KR20210056710A - 이소-엑시구아민 A(iso-exiguamine A) 유도체, 이의 제조방법 및 이를 유효성분으로 함유하는 IDO-1 관련 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물 - Google Patents

이소-엑시구아민 A(iso-exiguamine A) 유도체, 이의 제조방법 및 이를 유효성분으로 함유하는 IDO-1 관련 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이소-엑시구아민 A(iso-exiguamine A) 유도체 및 이를 유효성분으로 함유하는 IDO-1 관련 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물에 관한 것으로, 상기 이소-엑시구아민 A 유도체는, IDO-1에 대해 높은 억제능을 나타내므로, IDO-1 관련 질환, 구체적으로 면역 관련 질환 또는 암의 치료, 특히, IDO-1를 과발현하여 숙주의 면역체계를 교란하는 암세포를 대상으로 하는 면역항암치료에 유용하게 사용할 수 있다. 또한, 이소-엑시구아민 A의 제조방법은 높은 수득률을 나타내는 바, 다양한 유도체의 합성을 용이하게 할 수 있고, 이소-엑시구아민 A는 천연물인 엑시구아민 A와 유사한 정도의 IDO-1 억제 효과가 있으면서 대량 생산이 용이하므로 엑시구아민 A를 대체하여 사용할 수 있다.

Description

이소-엑시구아민 A(iso-exiguamine A) 유도체, 이의 제조방법 및 이를 유효성분으로 함유하는 IDO-1 관련 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물{Iso-exiguamine A derivatives, preparation method thereof and pharmaceutical composition for use in preventing or treating IDO-1 related disease containing the same as an active ingredient}
본 발명은 이소-엑시구아민 A(iso-exiguamine A) 및 이를 유효성분으로 함유하는 IDO-1 관련 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물에 관한 것이다.
암은 비정상적으로 세포가 성장하는 것을 특징으로 하며, 신체 전체로 퍼질 수도 있는 위험한 질환이다. 암의 유형은 소아간암, 유방암, 결장암, 폐암, 방광암, 전립선암, 췌장암, 자궁경부암, 뇌암, 위암 등이 있다. 세계적으로 천만 명 이상의 사람이 매년 암으로 진단되며, 암으로 매년 600만 명 이상의 사람들이 사망한 것으로 알려져 있다. 이에, 암을 치료하는 방법을 연구할 필요성이 높고, 특히 인간 및 다른 포유동물에서 발생하는 암을 예방 또는 치료하는 데에 유용한 약학적 조성물에 대한 연구가 많이 진행되고 있다.
과거 암을 치료하는 가장 흔한 수단은 수술, 방사선 치료 또는 화학요법 약물의 사용이었다. 하지만, 최근 암 면역요법이 암 치료법으로서 많은 가능성을 제시하는 것으로 각광받고 있고, 이는 암 치료에 면역체계가 사용되는 것을 특징으로 한다.
인돌아민 2,3-디옥시게나제-1(Indoleamine 2,3-Dioxygenase-1, IDO-1, enzyme entry : EC 1.13.11.52)은, 필수아미노산인 트립토판 분해대사의 첫번째 단계 및 속도결정단계에 관여하는 효소이다. IDO-1은 체내에서 트립토판을 N-포르밀 키뉴레닌(N-formylkynurenine)으로 전환시킬 수 있고, 이로 인해 체내에서 트립토판이 부족하면, T세포 증식 및 T세포 면역반응이 억제된다. 즉, T세포의 활성은 트립토판 농도와 비례한다고 볼 수 있기 때문에, IDO-1의 활성은 생체 면역체계를 조절하는 데 중요한 역할을 한다. 구체적으로, IDO-1은 활성 및 비활성 조절을 통하여 체내에 유입된 물질을 항원으로 인식하여 면역 반응을 보일 것인지, 우리 몸에 받아들일 것인지(immune tolerance)를 조절하여 외부의 위험으로부터 생체를 보호하는 기능을 한다.
예를 들어, IDO-1이 활성화되면, 모체의 면역기능이 태아를 외부 항원으로 간주하여 제거하는 것을 막을 수 있다. 그런데 여러 종류의 암세포에서 IDO가 과발현되면, 숙주의 면역체계가 교란되어 암세포들이 생존할 수 있다는 연구결과들이 보고되었다. 즉, IDO-1이 과발현되면 트립토판이 고갈되고, 암세포 증식 및 면역세포 무능화가 일어나므로, IDO-1은 면역항암치료의 주요한 표적이 되었고, IDO-1 억제 기능이 있는 화합물 및 이를 유효성분으로 함유하는 항암제를 개발하려는 연구들이 여럿 진행되고 있다. 그리고, IDO-1억제 기능이 있는 화합물은 면역체계를 활성화시킬 수 있으므로, 상기 암 외에도 감염성 질환, 신경정신성 질환, HIV 바이러스 감염 등 IDO-1과 관련한 다른 질병들의 예방 및 치료에도 유용하게 사용될 수 있다.
또한, 인돌아민 2,3-디옥시게나제-2(Indoleamine 2,3-Dioxygenase-2, IDO-2)는 IDO-1과 유사한 유전적 구조를 갖지만 활성, 기능 및 발현패턴에 차이가 있다. IDO-2도 트립토판 분해대사에 관여하지만, IDO-1의 기질인 트립토판에는 낮은 활성을 갖고, 5-메톡시트립토판(5-methoxytryptophan) 등 트립토판 유도체들의 분해대사에 더 높은 활성을 지닌다.
한편, 바다해면동물(marine sponge)로부터 얻을 수 있는 천연물인 엑시구아민 A(exiguamine A)는 인돌아민 2,3-디옥시게나제(Indoleamine 2,3-Dioxygenase, IDO) 정제 단백질에 대하여 낮은 농도에서 우수한 억제효능을(Ki=41±3nM) 보이는 것으로 알려져 있다(J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 16046-16047, J. Med. Chem. 2008, 51, 2634-2637). 합성연구로서, 엑시구아민 A의 전합성이 보고된 바 있으나 주요단계의 수율이 낮은 문제가 있다(Nat Chem Biol. 2008 Sep;4(9):535-537). 바다해면동물(marine sponge)로부터 얻을 수 있는 또다른 천연물인 엑시구아민 B(exiguamine B)는 엑시구아민 A의 수소 하나가 하이드록시화(hydroxylation)된 유도체로서, 엑시구아민 A와 마찬가지로 IDO-1 억제효능이 우수한 것으로 알려져있다.
본 발명의 일 목적은 이소-엑시구아민 A(iso-exiguamine A) 유도체, 이의 이성질체, 이의 용매화물, 이의 수화물, 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 이소-엑시구아민 A(iso-exiguamine A) 유도체의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 이소-엑시구아민 A(iso-exiguamine A) 유도체, 이의 이성질체, 이의 용매화물, 이의 수화물 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염를 유효성분으로 함유하는 IDO-1 관련 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여,
본 발명의 일 측면에 따라, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체, 이의 수화물, 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 제공한다:
[화학식 1]
Figure pat00001
(상기 화학식 1에서,
상기 R1, R2, R3 및 R4는 독립적으로 직쇄 또는 분지쇄 C1-10 알킬이고;
R5a 및 R5b는 각각 수소 또는 히드록시일 수 있고, 또는, R5a 및 R5b는 이들이 결합된 탄소와 함께 카보닐을 형성할 수 있고; 및
L1은 직쇄 또는 분지쇄 C1-10 알킬렌이다).
본 발명의 다른 측면에 따라, 하기 반응식 1에 나타난 바와 같이,
화학식 2로 표시되는 화합물을 화학식 3으로 표시되는 화합물과 염기 존재하에 반응시켜 화학식 4로 표시되는 화합물이 제조되는 단계(단계 1);
상기 단계 1로부터 얻은 화학식 4로 표시되는 화합물을 반응시켜 화학식 5로 표시되는 화합물이 제조되는 단계(단계 2);
상기 단계 2에서 얻은 화학식 5로 표시되는 화합물을 고리화 반응시켜 화학식 6으로 표시되는 화합물이 제조되는 단계(단계 3); 및
상기 단계 3에서 얻은 화학식 6으로 표시되는 화합물을 고리화 반응시켜 화학식 1로 표시되는 화합물이 제조되는 단계(단계 4);를 포함하는,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 제조방법을 제공한다.
[반응식 1]
Figure pat00002
(상기 반응식 1에서,
상기 R1, R2, R3 및 R4는 독립적으로 직쇄 또는 분지쇄 C1-10 알킬이고;
R5a 및 R5b는 각각 수소 또는 히드록시일 수 있고, 또는, R5a 및 R5b는 이들이 결합된 탄소와 함께 카보닐을 형성할 수 있고;
L1은 직쇄 또는 분지쇄 C1-10 알킬렌이고;
PG1은 t-부틸옥시카보닐(Boc), 카보벤질옥시(Cbz), 9-플루오레닐메틸옥시카보닐(Fmoc), 아세틸(Ac), 벤조일(Bz), 벤질(Bn), p-메톡시벤질(PMB), 3,4-다이메톡시벤질(DMPM), p-메톡시페닐(PMP), 토실(Ts), 2,2,2-트리클로로에톡시카보닐(Troc), 2-트리메틸실릴에톡시카보닐(Teoc) 및 아릴옥시카보닐(Alloc)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 아민의 보호기이고;
PG2는 벤질(Bn), 메톡시메틸(MOM), 2-메톡시에톡시메틸(MEM), 메틸티오메틸(MTM), 테트라히드로피라닐(THP), 벤질옥시메틸(BOM), p-메톡시페닐(PMP), p-메톡시벤질(PMB), p-메톡시벤질옥시메틸(PMBM), 트리이소프로필실릴(TIPS), tert-부틸디메틸실릴(TBDMS), 2-(트리메틸실릴)에톡시메틸(SEM) 및 (페닐디메틸실릴)메톡시메틸(SMOM)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 알콜의 보호기이고; 및
X는 할로젠이다).
본 발명의 다른 측면에 따라, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체, 이의 용매화물, 이의 수화물 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 함유하는 IDO-1 관련 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 따라, 상기 화학식 1으로 표시되는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 함유하는 약학적 조성물을 필요한 대상에게 투여하는 단계를 포함하는 IDO-1 관련 질환의 예방 또는 치료 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따라, IDO-1 관련 질환의 예방 또는 치료에 있어서의, 상기 화학식 1으로 표시되는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 함유하는 약학적 조성물의 용도가 제공된다.
본 발명에 따른 이소-엑시구아민 A 유도체는, IDO-1에 대해 높은 억제능을 나타내므로, IDO-1 관련 질환, 구체적으로 면역 관련 질환 또는 암의 치료, 특히, IDO-1를 과발현하여 숙주의 면역체계를 교란하는 암세포를 대상으로 하는 면역항암치료에 유용하게 사용할 수 있다. 또한, 이소-엑시구아민 A의 제조방법은 높은 수득률을 나타내는 바, 다양한 유도체의 합성을 용이하게 할 수 있고, 이소-엑시구아민 A는 천연물인 엑시구아민 A와 유사한 정도의 IDO-1 억제 효과가 있으면서 대량 생산이 용이하므로 엑시구아민 A를 대체하여 사용할 수 있다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 측면은, 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체, 이의 용매화물, 이의 수화물, 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 제공한다:
[화학식 1]
Figure pat00003
상기 화학식 1에서,
상기 R1, R2, R3 및 R4는 독립적으로 직쇄 또는 분지쇄 C1-10 알킬이고;
R5a 및 R5b는 각각 수소 또는 히드록시일 수 있고, 또는, R5a 및 R5b는 이들이 결합된 탄소와 함께 카보닐을 형성할 수 있고; 및
L1은 직쇄 또는 분지쇄 C1-10 알킬렌이다.
상기 화학식 1에서,
상기 R1, R2, R3 및 R4는 독립적으로 직쇄 또는 분지쇄 C1-5 알킬이고;
R5a 및 R5b는 각각 수소 또는 히드록시일 수 있고, 또는, R5a 및 R5b는 이들이 결합된 탄소와 함께 카보닐을 형성할 수 있고; 및
L1은 직쇄 또는 분지쇄 C1-5 알킬렌일 수 있다.
상기 화학식 1에서,
상기 R1, R2, R3 및 R4는 독립적으로 직쇄 또는 분지쇄 C1-3 알킬이고;
R5a 및 R5b는 각각 수소 또는 히드록시일 수 있고, 또는, R5a 및 R5b는 이들이 결합된 탄소와 함께 카보닐을 형성할 수 있고; 및
L1은 직쇄 또는 분지쇄 C1-3 알킬렌일 수 있다.
상기 화학식 1에서,
상기 R1, R2, R3 및 R4는 메틸이고;
R5a 및 R5b는 각각 수소일 수 있고; 및
L1은 에틸렌일 수 있다.
본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 예로는 하기 화합물을 들 수 있다:
<1> 11'-(2-아미노에틸)-5'-히드록시-1,3,3',3'-테트라메틸-2,5,8',12'-테트라옥소-1',2',3',8',9',12'-헥사히드로스피로[이미다졸리딘-4,7'-피라노[3,2-e:4,5-f']디인돌]-3'-이움.
본 발명의 상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 약학적으로 허용가능한 염의 형태로 사용할 수 있으며, 염으로는 약학적으로 허용가능한 유리산(free acid)에 의해 형성된 산 부가염이 유용하다. 산 부가염은 염산, 질산, 인산, 황산, 브롬화수소산, 요드화수소산, 아질산, 아인산 등과 같은 무기산류, 지방족 모노 및 디카르복실레이트, 페닐-치환된 알카노에이트, 하이드록시 알카노에이트 및 알칸디오에이트, 방향족 산류, 지방족 및 방향족 설폰산류 등과 같은 무독성 유기산, 트리플루오로아세트산, 아세테이트, 안식향산, 구연산, 젖산, 말레인산, 글루콘산, 메탄설폰산, 4-톨루엔설폰산, 주석산, 푸마르산 등과 같은 유기산으로부터 얻는다. 이러한 약학적으로 무독한 염의 종류로는 설페이트, 피로설페이트, 바이설페이트, 설파이트, 바이설파이트, 니트레이트, 포스페이트, 모노하이드로겐 포스페이트, 디하이드로겐 포스페이트, 메타포스페이트, 피로포스페이트 클로라이드, 브로마이드, 아이오다이드, 플루오라이드, 아세테이트, 프로피오네이트, 데카노에이트, 카프릴레이트, 아크릴레이트, 포메이트, 이소부티레이트, 카프레이트, 헵타노에이트, 프로피올레이트, 옥살레이트, 말로네이트, 석시네이트, 수베레이트, 세바케이트, 푸마레이트, 말리에이트, 부틴-1,4-디오에이트, 헥산-1,6-디오에이트, 벤조에이트, 클로로벤조에이트, 메틸벤조에이트, 디니트로 벤조에이트, 하이드록시벤조에이트, 메톡시벤조에이트, 프탈레이트, 테레프탈레이트, 벤젠설포네이트, 톨루엔설포네이트, 클로로벤젠설포네이트, 크실렌설포네이트, 페닐아세테이트, 페닐프로피오네이트, 페닐부티레이트, 시트레이트, 락테이트, β-하이드록시부티레이트, 글리콜레이트, 말레이트, 타트레이트, 메탄설포네이트, 프로판설포네이트, 나프탈렌-1-설포네이트, 나프탈렌-2-설포네이트, 만델레이트 등을 포함한다.
본 발명에 따른 산 부가염은 통상의 방법으로 제조할 수 있으며, 예를 들면 화학식 1의 유도체를 메탄올, 에탄올, 아세톤, 메틸렌클로라이드, 아세토니트릴 등과 같은 유기용매에 녹이고 유기산 또는 무기산을 가하여 생성된 침전물을 여과, 건조시켜 제조하거나, 용매와 과량의 산을 감압 증류한 후 건조시켜 유기용매 하에서 결정화시켜서 제조할 수 있다.
또한, 염기를 사용하여 약학적으로 허용가능한 금속염을 만들 수 있다. 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 염은 예를 들면 화합물을 과량의 알칼리 금속 수산화물 또는 알칼리 토금속 수산화물 용액 중에 용해하고, 비용해 화합물 염을 여과하고, 여액을 증발, 건조시켜 얻는다. 이때, 금속염으로는 나트륨, 칼륨 또는 칼슘염을 제조하는 것이 제약상 적합하다. 또한, 이에 대응하는 염은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속 염을 적당한 음염(예, 질산은)과 반응시켜 얻는다.
나아가, 본 발명은 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 및 이의 약학적으로 허용가능한 염뿐만 아니라, 이로부터 제조될 수 있는 용매화물, 이성질체, 수화물 등을 모두 포함한다.
용어 "수화물(hydrate)"은 비공유적 분자간력(non-covalent intermolecular force)에 의해 결합된 화학양론적(stoichiometric) 또는 비화학양론적(non-stoichiometric) 량의 물을 포함하고 있는 본 발명의 화합물 또는 그것의 염을 의미한다. 본 발명의 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 수화물은 비공유적 분자간 힘으로 결합되는 화학양론적 또는 비화학양론적 양의 물을 포함할 수 있다. 상기 수화물은 1당량 이상, 바람직하게는, 1당량 내지 5당량의 물을 함유할 수 있다. 이러한 수화물은 물 또는 물을 함유하는 용매로부터 본 발명의 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이들의 약제학적으로 허용가능한 염을 결정화시켜 제조될 수 있다.
용어 "용매화물(solvate)"은 비공유적 분자간력에 의해 결합된 화학양론적 또는 비화학양론적 양의 용매를 포함하고 있는 본 발명의 화합물 또는 그것의 염을 의미한다. 그에 관한 바람직한 용매들로는 휘발성, 비독성, 및/또는 인간에게 투여되기에 적합한 용매들이 있다.
용어 "이성질체(isomer)"는 동일한 화학식 또는 분자식을 가지지만 구조적 또는 입체적으로 다른 본 발명의 화합물 또는 그것의 염을 의미한다. 이러한 이성질체에는 호변이성질체(tautomer) 등의 구조 이성질체와, 비대칭 탄소 중심을 가지는 R 또는 S 이성체, 기하이성질체(트랜스, 시스) 등의 입체 이성질체, 광학 이성질체(enantiomer)가 모두 포함된다. 이들 모든 이성체 및 그것의 혼합물들 역시 본 발명의 범위에 포함된다.
본 발명의 다른 측면은, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 반응식 1에 나타낸 바와 같이,
화학식 2로 표시되는 화합물을 화학식 3으로 표시되는 화합물과 염기 존재하에 반응시켜 화학식 4로 표시되는 화합물이 제조되는 단계(단계 1);
상기 단계 1로부터 얻은 화학식 4로 표시되는 화합물을 반응시켜 화학식 5로 표시되는 화합물이 제조되는 단계(단계 2);
상기 단계 2에서 얻은 화학식 5로 표시되는 화합물을 고리화 반응시켜 화학식 6으로 표시되는 화합물이 제조되는 단계(단계 3); 및
상기 단계 3에서 얻은 화학식 6으로 표시되는 화합물을 고리화 반응시켜 화학식 1로 표시되는 화합물이 제조되는 단계(단계 4);를 포함하는,
상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 제조방법을 제공한다.
[반응식 1]
Figure pat00004
상기 반응식 1에서,
상기 R1, R2, R3, R4, R5a, R5b 및 L1은 상기 화학식 1에서 정의한 바와 같고;
PG1은 t-부틸옥시카보닐(Boc), 카보벤질옥시(Cbz), 9-플루오레닐메틸옥시카보닐(Fmoc), 아세틸(Ac), 벤조일(Bz), 벤질(Bn), p-메톡시벤질(PMB), 3,4-다이메톡시벤질(DMPM), p-메톡시페닐(PMP), 토실(Ts), 2,2,2-트리클로로에톡시카보닐(Troc), 2-트리메틸실릴에톡시카보닐(Teoc) 및 아릴옥시카보닐(Alloc)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 아민의 보호기이고;
PG2는 벤질(Bn), 메톡시메틸(MOM), 2-메톡시에톡시메틸(MEM), 메틸티오메틸(MTM), 테트라히드로피라닐(THP), 벤질옥시메틸(BOM), p-메톡시페닐(PMP), p-메톡시벤질(PMB), p-메톡시벤질옥시메틸(PMBM), 트리이소프로필실릴(TIPS), tert-부틸디메틸실릴(TBDMS), 2-(트리메틸실릴)에톡시메틸(SEM) 및 (페닐디메틸실릴)메톡시메틸(SMOM)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 알콜의 보호기이고; 및
X는 할로젠이다.
상기 X는 -Br일 수 있다.
상기 반응식 1로 표시되는 제조방법을 통하여 화학식 2로 표시되는 트립타민 퀴논 화합물 및 화학식 3으로 표시되는 히단토인 화합물로부터 이소-엑시구아민 A 유도체를 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 반응식 1로 표시되는 제조방법에 있어서,
상기 단계 1은 화학식 2로 표시되는 화합물을 화학식 3으로 표시되는 화합물을 염기 존재하에 반응시켜 화학식 4로 표시되는 화합물이 제조되는 단계이다. 구체적으로, 염기, 용매 존재하에 화학식 2로 표시되는 Br이 치환된 트립타민 퀴논 화합물 및 화학식 3으로 표시되는 히단토인 화합물과의 반응을 통해 C-C 결합이 형성되며 짝지음된 화학식 4로 표시된 화합물을 제조할 수 있다.
상기 염기는 LiHMDS(Lithium bis(trimethylsilyl)amide), NaHMDS(Sodium bis(trimethylsilyl)amide), KHMDS(Potassium bis(trimethylsilyl)amide) 등을 사용할 수 있고, 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 용매는 테트라하이드로퓨란(THF, tetrahydrofuran), 물, 디메톡시에테인(DME, dimethoxyethane), 디메틸 설폭사이드(DMSO, dimethyl sulfoxide), N,N-디메틸포름아마이드(DMF, N,N-dimethylformamide), 아세토나이트릴(ACN, acetonitrile), 디클로로메테인(dichloromethane) 등을 사용할 수 있으며, 이를 단독 또는 혼합하여 용매로 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 단계 1의 반응온도는 -100℃ 내지 -50℃일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 반응이 진행되는 정도에 따라 적절히 반응온도를 조절할 수 있다.
나아가, 상기 단계 1의 반응시간은 10분 내지 24시간일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 반응이 진행되는 정도에 따라 적절히 반응시간을 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 반응식 1로 표시되는 제조방법에 있어서, 상기 단계 2는 상기 단계 1에서 얻은 화학식 4로 표시되는 화합물을 반응시켜 화학식 5로 표시된 화합물이 제조되는 단계이다. 구체적으로, 탈착물화제, 용매 존재하에 상기 단계 1에서 얻은 화학식 4로 표시되는 화합물을 아민-BH3 탈착물화 반응시켜 BH3가 제거된 화학식 5로 표시된 화합물이 제조되는 단계이다.
상기 탈착물화제(decomplexation)는 DABCO(1,4-Diazabicyclo[2.2.2]octane), HCl, 물, 메탄올 용매 하 Pd/C(Palladium on carbon), 메탄올 용매 하 Raney Ni(nickel), 아이오딘(Iodine), NH-피라졸(pyrazole), 4 bar의 수소 가스(hydrogen gas), 1-헥사인(1-hexyne), 페닐아세틸렌(phenylacetylene), 3,3-디메틸부-1-타인(3,3-dimethylbut-1-yne), 트리메틸실릴아세틸렌(trimethylsilylacetylene), 트리메틸포스핀(trimethylphosphine), 트리메틸아민(trimethylamine), 트리에틸포스핀(triethylphosphine), 트리프로필포스핀(tripropylphosphine), 트리부틸포스핀(tributylphosphine), 페닐디메틸포스핀(phenyldimethylphosphine), m-에틸-페닐디메틸포스핀(m-ethyl-phenyldimethylphosphine), p-에틸-페닐디메틸포스핀(p-ethyl-phenyldimethylphosphine), (2,5-디메틸)페닐 디부틸포스핀((2,5-dimethyl)phenyl dibutylphosphine), TMEDA(Tetramethylethylenediamine), 1,2-비스(2,6-디이소프로필페닐이미노)에테인(1,2-bis(2,6-diisopropylphenylimino)ethane), DMAE(dimethylaminoethanol), N,N'-디메틸-N,N'-비스(3,3-디메틸부틸)시클로헥세인-1,2-디아민(N,N'-dimethyl-N,N'-bis(3,3-dimethylbutyl)cyclohexane-1,2-diamine), N,N '-디메틸피페라진(N,N '-dimethylpiperazine) 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 용매는 테트라하이드로퓨란(THF, tetrahydrofuran), 물, 디메톡시에테인(DME, dimethoxyethane), 디메틸 설폭사이드(DMSO, dimethyl sulfoxide), N,N-디메틸포름아마이드(DMF, N,N-dimethylformamide), 아세토나이트릴(ACN, acetonitrile), 디클로로메테인(dichloromethane) 등을 사용할 수 있으며, 이를 단독 또는 혼합하여 용매로 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 단계 2의 반응온도는 15℃ 내지 30℃일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 반응이 진행되는 정도에 따라 적절히 반응온도를 조절할 수 있다.
단계 2에서, 반응 시간은 특히 한정되는 것은 아니며, 반응 진행정도에 따라 적절히 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 반응식 1로 표시되는 제조방법에 있어서, 상기 단계 3은 상기 단계 2에서 얻은 화학식 5로 표시되는 화합물을 고리화 반응시켜 화학식 6으로 표시된 화합물이 제조되는 단계이다. 구체적으로, 산화제 또는 전자 받개 존재 하에 상기 단계 2에서 얻은 화학식 5로 표시되는 화합물을 고리화 반응시켜 6각 고리가 형성된 화학식 6으로 표시되는 화합물이 제조되는 단계이다.
여기서, 산화제 또는 전자 받개는 1,4-벤조퀴논(1,4-benzoquinone) 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
반응 용매로는, 톨루엔(toluene), 벤젠(benzene), 자일렌(xylene), 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), 물, 이소프로판올(isopropanol) 등을 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이때, 상기 단계는 산화제 또는 전자 받개를 사용하여 퀴논의 하이드로퀴논으로의 환원을 방지하고, 추가적으로, 메탄올, 에탄올, 물, 이소프로판올 등의 양성자성 용매(protic solvent)를 첨가하여 산화적 고리화 반응을 수행해 화학식 6으로 표시되는 화합물을 제조할 수 있다.
또한, 상기 단계 3의 반응온도는 90℃ 내지 130℃일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 반응이 진행되는 정도에 따라 적절히 반응온도를 조절할 수 있다
나아가, 상기 단계 3의 반응시간은 10분 내지 24시간일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 반응이 진행되는 정도에 따라 적절히 반응시간을 조절할 수 있다.
본 발명에 따른 상기 반응식 1로 표시되는 제조방법에 있어서, 상기 단계 4은 상기 단계 3에서 얻은 화학식 6으로 표시되는 화합물을 고리화 반응시키고, 아민의 보호기 및 알콜의 보호기를 탈보호화시켜 최종 화합물인 이소-엑시구아민 A 유도체가 제조되는 단계이다. 상세하게, 금속 촉매 존재하에, H2 기체가 출발물질의 퀴논을 하이드로퀴논으로 환원시키고 동시에 알콜의 보호기가 탈보호화된다. 이때, 상기 금속 촉매로는 팔라듐계열 촉매를 사용할 수 있으며, 일례로써 Pd/C(Palladium on carbon) 촉매를 사용할 수 있다. 이후, O2 기체 존재 하에 하이드로퀴논이 퀴논으로 산화되면서 카테콜의 산화가 일어나며, 최종적으로, 산 조건에서 아민의 보호기가 탈보호화 되어 최종 화합물인 이소-엑시구아민 A 유도체가 제조된다. 상기 반응은 한 반응용기 내에서 일어나는 one pot 반응으로 진행될 수 있다.
상기 용매는 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올 등을 사용할 수 있으며, 이를 단독 또는 혼합하여 용매로 사용할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 상기 단계 4의 반응온도는 15℃ 내지 30℃일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 반응이 진행되는 정도에 따라 적절히 반응온도를 조절할 수 있다.
나아가, 상기 단계 4의 반응시간은 10분 내지 30시간일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 반응이 진행되는 정도에 따라 적절히 반응시간을 조절할 수 있다.
또한, 상기 단계 4의 반응압력은 0.5 내지 1.5 atm일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 반응이 진행되는 정도에 따라 적절히 반응압력을 조절할 수 있다.
이때, 상기 알콜의 보호기는 벤질(Bn), 메톡시메틸(MOM), 2-메톡시에톡시메틸(MEM), 메틸티오메틸(MTM), 테트라히드로피라닐(THP), 벤질옥시메틸(BOM), p-메톡시페닐(PMP), p-메톡시벤질(PMB), p-메톡시벤질옥시메틸(PMBM), 트리이소프로필실릴(TIPS), tert-부틸디메틸실릴(TBDMS), 2-(트리메틸실릴)에톡시메틸(SEM) 및 (페닐디메틸실릴)메톡시메틸(SMOM)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 알콜의 보호기이며, 바람직하게는 벤질(Bn)이다.
또한, 상기 탈보호 반응의 반응조건은 알콜의 보호기 종류에 따라 상이하며, 통상적인 탈보호 반응 조건을 사용하여 수행할 수 있다.
본 발명에서는 금속 촉매 존재하에 수소 기체 조건을 사용하였으며, 상기 금속 촉매로는 Pd/C 등을 사용할 수 있으나, 이는 예시일뿐, 한정되는 것은 아니다.
이때, 상기 아민의 보호기는 t-부틸옥시카보닐(Boc), 카보벤질옥시(Cbz), 9-플루오레닐메틸옥시카보닐(Fmoc), 아세틸(Ac), 벤조일(Bz), 벤질(Bn), p-메톡시벤질(PMB), 3,4-다이메톡시벤질(DMPM), p-메톡시페닐(PMP), 토실(Ts), 2,2,2-트리클로로에톡시카보닐(Troc), 2-트리메틸실릴에톡시카보닐(Teoc) 및 아릴옥시카보닐(Alloc)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종의 아민의 보호기이며, 바람직하게는 t-부틸옥시카보닐(Boc)이다.
또한, 상기 탈보호 반응의 반응조건은 아민의 보호기 종류에 따라 상이하며, 통상적인 탈보호 반응 조건을 사용하여 수행할 수 있다.
본 발명에서는 산 조건을 사용하였으며, 상기 산으로는 염산, 황산, 메탄설폰산, 트리플루오로아세트산 등을 사용할 수 있으나, 이는 예시일뿐, 한정되는 것은 아니다.
이는, 기존의 엑시구아민 A의 전합성 과정과 비교할 때, 상기 이소-엑시구아민 A의 제조방법이 주요단계의 수율 및 재현성이 높고, 높은 수렴성을 지니므로 다양한 유도체의 합성을 용이하게 할 수 있음을 나타내고, 상기 결과는 이소-엑시구아민 A의 제조방법이 면역조절 효능을 보이는 신규 화합물의 연구개발에 유용하게 사용될 수 있음을 나타낸다(실시예 1 참조).
본 발명의 다른 측면은, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 함유하는 IDO-1 관련 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물을 제공한다.
IDO-1(Indoleamine 2,3-Dioxygenase-1, 인돌아민 2,3-디옥시게나제-1)은 필수아미노산인 트립토판 분해대사의 첫번째 단계 및 속도결정단계에 관여하는 효소로서, 트립토판을 N-포르밀 키뉴레닌(N-formylkynurenine)으로 전환시킨다. 그런데 T세포 활성은 트립토판의 농도와 비례하기 때문에, IDO-1의 활성은 생체 면역체계 조절에 중요한 역할을 한다. 이에, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 IDO-1 억제 활성이 있어 면역체계를 활성화시킬 수 있으므로, IDO-1 관련 질환을 예방 및 치료하는데 유용하게 사용할 수 있다(실시예 1 및 실험예 1 참조).
또한, 암세포에서 IDO-1이 과발현되면 숙주의 면역체계가 교란되어 암세포들이 증식할 수 있는데, 상기 화합물은 면역항암효과를 나타내는바, 면역항암 치료에 유용하게 사용할 수 있다.
상기 화합물은 IDO-1 활성을 억제할 수 있다.
상기 화합물은 면역항암효과를 나타낼 수 있다.
이때, 상기 IDO-1 관련 질환은 암 및 면역 관련 질환으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것일 수 있다.
상기 암은 가성점액종, 간내 담도암, 간모세포종, 간암, 갑상선암, 결장암, 고환암, 골수이형성증후군, 교모세포종, 구강암, 구순암, 균상식육종, 급성골수성백혈병, 급성림프구성백혈병, 기저세포암, 난소상피암, 난소생식세포암, 남성유방암, 뇌암, 뇌하수체선종, 다발성골수종, 담낭암, 담도암, 대장암, 만성골수성백혈병, 만성림프구백혈병, 망막모세포종, 맥락막흑색종, 바터팽대부암, 방광암, 복막암, 부갑상선암, 부신암, 비부비동암, 비소세포폐암, 설암, 성상세포종, 소세포폐암, 소아뇌암, 소아림프종, 소아백혈병, 소장암, 수막종, 식도암, 신경교종, 신우암, 신장암, 심장암, 십이지장암, 악성 연부조직 암, 악성골암, 악성림프종, 악성중피종, 악성흑색종, 안암, 외음부암, 요관암, 요도암, 원발부위불명암, 위림프종, 위암, 위유암종, 위장관간질암, 윌름스암, 유방암, 삼중음성유방암, 육종, 음경암, 인두암, 임신융모질환, 자궁경부암, 자궁내막암, 자궁육종, 전립선암, 전이성 골암, 전이성뇌암, 종격동암, 직장암, 직장유암종, 질암, 척수암, 청신경초종, 췌장암, 침샘암, 카포시 육종, 파제트병, 편도암, 편평상피세포암, 폐선암, 폐암, 폐편평상피세포암, 피부암, 항문암, 횡문근육종, 담관암, 융모막암종, 신경모세포종, 평활근육종, 지방육종, 섬유육종, 골육종, 파제트병, 후두암, 흉막암, 혈액암 및 흉선암으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것일 수 있다.
상기 면역 관련 질환은 각막염, 간농양, 감염성 근육염, 감염성 단핵구증, 감염성 홍반, 결막염, 결핵, 곰팡이 감염, 급성 바이러스성 간염, 구순포진, 급성 위장염, 급성 질염, 노로 바이러스 감염, 뇌염, 대상포진, 뎅기열, 디프테리아, 말라리아, 발진티푸스, 백일해, 비브리오패혈증, 성홍열, 세균성 이질, 수두, 소아마비, 인플루엔자, 일본뇌염, 임파선염, 장티푸스, 콜레라, 탄저병, 파상풍, 패혈증, 홍역, 황열, 후천성 면역결핍증으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 것일 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체, 이의 용매화물, 이의 수화물 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 함유하는 항암제를 제공한다.
본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은 IDO-1 활성을 억제함으로써 T세포 활성을 증가시키는 효과를 나타내므로, 면역 반응 조절을 통해 항암효과를 나타낼 수 있어, 면역항암제로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 약학적 조성물에 있어서, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염은 임상 투여시에 경구 및 비경구의 여러 가지 제형으로 투여될 수 있다. 제제화할 경우에는 보통 사용하는 충진제, 증량제, 결합제, 습윤제, 붕해제, 계면활성제 등의 희석제 또는 부형제를 사용하여 조제된다. 경구투여를 위한 고형제제에는 정제, 환제, 산제, 과립제, 캡슐제 등이 포함되며, 이러한 고형제제는 하나 이상의 화합물에 적어도 하나 이상의 부형제 예를 들면, 전분, 탄산칼슘, 수크로오스(sucrose) 또는 락토오스(lactose), 젤라틴 등을 섞어 조제된다. 또한 단순한 부형제 이외에 스테아린산 마그네슘, 탈크 등과 같은 윤활제들도 사용된다. 경구투여를 위한 액상제제로는 현탁제, 내용액제, 유제, 시럽제 등이 해당되는데 흔히 사용되는 단순 희석제인 물, 리퀴드 파라핀 이외에 여러 가지 부형제, 예를 들면 습윤제, 감미제, 방향제, 보존제 등이 포함될 수 있다. 비경구투여를 위한 제제에는 멸균된 수용액, 비수성용제, 현탁제, 유제가 포함된다. 비수성용제, 현탁용제로는 프로필렌글리콜(propylene glycol), 폴리에틸렌 글리콜, 올리브 오일과 같은 식물성 기름, 에틸올레이트와 같은 주사 가능한 에스테르 등이 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체, 이의 용매화물, 이의 수화물, 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 함유하는 IDO-1 관련 질환의 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물을 제공한다.
본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 화합물은, IDO-1의 활성에 대해 높은 억제효과를 나타냄으로써, IDO-1 관련 질환의 예방 또는 개선용 건강기능식품 조성물로 식품, 음료 등의 건강기능보조 식품에 첨가할 수 있다.
본 발명의 다른 측면은, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체, 이의 용매화물, 이의 수화물, 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 함유하는 약학적 조성물 또는 건강기능식품 조성물을 필요한 대상에게 투여하는 단계를 포함하는 IDO-1 관련 질환의 예방 또는 치료 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 측면은, IDO-1 관련 질환의 예방 또는 치료에 있어서의, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체, 이의 용매화물, 이의 수화물, 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 함유하는 약학적 조성물 또는 건강기능식품 조성물의 용도를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 이소-엑시구아민 A의 인간 IDO-1에 대한 IC50가 9.2 nM로 나타난바, 이는 천연물인 엑시구아민 A(IC50: 41 nM) 및 IDO-1 억제제인 에파카도스타트(IC50: 68 nM)보다 더 낮은 농도에서 IDO-1을 억제하는 효과가 있음을 나타내고, 이로부터 이소-엑시구아민 A가 IDO-1 관련 질환을 예방 또는 치료하는 데 유용하게 사용될 수 있음을 알 수 있다(실험예 1 및 표 1 참조).
본 발명의 다른 측면은, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체, 이의 용매화물, 이의 수화물, 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 함유하는 약학적 조성물 또는 건강기능식품 조성물을 필요한 대상에게 투여하는 단계를 포함하는 IDO-1 관련 질환의 예방 또는 치료 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 측면은, IDO-1 관련 질환의 예방 또는 치료에 있어서의, 상기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체, 이의 용매화물, 이의 수화물, 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 함유하는 약학적 조성물 또는 건강기능식품 조성물의 용도를 제공한다.
이하, 본 발명을 실시예 및 실험예에 의해 상세히 설명한다.
단, 하기 실시예 및 실험예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실시예 및 실험예에 한정되는 것은 아니다.
< 실시예 1> 이소- 엑시구아민 A(iso- exiguamine A)의 제조
Figure pat00005
단계 1: 보레인 tert-부틸(2-(6-(4-(2-(벤질옥시)-5-(2-(디메틸아미노)에틸)페녹시)-1,3-디메틸-2,5-디옥소이미다졸리딘-4-일)-4,7-디옥소-4,7-디히드로-1H-인돌-3-일)에틸)카바메이트의 제조
LiHMDS(1.0 M in hexanes, 0.1 mL, 0.1 mmol)을 THF(Tetrahydrofuran) 0.25 ml에 넣어 만든 용액에, THF 0.45 ml에 용해된 도파민-히단토인 부가체(dopamine-hydantoin adduct)인 보레인 5-(2-(벤질옥시)-5-(2-(디메틸아미노)에틸)페녹시)-1,3-디메틸이미다졸리딘-2,4-디온(16.9 mg, 0.041mmol)을 -78℃에서 1시간 넘게 시린지 펌프(syringe pump)로 점적하여 첨가하였다. 이후, THF 0.55 ml에 용해된 퀴논인 tert-부틸(2-(5-브로모-4,7-디옥소-4,7디히드로-1H-인돌-3-일)에틸)카바메이트)(7.6 mg, 0.021 mmol)를 점적하여 첨가하고, 이 혼합액을 -78℃에서 1시간 동안 교반하였다. 상기 교반액을 포화 NaHCO3 수용액과 혼합하고, CH2Cl2로 추출하였다. 상기 추출물을 brine으로 세척하고, Na2SO4로 건조하고, 여과한 후, 감압농축하였다. 잔류물은 플래시 칼럼 크로마토그래피를 통해 정제되었고, 진한 주황색이고 거품이 일어난 고체인 보레인 tert-부틸(2-(6-(4-(2-(벤질옥시)-5-(2-(디메틸아미노)에틸)페녹시)-1,3-디메틸-2,5-디옥소이미다졸리딘-4-일)-4,7-디옥소-4,7-디히드로-1H-인돌-3-일)에틸)카바메이트(13 mg, 88% 수율)를 얻었다.
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 9.89 (s, 1H), 7.45 - 7.39 (m, 3H), 7.36 (t, J = 7.3 Hz, 2H), 7.30 (d, J = 7.0 Hz, 1H), 6.95 (d, J = 8.1 Hz, 1H), 6.90 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 6.84 (s, 1H), 5.05 (q, J = 11.8 Hz, 2H), 4.77 (s, 1H), 3.38 - 3.25 (m, 2H), 3.02 (s, 3H), 2.96 - 2.79 (m, 6H), 2.65 (s, 3H), 2.63 (s, 6H), 1.40 (s, 9H); 13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ 181.6, 175.8, 169.9, 156.4, 156.2, 151.3, 141.5, 141.2, 138.1, 136.4, 131.2, 131.0, 128.8, 128.2, 127.6, 126.9, 125.3, 124.7, 124.4, 122.9, 114.6, 90.3, 79.4, 71.1, 66.2, 52.1, 51.8, 40.5, 30.0, 28.5, 26.6, 26.0, 25.3.; IR (neat) νmax 2972, 2933, 2860, 2371, 2318, 2270, 1785, 1725, 1649, 1508, 1460, 1365, 1269, 1168, 1038, 813 cm-1; HRMS (ESI) m/z calcd. for C37H46BN5NaO8 [M+Na]+ 722.3338, found 722.3335.
단계 2: tert-부틸(2-(6-(4-(2-(벤질옥시)-5-(2-(디메틸아미노)에틸)페녹시)-1,3-디메틸-2,5-디옥소이미다졸리딘-4-일)-4,7-디옥소-4,7-디히드로-1H-인돌-3-일)에틸)카바메이트의 제조
상기 단계 1에서 제조한 보레인 tert-부틸(2-(6-(4-(2-(벤질옥시)-5-(2-(디메틸아미노)에틸)페녹시)-1,3-디메틸-2,5-디옥소이미다졸리딘-4-일)-4,7-디옥소-4,7-디히드로-1H-인돌-3-일)에틸)카바메이트(17.1 mg, 0.024mmol)를 THF 0.8 ml에 넣어 만든 용액에 DABCO(1,4-diazabicyclo[2.2.2]octane)(16.2 mg, 0.144 mmol)을 첨가하였고, 상기 혼합액을 상온에서 2시간 동안 교반하였다. 진공상태에서 상기 교반액의 용매를 제거한 후, 플래시 칼럼 크로마토그래피를 수행하여, 진한 주황색이고 거품이 일어난 고체인 tert-부틸(2-(6-(4-(2-(벤질옥시)-5-(2-(디메틸아미노)에틸)페녹시)-1,3-디메틸-2,5-디옥소이미다졸리딘-4-일)-4,7-디옥소-4,7-디히드로-1H-인돌-3-일)에틸)카바메이트를 얻었다(11.4 mg, 71% 수율).
1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ 9.86 (br. s, 1H), 7.47 (s, 1H), 7.41 (d, J = 7.4 Hz, 2H), 7.35 (t, J = 7.4 Hz, 2H), 7.30 (d, J = 7.3 Hz, 1H), 6.93 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 6.90 - 6.84 (m, 3H), 5.07 - 4.97 (m, 2H), 4.72 (br. s, 1H), 3.38 - 3.22 (m, 2H), 2.99 (s, 3H), 2.94 - 2.82 (m, 2H), 2.71 - 2.59 (m, 5H), 2.54 - 2.45 (m, 2H), 2.31 (s, 6H), 1.40 (s, 9H).
단계 3: tert-부틸(2-(4-(벤질옥시)-1-(2-(디메틸아미노)에틸)-1',3'-디메틸-2',5',7,11-테트라옥소-8,11-디히드로-7H-스피로[크로메노[4,3-f]인돌-6,4'-이미다졸리딘]-10-일)에틸)카바메이트의 제조
상기 단계 2에서 제조한 tert-부틸(2-(6-(4-(2-(벤질옥시)-5-(2-(디메틸아미노)에틸)페녹시)-1,3-디메틸-2,5-디옥소이미다졸리딘-4-일)-4,7-디옥소-4,7-디히드로-1H-인돌-3-일)에틸)카바메이트(5.7 mg, 0.0083 mmol), 1,4-벤조퀴논(benzoquinone)(0.2 mg, 0.0017 mmol) 및 톨루엔 2 ml를 유리관(glass tube)에 넣었다. 상기 유리관에 아르곤(argon)을 채워넣고, 테플론 마개(teflon screw cap)로 봉했다. 반응용기를 110℃로 예열된 유조 내에 두고 30분 동안 교반하였다. 반응용기를 상온까지 식힌 후, 낮은 압력에서 용매를 증발시켰다. 잔여물은 메탄올 2 ml에 용해하고, 상온에서 4시간 동안 교반하였다. 진공상태에서 용매를 증발시키고, 잔여물은 플래시 칼럼 크로마토그래피로 정제하여, 진한 주황색 고체인 tert-부틸(2-(4-(벤질옥시)-1-(2-(디메틸아미노)에틸)-1',3'-디메틸-2',5',7,11-테트라옥소-8,11-디히드로-7H-스피로[크로메노[4,3-f]인돌-6,4'-이미다졸리딘]-10-일)에틸)카바메이트(4.5 mg, 79% 수율)를 얻었다.
1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 7.41 - 7.34 (m, 4H), 7.31 (d, J = 6.2 Hz, 1H), 6.96 (d, J = 8.5 Hz, 1H), 6.86 (d, J = 8.5 Hz, 1H), 6.81 (s, 1H), 5.16 (dd, J = 27.5, 12.7 Hz, 2H), 4.79 (s, 1H), 3.27 (s, 5H), 3.03 - 2.96 (m, 1H), 2.89 - 2.83 (m, 1H), 2.81 - 2.73 (m, 2H), 2.68 - 2.60 (m, 1H), 2.50 (s, 3H), 2.17 (s, 6H), 1.43 (s, 9H).
단계 4: 이소-엑시구아민 A(iso-exiguamine A)(11'-(2-아미노에틸)-5'-히드록시-1,3,3',3'-테트라메틸-2,5,8',12'-테트라옥소-1',2',3',8',9',12'-헥사히드로스피로[이미다졸리딘-4,7'-피라노[3,2-e:4,5-f']디인돌]-3'-이움)의 제조
상기 단계 3에서 제조한 tert-부틸(2-(4-(벤질옥시)-1-(2-(디메틸아미노)에틸)-1',3'-디메틸-2',5',7,11-테트라옥소-8,11-디히드로-7H-스피로[크로메노[4,3-f]인돌-6,4'-이미다졸리딘]-10-일)에틸)카바메이트(2.1 mg, 0.0031 mmol)를 메탄올 3 ml에 넣어 만든 용액에, Pd/C(20 wt.% loading (dry basis), matrix carbon, wet support, Degussa type E101 NE/W (Sigma-Aldrich 212911), ~50% water, 0.9 mg, 0.0006 mmol)을 첨가하였다.
상기 혼합액이 담기 플라스크를, 진공상태의 수소 가스에서 3 사이클(cycle) 동안 퍼지(purge)시켰다. 이로써 생긴 현탁액(suspension)을 상온에서 수소 대기하에 교반하면, 혼합물이 1시간 내에 주황색에서 무색으로 변하고, 상기 교반을 하룻밤 동안 수행하였다. 이후, 진공상태의 수소 가스에서 3 사이클 동안 퍼지시켜, 수소 대기를 산소 대기로 바꾸었는데, 산소 가스가 첨가되자마자 혼합물이 주황색으로 변하였다. 산소 대기 하에서, 혼합물 용액을 상온에서 4시간 동안 교반하였다. 교반액에 concentrated HCl(부피의 3분의 1이 메탄올이고, 메탄올은 상기 가스 교환 동안 변화한다.)을 첨가하였고, 1시간 동안 더 교반하였다. 교반액을 셀라이트(celite) 패드를 통해 여과하고, 메탄올로 세척한 후, 농축하였다. 조 혼합물(crude mixture)은 C18 카트리지(Discovery® DSC-18 SPE Tube, 0.1% HCO2H in H2O as an eluent)를 통과시켜 정제하였고, 여과액(filtrate)은 농축하였다. 잔여물은 3N HCl에 용해시키고, 용매는 증발시켜, 진한 주황색 고체인 HCl 염 형태의 이소-엑시구아민 A(1.6 mg, 92% 수율)을 얻었다.
1H NMR (400 MHz, CD3OD) δ 7.45 (s, 1H), 7.20 (s, 1H), 4.29 - 4.21 (m, 1H), 4.04 - 3.94 (m, 2H), 3.59 (s, 3H), 3.52 (s, 3H), 3.23 - 3.14 (m, 5H), 3.09 - 3.01 (m, 3H), 2.58 (s, 3H); IR (neat) νmax 3383, 3239, 3017, 1785, 1719, 1649, 1512, 1472, 1366, 1254, 1066, 1018, 945, 875 cm-1; HRMS (ESI) m/z calcd. for C25H26N5O6 [M]+ 492.1878, found 492.1885.
< 실험예 1> 효소검사(enzymatic assay)를 통한 IDO-1 활성 억제 효과 분석
본 발명에 따른 이소-엑시구아민 A 화합물이 IDO-1 활성 억제 효과를 갖고 있는지를 알아보기 위하여, 하기의 절차에 따라 에파카도스타트(Epacadostat), 엑시구아민 A 및 이소-엑시구아민 A를 대상으로 실험을 수행하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다. 여기서, 에파카도스타트는 IDO-1 억제제로 잘 알려진 화합물로서, IDO-1 활성 억제 효과를 비교하기 위한 대조군으로 사용되었다.
[검사 조건]
본 검사는 인간 IDO-1 및 L-트립토판(tryptophan) 기질(substrate) 재조합체(recombinant)를 사용했고, UV(ultra violet) 흡광을 통해 수행되었다. 321 nm에서의 UV 흡광 신호는 IDO-1의 반응생성물인 N-포르밀 키뉴레닌(N-formylkynurenine)의 양과 연관되어있다. N-포르밀 키뉴레닌을 10% DMSO에 희석시키고, 상기 희석액 5 μL 을 reaction 100 μL에 첨가하여, 모든 반응에서 DMSO 농도가 최종적으로 0.5%가 되도록 하였다.
모든 반응들은 상온에서 수행되었다. IDO 검사 버퍼(buffer) 내 reaction mixture 100 μL은 IDO-1 40 nM, 표시된 양만큼의 억제제, 트립토판 900 μM 및 연관 반응 요소(coupled reaction component)들이 함유되어있다. reaction mixture은 180분 동안 배양된 후, UV 흡광 신호를 측정하였다. 음성대조군에는(blank), IDO-1 대신 검사 버퍼(assay buffer) 5 μL를 첨가하였다. 흡광 신호들은 Tecan infinite M1000 plate reader를 사용하여 측정되었다.
[데이터 분석]
바인딩 실험(binding experiment)들은 각 농도마다 두 번 반복하여(duplicate) 수행되었다. 데이터들은 컴퓨터 소프트웨어인 Graphpad Prism을 사용하여 분석되었다. 화합물이 없는 경우는, 각 데이터 세트(date set) 내 흡광신호(At)가 100% 활성으로 정의된다. IDO-1이 없는 경우는 각 데이터 세트 내 흡광신호가 0% 활성으로 정의된다. 각 화합물이 있는 경우의 퍼센트 활성(% 활성)은 하기 식에 의해 계산된다:
% 활성 = [(A- Ab)/(At - Ab)]×100,
여기서 A는 화합물의 존재에 대한 흡광신호이다.
퍼센트 억제(% 억제)는 하기 식에 의해 계산된다:
% 억제 = 100 - % 활성
% 활성의 값 대 화합물 농도 수열(series)은, 하기 식으로 생성된 구불선량반응곡선(Sigmoidal dose-response curve)의 비선형 회귀 분석(non-linear regression analysis)을 사용하여 표시하였다:
Y=B+(T-B)/1+10(( LogIC50 -X)×Hill Slope), 여기서 Y는 % 활성, B는 최소 % 활성, T는 최대 % 활성, X는 화합물의 로그 및 Hill slope는 slope factor 또는 Hill coefficient이다. IC50 값은 절반-최대 % 활성(half-maximal percent activity)을 유발하는 농도로 정해진다.
화합물 IC50 (nM)
에파카도스타트 68
이소-엑시구아민 A 9.2
엑시구아민 A 41
효소검사에 있어서, 상기 화합물들은 인간 IDO-1에 대해 처리농도가 증가함에 따라 IDO-1의 활성이 감소하였는데, 구체적으로 대조군인 에파카도스타트의 IC50이 68 nM이었고, 엑시구아민 A의 IC50이 41 nM이었으며, 실시예 1의 이소-엑시구아민 A의 IC50이 9.2 nM이었다(표 1 참조).
상기 결과는 합성 화합물인 이소-엑시구아민 A가 천연물인 엑시구아민 A 및 IDO-1 억제제인 에파카도스타트보다 더 낮은 농도에서 IDO-1을 억제하는 효과가 있음을 나타낸다. 또한, 이소-엑시구아민 A의 제조방법이 높은 수렴성을 가지고 총수득률이 높은바, 이소-엑시구아민 A의 합성 또는 대량 생산이 용이하므로, 이로부터 이소-엑시구아민 A가 IDO-1 관련 질환을 예방 또는 치료하는 데 유용하게 사용될 수 있음을 알 수 있다.
<제제예 1> 산제의 제조
화학식 1로 표시되는 화합물 2g
유당 1g
상기의 성분을 혼합하고 기밀포에 충진하여 산제를 제조하였다.
<제제예 2> 정제의 제조
화학식 1로 표시되는 화합물 100 ㎎
옥수수전분 100 ㎎
유당 100 ㎎
스테아린산 마그네슘 2 ㎎
상기의 성분을 혼합한 후, 통상의 정제의 제조방법에 따라서 타정하여 정제를 제조하였다.
<제제예 3> 캡슐제의 제조
화학식 1로 표시되는 화합물 100 ㎎
옥수수전분 100 ㎎
유당 100 ㎎
스테아린산 마그네슘 2 ㎎
상기의 성분을 혼합한 후, 통상의 캡슐제의 제조방법에 따라서 젤라틴 캡슐에 충전하여 캡슐제를 제조하였다.
<제제예 4> 주사제의 제조
화학식 1로 표시되는 화합물 100 ㎎
만니톨 180 ㎎
Na2HPO4ㆍ2H2O 26 ㎎
증류수 2974 ㎎
통상적인 주사제의 제조방법에 따라, 상기 성분들을 제시된 함량으로 함유시켜 주사제를 제조하였다.
< 제제예 5> 액제의 제조
화학식 1로 표시되는 화합물 100 ㎎
이성화당 10 g
만니톨 5 g
정제수 적량
통상의 액제의 제조방법에 따라 정제수에 각각의 성분을 가하여 용해시키고 레몬 향을 적량 가한 다음 상기의 성분을 혼합한 다음 정제수를 가하여 전체를 정제수를 가하여 전체 100 ㎖로 조절한 후 갈색 병에 충진하여 멸균시켜 액제를 제조한다.

Claims (12)

  1. 하기 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체, 이의 용매화물, 이의 수화물, 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염:

    [화학식 1]
    Figure pat00006

    (상기 화학식 1에서,
    R1, R2, R3 및 R4는 독립적으로 직쇄 또는 분지쇄 C1-10 알킬이고;
    R5a 및 R5b는 각각 수소 또는 히드록시일 수 있고, 또는, R5a 및 R5b는 이들이 결합된 탄소와 함께 카보닐을 형성할 수 있고; 및
    L1은 직쇄 또는 분지쇄 C1-10 알킬렌이다).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1의 R1, R2, R3 및 R4는 독립적으로 직쇄 또는 분지쇄 C1-5 알킬이고;
    R5a 및 R5b는 각각 수소 또는 히드록시일 수 있고, 또는, R5a 및 R5b는 이들이 결합된 탄소와 함께 카보닐을 형성할 수 있고; 및
    L1은 직쇄 또는 분지쇄 C1-5 알킬렌인 것을 특징으로 하는 화합물, 이의 이성질체, 이의 용매화물, 이의 수화물, 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1의 R1, R2, R3 및 R4는 독립적으로 직쇄 또는 분지쇄 C1-3 알킬이고;
    R5a 및 R5b는 각각 수소 또는 히드록시일 수 있고, 또는, R5a 및 R5b는 이들이 결합된 탄소와 함께 카보닐을 형성할 수 있고; 및
    L1은 직쇄 또는 분지쇄 C1-3 알킬렌인 것을 특징으로 하는 화합물, 이의 이성질체, 이의 용매화물, 이의 수화물, 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1의 R1, R2, R3 및 R4는 메틸이고;
    R5a 및 R5b는 각각 수소이고; 및
    상기 L1은 에틸렌인 것을 특징으로 하는 화합물, 이의 이성질체, 이의 용매화물, 이의 수화물, 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 1로 표시되는 화합물은 하기 화합물인 것을 특징으로 하는 화합물, 이의 이성질체, 이의 용매화물, 이의 수화물, 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염:
    (1) 11'-(2-아미노에틸)-5'-히드록시-1,3,3',3'-테트라메틸-2,5,8',12'-테트라옥소-1',2',3',8',9',12'-헥사히드로스피로[이미다졸리딘-4,7'-피라노[3,2-e:4,5-f']디인돌]-3'-이움.
  6. 하기 반응식 1에 나타난 바와 같이,
    화학식 2로 표시되는 화합물을 화학식 3으로 표시되는 화합물과 염기 존재하에 반응시켜 화학식 4로 표시되는 화합물이 제조되는 단계(단계 1);
    상기 단계 1로부터 얻은 화학식 4로 표시되는 화합물을 반응시켜 화학식 5로 표시되는 화합물이 제조되는 단계(단계 2);
    상기 단계 2에서 얻은 화학식 5로 표시되는 화합물을 고리화 반응시켜 화학식 6으로 표시되는 화합물이 제조되는 단계(단계 3); 및
    상기 단계 3에서 얻은 화학식 6으로 표시되는 화합물을 고리화 반응시켜 화학식 1로 표시되는 화합물이 제조되는 단계(단계 4);를 포함하는,
    제1항의 화학식 1로 표시되는 화합물의 제조방법:

    [반응식 1]
    Figure pat00007

    (상기 반응식 1에서,
    상기 R1, R2, R3 및 R4는 독립적으로 직쇄 또는 분지쇄 C1-10 알킬이고,
    R5a 및 R5b는 각각 수소 또는 히드록시일 수 있고, 또는, R5a 및 R5b는 이들이 결합된 탄소와 함께 카보닐을 형성할 수 있고;
    L1은 직쇄 또는 분지쇄 C1-10 알킬렌이고;
    PG1은 t-부틸옥시카보닐(Boc), 카보벤질옥시(Cbz), 9-플루오레닐메틸옥시카보닐(Fmoc), 아세틸(Ac), 벤조일(Bz), 벤질(Bn), p-메톡시벤질(PMB), 3,4-다이메톡시벤질(DMPM), p-메톡시페닐(PMP), 토실(Ts), 2,2,2-트리클로로에톡시카보닐(Troc), 2-트리메틸실릴에톡시카보닐(Teoc) 및 아릴옥시카보닐(Alloc)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 아민의 보호기이고;
    PG2는 벤질(Bn), 메톡시메틸(MOM), 2-메톡시에톡시메틸(MEM), 메틸티오메틸(MTM), 테트라히드로피라닐(THP), 벤질옥시메틸(BOM), p-메톡시페닐(PMP), p-메톡시벤질(PMB), p-메톡시벤질옥시메틸(PMBM), 트리이소프로필실릴(TIPS), tert-부틸디메틸실릴(TBDMS), 2-(트리메틸실릴)에톡시메틸(SEM) 및 (페닐디메틸실릴)메톡시메틸(SMOM)로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종의 알콜의 보호기이고; 및
    X는 할로젠이다).
  7. 제1항의 화학식 1로 표시되는 화합물, 이의 이성질체, 이의 용매화물, 이의 수화물 또는 이의 약학적으로 허용가능한 염을 유효성분으로 함유하는 IDO-1 관련 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 화합물은 IDO-1 활성을 억제하는 것을 특징으로 하는 약학적 조성물.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 화합물은 면역항암효과를 나타내는 것을 특징으로 하는 약학적 조성물.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 IDO-1 관련 질환은 암 및 면역 관련 질환으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 약학적 조성물.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 암은 가성점액종, 간내 담도암, 간모세포종, 간암, 갑상선암, 결장암, 고환암, 골수이형성증후군, 교모세포종, 구강암, 구순암, 균상식육종, 급성골수성백혈병, 급성림프구성백혈병, 기저세포암, 난소상피암, 난소생식세포암, 남성유방암, 뇌암, 뇌하수체선종, 다발성골수종, 담낭암, 담도암, 대장암, 만성골수성백혈병, 만성림프구백혈병, 망막모세포종, 맥락막흑색종, 바터팽대부암, 방광암, 복막암, 부갑상선암, 부신암, 비부비동암, 비소세포폐암, 설암, 성상세포종, 소세포폐암, 소아뇌암, 소아림프종, 소아백혈병, 소장암, 수막종, 식도암, 신경교종, 신우암, 신장암, 심장암, 십이지장암, 악성 연부조직 암, 악성골암, 악성림프종, 악성중피종, 악성흑색종, 안암, 외음부암, 요관암, 요도암, 원발부위불명암, 위림프종, 위암, 위유암종, 위장관간질암, 윌름스암, 유방암, 삼중음성유방암, 육종, 음경암, 인두암, 임신융모질환, 자궁경부암, 자궁내막암, 자궁육종, 전립선암, 전이성 골암, 전이성뇌암, 종격동암, 직장암, 직장유암종, 질암, 척수암, 청신경초종, 췌장암, 침샘암, 카포시 육종, 파제트병, 편도암, 편평상피세포암, 폐선암, 폐암, 폐편평상피세포암, 피부암, 항문암, 횡문근육종, 담관암, 융모막암종, 신경모세포종, 평활근육종, 지방육종, 섬유육종, 골육종, 파제트병, 후두암, 흉막암, 혈액암 및 흉선암으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 약학적 조성물.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 면역 관련 질환은 각막염, 간농양, 감염성 근육염, 감염성 단핵구증, 감염성 홍반, 결막염, 결핵, 곰팡이 감염, 급성 바이러스성 간염, 구순포진, 급성 위장염, 급성 질염, 노로 바이러스 감염, 뇌염, 대상포진, 뎅기열, 디프테리아, 말라리아, 발진티푸스, 백일해, 비브리오패혈증, 성홍열, 세균성 이질, 수두, 소아마비, 인플루엔자, 일본뇌염, 임파선염, 장티푸스, 콜레라, 탄저병, 파상풍, 패혈증, 홍역, 황열 및 후천성 면역결핍증으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 약학적 조성물.
KR1020190143472A 2019-11-11 2019-11-11 이소-엑시구아민 A(iso-exiguamine A) 유도체, 이의 제조방법 및 이를 유효성분으로 함유하는 IDO-1 관련 질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물 KR102467444B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116003414A (zh) * 2022-11-11 2023-04-25 华南农业大学 一类吡唑稠杂螺环化合物及其制备方法和应用

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KR20180051721A (ko) * 2016-11-08 2018-05-17 한국화학연구원 신규한 피리미딘화합물, 이의 제조방법 및 이를 유효성분으로 함유하는 암 및 염증질환의 예방 또는 치료용 약학적 조성물
KR20190108079A (ko) * 2018-03-13 2019-09-23 보로노이바이오 주식회사 2,4,5-치환된 피리미딘 유도체, 이의 제조방법 및 이를 유효성분으로 포함하는 암의 예방 또는 치료용 약학적 조성물

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