KR20030043785A - 핵산 결합 부위를 포함하는 하전된 화합물 및 이의 용도 - Google Patents

핵산 결합 부위를 포함하는 하전된 화합물 및 이의 용도 Download PDF

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Abstract

본 발명은 국소화된 양 하전 지역을 하나 이상 포함하는 하전된 화합물, 이러한 화합물을 포함하는 조성물, 이러한 화합물을 합성하는 방법, 항감염 활성을 보유하는 화합물들을 동정하기 위하여 이러한 화합물을 스크린하는 방법 및 감염을 예방 또는 억제하기 위하여 이러한 화합물을 사용하는 방법을 제공한다. 본 발명의 화합물 및 이를 함유하는 조성물은 다양한 용도로 사용되는 것으로서, 인간 및 동물용 의약품 및 농업용으로 사용된다.

Description

핵산 결합 부위를 포함하는 하전된 화합물 및 이의 용도{CHARGED COMPOUNDS COMPRISING A NUCLEIC ACID BINDING MOIETY AND USES THEREFOR}
천연 생성되거나 또는 합성되는 다수의 화합물들은 이본쇄 핵산, 특히 이본쇄 데옥시리보 핵산("dsDNA")에 결합한다는 것이 밝혀졌다. 이의 구조에 따라서, 상기 화합물들은 핵산의 상이한 부분에 결합한다. 일부는 주홈(major groove)에 결합하지만, 다른 것들은 부홈(minor groove)과 결합한다. 또한 다른 일부는 인접한 염기쌍 사이에 개재된다. 뿐만 아니라 조합 결합 방식도 공지되어 있는데, 이는 화합물이 핵산상의 하나 이상의 위치와 결합 상호 작용을 하는 방식이다.
임의의 dsDNA 결합 화합물들은 의학적 목적으로 유전자의 발현을 조절하는데에 사용될 수 있다. 질병이 유전자의 과발현 또는 원하지 않는 발현(예. 종양유전자)을 특징으로 하는 경우, 그 질병은 극도로(in toto) 억제함으로써 치료될 수 있으며 또는 부분적으로는 이러한 화합물을 유전자 또는 이의 프로모터 위치에 결합시켜 유전자 발현을 억제시킴으로써 치료될 수 있다. 진균, 세균 및 바이러스와 같은 병원체에 의한 감염은 상기 병원체의 증식에 필수적인 유전자의 발현에 영향을 미치는 화합물로 공격받을 수 있다.
그 용도가 무엇이든지, 화합물은 dsDNA에 강력하게 결합하여야 하는데, 이는 일반적으로 상기 화합물이 약 106M-1이상, 바람직하게는 약 109M-1이상의 결합 상수로 결합함을 의미한다. 그러나, 결합 강도만이 효능을 결정하는 것은 아니다. 예를 들어, 세포 흡수율, 안정성, 독성, 결합 특이성 등을 비롯한 다수의 다른 인자들도 효능 결정에 있어서 역할을 한다. 허용 가능하거나 또는 한 가지 특징이 우수한 화합물은 다른 특징이 치명적으로 결핍될 수 있다. 그러므로, 이러한 용도로 사용하기 위한 핵산 결합 화합물의 신규한 부류를 계속적으로 개발할 필요가 있다.
발명의 개요
본 발명은 신규한 부류의 화합물 및 이러한 화합물들을 포함하는 조성물, 이러한 화합물의 합성 방법, 항감염 활성을 보유하는 화합물을 동정하기 위한 상기 화합물들의 스크린 방법, 및 이러한 화합물을 사용하여 감염을 예방 또는 억제하는 방법을 제공한다.
하나의 측면에서, 본 발명은 하전된 화합물의 부류를 제공한다, 이 부류의 화합물의 일원들은 각각 핵산 결합 부위를 포함하는 것으로서, 하기 화학식 Ⅰ 또는 이의 염, 바람직하게는 약학적으로 허용 가능한 염으로 표시될 수 있다.
W-Y-[Het]-L-[NABM]
뿐만 아니라, 에스테르, 아미드, 전구 약물, 이성체 또는 화학식 Ⅰ의 대사물질은 또한 본 발명의 범위내에 포함된다.
본 발명에 있어서, "NABM"은 핵산 결합 부위(Nucleic Acid Binding Moiety)를 의미하는 것으로서, 특히 이본쇄 핵산, 구체적으로 dsDNA에 결합하거나 또는 합체되는 핵산 결합 부위를 의미하는 것이다. NABM은 소분자, 단백질 및 핵산을 포함한다. 상기 소분자들로서는 폴리아미드, 특히 합성 폴리아미드를 포함하는 것이 바람직하며, 상기 핵산들은 올리고뉴클레오타이드를 포함하는 것이 바람직하다. NABM은 개재 부위, 부홈 결합 부위, 주홈 결합 부위를 포함하며, 예를 들어, 부홈 및 주홈 결합 부위를 모두 포함하는 NABM과 같이, 이러한 방식의 조합된 형태로 결합하는 부위를 포함하는 부위들을 포함한다.
상기 화학식 Ⅰ에서, NABM은 링커인 "L"을 통하여 헤테로방향족 부위("Het")에 연결되어 있다. L은 결합, 바람직하게는 공유 결합 또는 연결기를 나타낸다. Het는로 이루어진 군으로부터 선택된, N-메틸 또는N-수소 피롤 이외의 헤테로방향족 부위를 나타내는 것으로서, 상기 화학식중, X1, X2및 X3중 어느 하나는 -O-, -S- 및 -NR3-으로 이루어진 군으로부터 선택되는 환 정점이고, X1, X2및 X3중 나머지 두개는 =N- 및 =CR4-로 이루어진 군으로부터 선택된 환 정점이다.
헤테로방향족 부위 [Het]에 공유 결합된 것은 하기 화학식을 갖는 치환체이다.
상기 식중, Y는 O, S, S(O), SO2, C(R1)2, N(R3)SO2, SO2N(R3) 및 NR3이고 ; W는 수소 또는 하기 화학식을 갖는 기이다.
상기 화학식 Ⅰ중 다양한 R 기들은 다음의 의미를 갖는다. 각각의 R1은 독립적으로 H, F, 치환된 또는 비치환된 (C1∼C6)알킬 및 치환된 또는 비치환된 (C1∼C6)헤테로알킬기로부터 선택되며 ;
R2는 Y가 NR3이외의 것이면 극성기를 보유하는 부위이고, Y가 NR3이면 극성기, 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)알킬기 또는 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)헤테로알킬기를 보유하는 부위이고 ;
각각의 R3는 독립적으로 H, 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)알킬기 및 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)헤테로알킬기에서 선택되나, Y가 NR3인 경우 R2(R1)2C 및 R3가 모두 2-클로로에틸 또는 2-히드록시에틸기를 함유하지 않으며 ;
각각의 R4는 독립적으로 수소, 할로겐, 아미노기, (C1∼C8)알킬아미노기, 디(C1∼C8)알킬아미노기, 트리(C1∼C8)알킬 암모늄기, 히드록실기, (C1∼C8)알콕시기, 티올기, (C1∼C8)티오에테르기, (C1∼C8)설폰기, (C1∼C8)설폭시드기, (C1∼C8)설폰아미드기, 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)알킬기 및 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)헤테로알킬기로부터 선택된다.
뿐만 아니라, R2, [Het] 또는 [NABM]중 하나 이상은 양의 전하를 보유한다.
바람직한 구체예의 한가지 군에서, 본 발명의 화합물은 하기 화학식 Ⅰa 또는 이의 염, 바람직하게는 약학적으로 허용 가능한 염, 또는 에스테르, 아미드, 전구 약물, 이성체 또는 대사물질로 표시될 수 있다.
상기 화학식 Ⅰa에 있어서, 아래 첨자 a, b 및 d는 각각 독립적으로 0, 1,2, 3, 4 또는 5이며, 단 a, b 또는 d중 하나 이상은 0 이외의 수이다. 아래 첨자 c, e 및 f는 각각 독립적으로 0 또는 1 이다.
이러한 구체예에서, R5는 할로겐, OR7및 N(R7)2로부터 선택된다. R6은 수소, 할로겐, 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)알킬기 및 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)헤테로알킬기로부터 선택된다. 각각의 R7은 독립적으로 수소, 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)알킬기 및 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)헤테로알킬기로부터 선택된다. 각각의 Q는 독립적으로 -(CH2)2-, -(CH2)3-, 및 치환된 또는 비치환된 이미다졸, 피롤, 피라졸, 푸란, 이소티아졸, 옥사졸, 이속사졸, 티아졸, 푸라잔, 1,2,3-티아디아졸, 1,2,4-티아디아졸, 1,2,5-티아디아졸, 1,3,4-티아디아졸, 1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 1,2,4-옥사디아졸, 1,3,4-옥사디아졸 및 티오펜환으로 이루어진 군으로부터 독립적으로 선택되는 헤테로방향족 환으로부터 선택된다. Q는 티오펜 환인 것이 바람직하다. 헤테로방향족 환 Q중 적당한 치환체의 예로서는 C1, F, CH3및 히드록시를 포함한다.
본 발명에 의한 화합물들은 미정제된, 실질적으로 정제된 및 정제된 형태일 수 있다. 상기 화합물은 화합물의 합성 또는 정제시 존재하는 용매, 반응물 또는 부산물과 같은 임의의 부가 성분들 및 화합물의 사용 또는 제조시에 존재하는 임의의 부가 성분들, 및 화합물의 제형화 또는 화합시 첨가되는 임의의 부가 성분들과 함께 존재할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은 본 발명의 화합물을 합성하는 방법들을 제공한다. 광범위하게는, 이러한 방법들은 임의의 연결기인 L을 통하거나 또는 직접적으로, NABM를 R2(R1)2C-Y-[Het]에 연결시키는 것을 포함한다. 본 발명의 다양한 부위들은 합성 생성물 또는 천연 생성물일 수 있다. 합성 부위는 용액상 방법 또는 고체상 방법으로 합성될 수 있다. 2 이상의 부위들은 함께 합성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 본 발명은 본 발명에 의한 화합물 및 1 이상의 부형제, 희석제 또는 담체를 포함하는 조성물을 제공한다. 이러한 조성물들은 건조 제형 또는 액체 제형일 수 있다. 상기 화합물에 관하여 의도된 용도에 따라서 특정 조성물이 사용될 것이다. 본 발명에 의한 화합물들은 dsDNA에 강력하게 결합하는 것으로 밝혀졌다. 본 발명의 화합물의 dsDNA에 대한 결합 상수는 약 106M-1이상이고, 더욱 바람직하게는 약 109M-1이상이며, 가장 바람직하게는 약 1010M-1, 1011M-1, 1012M-1이상이다. 일부 조성물들은 진균 및 세균과 같은 병원체의 증식을 억제하는데에 효과적인 것으로 밝혀졌다.
본 발명의 화합물 및 조성물에 대한 용도로서는 항감염 용도를 포함한다. 이러한 용도는 본질상 예방적이거나 또는 치료적일 수 있다. 이러한 용도는 목적으로 하는 결과를 이루기에 충분한 양의 본 발명의 화합물을 진핵 유기체인 병원체와 접촉시킴으로써 달성할 수 있다. 접촉은 상황에 따라서 시험관내 또는 생체내에서 일어날 수 있다. 이러한 측면의 바람직한 구체예들은 병원성 유기체의 증식을 억제하는 것을 포함한다. 억제는 유기체를 사멸시키고, 유기체의 증식 속도를 감소시키거나, 또는 상기 유기체의 병원성을 감소시키거나 또는 제거함으로써, 예를 들어, 병원성 유전자(예. 독소 암호 유전자)의 발현을 억제함으로써, 이루어질 수 있다. 본 발명의 예방 방법 및 치료 방법에 의하여 영향을 받을 수 있는 각각의 병원체들로서는 진핵 유기체 및 원핵 유기체, 그리고 바이러스를 포함한다. 표적으로서는 세균 및 진균이 바람직하다.
본 발명의 치료와 관련된 측면은 표적화 병원체에 대한 숙주 또는 중간체로서 사용되는 동물 및 식물 모두에 관한 것이다. 이와 같이, 본 발명은 동물의 건강 및 의약품 그리고 농업과 관련되어 있다.
또 다른 관점에서, 본 발명은 항감염 활성을 보유하는 본 발명의 화합물을 동정하기 위한 스크린 방법을 제공한다. 이러한 스크린 방법들은 시험관내 및 생체내 스크린 방법을 모두 포함하며, 시험관내 스크린 방법 수행 이후 생체내 스크린 방법(예. 세포계 스크린)을 수행하는 것을 포함하는 방법들을 포함할 수 있다. 상기 방식중 어느 하나에서, 그 방법은 고처리량 방법, 즉 한번에 약 10개, 바람직하게는 약 100 개, 1,000 개, 또는 10,000 개 이상의 화합물이 스크린되는 방법인 것이 바람직하다. 상술한 각각의 경우에서, "하전된 화합물"은 분석법 또는 생리학적 조건하에서 양으로 하전된 화합물을 의미하는 것으로서, 이는 통상적으로 중성이거나 또는 약산성인 것(pH 약 5 ∼ 약 7)이다. 다수의 화합물들은 중성인 형태에서 아민 성분을 보유하는 것으로 파악된다. 그럼에도 불구하고, 당업자는 이들 아민이 생리적 pH 또는 통상적인 분석 조건하에서 양전하를 보유한다는 것(예.양성자화됨)을 파악할 수 있을 것이다.
본 발명의 이러한 측면 및 다른 측면들 그리고 구체예들은 다음의 상세한 설명에 보다 상세히 설명되어 있다.
도면의 간단한 설명
없음
관련 출원의 상호 참조 문헌들
본 출원은 그 자체가 본원에 참고 문헌으로서 첨부되어 있는, 2000년 3월 16일자 출원된 미국 출원 제60/189,930호의 우선권을 주장하고 있다.
연방 정부 지원 연구 및 개발하에 수행된 본 발명에 관한 진술
미합중국 정부는 DARPA 인증 제65236-99-1-5427에 따라서 본 발명에 관한 임의의 권리를 보유할 수 있다.
컴팩트 디스크로 제출된 "서열 목록", 표 또는 컴퓨터 프로그램 목록 첨부물 참조
축약어 및 정의
"알킬"이란 용어는 그 자체로서 사용되거나 또는 다른 치환체의 일부로서 사용되는 경우, 다른 언급이 없으면, 직쇄 또는 분지쇄, 환형 탄화수소 라디칼, 또는 이들의 조합을 의미하는 것으로서, 이는 완전 포화된, 모노- 또는 폴리 불포화된 것일 수 있으며 지정된 탄소 원자수를 갖는(즉, C1∼C10은 탄소 원자가 1개 내지 10개임) 2가 및 다가 라디칼을 포함할 수 있다. 포화된 탄화수소 라디칼의 예들로서는 메틸, 에틸, n-프로필, 이소프로필, n-부틸, t-부틸, 이소부틸, sec-부틸, 시클로헥실, (시클로헥실)메틸, 시클로프로필메틸, 예를 들어 n-펜틸, n-헥실, n-헵틸, n-옥틸 등의 동족체 및 이성체와 같은 기들을 포함한다. 불포화된 알킬기는 1 이상의 이중 결합 또는 삼중 결합을 보유하는 것이다. 불포화된 알킬기의 예들로서는 비닐, 2-프로페닐, 크로틸, 2-이소펜테닐, 2-(부타디에닐), 2,4-펜타디에닐, 3-(1,4-펜타디에닐), 에티닐, 1- 및 3-프로피닐, 3-부티닐 및 고급 동족체 및 이성체들을 포함한다.
"알킬렌"이란 용어는 그 자체로 사용되거나 또는 다른 치환체의 일부로서 사용되는 경우, 예를 들어 -CH2CH2CH2CH2-와 같은, 알칸으로부터 유도된 2가의 라디칼을 의미한다. 통상적으로 알킬(또는 알킬렌)기는 1 ∼24개의 탄소 원자들을 보유하며, 본 발명에서는 10개 이하의 탄소 원자를 보유하는 기들이 바람직하다. "저급 알킬" 또는 "저급 알킬렌"은 단쇄 알킬 또는 알킬렌 기로서, 일반적으로 6개 이하의 탄소 원자를 보유하는 기이다.
"알콕시" 또는 "알킬아미노" 및 "알킬티오"(또는 티오알콕시)라는 용어는 이들의 종래의 의미로서 사용되었으며, 각각 산소 원자, 아미노기 또는 황 원자를 통하여 분자의 잔존부에 부착된 알킬기를 의미하는 것이다.
"헤테로알킬"이란 용어는 그 자체로 사용되거나 또는 다른 용어와 함께 사용되는 경우, 다른 언급이 없으면, 안정한 직쇄 또는 분지쇄, 또는 환형 탄화수소 라디칼, 또는 이들의 조합을 의미하는 것으로서, 이는 언급한 수의 탄소 원자와 O, N, Si 및 S로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 ∼ 3개의 이종 원자들을 포함하며, 여기서 질소 및 황 원자들은 임의로 산화될 수 있으며 질소 이종 원자는 임의로 4차화될 수 있다. 이종 원자(들) O, N 및 S는 헤테로알킬기중 임의의 내부 위치에 위치할 수 있다. 이종 원자 Si는 알킬기가 분자의 잔존부에 부착된 위치를 비롯한 헤테로알킬기중 임의의 위치에 위치할 수 있다. 그 예들로서는 -CH2-CH2-O-CH3-, -CH2-CH2-NH-CH3-, -CH2-CH2-N(CH3)-CH3-, -CH2-S-CH2-CH3-, -CH2-CH2-, -S(O)-CH3, -CH2-CH2-S(O)2-CH3-, -CH=CH-O-CH3, -Si-(CH3)3, -CH2-CH=N-OCH3및 -CH=CH-N(CH3)-CH3을포함한다. 2개 이하의 이종 원자들은 예를 들어, -CH2-NH-OCH3및 -CH2-O-Si(CH3)3와 같이 연속적으로 존재할 수 있다. 이와 유사하게, "헤테로알킬렌"이란 용어는 그 자체로 사용되거나 또는 다른 치환체의 일부로서 사용되는 경우, 예를 들어 -CH2-CH2-S-CH2CH2- 및 -CH2-S-CH2-CH2-NH-CH2-와 같은 헤테로알킬로부터 유도된 2가의 라디칼을 의미한다. 헤테로알킬렌기에 있어서, 이종 원자들은 또한 사슬 말단중의 어느 한쪽 또는 양쪽 모두를 점유할 수 있다(예. 알킬렌옥시, 알킬렌디옥시, 알킬렌아미노, 알킬렌디아미노 등). 추가로, 알킬렌 및 헤테로알킬렌 연결기에 있어서, 연결기의 방향은 내포되어 있지 않다.
"시클로알킬" 및 "헤테로시클로알킬"이란 용어는 그 자체로 사용되거나 또는 다른 용어와 함께 사용되는 경우, 다른 언급이 없으면, 각각 "알킬" 및 "헤테로알킬"의 환 형태를 의미한다. 뿐만 아니라, 헤테로시클로알킬에 있어서, 이종 원자는 이종환이 분자의 잔존 부분과 부착된 위치를 점유할 수 있다. 시클로알킬의 예들로서는 시클로펜틸, 시클로헥실, 1-시클로헥세닐, 3-시클로헥세닐, 시클로헵틸 등을 포함한다. 헤테로시클로알킬의 예들로서는 1-(1,2,5,6-테트라히드로피리딜), 1-피페리디닐, 2-피페리디닐, 3-피페리디닐, 4-모폴리닐, 3-모폴리닐, 테트라히드로푸란-2-일, 테트라히드로푸란-3-일, 테트라히드로티엔-2-일, 테트라히드로티엔-3-일, 1-피페라지닐, 2-피페라지닐 등을 포함한다.
"할로" 또는 "할로겐"이란 용어는 그 자체로 사용되거나 또는 다른 치환체의 일부로서 사용되는 경우, 다른 언급이 없으면, 불소, 염소, 브롬 또는 요오드 원자를 의미한다. 더욱이, "할로알킬"과 같은 용어는 모노할로알킬 및 폴리할로알킬을 포함하는 의미이다. 예를 들어, "할로(C1∼C4)알킬"이란 트리플루오로메틸, 2,2,2-트리플루오로에틸, 4-클로로부틸, 3-브로모프로필등을 포함하는 의미이다.
"아릴"이란 용어는 다른 언급이 없는한, 폴리 포화된, 통상적으로는 방향족의 탄화수소 치환체로서, 상기 치환체는 함께 융합되거나 또는 공유적으로 결합되는 단일환 또는 다중환(3개 이하의 환) 일 수 있다. "헤테로아릴"이란 용어는 N, O 및 S로부터 선택된 0 ∼ 4개의 이종 원자들을 함유하는 아릴기(또는 환)로서, 상기 질소 및 황 원자는 임의로 산화되고, 질소 원자(들)는 임의로 4차화된다. 헤테로아릴기는 이종 원자를 통하여 분자의 잔존 부분에 부착될 수 있다. 아릴 및 헤테로아릴 기의 비제한적 예들로서는 페닐, 1-나프틸, 2-나프틸, 4-비페닐, 1-피롤릴, 2-피롤릴, 3-피롤릴, 3-피라졸릴, 2-이미다졸릴, 4-이미다졸릴, 피라지닐, 2-옥사졸릴, 4-옥사졸릴, 2-페닐-4-옥사졸릴, 5-옥사졸릴, 3-이속사졸릴, 4-이속사졸릴, 5-이속사졸릴, 2-티아졸릴, 4-티아졸릴, 5-티아졸릴, 2-푸릴, 3-푸릴, 2-티에닐, 3-티에닐, 2-피리딜, 3-피리딜, 4-피리딜, 2-피리미딜, 4-피리미딜, 5-벤조티아졸릴, 푸리닐, 2-벤즈이미다졸릴, 5-인돌릴, 1-이소퀴놀릴, 5-이소퀴놀릴, 2-퀴녹살리닐, 5-퀴녹살리닐, 3-퀴놀릴 및 6-퀴놀릴을 포함한다. 상기 아릴 및 헤테로아릴 환계의 각각에 대한 치환체들은 이하에 기술된 허용 가능한 치환체 군들로부터 선택된다.
간략하게 나타내기 위하여, "아릴"이란 용어가 다른 용어들(예. 아릴옥시, 아릴티옥시, 아릴알킬)과 함께 사용되는 경우는 전술한 아릴환 및 헤테로아릴환을모두 포함한다. 그러므로, "아릴알킬"이란 아릴기가 알킬기에 부착된 라디칼(예. 벤질, 페네틸, 피리딜메틸 등)들을 의미하는 것으로서, 탄소 원자(예. 메틸렌 기)가 예를 들어, 산소 원자로 치환된 알킬기를 포함하는 라디칼(예. 페녹시메틸, 2-피리딜옥시메틸, 3-(1-나프틸옥시)포로필 등)을 의미한다.
상기 각각의 용어들(예. "알킬", '헤테로알킬", "아릴" 및 "헤테로아릴")은 제시된 라디칼의 치환된 형태 및 비치환된 형태 모두를 포함하는 의미이다. 라디칼의 각각의 유형에 대한 치환체는 다음에 제시된 것들이 바람직하다.
알킬 및 헤테로알킬 라디칼(종종 알킬렌, 알케닐, 헤테로알킬렌, 헤테로알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 헤테로시클로알킬, 시클로알케닐 및 헤테로시클로알케닐로 불리우는 기를 포함)에 대한 치환체들은 -OR', =O, =NR', =N-OR', -NR'R", -SR', -할로겐, -SiR'R"R'", -OC(O)R', -C(O)R', -CO2R', -CONR'R", -OC(O)NR'R", -NR"C(O)R', -NR'-C(O)NR"R"', -NR"C(O)2R', -NH-C(NH2)=NH, -NR'C(NH2)=NH, -NH-C(NH2)=NR', -S(O)R', -S(O)2R', -S(O)2NR'R", -CN 및 -NO2로부터 선택되는 다수의 기들일 수 있으며, 이때 그 수는 0 ∼ (2m'+1)의 범위이고, 여기서 m'은 이러한 라디칼에서의 탄소 원자의 총수이다. R', R" 및 R"'는 각각 독립적으로 수소, 비치환된 (C1∼C8)알킬 및 헤테로알킬, 비치환된 아릴, 1∼3개의 할로겐으로 치환된 아릴, 비치환된 알킬, 알콕시 또는 티오알콕시 기, 또는 아릴-(C1∼C4)알킬 기를 의미한다. R' 및 R"가 동일한 질소 원자에 부착되는 경우, 이들은 질소 원자와 결합하여5-원, 6-원 또는 7-원 환을 형성한다. 예를 들어, -NR'R"는 1-피롤리디닐 및 4-모폴리닐을 포함하는 의미이다. 상기 언급된 치환체들로부터, 당업자는 "알킬"이란 용어가 할로알킬(예. -CF3및 -CH2CF3) 및 아실(예. -C(O)CH3, -C(O)CF3, -C(O)CH2OCH3등)과 같은 기들을 포함하는 의미이다. 상기 치환된 알킬 및 헤테로알킬 기들은 1 ∼ 4개의 치환체를 보유하는 것이 바람직하며, 1 개, 2 개 또는 3개의 치환체들을 보유하는 것이 더욱 바람직하다. 예외적인 것들로서는 퍼할로 알킬기(예. 펜타플루오로에틸 등)가 있으며 이것들은 또한 본 발명에 바람직한 것으로 간주된다.
이와 유사하게, 아릴 및 헤테로아릴 기에 대한 치환체들은 다양한데, -할로겐, -OR', -OC(O)R', -NR'R", -SR', -R', -CN, -NO2, -CO2R', -CONR'R", -C(O)R', -OC(O)NR'R", -NR"C(O)R', -NR"C(O)2R', -NR'-C(O)NR"R"', -NH-C(NH2)=NH, -NR'C(NH2)=NH, -NH-C(NH2)=NR', -S(O)R', -S(O)2R', -S(O)2NR'R", -N3, -CH(Ph)2, 퍼플루오로(C1∼C4)알콕시 및 퍼플루오로(C1∼C4)알킬로부터 선택되고, 이때 그 수는 0 ∼ 방향족 환계상의 개환 원자가의 총 수의 범위에 있으며, 여기서 R', R" 및 R"'는 독립적으로 수소, (C1∼C8)알킬 및 헤테로알킬, 비치환된 아릴 및 헤테로아릴, (비치환된 아릴)-(C1∼C4)알킬, 및 (비치환된 아릴)옥시-(C1∼C4)알킬로부터 선택된다.
아릴 또는 헤테로아릴 환의 인접한 원자들상의 치환체들중 2개는 화학식 -T-C(O)-(CH2)q-U-(식중, T 및 U는 독립적으로 -NH-, -O-, -CH2- 또는 단일 결합이고, q는 0 ∼ 2의 정수임)인 치환체로 임의 치환될 수 있다. 이와는 달리, 아릴 또는 헤테로아릴 환의 인접한 원자들상의 치환체들중 2개는 화학식 -A-(CH2)r-B-인 치환체로 임의 치환될 수 있으며, 여기서 A 및 B는 독립적으로 -CH2-, -O-, -NH-, -S-, -S(O)-, -S(O)2-, -S(O)2NR'- 또는 단일 결합이고, r은 1∼3인 정수이다. 이와 같이 형성된 신규의 환의 단일 결합중 하나는 이중 결합으로 임의 치환될 수 있다. 이와는 달리, 아릴 또는 헤테로아릴 환의 인접한 원자상의 치환체들중 2개는 화학식 -(CH2)S-X-(CH2)t-(상기 식중, s 및 t는 독립적으로 0∼3의 정수이며, X는 -O-, -NR'-, -S-, -S(O)-, -S(O)2- 또는 -S(O)2NR'-임)의 치환체로 임의 치환될 수 있다. -NR' 및 -S(O)2NR'-중 치환체 R'는 수소 또는 비치환된 (C1∼C6)알킬로부터 선택된다.
본원에 사용된 바와 같이, "이종 원자"란 용어는 산소(O), 질소(N), 황(S) 및 실리콘(Si)을 포함하는 의미이다.
"약학적으로 허용 가능한 염"이란 용어는 본원에 기술된 화합물에서 발견되는 특정 치환체들에 따라, 비교적 비독성인 산 또는 염기로 제조되는 활성 화합물의 염을 포함하는 의미이다. 본 발명의 화합물들이 비교적 산성인 기능기를 함유하는 경우, 염기 부가염은 이러한 화합물의 중성형을, 순수한 형태로 또는 적합한 비활성 용매중에서 충분한 양의 목적 염기와 접촉시킴으로써 얻어질 수 있다. 약학적으로 허용 가능한 염기 부가염의 예로서는 나트륨, 칼륨, 칼슘, 암모늄, 유기 아미노, 또는 마그네슘 염 또는 유사한 염을 포함한다. 본 발명의 화합물들이 상대적으로 염기성인 관능기들을 함유하는 경우, 산 부가염들은 이러한 화합물들의 중성 형태와 충분한 양의 목적 산을 순수한 형태로 또는 적당한 비활성 용매중에서 접촉시킴으로써 얻을 수 있다. 약학적으로 허용 가능한 산 부가염의 예로서는 염산, 브롬화수소산, 질산, 탄산, 일수소화탄소산, 인산, 일수소화인산, 이수소화인산, 황산, 일수소화황산, 옥화수소산 또는 아인산등과 같은 무기산으로부터 유도된 염 및 아세트산, 프로피온산, 이소부틸산, 말산, 말론산, 벤조산, 숙신산, 수베린산, 푸마르산, 만델산, 프탈산, 벤젠설폰산, p-톨릴설폰산, 시트르산, 타타르산, 메탄설폰산등과 같은 상대적으로 비독성인 유기산으로부터 유도된 염을 포함한다. 알긴산염 등과 같은 아미노산의 염, 및 글루쿠론산 또는 갈락투론산 등과 같은 유기산의 염도 포함한다(예를 들어, Berge, S.M.외 다수, "Pharmaceutical Salts", Journal of Pharmaceutical Sciences, 1977, 66, 1-19). 본 발명의 임의의 특정 화합물들로서는 산기 화합물을 염기 부가염 또는 산 부가염으로 전환시킬 수 있는 염기성 관능기 및 산성 관능기들을 모두 포함한다.
본 발명의 화합물의 중성형은 상기 염을 염기 또는 산과 접촉시키고 종래의 방식으로 모 화합물을 분리함으로써 재생될 수 있다. 본 발명의 화합물의 모 형태는 예를 들어, 극성 용매중에서의 용해도와 같은 특정 물리적 특성에 있어서 다른 여러가지 염 형태와 상이하지만, 그렇지 않은 경우 상기 염은 본 발명의 목적용의 화합물의 모 형태와 동등할 수 있다.
염 형태에 더하여, 본 발명은 전구 약물(prodrug) 형태의 화합물을 제공한다. 본원에 기술된 화합물의 전구 약물들은 본 발명의 화합물을 제공하기 위한 생리적 조건하애서 화학적 변화를 용이하게 수행하는 화합물들이다. 더욱이, 전구 약물들은 생체외 환경에서 화학적 방법 또는 생화학적 방법에 의하여 본 발명의 화합물들로 전환될 수 있다. 예를 들어, 전구 약물들은 적당한 효소 또는 화학적 시약을 보유하는 경피용 패취 용기에 놓이는 경우 본 발명의 화합물로 서서히 전환될 수 있다.
본 발명의 임의의 화합물들은 수화된 형태들을 비롯하여, 비용매화된 형태 및 용매화된 형태로 존재할 수 있다. 일반적으로, 용매화된 형태는 비용매화된 형태들과 동등한 것으로서 본 발명의 범위내에 포함된다. 본 발명의 임의의 화합물들은 복수개의 결정형 또는 무정형으로 존재할 수 있다. 일반적으로, 모든 물리적 형태들은 본 발명에 의하여 고려되는 용도에 대해 균등물로서 본 발명의 범위내에 포함된다.
본 발명의 임의의 화합물들은 비대칭형 탄소 원자(광학 중심) 또는 이중 결합을 보유하며 ; 라세미체, 입체이성체, 기하이성체 및 각각의 이성체들은 모두 본 발명의 범위내에 포함된다.
본 발명의 화합물들은 또한 이러한 화합물을 구성하는 1 이상의 원자에 원자 동위 원소의 합성 부분을 함유할 수 있다. 예를 들어, 본 화합물들은 예를 들어, 삼중 수소(3H), 요오드-125(125I) 또는 탄소-14(14C)와 같은, 방사능 동위원소로 방사능 표지될 수 있다. 본 발명의 화합물의 모든 동위 원소 변이체들은, 그것이 방사성이건 아니건 간에, 본 발명의 범위내에 포함된다.
이하에 기술된 바에 있어서, dsDNA는 핵산으로서 참조되지만, 본 발명은 dsDNA로 한정되지 않으며 다른 핵산, 즉 리보핵산에도 응용될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
화합물
하기 화학식 Ⅰ(편의상 이하에 표시하였음)로 표시되는 본 발명의 핵산 결합 화합물들에 관하여 지금부터 더욱 상세히, 특히 이의 바람직한 구체예를 참고로 하여 설명하고자 한다.
화학식 Ⅰ
W-Y-[Het]-L-[NABM]
상기한 바와 같이, [NABM]는 이본쇄의 핵산 결합 부위이고 ; L은 공유 결합 또는 연결기이며 ; [Het]는 N-메틸 또는 N-수소 피롤 이외의 헤테로방향족 부위로서,로부터 선택된다.
상기 식중 X1, X2및 X3중 하나는 환 정점으로서 -O-, -S- 및 -NR3-로부터 선택되고, X1, X2및 X3중 나머지 2개는 =N- 및 =CR4-로부터 선택되는 환 정점이다. 추가로, 상기 5원 환중 환은 2개의 이중 결합이 존재함을 의미하는 것으로서, 이는 몇몇 구체예에서 상기 환내에서 이동 가능하다.
하기 화학식 Ⅰ로 돌아와서, Y는 O, S, S(O), SO2, C(R1)2, N(R3)SO2,SO2N(R3) 또는 NR3을 나타낸다. W는 하기 화학식을 갖는 기의 할로겐 원자를 나타낸다.
다양한 R기는 다음의 의미를 갖는다 : 즉, 각각의 R1은 독립적으로 H, F, 치환된 또는 비치환된 (C1∼C6)알킬 및 치환된 또는 비치환된 (C1∼C6)헤테로알킬 기로부터 선택되며 ; Y가 NR3이외의 것이면 R2는 극성기를 보유하는 부위이고, Y가 NR3이면 R2는 극성기, 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)헤테로알킬기 또는 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)알킬기를 보유하는 부위이고 ; R3는 각각 독립적으로 H, 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)알킬기 및 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)헤테로알킬기로부터 선택되나, Y가 NR3과 동등한 경우 R2(R1)2C 및 R3중 어느 것도 2-클로로에틸 또는 2-히드록시에틸기를 함유하지 않으며 ; 각각의 R4는 수소, 할로겐, 아미노기, (C1∼C8)알킬아미노기, 디(C1∼C8)알킬아미노기, 트리(C1∼C8)알킬 암모늄기, 히드록실기, (C1∼C8)알콕시기, 티올기, (C1∼C8)티오에테르기, (C1∼C8)설폰기, (C1∼C8)설폭시드기, (C1∼C8)설폰아미드기, 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)알킬기 및 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)헤테로알킬기로부터 독립적으로 선택된다.
뿐만 아니라, R2, [Het] 또는 [NABM]중 하나 이상은 양 전하를 갖는다. 바람직한 구체예에서, R2, [Het] 또는 [NABM]중 두개 이상은 양 전하를 갖는다. 또 다른 바람직한 구체예에서, R2, [Het] 또는 [NABM]중 하나 이상은 2 개 이상의 양전하를 보유한다. 따라서, 특히 바람직한 구체예에서, R2중 2 개 이상, 즉 헤테로방향족 부위 [Het] 및 [NABM]는 양전하를 가지므로, 화합물 Ⅰ은 전체적으로 2 개 이상의 양전하를 갖는다. R2, Het 또는 NABM가 양전하를 갖는다는 의미는 R2(또는 아마도 Het 또는 NABM)가 단일의 양전하를 보유한다는 것에 한정되는 것은 아니고 ; 복수개의 양전하를 갖는 것으로도 간주되는 의미이다. 더욱이, 양전하를 갖는 상태란 문맥상 거의 중성이거나 실질적으로 수성인 조건(예. 소량의 유기 용매가 존재할 수 있음)을 의미하는 것으로서, 바람직하게는 생리적 조건, 즉 세포내 환경(예. 원형질막 주위공간 또는 세포질) 또는 세포외 환경을 나타내는 변수의 집합을 의미하는 것이다. 이러한 변수들로서는 pH, 온도, 이온 조성 및 이온 강도, 완충 능력 등을 포함하며, 이러한 변수들은 숙주 유기체(예. 동물 또는 식물), 화합물이 전달되는 환경, 예를 들어 동물의 혈액내 또는 곡식이 존재하는 또는 생장할 토양의 표면 또는 토양 내부를 비롯한 다양한 인자들에 따라서 달라질 것이다. 양 전하는 아민, 아미딘 또는 구아니딘 기, 또는 예를 들어, 피리딘, 피리다진, 피리미딘, 피라진, 이미다졸 또는 아닐린 기와 같은 약염기성인 기의 양성자화로부터 얻어질 수 있다.
이러한 기의 이온화 상수에 따라서, 실질적으로 완전히 양성자화될 수 있거나 또는 단지 부분적으로 양성자화될 수 있다. 일반적으로, 편의에 따라서, 양성자화에 의하여 양으로 하전될 수 있는 기 또는 부위가 자체의 비양성자화 형태로 본원의 구조식에서 나타낼 수 있다.
다른 바람직한 구체예에서, Y는 NR3이고 R3은 H 또는 저급 알킬이다. R1은 수소인 것이 바람직하다. R2, R3또는 R4에 대한 적당한 (C1∼C12)알킬 또는 아릴 기들의 예로서는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, n-부틸, s-부틸, 이소부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실, 페닐, C6H11CH2, C6H5CH2, C5H9CH2등을 포함한다. 바람직한 구체예중 하나의 군에서, C1∼C12알킬기는 (C1∼C4)알켄기, (C1∼C4)알킨기, 아미노기, (C1∼C8)알킬아미노기, 디(C1∼C8)알킬아미노기, 트리(C1∼C8)알킬 암모늄기, 히드록시기, (C1∼C8)알콕시기, 티올기, (C1∼C8)티오에테르기, (C1∼C8)설폰기, (C1∼C8)설폭시드기, (C1∼C8)설폰아미드기, (C1∼C8)아실기, 모노 또는 디(C1∼C8) N-알킬아미드기, 티올기, (C1∼C4)티오에테르기, (C1∼C4)설폰기, (C1∼C4)설폭시드기, 모노 또는 디(C1∼C8) N-알킬설폰아미드기, 할로겐, (C3∼C7)지환족기, 5원, 6원 또는 7원 헤테로시클릭기, 아릴기 및 헤테로아릴기로부터 선택되는 1 이상의 치환체로 치환된다. 몇몇 구체예에서, (C1∼C12)알킬기는 상기 제시된 2개, 3개 또는 4개의 관능기 성분들로 치환된다.
화학식 Ⅰ로 돌아와서, 극성기인 R2기는 양성자화된 1차, 2차 또는 3차 아미노기 또는 4차 암모늄기와 같은 양으로 하전된 기일 수 있다. 몇몇 구체예에서, 극성기는 양으로 하전되지 않을 것이다. 하전되지 않은 극성기의 바람직한 실시예로서는 히드록시, 시아노, 플루오로, 에테르, 케톤, 설폰아미도, 설폰, 및 카복사미도 기를 포함하는데, 단 다른 적당한 극성기가 사용될 수 있다. 여기서 극성 영역이란 C-C 또는 C-H 공유 결합의 쌍극자 모멘트보다 큰 쌍극자 모멘트를 갖는 영역을 의미한다.
Y가 NR3인 바람직한 구체예에 있어서, R2기는 극성기를 함유할 필요는 없다. 이러한 경우, R2는 R3와 동등할 수 있는데, 즉 화학식의 일부인 R2(CR1)2Y는 R3(CR1)2NR3로 환원되고, 여기서 2개의 R3'은 독립적으로 가변적이다. 상기 2개의 R3'는 결합되어 환 구조를 형성할 수 있는데, 이때 4개, 5개, 6개 또는 7개의 원자를 함유하는 것이 바람직하다. 상기 환은 -NH-, -NMe-, -O-, -N(저급 알킬)-, -S-, -SO2-, -SO- 및 상기 환의 일부와 같은 이종 원자 부위를 함유할 수 있다. 상기 환은 또한 이들로부터 현수된 치환체를 함유할 수 있다. 적당한 치환체들은 상기의 알킬 및 아릴 치환체의 정의에 제공된다.
NABM가 양으로 하전된 구체예에 있어서, 양 전하는 NABM의 측쇄로부터(즉, 내부 헤테로방향족 부위 또는 지방족 부위로부터) 현수된 부위 및/또는 Het로부터 멀리 떨어진 말단 부위에 위치할 수 있다. 양 하전된 부위는 1 이상의 염기성 아미노산을 포함하는 염기성 아미노산(예. 리신, 히스티딘 또는 아르기닌) 또는 펩티드 단위로부터 유도될 수 있다. 펩티드의 형태는 프롤린이 2개의 염기성 아미노산을분리하는 형태(예. Arg-Pro-Arg)인 것이 바람직하다. 양 하전된 적당한 부위의 예는 Dervan외 다수, WO 98/37087(1998) 및 Rothbard외 다수, WO 98/52614(1998)에 기술되어 있으며, 이는 본원에 참고 문헌으로 첨부되어 있다. 그러나, NABM는 화합물 X(하기)에 의해 나타내어지는 바와 같이, 항상 양으로 하전될 필요는 없다는 사실을 당업자들은 이해할 것이다.
상기한 바와 같이, 핵산 결합 부위인 [NABM]는 dsDNA 개재부, dsDNA 부홈 결합 부위, 또는 dsDNA 주홈 결합 부위일 수 있다. [NABM]가 "부홈 결합제"로서 불리우는 경우(또는 이러한 의미로 사용된 경우), 이러한 부위는 오로지 부홈과 단독으로 상호 작용한다는 의미는 아니며, 상기 부위는 또한 dsDNA의 다른 부분, 예를 들어 개재에 의한 인접 염기쌍, 주쇄 인산기 또는 주홈과 상호 작용을 할 수 있다는 것을 의미한다는 것을 이해해야 한다.
[NABM]는 부홈 결합제인 것이 바람직한데, 이는 통상적으로(필수적인 것은 아님) 연장된 초생달 모양으로서, 위상학적으로 부홈의 모양과 상보적이다. 부홈 결합제는 독소루비신, 도노마이신, 안트라마이신, 칼리치마이신, 미토마이신, CC-1065, 듀오카마이신, 디스타마이신 및 네트롭신 또는 이들의 유사체 또는 유도체와 같은, 천연 생성 화합물의 잔기일 수 있다. 이와는 달리, [NABM]는 펜타미딘, 베레닐, 스틸바미딘, DDUG, NSC 101327, SN 6999, SN 6136, SN 16814, SN 18071, NSC 57153, 홱스트 33258, 이오넨 X 및 메틸 그린 또는 이들의 유사체 또는 유도체와 같은, 합성 부홈 결합제 잔기일 수 있다.
특히 바람직한 구체예에서, 하기 화학식들로 각각 표시되는 단위인 핵산 결합 부위는 N-메틸피롤 카복사미드("Py") 단위 및 임의로는 N-메틸이미다졸 카복사미드("Im"), N-메틸-3-히드록시피롤 카복사미드("Hp"), 글리신 카복사미드, β-알라닌 카복사미드, γ-아미노부티르산 카복사미드, 5-아미노발레산 카복사미드 및 γ-2,4-디아미노부티르산 카복사미드 단위중 1 이상을 포함하는 합성 폴리아미드 단위이다.
본원에 기술된 것들과 유사한 몇몇 폴리아미드들은 부홈 결합제인 것으로 파악되는데, 이는 종종 고결합 상수(예. 109M-1초과)로 결합한다. 이러한 폴리아미드의 고안 및 합성과 관련된 문헌들로서는 본원에 참고 문헌으로 첨부되어 있는, Baird 및 Dervan, J.Am.Chem.Soc.118, 6141-6146(1996) 및 미국 특허 출원 제08/607,078호(1996년 2월 26일 출원) ; 동 제09/374,702호(1999년 8월 12일 출원) ; 동 제09/372,473호(1999년 8월 11일 출원) ; 동 제09/372,474호(1999년 8월 11일 출원) ; 동 제09/414,611호(1999년 10월 8일 출원) ; 및 동 제09/479,279호(2000년 1월 5일 출원) 및 문헌 "Compositions and Methods Relating to Cyclic Compounds that Undergo Nucleotide Base Pair Specific Interactions with Double Stranded Nucleic Acids")을 포함한다. 이러한 폴리아미드는 부홈내에 나란히 부합되는 2개의 헤테로방향족 카복사미드 부위와 함께 dsDNA에 결합할 수 있으며 이러한 나란히 위치하는 헤테로방향족 카복사미드 쌍들은 특정 dsDNA 염기쌍을 인식하여, 헤테로방향족 카복사미드 쌍들과 인지된 DNA 염기쌍들과 상관된 "쌍 형성 규칙"을 확립한다.
헤테로방향족 쌍 인지되는 dsDNA 염기쌍(들)
Im/PyG/C
Py/ImC/G
Py/Py A/T, T/A
Hp/Py T/A
Py/Hp A/T
따라서, 상기 쌍 형성 규칙은 특정 염기쌍 서열에 대한 특이성을 갖는 dsDNA에 결합하는 NABM 부위를 고안하는데에 사용될 수 있다.
글리실 또는 β-알라닐 카복사미드는 NABM 결합 위치의 뉴클레오티드 염기쌍과 관련된 헤테로방향족 카복사미드 잔기들의 위치와 부합하기 위한 "스페이서(spacer)" 기로서 사용된다. γ-아미노부티르산 카복사미드, 5-아미노발레린산 카복사미드, 또는 γ-2,4-디아미노부티르산 카복사미드 단위(또는 실질적으로 동등한 구조상의 효과를 가져오는 기타 부위)는 "헤어핀(hairpin)"을 폴리아미드에 도입시켜 동일한 NABM의 헤테로방향족 카복사미드 단위를 서로 나란히 결합시킨다. 이러한 2개의 단위들을 예를 들어, NABM의 각각의 말단에 또는 한쪽 말단과 내부 위치에 사용하면, 다른 형태(예. 시클릭 형태 또는 "H-헤어핀" 형태)를 갖는NABM을 형성한다. γ-2,4-디아미노부티르산의 2-아미노기는 직렬-연결 폴리아미드 단위에 대한 부착점 및 키랄성을 NABM에 도입시키는데에 사용될 수 있는 부위를 제공한다. Py, Hp 또는 Py 균등 헤테로방향족 카복사미드는 β카복사미드와 치환되어 β/β 또는 β/Py와 같은 쌍들을 형성한다. 전술한 문헌에 개시되어 있는 기타의 분자 고안 원칙은 본 발명의 바람직한 실시예인 NABM 부위의 고안에 사용될 수 있다.
또 다른 구체예에서, 핵산 결합 부위인 [NABM]는 하기 화학식 Ⅱ의 부위를 포함한다.
상기 식중, Q1, Q2....Qm은 헤테로방향족 부위 또는 (CH2)p로서 아래 첨자 p는 1 ∼ 3의 정수이며 ; 각각의 Z1, Z2,....Zm은 공유 결합 또는 연결기이고 ; 아래 첨자 m은 1 ∼ 9의 정수이며, 더욱 바람직하게는 2 ∼ 4의 정수이다. Q가 헤테로방향족 부위인 구체예에 있어서, 상기 부위는 임의 치환된 이미다졸, 피롤, 피라졸, 푸란, 이소티아졸, 옥사졸, 이속사졸, 티아졸, 티오펜, 푸라잔, 1,2,3-티아디아졸, 1,2,4-티아디아졸, 1,2,5-티아디아졸, 1,3,4-티아디아졸, 1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 1,3,4-옥사디아졸, 1,2,4-옥사디아졸 및 티오펜 부위로부터 선택되는 것이 바람직하다. 치환체의 예로서는 Cl, F, CH3(예. N-메틸피롤 또는 N-메틸이미다졸에서와 같이) 및 히드록시(예. 3-히드록시피롤에서와 같이)를 포함한다.
연결기 Z1, Z2...Zm은 일반적으로 2 개 ∼ 5 개의 주쇄 원자들을 갖는 2가의 기들이다. "주쇄"란 용어는 본 발명의 연결기에 적용되는 것으로서, 원자들이 결합하는 2개의 기들 사이를 접촉 연결하는 원자들을 의미한다. 예를 들어, -C(O)NH-에 의하여 연결된 2개의 헤테로방향족 부위들은 2개의 "주쇄" 원자들(예. 탄소 원자 및 질소 원자)을 보유하는 기에 의하여 연결된다고 한다. 연결 기들의 예로서는 다음에 각각 표시한 바와 같이 바람직한 카복사미드 기를 보유하는 카복사미드, 아미딘 및 에스테르 기들을 포함한다.
본 발명의 또 다른 구체예에서, 핵산 결합 부위는 다음 화학식 Ⅲ의 부위를 포함한다.
상기 식중, n은 각각 독립적으로 1 ∼ 9 사이의 정수(바람직하게 n은 2 또는 3임)이고, m은 각각 독립적으로 0 또는 1(바람직하게는 1)이다.
상기한 바와 같이, 헤테로방향족 부위인 [Het] 및 NABM는 연결기인 L에 의하여 연결되는데, 이는 공유 결합 또는 2 ∼ 5개(바람직하게는 2개)의 주쇄 원자를보유하는 2가의 연결기일 수 있다. 연결기의 예로서는 카복사미드, 아미딘 및 에스테르 기를 포함하며, 카복사미드 연결기가 바람직하다. 상기 [Het] 기에 대한 치환체의 예로서는 Cl, F, CH3(예. N-메틸피롤 또는 N-메틸이미다졸) 및 히드록시(예. 3-히드록시피롤)를 포함한다.
다수의 합성 방법들이 Het 및 NABM를 연결시키는데에 사용될 수 있다. 이하에 추가로 제시된 바에 더하여, 당 업계에 공지된 기타 방법들이 사용될 수 있다. 디스타마이신 잔기를 NABM로서 사용하는 이러한 방법들중 몇몇은 본원에 예시용으로서 언급되어 있다. Arcamone외 다수, 미국 특허 제4,738,980호(1988) 및 동 제4,766,142호(1988)에서 교시하는 바와 같이, 아민 종결된 디스타마이신 잔기는 에폭시드 화합물로 알킬화될 수 있다. Lazzari외 다수, 미국 특허 제5,017,599호(1991) ; 동 제5,049,579호(1991) ; 및 동 제5,310,752호(1994) 및 Animati외 다수, 미국 특허 제5,670,534호(1997)에 다른 방법이 제공되며, 여기에는 디시클로헥실카보디이미드와 같은 축합제의 존재하에서 아미노 말단의 디스타마이신 잔기를 갖는 아실 화합물을 축합시켜 카복사미드 결합을 형성하는 방법이 개시되어 있다. Animati외 다수, 미국 특허 제5,412,976호(1995)에는 아민 말단 디스타마이신 잔기와 카복시이미데이트를 반응시켜 아미딘을 형성하는 것에 관하여 개시되어 있다. 전술한 특허들은 본원에 참고 문헌으로 첨부되어 있다.
헤테로방향족 부위는 다음의 것들 중 임의의 것의 치환된 또는 비치환된 형태일 수 있다. 즉, 이미다졸, N-메틸 또는 N-수소 피롤을 제외한 피롤, 피라졸, 푸란, 이소티아졸, 옥사졸, 이속사졸, 티아졸, 푸라잔, 1,2,3-티아디아졸, 1,2,4-티아디아졸, 1,2,5-티아디아졸, 1,3,4-티아디아졸, 1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 1,2,4-옥사디아졸, 1,3,4-옥사디아졸, 또는 티오펜 부위일 수 있다.
바람직하게, Het는에서와 같이 이소티아졸이다.
본 발명에 의한 이소티아졸 함유 화합물들은 하기 화학식 Ⅳa에 의하여 표시되는 것이 바람직하다.
화합물 Ⅳa에서, R1, R2및 R4는 화학식 Ⅰ을 참고로 하여, 상기 정의한 바와 같다.
본 발명의 이소티아졸 함유 화합물들로서는 하기 화학식 Ⅳb에 의하여 표시되는 것을 포함하는 것이 특히 바람직하다.
상기 식중, m, n, R1, R2및 R4는 상기 정의한 바와 같다.
R2(R1)2C-Y-에서, (화학식 Ⅳb에 R2(R1)2C-NH로서 더욱 상세히 나타냄) R2(존재하는 경우)중 극성 기(들)은 1 이상의 1차, 2차 또는 3차 아미노기인 것이 바람직하며, 이는 양성자화되어 R2를 양으로 하전되도록 만든다. 또는 상기 극성 기는 4차 암모늄기이다. 다른 바람직한 기에서, 각각의 R1은 수소이다. R2는 약 2 ∼ 6개의 원자들에 의하여 Y기로부터 분리된 아미노기를 보유하는 것이 가장 바람직하다. 이러한 바람직한 구체예에 포함되는 특정 부위들의 예시적이지만 한정적이지는 않은 목록을 이하에 제시하였다(Y기도 또한 부착 위치를 나타내는 것으로 보임).
상기 화합물들에 있어서, 아미노기가 1 이상의 메틸렌(CH2)기에 의하여 Y로부터 분리되는 경우, 이보다 고급 또는 저급 동족체들이 사용될 수 있으나, Y 및 아미노기 간을 분리시키는 약 2 ∼ 6개의 원자들 사이에서 유지된다 .
다른 구체예에서, Y는 NR3으로서, R3은 알킬 또는 헤테로알킬 기이거나, 또는 임의로 R2에 결합되어 시클릭 구조를 형성한다. 이와같이 형성된 환은 예를 들어, -NH-, -NMe-, -O-, -N(저급 알킬)- 및 이들의 일부등과 같은 부가의 이종원자 부위를 함유할 수 있으며, 이하와 같이 치환되거나 또는 비치환될 수 있다.
일반적으로, R2는 극성기를 보유할 것이다. Y가 NR3인 구체예들에 있어서, 하나의 극성기(Y)의 존재는 R2상에 부가의 극성기를 보유할 필요성을 감소시킨다. 이러한 예에서, R2는 R3와 동일할 수 있는데, 즉 화학식 R2(CR1)2Y의 일부는 R3(CR1)2NR3으로 환원된다(상기 식중, 2개의 R3는 독립적으로 가변적임).
하기 화학식 Ⅰa로 표시되는 일련의 특히 바람직한 화합물들로 돌아와서, 편의상 이하에 반복하여 표시한, 이와 관련된 특정 및/또는 바람직한 구체예들을 더욱 상세히 설명하기로 한다.
화학식 Ⅰa
상기 화학식 Ⅰa에서, 각각의 Q는 독립적으로 -(CH2)2-, -(CH2)3-, 및 치환된 또는 비치환된 이미다졸, 피롤, 피라졸, 푸란, 이소티아졸, 옥사졸, 이속사졸, 티아졸, 푸라잔, 1,2,3-티아디아졸, 1,2,4-티아디아졸, 1,2,5-티아디아졸, 1,3,4-티아디아졸, 1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 1,2,4-옥사디아졸, 1,3,4-옥사디아졸및 티오펜 환으로부터 독립적으로 선택되는 헤테로방향족 환으로부터 선택된다. Q는 티오펜 환인 것이 바람직하다. 치환체의 예로서는 Cl, F, CH3(예. N-메틸피롤 또는 N-메틸이미다졸에서와 같음), 및 히드록시(예. 3-히드록시피롤에서와 같음)를 포함한다.
아래 첨자 a, b 및 d는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4 또는 5이나, 단 a, b 또는 d중 하나 이상은 0 이외의 정수이다. 아래 첨자 c, e 및 f는 각각 독립적으로 0 또는 1이다.
화학식 Ⅰa의 바람직한 구체예에서, R5는 할로겐, OR7및 N(R7)2로부터 선택된다. 더욱 바람직하게, R5는 할로겐 및 N(R7)2로부터 선택된다. R6은 수소, 할로겐, 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)알킬기 및 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)헤테로알킬기로부터 선택된다. R5또는 R6중 어느 하나는 할로겐, 염소 및 플루오르인 것이 바람직하며, 염소인 것이 가장 바람직하다. 각각의 R7은 독립적으로 수소, 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)알킬기 및 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)헤테로알킬기로부터 선택된다. R6및 R7중 알킬기는 예를 들어, 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 부틸, s-부틸, 이소부틸, t-부틸, 펜틸, 시클로펜틸, 벤질, 또는 시클헥실일 수 있으며, 메틸인 것이 바람직하다. 몇몇 구체예에서, (C1∼C12)알킬 및 헤테로알킬 기는 알켄 ; 알킨 ; 히드록시 ; 1차, 2차 또는 3차 아민 ; 4차 암모늄 ; 알콕시 ; 아실 ; 아미드 ; 티올 ; 티오에테르 ; 설폭시드 ; 설폰아미드 ; 할로겐 ; 지환족 기 ; 헤테로시클릭 기 ; 방향족 기 ; 헤테로방향족 기 등 및 이들의 조합과 같은 관능기로 치환된다.
N(R7)2에서, 하나의 바람직한 구체예는 각각 R7이 수소인 경우이다. 다른 바람직한 구체예에서, 하나의 R7은 수소이고 다른 R7은 메틸이다.
R5가 N(R7)2인 경우, 2개의 R7은 임의로 결합되어 환의 일부로서 -NH-, -NMe-, -O- 또는 N-저급 알킬기를 함유할 수도 있는 치환된 또는 비치환된 4원, 5원, 6원 또는 7원 환을 형성할 수 있다. 이러한 화합물들의 예시적인 구체예는 이하에 화학식의 일부로 나타내었다.
N(R7)2에 의하여 형성된 4원, 5원, 6원 또는 7원 환은 치환되거나 또는 비치환될 수 있다. 특히, 치환체는 아미노기일 수 있거나 또는 아미노기를 함유할 수 있다.
R2, R1및 Y의 바람직한 특정 조합은 상기 화학식 Ⅰ에서와 같은 부분적 구조를 형성하며, 상기 화학식 Ⅰa중 특정 R5는 이하에 제시된 바와 같다.
상기 식중, r은 2, 3 또는 4이며, s는 1, 2, 3, 4, 5 또는 6이다.
전술한 바를 살펴보면, 이하에는 본 발명의 범위내에 포함되는 바람직한 화합물이 기슬되어 있다.
화학식 Ⅴ에서 R5및 R7은 화학식 Ⅰa에 대하여 이미 제시된 의미를 가지며,m은 2, 3 또는 4이고, n은 0 또는 1이다. R5및 R7중 하나 이상은 양으로 하전된 기이다.
상기 화학식 Ⅵ에서, b는 1, 2, 3 또는 4이고, f는 0 또는 1 이며, R5및 R7은 이미 정의한 바와 같다. R5및 R7중 하나 이상은 양으로 하전된 기를 함유한다.
전술한 화합물의 구조는1H-NMR 및 질량 분광법중 하나 이상에 의하여 확인되었다. 모든 경우에서,1H-NMR 및 질량 스펙트럼 값이 얻어졌다.
본 발명의 화합물의 약학적으로 허용 가능한 염들로서는 이들의 공액 산 또는 염기의 염들을 포함한다. 공액 산염에 대한 적당한 짝이온의 예로서는 염화물, 브롬화물, 인산염, 황산염, 말산염, 말레인산염, 살리실산염, 푸마르산염, 아스코르브산염, 메탄설폰산염, 말린산염, 시트르산염, 아세트산염, 타타르산염, 숙신산염, 글루탐산염 등을 포함하며, 특히 FDA의 승인을 받은 염을 포함한다. 공액 산염은 유리 염기형인 화합물을 충분한 양의 목적 산과 접촉시킴으로써 형성될 수 있다. 본 발명의 공액 산 또는 염기 형태는 본 발명의 청구항의 목적에 대한 유리 염기 형태(또는 유리 산 형태일수 있음)와 동등한 것으로 간주된다.
본 발명의 화합물들은 강력한 DNA 결합제이고, 종종 나노결합제(즉, 결합 상수(Ka) 109M-1) 또는 피코결합제(Ka가 1012M-1)이기도 하기 때문에 유용하다. 본 발명의 몇몇 화합물들이 비교적 소수의 헤테로방향족 부위(3개 ∼ 5개)를 보유하는 나노결합제인 반면에, 상기 나노결합제들은 일반적으로 다수의 헤테로방향족 부위들을 필요로 한다는 사실에 특히 주목해야 할 것이다..
더욱이, 본 발명의 화합물들은 항진균(예. 효모, 사상 진균) 및/또는 항세균(그람 양성, 그람 음성, 호기성, 혐기성 세균) 특성을 보유하므로 이러한 병원체에 의한 감염을 공격(즉, 예방 및/또는 치료)하는 데에 사용될 수 있다. 원생동물 및 바이러스를 비롯한, 본 발명의 화합물에 반응하는 기타 병원체가 사용될 수 있다. 인간 항감염제로서 사용하기 위하여, 본 발명의 화합물이 약학적으로 허용 가능한 담체와 병용될 수 있다. 이러한 조성물은 건조된 것일 수 있으며, 또는 용액일 수 있다. 치료는 현존하는 감염을 공격하는데에 있어서 반응성일 수 있으며, 또는 감염에 감수성인 유기체에서의 감염을 막는데에 있어서 예방학적으로 유용할 수 있다.
치료될 수 있는 숙주 유기체들로서는 진핵 유기체, 특히 식물 및 동물을 포함한다. 식물은 밀, 쌀, 옥수수, 대두, 수수 및 자주개자리와 같은 농업적으로 중요한 농작물일 수 있다. 소정의 동물들로서는 소, 개, 말, 고양이, 양, 돼지 및 영장류(인간 포함)와 같은 포유 동물을 포함한다.
임의의 특정 이론에 국한되지 않고, 본 발명의 화합물은 이본쇄 핵산, 특히 이본쇄 DNA에 결합하여 생물학적 활성을 유도하는 것으로 생각된다.
특정 병원체에 대한 본 발명의 화합물을 매치시키는 것은 목표로 하는 표적 dsDNA 염기쌍 서열-예를 들어, 상기 병원체의 증식에 중요한 역할을 하는 유전자중의 서열(또는 예를 들어 프로모터, 인핸서와 같은 이의 조절 영역)이 알려지면 합리적으로 고안될 수 있다. 이러한 조건에서, 특이성의 정도가 바람직한 표적 염기쌍 서열에 결합하는 핵산 결합 부위가 바람직하게 사용된다. 상기 NABM는 표적 서열에 대한 공지된 특이성을 보유하는 천연 생성된 dsDNA 결합제 잔기일 수 있으며, 또는 전술한 바와 같은 염기쌍 인지 규칙에 따라서 합성되는 합성 dsDNA 결합제일 수 있다. 또는, 상기 매치는 스크린 방법에 의하여 수행될 수 있는데, 이 방법은 (a) 본 발명의 화합물을 병원성 유기체 군집에 제공하는 단계 및 (b) 화합물이 병원성 유기체 군집의 증식을 억제하는지 여부를 측정하는 단계를 포함한다. 특정 표적 병원체는 어느것이 상기 병원체에 효과적인지를 결정하는 화합물의 라이브러리에 대해서 스크린될 수 있다. 역으로 말하면, 어느것이 병원체에 효과적인지를 결정하기 위하여 특정 화합물을 다수의 병원체에 대해서 스크린할 수 있다.
본 발명의 실시는 다음의 실시예들을 참고로 하여 더욱 상세히 이해될 수 있으며, 이는 본 발명을 예시하기 위하여 제공되는 것이지 본 발명을 한정하고자 하는 것은 아니다.
합성
고체상 및 용액상 방법은 각각 특정 화합물들을 참고로 하여 기술된다. 그러나, 당업자들은 상기 방법들이 그 자체로서 일반적인 것이며 본 발명의 기타 화합물이 출발 물질, 중간 물질 및/또는 시약들을 적당하게 치환하여, 제공된 상세한 설명의 기재 사항을 변형시킴으로써 합성될 수 있다는 사실을 이해할 것이다.
예시적 고체상 합성
본 장에는 예시한 바와 같이 화합물 Ⅴ-s의 고체상 합성에 관하여 기술하고자 한다.
출발 물질은 시판중인 Boc-β-알라닌-PAM-수지(Dervan외 다수, 미국 특허 제6,090,947호(2000))이다. 상기 수지는 페닐아세트아미도메틸(PAM) 결합을 통하여 폴리스티렌 수지에 부착된 Boc-보호 β-알라닐 잔기를 보유한다.
Boc-β-알라닌-PAM-수지
몇몇 "간략화된" 함축어들이 이하에 사용될 것이며, 이로써 화학식을 더욱간략하게 만들 수 있다. "β"란 β-알라닐 잔기를 나타내는 것이다.
"PAM"은를 나타내는 것이다.
Boc는 부틸옥시카보닐 보호기(t-BuOC=O)를 의미하는 것이다. "Py"는 잔기를 나타내는 것이다.
설명을 위하여, Boc-β-알라닌-PAM 수지는와 같이 표시될 수 있다.
화학식는 화합물 Ⅴ-s를 나타내는 것이며, Boc-Py2-OH는를 나타내는 것이다.
이하 반응식 A는 화학식 Ⅴ-s(반응식 A-4에 나타냄)로의 합성 경로를 요약한 것이다.
Boc-Py 2 OH의 Boc-β-PAM 수지로의 커플링
Boc-β-알라닌-PAM 수지 1.25 g(0.88 m㏖/g, 반응식 A중 A-1)을 트리플루오로아세트산(TFA) 30 ㎖로 1 시간 동안 처리하였다. 상기 수지를 클로로포름, 메탄올 및 디에틸 에테르로 세정한후, 대기하에서 건조시켰다.
BocPy2OH 0.48 g(1.3 m㏖, 1.2 당량)을 37℃에서 10분 동안 DMF 2㎖ 및 트리에틸아민(TFA) 1㎖중 2-(1H-벤조트리아졸-1-일)-1,1,3,3-테트라메틸우로늄 헥사플루오로포스페이트("HBTU", 1.3 m㏖, 1.2 당량) 0.49 g으로 활성화시켰다. 생성된 용액을 건조 수지에 첨가한후, 슬러리를 제조하기에 충분한 DMF를 첨가하고 이를 진탕하면서 37℃에서 3 시간 동안 방치하였다. 아세트산 무수물 1 ㎖를 첨가하고상기 수지를 실온에서 30분 동안 진탕 처리하여, Boc-Py2-β-PAM 수지(반응식 A중 A-2)을 얻었다.
Boc-Py2-β-PAM 수지의 탈보호시켜 4,5-디클로로이소티아졸-3-카복실산에 커플링하였다. 상기 수지를 여과하고, DMF로 세정한후, 다시 클로로포름으로 세정하고나서, TFA 100 ㎖로 1 시간 동안 처리한후 이를 이전과 같이 건조시켜 탈보호된 H-Py2-β-PAM 수지를 얻었다.
5분 동안 실온하에 DMF 2 ㎖ 및 트리에틸아민(TFA) 1 ㎖중에서 4,5-디클로로이소티아졸-3-카복실산(0.26 g, 1.3 m㏖, 1.2 당량)을 HBTU 0.48 g(1.3 m㏖, 1.2 당량)으로 활성화시켰다. 생성된 용액을 건조 수지에 첨가한후, 슬러리를 제조하기에 충분한 DMF를 첨가하였으며, 이를 37℃, 3 시간 동안 진탕시킨 결과 반응식 A중 A-3과 같은 수지-커플링된 이소티아졸 중간 물질을 얻었다.
3-(디메틸아미노)프로필아민과의 반응 - 이소티아졸 환중에서의 동시 치환에 의한 수지로부터의 짝풀림
화합물 Ⅴ-s를 생성하고 이를 고체상 지지체로부터 짝풀림을 수행하기 위하여, 중간 물질인 A-3을 55℃에서 12 시간 동안 3-(디메틸아미노)프로필아민("Dp") 3 ㎖로 처리하였다. 이후 상기 용액을 여과하고, 빙초산으로 세정하였으며 이 빙초산을 사용하여 이를 14 ㎖로 희석시키고, 예비 HPLC로 정제한 결과 화합물 Ⅴ-s(반응식 A중 A-4로 나타냄)를 얻었다.
3-(디메틸아미노)프로필아민과의 반응 -이소티아졸 환중에서의 치환이 없는수지로부터의 짝풀림
온화한 조건하에서 Dp로 처리한 결과 짝풀림만이 발생하였으며, 실질적으로 이소티아졸 기에 존재하는 염소들중 하나에서는 치환이 발생하지 않았다. 그러므로, 37℃에서 12 시간 동안 DMF 1.5 ㎖ 및 Dp 1.5 ㎖로 처리한후, 이를 여과하고 빙초산으로 세정하고, 이 빙초산을 사용하여 14 ㎖로 희석시키고, 예비 HPLC로 정제한 결과 디클로로 화합물 Ⅴ-cc(반응식 A중 A-5로 나타냄)를 얻었다.
다음과 같은 조건하에서 예비 HPLC를 수행하였다. 해밀톤 PRP-1 역상 컬럼, 250 ㎜ ×21.5 ㎜ ; 용매 A = 0.5 % 아세트산 ; 용매 B = 아세토니트릴 ; 0-60 % B, 180분.
순수한 분획을 동결 건조시켜 5 ∼ 30 ㎎의 생성물을 얻었다.
화합물 Ⅴ-cc(및 이의 유사체)는 이소티아졸 염소중 하나를 치환시킴에 의한 본 발명의 기타 화합물의 합성용으로 유용한 전구체일 뿐만 아니라, 그 자체는 dsDNA에 대한 우수한 결합제이며 중요한 항병원성을 보유한다.
예시적 용액상 합성법
본 실시예는 Ⅴ-a, Ⅴ-b 및 Ⅴ-c와 같은 화합물의 용액 합성법을 예시하는 것이다. 첫번째로, 이하 반응식 B는 중간 화합물 B-8(또는 상기 기술된 간략화된 함축어당 H-Py3-OH)의 합성에 관하여 기술하고 있다.
(ⅰ) 염화트리클로로아세틸, Et2O
(ⅱ) 90% 질산, Ac2O
(ⅲ) NaOMe/MeOH
(ⅳ) H2(1기압), 10% Pd/C, EtOAc
(ⅴ) HCl, Et2O
(ⅵ) 10% K2CO3(aq), Boc-무수물
(ⅶ) NaOH, MeOH, H2O, 60 C
(ⅷ) DCC, HOBt, DMF, TEA
(ⅸ) NaOH, MeOH, H2O, 60 C
(ⅹ) HBTU, DMF, TEA
(ⅹⅰ) NaOH, MeOH, H2O, 60 C
(ⅹⅱ) H2N(CH2)3NMe2
(ⅹⅲ) 트리플루오로아세트산
4-니트로-2-트리클로로아세틸-1-메틸피롤(B-1)
12 리터들이 플라스크에서 에틸 에테르 1.5 리터중 염화트리클로로아세틸의 잘 교반된 용액에 무수 에틸 에테르 1.5 리터중 N-메틸피롤 용액(0.45 ㎏, 5.5 m㏖)을 3 시간에 걸쳐서 적가하였다. 상기 반응물을 3 시간 추가로 교반한후 물 1.5 리터중 탄산칼륨 400 g 용액을 적가하여 급냉시켰다. 상기 층들을 분리하고 에테르 층을 진공하에서 농축시킨 결과 추가의 정제 과정이 필요 없을 정도로 충분히 순수한 황색 결정형 고체 물질인 2-(트리클로로아세틸)피롤(1.2 ㎏, 5.1 m㏖)을 얻었다. 기계적 교반기가 장착된 12 ℓ들이 플라스크내에 아세트산 무수물(6ℓ)중 2-(트리클로로아세틸)피롤의 냉각된(-40℃) 용액(1.2 ㎏, 5.1 m㏖)에 온도(-40℃)를 유지시키면서 발연성 질산 440 ㎖를 1 시간에 걸쳐서 첨가하였다. 반응물을 조심스럽게 실온으로 승온시킨후 4 시간 동안 추가로 교반하였다. 상기 혼합물을 -30℃로 냉각시키고, 이소프로필 알코올(6 ℓ)를 첨가하였다. 상기 용액을 20℃에서 백색 침전이 형성되는 시간인 30분 동안 교반하였다. 상기 용액을 15분 동안 방치시키고 생성된 침전물을 진공 여과법으로 수집하여 반응식 B의 화합물 B-1(0.8 ㎏, 수율 54 %)으로 나타낸 4-니트로-2-트리클로로아세틸-1-메틸피롤을 얻었다[TLC(7:2 벤젠/에틸 아세테이트), Rf 0.7].
1H NMR(DMSO-d6) δ 8.55(d,1H, J=1.7Hz), 7.77(d,1H,J=1.7Hz), 3.98(s,3H);13C (DMSO-d6) δ 173.3, 134.7, 133.2, 121.1, 116.9, 95.0, 51.5; IR(KBr) 1694, 1423, 1314, 1183, 1113, 998, 750. FABMS m/e 269.936(M+H 269.937 calc. for C7H5N2O3Cl3).
메틸 4-니트로피롤-2-카복실레이트(B-2)
기계적 교반기가 장착된 4ℓ들이 엘렌메이어 플라스크내 메탄올 2.5 ℓ중 화합물 B-1의 용액(800 g, 2.9 ㏖) 용액에 500 ㎖ 메탄올중 NaH(오일중 60 % 분산)(10 g, 0.25 ㏖) 용액을 적가하였다. 상기 반응물을 실온에서 2 시간 동안 교반한후, 농축 황산(25 ㎖)를 첨가하여 급냉시켰다. 이후 상기 반응물을 환류 가열한후, 이를 실온으로 서서히 냉각시킨 결과, 메틸 4-니트로피롤-2-카복실레이트(반응식 B의 화합물 B-2)를 진공 여과에 의하여 수집하고 진공하에서 건조시킨 결과 백색 바늘상 물질로 결정화되었다(450 g, 수율 47 %)[TLC(에틸 아세테이트), Rf 0.8].
1H NMR(DMSO-d6) δ8.22(d,1H,J=1.7Hz), 7.22(d,1H,J=1.6Hz), 3.88(s,3H), 3.75(s,3H);13C (DMSO-d6) δ37.8, 52.2, 112.0, 123.0, 129.9, 134.6, 160,3; IR(KBr) 3148, 1718, 1541, 1425, 1317, 1226, 1195, 1116, 753. FABMS m/e 184.048(M+H 184.048 calc. for C7H8N2O4).
메틸 4-아미노-1-메틸-피롤-2-카복실레이트 하이드로클로라이드 (B-3)
에틸 아세테이트(8 ℓ)중에 화합물 B-2(450 g, 2.8 ㏖)을 용해시켰다. 이후 에틸 아세테이트 800 ㎖중 10 % Pd/C 40 g 슬러리를 첨가하고 상기 혼합물을 수소의 약 양압(약 1.1 atm)하에서 48 시간 동안 교반하였다. Pd/C를 셀라이트를 통하여 여과시켜 제거하고, 에틸 아세테이트 1 × 50 ㎖로 세정한 결과 혼합물의 부피는 약 500 ㎖로 감소하였다. 냉각 에틸 에테르 7 ℓ를 첨가하고 상기 혼합물에 HCl 기체를 서서히 발포시켰다. 이후 침전된 아민 하이드로클로라이드를 진공 여과에 의하여 수집한 결과 백색 분말인 메틸 4-아미노-1-메틸-피롤-2-카복실레이트 하이드로클로라이드(반응식 B의 화합물 B-3)(380 g, 81.6 %)를 얻었다[TLC(에틸 아세테이트), Rf(아민) 0.6, Rf 염(0.0)].
1H NMR(DMSO-d6) δ10.23(br s,3H), 7.24(d,1H J=1.9), 6.79(d,1H,J=2.0),3.83(s,3H), 3.72(s,3H);13C (DMSO-d6) δ160.8, 124.3, 121.2, 113.4, 112.0, 51.8, 37.1; IR(KBr) 3095, 2693, 1709, 1548, 1448, 1266, 1102, 802, 751. FABMS m/e 154.075(154.074 calc. for C7H10N2O2).
4-[(tert-부톡시카보닐)아미노]-1-메틸피롤-2-카복실산(B-4)
화합물 B-3(340 g, 1.8 ㏖)을 기계적 교반기가 장착된 3ℓ들이 플라스크에서 10% 수성 탄산나트륨 1ℓ중에 용해시키고, 디옥산 500 ㎖중에서 슬러리화된 디-t-부틸디카보네이트(400 g, 2.0 m㏖)를 온도를 20℃로 유지시키면서 30분에 걸쳐서 첨가하였다. 이후 3 시간 동안 반응을 진행시키고 TLC로 반응의 완결을 측정하였으며, 2 시간 동안 5℃로 냉각시킨 결과 진공 여과에 의하여 백색 침전물을 수집하였다. Boc-무수물로 오염시킨 Boc-피롤 에스테르를 MeOH 700 ㎖중에 용해시키고, 2M NaOH 700 ㎖를 첨가한후 상기 용액을 60℃에서 6 시간 동안 가열하였다. 반응물을 실온으로 냉각시키고, 이를 에틸 에테르(4 ×1000 ㎖)로 세정하였으며, 10%(v/v) H2SO4로 수성층의 pH를 약 3으로 감소시키고, 에틸 아세테이트(4 ×2000 ㎖)로 추출하였다. 합하여진 에틸 아세테이트 추출물을 건조(황산 나트륨)시키고 진공하에서 농축시켜 갈색 기포를 얻었다. 상기 기포들을 DCM 500 ㎖에 용해시키고 석유 에테르 2ℓ를 첨가하고, 생성된 슬러리를 진공하에서 농축시켰다. 상기 반응물을 다시 용해시키고 추가로 3회 더 농축시킨 결과 백색의 미세 분말인 4-[(tert-부톡시카보닐)아미노]-1-메틸피롤-2-카복실산(반응식 B의 화합물 B-4)(320 g, 수율 78 %)을 얻었다[TLC(7:2 벤젠/에틸 아세테이트, v/v), Rf(에스테르), Rf(산) 0.1, (에틸 아세테이트), Rf(산) 0.6].
1H NMR(DMSO-d6) δ12.10(s,1H), 9.05(s,1H), 7.02(s,1H), 6.55(s,1H), 3.75(s,3H), 1.41(s,9H),13C (DMSO-d6) δ162.4, 153.2, 123.3, 120.1, 119.2, 107.9, 78.9, 36.6, 28.7; IR(KBr) 3350, 2978, 1700, 1670, 1586, 1458, 1368, 1247, 1112, 887, 779. FABMS m/e 241.119(M+H 241.119 calc. for C11H17N2O4).
4-[(tert-부톡시카보닐)아미노]-1-메틸피롤-2-(4-카복사미도-1-메틸피롤)-2-카복실산(B-5)
DMF 150 ㎖중 화합물 B-4 용액(40 g, 167 m㏖)에 1.2 당량의 HOBt(27 g, 0.2 m㏖)을 첨가한후 1.2 당량의 DCC(40.4 g, 0.2 m㏖)를 첨가하였다. 이후 상기 용액을 5 시간 동안 교반하고, 여과에 의하여 DCU를 제거하였으며, 이를 DMF 50 ㎖로 헹구었다. 화합물 B-3(34 g, 160 m㏖)을 첨가한후, TFA(80 ㎖)를 첨가하고 상기 반응물을 50℃에서 10 시간 동안 교반하였다. 이후 상기 반응 혼합물을 얼음물(2 ℓ)의 교반 용액에 적가하고 그 용액을 4℃에서 밤새도록 방치하였다. 생성된 침전물을 진공 여과법에 의하여 수집하고 이를 밤새도록 건조시켜 에틸 4-[(tert-부톡시카보닐)아미노]-1-메틸피롤-2-(4-카복사미도-1-메틸 이미다졸)-2-카복실레이트(53 g, 수율 83 %)를 얻었다. 상기 에스테르를 메탄올 200 ㎖중에 용해시키고 3M NaOH(200 ㎖)를 첨가하여 생성된 혼합물을 50℃에서 3 시간 동안 교반하였다. 진공 상태에서 과량의 메탄올을 제거하였으며 생성된 용액에 2M HCl을 첨가하여 이를 산성화시켰다. 4-[(tert-부톡시카보닐)아미노]-1-메틸피롤-2-(4-카복사미도-1-메틸피롤)-2-카복실산의 침전물을 진공 여과법으로 수집하고 이를 진공하에서 건조시켜 백색 분말(43 g, 수율 90 %)을 얻었다.
4-[(tert-부톡시카보닐)아미노]-1-메틸피롤-2-(4-카복사미도-1-메틸피롤)-2-(4-카복사미도-1-메틸피롤)-2-카복실산(B-6)
화합물 B-5 산(50 g, 139 m㏖) 및 0.98 당량의 HBTU(51 g)의 혼합물에 DMF 150㎖를 첨가한후, TFA 80 ㎖를 첨가하였다. 상기 용액을 실온에서 2 시간 동안 교반하였다. 여기에 화합물 B-3 1.1 당량(28.9 g)을 첨가하고, 반응물을 30 시간 동안 실온에서 교반하였다. 이후 상기 반응 혼합물을 얼음 물(1.2 ℓ)의 교반 용액에 적가하였으며 이때 상기 용액에 형성된 침전물을 진공 여과법으로 수집하고 이를 밤새도록 건조시킨 결과 화합물 B-6의 메틸 에스테르(59 g, 수율 85 %)을 얻었다. 상기 에스테르를 메탄올 200 ㎖에 용해시키고 2.5 M의 NaOH(200 ㎖)를 첨가하여 생성된 혼합물을 50℃에서 10 시간 동안 교반하였다. 진공 상태에서 과량의 메탄올을 제거하고 생성된 용액에 2 M의 H2SO4를 첨가하여 이를 산성화시켰다. 생성된 4-[(tert-부톡시카보닐)아미노]-1-메틸피롤-2-(4-카복사미도-1-메틸피롤)-2-(4-카복사미도-1-메틸피롤)-2-카복실산(반응식 B중 화합물 B-6)의 침전물을 진공 여과법으로 수집하고 이를 진공하에서 건조시킨 결과 백색 분말(51 g, 수율 87 %)을 얻었다.
3-(디메틸아미노)프로필아민과 화합물 B-6의 반응
다음의 과정에 따라서 화합물 B-6을 3-(디메틸아미노)프로필아민(반응식 B중 화합물 B-7)을 사용하여 해당 아미드로 전환시켰다. 화합물 B-6(46.8 g, 0.1 m㏖, 1 당량)을 DMF 50 ㎖ 및 TFA 25 ㎖중에서 실온하에 45분 동안 HBTU(34.4 g, 0.095 m㏖, 0.95 당량)로 활성화시켰다. 여기에 3-(디메틸아미노)프로필아민(12 ㎖, 0.12 m㏖, 1.2 당량)을 첨가하고 반응물을 37℃에서 밤새도록 교반하였다. 화합물 B-7을 함유하는 생성 혼합물을 진공하에서 농축시켰다.
화합물 B-7의 분해
화합물 B-7 약 30 g에 트리플루오로아세트산 150 ㎖를 첨가하였다. 상기 반응물을 밤새도록 실온에서 교반하였다. 생성 화합물 B-8을 진공하에서 농축시키고 아세트산 약 40 ㎖(침전을 막아주기에 충분한 만큼의 아세트산) 및 물 200 ㎖를 첨가하고 상기 용액을 디에틸 에테르로 3회 추출하였다. 화합물 B-8을 예비 HPLC(해밀톤 PRP-1 역상 컬럼, 250 ㎜ ×101.6 ㎜ ; 용매 A = 0.5 % 아세트산 ; 용매 B = 아세토니트릴 ; 0 ∼ 100 % B, 180분)로 정제하였다.
4,5-디클로로이소티아졸-3-카복실산과 화합물 B-8의 커플링
DMF 20 ㎖ 및 트리에틸아민 10 ㎖중에서 4,5-디클로로이소티아졸-3-카복실산(10 m㏖, 1.2 당량) 2 g을 HBTU 3.7 g(9.8 m㏖, 1.14 당량)으로 활성화시켰다. 상기 용액을 10 분 동안 실온에서 교반하였다. 고체 물질의 화합물 B-8(4g, 8.5 m㏖, 1 당량)을 첨가하고, DMF 4 ㎖를 첨가하여 전이를 종결시켰다. 생성된 용액을 37℃에서 밤새도록 교반하였다. 이후 상기 반응물을 진공하에서 건조시키고, 여기에 10 % 수성 아세트산 200 ㎖를 첨가하고 생성물을 예비 HPLC(해밀톤 PRP-1 역상컬럼, 250 ㎜ ×101.6 ㎜ ; 용매 A = 0.5 % 아세트산 ; 용매 B = 아세토니트릴 ; 0 ∼ 60 % B, 320 분)로 정제하였다. 순수한 분액을 동결 건조시켜 생성물 화합물 Ⅴ-v(3.1 m㏖, 수율 36 %) 2 g을 얻었다. 화합물 Ⅴ-v는 C-5 염소를 적당한 아민, 알콕시화물 또는 티올레이트로 치환시켜 다수의 화합물들을 합성하는데에 사용될 수 있다. 티올레이트와의 반응에 있어서, 생성된 티오에테르는 해당 설폰 또는 설폭시드로 산화될 수 있다. 더욱이, 상기 화합물은 알킬화 활성을 보유할 수 있다.
화합물 Ⅴ-v의 아미노 분해
다음은 일반적으로 화합물 Ⅴ-v를 아미노 분해시켜 화합물 Ⅴ-a, Ⅴ-b 또는 Ⅴ-c와 같은 화합물들을 얻는 방법에 관하여 기술하고 있다. 화합물 ⅩⅡ 20 ㎎을 순수한 아민 1㎖(또는 상기 아민이 실온에서 고체인 경우에는 DMF 1㎖와 함께 아민 1g)중에 용해시켰다. 각각의 화합물 Ⅴ-a, Ⅴ-b 및 Ⅴ-c의 합성을 위한 아민들로서는 4-(디메틸아미노)부틸아민, 3-(디메틸아미노)프로필아민 및 2-(디메틸아미노)에틸아민이 있다. 반응물을 55℃에서 15 시간 동안 가열한후, 이를 실온으로 냉각시켰다. 이후 아세트산을 첨가하여 총 부피 14 ㎖가 되도록 하였으며 생성 혼합물을 예비 HPLC 컬럼(해밀톤 PRP-1 역상 컬럼, 250 ㎜ ×21.5 ㎜)상에 로딩하였다[용매 A = 0.5 % 수성 아세트산 ; 용매 B = 아세토니트릴 ; 0 ∼ 60 %의 용액 B, 180분].
본 발명의 화합물 구조는 질량 분광법 또는1H NMR 분광계로 확인할 수 있었으나, 대부분의 경우 두가지 다 사용하였다. 각각의 경우에서 스펙트럼은 주어진 구조물과 일치하였다.
dsDNA로의 결합
폴리아미드 NABM의 정량적 DNase Ⅰ 풋프린트(footprint) 적정 실험 결과, 이소티아졸기는 T, A 및 C와는 상대적으로 반대편 G에 더욱 잘 결합된다는 사실을 알 수 있었다. 다른 기전을 배제하지 않았을때, 이소티아졸 환중 N2질소가 G의 N2환외 아민기와 특정한 수소 결합을 형성하는 것으로 파악되었다. 이소티아졸 함유 폴리아미드의 DNA 결합 친화성은 이러한 상호 작용이 N-메틸이미다졸-2-카복사미드 기와 G가 상호 작용하는 경우보다 에너지가 더욱 바람직할 것이라는 사실을 규명해준다. 놀랍게도, 이소티아졸 복소환을 함유하는 다수의 폴리아미드 및 총 4개 정도의 복소환에 대한 친화도는 약 109M-1이상이었다. 상기 이소티아졸기를 함유하는 폴리아미드는 나란히 중첩된 2:1 폴리아미드-DNA 결합, 나란히 스리핑된 2:1 폴리아미드-DNA-결합, 헤어핀 폴리아미드-DNA-결합 및 1:1 폴리아미드-DNA-결합을 비롯한 다수의 결합 모티브를 통하여 DNA에 결합할 수 있다. 2:1 폴리아미드-DNA 결합에 있어서, 이소티아졸기는 5-아미노피롤-2-카복실산 잔기 또는 이의 유사체 또는 β-알라닌 잔기 또는 이의 유사체와 쌍을 이루는 것이 바람직하다. 결합 연구 결과 상기 이소티아졸기를 함유하는 폴리아미드는 5'-3' N-말단-대-C-말단(N-C), DNA 사슬-폴리아미드 배향 및 5'-3' C-N DNA 사슬-폴리아미드 배향 모두를 보유하는 DNA와 결합될 수 있다는 사실을 알 수 있었다. C 말단 및 N 말단 모두에 양으로 하전된 부위가 존재히는 분자들은 대부분 5'-3' C-N 배향으로 결합하는 것이 바람직한 것으로 보인다.
풋프린트 실험에 사용되는 dsDNA 제한 단편의 부분 뉴클레오티드 서열은 다음과 같다.
(서열 번호 1)
NABM에 의하여 표적화되는 뉴클레오티드 서열을 보유하는 다른 DNA 분자들은 널리 공지된 방법에 따라서 용이하게 합성될 수 있다.
대표적인 화합물들에 대한 결합 데이터를 이하 표 A에 나타내었다
화합물 Ⅴ-u, Ⅴ-c, Ⅴ-b 및 Ⅴ-a는 300개 이상의 상이한 6 bp 위치를 함유하는 제한 단편상에서 스크린되었다. 이들 각각의 화합물은 1 ×1011M-1∼ 3 ×109M-1범위의 하위 나노몰의 친화도로써 AGTACT 위치에 선호적으로 결합한다는 사실을 발견하였다. 이러한 친화도는 4개의 복소환을 함유하는 화합물들에서 예상되는 것보다 훨씬 높다는 사실에 주목해야 한다. ACTACT, ATTACT 및 AATACT와 같은 단일 염기쌍 미스매치 위치에 대한 특이성은 이들 화합물 각각에 대하여 200 배 ∼ 11 배의 범위로 측정되었다. 화합물 Ⅴ-t는 1 ×1010M-1의 친화도로 TGGTCA 위치에, 바람직하게는 AGTACT, ACTACT, ATTACT 또는 AATACT에 결합하는 것으로 파악되었다. 이러한 결합 기전은 확실한 것은 아니나, "슬리핑된" 2:1 결합 방식(예. US 6,090,947 참조) 또는 1:1 결합 방식중 어느 하나를 포함할 수 있다. 화합물 Ⅵ-a 및 Ⅵ-b는 대부분 헤어핀 형태를 취하는 것으로 보인다. 이들 각각의 화합물은 2 ×1010M-1및 1 ×1011M-1의 하위 나노몰의 친화도로써 AGTACT 위치에 선호적으로 결합한다는 사실을 발견하였다. 이들 DNA-결합 친화도는 이미다졸 환으로 치환된이소티아졸 환을 보유하는 비교 화합물 ⅩⅡ의 친화도에 비하여 9 ∼ 30 배 높다. 화합물 Ⅵ-c는 특히 단일 염기 미스매치로서 ATTACT 및 AATACT, 바람직하게는 ACTACT 및 AGTACT에 결합하는 것으로 관찰되었다. 상기 화합물에 대한 최적 표적 서열은 WGWCWW(W = A 또는 T)일 수 있다.
DNaseI 풋프린트 적정 실험에 대한 예시적 프로토콜
모든 반응은 총 부피 400 ㎕로 수행되었다. 폴리아미드 스톡 용액 또는 H2O(참고 래인용)를 3'-32P-방사능 표지된 제한 단편(20,000 cpm)을 함유하는 분석 완충액에 첨가하여, 최종 용액의 조건을 10 mM Tris-HCl, 10 mM KCl, 10 mM MgCl2, 5mM CaCl2, pH 7.0이 되도록 만들었다. 상기 용액들을 22℃에서 12 시간 이상 동안 평형화시켰다. 1 mM 디티오트레이톨을 함유하는 DNaseI 스톡 용액(적당한 농도에서 약 55 %의 원형 DNA를 얻을 수 있음) 10 ㎕를 첨가하여 풋프린트 반응을 개시하고 이후 22℃에서 7 분 동안 반응을 진행시켰다. 2.25 M NaCl, 150 mM EDTA, 소 골수 DNA의 염기쌍 23 μM 및 0.6 ㎎/㎖ 글리코겐 및 에탄올 침전물을 함유하는 용액 50 ㎕를 첨가하여 상기 반응을 정지시켰다. 상기 반응물을 1 ×TBE/80 % 포름아미드 로딩 완충액에 재현탁시키고, 이를 85℃에서 15분 동안 가열하여 변성시킨후, 이를 얼음에 넣었다. 반응 생성물들을 1 ×TBE중에서 2000 V 하에 1시간 30분 동안 8 % 폴리아크릴아미드 겔(5 % 가교, 7 M 우레아)상에서 전기영동시켜 분리하였다. 겔을 슬랩 건조기상에서 건조시킨후 이를 22℃의 저장 인광 스크린에 노출시켰다.
정량 DNaseⅠ 풋프린트 적정 데이터 분석
DNaseⅠ 반응성이 적정시 일정한 풋프린트 위치 및 참고 위치를 포함하는 직사각형의 백그라운드 보정된 부피 통합 수행 결과, 위치 세기(Isite) 및 참고 세기(Iref)에 대한 값을 얻었다. 상기 위치들의 적당한 분획 점유율(θapp)을 다음의 수학식을 사용하여 계산하였다.
상기 수학식중, Isite° 및 Iref°는 각각 위치 및 참고 세기이며, 이들은 폴리아미드가 첨가되지 않은 DNaseI 대조구 래인으로부터 얻은 것이다.
([Ltot], θapp) 데이터는 수정된 힐 등식을 사용하여 θapp및 θfit사이의 차이를 최소화시켜 랑뮈르 결합 등온선(수학식 2, n = 1)에 적용시켰다.
상기 수학식중 [Ltot]는 폴리아미드의 총 농도이고, Ka는 평형 결합 상수이며, θmin및 θmax는 위치가 점유되지 않았을 경우 또는 포화되었을 경우의 실험적으로 측정된 위치 포화값이다. 상기 데이터는 Ka, θmax및 θmin를 적합 변수로서 사용하여 칼레이다 그래프 소프트웨어(3.0.1버젼, 아벨벡 소프트웨어)의 비선형 최소제곱 보정법으로 맞추어진 것이다. 상기 데이터 지점에 대한 결합 곡선의 피트 이익은 상관 계수에 의하여 적합 피트의 표준으로서 R > 0.97을 사용하여 측정된다. 눈으로 관찰하였을때 데이터 지점이 인접 지점에 비하여 결점이 명백하다는 사실이 파악되지 않으면 겔로부터 얻은 모든 래인들을 사용하였다. 상기 데이터는 다음의 수학식을 사용하여 표준화되었다.
생물학적 활성
본 발명의 화합물들을 상이한 세균 및 진균의 종에 대한 그들의 시험관내 활성에 관하여 스크린하였다. 그들의 최소 억제 농도(MIC)는 다음에 제시된 바와 같이 임상 실험 표준에 관한 국립 기관(NCCLS)의 미량 적가판중 발효액 미량 희석 분석법을 사용하여 측정하였다. (1) 임상 실험 표준에 관한 국립 기관(NCCLS) 지침 서류 번호 M7-A4(NCCLS, 1997) ; (2) 임상 실험 표준에 관한 국립 기관(NCCLS) 지침 서류 번호 M11-A4(NCCLS, 1997) ; 및 (3) 임상 실험 표준에 관한 국립 기관(NCCLS) 지침 및 참고 방법 서류 번호 M27-T(NCCLS, 1995). 항진균 분석법에 있어서, 문헌[머레이, PR., 1995, Manual of Clinical microbiology(ASM Press, Washington, DC.)]의 방법을 사용하였다. 다수의 그람 양성 및 그람 음성 세균(호기성 및 혐기성 세균) 뿐만 아니라 효모 및 사상 진균을 시험하였다. 이들 유기체로서는 스타필로코커스 종(Staphylococcusspp.), 스트렙토코커스종(Streptococcusspp.), 엔테로코커스 종(Enterococcusspp.), 코린박테리움 종(Corynebacteriumspp.), 리스테리아 종(Listeriaspp.), 바실러스 종(Bacillusspp.), 마이크로코커스 종(Micrococcusspp.), 펩토스트렙토코커스 종(Peptostreptococcusspp.), 클로스트리듐 종(Clostridiumspp.), 프로피오니박테리움 종(Propionibacteriumspp.), 에스케리챠 종(Escherichiaspp.), 슈도모나스 종(Pseudomonasspp.), 해모필러스 종(Haemophilusspp.), 칸디다 종(Candidaspp.), 크립토코커스 종(Cryptococcusspp.), 아스퍼질러스 종(Aspergillusspp.), 트리코피토 종(Trichophytospp.), 패실로마이세스 종(Paecilomycesspp.), 사카로마이세스 종(Saccharomycesspp.) 및 푸사리움 종(Fusariumspp.)을 포함한다. 뿐만 아니라, 몇몇 약물 내성 미생물에 대한 효능도 평가하였다. 본 발명의 화합물중 어느 것이 효과적일 수 있는지에 대한 평가용으로서의 다른 병원성 세균에는 아신토박터 종(Acinetobacterspp.), 알칼리제네스 종(Alcaligenesspp.), 캄필로박터 종(Campylobacterspp.), 시트로박터 종(Citrobacterspp.), 엔테로박터 종(Enterobacterspp.), 프로테우스 종(Proteusspp.), 살모넬라 종(Salmonellaspp.), 쉬겔라 종(Shigellaspp.), 헬리코박터 종(Helicobacterspp.), 네이세리아 종(Neisseriaspp.), 비브리오 종(Vibriospp.), 박테로이드 종(Bacteroidesspp.), 프레보텔라 종(Prevotellaspp.), 미코플라스마 종(Mycoplasmaspp.), 미코박테리아 종(Mycobacteriaspp.) 및 클라미디아 종(Clamydiaspp.)를 포함한다.
화합물 Ⅴ-a, Ⅴ-b, Ⅴ-c, Ⅴ-r, Ⅴ-s, Ⅴ-q, Ⅴ-w, Ⅴ-x/Ⅴ-y, Ⅴ-z/Ⅴ-aa, Ⅴ-bb 및 화합물 Ⅷ과 같은 화합물들은 다수의 종(표 Ⅰ, Ⅰa 및 Ⅱ), 특히 그람양성 세균 및 진균에 대하여 뛰어난 항미생물 활성을 나타낸다. 이러한 화합물에 대한 MIC는 ≤0.062 ㎍/㎖ ∼ > 128 ㎍/㎖ 사이에 있다. 가장 유력한 화합물들중 하나인, 화합물 Ⅴ-a의 MIC는 에스케리챠 및 슈도모나스와 같은 그람 음성 세균을 제외하고, 시험된 대부분의 종에 대하여 8 ㎍/㎖ 미만이었다. 결과를 통하여 이들 화합물이 광범위 항미생물 제제라는 사실을 알 수 있었다. 다음의 표 Ⅰa 및 Ⅱa는 또한 선행 기술의 항생제인 디스타마이신, 네트롭신 및 오플록사신에 대한 비교 데이터를 제공한다.
예비 스크린에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 화합물은 메티실린 내성 스타필로코커스 아우레우스, 복수 약물 내성인 스트렙토코커스 뉴모니아에, 반코마이신 내성 엔테로코커스 패시움 및 폴리엔 내성 칸디다 알비칸을 비롯한 종래의 항생제에 내성인 분리주에 대하여 활성을 갖는다.
최소 세균 농도(MBC)는 NCCLS 지침[Lorian, V. 1996 Antibiotics in laboratory medicine(The Williams & Wilkins Co., Baltimore, MD)]에 따라서 고안된 몇몇 화합물에 대하여 측정하였다. MIC 및 MBC 사이의 차이점은 항생제 살세균 활성 지수로서 나타내었다. 표 Ⅲ에 나타낸 결과들은 화합물 Ⅴ-a 및 화합물 Ⅴ-b가 모든 시험 종들에 대하여 살미생물제라는 사실을 나타내준다.
본 발명의 화합물들은 광범위의 항 그람 양성 세균 활성을 보유하며 항진균 효능을 갖는다. 이러한 폴리아미드의 항미생물 활성의 패턴을 기초로하여, 항미생물 활성은 표 Ⅰ 또는 Ⅱ에 나열되지 않은 다른 세균 및 진균 종들로 확장되어야 한다. 더욱이, 본 발명의 화합물들은 종래의 항생제 및 항진균제에 내성인 미생물에 대하여 활성인 특성을 보유한다. 이들 화합물 및 유사체는 인간 또는 동물 감염 치료용 항미생물 화학요법에 전신 제제 및/또는 국소 제제로서 사용될 수 있다.
다음의 표에 제시된 데이터에 더하여, 화합물 Ⅴ-w 및 Ⅴ-bb는 바실러스 세레우스에 대하여 시험되었는데, 그 결과는 각각 MIC 0.5 및 8 ㎍/㎖ 였다.
추가의 생물학적 활성은 다음의 표 Ⅳ에 나타내었다.
전술한 본 발명의 상세한 설명은 본 발명의 특정 부분 또는 측면과 주로 관련되거나 또는 독점적으로 관련된 절을 포함한다. 이는 명확화 및 편의를 위한 것이며, 특정 양상은 개시된 절에 포함된 내용 이상의 것과 관련될 수 있으며, 본원에 개시된 사항은 상이한 절에서 파악할 수 있는 정보들을 적절히 조합한 것을 모두 포함한다는 사실을 이해해야 한다. 이와 유사하게, 본원의 대부분의 설명들이 본 발명의 특정 구체예와 관련 있음에도 불구하고, 특정 양상이 특정 구체예의 내용중에, 다른 특징 또는 구체예에, 다른 특징과 조합되거나, 또는 본 발명의 전체에 개시되는 경우, 이러한 양상은 적당한 정도로 사용될 수 있다.
뿐만 아니라, 임의의 바람직한 구체예의 관점에서 본 발명이 구체적으로 기술될때, 본 발명은 이러한 바람직한 구체예에 한정되지 않는다. 그 보다는, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항들에 의하여 한정된다.

Claims (53)

  1. 하기 화학식 Ⅰ로 표시되는 하전된 화합물 및 이의 약학적으로 허용 가능한 염.
    화학식 Ⅰ
    W-Y-[Het]-L-[NABM]
    상기 식중,
    [NABM]은 이본쇄 핵산 결합 부위이고 ;
    L은 공유 결합 및 연결기로 이루어진 군으로부터 선택되며 ;
    [Het]는로 이루어진 군으로부터 선택된, N-메틸 또는 N-수소 피롤 이외의 헤테로방향족 부위를 나타내는 것으로서, 상기 화학식중, X1, X2및 X3중 어느 하나는 -O-, -S- 및 -NR3-으로 이루어진 군으로부터 선택되는 환 정점이고, X1, X2및 X3중 나머지 두개는 =N- 및 =CR4-로 이루어진 군으로부터 선택된 환 정점이고 ;
    Y는 O, S, S(O), SO2, C(R1)2, N(R3)SO2, SO2N(R3) 및 NR3이며 ;
    W는 할로겐 또는의 기이고 ;
    여기서, 각각의 R1은 H, F 및 치환된 또는 비치환된 (C1∼C6)알킬로 이루어진 군에서 독립적으로 선택되며 ;
    R2는 Y가 NR3이외의 것이면 극성기를 보유하는 부위이고, Y가 NR3이면 극성기, 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)알킬기 또는 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)헤테로알킬기를 보유하는 부위이고 ;
    각각의 R3는 독립적으로 H, 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)알킬기 및 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)헤테로알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되나, Y가 NR3인 경우 R2(R1)2C 및 R3는 2-클로로에틸 또는 2-히드록시에틸기를 함유하지 않으며 ;
    각각의 R4는 독립적으로 수소, 할로겐, 아미노기, (C1∼C8)알킬아미노기, 디(C1∼C8)알킬아미노기, 트리(C1∼C8)알킬 암모늄기, 히드록실기, (C1∼C8)알콕시기, 티올기, (C1∼C8)티오에테르기, (C1∼C8)설폰기, (C1∼C8)설폭시드기, (C1∼C8)설폰아미드기, 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)헤테로알킬기 및 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되나, 단 R2, [Het] 또는 [NABM]중 하나 이상은 분석 또는 생리학적 조건하에서 양으로 하전되어야 한다.
  2. 제1항에 있어서, [NABM]가 개재 부위, 부홈 결합 부위 및 주홈 결합 부위로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 화합물.
  3. 제1항에 있어서, [NABM]이 이본쇄 DNA의 부홈에 결합되는 것인 화합물.
  4. 제1항에 있어서, Y는 NR3인 것인 화합물.
  5. 제1항에 있어서, 각각의 R1이 수소인 것인 화합물.
  6. 제1항에 있어서, R3은 (C1∼C4)알켄기, (C1∼C4)알킨기, 아미노기, (C1∼C8)알킬아미노기, 디(C1∼C8)알킬아미노기, 트리(C1∼C8)알킬 암모늄기, 히드록시기, (C1∼C8)알콕시기, 티올기, (C1∼C8)티오에테르기, (C1∼C8)설폰기, (C1∼C8)설폭시드기, (C1∼C8)설폰아미드기, (C1∼C8)아실기, 모노 또는 디(C1∼C8) N-알킬아미드기, 티올기, (C1∼C4)티오에테르기, (C1∼C4)설폰기, (C1∼C4)설폭시드기, 모노 또는 디(C1∼C8) N-알킬설폰아미드기, 할로겐, (C3∼C7)시클로지방족기, 5원, 6원 또는 7원 헤테로시클릭기, 아릴기 및 헤테로아릴기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 치환체를 보유하는 치환된 (C1∼C12)알킬기인 것인 화합물.
  7. 제1항에 있어서, R2, [Het] 및 [NABM]중 2개 이상이 양전하를 보유하는 것인화합물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 양전하는 아민 질소, 아미딘 질소, 구아니딘 질소, 피리딘 질소, 피리다진 질소, 피라진 질소, 피리미딘 질소, 이미다졸 질소 및 아닐린 질소로 이루어진 군으로부터 선택되는 염기성 질소의 양성자화로 인한 것인 화합물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 핵산 결합 부위인 [NABM]가 [Het]로부터 멀리 떨어져 있는 현수기 또는 말단기로서 이에 부착된 양전하 보유 부위를 1 이상 보유하는 것인 화합물.
  10. 제9항에 있어서, 양전하 보유 부위가 하나의 염기성 아미노산 잔기 및 1 이상의 염기성 아미노산 잔기를 포함하는 펩티드 단위로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 화합물.
  11. 제10항에 있어서, 염기성 아미노산 잔기가 아르기닌, 히스티딘 및 리신 잔기로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 화합물.
  12. 제10항에 있어서, 펩티드 단위가 2개의 염기성 어미노산 잔기들을 분리하는 프롤린 잔기를 포함하는 것인 화합물.
  13. 제1항에 있어서, 핵산 결합 부위가 양전하를 보유하지 않는 것인 화합물.
  14. 제1항에 있어서, [NABM]이 독소루비신, 도노마이신, 안트라마이신, 칼리치마이신, 미토마이신, CC-1065, 듀오카마이신, 디스타마이신 및 네트롭신 및 이들의 유사체와 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물인 것인 화합물.
  15. 제1항에 있어서, [NABM]가 펜타미딘, 베레닐, 스틸바미딘, DDUG, NSC 101327, SN 6999, SN 6136, SN 16814, SN 18071, NSC 57153, 홱스트 33258, 이오넨 X 및 메틸 그린 및 이들의 유사체와 유도체로 이루어진 군으로부터 선택된 화합물 인 것인 화합물.
  16. 제1항에 있어서, 핵산 결합 부위 [NABM]가 N-메틸피롤 카복사미드 잔기를 포함하며 임의로는 N-메틸이미다졸 카복사미드 잔기, N-메틸-3-히드록시피롤 카복사미드 잔기, β-알라닌 카복사미드 잔기, 글리신 카복사미드 잔기, 5-아미노발레린산 카복사미드 잔기, γ-2,4-디아미노부티르산 카복사미드 잔기 및 γ-아미노부티르산 카복사미드 잔기로 이루어진 군으로부터 선택되는 1 이상의 잔기를 포함하는 것인 화합물.
  17. 제1항에 있어서, 핵산 결합 부위 [NABM]가 하기 화학식 Ⅱ에 의한 구조를 포함하는 것인 화합물.
    화학식 Ⅱ
    상기 식중, Q1, Q2....Qm은 독립적으로 헤테로방향족 부위 및 (CH2)p로 이루어진 군으로부터 선택되는 것으로서, 아래 첨자 p는 1 ∼ 3의 정수이며, 각각의 Z1, Z2,....Zm은 독립적으로 공유 결합 및 연결기로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이고 ; 아래 첨자 m은 1 ∼ 9의 정수이다.
  18. 제17항에 있어서, Q1, Q2....Qm중 하나 이상이 헤테로방향족 부위인 것인 화합물.
  19. 제18항에 있어서, 헤테로방향족 부위가 치환된 및 비치환된 이미다졸, 피롤, 피라졸, 푸란, 이소티아졸, 옥사졸, 이속사졸, 티아졸, 푸라잔, 1,2,3-티아디아졸, 1,2,4-티아디아졸, 1,2,5-티아디아졸, 1,3,4-티아디아졸, 1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 1,2,4-옥사디아졸, 1,3,4-옥사디아졸 및 티오펜 부위로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 화합물.
  20. 제17항에 있어서, Z1, Z2,....Zm중 하나 이상이 2개, 3개, 4개 또는 5개의 주쇄 원자를 보유하는 것인 화합물.
  21. 제20항에 있어서, 각각의 Z1, Z2,....Zm이 카복사미드 기인 것인 화합물.
  22. 제1항에 있어서, 핵산 결합 부위 [NABM]가 하기 화학식 Ⅲ에 의한 구조를 포함하는 것인 화합물.
    화학식 Ⅲ
    상기 식중, n은 각각 독립적으로 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 또는 9이고, m은 각각 독립적으로 0 또는 1이다.
  23. 제22항에 있어서, n은 각각 2 또는 3이고 m은 각각 1인 것인 화합물.
  24. 제1항에 있어서, L은 2개, 3개, 4개 또는 5개의 주쇄 원자들을 포함하는 것인 화합물.
  25. 제24항에 있어서, L은 카복사미드기인 것인 화합물.
  26. 제1항에 있어서, 헤테로방향족 부위 [Het]가 치환된 및 비치환된 이미다졸, N-메틸 피롤 또는 N-수소 피롤 이외의 피롤, 피라졸, 푸란, 이소티아졸, 옥사졸, 이속사졸, 티아졸, 푸라잔, 1,2,3-티아디아졸, 1,2,4-티아디아졸, 1,2,5-티아디아졸, 1,3,4-티아디아졸, 1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 1,2,4-옥사디아졸, 1,3,4-옥사디아졸 및 티오펜 부위로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 화합물.
  27. 제1항에 있어서, 헤테로방향족 부위 [Het]가
    (식중, R4는 제1항에 정의된 바와 같음)로 이루어진 군으로부터 선택되는 구조로 표시되는 이소티아졸인 것인 화합물.
  28. 제1항에 있어서, 하기 화학식 Ⅳa로 표시되는 것인 화합물.
    화학식 Ⅳa
    상기 식중, R1, R2및 R4는 제1항에 정의된 바와 같다.
  29. 제1항에 있어서, 하기 화학식 Ⅳb로 표시되는 구조를 포함하는 화합물.
    화학식 Ⅳb
    상기 식중, R1, R2및 R4는 제1항에 정의된 바와 같고 ;
    n은 각각 독립적으로 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 또는 9이며 ;
    m은 각각 독립적으로 0 또는 1이다.
  30. 제1항에 있어서,
    (상기 식중 r은 2, 3 또는 4이고 s는 1, 2, 3, 4, 5 또는 6임)
    로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 화합물.
  31. 하기 화학식 Ⅰa의 화합물 또는 이의 약학적으로 허용 가능한 염.
    화학식 Ⅰa
    상기 식중,
    R5는 할로겐, OR7및 N(R7)2로 이루어진 군으로부터 선택되며 ;
    R6은 수소, 할로겐, 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)알킬기 및 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)헤테로알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되고 ;
    R7은 각각 독립적으로 수소, 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)알킬기 및 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)헤테로알킬기로부터 선택되며 ;
    Q는 각각 독립적으로 (CH2)2, (CH2)3또는 N-메틸피롤기를 제외한 헤테로방향족기이고 ;
    a, b 및 d는 각각 독립적으로 0, 1, 2, 3, 4 또는 5이며, 단 a, b 또는 d중 하나 이상은 0 이외의 것이며 ;
    c, e 및 f는 각각 독립적으로 0 또는 1 이다.
  32. 제31항에 있어서, a는 1 이고 Q는 치환된 및 비치환된 이미다졸, 피롤, 피라졸, 푸란, 이소티아졸, 옥사졸, 이속사졸, 티아졸, 푸라잔, 1,2,3-티아디아졸, 1,2,4-티아디아졸, 1,2,5-티아디아졸, 1,3,4-티아디아졸, 1,2,3-트리아졸, 1,2,4-트리아졸, 1,2,4-옥사디아졸, 1,3,4-옥사디아졸 및 티오펜 부분으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 화합물.
  33. 제31항에 있어서, Q는 티오펜인 것인 화합물.
  34. 제31항에 있어서, a는 0인 것인 화합물.
  35. 제31항에 있어서, R6은 Cl인 것인 화합물.
  36. 제31항에 있어서, R5및 R6은 모두 Cl인 것인 화합물.
  37. 제31항에 있어서, c 및 e는 모두 0인 것인 화합물.
  38. 제31항에 있어서, c는 0이고 e는 1인 것인 화합물.
  39. 제31항에 있어서, R7은 각각 H인 것인 화합물.
  40. 제35항에 있어서, R5
    (상기 식중, 아래 첨자 r은 2 ∼ 4인 정수이고, 아래 첨자 s는 1 ∼ 6인 정수임)
    로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 화합물.
  41. 제35항에 있어서, R5는 N(R7)2이고 2개의 R7기는 함께 결합하여 4원, 5원, 6원 또는 7원 환을 형성하는 것인 화합물.
  42. 제1항에 있어서, 하기 화학식 Ⅴ로 표시되는 것인 화합물.
    화학식 Ⅴ
    상기 식중, R5는 할로겐, OR7및 N(R7)2로 이루어진 군으부터 선택되는 것이고 ;
    R7은 각각 독립적으로 수소, 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)알킬기 및 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)헤테로알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이며 ;
    m은 2, 3 또는 4이고 ;
    n은 0 또는 1 이며, 단 R5및 R7중 하나 이상은 양으로 하전된 기이다.
  43. 제1항에 있어서, 하기 화학식 Ⅵ으로 표시되는 것인 화합물.
    화학식 Ⅵ
    상기 식중, R5는 할로겐, OR7및 N(R7)2로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이고 ;
    R7은 각각 독립적으로 수소, 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)알킬기 및 치환된 또는 비치환된 (C1∼C12)헤테로알킬기로 이루어진 군으로부터 선택되며 ;
    b는 1, 2, 3 또는 4이고 ;
    f는 0 또는 1 이며, 단 R5및 R7중 하나 이상은 양으로 하전된 기이다.
  44. 제1항에 있어서, 하기 화학식 Ⅶ로 표시되는 것인 화합물.
    화학식 Ⅶ
  45. 제1항에 있어서, 하기 화학식 Ⅷ로 표시되는 것인 화합물.
    화학식 Ⅷ
  46. 제1항에 있어서, 하기 화학식 Ⅸ로 표시되는 것인 화합물.
    화학식 Ⅸ
  47. 제1항에 있어서, 하기 화학식 Ⅹ로 표시되는 것인 화합물.
    화학식 Ⅹ
  48. 제1항에 있어서, 하기 화학식 ⅩⅠ로 표시되는 것인 화합물.
    화학식 ⅩⅠ
  49. 약학적으로 허용 가능한 담체 및 항감염성 양의 제1항의 화합물을 포함하는 조성물.
  50. 약학적으로 허용 가능한 담체 및 항감염성 양의 제31항의 화합물을 포함하는 조성물.
  51. 증식 억제량의 제1항의 화합물과 진핵 유기체의 병원체를 접촉시키는 것을 포함하는 병원체 증식 억제 방법.
  52. 증식 억제량의 제31항의 화합물과 진핵 유기체의 병원체를 접촉시키는 것을 포함하는 병원체 증식 억제 방법.
  53. 제58항에 있어서, 병원체가 스타필로코커스 종(Staphylococcusspp.), 스트렙토코커스 종(Streptococcusspp.), 엔테로코커스 종(Enterococcusspp.), 코린박테리움 종(Corynebacteriumspp.), 리스테리아 종(Listeriaspp.), 바실러스 종(Bacillusspp.), 마이크로코커스 종(Micrococcusspp.), 펩토스트렙토코커스 종(Peptostreptococcusspp.), 클로스트리듐 종(Clostridiumspp.), 프로피오니박테리움 종(Propionibacteriumspp.), 에스케리챠 종(Escherichiaspp.), 슈도모나스 종(Pseudomonasspp.), 해모필러스 종(Haemophilusspp.), 칸디다 종(Candidaspp.), 크립토코커스 종(Cryptococcusspp.), 아스퍼질러스 종(Aspergillusspp.), 트리코피토 종(Trichophytospp.), 패실로마이세스 종(Paecilomycesspp.), 사카로마이세스 종(Saccharomycesspp.), 푸사리움 종(Fusariumspp.), 아신토박터 종(Acinetobacterspp.), 알칼리제네스 종(Alcaligenesspp.), 캄필로박터 종(Campylobacterspp.), 시트로박터 종(Citrobacterspp.), 엔테로박터 종(Enterobacterspp.), 프로테우스 종(Proteusspp.), 살모넬라 종(Salmonellaspp.), 쉬겔라 종(Shigellaspp.), 헬리코박터 종(Helicobacterspp.), 네이세리아 종(Neisseriaspp.), 비브리오 종(Vibriospp.), 박테로이드 종(Bacteroidesspp.), 프레보텔라 종(Prevotellaspp.), 미코플라스마 종(Mycoplasmaspp.), 미코박테리아 종(Mycobacteriaspp.) 및 클라미디아 종(Clamydiaspp.)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
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