KR101415705B1

KR101415705B1 - 디아자비시클로알칸의 니코틴 아세틸콜린 수용체 서브-타입 선택성 아미드

Info

Publication number: KR101415705B1
Application number: KR1020097008122A
Authority: KR
Inventors: 아나톨리 마쭈로프; 랜 미아오; 윈-더 씨아오; 필립 에스. 해먼드; 크레이그 에이치. 밀러; 스리니비사 라오 아키레띠; 브이. 스리니바사 무르티; 리자이나 씨. 위터커; 스콧 알. 브레이닝; 매트 에스. 멜빈
Original assignee: 타가셉트 인코포레이티드
Priority date: 2006-11-02
Filing date: 2007-11-01
Publication date: 2014-07-04
Anticipated expiration: 2027-11-01
Also published as: IL197618A; US9580434B2; TW201114424A; CN102838605A; IL197618A0; ES2395157T3; PE20081441A1; RU2517693C2; US20100081683A1; TWI454262B; TWI404532B; RU2448969C2; US20150080576A1; JP2010509230A; AU2007317433A1; EP2094703A1; EP2284171A1; US20160039833A1; AU2010219323B2; CN101528745A

Abstract

화합물, 상기 화합물을 포함하는 약제학적 조성물, 및 그의 제조 방법 및 용도가 개시된다. 본 발명의 화합물은 특정한 헤테로아릴 카르복시산과 특정한 디아자비시클로알칸으로부터 제조될 수 있는 아미드 화합물이다. 본 발명의 화합물은 중추 신경계(CNS)에서 α4β2 서브타입의 신경원성 니코틴 수용체에 대한 선택성을 보이고 높은 친화도로 이에 결합한다. 본 발명의 화합물 및 조성물은 다양한 상태 또는 질환, 특히, CNS 질환을 치료 및/또는 예방하기 위해 이용될 수 있다. 본 발명의 화합물은: (i) 환자의 뇌의 니코틴 콜린성 수용체(nicotinic cholinergic receptor)의 수를 변화시키고, (ii) 신경보호(neuroprotective) 효과를 보이고, 및 (iii) 유효량으로 이용되는 경우, 감지가능한 유해한 부작용(예를 들면, 혈압 및 심장 박동수의 유의성 있는 증가, 위장관에 대한 유의성 있는 부정적 효과, 및 골격근에 대한 유의성 있는 효과)을 초래하지 않을 수 있다.

니코틴 아세틸콜린 수용체, 디아자비시클로알칸, 중추 신경계 질환.

Description

디아자비시클로알칸의 니코틴 아세틸콜린 수용체 서브-타입 선택성 아미드{Nicotinic acetylcholine receptor sub-type selective amides of diazabicycloalkanes}

본 발명은 신경원성 니코틴 아세틸콜린 수용체에 결합하고 그 활성을 조절하는 화합물, 상기 화합물을 제조하는 방법, 상기 화합물을 포함하는 약제학적 조성물 및 중추신경계(CNS)의 기능장애와 연관된 질환을 포함한, 다양한 상태 및 질환을 치료하기 위해 상기 화합물을 이용하는 방법에 관한 것이다.

니코틴 아세틸콜린 수용체(nicotinic acetylcholine receptor: nAChR)로도 알려진, 신경원성 니코틴 수용체(nicotinic acetylcholine receptor: NNR)를 표적으로 하는 화합물의 치료적 잠재력이 여러 최근 연구의 주제였다(Breining et al., Ann. Rep. Med. Chem. 40: 3 (2005), Hogg and Bertrand, Curr. Drug Targets: CNS Neurol. Disord. 3: 123 (2004), Suto and Zacharias, Expert Opin. Ther. Targets 8: 61 (2004), Dani et al., Bioorg. Med. Chem. Lett. 14: 1837 (2004), Bencherif and Schmitt, Curr. Drug Targets: CNS Neurol. Disord. 1: 349 (2002) 참조). NNR 리간드가 치료제로 제안된 적응증들 중에는 알쯔하이머병, 주의력 결핍 장애(attention deficit disorder) 및 정신분열증을 포함한 인지 장애(Newhouse et al., Curr. Opin. Pharmacol. 4: 36 (2004), Levin and Rezvani, Curr. Drug Targets: CNS Neurol. Disord. 1: 423 (2002), Graham et al., Curr. Drug Targets: CNS Neurol. Disord. 1: 387 (2002), Ripoll et al., Curr. Med. Res. Opin. 20(7): 1057 (2004), and McEvoy and Allen, Curr. Drug Targets: CNS Neurol. Disord. 1: 433 (2002)); 통증 및 염증(Decker et al., Curr. Top. Med. Chem. 4(3): 369 (2004), Vincler, Expert Opin. Invest. Drugs 14(10): 1191 (2005), Jain, Curr. Opin. Inv. Drugs 5: 76 (2004), Miao et al., Neuroscience 123: 777 (2004)); 우울증 및 불안(Shytle et al., MoI. Psychiatry 7: 525 (2002), Damaj et al., MoI. Pharmacol. 66: 675 (2004), Shytle et al., Depress. Anxiety 16: 89 (2002)); 신경퇴행(O'Neill et al., Curr. Drug Targets: CNS Neurol. Disord. 1: 399 (2002), Takata et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 306: 772 (2003), Marrero et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 309: 16 (2004)); 파킨슨병(Jonnala and Buccafusco, J. Neurosci. Res. 66: 565 (2001)); 중독(Dwoskin and Crooks, Biochem. Pharmacol. 63: 89 (2002), Coe et al., Bioorg. Med. Chem. Lett. 15(22): 4889 (2005)); 비만증(Li et al., Curr. Top. Med. Chem. 3: 899 (2003)); 및 뚜렛 증후군(Tourette's syndrome)(Sacco et al., J. Psychopharmacol. 18(4): 457 (2004), Young et al., Clin. Ther. 23(4): 532 (2001))이 있다.

일부 니코틴 화합물의 한계는 그들이 예를 들면, 근육과 신경절 수용체를 자극하는 것에 의해, 다양한 원치않는 부작용과 연관된다는 것이다. 화합물이 유용한 효과(예를 들면, CNS에 대한 기능)를 가지나, 심각한 관련 부작용 없이, 니코틴 약리활성(nicotinic pharmacology)을 보이는 것인, 다양한 상태 또는 질환(예를 들면, CNS 질환)의 증상을 개선시키는 것을 포함한, 다양한 상태 또는 질환의 예방 및/또는 치료를 위한 화합물, 조성물 및 방법을 갖는 것이 바람직할 것이다. 또한, 원치하는 부작용(예를 들면, 심혈관 및 골격근 부위에서의 감지가능한 활성)을 유도할 가능성을 갖는 수용체 서브타입에 유의성 있게 영향을 미치지 않으면서 CNS에 영향을 미치는 화합물, 조성물 및 방법을 제공하는 것이 더 바람직할 것이다. 본 발명은 그와 같은 화합물, 조성물 및 방법을 제공한다.

발명의 요약

본 발명은 특정한 헤테로아릴 카르복시산과 특정한 디아자비시클로알칸, 특히, 3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄 및 3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난으로부터 형성될 수 있는 아미드 화합물을 제공한다. 이 아미드 화합물들은 CNS에서 발견되는 α4β2 서브타입의 NNR에 대해 높은 친화도로 결합하고, CNS에서 발견되는 α7 NNR 서브타입 대비 α4β2 서브타입에 대해 선택성을 보인다. 본 발명은 또한 다양한 상태 또는 질환, 및 특히, 니코틴 콜린성 신경전달(nicotinic cholinergic neurotransmission)의 기능장애 또는 니코틴 콜린성 뉴런의 퇴행을 특징으로 하는 질환의 치료 및/또는 예방을 위해 이용될 수 있는, 이 화합물들로부터 제조된 약제학적으로 허용가능한 염 및 그의 약제학적 조성물에 관한 것이다. 또한, 치료를 필요로 하는 포유동물에서 CNS 질환과 같은 질환을 치료 및 또는 예방하는 방법, 및 특정한 상태를 치료하는 방법(예를 들면, 통증 및 염증을 경감시키는 방법)이 제공된다. 상기 방법은 치료적 유효량의 상기 화합물(염 포함) 또는 그와 같은 화합물을 포함하는 약제학적 조성물을 개체에게 투여하는 단계를 포함한다. 또한, 연령-관련 기억력 손상, 경증 인지 장애(mild cognitive impairment), 초로성 치매(조발성 알쯔하이머병), 노인성 치매(알쯔하이머형 치매), 루이체 치매(Lewy body dementia), 혈관성 치매, 알쯔하이머병, 뇌졸중, AIDS 치매 복합증(AIDS dementia complex), 주의력 결핍 장애, 주의력 결핍 과다행동 장애, 난독증, 정신분열증, 정신분열형 장애(schizophreniform disorder) 및 정신분열 정동장애로 구성된 군으로부터 선택된 질환을 치료하는 방법이 제공된다. 또한, 경증 내지 중등증의 알쯔하이머형 치매(mild to moderate dementia of the Alzheimer's type), 주의력 결핍 장애, 경증 인지 장애 및 연령-관련 기억력 손상으로 구성된 군으로부터 선택되는 질환을 치료하는 방법이 제공된다.

본 발명의 약제학적 조성물은 유효량(effective amount)으로 이용되는 경우, 개체의 관련된 니코틴 수용체 부위와 상호작용하고, 따라서, 광범위한 상태 및 질환을 치료 및 예방하기 위한 치료제로 작용하는, 본 발명의 화합물을 내포한다. 상기 약제학적 조성물은 유효량으로 이용되는 경우, 상기 조성물 내의 화합물이 (i) 니코틴 약리활성(nicotinic pharmacology)을 보이고 관련된 니코틴 수용체 부위에 작용할 수 있으며(예를 들면, 니코틴 수용체를 활성화시키기 위한 약리적 작용제(pharmacological agonist)로 작용함), 및/또는 (ii) 신경전달물질 분비를 유발하고, 따라서, 질병과 연관된 증상들을 예방 및 억제할 수 있다는 점에서, 그와 같은 질환을 앓고 그와 같은 질환의 임상적 소견을 보이는 개체들에게 치료적 효능을 제공한다. 또한, 본 발명의 화합물은 (i) 환자의 뇌에서 니코틴 콜린성 수용체(nicotinic cholinergic receptor)의 수를 증가시키고, (ii) 신경보호(neuroprotective) 효과를 보이고, 및 (iii) 유효량으로 이용되는 경우, 감지가능한 유해한 부작용(예를 들면, 혈압 및 심장 박동수의 유의성 있는 증가, 위장관에 대한 유의성 있는 부정적 효과, 및 골격근에 대한 유의성 있는 효과)을 초래하지 않을 잠재력을 갖는다. 본 발명의 화합물을 포함하는 약제학적 조성물은 광범위한 상태 및 질환의 예방 및 치료에 대해 안전하고 효과적인 것으로 사료된다.

본 발명의 전술된 양태 및 다른 양태들이 하기에 기재된 상세한 설명 및 실시예에서 상세하게 설명된다.

서브타입 선택성 화합물(subtype selective compound), 상기 화합물을 포함하는 약제학적 조성물, 상기 화합물을 제조하는 방법 및 상기 화합물을 이용한 치료 및/또는 예방 방법이 하기에 상세하게 기재된다.

본 명세서에 기재된 화합물 및 방법은 하기의 바람직한 구체예를 참조하면 보다 잘 이해될 것이다. 하기의 정의들은 본 발명의 범위를 정의하는데 유용할 것이다:

본 명세서에서, 달리 언급되지 않으면, 용어 "알킬(alkyl)"은 직쇄형 및 분지형(branched) 알킬기를 포함한다. 이들은 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필, n-부틸, i-부틸, s-부틸, t-부틸, n-펜틸, i-펜틸, 네오-펜틸, n-헥실 또는 i-헥실일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 용어 "C_1-4 알킬"은 따라서 메틸, 에틸, n-프로필, i-프로필 또는 터트-부틸을 포함하나, 이에 한정되지 않는, 1개 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 알킬기를 포함한다.

본 명세서에서, 달리 언급되지 않으면, 용어 "시클로알킬(cycloalkyl)"은 선택적으로 치환된, 부분 포화 또는 완전 포화된, 단일고리형(monocyclic), 이중고리형(bicyclic) 또는 다리걸친(bridged) 탄화수소 고리 시스템을 의미한다. 용어 "C_3-8 시클로알킬"은 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 시클로헵틸, 및 시클로옥틸일수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

본 명세서에서 사용된, 헤테로시클릴 라디칼은 산소, 황 및 질소로부터 선택된 하나 이상의 헤테로원자(heteroatom)를 포함하는 3개 내지 10개의 원자(member)를 포함한다. 적합한 헤테로시클릴 모이어티의 예는 피페리디닐, 모르폴리닐, 피롤리디닐, 이미다졸리디닐, 피라졸리디닐, 이소티아졸리디닐, 티아졸리디닐, 이속사졸리디닐, 옥사졸리디닐, 피페라지닐, 옥사닐(테트라히드로피라닐), 및 옥솔라닐(테트라히드로푸라닐)을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.

본 명세서에서 사용된, C_1-6 알콕시 라디칼은 직쇄 또는 분지쇄로 1개 내지 6개의 탄소 원자를 포함하고, 또한 C_3-6 시클로알콕시 라디칼 및 C_3-6 시클로알킬 모이어티를 포함하는 알콕시 라디칼을 포함한다. 예는 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 이소프로폭시, 부톡시, t-부톡시, 이소부톡시, 시클로프로필메톡시, 알릴옥시 또는 프로파르길옥시(propargyloxy)를 포함하나, 이에 한정되지 않는다.

본 명세서에서 사용된, "방향족(aromatic)"은 3-원 내지 10-원, 바람직하게는 5-원 내지 6-원(6-membered) 고리 방향족 및 헤테로방향족 고리를 의미한다.

본 명세서에서 사용된, "방향족기-함유 종(aromatic group-containing species)"은 방향족 기이거나 또는 방향족 기를 포함하는 포이어티를 의미한다. 따라서, 페닐 및 벤질 모이어티는 모두 방향족기이거나 또는 방향족기를 포함하기 때문에 이 정의에 포함되고, 피리디닐 및 피리미디닐은 모두 방향족의 서브세트인 헤테로방향족이기 때문에 이 정의에 포함된다.

본 명세서에서 사용된, 아릴 라디칼은 페닐, 나프틸 및 인데닐로부터 선택된다.

본 명세서에서 사용된, 헤테로아릴 라디칼은 산소, 황 및 질소로부터 선택된 하나 이상의 헤테로원자를 포함하는, 3개 내지 10개, 바람직하게는 5개 또는 66개의 원자를 포함한다. 적합한 5-원 고리 헤테로아릴 모이어티의 예는 푸라닐, 티에닐, 피롤릴, 이미다졸릴, 옥사졸릴, 티아졸릴, 이속사졸릴, 이소티아졸릴, 옥사디아졸릴, 테트라졸릴, 트리아졸릴, 및 피라졸릴을 포함한다. 적합한 6-원 헤테로아릴 모이어티의 예는 피리디닐, 피리미디닐, 피라지닐, 및 피리다지닐을 포함한다. 9-원 헤테로아릴기의 예는 벤지미다졸릴, 인돌리지닐, 인돌릴, 퓨리닐(purinyl) 및 인돌리닐을 포함한다. 10-원 헤테로아릴기의 예는 퀴놀리닐 및 이소퀴놀리닐을 포함한다.

본 명세서 전체에서, 본 발명의 화합물에서 고리 상의 치환기의 갯수 및 속성은 입체적으로 불리한 조합(sterically undesirable combination)을 피하도록 선택될 것으로 이해될 것이다.

본 발명의 특정 화합물 명칭은 컴퓨터 소프트웨어(ACDLabs 8.0/Name(IUPAC))의 보조로 생성하였다.

적합한 약제학적으로 허용가능한 염의 예는 클로라이드, 브로마이드, 술페이트, 포스페이트, 및 니트레이트와 같은 무기산 부가염(inorganic acid addition salt); 아세테이트, 갈락타레이트, 프로피오네이트, 숙시네이트, 락테이트, 글리콜레이트, 말레이트, 타르트레이트, 시트레이트, 말리에이트, 푸마레이트, 메탄술포네이트, p-톨루엔술포네이트, 및 아스코르베이트와 같은 유기산 부가염; 아스파르테이트 및 글루타메이트와 같은 산성 아미노산에 의한 염; 소디움 염 및 포타슘 염과 같은 알칼리 금속 염; 마그네슘 염 및 칼슘 염과 같은 알칼리 토금속 염; 암모늄 염; 트리메틸아민 염, 트리에틸아민 염, 피리딘 염, 피콜린 염, 디시클로헥실아민 염, 및 N,N'-디벤질에틸렌디아민 염과 같은 유기 염기성 염(organic basic salt); 및 라이신 염 및 아르기닌 염과 같은 염기성 아미노산에 의한 염을 포함한다. 염은 일부 경우에 수화물 또는 에탄올 용매화물일 수 있다. 대표적인 염이 Dull 등의 미국특허 제5,597,919호 및 Dull 등의 미국특허 제5,616,716호 및 Ruecroft 등의 미국특허 제5,663,356호에 기재된 바와 같이 제공된다.

식 I의 화합물 및 그의 약제학적으로 허용가능한 염은 용매화된 형태, 예를 들면, 수화된 형태, 및 비용매화(unsolvated) 형태로 존재할 수 있고, 본 발명은 모든 그와 같은 형태를 포함한다.

본 명세서에서 사용된, "작용제(agonist)"는 그의 결합 파트너, 통상적으로 수용체를 자극하는 물질이다. 자극은 특정한 분석(assay) 조건에서 정의되거나, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 인식되는 실질적으로 유사한 환경 하에서 특정한 결합 파트너의 "작용제" 또는 "길항제(antagonist)"로 인정되는 인자 또는 물질에 비교하는 본 명세서에서의 검토로부터 문헌에서 명백할 수 있다. 자극은 작용제 또는 부분적 작용제와 결합 파트너 간의 상호작용에 의해 유도되는 특정한 효과 또는 기능의 증가로 정의될 수 있고 알로스테릭(allosteric) 효과를 포함할 수 있다.

본 명세서에서 사용된, "길항제"는 그의 결합 파트너, 통상적으로 수용체를 억제하는 물질이다. 억제(inhibition)는 특정한 분석 조건에서 정의되거나, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 인식되는 실질적으로 유사한 환경 하에서 특정한 결합 파트너의 "작용제" 또는 "길항제"로 인정되는 인자 또는 물질에 비교하는 본 명세서에서의 검토로부터 문헌에서 명백할 수 있다. 억제는 길항제와 결합 파트너 간의 상호작용에 의해 유도되는 특정한 효과 또는 기능의 감소로 정의될 수 있고, 알로스테릭 효과를 포함할 수 있다.

본 명세서에서 사용된, "부분적 작용제(partial agonist)" 또는 "부분적 길항제(partial antagonist)"는 각각 그의 결합 파트너에 대해 전적으로 또는 완전히 작용적이거나 또는 길항적이지 않은 자극 또는 억제 수준을 제공하는 물질이다. 자극, 및 따라서 억제는 작용제, 길항제, 또는 부분적 작용제로 정의될 물질 또는 물질의 카테고리에 대해 본질적으로(intrinsically) 정의되는 것으로 인식될 것이다.

본 명세서에서 사용된, "고유 활성(intrinsic activity)" 또는 "효능(efficacy)"은 결합 파트너 복합체의 생물학적 효과의 특정한 척도(measure)와 관련된다. 수용체 약리학과 관련하여, 고유 활성 또는 효능이 정의되는 상황(context)은 결합 파트너(예를 들면, 수용체/리간드) 복합체의 상황 및 특정한 생물학적 결과와 관련된 활성의 고려에 의존적일 것이다. 예를 들면, 일부 경우에, 고유 활성은 관여된 특정한 제2 메신저 시스템(second messenger system)에 따라 변할 것이다. Hoyer, D. and Boddeke, H., Trends Pharmacol. ScL 14(7): 270-5 (1993) 참조. 그와 같은 상황별(contextually specific) 평가가 적절한 경우 및 그들이 본 발명에서 적용될 수 있는 방법은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게 명확할 것이다.

본 명세서에서 사용된, 수용체의 조절(modulation)은 수용체의 작용성(agonism), 부분적 작용성, 길항성(antagonism), 부분적 길항성, 또는 역 작용성(inverse agonism)을 포함한다.

본 명세서에서 사용된, 방출이 본 명세서에 개시된 화합물에 의해 매개되는 신경전달물질은 아세틸콜린, 도파민, 노르에피네프린, 세로토닌 및 글루타메이트를 포함하나, 이에 한정되지 않으며, 본 명세서에 개시된 화합물은 CNS NNR의 α4β2 서브타입에서 조절제(modulator)로 기능한다.

화합물

본 명세서에 개시된 화합물은 특정한 헤테로아릴 카르복시산과 특정한 디아자비시클로알칸으로부터 형성된 아미드 화합물이다. 이 화합물은 하기 식 I에 의해 표시되며, 그의 약제학적으로 허용가능한 염을 포함한다:

식 I

식 중에서, n은 0 또는 1의 값을 가지며, Cy는 2-푸라닐, 3-푸라닐, 2-옥사졸릴, 4-옥사졸릴, 5-옥사졸릴, 3-이속사졸릴, 4-이속사졸릴, 5-이속사졸릴, 1,3,4-옥사디아졸-2-일, 1,2,4-옥사디아졸-3-일, 1,2,4-옥사디아졸-5-일, 2-티아졸릴, 4-티아졸릴, 5-티아졸릴, 3-이소티아졸릴, 4-이소티아졸릴, 5-이소티아졸릴, 1,3,4-티아디아졸-2-일, 1,2,4-티아디아졸-3-일, 1,2,4-티아디아졸-5-일 및 4-피리디닐로부터 선택된 헤테로아릴기이고, 상기 헤테로아릴기는 C_1-6 알킬, 치환된 C_1-6 알킬, C_2-6 알케닐, 치환된 C_2-6 알케닐, C_2-6 알키닐, 치환된 C_2-6 알키닐, C_3-8 헤테로시클릴, 치환된 C_3-8 헤테로시클릴, C_3-8 시클로알킬, 치환된 C_3-8시클로알킬, C_5-10 아릴, C_5-10 헤테로아릴, 치환된 C_5-10 아릴, 치환된 C_5-10 헤테로아릴, C_1-6 알킬-C_5-10 아릴, C_1-6 알킬-C_5-10 헤테로아릴, 치환된 C_1-6 알킬-C_5-10 아릴, 치환된 C_1-6 알킬-C_5-10 헤테로아릴, C_5-10 아릴-C_1-6 알킬, C_5-10 헤테로아릴-C_1-6 알킬, 치환된 C_5-10 아릴-C_1-6 알킬, 치환된 C_5-10 헤테로아릴-C_1-6 알킬, 할로, -OR', -NR'R", -CF₃, -CN, -NO₂, -C₂R', -SR', -N₃, -C(=O)NR'R", -NR'C(=O)R", -C(=O)R', -C(=O)OR', -OC(=O)R', -OC(=O)NR'R", -NR'C(=O)OR", -SO₂R', -SO₂NR'R", 및 -NR'SO₂R"로부터 독립적으로 선택된 3개 이하의 비-수소 치환기(non-hydrogen substituent)에 의해 선택적으로 치환되고, 상기에서, R' 및 R"은 수소, C_1-6 알킬, C_3-8 시클로알킬, C_3-8 헤테로시클릴, C_5-10 아릴, C_5-10 헤테로아릴 또는 C_5-10 아릴-C_1-6 알킬로부터 독립적으로 선택되거나, 또는 R'과 R" 및 그들이 결합된 원자들은 함께 C_3-8 헤테로시클릭 고리를 형성할 수 있으며, 상기에서, 알킬, 알케닐, 알키닐, 헤테로시클릴, 시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴, 알킬아릴, 알킬헤테로아릴, 아릴알킬 및 헤테로아릴알킬에 적용된 용어 "치환된(substituted)"은 하나 이상의 알킬, 아릴, 헤테로아릴, 할로, -OR' 및 -NR'R"기에 의한 치환을 의미한다.

본 발명의 일 구체예는 n은 0 또는 1의 값을 가지며, Cy는 2-푸라닐 또는 3-푸라닐, 2-옥사졸릴, 4-옥사졸릴, 5-옥사졸릴, 3-이속사졸릴, 4-이속사졸릴, 5-이속사졸릴, 1,3,4-옥사디아졸-2-일, 1,2,4-옥사디아졸-3-일, 1,2,4-옥사디아졸-5-일, 2-티아졸릴, 4-티아졸릴, 5-티아졸릴, 3-이소티아졸릴, 4-이소티아졸릴, 5-이소티아졸릴, 1,3,4-티아디아졸-2-일, 1,2,4-티아디아졸-3-일, 1,2,4-티아디아졸-5-일 및 4-피리디닐로부 구성된 군으로부터 선택된 C_5-10 헤테로아릴기이고, 상기 헤테로아릴기는 C_1-6 알킬, 치환된 C_1-6 알킬, 할로, 및 페닐로 치환된 C_2-6 알키닐로부터 독립적으로 선택된 3개 이하의 비-수소 치환기에 의해 선택적으로 치환된 것인 식 I의 화합물에 관한 것이다.

본 발명의 일 구체예는 n은 0 또는 1의 값을 가지며, Cy는 2-푸라닐 또는 3-푸라닐, 2-옥사졸릴, 4-옥사졸릴, 5-옥사졸릴, 3- 이속사졸릴, 4-이속사졸릴, 5-이속사졸릴, l,3,4-옥사디아졸-2-일, l,2,4-옥사디아졸-3-일, l,2,4-옥사디아졸-5-일, 2-티아졸릴, 4-티아졸릴, 5-티아졸릴, 3-이소티아졸릴, 4- 이소티아졸릴, 5-이소티아졸릴, l,3,4-티아디아졸-2-일, l,2,4-티아디아졸-3-일, 1,2,4- 티아디아졸-5-일 및 4-피리디닐의 군으로부터 선택된 C5-10 헤테로아릴기이고, 상기 헤테로아릴기는 C_1-6 알킬, 치환된 C_1-6 알킬, 할로, 및 페닐로 치환된 C_2-6 알키닐로부터 독립적으로 선택된 3개 이하의 비-수소 치환기에 의해 선택적으로 치환된 것인 화합물에 관한 것이다.

일 구체예에서, n은 0이다. 또 다른 구체예에서, n은 1이다. 또 다른 구체예에서, Cy는 할로로 치환된 2-푸라닐이다. 또 다른 구체예에서, Cy는 클로린으로 치환된 2-푸라닐이다. 또 다른 구체예에서, n은 0이고 Cy는 선택적으로 할로로 치환된, 2-푸라닐이다. 일 구체예에서, n은 1이고, Cy는 선택적으로 할로로 치환된 2-푸라닐이다. 또 다른 구체예에서, 2-푸라닐은 5번 위치에서 치환된다. 또 다른 구체예에서, R' 및 R"은 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, i-부틸, s-부틸 또는 t-부틸로부터 독립적으로 선택된다. 또 다른 구체예에서, R' 및 R"은 페닐 또는 벤질로부터 독립적으로 선택된다.

일부 경우에, 본 발명의 화합물은 키랄(chiral)이다. 본 발명은 그와 같은 화합물의 모든 거울상 이성질체 또는 부분입체이성질체(diastereomeric) 형태를 포함된다.

본 발명의 대표적인 화합물은 하기를 포함한다:

N-(푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄,

N-(3-메틸푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄,

N-(5-메틸푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄,

N-(3-클로로푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄,

N-(5-클로로푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄,

N-(3-브로모푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄,

N-(5-브로모푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄,

N-(4-페닐푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄,

N-(5-(2-피리디닐)푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄,

N-(5-(페닐에티닐)푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄,

N-(푸란-3-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄,

N-(옥사졸-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄,

N-(옥사졸-4-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄,

N-(옥사졸-5-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄,

N-(이속사졸-3-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄,

N-(이속사졸-4-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄,

N-(이속사졸-5-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄,

N-(3-브로모이속사졸-5-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄,

N-(3-메톡시이속사졸-5-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄,

N-(1,2,4-옥사디아졸-3-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄,

N-(1,2,4-옥사디아졸-5-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄,

N-(1,3,4-옥사디아졸-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄,

N-(티아졸-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄,

N-(티아졸-4-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄,

N-(티아졸-5-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄,

N-(이소티아졸-3-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄,

N-(이소티아졸-4-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄,

N-(이소티아졸-5-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄,

N-(1,2,4-티아디아졸-3-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄,

N-(1,2,4-티아디아졸-5-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄,

N-(1,3,4-티아디아졸-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄,

N-(피리딘-4-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄, 및

이들의 약제학적으로 허용가능한 염.

본 발명의 대표적 화합물은 또한 하기를 포함한다:

N-(푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난,

N-(3-메틸푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난,

N-(5-메틸푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난,

N-(3-클로로푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난,

N-(5-클로로푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난,

N-(3-브로모푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난,

N-(5-브로모푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난,

N-(4-페닐푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난,

N-(5-(2-피리디닐)푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난,

N-(5-(페닐에티닐)푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난,

N-(푸란-3-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난,

N-(옥사졸-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난,

N-(옥사졸-4-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난,

N-(옥사졸-5-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난,

N-(이속사졸-3-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난,

N-(이속사졸-4-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난,

N-(이속사졸-5-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난,

N-(3-브로모이속사졸-5-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난,

N-(3-메톡시이속사졸-5-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난,

N-(1,2,4-옥사디아졸-3-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난,

N-(1,2,4-옥사디아졸-5-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난,

N-(1,3,4-옥사디아졸-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난,

N-(티아졸-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난,

N-(티아졸-4-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난,

N-(티아졸-5-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난,

N-(이소티아졸-3-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난,

N-(이소티아졸-4-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난,

N-(이소티아졸-5-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난,

N-(1,2,4-티아디아졸-3-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난,

N-(1,2,4-티아디아졸-5-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난,

N-(1,3,4-티아디아졸-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난,

N-(피리딘-4-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난, 및

이들의 약제학적으로 허용가능한 염.

일 구체예는 화합물 N-(5-클로로푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄, 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염에 관한 것이다. 또 다른 구체예는 화합물 N-(5-클로로푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난, 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염에 관한 것이다.

화합물 제조

본 발명의 화합물은 1가-보호된(mono-protected) 디아자비시클(즉, 두 개의 아민 관능기 중 하나가 적합한 유도체화에 의해 비-반응성으로 된 디아자비시클)과 적절하게 관능화된(functionalized) 헤테로아릴산 클로라이드 또는 다른 반응성 카르복시산 유도체의 커플링(coupling)을 통해 제조될 수 있다.

본 발명의 화합물을 제조하기 위해 이용되는 1가-보호된 디아자비시클를 제조하는 다양한 방법들이 있다. 적절하게 보호된 3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄의 합성 방법이 Colon-Cruz 등에 의한 PCT WO 02/070523과 Zhenkun 등에 의한 미국특허출원 제2006/0019985호에 개시되며, 상기 방법에서, N-벤질말레이미드가 파라포름알데히드 및 N-벤질글리신 또는 N-(메톡시메틸)-N-(트리메틸실릴메틸)벤질아민과 축합되어 3,7-디벤질-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄-2,4-디온(2,5-디벤질테트라히드로피롤로[3,4-c]피롤-l,3-디온으로도 알려짐)을 생성한다. 이 중간체의 뒤이은 변환은 여러 경로를 따를 수 있다. 일 예에서, α-클로로에틸클로로포르메이트에 의한 처리가 3-벤질-3,7-디아자비시클로[3.3.O]옥탄-2,4-디온(2-벤질테트라히드로피롤로[3,4-c]피롤-l,3-디온으로도 알려짐)을 생성하고, 순차적으로 (보란-디메틸술피드 복합체를 이용하여) 환원되고, 그의 N-(터트-부톡시카르보닐) 유도체로 전환되고, (제2 벤질기를 제거하기 위해) 수소화된다. 이는 본 발명의 화합물을 생성하기 위해 카르복시산 및 그들의 유도체와의 커플링을 위해 이용될 수 있는 N-(터트-부톡시카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄을 생성한다. 대안적으로, 3,7-디벤질-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄-2,4-디온이 (리튬 알루미늄 히드리드에 의해) 환원되고, (하나의 벤질기를 제거하기 위해) 부분적으로 수소화되고, 그의 N-(터트-부톡시카르보닐) 유도체로 전환되고, (제2의 벤질기를 제거하기 위해) 수소화되어 N-(터트-부톡시카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄이 생성된다. 벤질, 터트-부톡시카르보닐, 및 기타 아민 보호기의 설치 및 제거를 위한 다른 방법이 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 잘 알려져 있고 T. W. Greene and P.G. M. Wuts, Protective Groups in Organic Synthesis, 3rd Edition, John Wiley & Sons, New York (1999)에 더 설명된다.

N-(터트-부톡시카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄의 대안적인 제조가 Schrimpf 등에 의한 미국특허출원 제2004/0186107호 및 Basha 등에 의한 미국특허출원 제2005/0101602호에 개시되고 말레이미드와 N-(메톡시메틸)-N-(트리메틸실릴메틸)벤질아민의 축합에 의한 7-벤질-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄-2,4-디온(5-벤질테트라히드로피롤로[3,4-c]피롤-l,3-디온으로도 알려짐)의 생성을 포함한다. 뒤이은 환원제(예를 들면, 리튬 알루미늄 히드리드)에 의한 처리는 3-벤질-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄을 생성하고, 그의 유리 아민은 터트-부톡시카르보닐기에 의해 보호될 수 있으며, 수소화분해(hydrogenolysis)에 의한 벤질 보호기의 제거로 이어질 수 있다.

말리에이트 에스테르(maleate ester)가 이 축합 반응에서 말레이미드의 대체물로 이용될 수 있다. 따라서, Schaus 등에 의한 PCT WO 96/007656에 따르면, N-벤질글리신과 파라포름알데히드 및 디메틸말리에이트의 축합은 N-벤질-cis-3,4-피롤리딘디카르복시산 디메틸 에스테르를 생성할 것이다. 이 화합물은 그 후 예를 들면, 리튬 알루미늄 히드리드에 의해 환원되어 디올을 생성하고, 디올은 트리에틸아민의 존재 하에 메탄술포닐 클로라이드와 더 반응하여 상응하는 디메실레이트를 생성할 수 있다. 암모니아와 열에 의한 추가적인 처리는 N-벤질 보호된 3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄을 생성한다. 전술된 바와 같이, 이는 N-(터트-부톡시카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄으로 전환될 수 있다.

3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난 (비스피딘)의 적합한 유도체가 본 발명의 화합물을 제조하기 위해 이용될 수 있다. 하나의 그와 같은 유도체는 N-(터트-부톡시카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난이고, 이는 다양한 방법으로 제조될 수 있다. 하나의 합성 방법은 Stead 등에 의해 Org. Lett. 7: 4459 (2005)에 개시된, N-벤질-N'-(터트-부톡시카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난을 통해 진행된다. 따라서, N-(터트-부톡시카르보닐)피페리딘-4-온, 벤질아민 및 파라포름알데히드 간의 만니히(Mannich) 반응은 N-벤질-N'-(터트-부톡시카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난-9-온을 생성하고, 이는 순차적으로 (카르보닐 산소를 제거하기 위해) p-톨루엔술폰히드라지드와 소디움 보로히드리드(sodium borohydride)로 처리되어 N-벤질-N'-(터트-부톡시카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난을 생성할 수 있다. 전술된 바와 같이, 벤질기가 제거되어 N-(터트-부톡시카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난을 제공할 수 있다. N-(터트-부톡시카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난 또는 또다른 1가-보호된(mono-protected) 유도체로의 전환을 위해 적합한, 디아자비시클로[3.3.1]노난의 대안적인 합성이 Jeyaraman 및 Avila에 의해 Chem. Rev. 81(2): 149- 174 (1981) 및 Berlin 등에 의한 미국특허 제5,468,858호에 개시되었다.

본 발명의 아민을 제조하는 하나의 수단은 N-(터트-부톡시카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄 또는 N-(터트-부톡시카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난을 적합하게 관능화된 카르복시산과 커플링(couple)시키고 그 후, 터트-부톡시카르보닐 보호기를 제거하는 것이다. 다수의 그와 같은 카르복시산이 상업적으로 이용가능하고 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게 공지된 절차에 의해 용이하게 제조될 수 있다. 아미드를 생성하기 위한, 아민과 카르복시산의 축합은 일반적으로 N,N'-디시클로헥실카르보디이미드(DCC), (벤조트리아졸-1-일옥시)트리스(디메틸아미노)포스포니움 헥사플루오로포스페이트(BOP), (벤조트리아졸-1-일옥시)트리피롤리디노포스포니움 헥사플루오로포스페이트 (PyBOP), O-(벤조트리아졸-1-일)-N,N,N',N'-비스(테트라메틸렌)우로늄 헥사플루오로포스페이트 (HBPyU), O-(벤조트리아졸-l-일)-N,N,N',N'-테트라메틸우로늄 헥사플루오로포스페이트 (HBTU), 0-(벤조트리아졸-l-일)-N,N,N',N'-테트라메틸우로늄 테트라플루오로보레이트(TBTU), 또는 1-히드록시벤조트리아졸 (HOBt)을 갖는 (l-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)카르보디이미드)(EDCI)와 같은 적합한 활성화제(activating agent)의 이용을 필요로 한다. 다른 활성화제가 또한 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게 잘 알려져 있다(예를 들면, Kiso and Yajima, Peptides, pp 39-91, Academic Press, San Diego, CA (1995) 참조).

대안적으로, 아미드 결합은 1가-보호 디아자비시클로와 상업적으로 이용가능하거나, 또는 적합하게 관능화된 카르복시산의 전환에 의해 제조될 수 있는, 적합하게 관응화된 산 염화물 간의 커플링에 의해 형성될 수 있다. 산 염화물(acid chloride)은 적합한 카르복시산을 다른 시약들 중에서도, 티오닐 클로라이드 또는 옥살릴 클로라이드에 의해 처리하는 것에 의해 제조될 수 있다.

아미드 형성 후에, 수성 산 또는 무수 산에 의한 보호기(예를 들면, 터트-부톡시카르보닐기)의 제거는 본 발명의 화합물을 생성할 것이다.

유기 합성 분야의 당업자는 다양한 진단 용도에 적합한 방사성 동위원소로 표지된 본 발명의 화합물을 제조하는 복수의 수단이 존재한다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 전술된 방법을 이용한, ¹¹C- 또는 ¹⁸F-표지된 헤테로방향족 카르복시산과 N-(터트-부톡시카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄 또는 N-(터트-부톡시카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난의 축합, 및 뒤이은 터트-부톡시카르보닐기의 제거는 양전자방출단층촬영(positron emission tomography)에서의 이용에 적합한 화합물을 생성할 것이다.

치료 방법

본 발명의 화합물은 CNS의 특징적인, α4β2 NNR 서브타입의 조절제(modulator)이고, CNS의 질환을 포함한 다양한 상태 또는 질환을 갖거나 또는 그에 걸리기 쉬운 개체들에서 α4β2 NNR의 조절에 의해 그와 같은 상태 또는 질환을 예방 및/또는 치료하기 위해 이용될 수 있다. 본 발명의 화합물은 선택적으로 α4β2 NNR에 결합하고 니코틴 약리활성(nicotinic pharmacology)을 발현(예를 들면, 작용제, 부분적 작용제, 길항제 등으로 작용함)하는 능력을 갖는다. 예를 들면, 본 발명의 화합물은 필요로 하는 환자에게 유효량으로 투여되는 경우, 일정 수준의 CNS 질환의 진행의 예방(즉, 보호 효과 제공), CNS 질환의 증상의 개선, 및/또는 CNS 질환의 재발의 개선을 제공한다.

본 발명의 화합물은 다른 종류의 니코틴 화합물이 치료제로 제안된 종류의 상태 및 질환을 치료 및/또는 예방하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들면, 그 개시가 전체로 참조에 의해 본 명세서에 포함된, "배경 기술(Background of the Invention)" 섹션에서 전술된 참조문헌 및, Williams et al, Drug News Perspec. 7(4): 205 (1994), Arneric et al., CNS Drug Rev. 1(1): 1- 26 (1995), Arneric et al., Exp. Opin. Invest. Drugs 5(1): 79-100 (1996), Bencherif et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 279: 1413 (1996), Lippiello et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 279: 1422 (1996), Damaj et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 291: 390 (1999); Chiari et al., Anesthesiology 91: 1447 (1999), Lavand'homme and Eisenbach, Anesthesiology 91: 1455 (1999), Holladay et al., J. Med. Chem. 40(28): 4169-94 (1997), Bannon et al., Science 279: 77 (1998), Bencherif 등에 의한 PCT WO 94/08992, PCT WO 96/31475, PCT WO 96/40682, 및 미국특허 제5,583,140호, Dull 등에 의한 미국특허 제5,597,919호, Smith 등에 의한 미국특허 제5,604,231호 및 Cosford 등에 의한 미국특허 제5,852,041호를 참조한다.

본 발명의 화합물 및 그의 약제학적 조성물은 신경퇴행성 질환, 신경정신 질환, 신경 질환, 및 중독을 포함한 다양한 CNS 질환의 치료 및/또는 예방에서 유용하다. 본 발명의 화합물 및 그의 약제학적 조성물은 (연령-관련 및 기타) 인지 장애(cognitive deficits), 주의력 장애(attentional disorder) 및 (감염원 또는 대사장애에 의한 치매를 포함한) 치매를 치료 및/또는 예방하고; 신경보호(neuroproteciton)를 제공하고; 경련 및 다발성 대뇌 경색증(multiple cerebral infarcts)을 치료하며; 기분 장애(mood disorder), 강박 및 중독성 행동(addictive behavior)을 치료하고; 진통을 제공하며; 염증(예를 들면, 사이토카인 및 핵 인자 카파 B에 의해 매개되는 염증)을 제어하고 염증성 질환을 치료하며; 통증 완화를 제공하고; 및 (세균성, 진균성 및 바이러스성 감염을 치료하기 위한 항-감염제로서) 감염을 치료하기 위해 이용될 수 있다. 치료 및 예방을 위해 본 발명의 화합물 및 약제학적 조성물이 이용될 수 있는 질환, 질병 및 상태는 연령-관련 기억력 손상, 경증 인지 장애(mild cognitive impairment), 초로성 치매(조발성 알쯔하이머병), 노인성 치매(알쯔하이머형 치매), 루이체 치매(Lewy body dementia), HIV-치매, 혈관성 치매, 알쯔하이머병, 뇌졸중, AIDS 치매 복합증(AIDS dementia complex), 주의력 결핍 장애, 주의력 결핍 과다행동 장애, 난독증, 정신분열증, 정신분열형 장애(schizophreniform disorder), 정신분열 정동장애, 파킨슨병을 포함한 파킨슨 증후군(Parkinsonism), 피크병(Pick's disease), 헌팅턴 무도병(Huntington's chorea), 지연성 운동장애(tardive dyskinesia), 운동과다증(hyperkinesia), 진행성 핵상 마비(progressive supranuclear palsy), 크로이츠펠트-야콥병(Creutzfeld-Jakob disease), 다발성 경화증, 근위축성 측삭 경화증(amyotrophic lateral sclerosis), 간질, 조증, 불안증, 우울증, 공황 장애, 양극성 장애, 범불안 장애(generalized anxiety disorder), 강박장애(obsessive compulsive disorder), 분노 폭발(rage outburst), 뚜렛 증후군(Tourette's syndrome), 자폐증, 약물 및 알코올 중독, 담배 중독, 비만증, 종말증(cachexia), 건선, 루푸스, 급성 담관염(acute cholangitis), 아프타 구내염(aphthous stomatitis), 천식, 궤양성 대장염, 염증성 장 질환, 낭염(pouchitis), 바이러스성 폐렴 및 관절염(예를 들면, 류마티스 관절염 및 골관절염), 내독혈증(endotoxaemia), 패혈증, 죽상경화증, 특발성 폐 섬유증 및 종양(neoplasias)을 포함한다.

질병, 장애 및 상태의 치료 또는 예방이 인지가능한 유해한 부작용(예를 들면, 혈압 및 심장 박동수의 유의성 있는 상승, 위장관에 대한 유의성 있는 부정적 효과, 및 골격근에 대한 유의성 있는 효과) 없이 이루어지는 것이 유리하다. 유효량으로 이용되는 경우, 본 발명의 화합물은 인간 신경절(부신 크롬친화조직( adrenal chromaffin tissue)에서 니코틴 기능을 유발하는 능력의 부재에 의해 확인됨) 또는 골격근(근육-형 니코틴 수용체를 발현하는 세포에서 니코틴 기능을 유발하는 능력의 부재에 의해 확인됨)을 특징지우는 니코틴 서브타입과의 감지가능한 상호작용 없이 α4β2 NNR의 활성을 조절할 수 있다. 따라서, 이 화합물들은 신경절 및 신경근육 부위에서 심각한 부작용과 연관된 활성을 유발하지 않으면서 질환, 장애 및 상태를 치료 및/또는 예방할 수 있다. 따라서, 본 발명의 화합물의 투여는 특정 질환, 장애 및 상태의 치료가 제공되고, 특정한 부작용이 회피되는 것인 치료적 창(therapeutic window)을 제공한다. 즉, 유효량의 본 발명의 화합물은 질환, 장애 또는 상태에 원하는 효과를 제공하기에 충분하나, 원하지 않는 부작용을 제공하기에는 불충분하다(즉, 충분히 높은 수준이 아님).

따라서, 본 발명은 식 I의 화합물 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염의 치료법(예를 들면, 전술된 치료법)에서의 이용을 위한 용도를 제공한다.

또 다른 양태에서, 본 발명은 CNS 질환(예를 들면, 전술된 장애, 질환 또는 상태)의 치료에서의 이용을 위한 약제의 제조에서, 식 I의 화합물 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염의 용도를 제공한다.

또 다른 양태에서, 본 발명은 경증 내지 중등증의 알쯔하이머형 치매(mild to moderate dementia of the Alzheimer's type), 주의력 결핍 장애, 경증 인지 장애 및 연령-관련 기억력 손상의 치료에서의 이용을 위한 약제의 제조에서 식 I의 화합물 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염의 용도를 제공한다.

진단 용도

본 발명의 화합물은 특히, 그들이 적합한 표지를 포함하도록 변형되는 경우, 프로브와 같은 진단용 조성물(diagnostic composition)에서 이용될 수 있다. 프로브는 예를 들면, 특정한 수용체, 특히, α4β2 수용체 서브타입의 상대적인 갯수 및/또는 기능을 결정하기 위해 이용될 수 있다. 이 목적을 위해, 본 발명의 화합물은 가장 바람직하게는 ¹¹C, ¹⁸F, ⁷⁶Br, ¹²³I 또는 ¹²⁵I와 같은 방사성 동위원소 모이어티로 표시된다. .

투여된 화합물은 사용된 표지에 적합한 공지된 검출 방법을 이용하여 검출될 수 있다. 검출 방법의 예는 양전자 방출 단층촬영법(position emission topography: PET) 및 단일광자 방출 컴퓨터 단층촬영법(single-photon emission computed tomography: SPECT)을 포함한다. 전술된 방사성표지는 PET (예를 들면, ¹¹C, ¹⁸F or ⁷⁶Br) 및 SPECT (예를 들면, ¹²³I) 이미징에서 유용하며, ¹¹C는 약 20.4분의 반감기를 가지며, ¹⁸F은 약 109분, ¹²³I은 약 13시간, 및 ⁷⁶Br은 약 16시간의 반감기를 갖는다. 비-포화(non-saturating) 농도에서 선택된 수용체 서브타입을 가시화하기 위해서 높은 비활성(specific activity)이 바람직하다. 투여되는 용량은 일반적으로 독성 범위 미만이고 높은 콘트라스트 이미지(contrast image)를 제공한다. 본 발명의 화합물은 무독성 수준으로 투여될 수 있을 것으로 예상된다. 투여량의 결정은 방사성표지 이미징 분야에서 당업자에게 알려진 방식으로 수행된다. 예를 들면, London 등에 의한 미국특허 제5,969,144호를 참조한다.

본 발명의 화합물은 공지된 기법을 이용하여 투여될 수 있다. 예를 들면, London 등에 의한 미국특허 제5,969,144호를 참조한다. 본 발명의 화합물은 진단용 조성물을 제제화하는데 유용한 종류의 성분들과 같은, 다른 성분들을 내포하는 제제 조성물(formulation composition)로 투여될 수 있다. 본 발명의 실행에 따라 유용한 화합물은 가장 바람직하게는 고 순도의 제형으로 이용된다. Elmalch 등에 의한 미국특허 제5,853,696호를 참조한다.

본 발명의 화합물이 개체(예를 들면, 인간 개체)에게 투여된 후, 상기 개체 내에서 그 화합물의 존재는 선택된 NNR 서브타입의 존재, 양, 및 기능성(funcationality)을 표시하기 위해 적합한 기법에 의해 이미지화되고 정량될 수 있다. 인간 외에, 본 발명의 화합물은 또한 마우스, 랫트, 개, 및 원숭이와 같은 동물에 투여될 수 있다. 적합한 기법 및 장치를 이용하여 SPECT 및 PET 이미징이 수행될 있다. 대표적인 이미징 기법의 개시에 대해 Villemagne et al., In: Arneric et al. (Eds.) Neuronal Nicotinic Receptors: Pharmacology and Therapeutic Opportunities, 235-250 (1998) 및 Elmalch 등에 의한 미국특허 제5,853,696호를 참조한다.

방사성 표지된 화합물은 높은 친화도로 선택적인 NNR 서브타입(예를 들면, α4β2)에 결합하고 바람직하게는 다른 니코틴 콜린성 수용체 서브타입(예를 들면, 근육 및 신경절과 연관된 수용체 서브타입)에 대해 무시할 수 있는 수준의 비-특이적 결합을 보인다. 따라서, 본 발명의 화합물은 다양한 CNS 질환 및 장애와 연관된 진단을 위해, 개체의 신체 내에서, 특히, 뇌 내에서 니코틴 콜린성 수용체 서브타입의 비침습적 이미징(noninvasive imaging)을 위한 물질로 이용될 수 있다.

일 양태에서, 진단용 조성물은 인간 환자와 같은 개체에서 질병을 진단하는 방법에서 이용될 수 있다. 상기 방법은 본 명세서에 기재된 바와 같은 검출가능하게 표지된 화합물을 환자에게 투여하는 단계, 및 상기 화합물의 선택된 NNR 서브타입(예를 들면, α4β2 수용체 서브타입)으로의 결합을 검출하는 단계를 포함한다. PET 및 SPECT와 같은, 진단 도구를 사용하는 기술 분야의 당업자는 중추신경계 및 자율신경계의 기능장애와 연관된 상태 및 질환을 포함한, 다양한 상태 및 질환을 진단하기 위해 본 명세서에 기재된 방사성표지된 화합물을 이용할 수 있다. 그와 같은 질환은 알쯔하이머병, 파킨슨병, 및 정신분열증을 포함한, 다양한 CNS 질환 및 질병을 포함한다. 평가될 수 있는 이 질병들 및 다른 대표적인 질환 및 질병은 Bencherif 등에 의한 미국특허 제5,952,339호에 개시된 것들을 포함한다.

또 다른 양태에서, 본 발명의 진단용 조성물은 인간 환자와 같은 개체에서 선택적 니코틴 수용체 서브타입을 모니터링하는 방법에서 이용될 수 있다. 상기 방법은 본 명세서에 기재된 바와 같은 검출가능하게 표지된 화합물을 환자에 투여하는 단계 및 상기 화합물의 선택된 니코틴 수용체 서브타입(예를 들면, α4β2 수용체 서브타입)로의 결합을 검출하는 단계를 포함한다.

약제학적 조성물

본 발명의 일 구체예에 따르면, 하나 이상의 약제학적으로 허용가능한 희석제, 부형제 및/또는 비활성 담체와 함께, 치료적 유효량의 본 발명의 화합물을 활성 성분으로 포함하는 약제학적 조성물이 제공된다.

본 발명의 화합물이 투여되는 방식은 다양할 수 있다. 조성물은 바람직하게는 경구로(예를 들면, 수성 액체 또는 비-수성(non-aqueous) 액체와 같은 용매 내, 또는 고체 담체 내의 액체 제형) 투여된다. 경구 투여를 위한 바람직한 조성물은 경질 젤라틴(hard gelatin) 캡슐 및 지연-방출형(time-release) 캡슐을 포함한, 알약(pill), 정제, 캡슐, 캐플릿(caplet), 시럽, 및 용액을 포함한다. 조성물은 단일 투여 제형 또는 복수 또는 서브유닛 투여량으로 제제화될 수 있다. 바람직한 조성물은 액체 제형 또는 반고체 제형이다. 물 또는 다른 약제학적으로 이용가능한(pharmaceutically compatible) 액체와 같은 액상의 약제학적 비활성 담체 또는 반고체를 포함하는 조성물이 이용될 수 있다. 그와 같은 액체 및 반고체의 이용이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 당업자에게 잘 알려져 있다.

조성물은 주사를 통해, 즉, 정맥내로, 근육내로, 피하로, 복막내로, 동맥내로, 경막내로, 및 뇌실내로(intracerebroventricularly) 투여될 수 있다. 정맥내 투여가 선호되는 주사 방법이다. 주사를 위한 적합한 담체는 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게 잘 알려져 있고, 5% 덱스트로오스 용액, 식염수, 및 인산염 완충 식염수를 포함한다. 본 발명의 화합물은 또한 주입 또는 주사로(예를 들면, 약제학적으로 허용가능한 액체 또는 액체의 혼합액 중의 현탁액으로서 또는 유제로서) 투여될 수 있다.

제제는 또한 다른 수단, 예를 들면, 직장 투여를 이용하여 투여될 수 있다. 좌제와 같은, 직장 투여를 위해 유용한 제제가 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게 잘 알려져 있다. 본 발명의 화합물은 또한, 흡입에 의해(예를 들면, 에어로졸의 제형으로 비강을 통해, 또는 참조에 의해 그 개시가 전체로 본 명세서에 포함된, Brooks 등에 의한 미국특허 제4,922,901호에 개시된 종류의 전달 물품을 이용하여); 국소로(예를 들면, 로션 제형); 경피로(예를 들면, 경피 패치를 이용하거나, 노바티스(Norvatis) 및 알자(Alza Corporation)으로부터 상업적으로 입수가능한 기술을 이용하거나 또는 분말 주사에 의해); 또는 구강 흡수, 설하(sublingual) 흡수 또는 비강내 흡수에 의해 투여될 수 있다. 벌크 활성 화학물질(bulk active chemical)의 형태로 본 발명의 화합물을 투여하는 것이 가능하나, 효율적이고 효과적인 투여를 위한 약제학적 조성물 또는 제제의 제형으로 각 화합물을 제공하는 것이 바람직하다.

그와 같은 화합물을 투여하는 대표적인 방법은 당업자에게 자명할 것이다. 이 제제의 유용성은 사용된 특정한 조성물 및 치료를 받는 특정한 개체에 의존적일 수 있다. 예를 들면, 조성물은 정제, 경질 젤라틴 캡슐(hard gelatin capsule), 또는 지속 방출형(time release) 캡슐의 제형으로 투여될 수 있다. 이 제제들은 유성이거나, 수성이거나, 유화될 수 있는 액체 담체를 포함하거나, 또는 투여 방식에 적합한 특정 용매를 포함할 수 있다.

본 명세서에 기재된 약제학적 조성물의 투여는 온혈 동물(예를 들면, 마우스, 랫트, 고양이, 토끼, 개, 돼지, 소, 또는 원숭이와 같은 포유동물)에게 간헐적이거나, 또는 점진적인 속도, 연속적인 속도, 일정한 속도 또는 제어된 속도로 이루어질 수 있다; 그러나, 바람직하게는 인간에게 투여된다. 또한, 약제학적 조성물이 투여되는 1일 중 시간 및 1일당 횟수는 변할 수 있다.

본 발명의 화합물의 적절한 투여량은 환자가 앓고 있는 질병으로부터의 증상의 발생을 예방하거나 또는 상기 질병의 일부 증상을 치료하기 위해 유효한 양이다. "유효량(effective amount)", "치료량(therapeutic amount)" 또는 "유효 투여량(effective dose)"은 원하는 약리적 효과 또는 치료적 효과를 유발하기에 충분하여, 해당 질환의 효과적인 예방 또는 치료를 가져오는 양을 의미한다. 따라서, CNS 질환을 치료하는 경우, 화합물의 유효량은 대상자의 혈뇌 장벽(blood-brain barrier)을 통과하고, 대상자의 뇌에서 관련된 수용체 부위에 결합하여, 관련된 니코틴 수용체 서브타입의 활성을 조절(예를 들면, 신경전달물질 분비를 조절하여, CNS 질환의 효과적인 예방 또는 치료를 가져옴)하기에 충분한 양이다. 상기 질환의 예방은 질환의 증상의 발생을 지연시키는 것에 의해 나타난다. 상기 질환의 치료는 상기 질환과 연관된 증상의 감소, 또는 상기 질환의 재발의 개선에 의해 나타난다.

유효량은, 환자의 상태, 질병의 증상의 중증도(severity), 및 약제학적 조성물이 투여되는 방식과 같은 인자에 따라, 변할 수 있다. 인간 환자의 경우, 전형적인 화합물의 유효량은 질병-관련 수용체를 조절하여 신경전달물질(예를 들면, 도파민) 분비에 영향을 미치기에 충분한 양을 투여하는 것을 요구하나, 상기 양은 골격근 및 신경절에 대해 유의성 있는 정도까지 효과를 유도하기에는 불충분해야 한다. 화합물의 유효량은 물론, 환자마다 다를 것이나, 일반적으로 CNS 효과 또는 다른 원하는 치료 효과가 일어나기 시작하나, 근육 및 신경절 효과가 관찰되는 양보다는 낮은 양을 포함한다.

통상적으로, 유효량으로 투여되기 위해, 화합물은 환자의 단위 체중당 5 mg/kg 미만의 양으로 투여되어야 한다. 종종, 화합무은 환자의 단위 체중당 약 1 mg 미만의 양 내지 환자의 단위 체중당 약 100 ㎍의 양으로 투여될 수 있고, 때때로 환자의 단위 체중당 약 10 ㎍ 내지 약 100 ㎍ 미만의 양으로 투여될 수 있다. 전술된 유효량은 단일 투여량으로 투여되는 양, 또는 24시간의 기간 동안 투여되는 1회 이상의 투여량으로 투여되는 양을 나타낸다. 인간 환자의 경우, 화합물의 유효량은 약 1 이상이나, 약 1000 mg/24 시간/환자의 양으로 화합물을 투여하는 것을 필요로 할 수 있고, 종종, 약 500 mg/24 시간/환자의 양으로 화합물을 투여하는 것을 필요로 할 수 있다.

참조에 의해 그 내용이 본 명세서에 포함된, Elmalch 등에 의한 미국특허 제5,853,696호 및 London 등에 의한 미국특허 제5,969,144호에 개시된 진단제로서 유용한 조성물이 이용될 수 있다. 본 발명의 화합물은 또한 진단용 조성물을 제제화하는데 유용한 종류의 성분들과 같은 다른 성분들을 내포하는 제제 조성물로 투여될 수 있다.

하기의 실시예는 본 발명을 예시하기 위해 제공되며, 본 발명을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 이 실시예들에서, 모든 부(part) 및 비율은 달리 표시되지 않으면, 중량 기준이다.

도 1은 N-(5-클로로푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄이 경구로 처리된 랫트에서 객체 인식(object recognition)에 대한 연구의 결과를 보여주는 차트이다. 결과는 인식 지수(recognition index)(%) 대 투여량(mg/kg)의 함수로 표시된다.

도 2는 N-(5-클로로푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난이 경구로 처리된 랫트에서 객체 인식에 대한 연구의 결과를 보여주는 차트이다. 결과는 인식 지수(%) 대 투여량(mg/kg)의 함수로 표시된다.

생물학적 분석법

실시예 1: CNS nAChR에서 방사성리간드의 결합

α4β2 nAChR 서브타입

랫트 피질로부터 막의 제조: 150-250 g 체중의 랫트(암컷, Sprague-Dawley)를 12 시간 명/암 주기 하에 유지시키고, 물 및 PMI Nutrition International, Inc 에 의해 공급된 사료에 대한 자유로운 접근을 허용했다. 랫트를 70% CO₂로 마취하고, 목을 베었다. 뇌를 꺼내어 얼음같이 차가운(ice-cold) 플랫폼 상에 배치했다. 대뇌피질을 제거하고 중량의 20배 부피(중량:부피)의 얼음같이 차가운 제조용 완충액(preparative buffer)(137 mM NaCl, 10.7 mM KCl, 5.8 mM KH₂PO₄, 8 mM Na₂HPO₄, 20 mM HEPES (유리 산), 5 mM 요오도아세트아미드, 1.6 mM EDTA, pH 7.4)에 넣고; 100 μM의 최종 농도까지 메탄올에 용해시킨 PMSF를 첨가하고, 현탁액을 폴리트론(Polytron)에 의해 균질화시켰다. 상기 균질액(homogenate)을 4℃에서 18,000 x g로 20분 동안 원심분리시키고, 결과물인 펠렛을 20배 부피의 얼음같이 차가운 물에 재현탁시켰다. 얼음 상에서 60분간 인큐베이션한 후, 4℃에서 18,000 x g로 20분 동안 원심분리하여 새로운 펠렛을 회수하였다. 최종 펠렛을 10배 부티의 완충액에 재현탁시키고 -20℃에 보관하였다.

SH-EPl/인간 α4β2 클론 세포로부터의 막 제조: 40개의 150 mm 배양 디쉬로부터 세포 펠렛을 모으고 20 밀리리터의 얼음같이 차가운 제조용 완충액에서 폴리트론(Kinematica GmbH, Switzerland)에 의해 균질화시켰다. 균질액을 4℃에서 48,000 g로 20분 동안 원심분리시켰다. 결과적으로 수득된 펠렛을 20 mL의 얼음같이 차가운 제조용 완충액에 재현탁시키고 - 2O℃에서 보관하였다.

분석 당일에, 동결된 막을 해동시키고 48,000 x g로 20분 동안 원심분리시켰다(spun). 상층액을 따라내어 버렸다. 펠렛을 둘베코(Dulbecco's) 인산염 완충 식염수(PBS, Life Technologies) pH 7.4에 재현탁시키고 폴리트론으로 6초 동안 균질 화시켰다. 우혈청 알부민(BSA)를 표준으로 이용하는, Pierce BCA Protein Assay Kit(Pierce Chemical Company, Rockford, IL)를 이용하여 단백질 농도를 결정하였다.

막 제조물(membrane preparation)(인간의 경우 약 50 ㎍의 단백질이고, 랫트 α4β2의 경우 200-300 ㎍의 단백질)을 경쟁자 화합물(0.01 nM 내지 100 μM) 및 5 nM [³H]의 존재 하에 얼음 상에서 2-3 시간 동안 PBS(각각 50 ㎕ 및 100 ㎕)에서 인큐베이션시켰다. 다중-매니폴드 조직 회수기(multi-manifold tissue harvester)(Brandel, Gaithersburg, MD) 상에서 비-특이적 결합을 줄이기 위해 0.33% 폴리에틸렌이민(w/v)에 미리 적신 GF/B 필터를 이용한 신속한 여과에 의해 인큐베이션을 종료시켰다. 조직을 PBS, pH 7.4로 3회 세척하였다. 상기 세척된 조직을 포함하는 필터에 신틸레이션액(Scintillation fluid)을 첨가하고 평형화시켰다. 그 후, 액체 신틸레이션 카운팅(2200CA Tri- Carb LSC, Packard Instruments, 50% 효율성 또는 Wallac Trilux 1450 MicroBeta, 40% 효율성, Perkin Elmer)에 의해 막에 결합된 방사성을 결정하기 위해 필터를 측정하였다.

데이터는 분당 붕괴(disintegrations per minute: DPM)로 표현하였다. 각 분석 내에서, 각 점은 2-3 개의 반복물(replicate)을 가졌다. 각 점에 대한 반복물을 평균하고 약물 농도의 로그값에 대해 그래프를 작성하였다(plot). 결합의 50% 방해를 가져오는 화합물의 농도인, IC₅₀을 최소 자승 비선형 회귀법(least squares non-linear regression)에 의해 결정하였다. Ki값은 Cheng-Prussof 식(1973)을 이용하 여 계산하였다:

Ki = IC₅₀/ (l + N/Kd)

식 중에서, N은 [³H]니코틴의 농도이고, Kd는 니코틴의 친화도(별개의 실험에서 결정된, 3 nM)이다.

α7 nAChR 서브타입

150-250 g 체중의 랫트(암컷, Sprague-Dawley)를 12 시간 명/암 주기 하에 유지시키고, 물 및 PMI Nutrition International, Inc에 의해 공급된 사료에 대한 자유로운 접근을 허용했다. 랫트를 70% CO₂로 마취하고, 목을 베었다. 뇌를 꺼내어 얼음같이 차가운 플랫폼에 배치했다. 해마를 제거하고 중량의 10배 부피(중량:부피)의 얼음같이 차가운 제조용 완충액(137 mM NaCl, 10.7 mM KCl, 5.8 mM KH₂PO₄, 8 mM Na₂HPO₄, 20 mM HEPES(유리 산), 5 mM 요오도아세트아미드, 1.6 mM EDTA, pH 7.4)에 넣고; 100 μM의 최종 농도까지 메탄올에 용해시킨 PMSF를 첨가하고, 조직 현탁액을 폴리트론에 의해 균질화시켰다. 상기 균질액을 4℃에서 18,000 x g로 20분 동안 원심분리시키고, 결과물인 펠렛을 10배 부피의 얼음같이 차가운 물에 재현탁시켰다. 얼음 상에서 60분 동안 인큐베이션 한 후, 4℃에서 18,000 x g로 20분 동안 원심분리하여 새로운 펠렛을 회수하였다. 최종 펠렛을 10배 부피의 완충액에 재현탁시키고 -20℃에 보관하였다. 분석 당일에, 조직을 해동시키고 18,000 x g로 20분 동안 원심분리시키고, 얼음같이 차가운 PBS(둘베코 인산염 완충 식염수, 138 mM NaCl, 2.67 mM KCl, 1.47 mM KH₂PO₄, 8.1 mM Na₂HPO₄, 0.9 mM CaCl₂, 0.5 mM MgCl₂, Invitrogen/Gibco, pH 7.4)에 약 2 mg 단백질/mL의 최종 농도까지 재현탁시켰다. 우혈청 알부민을 표준으로 이용하여, Lowry et al., J. Biol. Chem. 193: 265 (1951)의 방법에 의해 단백질을 결정하였다.

Davies et al., Neuropharmacol. 38: 679 (1999)의 방법의 변형을 이용하여 [³H]MLA의 결합을 측정하였다. [³H]MLA (비활성 = 25-35 Ci/mmol)는 Tocris로부터 수득하였다. [³H]MLA의 결합은 21℃에서 2시간의 인큐베이션을 이용하여 결정하였다. 300 ㎕의 최종 인큐베이션 부피에 웰 당 약 200 ㎍의 단백질을 포함하는, 48-웰 마이크로-타이터 플레이트에서 인큐베이션을 수행하였다. 인큐베이션 완충액은 PBS였고, [³H]MLA의 최종 농도는 5 nM이었다. 결합 반응은 실온에서 Brandel Tissue Harvester를 이용하여, 유리 섬유 필터(GF/B, Brandel) 상으로 결합된 리간드를 단백질의 여과에 의해 종료시켰다. 비-특이적 결합을 감소시키기 위해, 필터를 0.33% 폴리에틸렌이민을 함유하는 탈이온수에 적셨다. 각 필터를 실온에서 PBS (3 x 1 mL)로 세척하였다. 선택된 웰에 50 μM 비방사성(nonradioactive) MLA의 내포에 의해 비-특이적 결합을 결정하였다.

테스트 화합물에 의한 [³H]MLA 결합의 억제를 선택된 웰에 7개의 상이한 농도의 테스트 화합물을 포함시키는 것에 의해 결정하였다. 각 농도는 3배수로 반복 하였다. IC₅₀ 값을 특이적 [³H]MLA 결합의 50 퍼센트를 억제한 화합물의 농도로 추정하였다. Cheng et al., Biochem. Pharmacol 22: 3099-3108 (1973)의 방법을 이용하여 IC₅₀ 값으로부터 nM로 보고된, 억제 상수(Ki 값)를 계산하였다.

실시예 2: 도파민 방출의 측정

Rapier et al., J. Neurochem. 54: 937 (1990)에 의해 개시된 절차에 따라, 랫트 뇌로부터 수득된 선조 시냅토솜(striatal synaptosome)을 이용하여 도파민 방출을 측정하였다. 150-250 g 체중의 랫트(암컷, Sprague-Dawley)를 12 시간 명/암 주기 하에 유지시키고, 물 및 PMI Nutrition International, Inc에 의해 공급된 사료에 대한 자유로운 접근을 허용했다. 랫트를 70% CO₂로 마취하고, 목을 베었다. 뇌를 신속하게 꺼내고 선조체(striata)를 절제하였다. 2마리의 랫트 각각으로부터 선조 조직(striatal tissue)을 모으고 유리/유리 균질기(glass/glass homogenizer)를 이용하여, 5 mM HEPES, pH 7.4를 함유한 얼음같이 찬 0.32 M 수크로오스(5 mL)에서 균질화시켰다. 그 후, 상기 조직을 1,000 x g에서 10분 동안 원심분리시켰다. 펠렛을 버리고, 상층액을 12,000 x g에서 20분 동안 원심분리시켰다. 결과적으로 수득된 펠렛을 모노아민 옥시다아제 억제제를 함유한 관류(perfusion) 완충액(128 mM NaCl, 1.2 mM KH₂PO₄, 2.4 mM KCl, 3.2 mM CaCl₂, 1.2 mM MgSO₄, 25 mM HEPES, 1 mM 아스코르브산, 0.02 mM 파르글리신(parglycine) HCl 및 10 mM 글루코오스, pH 7.4) 에 재현탁시키고, 25,000 x g에서 15분 동안 원심분리시켰다. 최종 펠렛을 즉시 사용을 위해 관류 완충액(1.4 ml)에 재현탁시켰다.

대사 활성을 회복시키기 위해 시냅토솜 현탁액(synaptosomal suspension)을 37℃에서 10분 동안 인큐베이션시켰다. [³H]도파민 ([³H]DA, 비활성 = 28.0 Ci/mmol, NEN Research Products)을 0.1 μM의 최종 농도로 첨가하고 상기 현탁액을 37℃에서 10분 동안 인큐베이션시켰다. 조직(50 ㎕) 및 관류 완충액(100 ㎕)의 분량을 Brandel Suprafusion System(series 2500, Gaithersburg, MD)의 수프라퓨전(suprafusion) 챔버에 적재하였다. 관류 완충액(실온)을 16분의 세척 시간 동안 1.5 mL/분의 속도로 상기 챔버 내로 펌핑하였다. 그 후, 테스트 화합물(10 μM) 또는 니코틴(10 μM)을 48초 동안 관류 흐름(perfusion stream)에 적용하였다. 기초 방출(bassal release)와 작용제-유도 최고 방출(agonist-induced peak release)을 파악하고 작용체 적용 후 기준선(baseline)을 재정립하기 위해 각 챔버로부터 실험 내내 연속적으로 분획(24초 간격)을 채취하였다. 관류액(perfusate)을 신틸레이션 바이알에 직접 회수하고 여기에 신틸레이션액을 첨가하였다. 신틸레이션 카운팅에 의해 방출된 [³H]DA를 정량하였다. 각 챔버에 대해, 피크의 적분된 영역을 그의 기준선으로 정규화시켰다.

방출은 동일한 농도의 L-니코틴으로 수득된 방출 대비 비율(percentage)로 표현하였다. 각 분석 내에서, 각 테스트 화합물을 2-3개의 챔버를 이용하여 반복시켰다; 반복물(replicate)을 평균하였다. 적합한 경우, 테스트 화합물의 투여량-반 응 곡선을 결정하였다. 개별 화합물에 대한 최대 활성화(Emax)를 L-니코틴에 의해 유도된 최대 활성화 대비 비율로 결정하였다. 특정한 이온 흐름(ion flux)의 최대 활성화의 50%를 가져오는 화합물 농도(EC50)도 정의하였다.

실시예 3: 말초 nAChRs에 대한 선택성

인간 근육 nAChR 서브타입에서의 상호작용

배아 횡문근육종(embryonal rhabdomyosarcoma)으로부터 유래된 인간 클론 세포주 TE671/RD에 대해 근육형 nAChR의 활성화가 정립되었다(Stratton et al., Carcinogen 10: 899 (1989)). 이 세포들은 근육형 nAChR에 유사한, 약리학적(Lukas, J. Pharmacol. Exp. Ther. 251: 175 (1989)), 전기 생리학적(Oswald et al., Neurosci. Lett. 96: 207 (1989)), 및 분자생물학적 프로파일(Luther et al., J. Neurosci. 9: 1082 (1989))을 갖는 수용체를 발현한다.

TE671/RD 세포를 통상적인 프로토콜(Bencherif et al., MoI. Cell. Neurosci. 2: 52 (1991) and Bencherif et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 257: 946 (1991))에 따라 증식성 성장기(proliferative growth phase)에서 유지시켰다. 세포들을 10% 말 혈청(Gibco/BRL), 5% 우태혈청(fetal bovine serum)(HyClone, Logan UT), 1 mM 소디움 피루베이트, 4 mM L-글루타민, 및 50,000 유닛의 페니실린-스트렙토마이신(Irvine Scientific)을 포함하는 DMEM(Dulbecco's modified Eagle's medium) (Gibco/BRL)에서 배양하였다. 세포들이 80% 합류점에 도달했을 때(80% confluent), 그들을 12 웰 폴리스티렌 플레이트(Costar)에 도말하였다. 세 포들이 100% 합류점(100% confluency)에 도달했을 때 실험을 수행하였다.

Lukas et al., Anal. Biochem. 175: 212 (1988)에 기재된 방법에 따라 ⁸⁶Rb⁺ 유출(efflux)을 이용하여 니코틴 아세틸콜린 수용체(nAChR) 기능을 분석하였다. 실험 당일에, 성장 배지를 웰로부터 조심스럽게 제거하고 ⁸⁶루비듐 클로라이드(10⁶ μCi/mL)를 함유한 성장 배지를 각 웰에 첨가하였다. 세포들을 37℃에서 3시간 이상동안 인큐베이션하였다. 부하기(loading period) 후에, 과량의 ⁸⁶Rb⁺을 제거하고 세포들을 교란시키지 않도록 주의하면서, 표지되지 않은(label-free) 둘베코 인산염 완충 식염수(138 mM NaCl, 2.67 mM KCl, 1.47 mM KH₂PO₄, 8.1 mM Na₂HPO₄, 0.9 mM CaCl₂, 0.5 mM MgCl₂, Invitrogen/Gibco, pH. 7.4)로 2회 세척하였다. 그 후, 세포들을 100 μM의 테스트 화합물, 100 μM의 L-니코틴(Acros Organics) 또는 완충액 단독에 4분 동안 노출시켰다. 노출기 후에, 방출된 ⁸⁶Rb⁺을 포함하는 상층액을 제거하여 신틸레이션 바이알로 옮겼다. 신틸레이션액을 첨가하고 액체 신틸레이션 카운팅에 의해 방출된 방사성 활성을 측정하였다.

각 분석 내에서, 각 점은 2개의 반복물을 가졌고, 이들의 평균값이었다. ⁸⁶Rb⁺방출량을 양성 대조군(100 μM L-니코틴) 및 음성 대조군(완충액 단독)과 비교하여 L-니코틴의 방출량 대비 퍼센트 방출량을 결정하였다.

적합한 경우, 테스트 화합물의 투여량-반응 곡선을 결정하였다. 개별 화합물 에 대한 최대 활성화(Emax)를 L-니코틴에 의해 유도된 최대 활성화 대비 비율로 결정하였다. 특정한 이온 흐름의 최대 활성화의 50%를 가져오는 화합물 농도(EC50)도 정의하였다.

랫트 신경절 nAChR 서브타입에서의 상호작용

랫트 부신 수질의 종양으로부터 유래된, 신경 능선 기원의 연속 클론 세포주인 크롬친화세포종(pheochromocytoma) 클론주 PC12에 대한 랫트 신경절 nAChR의 활성화가 정립되었다. 이 세포들은 신경절-유사(ganglion-like) nAChR을 발현한다(Whiting et al., Nature 327: 515 (1987); Lukas, J. Pharmacol. Exp. Ther. 251: 175 (1989); Whiting et al., MoI. Brain Res. 10: 61 (1990) 참조).

랫트 PC 12 세포를 통상적인 프로토콜(Bencherif et al., Mol. Cell. Neurosci. 2: 52 (1991) and Bencherif et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 257: 946 (1991))에 따라 증식성 성장기에서 유지시켰다. 세포들을 10% 말 혈청(Gibco/BRL), 5% 우태혈청(HyClone, Logan UT), 1 mM 소디움 피루베이트, 4 mM L-글루타민, 및 50,000 유닛의 페니실린-스트렙토마이신(Irvine Scientific)을 포함하는 DMEM (Gibco/BRL)에서 배양하였다. 세포들이 80% 합류점에 도달했을 때(80% confluent), 그들을 12 웰 Nunc 플레이트(Nunclon)에 도말하고 0.03% 폴리-L-라이신(Sigma, 100 mM 붕산에 용해됨)으로 코팅하였다. 세포들이 80% 합류점(80% confluency)에 도달했을 때 실험을 수행하였다.

Lukas et al., Anal. Biochem. 175: 212 (1988)에 기재된 방법에 따라 ⁸⁶Rb⁺ 유출(efflux)을 이용하여 니코틴 아세틸콜린 수용체(nAChR) 기능을 분석하였다. 실험 당일에, 성장 배지를 웰로부터 조심스럽게 제거하고 ⁸⁶루비듐 클로라이드(10⁶ μCi/mL)를 함유한 성장 배지를 각 웰에 첨가하였다. 세포들을 37℃에서 3시간 이상동안 인큐베이션하였다. 부하기 후에, 과량의 ⁸⁶Rb⁺을 제거하고 세포들을 교란시키지 않도록 주의하면서, 표지되지 않은 둘베코 인산염 완충 식염수(138 mM NaCl, 2.67 mM KCl, 1.47 mM KH₂PO₄, 8.1 mM Na₂HPO₄, 0.9 mM CaCl₂, 0.5 mM MgCl₂, Invitrogen/Gibco, pH. 7.4)로 2회 세척하였다. 그 후, 세포들을 100 μM의 테스트 화합물, 100 μM의 L-니코틴 또는 완충액 단독에 4분 동안 노출시켰다. 노출기 후에, 방출된 ⁸⁶Rb⁺을 포함하는 상층액을 제거하여 신틸레이션 바이알로 옮겼다. 신틸레이션액을 첨가하고 액체 신틸레이션 카운팅에 의해 방출된 방사성 활성을 측정하였다.

적합한 경우, 테스트 화합물의 투여량-반응 곡선을 결정하였다. 개별 화합물에 대한 최대 활성화(Emax)를 L-니코틴에 의해 유도된 최대 활성화 대비 비율로 결정하였다. 특정한 이온 흐름의 최대 활성화의 50%를 가져오는 화합물 농도(EC50)도 정의하였다.

인간 신경절 nAChR 서브타입에서의 상호작용

원래 인간 말초 신경모세포종(human peripheral neuroblastoma)으로부터 수득된 모세포주, SK-N-SH의 순차적 서브클로닝(sequential subcloning)에 의해 유래된 연속된 라인(continuous line)이다. SH-SY5Y 세포는 신경절-유사 nAChR을 발현한다(Lukas et al., MoI. Cell. Neurosci. 4: 1 (1993)).

인간 SH-SY5Y 세포들을 통상적인 프로토콜((Bencherif et al., MoI. Cell. Neurosci. 2: 52 (1991) and Bencherif et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 257: 946 (1991)))에 따라 증식성 성장기에서 유지시켰다. 세포들을 10% 말 혈청(Gibco/BRL), 5% 우태혈청(HyClone, Logan UT), 1 mM 소디움 피루베이트, 4 mM L-글루타민, 및 50,000 유닛의 페니실린-스트렙토마이신(Irvine Scientific)을 포함하는 DMEM (Gibco/BRL)에서 배양하였다. 세포들이 80% 합류점에 도달했을 때, 그들을 12 웰 폴리스티렌 플레이트(Costar)에 도말하였다. 세포들이 100% 합류점(100% confluency)에 도달했을 때 실험을 수행하였다.

Lukas et al., Anal. Biochem. 175: 212 (1988)에 기재된 방법에 따라 ⁸⁶Rb⁺ 유출을 이용하여 니코틴 아세틸콜린 수용체(nAChR) 기능을 분석하였다. 실험 당일에, 성장 배지를 웰로부터 조심스럽게 제거하고 ⁸⁶루비듐 클로라이드(10⁶ μCi/mL)를 함유한 성장 배지를 각 웰에 첨가하였다. 세포들을 37℃에서 3시간 이상동안 인 큐베이션하였다. 부하기 후에, 과량의 ⁸⁶Rb⁺을 제거하고 세포들을 교란시키지 않도록 주의하면서, 표지되지 않은(label-free) 둘베코 인산염 완충 식염수(138 mM NaCl, 2.67 mM KCl, 1.47 mM KH₂PO₄, 8.1 mM Na₂HPO₄, 0.9 mM CaCl₂, 0.5 mM MgCl₂, Invitrogen/Gibco, pH. 7.4)로 2회 세척하였다. 그 후, 세포들을 100 μM의 테스트 화합물, 100 μM의 L-니코틴 또는 완충액 단독에 4분 동안 노출시켰다. 노출기 후에, 방출된 ⁸⁶Rb⁺을 포함하는 상층액을 제거하여 신틸레이션 바이알로 옮겼다. 신틸레이션액을 첨가하고 액체 신틸레이션 카운팅에 의해 방출된 방사성 활성을 측정하였다. 노출기 후에, 방출된 ⁸⁶Rb⁺을 포함하는 상층액을 제거하여 신틸레이션 바이알로 옮겼다. 신틸레이션액을 첨가하고 액체 신틸레이션 카운팅에 의해 방출된 방사성 활성을 측정하였다.

적합한 경우, 테스트 화합물의 투여량-반응 곡선을 결정하였다. 개별 화합물에 대한 최대 활성화(Emax)를 L-니코틴에 의해 유도된 최대 활성화 대비 비율로 결정하였다. 특정한 이온 흐름의 최대 활성화의 50%를 가져오는 화합물 농도(EC₅₀)도 정의하였다.

실시예 4: NOR(Novel Object Recognition) 작업

NOR(novel object recognition: NOR) 작업은 Ennaceur and Delacour Behav. Brain Res. 100: 85-92 (1988)의 기재에 따라 수행하였다.

합성예

실시예 5: N-(터트-부톡시카르보닐)-3,7-디아자비시클로 [3.3.0]옥탄의 합성

실시예 5는 Schrimpf 등에 의한 미국특허출원 제2004/0186107호 및 Basha 등에 의한 미국특허출원 제2005/0101602호에 개시된 바와 같이, 하기의 기법에 따라 제조된, N-(터트-부톡시카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄의 합성에 관한 것이다:

5-벤질테트라히드로피롤로[3,4-c]피롤-l,3-디온 (또는 7-벤질-3,7-디아자비시클로 [3.3.0]옥탄-2,4-디온)

트리플루오로아세트산(TFA, 0.50 mL, 6.5 mmol)을 질소 하에 디클로로메탄(150 mL) 중의 말레이미드(6.27 g, 0.0646 mol)의 차가운(O℃) 용액에 첨가했다. 디클로로메탄(100 mL) 중의 N-(메톡시메틸)-N-(트리메틸실릴메틸)벤질아민(20 g, 0.084 mol)을 45분에 걸쳐 소량씩(drop-wise) 첨가하였다. 첨가를 완료한 후에, 상기 혼합물을 실온까지 서서히 가온시키고 16시간 동안 교반하였다. 상기 혼합물을 농축시키고 결과물인 잔류물을 디클로로메탄(200 mL)에 용해시키고 포화 탄산수소나트륨 수용액(2 x 50 mL)으로 세척하였다. 수성층(aqueous layer)을 분리하고 디클로로메탄으로 추출하였다(2 x 75 mL). 합쳐진 디클로로메탄 추출액을 염 수(brine)(50 mL)로 세척하고, 무수 황산마그네슘 상에서 건조시키고, 여과시키고, 농축하여 12.5 g (83.9% 수율)의 연한 황색의 왁스질 고체(waxy solid)를 수득하였다(MS m/z 231 (M+H)).

2-벤질옥타히드로피롤로[3,4-c]피롤 (또는 3-벤질-3,7-디아자비시클로 [3.3.0]옥탄)

정제되지 않은(crude) 5-벤질테트라히드로피롤로[3,4-c]피롤-l,3-디온(4.9 g, 0.021 mol)을 질소 하에 차가운(O℃) 무수(dry) 테트라히드로푸란(THF)(50 mL)에 용해시키고 리튬 알루미늄 수소화물(THF 중의 1M 63 mL, 0.063 mol)을 지속적으로 냉각되는 용액에 30분에 걸쳐 소량씩 첨가하였다. 결과물인 혼합액을 실온(ambient temperature)에서 30분 동안 교반하고, 4시간 동안 환류까지 가온시켰다. 그 후, 상기 혼합액을 0℃까지 냉각시키고 과량의 고체 소디움 술페이트 데카히드레이트를 서서히 첨가하여 퀀칭(quench)시켰다. 상기 혼합액을 실온까지 가온하고 16시간 동안 교반하였다. 고체를 여과시키고 잔류물을 에틸 아세테이트로 세척하였다(3 x 100 mL). 합쳐진 여과액을 농축하여 4.2 g (99% 수율)의 왁스질 고체를 수득하였다(MS m/z 203 (M+H)).

5-벤질헥사히드로피롤로[3,4-c]피롤-2-카르복시산 터트-부틸 에스테르(또는 N-벤질-N'-(터트-부톡시카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄)

정제되지 않은 2-벤질옥타히드로피롤로[3,4-c]피롤(4.2 g, 0.021 mol)을 THF (50 mL)에 용해시켰다. 디-t-부틸 디카르보네이트(5.5 g, 0.025 mol) 및 포화 NaHCO₃ 수용액(10 mL)을 첨가하고, 상기 혼합물을 실온에서 밤새 교반하였다. 물(10 mL)로 반응을 퀀칭시키고, 에틸 아세테이트(30 mL)를 첨가하였다. 수성층을 에틸 아세테이트로 추출하고(2 x 20 mL), 합쳐진 유기 추출액을 무수 황산나트륨 상에서 건조시키고 농축시켰다. 실리카 겔 컬럼 크로마노그래피(1:1 헥산/에틸 아세테이트)를 통한 정제로 5.07 g (79.8% 수율)의 표제 화합물(title compound)을 수득하였다(MS m/z 303 (M+H)).

헥사히드로피롤로[3,4-c]피롤-2-카르복시산 터트-부틸 에스테르(또는 N-(터트-부톡시카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄)

5-벤질헥사히드로피롤로[3,4-c]피롤-2-카르복시산 터트-부틸 에스테르(5.07 g, 0.0168 mol)를 메탄올(50 mL)에 용해시키고 20% Pd(OH)₂/C(wet)(~2 g)을 질소 대기 하에 첨가하엿다. 결과물인 혼합액을 가온시키고(45-50℃) 40 psi의 수소 하에 2시간 동안 진탕시켰다. 상기 혼합액을 여과시키고 농축하여 3.49 g (97.7% 수율)의 표제 화합물을 수득하였다(MS m/z 213 (M+H)).

실시예 6: N-(푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0] 옥탄의 합성

실시예 6은 3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄의 헤테로방향족 아미드를 제조하기 위해 이용된 커플링(coupling) 반응을 예시하는, 하기 기법에 따라 제조된, 푸 란-2-일(헥사히드로피롤로[3,4-c]피롤-2-일)메타논 (또는 N-(푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄)의 합성에 관한 것이다:

푸란-2-일(헥사히드로피롤로[3,4-c]피롤-2-일)메타논 트리플루오로아세테이트 (또는 N-(푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0] 옥탄 트리플루오로아세테이트)

푸란-2-카르복시산(0.037 g, 0.33 mmol)과 트리에틸아민(0.125 mL, 0.99 mmol)을 무수 디클로로메탄(1 mL) 중에서 조합하고, O-(벤조트리아졸-l-일)-l,l,3,3,-테트라메틸우로늄 헥사플루오로포스페이트(HBTU; 0.125 g, 0.33 mmol)를 첨가하였다. 디클로로메탄(0.5 mL) 중의 헥사히드로피롤로[3,4-c]피롤-2-카르복시산 터트-부틸 에스테르(0.064 g, 0.30 mmol) 용액을 첨가하고, 상기 혼합액을 실온에서 밤새 교반하였다. 상기 혼합액을 10% 수산화나트륨 수용액과 함께 진탕하고, 유기층을 분리하였다. 수성층을 클로로포름으로 추출하였다(2 x 2 mL). 합쳐진 유기 추출물을 물로 세척하고(2 x 1 mL) 농축시켰다. 결과적으로 수득된 잔류물을 디메틸포름아미드(DMF)(0.3 mL)에 용해시키고 HPLC(아세토니트릴/물 구배)로 정제하였다. 원하는 물질을 포함하는 분획을 모아서 농축시켜, 터트-부톡시카르보닐-보호된 산물을 수득하였다. 이 물질을 트리플루오로아세트산(0.5 mL)과 디클로로메탄(0.5 mL)의 혼합액에 용해시키고, 상기 혼합액을 실온에서 1시간 동안 교반시켰다. 휘발성 물질을 회전 증발(rotary evaporation) 및 뒤이은 고 진공 처리(high vacuum treatment)에 의해 제거하여, 77 mg의 오일을 수득하였다(80% 수율). (¹H NMR (d₄-메탄올, 300 MHz) 3.20 (m, 2H), 3.47-4.2 (m, 8H), 6.60 (t, 1H), 7.18 (d, 1H), 7.72 (d, 1H); MS m/z 207 (M+H)).

실시예 7: N-(5-클로로푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로 [3.3.0] 옥탄 트리플루오로아세테이트의 합성

실시예 7은 3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄의 헤테로방향족 아미드를 제조하기 위해 이용되는 커플링 반응을 예시하는, 하기의 기법에 따라 제조된, 5-클로로푸란-2-일(헥사히드로피롤로[3,4-c]피롤-2-일)메타논 트리플루오로아세테이트(또는 N-(5-클로로푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄 트리플루오로아세테이트(trofluoroacetate))의 합성에 관한 것이다:

5-클로로푸란-2-카르복시산

수산화나트륨 수용액(10%, 80 mL)을 물(20 mL) 중의 질산은(8.0 g, 47 mmol) 용액에 첨가하였다. 이 현탁액을 교반하고 투명해질때까지 30% 수산화암모늄 수용액으로 서서히 처리하였다. 메탄올(5 mL) 중의 5-클로로푸란-2-카르복스알데히드(3.0 g, 23 mmol)(Aldrich Chemical) 용액을 첨가하고, 결과물인 혼합액을 실온에서 30분동안 교반하였다. 반응 혼합물을 여과시키고 여과액을 에테르(100 mL)로 세척하였다. 수성 여과액을 차가운 20% 황산의 첨가에 의해 산성을 띠게 하였다(~pH 3). 결과물인 혼합액을 에틸 아세테이트로 추출하였다(3 x 100 mL). 추출액 을 포화 염화나트륨 수용액(100 mL)으로 세척하고, (무수 황산나트륨 상에서) 건조시키고 진공 하에 농축하여 3.2 g (95% 수율)의 백색 고체(mp 178- 179℃)를 수득하였다. 이 반응은 용이하게 확장가능했고 >10 g 스케일로 여러회 수행하였다.

N-(5-클로로푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄 트리플루오로아세테이트

한 방울의 DMF를 포함하는 옥살릴 클로라이드(12.2 g, 95.8 mmol)를 얼음-냉각된, 200 mL의 디클로로메탄 중의 5-클로로푸란-2-카르복시산(6.25 g, 47.9 mmol)용액에 소량씩(drop-wise) 첨가하였다. 첨가를 완료한 후, 얼음조(ice bath)를 제거하고 반응물을 1시간 동안 실온까지 가온시켰다. 휘발성 물질들을 진공 하에 제거하고, 잔류물을 THF(50 mL)에 용해시켰다. 그 후, 이 산염화물(acid chloride) 용액을 THF (200 mL) 중의 헥사히드로피롤로[3,4-c]피롤-2-카르복시산 터트-부틸 에스테르(10.2 g, 47.9 mmol) 및 디이소프로필에틸아민(25 g, ~4 당량)의 교반되고, 얼음-냉각된 용액에 첨가하였다. 이 혼합액을 실온에서 16시간 동안 교반하였다. 휘발성 물질들을 진공 하에 제거하고, 잔류물을 물(100 mL)과 에테르(300 mL) 간에 분배시켰다. 에테르층과 수성 층의 두 개의 에테르 추출물(100 mL)을 회전 증발기에서 농축시켰다. 잔류물을 실리카겔 상에서 컬럼 크로마토그래피에 의해 분리하고, 헥산 중의 0-60% 에틸 아세테이트 구배로 용출시켰다. 선택된 분획의 농축은 13.9 g (85.3% 수율)의 흐린 황색 시럽을 생성했다. 이 물질의 일부(12.9 g, 37.9 mmol)를 디클로로메탄과 트리플루오로아세트산(각각 100 mL)의 혼합액에 용해시켰 다. 이 혼합액을 실온에서 2시간 동안 교반하고 진공 하에 농축시켰다. 잔류물을 클로로포름(200 mL)과 50% 탄산칼륨 수용액(200 mL) 간에 분배시키고, 수성층을 클로로포름으로 추출하였다(3 x 200 mL). 합쳐진 클로로포름층을 무수 황산나트륨 상에서 건조시키고, 진공 하에 농축하여, 8.66 g (95% 수율)의 연한 황색 고체를 수득하였다(¹H NMR (d₄-메탄올, 300 MHz) 3.15-3.35 (m, 4H), 3.50-4.20 (m, 6H), 6.51 (d, 1H), 7.17 (d, IH); MS m/z 241 (M+H)).

실시예 8: 3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난-3-카르복시산 터트-부틸 에스테르의 합성

실시예 8은 하기의 기법에 따라 제조된, 3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난-3- 카르복시산 터트-부틸 에스테르(또는 N-(터트-부톡시카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난)의 합성에 관한 것이다:

7-벤질-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난-3-카르복시산 터트-부틸 에스테르(또는 N-벤질-N'-(터트-부톡시카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난)

7-벤질-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난-3-카르복시산 터트-부틸 에스테르를 Stead 등에 의해 Org. Lett. 7(20): 4459 (2005)에 개시된 절차에 따라 제조하였다.

3,7-디아자비시클로[3.3.1]-3-카르복시산 터트-부틸 에스테르

7-벤질-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난-3-카르복시산 터트-부틸 에스테 르(0.49 g, 1.6 mmol)를 메탄올(20 mL)에 용해시키고 질소 대기 하에 20% Pd(OH)₂/C (wet) (~ 2 g)를 첨가하였다. 이 혼합액을 약 5O℃까지 가온시키고 55 psi의 수소 하에 2시간 동안 진탕시켰다. 결과물인 혼합액을 여과시키고 농축하여 0.32 g (94% 수율)의 표제 화합물을 수득하였다(MS m/z 227 (M+H)).

실시예 9: N-(푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난 트리플루오로아세테이트의 합성

실시예 9는 3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난의 헤테로방향족 아미드를 제조하기 위해 이용되는 커플링 반응을 예시하는, 하기의 기법에 따라 제조된, (3,7-디아자비시클로[3.3.1]논-3-일)-푸란-2-일 메타논 트리플루오로아세테이트(또는 N-(푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난 트리플루오로아세테이트)의 합성에 관한 것이다:

3,7-디아자비시클로[3.3.1]논-3-일)-푸란-2-일메타논 트리플루오로아세테이트(또는 N-(푸란-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난 트리플루오로아세테이트)

푸란-2-카르복시산(0.032 g, 0.29 mmol)을 무수 디클로로메탄(1 mL) 중의 트리에틸아민(1 mL)과 조합하고, HBTU(0.11 g, 0.29 mmol)을 첨가하였다. 디클로로메탄(0.5 mL) 중의 3,7-디아자비시클로[3.3.1]-3-카르복시산 터트-부틸 에스테르(0.059 g, 0.26 mmol) 용액을 첨가하고, 상기 혼합액을 실온에서 밤새 교반하였 다. 상기 혼합액을 10% 수산화나트륨 수용액으로 처리하고 클로로포름으로 추출하였다(2 x 2 mL). 합쳐진 유기 추출액을 물로 세척하고(2 x 1 mL), 농축시켰다. 결과적으로 수득된 잔류물을 DMF (0.3 mL)에 용해시키고 HPLC(아세토니트릴/물 구배)에 의해 정제하였다. 원하는 물질을 포함하는 분획을 모으고, 농축시켜, 터트-부톡시카르보닐-보호된 산물을 수득하였다. 이 물질을 트리플루오로아세트산(0.5 mL)과 디클로로메탄(0.5 mL)의 혼합액에 용해시키고, 상기 혼합액을 실온에서 1시간 동안 교반시켰다. 휘발성 물질들을 회전 증발 및 뒤이은 고 진공 처리에 의해 제거하여, 36 mg의 오일(41% 수율)을 수득하였다. (¹H NMR (d₄-메탄올, 300 MHz) 2.10 (bs, 2H), 2.35 (bs, 2H), 3.30-3.45 (m, 4H), 3.55 (m, 2H), 6.65 (m, IH), 7.15 (d, 1H), and 7.75 (d, 1H). MS m/z 221 (M+H)).

실시예 10: N-(5-클로로푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1] 노난 트리플루오로아세테이트의 합성

실시예 10은 하기의 기법에 따라, 실시예 9에 기재된 것과 유사한 방법에 의해 제조된, (3,7-디아자비시클로[3.3.1]논-3-일)-5-클로로푸란-2-일 메타논 트리플루오로아세테이트(또는 N-(5-클로로푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난 트리플루오로아세테이트)의 합성에 관한 것이다:

5-클로로푸란-2-카르복시산(0.96 g, 6.5 mmol)을 무수 디클로로메탄(10 mL) 중의 트리에틸아민(21 mmol, 2.9 mL)과 조합하고, HBTU (2.47 g, 65.1 mmol)를 첨 가하였다. 디클로로메탄(5 mL) 중의 3,7-디아자비시클로[3.3.1]-3-카르복시산 터트-부틸 에스테르(1.5 g, 66 mmol) 용액을 첨가하고, 상기 혼합액을 실온에서 밤새 교반하였다. 상기 혼합액을 10% 수산화나트륨 수용액으로 처리하고 클로로포름으로 추출하였다(2 x 20 mL). 합쳐진 유기 추출액을 물로 세척하고(2 x 10 mL), 농축하였다. 결과물인 잔류물을 실리카 겔 상에서 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하고, 헥산 중의 에틸 아세테이트 구배로 용출시켜, 점성 오일(viscous oil)인 터트-부톡시카르보닐-보호된 산물을 수득하였다. 이 물질을 트리플루오로아세트산(20 mL)과 디클로로메탄 (20 mL)의 혼합액에 용해시키고, 상기 혼합액을 실온에서 1시간 동안 교반하였다. 휘발성 물질들을 회전 증발 및 고 진공 처리에 의해 제거하여, 1.38 g (57.5% 수율)의 점성 황색 오일을 수득하였다. (¹H NMR (d₄-메탄올, 300 MHz) 2.00 (bs, 2H), 2.15 (bs, 2H), 3.15-3.35 (m, 6H), 4.25 (m, 2H), 6.53 (d, 1H) and 7.10 (d, 1H). MS m/z 255 (M+H)).

실시예 11: 표로 정리한 스펙트럼 및 수용체 결합 데이터

표 1 및 표 2에 표시된 화합물을 제조하기 위해 앞서 예시된 아미드 커플링(coupling) 절차를 이용하였다. 일부 경우에, 화합물을 NMR(nuclear magnetic resonance) 데이터를 수득하기에 충분한 규모로 합성하였다. 다른 경우에, 화합물을 다양한 종류의 병렬 합성 장치(parallel synthesis apparatus)에서 보다 작은 규모로 제조하고 LCMS에 의해서만 (구조적으로) 규명하였다.

생물학적 데이터의 요약

본 발명의 대표적인, 표 1 및 표 2의 화합물은 랫트 및 인간 α4β2 서브타입에서 각각 1 nM 내지 1000 nM 및 1 nM 내지 220 nM의 억제 상수(Ki 값)을 보여, α4β2 서브타입에 대한 높은 친화도를 나타냈다. α7 서브타입에서 Ki 값은 1700 nM 내지 210,000 nM 범위 내에서 다양했다(다수의 경우에, 본 발명의 화합물은 α7 서브타입에서 고수율(high through-put) 스크리닝에서 Ki 결정을 정당화할 정도로 충분하게 결합하지 않았다). 이 동일한 화합물들은 인간 근육(니코틴에 대한 최대 반응의 1-25%) 서브타입 또는 인간 신경절(니코틴에 대한 최대 반응의 1-20%)에서 상대적으로 거의 기능적 활성을 보이지 않았다.

일부 예시된 화합물들은 NOR 작업에서 평가하였다. 따라서, N-(5-클로로푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄(도 1) 및 N-(5-클로로푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.1]노난(도 2)은 랫트의 OR에서 각각 0.1 mg/kg 및 0.3 mg/kg에서 활성을 가졌다. 이는 인지 장애, 주의력 장애 및 치매의 치료에서 본 발명의 화합물의 효능(및 잠재력)과 인간 치료법을 위한 이 화합물의 가능성의 증거를 제공한다.

전술된 내용은 본 발명의 예시이며 본 발명을 한정하는 것으로 해석되지 않는다. 본 발명은 하기의 청구항에 의해 정의되며, 청구항의 균등물은 청구항에 포함된다. 본 명세서에서 인용된 모든 특허 및 문헌은 모든 목적을 위해, 참조에 의해 그 전체가 본 명세서에 포함된다.

Claims

화합물 N-(5-클로로푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄, 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염.
N-(5-클로로푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄, 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염을 포함하는, 연령-관련 기억력 손상, 경증 인지 장애(mild cognitive impairment), 초로성 치매, 조발성 알쯔하이머병, 노인성 치매, 알쯔하이머형 치매, 루이체 치매(Lewy body dementia), 혈관성 치매, 알쯔하이머병, 뇌졸중, AIDS 치매 복합증(AIDS dementia complex), 주의력 결핍 장애, 주의력 결핍 과다행동 장애, 난독증, 정신분열증, 정신분열형 장애(schizophreniform disorder), 정신분열증의 인지 장애 또는 정신분열 정동장애의 치료용 약제학적 조성물.
N-(5-클로로푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄, 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염을 활성성분으로 포함하는, 경증 내지 중등증의 알쯔하이머형 치매(mild to moderate dementia of the Alzheimer's type), 경증 인지 장애 또는 연령-관련 기억력 손상의 치료용 약제학적 조성물.
제2항에 있어서, 상기 N-(5-클로로푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄, 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염은 1일 100 ㎍/kg 내지 1 mg/kg의 투여량 범위로 제공되는 것인 약제학적 조성물.
제3항에 있어서, 상기 N-(5-클로로푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄, 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염은 1일 100 ㎍/kg 내지 1 mg/kg의 투여량 범위로 제공되는 것인 약제학적 조성물.
N-(5-클로로푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄, 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염을 포함하는, 신경퇴행성 질환, 신경정신 질환, 또는 신경 질환의 치료용 약제학적 조성물.
N-(5-클로로푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄, 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염을 포함하는, 신경보호(neuroprotection)를 제공하는 약제학적 조성물.
N-(5-클로로푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄, 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염을 포함하는, 파킨슨 증후군 또는 파킨슨병의 치료용 약제학적 조성물.
N-(5-클로로푸란-2-일카르보닐)-3,7-디아자비시클로[3.3.0]옥탄, 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염을 포함하는, 피크병, 헌팅턴병, 지연성 운동장애, 운동과다증, 진행성 핵상 마비, 크로이츠펠트-야콥병, 다발성 경화증, 근위축성 측삭 경화증, 간질, 뚜렛 증후군, 또는 자폐증의 치료용 약제학적 조성물.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제