KR20140038361A - 니코틴 수용체 비-경쟁적 길항제 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비-경쟁적 길항제로서 니코틴 수용체를 조절하는 화합물, 그의 합성 방법, 그의 이용 방법, 및 그의 약제학적 조성물에 관한 것이다.

Description

니코틴 수용체 비-경쟁적 길항제{Nicotinic receptor non-competitive antagonists}

본 발명은 비-경쟁적 길항제로서 니코틴 수용체를 조절하는 화합물, 그의 합성 방법, 그의 사용 방법, 및 그의 약제학적 조성물에 관한 것이다.

니코틴 수용체는 알로스테릭하게(allosterically) 그들의 기능을 조절하는 다수의 외인성 및 내생 화합물의 표적이다. Arias, H. R., Binding sites for exogenous and endogenous non-competitive inhibitors of the nicotinic acetylcholine receptor, Biochimica et Biophysica Acta - Reviews on Biomembranes 1376: 173-220 (1998) 및 Arias, H. R., Bhumireddy, P., Anesthetics as chemical tools to study the structure and function of nicotinic acetylcholine receptors, Current Protein & Peptide Science 6: 451-472 (2005)를 참조한다. 니코틴 수용체의 기능은 비-경쟁적 길항제(non-competitive antagonist)로 불리는, 구조적으로 상이한 화합물에 의해 감소되거나 또는 차단될 수 있다 (Arias, H.R., Bhumireddy, P., Bouzat, C., Molecular mechanisms and binding site locations for noncompetitive antagonists of nicotinic acetylcholine receptors. The International Journal of Biochemistry & Cell Biology 38: 1254-1276 (2006)에 의해 검토됨).

비-경쟁적 길항제는 효능제와 다른 부위 또는 부위들, 또는 오르토스테릭(orthosteric), 결합 부위에서 작용하는 것에 의해 수용체 기능을 억제하는, 다양한 구조적으로 상이한 화합물들을 포함한다. 수용체 조절(receptor modulation)은 대부분의 비-경쟁적 길항제에서 매우 복잡한 것으로 입증되었다. 비-경쟁적 길항제의 작용 메카니즘 및 결합 친화도는 니코틴 수용체 서브타입 간에 다르다(Arias et al., 2006). 비-경쟁적 길항제는 적어도 두 가지 상이한 메카니즘에 의해 작용할 수 있다: 알로스테릭(allosteric) 및/또는 스테릭 메카니즘.

알로스테릭 메카니즘은 비-경쟁적 길항제의 수용체로의 결합 및 비-전도성 입체 상태(non-conducting conformational state), 즉, 휴지 또는 탈감작(desensitized) 상태의 안정화, 및/또는 수용체 탈감작 속도의 증가를 수반한다.

대조적으로, 길항작용(antagonism)의 스테릭 메카니즘은 일반적으로 길항제 분자에 의한 이온 채널 상의 물리적 차단(봉쇄)으로 이해된다. 후자의 길항제 유형은 비-경쟁적 채널 차단제(non-competitive channel blocker, NCB)로 지칭된다. 일부는 수용체가 개방된 상태에 있을 때, 세공(pore) 내에서 결합하고, 그에 의해 물리적으로 이온 침투를 차단하는 것에 의해 수용체를 저해한다. 일부는 순수한 개방-채널 차단제(open-channel blocker)로만 작용하나, 다른 조절제들은 개방 채널 및 폐쇄 채널 모두를 차단한다. 그와 같은 길항제는 오르토스테릭 부위에서의 결합을 수반하지 않는 메카니즘을 통해 이온 흐름(ion flux)을 저해하고, 그와 같은 저해(봉쇄)는 다양한 정도로 발생할 수 있다.

바비튜레이트(barbiturate), 해리성 마취제(dissociative anesthetics), 항우울제(antidepressant), 및 일부 스테로이드는 개방 및 폐쇄 채널 차단을 포함한, 알로스테릭 메카니즘에 의해 니코틴 수용체를 저해하는 것으로 확인되었다. 바비튜레이트의 연구는 결합이 수용체의 개방 상태 및 폐쇄 상태 모두에서 일어나서, 이온 흐름의 차단을 초래하는 것인 모델을 뒷받침한다. Dilger, J. P., Boguslavsky, R., Barann, M., Katz, T., Vidal, A. M., Mechanisms of barbiturate inhibition of acetylcholine receptor channels, Journal General Physiology 109: 401-414 (1997)를 참조한다. 국소 마취제의 신경 전도에 대한 저해 작용은 주로 전위 의존성 소디움 채널(voltage-gated sodium channel)을 차단하는 것에 의해 매개되나, 니코틴 수용체도 국소 마취제의 표적이다. Arias, H. R., Role of local anesthetics on both cholinergic and serotonergic ionotropic receptors, Neuroscience and Biobehavioral Reviews 23: 817-843 (1999) 및 Arias, H. R. & Blanton, M. P., Molecular and physicochemical aspects of local anesthetics acting on nicotinic acetylcholine receptor-containing membranes, Mini Reviews in Medicinal Chemistry 2: 385-410 (2002)를 참조한다.

예를 들면, 테트라카인은 우선적으로 휴지 상태의 수용체 채널에 결합한다. 해리성 마취제는 임상적 농도 범위에서 여러 신경원성 니코틴 수용체(neuronal-type nicotinic receptor)를 저해하며, 예를 들면, 펜사이클리딘 (phencyclidine, PCP) (Connolly, J., Boulter, J., & Heinemann, S. F., Alpha 4-beta 2 and other nicotinic acetylcholine receptor subtypes as targets of psychoactive and addictive drugs, British Journal of Pharmacology 105: 657-666 (1992)), 케타민 (Flood, P. & Krasowski M. D., Intravenous anesthetics differentially modulate ligand-gated ion channels, Anesthesiology 92: 1418-1425 (2000); and Ho, K. K. & Flood, P., Single amino acid residue in the extracellular portion of transmembrane segment 2 in the nicotinic α7 acetylcholine receptor modulates sensitivity to ketamine, Anesthesiology 100: 657-662 (2004)), 및 디조실핀 (Krasowski, M. D., & Harrison, N. L., General anaesthetic actions on ligand-gated ion channels, Cellular and Molecular Life Sciences 55: 1278-1303 (1999))이 있다. 연구는 해리성 마취제가 휴지 이온 채널 중 단일 부위 또는 중복되는 부위에 결합한다는 것을 나타내고, 케타민/PCP 부위(locus)가 수용체 채널 중 테트라카인 결합 부위와 부분적으로 중첩된다는 것을 시사한다. MK-801로도 알려진, 디조실핀은 다른 니코틴 수용체에서 비-경쟁적 길항제로도 작용하는, 해리성 마취제 및 항경련제이다. 디조실핀은 α4β2 신경원성 니코틴 수용체의 개방-채널 차단제인 것으로 보고된다. Buisson, B., & Bertrand, D., Open-channel blockers at the human α4β2 neuronal nicotinic acetylcholine receptor, Molecular Pharmacology 53: 555-563 (1998)을 참조한다.

모노아민 및 세로토닌 재흡수 시스템에 대한 공지된 작용 외에, 항우울제는 니코틴 수용체를 조절하는 것으로 확인되었다. 초기의 연구는 삼환계 항우울제(tricyclic antidepressant)가 비-경쟁적 길항제로 작용한다는 것을 보여주었다. Gumilar, F., Arias, H.R., Spitzmaul, G., Bouzat, C., Molecular mechanisms of inhibition of nicotinic acetylcholine receptors by tricyclic antidepressants. Neuropharmacology 45: 964-76 (2003)을 참조한다. Garcia-Colunga 등은 선택적 세로토닌 재흡수 저해제(selective serotonin reuptake inhibitor, SSRI)인 플루옥세틴이 탈감작 속도를 증가시키고, 및/또는 채널 차단을 유도하는 것에 의해 비-경쟁적 방식으로 근육 또는 신경원성 니코틴 수용체의 활성화에 의해 유발된 막 전류를 저해하는 것으로 보고한다. Garcia-Colunga, J., Awad, J. N., & Miledi, R., Blockage of muscle and neuronal nicotinic acetylcholine receptors by fluoxetine (Prozac), Proceedings of the National Academy of Sciences USA 94: 2041-2044 (1997); 및 Garcia-Colunga, J., Vazquez-Gomez, E., & Miledi, R., Combined actions of zinc and fluoxetine on nicotinic acetylcholine receptors, The Pharmacogenomics Journal 4: 388-393 (2004)를 참조한다. 고전적인 비-경쟁적 니코틴 수용체 길항제인 메카밀아민(mecamylamine)도 이온 채널을 차단하는 것에 의해 수용체 기능을 저해하는 것으로 잘 알려져 있다. Giniatullin, R.A., Sokolova, E.M., Di Angelantonio, S., Skorinkin, A., Talantova, M.V., Nistri, A. Rapid Relief of Block by Mecamylamine of Neuronal Nicotinic Acetylcholine Receptors of Rat Chromaffin Cells In Vitro: An Electrophysiological and Modeling Study. Molecular Pharmacology 58: 778-787 (2000)을 참조한다.

본 발명은 하기 식 Ⅰ, Ⅱ, 및 Ⅲ을 가지며:

식 I

식 중에서,

R¹ 및 R² 각각은 개별적으로 H, C_{1 -6} 알킬이거나, 또는 R¹ 및 R²는 그들이 결합된 질소 원자와 함께 조합되어 3-원 내지 8-원 고리를 형성하고, 상기 고리는 선택적으로 치환될 수 있으며;

R¹⁵ 및 R¹⁶ 각각은 개별적으로 H, 할로겐, C_{1 -6} 알킬, C_{1 -6} 할로알킬, 히드록실, C_{1 -6} 알콕시, 또는 C_{6 -14} 아릴옥시이고;

R³은 H 또는 C_{1 -6} 알킬이며;

X¹¹, X¹², X¹³, 및 X¹⁴ 각각은 개별적으로 -(CR⁴R⁵)-이고, R⁴ 및 R⁵ 각각은 개별적으로 H, 할로겐, C_{1 -6} 알킬, C_{1 -6} 할로알킬, 히드록실, C_{1 -6} 알콕시, 또는 C_{6 -14} 아릴옥시인; 것인 화합물,

또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염,

식 Ⅱ

식 중에서,

R¹ 및 R² 각각은 개별적으로 H, C_{1 -6} 알킬이거나, 또는 R¹ 및 R²는 그들이 결합된 질소 원자와 함께 조합되어 3-원 내지 8-원 고리를 형성하고, 상기 고리는 선택적으로 치환될 수 있으며;

R¹⁵ 및 R¹⁶ 각각은 개별적으로 H, 할로겐, C_{1 -6} 알킬, C_{1 -6} 할로알킬, 히드록실, C_{1 -6} 알콕시, 또는 C_{6 -14} 아릴옥시이고;

R³은 H 또는 C_{1 -6} 알킬이며;

X¹¹, X¹², 및 X¹³ 각각은 개별적으로 -(CR⁴R⁵)-이고, R⁴ 및 R⁵ 각각은 개별적으로 H, 할로겐, C_{1 -6} 알킬, C_{1 -6} 할로알킬, 히드록실, C_{1 -6} 알콕시, 또는 C_{6 -14} 아릴옥시인; 것인 화합물,

또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염,

식 Ⅲ

식 중에서,

R¹ 및 R² 각각은 개별적으로 H, C_{1 -6} 알킬이거나, 또는 R¹ 및 R²는 그들이 결합된 질소 원자와 함께 조합되어 3-원 내지 8-원 고리를 형성하고, 상기 고리는 선택적으로 치환될 수 있으며;

R¹⁵ 및 R¹⁶ 각각은 개별적으로 H, 할로겐, C_{1 -6} 알킬, C_{1 -6} 할로알킬, 히드록실, C_{1 -6} 알콕시, 또는 C_{6 -14} 아릴옥시이고;

R³은 H 또는 C_{1 -6} 알킬이며;

X¹¹, X¹², X¹³, X¹⁴, 및 X¹⁵ 각각은 개별적으로 -(CR⁴R⁵)-이고, R⁴ 및 R⁵ 각각은 개별적으로 H, 할로겐, C_{1 -6} 알킬, C_{1 -6} 할로알킬, 히드록실, C_{1 -6} 알콕시, 또는 C_{6 -14} 아릴옥시인; 것인 화합물,

또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염을 포함한다.

또한, 본 발명은 하기 식 Ⅳ, Ⅴ, Ⅵ, 또는 Ⅶ에 나타내고:

식 Ⅳ 식 Ⅴ

식 Ⅵ 식 Ⅶ

식 중에서,

R¹ 및 R² 각각은 개별적으로 H, C_{1 -6} 알킬이거나, 또는 R¹ 및 R²는 그들이 결합된 질소 원자와 함께 조합되어 3-원 내지 8-원 고리를 형성하고, 상기 고리는 선택적으로 치환될 수 있으며;

R³, R⁶, R¹¹, R¹², R¹³, 및 R¹⁴ 각각은 H 또는 C_{1 -6} 알킬이고;

n은 1 또는 2이며;

R⁴, R⁵, R⁷, R⁸, R⁹, 및 R¹⁰ 각각은 개별적으로 H, 할로겐, C_{1 -6} 알킬, C_{1 -6} 할로알킬, 히드록실, C_{1 -6} 알콕시, 또는 C_{6 -14} 아릴옥시이고;

R¹⁵는 H 또는 메틸인; 것인 화합물,

또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염을 포함한다.

바람직하게는, 선택적으로 치환되는 것은 하나 이상의 C_{1 -6} 알킬, 할로겐, C_{1 -6} 할로알킬, C_{1 -6} 알콕시, 또는 C_{6 -14} 아릴옥시에 의한 치환을 포함한다.

본 발명은 본 발명의 화합물 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염을 포함하는 약제학적 조성물을 포함한다. 본 발명의 약제학적 조성물은 광범위하게 다양한 상태 또는 질병, 특히, 니코틴 콜린성 신경전달(nicotinic cholinergic neurotransmission)의 기능장애 또는 니코틴 콜린성 뉴런의 퇴행을 특징으로 하는 질병을 치료 또는 예방하기 위해 이용될 수 있다.

본 발명은 치료를 필요로 하는 포유 동물에서, CNS 질병 및 기능장애와 같은 질병 및 기능장애를 치료 또는 예방하고, 및 특정 상태를 치료 또는 예방하는 방법, 예를 들면, 통증 및 염증을 경감시키는 방법을 포함한다. 본 발명의 방법은 본 발명의 화합물의 염을 포함한, 본 발명의 화합물, 또는 그와 같은 화합물을 포함하는 약제학적 조성물의 치료적 유효량을 개체에게 투여하는 단계를 포함한다.

I. 화합물

본 발명은 하기 식 I, Ⅱ, 및 Ⅲ을 가지며:

식 I

식 중에서,

R¹ 및 R² 각각은 개별적으로 H, C_{1 -6} 알킬이거나, 또는 R¹ 및 R²는 그들이 결합된 질소 원자와 함께 조합되어 3-원 내지 8-원 고리를 형성하고, 상기 고리는 선택적으로 치환될 수 있으며;

R¹⁵ 및 R¹⁶ 각각은 개별적으로 H, 할로겐, C_{1 -6} 알킬, C_{1 -6} 할로알킬, 히드록실, C_{1 -6} 알콕시, 또는 C_{6 -14} 아릴옥시이고;

R³은 H 또는 C_{1 -6} 알킬이며;

X¹¹, X¹², X¹³, 및 X¹⁴ 각각은 개별적으로 -(CR⁴R⁵)-이고, R⁴ 및 R⁵ 각각은 개별적으로 H, 할로겐, C_{1 -6} 알킬, C_{1 -6} 할로알킬, 히드록실, C_{1 -6} 알콕시, 또는 C_{6 -14} 아릴옥시인; 것인 화합물,

또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염,

식 Ⅱ

식 중에서,

R¹ 및 R² 각각은 개별적으로 H, C_{1 -6} 알킬이거나, 또는 R¹ 및 R²는 그들이 결합된 질소 원자와 함께 조합되어 3-원 내지 8-원 고리를 형성하고, 상기 고리는 선택적으로 치환될 수 있으며;

R¹⁵ 및 R¹⁶ 각각은 개별적으로 H, 할로겐, C_{1 -6} 알킬, C_{1 -6} 할로알킬, 히드록실, C_{1 -6} 알콕시, 또는 C_{6 -14} 아릴옥시이고;

R³은 H 또는 C_{1 -6} 알킬이며;

X¹¹, X¹², 및 X¹³ 각각은 개별적으로 -(CR⁴R⁵)-이고, R⁴ 및 R⁵ 각각은 개별적으로 H, 할로겐, C_{1 -6} 알킬, C_{1 -6} 할로알킬, 히드록실, C_{1 -6} 알콕시, 또는 C_{6 -14} 아릴옥시인; 것인 화합물,

또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염,

식 Ⅲ

식 중에서,

R¹ 및 R² 각각은 개별적으로 H, C_{1 -6} 알킬이거나, 또는 R¹ 및 R²는 그들이 결합된 질소 원자와 함께 조합되어 3-원 내지 8-원 고리를 형성하고, 상기 고리는 선택적으로 치환될 수 있으며;

R¹⁵ 및 R¹⁶ 각각은 개별적으로 H, 할로겐, C_{1 -6} 알킬, C_{1 -6} 할로알킬, 히드록실, C_{1 -6} 알콕시, 또는 C_{6 -14} 아릴옥시이고;

R³은 H 또는 C_{1 -6} 알킬이며;

X¹¹, X¹², X¹³, X¹⁴, 및 X¹⁵ 각각은 개별적으로 -(CR⁴R⁵)-이고, R⁴ 및 R⁵ 각각은 개별적으로 H, 할로겐, C_{1 -6} 알킬, C_{1 -6} 할로알킬, 히드록실, C_{1 -6} 알콕시, 또는 C_{6 -14} 아릴옥시인; 것인 화합물,

또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염을 포함한다.

또한, 본 발명은 하기 식 Ⅳ,Ⅴ, Ⅵ, 및 Ⅶ로 나타내고:

식 Ⅳ 식 Ⅴ

식 Ⅵ 식 Ⅶ

식 중에서,

R¹ 및 R² 각각은 개별적으로 H, C_{1 -6} 알킬이거나, 또는 R¹ 및 R²는 그들이 결합된 질소 원자와 함께 조합되어 3-원 내지 8-원 고리를 형성하고, 상기 고리는 선택적으로 치환될 수 있으며;

R³, R⁶, R¹¹, R¹², R¹³, 및 R¹⁴ 각각은 H 또는 C_{1 -6} 알킬이고;

n은 1 또는 2이며;

R⁴, R⁵, R⁷, R⁸, R⁹, 및 R¹⁰ 각각은 개별적으로 H, 할로겐, C_{1 -6} 알킬, C_{1 -6} 할로알킬, 히드록실, C_{1 -6} 알콕시, 또는 C_{6 -14} 아릴옥시이고;

R¹⁵는 H 또는 메틸인; 것인 화합물,

또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염을 포함한다.

바람직하게는, 선택적으로 치환되는 것은 하나 이상의 C_{1 -6} 알킬, 할로겐, C_{1 -6} 할로알킬, C_{1 -6} 알콕시, 또는 C_{6 -14} 아릴옥시에 의한 치환을 포함한다.

본 발명의 일 양태는 본 발명의 화합물 및 약제학적으로 허용가능한 담체를 포함하는, 약제학적 조성물을 포함한다.

본 발명의 일 양태는 본 발명의 화합물을 투여하는 단계를 포함하는, 신경원성 니코틴 수용체(neuronal nicotinic receptor)에 의해 매개되는 질환 또는 상태를, 구체적으로, 채널 차단제(channel blocker)를 포함하나, 이에 한정되지 않는, 비-경쟁적 길항제의 사용을 통해 치료 또는 예방하는 방법을 포함한다. 일 구체예에서, 상기 질환 또는 상태는 CNS 질병이다. 또 다른 구체예에서, 상기 질환 또는 상태는 하나 이상의 박테리아 감염 또는 바이러스 감염과 연관된 염증 또는 염증성 반응이다. 또 다른 구체예에서, 상기 질환 또는 상태는 통증이다. 또 다른 구체예에서, 상기 질환 또는 상태는 신생혈관형성(neovascularization)이다. 또 다른 구체예에서, 상기 질환 또는 상태는 고혈압이다. 또 다른 구체예에서, 상기 질환 또는 상태는 본 명세서에 기재된 또 다른 질병이다.

본 발명의 일 양태는 신경원성 니코틴 수용체에 의해 매개되는 질환 또는 상태를, 구체적으로, 채널 차단제와 같은, 비-경쟁적 조절제(예를 들면, 비-경쟁적 길항제)의 사용을 통해 치료 또는 예방하는 약제의 제조를 위한 본 발명의 화합물의 용도를 포함한다. 일 구체예에서, 상기 질환 또는 상태는 CNS 질병이다. 또 다른 구체예에서, 상기 질환 또는 상태는 하나 이상의 박테리아 감염 또는 바이러스 감염과 연관된 염증 또는 염증성 반응이다. 또 다른 구체예에서, 상기 질환 또는 상태는 통증이다. 또 다른 구체예에서, 상기 질환 또는 상태는 신생혈관형성이다. 또 다른 구체예에서, 상기 질환 또는 상태는 고혈압이다. 또 다른 구체예에서, 상기 질환 또는 상태는 본 명세서에 기재된 또 다른 질병이다.

본 발명의 일 양태는 활성 치료 물질로서 사용하기 위한 본 발명의 화합물을 포함한다. 따라서, 일 양태는 신경원성 니코틴 수용체에 의해 매개되는 질환 또는 상태를, 구체적으로, 채널 차단제와 같은, 비-경쟁적 길항제의 사용을 통한 치료 또는 예방에서 사용하기 위한 본 발명의 화합물을 포함한다. 일 구체예에서, 상기 질환 또는 상태는 CNS 질병이다. 또 다른 구체예에서, 상기 질환 또는 상태는 하나 이상의 박테리아 감염 또는 바이러스 감염과 연관된 염증 또는 염증성 반응이다. 또 다른 구체예에서, 상기 질환 또는 상태는 통증이다. 또 다른 구체예에서, 상기 질환 또는 상태는 신생혈관형성이다. 또 다른 구체예에서, 상기 질환 또는 상태는 고혈압이다. 또 다른 구체예에서, 상기 질환 또는 상태는 본 명세서에 기재된 또 다른 질병이다.

본 발명의 범위는 양태와 구체예의 모든 조합을 포함한다.

하기의 정의는 정의된 용어들을 명확하게 하도록 의도되나, 한정하는 것으로 의도되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 특정한 용어가 구체적으로 정의되지 않은 경우, 그와 같은 용어는 불명료한 것으로 간주되어서는 안 된다. 오히려, 용어는 그들의 인정된 의미 내에서 사용된다.

본 명세서 전체에서 사용된, 탄소 원자와 같은 원자의 바람직한 갯수는 예를 들면, 특정된 갯수의 탄소 원자를 포함하는, 본 명세서에서 정의된 바와 같은 알킬기를 의미하는, 표현 "C_{x -y} 알킬"에 의해 표시될 것이다. 유사한 용어가 다른 바람직한 용어 및 범위에 대해서도 적용될 것이다. 따라서, 예를 들면, C_{1 -6} 알킬은 1개 내지 6개의 탄소 원자를 포함하는 직쇄 또는 분지쇄 탄화수소를 나타낸다.

본 명세서에서 사용된 용어 "알킬(alkyl)"은 다중 치환도가 허용되는, 선택적으로 치환될 수 있는 직쇄 또는 분지쇄 탄화수소를 의미한다. 본 명세서에서 사용된 "알킬"의 예는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 이소부틸, n-부틸, 터트-부틸, 이소펜틸, 및 n-펜틸을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.

본 명세서에서 사용된 용어, "메틸렌", "에틸렌" 및 "에테닐렌"은 이가 형태, -CH₂-, -CH₂-CH₂-, 및 -CH=CH-를 의미한다.

본 명세서에서 사용된 용어 "사이클로알킬(cycloalkyl)"은 다중 치환도가 허용되는, 완전히 포화되고, 선택적으로 치환된 모노사이클릭, 바이사이클릭, 또는 다리연결(bridged) 탄화수소 고리를 의미한다. 본 명세서에서 사용된 예시적인 "사이클로알킬" 기는 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로펜틸, 사이클로헥실, 및 사이클로헵틸을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.

본 명세서에서 사용된 용어 "헤테로사이클(heterocycle)" 또는 "헤테로사이클릴(heterocyclyl)"은 선택적으로 하나 이상의 불포화도를 포함하고, 또한 다중 치환도가 허용되는, 선택적으로 치환될 수 있는 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는, 선택적으로 치환된 모노- 또는 폴리사이클릭 고리 시스템을 의미한다. 예시적인 헤테로원자는, N-옥사이드, 황산화물, 및 이산화물을 포함하는, 질소, 산소 또는 황 원자를 포함한다. 바람직하게는, 상기 고리는 3 내지 12-원, 바람직하게는 3-원 내지 8-원이고 완전히 포화되어 있거나 하나 이상의 불포화도를 갖는다. 이와 같은 고리는 선택적으로 하나 이상의 또 다른 헤테로사이클릭 고리(들) 또는 사이클로알킬 고리(들)에 융합될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 "헤테로사이클릭" 기의 예는, 테트라하이드로퓨란, 피란, 테트라하이드로피란, 1,4-디옥산, 1,3-디옥산, 피페리딘, 피롤리딘, 모르폴린, 테트라하이드로티오피란, 및 테트라하이드로티오펜을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.

본 명세서에서 사용된, 용어 "아릴(aryl)"은 다중 치환도가 허용되는, 선택적으로 치환될 수 있는 단일 벤젠 고리 또는 융합된 벤젠 고리 시스템을 의미한다. 사용된 "아릴"기의 예는 페닐, 2-나프틸, 1-나프틸, 안트라센, 및 페난트렌을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 바람직한 아릴 고리는 5개 내지 10개의 구성원소(member)를 갖는다.

본 명세서에서 사용된, 용어 "아릴" 내에 포함되는 융합된 고리 시스템은 융합된 다중고리(polycyclic) 탄화수소, 즉, 최대 갯수 미만의 비누적(noncumulative) 이중 결합을 갖는 고리형 탄화수소, 예를 들면, 포화 탄화수소 고리(사이클로펜틸 고리와 같은 사이클로알킬)가 방향족 고리(벤젠 고리와 같은 아릴)와 융합되어, 예를 들면, 인다닐 및 아세나프탈레닐과 같은 작용기를 형성하는 것인 융합된 다중고리 탄화수소를 포함하고, 또한, 비-한정적인 예로서, 디히드로나프탈렌 및 테트라히드로나프탈렌과 같은 작용기를 포함한다.

본 명세서에서 사용된, 용어 "헤테로아릴(heteroaryl)"은 다중 치환도가 허용되는, 선택적으로 치환될 수 있는 모노사이클릭 3 내지 7원 방향족 고리, 또는 이와 같은 두 개의 방향족 고리를 포함하는, 융합된 바이사이클릭 방향족 고리 시스템을 의미한다. 바람직하게는, 이와 같은 고리는 5- 내지 10-원을 포함한다. 이들 헤테로아릴 고리는, N-옥사이드, 황산화물, 및 이산화물이 허용가능한 헤테로원자 치환인, 하나 이상의 질소, 황, 및/또는 산소 원자를 포함한다. 본 명세서에서 사용된 "헤테로아릴" 기의 예는 퓨란, 티오펜, 피롤, 이미다졸, 피라졸, 트리아졸, 테트라졸, 티아졸, 옥사졸, 이속사졸, 옥사디아졸, 티아디아졸, 이소티아졸, 피리딘, 피리다진, 피라진, 피리미딘, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 퀴녹살린, 벤조퓨란, 벤족사졸, 벤조티오펜, 인돌, 인다졸, 벤즈이미다졸, 이미다조피리딘, 피라졸로피리딘, 및 피라졸로피리미딘을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.

본 명세서에서 사용된 용어 "할로겐(halogen)"은 플루오린, 클로린, 브로민, 또는 요오딘을 의미한다.

본 명세서에서 사용된 용어 "할로알킬(haloalkyl)"은 1개 이상의 할로겐으로 치환된, 본 명세서에서 정의된 바와 같은 알킬 기를 의미한다. 본 명세서에서 사용된, 분지쇄 또는 직쇄 "할로알킬" 기의 예는, 하나 이상의 할로겐, 예를 들면, 플루오로, 클로로, 브로모 및 요오도로 독립적으로 치환된, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, n-부틸, 및 t-부틸을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 용어 "할로알킬"은 -CF₃와 같은, 퍼플루오로알킬기와 같은 치환기를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용된 용어 "알콕시(alkoxy)"는 R^a는 본 명세서에서 정의된 바와 같은 알킬인 것인 작용기 -OR^a을 의미한다. 마찬가지로, 용어 "알킬티오(alkylthio)"는 R^a는 본 명세서에 정의된 바와 같은 알킬인 것인 작용기 -SR^a기를 의미한다.

본 명세서에서 사용된 용어 "아릴옥시(aryloxy)"는 R^a는 본 명세서에서 정의된 바와 같은 아릴인 것인 작용기 -OR^a을 의미한다. 마찬가지로, 용어 "아릴티오(arylthio)"는 R^a가 본 명세서에 정의된 바와 같이 아릴인 것인 작용기 -SR^a기를 의미한다.

본 명세서에서 사용된 "아미노(amino)"는 R^a 및 R^b 각각은 수소인 것인 작용기 -NR^aR^b를 의미한다. 또한, "치환된 아미노(substituted amino)"는 R^a 및 R^b 각각이 개별적으로 알킬, 알케닐, 알키닐, 사이클로알킬, 아릴, 헤테로사이클릴, 또는 헤테로아릴인 것인 작용기 -NR^aR^b을 의미한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, R^a 또는 R^b가 수소가 아닌 다른 것인 경우, 그와 같은 작용기는 "치환된 아미노"로 지칭될 수 있거나, 또는 예를 들면, R^a가 H이고 R^b가 알킬인 경우, "알킬아미노"로 지칭될 수 있다.

본 명세서에서 사용된, 용어 "약제학적으로 허용가능한(pharmaceutically acceptable)"은 본 발명의 제제 중 다른 성분들과 조화될 수 있고, 약제학적 조성물의 수용자(recipient)에게 유해하지 않은 것인 담체, 희석제, 부형제, 또는 본 발명의 화합물의 염 형태를 의미한다.

본 명세서에서 사용된 용어 "약제학적 조성물(pharmaceutical composition)"은 선택적으로 하나 이상의 약제학적으로 허용능한 담체, 희석제 또는 부형제와 혼합된 본 발명의 화합물을 의미한다. 약제학적 조성물은 바람직하게는 제조 및 상업화 목적을 위해 적합할 수 있도록 환경 조건에 대해 충분한 정도의 안정성을 보인다.

본 명세서에서 사용된 용어 "유효량(effective amount)", "치료량(therapeutic amount)", 및 "유효 투여량(effective dose)"은 원하는 약리적 또는 치료적 효과를 유발하고, 이에 의해 질병의 유효한 치료를 가져오기에 충분한 본 발명의 화합물의 양을 의미한다. 질병의 치료는 질병의 발병 또는 진행, 및 질병과 연관된 증상의 발생 또는 진행의 지연 또는 예방에 의해 발현될 수 있다. 질병의 치료는 또한 증상의 경감 또는 제거, 질병의 진행의 역전, 및 환자의 안녕에 대한 기타 기여에 의해 발현될 수 있다.

유효 투여량은 환자의 상태, 질병의 증상의 중증도(severity), 및 약제학적 조성물이 투여되는 방식에 따라, 변할 수 있다. 통상적으로, 유효 투여량으로 투여되기 위해, 화합물은 5 mg/환자 체중 kg 미만의 양으로 투여될 수 있다. 본 발명의 화합물은 약 1 mg/환자 체중 kg 미만 내지 약 100 ㎍/환자 체중 kg 미만의 양으로 투여될 수 있고, 또한 약 1 ㎍/kg 내지 100 ㎍/환자 체중 kg 미만의 양으로 투여될 수 있다. 전술된 유효 투여량은 단일 투여량으로, 또는 24시간의 기간에 걸쳐 투여될 수 있는 1회 이상의 투여량으로 투여될 수 있는 양을 나타낸다.

본 발명의 화합물은 정립된 합성 방법을 포함한, 다양한 방법에 의해 제조될 수 있다. 예시적인 일반적 합성 방법이 하기에 제시되며 본 발명의 특정한 화합물이 실시예에서 제조된다.

하기에 기재된 모든 실시예에서, 합성 화학의 일반적 원리에 따라 필요한 경우, 민감하거나 반응성인 작용기에 대한 보호기가 이용된다. 보호기는 유기 합성의 표준 방법에 따라 다루어진다(T. W. Green and P. G. M. Wuts (1999) Protecting Groups in Organic Synthesis, 3^rd Edition, John Wiley & Sons, 보호기와 관련하여 참조에 의해 본 명세서에 포함됨). 이 보호기들은 당해 기술 분야의 당업자에게 용이하게 자명한 방법을 이용하여 화합물 합성의 편리한 단계에서 제거된다. 공정 및 반응 조건 및 그들의 실행 순서의 선택은 본 발명의 화합물의 제조와 일치할 것이다.

본 발명은 또한 본 발명의 화합물의 제조 방법과 함께, 본 발명의 화합물의 제조에서 중간체로서 유용한 화합물의 합성 방법을 제공한다.

화합물은 용이하게 입수가능한 출발 물질 및 시약을 이용하여 하기에 기재된 방법에 따라 제조될 수 있다. 이 반응들에서, 당해 기술 분야의 당업자에게 그 자체로 공지되어 있으나, 본 명세서에서 보다 상세하게 설명되지 않는 변형이 이용될 수 있다.

달리 명시되지 않으면, 본 명세서에 표시된 구조는 하나 이상의 동위원소 강화 원자(isotopically enriched atom)의 존재에서만 상이한 화합물을 포함하도록 의도된다. 중수소 또는 삼중 수소 원자에 의한 하나 이상의 수소 원자의 대체, 또는 ¹³C- 또는 ¹⁴C-강화 탄소(¹³C- or ¹⁴C-enriched carbon) 원자에 의한 하나 이상의탄소 원자의 대체를 제외하고는 본 발명의 화합물의 구조를 갖는 화합물은 본 발명의 범위 내에 속한다. 예를 들면, 중수소는 생물학적 활성 화합물의 약동학 및 대사를 조사하기 위해 널리 이용된다. 중수소가 화학적 관점에서 수소와 유사하게 거동하더라도, 중수소-탄소 결합과 수소-탄소 결합 간에 결합 에너지 및 결합 길이의 상당한 차이가 있다. 결론적으로, 생물학적 활성 화합물에서 중수소에 의한 수소의 대체는 전반적으로 그의 생화학적 효능 및 선택성을 유지하나 그의 동위원소-불포함 대응물에 비해 유의성 있게 상이한 흡수, 분포, 대사 및/또는 분비(absorption, distribution, metabolism, and/or excretion: ADME) 특성을 보이는 화합물을 초래할 수 있다. 따라서, 중수소 치환은 일부 생물학적 활성 화합물에 대해 개선된 약물 효능, 안전성 및/또는 내약성(tolerability)을 초래할 수 있다.

본 발명의 화합물은 다형성(polymorphism)으로 알려진 특성인, 하나 이상의 형태로 결정화될 수 있고, 그와 같은 다형 형태("다형체(polymorph)")는 본 발명의 범위 내에 속한다. 다형성은 일반적으로 온도, 압력, 또는 온도와 압력 모두의 변화에 대한 반응으로 일어날 수 있다. 다형성은 또한 결정화 공정의 변화로부터 초래될 수 있다. 다형체는 x-선 회절 패턴, 용해도, 및 용융점과 같은 당해 기술 분야에서 공지된 다양한 물리적 특성에 의해 구별될 수 있다.

본 명세서에 기재된 화합물 중 일부는 하나 이상의 키랄 중심을 포함하거나, 또는 복수 개의 입체이성질체로 존재할 수 있다. 본 발명의 범위는 입체이성질체의 혼합물 및 정제된 거울상 이성질체 또는 거울상이성질체/부분입체이성질체 강화 혼합물(enantiomerically/diastereomerically enriched mixture)을 포함한다. 또한, 본 발명의 식에 의해 표시된 화합물의 개별적인 이성질체, 및 이들의 완전한 또는 부분적 평형화(equilibrated) 혼합물이 본 발명의 범위 내에 속한다. 본 발명은 또한 하나 이상의 키랄 중심이 역전된 것인 이성질체를 포함하는 혼합물로서, 전술된 식에 의해 표시된 화합물의 개별적인 이성질체를 포함한다.

화합물이 단일 거울상이성질체로서 필요한 경우, 그와 같은 화합물은 입체특이적(stereospecific) 합성에 의해, 최종 생성물 또는 편리한 중간체의 분해(resolution)에 의해, 또는 당해 기술 분야에서 공지된 키랄 크로마토그래피 방법에 의해 수득될 수 있다. 최종 생성물, 중간체, 또는 출발 물질의 분해는 당해 기술 분야에서 공지된 적합한 방법에 의해 수행될 수 있다. 예를 들면, Stereochemistry of Organic Compounds (Wiley-lnterscience, 1994)를 참조한다.

본 발명은 염의 용매화물과 같은 조합을 포함한, 본 발명에 기재된 화합물의 염 또는 용매화물을 포함한다. 본 발명의 화합물은 용매화된 형태, 예를 들면, 수화된 형태, 및 비용매화(unsolvated) 형태로 존재할 수 있고, 본 발명은 모든 그와 같은 형태를 포함한다.

절대적인 것은 아니나, 통상적으로, 본 발명의 염은 약제학적으로 허용가능한 염이다. 용어 "약제학적으로 허용가능한 염(pharmaceutically acceptable salts)" 내에 속하는 염은 본 발명의 화합물의 무독성 염을 의미한다.

적합한 약제학적으로 허용가능한 염의 예는 클로라이드, 브로마이드, 술페이트, 포스페이트 및 니트레이트와 같은 무기산 부가염; 아세테이트, 갈락타레이트, 프로피오네이트, 숙시네이트, 락테이트, 글리콜레이트, 말레이트, 타르트레이트, 시트레이트, 말리에이트, 푸마레이트, 메탄술포네이트, p-톨루엔술포네이트, 및 아스코르베이트와 같은 유기산 부가염; 아스파르테이트 및 글루타메이트와 같은 산성 아미노산에 의한 염; 소디움 염 및 포타슘 염과 같은 알칼리 금속 염; 마그네슘 염 및 칼슘 염과 같은 알칼리 토금속 염; 암모늄 염; 트리메틸아민 염, 트리에틸아민 염, 피리딘 염, 피콜린 염, 디사이클로헥실아민 염, 및 N,N'-디벤질에틸렌디아민 염과 같은 유기 염기성 염; 및 라이신 염 및 아르기닌 염과 같은 염기성 아미노산에 의한 염을 포함한다. 일부 경우에 염은 수화물 또는 에탄올 용매화물로 존재할 수 있다.

Ⅱ. 일반적 합성 방법

유기 합성 분야의 당업자는 본 발명의 화합물을 제조하는 복수의 방법, 및 다양한 용도에 적합한 방사성동위원소로 표지된 본 발명의 화합물을 제조하는 방법이 존재한다는 것을 이해할 것이다.

식 Ⅳ의 화합물은 본 발명의 화합물을 대표하는 일반적인 구조 스캐폴드(structural scaffold)를 제공한다. 식 Ⅳ의 화합물은 다양한 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들면, 스킴(scheme) 1에 나타낸 바와 같이, 모두 상업적으로 입수가능한 펜콘(fenchone) (또는 거울상 이성질체) 및 캠포(camphor) (또는 거울상 이성질체) 각각은 식 Ⅳ의 화합물로의 용이한 진입(ready entry)을 제공한다. 마찬가지로, 화학 문헌에 공지된, 노르보르나논(norbornanone) 및 그의 유도체도 출발 물질로 사용될 수 있었다. 스킴 1에 나타낸 바와 같이, 반응 시퀀스는 케톤 카르보닐에 인접한 (상응하는 에놀레이트를 통한) 선택적인 알킬화 후, 케톤의 상응하는 메틸렌 알켄으로의 Wittig 변형을 포함한다. 메틸렌 알켄의 아민으로의 전환은 리터-형 반응(Ritter-type reaction) 후, 금속 수소화물 환원제에 의한 환원을 이용하여 달성될 수 있다(예를 들면, 미국 특허 제5,986,142호 참조). 유기 합성 분야의 통상의 기술자에게 알려진, 여러 기타 시약이 스킴 1의 각 단계를 달성하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들면, 여러 알킬 할라이드(스킴 1의 R⁴X 및 R⁵X)가 알킬화 반응을 위해 이용될 수 있다. 알킬화 반응은 1회 또는 2회 실행되어, 카르보닐에 인접한 모노- 또는 디-알킬화를 초래할 수 있다. 또한, 3차 아민을 생성하는 2차 아민의 알킬화는 여러 알킬 할라이드(스킴 1의 R²X)를 이용하여 달성될 수 있다. 스킴 1에 표시되지 않은 변형에서, 유기금속 시약(예를 들면, 알킬리튬 또는 그리나드 시약)이 케톤과 반응하여 예상되는 3차 알코올을 생성시킬 수 있고, 이는 그 후 리터 반응 조건에 의해 (R³은 이용된 유기금속 시약의 성질에 따라 변하는 것인) 식 Ⅳ의 화합물로 변형될 수 있다.

스킴 1에 나타낸 유도체가 주로 질소 또는 탄소에서의 알킬화 반응으로부터 유래되는 반면, 케톤 중간체의 기타 변형이 가능하다. 예를 들면, 카르보닐 작용기에 인접한 하나 이상의 수소 원자의 플루오린 원자에 의한 치환(즉, 알파 치환)이 여러 시약 조합을 이용하여, 종종 에놀레이트의 중개를 통해 달성될 수 있다. 따라서, (에놀레이트를 생성시키기 위한) 노르보르나논 또는 캠포와 리튬 디이소프로필아미드(LDA) 또는 소듐 헥사메틸디실라자이드와의 반응 후, 에놀레이트의 N-플루오로벤젠설폰이미드와의 반응은 상응하는 알파-플루오로 케톤 (각각, 3-플루오로비사이클로[2.2.1]헵탄-2-온 및 1,7,7-트리메틸-3-플루오로비사이클로[2.2.1]헵탄-2-온)을 생성할 것이다(예를 들면, Suzuki et al., J. Org. Chem. 72(1): 246 (2007) 참조). 이들 알파-플루오로 케톤은 스킴 1에 도시된 반응에 따라 더 변형될 수 있다.

또한, 노르보르나논 또는 캠포와 같은 에놀 형성(enolizable) 케톤은 여러 시약 및 조건을 이용하여, 알파-알콕시 케톤으로 전환될 수 있다. 일반적으로, 케톤은 먼저 에놀 에테르로 전환되고, 그 후 알코올의 존재하에서 산화제로 처리된다. 예를 들면, 노르보르나논 또는 캠포의 메탄올 중 트리메틸 오르토포르메이트 및 촉매성 p-톨루엔설폰산에 의한 처리가 상응하는 메틸 에놀 에테르를 제조하기 위해 이용될 수 있고, 이들 중간체의 메탄올 중 플루오린 기체에 의한 처리는 각각, 3-메톡시비사이클로[2.2.1]헵탄-2-온 및 1,7,7-트리메틸-3-메톡시비사이클로[2.2.1]헵탄-2-온을 제공할 것이다(예를 들면, Rozen et al., J. Amer. Chem. Soc. 114(20): 7643 (1992) 참조). 또한, 통상의 기술자에게, 에테르 에놀 에테르 및/또는 에폭사이드의 중개를 포함한, 기타 유사 반응 시퀀스가 알파-알콕시 케톤을 제조하는데 유용한 것으로 알려져 있다. 이들 알파-알콕시 케톤은 스킴 1에 도시된 반응에 따라 더 변형될 수 있다.

스킴 1

스킴 2 및 3에 각각 나타낸 바와 같이, 식 Ⅳ 및 Ⅴ의 화합물은 딜스-알더 부가물(Diels-Alder adduct)로부터 제조될 수 있다. 따라서, 스킴 2에 나타낸 바와 같이, 5-니트로비사이클로[2.2.1]헵트-2-엔(사이클로펜타디엔과 니트로에틸렌의 부가물)은 수소화되어, 니트로알칸을 생성하고, 그 후 선택적으로 알콕사이드 염기 및 알킬 할라이드(스킴 2의 R³X)를 이용하여, 니트로기와 인접하여 알킬화될 수 있다. 이를 통해 생성된 질소 화합물은 그 후 표준 조건(통상적으로 HCl 중 주석 또는 아세트산 중 철가루)을 이용하여 상응하는 1차 아민으로 환원될 수 있고, 그 후 1차 아민은, 통상적으로 각 알킬화 단계에서 염기 및 알킬 할라이드(스킴 2의 R¹X 및 R²X)를 이용하는 표준 방법론을 이용하여 상응하는 2차 및 3차 아민으로 전환될 수 있다.

딜스-알더 반응에서 반응물을 변화시키는 것은 식 Ⅳ 및 Ⅴ의 화합물의 합성을 위한 출발 물질로도 유용한 기타 부가물을 초래한다. 따라서, 5,5-디알킬사이클로펜타디엔의 이용은 상응하는 7,7-디알킬-5-니트로비사이클로[2.2.1]헵트-2-엔(스킴 2, R⁶는 알킬)을 생성한다(예를 들면, Eilbracht et al., Tetrahedron Lett. 2225-2228 (1976) and Burnell et al., Can. J. Chem. 65(1): 154 (1987) 참조). 이전 단락에 기술된 반응(알켄의 수소화, 니트로기에 인접한 알킬화, 니트로기의 아민으로의 환원, 2차 및 3차 아민을 생성하는 1차 아민의 알킬화)이 이들 7,7-디알킬 딜스-알더 부가물에 수행되어, 식 Ⅳ의 화합물을 생성할 수 있다.

또한, 디에네오필(dieneophile)이 변화될 수 있다. 따라서, 1-니트로프로펜 및 1-니트로-2-메틸프로펜은 또한 사이클로펜타디엔과 반응하여 상응하는 메틸화된 딜스-알더 부가물인, 6-메틸-5-니트로비사이클로[2.2.1]헵트-2-엔 및 6,6-디메틸-5-니트로비사이클로[2.2.1]헵트-2-엔을 생성한다(예를 들면, Noyce, J. Amer. Chem. Soc. 73: 20 (1951) and Van Tamelen and Thiede, J. Amer. Chem. Soc. 74: 2615 (1952) 참조). 이들 니트로알켄은 식 Ⅳ의 화합물 생성에서 5-니트로비사이클로[2.2.1]헵트-2-엔과 유사하게 이용될 수 있다.

스킴 3에 나타낸 바와 같이, 니트로에틸렌 + 사이클릭 디엔 종류의 딜스-알더 부가물은 식 Ⅳ의 여러 화합물에 도달하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들면, 1-니트로-2-메틸프로펜과 1,3-사이클로헥사디엔의 반응은 스킴 3에 나타낸 반응을 위한 출발 물질인 6,6-디메틸-5-니트로비사이클로[2.2.2]옥트-2-엔을 생성시킬 것이다. 따라서, 6,6-디메틸-5-니트로비사이클로[2.2.2]옥트-2-엔은 수소화되어 3,3-디메틸-2-니트로비사이클로[2.2.2]옥탄을 생성하고, 뒤이어 네프 반응(Nef reaction)을 통해 3,3-디메틸비사이클로[2.2.2]옥탄-2-온으로 전환될 수 있다. 스킴 1 및 2에 도시된 바와 같이, 후자의 2개의 화합물 각각은 식 Ⅳ의 화합물의 합성에 유용한 중간체를 얻기 위해 더 변형될 수 있다. 예를 들면, 3,3-디메틸-2-니트로비사이클로[2.2.2]옥탄은 니트로기와 인접하여 알킬화될 수 있고(스킴 2에 도시된 화학), 디메틸비사이클로[2.2.2]옥탄-2-온은 상응하는 환외(exocyclic) 알켄으로 전환될 수 있다(스킴 1에 도시된 화학). 그 후 이들 각 생성물은, 스킴 1 및 2에 도시된 화학을 이용하여, 식 Ⅳ의 화합물로 더 변형될 수 있다.

스킴 2

스킴 3

식 Ⅳ의 화합물의 비사이클로[2.2.1]헵탄 또는 비사이클로[2.2.2]옥탄의 예에서, 여러 치환기가 다양한 위치에 도입될 수 있다. 예를 들면, 스킴 3에 나타낸 바와 같이, 각 고리 크기(각각, n = 1 및 2; R⁴ 및 R⁵ 는 전술된 바와 같이 정의됨)의 딜스-알더 부가물(질소 화합물)은 (주석 및 염산으로의 처리에 의해) 상응하는 아민 화합물로 환원될 수 있고, 그 후 아민 화합물은 (벤질클로로포르메이트 및 염기로의 처리에 의한) 그의 벤질카르바메이트로 보호된다. 그 후, 알켄 작용기는 알켄의 반응 특성을 통해, 고리 상에 여러 치환기를 도입하는데 이용될 수 있다. 예를 들면, 스킴 3에 나타낸 바와 같이, 벤질카르바메이트(cbz) 보호된 아민을 포함한 알켄과 m-클로로퍼옥시벤조산(또는 일부 유사 퍼옥시산)의 반응은 상응하는 에폭사이드를 생성할 것이고, 그 후 에폭사이드는 여러 친핵체와 반응하여 에폭사이드 고리 열림(epoxide ring opening)으로 얻어진 화합물을 생성할 수 있다. 이와 같은 친핵체는 각각 플루오로 알코올, 알콕시 알코올 및 아릴옥시 알코올을 생성하는, 플루오라이드, 알콕사이드 및 아릴옥사이드를 포함한다. 그 후 아민 작용기의 탈보호화(cbz 보호기의 제거)는 식 Ⅴ의 화합물을 생성시킨다.

치환기의 도입에서 알켄 모이어티 유용성의 또 다른 예에서, 벤질카르바메이트 보호된 아민을 포함한 알켄과 보란의 반응 및, 뒤이어 과산화수소와의 반응은 위치이성질체 알코올을 생성할 것이다(스킴 3에 나타냄). 그 후, 이 알코올은 산화되어 상응하는 케톤을 생성할 수 있다. 이 알코올은 여러 종류의 플루오로 화합물 또는 에테르로 전환될 수 있다. cbz 기의 제거 (일반적으로 수소화에 의해 달성됨)는 식 Ⅴ의 화합물을 생성할 것이다. 케톤은 스킴 1 및 2에 도시된 화학을 이용하여, 아미노기의 탈-보호시 식 Ⅴ의 화합물이 되는 여러 중간체로 전환될 수 있다. 또한, 이 케톤 중간체는 설퍼 테트라플루오라이드 또는 (디에틸아미노)설퍼 트리플루오라이드(DAST)와 반응하여, 상응하는 같은 자리(geminal) 디플루오라이드를 생성할 수 있다(예를 들면, Golubev et al., Tetrahedron Lett. 45: 1445 (2004) 참조).

딜스-알더 반응에서의 또 다른 변형은 디엔 성분으로 퓨란을 이용한다. 따라서, Eggelte 등(Heterocycles 4(1): 19-22 (1976))에 의해 기술된 바와 같이, 니트로에틸렌과 퓨란의 반응은 5-니트로-7-옥사비사이클로[2.2.1]헵트-2-엔을 생성하고, 그 후 포화된 니트로알칸(2-니트로-7-옥사비사이클로[2.2.1]헵탄) 및 케톤(7-옥사비사이클로[2.2.1]헵탄-2-온)으로 전환될 수 있다(스킴 4 참조). 스킴 1 및 2에 도시된 (및 수반된 본문에 기술된) 바와 같이, 니트로알칸 및 케톤 중간체는 유기 합성의 통상의 기술자에게 잘 알려진 반응을 이용하여 여러 화합물로 변형될 수 있다. (다리연결 산소(bridged oxygen)를 포함하는) 퓨란에서 유래된 니트로알칸 및 케톤 중간체의 경우, 스킴 1 및 2에 나타낸 것과 유사한 화학은 식 Ⅵ의 화합물을 생성할 것이다(스킴 4 참조). 또한, 알켄 작용기는 스킴 3에 도시되고 수반된 본문에 기술된 바와 같이, 치환기를 도입하는 데 이용될 수 있다. 따라서, 스킴 3에 나타낸 것과 유사한 화학이 산소가 다리연결된(oxygen bridged) 중간체에 대해 수행되어 식 Ⅵ의 화합물을 생성시킬 수 있다(스킴 4 참조). 최종적으로, 칸타리드산(cantharidic acid)과 같은, 상업적으로 입수가능한 물질이 식 Ⅵ의 화합물의 합성을 위한 출발 물질로 제공될 수 있다는 점도 주목할 가치가 있다.

스킴 4

식 Ⅶ의 화합물은 스킴 5에 도시된 바와 같이 제조될 수 있다. 따라서, Wolff and Agosta, J. Amer. Chem. Soc. 105(5): 1292 (1983), Crimmins and Reinhold, Organic Reactions 44 (1993), 및 기타 문헌에 보고된 바와 같이, 1,5-헥사디엔-3-온의 자외선 조사(일반적으로 >340 nm)는 비사이클로[2.1.1]헥산-2-온을 생성한다. 이 광화학 2 + 2 고리 첨가(cycloaddtion)는 1,5-헥사디엔-3-온(스킴 5의 R¹¹, R¹², R¹³ 및 R¹⁴)의 알켄 모이어티 상의 알킬 치환기에 대해 상당한 내성을 갖고, 그에 의해 생성된 비사이클로[2.1.1]헥산-2-온은 스킴 1에 도시되고 수반된 본문에 기술된 화학(예를 들면, 케톤 카르보닐에 대한 알파 알킬화, Wittig 올레핀화, 유기금속 시약의 카르보닐로의 첨가, 리터 반응, 1차 아민의 2차 및 3차 아민으로의 알킬화)을 이용하여, 식 Ⅶ의 화합물로 변형될 수 있다.

스킴 5

스킴 1 내지 5 및 수반된 본문에서의 화학은 식 I 내지 Ⅶ의 화합물을 제조하는데 이용될 수 있는 화학을 설명한다. 이와 같은 화학은 명백하게 도시되거나 기술된 반응 시퀀스를 포함하나, 이에 제한되지 않는 여러 반응 시퀀스에서 이용될 수 있다. 또한, 유기 합성 분야의 통상의 기술자에게 잘 알려진 기타 유사 화학이 식 I 내지 Ⅶ의 화합물을 제조하는데 이용될 수 있다. 포함된 원자의 안정하고 방사성인 여러 동위원소를 포함하는 시약이 이용될 수 있다는 점도 주목할 가치가 있다. 따라서, 식 I 내지 Ⅶ의 화합물의 경우, 중수소(D 또는 ²H), 삼중수소(T 또는 ³H), ¹³C, ¹⁴C,¹⁵N, ¹⁸O, 및 ¹⁸F와 같은 동위원소를 포함하는 이들 유사체가 달성될 수 있다. 특히, 하나 이상의 중수소 원자를 포함하는 시약이, 상업적으로(예를 들면, 요오도메탄, 메틸리튬, 중수소 기체, 여러 금속 중수소화물 환원제) 또는 상업적으로 입수가능한 물질의 통상적인 변형을 통해 쉽게 이용가능하다. 따라서, 중수소의 식 I 내지 Ⅶ의 화합물로의 통합은 특히 간단하다.

Ⅲ. 약제학적 조성물

본 발명의 화합물을 벌크 활성 화학물질의 형태로 투여할 수 있으나, 약제학적 조성물 또는 제제의 형태로 화합물을 투여하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 일 양태는 하나 이상의 식 I 내지 Ⅶ의 화합물 및/또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염 및 하나 이상의 약제학적으로 허용가능한 담체, 희석제, 또는 부형제를 포함하는 약제학적 조성물을 포함한다. 본 발명의 또 다른 양태는 하나 이상의 식 I 내지 Ⅶ의 화합물 및/또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염을 하나 이상의 약제학적으로 허용가능한 담체, 희석제, 또는 부형제와 혼합하는 단계를 포함하는, 약제학적 조성물을 제조하는 방법을 포함한다.

본 발명의 화합물이 투여되는 방식은 다양할 수 있다. 본 발명의 화합물은 바람직하게는 경구로 투여된다. 바람직한 경구 투여용 약제학적 조성물은 정제, 캡슐, 캐플릿(caplet), 시럽, 용액, 및 현탁액을 포함한다. 본 발명의 약제학적 조성물은 지연-방출형(time-release) 정제 및 캡슐 제제와 같은 변형된 방출 투여 제형으로 제공될 수 있다.

약제학적 조성물은 주사를 통해, 즉, 정맥내, 근육내, 피하, 복막내, 동맥내, 경막내 및 뇌실내(intracerebroventricularly)로 투여될 수 있다. 정맥내 투여가 바람직한 주사 방법이다. 적합한 주사용 담체는 당해 기술 분야의 당업자에게 잘 알려져 있고 5% 덱스트로오스 용액, 염수(saline), 및 인산염-완충 염수를 포함한다.

제제(formulation)는 또한 다른 수단, 예를 들면, 직장 투여를 이용하여 투여될 수 있다. 좌제와 같은, 직장 투여를 위해 유용한 제제가 당해 기술 분야의 당업자에게 잘 알려져 있다. 본 발명의 화합물은 또한 흡입에 의해, 예를 들면, 에어로졸의 형태로; 국소로, 예를 들면, 로션 형태로; 경피로, 예를 들면, 경피 패치(예를 들면, Novartis 및 Alza Corporation으로부터 상업적으로 입수가능한 기술을 이용하여)를 이용하여; 분말 주사에 의해; 또는 구강(buccal) 또는 설하(sublingual) 또는 비강내 흡수에 의해 투여될 수 있다.

약제학적 조성물은 단위 투여량 제형(unit dose form), 또는 복수 투여량 또는 서브유닛 투여량으로 제제화될 수 있다.

본 명세서에 기재된 약제학적 조성물의 투여는 간헐적일 수 있거나, 또는 점진적 속도, 연속 속도, 일정한 속도 또는 제어된 속도일 수 있다. 본 발명의 약제학적 조성물은 항온 동물, 예를 들면, 마우스, 랫트, 고양이, 토끼, 개, 돼지, 소, 또는 원숭이와 같은 포유동물에게 투여될 수 있으나, 유리하게는 인간에게 투여된다. 또한, 약제학적 조성물이 투여되는 하루 중 시간, 및 일별 횟수는 변할 수 있다.

본 발명의 화합물은 다양한 질환 및 상태의 치료에서 이용될 수 있고, 따라서, 이와 같은 질환 또는 상태의 치료 또는 예방에서 유용한 다양한 적절한 치료제와 조합되어 이용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 구체예는 다른 치료 화합물과 조합된, 본 발명의 화합물의 투여를 포함한다. 예를 들면, 본 발명의 화합물은 다른 NNR 리간드(예를 들면, 바레니클린(varenicline)), NNR의 알로스테릭 조절제(allosteric modulator), 항산화제(예를 들면, 자유 라디칼 제거제), 항세균제(예를 들면, 페니실린 항생제), 항바이러스제(예를 들면, 지도부딘 및 아시클로비르와 같은, 뉴클레오시드 유사체), 항응고제(예를 들면, 와파린), 항-염증제(예를 들면, NSAID), 해열제(anti-pyretic), 진통제, 마취제(예를 들면, 외과수술에서 이용되는 것과 같은 마취체), 아세틸콜린에스테라아제 억제제(예를 들면, 도네페질 및 갈란타민), 항정신병약(예를 들면, 할로페리돌, 클로자핀, 올란자핀 및 퀘티아핀), 면역-억제제(예를 들면, 사이클로스포린 및 메토트렉세이트), 신경보호제, 스테로이드(예를 들면, 스테로이드 호르몬), 코르티코스테로이드(예를 들면, 덱사메타손, 프레디손, 및 히드로코르티손), 비타민, 미네랄, 기능성 식품(nutraceutical), 항-우울제(예를 들면, 이미프라민, 플루옥세틴, 파록세틴, 에스시탈로프람, 세르트랄린, 벤라팍신 및 둘록세틴), 항불안제(예를 들면, 알프라졸람 및 부스피론), 항경련제(예를 들면, 페니토인 및 가바펜틴), 혈관확장제(예를 들면, 프라조신 및 실데나필), 기분 안정제(예를 들면, 발프로에이트 및 아리피프라졸), 항암제(예를 들면, 항-증식제), 항고혈압제(예를 들면, 아테놀롤, 클로니딘, 암로피딘, 베라파밀 및 올메사르탄), 하제, 변 연화제, 이뇨제(예를 들면, 푸로세미드), 진경제(예를 들면, 디사이클로민), 운동장애-치료제(anti-dyskinetic agent), 및 항-궤양제(예를 들면, 에스오메프라졸)와 조합되어 이용될 수 있다. 약제학적 활성제의 그와 같은 조합은 함께 또는 별개로 투여될 수 있으며, 별개로 투여될 때, 투여는 동시에 또는 임의의 순서로 순차적으로 일어날 수 있다. 화합물 또는 작용제의 양 및 투여의 상대적 시기는 원하는 치료적 효과를 달성하도록 선택될 것이다. 본 발명의 화합물과 다른 치료제의 조합의 투여는 (1) 두 화합물을 포함하는 단일 약제학적 조성물로, 또는 (2) 각각 상기 화합물 중 하나를 포함하는 별개의 약제학적 조성물로 동시 투여되는 조합일 수 있다. 대안적으로, 상기 조합은 하나의 치료제가 먼저 투여되고, 나머지 제2 치료제가 투여되는 것인 순차적 방식으로 별개로 투여될 수 있다. 그와 같은 순차적 투여는 투여 간격이 짧거나 또는 길 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태는 개체에게 본 발명의 화합물의 치료적 또는 예방적 유효량 및 화학요법, 방사선 요법, 유전자 요법, 또는 면역요법을 포함한, 하나 이상의 다른 치료법을 개체에게 적용하는 단계를 포함하는 조합 요법(combination therapy)를 포함한다.

Ⅳ. 약제학적 조성물의 사용 방법

본 발명의 화합물은 다른 종류의 니코틴 화합물이 치료제로서 제안되었거나 또는 유용한 것으로 입증된 다양한 상태 또는 질환, 예를 들면, CNS 질환, 고혈압, 염증, 세균 감염 및/또는 바이러스 감염과 연관된 염증 반응, 통증, 대사 증후군, 자가면역 질환, 중독, 비만, 또는 본 명세서에서 보다 상세하게 기재된 기타 질환의 예방 또는 치료에서 이용될 수 있다. 이 화합물은 진단제(인 비트로 및 인 비보)로 이용될 수 있다. 그와 같은 치료제 및 기타 교시가 예를 들면, 하기를 포함한, 본 명세서에서 앞서 열거된 참조 문헌에 기재된다: Williams et al., Drug News Perspec. 7(4): 205 (1994), Arneric et al., CNS Drug Rev. 1(1): 1-26 (1995), Arneric et al., Exp. Opin. Invest. Drugs 5(1): 79-100 (1996), Bencherif et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 279: 1413 (1996), Lippiello et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 279: 1422 (1996), Damaj et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 291: 390 (1999); Chiari et al., Anesthesiology 91: 1447 (1999), Lavand'homme and Eisenbach, Anesthesiology 91: 1455 (1999), Holladay et al., J. Med. Chem. 40(28): 4169-94 (1997), Bannon et al., Science 279: 77 (1998), Bencherif et al.에 의한 PCT WO 94/08992, PCT WO 96/31475, PCT WO 96/40682, 및 미국특허 제5,583,140호, Dull et al.에 의한 미국특허 제5,597,919호, Smith et al.에 의한 미국특허 제5,604,231호, 및 Cosford et al.에 의한 미국특허 제5,852,041호.

CNS 질환

본 발명의 화합물 및 그의 약제학적 조성물은 신경퇴행성 질환, 신경정신 질환, 신경 질환, 및 중독을 포함한 다양한 CNS 질환의 치료 또는 예방에서 유용하다. 본 발명의 화합물 및 그의 약제학적 조성물은 연령-관련 및 기타의, 인지 결핍 및 장애(cognitive deficits and dysfunctions), 감염원 또는 대사장애에 의한 것을 포함한 주의력 장애(attentional disorder) 및 치매를 치료 또는 예방하고; 신경보호(neuroproteciton)를 제공하고; 경련 및 다발성 대뇌 경색증(multiple cerebral infarcts)을 치료하며; 기분 장애(mood disorder), 강박 및 중독성 행동(addictive behavior)을 치료하고; 진통을 제공하며; 염증, 예를 들면, 사이토카인 및 핵 인자 카파 B에 의해 매개되는 염증을 제어하고; 염증성 질환을 치료하며; 통증 완화를 제공하고; 및 세균성, 진균성 및 바이러스성 감염을 치료하기 위한 항-감염제로서 감염을 치료하기 위해 이용될 수 있다. 치료 및 예방을 위해 본 발명의 화합물 및 약제학적 조성물이 이용될 수 있는 질환, 질병 및 상태에는 연령-관련 기억력 손상(AAMI), 경증 인지 장애(mild cognitive impairment, MCI), 연령-관련 인지 약화(age-related cognitive decline, ARCD), 초로성 치매, 조발성 알쯔하이머병, 노인성 치매, 알쯔하이머형 치매, 알쯔하이머병, 치매를 동반하지 않은 인지손상(cognitive impairment no dementia, CIND), 루이 소체 치매(Lewy body dementia), HIV-치매, AIDS 치매 복합증(AIDS dementia complex), 혈관성 치매, 다운 증후군, 두부 외상, 외상성 뇌 손상(traumatic brain injury, TBI), 투사형 치매(dementia pugilistica), 크로이츠펠트-야콥병(Creutzfeld-Jakob disease), 및 프리온 질환, 뇌졸중, 중추 허혈(central ischemia), 말초 허혈(peripheral ischemia), 주의력 결핍 장애, 주의력 결핍 과다행동 장애, 난독증, 정신분열증, 정신분열형 장애(schizophreniform disorder), 정신분열 정동장애, 정신분열증의 인지 장애, 정신분열증의 인지 결핍(cognitive deficits in schizophrenia), 파킨슨병을 포함한 파킨슨증(Parkinsonism), 뇌염후 파킨슨증(encephalitic parkinsonism), 괌의 파킨슨증-치매(parkinsonism-dementia of Gaum), 파킨슨형 전두측두엽 치매(frontotemporal dementia Parkinson's Type, FTDP), 피크병(Pick's disease), 니만-피크병(Niemann-Pick's Disease), 헌팅턴병, 헌팅턴 무도병(Huntington's chorea), 지연성 운동장애(tardive dyskinesia), 경련성 운동장애(spastic dystonia), 운동과다증(hyperkinesia), 진행성 핵상 마비(progressive supranuclear palsy), 진핵성 핵상 불완전 마비(progressive supranuclear paresis), 하지불안 증후군(restless leg syndrome), 크로이츠펠트-야콥병(Creutzfeld-Jakob disease), 다발성 경화증, 근위축성 측삭 경화증(amyotrophic lateral sclerosis), 운동신경원 질환(motor neuron disease, MND), 다계통 위축(multiple system atrophy, MSA), 피질기저 퇴화(corticobasal degeneration), 길랑-바레 증후군(Guillain-Barre Syndrome, GBS), 및 만성 염증성 탈수초성 다발성 신경증(chronic inflammatory demyelinating polyneuropathy, CIDP), 간질, 상염색체 우성 야간 전두엽 간질(autosomal dominant nocturnal frontal lobe epilepsy), 조증, 불안, 우울증, 월경전 불쾌감(premenstrual dysphoria), 공황 장애, 폭식증, 식욕부진, 기면증, 주간 수면 과다증, 양극성 장애, 범불안 장애, 강박장애, 분노 폭발(rage outburst), 행동 장애(conduct disorder), 적대적 반항 장애(oppositional defiant disorder), 뚜렛 증후군(Tourette's syndrome), 자폐증, 약물 및 알코올 중독, 담배 중독, 강박성 과식증(compulsive overeating), 및 성기능 장애가 있다.

인지 손상 또는 인지 장애는 하기와 같은 정신 질환 또는 상태와 연관될 수 있다: 정신증병, 정신분열형 장애, 정신분열 정동 장애, 망상 장애(delusional disorder), 단기 정신병적 장애(brief psychotic disorder), 공유 정신병적 장애(shared psychotic disorder), 및 전신 의학 상태(general medical condition)에 의한 정신증병을 포함하나, 이에 한정되지 않는, 정신분열증 및 기타 정신증병(psychotic disorder); 경증 인지 장애, 초로성 치매, 알쯔하이머병, 노인성 치매, 알쯔하이머형 치매, 연령-관련 기억력 손상, 루이 소체 치매, 혈관성 치매, AIDS 치매 복합증, 난독증, 파킨슨병을 포함한 파킨슨증, 파킨슨병의 인지 손상 및 치매, 다발성 경화증의 인지 손상, 외상성 뇌 손상에 의해 유발된 인지 손상, 기타 전신 의학 상태에 의한 치매를 포함하나, 이에 한정되지 않는 치매 및 기타 인지 장애; 광장공포증 비수반 공황장애(panic disorder without agoraphobia), 광장공포증 수반 공황 장애, 공황장애의 병력이 없는 광장공포증, 특정한 공포증, 사회 공포증, 강박성 장애, 외상후 스트레스 장애, 급성 스트레스 장애, 범불안 장애 및 전신 의학적 상태에 의한 범불안 장애(generalized anxiety disorder due to a general medical condition)를 포함하나, 이에 한정되지 않는 불안 장애; 주요 우울 장애(major depressive disorder), 기분저하 장애(dysthymic disorder), 양극성 우울증, 양극성 조증, 양극성 I 장애, 조증성, 우울성 또는 혼재성 삽화 연관 우울증(depression associated with manic, depressive or mixed episode), 양극성 II 장애, 순환성 기분 장애(cyclothymic disorder), 및 전신 의학적 상태에 의한 기분 장애(mood disorders due to general medical condition)를 포함하나, 이에 한정되지 않는 기분 장애; 수면이상 장애, 일차성 불면증, 일차성 수면과다증, 기면증, 사건수면 장애(parasomnia disorder), 악몽 장애, 야경 장애 및 몽유병(sleepwalking disorder)을 포함하나, 이에 한정되지 않는 수면 장애; 정신지체, 학습 장애, 운동 능력 장애, 의사소통 장애, 전반적 발달 장애(pervasive developmental disorder), 주의력 결핍 및 파괴적 행동 장애(attention-deficit and disruptive behavior disorder), 주의력 결핍 장애, 주의력 결핍 과잉행동 장애, 영아기, 유아기 또는 성인기의 섭식 및 식사 장애(feeding and eating disorders of infancy, childhood or adults), 틱 장애, 배설 장애(elimination disorder), 물질 의존, 물질 남용, 물질 중독, 물질 금단(substance withdrawal), 알코올-관련 장애, 암페타민(amphetamine) 또는 암페타민-유사-관련 장애, 카페인-관련 장애, 칸나비스-관련 장애, 코카인-관련 장애, 환각제(hallucinogen)-관련 장애, 흡입제-관련 장애, 니코틴-관련 장애, 아편-관련 장애, 펜사이클리딘(phencyclidine) 또는 펜사이클리딘-유사-관련 장애, 및 진정제-, 최면제(hypnotic)- 또는 항불안제-관련 장애를 포함하나, 이에 한정되지 않는 물질-관련 장애, 강박성 인격 장애 및 충동 조절 장애를 포함하나, 이에 한정되지 않는 인격 장애. 인지 수행(cognitive performance)은 예를 들면, ADAS-cog(cognitive subscale of the Alzheimer's Disease Assessment Scale)와 같은 검증된 인지 척도(cognitive scale)로 평가될 수 있다. 본 발명의 화합물의 인지 개선에서의 효과에 대한 하나의 척도는 그와 같은 척도에 따라 환자의 변화 정도를 측정하는 것을 포함할 수 있다.

강박 및 중독 행동에 대해, 본 발명의 화합물은 니코틴 중독 치료제, 및 알코올 중독, 불법 처방 약물(illicit and prescription drug) 중독을 포함한 물질 남용, 비만증을 포함한 섭식 장애, 및 도박과 같은 행동성 중독(behavioral addiction), 또는 중독의 기타 유사한 행동적 발현과 같은, 기타 뇌-보상 장애(brain-reward disorder)를 위한 치료제로 이용될 수 있다.

전술된 상태 및 질환은 예를 들면, 미국 정신의학 협회(the American Psychiatric Association): Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders, Fourth Edition, Text Revision, Washington, DC, American Psychiatric Association, 2000에서 보다 상세하게 검토된다. 이 매뉴얼은 또한 물질 이용, 남용 및 의존과 연관된 증상 및 진단 특성들에 대한 보다 상세한 사항을 위해 참조될 수 있다.

바람직하게는, 질환, 장애 및 상태의 치료 또는 예방은 예를 들면, 혈압 및 심박수의 유의한 증가, 위장관에 대한 유의한 부정적 효과, 및 골격근에 대한 유의한 효과를 포함하는, 현저한 역효과 없이 발생한다.

식 Ⅰ 내지 Ⅶ의 화합물은, 유효량으로 이용될 경우, 니코틴 이온 채널의 봉쇄에 의해 니코틴 수용체의 활성을 다양한 정도로 조절하는 것으로 여겨진다. 따라서, 본 발명은 다양한 질환 및 상태에 대한 비-경쟁적 채널 차단제로 유용한 화합물을 제공하는 것으로 여겨진다. 이들 화합물은 니코틴 이온 채널의 봉쇄에 있어서 비교적 선택적이어서, 기타 이온 채널의 봉쇄와 연관된 부작용이 회피될 수 있는 것으로 여겨진다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에 기술된 치료법과 같은 치료법에서 사용하기 위한, 본 발명의 화합물, 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염의 용도를 제공한다.

또 다른 양태에서 본 발명은, 전술된 장애, 질환 또는 상태와 같은, CNS 장애의 치료에서 사용하기 위한 의약의 제조에서, 본 발명의 화합물, 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염의 용도를 제공한다.

염증

주로 미주 신경을 통한, 신경계는 대식세포 종양 괴사 인자(TNF)의 방출을 방해하는 것에 의해 선천적 면역 반응의 양을 조절하는 것으로 알려져 있다. 이 생리적 메카니즘은 "콜린성 항-염증 경로(cholinergic anti-inflammatory pathway)"로 알려져 있다(예를 들면, Tracey, "The inflammatory reflex," Nature 420: 853-9 (2002) 참조). 과다한 염증 및 종양 괴사 인자 합성은 다양한 질환에서 이환율 및 심지어 사망율을 유발한다. 이 질환들은 내독소혈증, 류마티스 관절염, 골관절염, 건선, 천식, 죽상경화증, 특발성 폐 섬유증, 및 염증성 장 질환을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.

본 명세서에 기재된 화합물의 투여에 의해 치료되거나 또는 예방될 수 있는 염증성 상태는 만성 및 급성 염증, 건선, 내독소혈증, 통풍, 급성 가성통풍(acute pseudogout), 급성 통풍성 관절염, 관절염, 류마티스 관절염, 골관절염, 동종이식 거부반응(allograft rejection), 만성 이식 거부반응, 천식, 죽상동맥경화증, 단핵성-식세포 의존성 폐 손상(mononuclear-phagocyte dependent lung injury), 특발성 폐 섬유증, 아토피 피부염, 만성 폐쇄성 폐질환(chronic obstructive pulmonary disease), 성인 호흡곤란 증후군, 겸상 적혈구병증의 급성 흉부 증후군(acute chest syndrome in sickle cell disease), 염증성 장 질환, 과민성 대장 증후군, 크론씨병(Crohn's disease), 궤양, 궤양성 대장염, 급성 담관염, 아프타 구내염, 악액질, 낭염, 사구체신염, 루푸스 신장염, 혈전증, 및 이식편대 숙주 반응(graft vs. host reaction)을 포함하나 이에 한정되지 않는다.

세균 감염 및/또는 바이러스 감염과 연관된 염증성 반응

다수의 세균 및/또는 바이러스 감염은 독소의 형성에 의해 발생된 부작용, 및 세균 또는 바이러스 및/또는 독소에 대한 신체의 자연적인 반응과 연관된다. 앞서 검토된 바와 같이, 감염에 대한 신체의 반응은 종종 TNF 및/또는 기타 사이토카인의 상당한 양을 생성하는 것을 포함한다. 이 사이토카인의 과다-발현은 패혈성 쇼크(세균이 패혈증인 경우), 내독성 쇼크, 요로성 패혈증, 바이러스성 폐렴, 및 독성 쇼크 증후군과 같은 상당한 손상을 초래할 수 있다.

사이토카인 발현은 NNR에 의해 매개되고, 이 수용체의 효능제(agonist) 또는 부분적 효능제를 투여하는 것에 의해 저해될 수 있다. 따라서, 이 수용체의 효능제 또는 부분적 효능제인 본 명세서에 기재된 화합물이 세균 감염, 및 바이러스 및 진균 감염과 연관된 염증 반응을 최소화하기 위해 이용될 수 있다. 그와 같은 세균 감염의 예는 탄저병, 보툴리눔 독소증, 및 패혈증을 포함한다. 이 화합물들 중 일부는 또한 항미생물 특성을 가질 수 있다. 또한, 이 화합물들은 레이노병(Raynaud's disease), 즉, 바이러스-유도 유통 말초 혈관 수축(viral-induced painful peripheral vasoconstriction)의 치료에서 이용될 수 있다.

본 발명의 화합물은 항생제, 항바이러스제 및 항진균제와 같은, 세균, 바이러스 및 진균 감염을 관리하기 위한 기존의 치료법과 조합되어 부가 요법(adjunct therapy)으로 이용될 수 있다. 항독소는 또한 감염체에 의해 생성된 독소에 결합하고 결합된 독소가 염증성 반응의 생성 없이 신체를 통과할 수 있게 하기 위해 이용될 수 있다. 항독소의 예는 예를 들면, Bundle 등에 의한 미국특허 제6,310,043호에 개시된다. 세균성 독소 및 기타 독소에 대해 효과적인 기타 작용제가 효과적일 수 있고, 그들의 치료 효과는 본 명세서에 기재된 화합물과의 병용-투여에 의해 보완될 수 있다.

통증

본 발명의 화합물은 급성 통증, 신경 통증, 염증성 통증, 신경병증성 통증 및 만성 통증을 치료 및/또는 예방하기 위해 투여될 수 있다. 본 발명의 화합물은 아편제 중독의 가능성을 최소화하기 위해 아편제와 함께 이용될 수 있다(예를 들면, 모르핀 보전 치료법(morphine sparing therapy)). 본 명세서에 기재된 화합물의 진통 활성은 미국 공개 특허출원 제20010056084 A1호 (Allgeier et al .)에 기재된 바와 같이 수행된, 지속적인 염증성 통증 및 신경병증성 통증의 모델에서 입증될 수 있다(예를 들면, 염증성 통증의 완전 프로인트 아쥬반트(complete Freund's adjuvant) 랫트 모델의 기계적 통각과민(mechanical hyperalgesia) 및 신경병증성 통증의 마우스 부분적 좌골 신경 결찰 모델의 기계적 통각 과민).

진통 효과는 다양한 기원 또는 병인의 통증의 치료, 특히, 염증성 통증 및 연관된 통각과민, 신경병증성 통증 및 연관된 통각과민, 만성 통증(예를 들면, 중증 만성 통증, 수술-후 통증, 및 암, 협심증, 신장 통증 또는 담도산통, 월경, 편두통 및 통풍을 포함한 다양한 질병과 연관된 통증)의 치료를 위해 적합하다. 염증성 통증은 관절염 및 류마티스 질환, 건초염 및 혈관염을 포함한, 다양한 기원일 수 있다. 신경병증성 통증(neuropathic pain)은 삼차 신경통 또는 대상포진 신경통, 당뇨병성 신경병증성 통증, 작열통, 요통 및 상완 신경총 통증과 같은 구심로 차단 증후군(deafferentation syndrome)을 포함한 신경병증을 포함한다.

신생혈관형성( Neovascularization )

α7 NNR은 신생혈관형성과 연관되어 있다. α7 NNR의 길항제(또는 특정 투여량의 부분 효능제(partial agonist))를 투여하는 것에 의한 신생혈관형성의 억제는 바람직하지 않은 신생혈관형성 또는 혈관형성을 특징으로 하는 상태를 치료 또는 예방할 수 있다. 그와 같은 상태는 염증성 혈관형성(inflammatory angiogenesis) 및/또는 허혈-유도 혈관형성을 특징으로 하는 상태를 포함할 수 있다. 종양 성장과 연관된 신생혈관형성도 α7 NNR의 길항제 또는 부분 효능제로 작용하는 본 명세서에 기재된 화합물을 투여하는 것에 의해 억제될 수 있다.

α7 NNR-특이 활성의 특이적 길항 작용은 염증, 허혈, 및 종양에 대한 혈관형성 반응을 감소시킨다. 본 명세서에 기재된 화합물의 평가를 위한 적합한 동물 모델 시스템에 대한 안내는 예를 들면, Heeschen, C. et al ., "A novel angiogenic pathway mediated by non-neuronal nicotinic acetylcholine receptors," J. Clin . Invest. 110(4):527-36 (2002)에서 찾을 수 있다.

본 명세서에 기재된 화합물을 이용하여 치료될 수 있는 대표적인 종양 종류는 SCLC, NSCLC, 난소암, 췌장암, 유방암종, 대장암종, 직장암종, 폐암종, 인두암종, 하인두암종(hypopharynx carcinoma), 식도암종, 위암종, 췌장 암종(pancreas carcinoma), 간암종, 담낭암종, 담관암종, 소장암종, 요로암종, 신장암종, 방광암종, 요로상피암종, 여성 생식기 암종, 자궁경부암종, 자궁암종, 난소암종, 융모막암종, 임신성 영양모세포 질환(gestational trophoblastic disease), 남성 생식기 암종, 전립선 암종, 정낭 암종(seminal vesicles carcinoma), 정소 암종, 생식세포종, 내분비선 암종, 갑상선 암종, 부신 암종, 뇌하수체 암종, 피부 종양, 혈관종, 흑색종, 육종, 골 및 연조직 육종(bone and soft tissue sarcoma), 카포시 육종(Kaposi's sarcoma), 뇌종양, 신경 종양, 안구 종양, 수막 종양(tumors of the meninges), 성상세포종(astrocytoma), 신경아교종, 교모세포종, 망막모세포종, 신경종, 신경모세포종, 슈반세포종(Schwannoma), 수막종, 조혈성 암(hematopoietic malignancy)(예를 들면, 백혈병, 녹색종, 형질세포종, 및 균상식육종(mycosis fungoides)의 플라크 및 종양 및 피부 T-세포 림프종/벽혈병)으로부터 유발된 고형 종양, 및 림프종으로부터 유발된 고형 종양을 포함한다.

본 발명의 화합물은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 알려진 바와 같은, 시스-플라틴, 아드리아마이신, 다우노마이신, 등과 같은 항신생물성 항종양제(antineoplastic antitumor agent) 및/또는 항-VEGF(vascular endothelial growth factor) 작용제와의 병용-투여를 포함한, 항암 치료제의 다른 형태와 함께 투여될 수 있다.

본 발명의 화합물은 또한 그들이 종양 부위에 표적화되는 방식으로 투여될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 화합물은 미소구체(microsphere), 미세입자 또는 상기 미세입자를 종양으로 유도하는 다양한 항체에 접합된 리포좀으로 투여될 수 있다. 또한, 본 발명의 화합물은 동맥 및 정맥을 통과하나, 종양을 둘러싼 모세혈관상(capillary bed)에 박혀서 종양에 국소적으로 화합물을 투여하기에 적합한 크기의 미소구체, 미세입자 또는 리포좀에 존재할 수 있다. 그와 같은 약물 전달 장치가 본 발명이 속하는 기술 분야에서 알려져 있다.

기타 질환

CNS 질환, 염증, 및 신생혈관형성, 및 통증의 치료 외에, 본 발명의 화합물은 또한 NNR이 역할을 수행하는 것인 다른 상태, 질환, 및 질병을 예방 또는 치료하기 위해 이용될 수 있다. 예는 루푸스와 같은 자가면역 질환, 사이토카인 분비와 연관된 질환, 감염에 수반된 종말증(cachexia secondary to infection)(예를 들면, AIDS, AIDS 관련 복합증(AIDS related complex) 및 종양 형성에서 일어나는 종말증), 비만, 천포창(pemphitis), 요실금, 과민성 방광, 설사, 변비, 망막 질환, 감염성 질환, 근무력증, 이튼-람베르트 증후군(Eaton-Lambert syndrome), 고혈압, 자간전증, 골다공증, 혈관수축, 혈관확장, 심장성 부정맥, 타입 I 당뇨병, 타입 II 당뇨병, 폭식증, 식욕부진, 및 성기능 장애, 및 PCT 출원 공개 WO 98/25619에 개시된 적응증을 포함한다. 본 발명의 화합물은 간질 증상을 갖는 경련과 같은 경련을 치료하고, 매독 및 크로이츠펠트-야콥병과 같은 상태를 치료하기 위해 투여될 수 있다.

본 발명의 화합물은 박테리아 감염 및 피부과 질환(dermatologic conditions), 예를 들면, 낙엽상 천포창(pemphigus folliaceus), 심상성 천포창(pemphigus vulgaris), 및 기타 질환, 예를 들면, 높은 신경절 NNR 항체 역가에 의한 자가면역 반응이 존재하는 것인 극세포분리증(acantholysis)을 치료하기 위해 이용될 수 있다. 이 질환들 및 기타 자가면역 질환, 예를 들면, 중증 근무력증(Mysthenia Gravis)에서, 항체의 fab 단편이 NNR 수용체에 결합하고(2개의 수용체를 가교시킴), 이는 내재화 및 분해를 유도한다.

진단 용도

본 발명의 화합물은 특히, 그들이 적합한 표지를 포함하도록 변형되는 경우, 프로브와 같은 진단용 조성물(diagnostic composition)에서 이용될 수 있다. 이 목적을 위해, 본 발명의 화합물은 가장 바람직하게는 ¹¹C, ¹⁸F, ⁷⁶Br, ¹²³I 또는 ¹²⁵I와 같은 방사성 동위원소 모이어티로 표지된다.

투여된 화합물은 사용된 표지에 적합한 공지된 검출 방법을 이용하여 검출될 수 있다. 검출 방법의 예는 양전자 방출 단층촬영법(position emission topography: PET) 및 단일-광자 방출 컴퓨터 단층촬영법(single-photon emission computed tomography: SPECT)을 포함한다. 전술된 방사성 표지는, PET (예를 들면, ¹¹C, ¹⁸F 또는 ⁷⁶Br) 및 SPECT (예를 들면, ¹²³I) 영상화에 유용하고, ¹¹C은 약 20.4분의 반감기, ¹⁸F는 약 109분의 반감기, ¹²³I는 약 13시간의 반감기, 및 ⁷⁶Br은 약 16시간의 반감기를 갖는다. 비-포화(non-saturating) 농도에서 선택된 수용체 서브타입을 가시화하기 위해서 높은 비활성(specific activity)이 바람직하다. 투여되는 용량은 일반적으로 독성 범위 미만이고 높은 콘트라스트 이미지(contrast image)를 제공한다. 본 발명의 화합물은 무독성 수준으로 투여될 수 있을 것으로 예상된다. 투여량의 결정은 방사성표지 이미징 분야에서 당업자에게 알려진 방식으로 수행된다. 예를 들면, London 등에 의한 미국특허 제5,969,144호를 참조한다.

본 발명의 화합물은 공지된 기법을 이용하여 투여될 수 있다. 예를 들면, London 등에 의한 미국특허 제5,969,144호를 참조한다. 본 발명의 화합물은 진단용 조성물을 제제화하는데 유용한 종류의 성분들과 같은, 다른 성분들을 내포하는 제제 조성물(formulation composition)로 투여될 수 있다. 본 발명의 실시에 따라 유용한 화합물은 가장 바람직하게는 고 순도의 형태로 이용된다. Elmalch 등에 의한 미국특허 제5,853,696호를 참조한다.

본 발명의 화합물이 개체(예를 들면, 인간 개체)에게 투여된 후, 상기 개체 내에서 그 화합물의 존재는 존재, 양, 및 기능성(funcationality)을 표시하기 위해 적합한 기법에 의해 이미지화되고 정량될 수 있다. 인간 외에, 본 발명의 화합물은 또한 마우스, 랫트, 개, 및 원숭이와 같은 동물에 투여될 수 있다. 적합한 기법 및 장치를 이용하여 SPECT 및 PET 이미징이 수행될 있다. 각각, 대표적인 이미징 기법의 개시를 위해, 참조에 의해 본 명세서에 포함된, Villemagne et al., In: Arneric et al. (Eds.) Neuronal Nicotinic Receptors: Pharmacology and Therapeutic Opportunities, 235-250 (1998) 및 Elmalch 등에 의한 미국특허 제5,853,696호를 참조한다.

V. 생물학적 분석

니코틴 아세틸콜린 수용체에서의 상호작용의 특성규명

재료 및 방법

세포주. SH-EP1-인간 α4β2 (Eaton et al., 2003), SH-EP1-인간 α4β4 (Gentry et al., 2003), SH-EP1-α6β3β4α5 (Grinevich et al., 2005) 세포주를 Dr. Ron Lukas(Barrow Neurological Institute)로부터 수득하였다. SH-EP1 세포주, PC12, SH-SY5Y 및 TE671/RD 세포를 10% 마혈청 (Invitrogen), 5% 우태혈청 (HyClone, Logan UT), 1 mM 소디움 피루베이트, 4 mM L-글루타민을 포함하는 둘벡코 변형 이글 배지(Dulbecco's modified Eagle's medium, DMEM)(Invitrogen, Carlsbad, California) 중에서 증식성 성장기에서 유지시켰다. 안정한 형질감염체(transfectant)의 유지를 위해, α4β2 및 α4β4 세포 배지를 0.25 mg/mL 제오신 및 0.13 mg/mL 히그로마이신 B로 보충하였다. α6β3β4α5 세포에 대한 선택을 0.25 mg/mL의 제오신, 0.13 mg/mL의 히그로마이신 B, 0.4 mg/mL의 게네티신, 및 0.2 mg/mL의 블라스티시딘으로 유지시켰다. HEK-인간 α7/RIC3 세포(J. Lindstrom, U. Pennsylvania에서 수득함)를 10% 우태혈청(HyClone, Logan, UT), 1 mM 소듐 피루베이트, 4 mM L-글루타민, 0.6 mg/mL 게네티신; 0.5 mg/ml 제오신을 함유한 둘벡코 변형 이글 배지(Invitrogen) 중에서 증식성 성장기에서 유지시켰다. GH4C1-랫트 T6'S α7 세포는 T6'S 돌연변이 랫트 α7 유전자를 재조합적으로 발현한다(Placzek et al., 2005). pCIneo 내의 T6'S 돌연변이 랫트 α7 유전자 구조체를 Roger L. Papke (U. of Florida)로부터 수득하고 pCEP4로 서브클로닝하였다. 이 플라스미드 구조체를 GH4C1 세포로 형질감염시키고, 하이그로마이신 선별 하에서 안정한 클론을 분리하였다. GH4C1-랫트 T6'S α7 세포를 L-글루타민, 10% 마혈청, 5% 우태혈청 및 0.15 mg/mL 의 하이그로마이신 B를 함유한 Ham's F10 중에서 증식성 성장기에서 유지시켰다.

수용체 결합 분석법

랫트 조직으로부터 막의 제조. 랫트 피질(rat cortices)을 Analytical Biological Services, Incorporated (ABS, Wilmington, Delaware)로부터 수득하였다. 조직을 암컷 Sparague-Dawley 랫트로부터 절제하고, 동결시키고, 드라이 아이스 상에서 운반시켰다. 조직을 막 제조를 위해 필요할 때까지 -20℃에 보관하였다. 10마리의 랫트로부터의 피질을 모으고 10배 부피(중량:부피)의 얼음-냉각 제조용 완충액(preparative buffer)(11 mM KCl, 6 mM KH₂PO₄, 137 mM NaCl, 8 mM Na₂HPO₄, 20 mM HEPES (유리 산), 5 mM, 요오도아세트아미드, 1.5 mM EDTA, 0.1 mM PMSF pH 7.4) 중에서 폴리트론(Polytron)(Kinematica GmbH, Switzerland)에 의해 균질화시켰다. 결과적으로 수득된 균질액(homogenate)을 4℃에서 40,000 x g로 20분 동안 원심분리시키고, 결과물인 펠렛을 20배 부피의 얼음-냉각 물에 재현탁시켰다. 4℃에서 60분간 인큐베이션한 후, 4℃에서 40,000 x g로 20분 동안 원심분리하여 새로운 펠렛을 회수하였다. 최종 펠렛을 제조용 완충액에 재현탁시키고 -20℃에 보관하였다. 분석 당일에, 조직을 해동시키고 40,000 x g로 20분 동안 원심분리시키고 그 후, 2-3 mg 단백질/mL의 최종 농도까지 Dulbecco's Phosphate Buffered Saline, pH 7.4 (PBS, Invitrogen)에 재현탁시켰다. 우혈청 알부민을 표준으로 하여, Pierce BCA Protein Assay 키트(Pierce Biotechnology, Rockford, IL)를 이용하여 단백질 농도를 결정하였다.

클론 세포주로부터의 막의 제조. 세포를 얼음-냉각 PBS, pH 7.4 중에 수집하고, 폴리트론(Kinematica GmbH, Switzerland)으로 균질화시켰다. 균질물을 4000O g에서 20분(4℃) 동안 원심분리시켰다. 펠렛을 PBS에 재현탁시키고 Pierce BCA Protein Assay 키트(Pierce Biotechnology, Rockford, IL)를 이용하여 단백질 농도를 결정하였다.

막 제조물( membrane preparation ) 중 수용체에 대한 경쟁 결합. 니코틴 수용체로의 결합을 공지된 절차(Lippiello and Fernandes, 1986; Davies et al., 1999)로부터 개조된 표준 방법을 이용하여 막 상에서 분석하였다. 요약하면, 동결된 스톡으로부터 막을 재구성시키고 경쟁자 화합물(0.001 nM 내지 100 mM) 및 방사성 리간드의 존재 하에 150 ㎕ 분석 완충액(PBS) 중에 얼음 상에서 2시간 동안 인큐베이션시켰다. [³H]-니코틴 (L-(-)-[N-메틸-³H]-니코틴, 69.5 Ci/mmol, Perkin-Elmer Life Sciences, Waltham, MA)을 인간 α4β2 결합 연구를 위해 이용하였다. [³H]-에피바티딘(52 Ci/mmol, Perkin-Elmer Life Sciences)을 다른 니코틴 수용체 서브타입에서의 결합 연구를 위해 이용하였다. L-[벤질(Benzilic)-4,4-³H] 퀴누클리디닐 벤질레이트 ([³H]QNB)를 무스카린 수용체 결합 연구를 위해 이용하였다. 각 수용체 표적에 대한 막 공급원, 방사성 리간드 및 방사성 리간드 농도가 표 1에 열거된다. 비-특이적 결합을 줄이기 위해 다중-매니폴드 조직 회수기(multi-manifold tissue harvester)(Brandel, Gaithersburg, MD) 상에서 0.33% 폴리에틸렌이민(w/v)에 미리 적신 GF/B 필터를 이용한 신속한 여과에 의해 인큐베이션을 종료시켰다. 필터를 얼음 냉각 PBS로 3회 세척하고 액체 신틸레이션 카운팅(liquid scintillation counting)에 의해 유지된 방사성을 결정하였다.

결합 파라미터

결합 타겟	막 공급원	방사성리간드	방사성리간드 농도(nM)
니코틴성(nicotinic), 랫트 α4β2	랫트 피질	[3H]에피바티딘	0.1
니코틴성, 인간 α4β2	SH-EP1-인간 α4β2 세포	[3H]니코틴	2
니코틴성, 인간 α4β4	SH-EP1-인간 α4β4 세포	[3H]에피바티딘	0.25
니코틴성, 인간 α6β3β4α5	SH-EP1-인간 α6β3β4α5 세포	[3H]에피바티딘	0.5
니코틴성, 인간 α7	HEK 인간 α7/RIC3	[3H]에피바티딘	10
니코틴성, 인간 α3β4α5	SH-SY5Y 세포	[3H]에피바티딘	1
니코틴성, 인간 α1β1γδ	TE671/RD 세포	[3H]에피바티딘	10
니코틴성, 랫트 α3β4	PC12 세포	[3H]에피바티딘	0.6
무스카린성(muscarinic), M1, M2	랫트 피질	[3H]QNB	2
무스카린성, M3	TE671/RD 세포	[3H]QNB	1

결합 데이터 분석. 결합 데이터를 총 대조군 결합의 퍼센트로 표현하였다. 각 데이터 포인트에 대한 반복검증물(replicate)을 평균하고 약물 농도의 로그값에 대해 그래프를 작성하였다. IC₅₀ (결합의 50% 저해를 가져오는 화합물의 농도)을 GraphPad Prism 소프트웨어 (GraphPAD, San Diego, CA)를 이용하여 최소 자승 비선형 회귀법(least squares non-linear regression)에 의해 결정하였다. K_i값은 Cheng-Prussof 식(Cheng and Prusoff, 1973)을 이용하여 계산하였다.

칼슘 흐름 기능적 분석( Calcium Flux Functional Assay )

각 실험의 24시간 내지 48시간 전에, 세포들을 60 - 100,000개의 세포/웰로, 96 웰 블랙-벽, 투명 바닥 플레이트(96 well black-walled, clear bottom plate)(Corning, Corning, NY)에 플레이팅했다. 실험 당일에, 성장 배지를 조심스럽게 제거하고, 분석 완충액(assay buffer) (SH-EP1-인간 α4β2 세포의 경우, 20mM HEPES, 7 mM TRIS 염기, 4 mM CaCl₂, 5 mM D-글루코오스, 0.8 mM MgSO₄, 5 mM KCl, 0.8 mM MgCl₂, 120 mM N-메틸 D-글루카민, 20 mM NaCl, pH 7.4, 또는 모든 다른 세포주의 경우, 10 mM HEPES, 2.5 mM CaCl₂, 5.6 mM D-글루코오스, 0.8 mM MgSO₄, 5.3 mM KCl, 138 mM NaCl, TRIS 염기에 의한 pH 7.4) 중 1X FLIPR Calcium 4 Assay 시약(Molecular Devices, Sunnyvale, CA) 200 ㎕를 각 웰에 첨가하고, 플레이트를 37℃(29℃-처리 SH-EP1-인간 α4β2 세포의 경우, 29℃)에서 1시간 동안 인큐베이션시켰다. 억제 연구를 위해, 경쟁자 화합물 (10 pM - 10 mM)을 염료 첨가 시점에 첨가했다. 플레이트를 인큐베이터로부터 꺼내고, 실온까지 평형화될 수 있게 하였다. 화합물의 첨가 및 형광 모니터링(여기 485 nm, 방출 525 nm)을 위해 플레이트를 FLIPR Tetra 형광 이미지 플레이트 판독기(fluorometric imaging plate reader) (Molecular Devices) 로 옮겼다. 칼슘 흐름(calcium flux)의 양을 양성 대조군(니코틴) 및 음성 대조군(완충액 단독)과 비교하였다. 양성 대조군을 100% 반응(response)으로 정의하고, 테스트 화합물의 결과를 양성 대조군의 백분율로 표현했다. 억제 연구를 위해, 효능제 니코틴을 SH-EP1-인간 α4β2 및 SH-EP1-인간 α4β4 세포의 경우, 1 μM, PC12 및 SH-SY5Y 세포의 경우, 10 μM, 및 TE671/RD 세포의 경우, 100 μM의 농도로 사용했다.

신경전달물질 분비

이전에 개시된 바와 같이(Bencherif et al., 1998), 랫트 뇌로부터 수득된 선조체 시냅토좀(striatal synaptosome)을 이용하여 도파민 분비 연구를 수행했다. 두 마리의 랫트(암컷, Sprague-Dawley, 체중 150-250 g)로부터의 선조체 조직(striatal tissue)을 모으고, 유리/유리 균질기(glass/glass homogenizer)를 이용하여, 5 mM HEPES, pH 7.4를 포함하는, 얼음-냉각 0.32 M 수크로오스 (8 mL)에서 균질화시켰다. 그 후, 상기 조직을 10분 동안, 1,000 x g로 원심분리시켰다. 펠렛을 버리고, 상층액을 20분 동안 12,500 x g로 원심분리시켰다. 결과적으로 수득된 펠렛을 모노아민 옥시다아제 저해제 (128 mM NaCl, 1.2 mM KH₂PO₄, 2.4 mM KCl, 3.2 mM CaCl₂, 1.2 mM MgSO₄, 25 mM HEPES, 1 mM 아스코르브산, 0.02 mM 파르글리신(pargyline) HCl 및 10 mM 글루코오스, pH 7.4)를 포함하는, 얼음-냉각 관류 완충액에 재현탁시키고, 23,000 x g로 15분 동안 원심분리시켰다. 최종적으로 수득된 펠렛을 즉시 사용을 위해 관류 완충액(2 mL)에 재현탁시켰다.

대사 활성을 회복시키기 위해 시냅토좀 현탁액을 37℃ 진탕 인큐베이터에서 10분 동안 인큐베이션시켰다. [³H]도파민([³H]DA, 비활성 = 28.0 Ci/mmol, NEN Research Products)을 0.1 μM의 최종 농도로 첨가하고, 현탁액을 다시 10분 동안 37℃에서 인큐베이션시켰다. 관류 완충액 (100 ㎕) 및 조직 (100 ㎕)의 분량(aliquot)을 Brandel Suprafusion System (series 2500, Gaithersburg, MD)의 수프라퓨전 챔버(suprafusion chamber)에 적재했다. 관류 완충액(실온)을 8분의 세척 기간 동안 약 0.6 mL/분의 속도로 챔버 내로 펌핑시켰다. 경쟁자 화합물 (10 pM-100 nM)을 8분 동안 관류 흐름(perfusion stream)에 적용시켰다. 그 후, 니코틴 (10 μM)을 48초 동안 관류 흐름에 적용시켰다. 기준 분비(basal release) 및 효능제-유도 피크 분비를 파악하고, 효능제 적용 후, 기준선(baseline)을 재확립하기 위해, 실험 내내 각 챔버로부터 지속적으로 분획(각각 12초)을 수집했다. 관류액(perfusate)을 직접 신틸레이션 바이알(scintillation vial) 내로 수집하고, 상기 바이알에 신틸레이션 유체(scintillation fluid)를 첨가했다. 분비된 [³H]DA를 신틸레이션 카운팅(scintillation counting)에 의해 정량했다. 각 챔버에 대해, 피크의 통합된 면적을 그의 기준선으로 정규화시켰다. 분비를 경쟁자의 부재 하에 대조군 니코틴으로 수득된 분비의 백분율로 표현했다. 각 분석 내에서, 각 테스트 화합물 농도를 2개의 챔버를 이용하여 반복 검증하였다; 반복검증물(replicate)을 평균하였다. 비이온흐름(specific ion flux)의 최대 억제의 50%(IC₅₀)를 초래하는 화합물 농도를 정의했다.

패치 클램프 전기생리학( Patch Clamp Electrophysiology )

세포 처리( Cell Handling ). GH4C1-랫트 T6'S α7 세포를 인큐베이터로부터 꺼낸 후에, 배지를 흡인하여 제거하고, 세포들을 3분 동안 트립신 처리하고, 조심스럽게 분쇄하여(triturate) 플레이트로부터 떼어내고, 레코딩 배지(recording medium)로 2회 세척하고, 2 ml의 외부 용액(조성은 하기 참조)에 재현탁시켰다. 세포를 도립 Zeiss 현미경(Carl Zeiss Inc., Thornwood, NY)의 재물대 상에 고정된 Dynaflow 칩에 배치했다. 평균적으로, 전세포(whole-cell) 레코딩 배열이 수립될 때까지 5분이 필요했다. 세포 조건의 변형을 피하기 위해, 단일 적재 당 단일 세포를 기록했다. 단시간 반응(short response)을 유도해내기 위해, Dynaflow 시스템 (Cellectricon, Inc., Gaithersburg, MD)을 이용하여, 효능제를 0.5 s 동안 적용했고, 이때, 각 채널은 50 또는 150 psi로 가압 용액(pressure-driven solution)을 전달했다.

전기 생리학( Electrophysiology ). 통상적인 전세포 전류 레코딩(whole-cell current recording)을 이용했다. 통상적인 전세포 레코딩으로 전환시키기 위해 흡인이 적용될 때까지 세포 표면 상에 밀봉 실(tight seal)(>1 GΩ)을 형성하기 위해 유리 미세전극(5-10 MΩ 저항)을 이용했다. 그 후, 세포를 -60 mV의 홀딩 전압(holding voltage)에서 전압-고정(voltage-clamped)시키고, 리간드의 적용에 따른 이온 전류(ion current)를 측정했다. Axon 700A 증폭기로 기록된 전세포 전류를 ADC board 1440 (Molecular Devices)에 의해 1 kHz에서 필터링시키고, 5 kHz에서 샘플링했다. 전세포 접근 저항(access resistance)은 20 MΩ 미만이었다. 전세포 전류의 데이터 획득은 Clampex 10 (Molecular Devices, Sunnyvale, CA)을 이용하여 수행했고, 결과를 Prism 5.0 (GraphPad Software Inc., San Diego, CA)을 이용하여 그래프로 작성했다. 실험 데이터는 평균 ±S.E.M.으로 표시하고, 상이한 조건의 비교를 Student t 검정 및 이원(Two Way) ANOVA 검정을 이용하여 통계적 유의성에 대해 분석했다. 모든 실험은 실온(22 ± 1℃)에서 수행했다. 농도-반응 프로파일을 Hill 공식에 맞추고(fit) Prism 5.0을 이용하여 분석했다.

용액 및 약물 적용. 표준 외부 용액(standard external solution)은 120 mM NaCl, 3 mM KCl, 2 mM MgCl₂, 2 mM CaCl₂, 25 mM D-글루코오스, 및 10 mM HEPES를 포함했고, Tris 염기로 pH 7.4로 조정했다. 전세포 레코딩을 위한 내부 용액(internal solution)은: 110 mM Tris 포스페이트 디베이식(phosphate dibasic), 28 mM Tris 염기, 11 mM EGTA, 2 mM MgCl₂, 0.1 mM CaCl₂, 및 4 mM Mg-ATP, pH 7.3으로 구성되었다(Liu et al., 2008). 전세포 전류 반응을 개시하기 위해, 세포를 대조군 용액(control solution)으로부터 효능제-함유 용액으로 옮기고 다시 대조군 용액으로 옮겨서, (10-90% 피크 전류 발생 시간(peak current rise time)에 기초하여) ~ 50 ms 내에 용액 교환이 이루어지게 하는 것에 의해 화합물을 전달했다. 화합물 적용 간의 간격(0.5-1 분)을 (기능적 축소(functional rundown) 없이) 수용체 반응의 안정성을 보장하도록 특이적으로 조정하고, 본 명세서에서 기술된 연구의 대부분에서 사용된 피펫 용액의 선택은 동일한 목적으로 이루어졌다. (-)-니코틴 및 아세틸콜린 (ACh)은 Sigma-Aldrich (St. Louis, MO)로부터 구매했다. 모든 약물은 스톡 용액으로부터 일별로 준비했다.

본 발명의 화합물에 의한 Ach 유도 전류의 억제를 결정하기 위해, 본 발명자들은 70 μM Ach를 적용하여 안정한 기준선 레코딩(baseline recording)을 수립했다(통상적으로 안정한 5-10회의 순차적 적용). 그 후, ACh (70 μM)를 1 nM 내지 10 μM의 농도 범위의 테스트 화합물과 병용-적용하였다. 전류의 꼬리(0.5 s ACh 적용의 완료시 측정된 전류)가 가장 큰 변화를 겪었기 때문에, 억제 및 회복 플롯은 꼬리 전류의 크기를 나타낸다.

관찰된 특이적 약리 반응은 선택된 특정한 활성 화합물에 따라 또는 약제학적 담체의 존재 여부, 및 사용된 제제의 타입 및 투여 방식에 따라 변할 수 있고, 그와 같은 결과에서 예상되는 변화 또는 차이가 본 발명의 실시에 따라 고려된다.

본 발명의 특정한 구체예가 본 명세서에서 예시되고 상세하게 설명되나, 본 발명은 그에 한정되지 않는다. 전술된 상세한 설명은 본 발명의 예시로서 제공되고 본 발명의 한정을 구성하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 변형은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게 자명할 것이고, 본 발명의 원리로부터 벗어나지 않는 모든 변형은 첨부된 청구항의 범위에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (30)

1. 하기 식 I을 가지며:
   

   

   
   식 I
   식 중에서,
   R¹ 및 R² 각각은 개별적으로 H, C_{1 -6} 알킬이거나, 또는 R¹ 및 R²는 그들이 결합된 질소 원자와 함께 조합되어 3-원 내지 8-원 고리를 형성하고, 상기 고리는 선택적으로 치환될 수 있으며;
   R¹⁵ 및 R¹⁶ 각각은 개별적으로 H, 할로겐, C_{1 -6} 알킬, C_{1 -6} 할로알킬, 히드록실, C_{1 -6} 알콕시, 또는 C_{6 -14} 아릴옥시이고;
   R³은 H 또는 C_{1 -6} 알킬이며;
   X¹¹, X¹², X¹³, 및 X¹⁴ 각각은 개별적으로 -(CR⁴R⁵)-이고, R⁴ 및 R⁵ 각각은 개별적으로 H, 할로겐, C_{1 -6} 알킬, C_{1 -6} 할로알킬, 히드록실, C_{1 -6} 알콕시, 또는 C_{6 -14} 아릴옥시인; 것인 화합물,
   또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염.
2. 하기 식 Ⅱ를 가지며:
   

   

   
   식 Ⅱ
   식 중에서,
   R¹ 및 R² 각각은 개별적으로 H, C_{1 -6} 알킬이거나, 또는 R¹ 및 R²는 그들이 결합된 질소 원자와 함께 조합되어 3-원 내지 8-원 고리를 형성하고, 상기 고리는 선택적으로 치환될 수 있으며;
   R¹⁵ 및 R¹⁶ 각각은 개별적으로 H, 할로겐, C_{1 -6} 알킬, C_{1 -6} 할로알킬, 히드록실, C_{1 -6} 알콕시, 또는 C_{6 -14} 아릴옥시이고;
   R³은 H 또는 C_{1 -6} 알킬이며;
   X¹¹, X¹², 및 X¹³ 각각은 개별적으로 -(CR⁴R⁵)-이고, R⁴ 및 R⁵ 각각은 개별적으로 H, 할로겐, C_{1 -6} 알킬, C_{1 -6} 할로알킬, 히드록실, C_{1 -6} 알콕시, 또는 C_{6 -14} 아릴옥시인; 것인 화합물,
   또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염.
3. 하기 식 Ⅲ을 가지며:
   

   

   
   식 Ⅲ
   식 중에서,
   R¹ 및 R² 각각은 개별적으로 H, C_{1 -6} 알킬이거나, 또는 R¹ 및 R²는 그들이 결합된 질소 원자와 함께 조합되어 3-원 내지 8-원 고리를 형성하고, 상기 고리는 선택적으로 치환될 수 있으며;
   R¹⁵ 및 R¹⁶ 각각은 개별적으로 H, 할로겐, C_{1 -6} 알킬, C_{1 -6} 할로알킬, 히드록실, C_{1 -6} 알콕시, 또는 C_{6 -14} 아릴옥시이고;
   R³은 H 또는 C_{1 -6} 알킬이며;
   X¹¹, X¹², X¹³, X¹⁴, 및 X¹⁵ 각각은 개별적으로 -(CR⁴R⁵)-이고, R⁴ 및 R⁵ 각각은 개별적으로 H, 할로겐, C_{1 -6} 알킬, C_{1 -6} 할로알킬, 히드록실, C_{1 -6} 알콕시, 또는 C_{6 -14} 아릴옥시인; 것인 화합물,
   또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염.
4. 청구항 1 내지 3에 있어서, 선택적으로 치환되는 것은 하나 이상의 C_{1 -6} 알킬, 할로겐, C_{1 -6} 할로알킬, C_{1 -6} 알콕시, 또는 C_{6 -14} 아릴옥시에 의한 치환인 것인 화합물.
5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서, R¹은 H이고 R²는 C_{1 -6} 알킬인 것인 화합물.
6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 있어서, R³은 C_{1 -6} 알킬인 것인 화합물.
7. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서, R¹ 및 R² 각각은 C_{1 -6} 알킬인 것인 화합물.
8. 청구항 7에 있어서, R³은 C_{1 -6} 알킬인 것인 화합물.
9. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항의 화합물 및 약제학적으로 허용가능한 담체를 포함하는 약제학적 조성물.
10. 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항의 화합물의 투여를 포함하는, 신경원성 니코틴 수용체에 의해 매개되는 질환 또는 상태의 치료 또는 예방을 위한 방법.
11. 청구항 10에 있어서, 상기 질환 또는 상태는 고혈압, 니코틴 중독, 우울, 또는 불안인 것인 방법.
12. 신경원성 니코틴 수용체에 의해 매개되는 질환 또는 상태의 치료 또는 예방을 위한 의약의 제조를 위한, 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항의 화합물의 용도.
13. 청구항 12에 있어서, 상기 질환 또는 상태는 고혈압, 니코틴 중독, 우울, 또는 불안인 것인 용도.
14. 치료적 활성 물질(active therapeutic substance)로 사용하기 위한, 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항의 화합물.
15. 신경원성 니코틴 수용체에 의해 매개되는 질환 또는 상태의 치료 또는 예방에 사용하기 위한 청구항 1 내지 8 중 어느 한 항의 화합물.
16. 청구항 14 또는 15에 있어서, 상기 질환 또는 상태는 고혈압, 니코틴 중독, 우울, 또는 불안인 것인 용도.
17. 하기 식 Ⅳ, Ⅴ, Ⅵ, 또는 Ⅶ을 가지며:
    

    

    

    
    식 Ⅳ 식 Ⅴ
    

    

    

    
    식 Ⅵ 식 Ⅶ
    식 중에서,
    R¹ 및 R² 각각은 개별적으로 H, C_{1 -6} 알킬이거나, 또는 R¹ 및 R²는 그들이 결합된 질소 원자와 함께 조합되어 3-원 내지 8-원 고리를 형성하고, 상기 고리는 선택적으로 치환될 수 있으며;
    R³, R⁶, R¹¹, R¹², R¹³, 및 R¹⁴ 각각은 H 또는 C_{1 -6} 알킬이고;
    n은 1 또는 2이며;
    R⁴, R⁵, R⁷, R⁸, R⁹, 및 R¹⁰ 각각은 개별적으로 H, 할로겐, C_{1 -6} 알킬, C_{1 -6} 할로알킬, 히드록실, C_{1 -6} 알콕시, 또는 C_{6 -14} 아릴옥시이고;
    R¹⁵는 H 또는 메틸인; 것인 화합물,
    또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염.
18. 청구항 17에 있어서, 선택적으로 치환되는 것은 하나 이상의 C_{1 -6} 알킬, 할로겐, C_{1 -6} 할로알킬, C_{1 -6} 알콕시, 또는 C_{6 -14} 아릴옥시에 의한 치환인 것인 화합물.
19. 청구항 17 또는 18에 있어서, R¹은 H이고 R²는 C_{1 -6} 알킬인 것인 화합물.
20. 청구항 17 내지 19 중 어느 한 항에 있어서, R³은 C_{1 -6} 알킬인 것인 화합물.
21. 청구항 17 또는 18에 있어서, R¹ 및 R² 각각은 C_{1 -6} 알킬인 것인 화합물.
22. 청구항 21에 있어서, R³은 C_{1 -6} 알킬인 것인 화합물.
23. 청구항 17 내지 22 중 어느 한 항의 화합물 및 약제학적으로 허용가능한 담체를 포함하는 약제학적 조성물.
24. 청구항 17 내지 22 중 어느 한 항의 화합물의 투여를 포함하는, 신경원성 니코틴 수용체에 의해 매개되는 질환 또는 상태의 치료 또는 예방을 위한 방법.
25. 청구항 24에 있어서, 상기 질환 또는 상태는 고혈압, 니코틴 중독, 우울, 또는 불안인 것인 방법.
26. 신경원성 니코틴 수용체에 의해 매개되는 질환 또는 상태의 치료 또는 예방을 위한 의약의 제조를 위한, 청구항 17 내지 22 중 어느 한 항의 화합물의 용도.
27. 청구항 26에 있어서, 상기 질환 또는 상태는 고혈압, 니코틴 중독, 우울, 또는 불안인 것인 용도.
28. 치료적 활성 물질로 사용하기 위한, 청구항 17 내지 22 중 어느 한 항의 화합물.
29. 신경원성 니코틴 수용체에 의해 매개되는 질환 또는 상태의 치료 또는 예방에 사용하기 위한 청구항 17 내지 22 중 어느 한 항의 화합물.
30. 청구항 28 또는 29에 있어서, 상기 질환 또는 상태는 고혈압, 니코틴 중독, 우울, 또는 불안인 것인 화합물.