KR20210122192A

KR20210122192A - 벤조티아졸 유도체 화합물

Info

Publication number: KR20210122192A
Application number: KR1020210041501A
Authority: KR
Inventors: 유혜동; 신영준; 배민식; 이은명; 김용환; 최서원; 배진건; 김수혁
Original assignee: 주식회사 이노큐어테라퓨틱스
Priority date: 2020-03-30
Filing date: 2021-03-30
Publication date: 2021-10-08
Also published as: WO2021201576A1

Abstract

항암 효과를 갖는 벤조티아졸 유도체 화합물을 개시한다.

Description

벤조티아졸 유도체 화합물 {Compounds of Benzothiazole Derivatives}

본 발명은 벤조티아졸 유도체 화합물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 벤조티아졸 유도체 화합물을 포함하는 Abl 키나제 저해제 조성물 및 이상세포 성장 질환의 예방 또는 치료용 약학 조성물에 관한 것이다.

단백질 키나제 패밀리의 몇몇 구성원은 각종 증식성 질환 또는 골수증식성 질환의 발병기전에 명백하게 관련되어 왔으며, 이에 따라 이들 구성원은 이들 질환의 치료를 위한 중요한 표적이 된다. 이들 질환의 발병기전을 일으키거나 이에 기여하는 것으로 밝혀져 온 키나제의 중요한 예에는 Abl 키나제 및 종양원성 융합 단백질 Bcr-Abl 키나제가 포함된다.

Abl 키나제는 세포 신호 전달에 관여하는 중요한 비-수용체 티로신 키나제로서 세포 주기의 조절, 유전자독성 스트레스에 대한 세포 반응, 및 인테그린 신호전달을 통한 세포 환경에 관한 정보의 전달에 관여한다. 전체적으로, Abl 단백질은 다양한 세포외 및 세포내 출처로부터의 신호를 통합하고, 세포 주기 및 세포사멸(apoptosis)에 관한 결정에 영향을 미치는 세포 모듈로서의 복잡한 역할을 수행하는 것으로 보인다.

Abl 키나제에는 2개의 정상적인 이소형(isoform)이 있다(Abl-1A 및 Abl-1B). Abl 키나제의 N-말단 절반이 키나제 도메인 촉매 활성의 자가억제에 중요하다(Pluk et al., Cell (2002) 108: 247).

Abl 키나제의 이상 조절장애 형태(aberrant dysregulated form)는 염색체 전좌 사건(필라델피아 염색체라 불리기도 한다)으로부터 형성된다(P.C. Nowell et al. Science (1960) 132: 1497; J.D. Rowley, Nature (1973) 243: 290). 이러한 비정상적인 염색체 전좌는 Abl 키나제 유전자와 BCR(breakpoint cluster region) 유전자 사이의 이상 유전자 융합에 이르게 하고, 이에 의해 Bcr-Abl이라 불리는 이상 단백질을 암호화하게 된다.

탈조절된 티로신 키나제 활성을 갖는 키메라 융합체(종양단백질) Bcr-Abl는 세포 신호를 과활성화시킴으로써 질병을 야기한다. 특히 Bcr-Abl은 만성 골수성 백혈병(CML)의 95％ 및 급성 림프구성 백혈병(AML)의 10％의 발병에 있어서 발병 원인이 된다. 따라서 Abl 키나제 저해제는 만성 골수성 백혈병의 표적 치료제로 유용하게 사용될 수 있고, 이러한 연구에 기반하여 표적 항암제가 출시되었다. 이러한 표적 항암제의 대표적인 예가 STI-571(글리벡)이다.

글리벡은 Bcr-Abl의 활성을 차단하여 효과를 내지만 최근에 Bcr-Abl 돌연변이로 인한 글리벡 내성이 보고되고 있다. CML의 모구성 발증 단계에 있는 일부 환자는 Bcr-Abl 키나제에서의 돌연변이 때문에 발생하며, 현재까지 22종이 넘는 돌연변이가 보고되었다. 그 중, T315I(gate keeper residue mutation)가 기존 약물들의 내성과 밀접한 관련이 있음이 보고되었다.

글리벡을 개선시킨 2세대 약제인 타시그나(Tasigna)나 스프라이셀(Sprycell) 등이 개발되었지만, 현재까지 돌연변이 Abl(예를 들어, T315I)에 효과적으로 작용하지 못하며, 현재까지 이 돌연변이에 사용할 수 있는 약물은 보고되지 않았다. 따라서 야생형 Abl 키나제뿐만 아니라, 돌연변이 Abl(예를 들어, T315I) 키나제도 동시에 저해할 수 있는 약물의 개발이 절실히 요구된다.

본 발명에 따른 화합물은 야생형 Abl 키나제 및 돌연변이 Abl 키나제를 억제한다. 따라서 백혈병의 치료뿐만 아니라, 기존의 백혈병 항암제의 내성을 극복할 수 있는 약물로서의 발전이 기대된다.

또한, Abl 키나제는 세포의 증식과 관련이 있기 때문에, 과발현된 경우, 유방암, 폐암, 난소암 등의 다양한 고형암의 발달과 전이에 관여한다는 많은 연구 보고가 있다. 예를 들어, Abl 키나제가 유방암이나 폐암에서도 과활성화된 경우가 있다는 연구 보고가 있으며(Arlinghaus et al., Oncogene(2008) 27, 4385), 상피성 난소암에서도 Abl 키나제의 발현율이 높다는 조사결과가 있고, 난소암 3기 환자 중 Abl 키나제가 양성인 군이 음성인 군에 비해 유의하게 낮은 생존율을 보였다는 보고가 있다(강창석 et al. The Korean Journal of Pathology(2006) 40, 210).

이러한 연구 결과들은, Abl이 세포증식과 밀접하게 연관되어 있으므로, 악성으로의 변화 및 질병의 진행과도 관련되어 있기 때문이라고 해석할 수 있다.

Pluk et al., Cell (2002) 108: 247 P.C. Nowell et al. Science (1960) 132: 1497; J.D. Rowley, Nature (1973) 243: 290 Arlinghaus et al., Oncogene(2008) 27, 4385 강창석 et al. The Korean Journal of Pathology(2006) 40, 210.

본 발명은 Abl 키나제를 억제하여 백혈병을 치료하고, 더 나아가서 기존의 항암제에 대하여 내성이 나타난 백혈병을 치료할 수 있는 신규의 벤조티아졸 유도체 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 신규의 벤조티아졸 유도체 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 포함하는 Abl 키나제 저해용 약학 조성물 또는 이상세포 성장 질환의 예방 및 치료용 약학 조성물을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 신규의 벤조티아졸 유도체 화합물을 포함하는 백혈병 또는 고형암 치료용 항암제를 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 하기 화학식 1의 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염에 관한 것이다:

[화학식 1]

상기 식에서,

R₁은 탄소수 1 내지 6의 알킬옥시 또는 수소이고,

R₃ 및 R₄는 수소이고, R₂는 수소, 할로겐, 할로알킬 또는 탄소수 1 내지 6의 직쇄, 환 또는 분지쇄의 알킬기이거나,

R₃는 수소이고, R₂ 및 R₄는 이들이 부착된 원자와 함께 5원 또는 6원 헤테로사이클릭 고리를 형성하거나,

R₄는 수소이고, R₂ 및 R₃는 이들이 부착된 원자와 함께 5원 또는 6원 헤테로사이클릭 고리를 형성하며,

R₅는 아미노, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬아민 또는 이미다졸이다.

본 발명의 일 실시예에서, 상기 화학식 1의 R₁은 탄소수 1 내지 4의 알킬옥시 또는 수소이고,

R₃ 및 R₄는 수소이고, R₂는 수소, 할로겐, 할로알킬 또는 탄소수 1 내지 4의 직쇄, 환 또는 분지쇄의 알킬기이거나,

R₃는 수소이고, R₂ 및 R₄는 이들이 부착된 원자와 함께 N, O 및 S로부터 선택된 1개 또는 2개의 헤테로 원자를 포함하는 5원 또는 6원 헤테로사이클릭 고리를 형성하거나,

R₄는 수소이고, R₂ 및 R₃는 이들이 부착된 원자와 함께 N, O 및 S로부터 선택된 1개 또는 2개의 헤테로 원자를 포함하는 5원 또는 6원 헤테로사이클릭 고리를 형성하며,

R₅는 N, O 및 S로부터 선택된 1개 또는 2개의 헤테로 원자를 포함하는 헤테로사이클로 치환되거나 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6개의 알킬아민 또는 이미다졸일 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에서, 상기 화학식 1의 R₁은 메틸옥시, 에틸옥시 또는 수소이고,

R₃ 및 R₄는 수소이고, R₂는 수소, 플루오로, 클로로, 브롬, 트리플루오로메틸, 메틸, 에틸, 프로필 또는 사이클로프로필이거나,

R₃는 수소이고, R₂ 및 R₄는 이들이 부착된 원자와 함께 N 원자를 포함하는 5원 헤테로사이클릭 고리를 형성하거나,

R₄는 수소이고, R₂ 및 R₃는 이들이 부착된 원자와 함께 N 원자를 포함하는 5원 헤테로사이클릭 고리를 형성하며,

R₅는 1개 또는 2개의 N 원자를 포함하는 헤테로사이클로 치환된 탄소수 1 내지 4개의 알킬아민 또는 이미다졸일 수 있다.

본 발명의 또다른 실시예에서, 상기 화학식 1의 R₁은 메틸옥시, 에틸옥시 또는 수소이고,

R₃ 및 R₄는 수소이고, R₂는 수소, 플루오로, 클로로, 메틸 또는 에틸이거나,

R₃는 수소이고, R₂ 및 R₄는 이들이 부착된 원자와 함께 피롤을 형성하거나,

R₄는 수소이고, R₂ 및 R₃는 이들이 부착된 원자와 함께 피롤을 형성하며,

R₅는 하기 화학식 2 내지 4로 나타낸 치환기 중 어느 하나일 수 있다:

[화학식 2]

[화학식 3]

[화학식 4]

상기식에서, R₆은 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬옥시이다.

본 발명의 화합물은 예를 들어, 하기 화학식 5 내지 15 및 화학식 24의 화합물 중 어느 하나인 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염일 수 있다:

[화학식 5]

[화학식 6]

[화학식 7]

[화학식 8]

[화학식 9]

[화학식 10]

[화학식 11]

[화학식 12]

[화학식 13]

[화학식 14]

[화학식 15]

[화학식 24]

본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은 약학적으로 허용 가능한 염을 형성할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은 황산, 염산, 질산, 인산, 브롬화수소산, 요오드화수소산 등과 같은 무기산; 타르타르산, 포름산, 시트르산, 아세트산, 트리플루오로아세트산, 글루콘산, 벤조산, 락트산, 푸마르산, 젖산, 말론산, 말레산, 말산, 살리실산, 숙신산, 옥살산, 프로피온산, 아스파르트산, 글루탐산, 구연산 등과 같은 유기산; 또는 메탄설폰산, 에탄설폰산, 벤젠설폰산, p-톨루엔설폰산, 나프탈렌설폰산 등과 같은 설폰산 등과 염을 형성할 수 있다.

본 발명에 따른 상기 화학식 1의 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염은 Abl 키나제, 예를 들어 야생형 Abl 키나제 또는 돌연변이형 Abl(T315I) 키나제에 대한 억제 작용을 갖는다.

따라서, 본 발명은 상기 화학식 1의 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 포함하는 Abl 키나제 저해용 약학 조성물 또는 이상세포 성장 질환의 예방 및 치료용 약학 조성물에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 화학식 1의 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 포함하는 백혈병 또는 고형암 치료용 항암제에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 백혈병, 뇌종양, 신장암, 위암, 피부암, 방광암, 유방암, 자궁암, 폐암, 결장암, 전립선암, 난소암, 간암, 대장암, 복막암, 복막전이암 또는 췌장암을 치료하기 위한 항암제일 수 있다.

또한, 본 발명은 상기 화학식 1의 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염을 포함하는 백혈병 치료용 항암제로서, 이미 투약 중인 다른 백혈병 치료제에 대하여 내성이 발생한 환자에게 투여되어 치료 효과를 나타낼 수 있는 백혈병 치료용 조성물에 관한 것이다.

본 명세서에서 사용되는 용어 '알킬’은 지방족 탄화수소 라디칼을 의미하며, 알케닐이나 알키닐 부위를 포함하지 않는 '포화알킬(saturated alkyl)'이거나, 적어도 하나의 알케닐 또는 알키닐 부위를 포함하는 '불포화알킬(unsaturated alkyl)'일 수 있다. '알케닐(alkenyl)'은 적어도 하나의 탄소-탄소 이중결합을 포함하는 그룹을 의미하며, '알키닐(alkynyl)'은 적어도 하나의 탄소-탄소 삼중결합을 포함하는 그룹을 의미한다. 알킬은 단독으로 또는 알킬아민과 같이 조합하여 사용되는 경우에 각각 분지형, 환 또는 직쇄형일 수 있다.

전형적인 알킬 그룹에는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 사이클로프로필, n-부틸, 이소부틸, t-부틸, 펜틸, 헥실, 에테닐, 프로페닐, 부테닐 등이 포함되지만, 이들만으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 탄소수 1 내지 4의 알킬은 알킬쇄에 1 내지 4 개의 탄소 원자를 가지며, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 사이클로프로필, n-부틸, 이소-부틸, sec-부틸 및 t-부틸로 이루어진 그룹에서 선택된다.

본 발명의 화합물은 약학적 조성물로 사용하기 위하여, 약학적으로 허용 가능한 담체 또는 희석제를 함유하는 제형으로 제제화할 수 있다. 본 발명에 따른 조성물은 통상적인 방법에 따라 제조될 수 있으며, 약학적으로 적절한 제형으로 투여할 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 정제, 캡슐, 당-코팅 정제, 필름-코팅 정제, 액제, 현탁제, 유화제 등의 형태로 경구적으로 투여되거나, 피하, 근육내, 정맥내 또는 복강내 주사 또는 주입의 방법을 통하여 비경구적으로 투여될 수도 있다.

환자의 연령, 체중 및 상태와 투여경로를 비롯한 각종 요인에 따라 투여량이 결정될 수 있다. 1일 투여용량은 광범위한 한도치 내에서 변할 수 있으며, 각각의 개별 경우에서 개인적 요건에 맞게 조정될 수 있다. 일반적으로, 본 발명의 화합물을 성인에게 단독 투여하는경우, 투여 경로별로 채택된 투여용량은 0.0001 내지 50 mg/kg 체중의 범위일 수 있다.

이러한 투여 용량은 예를 들면 1일 1 내지 5 회로 환자에게 투여될 수 있다. 정맥내 주사의 경우, 적절한 1일 용량은 0.0001 내지 50 mg/kg 체중일 수 있으며, 1일 투여용량은 단일 투여분으로서 또는 분할 용량 스케줄에 따라 투여될 수 있다.

본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은 본 발명이 속하는 기술분야에 알려진 통상적인 방법에 의해 그의 염으로 전환될 수 있다. 본 명세서에서는 별도의 설명이 없는 한, 화학식 1의 화합물에는 약학적으로 허용 가능한 그의 염도 포함되며, 이들은 모두 본 발명의 범주에 포함되는 것으로 이해되어야 한다. 설명의 편의를 위하여, 본 명세서에서는 이러한 염도 화학식 1의 화합물로 간단히 표현될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 그 밖의 용어와 약어들은 달리 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게 통상적으로 이해되는 의미로서 해석될 수 있다.

본 발명에 따른 벤조티아졸 유도체 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염은 Abl 키나제에 대한 저해제로서 비정상적 세포 성장, 기능 또는 거동으로부터 야기되는 질환, 특히 암을 치료하는데 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 화합물에 대하여 BCR-ABL 활성의 변화를 알아보기 위해 웨스턴 블럿(western blotting)을 시행한 결과를 도시한 것이다.
도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 화합물을 동물에 투여한 후 종양 크기 및 종양 무게를 측정한 결과를 도시한 그래프이다.
도 4는 본 발명의 화합물을 동물에 투여한 후, 실험 종료일에 적출한 종양을 촬영한 사진이다.
도 5는 본 발명의 화합물을 동물에 투여한 후 종양 크기를 측정한 결과를 도시한 그래프이다.

이하에서는, 화학식 1의 화합물의 제조방법을 설명한다.

1. 제조방법 A

출발물질로서 하기 화학식 16의 2-아미노-6-브로모벤조티아졸을 사용하되, 벤조티아졸의 6번 자리(C6 자리)에 팔라듐을 촉매로 하는 스즈키 커플링(Suzuki Coupling) 반응을 시켜 벤조티아졸의 6번 위치에 페닐 그룹을 도입하여, 화학식 17의 화합물로 표시되는 중간체를 제조한다. 2-아미노 그룹에는 카르보닐디이미다졸을 이용하여 유레아 작용기를 도입함으로써 화학식 18의 벤조티아졸 화합물을 제조할 수 있다:

[화학식 16]

[화학식 17]

[화학식 18]

상기 식에서,

R₁은 탄소수 1 내지 6의 알킬옥시 또는 수소이고,

R₄는 수소이고, R₂ 및 R₃는 이들이 부착된 원자와 함께 5원 또는 6원 헤테로사이클릭 고리를 형성한다.

보다 구체적으로 설명하면, 먼저 다양한 페닐보론산과 팔라듐 촉매(Ⅱ), 탄산칼륨 염기를 사용하는 스즈키 타입의 커플링 반응을 이용하여, 화학식 16의 화합물을 1,4-다이옥산과 물(비율 3:1)을 용매로 하여 100℃로 가열 및 교반함으로써, 화학식 16의 2-아미노-6-브로모벤조티아졸의 6번 자리(C6 자리, 즉 브롬 자리)에 페닐 그룹을 치환시킨다. 이후, 페닐로 치환된 벤조티아졸 화합물을 무수 디메틸포름아마이드를 용매로 하고 질소 기체로 충전한 뒤, 실온에서 카르보닐디이미다졸과 반응시켜 벤조티아졸의 C2 자리에 유레아 작용기를 도입함으로써, 화학식 9의 벤조티아졸 유도체 화합물을 제조할 수 있다.

상기 제조방법에 따른 반응스킴은 하기 반응식 A와 같이 표시할 수 있다:

[반응식 A]

상기 식에서, R₁, R₂, R₃ 및 R₄는 상기 정의한 바와 같다.

2. 제조방법 B

또한, 상기 제조방법 A에서 제조된 화학식 18의 화합물에 추가적인 반응을 진행함으로써, 벤조티아졸의 C2 자리에 치환 또는 비치환된 알킬아민기를 도입하여 화학식 1a의 화합물을 제조할 수 있다:

[화학식 1a]

상기 식에서,

R₁, R₂, R₃ 및 R₄는 상기 정의한 바와 같고,

R₅'은 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬아민이다.

예를 들어, 화학식 18의 화합물을, 양쪽 질소 원자에 각각 아미노에틸기 및 t-부톡시카보닐기가 치환되어 있는 피페라진을 트리에틸아민과 함께 무수 디메틸포름아마이드 용매 하에 실온에서 아마이드 커플링(amide coupling)을 진행하여, 유레아 작용기에 추가적으로 피페라진을 도입함으로써 화학식 19의 화합물을 제조하고, 이후 피페라진에 치환되어 있는 t-부톡시카보닐기는 디클로로메탄 용매 하에 트리플루오로아세트산을 넣어 실온에서 교반하여 피페라진으로부터 제거시켜, 화학식 20의 화합물을 얻을 수 있다:

[화학식 19]

[화학식 20]

상기 식에서, R₁, R₂, R₃ 및 R₄는 상기 정의한 바와 같다.

또한, 화학식 18의 화합물을, 양쪽 질소 원자에 각각 아미노에틸기 및 알킬기(바람직하게는 탄소수 1 내지 6의 알킬기)가 치환되어 있는 피페라진을 트리에틸아민과 함께 무수 디메틸포름아마이드 용매 하에 실온에서 아마이드 커플링(amide coupling)을 진행하여, 유레아 작용기에 추가적으로 피페라진을 도입함으로써 화학식 21의 화합물을 얻을 수 있다.

[화학식 21]

상기 식에서,

R₁, R₂, R₃ 및 R₄는 상기 정의한 바와 같고,

R₆은 알킬기이다.

3. 제조방법 C

상기 제조방법 A와 달리, 화학식 16의 2-아미노-6-브로모벤조티아졸 화합물을 카르보닐디이미다졸과 먼저 반응시켜 화학식 22의 화합물을 제조하고, 상기 화학식 22의 화합물을, 양쪽 질소 원자에 각각 아미노에틸기 및 알킬기가 치환되어 있는 피페라진을 트리에틸아민과 함께 무수 디메틸포름아마이드 용매 하에 실온에서 아마이드 커플링(amide coupling)을 진행하여, 유레아 작용기에 추가적으로 피페라진을 도입함으로써 화학식 23의 화합물을 얻을 수 있다. 이후, 상기 화학식 22의 화합물을 다양한 페닐보론산과 반응시켜 화학식 21의 화합물을 제조할 수 있다:

[화학식 22]

[화학식 23]

[화학식 21]

상기 식에서, R₁, R₂, R₃, R₄ 및 R₆은 상기 정의한 바와 같다.

본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 화학식 1의 구조를 바탕으로 하여 상기와 같이 기재된 제조방법 외의 다른 다양한 방법에 의해서도 화학식 1의 화합물을 제조할 수 있음을 이해할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예와 Abl 저해 활성 효과를 상세하게 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명의 사상이나 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.

[제조 실시예]

본 발명에 따른 화학식 1의 벤조티아졸 유도체 화합물을 하기의 일반적 제조방법에 따라 제조하였다.

<일반적 제조방법 1>

2-아미노-6-브로모벤조티아졸(1 당량), 페닐보론산(1.1 당량), 탄산칼륨(3당량), 비스(디페닐포스핀)페로센-팔라듐(Ⅱ)(0.1당량)을 마이크로웨이브 반응 바이알에 넣고, 1,4-디옥산과 물의 비율이 3 : 1인 용액 하에 혼합물을 100℃에서 3시간 동안 마이크로웨이브 반응기에서 가열하였다. 반응 종료 후, 셀라이트 필터를 통해 고체를 제거하였으며, 컬럼 크로마토그래피를 통해서 C6 위치에 원하는 페닐 그룹이 도입된 벤조[d]티아졸-2-아민 중간체를 얻었다.

상기 중간체에 카르보닐디이미다졸(2.5당량)을 넣고 무수 디메틸포름아마이드 용매와 질소 조건하에 15시간 동안 교반하였다. 반응 종료 후 혼합물의 용매를 전부 날린 후, 유리필터를 통해 생성된 고체를 걸렀다.

상기 제조방법에 따른 반응식 A는 다음과 같다:

[반응식 A]

상기 식에서, R₁, R₂, R₃ 및 R₄는 상기 정의한 바와 같다.

<일반적 제조방법 2>

상기 일반적 제조방법 1을 통하여 얻은 화합물에 새로운 작용기를 도입한다. 구체적으로, 화학식 18의 화합물에 t-부틸 4-(2-아미노에틸)피페라진-1-카복실레이트(1.1 당량) 및 트리에틸아민(3.0 당량)을 넣고, 무수 디메틸포름아마이드 용매와 질소 조건 하에 실온에서 3시간동안 교반하였다. 반응 종료 후, 컬럼 크로마토그래피를 통해서 중간체를 얻었다.

상기 중간체의 피페라진에 치환되어 있는 t-부톡시카보닐 치환기는 트리플루오로아세트산(30 당량)을 디클로로메탄 용매 하에 실온에서 3시간 동안 교반하여 피페라진에서 제거되며, 반응 종료 후 용매를 감압하여 최종 유레아 고체를 얻는다.

상기 제조방법에 따른 반응식 B는 다음과 같다:

[반응식 B]

상기 식에서, R₁, R₂, R₃ 및 R₄는 상기 정의한 바와 같다.

<일반적 제조방법 3>

실온에서 DMF 중의 2-아미노-6-브로모벤조티아졸(1 당량)에 카르보닐디이미다졸(1.1당량)을 가하고, 2시간 교반하였다. 혼합물을 여과하고, 건조하였다.

여기에, 4-(2-아미노에틸)피페라진-1-카복실산의 N을 알킬기로 치환시킨 화합물을 실온에서 가하고, 1시간 교반하였다.

잔사에 물을 붓고, 에틸 아세테이트로 추출하였다. 황산마그네슘으로 유기층의 수분을 제거하고, 감압 농축하였다. 혼합물을 컬럼크로마토그래피로 정제하였다.

상기 정제된 화합물 및 치환기를 갖는 페닐보론산을 다이옥산 용액에 넣고, 팔라듐 촉매(II) 및 Cs₂CO₃ 용액을 가한다. 밤새도록 100℃로 가열하면서 반응시킨 후, 실온으로 냉각시키고, 감압 농축하였다.

잔사에 물을 붓고, 에틸 아세테이트로 3회 추출한 후, 유기층의 수분을 황산마그네슘으로 제거하고, 감압 농축하여 최종 생성물을 수득하였다.

상기 제조방법에 따른 반응식 C는 다음과 같다:

[반응식 C]

이하에서는, 본 발명의 구체적인 화합물의 제조 실시예를 설명한다.

<실시예 1> 6-(5-플루오로-2-메톡시페닐)벤조[d]티아졸-2-아민

하기 반응식 D에 따라, 2-아미노-6-브로모벤조티아졸(500 mg, 1당량), (5-플루오로-2-메톡시페닐)보론산(408 mg, 1.1당량), 탄산칼륨(905 mg, 3당량), 비스(디페닐포스핀) 페로센-팔라듐(Ⅱ) (178 mg, 0.1 당량)을 넣고 상기 일반적 제조방법 1에 따라 반응을 수행하였다. 셀라이트 필터를 실시한 뒤, 남은 용액은 헥산과 아세트산에틸을 이용한 컬럼 크로마토그래피를 실시하여 6-(5-플루오로-2-메톡시페닐)벤조[d]티아졸-2-아민을 얻었다. (수율: 86%)

[반응식 D]

¹H NMR (599 MHz, Methanol-d ₄) δ 7.73 (s, 1H), 7.41 - 7.36 (m, 2H), 7.10 - 6.98 (m, 3H), 3.78 (s, 3H).

<실시예 2> N-(6-(5-플루오로-2-메톡시페닐)벤조[d]티아졸-2-일)-1H-이미다졸-1-카복스아마이드

하기 반응식 E에 따라, 6-(5-플루오로-2-메톡시페닐)벤조[d]티아졸-2-아민(480mg, 1 당량)과 카르보닐디이미다졸(709mg, 2.5 당량)을 넣고, 상기 일반적 제조방법 1에 따라 반응을 수행하였다. 얻어진 고체를 거름종이를 통해 필터링하고 디클로로메탄으로 세척함으로써 N-(6-(5-플루오로-2-메톡시페닐)벤조[d]티아졸-2-일)-1H-이미다졸-1-카복스아마이드을 얻었다. (수율: 93%)

[반응식 E]

¹H NMR (599 MHz, Methanol-d ₄) δ 7.96 (d, J = 1.8 Hz, 1H), 7.70 (d, J = 8.3 Hz, 1H), 7.68 (s, 1H), 7.53 (dd, J = 8.4, 1.8 Hz, 1H), 7.11 (dd, J = 9.3, 2.9 Hz, 1H), 7.09 - 7.01 (m, 4H), 3.79 (s, 3H).

<실시예 3> t-부틸 4-(2-(3-(6-(5-플루오로-2-메톡시페닐)벤조[d]티아졸-2-일)유레이도)에틸)피페라진-1-카복실레이트

하기 반응식 F에 따라, N-(6-(5-플루오로-2-메톡시페닐)벤조[d]티아졸-2-일)-1H-이미다졸-1-카복스아마이드(600 mg, 1 당량)과 t-부틸 4-(2-아미노에틸)피페라진-1-카복실레이트(411 mg, 1.1 당량), 트리에틸아민(494 mg, 3.0 당량)을 넣고, 상기 일반적 제조방법 2에 따라 반응을 수행하였다. 반응 종료 후, 메탄올과 디클로로메탄을 사용한 컬럼 크로마토그래피를 통해 t-부틸 4-(2-(3-(6-(5-플루오로-2-메톡시페닐)벤조[d]티아졸-2-일)유레이도)에틸)피페라진-1-카복실레이트를 얻었다. (수율: 55%)

[반응식 F]

¹H NMR (599 MHz, Methanol-d ₄) δ 7.92 (d, J = 1.7 Hz, 1H), 7.65 (d, J = 8.4 Hz, 1H), 7.51 (dd, J = 8.4, 1.8 Hz, 1H), 7.11 (dd, J = 9.1, 2.8 Hz, 1H), 7.09 - 7.02 (m, 2H), 3.79 (s, 3H), 3.48 (s, 4H), 3.44 (t, J = 6.3 Hz, 2H), 2.59 (t, J = 6.2 Hz, 2H), 2.50 (s, 4H).

<실시예 4> 1-(6-(5-플루오로-2-메톡시페닐)벤조[d]티아졸-2-일)-3-(2-(피페라진-1-일)에틸)유레아

하기 반응식 G에 따라, t-부틸 4-(2-(3-(6-(5-플루오로-2-메톡시페닐)벤조[d]티아졸-2-일)유레이도)에틸)피페라진-1-카복실레이트(300mg, 1.0 당량)를 디클로로메탄에 녹인 뒤, 트리플루오로아세트산(1.93 mg, 30 당량)을 넣고 상기 일반적 제조방법 2에 따라 반응을 진행하였다. 이후, 용매를 감압하여 1-(6-(5-플루오로-2-메톡시페닐)벤조[d]티아졸-2-일)-3-(2-(피페라진-1-일)에틸)유레아를 얻었다. (수율: 94%)

[반응식 G]

¹H NMR (599 MHz, Methanol-d ₄) δ 7.91 (d, J = 1.7 Hz, 1H), 7.65 (d, J = 8.5 Hz, 1H), 7.51 (dd, J = 8.4, 1.8 Hz, 1H), 7.09 (dd, J = 9.1, 2.8 Hz, 1H), 7.06 - 7.01 (m, 2H), 3.78 (s, 3H), 3.49 (t, J = 6.0 Hz, 2H), 3.33 - 3.30 (m, 4H), 2.96 (s, 4H), 2.81 (t, J = 6.1 Hz, 2H).

<실시예 5> N-(6-브로모)-1,3-벤조티아졸-2-일)-1H-이미다졸-1-카복스아마이드

하기 반응식 H에 따라, 실온에서 DMF(15㎖) 중의 2-아미노-6-브로모벤조티아졸(3mmol)에 1-(1H)-이미다졸-1-카보닐)-1H-이미다졸 (3.3mmol)을 가하고, 2시간 교반하였다. 혼합물을 여과하고, 건조하여, N-(6-브로모)-1,3-벤조티아졸-2-일)-1H-이미다졸-1-카복스아마이드를 제조하였다. 이 화합물에 대하여 정제 과정 없이 그대로 다음 반응을 진행시켰다:

[반응식 H]

<실시예 6> N-메틸 치환된 4-(2{[(6-브로모-1,3-벤조티아졸-2-일)카바모일]아미노}에틸)피페라진

하기 반응식 I에 따라, DMF (5mL)중의 N-(6-브로모)-1,3-벤조티아졸-2-일)-1H-이미다졸-1-카복스아마이드 (1mmol) 용액에 1-(2-아미노에틸)-4-메틸피페라진을 가하였다. 실온에서 1시간 동안 교반하면서 반응시키고, 잔사를 물(10mL)에 넣은 후, 에틸 아세테이트로 추출하였다. 화합물을 실온에서 가하고, 1시간 교반하였다.

잔사에 물을 붓고, 에틸 아세테이트로 추출하였다. 황산마그네슘으로 유기층의 수분을 제거하고, 감압 농축하였다. 혼합물을 컬럼크로마토그래피로 정제하여, N-메틸 치환된 4-(2-{[(6-브로모-1,3-벤조티아졸-2-일)카바모일]아미노}에틸)피페라진을 수득하였다.

[반응식 I]

<실시예 7> 3-[6-(5-플루오로-2-메톡시페닐)-1,3-벤조티아졸-2-일]-1-[2-(4-메틸피페라진-1-일)에틸]우레아

디옥산 (4mL) 중의 N-메틸 치환된 4-(2-{[(6-브로모-1,3-벤조티아졸-2-일)카바모일]아미노}에틸)피페라진 및 (5-플루오로-2-메톡시페닐)보론산 용액에 Pd(dppf)Cl₂ 를 가하고, 물 (2mL) 중의 Cs₂CO₃ 용액을 가하였다. 밤새도록 100℃로 가열하면서 반응시킨 후, 실온으로 냉각시키고, 감압 농축하였다.

잔사를 물(10mL)에 넣고, 에틸 아세테이트 10mL로 3회 추출한 후, 유기층의 수분을 황산마그네슘으로 제거하고, 감압 농축하여 최종 생성물인 3-[6-(5-플루오로-2-메톡시페닐)-1,3-벤조티아졸-2-일]-1-[2-(4-메틸피페라진-1-일)에틸]우레아를 수득하였다.

[반응식 J]

1H NMR (400 MHz, DMSO) d 12.01 (br, 1H), 10.88 (Br, 1H), 8.00 (d, J=1.6 Hz, 1H), 7.63 (d, J=9.2Hz, 2H), 7.49 (dd, J=8.4Hz, 1H), 7.22-7.11(m, 3H), 7.02 (s, 1H), 6.80 (br, 1H), 3.76 (s, 3H), 3.28(q, J=5.9Hz, 2H), 2.43 (m, 3H), 2.34 (m, 3H), 2.17 (s, 3H), LC/MS (M+H)^-(m/z)=444.2

상기 실시예에 기재되어 있지 않은 치환기를 포함하는 화합물에 대해서도 상기의 본 발명에 따른 실시예의 반응 원리 및 조건이 적용될 수 있으며, 따라서 통상의 기술자라면 실시예의 개시내용 및 당업계의 기술상식에 기초하여 이들 치환기를 포함하는 화합물을 용이하게 제조할 수 있다.

본 발명에서 화학식 5 내지 화학식 15 및 화학식 24로 표시하여 구체적으로 개시하고 있는 벤조티아졸 유도체 화합물을 아래 표 1 내지 4에 나타내었다.

[표 1]

[표 2]

[표 3]

이하에서는, 본 발명에 따른 화학식 1로 표시되는 벤조티아졸 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염의 Abl 키나제의 저해 활성 효과를 확인하는 실험을 수행하였다.

실험예 1. Ba/F3-Bcr-Abl-T315I 세포 증식에 대한 억제활성 측정

Ba/F3-Bcr-Abl-T315I 세포를 RPMI 배지(Biowest, Kansas City, MO, USA)에 10% FBS(Biowest, Kansas City, MO, USA), 1% 페니실린/스트렙토마이신(Gibco, Grand Island, NY, USA)을 넣은 후 5% CO₂/37℃에서 배양하였다. Ba/F3-Bcr-Abl-T315I 세포를 웰(well)당 8 × 10³개로 96 웰 플레이트에 분주 후 다양한 농도로 실험 화합물을 처리하였다.

화합물 처리 시에는 10 mM의 원료용액을 준비하였으며, 순차적으로 희석하여 첨가하였다 (최종농도 DMSO 0.1%). 세포 생존율을 측정하기 위하여 MTS 활성 검색법(CellTiter 96 Assay, Promega)을 사용하였다. 한 개의 웰(well) 당 20 ㎕ 염료를 넣고, 2시간 배양한 다음, 흡광도를 측정하였다. GloMax Discover Microplate Reader(Promega)를 사용해 490 nm 파장에서 판독하였으며, IC₅₀값 및 CC₅₀값은 GraphPad Prism 8.0 소프트웨어를 사용하여 계산하였다. 그 결과는 하기 표 4와 같다:

[표 4]

상기 표 4의 결과에 의하면, 포나티닙(Ponatinib) 약물은 Ba/F3-Bcr-Abl-T315I 세포 증식을 강하게 억제함과 동시에 CHO-K1 및 Hep G2 세포에서도 강한 세포 독성을 보이므로 골수생성억제, 췌장염, 심혈관질환 등의 부작용이 유발될 수 있다.

그러나, 본 발명의 화합물들은 Ba/F3-Bcr-Abl-T315I 세포 증식을 억제하는 강한 억제활성을 가지며, 동시에 CHO-K1 및 Hep G2 세포에 대해서는 억제활성이 미약하므로 약물 내성 및 부작용이 없는 CML 치료약물로 유용하게 사용될 수 있다

실험예 2. 합성한 화합물의 BCR-ABL 활성 측정

본 발명에 따른 화합물에 의한, 만성 골수성 백혈병 세포 증식에 필수적인 BCR-ABL 활성의 변화를 알아보기 위해 웨스턴 블럿(western blotting)을 시행하였다.

Ba/F3-Bcr-Abl-T315I 세포에 화학식 5 내지 7의 화합물을 각각 1μM 농도로 처리한 후 0, 5, 10, 20, 30, 60분 후에 세포를 각각 모아 단백질을 획득하였다. Western blotting 방법으로 BCR-ABL 단백질의 활성을 의미할 수 있는 phospho-BCR-ABL, phospho-AKT, phospho-STAT5 및 phosphor-ERK의 변화를 관찰하였고, 정상 혈구 세포에도 존재하는 BCR 단백질은 정상세포에 영향을 주지 않는다는 것을 보여주기 위해 대조군으로서 같이 확인하였다.

그 결과 화학식 5 내지 8의 화합물은 phospho-BCR-ABL, phospho-STAT5, phospho-AKT 및 phosphor-ERK의 단백질 발현양이 감소됨을 확인하였다. BCR 단백질의 발현량은 차이가 없는 것으로 보아 정상세포에서 발현하는 단백질에 영향을 미치지 않고 만성 골수성 백혈병에서 발현하는 단백질에만 감소를 유발하는 약물임을 확인하였다(도 1 참조).

실험예 3. 마우스에서의 약물동력학 실험

본 발명의 화학식 8의 화합물을 ICR 마우스에 정맥내투여 및 경구투여를 하였을 때의 각각의 생체이용률을 측정하기 위하여 약물동력학(PK) 실험을 하였다. 각 분석은 LC-MS/MS 분석법으로 실시하였다.

수컷 6주령 마우스를 정맥내 투여군 및 경구투여군으로 나누어, 각 군당 3마리씩 배정하였다. 정맥투여 군은 5분, 10분, 15분, 30분, 1, 2, 4시간의 총 7회에 걸쳐 채혈하였고, 경구투여 군은 0.25, 0.5, 1, 2, 3, 4, 8시간의 총 7회에 걸쳐 채혈하였다.

채혈된 혈액은 헤파린이 처리된 (5 IU/mL) 튜브에 담아 잘 섞어주고, 채혈 후 혈액은 4℃ 5,000 rpm에서 10분간 원심 분리하여 혈장을 분리한 후, 분리된 혈장을 동물번호 및 채혈시간이 표시된 튜브에 약 30~40μL/tube씩 분주하여 담아, 초저온 냉동고(약 -8℃)에 보관하였다.

각 군의 구성은 하기 표 5와 같다:

시험군	처리물질	부형제	투여 경로	투여 용량 (mg/kg)	투여량 (mL/kg)	군당 마리수
G1	8번 화합물	DMSO : saline = 5 : 95	IV	1	5	3
G2	8번 화합물	DMSO : saline = 5 : 95	PO	10	10	3

분석 결과는 하기 표 6과 같다:

[표 6]

분석 결과, 본 발명에 따른 화학식 8의 화합물은 경구 투여시의 생체이용률이 62.7%로서 상당히 양호함을 알 수 있다.

실험예 4. Ba /F3- Bcr - Abl - T315I 세포 마우스 모델에서 종양억제 확인

본 발명의 화학식 5 및 8의 화합물을 Ba/F3-Bcr-Abl-T315I 세포를 이용하여 마우스 모델을 만든 후에 15일간 복강 또는 경구 투여하여 종양 생성 억제 여부를 동물 수준에서 확인하였다.

구체적으로, 누드 마우스(6 주령) 반입 후 일주일의 적응기를 거친 후 Ba/F3-Bcr-Abl-T315I 세포(1 × 10⁷)를 피하로 투여하여 동물 이종이식 모델을 만들었다. 일주일에 거쳐 종양 크기가 80 mm³ 정도 되었을 때, 대조군(DMSO:PEG 400:Saline=5:50:45), Imatinib(양성대조물질), 화학식 5의 화합물(100 mg/kg(이하 mpk로 표기) 경구투여, 25mpk 복강투여) 및 화학식 8의 화합물(50 mpk 경구투여, 30 mpk 복강투여)의 투여 그룹으로 나누어, 각 군 당 5마리씩 배정하고, 각 물질을 매일 복강주사(intraperitoneal injection) 또는 경구투여(oral administration)로 15일간 투여하였다. 일주일에 2번 버니아 캘리퍼스를 이용하여 종양의 크기(장축, 단축, 두께)를 측정하였고, 체중은 일주일에 1번 측정하였다. 실험 종료일에 종양을 적출하여 군 간의 무게를 비교하였다.

도 2 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 15일간 화학식 5 및 8의 화합물을 복강 또는 경구 투여한 경우, 종양 크기(부피) 및 종양 무게가 대조군에 비해 통계적으로 유의하게 감소하여 항암 효능을 보이고 있었다.

본 발명에 따른 화합물은 항암제로서 유용하게 사용될 수 있다.

Claims

하기 화학식 1의 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염:
[화학식 1]

상기 식에서,
R₁은 탄소수 1 내지 6의 알킬옥시 또는 수소이고,
R₃ 및 R₄는 수소이고, R₂는 수소, 할로겐, 할로알킬 또는 탄소수 1 내지 6의 직쇄, 환 또는 분지쇄의 알킬기이거나,
R₃는 수소이고, R₂ 및 R₄는 이들이 부착된 원자와 함께 5원 또는 6원 헤테로사이클릭 고리를 형성하거나,
R₄는 수소이고, R₂ 및 R₃는 이들이 부착된 원자와 함께 5원 또는 6원 헤테로사이클릭 고리를 형성하며,
R₅는 아미노, 치환 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6의 알킬아민 또는 이미다졸이다.
제 1 항에 있어서,
R₁은 탄소수 1 내지 4의 알킬옥시 또는 수소이고,
R₃ 및 R₄는 수소이고, R₂는 수소, 할로겐, 할로알킬 또는 탄소수 1 내지 4의 직쇄, 환 또는 분지쇄의 알킬기이거나,
R₃는 수소이고, R₂ 및 R₄는 이들이 부착된 원자와 함께 N, O 및 S로부터 선택된 1개 또는 2개의 헤테로 원자를 포함하는 5원 또는 6원 헤테로사이클릭 고리를 형성하거나,
R₄는 수소이고, R₂ 및 R₃는 이들이 부착된 원자와 함께 N, O 및 S로부터 선택된 1개 또는 2개의 헤테로 원자를 포함하는 5원 또는 6원 헤테로사이클릭 고리를 형성하며,
R₅는 N, O 및 S로부터 선택된 1개 또는 2개의 헤테로 원자를 포함하는 헤테로사이클로 치환되거나 또는 비치환된 탄소수 1 내지 6개의 알킬아민 또는 이미다졸인 화학식 1의 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염.
제 1 항에 있어서,
R₁은 메틸옥시, 에틸옥시 또는 수소이고,
R₃ 및 R₄는 수소이고, R₂는 수소, 플루오로, 클로로, 브롬, 트리플루오로메틸, 메틸, 에틸, 프로필 또는 사이클로프로필이거나,
R₃는 수소이고, R₂ 및 R₄는 이들이 부착된 원자와 함께 N 원자를 포함하는 5원 헤테로사이클릭 고리를 형성하거나,
R₄는 수소이고, R₂ 및 R₃는 이들이 부착된 원자와 함께 N 원자를 포함하는 5원 헤테로사이클릭 고리를 형성하며,
R₅는 1개 또는 2개의 N 원자를 포함하는 헤테로사이클로 치환된 탄소수 1 내지 4개의 알킬아민 또는 이미다졸인 화학식 1의 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염.
제 1 항에 있어서,
R₁은 메틸옥시, 에틸옥시 또는 수소이고,
R₃ 및 R₄는 수소이고, R₂는 수소, 플루오로, 클로로, 메틸 또는 에틸이거나,
R₃는 수소이고, R₂ 및 R₄는 이들이 부착된 원자와 함께 피롤을 형성하거나,
R₄는 수소이고, R₂ 및 R₃는 이들이 부착된 원자와 함께 피롤을 형성하며,
R₅는 하기 화학식 2 내지 4로 나타낸 치환기 중 어느 하나인 화학식 1의 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염:
[화학식 2]

[화학식 3]

[화학식 4]

상기식에서, R₆은 탄소수 1 내지 6의 알킬기 또는 탄소수 1 내지 6의 알킬옥시이다.
제 1 항에 있어서, 하기 화학식 5 내지 15 및 화학식 24의 화합물 중 어느 하나인 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염:
[화학식 5]

[화학식 6]

[화학식 7]

[화학식 8]

[화학식 9]

[화학식 10]

[화학식 11]

[화학식 12]

[화학식 13]

[화학식 14]

[화학식 15]

[화학식 24]
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 화합물을 포함하는 Abl 키나제 저해용 의약 조성물.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 화합물을 포함하는 암 치료용 조성물.
제7항에 있어서, 상기 암은 백혈병 또는 고형암인 것을 특징으로 하는 암 치료용 조성물.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 화합물을 포함하는 백혈병 치료용 항암제로서, 이미 투약 중인 타 백혈병 치료제에 대하여 내성이 발생한 환자에게 투여되는 것을 특징으로 하는 백혈병 치료용 조성물.