KR20200082248A - 신규한 피루브산 탈수소효소 키나아제 4 저해제 - Google Patents

신규한 피루브산 탈수소효소 키나아제 4 저해제 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신규한 피루브산 탈수소효소 키나아제 4 저해제에 관한 것으로, 구체적으로, 본 발명은 피루브산 탈수소효소 키나아제 4 저해제로서 작용하는 안트라퀴논 골격의 화합물, 및 이를 포함하는 당뇨, 암, 알레르기 등의 치료를 위한 약학적 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 안트라퀴논 유도체 특히, 화합물 8c는 인간 PDK4의 알로스테릭 저해제로 작용하는 것이 밝혀져, 당뇨병, 암 및 알레르기 치료제로서 신약으로의 활용이 가능하다.

Description

신규한 피루브산 탈수소효소 키나아제 4 저해제{NOVEL PYRUVATE DEHYDROGENASE KINASE 4 INHIBITORS}
본 발명은 신규한 피루브산 탈수소효소 키나아제 4 저해제에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 피루브산 탈수소효소 키나아제 4 저해제로서 작용하는 안트라퀴논 골격의 화합물, 및 이를 포함하는 당뇨, 암, 알레르기 등의 치료를 위한 약학적 조성물에 관한 것이다.
글루코오스 대사의 초기 단계인 당 분해는 글루코오스로부터 2개의 ATP, 2개의 NADH 및 2개의 3 탄소 화합물인 피루브산을 생성한다. 이후, 해당 과정에서 생성된 피루브산은 Pyruvate dehydrogenase complex(PDC)의 작용을 통해 아세틸 CoA로 전환된다(Randle, P. J., 1998). 아세틸 CoA가 시트르산 사이클에 들어가서 최종적으로 ATP를 생성한다. 글루코오스의 완전한 호기성 산화는 36개의 ATP 분자를 생성한다. 이와 관련하여, PDC는 시트르산 사이클과 해당 작용, 및 포도당 신생합성과 산화적 인산화 과정을 연결함으로써 세포 대사에 중요한 조절 역할을 하는 게이트키핑(gatekeeping) 효소이다(Smolle, M. et al., 2006). 상기 효소의 활성은 피루베이트 탈수소효소 키나아제 4(pyruvate dehydrogenase kinase 1-4, PDK1-4)에 의해 촉매되는 E1α 서브 유닛(Ser232, Ser293 및 Ser300)의 3개의 세린 잔기의 부위 특이적 인산화/탈인산화 사이클에 의해 조절된다. 이들 PDK1-4는 각각 3개의 부위에 대하여 상이한 반응성을 가지며, 임의의 부위에서의 인산화는 PDH의 활성 저해를 유도한다. PDH/PDK 시스템의 조절 장애는 암, 대사성 질환 및 염증과 같은 다양한 질병의 발병과 관련이 있으며 PDKs가 이러한 질병의 강력한 치료 표적임을 시사한다.
4종의 PDK 동종 중 PDK4는 금식 중이거나 당뇨병을 가진 포유류의 간, 골격근, 심장, 지방 조직 및 신장에서의 발현이 급격히 증가한다. PDK4 녹아웃(knock out) 마우스는 야생형 마우스보다 혈당 수치가 낮다는 보고가 있다. 또한, 고지방식 요법을 받은 PDK4 녹아웃 마우스는 혈당 수치가 낮고 야생형 마우스보다 인슐린 민감성이 높았다. 자연적으로 PDK4 결핍은 근육의 피루브산 산화를 증가시켜 간에서 포도당 생성에 필요한 알라닌, 젖산, 피루브산의 수치를 제한한다. 최근에는 제2형 당뇨 환자에서 PDK4의 수치가 증가하는 것이 보고되었다. 이러한 결과는 PDK4의 활성화가 고혈당증과 인슐린 저항성을 포함한 대사성 질환과 연관되어 있음을 시사한다. 또한, PDK4의 저해는 비알콜성 지방간염, 시스플라틴 유발성 신장 독성, 혈관 석회화 및 당뇨병성 심근 병증에서도 효과가 있는 것으로 나타났다.
한편, 비만 세포는 급성 알레르기 반응에서 중심 역할을 하는 작동 세포로 간주된다(Chen, C. C. et al., 2005). 비만세포와 IgE 수용체의 강한 응집은 물질 P(Substances P) 같은 신경 펩타이드에 의한 자극과 마찬가지로 히스타민, 프로테아제 및 새로 합성된 염증 매개체 등을 포함하는 예비 형성 매개체의 방출을 유발한다. 비만 세포의 활성화는 수동 피부 아나필락시스, 천식, 비염, 아토피성 피부염과 같은 몇 가지 유형의 질병을 유발한다. 최근의 발견으로 PDK 저해제인 다이클로로아세트산(DCA)이 IgE/Ag로 자극 유도된 비만 세포의 탈과립 및 염증 사이토카인 농도를 효과적으로 저하할 수 있다고 밝혀져, PDK 조절에 의한 대사 개입이 비만세포 매개 알레르기 질환의 유망한 치료 방법임이 강하게 시사되고 있다.
또한, 대부분의 암세포는 정상 산소 조건 하에서도 미토콘드리아 산화/인산화에서 세포질 호기성 분해로의 신진 대사 전환을 하는 것이 특징이다. 이러한 대사의 전환은 당 분해를 증진시키고 포도당 산화를 저해함으로써 암세포로 하여금 증식에 이점을 제공한다. 이 독특한 암세포 대사 경로의 파괴는 항암 치료에서 치료적 기회를 준다. PDK4는 암세포 증식을 증가시켜 PDK4의 저해가 암 치료에 유익한 효과를 나타낼 수 있음을 암시한다. 최근의 연구에 의하면 PDK4가 번역 후 조절을 통해 돌연변이 KRAS 활동을 상향 조절할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 유전적 PDK4 결핍 또는 약리학적 PDK4 저해는 글루코오스 및 지방산 산화를 감소시켜 KRAS 돌연변이에 의한 직장암 및 폐암의 종양 증식을 억제한다.
. Randle, P. J., Regulatory interactions between lipids and carbohydrates: the glucose fatty acid cycle after 35 years. Diabetes/Metabolism Research and Reviews 1998, 14, 263-283. Smolle, M.; Prior, A. E.; Brown, A. E.; Cooper, A.; Byron, O.; Lindsay, J. G., A NEW LEVEL OF ARCHITECTURAL COMPLEXITY IN THE HUMAN PYRUVATE DEHYDROGENASE COMPLEX. The Journal of biological chemistry 2006, 281 (28), 19772-19780. Chen, C. C.; Grimbaldeston, M. A.; Tsai, M.; Weissman, I. L.; Galli, S. J., Identification of mast cell progenitors in adult mice. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 2005, 102 (32), 11408-13.
기존에 doxorubicin, mitoxantrone, emodin, rhein, diacerein 등의 안트라퀴논 골격을 갖는 다양한 일반 의약품은 대사, 항암, 항염증 및 항관절염 작용을 포함한 다양한 약리학적 활성을 갖는 것으로 보고된 바 있다.
이에, 본 발명자들은 당뇨병, 알레르기 및 암을 포함한 대사성 질환의 치료를 위한 소분자 PDK4 저해제를 연구한 결과, 신규한 PDK4 저해제를 발견하여 본 발명을 완성하였다.
이에, 본 발명은 화학식 1로 표시되는 안트라퀴논 유도체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염인 화합물을 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 본 발명에 따른 화합물을 유효성분으로 포함하는, PDK4 활성과 관련된 질환의 예방 또는 치료를 위한 약학적 조성물을 제공한다.
본 발명은 PDK4 저해제로서의 새로운 안트라퀴논 유도체의 합성 및 생물학적 평가에 대해 기술한다. 일 실시예에서, 신규한 안트라퀴논 유도체를 합성하고 PDK4를 저해하는 능력에 대하여 평가하였다. 그 중, 화합물 8c는 84 nM의 IC50 값으로 우수한 시험 관내 활성을 보였다. 우수한 대사 안정성, 약동학 프로파일 및 알맞은 대사 산물이 제안되었다. 본 발명의 화합물 8c는 식이요법으로 유발된 비만 마우스에서 내당능을 향상시키고, 수동 피부 아나필락시스(PCA) 마우스 모델에서 알레르기 반응을 완화시켰다. 또한, 화합물 8c는 세포 증식, 형질 전환 및 세포 사멸을 조절함으로써 항암 활성을 나타내었다. 또한, 분자 도킹 연구로부터 화합물 8c가 인간 PDK4의 알로스테릭 저해제로 작용하는 것이 밝혀졌다. 결과적으로, 안트라퀴논 골격의 PDK4 저해제 시리즈는 당뇨 등의 대사 질환, 암 및 알레르기 치료제로서 신약으로의 발전 가능성을 가지고 있음을 시사한다.
도 1a 및 도 1b는 PDK4 저해제인 화합물 8c가 PDHE1α의 인산화에 미치는 영향을 분석한 결과를 나타낸 것이다.
도 2a및 도 2b는 간마이크로솜 내에서 화합물 8c의 안정성을 확인한 것이다. LC-MS/MS 분석에 의해 얻은 화합물 8c(도 2a) 및 화합물 하이드록실-8c (M1; 도 2b)의 이온 스캔 질량 스펙트럼 및 MS/MS 절편 패턴을 나타낸 것이다.
도 3a 및 도 3b는 식이 유도 비만 마우스에서 화합물 8c의 항 당뇨병 효능을 나타낸 것이다.
도 4a 및 도 4b는 시험관 내 및 생체 내에서 화합물 8c의 영향을 나타낸 것이다. *, P<0.05, **, P<0.01, ***, P<0.001.
도 5a 및 도 5b는 화합물 8c의 세포 증식 억제 효과를 확인한 것이다. *, P<0.05
도 6a는 화합물 8c 또는 화합물 8c 및 oxaliplatin을 24시간 처리한 후, HCT116 및 RKO 세포에서의 Annexin V 세포 표면 결합 시험 결과를 나타낸 것이다.
도 6b는 그래프는 Annexin V/PI 또는 PI 염색한 후 세포 주기의 세포 집단의 비율을 나타낸 것이다.
도 7은 PDK4-저해제의 결합 예측 모델을 나타낸 것이다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명한다.
화학식 1의 화합물
본 발명은 일 측면으로, 하기 화학식 1로 표시되는 안트라퀴논 유도체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염인 화합물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure pat00001
이때, 상기 식에서, A는
Figure pat00002
또는
Figure pat00003
이고; R은
Figure pat00004
,
Figure pat00005
,
Figure pat00006
또는
Figure pat00007
이고; Ra는
Figure pat00008
,
Figure pat00009
,
Figure pat00010
,
Figure pat00011
,
Figure pat00012
,
Figure pat00013
,
Figure pat00014
,
Figure pat00015
,
Figure pat00016
,
Figure pat00017
,
Figure pat00018
,
Figure pat00019
또는
Figure pat00020
일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 상기 A는
Figure pat00021
이고; R은
Figure pat00022
,
Figure pat00023
,
Figure pat00024
또는
Figure pat00025
이고; Ra는
Figure pat00026
,
Figure pat00027
,
Figure pat00028
,
Figure pat00029
,
Figure pat00030
,
Figure pat00031
,
Figure pat00032
,
Figure pat00033
,
Figure pat00034
,
Figure pat00035
,
Figure pat00036
,
Figure pat00037
또는
Figure pat00038
일 수 있다.
구체적으로, 상기 R은
Figure pat00039
이고; Ra는
Figure pat00040
,
Figure pat00041
또는
Figure pat00042
일 수 있다. 또한, 상기 R은
Figure pat00043
이고; Ra는
Figure pat00044
,
Figure pat00045
,
Figure pat00046
,
Figure pat00047
또는
Figure pat00048
일 수 있다. 또한, 상기 R은
Figure pat00049
이고; Ra는
Figure pat00050
,
Figure pat00051
,
Figure pat00052
,
Figure pat00053
,
Figure pat00054
또는
Figure pat00055
일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, A는
Figure pat00056
이고; R은
Figure pat00057
또는
Figure pat00058
이고; Ra는
Figure pat00059
,
Figure pat00060
,
Figure pat00061
,
Figure pat00062
,
Figure pat00063
,
Figure pat00064
또는
Figure pat00065
일 수 있다.
구체적으로, 상기 제6항에 있어서, 상기 R은
Figure pat00066
이고; Ra는
Figure pat00067
,
Figure pat00068
또는
Figure pat00069
일 수 있다. 또한, 상기 R은
Figure pat00070
이고; Ra는
Figure pat00071
,
Figure pat00072
,
Figure pat00073
또는
Figure pat00074
일 수 있다.
본 발명의 화합물은 상기 화학식 1로 표시되는 안트라퀴논 유도체의 약학적으로 허용가능한 염을 포함한다. 상기 약학적으로 허용가능한 염은 인간에 대한 독성이 낮아야 하며, 모 화합물의 생물학적 활성 및 물리화학적 특성에 임의의 부정적인 영향을 주지 않아야 한다. 예를 들어, 상기 약학적으로 허용가능한 염은 약학적으로 허용가능한 유리산(free acid)에 의해 형성된 산부가염일 수 있다.
상기 유리산으로는 무기산 또는 유기산을 사용할 수 있으며, 이때 무기 산은 염산, 황산, 질산, 인산, 과염소산, 브롬산 등일 수 있고, 유기 산은 아세트산, 메탄설폰산, 에탄설폰산, p-톨루엔설폰산, 푸마르산, 말레산, 말론산, 프탈산, 석신산, 락트산, 시트르산, 글루콘산, 타르타르산, 살리실산, 말산, 옥살산, 벤조산, 엠본산, 아스파트산, 글루탐산 등일 수 있다.
상기 산부가염은 통상의 방법, 예를 들어 화학식 1의 화합물을 과량의 산 수용액에 용해시키고, 이 염을 수혼화성 유기 용매, 예를 들어 메탄올, 에탄올, 아세톤 또는 아세토니트릴을 사용하여 침전시켜서 제조될 수 있다.
또한, 상기 약학적으로 허용가능한 염은 알칼리금속염(나트륨염 등) 또는 알칼리토금속염(칼륨염 등)일 수 있다. 상기 알칼리금속염 또는 알칼리토금속염은, 예를 들어 화학식 1의 화합물을 과량의 알칼리금속 수산화물 또는 알칼리토금속 수산화물 용액 중에 용해시키고, 비용해 화합물 염을 여과한 후 여액을 증발 및 건조시켜 얻을 수 있다.
구체적인 예에 따르면, 본 발명의 화합물의 구체적인 예는 하기와 같다:
1) 메틸 4-(9,10-디옥소-9,10-디하이드로안트라센-1-일)벤조에이트;
2) 1-(피리딘-3-일)안트라센-9,10-디온;
3) tert-부틸 4-(9,10-디옥소-9,10-디하이드로안트라센-1-일)-3,6-디하이드로피리딘-1(2H)-카르복실레이트;
4) 1-(4-하이드록시페닐)안트라센-9,10-디온;
5) 4-(9,10-디옥소-9,10-디하이드로안트라센-1-일)벤조익 산;
6) 1-(1,2,3,6-테트라하이드로피리딘-4-일)안트라센-9,10-디온 하이드로클로라이드;
7) 벤질 4-(9,10-디옥소-9,10-디하이드로안트라센-1-일)-3,6-디하이드로피리딘-1(2H)-카르복실레이트;
8) 1-(1-(메틸설포닐)-1,2,3,6-테트라하이드로피리딘-4-일)안트라센-9,10-디온;
9) 4-(9,10-디옥소-9,10-디하이드로안트라센-1-일)-N-페닐-3,6-디하이드로피리딘-1(2H)-카르복사미드;
10) 1-(1-(테트라하이드로-2H-피란-2-일)-1H-피라졸-4-일)안트라센-9,10-디온;
11) 에틸 2-(4-(9,10-디옥소-9,10-디하이드로안트라센-1-일)-1H-피라졸-1-일)프로파노에이트;
12) tert-부틸 4-(4-(9,10-디옥소-9,10-디하이드로안트라센-1-일)-1H-피라졸-1-일)피페리딘-1-카르복실레이트;
13) 1-(1H-피라졸-4-일)안트라센-9,10-디온 하이드로클로라이드;
14) 2-(4-(9,10-디옥소-9,10-디하이드로안트라센-1-일)-1H-피라졸-1-일)프로판산;
15) 1-(1-(1-피페리딘-4-일)-1H-피라졸-4-일)안트라센-9,10-디온 하이드로클로라이드;
16) tert-부틸-4-(10-하이드록시-9-옥소-10-(트리플루오로메틸)-9,10-디하이드로안트라센-1-일)-3,6-디하이드로피리딘-1(2H)-카르복실레이트;
17) tert-부틸 4-(4-(10-하이드록시-9-옥소-10-(트라이플루오로메틸)-9,10-다이하이드로안트라센-1-일)-1H-피라졸-1-일)피페리딘-1-카복실레이트;
18) 에틸 2-(4-(10-하이드록시-9-옥소-10-(트리플루오로메틸)-9,10-디하이드로안트라센-1-일)-1H-피라 졸-1-일)프로파노에이트;
19) 10-하이드록시-1-(1,2,3,6-테트라하이드로피리딘-4-일)-10-(트리플루오로메틸)안트라센-9(10H)-온 하이드로클로라이드;
20) 10-하이드록시-1-(1-(피페리딘-4-일)-1H-피라졸-4-일)-10-(트리플루오로메틸)안트라센-9(10H)-온 하이드로클로라이드;
21) 2-4-(10-하이드록시-9-옥소-10-(트리플루오로메틸)-9,10-디하이드로안트라센-1-일)-1H-피라졸-1-일)프로판산; 및
22) 벤질 4-(10-하이드록시-9-옥소-10-(트리플루오로메틸)-9,10-디하이드로안트라센-1-일)-3,6-디하이드로피리딘-1(2H)-카르복실레이트.
본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 안트라퀴논 유도체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염 화합물의 피루브산 탈수소효소 키나아제 4(Pyruvate dehydrogenase kinase 4; 이하 PDK4) 저해제로서의 용도를 제공한다.
또한, 본 발명은 PDK4의 활성화와 관련된 질환의 예방 또는 치료를 위한, 상기 화학식 1로 표시되는 안트라퀴논 유도체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염인 화합물의 용도를 제공한다.
본 명세서에서 사용된 용어, "예방"이란 상기 약학적 조성물의 투여로 이상증식성 질환의 발생, 확산 및 재발을 저해시키거나 지연시키는 모든 행위를 의미하고, "치료"는 상기 약학적 조성물의 투여로 상기 질환의 증세가 호전되거나 이롭게 변경되는 모든 행위를 의미한다.
또한, 본 발명은 PDK4의 활성화와 관련된 질환의 예방 또는 치료용 약제의 제조를 위한, 상기 화학식 1로 표시되는 안트라퀴논 유도체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염인 화합물의 용도를 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 안트라퀴논 유도체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염인 화합물을 필요로 하는 대상에 투여하는 것을 포함하는, PDK4 활성과 관련된 질환을 치료하는 방법을 제공한다. 여기서 "필요로 하는 대상"이란, 상기 PDK4의 활성화와 관련된 질환이 발병하였거나 발병할 수 있는 인간을 포함한 원숭이, 소, 말, 양, 돼지, 닭, 칠면조, 메추라기, 고양이, 개, 마우스, 래트, 토끼를 포함한 모든 동물을 의미한다.
본 발명에서 사용된 용어, "투여"란, 임의의 적절한 방법으로 이를 필요로 하는 대상에게 소정의 물질을 제공하는 것을 의미하며, 본 발명의 화합물의 투여 경로는 목적 조직에 도달할 수 있는 한 어떠한 일반적인 경로를 통하여 투여될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 안트라퀴논 유도체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염인 화합물을 유효성분으로 포함하는, PDK4 활성 저해용 약학적 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 안트라퀴논 유도체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염인 화합물을 유효성분으로 포함하는, PDK4 활성과 관련된 질환의 예방 또는 치료를 위한 약학적 조성물을 제공한다.
본 발명에서 예방 또는 치료하고자 하는 PDK4 활성화와 관련된 질환은 대사 질환 또는 암일 수 있다. 이때, 상기 대사 질환은 비만, 당뇨병, 고지혈증, 동맥경화증, 지방간 및 고혈압으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다. 여기서, 상기 지방간은 알콜성 지방간 질환을 비롯하여 비알콜성 지방간 질환(NAFLD) 및 비알콜성 지방간염(NASH)을 포함한다. 또한, 상기 암은 대장암, 유방암 및 난소암으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 약학적 조성물은 유효성분으로서 상기 화학식 1로 표시되는 안트라퀴논 유도체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염인 화합물을, 조성물의 총 중량을 기준으로 0.1~90 중량%, 구체적으로 0.1~75 중량%, 보다 구체적으로 1~50 중량%로 함유할 수 있다.
본 발명의 조성물은, 본 발명의 화합물에 더하여, 통상적인 방법에 따라 제제로 배합되는 통상적이고 무독성인 약학적으로 허용가능한 첨가제를 유효성분으로서 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 약학적 조성물이 약학적으로 허용되는 담체, 희석제 또는 부형제를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 조성물에 사용되는 첨가제의 예는 감미제, 결합제, 용매, 용해 보조제, 습윤제, 유화제, 등장화제, 흡수제, 붕해제, 산화방지제, 보존제, 윤활제, 충전제, 향미제 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 첨가제는 락토오스, 덱스트로스, 수크로스, 만니톨, 소르비톨, 셀룰로스, 글리신, 실리카, 활석, 스테아르산, 스테아린, 마그네슘 스테아레이트, 마그네슘 알루미노실리케이트, 전분, 젤라틴, 트라가칸트 검, 알긴산, 나트륨 알기네이트, 메틸셀룰로스, 나트륨 카복시메틸셀룰로스, 한천, 물, 에탄올, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리비닐피롤리돈, 염화 나트륨, 염화 칼슘, 오렌지 에센스, 딸기 에센스, 바닐라 향 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 조성물은 경구 투여(예컨대, 정제, 환제, 산제, 캡슐제, 시럽 또는 에멀젼) 또는 비경구 투여(예컨대, 근육내, 정맥내 또는 피하 주사)를 위한 다양한 제제 형태로 배합될 수 있다.
바람직하게는 본 발명의 조성물은 경구 투여용 제제로 배합될 수 있으며, 이때 사용되는 첨가제로는 셀룰로스, 칼슘 실리케이트, 옥수수 전분, 락토오스, 수크로스, 덱스트로스, 칼슘 포스페이트, 스테아르산, 마그네슘 스테아레이트, 칼슘 스테아레이트, 젤라틴, 활석, 계면활성제, 현탁제, 유화제, 희석제 등이 포함될 수 있다.
구체적으로, 경구 투여를 위한 고형 제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형 제제는 상기 조성물에 적어도 하나 이상의 부형제, 예를 들면 전분, 탄산칼슘, 수크로스, 락토즈, 젤라틴 등을 혼합하여 제형화될 수 있다. 또한, 단순한 부형제 이외에 마그네슘 스테아레이트, 탈크와 같은 윤활제가 사용될 수 있다.
또한, 경구 투여를 위한 액상 제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 예시될 수 있으며, 흔히 사용되는 단순 희석제인 물, 액체 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다.
또한, 비경구 투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액제, 비수성용제, 현탁제, 유제, 동결건조 제제 및 좌제가 포함된다. 비수성용제, 현탁제로는 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다. 좌제의 기제로는 위텝솔, 마크로골, 트윈61. 카카오지, 라우린지, 글리세로제라틴 등이 사용될 수 있다. 한편, 주사제에는 용해제, 등장화제, 현탁화제, 유화제, 안정화제, 방부제 등과 같은 종래의 첨가제가 포함될 수 있다.
본 발명의 화합물 또는 조성물은 치료학적으로 유효한 양 또는 약학적으로 유효한 양으로 환자에 투여될 수 있다.
상기 "치료학적으로 유효한 양" 또는 "약학적으로 유효한 양"이란 대상 질환을 예방 또는 치료하는데 유효한 화합물 또는 조성물의 양으로서, 의학적 치료에 적용 가능한 합리적인 수혜/위험 비율로 질환을 치료하기에 충분하며 부작용을 일으키지 않을 정도의 양을 의미한다. 상기 상기 유효량의 수준은 환자의 건강상태, 질환의 종류, 중증도, 약물의 활성, 약물에 대한 민감도, 투여 방법, 투여 시간, 투여 경로 및 배출 비율, 치료 기간, 배합 또는 동시 사용되는 약물을 포함한 요소 및 기타 의학 분야에 잘 알려진 요소에 따라 결정될 수 있다.
본 발명의 화합물 또는 조성물은 개별 치료제로 투여하거나 다른 치료제와 병용하여 투여될 수 있고, 종래의 치료제와 순차적으로 또는 동시에 투여될 수 있으며, 단일 또는 다중 투여될 수 있다. 상기한 요소들을 모두 고려하여 부작용 없이 최소한의 양으로 최대 효과를 얻을 수 있는 양을 투여하는 것이 중요하며, 이는 당업자에 의해 용이하게 결정될 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 조성물에서 화합물의 유효량은 환자의 나이, 성별, 체중에 따라 달라질 수 있으며, 일반적으로는 체중 kg 당 0.1 mg 내지 1000 mg, 바람직하게는 5 mg 내지 200 mg을 매일 또는 격일 투여하거나 1일 1~3회로 나누어 투여할 수 있다. 그러나, 투여 경로, 질병의 중증도, 성별, 체중, 연령 등에 따라서 증감될 수 있으므로, 본 발명의 범위는 이에 한정되지 않는다.
바람직하게, 본 발명의 화합물 또는 조성물은 화학요법, 방사선 요법, 면역요법, 호르몬 치료, 골수 이식, 줄기세포 대체치료, 다른 생물학적 치료, 수술적 개입 또는 이들의 조합과 병용하여 종양 요법을 위해 투여될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 화합물 또는 조성물은 장기적으로 진행되는 다른 치료 전략과 함께 보조 요법으로 사용되거나, 중증 환자에서 종양 퇴행 또는 화학 예방 요법 후 환자의 상태를 유지하기 위해 사용될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 약학적 조성물은 1종 이상의 유효성분을 추가로 포함할 수 있으며, 상기 추가의 유효성분은 항-증식 화합물 예컨대, 아로마타제 저해제, 항-에스트로겐, 토포이소머라제 I 저해제, 토포이소머라제 II 저해제, 미세소관 활성 화합물, 알킬화 화합물, 히스톤 데아세틸라제 저해제, 세포 분화 과정을 유도하는 화합물, 시클로옥시게나제 저해제, MMP 저해제, mTOR 저해제, 항-신생물 항-대사물질, 플라틴 화합물, 단백질 또는 지질 키나제 활성을 표적화/감소시키는 화합물, 항-혈관신생 화합물, 단백질 또는 지질 포스파타제의 활성을 표적화하거나 감소시키거나 저해하는 화합물, 고나도렐린 효능제, 항-안드로겐, 메티오닌 아미노펩티다제 저해제, 비스포스포네이트, 생물학적 반응 개질제, 항-증식성 항체, 헤파라나제 저해제, Ras 종양원성 이소형의 저해제, 텔로머라제 저해제, 프로테아솜 저해제, 혈액계 악성종양의 치료에 사용되는 화합물, Flt-3의 활성을 표적화하거나 감소시키거나 저해하는 화합물, Hsp90 저해제, 키네신 스핀들 단백질 저해제, MEK 저해제, 류코보린, EDG 결합제, 항-백혈병 화합물, 리보뉴클레오티드 리덕타제 저해제, S-아데노실메티오닌 데카르복실라제 저해제, 지혈성 스테로이드, 코르티코스테로이드, 다른 화학요법 화합물, 광감작 화합물일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
이하, 본 발명을 하기 실시예에 의하여 더욱 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기의 실시예는 본 발명을 더욱 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의하여 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.
준비예 : 실험 준비
하기 실시예에서 보고된 모든 수율은 컬럼 크로마토그래피 또는 결정화 후 정제된 수율이다. 모든 구매한 용매와 화학 물질은 추가 정제 과정 없이 사용하였다. 1H NMR 스펙트럼은 내부 기준으로 TMS를 사용하여 400 MHz에서 JEOL JNM-ECS400 분광기로 기록하였다. HRMS 데이터는 JMS 700(Jeol, Japan)에 의해 얻었다. 모든 실험은 대구 경북 의료 혁신 재단(DGMIF-1751101-00)의 동물 보호 센터와 사용위원회로부터 승인을 받았다.
실시예 : 화합물 4a, 4b, 4c, 4d, 5a, 5b, 6a, 6b 및 6c의 제조
안트라퀴논 유도체를 합성 도식 1-3에 따라 합성 하였다. 상업적으로 구입할 수 있는 1-브로모안트라퀴논 3을 (4-(메톡시카보닐)페닐)보론산과 스즈키 교차 짝지음 시킨 후 가수 분해하여 화합물 5a를 수득 하였다. 1-브로모안트라퀴논 3과 피리딘-3-일 보론산 및 4-하이드록시페닐 보론산을 팔라듐 촉매 하에서 스즈키 교차 짝지음하여 생성물 4b 및 4d를 양호한 수율로 수득하였다. 또한, 1-브로모안트라퀴논 3은 tert-부틸 4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)-3,6-디하이드로피리딘-1(2H)-카르복실산 화합물 4c를 생성시켰다. 다음으로, 화합물 4b의 Boc보호기를 제거하여 화합물 5b를 수득하고, 벤질 클로로포르메이트, 메탄술포닐클로라이드 및 페닐 아이소시아네이트를 추가로 반응하여 화합물 6a, 6b 및 6c 를 얻었다([반응식 1] 참조).
상기 합성시 사용한 시약 및 조건은 다음과 같다: a) (4-(메톡시카르보닐)페닐)보론산 또는 피리딘-3-일 보론산 또는 tert-부틸 4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)(2H)-카르복실 레이트 또는 4-히드록시페닐보론산, 2M 탄산 칼륨, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0), 1,4-다이옥세인, 환류. b) 수산화나트륨, 테트라하이드로퓨란, 물, 실온. c) 4M 염화수소, 아세트산에틸, 실온. d) 벤질 클로로포르메이트, 트리에틸아민, 테트라하이드로퓨란, 실온. e) 메테인설폰일 클로라이드, N,N-디이소프로필에틸아민, 테트라하이드로퓨란, 실온. f) 페닐 아이소시아네이트, N,N-디이소프로필에틸아민, 테트라하이드로퓨란, 실온.
[반응식 1]
Figure pat00075
실시예 : 화합물 7a, 7b, 7c, 8a, 8b 및 8c의 제조
1-브로모안트라퀴논 3과 피라졸테트라하이드로피란(THP) 보로네이트, 피라졸 프로피오네이트 보로네이트 및 피라졸 tert-부틸옥시카보닐(Boc)피페리딘 보르 네이트의 스즈키 교차 짝지음 반응을 통해 화합물 7a-c를 양호한 수율로 수득하였다. 화합물 7a 및 7c의 THP 보호기 및 Boc 보호기의 산성 탈보호 과정을 통해 화합물 8a 및 8c를 합성 하였다. 화합물 8b는 화합물 7b의 염기 가수 분해를 통해 얻었다([반응식 2] 참조).
상기 합성시 사용한 시약 및 조건은 다음과 같다: a) 피라졸 테트라하이드로피란 보로네이트 또는 피라졸 프로피오 네이트 보로네이트 또는 피라졸 tert-부틸옥시카보닐 피페리딘 보로네이트, 2M 탄산 칼륨, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0), 1,4-다이옥세인, 환류. b) 수산화나트륨, 테트라하이드로퓨란, 물, 실온. c) 4M 염화수소, 에틸 아세테이트, 실온. d) 염화 수소, 에탄올, 실온.
[반응식 2]
Figure pat00076
실시예 : 화합물 10a, 10b, 10c, 11a, 11b, 11c 및 12의 제조
세슘플로라이드의 존재하에서 1-브로모안트라퀴논을 트리플루오로메틸 트리메틸실레인으로 트리플루오로메틸화하여 화합물 9를 수득하고, 이어서 대응하는 보론산 에스테르와의 스즈키 반응으로 화합물 10a, 10b 및 10c를 수득하였다. Boc 보호기의 탈보호 및 에스테르 작용기의 염기 가수 분해를 통하여 화합물 11a, 11b 및 11c가 생성되었다. 화합물 11a를 벤질 클로로포르 메이트와 반응시켜 우수한 수율로 화합물 12를 생성시켰다 ([반응식 3] 참조).
상기 합성시 사용한 시약 및 조건은 다음과 같다: a) 탄산 칼륨, 트리플루오로메틸 트리메틸실레인, 세슘 플로라이드, 디메틸포름아마이드, 0 ℃ 에서 실온. b) 4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-디옥사보롤란-2-일)-3,6-디히드로피리딘-1(2H)-카르복실레이트 또는 피라졸 프로피오네이트 보로네이트 또는 피라졸-4-카르복실레이트 tert-부틸옥시카보닐 피페리딘 보로 네이트, 2M 탄산 칼륨, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0), 1,4-다이옥세인, 환류. c) 수산화 나트륨, 테트라하이드로퓨란, 물, 실온. d) 4M 염화수소, 에틸 아세테이트, 실온. e) 벤질 클로로포르메이트, 트리에틸아민, 테트라하이드로퓨란, 실온.
[반응식 3]
Figure pat00077
실시예 : 화합물 4a, 4b, 4c, 4d, 7a, 7b 및 7c의 제조를 위한 일반적인 실험 절차
1-브로모안트라퀴논(100 mg, 0.348 mmol), 대응하는 보론산(1.1 equiv), 2M 탄산칼륨수용액(0.348 mL, 0.697 mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(20 mg, 0.017 mmol)을 1,4-다이옥세인(20 ml)에 용해시키고 그 혼합물을 3시간 동안 환류시켰다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각시키고 에틸 아세테이트로 추출하였다. 추출물을 무수 황산나트륨으로 건조시키고 농축시켰다. 잔류물을 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 4a, 4b, 4c, 4d, 7a, 7b 및 7c를 수득하였다.
메틸 4-(9,10- 디옥소 -9,10- 디하이드로안트라센 -1-일) 벤조에이트 (화합물 4a)
표제 화합물을 일반적인 실험 절차에 따라 제조하여 80 mg (67 %)의 고체를 수득 하였다. 1H-NMR(400 MHz, DMSO-d6) δ 8.33(dt, J = 7.63, 1.22 Hz, 1H), 8.23-8.20(m, 1H), 8.03-7.87(m, 6H), 7.67(dt, J = 7.63, 1.22 Hz, 1H), 7.49(d, J = 7.93 Hz, 2H), 3.90(s, 3H).
1-(피리딘-3-일)안트라센-9,10- 디온 (화합물 4b)
표제 화합물을 일반적인 실험 절차에 따라 제조하여 40 mg(81%) 의 고체를 수득 하였다. 1H-NMR(400 MHz, CDCl3) δ 8.84-8.40 (m, 2H), 8.38-8.07 (1H), 7.91-7.36(m, 8H); HRMS(ESI) m/z calculated for C19H11NO2 [M + H]+ 285.0790, found 285.0803; HPLC purity, 96.0%.
tert -부틸 4-(9,10- 디옥소 -9,10- 디하이드로안트라센 -1-일)-3,6- 디하이드로피 리딘-1(2H)-카르복실레이트(화합물 4c)
표제 화합물을 일반적인 실험 절차에 따라 제조하여 130 mg(95%) 의 고체를 수득하였다. 1H-NMR(400 MHz, DMSO-d6) δ 8.27-8.08(m, 3H), 7.96-7.80(m, 3H), 7.60(dd, J = 7.5, 1.4 Hz, 1H), 5.63(d, J = 87.3Hz, 1H), 3.95(d, J = 35.7 Hz, 2H), 3.73-3.56(m, 2H), 2.22(d, J = 16.2 Hz, 2H), 1.50-1.38(m, 9H); HRMS(ESI) m/z calculated for C24H23NO4 [M + H]+ 389.1627, found 389.1626.
1-(4- 하이드록시페닐 )안트라센-9,10- 디온 (화합물 4d)
표제 화합물을 일반적인 실험 절차에 따라 제조하여 80 mg(77 %) 의 고체를 수득 하였다. 1H-NMR(400 MHz, DMSO-d6) δ 9.54-9.47(s, 1H), 8.27-8.13(m, 2H). 8.04-7.95(m, 1H), 7.95-7.79(m, 3H), 7.63(d, J = 7.63 Hz, 1H), 7.14(d, J = 8.54 Hz, 2H), 6.79(d, J = 8.24 Hz, 2H); HRMS(ESI) m/z calculated for C20H12O3 [M + H]+ 300.0786, found 300.0779; HPLC purity, 98.4%.
1-(1-( 테트라하이드로 -2H-피란-2-일)-1H- 피라졸 -4-일)안트라센-9,10- 디온 (화합물 7a)
표제 화합물을 일반적인 실험 절차에 따라 제조하여 60 mg(85 %) 의 고체를 수득하였다. 1H-NMR(400MHz, CDCl3) δ 8.33(dd, J = 7.6, 1.5 Hz, 1H), 8.29-8.22(m, 1H), 8.21-8.14(m, 1H), 7.93(s, 1H), 7.80-7.65(m, 5H), 5.53-5.43(m, 1H), 4.21-4.06(m, 1H), 3.75(qd, J = 11.0, 8.0 Hz, 1H), 2.31-1.60(m, 6H); HRMS(ESI) m/z calculated for C22H18N2O3 [M + H]+ 358.1317, found 385.1345; HPLC purity, 100.0%.
에틸 2- (4- (9,10- 디옥소 -9,10- 디하이드로안트라센 -1-일)-1H- 피라졸 -1-일) 프 로파노에이트(화합물 7b)
표제 화합물을 일반적인 실험 절차에 따라 제조하여 90 mg(70 %)의 고체를 수득하였다. 1H-NMR(400 MHz, CDCl3) δ 8.35(dd, J = 7.3, 1.8 Hz, 1H), 8.31-8.24(m, 1H), 8.21-8.15(m, 1H), 7.89(s, 1H), 7.81-7.68(m, 5H), 5.18(q, J = 7.3 Hz, 1H), 4.26(q, J = 7.1 Hz, 2H), 1.92-1.89(m, 3H), 1.31(t, J = 7.2 Hz, 3H) ; HRMS(ESI) m/z calculated for C22H18N2O4 [M + H]+ 374.1267, found 374.1291.
tert -부틸 4-(4-(9,10- 디옥소 -9,10- 디하이드로안트라센 -1-일)-1H- 피라졸 -1-일)피페리딘-1-카르복실레이트(화합물 7c)
표제 화합물을 일반적인 실험 절차에 따라 제조하여 120 mg(75 %)의 고체를 수득하였다. 1H-NMR (400 MHz, CDCl3) δ 8.34(dd, J = 7.6, 1.5 Hz, 1H), 8.30-8.25(m, 1H) 8.21-8.15(m, 1H), 7.80-7.65(m, 6H), 4.36(tt, J = 11.4, 4.0 Hz, 3H), 2.96(d, J = 11.3 Hz, 2H), 2.26(dd, J = 12.4,2.6 Hz, 2H), 2.14-1.90(m, 2H), 1.48(d, J = 6.4 Hz, 9H); HRMS(ESI) m/z calculated for C27H27N3O4 [M + H]+ 457.2002, found 457.1984.
실시예 : 화합물 5b, 11a, 8c 및 11b의 제조를 위한 일반적인 실험 절차
에틸 아세테이트(10 mL) 에 용해된 화합물 4b, 7a, 10a 및 10b(1 당량)에 4 M 염화수소 1,4-다이옥세인 용액(1 mL)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 주위 온도에서 밤새 교반 하였다. 생성물을 여과 수집하고 에틸 아세테이트로 세척하였다. 진공 하에서 건조시킨 후, 5b, 11a, 8c 및 11b를 황색 고체로서 수득하였다(99 %).
1-(1,2,3,6- 테트라하이드로피리딘 -4-일)안트라센-9,10- 디온 하이드로 클로라이드(화합물 5b)
표제 화합물을 일반적인 실험 절차에 따라 제조하여 96 mg(99 %)의 고체를 수득하였다. 1H-NMR(400 MHz, DMSO-d6) δ 9.39(d, J = 55.2 Hz, 1H), 8.27(dd, J = 7.8, 1.1 Hz, 1H), 8.23-8.17(m, 1H), 8.16-8.10(m, 1H), 7.96-7.89(m, 3H), 7.55(dd, J = 7.5, 1.1 Hz, 1H), 5.59- 5.45(m, 1H), 3.80-3.70(m, 2H), 3.40(s, 2H), 2.51-2.42(m, 2H); HRMS(ESI) m/z calculated for C19H15NO2 [M + H]+ 289.1103, found 289.1099; HPLC purity, 97.1%.
10- 하이드록시 -1-(1,2,3,6- 테트라하이드로피리딘 -4-일)-10-( 트리플루오로메틸 )안트라센-9(10H)-온 하이드로클로라이드 (화합물 11a)
표제 화합물을 일반적인 실험 절차에 따라 제조하여 70 mg(97 %)의 고체를 수득하였다. 1H-NMR(400 MHz, DMSO-d6) δ 9.02(d, J = 41.9 Hz, 1H), 8.07(d, J = 8.0 Hz, 1H), 8.04-7.96(m, 2H), 7.86(s, 1H), 7.84-7.75(m, 2H), 7.66(td, J = 7.6, 1.1 Hz, 1H), 7.31(dd, J = 7.6, 1.1 Hz, 1H), 5.47(s, 1H), 3.67(d, J = 18.8 Hz, 2H), 2.49-2.46(m, 4H); HRMS(ESI) m/z calculated for C20H16F3NO2 [M + H]+ 359.1133, found 359.1134; HPLC purity, 91.2%.
10- 하이드록시 -1-(1-(피페리딘-4-일)-1H- 피라졸 -4-일)-10-( 트리플루오로메틸 )안트라센-9(10H)-온 하이드로클로라이드 (화합물 11b)
표제 화합물을 일반적인 실험 절차에 따라 제조하여 15 mg(75 %)의 고체를 수득하였다. 1H-NMR(400 MHz, DMSO-D6) δ 8.08(d, J = 7.6 Hz, 1H), 8.02(q, J = 3.9 Hz, 2H), 7.92(d, J = 7.6 Hz, 1H), 7.85(s, 1H), 7.82-7.73(m, 1H), 7.70-7.62(m, 2H), 7.57(d, J = 7.6 Hz, 1H), 4.61-4.49(m, 1H), 4.03(q, J = 7.1 Hz, 1H), 3.53-3.35(m, 3H), 3.17-3.03(m, 2H), 2.36-2.15(m, 4H)
1-(1-(1-피페리딘-4-일)-1H- 피라졸 -4-일)안트라센-9,10- 디온 하이드로클로라이드 (8c)
1-브로모안트라퀴논 3(100 mg, 0.348 mmol), tert-부틸 4-(4-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보롤란-2-일)-1H-피라졸-1-yl)피페리딘-1-카르복실레이트(145 mg, 0.383 mmol), 2 M 탄산칼륨수용액(0.348 mL, 0.697 mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0)(20 mg, 0.017 mmol)의 혼합물을 1,4-다이옥세인(20 mL)에서 3시간 환류하였다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각시키고 에틸 아세테이트로 추출하였다. 추출물을 무수 황산나트륨으로 건조시키고 농축시켰다. 유수물을 실리카겔 칼럼 크로마토그래피로 정제하여 고체의 tert-부틸 4-(4-(9,10-디옥소-9,10-디하이드로안트라센-1-일)-1H-피라졸-1-일) 피페리딘-1-카르복실레이트 7c를 수득하였다(120 mg, 75%).
1H-NMR(400MHz, CDCl3) δ 8.34(dd, J = 7.6, 1.5 Hz, 1H), 8.30-8.25(m, 1H) 8.21-8.15(m, 1H), 7.80-7.65(m, 6H), 4.36(tt, J = 11.4, 4.0 Hz, 3H), 2.96(d, J = 11.3 Hz, 2H), 2.26(dd, J = 12.4, 2.6 Hz, 2H), 2.14-1.90(m, 2H), 1.48(d, J = 6.4 Hz, 9H); HRMS(ESI) m/z calculated for C27H27N3O4 [M + H]+ 457.2002, found 457.1984.
화합물 7c(120 mg, 0.262 mmol)를 에틸 아세테이트(20 mL)에 용해하고 4 M 염화수소의 1,4-다이옥세인 용액(5 ml)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 실온에서 밤새 교반하였다. 생성물을 여과 수집하고 에틸 아세테이트로 세척하여 노란색 고체의 1-(1-(1-피페리딘-4-일)-1H-피라졸-4-일)안트라센-9,10-디온 하이드로클로라이드 8c(90 mg, 96%)를 얻었다.
1H-NMR(400 MHz, DMSO-d6) δ 8.88(s, 1H), 8.65(s, 1H), 8.23-8.17(m, 1H), 8.08(d, J = 5.0 Hz, 1H), 7.96-7.80(m, 3H), 7.81-7.75(m, 1H), 7.71(d, J = 1.4 Hz, 1H), 4.55(t, J = 10.8 Hz, 1H), 3.43(d, J = 12.4 Hz, 2H), 3.11(q, J = 11.1 Hz, 2H), 2.44-1.84(m, 5H); HRMS (ESI) m/z calculated for C22H19N3O2 [M + H]+ 357.1477, found 357.1480; ; HPLC purity, 98.1%.
실시예 : 화합물 10a, 10b 및 10c의 제조를 위한 일반적인 실험 절차
1-브로모-10-하이드록시-10-(트라이플루오로메틸)안트라센-9(10H)-온 (100 mg, 1equiv), 대응하는 보론산(1.1equiv), 2 M 탄산칼륨수용액(0.348 mL, 0.697 mmol), 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(20 mg, 0.017 mmol)을 1,4-다이옥세인(20 ml)에 용해시키고 그 혼합물을 3시간 동안 환류시켰다. 반응 혼합물을 실온으로 냉각시키고 에틸 아세테이트로 추출하였다. 추출물을 무수 황산나트륨으로 건조시키고 농축시켰다. 잔류물을 실리카겔 컬럼크로마토그래피로 정제하여 화합물 10a, 10b 및 10c를 수득하였다.
tert -부틸-4-(10- 하이드록시 -9-옥소-10-( 트리플루오로메틸 )-9,10- 디하이드로 안트라센-1-일)-3,6-디하이드로피리딘-1(2H)-카르복실레이트(화합물 10a)
표제 화합물을 일반적인 실험 절차에 따라 제조하여 92 mg(72 %) 의 고체를 수득하였다. 1H-NMR(400 MHz, CDCl3) δ 8.21-7.57(m, 7H), 7.27(d, J =11.0 Hz, 1H), 5.42(s, 1H), 4.12-3.35(m, 4H), 2.57-1.86(m, 2H), 1.57-1.50(m, 9H) ; HRMS(ESI) m/z calculated for C25H24F3NO4 [M + H]+ 459.1657, found 459.1654.
tert -부틸 4-(4-(10- 하이드록시 -9-옥소-10-( 트라이플루오로메틸 )-9,10- 다이하이드로안트라센 -1-일)-1H-피라졸-1-일)피페리딘-1-카복실레이트(화합물 10b)
표제 화합물을 일반적인 실험 절차에 따라 제조하여 50 mg(72 %)의 고체를 수득하였다. 1H-NMR(400 MHz, CDCl3) δ 8.04(dd, J =12.8, 7.8 Hz, 2H), 7.96(dd, J =7.6, 1.1 Hz, 1H), 7.80-7.74(m, 1H), 7.70-7.52(m, 3H), 7.38(dd, J =7.8, 0.9 Hz, 1H), 7.26(d, J =2.5 Hz, 1H), 4.66(s, 1H), 4.27-4.12(m, 3H), 2.88(d, J =35.3 Hz, 2H), 2.24-2.04(m, 2H), 1.89(d, J =8.2 Hz, 2H), 1.52-1.44(m, 9H).
에틸 2-(4-(10- 하이드록시 -9-옥소-10-( 트리플루오로메틸 )-9,10- 디하이드로안 트라센-1-일)-1H-피라 졸-1-일) 프로파노에이트(화합물 10c)
표제 화합물을 일반적인 실험 절차에 따라 제조하여 60 mg(96 %)의 고체를 수득하였다. 1H-NMR(400 MHz, CDCl3) δ 8.10(dd, J = 13.4, 7.6 Hz, 2H), 8.04-7.92(m, 2H), 7.78-7.54(m, 3H), 7.46(d, J = 7.6Hz, 1H), 7.34(t, J = 6.9 Hz, 1H), 5.14(q, J = 7.3 Hz 1H), 4.30(q, J = 7.1 Hz, 2H), 4.17(q, J = 7.1 Hz, 1H), 1.90(t, J = 6.7 Hz, 3H), 1.40-1.32(m, 3H); HRMS(ESI) m/z calculated for C23H19F3N2O4 [M + H]+ 444.1297, found 444.1300; HPLC purity, 99.1%.
실시예 : 화합물 8b 및 11c의 제조를 위한 일반적인 실험 절차
화합물 7b 및 10c(1 당량)를 테트라하이드로퓨란/물에 용해하고 수산화나트륨(3 당량)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 상온에서 밤새 교반 하였다. 테트라하이드로퓨란을 감압하에 제거하고, 생성된 용액을 1N 염산을 사용해 pH 2-3으로 산성화시켰다. 물(50 mL)을 첨가하고, 여과하고 건조시켜 화합물 8b 및 11c를 황색 고체로서 수득하였다.
2-(4-(9,10- 디옥소 -9,10- 디하이드로안트라센 -1-일)-1H- 피라졸 -1-일)프로판 산(화합물 8b)
표제 화합물을 일반적인 실험 절차에 따라 제조하여 65 mg(78 %) 의 고체를 수득하였다. 1H-NMR(400 MHz, DMSO-d6) δ 13.10(s, 1H), 8.22-8.14(m, 2H), 8.14-8.06(m, 2H), 7.95-7.81(m, 3H), 7.77(d, J = 7.6 Hz, 1H), 1.75-1.67(m, 3H); HRMS(ESI) m/z calculated for C20H14N2O4 [M + H]+ 346.0954, found 346.0959; HPLC purity, 98.3%.
2-4-(10- 하이드록시 -9-옥소-10-( 트리플루오로메틸 )-9,10- 디하이드로안트라센 -1-일)-1H-피라졸-1-일) 프로판 산(화합물 11c)
표제 화합물을 일반적인 실험 절차에 따라 제조하여 50 mg (97 %) 의 고체를 수득 하였다. 1H-NMR(400 MHz, DMSO-d6) δ 13.03(s, 1H), 8.10(d, J = 3.7 Hz, 1H), 8.05-7.97(m, 2H), 7.94(d, J = 7.6 Hz, 1H), 7.86-7.72(m, 3H), 7.69-7.64(m, 1H), 7.61-7.55(m, 1H), 5.21-5.12(m, 1H), 3.32(s, 1H), 1.71(dd, J = 7.3, 4.3 Hz, 3H); HRMS(ESI) m/z calculated for C21H15F3N2O4 [M + H]+ 416.0984, found 416.0973; HPLC purity, 91.4%.
실시예 : 화합물 6a 및 12의 제조를 위한 일반적인 실험 절차
화합물 5b 및 11a(1 당량)의 테트라하이드로퓨란 현탁액에 벤질 클로로포메이트(1.05 당량) 및 트리에틸아민(3 당량)을 실온에서 첨가하였다. 홉합액을 12시간 동안 교반한 다음, 용매를 감압 하에서 제거하였다. 잔류물을 에틸 아세테이트와 물에 분배하고 층분리하였다. 수층을 에틸 아세테이트(3 × 30ml)로 추출하고, 추출한 유기층을 무수 황산나트륨으로 건조시키고 감압 농축하였다. 농축액을 컬럼 크로마토그래피로 정제하여 주황색 고체의 화합물 6a 및 12를 수득하였다(95 %).
벤질 4-(9,10- 디옥소 -9,10- 디하이드로안트라센 -1-일)-3,6- 디하이드로피리딘 -1(2H)-카르복실레이트(화합물 6a)
표제 화합물을 일반적인 실험 절차에 따라 제조하여 55 mg(71%) 의 고체를 수득하였다. 1H-NMR(400 MHz, CDCl3) δ 8.41-8.20(m, 3H), 7.82-7.75(m, 2H), 7.73(t, J = 7.6 Hz, 1H), 7.49(d, J = 7.6 Hz, 1H), 7.45-7.31(m, 5H), 5.52(d, J = 22.7 Hz, 1H), 5.24(d, J = 12.1 Hz, 2H), 4.34-4.14(m, 2H), 4.05-3.77(m, 2H), 2.30(d, J = 23.8 Hz, 2H); HRMS(ESI) m/z calculated for C27H21NO4 [M + H]+ 423.1471, found 423.1494; HPLC purity, 90.0%.
벤질 4-(10- 하이드록시 -9-옥소-10-( 트리플루오로메틸 )-9,10- 디하이드로안트라센 -1-일)-3,6-디하이드로피리딘-1(2H)-카르복실레이트(화합물 12)
표제 화합물을 일반적인 실험 절차에 따라 제조하여 18 mg (72 %) 의 고체를 수득하였다. 1H-NMR(400 MHz, CDCl3) δ 8.13(dd, J = 7.8, 1.1 Hz, 1H), 8.10-7.99(m, 2H), 7.71(td, J = 7.6, 1.3 Hz, 1H), 7.63(q, J = 7.8Hz, 2H), 7.46-7.25(m, 7H), 5.40(d, J = 25.0 Hz, 1H), 5.19(s, 2H), 3.95-3.54(m, 2H), 2.46-1.98(m, 2H), 1.04-0.65(m, 1H); HRMS(ESI) m/z calculated for C28H22F3NO4 [M + H]+ 493.1501, found 493.1479.
실시예 : 화합물 6b의 제조를 위한 실험 절차
1-(1-( 메틸설포닐 )-1,2,3,6- 테트라하이드로피리딘 -4-일)안트라센-9,10- 디온 (화합물 6b)
테트라하이드로퓨란에 용해한 1-(1,2,3,6-테트라하이드로피리딘-4-일)안트라
센-9,10-디온 하이드로클로라이드 5b(30 mg, 0.092mmol) 현탁액에 메테인설포닐 클로라이드(16 mg, 0.138mmol) 및 N,N-디이소프로필에틸아민(36 mg, 0.276 mmol)을 실온에서 첨가하였다. 반응 용액을 5시간 동안 교반 후, 용매를 감압하에 제거하였다. 잔류물을 에틸 아세테이트(50 ml)와 물(50 ml) 사이에 분배시키고, 층분리하였다. 수층을 에틸 아세테이트(3 X 30 ㎖)로 추출하여 합한 유기층을 무수 황산 나트륨으로 건조시키고 감압 농축시켜 컬럼 크로마토그래피로 추가 정제하여 황색 고체의 1-(1-(메틸설포닐)-1,2,3,6-테트라하이드로피리딘-4-일 안트라센-9,10-디온(15 mg, 45%)을 수득하였다. 1H-NMR(400 MHz, CDCl3) δ 8.36(qd, J = 3.2, 1.6 Hz, 1H), 8.33-8.25(m, 1H), 8.25-8.17(m, 1H), 7.85-7.71(m, 3H), 7.56-7.48(m, 1H), 5.56(d, J = 1.5 Hz, 1H), 4.05(d, J = 26.9 Hz, 2H), 3.82-3.53(m, 2H), 3.02-2.91(m, 3H), 2.46(s, 2H); HRMS(ESI) m/z calculated for C20H17NO4S [M + H]+ 367.0878, found 367.0867; HPLC purity, 98.6%.
실시예 : 화합물 6c의 제조를 위한 실험 절차
4-(9,10- 디옥소 -9,10- 디하이드로안트라센 -1-일)-N-페닐-3,6- 디하이드로피리 딘-1(2H)-카르복사미드(화합물 6c)
테트라하이드로퓨란에 용해한 1-(1,2,3,6-테트라하이드로피리딘-4-일)안트라
센-9,10-디온 하이드로 클로라이드 5b(30 mg, 0.092 mmol) 현탁액에 아이소시아노 벤젠(13 mg, 0.106 mmol) 및 N,N-디이소프로필에틸아민(40 mg, 0.311 mmol)을 실온에서 첨가하였다. 반응 용액을 10시간 동안 교반한 후, 용매를 감압하에 제거하였다. 잔류물을 에틸 아세테이트(50 ml)와 물(50 ml)에 분배시키고, 층분리하였다. 수층을 에틸 아세테이트(3 X 30 ml)로 추출하여 합한 유기층을 무수 황산나트륨으로 건조시키고, 진공에서 농축시켜 컬럼 크로마토그래피로 추가 정제하여 4-(9,10-디옥소-9,10-디하이드로안트라센-2-일)-N-페닐-3,6-디하이드로피리딘-1(2H)-카르복사미드를 황색 고체로서 수득하였다(16 mg, 40%). 1H-NMR(400 MHz, CDCl3) δ 8.36(dd, J = 7.8, 1.4 Hz, 1H), 8.33-8.20(m, 2H), 7.85-7.71(m, 3H), 7.52(dd, J = 7.6, 1.4 Hz, 1H), 7.48-7.40(m, 2H), 7.36-7.27(m, 2H), 7.15-7.02(m, 1H), 6.43(s, 1H), 5.58(s, 1H), 4.22(d, J = 11.4 Hz, 2H), 3.98(d, J = 21.8 Hz, 2H), 2.42(s, 2H); HRMS(ESI) m/z calculated for C26H20N2O3 [M + H]+ 408.1474, found 408.1449; HPLC purity, 94.9%.
실시예 : 화합물 8a의 제조를 위한 실험 절차
1-(1H- 피라졸 -4-일)안트라센-9,10- 디온 염화수소(화합물 8a)
1-(1-(테트라하이드로-2H-피란-2-일)-1H-피라졸-4-일)안트라센-9,10-디온 화합물 7a(46 mg, 0.128 mmol)를 에탄올(10 mL)에 용해하고 6.0 M 염화수소 수용액 (1 mL)을 첨가 하였다. 반응 혼합물을 주위 온도에서 밤새 교반한 후 용매를 감압하에 제거하였다. 생성물을 여과 수집하고 에틸 아세테이트로 세척하였다. 진공 하에 건조시킨 후, 1-(1H-피라졸-4-일)안트라센-9,10-디온 하이드로클로라이드를 백색 고체(31 mg, 89%)로서 수득하였다. 1H-NMR(400 MHz, DMSO-d6) δ 8.21-8.15(m, 2H), 8.08(q, J = 3.1 Hz, 1H), 7.93-7.81(m, 5H), 7.79-7.74(m, 1H); HRMS(ESI) m/z calculated for C17H10N2O2 [M + H]+ 274.0742, found 274.0744; HPLC purity, 99.7%.
실험예 1. PDK4 저해제의 시험관 내 분석
HEK293T 세포를 10% FBS(Hyclone, AUS)가 첨가된 Dulbecco' modified Eagle medium(DMEM) 고 포도당 배지에서 24 시간 동안 배양 하였다. 모든 세포는 37 ℃, 5% CO2 하의 가습기 배양기에서 배양 하였다. 24 시간 후, 배양 배지를 10 % FBS를 함유하는 DMEM 고 포도당으로 교체 하였다. 이어서 세포를 화합물 8c, PS10, DCA로 24시간 동안 처리하고 프로테아제 및 포스파타제 저해제 칵테일 3(시그마, P0044)을 함유하는 용해 완충액(5 mmol/L EDTA, pH 8.0, 2 mmol/L Na3VO4, 20 mmol/L Tris, pH 7.4, 10 mmol/L Na4P2OH, , 100 mmol/L, 0.1 mmol/L PMSF, and 1% NP-40)으로 수확 하였다. 20 μg의 단백질을 Bolt gel에서 분리하고 PVDF membrane (Millipore, GVWP2932A)으로 옮겼다. 시험관 내 분석은 포스포-PDHE1α ser232(Calbiochem, AP1063), 포스포-PDHE1α ser293(Calbiochem, AP1062), 포스포-PDHE1α ser300(Calbiochem, AP1064), PDHE1α(Cell signal, 2784S)에 각각 특이적인 항체를 사용하여 수행되었다.
실험예 2. 시험관 내 대사 안정성 연구
8c의 마이크로솜 대사 안정성을 평가하기 위해 풀링된 인간 간마이크로솜(HLMs, 1.0 mg / mL, Xenotech)과 8c (1 mM)를 예비 배양(37 ℃, 5 min) 하였다. 반응을 개시하기 위해, NADPH 및 UDPGA를 샘플에 첨가하고 특정 시점(10, 20, 40, 및 60 분) 동안 배양하였다. 그런 다음, 샘플 분취액을 취하여 아세토나이트릴로 종결시켰다. 원심 분리 후, 상등액을 LC-MS/MS를 사용하여 분석 하였다.
실험예 3. 시험관 내 대사 연구
화합물 8c의 마이크로좀 신진 대사를 평가하기 위해, 풀링된 인간 간마이크로솜(1.0 mg / ml, Xenotech)과 alamethicin(25 ㎍ / mg protein)을 혼합하고 15분 동안 얼음에 두었다. 8C(100 μM)로 37 ℃에서 5분간 예비 배양한 후, 2시간 동안 NADPH(1.3 mM) 및 UDPGA(5 mM) 시스템을 교반하면서 반응을 개시하였다. 반응물에 빙냉 아세토나이트릴을 첨가하여 반응을 종결시켰다. 반응이 종결된 후, 혼합물을 볼텍싱하고 18,000 x g에서 5분간 원심 분리하였다. 마지막으로, 상등액을 LC-MS/MS 시스템에 주입하였다. 화합물 8c의 분석에 사용된 질량 전이는 358.2→84.1(충돌 에너지 22eV)이었다.
실험예 4. 화합물 8c 및 그 대사 산물의 LC-MS/MS 분석
ThermoFisher UltiMate HPLC 시스템에 Thermo Q Exactive Focus Quadrupole-Orbitrap 질량 분석기(ThermoFisher Scientific, San Jose, CA, USA)를 사용하여 8c와 그 대사 산물의 분리 및 동정을 수행하였다. 전기 분사 이온화는 양이온 모드에 사용되었다. 화합물 분리는 Capcell core ADME 컬럼(100 × 2.1 mm, 2.7 ㎛, Shiseido)상에서 수행하였다. 이동상은 0.1 % 포름산을 갖는 물(A) 및 0.1 % 포름산을 갖는 아세토나이트릴(B)로 구성하였다. 크로마토그래피 분리를 달성하기 위해, 용량은 1 μL였다. 8c 및 M1의 머무름 시간은 각각 6.99분 및 7.18 분이었다.
실험예 5. 사이토크롬 P450(P450) 및 유리딘 5'- 디포스포 - 글루쿠밀트랜스퍼레이즈 ( UGT ) 저해 분석
풀링된 HLM (Xenotech H0630)을 사용하여 화합물 8c(최종 농도 0~50μM)의 부재 및 존재 하에서 5종의 P450 및 4종의 UGT 분석에서 8c의 저해 효능을 측정하였다. 모든 실험은 이중으로 수행되었다. 페나세틴 O-디에틸레이션, 톨부타미드 4-하이드록실레이션, 오메프라졸 하이드록 실레이션, 덱스트로메톨판 O-디메틸레이션, 미다졸람 1'-하이드록실레이션, SN-38 글루쿠로니데이션, 트리플루오페라진 N- 글루쿠로니데이션, 마이코페놀린산 글루쿠로니데이션 및 날록손 3-글루쿠로니데이션은 CYP1A2, CYP2C9, CYP2C19, CYP2D6, CYP3A, UGT1A1, UGT1A, UGT1A9 및 UGT2B7에 대한 탐침 활성을 측정하였으며, 포스파타제 저해제 칵테일3과 탠덤 질량 분광법을 사용하여 분석 하였다.
실험예 6. 생물학적 활성도
실험예 6.1. 안트라퀴논 유도체의 SAR
합성된 일련의 안트라퀴논 유도체들의 PDK4 저해에 대한 활성을 스크리닝 하였다. PS10을 기준 화합물로 사용하였다. 10 νM 농도에서의 생물학적 분석에서 안트라퀴논 1은 대조 화합물 PS10보다 우수한 시험관 내(in vitro) 활성을 보였다.
다음으로, 브로모안트라퀴논 3을 평가하였고, 안트라퀴논 1과 유사한 시험관 내 활성을 갖는 것으로 밝혀졌다(표 1). 6 원자 고리 아릴기(화합물 4a 및 5a) 또는 헤테로 아릴(화합물 4b) 작용기로의 치환은 화합물 3의 보다 활성이 감소하였음을 확인하였다.
[표 1]
Figure pat00078
실험예 6.2. 테트라하이드로피리딘 유도체가 함유된 안트라퀴논의 SAR
테트라하이드로피리딜 카바메이트 유도체 4c는 대조 화합물 PS10 (760nM) 보다 높은 효능인 600 nM의 IC50 값으로 개선된 효능을 보였다. 아민하이드로 클로라이드 화합물 5b는 카바메이트 화합물 4c보다 낮은 활성을 보였다. 따라서 카바메이트, 설폰아마이드 및 유레아(화합물 6a, 6b 및 6c)와 같은 N-치환 테트라하이드로피리딜 안트라퀴논 유도체를 합성하여 평가하였다(표 2). 화합물 6a는 PS10보다 높은 % 저해율을 보였으며, 화합물 4c보다는 낮은 효능을 보였다 (표 2).
[표 2]
Figure pat00079
실험예 6.3. 피라졸 유도체가 함유된 안트라퀴논의 SAR
표 3에서는 보이는 바와 같이, 5원자 고리 피라졸 유도체(7a, 8a, 7b, 8b, 7c 및 8c)를 합성하고, 그에 대응하는 PDK4 저해 능력에 대해 평가하였다. 화합물 8c는 84 nM의 IC50 값으로 우수한 시험관 내 효능을 나타내었다. 반면에, 나머지 유도체들은 PDK4 저해에 대한 중간 정도의 효능을 보였다.
[표 3]
Figure pat00080
실험예 6.4. 10- 하이드록시 -10-( 트리플루오로메틸 )안트라센-9(10H)-온 유도체의 SAR
다음으로, 트리플루오로메틸기를 안트라퀴논 골격에 도입하고 PDK4 저해에 대한 효능을 스크리닝 하였다. 표 4에 나타낸 바와 같이, 화합물 10a, 10b, 11a 및 12에서는 효능의 손실을 확인하였고 10c 및 11c에서는 개선된 효능을 보였다. 특히, 화합물 11c는 143 nM의 IC50 값으로 향상된 효능을 나타내었다(표 4).
[표 4]
Figure pat00081
실험예 6.5. 시험관 내 세포 활성 평가
시험관 내 데이터로부터 추가 평가를 하기 위한 프로토타입으로서 화합물 8c를 선택하였다. 시험관 내 세포 활성을 평가하기 위해, 화합물 8c를 HEK293T 인간 배아 신장 세포에서 처리하였다. 구체적으로, HEK293T 인간 배아 신장 세포를 비히클, 10 μM의 화합물 8c, PS10 및 5 mM의 DCA로 24시간 동안 처리하였다. 이후, pSer232, pSer293 및 pSer300의 상대적 밴드 강도를 나타내었다. 화합물 8c는 도 1a 및 도 1b에 나타낸 바와 같이 PDHE1α의 Ser232, Ser293 및 Ser300의 인산화를 성공적으로 억제하였다. 화합물 8c의 효능은 잘 알려진 PDK2/4의 저해제인 PS10보다 향상된 효능을 보여주었다.
실험예 7. 화합물 8c의 간마이크로솜에 대한 안정성에 평가
실험예 7.1. 래트 및 인간의 간마이크로솜에서의 안정성 평가
화합물 8c를 래트 및 인간의 간마이크로솜에서의 안정성에 대해 평가 하였다. NADPH와 UDPGA의 존재 하에 인간 간마이크로솜을 항온 처리했을 때, 화합물8c의 시험관 내 반감기 값은 > 60 분이었다. 인간 간마이크로솜의 시험관 내 대사 안정성 시험을 통해 화합물 8c는 제 I 기 대사 과정과 글루쿠로니데이션으로부터 안정한 것으로 밝혀졌다. NADPH와 UDPGA의 존재 하에 인간 간마이크로솜과 함께 8c를 배양 한 후, 액체 크로마토그래피-템덤 질량 분석법(LC-MS/MS)을 이용해 제 I 기 대사 산물(M1)을 분석하였다. LC-MS/MS를 사용한 화합물 8c 및 M1의 추가 분석을 통해 화학적 구조 식별에 유용한 이온 산물들을 얻었다(도 2a). 화합물 8c의 MS/MS 스펙트럼은 m/z 358.2에서 양성화된 이온 [M + H]+과 m/z 275.1 에서의 피페리딘이 소실된 절편, m/z 84.1에서 탈양성자화 피페리딘 절편을 갖는다. M1은 잠정적으로 hydroxyl-8c로 확인되었다(도 2b). M1의 질량 스펙트럼은 m/z 374.2에서 양성자화된 분자 이온 피크 [M + H]+를 포함하고있어, 화합물 8c에 하나의 산소 원자가 첨가되었음을 암시한다. M1의 MS/MS 스펙트럼은 8c와 같은 절편화 패턴을 나타냈다(도 2a 및 도 2b). M1은 m/z 275.1(하이드록실-피페리딘고리의 손실), 100.1(탈양성자화 하이드록시-피페리딘 부분) 및 82.1(탈양성자화 하이드록시-피페리딘 부분에서 물의 손실)에서 절편 이온을 나타냈다. 그러나, M1의 피페리딘 작용기의 정확한 하이드록실화 위치를 결정할 수 없었다. 화합물 8c는 래트의 간마이크로솜에서 중간 정도의 안정성을 보였다(30분 배양 후 68 %가 잔존함).
실험예 7.2. 간마이크로솜 안정성 및 CYP 저해
사이토크롬 P450(P450)과 우리딘 5'-디포스포-글루쿠로닐트랜스퍼라제(UGT)는 약물 상호 작용의 발생에 중요한 결정 인자이다. 따라서, 인간 간마이크로솜에서 5종의 인간 P450과 4종의 UGT의 활성에 대한 8c의 억제 효과를 조사했다. P450 및 UGT 대한 8c 억제 기능은 풀링된 인간 간마이크로솜을 사용하여 화합물 8c의 부재 및 최종 농도 50 mM 하에서 시험하였다(표 5). 이때, 래트의 간마이크로솜 안정성 실험에서, 부스피론을 양성 대조군(0.1%(래트) 및 4%(인간))으로 30분 배양 후 사용하였다.
[표 5]
Figure pat00082
분석 결과, 화합물 8c가 CYP1A2, CYP2C19 및 CYP3A 동종에 대해 약한 수준의 저해(> 10 mM)를 나타내었고 CYP2C9, CYP2D6 및 4개의 UGT 동종에 대한 무시할 수 있는 수준의 억제를 나타냈다. 이러한 연구 결과는 화합물 8c와 5종의 P450과 4종의 UGT 동종 사이의 약물 상호 작용이 예상되지 않음을 시사한다. 화합물 8c는 5개의 대표적인 세포주에서 유의한 세포 독성을 나타내지 않았다(표 5). 8c의 약물 동태학(PK) 프로파일을 래트에서 평가하고 표 6에 요약하였다. 화합물 8c는 래트에서 양호한 생체 이용률(64%), 긴 반감기(> 7 hr) 및 적당한 청소율(CL = 0.69)을 나타냈다.
[표 6]
Figure pat00083
실험예 8. 화합물 8c의 항 당뇨병 효능 평가
화합물 8c의 항당뇨병 효능을 평가하기 위해, 4주간 고지방 사료를 먹인 생쥐에게 100 mg의 화합물 8c를 1주간 경구 투여 한 다음, 복막 내 당부 검사를 수행하였다. 구체적으로, 8 주령의 C57BL/6J 마우스에 4 주간 고지방식이 요법(60 % kcal 지방 + 0.5 % 콜레스테롤 + 10 % 과당식이)을 사주했다. 고지방 식이 섭취 4 주차에 마우스에 비히클, 시타글립틴 10 mg/kg, PS10 100 mg/kg, 화합물 8c 100 mg/kg을 1 주간(n = 6) 투여 하였다. 1 주간 화합물 투여 후, 복막 내 내당능 시험(1.5 g / kg 글루코오스)을 실시하고, 곡선 아래 면적(AUC)을 분석 하였다. 도 3a 및 도 3b에 나타낸 바와 같이, 곡선 아래 면적(AUC)의 정량화를 통해 화합물 8c가 내당능을 유의미하게 개선함을 확인하였다.
실험예 9. 화합물 8의 β- 헥소사미니다아제의 IgE / Ag 자극에 따른 탈과립화 저해 실험
FceRI가 결합된 특이적 IgE 알레르기 유발 가교에 의해 발생되는 아나필락시스는 결국 탈과립, 프로스타글란딘 D2(PGD2), 류코트리엔 합성 및 다양한 사이토카인 및 케모카인의 생산을 초래하는 다중 신호 전달 경로의 활성화를 유발한다. IgE/Ag 자극에 의한 비만 세포의 활성화시, 비만세포의 탈과립화는 빠르게 일어나고, 그 수치는 과립 성분 방출 정도의 측정에 의해 평가 가능하다. 화합물 8c가 골수 유래 비만 세포(BMMCs), 특히 β-헥소사미니다아제의 IgE/Ag 자극에 의한 탈과립화를 저해하는지 여부를 조사하였다. 구체적으로, IgE로 표지된 BMMC를 10 및 20 mM농도의 화합물 8c와 30 분간 예비 배양 한 다음 HSA로 자극하였다. 상등액을 수집하여 β-헥소사미나아제 방출 레벨(자극 후 15분)을 측정하였다.
도 4a에 표시된 바와 같이, 화합물 8c와의 예비 배양은 IgE/Ag에 의해 활성화된 골수 유래 비만 세포로부터의 β-헥소사미니다아제의 방출을 용량 의존적으로 억제하며, IgE/Ag와 화합물 8c를 0, 10 μM 및 20 μM 농도로 처리 하였을 때 골수 유래 비만 세포의 흡광도 값이 각각 0.26 ± 0.025, 0.20 ± 0.015 및 0.126 ± 0.032로 측정되었다.
마우스의 귀에 IgE/Ag자극 수동 피부 아나필락시스(PCA) 반응이 유도되면 혈관의 투과성이 증가하므로, 마우스에 에반스 블루 용액을 투여함으로써 쉽게 외유출을 관찰할 수 있다. 따라서 PCA는 알레르겐에 대한 민감성과 이러한 반응을 완화시키는 화합물 효능을 연구하는 도구로 사용될 수 있습니다. 다음으로, IgE/Ag 자극으로 유도된 PCA를 통하여 마우스에서 PDK4 저해제의 항 알레르기 효능를 조사하였다. 구체적으로, 마우스에 항 DNP IgE 단회 용량을 피하 주사 하였다. 24시간 후, 마우스에 화합물 8c 50 mg/kg을 복강 투여 한 다음, 1시간 후에 2% 에반스 블루를 함유한 60 μg/ 200μl의 DNP-HSA로 정맥 투여하였다. 도 4b에 나타낸 바와 같이, PDK4 처리 마우스에서는 에반스 블루 용액에 의한 혈관 외유출의 현저한 감소가 관찰되었다. 에반스 블루 삼출물의 레벨은 비히클에서 149 ± 16.9, 화합물 8c를 50 mg/kg 용량으로 투여한 마우스에서 49.9 ± 24.1 이었다. 이 결과는 새로 개발된 PDK4 저해제가 시험관 내 및 생체 내에서 항 알레르기 효과를 가지고 있음을 시사한다. 한편, 귀 조직에서의 염료 분출이 측정되었다. 실험 값은 평균 ± 표준 편차(n = 5)로 나타내었다.
실험예 9.1. 탈과립 분석
골수 유래 비만 세포 (106 cells/mL)를 500 ng/mL 마우스 anti-DNP IgE(Sigma)로 밤새 증감시켰다. 증감된 세포를 30분 동안 10 및 20 mM의 8c로 전처리 한 다음 100 ng/ mL DNP-인간 혈청 알부민(HSA; Sigma-Aldrich)으로 적절한 기간 동안 자극 하였다. 상층액 또는 전체 세포 용해물을 인산 2 나트륨으로 pH 4.5로 조정한 0.04 M 시트르산 완충액에 용해시킨 2.5 mM 4-니트로 페닐-N-아세틸β-D글루코사미데이트(Sigma) 50 ㎕와 함께 96-웰 플레이트에 넣었다. 37℃에서 60분 동안 배양한 후, 수산화 나트륨으로 조정한 0.2 M 글리신 50 ㎕를 pH 10.7로 첨가하여 반응을 종결시켰다. 착색된 생성물을 마이크로플레이트판독기(BMG Labtech, Offenburg, Germany)를 사용하여 405 nm에서 측정하였다. DNP-HSA를 첨가하기 1시간 전에 골수 유래 비만 세포에 β-헥소사미니데이즈를 첨가하여 8c의 효능를 시험하였다.
실험예 9.2. IgE 매개성 수동 피부 아나필락시스
항-DNP IgE(80 ng/20 ㎕, Sigma)를 6주령 수컷 마우스의 귀에 피하 접종 하였다. 24시간 후, 마우스에 화합물 8c 50 mg/kg 를 복강 투여 하였다. 1시간 후, 60 μg/200 μl의 DNP-HAS와 2% 에반스 블루(Sigma)를 포함하는 PBS 용액(200 μl)을 마우스에 정맥 투여 하였다. DNP-HSA로 처리 1시간 후 마우스를 안락사시키고, 귀를 제거하여 37℃에서 디메틸포름아미드(JUNSEI, Japan) 500 μl에 밤새 용해시켰다. 마이크로플레이트판독기(BMG Labtech)를 사용하여 650 nm에서 염료 유출량을 측정하였다.
실험예 10. 화합물 8c의 항암 효과 평가
화합물 8c의 항암 효과를 평가하기 위해, 화합물 8c의 처리가 암세포 증식, 세포 형질 전환 및 세포 사멸을 조절할 수 있는지 여부를 시험하였다. 구체적으로, 화합물 8c는 세포 증식과 세포 변형을 억제한다. HCT116 및 RKO 세포를 화합물 8c 또는 8c 및 oxaliplatin으로 처리하고, 0 내지 72 시간 동안 성장시켜, 450 nm에서 비색 분석계를 사용하여 CCK-8 분석을 통해 생존율을 분석하였다. 또한, HCT116 및 RKO 세포를 6-웰 플레이트에 접종하고 화합물 8c 10-50 mM/ml 또는 oxaliplatin 6 mM/ml으로 7일 동안 처리하였다. 세포를 고정시키고 크리스탈 바이올렛으로 염색하였다.
CCK-8 분석은 화합물 8c의 처리가 인간 결장암 세포주인 HCT116 및 RKO의 증식을 유의하게 저해한다는 것을 보여주었다(도 5a). 암세포의 중요한 특징인 동시에, 체외 암 연구에서 일반적으로 사용되는 콜로니 형성 분석법을 통하여 화합물 8c 처리 군이 DMSO 처리 군에 비해 HCT116 및 RKO 세포의 콜로니 형성 효율이 유의하게 감소했음을 보여 주었다. 흥미롭게도, 진행성 대장 암에 대한 백금 기반 화학 요법 약물인 Oxaliplatin와 화합물 8c의 병용 치료는 Oxaliplatin 단독 처리 세포에 비하여 콜로니 형성을 현저하게 감소시켰다(도 5b). 이러한 결과는 화합물 8c가 세포 증식 및 세포 형질 전환의 억제에 중요한 역할을 한다는 것을 시사한다.
실험예 11. 화합물 8c의 세포 사멸 유발 여부 확인
상기 데이터는 화합물 8c가 세포 형질 전환을 억제하고 세포 증식을 억제함을 시사한다(도 5a 및 도 5b). 따라서 화합물 8c가 인간 대장암 세포에서 세포 사멸을 유도할 수 있다고 판단하였다. 또한, 화합물 8c가 세포 사멸을 유발하는지의 여부를 입증하기 위하여 유동 세포 계측법을 시행하였다. 화합물 8c를 처리한 HCT116 및 RKO 세포의 유동 세포 계측 분석을 통하여 화합물 8c는 세포 증식을 억제하고 세포 사멸을 진행하는 세포의 수를 증가시키는 것을 확인하였다(도 5a 및 도 6). 화합물 8c 및 Oxaliplatin의 병용 처리는 Oxaliplatin 단독 처리에 비해 현저히 세포 사멸을 유도하는 것을 Annexin V/PI 염색 시험으로 확인하였다(Oxaliplatin 단독 처리시 14.2% 또는 7.05%, oxaliplatin 및 화합물 8c 병용 처리시 21.8% 또는 33.8%).
세포 수확 24시간 전에 세포를 화합물 8c 및 Oxaliplatin으로 처리하고 PI 염색하여 세포 사멸을 분석하였다. 구체적으로, 요오드화 프로피디윰(PI) 염색 시행 24시간 전에 화합물 8c 또는 화합물 8c 및 oxaliplatin을 처리하고 유동 세포 계측법을 이용하여 세포 주기의 DNA 함량을 분석하였다. 화합물 8c와 Oxaliplatin의 병용 처리 군에서 Oxaliplatin 단독 처리 군에 비해 세포 사멸 중인 세포의 수(하위 G1 세포 집단)가 증가하였다(Oxaliplatin 단독 처리의 경우 25.1 % 또는 12 %, Oxaliplatin 및 화합물 8c 병용 처리의 경우 36 % 또는 57.4 %)(도 6a 및 도 6b). 이 결과는 화합물 8c가 세포 사멸의 유도를 통해 강력한 항암 약물일 수 있음을 시사한다.
실험예 12. PDK4 /저해제 복합체의 화합물과의 결합
인간 PDK4(Protein Data Bank 액세스 코드 2ZKJ)의 결정 구조 및 화학 구조에서 생성 된 화합물의 원자 좌표에 따라 SwissDock 웹 서버를 이용하여 분자 도킹 계산을 수행 하였다. 단백질은 리본 다이어그램과 부분적으로 투명한 표면으로 표시되었으며 도킹된 화합물은 볼 스틱 모델로 표시되었다. 삽입된 그림은 결합 포켓 내의 수소 결합과 바인딩 포켓 게이트에서의 π 스태킹 상호 작용 및 주요 상호 작용들을 확대하여 보여주고 있다. PyMOL로 그림을 준비하였다. 예측된 PDK4/저해제 복합체는 화합물과 리포아마이드 결합 부위(활성 사이트로부터 떨어져있는 알로스테릭 사이트)사이의 가장 선호되는 상호작용에 관하여 -1972.78 kcal/mol의 완전한 적합성 및 -8.14 kcal/mol의 추정 ΔG 값을 갖는 최적의 피팅을 보였다(도 7).
결합 포켓은 실질적으로 변화하지 않았으며 저해제는 미리 배열된 캐비티에 피팅하였다. 피라졸 곁가지 그룹이 포켓에 들어가는 동안 안트라퀴논 그룹은 단백질 표면의 Phe43과 Phe56 잔기 사이에 인터킬레이팅함으로써 결합 포켓 게이트에 머물러 있었다. 단백질/저해제의 주요한 상호 작용으로는 Ser53의 곁사슬과 Gln175의 주골격 사이의 3개의 수소 결합뿐만 아니라, 결합 포켓 내의 소수성 잔기와 주위의 반 데르 발스 상호 작용이 있다. 단백질 표면에서, Phe43 및 Phe56 잔기는 안트라퀴논 골격과의 추가적인 π 상호 작용(π-스태킹 상호작용)을 제공한다.
실험예 12.1. PDK4 저해제 상호 작용의 인 실리코 모델링
인간 PDK4의 3 차원 구조는 단백질 정보 은행(PDB 액세스 코드 2ZKJ)에서 얻었으며 온라인 SIMLES 변환기를 사용하여 화합물의 원자 좌표를 생성하였다. 저해제 화합물은 도킹 소프트웨어 EADock DSS에 구현된 CHARMM force field에 따른 SwissDock 웹 서비스(http://swissdock.vital-it.ch/)를 사용하여 PDK4에 도킹 되었다. 도킹은 관심 영역을 지정하지 않은(블라인드 도킹) 기본 파라미터에서 정확한 매개 변수를 사용하여 수행되었다. 결과는 UCSF 키메라 패키지에서 다운로드하여 확인 가능하다.

Claims (13)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 안트라퀴논 유도체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염인 화합물:
    [화학식 1]
    Figure pat00084

    상기 식에서,
    A는
    Figure pat00085
    또는
    Figure pat00086
    이고;
    R은
    Figure pat00087
    ,
    Figure pat00088
    ,
    Figure pat00089
    또는
    Figure pat00090
    이고;
    Ra는
    Figure pat00091
    ,
    Figure pat00092
    ,
    Figure pat00093
    ,
    Figure pat00094
    ,
    Figure pat00095
    ,
    Figure pat00096
    ,
    Figure pat00097
    ,
    Figure pat00098
    ,
    Figure pat00099
    ,
    Figure pat00100
    ,
    Figure pat00101
    ,
    Figure pat00102
    또는
    Figure pat00103
    이다.
  2. 제1항에 있어서,
    A는
    Figure pat00104
    이고;
    R은
    Figure pat00105
    ,
    Figure pat00106
    ,
    Figure pat00107
    또는
    Figure pat00108
    이고;
    Ra는
    Figure pat00109
    ,
    Figure pat00110
    ,
    Figure pat00111
    ,
    Figure pat00112
    ,
    Figure pat00113
    ,
    Figure pat00114
    ,
    Figure pat00115
    ,
    Figure pat00116
    ,
    Figure pat00117
    ,
    Figure pat00118
    ,
    Figure pat00119
    ,
    Figure pat00120
    또는
    Figure pat00121
    인, 화합물.
  3. 제2항에 있어서,
    R은
    Figure pat00122
    이고;
    Ra는
    Figure pat00123
    ,
    Figure pat00124
    또는
    Figure pat00125
    인, 화합물.
  4. 제2항에 있어서,
    R은
    Figure pat00126
    이고;
    Ra는
    Figure pat00127
    ,
    Figure pat00128
    ,
    Figure pat00129
    ,
    Figure pat00130
    또는
    Figure pat00131
    인, 화합물.
  5. 제2항에 있어서,
    R은
    Figure pat00132
    이고;
    Ra는
    Figure pat00133
    ,
    Figure pat00134
    ,
    Figure pat00135
    ,
    Figure pat00136
    ,
    Figure pat00137
    또는
    Figure pat00138
    인, 화합물.
  6. 제1항에 있어서,
    A는
    Figure pat00139
    이고;
    R은
    Figure pat00140
    또는
    Figure pat00141
    이고;
    Ra는
    Figure pat00142
    ,
    Figure pat00143
    ,
    Figure pat00144
    ,
    Figure pat00145
    ,
    Figure pat00146
    ,
    Figure pat00147
    또는
    Figure pat00148
    인, 화합물.
  7. 제6항에 있어서,
    R은
    Figure pat00149
    이고;
    Ra는
    Figure pat00150
    ,
    Figure pat00151
    또는
    Figure pat00152
    인, 화합물.
  8. 제6항에 있어서,
    R은
    Figure pat00153
    이고;
    Ra는
    Figure pat00154
    ,
    Figure pat00155
    ,
    Figure pat00156
    또는
    Figure pat00157
    인, 화합물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 화합물은 아래 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것인, 화합물:
    1) 메틸 4-(9,10-디옥소-9,10-디하이드로안트라센-1-일)벤조에이트;
    2) 1-(피리딘-3-일)안트라센-9,10-디온;
    3) tert-부틸 4-(9,10-디옥소-9,10-디하이드로안트라센-1-일)-3,6-디하이드로피리딘-1(2H)-카르복실레이트;
    4) 1-(4-하이드록시페닐)안트라센-9,10-디온;
    5) 4-(9,10-디옥소-9,10-디하이드로안트라센-1-일)벤조익 산;
    6) 1-(1,2,3,6-테트라하이드로피리딘-4-일)안트라센-9,10-디온 하이드로클로
    라이드;
    7) 벤질 4-(9,10-디옥소-9,10-디하이드로안트라센-1-일)-3,6-디하이드로피리
    딘-1(2H)-카르복실레이트;
    8) 1-(1-(메틸설포닐)-1,2,3,6-테트라하이드로피리딘-4-일)안트라센-9,10-
    디온;
    9) 4-(9,10-디옥소-9,10-디하이드로안트라센-1-일)-N-페닐-3,6-디하이드로피
    리딘-1(2H)-카르복사미드;
    10) 1-(1-(테트라하이드로-2H-피란-2-일)-1H-피라졸-4-일)안트라센-9,10-디
    온;
    11) 에틸 2-(4-(9,10-디옥소-9,10-디하이드로안트라센-1-일)-1H-피라졸-1-일
    )프로파노에이트;
    12) tert-부틸 4-(4-(9,10-디옥소-9,10-디하이드로안트라센-1-일)-1H-피라졸-1-일)피페리딘-1-카르복실레이트;
    13) 1-(1H-피라졸-4-일)안트라센-9,10-디온 하이드로클로라이드;
    14) 2-(4-(9,10-디옥소-9,10-디하이드로안트라센-1-일)-1H-피라졸-1-일)프로
    판산;
    15) 1-(1-(1-피페리딘-4-일)-1H-피라졸-4-일)안트라센-9,10-디온 하이드로클
    로라이드;
    16) tert-부틸-4-(10-하이드록시-9-옥소-10-(트리플루오로메틸)-9,10-디하이
    드로안트라센-1-일)-3,6-디하이드로피리딘-1(2H)-카르복실레이트;
    17) tert-부틸 4-(4-(10-하이드록시-9-옥소-10-(트라이플루오로메틸)-9,10-
    다이하이드로안트라센-1-일)-1H-피라졸-1-일)피페리딘-1-카복실레이트;
    18) 에틸 2-(4-(10-하이드록시-9-옥소-10-(트리플루오로메틸)-9,10-디하이드
    로안트라센-1-일)-1H-피라 졸-1-일)프로파노에이트;
    19) 10-하이드록시-1-(1,2,3,6-테트라하이드로피리딘-4-일)-10-(트리플루오로메틸)안트라센-9(10H)-온 하이드로클로라이드;
    20) 10-하이드록시-1-(1-(피페리딘-4-일)-1H-피라졸-4-일)-10-(트리플루오로
    메틸)안트라센-9(10H)-온 하이드로클로라이드;
    21) 2-4-(10-하이드록시-9-옥소-10-(트리플루오로메틸)-9,10-디하이드로안트
    라센-1-일)-1H-피라졸-1-일)프로판산; 및
    22) 벤질 4-(10-하이드록시-9-옥소-10-(트리플루오로메틸)-9,10-디하이드로
    안트라센-1-일)-3,6-디하이드로피리딘-1(2H)-카르복실레이트.
  10. 제1항의 화합물을 유효성분으로 포함하는, 피루브산 탈수소효소 키나아제 4(Pyruvate dehydrogenase kinase 4, PDK4) 활성과 관련된 질환의 예방 또는 치료를 위한 약학적 조성물.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 PDK4 활성과 관련된 질환은 대사 질환, 암 또는 알레르기인 것인, 약학적 조성물.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 대사 질환은 비만, 당뇨병, 고지혈증, 동맥경화증, 지방간 및 고혈압으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인, 약학적 조성물.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 암은 대장암, 유방암 및 난소암으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나인, 약학적 조성물.
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