WO2021015544A1 - 벤조퀴놀리지늄계 화합물, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 조영제 조성물 - Google Patents

벤조퀴놀리지늄계 화합물, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 조영제 조성물 Download PDF

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WO2021015544A1
WO2021015544A1 PCT/KR2020/009637 KR2020009637W WO2021015544A1 WO 2021015544 A1 WO2021015544 A1 WO 2021015544A1 KR 2020009637 W KR2020009637 W KR 2020009637W WO 2021015544 A1 WO2021015544 A1 WO 2021015544A1
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WO
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alkyl
formula
hydrogen
benzoquinolizinium
independently hydrogen
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Application number
PCT/KR2020/009637
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English (en)
French (fr)
Inventor
김동수
조성진
전용현
이상봉
한예리
진정욱
전철호
정민선
Original Assignee
재단법인 대구경북첨단의료산업진흥재단
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D471/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00
    • C07D471/02—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D471/04—Ortho-condensed systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K49/00—Preparations for testing in vivo
    • A—HUMAN NECESSITIES
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    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K49/00—Preparations for testing in vivo
    • A61K49/001—Preparation for luminescence or biological staining
    • A61K49/0013—Luminescence
    • A61K49/0017—Fluorescence in vivo
    • A61K49/0019—Fluorescence in vivo characterised by the fluorescent group, e.g. oligomeric, polymeric or dendritic molecules
    • A61K49/0021—Fluorescence in vivo characterised by the fluorescent group, e.g. oligomeric, polymeric or dendritic molecules the fluorescent group being a small organic molecule
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K2123/00—Preparations for testing in vivo

Definitions

  • the present invention relates to a benzoquinolinium-based compound, a method for preparing the same, and a contrast medium composition comprising the same.
  • NIR fluorophore As an imaging material targeting various diseases by covalently bonding with small molecules capable of targeting various diseases, such as peptidomimetic, peptides, nanostructures, and antibodies (non-patent Document 1, Mol Pharm. 2017 May 1; 14(5): 1623-1633), Despite the advantages of the NIR fluorophore, it still has a large problem of its large molecular weight and complex synthetic route.
  • inflammation is the first defense system that removes irritants and restores inflamed tissues.
  • Infectious pathogens such as bacteria, viruses and fungi, but tissue damage, cell death, cancer, ischemia, degeneration and thrombosis ) Is induced by harmful stimuli and conditions.
  • the immune system arises from an inflammatory attack by white blood cells, followed by stimulation of T lymphocytes, which leads to the activation of monocytes, mast cells, dendritic cells and macrophages.
  • T lymphocytes which leads to the activation of monocytes, mast cells, dendritic cells and macrophages.
  • monitoring of various inflammatory diseases is required for diagnosis and prediction thereof.
  • NIR fluorophores that can essentially target tissues themselves, especially inflammatory lesions, and are easily accessible.
  • the present invention provides a benzoquinolizinium-based compound represented by the following formula (I).
  • R 1 and R 2 are each independently hydrogen, -(C 1-4 alkyl) or -(C 5-12 aryl),
  • R 3 and R 4 are each independently hydrogen, -(C 1-4 alkyl), -O-(C 1-4 alkyl), -NR 8 R 9 or halogen,
  • R 5 and R 6 are each independently -(C 1-4 alkyl) or -(C 5-12 aryl), wherein -(C 5-12 aryl) is unsubstituted or at least one hydrogen is substituted with R 7 And
  • R 7 is -(C 1-4 alkyl), -O-(C 1-4 alkyl), -NR 8 R 9 or halogen,
  • R 8 and R 9 are each independently hydrogen or -(C 1-4 alkyl),
  • A is SbF 6 or BX 4 ,
  • X can be Cl, Br, I or F.
  • the present invention also comprises the step of preparing a benzoquinolinium compound represented by Formula Q1 by reacting a diphenylpyridine compound represented by Formula IMC1 and an alkyne compound represented by Formula IMC1 according to the following Scheme 1, benzoquinolizinium compound It provides a method of manufacturing.
  • the allylamine compound represented by Formula 1 and the diphenylacetylene compound represented by Formula 2 were reacted according to the following Scheme 2 to represent Formula 3 And preparing a diphenylpyridinium-based compound represented by Formula 3, and preparing a diphenylpyridinium-based compound represented by Formula IMC1 from the diphenylpyridinium-based compound represented by Formula 3.
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 , and A are the same as defined in the benzoquinolizinium-based compound represented by Formula I. Do.
  • the present invention comprises the step of preparing a benzoquinolizinium compound represented by Formula Q1a by reacting an allylamine compound represented by Formula 1 and a diphenylacetylene compound represented by Formula 2a according to Scheme 3 below. , It provides a method for producing a benzoquinolinium-based compound.
  • R a is hydrogen or -(C 1-4 alkyl)-(C 5-12 aryl)
  • R b is each independently hydrogen, -(C 1-4 alkyl), -O-(C 1-4 alkyl), -NR 8 R 9 or halogen
  • R 1 , R 2 , R 8 , R 9 and A are the same as defined in the benzoquinolizinium compound represented by Formula I.
  • the present invention provides a contrast medium composition comprising at least any one of the benzoquinolizinium-based compounds.
  • the contrast medium composition may be a contrast medium composition for diagnosing inflammation.
  • the benzoquinolizinium compound of the present invention can be easily prepared by reacting an allylamine compound and an alkyne compound.
  • the benzoquinolizinium compound of the present invention exhibits a long absorption/emission wavelength length and a long Stokes shift in the visible and/or near-infrared wavelength range, and is biocompatible.
  • the benzoquinolizinium-based compound of the present invention is accumulated in inflammatory lesions and is capable of specific targeting to an inflammatory region. Therefore, it is possible to construct a biomedical fluorescence imaging platform including the benzoquinolizinium-based compound of the present invention, and use it to visualize (diagnose) an inflammatory lesion in vivo or evaluate the therapeutic effect of an anti-inflammatory drug.
  • Example 1 is a graph for explaining the fluorescence spectrum of the benzoquinolizinium-based compound prepared in Example 1.
  • Example 2 is a graph for explaining the fluorescence spectrum of the benzoquinolizinium-based compound prepared in Example 2.
  • Example 3 is a graph for explaining the fluorescence spectrum of the benzoquinolizinium-based compound prepared in Example 3.
  • Example 4 is a graph for explaining the fluorescence spectrum of the benzoquinolizinium-based compound prepared in Example 4.
  • Example 5 is a graph for explaining the fluorescence spectrum of the benzoquinolizinium-based compound prepared in Example 5.
  • Example 6 is a graph for explaining the fluorescence spectrum of the benzoquinolizinium-based compound prepared in Example 6.
  • Example 7 is a graph for explaining the fluorescence spectrum of the benzoquinolizinium-based compound prepared in Example 7.
  • Example 8 is a graph for explaining the fluorescence spectrum of the benzoquinolizinium-based compound prepared in Example 8.
  • Example 9 is a graph for explaining the fluorescence spectrum of the benzoquinolizinium-based compound prepared in Example 9.
  • Example 10 is a graph for explaining the fluorescence spectrum of the benzoquinolizinium-based compound prepared in Example 10.
  • Example 11 is a graph for explaining the fluorescence spectrum of the benzoquinolizinium-based compound prepared in Example 11.
  • Example 12 is a graph for explaining the fluorescence spectrum of the benzoquinolizinium-based compound prepared in Example 12.
  • Example 13 is a graph for explaining the fluorescence spectrum of the benzoquinolizinium-based compound prepared in Example 13.
  • Example 14 is a graph for explaining the fluorescence spectrum of the benzoquinolizinium-based compound prepared in Example 14.
  • Example 15 is a graph for explaining the fluorescence spectrum of the benzoquinolizinium-based compound prepared in Example 15.
  • 16 shows the in vitro fluorescence intensity by concentration of the compound of Example 1 (MF1) confirmed by the IVIS spectral imaging system.
  • 17 shows the total radiation efficiency by concentration of the compound of Example 1 (MF1) confirmed by the IVIS spectral imaging system.
  • FIG. 18 is a graph for explaining the viability of MF1-treated normal fibroblast cells (BJ6) and bone marrow-derived macrophages (BMDM).
  • 19 is a graph quantifying fluorescence signals in BMDM and LPS-induced BMDM cultured with MF1.
  • 21 is a graph quantifying confocal laser screening microscopy signals from Non-MF1, MF1 and MF1+LPS.
  • Figure 24 shows the total radiation efficiency in PBS and CG-infused paws over time.
  • Figure 25 shows the measured value of the foot thickness after PBS- or CG-injection.
  • 26 shows the ratio of MF1 intake of CG-infused paws to PBS-infused paws.
  • Figure 27 shows the ratio of CG paw thickness to the PBS injected paw.
  • 29 is a graph showing the total radiation efficiency over time after CG-injection in DEX-treated mice.
  • 30 is a graph showing total radiation efficiency over time after CG-injection in SSZ-treated mice.
  • FIG. 31 shows ex vivo images of the control (vehicle), DEX and SSZ-treated mouse organs, respectively, 6 hours after infection.
  • the benzoquinolizinium compound of the present invention is represented by the following formula (I).
  • R 1 and R 2 are each independently hydrogen, -(C 1-4 alkyl) or -(C 5-12 aryl)
  • R 3 and R 4 are each independently hydrogen, -(C 1 -4 alkyl), -O-(C 1-4 alkyl), -NR 8 R 9 or halogen
  • R 5 and R 6 are each independently -(C 1-4 alkyl) or -(C 5-12 aryl ), wherein - (C 5-12 aryl), and it is unsubstituted or has at least one hydrogen substituted with R 7,
  • R 7 is - (C 1-4 alkyl), -O- (C 1-4 alkyl), -NR 8 R 9 or halogen
  • R 8 and R 9 are each independently hydrogen or -(C 1-4 alkyl)
  • A is SbF 6 or BX 4
  • X is Cl, Br, I or F
  • alkyl or “alkyl group” may be a linear or branched saturated or unsaturated alkyl group, respectively, For example, it may include methyl, ethyl, propyl, butyl, or isomers thereof, but is not limited thereto.
  • the C 1-4 alkyl of the present invention may be specifically methyl.
  • aryl or "aryl group”, alone or as part of another group, refers to a monocyclic or bicyclic aromatic ring such as phenyl, substituted phenyl, as well as fused groups such as Examples include, but are not limited to, naphthyl and the like.
  • the aryl may be phenyl.
  • halogen may be F, Cl, Br, or I, but is not limited thereto.
  • the halogen may be F.
  • R 1 and R 2 are each independently hydrogen or -(C 1-4 alkyl)
  • R 3 and R 4 are each independently hydrogen, -NR 8 R 9 or halogen
  • R 5 and R 6 are each - and the (C 5-12 aryl), wherein - (C 5-12 aryl), and is unsubstituted or has at least one hydrogen substituted with R 7,
  • R 7 is -O -(C 1-4 alkyl) or -NR 8 R 9
  • R 8 and R 9 are each independently hydrogen or -(C 1-4 alkyl)
  • A is SbF 6 or BX 4
  • X is Cl, Br, I or F
  • R 1 is -(C 1-4 alkyl)
  • R 2 , R 3 , and R 4 are each hydrogen
  • R 5 and R 6 are each -(C 5-12 aryl) , wherein, - (C 5-12 aryl) has at least one hydrogen is substituted with R 7, R 7 is -NR 8 R 9, and R 8 and R 9 are each independently hydrogen or - (C 1- 4 alkyl)
  • A is SbF 6 or BX 4
  • X is Cl, Br, I or F Can be
  • R 3 and R 4 , R 5 and R 6 , and R 8 and R 9 may be the same as each other, but are not limited thereto.
  • R 1 and R 2 are each independently hydrogen or -(C 1-4 alkyl);
  • R 3 and R 4 are each independently hydrogen, -(C 1-4 alkyl), -O-(C 1-4 alkyl), -NR 8 R 9 or halogen;
  • R 5 and R 6 are each -(C 5-12 aryl), wherein -(C 5-12 aryl) is unsubstituted or at least one hydrogen is substituted with R 7 ;
  • R 7 is -(C 1-4 alkyl), -O-(C 1-4 alkyl), -NR 8 R 9 or halogen;
  • R 8 and R 9 are each independently hydrogen or -(C 1-4 alkyl);
  • A is SbF 6 or BX 4 ;
  • X can be Cl, Br, I or F.
  • R 1 is -(C 1-4 alkyl);
  • R 2 is hydrogen;
  • R 3 and R 4 are each independently hydrogen, -(C 1-4 alkyl), -O-(C 1-4 alkyl), -NR 8 R 9 or halogen;
  • R 5 and R 6 are each -(C 5-12 aryl), wherein -(C 5-12 aryl) is unsubstituted or at least one hydrogen is substituted with R 7 ;
  • R 7 is -(C 1-4 alkyl), -O-(C 1-4 alkyl), -NR 8 R 9 or halogen;
  • R 8 and R 9 are each independently hydrogen or -(C 1-4 alkyl);
  • A is SbF 6 or BX 4 ;
  • X can be Cl, Br, I or F.
  • R 1 is -(C 1-4 alkyl);
  • R 2 is hydrogen;
  • R 3 and R 4 are each independently hydrogen, -(C 1-4 alkyl), -O-(C 1-4 alkyl), -NR 8 R 9 or halogen;
  • R 5 and R 6 are each phenyl, wherein phenyl is unsubstituted or at least one hydrogen is substituted with R 7 ;
  • R 7 is -(C 1-4 alkyl), -O-(C 1-4 alkyl), -NR 8 R 9 or halogen;
  • R 8 and R 9 are each independently hydrogen or -(C 1-4 alkyl);
  • A is SbF 6 or BX 4 ;
  • X can be Cl, Br, I or F.
  • R 1 is methyl;
  • R 2 is hydrogen;
  • R 3 and R 4 are each independently hydrogen, -(C 1-4 alkyl), -O-(C 1-4 alkyl), -NR 8 R 9 or halogen;
  • R 5 and R 6 are each phenyl, wherein phenyl is unsubstituted or at least one hydrogen is substituted with R 7 ;
  • R 7 is -(C 1-4 alkyl), -O-(C 1-4 alkyl), -NR 8 R 9 or halogen;
  • R 8 and R 9 are each independently hydrogen or -(C 1-4 alkyl);
  • A is SbF 6 or BX 4 ;
  • X can be Cl, Br, I or F.
  • R 1 is methyl;
  • R 2 is hydrogen;
  • R 3 and R 4 are each independently hydrogen, methyl, methoxy, -NR 8 R 9 or halogen;
  • R 5 and R 6 are each phenyl, wherein phenyl is unsubstituted or at least one hydrogen is substituted with R 7 ;
  • R 7 is -(C 1-4 alkyl), -O-(C 1-4 alkyl), -NR 8 R 9 or halogen;
  • R 8 and R 9 are each independently hydrogen or -(C 1-4 alkyl);
  • A is SbF 6 or BX 4 ;
  • X can be Cl, Br, I or F.
  • R 1 is methyl;
  • R 2 is hydrogen;
  • R 3 and R 4 are each independently hydrogen, methyl, methoxy, -NR 8 R 9 or halogen;
  • R 5 and R 6 are each phenyl, wherein phenyl is unsubstituted or at least one hydrogen is substituted with R 7 ;
  • R 7 is methyl, methoxy, -NR 8 R 9 or halogen;
  • R 8 and R 9 are each independently hydrogen or -(C 1-4 alkyl);
  • A is SbF 6 or BX 4 ;
  • X can be Cl, Br, I or F.
  • R 1 is methyl;
  • R 2 is hydrogen;
  • R 3 and R 4 are each independently hydrogen, methyl, methoxy, -NR 8 R 9 or halogen;
  • R 5 and R 6 are each phenyl, wherein phenyl is unsubstituted or at least one hydrogen is substituted with R 7 ;
  • R 7 is methyl, methoxy, -NR 8 R 9 or halogen;
  • R 8 and R 9 are each independently hydrogen or methyl;
  • A is SbF 6 or BX 4 ;
  • X can be Cl, Br, I or F.
  • the benzoquinolizinium-based compound represented by Formula I may be any one compound selected from the group of the following compounds.
  • the benzoquinolizinium-based compound may emit fluorescence in a visible and/or near-infrared wavelength range. Specifically, the benzoquinolizinium-based compound of the present invention may emit fluorescence in a wavelength range of 440 nm to 700 nm. In one embodiment of the present invention, the benzoquinolizinium-based compound may be used as a fluorescent dye.
  • the benzoquinolizinium-based compound of the present invention by checking the fluorescence spectrum of the benzoquinolizinium-based compound of the present invention, the benzoquinolizinium-based compound of the present invention has a long absorption/emission wavelength in the visible and/or near-infrared wavelength range, and a long stoke. It was confirmed that it showed a stokes shift.
  • the benzoquinolizinium-based compound may be biocompatible. According to an embodiment of the present invention, the cytotoxicity of the benzoquinolizinium compound of the present invention was confirmed to confirm that the benzoquinolizinium compound of the present invention does not affect cell proliferation, does not induce apoptosis, and is biocompatible. .
  • the benzoquinolizinium-based compound may be a contrast agent.
  • the benzoquinolizinium-based compound of the present invention may be an optical imaging contrast agent.
  • the contrast agent is a material that causes a significant difference in a target site such as tissues, blood vessels, or lesions during an imaging test or procedure, and the contrast agent herein may mean an active ingredient that functions as a contrast agent.
  • the optical imaging contrast agent may be defined as a contrast agent that enables an optical image to be obtained by being injected into a subject and detecting light from outside using fluorescence or light emission
  • the benzoquinolizinium-based compound of the present invention is a target The target can be visualized by increasing the fluorescence signal by emitting fluorescence in the visible and/or near-infrared wavelength range.
  • the fluorescence emission of the benzoquinolizinium compound contrast agent of the present invention and its signal can be measured through an optical imaging system such as an IVIS spectrum.
  • IVIS is a representative in vivo imaging system capable of confirming in vivo changes in a living state by measuring in vivo luminescence and fluorescence in real time. Using this, the degree of luminescence of the contrast medium of the present invention can be confirmed in vivo.
  • the benzoquinolizinium-based compound may be a contrast agent for diagnosing inflammation that specifically targets inflammation.
  • Inflammation is one of the defense reactions of living tissues against certain stimuli or conditions.
  • the benzoquinolizinium-based compound of the present invention is ingested by macrophages activated by the inflammatory reaction, so that inflammatory lesions can be specifically visualized.
  • the inflammation may be asthma, bronchitis, arthritis, multiple sclerosis, arteriosclerosis, stroke, degenerative brain disease, inflammation caused by viral or bacterial infection, but is not limited thereto.
  • the benzoquinolizinium-based compound of the present invention is a macrophage-specific target NIR fluorophore. It was also confirmed that in vivo visualization of carrageenan (CG)-induced inflammatory lesions was possible through the IVIS spectrum imaging system using the nium-based compound. That is, it was confirmed that the quinolinium-based compound of the present invention can be used as an in vivo contrast medium for detecting and diagnosing inflammatory disease.
  • BMDM bone marrow-derived macrophages
  • the benzoquinolizinium-based compound may be a contrast agent for diagnosing the occurrence of inflammation or monitoring and/or treating the therapeutic effect of inflammation. Specifically, it may be a contrast medium for detecting the therapeutic effect of an anti-inflammatory drug.
  • the anti-inflammatory effects of sulfasalazine (SSZ) and dexamethasone (DEX) were successfully evaluated through an in vivo IVIS imaging system using the benzoquinolizinium-based compound, and in vivo and ex It was confirmed that the in vivo imaging results were consistent. That is, it was confirmed that the benzoquinolizinium-based compound of the present invention may be useful as an optical imaging contrast agent for the detection of acute inflammation, and may also be used to evaluate the therapeutic results of anti-inflammatory candidates.
  • the contrast agent composition of the present invention contains the benzoquinolizinium compound of the present invention.
  • the contrast medium composition may include a pharmaceutically acceptable carrier.
  • the carrier is lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, starch, gum acacia, calcium phosphate, alginate, gelatin, calcium silicate, microcrystalline cellulose, polyvinylpyrrolidone, cellulose, water, syrup , Methyl cellulose, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate and mineral oil, but are not limited thereto.
  • the contrast agent composition may be administered orally or parenterally.
  • the contrast agent composition of the present invention may be administered parenterally intravenously, intraarterially, subcutaneously, intramuscularly, or topically.
  • the contrast agent composition of the present invention may be formulated as an injection and administered intravenously, but is not limited thereto.
  • the contrast agent composition may further include a buffer solution, a pH adjuster, a thickener, and the like.
  • the benzoquinolizinium-based compound (Q1) of the present invention can be prepared by reacting a diphenylpyridine-based compound and an alkyne-based compound represented by the formula IMC1 according to Reaction Scheme 1 below.
  • Formula Q1 is the same formula as Formula I, and in Scheme 1, R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 , and A are the formula I It is substantially the same as defined for the benzoquinolizinium compound represented by.
  • boric acid or a salt thereof may be reacted with the diphenylpyridine compound and the alkyne compound represented by the above formula IMC1.
  • boric acid or a salt thereof may be tetrafluoroboric acid or a sodium salt thereof.
  • the diphenylpyridine-based compound and an alkyne-based compound represented by Formula IMC1 may be reacted with boric acid or a salt thereof under a catalyst under an organometallic reaction to prepare the benzoquinolinium-based compound (Chemical Formulas Q1, I).
  • the catalyst may include a transition metal catalyst.
  • the transition metal catalyst may be a rhodium-based catalyst, and more specifically, the catalyst may be pentamethylcyclopentadienyl rhodium dichloride ([Cp*RhCl 2 ] 2 ).
  • acetate may be used together with a transition metal catalyst.
  • the diphenylpyridine compound represented by Formula IMC1 may be prepared from the diphenylpyridinium compound represented by Formula 3, and diphenyl represented by Formula 3
  • the pyridinium-based compound may be prepared by reacting an allylamine-based compound represented by Formula 1 and a diphenylacetylene-based compound represented by Formula 2.
  • R 1 , R 2 , R 3 , R 4 , R 5 , R 6 , R 7 , R 8 , R 9 , and A are substantially as defined in the benzoquinolizinium compound represented by Formula I. Is the same as
  • the reaction of the allylamine compound represented by Formula 1 and the diphenylacetylene compound represented by Formula 2 is a diphenylpyridine compound and an alkyne compound represented by Formula IMC1 according to Scheme 1 above. Although it may be carried out under substantially the same conditions as described in the reaction, it is not necessarily limited thereto, and some conditions may be changed.
  • the preparation of a diphenylpyridine compound represented by Formula IMC1 from the diphenylpyridinium compound represented by Formula 3 is an alkali metal alkoxide such as sodium ethoxide and methanol, ethanol. It can be carried out under alcohol.
  • benzoquinolizinium compound of the present invention can be prepared by reacting an allylamine compound represented by Formula 1 and a diphenylacetylene compound represented by Formula 2a according to Reaction Scheme 3 below.
  • R a is hydrogen or -(C 1-4 alkyl)-(C 5-12 aryl)
  • R b is each independently hydrogen, -(C 1-4 alkyl), -O-(C 1-4 alkyl), -NR 8 R 9 or halogen
  • R 1 , R 2 , R 8 , R 9 and A are substantially the same as those defined in the benzoquinolizinium compound represented by Formula I.
  • the reaction of the allylamine compound represented by Formula 1 and the diphenylacetylene compound represented by Formula 2a is a diphenylpyridine compound represented by Formula IMC1 according to Scheme 1 or Scheme 2, and Alkaine compounds or allylamine compounds represented by Formula 1 and diphenylacetylene compounds represented by Formula 2 may be performed under substantially the same conditions as the reaction conditions, but are not necessarily limited thereto, and some conditions may be changed. May be.
  • the fluorescence spectrum of the benzoquinolizinium compound synthesized according to the present invention was confirmed, and in vitro fluorescence images were confirmed through the IVIS spectrum imaging system.
  • 1 to 15 are graphs for explaining the fluorescence spectra of the benzoquinolizinium-based compounds prepared in Examples 1 to 15, respectively.
  • Example 1 the benzoquinolizinium-based compound according to the present invention, Example 1 (MF1), exhibits a peak at an absorption wavelength of 470 nm and an emission wavelength of 688 nm, and a long Stokes shift range of 218 nm It can be seen that it represents.
  • 16 shows the in vitro fluorescence intensity by concentration of the compound of Example 1 (MF1) confirmed by the IVIS spectral imaging system.
  • 17 shows the total radiation efficiency by concentration of the compound of Example 1 (MF1) confirmed by the IVIS spectral imaging system.
  • the benzoquinolizinium compound of the present invention In order to successfully apply the benzoquinolizinium compound of the present invention in in vivo diagnostic imaging, the benzoquinolizinium compound of the present invention must not induce in vitro and in vivo toxicity. Thus, using normal fibroblast cells (BJ6) and bone marrow-derived macrophages (BMDM), the cytotoxicity of the benzoquinolizinium compound of the present invention was confirmed.
  • BJ6 normal fibroblast cells
  • BMDM bone marrow-derived macrophages
  • normal fibroblasts (BJ6) and bone marrow-derived macrophages (BMDM) were treated with various concentrations of the benzoquinolizinium-based compound MF1 of the present invention (0, 3, 6, 12, 25 and 50 ⁇ m) was analyzed for proliferation.
  • 18 is a graph showing the results of proliferation in MF1-treated cells.
  • the benzoquinolizinium-based compound of the present invention did not exhibit side effects such as cytotoxicity and had excellent biocompatibility.
  • BMDM bone marrow-derived macrophages
  • BMDM and lipopolysaccharide (LPS)-derived BMDM were cultured at 37° C. for 24 hours with the benzoquinolinium compound MF1 of the present invention, and the fluorescence signal of the cultured cells was confirmed.
  • FIG. 19 is a graph quantifying fluorescence signals in BMDM cultured with MF1 (BMDM+MF1 in FIG. 19) and LPS-induced BMDM cultured with MF1 (BMDM+LPS+MF1 in FIG. 19).
  • 21 is a graph quantifying CLSM signals from'Non-MF1','MF1', and'MF1+LPS'. The experiment was performed 3 times, and the values represent the mean ⁇ SD (standard deviation) (* ⁇ 0.05, ** ⁇ 0.01, *** ⁇ 0.001).
  • the benzoquinolizinium-based compound of the present invention is a macrophage-specific target NIR fluorophore through an in vitro experiment using bone marrow-derived macrophages (BMDM).
  • BMDM bone marrow-derived macrophages
  • the compound is capable of distinguishing between intact macrophages and activated macrophages, and accordingly, it can be confirmed that the benzoquinolizinium-based compound of the present invention can be used as a bio contrast agent for diagnosing inflammation.
  • CG (1%) was used to induce acute inflammation in the paws of mice with immunity
  • PBS control
  • benzoquinolizinium-based compound MF1 of the present invention were injected respectively, and then IVIS spectrum imaging over time In vivo fluorescence images were confirmed through the system.
  • ROI region of interest
  • FIG. 23 is an in vivo optical image of MF1 uptake in inflammatory lesions over time.
  • yellow and white circles represent PBS-injected paws and CG-injected paws, respectively.
  • FIG. 24 shows the total radiation efficiency in PBS and CG-injected paws over time
  • FIG. 25 shows the measured value of paw thickness after PBS- or CG-injection
  • FIG. 26 is The ratio of MF1 intake of the CG-injected paws for
  • FIG. 27 shows the CG paw thickness ratio for the PBS-infused paws.
  • the change in hind paw thickness was measured using a caliper at a set time (* ⁇ 0.05, ** ⁇ 0.01, *** ⁇ 0.001).
  • the measurement of the dorsoventral thickness of the middle part of the hind paw showed maximum swelling at 6 hours in the CG-injected foot in accordance with the in vivo fluorescence image, and severe foot swelling was maintained until 24 hours (see Fig. 25). .
  • DEX dexamethasone
  • SSZ sulfasalazine
  • DEX is a potent steroidal anti-inflammatory drug
  • SSZ is an antagonist of the adenosine A 2A receptor of the nuclear receptor group.
  • Inhibition of tumor necrosis factor (TNF- ⁇ ) using adenosine-A 2A receptor of rheumatoid arthritis drugs has been found to have an important dynamic for cellular antagonism, but studies demonstrating the anti-inflammatory effect of SSZ on acute inflammation are unknown. Did.
  • the benzoquinolinium compound MF1 of the present invention was administered to mice, and carrageenan (CG)-induced inflammation was generated after 24 hours.
  • DEX and SSZ were respectively injected into the intraperitoneal (I.P) of inflammatory disease mice (direct injection after inflammation induction). Then, the fluorescence image was confirmed through the IVIS spectral imaging system.
  • 28 to 30 are diagrams for explaining evaluation of the therapeutic effect of an anti-inflammatory drug by MF1.
  • the paw thickness measurement data was correlated with the IVIS spectral image in the hind paw of the CG-induced inflammation mouse.
  • the analysis of foot thickness showed very consistent results with anti-inflammatory treatment efficacy in CG-induced inflammatory lesions of DEX- or SSZ-treated mice, whereas no significant change was observed in control mice.
  • Fluorescence images of major organs of the mouse were confirmed at 6 and 24 hours after inflammation induction using the IVIS spectral imaging system ( ex vivo ).
  • 31 and 32 shows the ex vivo image of each of the control group (vehicle), SSZ DEX and treated mice in ex vivo organ image of the main organs of infected mice, respectively, 6 and 24 hours after infection.
  • the benzoquinolizinium compound of the present invention can be useful as an optical imaging contrast agent for the detection of acute inflammation, and can also be used to evaluate the therapeutic results of anti-inflammatory candidates.
  • the benzoquinolizinium compound of the present invention can be easily prepared by reacting an allylamine compound and an alkyne compound.
  • the benzoquinolizinium compound of the present invention exhibits a long absorption/emission wavelength length and a long Stokes shift in the visible and/or near-infrared wavelength range, and is biocompatible.
  • the benzoquinolizinium-based compound of the present invention is accumulated in inflammatory lesions and is capable of specific targeting to an inflammatory region.
  • biomedical fluorescence imaging platform comprising the benzoquinolizinium-based compound of the present invention, thereby visualizing (diagnosing) an inflammatory lesion in vivo or evaluating the therapeutic effect of an anti-inflammatory drug.

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Abstract

본 발명은 벤조퀴놀리지늄계 화합물, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 조영제 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물은 하기 화학식 I로 표시되는 구조를 갖는다.

Description

벤조퀴놀리지늄계 화합물, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 조영제 조성물
본 발명은 벤조퀴놀리지늄계 화합물, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 조영제 조성물에 관한 것이다.
질병을 표적화할 수 있는 진단용 조영제의 개발은 의료산업 분야에서 활발히 연구되고 있다. 그 중 근적외선(Near-infrared, NIR) 형광단(fluorophore)은 낮은 조직 감쇠(attenuation), 낮은 자발형광 및 표적 물질을 깊이 검출하는 능력 등 다른 것들과 구별되는 능력을 가져 이미징(imaging) 기술에서 유망한 소재로 각광받고 있다. 이에 NIR 형광단을 다양한 질병을 표적화할 수 있는 작은 분자, 예컨대 펩티도미메틱(peptidomimetic), 펩티드, 나노구조체, 및 항체와 공유결합하여 다양한 질병을 표적화하는 이미징 소재로 개발하려는 시도가 있으나(비특허문헌 1, Mol Pharm. 2017 May 1; 14(5): 1623-1633), NIR 형광단의 장점에도 불구하고 큰 분자량 및 복잡한 합성 경로라는 여전히 큰 문제점을 갖고 있다.
한편, 염증은 자극제를 제거하고 염증이 생긴 조직을 회복시키는 첫 번째 방어 시스템으로서, 박테리아, 바이러스 및 곰팡이와 같은 감염성 병원균이나, 조직 손상, 세포 사멸, 암, 허혈, 변성(degeneration) 및 혈전증(thrombosis)과 같은 유해한 자극과 조건에 의해 유도된다. 일반적으로 면역계는 백혈구에 의한 염증성 공격에서 발생하고, 이어서 T 림프구를 자극시키며, 이는 단핵구, 비만세포, 수지상세포 및 대식세포의 활성화를 가져온다. 그러나, 불충분한 면역계는 만성 면역 매개 질환들을 유도할 수 있으므로, 이의 진단 및 예측을 위해 다양한 염증성 질환들의 모니터링이 필요하다.
따라서, 본질적으로 조직 자체, 특히 염증성 병변을 표적화할 수 있으며, 용이하게 접근 가능한 NIR 형광단에 대한 연구 및 개발이 요구되고 있다.
본 발명의 목적은 벤조퀴놀리지늄계 화합물, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 조영제 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명은 하기 화학식 I로 표시되는 벤조퀴놀리지늄(Benzoquinolizinium)계 화합물을 제공한다.
[화학식 I]
Figure PCTKR2020009637-appb-img-000001
상기 화학식 I에서,
R 1 및 R 2는 각각 독립적으로 수소, -(C 1-4 알킬) 또는 -(C 5-12 아릴)이고,
R 3 및 R 4는 각각 독립적으로 수소, -(C 1-4 알킬), -O-(C 1-4 알킬), -NR 8R 9 또는 할로겐이며,
R 5 및 R 6는 각각 독립적으로 -(C 1-4 알킬) 또는 -(C 5-12 아릴)이고, 여기서 -(C 5-12 아릴)은 비치환되거나 적어도 하나의 수소가 R 7으로 치환되며,
R 7은 -(C 1-4 알킬), -O-(C 1-4 알킬), -NR 8R 9 또는 할로겐이고,
R 8 및 R 9은 각각 독립적으로 수소 또는 -(C 1-4 알킬)이며,
A는 SbF 6 또는 BX 4이고,
X는 Cl, Br, I 또는 F일 수 있다.
본 발명은 또한 하기 반응식 1에 따라, 화학식 IMC1로 표시되는 디페닐피리딘계 화합물 및 알카인계 화합물을 반응시켜 화학식 Q1으로 표시되는 벤조퀴놀리지늄계 화합물을 제조하는 단계를 포함하는, 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 제조 방법을 제공한다.
[반응식 1]
Figure PCTKR2020009637-appb-img-000002
상기 반응식 1에서, R 1, R 2, R 3, R 4, R 5, R 6, R 7, R 8, R 9, 및 A는 상기 화학식 I로 나타내는 벤조퀴놀리지늄계 화합물에서 정의된 것과 동일하다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 화합물 Q1을 제조하는 단계 이전에, 하기 반응식 2에 따라, 화학식 1로 나타내는 알릴아민계 화합물 및 화학식 2로 표시되는 디페닐아세틸렌계 화합물을 반응시켜 화학식 3으로 표시되는 디페닐피리디늄계 화합물을 제조하는 단계 및 화학식 3으로 표시되는 디페닐피리디늄계 화합물로부터 화학식 IMC1로 표시되는 디페닐피리딘계 화합물을 제조하는 단계를 포함할 수 있다.
[반응식 2]
Figure PCTKR2020009637-appb-img-000003
상기 반응식 2에서, R 1, R 2, R 3, R 4, R 5, R 6, R 7, R 8, R 9, 및 A는 상기 화학식 I로 나타내는 벤조퀴놀리지늄계 화합물에서 정의된 것과 동일하다.
또한, 본 발명은 하기 반응식 3에 따라, 화학식 1로 나타내는 알릴아민계 화합물 및 화학식 2a로 표시되는 디페닐아세틸렌계 화합물을 반응시켜 화학식 Q1a로 표시되는 벤조퀴놀리지늄계 화합물을 제조하는 단계를 포함하는, 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 제조 방법을 제공한다.
[반응식 3]
Figure PCTKR2020009637-appb-img-000004
상기 반응식 3에서, R a는 수소 또는 -(C 1-4 알킬)-(C 5-12 아릴)이고, R b는 각각 독립적으로 수소, -(C 1-4 알킬), -O-(C 1-4 알킬), -NR 8R 9 또는 할로겐이며, R 1, R 2, R 8, R 9 및 A는 상기 화학식 I로 나타내는 벤조퀴놀리지늄계 화합물에서 정의된 것과 동일하다.
또한, 본 발명은 상기 벤조퀴놀리지늄계 화합물 중 적어도 어느 하나를 포함하는 조영제 조성물을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 조영제 조성물은 염증 진단용 조영제 조성물일 수 있다.
본 발명에 따르면, 알릴아민계 화합물 및 알카인계 화합물을 반응시켜 용이하게 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물을 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물은 가시광선 및/또는 근적외선 파장 범위에서 긴 흡수/방출 파장길이, 긴 스토크스 이동(stokes shift)을 나타내며, 생체적합하다. 또한, 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물은 염증 병변에서 축적되어 염증 영역에 대한 특이적 표적화 가능하다. 따라서, 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물을 포함하는 생의학 형광 이미징 플랫폼을 구성하고, 이를 통해 생체 내에서 염증성 병변을 가시화(진단)하거나 항염증 약물의 치료 효과를 평가하는데 이용할 수 있다.
도 1은 실시예 1에서 제조한 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 형광 스펙트럼을 설명하기 위한 그래프이다.
도 2는 실시예 2에서 제조한 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 형광 스펙트럼을 설명하기 위한 그래프이다.
도 3은 실시예 3에서 제조한 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 형광 스펙트럼을 설명하기 위한 그래프이다.
도 4는 실시예 4에서 제조한 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 형광 스펙트럼을 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 실시예 5에서 제조한 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 형광 스펙트럼을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6은 실시예 6에서 제조한 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 형광 스펙트럼을 설명하기 위한 그래프이다.
도 7은 실시예 7에서 제조한 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 형광 스펙트럼을 설명하기 위한 그래프이다.
도 8은 실시예 8에서 제조한 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 형광 스펙트럼을 설명하기 위한 그래프이다.
도 9는 실시예 9에서 제조한 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 형광 스펙트럼을 설명하기 위한 그래프이다.
도 10은 실시예 10에서 제조한 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 형광 스펙트럼을 설명하기 위한 그래프이다.
도 11은 실시예 11에서 제조한 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 형광 스펙트럼을 설명하기 위한 그래프이다.
도 12는 실시예 12에서 제조한 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 형광 스펙트럼을 설명하기 위한 그래프이다.
도 13은 실시예 13에서 제조한 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 형광 스펙트럼을 설명하기 위한 그래프이다.
도 14는 실시예 14에서 제조한 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 형광 스펙트럼을 설명하기 위한 그래프이다.
도 15는 실시예 15에서 제조한 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 형광 스펙트럼을 설명하기 위한 그래프이다.
도 16은 IVIS 스펙트럼 이미징 시스템으로 확인한 실시예 1(MF1) 화합물의 농도별 in vitro 형광 강도를 나타낸다.
도 17은 IVIS 스펙트럼 이미징 시스템으로 확인한 실시예 1(MF1) 화합물의 농도별 총 방사 효율(total radiation efficiency)을 나타낸다.
도 18은 MF1 처리된 정상 섬유아세포(fibroblast cells, BJ6)와 골수유래 대식세포(bone marrow-derived macrophage, BMDM)의 생존력을 설명하기 위한 그래프이다.
도 19는 MF1과 함께 배양된 BMDM 및 LPS-유도 BMDM에서의 형광 신호를 정량화한 그래프이다.
도 20은 MF1과 함께 배양된 BMDM 및 LPS-유도 BMDM의 공초점형 레이저 스크리닝 현미경 이미지를 나타낸다.
도 21은 Non-MF1, MF1 및 MF1+LPS로부터의 공초점형 레이저 스크리닝 현미경 신호를 정량화한 그래프이다.
도 22는 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물을 주입한 카라기난(carrageenan, CG)-유도 급성 염증 마우스에서의 in vivo 및 ex vivo 이미지를 나타낸다.
도 23은 시간에 따른 염증성 병변에서의 MF1 섭취에 대한 in vivo 광학 이미지이다.
도 24는 시간에 따른 PBS 및 CG-주입된 발에서의 총 방사 효율(total radiation efficiency)을 나타낸다.
도 25는 PBS- 또는 CG-주입 후 발 두께 측정 값을 나타낸다.
도 26은 PBS 주입 발에 대한 CG 주입 발의 MF1 섭취 비율을 나타낸다.
도 27은 PBS 주입 발에 대한 CG 발 두께 비율을 나타낸다.
도 28은 각각 대조군(Vechicle), DEX 및 SSZ 처리된 마우스에서의 MF1 섭취에 대한 IVIS 스펙트럼 이미지를 나타낸다.
도 29는 DEX-처리 마우스에서 CG-주입 후 시간에 따른 총 방사효율을 나타내는 그래프이다.
도 30은 SSZ-처리 마우스에서 CG-주입 후 시간에 따른 총 방사효율을 나타내는 그래프이다.
도 31은 감염 6시간 후 각각 대조군(vehicle), DEX 및 SSZ 처리된 마우스 기관의 ex vivo 이미지를 나타낸다.
도 32는 감염 24시간 후 각각 대조군(vehicle), DEX 및 SSZ 처리된 마우스 기관의 ex vivo 이미지를 나타낸다.
이하, 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원을 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 구체적인 실시양태에 한정되지 않는다. 그리고 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 설명을 생략하였다.
본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물은 하기 화학식 I로 표시된다.
[화학식 I]
Figure PCTKR2020009637-appb-img-000005
상기 화학식 I에서, R 1 및 R 2는 각각 독립적으로 수소, -(C 1-4 알킬) 또는 -(C 5-12 아릴)이고, R 3 및 R 4는 각각 독립적으로 수소, -(C 1-4 알킬), -O-(C 1-4 알킬), -NR 8R 9 또는 할로겐이며, R 5 및 R 6는 각각 독립적으로 -(C 1-4 알킬) 또는 -(C 5-12 아릴)이고, 여기서 -(C 5-12 아릴)은 비치환되거나 적어도 하나의 수소가 R 7으로 치환되며, R 7은 -(C 1-4 알킬), -O-(C 1-4 알킬), -NR 8R 9 또는 할로겐이고, R 8 및 R 9은 각각 독립적으로 수소 또는 -(C 1-4 알킬)이며, A는 SbF 6 또는 BX 4이고, X는 Cl, Br, I 또는 F 일 수 있다.
본 발명에서, "알킬" 또는 "알킬기"는 각각, 선형 또는 분지형의 포화 또는 불포화의 알킬기일 수 있고, 예를 들어, 메틸, 에틸, 프로필, 부틸 또는 이들의 이성질체를 포함하는 것일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 일 실시예에서, 본 발명의 C 1-4 알킬은 구체적으로 메틸일 수 있다.
본 발명에서, 단독으로 또는 또 다른 기의 일부분으로서 용어 "아릴" 또는 "아릴기"는 모노사이클릭 또는 바이사이클릭 방향족 고리, 예를 들어, 페닐, 치환된 페닐뿐만 아니라, 접합된 기, 예를 들어 나프틸 등을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 아릴은 페닐일 수 있다.
본 발명에서, "할로겐", "할로" 또는 "할로기"는, F, Cl, Br, 또는 I일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 할로겐은 F 일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 화학식 I에서, R 1 및 R 2는 각각 독립적으로 수소 또는 -(C 1-4 알킬)이고, R 3 및 R 4는 각각 독립적으로 수소, -NR 8R 9 또는 할로겐이며, R 5 및 R 6는 각각 -(C 5-12 아릴)이고, 여기서 -(C 5-12 아릴)은 비치환되거나 적어도 하나의 수소가 R 7으로 치환되며, R 7은 -O-(C 1-4 알킬) 또는 -NR 8R 9 이고, R 8 및 R 9은 각각 독립적으로 수소 또는 -(C 1-4 알킬)이며, A는 SbF 6 또는 BX 4이고, X는 Cl, Br, I 또는 F 일 수 있다.
구체적으로, 상기 화학식 I에서, R 1은 -(C 1-4 알킬)이고, R 2, R 3, 및 R 4는 각각 수소이며, R 5 및 R 6는 각각 -(C 5-12 아릴)이고, 여기서, -(C 5-12 아릴)은 적어도 하나의 수소가 R 7으로 치환되며, R 7은 -NR 8R 9이고, R 8 및 R 9은 각각 독립적으로 수소 또는 -(C 1-4 알킬)이며, A는 SbF 6 또는 BX 4이고, X는 Cl, Br, I 또는 F 일 수 있다.
상기 화학식 I에서 R 3 및 R 4, R 5 및 R 6, 그리고 R 8 및 R 9은 각각 서로 동일할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
몇 가지 측면에서 상기 치환기의 예시를 들면,
R 1 및 R 2는 각각 독립적으로 수소 또는 -(C 1-4 알킬)이고; R 3 및 R 4는 각각 독립적으로 수소, -(C 1-4 알킬), -O-(C 1-4 알킬), -NR 8R 9 또는 할로겐이며; R 5 및 R 6는 각각 -(C 5-12 아릴)이고, 여기서 -(C 5-12 아릴)은 비치환되거나 적어도 하나의 수소가 R 7으로 치환되며; R 7은 -(C 1-4 알킬), -O-(C 1-4 알킬), -NR 8R 9 또는 할로겐이고; R 8 및 R 9은 각각 독립적으로 수소 또는 -(C 1-4 알킬)이며; A는 SbF 6 또는 BX 4이고; X는 Cl, Br, I 또는 F일 수 있다. 또한, R 1은 -(C 1-4 알킬)이고; R 2는 수소이고; R 3 및 R 4는 각각 독립적으로 수소, -(C 1-4 알킬), -O-(C 1-4 알킬), -NR 8R 9 또는 할로겐이며; R 5 및 R 6는 각각 -(C 5-12 아릴)이고, 여기서 -(C 5-12 아릴)은 비치환되거나 적어도 하나의 수소가 R 7으로 치환되며; R 7은 -(C 1-4 알킬), -O-(C 1-4 알킬), -NR 8R 9 또는 할로겐이고; R 8 및 R 9은 각각 독립적으로 수소 또는 -(C 1-4 알킬)이며; A는 SbF 6 또는 BX 4이고; X는 Cl, Br, I 또는 F일 수 있다. 나아가, R 1은 -(C 1-4 알킬)이고; R 2는 수소이고; R 3 및 R 4는 각각 독립적으로 수소, -(C 1-4 알킬), -O-(C 1-4 알킬), -NR 8R 9 또는 할로겐이며; R 5 및 R 6는 각각 페닐이고, 여기서 페닐은 비치환되거나 적어도 하나의 수소가 R 7으로 치환되며; R 7은 -(C 1-4 알킬), -O-(C 1-4 알킬), -NR 8R 9 또는 할로겐이고; R 8 및 R 9은 각각 독립적으로 수소 또는 -(C 1-4 알킬)이며; A는 SbF 6 또는 BX 4이고; X는 Cl, Br, I 또는 F일 수 있다. 또한, R 1은 메틸이고; R 2는 수소이고; R 3 및 R 4는 각각 독립적으로 수소, -(C 1-4 알킬), -O-(C 1-4 알킬), -NR 8R 9 또는 할로겐이며; R 5 및 R 6는 각각 페닐이고, 여기서 페닐은 비치환되거나 적어도 하나의 수소가 R 7으로 치환되며; R 7은 -(C 1-4 알킬), -O-(C 1-4 알킬), -NR 8R 9 또는 할로겐이고; R 8 및 R 9은 각각 독립적으로 수소 또는 -(C 1-4 알킬)이며; A는 SbF 6 또는 BX 4이고; X는 Cl, Br, I 또는 F일 수 있다. 나아가, R 1은 메틸이고; R 2는 수소이고; R 3 및 R 4는 각각 독립적으로 수소, 메틸, 메톡시, -NR 8R 9 또는 할로겐이며; R 5 및 R 6는 각각 페닐이고, 여기서 페닐은 비치환되거나 적어도 하나의 수소가 R 7으로 치환되며; R 7은 -(C 1-4 알킬), -O-(C 1-4 알킬), -NR 8R 9 또는 할로겐이고; R 8 및 R 9은 각각 독립적으로 수소 또는 -(C 1-4 알킬)이며; A는 SbF 6 또는 BX 4이고; X는 Cl, Br, I 또는 F일 수 있다. 또한, R 1은 메틸이고; R 2는 수소이고; R 3 및 R 4는 각각 독립적으로 수소, 메틸, 메톡시, -NR 8R 9 또는 할로겐이며; R 5 및 R 6는 각각 페닐이고, 여기서 페닐은 비치환되거나 적어도 하나의 수소가 R 7으로 치환되며; R 7은 메틸, 메톡시, -NR 8R 9 또는 할로겐이고; R 8 및 R 9은 각각 독립적으로 수소 또는 -(C 1-4 알킬)이며; A는 SbF 6 또는 BX 4이고; X는 Cl, Br, I 또는 F일 수 있다. 나아가, R 1은 메틸이고; R 2는 수소이고; R 3 및 R 4는 각각 독립적으로 수소, 메틸, 메톡시, -NR 8R 9 또는 할로겐이며; R 5 및 R 6는 각각 페닐이고, 여기서 페닐은 비치환되거나 적어도 하나의 수소가 R 7으로 치환되며; R 7은 메틸, 메톡시, -NR 8R 9 또는 할로겐이고; R 8 및 R 9은 각각 독립적으로 수소 또는 메틸이며; A는 SbF 6 또는 BX 4이고; X는 Cl, Br, I 또는 F일 수 있다.
가장 바람직한 측면에서,
상기 화학식 I로 표시되는 벤조퀴놀리지늄계 화합물은, 하기 화합물 군으로부터 선택되는 어느 하나의 화합물일 수 있다.
Figure PCTKR2020009637-appb-img-000006
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Figure PCTKR2020009637-appb-img-000007
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Figure PCTKR2020009637-appb-img-000019
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Figure PCTKR2020009637-appb-img-000020
.
상기 벤조퀴놀리지늄계 화합물은 가시광선 및/또는 근적외선 파장 범위에서 형광 발광할 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물은 440 nm 내지 700 nm 파장 범위에서 형광 발광할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 상기 벤조퀴놀리지늄계 화합물은 형광 발광 염료(dye)로 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 형광 스펙트럼을 확인함으로써 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물이 가시광선 및/또는 근적외선 파장 범위에서 긴 흡수/방출 파장길이, 긴 스토크스 이동(stokes shift)을 나타냄을 확인하였다.
상기 벤조퀴놀리지늄계 화합물은 생체적합할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 세포 독성을 확인하여 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물이 세포 증식에 영향을 미치지 않고 아포토시스를 유도하지 않으며 생체 적합함을 확인하였다.
상기 벤조퀴놀리지늄계 화합물은 조영제일 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물은 광학영상 조영제일 수 있다.
조영제는 영상진단 검사 또는 시술 시 조직이나 혈관, 또는 병변 등의 목적하는 부위에서 현저한 차이를 나타내도록 하는 물질로, 본원에서 조영제는 조영제로서 기능하는 유효 성분을 의미할 수 있다.
또한, 본원에서, 광학영상 조영제는 피검체에 주입되어 형광이나 발광 현상을 이용해 외부에서 빛을 검출함으로써 광학영상을 얻을 수 있도록 하는 조영제로서 정의될 수 있고, 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물은 표적에서 가시광선 및/또는 근적외선 파장 범위에서 형광 발광하여 형광 신호를 증가시킴으로써 표적을 시각화할 수 있다.
본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물 조영제의 형광 발광 및 이의 신호는 IVIS 스펙트럼과 같은 광학 이미징 시스템을 통해 측정할 수 있다. IVIS는 체내 발광 및 형광을 실시간 측정함으로써 생체 내의 변화를 살아있는 상태에서 확인 가능한 대표적인 in vivo 이미징 시스템으로, 이를 이용하여 본 발명의 조영제의 발광 정도를 생체 내에서 확인할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 벤조퀴놀리지늄계 화합물은 염증을 특이적으로 표적화하는 염증 진단용 조영제일 수 있다.
염증은 어떤 자극이나 조건에 대한 생체조직의 방어반응의 하나로, 구체적으로, 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물은 염증 반응에 의해 활성화된 대식세포에 섭취되어 염증성 병변을 특이적으로 가시화할 수 있다. 예를 들어, 염증은 천식, 기관지염, 관절염, 다발성경화증, 동맥경화증, 뇌졸중, 퇴행성 뇌질환, 바이러스 또는 세균 감염에 의한 염증 등일 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 골수 유래 대식세포(BMDM)를 이용한 in vitro 실험을 통해 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물이 대식세포 특이적 표적 NIR 형광단임을 확인하였고, 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물을 이용하여 IVIS 스펙트럼 이미징 시스템을 통해 카라기난(CG)-유도된 염증성 병변의 in vivo 가시화가 가능함도 확인하였다. 즉, 본 발명의 퀴놀리지늄계 화합물을 염증 변병성 검출 및 진단을 위한 in vivo 조영제로서 이용 가능함을 확인하였다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서, 상기 벤조퀴놀리지늄계 화합물은 염증의 발생 여부를 진단하거나 염증의 치료 효과를 모니터링 및/또는 치료하기 위한 조영제일 수 있다. 구체적으로, 항염증 약물의 치료 효과를 검출하기 위한 조영제일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 벤조퀴놀리지늄계 화합물을 이용하여 술파살라진(SSZ) 및 덱사메타손(DEX)의 항염증 효과를 성공적으로 in vivo IVIS 이미징 시스템을 통해 평가하였고, in vivo 및 ex vivo 이미징 결과는 일치함을 확인하였다. 즉, 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물이 급성 염증의 검출을 위한 광학영상 조영제로서 유용할 수 있고, 또한, 항염증 후보의 치료적 결과를 평가하는데 사용될 수 있을 것임을 확인하였다.
본 발명의 조영제 조성물은 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 조영제 조성물은 약제학적으로 허용 가능한 담체를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 담체는 락토스, 덱스트로스, 수크로스, 솔비톨, 만니톨, 전분, 아카시아 고무, 인산 칼슘, 알기네이트, 젤라틴, 규산 칼슘, 미세결정성 셀룰로스, 폴리비닐피롤리돈, 셀룰로스, 물, 시럽, 메틸 셀룰로스, 메틸히드록시벤조에이트, 프로필히드록시벤조에이트, 활석, 스테아르산 마그네슘 및 미네랄 오일 등일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 조영제 조성물은 경구 또는 비경구 투여될 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 조영제 조성물은 정맥내, 동맥내, 피하, 피하 근육내 또는 국소적으로 비경구 투여될 수 있다. 구체적으로, 본 발명의 조영제 조성물은 주사제로 제제화되어 정맥내 투여될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 조영제 조성물은 완충액, pH 조정제, 증점제 등을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물(Q1)은 하기 반응식 1에 따라, 화학식 IMC1으로 표시되는 디페닐피리딘계 화합물 및 알카인계 화합물을 반응시켜 제조할 수 있다.
[반응식 1]
Figure PCTKR2020009637-appb-img-000021
상기 화학식 Q1은 상기 화학식 I와 동일한 화학식이고, 상기 반응식 1에서, R 1, R 2, R 3, R 4, R 5, R 6, R 7, R 8, R 9, 및 A는 상기 화학식 I로 나타내는 벤조퀴놀리지늄계 화합물에서 정의된 것과 실질적으로 동일하다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 화학식 IMC1으로 표시되는 디페닐피리딘계 화합물 및 알카인계 화합물과 함께 붕산 또는 이의 염을 반응시킬 수 있다. 구체적으로, 붕산 또는 이의 염은 테트라플루오로붕산 또는 이의 나트륨염일 수 있다.
상기 화학식 IMC1으로 표시되는 디페닐피리딘계 화합물 및 알카인계 화합물은 붕산 또는 이의 염과 함께 촉매 하에서 유기금속 반응하여 상기 벤조퀴놀리지늄계 화합물(화학식 Q1, I)을 제조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 촉매는 전이금속 촉매를 포함할 수 있다. 구체적으로, 전이금속 촉매는 로듐계 촉매일 수 있고, 보다 구체적으로, 상기 촉매는 펜타메틸사이클로펜타디에닐 로듐 디클로라이드(Pentamethylcyclopentadienyl rhodium dichloride, [Cp*RhCl 2] 2) 일 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 아세트산염을 전이금속 촉매와 함께 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 하기 반응식 2에 따라, 상기 화학식 IMC1으로 표시되는 디페닐피리딘계 화합물은 화학식 3으로 표시되는 디페닐피리디늄계 화합물로부터 제조될 수 있고, 화학식 3으로 표시되는 디페닐피리디늄계 화합물은 화학식 1로 나타내는 알릴아민계 화합물 및 화학식 2로 표시되는 디페닐아세틸렌계 화합물을 반응시켜 제조된 것일 수 있다.
[반응식 2]
Figure PCTKR2020009637-appb-img-000022
상기 반응식 2에서, R 1, R 2, R 3, R 4, R 5, R 6, R 7, R 8, R 9, 및 A는 상기 화학식 I로 나타내는 벤조퀴놀리지늄계 화합물에서 정의된 것과 실질적으로 동일하다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 화학식 1로 나타내는 알릴아민계 화합물 및 화학식 2로 표시되는 디페닐아세틸렌계 화합물의 반응은 상기 반응식 1에 따른 화학식 IMC1로 표시되는 디페닐피리딘계 화합물 및 알카인계 화합물 반응에서 설명한 것과 실질적으로 동일한 조건 하에서 수행할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 일부 조건이 변경될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 화학식 3으로 표시되는 디페닐피리디늄계 화합물로부터 화학식 IMC1로 표시되는 디페닐피리딘계 화합물의 제조는 나트륨에톡시드와 같은 알칼리금속알콕시드 및 메탄올, 에탄올과 같은 알코올 하에서 수행될 수 있다.
또한, 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물은 하기 반응식 3에 따라, 화학식 1로 나타내는 알릴아민계 화합물 및 화학식 2a로 표시되는 디페닐아세틸렌계 화합물을 반응시켜 제조할 수 있다.
[반응식 3]
Figure PCTKR2020009637-appb-img-000023
상기 반응식 3에서, R a는 수소 또는 -(C 1-4 알킬)-(C 5-12 아릴)이고, R b는 각각 독립적으로 수소, -(C 1-4 알킬), -O-(C 1-4 알킬), -NR 8R 9 또는 할로겐이며, R 1, R 2, R 8, R 9 및 A는 상기 화학식 I로 나타내는 벤조퀴놀리지늄계 화합물에서 정의된 것과 실질적으로 동일하다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 화학식 1로 나타내는 알릴아민계 화합물 및 화학식 2a로 표시되는 디페닐아세틸렌계 화합물의 반응은 상기 반응식 1 또는 반응식 2에 따라 화학식 IMC1로 표시되는 디페닐피리딘계 화합물 및 알카인계 화합물 또는 화학식 1로 나타내는 알릴아민계 화합물 및 화학식 2로 표시되는 디페닐아세틸렌계 화합물을 반응시킨 조건과 실질적으로 동일한 조건 하에서 수행할 수 있으나, 반드시 이에 제한되는 것은 아니며, 일부 조건이 변경될 수도 있다.
본원에서 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 본원에서, "A 및/또는 B"의 기재는, "A 또는 B, 또는 A 및 B"를 의미한다.
본원에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용 오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
이하, 구체적인 실시예를 통해 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물, 이의 제조 방법 및 이의 특성을 보다 상세히 설명하도록 한다.
실시예: 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 제조
중간체 화합물(4a)의 제조
[단계 1] 5-메틸-1-페네틸-2,3-디페닐피리딘-1-이움 테트라플루오로보레이트 (3a)의 제조
Figure PCTKR2020009637-appb-img-000024
2-메틸-N-페네틸프로프-2-엔-1아민(2-Methyl-N-phenethylprop-2-en-1-amine) (1a; 0.2 mmol), 디페닐아세틸렌(diphenylacetylene) (2a; 0.4 mmol), 아세트산구리(Cu(OAc) 2) (0.4 mmol), 펜타메틸사이클로펜타디에닐 로듐 디클로라이드(Pentamethylcyclopentadienyl rhodium dichloride, [Cp*RhCl 2] 2) (5 mol%), 플루오로붕산(HBF 4) (수 중 48%, 0.3 mmol) 및 메탄올을 1-ml 압력 바이알에 첨가하였다. 용액을 130 ℃에서 6시간 동안 교반하고, 무수 황산마그네슘(MgSO 4)으로 건조하고 여과하였다. 여과물은 진공 내( in vacuo) 농축하였고, 컬럼 크로마토그래피(DCM:MeOH = 1:1)하여 피리디늄염, 5-메틸-1-페네틸-2,3-디페닐피리딘-1-이움 테트라플루오로보레이트(5-methyl-1-phenethyl-2,3-diphenylpyridin-1-ium tetrafluoroborate) (3a)를 84%의 수율로 수득하였다(흰색 고체).
녹는점은 154-156℃이고, NMR 데이터는 다음과 같다: 1H NMR (400 MHz, CDCl 3)δ8.84 (s, 1H), 8.09 (s, 1H), 7.40 (t, J = 7.6 Hz, 1H), 7.32(t, J = 7.6 Hz, 2H), 7.19-7.12 (m, 8H), 7.05-7.04 (m, 2H), 6.81-6.79 (m, 2H), 4.62 (t, J = 7.6 Hz, 2H), 3.05 (t, J = 8.0 Hz, 2H), 2.57 (s, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl 3)δ151.3, 146.8, 145.0, 142.6, 138.7, 135.5, 135.4, 130.8, 130.09, 130.04, 129.4, 129.2, 129.0, 128.8, 128.7, 128.6, 127.5, 60.7, 37.2, 18.4.
[단계 2] 5-메틸-2,3-디페닐피리딘 (4a)의 제조
Figure PCTKR2020009637-appb-img-000025
5-메틸-1-페네틸-2,3-디페닐피리딘-1-이움 테트라플루오로보레이트 (3a; 2 mmol), 나트륨에톡시드(C 2H 5ONa) (5 eq), 및 메탄올을 5-ml 압력 바이알에 첨가하였다. 용액을 130℃에서 6시간 동안 교반하고 여과하였다. 여과물은 진공 내( in vacuo) 농축하였고, 컬럼 크로마토그래피(Hex:EA = 5:1)하여 5-메틸-2,3-디페닐피리딘(5-Methyl-2,3-diphenylpyridine) (4a)를 78% 수율로 수득하였다(흰색 고체).
NMR 데이터는 다음과 같다: 1H NMR (400 MHz, CDCl 3) δ 8.54 (d, J = 1.6 Hz, 1H), 7.55 (d, J = 1.2 Hz, 1H), 7.37-7.34 (m, 2H), 7.28-7.25 (m, 3H), 7.24-7.23 (m, 3H), 7.20-7.17 (m, 2H), 2.43 (s, 3H); 13C NMR (100 MHz, CDCl 3)δ154.3, 148.7, 140.0, 139.8, 138.9, 135.3, 131.4, 129.7, 129.4, 128.1, 127.7, 127.4, 127.0, 17.8.
실시예 1: 3-메틸-1-페닐-6,7-디프로필피리도[2,1-a]이소퀴놀린-5-이움 테트라플루오로보레이트 (MF1)의 제조
Figure PCTKR2020009637-appb-img-000026
5-메틸-2,3-디페닐피리딘 (4a; 0.2 mmol), 4,4'-(에틴-1,2-디일)비스( N,N-디메틸아닐린)(4,4'-(ethyne-1,2-diyl)bis( N, N-dimethylaniline)) (5a; 0.4 mmol), 아세트산구리(Cu(OAc) 2) (0.4 mmol), [Cp*RhCl 2] 2 (5 mol%), NaBF 4 (0.3 mmol), 및 메탄올을 1-ml 압력 바이알에 첨가하였다. 용액을 130 ℃에서 6시간 동안 교반하고, 무수 황산마그네슘(MgSO 4)으로 건조하고, 여과하였다. 여과물은 진공 내( in vacuo) 농축하였고, Preparative HPLC (ACN:H 2O)하여 3-메틸-1-페닐-6,7-디프로필피리도[2,1-a]이소퀴놀린-5-이움 테트라플루오로보레이트 (6a; 이하, MF1)를 99%의 수율로 수득하였다(갈색 고체).
NMR 데이터는 다음과 같다: 1H NMR (400 MHz, MeOD-d 4)δ8.79 (s,1H), 8.39(s,1H), 8.02 (d, J = 8.6 Hz, 1H), 7.77 (t, J = 7.7 Hz, 1H), 7.66-7.58 (m, 6H), 7.40 (t, J = 7.9 Hz, 1H), 7.34 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 7.25 (q, J = 8.6 Hz, 4H), 6.87 (d, J = 8.7 Hz, 2H), 3.15 (s, 6H), 3.04 (s, 6H), 2.55 (s, 3H); 13C NMR (100 MHz,MeOD-d 4) δ150.8, 146.4, 144.1, 141.9, 140.1, 139.8, 139.4, 136.2, 134.5, 133.8, 133.6, 132.5, 131.7, 131.5, 129.8, 129.4, 129.2, 128.5, 127.8, 126.7, 124.7, 118.5, 115.9, 112.5, 42.2, 39.0, 17.0;IR(neat):2919, 2803, 1658, 1609, 1431, 1059( v B-F), 1029, 817, 730cm -1; HRMS (ESI) C 36H 34N 3 +에 대한 계산치 508.2747, 측정치 508.2744.
실시예 2: 3-메틸-6,7-비스(4-(메틸아미노)페닐)-1-페닐피리도[2,1-a]이소퀴놀린-5-이움 테트라플루오로보레이트 (MF16)의 제조
Figure PCTKR2020009637-appb-img-000027
5-메틸-2,3-디페닐피리딘 (4a; 0.2 mmol), 4,4'-(에틴-1,2-디일)비스( N,N-메틸아닐린)(4,4'-(ethyne-1,2-diyl)bis( N, N-methylaniline)) (5b; 0.4 mmol), 아세트산구리(Cu(OAc) 2) (0.4 mmol), [Cp*RhCl 2] 2 (5 mol%), NaBF 4 (0.3 mmol), 및 메탄올을 1-ml 압력 바이알에 첨가하였다. 용액을 130 ℃에서 6시간 동안 교반하고, 무수 황산마그네슘(MgSO 4)으로 건조하고, 여과하였다. 여과물은 진공 내( in vacuo) 농축하였고, 분취 HPLC(Preparative HPLC) (ACN:H 2O)하여 3-메틸-6,7-비스(4-(메틸아미노)페닐)-1-페닐피리도[2,1-a]이소퀴놀린-5-이움 테트라플루오로보레이트 (6b; 이하, MF16)를 33%의 수율로 수득하였다(노란색 고체).
NMR 데이터는 다음과 같다: 1H NMR (CD 3OD,400 MHz) δ 8.84 (s, 1H), 8.39 (s, 1H), 8.01 (d, J = 8.6 Hz, 1H), 7.77 (t, J = 7.6 Hz, 1H), 7.66-7.60 (m, 6H), 7.41 (t, J = 7.6 Hz, 1H), 7.30 (d, J = 8.2 Hz, 2H), 7.18 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 7.12 (d, J = 8.2 Hz, 2H), 6.70 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 2.96 (s, 3H), 2.81 (s, 3H), 2.56 (s, 3H).
실시예 3: 6,7-비스(4-아미노페닐)-3-메틸-1-페닐피리도[2,1-a]이소퀴놀린-5-이움 테트라플루오로보레이트 (MF17)의 제조
Figure PCTKR2020009637-appb-img-000028
5-메틸-2,3-디페닐피리딘 (4a; 0.2 mmol), 4,4'-(에틴-1,2-디일)디아닐린(4,4'-(ethyne-1,2-diyl)dianiline) (5c; 0.4 mmol), 아세트산구리(Cu(OAc) 2) (0.4 mmol), [Cp*RhCl 2] 2 (5 mol%), NaBF 4 (0.3 mmol), 및 메탄올을 1-ml 압력 바이알에 첨가하였다. 용액을 130 ℃에서 6시간 동안 교반하고, 무수 황산마그네슘(MgSO 4)으로 건조하고, 여과하였다. 여과물은 진공 내( in vacuo) 농축하였고, 분취 HPLC (ACN:H 2O)에 의해 6,7-비스(4-아미노페닐)-3-메틸-1-페닐피리도[2,1-a]이소퀴놀린-5-이움 테트라플루오로보레이트 (6c; 이하, MF17)를 19%의 수율로 수득하였다(노란색 고체).
NMR 데이터는 다음과 같다: 1H NMR (CD 3OD,400 MHz) δ 8.81 (s, 1H), 8.43 (s, 1H), 8.04 (d, J = 8.6 Hz, 1H), 7.79 (t, J = 7.7 Hz, 1H), 7.66-7.63 (m, 5H), 7.54 (d, J = 8.1 Hz, 1H), 7.45-7.41 (m, 3H), 7.36 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 7.22 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 6.86 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 2.57 (s, 3H).
상기 실시예 1 내지 3에서 제조한 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 합성과정과 유사한 경로를 통해 총 15개 벤조퀴놀리지늄계 화합물을 제조하였으며, 실시예 1 내지 15 화합물의 구조와 NMR Data를 하기 표 1에 나타내었다.
실시예 화학구조 NMR Data
1(MF1)
Figure PCTKR2020009637-appb-img-000029
 1H NMR (400 MHz, MeOD-d 4)δ8.79 (s,1H), 8.39(s,1H), 8.02 (d, J = 8.6 Hz, 1H), 7.77 (t, J = 7.7 Hz, 1H), 7.66-7.58 (m, 6H), 7.40 (t, J = 7.9 Hz, 1H), 7.34 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 7.25 (q, J = 8.6 Hz, 4H), 6.87 (d, J = 8.7 Hz, 2H), 3.15 (s, 6H), 3.04 (s, 6H), 2.55 (s, 3H); 13C NMR (100 MHz,MeOD-d 4) δ150.8, 146.4, 144.1, 141.9, 140.1, 139.8, 139.4, 136.2, 134.5, 133.8, 133.6, 132.5, 131.7, 131.5, 129.8, 129.4, 129.2, 128.5, 127.8, 126.7, 124.7, 118.5, 115.9, 112.5, 42.2, 39.0, 17.0;IR(neat):2919, 2803, 1658, 1609, 1431, 1059( v B-F), 1029, 817, 730cm -1; HRMS (ESI) C 36H 34N 3 +에 대한 계산치 508.2747, 측정치 508.2744.
2(MF16)
Figure PCTKR2020009637-appb-img-000030
 1H NMR (CD 3OD,400 MHz) δ 8.84 (s, 1H), 8.39 (s, 1H), 8.01 (d, J = 8.6 Hz, 1H), 7.77 (t, J = 7.6 Hz, 1H), 7.66-7.60 (m, 6H), 7.41 (t, J = 7.6 Hz, 1H), 7.30 (d, J = 8.2 Hz, 2H), 7.18 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 7.12 (d, J = 8.2 Hz, 2H), 6.70 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 2.96 (s, 3H), 2.81 (s, 3H), 2.56 (s, 3H).
3(MF17)
Figure PCTKR2020009637-appb-img-000031
 1H NMR (CD 3OD,400 MHz) δ 8.81 (s, 1H), 8.43 (s, 1H), 8.04 (d, J = 8.6 Hz, 1H), 7.79 (t, J = 7.7 Hz, 1H), 7.66-7.63 (m, 5H), 7.54 (d, J = 8.1 Hz, 1H), 7.45-7.41 (m, 3H), 7.36 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 7.22 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 6.86 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 2.57 (s, 3H).
4(MF8)
Figure PCTKR2020009637-appb-img-000032
 1H NMR (CD 3OD, 400MHz) δ 8.55 (s, 1H), 8.30 (s, 1H), 7.94 (d, J = 8.8 Hz, 1H), 7.46 (q, J = 8.1 Hz, 4H), 7.32-7.26 (m, 6H), 7.15 (dd, J = 7.8 Hz, 20.5 Hz, 4H), 2.49 (d, J = 7.1 Hz, 6H), 2.38 (d, J = 2.5 Hz, 6H), 2.34 (s, 3H).
5(MF9)
Figure PCTKR2020009637-appb-img-000033
 1H NMR (CD 3OD, 400MHz) δ 8.66 (s, 1H), 8.46 (s, 1H), 8.12 (q, J = 5.2 Hz, 1H), 7.67 (q, J = 5.2 Hz, 2H), 7.55-7.51 (m, 2H), 7.44-7.27 (m, 7H), 7.20-7.15 (m, 3H), 2.56 (s, 3H).
6(MF2)
Figure PCTKR2020009637-appb-img-000034
 1H NMR (CD 3OD, 400MHz) δ 8.62 (s, 1H), 8.40 (s, 1H), 8.02 (d, J = 8.6 Hz, 1H), 7.76 (t, J = 7.6 Hz, 1H), 7.63 (s, 5H), 7.55 (d, J = 8.2 Hz, 1H), 7.48 (s, 5H), 7.41 (t, J = 7.6 Hz, 1H), 7.35-7.32 (m, 3H), 7.28 (d, J = 7.2 Hz, 2H), 2.51 (s, 3H).
7(MF10)
Figure PCTKR2020009637-appb-img-000035
 1H NMR (CD 3OD, 400MHz) δ 8.53 (s, 1H), 8.25 (s, 1H), 8.03 (d, J = 9.4 Hz, 1H), 7.52 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 7.36 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 7.19 (t, J = 7.9 Hz, 4H), 7.10-7.04 (m, 3H), 6.96-6.92 (m, 3H), 3.94 (s, 3H), 3.85 (s, 3H), 3.81 (s, 3H), 3.75 (s, 3H), 2.48 (s, 3H).
8(MF12)
Figure PCTKR2020009637-appb-img-000036
 1H NMR (CD 3OD, 400MHz) δ 8.55 (s, 1H), 8.33 (s, 1H), 7.93 (d, J = 8.6 Hz, 1H), 7.69 (t, J = 7.5 Hz, 1H), 7.53 (s, 5H), 7.47-7.41 (m, 3H), 7.33 (t, J = 7.7 Hz, 1H), 7.22-7.15 (m, 4H), 7.04 (t, J = 8.7 Hz, 2H), 2.45 (s, 3H).
9(MF13)
Figure PCTKR2020009637-appb-img-000037
 1H NMR (CD 3OD, 400MHz) δ 8.71 (s, 1H), 8.40 (s, 1H), 8.02 (d, J = 8.6 Hz, 1H), 7.77 (t, J = 7.7 Hz, 1H), 7.64-7.61 (m, 6H), 7.43-7.38 (m, 3H), 7.20 (d, J = 8.3 Hz, 2H), 7.06 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 6.94 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 3.85 (s, 3H), 3.81 (s, 3H), 2.55 (s, 3H).
10(MF14)
Figure PCTKR2020009637-appb-img-000038
 1H NMR (CD 3OD, 400MHz) δ 8.63 (s, 1H), 8.45 (s, 1H), 8.11 (q, J = 4.9 Hz, 1H), 7.68 (q, J = 5.4 Hz, 2H), s, 5H), 7.45-7.29 (m, 8H), 7.15 (dd, J = 2.2 Hz, 9.5 Hz, 1H), 2.53 (s, 3H).
11(MF15)
Figure PCTKR2020009637-appb-img-000039
 1H NMR (CD 3OD, 400MHz) δ 8.77(s, 1H), 8.41 (s, 1H), 8.09 (q, J = 5.2 Hz, 1H), 7.67 (q, J = 5.4 Hz, 2H), 7.43-7.26 (m, 9H), 7.19 (dd, J = 2.3 Hz, 9.6 Hz, 1H), 6.87 (d, J = 8.6 Hz, 2H), 3.17 (s, 6H), 3.04 (s, 6H), 2.54 (s, 3H).
12(MF26)
Figure PCTKR2020009637-appb-img-000040
 1H NMR (CD 3OD, 400MHz) δ 8.22 (s, 1H), 8.04 (s, 1H), 7.99 (d, J = 9.7 Hz, 1H), 7.51-7.43 (m, 4H), 7.32-7.29 (m, 2H), 7.24 (t, J = 8.6 Hz, 2H), 7.14 (t, J = 8.6 Hz, 2H), 7.07 (d, J = 8.6 Hz, 2H), 6.98 (dd, J = 2.6 Hz, 9.7 Hz, 1H), 6.38 (d, J = 2.6 Hz, 1H), 3.13 (s, 6H), 2.96 (s, 6H), 2.41 (s, 3H).
13(MF28)
Figure PCTKR2020009637-appb-img-000041
 1H NMR (CD 3OD, 400MHz) δ 8.48 (s, 1H), 8.28 (s, 1H), 8.06 (d, J = 9.5 Hz, 1H), 7.54-7.49 (m, 7H), 7.38-7.29 (m, 5H), 7.19 (d, J = 8.6 Hz, 2H), 7.11 (dd, J = 2.5 Hz, 9.5 Hz, 1H), 6.86 (d, J = 2.4 Hz, 1H), 3.94 (s, 3H), 3.73 (s, 3H), 2.48 (s, 3H).
14(MF27)
Figure PCTKR2020009637-appb-img-000042
 1H NMR (CD 3OD, 400MHz) δ 8.19 (s, 1H), 8.02 (t, J = 6.5 Hz, 2H), 7.45 (s, 5H), 7.41-7.26 (m, 7H), 6.97 (d, J = 8.4 Hz, 3H), 6.40 (d, J = 2.4 Hz, 1H), 3.10 (s, 6H), 2.93 (s, 6H), 2.37 (s, 3H).
15(MF11)
Figure PCTKR2020009637-appb-img-000043
 1H NMR (CD 3OD, 400MHz) δ 8.34 (s, 1H), 7.98 (t, J = 6.1 Hz, 2H), 7.39 (d, J = 8.6 Hz, 2H), 7.19 (d, J = 8.6 Hz, 4H), 6.99-6.92 (m, 5H), 6.80 (d, J = 8.8 Hz, 2H), 6.53 (t, J = 2.4 Hz, 1H), 3.10 (s, 6H), 3.03 (dd, J = 3.2 Hz, 5.6 Hz, 12H), 2.95 (s, 6H), 2.38 (s, 3H).
실험예 1: 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 광학적 특성 확인
본 발명에 따라 합성된 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 형광 스펙트럼을 확인하고, IVIS 스펙트럼 이미징 시스템을 통해 in vitro 형광 이미지를 확인하였다.
도 1 내지 15는, 각각 실시예 1 내지 15에서 제조한 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 형광 스펙트럼을 설명하기 위한 그래프이다.
대표적으로, 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 벤조퀴놀리지늄계 화합물, 실시예 1(MF1)은 470 nm의 흡수 파장, 688 nm의 방출 파장에서 피크를 나타내고, 218 nm의 긴 스토크스 이동 범위를 나타냄을 확인할 수 있다.
도 16은 IVIS 스펙트럼 이미징 시스템으로 확인한 실시예 1(MF1) 화합물의 농도별 in vitro 형광 강도를 나타낸다.
도 17은 IVIS 스펙트럼 이미징 시스템으로 확인한 실시예 1(MF1) 화합물의 농도별 총 방사 효율(total radiation efficiency)을 나타낸다.
도 16과 17에 나타난 바와 같이,
본 발명에 따른 벤조퀴놀리지늄계 화합물 MF1를 포함하는 튜브에서는 대조군(PBS)과 구별되는 신호가 나타남을 확인할 수 있고, 이것은 MF1이 광학 이미징에 적합한 광학적 특성을 나타냄을 시사한다.
실험예 2: 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 세포 독성 확인
본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물을 in vivo 진단 이미징에서 성공적으로 적용하기 위해서는, 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물이 in vitro 및 in vivo 독성을 유도하지 않아야 한다. 이에, 정상 섬유아세포(fibroblast cells, BJ6)와 골수유래 대식세포(bone marrow-derived macrophage, BMDM)를 사용하여, 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 세포 독성을 확인하였다.
구체적으로, 정상 섬유아세포(BJ6) 및 골수유래 대식세포(BMDM)을 각각 다양한 농도의 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물 MF1(0, 3, 6, 12, 25 및 50 μm)으로 처리한 후 세포의 증식을 분석하였다.
도 18은 MF1 처리된 세포에서의 증식 결과를 나타내는 그래프이다.
도 18을 참조하면, 다양한 농도의 MF1로 처리된 세포 및 미처리된 세포 사이의 세포 증식 차이가 나타나지 않는 것을 확인할 수 있고, 이것은 MF1이 세포 증식에 크게 영향을 미치지 않고 아포토시스를 유도하지 않았음을 의미한다.
즉, 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물이 세포 독성과 같은 부작용을 나타내지 않고 우수한 생체적합성을 갖는 것을 확인하였다.
실험예 3: 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 염증-특이적 조영제로서의 특성 확인( in vitro )
염증 병변에서 중요한 면역 세포인 골수유래 대식세포(BMDM)를 사용하여 염증-특이적 조영제로서의 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 가능성을 확인하였다.
구체적으로, 온전한 BMDM 및 지질다당류(LPS)-유도된 BMDM을 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물 MF1과 함께 24시간 동안 37℃에서 배양하고, 배양된 세포의 형광 신호를 확인하였다.
도 19는 MF1과 함께 배양된 BMDM(도 19에서, BMDM+MF1) 및 MF1과 함께 배양된 LPS-유도 BMDM(도 19에서, BMDM+LPS+MF1)에서의 형광 신호를 정량화한 그래프이다.
도 19를 참조하면, 'BMDM+MF1'에서 형광 신호가 나타나는 것을 확인할 수 있고, 이것은 대식세포(BMDM)에서 MF1이 섭취됨을 의미한다. 한편, 염증 유도된 'BMDM+LPS+MF1'에서의 형광 신호가 염증 비유도된 'BMDM+MF1'에서 보다 현저히 높은 것을 확인할 수 있는데, 이것은 염증 유도된 대식세포에서 MF1의 섭취량이 증가됨을 의미한다.
또한, MF1과 함께 배양된 BMDM 및 LPS-유도 BMDM의 형광 이미지를 공초점형 레이저 스크리닝 현미경(confocal laser screening microscopy) (CLSM)을 이용하여 확인하였다.
도 20은 MF1과 함께 배양된 BMDM 및 LPS-유도 BMDM의 공초점형 레이저 스크리닝 현미경 이미지를 나타낸다.
도 20에서 'Non-MF1'은 대식세포가 MF1 비처리, 'MF1'은 MF1 처리, 'MF1+LPS'는 염증 유도 및 MF1 처리된 결과를 나타낸다.
도 20을 참조하면, 온전한 BMDM 세포는 세포질에서 MF1의 약한 섭취를 나타내고, 핵 및 원형질막에서는 나타나지 않는 것을 확인할 수 있다. 반면, LPS-유도된 BMDM에서는 MF1의 세포성 섭취가 현저하게 증가됨을 확인할 수 있다.
도 21은 'Non-MF1', 'MF1' 및 'MF1+LPS'로부터의 CLSM 신호를 정량화한 그래프로, 실험은 3회 수행하였고 값은 평균 ± SD(표준편차)를 나타낸다(* < 0.05, ** < 0.01, *** < 0.001).
도 21을 참조하면, 온전한 BMDM과 비교하여 LPS-유도된 BMDM에서의 MF1 섭취가 약 4배 높은 것을 확인할 수 있고, 이것은 MF1에 의해 온전한 대식세포와 염증 유도되어 활성화된 대식세포를 구별 가능함을 나타낸다.
즉, 상기 결과들을 종합하면, 골수 유래 대식세포(BMDM)를 이용한 in vitro 실험을 통해 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물이 대식세포 특이적 표적 NIR 형광단임을 확인하였고, 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물은 온전한 대식세포와 활성화된 대식세포를 구별 가능하며, 이에 따라, 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물을 염증을 진단하는 바이오 조영제로서 이용 가능함을 확인할 수 있다.
이하, 도 22에 도시한 바와 같이, 카라기난(carrageenan, CG)-유도 급성 염증 모델을 이용하여 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 in vivo 조영제로서의 이용 가능성을 확인하였다.
실험예 4: 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 염증-특이적 조영제로서의 특성 확인( in vivo )
카라기난(carrageenan, CG)-유도 급성 염증 모델을 이용하여, 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 in vivo 조영제로서의 이용 가능성을 확인하였다.
구체적으로, 면역 능력이 있는 마우스의 발에 CG(1%)을 사용하여 급성 염증을 유도하고, PBS(대조군) 및 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물 MF1을 각각 주입한 후 시간에 따라 IVIS 스펙트럼 이미징 시스템을 통해 in vivo 형광 이미지를 확인하였다. 또한, 발바닥에서 형광 신호를 결정하기 위한 관심영역(ROI)을 분석하였다(도 22 참조).
도 23은 시간에 따른 염증성 병변에서의 MF1 섭취에 대한 in vivo 광학 이미지로, 도 23에서 노란색 및 흰색 원은 각각 PBS-주입된 발 및 CG-주입된 발을 나타낸다.
도 23을 참조하면, 1-24시간의 in vivo 형광 이미지로부터 CG-주입 발에서 MF1가 섭취됨을 확인할 수 있다.
도 24는 시간에 따른 PBS 및 CG-주입된 발에서의 총 방사 효율(total radiation efficiency)을 나타내고, 도 25는 PBS- 또는 CG-주입 후 발 두께 측정 값을 나타내며, 도 26은 PBS 주입 발에 대한 CG 주입 발의 MF1 섭취 비율, 도 27은 PBS 주입 발에 대한 CG 발 두께 비율을 나타낸다. 뒷발 두께 변화는 설정된 시간에 캘리퍼스(caliper)를 사용하여 측정하였다(* < 0.05, ** < 0.01, *** < 0.001).
도 24 내지 27을 도 23과 함께 참조하면, 염증 유도 3시간 후 CG-주입된 발에서 MF1의 분명한 축적이 검출되었고, MF1 축적은 6시간에서 피크였다. 한편, 24시간에서 PBS-주입된 발 및 CG-주입된 발 사이의 유의한 형광 신호 차이는 보여지지 않았다(도 23, 24 및 26 참조).
또한, 뒷발 중간부의 배복방향(dorsoventral) 두께의 측정은 in vivo 형광 이미지와 일치하여 CG-주입된 발에서 6시간에 최대 팽윤을 나타내었고, 24시간까지 심각한 발 부종이 유지되었다(도 25 참조).
본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물을 이용하여 IVIS 스펙트럼 이미징 시스템을 통해 CG-유도된 염증성 병변의 in vivo 가시화가 가능함을 확인하였고, 이와 같은 결과들은 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물이 급성 염증성 질병의 in vivo 진단 가능한 바이오 조영제임을 시사한다. 즉, 본 발명의 퀴놀리지늄계 화합물을 염증 변병성 검출 및 진단을 위한 in vivo 조영제로서 이용 가능함을 확인하였다.
실험예 5: 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 항염증성 약물의 치료 효과 평가 특성 (in vivo)
공지의 염증 치료 약물인, 덱사메타손(dexamethasone; 이하, DEX) 및 술파살라진(sulfasalazine; 이하, SSZ)을 사용하여, 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 항염증 약물의 치료 결과 평가 특성을 확인하였다.
DEX는 강력한 스테로이드성 항염증 약물이고, SSZ는 핵 수용체 그룹 중 아데노신 A 2A 수용체에 대한 길항제이다. 류머티스 관절염 약물의 아데노신-A 2A 수용체를 사용한 종양 괴사 인자(TNF-α)의 억제는 세포 길항작용에 대해 중요한 역학을 가짐이 밝혀졌으나, 급성 염증에 대한 SSZ의 항염증성 효과를 증명하는 연구는 알려지지 않았다.
급성 염증에 대한 염증 관련 약물들의 치료 효과를 평가하기 위해, 구체적으로, 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물 MF1를 마우스에 투여하고, 24시간 후 카라기난(CG)-유도된 염증을 발생시켰다. 염증 질병 마우스의 복강내(I.P)에 DEX 및 SSZ를 각각 주입하였다(염증 유도 후 직접 주사). 이어서, IVIS 스펙트럼 이미징 시스템을 통해 형광 이미지를 확인하였다.
도 28 내지 도 30은 MF1에 의한 항염증 약물의 치료 효과 평가를 설명하기 위한 도면이다.
도 28은 각각 대조군(Vechicle), DEX 및 SSZ 처리된 마우스에서의 MF1 섭취에 대한 IVIS 스펙트럼 이미지를 나타내고, 노란색 및 흰색 원은 각각 PBS- 및 CG-주입된 발을 나타낸다.
도 29 및 도 30은 각각 DEX-처리 마우스 및 SSZ-처리 마우스에서 CG-주입 후 시간에 따른 총 방사효율을 나타내는 그래프이다(n=6. * < 0.05, ** < 0.01, *** < 0.001, NS: 유의하지 않음).
도 28 내지 도 30에서 도시하는 바와 같이, in vivo IVIS 스펙트럼 이미지는 염증 자극 6시간 후 DEX 및 SSZ 처리된 마우스에서 급성 염증 사이트에 대한 대식세포의 MF1 섭취 억제를 명확히 입증하였다. 대조적으로, 대조군 마우스에서 MF1의 섭취는 CG-유도된 급성 염증 사이트를 나타내었다.
또한, 발의 두께 측정 데이터는 CG-유도된 염증 마우스 뒷발에서의 IVIS 스펙트럼 이미지와 연관성을 나타내었다. 구체적으로, 발 두께의 분석은 DEX- 또는 SSZ-처리된 마우스의 CG-유도된 염증성 병변들에서는 항염증 치료 효능과 매우 일치하는 결과를 보인 반면, 대조군 마우스에서는 어떠한 유의한 변화를 보이지 않았다.
본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물을 이용하여 술파살라진(SSZ) 및 덱사메타손(DEX)의 항염증 효과를 성공적으로 in vivo IVIS 이미징 시스템을 통해 평가하였고, in vivo 및 ex vivo 이미징 결과는 매우 일치함을 확인하였다. 즉, 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물이 염증성 병변의 in vivo 진단 뿐만 아니라, 항염증성 약물의 치료 효과를 평가할 수 있는 조영제임을 확인하였다.
실험예 6: 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 항염증성 약물의 치료 효과 평가 특성( ex vivo )
IVIS 스펙트럼 이미징 시스템을 이용하여 염증 유도 후 6시간 및 24시간에서 마우스의 주요 기관의 형광 이미지를 확인하였다( ex vivo).
도 31 및 도 32는 감염 마우스의 주요 기관의 ex vivo 이미지로, 각각 감염 6시간 및 24시간 후 각각 대조군(vehicle), DEX 및 SSZ 처리된 마우스 기관의 ex vivo 이미지를 나타낸다.
도 31 및 도 32를 참조하면, 감염 마우스의 모든 기관에서 ex vivo 이미지는 앞서 설명한 in vivo 형광 이미징 결과와 우수한 상관관계를 나타내었고, 이와 같은 결과는 MF1와 같은 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물이 급성 염증 진단을 통해 살아있는 쥐에서 염증 치료 효과를 평가하기 위한 가치있는 바이오마커임을 시사한다.
즉, 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물이 급성 염증의 검출을 위한 광학영상 조영제로서 유용할 수 있고, 또한, 항염증 후보의 치료적 결과를 평가하는데 사용될 수 있음을 확인하였다.
본 발명에 따르면, 알릴아민계 화합물 및 알카인계 화합물을 반응시켜 용이하게 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물을 제조할 수 있다. 또한, 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물은 가시광선 및/또는 근적외선 파장 범위에서 긴 흡수/방출 파장길이, 긴 스토크스 이동(stokes shift)을 나타내며, 생체적합하다. 또한, 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물은 염증 병변에서 축적되어 염증 영역에 대한 특이적 표적화 가능하다. 따라서, 본 발명의 벤조퀴놀리지늄계 화합물을 포함하는 생의학 형광 이미징 플랫폼을 구성하고, 이를 통해 생체 내에서 염증성 병변을 가시화(진단)하거나 항염증 약물의 치료 효과를 평가하는데 유용하다.

Claims (15)

  1. 하기 화학식 I로 표시되는 벤조퀴놀리지늄계 화합물;
    [화학식 I]
    Figure PCTKR2020009637-appb-img-000044
    상기 화학식 I에서,
    R 1 및 R 2는 각각 독립적으로 수소, -(C 1-4 알킬) 또는 -(C 5-12 아릴)이고,
    R 3 및 R 4는 각각 독립적으로 수소, -(C 1-4 알킬), -O-(C 1-4 알킬), -NR 8R 9 또는 할로겐이며,
    R 5 및 R 6는 각각 독립적으로 -(C 1-4 알킬) 또는 -(C 5-12 아릴)이고, 여기서 -(C 5-12 아릴)은 비치환되거나 적어도 하나의 수소가 R 7으로 치환되며,
    R 7은 -(C 1-4 알킬), -O-(C 1-4 알킬), -NR 8R 9 또는 할로겐이고,
    R 8 및 R 9은 각각 독립적으로 수소 또는 -(C 1-4 알킬)이며,
    A는 SbF 6 또는 BX 4이고,
    X는 Cl, Br, I 또는 F이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 I에서,
    R 1 및 R 2는 각각 독립적으로 수소 또는 -(C 1-4 알킬)이고,
    R 3 및 R 4는 각각 독립적으로 수소, -(C 1-4 알킬), -O-(C 1-4 알킬), -NR 8R 9 또는 할로겐이며,
    R 5 및 R 6는 각각 -(C 5-12 아릴)이고, 여기서 -(C 5-12 아릴)은 비치환되거나 적어도 하나의 수소가 R 7으로 치환되며,
    R 7은 -(C 1-4 알킬), -O-(C 1-4 알킬), -NR 8R 9 또는 할로겐이고,
    R 8 및 R 9은 각각 독립적으로 수소 또는 -(C 1-4 알킬)이며,
    A는 SbF 6 또는 BX 4이고,
    X는 Cl, Br, I 또는 F인,
    벤조퀴놀리지늄계 화합물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 I에서,
    R 1은 -(C 1-4 알킬)이고,
    R 2는 수소이고,
    R 3 및 R 4는 각각 독립적으로 수소, -(C 1-4 알킬), -O-(C 1-4 알킬), -NR 8R 9 또는 할로겐이며,
    R 5 및 R 6는 각각 -(C 5-12 아릴)이고, 여기서 -(C 5-12 아릴)은 비치환되거나 적어도 하나의 수소가 R 7으로 치환되며,
    R 7은 -(C 1-4 알킬), -O-(C 1-4 알킬), -NR 8R 9 또는 할로겐이고,
    R 8 및 R 9은 각각 독립적으로 수소 또는 -(C 1-4 알킬)이며,
    A는 SbF 6 또는 BX 4이고,
    X는 Cl, Br, I 또는 F인,
    벤조퀴놀리지늄계 화합물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 I에서,
    R 1은 -(C 1-4 알킬)이고,
    R 2는 수소이고,
    R 3 및 R 4는 각각 독립적으로 수소, -(C 1-4 알킬), -O-(C 1-4 알킬), -NR 8R 9 또는 할로겐이며,
    R 5 및 R 6는 각각 페닐이고, 여기서 페닐은 비치환되거나 적어도 하나의 수소가 R 7으로 치환되며,
    R 7은 -(C 1-4 알킬), -O-(C 1-4 알킬), -NR 8R 9 또는 할로겐이고,
    R 8 및 R 9은 각각 독립적으로 수소 또는 -(C 1-4 알킬)이며,
    A는 SbF 6 또는 BX 4이고,
    X는 Cl, Br, I 또는 F인,
    벤조퀴놀리지늄계 화합물.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 I에서,
    R 1은 메틸이고,
    R 2는 수소이고,
    R 3 및 R 4는 각각 독립적으로 수소, -(C 1-4 알킬), -O-(C 1-4 알킬), -NR 8R 9 또는 할로겐이며,
    R 5 및 R 6는 각각 페닐이고, 여기서 페닐은 비치환되거나 적어도 하나의 수소가 R 7으로 치환되며,
    R 7은 -(C 1-4 알킬), -O-(C 1-4 알킬), -NR 8R 9 또는 할로겐이고,
    R 8 및 R 9은 각각 독립적으로 수소 또는 -(C 1-4 알킬)이며,
    A는 SbF 6 또는 BX 4이고,
    X는 Cl, Br, I 또는 F인,
    벤조퀴놀리지늄계 화합물.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 I에서,
    R 1은 메틸이고,
    R 2는 수소이고,
    R 3 및 R 4는 각각 독립적으로 수소, 메틸, 메톡시, -NR 8R 9 또는 할로겐이며,
    R 5 및 R 6는 각각 페닐이고, 여기서 페닐은 비치환되거나 적어도 하나의 수소가 R 7으로 치환되며,
    R 7은 -(C 1-4 알킬), -O-(C 1-4 알킬), -NR 8R 9 또는 할로겐이고,
    R 8 및 R 9은 각각 독립적으로 수소 또는 -(C 1-4 알킬)이며,
    A는 SbF 6 또는 BX 4이고,
    X는 Cl, Br, I 또는 F인,
    벤조퀴놀리지늄계 화합물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 I에서,
    R 1은 메틸이고,
    R 2는 수소이고,
    R 3 및 R 4는 각각 독립적으로 수소, 메틸, 메톡시, -NR 8R 9 또는 할로겐이며,
    R 5 및 R 6는 각각 페닐이고, 여기서 페닐은 비치환되거나 적어도 하나의 수소가 R 7으로 치환되며,
    R 7은 메틸, 메톡시, -NR 8R 9 또는 할로겐이고,
    R 8 및 R 9은 각각 독립적으로 수소 또는 -(C 1-4 알킬)이며,
    A는 SbF 6 또는 BX 4이고,
    X는 Cl, Br, I 또는 F인,
    벤조퀴놀리지늄계 화합물.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 I에서,
    R 1은 메틸이고,
    R 2는 수소이고,
    R 3 및 R 4는 각각 독립적으로 수소, 메틸, 메톡시, -NR 8R 9 또는 할로겐이며,
    R 5 및 R 6는 각각 페닐이고, 여기서 페닐은 비치환되거나 적어도 하나의 수소가 R 7으로 치환되며,
    R 7은 메틸, 메톡시, -NR 8R 9 또는 할로겐이고,
    R 8 및 R 9은 각각 독립적으로 수소 또는 메틸이며,
    A는 SbF 6 또는 BX 4이고,
    X는 Cl, Br, I 또는 F인,
    벤조퀴놀리지늄계 화합물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 화학식 I로 표시되는 화합물은, 하기 화합물 군으로부터 선택되는 어느 하나의 화합물인, 벤조퀴놀리지늄계 화합물:
    Figure PCTKR2020009637-appb-img-000045
    ,
    Figure PCTKR2020009637-appb-img-000046
    ,
    Figure PCTKR2020009637-appb-img-000047
    ,
    Figure PCTKR2020009637-appb-img-000048
    ,
    Figure PCTKR2020009637-appb-img-000049
    ,
    Figure PCTKR2020009637-appb-img-000050
    ,
    Figure PCTKR2020009637-appb-img-000051
    ,
    Figure PCTKR2020009637-appb-img-000052
    ,
    Figure PCTKR2020009637-appb-img-000053
    ,
    Figure PCTKR2020009637-appb-img-000054
    ,
    Figure PCTKR2020009637-appb-img-000055
    ,
    Figure PCTKR2020009637-appb-img-000056
    ,
    Figure PCTKR2020009637-appb-img-000057
    ,
    Figure PCTKR2020009637-appb-img-000058
    , 및
    Figure PCTKR2020009637-appb-img-000059
    .
  10. 제1항에 있어서,
    상기 벤조퀴놀리지늄계 화합물은 440 nm 내지 700 nm 파장 범위에서 형광 발광하는 것인, 벤조퀴놀리지늄계 화합물.
  11. 하기 반응식 1에 따라, 화학식 IMC1로 표시되는 디페닐피리딘계 화합물 및 알카인계 화합물을 반응시켜 화학식 Q1으로 표시되는 벤조퀴놀리지늄계 화합물을 제조하는 단계를 포함하는, 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 제조 방법;
    [반응식 1]
    Figure PCTKR2020009637-appb-img-000060
    상기 반응식 1에서,
    R 1 및 R 2는 각각 독립적으로 수소, -(C 1-4 알킬) 또는 -(C 5-12 아릴)이고,
    R 3 및 R 4는 각각 독립적으로 수소, -(C 1-4 알킬), -O-(C 1-4 알킬), -NR 8R 9 또는 할로겐이며,
    R 5 및 R 6는 각각 독립적으로 -(C 1-4 알킬) 또는 -(C 5-12 아릴)이고, 여기서 -(C 5-12 아릴)은 비치환되거나 적어도 하나의 수소가 R 7으로 치환되며,
    R 7은 -(C 1-4 알킬), -O-(C 1-4 알킬), -NR 8R 9 또는 할로겐이고,
    R 8 및 R 9은 각각 독립적으로 수소 또는 -(C 1-4 알킬)이며,
    A는 SbF 6 또는 BX 4이고,
    X는 Cl, Br, I 또는 F이다.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 화합물 Q1을 제조하는 단계 이전에, 하기 반응식 2에 따라,
    화학식 1로 나타내는 알릴아민계 화합물 및 화학식 2로 표시되는 디페닐아세틸렌계 화합물을 반응시켜 화학식 3으로 표시되는 디페닐피리디늄계 화합물을 제조하는 단계; 및
    화학식 3으로 표시되는 디페닐피리디늄계 화합물로부터 화학식 IMC1로 표시되는 디페닐피리딘계 화합물을 제조하는 단계를 포함하는, 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 제조 방법;
    [반응식 2]
    Figure PCTKR2020009637-appb-img-000061
    상기 반응식 2에서,
    R 1 및 R 2는 각각 독립적으로 수소, -(C 1-4 알킬) 또는 -(C 5-12 아릴)이고,
    R 3 및 R 4는 각각 독립적으로 수소, -(C 1-4 알킬), -O-(C 1-4 알킬), -NR 8R 9 또는 할로겐이며,
    R 5 및 R 6는 각각 독립적으로 -(C 1-4 알킬) 또는 -(C 5-12 아릴)이고, 여기서 -(C 5-12 아릴)은 비치환되거나 적어도 하나의 수소가 R 7으로 치환되며,
    R 7은 -(C 1-4 알킬), -O-(C 1-4 알킬), -NR 8R 9 또는 할로겐이고,
    R 8 및 R 9은 각각 독립적으로 수소 또는 -(C 1-4 알킬)이며,
    R a는 수소 또는 -(C 1-4 알킬)-(C 5-12 아릴)이고,
    A는 SbF 6 또는 BX 4이고,
    X는 Cl, Br, I 또는 F이다.
  13. 하기 반응식 3에 따라, 화학식 1로 나타내는 알릴아민계 화합물 및 화학식 2a로 표시되는 디페닐아세틸렌계 화합물을 반응시켜 화학식 Q1a로 표시되는 벤조퀴놀리지늄계 화합물을 제조하는 단계를 포함하는, 벤조퀴놀리지늄계 화합물의 제조 방법;
    [반응식 3]
    Figure PCTKR2020009637-appb-img-000062
    상기 반응식 3에서,
    R 1 및 R 2는 각각 독립적으로 수소, -(C 1-4 알킬) 또는 -(C 5-12 아릴)이고,
    R a는 수소 또는 -(C 1-4 알킬)-(C 5-12 아릴)이며,
    R b는 각각 독립적으로 수소, -(C 1-4 알킬), -O-(C 1-4 알킬), -NR 8R 9 또는 할로겐이고,
    R 8 및 R 9은 각각 독립적으로 수소 또는 -(C 1-4 알킬)이며,
    A는 SbF 6 또는 BX 4이고,
    X는 Cl, Br, I 또는 F이다.
  14. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 벤조퀴놀리지늄계 화합물을 포함하는, 조영제 조성물.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 조영제 조성물은 염증 진단용 조영제 조성물인, 조영제 조성물.
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