KR20090068476A - 녹내장의 치료 및 예방을 위한 약제 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 (a) 약리학적 유효량의 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 약제학적으로 허용되는 그것의 염, 프로드럭, 용매화물 또는 이성질체, 및 (b) 약제학적으로 허용되는 담체, 희석제, 또는 부형제, 또는 이들의 조합을 포함하는 녹내장 치료 및 예방용 약제 조성물을 제공한다.
Figure 112007092417879-PAT00001
(1)
상기 식에서, R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, X 및 n 은 명세서에 정의된 바와 같다.

Description

녹내장의 치료 및 예방을 위한 약제 조성물 {Pharmaceutical Composition for the Treatment and Prevention of glaucoma}
본 발명은 녹내장의 치료 및 예방을 위한 약제 조성물에 관한 것으로서, (a) 약리학적 유효량의 나프토퀴논계 화합물, 약제학적으로 허용되는 그것의 염, 프로드럭, 용매화물 또는 이성질체, 및 (b) 약제학적으로 허용되는 담체, 희석제, 또는 부형제, 또는 이들의 조합을 통해 녹내장의 치료 및 예방에 우수한 효과를 나타낸다.
사람의 눈은 겉 부분이 렌즈 역할을 하여 빛을 망막에 모아주며, 망막에서는 이러한 빛을 받아들여 시신경을 통해 뇌로 각종 시각 정보를 전달하는 역할을 하는데, 녹내장은 눈에서 뇌로 정보를 전달하는 시신경에 손상이 생겨서 시력의 장애가 나타나는 질환이다.
녹내장은 시신경의 손상으로 정보 전달이 되지 않아 나타나는 질환으로서 시신경에 손상을 줄 수 있는 다양한 요인들은 모두 녹내장의 원인이 된다. 이와 같 이, 녹내장의 발병 기전, 발병 원인 및 증상 등은 매우 다양화되어 있기 때문에 단일 질환 자체 뿐만 아니라, 여러 질환들이 합쳐져서 나타나는 질환군으로 보기도 한다.
녹내장의 공통된 증상으로는 주로 안압의 상승, 녹내작성 시신경 유두 함몰 및 이에 따른 시야의 결손이 나타날 수 있으며, 녹내장으로 인하여 눈의 구조와 기능을 손상시켜 결국에는 실명에 이르게 할 수도 있다. 또한, 눈 속에 존재하는 액체인 방수의 양에 따라 좌우되는 눈 내부의 압력, 즉 안압이 정상치보다 높게 되어 눈이 단단해지고, 이러한 현상으로 인해 망막의 신경 섬유와 시신경에 장애를 유발할 수 있다. 따라서, 결국에는 시신경이 죽어버리고, 다른 안질환과 달리 죽어버린 시신경은 다시 되살아 날 수 없어, 시야가 좁아지고 나중에는 영원히 시력을 잃어버릴 수 있다.
이러한 증상을 유발하는 녹내장은 크게 선천 녹내장, 다른 원인 질환 없이 나타나는 원발 녹내장, 및 외상이나 약제의 부작용 등에 의한 속발 녹내장으로 나눌 수 있고, 녹내장이란 대개 원발 녹내장을 말한다.
선천 녹내장은 선천적으로 방수가 배출되는 우각에 발육 부전이 있고, 이로 인해 방수의 배출이 방해되기 때문에 발생하는 녹내장이다. 원발 녹내장의 경우, 방수가 안구에서 빠져나가는 전방각의 개폐여부에 따라 다시 개방각 녹내장과 폐쇄각 녹내장으로 분류하며 그에 따른 증상이 다르다.
개방각 녹내장의 경우 전방각은 열려 있으나, 방수가 빠져나가는 섬유주의 저항이 증가되어 방수 유출에 장애가 생김으로써, 안압이 상승하게 되는 증상을 보 이는 녹내장의 일유형이다. 폐쇄각 녹내장은 전방각의 폐쇄로 방수유출이 안 되어 안압이 상승하는 증상이 나타나며, 이러한 전방각 폐쇄가 갑자기 발생하는 경우 급성 폐쇄각 녹내장이라고 한다. 이 때에는, 안압이 급격하게 상승하여 심한 눈의 통증과 두통, 구역질, 시력저하가 유발된다.
속발 녹내장의 경우 눈의 외상, 염증, 종양이나 오래된 백내장 및 당뇨병 등에 의해 생길 수 있는 질환이다. 속발 녹내장을 일으킬 수 있는 약물로는 스테로이드가 대표적이며, 스테로이드 성분에 의해 안압이 상승함으로써 녹내장이 유발될 수 있다.
녹내장의 치료 방법에는 약물 요법, 레이저 요법, 수술 요법 등이 있으며, 대개 약물요법으로 치료를 시작하고 약물요법으로도 안압이 충분히 조절되지 않는 경우 레이저 치료나 수술 요법을 시행한다.
녹내장의 약물 요법에 주로 사용되는 치료제에는, 교감 신경 자극약 (에피네프린, 아프라클로니딘 등), 교감 신경 차단약 (티모롤, 베프놀롤, 카르테오롤, 니프라디롤, 베타키소롤, 레보부놀롤, 메티프라놀롤 등), 부교감 신경 작동약 (필로카르핀 등), 탄산 탈수효소 저해약 (아세타졸아미드 등), 프로스타글란딘류 (이소프로필 우노프로스트, 라타노프로스트, 트라보프로스트, 비마토프로스트 등) 등이 사용되고 있다.
그러나, 이러한 치료제들은 대부분 점안제로서 단순히 안압 저하 효과만을 가지고 있고, 점안시 화끈거림과 만성 투여시에 안구 변색이 발생하는 등 다양한 부작용이 보고되고 있어, 부작용을 줄일 수 있는 안전한 녹내장 치료제로서의 유효 물질의 개발이 절실한 실정이다.
이에, 본 발명자들은 특정한 나프토퀴논계 화합물이 탁월한 녹내장의 예방 및 치료 효과를 발휘할 수 있음을 발견하였다.
한편, 종래 나프토퀴논계 화합물들을 유효 성분으로 하는 약제 조성물이 일부 알려져 있다. 그 중 β-lapachone은 남미에서 자생하는 라파초(laphacho) 나무(Tabebuia avellanedae)에서, dunnione과 α-dunnione 또한 남미에서 자생하는 Streptocarpus dunnii의 잎에서 얻어진다. 이들 천연의 tricyclic naphthoquinone 유도체들은 남미 지역에서는 오래 전부터 항암제를 비롯하여 남미 지역의 대표적인 풍토병인 샤가스병(Chagas disease)을 치료하기 위한 약으로 널리 사용되었고, 그 효과 또한 뛰어난 것으로 알려져 있다. 특히, 이들의 항암제로서의 약리 작용이 서방세계에 알려지기 시작하면서 사람들의 주목을 받기 시작했고, US 5,969,163에 개시되고 있듯이 이들 tricyclic naphtoquinone 유도체들은 실제로 다양한 연구 집단에 의해서 각종 항암제로 개발되고 있다.
그러나, 각종 연구에도 불구하고 이들 나프토퀴논계 화합물들이 녹내장의 치료 또는 예방을 위한 약리학적 효능을 가진다는 사실은 알려져 있지 않다.
본 출원의 발명자들은 다양한 연구와 실험을 거듭한 끝에, 소정의 나프토퀴논계 화합물이 녹내장의 치료 또는 예방에 사용될 수 있음을 새롭게 확인하였다. 또한, 상기 물질이 소정의 부위에서 흡수될 수 있도록 제형화 되었을 때 소망하는 약리효과를 발휘할 수 있음을 발견하였다. 본 발명은 이러한 발견에 기초하여 완성되었다.
따라서, 본 발명에 따른 녹내장 치료 및 예방용 약제 조성물은, (a) 약리학적 유효량의 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 약제학적으로 허용되는 그것의 염, 프로드럭, 용매화물 또는 이성질체, 및 (b) 약제학적으로 허용되는 담체, 희석제, 또는 부형제, 또는 이들의 조합을 포함하는 것으로 구성되어 있다.
Figure 112007092417879-PAT00002
(1)
상기 식에서,
R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 히드록시, 또는 탄소수 1~6의 저급알킬 또는 알콕시이고, 또는 이들이 상호 결합에 의해 환형 구조를 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, 탄소수 1~20의 알킬, 알켄 또는 알콕시, 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 C(R)(R'), N(R"), O 및 S로 이루어진 군에서 선택되고, 여기서 R, R' 및 R"는 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1~6의 저급알킬이며, 바람직하게는 O 또는 S이고, 더욱 바람직하게는 O이며;
n은 0 또는 1이고, n이 0인 경우에 그것의 인접 탄소원자들은 직접결합에 의해 환형 구조를 이룬다.
본 출원의 발명자들이 행한 실험 결과에 따르면, 녹내장이 유발된 쥐는 산화적 스트레스를 받는 것으로 관찰되었다. 이러한 산화적 스트레스는 독성이 있는 활성 산소의 생성을 증가시키면서 녹내장을 유발하는 시신경의 손상을 가속화시키고, 망막 신경절 세포(Retinal Ganglion Cell:RGC) 및 시신경을 형성하는 RGC 축삭(axon)의 퇴화를 유발하는 바, 녹내장의 원인이 되는 것으로 추측된다.
이를 바탕으로, 본 출원의 발명자들은 심도 있는 연구와 다양한 실험을 거듭한 끝에, 상기 나프토퀴논계 화합물들이 녹내장의 예방 및 치료에 탁월한 효과를 발휘함을 확인하였는 바, 이는 활성 산소에 의한 산화적 손상을 줄임으로써 RGC 및 RGC 축삭의 퇴화를 방지하기 때문인 것으로 추측된다.
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 화학식 1의 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 생활성을 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 가 수분해되는, 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 활성성분으로서 하기 화학식 1a의 프로드럭을 포함할 수 있다.
Figure 112007092417879-PAT00003
(1a)
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 2로 표현되는 치환체 또는 이의 염이며,
Figure 112007092417879-PAT00004
(2)
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)"란, 동일한 화학식 또는 분자식을 가지지만 광학적 또는 입체적으로 다른 본 발명의 화합물 또는 그것의 염을 의미한다.
이하에서 별도의 설명이 없는 한, 용어 "화학식 1의 화합물"은, 화합물 그 자체, 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.
본 발명에 따른 화학식 1에서 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-티오카 르바밀, 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 1의 화합물들 중 바람직한 예로는 하기 화학식 3 내지 5의 화합물일 수 있다.
하기 화학식 3의 화합물은 n이 0이면서 인접 탄소원자들이 직접 결합에 의해 환형 구조(furan 고리)를 형성하는 화합물로서, 이하에서는 때때로 '퓨란 화합물' 또는 'furano-o-naphthoquinone 유도체'로 칭하기도 한다.
Figure 112007092417879-PAT00005
(3)
하기 화학식 4의 화합물은 n이 1인 화합물로서, 이하에서는 때때로 '피란(pyran) 화합물' 또는 'pyrano-o-naphthoquinone'로 칭하기도 한다.
Figure 112007092417879-PAT00006
(4)
상기 화학식 1에서 R1 및 R2 는 특히 바람직하게는 각각 수소이다.
상기 화학식 3의 퓨란 화합물들 중에서 특히 바람직한 예로는, R1, R2 및 R4가 각각 수소인 하기 화학식 3a의 화합물, 또는 R1, R2 및 R6가 각각 수소인 하기 화학식 3b의 화합물을 들 수 있다.
Figure 112007092417879-PAT00007
(3a)
Figure 112007092417879-PAT00008
(3b)
또한, 상기 화학식 4의 피란 화합물들 중 특히 바람직한 예로는 R1, R2, R5, R6, R7 및 R8이 각각 수소인 하기 화학식 4a의 화합물을 들 수 있다.
Figure 112007092417879-PAT00009
(4a)
상기 "약제 조성물(pharmaceutical composition)"은 상기 화학식 1의 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 양을 의미한다. 따라서, 약리학적 유효량은, (1) 질환의 진행 속도를 역전시키는 효과, (2) 질환의 그 이상의 진행을 어느 정도 금지시키는 효과, 및/또는 (3) 질환과 관련된 하나 또는 그 이상의 증상을 어느 정도 경감(바람직하게는, 제거)하는 효과를 가지는 양을 의미한다. 약리학적 유효량은 치료를 요하는 질병에 대한 공지된 생채 내(in vivo) 및 생체 외(in vitro) 모델 시스템에서 화합물을 실험함으로써 경험적으로 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 약제 조성물에서 상기 화학식 1의 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: 산 촉매 고리화 반응에 의한 활성물질의 합성
일반적으로 비교적 간단한 구조의 tricyclic naphthoquinone (pyrano-o-naphthoquinone과 furano-o-naphthoquinone) 유도체들은 황산을 촉매로 사용하는 고리화 반응을 통해서 비교적 좋은 수율로 합성되는데, 이 방법에 기초하여 화학식 1의 다양한 화합물들을 합성할 수 있다.
이들 과정을 보다 일반적인 화학 반응식으로 정리하면 다음과 같다.
Figure 112007092417879-PAT00010
즉, 2-hydroxy-1,4-naphthoquinone을 염기 존재 하에서 다양한 allylic bromide 또는 그 등가물과 반응시키면 C-alkylation(C-알킬화)과 O-alkylation(O-알킬화) 반응이 일어난 물질이 함께 얻어지는데, 반응 조건에 따라서는 한쪽 유도체만 합성하는 것도 가능하다. 여기서 O-알킬화된 유도체는 톨루엔이나 자일렌과 같은 용매를 사용하여 환류시킴으로써 Claisen Rearrangement 반응을 통해서 또 다른 유형의 C-알킬화된 유도체로 전환되기 때문에 다양한 유형의 3-substituted-2-hydroxy-1,4-naphthoquinone 유도체를 얻을 수 있다. 이렇게 얻어진 다양한 형태의 C-알킬화 유도체들은 황산을 촉매로 사용하여 고리화 반응을 유도함으로써, 상기 화학식 1의 화합물들 중 pyrano-o-naphthoquinone 또는 furano-o-naphthoquinone 유도체들을 합성할 수 있다.
제조방법 2: 3-methylene-1,2,4-[3H]naphthalenetrione을 사용한 Diels-Alder 반응
V. Nair 등 {Tetrahedron Lett. 42 (2001), 4549~4551}이 고지하고 있듯이, 2-hydroxy-1,4-naphthoquinone을 포름알데히드와 함께 가열할 때 생성되는 3-methylene-1,2,4-[3H]naphthalenetrione을 다양한 올레핀 화합물과의 Diels-Alder 반응을 유도함으로써 비교적 쉽게 다양한 pyrano-o-naphthoquinone 유도체를 합성할 수 있음을 보고하고 있다. 이 방법은 황산 촉매 조건에서의 고리화 반응을 유도하는 반응에 비해서 비교적 간단하게 다양한 형태의 pyrano-o-naphtho-quinone 유도체를 합성할 수 있는 장점이 있다.
Figure 112007092417879-PAT00011
제조방법 3: Radical 반응에 의한 Haloakylation 및 고리화 반응
크립토탄신온(Cryptotanshinone), 15,16-디히드로탄신온(15,16-Dihydro- tanshinone) 등의 합성에 이용되었던 방법 또한 furano-o-naphthoquinone 유도체를 합성하는데 편리하게 사용할 수 있다. 즉, A. C. Baillie 등(J. Chem. Soc. (C) 1968, 48~52)이 고지하고 있듯이, 3-halopropanoic acid 또는4-halobutanoic acid 유도체로부터 유도한 2-haloethyl 또는 3-haloethyl radical 화학종을 2-hydroxy- 1,4-naphthoquinone과 반응시킴으로 3-(2-haloethyl 또는 3-halopropyl)-2-hydroxy-1,4-naphthoquinone을 합성할 수 있는데, 이를 적절한 산성 촉매 조건에서 고리화 반응을 유도함으로써 다양한 pyrano-o-naphthoquinone 또는 furano-o-naphthoquinone 유도체를 합성할 수 있다.
Figure 112007092417879-PAT00012
제조방법 4: 4,5- Benzofurandione 의 Diels - Alder 반응에 의한 고리화 반응
크립토탄신온(Cryptotanshinone), 15,16-디히드로탄신온(15,16-Dihydro- tanshinone) 등의 합성에 이용되었던 또 다른 방법으로는 J. K. Snyder 등(Tetrahedron Letters 28 (1987), 3427~3430)이 고지하고 있는 방법이 있다. 이 방법은 4,5-Benzofurandione 유도체와 다양한 디엔(diene) 유도체와의 Diels-Alder 반응에 의한 Cycloaddition을 유도함으로써 furano-o-naphthoquinone 유도체를 합성할 수 있다.
Figure 112007092417879-PAT00013
또한, 상기 방법들을 기초로 치환체의 종류에 따라 적절한 합성방법을 사용하여 다양한 유도체를 합성할 수 있는 바, 이들의 구체적인 예는 하기 표 1에서와 같다. 이들에 대한 구체적인 제조방법들은 이하 실시예에 기재되어 있다.
Figure 112007092417879-PAT00014
Figure 112007092417879-PAT00015
Figure 112007092417879-PAT00016
Figure 112007092417879-PAT00017
Figure 112007092417879-PAT00018
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 추가적으로 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 수도 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 활성 성분들과 함께 또는 적당한 담체나 부형제와 함께 혼합된 약제 조성물로서 투여될 수 있다. 적합한 제형은 선택된 투여 루트에 따라 죄우되며, 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.
경구 투여를 위해서, 화합물들은 장 표적용으로 제형화 될 수 있다. 이와 관련하여, 상기 장 표적용 제형은 체내 흡수 부분을 장에 한하는 의미로 제한되는 것이 아니라, 장에서 약리 효과를 가진 약제 조성물의 대부분을 흡수하도록 제형화된 것이며, 소장 또는 대장의 나머지 부분에서도 약리 효과를 가진 약제 조성물의 일부가 흡수될 수 있음을 의미하는 용어이다.
일반적인 공지의 경구용 약제 조성물은 경구 투여시 체내에서 다수가 분해되어 우수한 약효를 발휘하지 못하는 반면에, 본 발명에 따른 약제 조성물은 장 표적용으로 제형화됨으로써, 그것의 상당수가 분해되는 것을 막아 체내에서 특정 나프토퀴논계 화합물의 체내 흡수량 및 생체 이용률을 높일 수 있다.
상기 장 표적용 제형은 소화관의 다양한 생리학적 매개변수를 이용하여 다양한 방법에 의해 설계될 수 있다. 하나의 바람직한 예에서, 장 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 조합에 의하여 만들어질 수 있다.
구체적으로, 상기 pH 감응성 고분자를 이용한 장 표적형 제형(1)은 소화관의 pH 변화에 기초한 약물 전달 시스템이다. 위(stomach)의 pH는 1 내지 3이고, 소장 및 대장(결장 포함)에서의 pH는 위의 pH에 비해 증가하여 7 이상을 유지하는데, 이러한 사실을 토대로 소화관의 상기 pH의 변화를 겪지 않고, 약제 조성물이 장에 도달하도록 하기 위하여 pH 감응성 고분자를 이용할 수 있다. 상기 pH 감응성 고분자는, 예를 들어, 메타크릴산-아크릴산에틸계 공중합체(유드라짓트(Eudragit: 등록상표))일 수 있다.
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 장 표적형 제형(2)은, 장에 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 장 표적형 제형을 설계하는 경우, 상기 생분해성 고분자는 아조 방향족 결합(link)을 가지는 고분자일 수 있으며, 예를 들어, 스티렌과 히드록시에틸메타크릴레이트(HEMA)의 공중합체일 수 있다. 상기 고분자를 제형에 부가하는 경우, 장에 존재하는 균, 예를 들어, Bacteroides fragilis과 Eubacterium limosum 등이 특이적으로 분비하는 아조 환원 효소에 의해 고분자의 아조기를 환원시킴으로써, 본 발명이 목적하는 약리 및 치료 효과를 내는 활물질을 효과적으로 장에 유리시킬 수 있다.
상기 글리코시다제, 에스테라제 또는 폴리사카리다제를 타겟으로 하여 장 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 부가하는 경우, 장 내에 존재하는 균, 예를 들어, Bifidobacteria와 Bacteroides spp. 등이 특이적으로 분비하는 각각의 효소에 의해 가수분해 반응이 일어남으로써 활물질이 장으로 유리될 수 있다. 이들 고분자는 천연물질이고, 체내 독성을 일으킬 우려가 적다는 장점이 있다.
상기 대장 특이적 박테리아 효소에 의한 생분해성 메트릭스를 이용한 장 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 껌(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 하이드로겔 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 장에 약물을 적절히 운반하기 위한 최적의 조건을 유지하고 있으며, 장에 운반되는 경우에 결합이 분해되어 장의 점막과 상호작용 가능한 형태일 수 있다.
더욱이, 상기 일정한 지연시간(lag time)을 경과한 후 약물이 방출되는 시스템에 의한 장 표적형 제형(4)은, pH 환경 변화에 상관없이 미리 정해진 지연시간 후에 활물질의 방출이 허용되도록 하는 기작을 이용한 약물 전달 시스템으로서, 장에서 본 발명이 목적하는 치료 효과를 내는 활물질을 방출하기 위하여, 위의 산(acid) 환경에 저항하여야 하고, 장에 활성 성분을 방출하기 전에는 인체에서 장까지의 운반 시간에 상응하는 5~6 시간 동안 사일런트 페이스(silent phase) 상태에 있어야 한다. 상기 지연 시간형 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 장으로 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.
주사를 위해서, 본 발명의 성분들은 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.
또한, 활성 성분은, 사용 전에 멸균 무 발열물질의 물과 같은 적절한 비히클와 구성을 위해 분말의 형태일 수도 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 화학식 1의 화합물은 약 0.1 내지 1,000 mg의 단위 용량으로 함유되는 것이 바람직하다. 화학식 1의 화합물의 투여량은 환자의 체중, 나이 및 질병의 특수한 성질과 심각성과 같은 요인에 따라 의사의 처방에 따른다.
본 발명은 또한 녹내장의 치료 또는 예방을 위한 약제의 제조에 화학식 1의 화합물을 사용하는 방법을 제공한다. 상기 "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.
이하 실시예를 참조하여 본 발명의 내용을 상술하지만, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1: 베타 라파촌(β-Lapachone)의 합성 (화합물 1)
2-Hydroxy-1,4-naphthoquinone (17.4 g, 0.10M)을 DMSO (120 ㎖)에 녹이고, LiH (0.88 g, 0.11M)을 천천히 가한다. 이때, 수소가 발생하므로 주의를 요한다. 반응용액을 교반하면서 더 이상 수소가 발생하지 않는 것을 확인한 상태에서 30 분 더 교반시킨 다음, Prenyl bromide (1-Bromo-3-methyl-2-butene) (15.9 g, 0.10M)과 LiI (3.35 g, 0.025M)을 천천히 가하였다. 반응용액을 45℃까지 가열한 상태에서 12 시간 세차게 교반시켰다. 반응용액을 10℃ 이하로 냉각시킨 상태에서 먼저 얼음 (76 g)을 가하고 이어서 물(250 ㎖)을 가한 다음, 진한염산 (25 ㎖)을 천천히 가함으로써 용액을 pH>1의 산성으로 유지하였다. 반응 혼합물로 EtOAc (200 ㎖)을 가한 상태에서 세차게 교반시키면 EtOAc에 녹지 않는 하얀색 고체가 생성된다. 이들 고체는 여과하여 걸러낸 다음, EtOAc 층을 분리하였다. 물 층은 EtOAc (100 ㎖)을 사용하여 한 번 더 추출하여 앞서 추출한 유기층과 합쳤다. 유기층은 5% NaHCO3 (150 ㎖)로 씻은 다음, 유기층을 농축하였다. 농축물을 CH2Cl2 (200 ㎖)에 녹이고 2N NaOH 수용액 (70 ㎖)로 세차게 흔들어서 분리하였다. CH2Cl2 층을 2N NaOH 수용액(70 ㎖ x 2)으로 처리하여 두 번 더 분리하였다. 분리한 수용액을 합친 다음, 진한 염산을 사용하여 pH>2 이상의 산성으로 조정하면 고체가 생성된다. 이를 여과하여 분리함으로써 Lapachol을 얻었다. 여기서 얻은 Lapachol은 75% EtOH을 사용하여 재결정하였다. 이렇게 얻은 Lapachol을 황산 (80 ㎖)과 혼합한 상태에서 상온에서 10 분간 세차게 교반한 다음, 얼음 (200 g)을 가함으로써 반응을 종결하였다. 반응물로 CH2Cl2 (60 ㎖)을 가한 다음 세차게 흔들어준 후에 CH2Cl2 층을 분리하여 5% NaHCO3으로 씻어 주었다. 물 층은 CH2Cl2 (30 ㎖)를 사용하여 한번 더 추출하여 5% NaHCO3으로 씻어 준 다음, 앞서 추출한 유기층과 합쳤다. 유기층을 MgSO4를 사용하여 말린 다음, 농축함으로써 불순한 상태의 β-Lapachone을 얻었다. 이를 다시 이소프로판올을 사용하여 재결정함으로써 순수한 상태의 β-Lapachone (8.37 g)을 얻었다.
1H-NMR (CDCl3, δ): 8.05 (1H, dd, J=1, 8Hz), 7.82 (1H, dd, J=1, 8 Hz), 7.64 (1H, dt, J=1, 8 Hz), 7.50 (1H, dt, J=1, 8 Hz), 2.57 (2H, t, J=6.5 Hz), 1.86 (2H, t, J=6.5 Hz) 1.47 (6H, s)
실시예 2: 듀니온(Dunnione)의 합성 (화합물 2)
실시예 1에서 Lapachol을 얻는 과정에서 EtOAc에서 녹지 않고 분리된 고체는 C-Alylation 물질인 Lapachol과는 달리 O-Akylation 된2-Prenyloxy-1,4-maphthoquinone이다. 이를 먼저 EtOAc를 사용하여 한번 더 재결정함으로써 깨끗이 정제하였다. 이렇게 정제한 고체 (3.65 g, 0.015M)를 톨루엔에 녹이고 5 시간 동안 톨루엔을 환류시킴으로써 Claisen Rearrangement를 유도하였다. 톨루엔을 감압 증류함으로써 농축시키고, 이를 더 이상의 정제 과정 없이 황산(15 ㎖)와 혼합한 상태에서 상온에서 10 분간 세차게 교반한 다음, 얼음 (100 g)을 가함으로써 반응을 종결하였다. 반응물로 CH2Cl2 (50 ㎖)을 가한 다음 세차게 흔들어준 후에 CH2Cl2 층을 분리하여 5% NaHCO3으로 씻어 주었다. 물 층은 CH2Cl2 (20 ㎖)를 사용하여 한번 더 추출하여 5% NaHCO3으로 씻어 준 다음, 앞서 추출한 유기층과 합쳤다. 유기층을 MgSO4를 사용하여 건조하여 농축한 다음, 이를 실리카겔을 사용하여 크로마토그래피함으로써 순수한 상태의 Dunnione (2.32 g)을 얻었다.
1H-NMR (CDCl3, δ): 8.05 (1H, d, J=8Hz), 7.64 (2H, d, J=8Hz), 7.56 (1H, m), 4.67 (1H, q, J=7Hz), 1.47 (3H, d, J=7Hz), 1.45(3H, s) 1.27 (3H, s)
실시예 3: 알파 듀니온(α-Dunnione)의 합성 (화합물 3)
실시예 2에서 정제한 2-Prenyloxy-1,4-maphthoquinone (4.8 g, 0.020M)을 자일렌(Xylene)에 녹이고 15 시간 동안 자일렌을 환류시킴으로써 실시예 2 보다 훨씬 높은 온도 조건과 장시간 반응 조건에서 Claisen Rearrangement를 유도하였다. 이 과정에서 Claisen Rearrangement는 물론 두 개의 Methyl 기 중에서 하나가 이동한 Lapachol 유도체와 함께 고리화 반응까지 진행된 상태의 알파 듀니온(α-Dunnione)이 얻어진다. 자일렌을 감압 증류함으로써 농축한 다음 이를 실리카겔을 사용하여 크로마토그래피함으로써 순수한 상태의 알파 듀니온 (α-Dunnione) (1.65 g)을 얻었다.
1H-NMR (CDCl3, δ): 8.06 (1H, d, J=8Hz), 7.64 (2H, m), 7.57 (1H, m), 3.21 (1H, q, J=7Hz), 1.53 (3H, s), 1.51(3H, s) 1.28 (3H, d, J=7Hz)
실시예 4: 화합물 4의 합성
2-Hydroxy-1,4-naphthoquinone(17.4 g, 0.10M)을 DMSO(120 ㎖)에 녹이고, LiH(0.88 g, 0.11M)을 천천히 가하였다. 이때, 수소가 발생하므로 주의를 요하였다. 반응용액을 교반하면서 더 이상 수소가 발생하지 않는 것을 확인한 상태에서 30 분간 더 교반시킨 다음, Methallyl bromide(1-Bromo-2-methylpropene) (14.8 g, 0.11M)과 LiI (3.35 g, 0.025M)을 천천히 가하였다. 반응용액을 45℃까지 가열한 상태에서 12 시간 세차게 교반시켰다. 반응용액을 10℃ 이하로 냉각시킨 상태에서 먼저 얼음 (80 g)을 가하고 이어서 물 (250 ㎖)을 가한 다음, 진한염산 (25 ㎖)을 천천히 가함으로써 용액을 pH>1의 산성으로 유지하였다. 반응 혼합물로 CH2Cl2 (200 ㎖)을 가하고 세차게 흔들어서 분리하였다. 물 층으로 CH2Cl2 (70 ㎖)을 가하여 한 번 더 추출하여 앞서 분리한 유기층과 합쳤다. 이때, TLC에서 두 개의 물질이 새로 형성되어 있음을 확인할 수 있는데, 이들은 특별히 분리하지 않고 그대로 사용하였다. 유기층을 갑압 증류함으로써 농축한 다음, 이를 다시 자일렌에 녹인 상태에서 8 시간 환류시켰다. 이 과정에서 TLC 상에서의 두 물질은 하나로 합쳐져서 비교적 순수한 Lapachol 유도체를 얻었다. 이렇게 얻은 Lapachol 유도체를 황산 (80 ㎖)과 혼합한 상태에서 상온에서 10 분간 세차게 교반한 다음, 얼음 (200 g)을 가함으로써 반응을 종결하였다. 반응물로 CH2Cl2(80 ㎖)을 가한 다음 세차게 흔들어준 후에 CH2Cl2 층을 분리하여 5% NaHCO3으로 씻어 주었다. 물 층은 CH2Cl2 (50 ㎖)를 사용하여 한번 더 추출하여 5% NaHCO3으로 씻어 준 다음, 앞서 추출한 유기층과 합쳤다. 유기층을 MgSO4를 사용하여 말린 다음, 농축함으로써 불순한 상태의 Lapachone 유도체(화합물 4)를 얻었다. 이를 다시 이소프로판올을 사용하여 재결정함으로써 순수한 상태의 화합물 4 (12.21 g)을 얻었다.
1H-NMR (CDCl3, δ): 8.08 (1H, d, J=8Hz), 7.64 (2H, m), 7.57 (1H, m), 2.95 (2H, s), 1.61 (6H, s)
실시예 5: 화합물 5의 합성
실시예 4와 동일한 방법에 준하여 반응시키되 Methallyl bromide 대신에 Allyl bromide를 사용하여 화합물 5를 얻었다.
1H-NMR (CDCl3, δ): 8.07 (1H, d, J=7Hz), 7.65 (2H, m), 7.58 (1H, m), 5.27 (1H, m), 3.29 (1H, dd, J=10, 15Hz), 2.75(1H, dd, J=7, 15Hz), 1.59 (3H, d, J=6Hz)
실시예 6: 화합물 6의 합성
3-Chloropropionyl chloride (5.08 g, 40mM)을 에테르 (20 ㎖)에 녹이고 -78℃로 냉각시킨 상태에서 반응용액을 세차게 교반하면서 Sodium peroxide (Na2O2) (1.95 g, 25mM)을 천천히 가한 다음, 30 분간 더 세차게 교반시켰다. 반응용액을 0℃까지 가열한 상태에서 얼음 (7 g)을 가하고 10분간 더 교반시켰다. 유기층을 분리한 다음, 0℃의 차가운 물 (10 ㎖)로 한 번 더 씻어주고, 다시 0℃의 NaHCO3 수용액으로 씻어 주었다. 유기층을 분리하여 MgSO4로 건조한 후에 0℃ 이하에서 감압 증류함으로써 농축함으로써 3-Chloropropionic peracid를 준비하였다.
2-Hydroxy-1,4-naphthoquinone (1.74 g, 10mM)을 아세트산 (20 ㎖)에 녹이고, 앞서 준비한 3-Chloropropionic peracid를 상온에서 천천히 가하였다. 반응 혼합물을 교반하면서 2 시간 동안 환류시킨 후, 감압 증류함으로써 아세트산을 제거하였다. 이 농축물을 CH2Cl2 (20 ㎖)에 녹이고 5% NaHCO3 (20 ㎖)로 씻어 주었다. 물 층은 CH2Cl2 (20 ㎖)를 사용하여 한번 더 추출하여 앞서 추출한 유기층과 합쳤다. 유기층을 MgSO4를 사용하여 말린 다음, 농축함으로써 2-(2-Chloroethyl)-3-hydroxy-1,4-naphthoquinone과의 혼합물 상태로 화합물 6을 얻었다. 이를 실리카겔을 사용하여 크로마토그래피함으로써 순수한 상태의 Lapachone 유도체(화합물 6) (0.172 g)을 얻었다.
1H-NMR (CDCl3, δ): 8.07 (1H, d, J=7.6Hz), 7.56~7.68 (3H, m), 4.89 (2H, t, J=9.2Hz), 3.17 (2H, t, J=9.2Hz)
실시예 7: 화합물 7의 합성
2-Hydroxy-1,4-naphthoquinone (17.4 g, 0.10M)을 DMSO (120 ㎖)에 녹이고, LiH (0.88 g, 0.11M)을 천천히 가하였다. 이때, 수소가 발생하므로 주의를 요하였다. 반응용액을 교반하면서 더 이상 수소가 발생하지 않는 것을 확인한 상태에서 30 분간 더 교반시킨 다음, Cinnamyl bromide (3-페닐에프린nylallyl bromide) (19.7 g, 0.10M)과 LiI (3.35 g, 0.025M)을 천천히 가하였다. 반응용액을 45℃까지 가열한 상태에서 12 시간 동안 세차게 교반시켰다. 반응용액을 10℃ 이하로 냉각시킨 상태에서 먼저 얼음 (80 g)을 가하고 이어서 물 (250 ㎖)을 가한 다음, 진 한염산 (25 ㎖)을 천천히 가함으로써 용액을 pH>1의 산성으로 유지하였다. 반응 혼합물을 CH2Cl2 (200 ㎖)에 녹여서 세차게 흔들어서 분리하였다. 물 층은 폐수처리하고, CH2Cl2 층은 2N NaOH 수용액 (100 ㎖ X 2)으로 처리하여 물 층을 두 번 분리하였다. 이때, 2N NaOH 수용액으로 추출하고 남은 CH2Cl2 층은 실시예 8에서 다시 사용하였다. 여기서 분리한 수용액을 합친 다음, 진한 염산을 사용하여 pH>2 이상의 산성으로 조정하면 고체가 생성된다. 이를 여과하여 분리함으로써 Lapachol 유도체를 얻었다. 여기서 얻은 Lapachol 유도체는 75% EtOH을 사용하여 재결정하였다. 이렇게 얻은 Lapachol 유도체를 황산 (50 ㎖)과 혼합한 상태에서 상온에서 10 분간 세차게 교반한 다음, 얼음 (150 g)을 가함으로써 반응을 종결하였다. 반응물로 CH2Cl2(60 ㎖)을 가한 다음 세차게 흔들어준 후에 CH2Cl2 층을 분리하여 5% NaHCO3으로 씻어 주었다. 물 층은 CH2Cl2 (30 ㎖)를 사용하여 한번 더 추출하여 5% NaHCO3으로 씻어 준 다음, 앞서 추출한 유기층과 합쳤다. 유기층을 농축한 다음, 이를 실리카겔에서 크로마토그래피함으로써 순수한 화합물 7 (2.31 g)을 얻었다.
1H-NMR (CDCl3, δ): 8.09(1H, dd, J=1.2, 7.6Hz), 7.83 (1H, d, J=7.6Hz), 7.64 (1H, dt, J=1.2, 7.6Hz), 7.52 (1H, dt, J=1.2, 7.6Hz), 7.41 (5H, m), 5.27 (1H, dd, J=2.5, 6.0Hz), 2.77 (1H, m) 2.61 (1H, m), 2.34 (1H, m), 2.08 (1H, m), 0.87 (1H, m)
실시예 8: 화합물 8의 합성
실시예 7에서 2N NaOH 수용액으로 추출하고 남은 CH2Cl2 층을 감압 증류하여 농축하였다. 이를 자일렌 (30 ㎖)에 녹인 다음, 10 시간 동안 환류시킴으로써 Claisen Rearrangement를 유도하였다. 자일렌을 감압 증류함으로써 농축시키고, 이를 더 이상의 정제 과정 없이 황산 (15 ㎖)와 혼합한 상태에서 상온에서 10 분간 세차게 교반한 다음, 얼음 (100 g)을 가함으로써 반응을 종결하였다. 반응물로 CH2Cl2 (50 ㎖)을 가한 다음 세차게 흔들어준 후에 CH2Cl2 층을 분리하여 5% NaHCO3으로 씻어 주었다. 물 층은 CH2Cl2 (20 ㎖)를 사용하여 한번 더 추출하여 5% NaHCO3으로 씻어 준 다음, 앞서 추출한 유기층과 합쳤다. 유기층을 MgSO4를 사용하여 건조하여 농축한 다음, 이를 실리카겔을 사용하여 크로마토그래피함으로써 순수한 화합물 8 (1.26 g)을 얻었다.
1H-NMR (CDCl3, δ): 8.12 (1H, dd, J=0.8, 8.0Hz), 7.74 (1H, dd, J=1.2, 7.6Hz), 7.70 (1H, dt, J=1.2, 7.6Hz), 7.62 (1H, dt, J=1.6, 7.6Hz), 7.27 (3H, m), 7.10 (2H, td, J=1.2, 6.4Hz), 5.38 (1H, qd, J=6.4, 9.2Hz), 4.61 (1H, d, J=9.2Hz), 1.17 (3H, d, J=6.4Hz)
실시예 9: 화합물 9의 합성
1,8-Diazabicyclo[5.4.0]undec-7-ene (3.4 g, 22mM)과 2-Methyl-3-butyn-2-ol (1.26 g, 15mM)과 을 아세토니트릴 (10 ㎖)에 녹이고 0℃로 냉각시켰다. 반응용액을 교반시키면서 Trifluoroacetic anhydride (3.2 g, 15mM)을 천천히 가한 다음, 0℃에서 계속해서 교반시켰다. 또 다른 플라스크에 2-Hydroxy-1,4-naphthoquinone (1.74 g, 10mM)과 Cupric chloride (CuCl2) (135 mg, 1.0mM)을 아세토니트릴 (10 ㎖)에 녹이고 교반시켰다. 앞서 정제한 용액을 이 반응용액으로 천천히 가한 다음, 반응용액을 20 시간 동안 환류시켰다. 반응용액을 감압 증류하여 농축한 다음, 이를 실리카겔을 사용하여 크로마토그래피함으로써 순수한 화합물 9 (0.22 g)을 얻었다.
1H-NMR (CDCl3, δ): 8.11 (1H, dd, J=1.2, 7.6Hz), 7.73 (1H, dd, J=1.2, 7.6Hz), 7.69 (1H, dt, J=1.2, 7.6Hz), 7.60 (1H, dt, J=1.6, 7.6Hz), 4.95 (1H, d, J=3.2Hz), 4.52 (1H, d, J=3.2Hz), 1.56 (6H, s)
실시예 10: 화합물 10의 합성
화합물 9 (0.12 g)를 MeOH (5 ㎖)에 녹인 다음, 5% 팔라듐 (5% Pd/C) (10㎎)을 넣고 상온에서 3 시간 동안 세차게 교반시켰다. 반응용액을 실리카겔을 사용하여 여과함으로써 5% 팔라듐 (5% Pd/C)을 제거한 다음, 감압 증류하여 농축함으로써 화합물 10을 얻었다.
1H-NMR (CDCl3, δ): 8.05 (1H, td, J=1.2, 7.6Hz), 7.64 (2H, m), 7.54 (1H, m), 3.48 (3H, s), 1.64 (3H, s), 1.42 (3H, s), 1.29 (3H, s)
실시예 11: 화합물 11의 합성
β-Lapachone (화합물 1) (1.21 g, 50mM)과 DDQ (2,3-Dichloro-5,6-dicyano-1,4-benzoqinone) (1.14 g, 50mM)을 사염화탄소 (50 ㎖)에 녹이고 72 시간 동안 환류시켰다. 반응용액을 감압 증류하여 농축한 다음, 실리카겔을 사용하여 크로마토그래피함으로써 순수한 화합물 11 (1.18 g)을 얻었다.
1H-NMR (CDCl3, δ): 8.08 (1H, dd, J=1.2, 7.6Hz), 7.85 (1H, dd, J=0.8, 7.6Hz), 7.68 (1H, dt, J=1.2, 7.6Hz), 7.55 (1H, dt, J=1.2, 7.6Hz), 6.63 (1H, d, J=10.0Hz), 5.56 (1H, d, J=10.0Hz), 1.57 (6H, s)
실시예 12: 화합물 12의 합성
2-Hydroxy-1,4-naphthoquinone (1.74 g, 10mM), 2-Methyl-1,3-butadiene (Isoprene) (3.4 g, 50mM), paraformaldehyde (3.0 g, 100 mM)을 1,4-dioxane (20 ㎖)을 압력용기에 넣고 100℃에서 48 시간 동안 교반하면서 가열하였다. 반응용기를 상온으로 냉각시킨 다음, 압력 용기를 열고 내용물을 여과하였다. 여과액을 감압 증류하여 농축시킨 다음, 이를 실리카겔을 사용하여 크로마토그래피함으로써 β -Lapachone의 2-Vinyl 유도체인 화합물 12 (238㎎)을 얻었다.
1H-NMR (CDCl3, δ): 8.07 (1H, dd, J=1.2, 7.6Hz), 7.88 (1H, dd, J=0.8, 7.6Hz), 7.66 (1H, dt, J=1.2, 7.6Hz), 7.52 (1H, dt, J=0.8, 7.6Hz), 5.87 (1H, dd, J=10.8, 17.2Hz), 5.18 (1H, d, J=10.8Hz), 5.17 (1H, 17.2Hz), 2.62 (1H, m), 2.38 (1H, m), 2.17 (3H, s), 2.00 (1H, m), 1.84 (1H, m)
실시예 13: 화합물 13의 합성
2-Hydroxy-1,4-naphthoquinone (1.74 g, 10mM), 2,4-Dimethyl-1,3-pentadiene (4.8 g, 50mM), paraformaldehyde (3.0 g, 100mM)을 1,4-dioxane (20 ㎖)에 녹이고 10 시간 동안 세차게 교반하면서 환류 시켰다. 반응용기를 상온으로 냉각시킨 다음, 내용물을 여과함으로써 고체의 파라포름알데히드(paraformaldehyde)를 제거하였다. 여과액을 감압 증류하여 농축시킨 다음, 이를 실리카겔을 사용하여 크로마토그래피함으로써 β-Lapachone 유도체인 화합물 13 (428㎎)을 얻었다.
1H-NMR (CDCl3, δ): 8.06 (1H, dd,J=1.2, 7.6Hz), 7.83 (1H, dd, J=0.8, 7.6Hz), 7.65 (1H, dt, J=1.2, 7.6Hz), 7.50 (1H, dt, J=0.8, 7.6Hz), 5.22 (1H, bs), 2.61 (1H, m), 2.48 (1H, m), 2.04 (1H, m), 1.80 (3H, d, J=1.0Hz), 1.75 (1H, m), 1.72 (1H, d, J=1.0Hz), 1.64 (3H, s)
실시예 14: 화합물 14의 합성
2-Hydroxy-1,4-naphthoquinone (5.3 g, 30mM), 2,6-Dimethyl-2,4,6-octatriene (20.4 g, 150mM), paraformaldehyde (9.0 g, 300mM)을 1,4-dioxane (50 ㎖)에 녹이고 10 시간 동안 세차게 교반하면서 환류 시켰다. 반응용기를 상온으로 냉각시킨 다음, 내용물을 여과함으로써 고체의 paraformaldehyde를 제거하였다. 여과액을 감압 증류하여 농축시킨 다음, 이를 실리카겔을 사용하여 크로마토그래피함으로써 β-Lapachone 유도체인 화합물 14 (1.18 g)을 얻었다.
1H-NMR (CDCl3, δ): 8.07 (1H, dd, J=1.2, 7.6Hz), 7.87 (1H, dd, J=0.8, 7.6Hz), 7.66 (1H, dt, J=1.2, 7.6Hz), 7.51 (1H, dt, J=0.8, 7.6Hz), 6.37 (1H, dd, J=11.2, 15.2Hz), 5.80 (1H, broad d, J=11.2Hz), 5.59 (1H, d, J=15.2Hz), 2.67 (1H, dd, J=4.8, 17.2Hz), 2.10 (1H, dd, J=6.0, 17.2Hz), 1.97 (1H, m), 1.75 (3H, bs), 1.64 (3H, bs), 1.63 (3H, s), 1.08 (3H, d, J=6.8Hz)
실시예 15: 화합물 15의 합성
2-Hydroxy-1,4-naphthoquinone (5.3 g, 30mM), Terpinen (20.4 g, 50mM), paraformaldehyde (9.0 g, 300mM)을 1,4-dioxane (50 ㎖)에 녹이고 10 시간 동안 세차게 교반하면서 환류 시켰다. 반응용기를 상온으로 냉각시킨 다음, 내용물을 여과함으로써 고체의 paraformaldehyde를 제거하였다. 여과액을 감압 증류하여 농 축시킨 다음, 이를 실리카겔을 사용하여 크로마토그래피함으로써 Tetracyclic o-quinone 유도체인 화합물 15 (1.12 g)을 얻었다.
1H-NMR (CDCl3, δ): 8.06 (1H, d, J=7.6Hz), 7.85 (1H, d, J=7.6Hz), 7.65 (1H, t, J=7.6Hz), 7.51 (1H, t, J=7.6Hz), 5.48 (1H, broad s), 4.60 (1H, broad s), 2.45 (1H, d, J=16.8Hz), 2.21 (1H, m), 2.20 (1H, d, J=16.8Hz), 2.09 (1H, m), 1.77 (1H, m), 1.57 (1H, m), 1.07 (3H, s), 1.03 (3H, d, J=0.8Hz), 1.01 (3H, d, J=0.8Hz), 0.96 (1H, m)
실시예 16: 화합물 16과 화합물 17의 합성
2-Hydroxy-1,4-naphthoquinone (17.4 g, 0.10M)을 DMSO(120 ㎖)에 녹이고, LiH (0.88 g, 0.11M)을 천천히 가하였다. 이때, 수소가 발생하므로 주의를 요한다. 반응용액을 교반하면서 더 이상 수소가 발생하지 않는 것을 확인한 상태에서 30분간 더 교반시킨 다음, Crotyl bromide (16.3 g, 0.12M)과 LiI (3.35 g, 0.025M)을 천천히 가하였다. 반응용액을 45℃까지 가열한 상태에서 12 시간 세차게 교반시켰다. 반응용액을 10℃ 이하로 냉각시킨 상태에서 먼저 얼음 (80 g)을 가하고 이어서 물 (250 ㎖)을 가한 다음, 진한염산 (25 ㎖)을 천천히 가함으로써 용액을 pH>1의 산성으로 유지하였다. 반응 혼합물을 CH2Cl2 (200 ㎖)에 녹여서 세차게 흔들어서 분리하였다. 물 층은 폐수처리하고, CH2Cl2 층은 2N NaOH 수용액 (100 ㎖ X 2)으로 처리하여 물 층을 두 번 분리하였다. 이때, 2N NaOH 수용액으로 추출하고 남은 CH2Cl2 층은 실시예 17에서 사용하였다. 여기서 분리한 수용액을 합친 다음, 진한 염산을 사용하여 pH>2 이상의 산성으로 조정하면 고체가 생성된다. 이를 여과하여 분리함으로써 Lapachol 유도체를 얻었다. 여기서 얻은 Lapachol 유도체는 75% EtOH을 사용하여 재결정하였다. 이렇게 얻은 Lapachol 유도체를 황산 (50 ㎖)과 혼합한 상태에서 상온에서 10 분간 세차게 교반한 다음, 얼음 150 g을 가함으로써 반응을 종결하였다. 반응물로 CH2Cl2 (60 ㎖)을 가한 다음 세차게 흔들어준 후에 CH2Cl2 층을 분리하여 5% NaHCO3으로 씻어 주었다. 물 층은 CH2Cl2 (30 ㎖)를 사용하여 한번 더 추출하여 5% NaHCO3으로 씻어 준 다음, 앞서 추출한 유기층과 합쳤다. 유기층을 농축한 다음, 이를 실리카겔에서 크로마토그래피함으로써 순수한 화합물 16 (1.78 g)과 화합물 17 (0.43 g)을 얻었다.
화합물 16의 1H-NMR (CDCl3, δ): δ8.07 (1H, dd, J=0.8, 6.8Hz), 7.64 (2H, broad d, J=3.6Hz), 7.57 (1H, m), 5.17 (1H, qd, J=6.0, 8.8Hz), 3.53 (1H, qd, J=6.8, 8.8Hz), 1.54 (3H, d, 6.8Hz), 1.23 (3H, d, 6.8Hz)
화합물 17의 1H-NMR (CDCl3, δ): δ8.06 (1H, d, J=0.8, 7.2Hz), 7.65 (2H, broad d, J=3.6Hz), 7.57 (1H, m), 4.71 (1H, quintet, J=6.4Hz), 3.16 (1H, quintet, J=6.4Hz), 1.54 (3H, d, 6.4Hz), 1.38 (3H, d, 6.4Hz)
실시예 17: 화합물 18과 화합물 19의 합성
실시예 16에서 2N NaOH 수용액으로 추출하고 남은 CH2Cl2 층을 감압 증류하여 농축하였다. 이를 자일렌 (30 ㎖)에 녹인 다음, 10 시간 동안 환류시킴으로써 Claisen Rearrangement를 유도하였다. 자일렌을 감압 증류함으로써 농축시키고, 이를 더 이상의 정제 과정 없이 황산(15 ㎖)와 혼합한 상태에서 상온에서 10 분간 세차게 교반한 다음, 얼음 (100 g)을 가함으로써 반응을 종결하였다. 반응물로 CH2Cl2 (50 ㎖)을 가한 다음 세차게 흔들어준 후에 CH2Cl2 층을 분리하여 5% NaHCO3으로 씻어 주었다. 물 층은 CH2Cl2 (20 ㎖)를 사용하여 한번 더 추출하여 5% NaHCO3으로 씻어 준 다음, 앞서 추출한 유기층과 합쳤다. 유기층을 MgSO4를 사용하여 건조하여 농축한 다음, 이를 실리카겔을 사용하여 크로마토그래피함으로써 순수한 화합물 18 (0.62 g)과 화합물 19 (0.43 g)을 얻었다.
화합물 18의 1H-NMR (CDCl3, δ): 8.06 (1H, dd, J=0.8, 7.2Hz), 7.81 (1H, dd, J=0.8, 7.6Hz), 7.65 (1H, dt, J=0.8, 7.6Hz), 7.51 (1H, dt, J=0.8, 7.2Hz), 4.40 (1H, m), 2.71 (1H, m), 2.46 (1H, m), 2.11 (1H, m), 1.71 (1H, m), 1.54 (3H, d, 6.4Hz), 1.52 (1H, m)
화합물 19의 1H-NMR (CDCl3, δ): 8.08 (1H, d, J=0.8, 7.2Hz), 7.66 (2H, broad d, J=4.0Hz), 7.58 (1H, m), 5.08 (1H, m), 3.23 (1H, dd, J=9.6, 15.2Hz), 2.80 (1H, dd, J=7.2, 15.2Hz), 1.92 (1H, m), 1.82 (1H, m), 1.09 (3H, t, 7.6Hz)
실시예 18: 화합물 20의 합성
2-Hydroxy-1,4-naphthoquinone (17.4 g, 0.10M)을 DMSO (120 ㎖)에 녹이고, LiH (0.88 g, 0.11M)을 천천히 가하였다. 이때, 수소가 발생하므로 주의를 요한다. 반응용액을 교반하면서 더 이상 수소가 발생하지 않는 것을 확인한 상태에서 30분간 더 교반시킨 다음, Geranyl bromide (21.8 g, 0.10M)과 LiI (3.35 g, 0.025M)을 천천히 가하였다. 반응용액을 45℃까지 가열한 상태에서 12 시간 세차게 교반시켰다. 반응용액을 10℃ 이하로 냉각시킨 상태에서 먼저 얼음 (80 g)을 가하고 이어서 물 (250 ㎖)을 가한 다음, 진한염산 (25 ㎖)을 천천히 가함으로써 용액을 pH>1의 산성으로 유지하였다. 반응 혼합물을 CH2Cl2 (200 ㎖)에 녹여서 세차게 흔들어서 분리하였다. 물 층은 폐수처리하고, CH2Cl2 층은 2N NaOH 수용액 (100 ㎖ X 2)으로 처리하여 물 층을 두 번 분리하였다. 여기서 분리한 수용액을 합친 다음, 진한 염산을 사용하여 pH>2 이상의 산성으로 조정하면 고체가 생성된다. 이를 여과하여 분리함으로써 2-Geranyl-3-hydroxy-1,4-naphthoquinone을 얻었다. 이를 더 이상 정제 과정 없이 황산(50 ㎖)과 혼합한 상태에서 상온에서 10 분간 세차게 교반한 다음, 얼음 (150 g)을 가함으로써 반응을 종결하였다. 반응물로 CH2Cl2 (60 ㎖)을 가한 다음 세차게 흔들어준 후에 CH2Cl2 층을 분리하여 5% NaHCO3으로 씻어 주었다. 물 층은 CH2Cl2 (30 ㎖)를 사용하여 한번 더 추출하여 5% NaHCO3 으로 씻어 준 다음, 앞서 추출한 유기층과 합쳤다. 유기층을 농축한 다음, 이를 실리카겔에서 크로마토그래피함으로써 순수한 화합물 20 (3.62 g)을 얻었다.
1H-NMR (CDCl3, δ): 8.05 (1H, d, J=7.6Hz), 7.77 (1H, d, J=7.6Hz), 7.63 (1H, t, J=7.6Hz), 7.49 (1H, t, J=7.6Hz), 2.71 (1H, dd, J=6.0, 17.2Hz), 2.19 (1H, dd, J=12.8, 17.2Hz), 2.13 (1H, m), 1.73 (2H, m), 1.63 (1H, dd, J=6.0, 12.8Hz), 1.59 (1H, m), 1.57 (1H, m), 1.52 (1H, m), 1.33 (3H, s), 1.04 (3H, s), 0.93 (3H, s)
실시예 19: 화합물 21의 합성
실시예 1와 같은 방법에 준하여 2-Hydroxy-1,4-naphthoquinone 대신 6-Chloro-2-hydroxy-1,4-naphthoquinone 을 사용하여 화합물 21를 얻었다.
1H-NMR (CDCl3, δ): 8.02 (1H, d, J=8Hz), 7.77 (1H, d, J=2Hz), 7.50 (1H, dd, J=2, 8Hz), 2.60 (2H, t, J=7Hz), 1.87(2H, t, J=7Hz) 1.53 (6H, s)
실시예 20: 화합물 22의 합성
실시예 1와 같은 방법에 준하여 2-Hydroxy-1,4-naphthoquinone 대신 2-Hydroxy-6-methyl-1,4-naphthoquinone 을 사용하여 화합물 22를 얻었다.
1H-NMR (CDCl3, δ): 7.98 (1H, d, J=8Hz), 7.61 (1H, d, J=2Hz), 7.31 (1H, dd, J=2, 8Hz), 2.58 (2H, t, J=7Hz), 1.84(2H, t, J=7Hz) 1.48 (6H, s)
실시예 21: 화합물 23의 합성
실시예 1와 같은 방법에 준하여 2-Hydroxy-1,4-naphthoquinone 대신 6,7-Dimethoxy-2-hydroxy-1,4-naphthoquinone 을 사용하여 화합물 23를 얻었다.
1H-NMR (CDCl3, δ): 7.56 (1H, s), 7.25 (1H, s), 3.98 (6H, s), 2.53 (2H, t, J=7Hz), 1.83(2H, t, J=7Hz) 1.48 (6H, s)
실시예 22: 화합물 24의 합성
실시예 1와 같은 방법에 준하여 1-Bromo-3-methyl-2-butene 대신 1-Bromo-3-methyl-2-pentene 을 사용하여 화합물 24를 얻었다.
1H-NMR (CDCl3, δ): 7.30~8.15 (4H, m), 2.55 (2H, t, J=7Hz), 1.83(2H, t, J=7Hz), 1.80(2H, q, 7Hz) 1.40 (3H, s), 1.03(3H, t, J=7Hz)
실시예 23: 화합물 25의 합성
실시예 1와 같은 방법에 준하여 1-Bromo-3-methyl-2-butene 대신 1-Bromo-3-ethyl-2-pentene 을 사용하여 화합물 25를 얻었다.
1H-NMR (CDCl3, δ): 7.30~8.15 (4H, m), 2.53 (2H, t, J=7Hz), 1.83(2H, t, J=7Hz), 1.80(4H, q, 7Hz) 0.97(6H, t, J=7Hz)
실시예 24: 화합물 26의 합성
실시예 1와 같은 방법에 준하여 1-Bromo-3-methyl-2-butene 대신 1-Bromo-3-페닐에프린nyl-2-butene 을 사용하여 화합물 26을 얻었다.
1H-NMR (CDCl3, δ): 7.15~8.15 (9H, m), 1.90~2.75 (4H, m), 1.77 (3H, s)
실시예 25: 화합물 27의 합성
실시예 1와 같은 방법에 준하여 1-Bromo-3-methyl-2-butene 대신 2-Bromo-ethylidenecyclohexane 을 사용하여 화합물 27을 얻었다.
1H-NMR (CDCl3, δ): 7.30~8.25 (4H, m), 2.59 (2H, t, J=7Hz), 1.35~2.15 (12H, m)
실시예 26: 화합물 28의 합성
실시예 1와 동일한 방법에 준하여 반응시키되 1-Bromo-3-methyl-2-butene 대신에 2-Bromo-ethylidenecyclopentane을 사용하여 화합물 28를 얻었다.
1H-NMR (CDCl3, δ): 7.28~8.20 (4H, m), 2.59 (2H, t, J=7Hz), 1.40~2.20 (10H, m)
실시예 27: 화합물 29의 합성
실시예 5에서 합성한 화합물 5 (8.58 g, 20mM)을 사염화탄소 (1000 ㎖)에 녹이고 2,3-Dichloro-5,6-dicyano-1,4-benzoqinone (11.4 g, 50mM)을 놓고 96 시간 동안 환류시켰다. 반응용액을 감압 증류하여 농축한 다음, 붉은 색의 고체를 이소프로판올을 사용하여 재결정하여 순수한 화합물 29(7.18 g)을 얻었다.
1H-NMR (CDCl3, δ): 8.05 (1H, dd, J=1.2, 7.6Hz), 7.66 (1H, dd, J=1.2, 7.6Hz), 7.62 (1H, dt, J=1.2, 7.6Hz), 7.42 (1H, dt, J=1.2, 7.6Hz), 6.45 (1H, q, J=1.2Hz), 2.43 (3H, d, J=1.2Hz)
실시예 28: 화합물 30의 합성
{J. Org. Chem., 55 (1990) 4995~5008}에서 제시하고 있는 합성방법에 준하여 p-Benzoquinone과 1-(N-morpholine)propene을 사용하여 4,5-Dihydro-3-methylbenzo[1,2-b]furan-4,5-dione {Benzofuran-4,5-dione}을 합성하였다. 이렇게 준비한 Benzofuran-4,5-dione (1.5 g, 9.3mM)과 1-Acetoxy-1,3-butadiene (3.15 g, 28.2mM)을 벤젠(200 ㎖)에 녹이고 12 시간 동안 환류 시켰다. 반응 용액을 상온으로 냉각시킨 다음 감압 증류함으로써 농축시켰다. 이를 실리카겔을 사용하여 크로마토그래피하여 순수한 화합물 30 (1.13 g)을 얻었다.
1H-NMR (CDCl3, δ): 8.05 (1H, dd, J=1.2, 7.6Hz), 7.68 (1H, dd, J=1.2, 7.6Hz), 7.64 (1H, td, J=1.2, 7.6Hz), 7.43 (1H, td, J=1.2, 7.6Hz), 7.26 (1H, q, J=1.2Hz), 2.28 (3H, d, J=1.2Hz)
실시예 29: 화합물 31과 화합물 32의 합성
실시예 28의 4,5-Dihydro-3-methylbenzo[1,2-b]furan-4,5-dione {Benzofuran-4,5-dione} (1.5 g, 9.3mM)과 2-Methyl-1,3-butadiene (45 g, 0.6M)을 벤젠 (200 ㎖)에 녹이고 5 시간 동안 환류 시켰다. 반응 용액을 냉각시킨 다음 감암 증류함으로써 철저하게 농축시켰다. 이를 다시 사염화탄소 (150 ㎖)에 녹이고, 2,3-Dichloro-5,6-dicyano-1,4-benzoqinone (2.3 g, 10mM)을 추가한 후에 15 시간 더 환류 시켰다. 반응 용액을 냉각시킨 상태에서 감압 증류하여 농축시켰다. 이를 실리카겔을 사용하여 크로마토그래피하여 순수한 화합물 23 (0.13 g)과 화합물 24 (0.11 g)을 얻었다.
화합물 31의 1H-NMR (CDCl3, δ): 7.86 (1H, s), 7.57 (1H, d, J=8.1Hz), 7.42 (1H, d, J=8.1Hz), 7.21 (1H, q, J=1.2Hz), 2.40 (3H, s), 2.28 (1H, d, J=1.2Hz)
화합물 32의 1H-NMR (CDCl3, δ): δ7.96 (1H, d, J=8.0Hz), 7.48 (1H, s), 7.23 (2H, m), 2.46 (3H, s), 2.28 (1H, d, J=1.2Hz)
상기 실시예를 바탕으로 하여, 본 발명에서 실험을 위해 사용된 연구대상 및 실험방법은 하기와 같다.
1. 대상군의 설정
아무런 처치도 하지 않은 정상군 6 마리를 Group 1으로 하였고, 녹내장모델로서, 일반사료를 급이한 대조군 7 마리를 Group 2로 하였으며, 녹내장모델로서, 실시예 1의 화합물을 유효성분으로 하는 약제 조성물을 50 mg/kg 포함한 사료를 급이한 실험군 7 마리를 Group 3으로 분류하여, 실험 대상으로 설정하였다.
2. 녹내장 실험 모델- Transpupillary Thermotherapy ( TTT )에 의한 시신경손상 모델
8주령의 C57BL/6 mouse를 대상으로 케타민(Ketamine, 100 mg/kg)과 자일라진(Xylazine, 5 mg/kg)을 복강 주사하여 마취한 후, 산동제를 점안하여 동공을 확대시켰다. 이 후, 200 ㎛의 화상크기, 50 mW의 출력의 Transpupillary Thermotherapy(TTT) 레이저를 한쪽 눈의 시신경유두부에 30 초간 조사하였다. 레이저의 aiming beam은 시신경유두부의 중앙에 위치시키고 점탄액을 점안한 후, cover glass를 덮고 산동된 동공을 통해 시신경유두부를 육안으로 확인하면서 레이저를 조사하였다. 이와 같이 형성된 시신경 손상 모델을 이하, TTT laser 모델이라 지칭한다.
3. Pair feeding
체중감소 여부를 확인하기 위해, 실험군과 대조군에서 체중이 비슷한 개체를 서로 짝지어 pair feeding 방법으로 TTT laser 모델의 레이저 조사 후 1일 경과 후 2주간 급이하였다. 실험군 급이 24 시간 후 대조군의 급이를 시작하였고, 실험군이 전날 섭취한 실시예 1의 화합물의 양과 동일한 양의 일반사료(고형사료: 5053, Labdiet)를 대조군에 급이하였다.
4. 통계적 분석
각 군당 망막 신경절 세포 및 축삭의 생존율을 분석하여 P값이 0.05 미만인 경우 통계학적으로 유의한 것으로 평가한다.
[실험예 1] 망막 신경절 세포(RGC)의 생존율 평가
a) 망막 신경절 세포의 표지
TTT laser 모델에 레이저 조사 후 13일째, 레이저를 조사하였던 경우와 동일한 방법으로 동물을 마취하여 시신경을 노출시키고, MVR blade로 시신경집을 절개하였다. 노출된 시신경조직을 절단하고, 안구 쪽 시신경절단면에 DTMR(Dextran TetradiMethyl Rhodamine) 크리스탈을 가하여, 축삭 이동을 통해 망막 신경절 세포가 표지되도록 하였다.
b) 망막 신경절 세포의 생존율 평가
표지 24 시간 후, 안구를 적출하여 중성 포르말린에 고정하였다. 2시간 고정한 후, 각막 윤부에서 각막과 수정체를 제거하였으며, 맥락막으로부터 망막을 분 리하여 시신경유두를 중심으로 4개의 방사상 절개를 한 후 슬라이드 위에 클로버 모양으로 펼쳐 수용성 봉입제로 봉입하였다. C57BL/6 mouse 조직은 0.5 mm, 1 mm 및 1.5 mm 떨어진 위치에 추가로 구획을 지어 총 12영역에서 염색된 망막 신경절 세포의 수를 400 배율의 형광현미경으로 측정하였다. 세포의 수는 3 명의 검사자에 의해 맹검법으로 측정하여 평균을 산출하였으며, 그 결과를 도 1에 나타내었다.
도 1을 참조하면, TTT 대조군(Group 2) 즉, TTT laser 모델에 레이저를 조사하고 일반 급이를 한 군에서는 망막 신경절 세포의 밀도가 정상 망막 신경절 세포를 가진 군(Group 1)의 절반 이상으로 감소하였음을 알 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 약제 조성물(실시예 1의 화합물 1)을 투여한 군(Group 3)에서는 TTT 대조군(Group 2)에 비해 망막 신경절 세포의 밀도가 1.7 배 이상으로 현저히 증가하였는 바, 세포의 손상이 지연되고, 손상된 세포가 회복되었음을 확인할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 약제 조성물은 망막 신경절 세포의 손상으로 정보 전달이 되지 않아 나타나는 녹내장의 새로운 치료제로 사용될 수 있음을 알 수 있다.
[실험예 2] 축삭의 생존율 평가
a) 조직 표본의 제작 및 광학 현미경 검사
TTT laser 모델에 레이저 조사 후, 14 일째에 각 군당 3 마리씩 케타민과 자일라진으로 마취하고, 안구를 적출하여 중성 포르말린에 고정하였다. 탈수와 파리핀화 과정을 거쳐 만들어진 조직표본에, H&E 염색을 시행하여 망막조직의 손상 정도 및 망막 두께를 비교하였으며, 망막 절단면과 시신경 절단면에 대한 특수염색을 시행하여 신경섬유의 손상 정도 및 축삭의 생존율을 비교하였다.
b) Bodian 염색 및 축삭의 생존율 평가
망막 절단면 및 시신경 절단면을 silver 용액으로 48 시간 동안 처리한 후 환원제를 이용하여 발색시키고, 조색 및 정착과정을 거쳐 광학현미경으로 신경 섬유의 손상 정도를 관찰하였다. 축삭의 생존율을 평가하기 위해서, 시신경 조직 슬라이드의 중심부로부터 열십(十)자 형태로 4개의 분획을 정해놓고, 각 분획당 10 ㎛ 간격으로 총 20 영역에서 염색된 축삭의 수를 1000배의 광학 현미경상에서 측정하였다. 축삭의 수는 3명의 검사자에 의해 맹검법으로 측정하여 평균을 산출하였으며, 그 결과를 도 2에 나타내었다.
도 2를 참조하면, TTT 레이저 조사에 의해 TTT 대조군(Group 2) 역시 정상군(Group 1)에 비해 축삭의 밀도가 절반으로 줄어들었으나, 본 발명에 따른 약제 조성물(실시예 1의 화합물 1)을 투여한 군(Group 3)에서는 TTT 대조군(Group 2)에 비해 축삭의 밀도가 1.5 배 이상으로 현저히 증가하였음을 확인할 수 있다.
따라서, 이를 통해 본 발명에 따른 약제 조성물은 망막 신경 섬유를 구성하는 축삭의 점진적 소실로 나타나는 질병군인 녹내장의 치료 및 예방에 유효하게 사용될 수 있다.
[실험예 3] 체중 감소 여부
본 발명에 따른 약제 조성물(실시예 1의 화합물 1)을 투여한 실험군에서, 약 제 조성물의 투여가 mouse의 체중 감소에 영향을 미치는지 확인하기 위해, TTT laser 모델에 레이저 조사 후, pair feeding 방법으로 2 주간 급이하였으며, 각 실험 대상의 체중을 측정한 결과를 도 3에 나타내었다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 약제 조성물을 투여한 경우, 녹내장에의 현저한 예방 및 치료 효과를 보이면서도 급이에 따른 체중 증가 비율이 정상군과 유사함을 확인할 수 있는 바, 이를 통해 정상군과 유사한 섭식 정도 및 대사 활동을 유지함을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 약제 조성물은 대사 작용 저하 등의 별도의 부작용을 유발하지 않는 것으로 보이며, 녹내장의 치료 및 예방을 위한 약제 조성물로 유효하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 약제 조성물은 망막 신경절 세포(Retinal Ganglion Cell:RGC) 및 시신경을 형성하는 RGC 축삭(axon)의 퇴화를 방지하고, 손상된 RGC 및 축삭의 회복을 유도함으로써 녹내장의 치료 및 예방에 탁월한 효과를 나타낸다.
본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
도 1은 C57BL/6 mouse 조직에서 형광현미경(X 400)을 통해, 염색된 망막 신경절 세포의 밀도를 측정한 결과들을 나타내는 도면이다;
도 2는 시신경 조직 슬라이드에서 광학 현미경(X 1000)을 통해, 염색된 축삭의 밀도를 측정한 결과들을 나타내는 도면이다;
도 3은 실험 대상 mouse에 pair feeding 방법으로 2주간 급이하고, 실험 대상 mouse의 체중을 측정한 결과를 나타낸 도면이다.

Claims (16)

  1. (a) 약리학적 유효량의 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 약제학적으로 허용되는 그것의 염, 프로드럭, 용매화물 또는 이성질체, 및 (b) 약제학적으로 허용되는 담체, 희석제, 또는 부형제, 또는 이들의 조합을 포함하는 녹내장 치료 및 예방용 약제 조성물:
    Figure 112007092417879-PAT00019
    (1)
    상기 식에서,
    R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소, 할로겐, 히드록시, 또는 탄소수 1~6의 저급알킬 또는 알콕시이고, 또는 이들이 상호 결합에 의해 환형 구조를 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, 탄소수 1~20의 알킬, 알켄 또는 알콕시, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 아릴 또는 헤테로아릴이고, 또는 이들 중 두 개의 치환기가 상호 결합에 의해 환형 구조를 이룰 수 있으 며, 여기서 환형 구조는 포화 구조 또는 부분적 또는 전체적 불포화 구조일 수 있고;
    X는 C(R)(R'), N(R"), O 및 S로 이루어진 군에서 선택되고, 여기서 R, R' 및 R"는 각각 독립적으로 수소 또는 탄소수 1~6의 저급알킬이며;
    n은 0 또는 1이고, n이 0인 경우에 그것의 인접 탄소원자들은 직접결합에 의해 환형 구조를 이룬다.
  2. 제 1 항에서, 상기 X는 O인 것을 특징으로 하는 약제 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 프로드럭은 하기 화학식 1a로 표시되는 화합물인 것을 특징으로 하는 약제 조성물.
    Figure 112007092417879-PAT00020
    (1a)
    상기 식에서,
    R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, X 및 n은 화학식 1에서 정의한 바와 동일하고;
    R9 및 R10은 각각 독립적으로 -SO3 -Na+이거나 또는 하기 화학식 2로 표현되는 치환체 또는 이의 염이며,
    Figure 112007092417879-PAT00021
    (2)
    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 군 에서 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 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 3과 4의 화합물들 중에서 선택되는 것을 특징으로 약제 조성물:
    Figure 112007092417879-PAT00022
    (3)
    Figure 112007092417879-PAT00023
    (4)
    상기 식에서 R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7 및 R8는 화학식 1에서 정의된 바와 동 일하다.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 R1 및 R2는 각각 수소인 것을 특징으로 하는 약제 조성물.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 화학식 3의 화합물은 R1, R2 및 R4가 각각 수소인 하기 화학식 3a의 화합물, 또는 R1, R2 및 R6가 각각 수소인 하기 화학식 3b인 것을 특징으로 하는 약제 조성물:
    Figure 112007092417879-PAT00024
    (3a)
    Figure 112007092417879-PAT00025
    (3b)
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 화학식 4의 화합물은 R1, R2, R5, R6, R7 및 R8이 각각 수소인 하기 화학식 4a의 화합물인 것을 특징으로 하는 약제 조성물:
    Figure 112007092417879-PAT00026
    (4a)
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 화학식 1의 화합물은 무정형의 결정구조로 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 약제 조성물.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 무정형 결정구조는 활성성분으로서 화학식 1의 화합물 또는 그것을 포함하는 약제 조성물을 미세입자의 형태로 제형화 하는 과정에서 얻어지는 것을 특징으로 하는 약제 조성물.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 미세입자의 형태로의 제형화는 기계적 분쇄법, 분무건조법, 침전법, 고압유화법 또는 초임계 나노화법으로 행해지는 것을 특징으로 하는 약제 조성물.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 약제 조성물은 장 표적형의 경구용 제제로 제형화 되는 것을 특징으로 하는 약제 조성물.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 장 표적용 제형화는 pH 감응성 고분자(pH sensitive polymer)의 부가에 의해 이루어진 것을 특징으로 하는 약제 조성물.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 장 표적용 제형화는 대장 특이적 박테리아 효소에 의한 생분해성 고분자의 부가에 의해 이루어진 것을 특징으로 하는 약제 조성물.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 장 표적용 제형화는 대장 특이적 박테리아 효소에 의한 생분해성 메트릭스(matrix)에 의해 이루어진 것을 특징으로 하는 약제 조성물.
  15. 제 11 항에 있어서, 상기 장 표적용 제형화는 일정한 지연시간(lag time)을 경과한 후 약물이 방출되는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 약제 조성물.
  16. 녹내장의 치료 또는 예방을 위한 약제의 제조에 제 1 항에 따른 화학식 1의 화합물을 사용하는 방법.
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