스쿠알렌 합성 효소 억제활성을 갖는 신규 화합물, 그의 제조방법 및 그를 포함하는 조성물

본 발명은 스쿠알렌 합성 효소 (squalene synthase 또는 farnesyl-diphosphate:farnesyl-diphosphate farnesyltransferase)를 억제하는 신규 화합물, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 콜레스테롤 생합성을 저해하여 혈중 콜레스테롤 농도를 강하시킬 수 있는 효소인 스쿠알렌 합성 효소 억제활성을 갖는 새로운 화합물, 이의 제조방법 및 상기 화합물을 포함하는, 고지혈증, 관상동맥심장병, 동맥경화증, 심근경색증 등의 심장순환계 질환의 예방 및 치료용 조성물에 관한 것이다.

심장순환계 질환은 현재 전세계적으로 사망율 1위를 차지하는 질병으로 구미 등 선진국에서는 이로 인한 사망이 전체 사망의 1/3 이상을 차지하고 있다. 이미 서구화한 일본의 경우도 같은 경향을 보이고 있고, 식생활 문화를 비롯하여 매우 빠른 속도로 서구화하고 있는 우리나라의 경우도 수년 내에 비슷한 경향을 보일 것으로 예상되고 있다. 이러한 현상은 혈장내 콜레스테롤 농도가 높으면 심장순환계 질병을 야기시킬 확률이 높다는 연구 보고들과 일맥상통하는 것으로서, 심장순환계 질환의 근본적 원인중 하나인 혈중 콜레스테롤에 대한 현대인의 관심은 날로 증대하고 있는 실정이다.

높은 혈중 콜레스테롤 농도가 심장순환계 질환의 근본적 원인이 된다는 연구 결과들이 많이 알려져 있고, 이에 따라 혈중 콜레스테롤 농도를 저하시켜서 심장순환계 질환을 예방하려는 노력들이 계속되어 왔다. 혈중 콜레스테롤 농도를 저하시키는 방법으로는 음식물로부터 섭취되는 콜레스테롤의 양을 줄이거나, 콜레스테롤의 대사를 증가시키거나 또는 콜레스테롤의 생합성 자체를 저해하는 것 등이 있다.

그러나 생체내 존재하는 콜레스테롤의 대부분은 생체내 합성으로 공급되기 때문에 위의 방법들 중에서 생합성 자체를 저해하는 것이 가장 효율적인 방법으로 알려져 있다. 한 예로 콜레스테롤 생합성의 여러반응 단계 중 첫 번째 단계는 3-히드록시-3-메틸글루타릴 조효소 A (3-hydroxy-3-methylgluataryl coenzyme A, 이하 "HMG CoA"라 약칭함)로부터 메발로닉산을 만드는 것인데, 이 반응에 관여하는 효소인 HMG CoA 리덕테이즈(reductase)를 저해하여 혈중 콜레스테롤 농도를 강하시키는 방법은 이미 임상적으로 큰 성공을 거두고 있다.

그러나 HMG CoA 리덕테이즈는 콜레스테롤의 생합성 이외에도 우리 몸에 필요한 많은 물질을 합성하기 위해 꼭 필요한 효소로서, 이를 지나치게 억제하면 부작용이 유발될 우려가 있다. 즉 메발로닉산이 조효소 Q(coenzyme Q), 헴 A(heme A) 및 도리콜 등과 같은 아이소프레노이드의 공동 선구물질이기 때문에, 이 효소의 활성을 억제하면 아이소프레노이드에 관련된 다른 대사에도 영향을 미칠 가능성이 있다. 이러한 부작용의 가능성 때문에, 콜레스테롤의 생합성 단계 중에서 다른 물질의 합성에는 영향을 주지않고 오직 콜레스테롤의 합성에만 관련된 효소 반응 단계에 대한 연구가 많이 이루어졌다. 이러한 효소들에 대한 선택적인 저해는 오직 콜레스테롤의 생합성만을 방해할 것이고 다른 아이소프레노이드들의 합성에는 영향을 주지 않을 것이기 때문이다.

다른 물질의 합성에는 영향을 미치지 않고 콜레스테롤의 합성에만 관여하는 반응들 중 하나는 두 개의 파네실디포스페이트를 합쳐서 스쿠알렌을 만드는 반응이고, 이 반응에 관여하는 효소는 스쿠알렌 합성효소이다 (Poulter, CD; Rilling, HC In "Biosynthesis of Isoprenoid Compounds", Porter, JW and Spurgeon, SL Eds,; Wiley, New York, 1981, Vol. 1, Chapter 1). 최근 여러 연구기관에서 이 효소의 저해제에 대해 많은 연구를 진행하고 있다 (Chan, C.; Andreotti, D.; Cox, B.; Dymock, BW; Huston, JL; Keeling, SE; McCarthy, AD; Procopiou, PA; Ross, BC; Sareen, M.; Scicinski, JJ; Sharratt, PJ; Snowden, MA; Watson, NS J. Med. Chem. 1996 , 39 , 207. Koert U., Angew.Chem. Int. Ed. Engl. 1995 , 34 , 773. Wilson, KE; Burk, RM; Biftu, T.; Ball, RG; Hoogsteen, K. J. Org. Chem. 1992 , 57 , 7151. Dickson, JK Jr.; Biller, SA; Magnin, DR; Petrillo, EW Jr.; Hillyer, JW; Hsieh, DC; Lan, SJ; Rinehart, JK; Gregg, RE; Harrity, TW; Jolibois, KG; Kalinowski, SS; Kunselman, LK; Mookhtiar, KA; Ciosek, CP Jr. J. Med. Chem. 1996 , 39 , 661. Oehlschlager, AC; Singh, SM; Sharma, S. J. Org. Chem. 1991 , 56 , 3856.).

본 발명자들은 심장순환계 질병의 주원인이 되는 혈중 콜레스테롤을 효과적으로 강하시킬 수 있는 물질을 개발하기 위해 연구를 계속하던 중, 인체에 필요한 다른 물질의 합성에는 영향을 미치지 않고 콜레스테롤의 합성에만 관여하는 반응인 스쿠알렌 합성을 억제할 수 있는 새로운 스쿠알렌 합성 효소 저해물질을 합성하여 본 발명을 완성하게 되었다.

본 발명의 목적은 체내 콜레스테롤 축적에 관여하는 새로운 구조의 스쿠알렌 합성 효소 활성 저해 화합물, 그의 제조방법 및 상기 화합물을 포함하는 심장순환계 질환예방 및 치료용 조성물을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 하기 화학식 1의 화합물 및 이의 약제학적으로 허용되는 염, 수화물 또는 용매화물을 제공한다.

화학식 1

상기 화학식 1에서 R ₁ 및 R ₂ 는 각각 수소; 각종 알킬, 알케닐, 방향족; 산소, 질소 및 황 원자가 포함된 방향족이 치환된 알킬, 알케닐, 방향족; 그리고 산소, 질소 및 황 원자가 포함된 방향족; 또는 하기 화학식 2로 표시되는 작용화된 알킬이다.

또한 A 및 B 는 수소, 히드록시, 카박실릭산 중에서 선택된다.

상기 화학식 2 에서 X 는 탄소, 산소, 질소, 황, 할로겐 원소 및 수소를 의미한다. 여기서 X 가 수소일 때는 C 는 무시된다. Y, W, Z 는 탄소, 산소, 질소, 황 및 수소를 의미하며 Y 가 수소일 때 D 는 무시된다. C 및 D 는 각종 알킬, 알케닐, 방향족 그리고 산소, 질소 및 황원자가 포함된 방향족이 치환된 알킬, 알케닐, 방향족 그리고 산소, 질소 및 황원자가 포함된 방향족 중에서 선택된다.

그리고 상기식에서 n 은 0 에서 10 까지의 메틸렌 수를 의미한다.

본 명세서에서 사용되는 용어 "산소, 질소 및 황 원자가 포함된 방향족"은 모노 또는 디사이클릭 방향족으로 한 개 내지 두 개의 질소 또는 황 원자가 방향족환 안에 포함되어 있는 것을 의미한다. 본 발명의 화합물은 비대칭 탄소 중심을 가질 수 있으며, 라세미체, 라세미 화합물, 부분 입체 이성체 혼합물 및 개개 부분 입체 이성체로서 존재할 수 있으며, 이들 모든 이성체 형태는 본 발명에 포함된다.

본 발명의 화합물 중 대표적인 예로는 다음 화합물이 포함된다.

1) 6-(트리데카닐카바모일)-바이싸이클로[2.2.2]옥트-7-엔-2,3,5-트리카르복실산

2) 6-(네릴카바모일)-바이싸이클로[2.2.2]옥트-7-엔-2,3,5-트리카르복실산

3) 6-(다이벤질-카바모일)-바이싸이클로[2.2.2]옥트-7-엔-2,3,5-트리카르복실산

4) 6-(벤질옥시카바모일)-바이싸이클로[2.2.2]옥트-7-엔-2,3,5-트리카르복실산

5) 6-(페닐-프로필카바모일)-바이싸이클로[2.2.2]옥트-7-엔-2,3,5-트리카르복실산

6) 6-(m-히드록시페닐에틸카바모일)-바이싸이클로[2.2.2]옥트-7-엔-2,3,5-트리카르복실산

7) 6-(2-페닐-프로필카바모일)-바이싸이클로[2.2.2]옥트-7-엔-2,3,5-트리카르복실산

8) 6-(o-플루오로페닐에틸카바모일)-바이싸이클로[2.2.2]옥트-7-엔-2,3,5-트리카르복실산

9) 6-(2-히드록시-1-메틸-에틸카바모일)-바이싸이클로[2.2.2]옥트-7-엔-2,3, 5-트리카르복실산

본 발명에 따른 화학식 1의 화합물은 하기 화학식 4의 바이싸이클로[2.2.2]옥트-7-엔-2,3,5,6-테트라카르복실 디안히드리드에 각종아민을 반응시켜 아미드 커플링 등의 반응을 거쳐 수득할 수 있다.

본 발명의 화학식 1의 화합물을 제조하는 구체적인 과정은 하기 반응식 1에 도시된 바와 같다.

상기 반응식 1에 따르면, 본 발명의 바이싸이클로[2.2.2]옥트-7-엔-2,3,5-트리카르복실산의 유도체는 바이싸이클로[2.2.2]옥트-7-엔-2,3,5,6-테트라카르복실 디안히드리드에 같은 당량의 각종 아민을 반응시켜 아미드를 형성하는 단계 (제 1단계) 및 생성된 아미드 화합물을 가수분해하는 단계 (제 2단계)를 거쳐 제조된다.

이하, 하기 실시예에 의거하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 단, 이들 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들로 한정되는 것은 아니다.

<실시예 1-130> 바이싸이클로[2.2.2]옥트-7-엔-2,3,5-트리카르복실산 유도체들 의 합성

바이싸이클로[2,2,2]옥트-7-엔-2,3,5,6-테트라카르복실 디안히드리드 50mg (0.20mmol)과 같은 당량의 각종 아민(하기 표 1 참조)을 테트라히드로퓨란 5ml에 넣고 상온에서 1일 동안 교반하였다.

무기산염형태의 아민인 경우에는 당량을 맞추어 탄산수소나트륨을 넣어 주었다. 이 반응물에 물 3ml을 넣고 다시 상온에서 1일 동안 교반하였다. 생성물의 생성과 아민의 소진을 TLC로 확인한 후 반응을 종결하고 감압증류로 용매를 제거하였다. 사용한 반응이 워낙 수율이 높은 것으로 알려져 있기 때문에 물질의 확인은 임의로 선택한 일부의 화합물에 대하여 질량분석을 하였다.

질량분석의 결과는 하기 표 2와 같다.

<스쿠알렌 합성 효소의 저해 효과 측정>

스쿠알렌 합성의 활성은 효소에 의하여 두 개의 파네실디포스페이트가 결합하여 형성된 스쿠알렌의 양을 측정하여 결정하였는데 본발명에는 쉐크터(Shechter) 등의 방법(JBV.,267, 8628-8635 (1992))을 일부 수정하여 사용하였다.

스쿠알렌 합성 활성을 측정하기 위해서 먼저 위스터 찰스 리버(Wistar Charles Liver) 쥐로부터 스쿠알렌 합성 효소 활성을 보이는 마이크로좀 분획(microsomal fraction)을 얻었다.

다음 준비한 반응용액 (100mM 포타슘 포스페이트(pH 7.4), 5mM MgCl ₂ , 10mM DTT, 1mM NADPH, 10mM KF)에 상기에서 준비한 스쿠알렌 합성 효소원인 마이크로좀과 방사성 동위원소 ³ H로 표지된 파네실 피로포스페이트([ ³ H]FPP)를 기질로 10μM 되게 가한후 35℃에서 15분간 반응시키고 1몰 EDTA (pH 9.2)를 5㎕ 첨가하여 반응을 중지하였다. 이 반응물에 0.5% 스쿠알렌을 5㎕ 첨가하여 잘 섞은 후 이 중 5㎕를 100℃에서 5분간 미리 구어 낸 실리카겔판 위에 일정 간격으로 점착시켰다. 시료가 점착된 실리카겔판을 전개용매인 톨루엔:핵산(5:95)을 이용하여 전개시키고, 전개된 실리카겔판을 요오드 개체에 쐬어 반을 생성물인 스쿠알렌을 판별하였다. 이 판별된 생성물 부위를 오려내어 3ml의 방사성 측정용액 (하이드로플루오르(Hydrofluor), 미국)에 넣은 후 방사성 동위원소 측정기(1900CA, TRI-CARB, 팩카드(Packard)사, 미국)으로 반응산물인 스쿠알렌 내의 방사능을 측정하여 스쿠알렌 합성 효소의 활성을 정량하였다.

한편, 상기와 같은 조건에서 다양한 농도의 화합물을 가하여 스쿠알렌 합성 효소의 활성을 측정하고, 이 때 각 화합물에 의하여 스쿠알렌 합성 효소의 활성이 억제되는 정도를 백분율로 구하여 각화합물의 억제능력을 분석하였다. 그 결과 <실시예 1-130>에서 합성한 화합물들을 100μM 농도에서 조사했을 때는 15% 에서 90% 까지의 효소 활성 저해의 효과를 보였다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 화합물은 체내 콜레스테롤 축적에 관여하는 스쿠알렌 합성 효소의 활성을 효과적으로 억제하여 고지혈증, 관상동맥심장병, 동맥경화증, 심근경색증 등과 같은 심장순환계 질환의 예방 및 치료에 유용하게 이용될 수 있다.