KR100651651B1

KR100651651B1 - 베타-메틸카바페넴 유도체, 이의 제조방법 및 이를포함하는 항생제 조성물

Info

Publication number: KR100651651B1
Application number: KR1020050073660A
Authority: KR
Inventors: 김봉진; 허정희
Original assignee: 한국화학연구원
Priority date: 2005-08-11
Filing date: 2005-08-11
Publication date: 2006-12-01

Abstract

본 발명은 하기 화학식 1의 베타-메틸카바페넴 유도체, 이의 제조 방법 및 이를 함유하는 항생제 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 베타-메틸카바페넴 유도체는 그람양성균에 강한 항균효과를 나타내며, 메티실린 내성 스타필로코쿠스 아우레우스(Methicillin Resistant Staphylococcus Aureus, MRSA)를 비롯한 내성균에도 항균효과가 우수하여 MRSA 및 오플록사신 내성균주(QRSA) 감염증을 비롯한 난치성 내성균 감염에 대한 항생제로서 유용하게 사용될 수 있다.

상기 식에서, M은 수소 또는 약리학적으로 허용가능한 염을 형성하는 짝이온이다.

Description

베타-메틸카바페넴 유도체, 이의 제조방법 및 이를 포함하는 항생제 조성물 {BETA-METHYLCARBAPENEM DERIVATIVES, PREPARATION THEREOF AND ANTIBIOTIC COMPOSITION COMPRISING THE SAME}

본 발명은 그람양성균에 우수한 항균효과를 나타내며, 메티실린 내성 스타필로코쿠스 아우레우스(Methicillin Resistant Staphylococcus Aureus, MRSA)를 비롯한 내성균에도 특히 우수한 항균효과를 갖는 베타-메틸카바페넴 유도체, 이의 제조 방법 및 이를 함유하는 항생제 조성물에 관한 것이다.

1940년대 현대적인 개념의 항생제로서 처음으로 임상에서 사용된 페니실린은 감염질환을 가진 수많은 환자의 생명을 구함으로써 기적의 약으로 알려져 왔다. 그러나 페니실린이 사용된지 얼마 되지 않아, 이에 대해 내성을 가지는 포도상 구균이 등장하였다. 1960년대에 들어서는 반합성 페니실린인 메티실린이 개발되어 페니실린 내성 포도상 구균 감염증 치료에 사용되기 시작하였으며, 1973년에는 세팔로스포린계인 세파졸린이 개발되었다. 그러나 이후 메티실린이나 세파졸린에 내성을 가지는 메티실린 내성 포도상 구균(MRSA)이 발생하기 시작하여 또 다른 문제를 야기하게 되었다. 이어 1980년대에는 각종 세팔로스포린 제제와 퀴놀론, 카바페넴, 모노박탐, 글리코사이드 등 수많은 항생제가 개발되어 실제 임상에서 사용되었다. 그러나 이 시기에는 페니실린 내성 폐렴구균, MRSA 등이 세계 각지에서 문제가 되기 시작하였고, 1990년대에는 반코마이신 내성 장구균(VRE)이 출현하면서 항생제 내성균 문제가 세계 의약계의 관심사로 대두되었다. 따라서, 그람양성균과 그람음성균에 광범위하게 항균력을 가지면서 또한 내성균의 치료에 효과가 있는 새로운 항생제의 개발이 요구되고 있다.

최근에는 카바페넴계 항생제인 머크(MERCK)사의 2-아릴카바페넴 화합물(L-695256 과 L-742728)들이 MRSA와 VRSA에 좋은 활성을 나타내는 것으로 보고되었으며(Hugh rosen et al., Sciences, 703(1999)), 국제공개번호 제 WO 99 62906 호에는 2-벤조티아졸에테닐 카바페넴이 MRSA에 좋은 효과를 나타낸다고 보고된 바 있다. 본 발명자들이 최근에 제시한 아제티딘 유도체가 치환된 카바페넴유도체들이 광범위한 항균 효과를 가지면서 내성균에도 우수한 항균력을 보이는 물질들을 보고 한 바 있다(한국특허공개 제 2003-14858호, 한국특허공개 제 2003-23968호, 한국특허공개 제 2004-74181호 및 한국특허공개 2004-85384호). 이 외에도 MRSA에 좋은 효과를 보이는 카바페넴계 항생제가 다수 보고되어 있으며, 시판되는 것으로는 이미페넴(imipenem)과 메로페넴(meropenem)이 약한 내성을 갖는 MRSA의 치료제로에 이용되고 있다.

이러한 항생제 내성의 문제는 필연적으로 환자 치료의 실패라는 결과를 초래하게 되어, 이를 극복하는 새로운 항생제의 개발이 강력히 요구되고 있는 실정이다.

이에 본 발명자들은 그람양성균에 강한 항균활성을 나타내며, MRSA 감염을 비롯한 내성균 감염에 대한 치료효과를 갖는 항생제를 개발하기 위해 계속 연구를 진행한 결과, 새로운 카바페넴 유도체를 개발함으로써 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은, 광범위한 약효를 가지면서 MRSA, QRSA등의 내성균 감염에 대한 항생효과를 갖는, 베타-메틸카바페넴 유도체 및 이의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 카바페넴 유도체를 유효성분으로 함유하는 항생제 조성물을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 하기 화학식 1의 베타-메틸카바페넴 유도체 또는 이의 약리학적으로 허용가능한 염을 제공한다:

화학식 1

또한, 본 발명에서는

1) 하기 화학식 2의 2-디페닐포스포릴옥시 카바페넴 카복실레이트 유도체를 화학식 3의 사이클로펜타노피리딘아제티딘-3-일싸이올 유도체와 반응시켜 화학식 4의 카바페넴 에스테르 유도체를 제조하는 단계, 및

2) 하기 화학식 4의 화합물의 보호기(R₁)를 제거하는 단계를 포함하는,

화학식 1의 카바페넴 유도체의 제조방법을 제공한다.

상기 식에서,

R₁은 카르복시 보호기로서, 예를 들면, p-니트로벤질 또는 알릴기를 나타낸다.

상기 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 화학식 1의 카바페넴 유 도체 또는 이의 약리학적으로 허용되는 염을 유효 성분으로 포함하는 항생제 조성물을 제공한다.

이하 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다.

본 발명에서 화학식 1의 베타-메틸카바페넴 유도체는 화학식 2의 화합물과 화학식 3의 화합물을 축합 반응시켜 화학식 4의 화합물을 제조한 다음, 화학식 4의 화합물에서 카르복시보호기(R₁)를 제거함으로써 제조할 수 있다.

우선, 화학식 2의 2-디페닐포스포릴옥시 카바페넴 카복실레이트 유도체를 화학식 3의 사이클로펜타노피리딘아제티딘-3-일싸이올 유도체와 반응시켜 화학식 4의 카바페넴 에스테르 유도체를 제조하는 것은 당분야에서 공지된 방법에 따라 수행될 수 있다. 예를 들어, 화학식 2의 화합물을 건조된 유기용매, 예를 들어 아세토나이트릴, 메틸렌클로라이드 또는 아세톤, 바람직하게는 아세토나이트릴에 용해시키고, -30℃∼ -20℃로 냉각시킨 다음, N,N-디아이소프로필에틸아민을 천천히 가한다. 여기에 화학식 3의 화합물을 가하고 동 온도에서 2시간 내지 4시간 동안 교반하여 반응이 종결되는 것을 확인한 후 통상적인 방법에 따라 생성물을 분리시켜 화학식 4의 화합물을 수득할 수 있다.

이렇게 얻어진 화학식 4의 화합물의 카르복시 보호기, R₁이 p-니트로벤질기인 경우는 통상의 방법인 수소화 촉매반응으로 환원하여 제거할 수 있으며, R₁이 알 릴기인 경우는 유기산 또는 그의 염(예를 들어, 아세트산, 2-에틸헥사논산, 또는 이들의 나트륨 및 칼륨염) 존재하에서 트리페닐포스핀, 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐과 반응시킴으로써 제거할 수 있다.

상기 보호기의 제거반응 후 수득된 반응물을 역상 실리카겔 칼럼크로마토그래피방법으로 정제한 다음 동결건조하여 비결정성 고체 상태의 최종 생성물인 화학식 1의 화합물을 수득할 수 있다.

화학식 2의 화합물은 카바페넴 화합물을 합성하기 위한 일반적인 중간체로서 당분야에서 공지된 방법(일본특허 특개평 4-330085호(1992) 참조)에 따라 제조할 수 있다.

한편, 본 발명에서 사용된 화학식 3의 화합물은 하기 반응식 1에 제시된 방법에 따라 제조할 수 있다.

구체적으로, 화학식 5의 에틸 시아노아세테이트와 브로모아세트알데하이드 디에틸아세탈을 예를 들면, 디메틸아세트아미드 용매에 용해시킨 후, 포타슘 tert-부톡사이드와 같은 염기를 가하여 2시간 동안 가열 환류 반응시켜 화학식 6의 화합물을 수득한 후, 이를 예를 들면, 테트라하이드로퓨란 용매에 용해시키고 포타슘 tert-부톡사이드와 같은 염기를 가하여 상온에서 3 내지 4시간 동안 교반한 후, 여기에 2-클로로사이클로펜타논을 가하여 2 내지 3시간 동안 교반 반응하여 화학식 7의 화합물을 얻을 수 있다.

이어서, 화학식 7의 화합물을 예를 들면, 테트라하이드로퓨란 용매에 용해시키고 황산과 같은 산을 가하여 상온에서 4 내지 5시간 동안 교반하여 알데하이드 화합물을 생성시키고, 이를 무수 에탄올과 같은 용매에 용해시켜 하이드록실아민 염산염과 함께 2 내지 3시간 동안 가열 환류하여 고리화 반응으로 진행된 화학식 8의 화합물을 얻을 수 있다. 이어서, 화학식 8의 화합물의 N-옥사이드를 환원하기 위하여 삼염화인을 클로로포름과 같은 용매하에서 화학식 8의 화합물과 혼합하여 2 내지 3시간 동안 가열 환류하여 화학식 9의 화합물을 수득할 수 있다.

이 화학식 9의 화합물과 3-tert-부틸디메틸실릴아제티딘을 무수 테트라하이드로퓨란과 같은 용매중에서 tert-부틸마그네슘클로라이드를 가하여 상온에서 2 내지 4시간 동안 반응시켜 아제티딘아마이드 화합물인 화학식 10의 화합물을 얻을 수 있다. 화학식 10의 화합물을 염산과 같은 산 존재하에서 보호기를 제거하고 얻은 아제티딘알콜 화합물에 미쥬노브(mitsunobu)반응을 시켜 아세틸싸이오아제티딘 화 합물인 화학식 11의 화합물을 얻은 후, 이를 메탄올과 같은 용매하에서 묽은 수산화나트륨과 같은 알칼리를 가하여 가수분해 반응을 하여 원하는 화학식 3의 사이클로 펜타노피리딘일 싸이올 화합물을 수득할 수 있다. 이 화합물은 서서히 디설파이드 화합물로 변환될 수 있으므로 곧바로 다음 반응에 사용하여야 한다.

본 발명의 화학식 1의 화합물은 그람양성균에 우수한 항균활성을 나타내며, 메티실린 내성균(MRSA), 엔테로코쿠스(enterococcus) 페니실린 내성균 및 뉴모코쿠스(pneumococcus)와 같은 그람양성 미생물에 대해 우수한 항 박테리아 활성을 갖는다.

따라서, 본 발명에서는 유효량의 화학식 1의 화합물 또는 이의 약리학적으로 허용되는 염, 및 약제학적으로 허용되는 담체를 포함하는 항생용 조성물을 제공한다.

본 발명의 약학 조성물은 활성 성분인 화학식 1의 화합물이 조성물의 총중량을 기준으로 하여 0.1 내지 75 중량%, 바람직하게는 1 내지 50 중량％의 양으로 함유될 수 있다.

본 발명의 약학 조성물은 다양한 경구 또는 비경구 투여 형태로 제형화 할 수 있다. 경구 투여용 제형으로는 예를 들면 정제, 환제, 경.연질 캅셀제, 액제, 현탁제, 유화제, 시럽제, 과립제 등이 있는데, 이들 제형은 유효성분 이외에 희석제(예: 락토즈, 덱스트로즈, 수크로즈, 만니톨, 솔비톨, 셀룰로즈 및 또는 글리신), 활택제(예: 실리카, 탈크, 스테아르산 및 그의 마그네슘 또는 칼슘염 및/ 또는 폴리에틸렌 글리콜)를 함유할 수 있다. 정제는 또한 마그네슘 알루미늄 실리케이 트, 전분 페이스트, 젤라틴, 트라가칸스, 메틸셀룰로즈, 나트륨 카르복시메틸셀룰로즈 및/또는 폴리비닐피롤리딘과 같은 결합제를 함유할 수 있으며, 경우에 따라 전분, 한천, 알긴산 또는 그의 나트륨 염과 같은 붕해제 또는 비등 혼합물 및/또는 흡수제, 착색제, 향미제, 및 감미제를 함유할 수 있다. 상기 제형은 통상적인 혼합, 과립화 또는 코팅 방법에 의해 제조될 수 있다. 또한 비경구 투여용 제형의 대표적인 것은 주사용 제형으로 등장성 수용액 또는 현탁액이 바람직하다.

상기 조성물은 멸균되고/되거나 방부제, 안정화제, 수화제 또는 유화 촉진제, 삼투압 조절을 위한 염 및/또는 완충제 등의 보조제 및 기타 치료적으로 유용한 물질을 함유할 수 있으며, 통상적인 방법인 혼합, 과립화 또는 코팅 방법에 따라 제제화할 수 있다.

유효 성분으로서 화학식 1의 화합물은 사람을 포함하는 포유동물에 대해 하루에 2.5 내지 100 ㎎/㎏(체중), 바람직하게는 5 내지 60 ㎎/㎏(체중)의 양으로 1일 1회 또는 분할하여 경구 또는 비경구적 경로를 통해 투여할 수 있다.

이하 하기 제조예 및 실시예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하고자 한다. 단, 하기 제조예 및 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 본 발명의 범위가 이들만으로 한정되는 것은 아니다.

제조예 1 내지 6 : 4-(3-머르캅토아제티딘-1-일)카보닐-사이클로펜타노피리딘(화학식 3의 화합물)의 제조

제조예 1 : 에틸 4,4-다이메톡시-2-시아노부틸레이트(화학식 6의 화합물)의 제조

질소분위기 하에서 화학식 5의 에틸 시아노아세테이트(6 ml, 56,4 밀리몰)을 디메틸포름아마이드(40ml)에 용해시키고, 포타슘 tert-부톡사이드(6.6 g, 56.4 밀리몰)을 가한 후 상온에서 4시간 동안 교반하였다. 동 온도에서 브로모아세트알데하이드(8.75 ml, 56.4 밀리몰)를 천천히 가하여 상온에서 20분간 교반한 후 2시간 동안 가열 환류시켰다. 반응액을 상온으로 냉각시킨 후 물과 클로로포름을 가하여 추출하고, 유기층을 무수 마그네슘설페이트로 건조하여, 여과, 감압농축한 후 잔여물을 진공증류(bp 111-115℃/1.3 밀리바)로 정제하여 순수한 목적화합믈 6.689 g(55％ 수율)을 얻었다.

¹H-NMR(CDCl₃, 200MHz) δ 1.15-1.37(3개의 triplet, 9H), 2.28-2.33(m, 2H), 3.44-3.77(m, 5H), 4.24(q, 2H), 4.72(t, 1H).

제조예 2 : 에틸 4,4,-다이에톡시-2-시아노-2-(사이클로펜타논-2-일)부틸레이트(화학식 7의 화합물)의 제조

제조예 1에서 수득한 화학식 6의 에틸 4,4-다이메톡시-2-시아노부틸레이트(6.698 g, 29.21 밀리몰)을 테트라하이드로퓨란(40 ml)에 용해시키고, 포타슘 tert-부톡사이드(3.68 g, 32.73 밀리몰)을 천천히 가한 후 상온에서 3시간 교반하였다. 동 온도에서 2-클로로사이클로펜타논(4.16 g, 3 밀리몰)을 적가한 후 2시간 더 교반하였다. 반응물에 물과 초산에틸을 가하고 추출하여 얻은 유기층을 무수 마그네슘설페이트로 건조시켜, 여과, 감압농축하여 실리카겔 칼럼크로마토그래피(용리제: 헥산/초산에틸=1/9)로 정제하여 순수한 목적 화합물 5.485 g(60％ 수율)을 노란색 액체 상태로 얻었다.

¹H-NMR(CDCl₃, 200MHz) δ 1.15-1.37(3개의 triplet, 9H), 1.85-2.43(m, 6H), 3.44-3.77(m, 5H), 4.04-4.32(m, 4H), 4.72(t, 1H).

제조예 3: N-옥소-4-에톡시카보닐-사이클로펜타노피리딘(화학식 8의 화합물)의 제조

제조예 2에서 얻은 화학식 7의 화합물(2.0 g, 6.42 밀리몰)을 테트라하이드로퓨란(17 ml)에 용해시키고, 황산(1.8 ml, 32.12 밀리몰)과 물(1.8 ml)의 혼합액을 천천히 가한 후 상온에서 4시간 동안 교반하였다. 반응이 완결된 후 물(20 ml)로 희석한 후 초산에틸로 추출하여 무수 마그네슘설페이트로 건조시켜, 여과, 감압농축하여 알데하이드화합물 1.353 g(85％ 수율)를 얻었다. 이 알데하이드 화합물(2.240 g, 9.44 밀리몰)을 무수 에탄올(45 ml)에 용해시키고, 하이드록실아민 염산염(1.64 g, 23.6 밀리몰)를 가한 후 2시간 동안 가열 환류시켰다. 반응액을 상온으 로 냉각하여 용매를 감압하에서 농축시키고, 잔여물에 수산화나트륨(1 g)과 얼음물(20 ml)의 혼합액을 가하고, 클로로포름으로 추출하였다. 유기층을 무수 마그네슘설페이트로 건조시켜, 여과, 감압농축하여 목적 화합물 1.873 g(96％ 수율)를 얻었다.

¹H-NMR(CDCl₃, 200MHz) δ 1.37(t, J= 8.8Hz, 3H), 2.11(quintet, J= 7.7Hz, 2H), 3.05(t, J= 7.74Hz, 2H), 3.30(t, J= 7.74Hz, 2H), 4.32(q, J= 7.1Hz, 2H), 7.63(d, J= 6.8Hz, 1H), 7.98(d, J= 6.8Hz, 1H); MS(EI, 70eV) m/z 191(M⁺), 162, 146, 117.

제조예 4 : 4-에톡시카보닐-사이클로펜타노피리딘(화학식 9의 화합물)의 제조

제조예 3에서 얻은 화학식 8의 N-옥소-4-에톡시카보닐-사이클로펜타노피리딘(1.873g)을 클로로포름(30 ml)에 용해시키고, 포스포러스 트리클로라이드(2.13 ml, 24.4 밀리몰)을 가한 후 2시간 동안 가열 환류 시켰다. 반응 종료 후 상온으로 냉각하여 물을 가하여 반응을 정지시키고 10％ 수산화 칼륨 수용액을 가한 후 클로로포름으로 추출하여 얻은 유기층을 무수 마그네슘설페이트로 건조시켜, 여과, 감압농축하여 실리카겔 칼럼크로마토그래피(용리제: 초산에틸/n-헥산=3/2)로 정제하여 순수한 목적 화합물 319 mg(19％)를 얻었다.

¹H-NMR(CDCl₃, 200MHz) δ 1.37(t, J= 8.8Hz, 3H), 2.10(quintet, J= 7.7Hz, 2H), 3.05(t, J= 7.74Hz, 2H), 3.30(t, J= 7.74Hz, 2H), 4.23(q, J= 7.1Hz, 2H), 7.63(d, J= 6.8Hz, 1H), 7.98(d, J=6.8Hz, 1H); MS(EI, 70eV) m/z 175(M⁺), 82, 69.

제조예 5 : 4-(4-tert-부틸다이메틸실릴옥시아제티딘-1-일)카보닐-사이클로펜타노피리딘(화학식 10의 화합물)의 제조

질소 분위기에서 3-(tert-부틸디이메틸실릴옥시)아제티딘(339 mg, 1.844 밀리몰)을 건조된 테트라하이드로퓨란(7 ml)에 용해시키고, tert-부틸마그네슘클로라이드(2.0M 테트라하이드로퓨란 용액)(1.26 ml, 2.515 밀리몰)을 천천히 가하여 5분간 교반하였다. 이 반응물에 제조예 4에 따라 제조한 화학식 9의 4-에톡시카보닐-사이클로펜타노피리딘(319 mg, 1.677 밀리몰)을 적가한 후 2시간 동안 교반하였다. 반응물에 물과 초산에틸을 가하여 추출하고 얻은 유기층을 무수 마그네슘설페이트로 건조하여, 여과, 감압농축하여 실리카겔 칼럼크로마토그래피(용리제: 초산에틸)로 정제하여 순수한 목적 화합물 207 mg(37％ 수율)을 얻었다.

¹H-NMR(CDCl₃, 200MHz) δ 0.05(s, 6H), 0.85(s, 9H), 2.10(quintet, J= 7.7Hz, 2H), 3.05(t, J= 7.74Hz, 4H), 4.00(m, 2H), 4.18(m, 1H), 4.38(m, 1H), 4.64(m, 1H), 6.98(d, J= 6.8Hz, 1H), 8.38(d, J= 6.8Hz, 1H); MS(EI, 70eV) m/z 332(M⁺), 262, 246, 195.

제조예 6 : 4-[(3-아세틸싸이오)아제티딘-1-일]카보닐-사이클로펜타노피리딘(화학식 11의 화합물)의 제조

제조예 5에서 제조한 화학식 10의 4-(4-tert-부틸다이메틸실릴옥시아제티딘-1-일)카보닐-사이클로펜타노피리딘(207 mg, 0.623 밀리몰)을 메탄올(4 ml)에 용해시키고, 0℃로 냉각시킨 후, 4노르말-염산(0.6 ml, 2.49 밀리몰)을 천천히 가하여 주었다. 상온에서 2시간 동안 교반한 다음 반응물에 포화 중조 수용액으로 pH를 7.0으로 조절하여 주고 용매를 감압하에서 날려 보냈다. 잔여물에 물과 초산에틸을 가하여 추출하고 얻은 유기층을 무수 마그네슘설페이트로 건조시켜, 여과, 감압농축하여 알콜화합물 120 mg(88％ 수율)을 수득하였다. 다른 플라스크에 트리페닐포스핀(163 mg, 0.623 밀리몰)을 건조된 테트라하이드로퓨란(2 ml)에 용해시키고 0℃로 냉각시킨 후, 다이아이소프로필아조다이카르복실레이트(0.12 ml, 0.623 밀리몰)을 적가하여 1시간 동안 교반하였다. 동 온도에서 싸이오아세트산(0.045 ml, 0.623 밀리몰)과 앞에서 제조한 알콜화합물을 차례로 가한 후 상온으로 온도를 올려 2시간 동안 교반하였다. 반응 완결후 용매를 감압하에서 농축하여 실리카겔 칼럼크로마토그래피(용리제: n-헥산/초산에틸=1/2)로 정제하여 순수한 목적 화합물 64 mg(75％)을 노란색 액체상으로 얻었다.

¹H-NMR(CDCl₃, 200MHz) δ 2.10(quintet, J= 7.7Hz, 2H), 2.34(s, 3H), 3.05(t, J= 7.74Hz, 4H), 3.90-4.18(m, 2H), 4.20-4.38(m, 1H), 4.50-4.63(m, 2H), 4.64(m, 1H), 6.98(d, J= 6.8Hz, 1H), 8.38(d, J= 6.8Hz, 1H); MS(EI, 70eV) m/z 2762(M⁺), 233, 218, 175, 146.

제조예 6 : 4-(3-머르캅토아제티딘-1-일)카보닐-사이클로펜타노피리딘(화학식 3의 화합물)의 제조

제조예 5에서 얻은 화학식 11의 4-[(3-아세틸싸이오)아제티딘-1-일]카보닐-사이클로펜타노피리딘((64 mg, 0.4 밀리몰)을 메탄올(1.5 ml)에 용해 시키고, 0℃로 냉각시킨 후 2N-수산화나트륨(0.25 ml, 0.4 밀리몰)을 천천히 적가하여 2시간 동안 교반하여 주었다. 반응이 완결된 후 반응물에 2N-염산으로 pH를 4-5로 조절하여 준 후 용매를 감압하에서 농축하고, 잔여물에 물과 초산에틸을 가하여 용해 추출하여 준 후 유기층을 무수 마그네슘설페이트로 건조하고, 여과, 감압농축하여 조생성물을 얻었으며 이는 공기중에서 쉽게 변화되므로 곧바로 다음 반응에 사용하였다.

실시예 1 : 소디윰 (1R,5S,6S)-2-{[1-(사이클로펜타노피리딘-4-일)카보닐]아제티딘-3-싸이오}-6-[(1R)-하이드록시]-1-메틸카바펜-2-엠-3-카르복실레이트(화학식 1의 화합물)의 제조

공지된 방법에 따라 제조한 화학식 2의 화합물에 해당하는 4-니트로벤질 (1R,5R,6S)-2-(디페닐포스포릴옥시)-6-[(1R)-1-하이드록시에틸]-1-메틸카바펜-2-엠-3-카르복실레이트(138 mg, 0.232 밀리몰)을 아세토니트릴(2 ml)에 녹이고 -20℃에서 다이아이소프로필에틸아민(0.1 ml, 0.464 밀리몰)을 가한 후 이어서 제조예 6에서 제조한 화학식 3의 4-(3-머르캅토아제티딘-1-일)카보닐-사이클로펜타노피리딘을 적가한 다음 동 온도에서 2시간 동안 교반하여 반응을 완결시켰다. 반응액에 물과 초산에틸을 가하여 추출하여 유기층을 취한 후 무수 마그네슘 설페이트로 건조시켜, 여과, 감압하에서 농축하였다. 잔사를 실리카겔 칼럼크로마토그래피(용리제: 초산에틸/메탄올=9/1)정제하여 순수한 카바페넴 에스테르 화합물 79 mg(57％ 수율)얻었다.

얻어진 카바페넴 에스테르 화합물의 보호기를 제거하기 위하여 카바페넴 에 스테르 화합물(79 mg, 0.17 밀리몰)을 테트라하이드로퓨란(0.5 ml)과 에탄올(0.3 ml)에 용해시키고, 나트륨 2-에틸헥사노에이트(30 mg, 0.17 밀리몰)와 10％ 팔라듐카본(8 mg)을 가한 후 수소분위기 하에서 8시간 동안 상온에서 교반하였다. 여과하여 팔라듐 촉매를 제거하고 용매를 감압하에서 농축시켰다. 잔여물에 소량의 물을 가한 후 초산에틸로 불순물을 세척하여 주고, 물층을 C18 역상 MPLC(용리제: 10％ 아세토니트릴 수용액)을 통과시켜 얻어진 목적물이 포함된 부분을 분취하고 동결건조하여 흰색 고체의 목적 화합물 27 mg(25％)을 수득하였다.

¹H-NMR(D₂O, 200MHz) δ1.15(d, J=7 .2Hz, 3H), 1.38(d, J= 6.2Hz, 3H), 2.06-2.24(m, 2H),2.95-3.10(m, 5H), 3.21(m, 1H), 4.00(m, 1H), 4.20-4.35(m, 5H), 4.40-4.65(m, 2H), 6.98(s, 1H), 7.25(m, 2H); MS(FAB, m/e) 442(M⁺-Na).

실시예 2 : 소디윰 (1R,5S,6S)-2-{[1-(사이클로펜타노피리딘-4-일)카보닐]아제티딘-3-싸이오}-6-[(1R)-하이드록시]-1-메틸카바펜-2-엠-3-카르복실레이트

화학식 2의 화합물로서 4-알릴 (1R,5R,6S)-2-(디페닐포스포릴옥시)-6-[(1R)-1-하이드록시에틸]-1-메틸카바펜-2-엠-3-카로복실레이트(138 mg, 0.276 밀리몰)를 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 순수한 카바페넴 에스테르 화합물 83 mg(61％ 수율)얻었다.

얻어진 카바페넴 에스테르 화합물(83 mg, 0.17 밀리몰)을 건조된 메틸렌클로라이드(2 ml)에 용해시키고, 트리페닐포스핀(6 mg, 0.021 밀리몰)과 소디윰 2-에틸헥사노에이트(57 mg, 0.17 밀리몰) 및 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐(0.5 mg)을 각각 가하였다. 반응액을 상온에서 5시간 동안 교반하여 반응을 완결시킨 후 물(5 ml)를 가하였다. 30분간 더 교반하여 주고 메틸렌클로라이드(5 ml)을 가하여 유기층을 분리하여 버리고, 남은 물층을 C18 역상 MPLC(용리제: 10％ 아세토니트릴 수용액)을 통과시켜 얻어진 목적물이 포함된 부분을 분취하고 동결건조하여 흰색 고체의 목적 화합물 22 mg(23％)을 수득하였다. ¹H-NMR로 분석한 결과는 실시예 1과 동일하였다.

시험예 1

상기 실시예 1 또는 2에서 제조한 본원 발명에 따른 화합물의 그람 양성균 및 그람음성균과 메티실린 내성균주(MRSA) 및 오플록사신 내성균주(QRSA)에 대한 항균작용을 다음과 같이 시험하였다. 뮬러-힌톤(Muller-Hinton) 한천을 사용하여 2배수 아가(agar)희석법에 의한 한천배지 희석법에 따라 최소성장 억제농도(Minimum Inhibitory Concentration, MIC)를 측정함으로써, 실시예 1, 2에서 제조된 본 발명의 카바페넴 유도체의 항균작용을 평가하여 그 결과를 표 1에 나타내었다. 대조군으로는 시판되고 있는 카바페넴 항생제인 메로페넴을 사용하였다.

상기 표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 화학식 1의 카바페넴 유도체는 대조물질에 비하여 그람양성균에 우수한 항균력을 보이며, MRSA균 및 QRSA균과 같은 내성균에 대해서도 강한 항균력을 나타내었다.

본 발명의 카바페넴 유도체는 그람양성균에 대하여 우수한 항균력을 보이며, 메티실린 내성 스타필로코쿠스 아우레우스(MRSA) 및 오플록사신 내성 스타필로코쿠스 아우레우스(QRSA)에 대한 항균효과가 매우 우수하여 MRSA 및 QRSA 감염증을 비롯한 난치성 내성균 감염에 대한 항생제로서 유용하게 사용될 수 있다.

Claims

하기 화학식 1의 베타-메틸카바페넴 유도체 또는 이의 약리학적 허용가능한 염:

화학식 1

상기 식에서, M은 수소 또는 약리학적으로 허용가능한 염을 형성하는 짝이온을 나타낸다.
(1) 하기 화학식 2의 2-디페닐포스포릴옥시 카바페넴 카복실레이트 유도체를 화학식 3의 사이클로펜타노피리딘아제티딘-3-일싸이올 유도체와 반응시켜 화학식 4의 카바페넴 에스테르 유도체를 제조하는 단계, 및

(2) 하기 화학식 4의 화합물의 보호기(R₁)를 제거하는 단계를 포함하는,

하기 화학식 1의 베타-메틸카바페넴 유도체 또는 이의 약리학적으로 허용가능한 염의 제조 방법:

화학식 1

화학식 2

화학식 3

화학식 4

상기 식에서,

R₁은 카르복시보호기이고,

M은 수소 또는 약리학적으로 허용가능한 염을 형성하는 짝이온을 나타낸다.
제2항에 있어서,

상기 단계 1을, 화학식 2의 화합물과 화학식 3의 화합물을 유기용매 중에서 N,N-디아이소프로필에틸아민의 존재하에 -30℃ 내지 -20℃에서 2시간 내지 4시간 동안 반응시킴으로써 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
제2항에 있어서,

화학식 3의 화합물이 하기 단계를 포함하는 방법에 의해 제조되는 것임을 특징으로 하는 방법:

1) 하기 화학식 5의 에틸 시아노아세테이트와 브로모아세트알데하이드를 가열 환류 반응시켜 하기 화학식 6의 화합물을 제조하는 단계,

2) 하기 화학식 6의 화합물을 2-클로로사이클로펜타논과 반응시켜 하기 화학식 7의 화합물을 제조하는 단계,

3) 하기 화학식 7의 화합물을 산과 반응시켜 알데하이드 화합물을 얻은 후, 이를 고리화 반응시켜 하기 화학식 8의 화합물을 제조하는 단계,

4) 하기 화학식 8의 화합물의 N-옥사이드를 환원하여 하기 화학식 9의 화합물을 제조하는 단계,

5) 하기 화학식 9의 화합물과 3-tert-부틸디메틸실릴아제티딘을 반응시켜 하기 화학식 10의 아제티딘아마이드 화합물을 제조하는 단계,

6) 하기 화학식 10의 화합물의 tert-부틸디메틸실릴기를 제거하고 미쥬노브 반응시켜 하기 화학식 11의 아세틸싸이오아제티딘 화합물을 제조하는 단계, 및

7) 하기 화학식 11의 화합물을 가수분해 반응시켜 화학식 3의 사이클로펜타노피리딘 아제티딘일 싸이올 화합물을 제조하는 단계.

화학식 5

화학식 6

화학식 7

화학식 8

화학식 9

화학식 10

화학식 11
유효성분으로서의 제1항의 화학식 1의 베타-메틸카바페넴 유도체 또는 이의 약리학적 허용가능한 염, 및 약제학적으로 허용되는 담체를 포함하는 항생제 조성물.