Lep ob/Lepob 마우스의 혈액에서의 지질 및 혈당의 변화가 개시되어 있다.

[표 4]

상기 표 4에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물의 투여군에서 혈액의 중성지방, 콜레스테롤 그리고 혈당 등이 대조군에 비하여 유의적으로 감소함을 알 수 있다.

실험예 3: 화합물 1의 투여에 의한 C57BL /6 비만 쥐에서 체중 및 식이의 경시적 변화

도 1은 화합물 1을 50 mg/kg의 농도로 구강을 통해 매일 투여한 후 28일 동 안 체중당 식이량의 변화와 체중 변화를 보여준다. 처음 2주 동안 식사량의 감소를 보였으나 이후 대조군과 같은 식이량을 보였다. 이는 지방의 분해가 촉진되어 충분한 양의 에너지가 생성된 결과로 보여진다. 또한 대조군과 비교했을 때 고지방 식이에도 불구하고 28일 동안 지속적인 체중감소를 보여준다.

도 2 는 C57BL/6 비만 쥐에 28일 동안 화합물 1 투여 후 여러 장기의 무게 변화를 대조군과 비교한 도면이다; 그림에서 보는 바와 같이 화합물 1 투여 후 장기 조직에서의 지방함량 감소로 인하여 조직의 무게가 유의성 있게 차이가 있음을 보여준다.

도 3은 C57BL/6 비만 쥐에 28일 동안 화합물 1 투여 후 쥐를 개복하여 전체 모양과 간 조직의 지방 축적량을 알아보기 위해 oil red O 염색 및 전자 현미경 소견을 보여준다. 도 3에서 화합물 1을 28일 동안 투여한 쥐에서 뚜렷한 내장지방과 체중의 감소를 보여주며, 간 조직의 크기가 작아졌으며, 색깔도 적색으로 전환됨을 보여준다. 도 3은 지방간의 개선을 확인하기 위해 oil red O를 이용하여 축적된 지방을 염색한 결과 대조군에 비해 90% 이상의 지방소실을 확인하였다. 도 3 은 간 조직의 전자 현미경 소견으로 대조군에 비해 지방 공포와 글리코겐 저장량이 현저하게 감소하였고 미토콘드리아 모양이 정상으로 개선되었으며, 미토콘드리아 수가 유의하게 증가하였고 endoplasmic reticulum의 모양 또한 개선되었다.

도 4는 C57BL/6 비만 쥐에 화합물 1을 50 mg/kg의 농도로 구강을 통해 매일 투여한 후 28일이 되었을 때 쥐를 개복하여 생식선 지방조직을 perilipin 염색을 시행하였다. 지방세포의 크기가 현저히 감소하였음을 보여준다.

도 5는 C57BL/6 비만 쥐에 화합물 1 을 50 mg/kg의 농도로 구강을 통해 매일 투여한 후 28일이 되었을 때 혈액을 채취하여 혈중 TG, cholesterol, 유리 지방산, 포도당, 인슐린, TNFα, resistin과 leptin의 변화를 보여준다. 혈중 지방과 포도당 농도가 유의하게 개선되었을 뿐만 아니라 인슐린과 leptin 저항증이 개선되었음을 보여준다. 또한 인슐린 저항증을 야기하는 resistin의 혈중 농도가 유의하게 개선되었다. 따라서, 지방간, 고지혈증, 제2형 당뇨병 및 인슐린저항성에 탁월한 효과가 있을 것으로 기대된다.

실험예4: 렙틴(leptin) 수용체가 결손되어 있는 ob/ob 마우스에 화합물 1 투여에 따른 변화

도 6은 렙틴(leptin) 수용체가 결손되어 있는 ob/ob 마우스에 화합물 1 을 150 mg/kg의 농도로 구강을 통해 매일 투여하면서 28일 동안 체중 당 식이량의 변화(A)와 체중 변화(B)를 나타낸다. 체중 당 식이량의 변화는 특이적으로 10일 주위에 감소하였으나, 이후 대조군과 비슷한 식이량을 보였다. 이는 비슷한 식이량에도 불구하고 지방의 분해가 촉진되어 충분한 양의 에너지가 생성된 결과이다. 또한, 대조군과 비교했을 때 고지방 식이에도 불구하고 28일 동안 지속적인 체중감소를 보여준다. 이 결과는 비만 쥐뿐만 아니라 leptin 수용체가 결손된 마우스에서도 화합물 1이 효과적으로 체중을 감소시킴을 보여준다. 28일 후에 쥐를 개복하여 간 조직의 지방 축적량을 알아보기 위해 H&E 염색(C), 전자 현미경 소견(D)을 보여준다. 도 6-C는 간 조직의 H&E 염색 소견으로 대조군에 비해 거의 모든 지방 공포가 소실됨을 보여준다. 이 결과를 통해, leptin이 결손된 마우스에서도 지방간에 탁월한 효과가 있을 것으로 기대된다. 도 6-D는 간 조직의 전자 현미경 소견을 나타내는 바, 대조군에 비해 지방 공포와 글리코겐 저장량이 현저하게 감소하였을 뿐만 아니라, 미토콘드리아 모양이 정상으로 개선되었고 그 수가 유의하게 증가하였으며, endoplasmic reticulum의 모양도 개선되었다. 도 6-E는 다리 근육조직의 전자 현미경 소견으로 대조군의 기괴한 미토콘드리아 모양이 정상으로 개선되었고 그 수가 유의하게 증가하였다.

실험예 5: 자발적 이동과 활동능력(spontaneous locomotor activity)에 미치는 화합물 1의 영향

화합물 1을 C57BL/6 비만 쥐에 투여하고 3 시간 후 Versa MAX Activity Monitors & Analyzer(AccuSan Instruments, Columbus, OH)를 사용해서 자발적 이동과 활동능력을 측정하였다. 각 움직임을 측정하는 모니터는 41cm x 41cm Plexiglas chamber(높이 30 cm)로 x축 및 y축에 2.5 cm 간격으로 적외선이 장착되어 총 앞뒤로 16 주사선과 좌우 16 주사선이 배치되어 있다. 자발적 이동(spontaneous locomotor)과 반복적인 행동(stereotypic)과 단순한 치장을 위한 발사용(grooming)을 구별하기 위한 기준으로 두개의 다른 주사선을 연속적으로 간섭하는 것을 기준으로 하여 측정하였다. 화합물 1 투여군, 부형제 투여군(vehicle) 및 대조군을 각각의 측정 장치에 넣고 7시간 동안 활동성과 움직임을 측정하였다. 마우스는 새로운 환경의 변화에 익숙해지도록 측정 두 시간 전에 측정 장치 안에 넣었다. 측정결과는 도 7에서 보는 바와 같이 부형제 투여군과 대조군에는 거의 차이가 없으나 화합물 1 투여군의 경우 움직임과 활동성이 유의적으로 차이가 있음을 확인하였다.

실험예 6: 지구력 증강에 미치는 화합물 1의 영향

수영을 통해 지구력의 차이를 측정하고자 하였다. 지름 9.5 cm, 높이 25 cm의 원통형 통에 물을 넣은 후 화합물 1 을 C57BL/6 비만 쥐에 투여하고 3시간 후 시료 투여군과 대조군 각각을 동시에 측정하고자 하는 원통형 통에 넣은 후 각각의 지구력을 비교 측정하였다. 도8의 결과에서 보듯이 화합물 1 투여군이 대조군에 비하여 단회 투여에 의하여 2배 이상 수영을 지속할 수 있는 것을 확인하였다.

실험예 7 : 급성독성실험

(1) 경구투여

ICR계 마우스(23ㅁ 2 g)와 스프라그 도올리(Sprague Dawley, 250ㅁ 7 g, 중앙실험동물)를 각각 10 마리씩 4 군으로 나누어 본 발명의 화합물 1, 2, 3, 4, 12, 13, 14, 16, 17, 24, 25, 26 등을 각각 100, 200 및 400 mg/kg의 용량으로 경구 투여한 후 2 주간 독성여부를 관찰한 결과, 모든 경우에 사망한 예가 한 마리도 없었고, 체중이 감소한 것 외에는 대조군과 별다른 증상을 찾아볼 수 없었다.

(2) 복강투여

ICR계 마우스(25ㅁ 3 g)와 스프라그 도올리(Sprague Dawley, 255ㅁ6 g, 중앙실험동물)를 각각 10 마리씩 4 군으로 나누어 본 발명의 화합물 1, 2, 3, 4, 12, 13, 14, 16, 17, 24, 25, 26 등을 각각 25, 50 및 100 mg/kg의 용량으로 복강 투여한 후 2 주간 독성여부를 관찰한 결과, 4 군 모두에서 사망한 예가 한 마리도 없었고, 외견상 체중이 감소한 것 외에는 대조군과 별다른 증상을 찾아볼 수 없었다.

이상의 결과에서 본 발명에 따른 화합물들이 급성독성이 없음이 확인되었다.

이하에서는 본 발명에 따른 약제 조성물의 제제예들과 화장품 등에의 적용예들을 일부 설명하지만, 이는 단지 구체적인 예를 설명하기 위함이며, 본 발명의 범주가 그것으로 한정되는 것은 아니다.

실험예8 : 정제의 제조

화합물 1 20 g

유청단백 820 g

결정셀룰로오스 140 g

스테아르산 마그네슘 10 g

하이드록시프로필메칠셀룰로오스 10 g

실험예 9 : 분말제의 제조

화합물 1 2 g

대두분리단백 58 g

카르복시 셀룰로오스 40 g

총 량 100 g

실험예 10: 화장품 lotion 에의 적용

1,3-butylene glycol ------------------------ 5%

glycerine ------------------------------------ 5%

EDTA-2Na --------------------------------- 0.02%

trimethylglycine --------------------------- 2.0%

cetanol -------------------------------------- 1.0%

glyceryl monostearate emulsifier ------- 1.0%

polysorbate 60 ----------------------------- 1.2%

sorbitan sesquioleate ---------------------- 0.3%

cetyl 2-ethyl-hexaoate -------------------- 4.0%

squalane ------------------------------------ 5.0%

dimethicone -------------------------------- 0.3%

glyceryl stearate --------------------------- 0.5%

carbomer ----------------------------------- 0.15%

triethanoamine ----------------------------- 0.5%

imidazolidinyl urea ------------------------ 0.2%

화합물 1 ----------------------------------- 0.2%

정제수 ------------------------------------- 73.6%

실험예 11: 화장품 skin 에의 적용

1,3-butylene glycol ---------------------- 4.0%

dipropylene glycol ----------------------- 5.0%

EDTA-2Na -------------------------------- 0.02%

octyldodeceth-16 ------------------------- 0.3%

PEG60 hydrogenate castor oil ---------- 0.25%

화합물 1 ---------------------------------- 0.03%

정제수 ------------------------------------- 90%

본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 화합물은 다양한 유전자 및 단백질의 활성을 조절하는 화합물로 생체내의 에너지 수준의 조절을 통하여 다양한 질환에 유효할 것으로 판단된다. 상기 화합물을 유효성분으로 사용하는 약제는 비만, 당뇨, 대사성 질환, 퇴행성 질환, 미토콘드리아 이상 질환 등의 치료 및 예방에 뛰 어난 활성을 나타낸다.

Claims (23)

1. (a) 하기 화학식 1 및 2 중에서 선택되는 하나 또는 그 이상의 화합물로서 약리학적 유효량의 나프토퀴논계 화합물, 약제학적으로 허용되는 그것의 염, 프로드럭, 용매화물 또는 이성질체, 및 (b) 약제학적으로 허용되는 담체, 희석제, 또는 부형제, 또는 이들의 조합을 포함하는 것으로 구성된 질환 증후군의 치료 및 예방을 위한 약제 조성물:

   

   (1)

   

   (2)

   상기 식에서,

   R₁ 및 R₂는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 아미노, 알콕시, 히드록시, 또는 탄소수 1 ~ 6의 저급알킬이고, 또는 R₁ 및 R₂가 상호 연결되어 치환 또는 비치환의 환구조를 이룰 수 있으며, 여기서 환형 구조는 포화 구조 또는 부분적 또는 전체적 불포화 구조일 수 있고;

   R₃, R₄, R₅, R₆, R₇ 및 R₈는 각각 독립적으로 수소, 히드록시, 아미노, 탄소수 1 ~ 20의 알킬, 알켄 또는 알콕시, 탄소수 4 ~ 20의 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴이고, 또는 이들 중 두 개의 치환기가 상호 결합에 의해 환형 구조를 이룰 수 있으며, 여기서 환형 구조는 포화 구조 또는 부분적 또는 전체적 불포화 구조일 수 있고;

   X는 S 또는 NR'이고, 여기서 R'는 수소 또는 탄소수 1 ~ 6의 저급알킬이며;

   Y는 C, S, N 또는 O이고, 여기서 Y가 S 또는 O인 경우 R₇ 및 R₈는 아무것도 아니며, N인 경우 R₇은 수소 또는 탄소수 1 ~ 6의 저급알킬이고 R₈은 아무것도 아니며;

   n은 0 또는 1이고, n이 0인 경우에 그것의 인접 탄소원자들은 직접결합에 의해 환형 구조를 이룬다.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 X 는 S이고, Y는 C 또는 O인 것을 특징으로 하는 약제 조성물.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 프로드럭은 하기 화학식 1a 및 2a 중에서 선택되는 하나 또는 그 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 약제 조성물.

   

   (1a)

   

   (2a)

   상기 식에서,

   R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, R₆, R₇, R₈, X 및 n은 화학식 1에서와 동일하고;

   R₉ 및 R₁₀은 각각 독립적으로 -SO₃ ^-Na⁺이거나 또는 하기 화학식 12로 표현되는 치환체 또는 그것의 염이며,

   

   (12)

   상기 식에서,

   R₁₁ 및 R₁₂는 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환의 선형 또는 가지형 C₁~C₂₀ 알킬이고,

   R₁₃은 하기 치환체 i) 내지 viii)로 이루어진 군에서 선택되며,

   i) 수소;

   ii) 치환 또는 비치환의 선형 또는 가지형 C₁~C₂₀ 알킬;

   iii) 치환 또는 비치환의 아민;

   iv) 치환 또는 비치환의 C₃~C₁₀ 시클로알킬 또는 C₃~C₁₀ 헤테로시클로알킬;

   v) 치환 또는 비치환의 C₄~C₁₀ 아릴 또는 C₄~C₁₀ 헤테로아릴;

   vi) -(CRR'-NR"CO)_l-R₁₄, 여기서, R, R' 및 R"는 각각 독립적으로 수소 또는 치환 또는 비치환의 선형 또는 가지형의 C₁~C₂₀ 알킬이고, R₁₄는 수소, 치환 또는 비치환의 아민, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 및 헤테로아릴로 이루어진 군에서 선택될 수 있고, l은 1~5 중에서 선택되며;

   vii) 치환 또는 비치환의 카르복실;

   viii) -OSO₃ ^-Na⁺;

   k는 0~20 중에서 선택되고, k가 0인 경우, R₁₁ 및 R₁₂는 존재하지 않고 R₁₃은 카르보닐기에 직접 결합된다.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 나프토퀴논계 화합물은 화학식 1에서 n이 0이면서 인접 탄소원자들이 직접 결합에 의해 환형 구조를 형성하고 Y가 C인 하기 화학식 3의 화합물인 것을 특징으로 하는 약제 조성물:

   

   (3)

   상기 식에서 R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, R₆ 및 X는 제 1 항에서 정의된 바와 같다.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 나프토퀴논계 화합물은 화학식 2에서 n이 0이면서 인접 탄소원자들이 직접 결합에 의해 환형 구조를 형성하고 Y가 C인 하기 화학식 4의 화합물인 것을 특징으로 하는 약제 조성물:

   

   (4)

   상기 식에서, R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, R₆ 및 X는 제 1 항에서 정의된 바와 같다.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 나프토퀴논계 화합물은 화학식 1에서 n이 1이고 Y가 C인 하기 화학식 5의 화합물인 것을 특징으로 하는 약제 조성물:

   

   (5)

   상기 식에서, R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, R₆, R₇, R₈ 및 X는 제 1 항에서 정의된 바와 같다.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 나프토퀴논계 화합물은 화학식 2에서 n이 1이고 Y가 C인 하기 화학식 6의 화합물인 것을 특징으로 하는 약제 조성물:

   

   (6)

   상기 식에서 R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, R₆, R₇, R₈ 및 X는 제 1 항에서 정의된 바와 같다.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 나프토퀴논계 화합물은 화학식 1에서 n이 1이고 Y가 O인 하기 화학식 7의 화합물인 것을 특징으로 하는 약제 조성물:

   

   (7)

   상기 식에서 R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, R₆ 및 X는 제 1 항에서 정의된 바와 같다.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1 또는 2의 R₁ 및 R₂는 각각 수소인 것을 특징으로 하는 약제 조성물.
10. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 화학식 3 또는 4의 나프토퀴논계 화합물은, R₁, R₂ 및 R₄가 각각 수소이고 Y가 C인 하기 화학식 3a 및 4a의 화합물, 또는 R₁, R₂ 및 R₆가 각각 수소이고 Y가 C인 하기 화학식 3b 및 4b의 화합물인 것을 특징으로 하는 약제 조성물:

    

    (3a)

    

    (3b)

    

    (4a)

    

    (4b)

    상기 식들에서, R₃, R₄, R₅, R₆ 및 X는 제 1 항에서 정의된 바와 같다.
11. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 화학식 5 및 6의 나프토퀴논계 화합물은 R₁, R₂, R₅, R₆, R₇ 및 R₈이 각각 수소인 하기 화학식 5a 및 6a의 화합물인 것을 특징으로 하는 약제 조성물:

    

    (5a)

    

    (6a)

    상기 식들에서, R₃, R₄ 및 X는 제 1 항에서 정의된 바와 같다.
12. 제 8 항에 있어서, 상기 화학식 7의 나프토퀴논계 화합물은 R₁, R₂, 및R₄이 각각 수소인 하기 화학식 7a의 화합물인 것을 특징으로 하는 약제 조성물:

    

    (7a)

    상기 식들에서 R₃, R₄ 및 X는 제 1 항에서 정의된 바와 같다.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 질환 증후군은 비만, 당뇨, 대사성 질환, 퇴행성 질환, 및 미토콘드리아 이상 질환을 포함하는 것을 특징으로 하는 약제 조성물.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 대사성 질환은 비만, 비만 합병증, 간질환, 동맥경화, 뇌졸중, 심근경색, 심혈관 질환, 허혈성 질환, 당뇨병, 당뇨병 관련 합병증 또는 염증인 것을 특징으로 하는 약제 조성물.
15. 제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1 또는 2의 화합물은 무정형의 결정구조를 가지는 것을 특징으로 하는 약제 조성물.
16. 제 15 항에 있어서, 상기 무정형 결정구조는 활성성분으로서 화학식 1 또는 2의 화합물 또는 그것을 포함하는 약제 조성물을 미세입자의 형태로 제형화 하는 과정에서 얻어지는 것을 특징으로 하는 약제 조성물.
17. 제 16 항에 있어서, 상기 미세입자의 형태로의 제형화는 기계적 분쇄법, 분무건조법, 침전법, 고압유화법 또는 초임계 나노화법으로 행해지는 것을 특징으로 하는 약제 조성물.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 제형화는 제트 밀에 의한 기계적 분쇄법 및/또는 분무건조법에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 약제 조성물.
19. 제 16 항에 있어서, 상기 미세입자는 그것의 입경이 5 nm 내지 500 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 약제 조성물.
20. 제 1 항에 있어서, 상기 약제 조성물은 결장 표적형의 경구 투여용으로 제형화 되는 것을 특징으로 하는 약제 조성물.
21. 제 20 항에 있어서, 상기 결장 표적형의 경구 투여용 제형은, pH 감응성 고분자(pH sensitive polymer)의 부가, 대장 특이적 박테리아 효소에 의한 생분해성 고분자의 부가, 대장 특이적 박테리아 효소에 의한 생분해성 메트릭스 제형 구조, 또는 일정한 지연 시간(lag time)을 경과한 후 약물이 방출되는 제형 구조에 기초하여 제조되는 것을 특징으로 하는 약제 조성물.
22. 제 20 항에 있어서, 상기 결장 표적형의 경구 투여용 제형은,

    (a) 계면활성제와 흡습제를 첨가한 상태에서 상기 화학식 1 또는 2의 나프토퀴논계 화합물을 제트 밀로 분쇄하여 활물질 미세입자를 제조하는 단계;

    (b) 상기 활물질 미세입자를 수용성 고분자, 가용화제 및 붕해 촉진제와 함께 소정의 용매에 용해한 후 분무건조 하여 제형 입자를 제조하는 단계; 및

    (c) 상기 제형 입자를 pH 감응성 고분자 및 가소제 함께 소정의 용매에 용해한 후 분무건조 하여 제형 입자를 결장 표적용 코팅을 행하는 단계;

    를 포함하는 과정을 거치는 것을 특징으로 하는 약제 조성물.
23. 질환 증후군의 치료 또는 예방을 위한 약제의 제조에 제 1 항의 나프토퀴논계 화합물을 사용하는 방법.

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