KR20120120190A

KR20120120190A - 신경원성 니코틴 아세틸콜린 수용체 리간드인 ３，６?디아자비시클로［３．１．１］헵탄

Info

Publication number: KR20120120190A
Application number: KR1020127017478A
Authority: KR
Inventors: 스리니바사 라오 아키레디; 발윈더 싱 바티; 로날드 요셉 헤임스트라; 스리니바사 브이. 머씨; 존-폴 스트라찬; 윤데 시아오
Original assignee: 타가셉트 인코포레이티드
Priority date: 2009-12-07
Filing date: 2010-12-03
Publication date: 2012-11-01
Also published as: US20120309737A1; RU2012128583A; CA2782409A1; WO2011071758A1; JP2013512922A; BR112012013765A2; AR079271A1; EP2509982A1; US8802694B2; US20140315880A1; CO6541649A2; TW201138776A; CN102648202A; CL2012001483A1; PE20121556A1; ZA201204143B; SG181109A1; IL219960A0; MX2012006484A; ECSP12012023A

Abstract

본 발명은 신경원성 니코틴 아세틸콜린 수용체(neuronal nicotinic acetylcholine receptor, NNR)에 결합하여 그의 활성을 조절하는 화합물, 상기 화합물의 제조 방법, 상기 화합물을 포함하는 약제학적 조성물, 및 중추신경계(CNS)의 기능부전과 연관된 상태 및 질환을 포함한 다양한 상태 및 질환을 치료하기 위해 상기 화합물을 사용하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 α4β2 서브타입 또는 α6-포함 서브타입의 NNR, 또는 상기 두 서브타입의 NNR 모두에 높은 친화도로 결합하는 화합물을 포함한다. 식 (I)에서, 각 m은 동일하고, 0 또는 1이고; 각 n은 동일하고, 0 또는 1이며; 각 m이 0인 경우, 각 n은 1이고; 각 m이 1인 경우, 각 n은 0이며; R¹은 -C(O)-R³, -C(O)O-R³, -C(O)NH-R³,-C(O)-(CH₂)_q-X-R³, -C(O)O-(CH₂)_q-X-R³, 또는 -C(O)NH-(CH₂)_q-X-R³이고; q는 1, 2, 3, 4, 5, 또는 6이며; X는 -O-, -S, -NH-, 또는 -NHC(O)-이고; R²은 H 또는 알킬이며; R³은 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 또는 헤테로시클릭이다.

(I)

Description

신경원성 니코틴 아세틸콜린 수용체 리간드인 ３，６?디아자비시클로［３．１．１］헵탄{3,6-Diazabicyclo[3.1.1]heptanes as neuronal nicotinic acethylcholine receptor ligands}

본 발명은 신경원성 니코틴 아세틸콜린 수용체에 결합하여 그의 활성을 조절하는 화합물, 상기 화합물의 제조 방법, 상기 화합물을 포함하는 약제학적 조성물, 및 중추신경계(CNS)의 기능부전과 연관된 상태 및 질환을 포함한 다양한 상태 및 질환을 치료하기 위해 상기 화합물을 사용하는 방법에 관한 것이다.

니코틴 아세틸콜린 수용체(nicotinic acetylcholine receptor, nAChR)로도 알려진, 신경원성 니코틴 수용체(NNR)을 표적으로 하는 화합물의 치료적 효능이 여러 연구의 주제였다. 예를 들면, Arneric et al., Biochem . Pharmacol . 74: 1092 (2007), 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), Yang et al., Acta Pharmacol . Sin . 30(6): 740-751 (2009)를 참조한다. NNR 리간드가 치료제로 제안된 종류의 적응증 중에 알쯔하이머병, 주의력 결핍 장애, 및 정신분열증을 포함한 인지 장애 (Biton et al., Neuropsychopharm . 32: 1 (2007), Boess et al., J. Pharmacol . Exp . Ther . 321: 716 (2007), Hajos et al., J. Pharmacol . Exp . Ther . 312: 1213 (2005), 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., Mol . Psychiatry 7: 525 (2002), Damaj et al., Mol . Pharmacol . 66: 675 (2004), Shytle et al., Depress . Anxiety 16: 89 (2002)); 신경퇴행증 (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 (Bordia et al., J Pharmacol . Exp . Ther . 327: 239 (2008), 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 (Sacco et al., J. Psychopharmacol . 18(4): 457 (2004), Young et al., Clin . Ther . 23(4): 532 (2001))이 있다.

중추 신경계 및 말초 신경계 모두에 nAChR 서브타입의 이질적 분포가 존재한다. 예를 들면, α4β2 서브타입, α6 포함 서브타입, α7 서브타입, 및 α3β2 서브타입은 척추동물 뇌에 우세하게 존재하고, α3β4 서브타입은 자율신경절에 우세하게 존재하고, α1β1δγ 및 α1β1δε 서브타입은 신경근접합부에 우세하게 존재한다 (Dwoskin et al., Exp . Opin . Ther . Patents 10: 1561 (2000) and Holliday et al. J. Med . Chem. 40(26), 4169 (1997) 참조). CNS의 우세한 서브타입을 선택적으로 표적화하는 화합물은 다양한 CNS 질환의 치료에서 잠재적 유용성을 갖는다. 그러나, 일부 니코틴 화합물의 한계는 그들이 근육 및 신경절 수용체에 위치한 CNS 수용체를 우선적으로 표적화하기 위해 요구되는 선택성이 결여된다는 것이다. 이와 같은 약물들은 종종 다양한 원치않는 부작용과 연관된다. 따라서, 화합물이 예를 들면, 심혈관 및 골격근 부위에서 감지가능한 활성을 포함한 원치않는 부작용을 유도하는 능력을 갖는 수용체 서브타입에 유의성 있게 영향을 미치지 않으면서, 유용한 효과를 도출하기 위해 충분히 높은 수준의 nAChR 서브타입 특이성을 보이는 것인 다양한 상태 또는 질환을 예방 또는 치료하는 화합물, 조성물 및 방법에 대한 요구가 존재한다.

본 발명은 α4β2 서브타입, 또는 α6-포함 서브타입의 NNR, 또는 상기 두 NNR 서브타입 모두에 높은 친화도로 결합하는 화합물을 포함한다. 본 발명은 이 화합물들로부터 제조된 약제학적으로 허용가능한 염에 관한 것이다.

본 발명은 본 발명의 화합물 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염을 포함하는 약제학적 조성물을 포함한다. 본 발명의 약제학적 조성물은 다양한 상태 또는 질병, 특히, 니코틴 아세틸콜린 수용체에 의해 매개되는 상태 또는 질병을 치료 또는 예방하기 위해 이용될 수 있다.

본 발명은 치료를 필요로 하는 포유동물에서, 니코틴 아세틸콜린 수용체에 의해 매개되는 질병을 치료, 예방하거나, 상기 질병의 발병을 지연시키거나 또는 그의 진행을 둔화시키는 방법을 포함한다. 본 발명의 방법은 개체에게 그의 염을 포함한, 본 발명의 화합물, 또는 그와 같은 화합물을 포함하는 약제학적 조성물의 치료적 유효량(therapeutically effective amount)을 투여하는 단계를 포함한다.

I. 화합물

본 발명은 하기 식 I을 가지며:

식 I

식 중에서:

각 m은 동일하고, 0 또는 1이고;

각 n은 동일하고, 0 또는 1이며;

각 m이 0인 경우, 각 n은 1이고;

각 m이 1인 경우, 각 n은 0이며;

R¹은

-C(O)-R³,

-C(O)O-R³,

-C(O)NH-R³,

-C(O)-(CH₂)_q-X-R³,

-C(O)O-(CH₂)_q-X-R³, 또는

-C(O)NH-(CH₂)_q-X-R³이고;

q는 1, 2, 3, 4, 5, 또는 6이며;

X는 -O-, -S, -NH-, 또는 -NHC(O)-이고;

R²은 H 또는 알킬이며;

R³은 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 또는 헤테로시클릭이고;

각 R³은 개별적으로 하나 이상의 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 아릴옥시, 아미노, 아미도, 헤테로아릴, 할로겐, 히드록시, 알콕시, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 헤테로시클릭, 또는 알킬아미도 치환기에 의해 선택적으로 치환될 수 있는 것인 화합물로서,

식 I은 하기 화합물:

3-에틸카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄,

6-에틸카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄,

6-터트-부톡시카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;을 포함하지 않는 것인 화합물 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염을 포함한다.

본 발명은 하기 식 I을 가지며:

식 I

식 중에서:

각 m은 동일하고 0 또는 1이고;

각 n은 동일하고 0 또는 1이며;

각 m이 0인 경우, 각 n은 1이고;

각 m이 1인 경우, 각 n은 0이며;

R¹은

-C(O)-R^3A,

-C(O)O-R^3B,

-C(O)NH-R^3C,

-C(O)-(CH₂)_q-X-R^3C,

-C(O)O-(CH₂)_q-X-R^3C, 또는

-C(O)NH-(CH₂)_q-X-R^3C이고;

q는 1, 2, 3, 4, 5, 또는 6이며;

X는 -O-, -S, -NH-, 또는 -HC(O)-이고;

R²는 H 또는 알킬이며;

R²가 H인 경우, R^3A는 메틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 또는 헤테로시클릭이고;

R²가 알킬인 경우, R^3A는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 또는 헤테로시클릭이며;

R²가 H이고, 각 m은 0이며, 각 n은 1인 경우, R^3B은 메틸, 에틸, 프로필, n-부틸, 이소부틸, sec-부틸, 펜틸, 헥실, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 또는 헤테로시클릭이며;

R²은 H이고, 각 m은 1이며, 각 n은 0이거나, 또는 R²은 알킬인 경우,

R^3B은 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 또는 헤테로시클릭이고;

각 R^3C은 개별적으로 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 또는 헤테로시클릭이며;

각 R³은 개별적으로 하나 이상의 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 아릴옥시, 아미노, 아미도, 헤테로아릴, 할로겐, 히드록시, 알콕시, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 헤테로시클릭, 또는 알킬아미도 치환기에 의해 선택적으로 치환될 수 있는; 것인 화합물, 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염을 포함한다.

일 구체예에서, 화합물은 하기로 구성된 군으로부터 선택된 화합물 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염이다:

3-메틸카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;

3-이소프로필카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;

3-시클로프로필카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;

3-프로폭시카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;

3-이소프로폭시카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄:

3-메톡시에톡시카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;

3-(2-플루오로에톡시)카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;

3-(2-브로모퓨란-5-일)카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;

3-(3-브로모퓨란-5-일)카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;

3-(3-클로로퓨란-2-일)카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;

3-(이속사졸-5-일)카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;

3-(2-메톡시에틸)카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;

3-(2,2,2-트리플루오로에틸)카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;

3-(테트라히드로퓨란-3-일)카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;

6-(2-클로로퓨란-5-일)카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;

6-(2-브로모로퓨란-5-일)카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;

6-시클로부틸카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;

6-(2-메톡시에틸)카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;

시스-3-(2-플루오로시클로프로프-1-일)카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;

트랜스-3-(2-플루오로시클로프로프-1-일)카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;

시스-6-(2-플루오로시클로프로프-1-일)카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄; 및

트랜스-6-(2-플루오로시클로프로프-1-일)카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1] 헵탄.

일 구체예에서, 본 발명은 화합물, 3-시클로프로필카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄, 화합물 A, 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염이다.

본 발명의 일 양태는 본 발명의 화합물 및 약제학적으로 허용가능한 담체를 포함하는 약제학적 조성물을 포함한다.

본 발명의 일 양태는 본 발명의 화합물의 투여를 포함하는, 신경원성 니코틴 수용체에 의해 매개되는 질병 또는 상태를 치료 또는 예방하는 방법을 포함한다. 일 구체예에서, 상기 신경원성 니코틴 수용체는 α4β2 서브타입의 수용체이다. 일 구체예에서, 상기 신경원성 니코틴 수용체는 α6-포함 서브타입의 수용체이다. 일 구체예에서, 상기 신경원성 니코틴 수용체는 α4β2 서브타입과 α6-포함 서브타입의 조합이다.

본 발명의 일 양태는 본 발명의 화합물의 투여를 포함하는, 신경원성 니코틴 수용체에 의해 매개되는 질병 또는 상태의 치료 또는 예방을 위한 약제의 제조에서 본 발명의 화합물의 용도를 포함한다. 일 구체예에서, 상기 신경원성 니코틴 수용체는 α4β2 서브타입의 수용체이다. 일 구체예에서, 상기 신경원성 니코틴 수용체는 α6-포함 서브타입의 수용체이다. 일 구체예에서, 상기 신경원성 니코틴 수용체는 α4β2 서브타입과 α6-포함 서브타입의 조합이다.

본 발명의 일 양태는 활성 치료 물질로 사용하기 위한, 본 발명의 화합물을 포함한다. 일 양태는 따라서, 본 발명의 화합물의 투여를 포함하는, 신경원성 니코틴 수용체에 의해 매개되는 질병 또는 상태의 치료 또는 예방에서 사용하기 위한 본 발명의 화합물의 용도를 포함한다. 일 구체예에서, 상기 신경원성 니코틴 수용체는 α4β2 서브타입의 수용체이다. 일 구체예에서, 상기 신경원성 니코틴 수용체는 α6-포함 서브타입의 수용체이다. 일 구체예에서, 상기 신경원성 니코틴 수용체는 α4β2 서브타입과 α6-포함 서브타입의 조합이다.

본 발명의 범위는 양태와 구체예의 모든 조합을 포함한다.

하기의 정의는 정의된 용어들을 명확하게 하도록 의도되나, 한정하는 것으로 의도되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 특정한 용어가 구체적으로 정의되지 않은 경우, 그와 같은 용어는 불명료한 것으로 간주되어서는 안 된다. 오히려, 용어는 그들의 인정된 의미 내에서 사용된다.

본 명세서 전체에서 사용된, 탄소 원자와 같은 원자의 바람직한 갯수는 예를 들면, 특정된 갯수의 탄소 원자를 포함하는, 본 명세서에서 정의된 바와 같은 알킬기를 의미하는, 표현 "C_x _-y 알킬"에 의해 표시될 것이다. 유사한 용어가 다른 바람직한 용어 및 범위에 대해서도 적용될 것이다. 따라서, 예를 들면, C₁ _-6 알킬은 1개 내지 6개의 탄소 원자를 포함하는 직쇄 또는 분지쇄 탄화수소를 나타낸다.

본 명세서에서 사용된 용어 "알킬(alkyl)"은 다중 치환도가 허용되는, 선택적으로 치환될 수 있는 직쇄 또는 분지쇄 탄화수소를 의미한다. 본 명세서에서 사용된 "알킬"의 예는 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, 이소부틸, n-부틸, 터트-부틸, 이소펜틸, 및 n-펜틸을 포함하나, 이에 한정되지 않는다

본 명세서에서 사용된, 용어 "시클로알킬(cycloalkyl)"은 다중 치환도가 허용되는, 완전 포화되고, 선택적으로 치환되는 모노시클릭, 비시클릭(bicyclic) 또는 다리연결된(bridged) 탄화수소 고리를 의미한다. 본 명세서에서 사용된 대표적인 "시클로알킬"기는 시클로프로필, 시클로부틸, 시클로펜틸, 시클로헥실 및 시클로헵틸을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.

본 명세서에서 사용된, 용어 "헤테로사이클(heterocycle)" 또는 "헤테로시클릴(heterocyclyl)"은 선택적으로 1 이상의 불포화도(degree of unsaturation)를 포함하고, 또한 하나 이상의 헤테로원자를 포함하며, 선택적으로 치환될 수 있고, 다중 치환도가 허용되는, 선택적으로 치환된 모노시클릭 또는 폴리시클릭 고리 시스템(ring system)을 의미한다. 대표적인 헤테로원자는 N-산화물, 황 산화물 및 이산화물을 포함한, 질소, 산소, 또는 황 원자를 포함한다. 바람직하게는, 고리는 3원 내지 12원(three to twelve-membered)이고, 바람직하게는 3원 내지 8원이며, 완전히 포화되거나 또는 1 이상의 불포화도를 갖는다. 그와 같은 고리는 선택적으로 하나 이상의 또 다른 헤테로시클릭 고리 또는 시클로알킬 고리에 융합될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 "헤테로시클릭" 기의 예는 테트라히드로퓨란, 피란(pyran), 테트라히드로피란, 1,4-디옥산, 1,3-디옥산, 피페리딘, 피롤리딘, 모르폴린, 테트라히드로티오피란, 및 테트라히드로티오펜을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.

본 명세서에서 사용된, 용어 "아릴(아릴)"은 다중 치환도가 허용되는, 선택적으로 치환될 수 있는 단일 벤젠 고리 또는 융합된 벤젠 고리 시스템을 의미한다. 사용된 "아릴"기의 예는 페닐, 2-나프틸, 1-나프틸, 안트라센, 및 페난트렌을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 바람직한 아릴 고리는 5개 내지 10개의 구성원소(member)를 갖는다.

본 명세서에서 사용된, 용어 "아릴" 내에 포함되는 융합된 고리 시스템은 융합된 다중고리(polycyclic) 탄화수소, 즉, 최대 갯수 미만의 비누적(noncumulative) 이중 결합을 갖는 고리형 탄화수소, 예를 들면, 포화 탄화수소 고리(시클로펜틸 고리와 같은 시클로알킬)가 방향족 고리(벤젠 고리와 같은 아릴)와 융합되어, 예를 들면, 인다닐 및 아세나프탈레닐과 같은 작용기를 형성하는 것인 융합된 다중고리 탄화수소를 포함하고, 또한, 비-한정적인 예로서, 디히드로나프탈렌 및 테트라히드로나프탈렌과 같은 작용기를 포함한다.

본 명세서에서 사용된, 용어 "헤테로아릴(heteroaryl)"은 다중 치환도가 허용되며, 선택적으로 치환될 수 있는, 단일고리 5원 내지 7원 방향족 고리, 또는 두 개의 그와 같은 방향족 고리를 포함하는 융합된 이중고리 방향족 고리 시스템을 의미한다. 바람직하게는, 그와 같은 고리는 5개 내지 10개의 구성원소를 포함한다. 이 헤테로아릴 고리는 1개 이상의 질소, 황, 및/또는 산소 원자를 포함하고, N-산화물, 황 산화물, 및 이산화물은 허용가능한 헤테로원자 치환이다. 본 명세서에서 사용된 "헤테로아릴"기의 예는 퓨란, 티오펜, 피롤, 이미다졸, 피라졸, 트리아졸, 테트라졸, 티아졸, 옥사졸, 이속사졸, 옥사디아졸, 티아디아졸, 이소티아졸, 피리딘, 피리다진, 피라진, 피리미딘, 퀴놀린, 이소퀴놀린, 퀴녹살린, 벤조퓨란, 벤족사졸, 벤조티오펜, 인돌, 인다졸, 벤즈이미다졸, 이미다조피리딘, 피라졸로피리딘, 및 피라졸로피리미딘을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.

본 명세서에서 사용된, 다중 치환도(multiple degrees of substitution)는 알킬, 할로, 할로알킬, 알콕시, 알킬티오, 아릴옥시, 아릴티오, -NR^aR^b, -C(=O)NR^aR^b, -NR^aC(=O)R^b, -C(=O)R^a, -C(=O)OR^a, -OC(=O)R^a, -O(CR^aR^b)_1-6C(=O)R^a, -O(CR^aR^b)_dNR^bC(=O)R^a, -O(CR^aR^b)_1-6NR^bSO₂R^a, -OC(=O)NR^aR^b, -NR^aC(=O)OR^b, -SO₂R^a, -SO₂NR^aR^b, 또는 -NR²SO₂R³ 중 하나 이상에 의한 치환을 포함한다; 식 중에서, R^a 및 R^b 각각은 개별적으로 수소, 알킬, 시클로알킬, 헤테로시클릴, 아릴, 또는 아릴알킬이거나, 또는 R^a 및 R^b은 그들이 결합된 원자와 조합되어 3-원 또는 10-원 고리를 형성할 수 있다. 따라서, 일 예로서, Cy는 먼저 F와 같은 할로겐에 의해 치환되고, 또한 -CH₃와 같은 알콕시에 의해 치환될 수 있는 피리디닐일 수 있다.

본 명세서에서 사용된, 용어 "할로겐(halogen)"은 불소, 염소, 브롬, 또는 요오드를 의미한다.

본 명세서에서 사용된, 용어 "할로알킬(haloalkyl)"은 하나 이상의 할로겐에 의해 치환된, 본 명세서에 정의된 바와 같은 알킬기를 의미한다. 분지형 또는 직쇄형 "할로알킬"기의 예는 독립적으로 하나 이상의 할로겐, 예를 들면, 플루오로, 클로로, 브로모, 및 요오도에 의해 치환된 메틸, 에틸, 프로필, 이소프로필, n-부틸, 및 t-부틸을 포함하나, 이에 한정되지 않는다. 용어 "할로알킬"은 -CF₃와 같은 퍼플루오로알킬기와 같은 치환기를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용된, 용어 "알콕시(alkoxy)"는 R^a는 앞서 정의된 바와 같은 알킬인 것인 작용기 -OR^a를 의미한다. 유사하게, 용어 "알킬티오(alkylthio)"는 R^a는 본 명세서에서 정의된 바와 같은 알킬인 것인 작용기 -SR^a를 의미한다.

본 명세서에서 사용된 용어 "아릴옥시(aryloxy)"는 R^a는 본 명세서에서 정의된 바와 같은 아릴 것인 작용기 -OR^a를 의미한다. 유사하게, 용어 "아릴티오(arylthio)"는 R^a는 본 명세서에서 정의된 바와 같은 아릴인 것인 작용기 -SR^a를 의미한다.

본 명세서에서 사용된 "아미노(amino)"는 R^a 및 R^b 각각은 수소인 것인 작용기 -NR^aR^b를 의미한다. 또한, "치환된 아미노(substituted amino)"는 R^a 및 R^b 각각이 개별적으로 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 아릴, 헤테로시클릴, 또는 헤테로아릴인 것인 작용기 -NR^aR^b을 의미한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, R^a 또는 R^b가 수소가 아닌 다른 것인 경우, 그와 같은 작용기는 "치환된 아미노"로 지칭될 수 있거나, 또는 예를 들면, R^a가 H이고 R^b가 알킬인 경우, "알킬아미노"로 지칭될 수 있다.

본 명세서에서 사용된, 용어 "약제학적으로 허용가능한(pharmaceutically acceptable)"은 본 발명의 제제 중 다른 성분들과 조화될 수 있고, 약제학적 조성물의 수용자(recipient)에게 유해하지 않은 것인 담체, 희석제, 부형제, 또는 본 발명의 화합물의 염 형태를 의미한다.

본 명세서에서 사용된 용어 "약제학적 조성물(pharmaceutical composition)"은 선택적으로 하나 이상의 약제학적으로 허용능한 담체, 희석제 또는 부형제와 혼합된 본 발명의 화합물을 의미한다. 약제학적 조성물은 바람직하게는 제조 및 상업화 목적을 위해 적합할 수 있도록 환경 조건에 대해 충분한 정도의 안정성을 보인다.

본 명세서에서 사용된 용어 "유효량(effective amount)", "치료량(therapeutic amount)", 및 "유효 투여량(effective dose)"은 원하는 약리적 또는 치료적 효과를 유발하고, 이에 의해 질병의 유효한 치료를 가져오기에 충분한 본 발명의 화합물의 양을 의미한다. 질병의 치료는 질병의 발병 또는 진행, 및 질병과 연관된 증상의 발생 또는 진행의 지연 또는 예방에 의해 발현될 수 있다. 질병의 치료는 또한 증상의 경감 또는 제거, 질병의 진행의 역전, 및 환자의 안녕에 대한 기타 기여에 의해 발현될 수 있다.

유효 투여량은 환자의 상태, 질병의 증상의 중증도(severity), 및 약제학적 조성물이 투여되는 방식에 따라, 변할 수 있다. 통상적으로, 유효 투여량으로 투여되기 위해, 화합물은 5 mg/환자 체중 kg 미만의 양으로 투여될 수 있다. 본 발명의 화합물은 약 1 mg/환자 체중 kg 미만 내지 약 100 ㎍/환자 체중 kg 미만의 양으로 투여될 수 있고, 또한 약 1 ㎍/kg 내지 100 ㎍/환자 체중 kg 미만의 양으로 투여될 수 있다. 전술된 유효 투여량은 단일 투여량으로, 또는 24시간의 기간에 걸쳐 투여될 수 있는 1회 이상의 투여량으로 투여될 수 있는 양을 나타낸다.

본 발명의 화합물은 정립된 합성 방법을 포함한, 다양한 방법에 의해 제조될 수 있다. 예시적인 일반적 합성 방법이 하기에 제시되며 본 발명의 특정한 화합물이 실시예에서 제조된다.

하기에 기재된 모든 실시예에서, 합성 화학의 일반적 원리에 따라 필요한 경우, 민감하거나 반응성인 작용기에 대한 보호기가 이용된다. 보호기는 유기 합성의 표준 방법에 따라 다루어진다(T. W. Green and P. G. M. Wuts (1999) Protecting Groups in Organic Synthesis, 3^rd Edition, John Wiley & Sons, 보호기와 관련하여 참조에 의해 본 명세서에 포함됨). 이 보호기들은 당해 기술 분야의 당업자에게 용이하게 자명한 방법을 이용하여 화합물 합성의 편리한 단계에서 제거된다. 공정 및 반응 조건 및 그들의 실행 순서의 선택은 본 발명의 화합물의 제조와 일치할 것이다.

본 발명은 또한 본 발명의 화합물의 제조 방법과 함께, 본 발명의 화합물의 제조에서 중간체로서 유용한 화합물의 합성 방법을 제공한다.

화합물은 용이하게 입수가능한 출발 물질 및 시약을 이용하여 하기에 기재된 방법에 따라 제조될 수 있다. 이 반응들에서, 당해 기술 분야의 당업자에게 그 자체로 공지되어 있으나, 본 명세서에서 보다 상세하게 설명되지 않는 변이가 이용될 수 있다.

달리 명시되지 않으면, 본 명세서에 표시된 구조는 하나 이상의 동위원소 강화 원자(isotopically enriched atom)의 존재에서만 상이한 화합물을 포함하도록 의도된다. 이중 수소 또는 삼중 수소에 의한 수소 원자의 대체, 또는 ¹³C- 또는 ¹⁴C-강화 탄소에 의한 탄소 원자의 대체를 제외하고는 본 발명의 화합물의 구조를 갖는 화합물은 본 발명의 범위 내에 속한다. 예를 들면, 이중 수소는 생물학적 활성 화합물의 약동학 및 대사를 조사하기 위해 널리 이용된다. 이중 수소가 화학적 관점에서 수소와 유사하게 거동하더라도, 이중수소-탄소 결합과 수소-탄소 결합 간에 결합 에너지 및 결합 길이의 상당한 차이가 있다. 결과적으로, 생물학적 활성 화합물에서 이중수소에 의한 수소의 대체는 전반적으로 그의 생화학적 효능 및 선택성을 유지하나 그의 동위원소-불포함 대응물에 비해 유의성 있게 상이한 흡수, 분포, 대사 및/또는 분비(absorption, distribution, metabolism, and/or excretion: ADME) 특성을 보이는 화합물을 초래할 수 있다. 따라서, 이중수소 치환은 일부 생물학적 활성 화합물에 대해 개선된 약물 효능, 안전성 및/또는 내약성(tolerability)을 초래할 수 있다.

본 발명의 화합물은 다형성(polymorphism)으로 알려진 특성인, 하나 이상의 형태로 결정화될 수 있고, 그와 같은 다형 형태("다형체(polymorph)")는 본 발명의 범위 내에 속한다. 다형성은 일반적으로 온도, 압력, 또는 온도와 압력 모두의 변화에 대한 반응으로 일어날 수 있다. 다형성은 또한 결정화 공정의 변화로부터 초래될 수 있다. 다형체는 x-선 회절 패턴, 용해도, 및 용융점과 같은 당해 기술 분야에서 공지된 다양한 물리적 특성에 의해 구별될 수 있다.

본 명세서에 기재된 화합물 중 일부는 하나 이상의 키랄 중심을 포함하거나, 또는 복수 개의 입체이성질체로 존재할 수 있다. 본 발명의 범위는 입체이성질체의 혼합물 및 정제된 거울상 이성질체 또는 거울상이성질체/부분입체이성질체 강화 혼합물(enantiomerically/diastereomerically enriched mixture)을 포함한다. 또한, 본 발명의 식에 의해 표시된 화합물의 개별적인 이성질체, 및 이들의 완전한 또는 부분적 평형화(equilibrated) 혼합물이 본 발명의 범위 내에 속한다. 본 발명은 또한 하나 이상의 키랄 중심이 역전된 것인 이성질체를 포함하는 혼합물로서, 상기 식에 의해 표시된 화합물의 개별적인 이성질체를 포함한다.

화합물이 단일 거울상이성질체로서 필요한 경우, 그와 같은 화합물은 입체특이적(stereospecific) 합성에 의해, 최종 생성물 또는 편리한 중간체의 분해(resolution)에 의해, 또는 당해 기술 분야에서 공지된 키랄 크로마토그래피 방법에 의해 수득될 수 있다. 최종 생성물, 중간체, 또는 출발 물질의 분해는 당해 기술 분야에서 공지된 적합한 방법에 의해 수행될 수 있다. 예를 들면, 입체 화학과 관련하여 참조에 의해 본 명세서에 포함된, Stereochemistry of Organic Compounds (Wiley-lnterscience, 1994)를 참조한다.

본 발명은 염의 용매화물과 같은 조합을 포함한, 본 발명에 기재된 화합물의 염 또는 용매화물을 포함한다. 본 발명의 화합물은 용매화된 형태, 예를 들면, 수화된 형태, 및 비용매화(unsolvated) 형태로 존재할 수 있고, 본 발명은 모든 그와 같은 형태를 포함한다.

절대적인 것은 아니나, 통상적으로, 본 발명의 염은 약제학적으로 허용가능한 염이다. 용어 "약제학적으로 허용가능한 염(pharmaceutically acceptable salts)" 내에 속하는 염은 본 발명의 화합물의 무독성 염을 의미한다.

적합한 약제학적으로 허용가능한 염의 예는 클로라이드, 브로마이드, 술페이트, 포스페이트 및 니트레이트와 같은 무기산 부가염; 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; 및 라이신 염 및 아르기닌 염과 같은 염기성 아미노산에 의한 염을 포함한다. 일부 경우에 염은 수화물 또는 에탄올 용매화물로 존재할 수 있다.

II . 일반적 합성 방법

본 발명의 화합물은 모노-보호 [3.1.1]헵틸-디아조비시클, 즉, 두 개의 아민 작용기 중 하나가 적절한 유도체화에 의해 비-반응성이 된 것인 모노-보호 [3.1.1]헵틸-디아조비시클과 적절히 활성화된 카르복시산, 클로로포르메이트, 또는 이소티오네이트 유도체의 커플링을 통해 제조될 수 있다(도표 1).

도표( scheme ) 1

본 발명의 화합물을 제조하기 위해 이용될 수 있는 여러 모노-보호 디아자비시클(특히, 화합물 1 및 2, 도표 1)의 제조를 위한 방법이 Pinna 등에 의한 WO 2005/108402에 개시된다 (그와 같은 합성 교시에 관해 참조에 의해 포함됨). 유기 합성 분야의 당업자는 다른 적절한 모노-보호 디아자비시클(예를 들면, 화합물 5, 도표 1)도 본 발명의 화합물을 제조하기 위해 이용될 수 있다는 것을 인식할 것이다 (예를 들면, T. W. Greene 및 P.G. M. Wuts, Protective Groups in Organic Synthesis, 3^rd Edition, John Wiley & Sons, New York (1999) 참조).

본 발명의 아미드를 제조하는 하나의 방법은 N-보호-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄을 적절하게 작용기화된(functionallized) 카르복시산과 커플링시키고, 뒤이어, 보호기를 제거하는 것이다. 다양한 카르복시산이 상업적으로 구매가능하다. 아미드를 제조하기 위한 아민과 카르복시산의 축합은 통상적으로 적절한 활성화제, 예를 들면, N,N'-디시클로헥실카르보디이미드 (DCC), (벤조트리아졸-1-일옥시)트리스(디메틸아미노)포스포늄 헥사플루오로포스페이트 (BOP), (벤조트리아졸-1-일옥시)트리피롤리디노포스포늄 헥사플루오로포스페이트 (PyBOP), O-(벤조트리아졸-1-일)-N,N,N',N'-비스(테트라메틸렌)우로늄 헥사플루오로포스페이트 (HBPyU), O-(벤조트리아졸-1-일)-N,N,N',N'-테트라메틸우로늄 헥사플루오로포스페이트 (HBTU), O-(벤조트리아졸-1-일)-N,N,N',N'-테트라메틸우로늄 테트라플루오로보레이트 (TBTU), 또는 1-히드록시벤조트리아졸 (HOBt)를 포함하는 (1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)카르보디이미드) (EDCI)의 이용을 요구한다. 기타 활성화제가 당해 기술분야의 당업자에게 잘 알려져 있고, 예를 들면, Kiso and Yajima, Peptides, pp 39-91, Academic Press, San Diego, CA (1995)를 참조한다.

대안적으로, 본 발명의 아미드는 모노-보호 디아자비시클과 상업적으로 이용가능하거나 또는 적절하게 작용기화된 카르복시산의 전환에 의해 제조될 수 있는, 적절하게 작용기화된 산 염화물과의 커플링에 의해 제조될 수 있다. 산 염화물은 적절한 카르복시산을 티오닐 클로라이드 또는 옥살릴 클로라이드로 처리하는 것에 의해 제조될 수 있다.

전술된 유사한 전술이 본 발명의 카르바메이트와 우레아의 제조를 위해 이용될 수 있다. 요약하면, 본 발명의 카르바메이트는 적절하게 작용기화된 알킬-, 아릴-, 또는 헤테로아릴-클로로포르메이트와 적절한 모노 N-보호--3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄과의 커플링, 및 뒤이은 보호기의 제거에 의해 제조될 수 있다. 유사하게, 적절한 모노 N-보호-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄을 적절한 작용기화된 알킬-, 아릴-, 또는 헤테로아릴-이소시아네이트와 커플링시키고, 뒤이어 보호기를 제거하여, 본 발명의 우레아를 제조할 수 있다.

당해 기술 분야에서 당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 부수적인 반응성 작용기를 함유하는 출발 물질의 이용은 커플링 반응의 간섭을 방지하기 위해 추가적인 보호/탈보호 단계를 필요로 할 수 있다. 그와 같은 보호/탈보호 단계가 당해 기술 분야에서 잘 알려져 있다(예를 들면, T. W. Green and P. G. M. Wuts, Protective Groups in Organic Synthesis, 3^rd Edition, John Wiley & Sons, New York (1999) 참조).

본 명세서 전체에서 당업자에 의해 이해될 바와 같이, 본 발명의 화합물 중 고리 상의 치환기의 갯수 및 속성은 입체적으로 바람직하지 않은 조합을 피하도록 선택될 것이다.

유기 합성 분야의 당업자는 본 발명의 화합물을 제조하는 복수의 수단, 및 다양한 용도에 적합한 방사성 동위원소로 표지된 본 발명의 화합물을 제조하는 수단을 인식할 것이다. 예를 들면, ¹¹C- 또는 ¹⁸F-표지 산, 클로로포르메이트, 또는 이소시아네이트와 적절한 모노 N-보호-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄과의 커플링 및 뒤이은 전술된 바와 같은 보호기의 제거는 양전자 단층 촬영 장치(positron emission tomograph)에서 사용하기에 적합한 화합물을 생성할 것이다. 유사하게, ³H- 또는 ¹⁴C-표지 산, 클로로포르메이트, 또는 이소시아네이트와 적절한 모노 N-보호-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄과의 커플링 및 뒤이은 전술된 바와 같은 보호기의 제거는 수용체 결합 및 대사 연구에서 사용하기에 적합한 동위원소에 의해 변형된 화합물(isotopically modified compound) 또는 대안적인 치료 화합물인 동위원소에 의해 변형된 화합물을 생성할 것이다.

III . 약제학적 조성물

본 발명의 화합물을 벌크 활성 화학물질의 형태로 투여할 수 있으나, 약제학적 조성물 또는 제제의 형태로 화합물을 투여하는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 일 양태는 하나 이상의 식 I의 화합물 및/또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염 및 하나 이상의 약제학적으로 허용가능한 담체, 희석제, 또는 부형제를 포함하는 약제학적 조성물을 포함한다. 본 발명의 또 다른 양태는 하나 이상의 식 I의 화합물 및/또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염을 하나 이상의 약제학적으로 허용가능한 담체, 희석제, 또는 부형제와 혼합하는 단계를 포함하는 약제학적 조성물을 제조하는 방법을 포함한다.

본 발명의 화합물이 투여되는 방식은 다양할 수 있다. 본 발명의 화합물은 바람직하게는 경구로 투여된다. 바람직한 경구 투여용 조성물은 정제, 캡슐, 캐플릿(caplet), 시럽, 용액, 및 현탁액을 포함한다. 본 발명의 약제학적 조성물은 지연-방출형(time-release) 정제 및 캡슐 제제와 같은 변형된 방출 투여 제형으로 제공될 수 있다.

약제학적 조성물은 주사를 통해, 즉, 정맥내, 근육내, 피하, 복막내, 동맥내, 경막내 및 뇌실내(intracerebroventricularly)로 투여될 수 있다. 정맥내 투여가 바람직한 주사 방법이다. 적합한 주사용 담체는 당해 기술 분야의 당업자에게 잘 알려져 있고 5% 덱스트로오스 용액, 염수, 및 인산염-완충 염수를 포함한다.

제제(formulation)는 또한 다른 수단, 예를 들면, 직장 투여를 이용하여 투여될 수 있다. 좌제와 같은, 직장 투여를 위해 유용한 제제가 당해 기술 분야의 당업자에게 잘 알려져 있다. 본 발명의 화합물은 또한 흡입에 의해, 에어로졸의 형태로; 국소로, 예를 들면, 로션 형태로; 경피로, 예를 들면, 경피 패치(예를 들면, Novartis 및 Alza Corporation으로부터 상업적으로 입수가능한 기술을 이용하여)를 이용하여; 분말 주사에 의해; 또는 구강(buccal) 또는 설하(sublingual) 또는 비강내 흡수에 의해 투여될 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어 "비강내 전달(intranasal delivery)" 또는 "비강 전달(nasal delivery)"은 코를 통한 및 코 내부에서의 약물 흡수 방법을 의미한다. 본 명세서에서 사용된 용어 "구강 전달(buccal delivery)"은 볼 내부(inner cheek)를 포함한 구강 조직을 통해 흡수될 약물을 제공하는 방법을 의미한다. 용어 "설하 전달(sublingual delivery)"은 혀 아래로 활성제를 전달하는 것을 의미한다. 전체적으로, 이들은 경점막 전달 방법이다.

약물은 점막 표면을 통해, 예를 들면, 비강 통로 및 구강 내의 점막 표면을 통해 흡수될 수 있다. 점막 표면을 통한 약물 전달은 피부를 통한 흡수에 대한 주요 장벽인 표피의 각질층이 없기 때문에, 효율적일 수 있다. 점막 표면은 또한, 전형적으로 혈액 공급이 풍부하고, 이는 초회 통과 간 대사(first-pass hepatic metabolism)에 의한 상당한 분해를 피하면서, 약물을 신속하게 전실으로 수송할 수 있다.

후각 뉴런에 의한 흡수, 지지 세포(supporting cell) 및 주위 모세관 혈관상에 의한 흡수, 및 뇌척수액으로의 흡수를 포함한, 후각 점막 상에 스프레이된 약물에 대한 3가지 흡수 경로가 존재한다. 비강 점막을 통한 약물의 흡수는 신속한 경향이 있다.

비강내 투여와 같이, 경구 경점막 흡수는 일반적으로 점막으로의 풍부한 혈관 공급 및 표피 중 각질층의 부재 때문에, 일반적으로 빠르다. 그와 같은 약물 수송은 통상적으로 혈액 농도의 신속한 상승을 제공하고, 유사하게, 장간 순환(enterohepatic circulation) 및 위산에 의한 즉각적인 파괴, 또는 장관벽 및 간 대사의 부분적 초회-통과(first-pass) 효과를 피한다.

약물은 통상적으로 유의성 있는 약물 흡수가 일어나게 하기 위해 구강 점막 표면에 대한 연장된 노출을 가져야 한다. 약물 전달에 영향을 미치는 인자들은 접촉 시간에 영향을 미칠 수 있는 풍미(taste) 및 약물 이온화를 포함한다. 약물 흡수는 일반적으로 혀 및 잇몸으로부터의 흡수에 비해, 구강 점막(buccal or oral mucosa)으로부터의 흡수가 더 크다. 구강 약물 전달과 관련된 하나의 제한요인(limitation)은 낮은 흐름(flux)이고, 이는 종종 낮은 약물 생체이용률을 초래한다. 낮은 흐름은 당해 분야에서 알려진, 점막을 통한 약물 흐름을 증가시키기 위한, 구강 투과 증강제(buccal penetration enhancer)를 이용하는 것에 의해 다소 상쇄될 수 있다.

비강내 경로 또는 구강 경로에서, 약물 흡수는 지연 또는 연장될 수 있거나, 또는 흡수는 거의 정맥내 볼루스가 투여되는 것만큼 빠를 수 있다. 풍부한 혈액 공급의 높은 투과성 때문에, 설하 경로는 작용의 신속한 발생을 제공할 수 있다.

비강내, 구강, 및 설하 경로가 정제, 캡슐, 또는 기타 경구용 고체를 삼키는 것이 어려운 환자 또는 질병-약화 장 흡수(disease-compromised intestinal absorption)를 갖는 환자의 치료에서의 용도를 위해 바람직할 수 있다.

약제학적 조성물은 단위 투여량 제형(unit dose form), 또는 복수 투여량 또는 서브유닛 투여량으로 제제화될 수 있다.

본 명세서에 기재된 약제학적 조성물의 투여는 간헐적일 수 있거나, 또는 점진적 속도, 연속 속도, 일정한 속도 또는 제어된 속도일 수 있다. 본 발명의 약제학적 조성물은 항온 동물, 예를 들면, 마우스, 랫트, 고양이, 토끼, 개, 돼지, 소, 또는 원숭이에게 투여될 수 있으나, 유리하게는 인간에게 투여된다. 또한, 약제학적 조성물이 투여되는 하루 중 시간, 및 일별 횟수는 변할 수 있다.

본 발명의 화합물은 다양한 질환 및 상태의 치료에서 이용될 수 있고, 따라서, 이와 같은 질환 또는 상태의 치료 또는 예방에서 유용한 다양한 적절한 치료제와 조합되어 이용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 구체예는 다른 치료 화합물과 조합된, 본 발명의 화합물의 투여를 포함한다. 예를 들면, 본 발명의 화합물은 다른 NNR 리간드(예를 들면, 바레니클린(varenicline)), NNR의 알로스테릭 조절제(allosteric modulator), 항산화제(예를 들면, 자유 라디칼 제거제), 항세균제(예를 들면, 페니실린 항생제), 항바이러스제(예를 들면, 지도부딘 및 아시클로비르와 같은, 뉴클레오시드 유사체), 항응고제(예를 들면, 와파린), 항-염증제(예를 들면, NSAID), 해열제(anti-pyretic), 진통제, 마취제(예를 들면, 외과수술에서 이용되는 것과 같은 마취체), 아세틸콜린에스테라아제 억제제(예를 들면, 도네페질 및 갈란타민), 항정신병약(예를 들면, 할로페리돌, 클로자핀, 올란자핀 및 퀘티아핀), 면역-억제제(예를 들면, 시클로스포린 및 메토트렉세이트), 신경보호제, 스테로이드(예를 들면, 스테로이드 호르몬), 코르티코스테로이드(예를 들면, 덱사메타손, 프레디손, 및 히드로코르티손), 비타민, 미네랄, 기능성 식품(nutraceutical), 항-우울증제(예를 들면, 이미프라민, 플루옥세틴, 파록세틴, 에스시탈로프람, 세르트랄린, 벤라팍신 및 둘록세틴), 항불안제(예를 들면, 알프라졸람 및 부스피론), 항경련제(예를 들면, 페니토인 및 가바펜틴), 혈관확장제(예를 들면, 프라조신 및 실데나필), 기분 안정제(예를 들면, 발프로에이트 및 아리피프라졸), 항암제(예를 들면, 항-증식제), 항고혈압제(예를 들면, 아테놀롤, 클로니딘, 암로피딘, 베라파밀 및 올메사르탄), 하제, 변 연화제, 이뇨제(예를 들면, 푸로세미드), 진경제(예를 들면, 디시클로민), 운동장애-치료제(anti-dyskinetic agent), 및 항-궤양제(예를 들면, 에소메프파졸)와 조합되어 이용될 수 있다. 약제학적 활성제의 그와 같은 조합은 함께 또는 별개로 투여될 수 있으며, 별개로 투여될 때, 투여는 동시에 또는 임의의 순서로 순차적으로 일어날 수 있다. 화합물 또는 작용제의 양 및 투여의 상대적 시기는 원하는 치료적 효과를 달성하도록 선택될 것이다. 본 발명의 화합물과 다른 치료제의 조합의 투여는 (1) 두 화합물을 포함한 단일 약제학적 조성물로, 또는 (2) 각각 상기 화합물 중 하나를 포함하는 별개의 약제학적 조성물로 동시 투여되는 조합일 수 있다. 대안적으로, 상기 조합은 하나의 치료제가 먼저 투여되고, 나머지 제2 치료제가 투여되는 것인 순차적 방식으로 별개로 투여될 수 있다. 그와 같은 순차적 투여는 투여 간격이 짧거나 또는 길 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태는 개체에게 본 발명의 화합물의 치료적 또는 예방적 유효량 및 화학요법, 방사선 요법, 유전자 요법, 또는 면역요법을 포함한, 하나 이상의 다른 치료법을 개체에게 적용하는 단계를 포함하는 조합 요법(combination therapy)를 포함한다.

IV. 약제학적 조성물의 사용 방법

본 발명의 화합물은 다른 종류의 니코틴 화합물이 치료제로서 제안되었거나 또는 유용한 것으로 입증된 다양한 상태 또는 질환, 예를 들면, CNS 질환, 염증, 세균 감염 및/또는 바이러스 감염과 연관된 염증 반응, 통증, 당뇨병, 대사 증후군, 자가면역 질환, 피부학적 상태(dermatological condition), 중독, 비만, 또는 본 명세서에서 보다 상세하게 기재된 기타 질환의 예방 또는 치료에서 이용될 수 있다. 이 화합물은 또한 수용체 결합 연구(인 비트로 및 인 비보)에서 진단제로 이용될 수 있다. 그와 같은 치료제 및 기타 교시가 예를 들면, 하기를 포함한, 본 명세서에서 앞서 열거된 참조 문헌에 기재된다: 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), Yang et al., Acta Pharmacol. Sin . 30(6): 740-751 (2009), 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), PCT WO 94/08992, PCT WO 96/31475, PCT WO 96/40682, and U.S. Patent Nos. 5,583,140 to Bencherif et al., 5,597,919 to Dull et al., 5,604,231 to Smith et al. and 5,852,041 to Cosford et al.

CNS 질환

본 발명의 화합물 및 그의 약제학적 조성물은 신경퇴행성 질환, 신경정신 질환, 신경 질환, 및 중독을 포함한 다양한 CNS 질환의 치료 또는 예방에서 유용하다. 본 발명의 화합물 및 그의 약제학적 조성물은 연령-관련 및 기타의, 인지 결핍 및 장애(cognitive deficits and dysfunctions), 주의력 장애(attentional disorder) 및 감염원 또는 대사장애에 의한 치매를 포함한 치매를 치료 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 염증을 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(AAMI), 경증 인지 장애(mild cognitive impairment, MCI), 연령-관련 인지 약화(age-related cognitive decline, ARCD), 초로성 치매, 조발성 알쯔하이머병, 노인성 치매, 알쯔하이머형 치매, 알쯔하이머병, 치매를 동반하지 않은 인지손상(cognitive impairment no dementia, CIND), 루이 소체 치매(Lewy body dementia), HIV-치매, AIDS 치매 복합증(AIDS dementia complex), 혈관성 치매, 다운 증후군, 두부 외상, 외상성 뇌 손상(traumatic brain injury, TBI), 투사형 치매(dementia pugilistica), 크로이츠펠트-야콥병(Creutzfeld-Jakob disease), 및 프리온 질환, 뇌졸중, 중추 허혈(central ischemia), 말초 허혈(peripheral ischemia), 주의력 결핍 장애, 주의력 결핍 과다행동 장애, 난독증, 정신분열증, 정신분열형 장애(schizophreniform disorder), 정신분열 정동장애, 정신분열증의 인지 장애, 정신분열증의 인지 결핍(cognitive deficits in schizophrenia), 파킨슨병을 포함한 파킨슨증(Parkinsonism), 뇌염후 파킨슨증(encephalitic parkinsonism), 괌의 파킨슨증-치매(parkinsonism-dementia of Gaum), 파킨슨형 전두측두엽 치매(frontotemporal dementia Parkinson's Type, FTDP), 피크병(Pick's disease), 니만-피크병(Niemann-Pick's Disease), 헌팅턴병, 헌팅턴 무도병(Huntington's chorea), 운동장애, L-도파 유도 운동장애, 지연성 운동장애(tardive dyskinesia), 경련성 운동장애(spastic dystonia), 운동과다증(hyperkinesia), 진행성 핵상 마비(progressive supranuclear palsy), 진핵성 핵상 불완전 마비(progressive supranuclear paresis), 하지불안 증후군(restless leg syndrome), 크로이츠펠트-야콥병(Creutzfeld-Jakob disease), 다발성 경화증, 근위축성 측삭 경화증(amyotrophic lateral sclerosis), 운동신경원 질환(motor neuron disease, MND), 다계통 위축(multiple system atrophy, MSA), 피질기저 퇴화(corticobasal degeneration), 길랑-바레 증후군(Guillain-Barre Syndrome, GBS), 및 만성 염증성 탈수초성 다발성 신경증(chronic inflammatory demyelinating polyneuropathy, CIDP), 간질, 상염색체 우성 야간 전두엽 간질(autosomal dominant nocturnal frontal lobe epilepsy), 조증, 불안, 우울증, 월경전 불쾌감(premenstrual dysphoria), 공황 장애, 폭식증, 식욕부진, 기면증, 주간 수면 과다증, 양극성 장애, 범불안 장애, 강박장애, 분노 폭발(rage outburst), 행동 장애(conduct disorder), 적대적 반항 장애(oppositional defiant disorder), 뚜렛 증후군(Tourette's syndrome), 자폐증, 약물 및 알코올 중독, 담배 중독, 강박성 과식증(compulsive overeating), 및 성기능 장애가 있다.

인지 손상 또는 인지 장애는 하기와 같은 정신 질환 또는 상태와 연관될 수 있다: 정신증병, 정신분열형 장애, 정신분열 정동 장애, 망상 장애(delusional disorder), 단기 정신병적 장애(brief psychotic disorder), 공유 정신병적 장애(shared psychotic disorder), 및 전신 의학 상태(general medical condition)에 의한 정신증병을 포함하나, 이에 한정되지 않는, 정신분열증 및 기타 정신증병(psychotic disorder); 경증 인지 장애, 초로성 치매, 알쯔하이머병, 노인성 치매, 알쯔하이머형 치매, 연령-관련 기억력 손상, 루이 소체 치매, 혈관성 치매, AIDS 치매 복합증, 난독증, 파킨슨병을 포함한 파킨슨증, 파킨슨병의 인지 손상 및 치매, 다발성 경화증의 인지 손상, 외상성 뇌 손상에 의해 유발된 인지 손상, 기타 전신 의학 상태에 의한 치매를 포함하나, 이에 한정되지 않는 치매 및 기타 인지 장애; 광장공포증 비수반 공황장애(panic disorder without agoraphobia), 광장공포증 수반 공황 장애, 공황장애의 병력이 없는 광장공포증, 특정한 공포증, 사회 공포증, 강박성 장애, 외상후 스트레스 장애, 급성 스트레스 장애, 범불안 장애 및 전신 의학적 상태에 의한 범불안 장애(generalized anxiety disorder due to a general medical condition)를 포함하나, 이에 한정되지 않는 불안 장애; 주요 우울 장애(major depressive disorder), 기분저하 장애(dysthymic disorder), 양극성 우울증, 양극성 조증, 양극성 I 장애, 조증성, 우울성 또는 혼재성 삽화 연관 우울증(depression associated with manic, depressive or mixed episode), 양극성 II 장애, 순환성 기분 장애(cyclothymic disorder), 및 전신 의학적 상태에 의한 기분 장애(mood disorders due to general medical condition)를 포함하나, 이에 한정되지 않는 기분 장애; 수면이상 장애, 일차성 불면증, 일차성 수면과다증, 기면증, 사건수면 장애(parasomnia disorder), 악몽 장애, 야경 장애 및 몽유병(sleepwalking disorder)을 포함하나, 이에 한정되지 않는 수면 장애; 정신지체, 학습 장애, 운동 능력 장애, 의사소통 장애, 전반적 발달 장애(pervasive developmental disorder), 주의력 결핍 및 파괴적 행동 장애(attention-deficit and disruptive behavior disorder), 주의력 결핍 장애, 주의력 결핍 과잉행동 장애, 영아기, 유아기 또는 성인기의 섭식 및 식사 장애(feeding and eating disorders of infancy, childhood or adults), 틱 장애, 배설 장애(elimination disorder), 물질 의존, 물질 남용, 물질 중독, 물질 금단(substance withdrawal), 알코올-관련 장애, 암페타민(amphetamine) 또는 암페타민-유사-관련 장애, 카페인-관련 장애, 칸나비스-관련 장애, 코카인-관련 장애, 환각제(hallucinogen)-관련 장애, 흡입제-관련 장애, 니코틴-관련 장애, 아편-관련 장애, 펜시클리딘(phencyclidine) 또는 펜시클리딘-유사-관련 장애, 및 진정제-, 최면제(hypnotic)- 또는 항불안제-관련 장애를 포함하나, 이에 한정되지 않는 물질-관련 장애, 강박성 인격 장애 및 충동 조절 장애를 포함하나, 이에 한정되지 않는 인격 장애. 인지 수행(cognitive performance)은 예를 들면, ADAS-cog(cognitive subscale of the Alzheimer's Disease Assessment Scale)와 같은 검증된 인지 척도(cognitive scale)로 평가될 수 있다. 본 발명의 화합물의 인지 개선에서의 효과에 대한 하나의 측정은 그와 같은 척도에 따라 환자의 변화 정도를 측정하는 것을 포함할 수 있다.

강박 및 중독 행동에 대해, 본 발명의 화합물은 니코틴 중독 및 알코올 중독, 불법 처방 약물(illicit and prescription drug) 중독을 포함한 물질 남용, 비만증을 포함한 섭식 장애, 및 도박과 같은 행동성 중독(behavioral addiction), 또는 중독의 기타 유사한 행동적 표시와 같은 뇌-보상 장애(brain-reward disorder)를 위한 치료제로 이용될 수 있다.

전술된 상태 및 질환은 예를 들면, 미국 정신의학 협회(the American Psychiatric Association): Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders, Fourth Edition, Text Revision, Washington, DC, American Psychiatric Association, 2000에서 보다 상세하게 검토된다. 이 매뉴얼은 또한 물질 이용, 남용 및 의존과 연관된 증상 및 진단 특성들에 대해 보다 상세한 사항을 위해 참조될 수 있다.

바람직하게는, 질병, 질환 및 상태의 치료 또는 예방은 예를 들면, 혈압 및 심장박동수의 유의성 있는 증가, 위장관에 대한 유의성 있는 부정적 효과, 및 골격근에 대한 유의성 있는 효과를 포함한, 감지가능한 유해한 부작용 없이 일어난다.

유효량으로 이용되는 경우, 본 발명의 화합물은 부신 크롬친화 조직(adrenal chromaffin tissue), 또는 골격근에서 니코틴 기능을 유도하는 능력의 부재에 의해 입증되고, 근육-형 니코틴 수용체를 발현하는 세포 제제(cell preparation)에서 니코틴 기능을 유도하는 능력의 부재에 의해 더 입증된 바와 같이, 인간 신경절을 특징짓는 니코틴 서브타입과의 감지가능한 상호작용 없이 α4β2 및/또는 α6-포함 NNR의 활성을 조절하는 것으로 사료된다. 따라서, 이 화합물들은 신경절 및 신경근육 부위에서 연관된 유의성 있는 부작용을 유발하지 않으면서 질병, 질환 및 상태를 치료 또는 예방할 수 있다. 따라서, 상기 화합물들의 투여는 특정 질병, 질환 및 상태의 치료가 제공되고, 특정 부작용이 회피되는 것인 치료 범위를 제공하는 것으로 사료된다. 즉, 상기 화합물의 유효 투여량은 대상 질병, 질환 또는 상태에 대해 원하는 효과를 제공하기에 충분한 것으로 사료되나, 원치않는 부작용을 제공하기에는 불충한 것으로, 즉, 충분히 높지 않은 것으로 사료된다.

따라서, 본 발명은 전술된 치료와 같은 치료에서의 이용을 위한, 본 발명의 화합물, 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염의 용도를 제공한다.

또 다른 양태에서, 본 발명은 전술된 질환, 질병 또는 상태와 같은 CNS 질환의 치료에서 사용하기 위한 약제의 제조에서, 본 발명의 화합물 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염의 용도를 제공한다.

염증

주로 미주 신경을 통한, 신경계는 대식세포 종양 괴사 인자(TNF)의 방출을 방해하는 것에 의해 선천적 면역 반응의 양을 조절하는 것으로 알려져 있다. 이 생리적 메카니즘은 "콜린성 항-염증 경로(cholinergic anti-inflammatory pathway)"로 알려져 있다(예를 들면, Tracey, "The inflammatory reflex," Nature 420: 853-9 (2002) 참조). 과다한 염증 및 종양 괴사 인자 합성은 다양한 질환에서 이환율 및 심지어 사망율을 유발한다. 이 질환들은 내독소혈증, 류마티스 관절염, 골관절염, 건선, 천식, 죽상경화증, 특발성 폐 섬유증, 및 염증성 장 질환을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.

본 명세서에 기재된 화합물의 투여에 의해 치료되거나 또는 예방될 수 있는 염증성 상태는 만성 및 급성 염증, 건선, 내독소혈증, 통풍, 급성 가성통풍(acute pseudogout), 급성 통풍성 관절염, 관절염, 류마티스 관절염, 골관절염, 동종이식 거부반응(allograft rejection), 만성 이식 거부반응, 천식, 죽상동맥경화증, 단핵성-식세포 의존성 폐 손상(mononuclear-phagocyte dependent lung injury), 특발성 폐 섬유증, 아토피 피부염, 만성 폐쇄성 폐질환(chronic obstructive pulmonary disease), 성인 호흡곤란 증후군, 겸상 적혈구병증의 급성 흉부 증후군(acute chest syndrome in sickle cell disease), 염증성 장 질환, 과민성 대장 증후군, 크론씨병(Crohn's disease), 궤양, 궤양성 대장염, 급성 담관염, 아프타 구내염, 악액질, 낭염, 사구체신염, 루푸스 신장염, 혈전증, 및 이식편대 숙주 반응(graft vs. host reaction)을 포함하나 이에 한정되지 않는다.

세균 감염 및/또는 바이러스 감염과 연관된 염증성 반응

다수의 세균 및/또는 바이러스 감염은 독소의 형성에 의해 발생된 부작용, 및 세균 또는 바이러스 및/또는 독소에 대한 신체의 자연적인 반응과 연관된다. 앞서 검토된 바와 같이, 감염에 대한 신체의 반응은 종종 TNF 및/또는 다른 사이토카인의 상당한 양을 생성하는 것을 포함한다. 이 사이토카인의 과다-발현은 패혈성 쇼크(세균이 패혈증인 경우), 내독성 쇼크, 요로성 패혈증, 바이러스성 폐렴, 및 독성 쇼크 증후군과 같은 상당한 손상을 초래할 수 있다.

사이토카인 발현은 NNR에 의해 매개되고, 이 수용체의 효능제(agonist) 또는 부분적 효능제를 투여하는 것에 의해 저해될 수 있다. 따라서, 이 수용체의 효능제 또는 부분적 효능제인 본 명세서에 기재된 화합물이 세균 감염, 및 바이러스 및 진균 감염과 연관된 염증 반응을 최소화하기 위해 이용될 수 있다. 그와 같은 세균 감염의 예는 탄저병, 보툴리눔 독소증, 및 패혈증을 포함한다. 이 화합물들 중 일부는 또한 항미생물 특성을 가질 수 있다.

본 발명의 화합물은 항생제, 항바이러스제 및 항진균제와 같은, 세균, 바이러스 및 진균 감염을 관리하기 위한 기존의 치료법과 조합되어 부가 요법(adjunct therapy)으로 이용될 수 있다. 항독소는 또한 감염제에 의해 생성된 독소에 결합하고 결합된 독소가 염증성 반응의 생성 없이 신체를 통과할 수 있게 하기 위해 이용될 수 있다. 항독소의 예는 예를 들면, Bundle 등에 의한 미국특허 제6,310,043호에 개시된다. 세균성 독소 및 기타 독소에 대해 효과적인 기타 작용제가 효과적일 수 있고, 그들의 치료 효과는 본 명세서에 기재된 화합물과의 병용-투여에 의해 보완될 수 있다.

통증

본 발명의 화합물은 급성 통증, 신경 통증, 염증성 통증, 신경병증성 통증 및 만성 통증을 치료 및/또는 예방하기 위해 투여될 수 있다. 본 발명의 화합물은 아편제 중독의 가능성을 최소화하기 위해 아편제와 함께 이용될 수 있다(예를 들면, 모르핀 보전 치료법(morphine sparing therapy)). 본 명세서에 기재된 화합물의 진통 활성은 미국 공개 특허출원 제20010056084 A1호 (Allgeier et al .)에 기재된 바와 같이 수행된, 지속적인 염증성 통증 및 신경병증성 통증의 모델에서 입증될 수 있다(예를 들면, 염증성 통증의 완전 프로인트 아쥬반트(complete Freund's adjuvant) 랫트 모델의 기계적 통각과민(mechanical hyperalgesia) 및 신경병증성 통증의 마우스 부분적 좌골 신경 결찰 모델의 기계적 통각 과민).

진통 효과는 다양한 기원 또는 병인의 통증의 치료, 특히, 염증성 통증 및 연관된 통각과민, 신경병증성 통증 및 연관된 통각과민, 만성 통증(예를 들면, 중증 만성 통증, 수술-후 통증, 및 암, 협심증, 신장 통증 또는 담도산통, 월경, 편두통 및 통풍과 연관된 통증)의 치료를 위해 적합하다. 염증성 통증은 관절염 및 류마티스 질환, 건초염 및 혈관염을 포함한, 다양한 기원일 수 있다. 신경병증성 통증(neuropathic pain)은 삼차 신경통 또는 대상포진 신경통, 당뇨병성 신경병증성 통증, 작열통, 요통 및 상완 신경총 통증과 같은 구심로 차단 증후군(deafferentation syndrome)을 포함한다.

기타 질환

CNS 질환, 염증, 및 신혈관 형성, 및 통증의 치료 외에, 본 발명의 화합물은 또한 NNR이 역할을 수행하는 것인 다른 상태, 질병, 및 질환을 예방 또는 치료하기 위해 이용될 수 있다. 예는 루푸스와 같은 자가면역 질환, 사이토카인 분비와 연관된 질환, 감염에 수반된 종말증(cachexia secondary to infection)(예를 들면, AIDS, AIDS 관련 복합증(AIDS related complex) 및 종양형성에서 일어나는 종말증), 비만, 천포창(pemphitis), 요실금, 과민성 방광, 설사, 변비, 망막 질환, 감염성 질환, 근무력증, 이튼-람베르트 증후군(Eaton-Lambert syndrome), 고혈압, 자간전증, 골다공증, 혈관수축, 혈관확장, 심장성 부정맥, 타입 I 당뇨병, 타입 II 당뇨병, 폭식증, 식욕부진, 및 성기능 장애, 및 PCT 출원 공개 WO 98/25619에 개시된 적응증을 포함한다. 본 발명의 화합물은 간질 증상을 갖는 경련을 치료하고, 매독 및 크로이츠펠트-야콥병과 같은 상태를 치료하기 위해 투여될 수 있다. 마지막으로, 본 발명의 화합물은 건선, 피부염, 여드름, 농포증, 백반증(vitilago), 등을 포함하나, 이에 한정되지 않는, 다양한 피부과 질환을 치료하기 위해 이용될 수 있다.

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 및/또는 α6-포함 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 표지된다.

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 또는 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 형태로 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. 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 또는 α6-포함 서브타입)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 기능장애와 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 또는 α6-포함 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. 치료될 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 개체의 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, 즉, α4β2 및/또는 α6-포함 수용체 서브타입으로의 결합을 검출하는 단계를 포함한다.

수용체 결합

본 발명의 화합물은 NNR 서브타입, 특히, α4β2 및/또는 α6-포함 수용체 서브타입에 결합하는 화합물에 대한 결합 분석법에서 기준 리간드(reference ligand)로 이용될 수 있다. 이 목적을 위해, 본 발명의 화합물은 바람직하게는 ³H, 또는 ¹⁴C와 같은 방사성 동위원소 모이어티에 의해 표지된다. 그와 같은 결합 분석법의 예가 하기에서 상세하게 설명된다.

도 1은 48시간 전처리(pretreatment) 및 뒤이은 MPP⁺ 손상 (4μM, 48h) 후, TH 양성 뉴런에 대한 화합물 A (3-시클로프로필카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1], 헵탄 디-p-톨루오일-D-타르트레이트 염) 및 니코틴의 투여량 효과 곡선을 보여준다.
도 2는 48시간 전처리 및 뒤이은 MPP⁺ 손상 (4μM, 48h) 후, 총 TH 신경돌기 길이에 대한 화합물 A (3-시클로프로필카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1], 헵탄 디-p-톨루오일-D-타르트레이트 염) 및 니코틴의 투여량 효과 곡선을 보여준다.
도 3은 48시간 전처리 및 뒤이은 MPP⁺ 손상 (4μM, 48h) 후, TH 양성 뉴런에 대한 화합물 B (3-에틸카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1], 헵탄 디-p-톨루오일-D-타르트레이트 염) 및 니코틴의 투여량 효과 곡선을 보여준다.
도 4는 48시간 전처리 및 뒤이은 MPP⁺ 손상 (4μM, 48h) 후, 총 TH 신경돌기 길이에 대한 화합물 B (3-에틸카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1], 헵탄 디-p-톨루오일-D-타르트레이트 염) 및 니코틴의 투여량 효과 곡선을 보여준다.
도 5는 48시간 전처리 및 뒤이은 MPP⁺ 손상 (4μM, 48h) 후, TH 양성 뉴런에 대한 BDNF (50 ng/ml) 및 니코틴 (10nM)의 투여량 효과 곡선을 보여준다.
도 6은 48시간 전처리 및 뒤이은 MPP⁺ 손상 (4μM, 48h) 후, 총 TH 신경돌기 길이에 대한 BDNF (50 ng/ml) 및 니코틴 (10nM)의 투여량 효과 곡선을 보여준다.

V. 합성예

실시예 1: 3-벤질-3,6- 디아자비시클로[3.1.1]헵탄 (1)

3-벤질-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄 (1)을 Pinna 등에 의한 WO 2005/108402의 방법에 따라 제조했다.

실시예 2: 6-( 터트 - 부톡시카르보닐 )-3,6- 디아자비시클로[3.1.1]헵탄 (2)

6-(터트-부톡시카르보닐)-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄 (2)을 Pinna 등에 의한 WO 2005/108402의 방법에 따라 제조했다.

실시예 3: 3-벤질-6-( 트리플루오로메틸카르보닐 )-3,6- 디아자비시클로[3.1.1]헵탄 (3)

0℃에서 3-벤질-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄 (1) (7.5 g, 39.8 mmol), 메탄올(300 mL), 및 트리에틸아민 (6.70 mL, 1.2 eq, 47.8 mmol)의 용액에 트리플루오로아세트산 무수물(trifluoroacetic anhydride) (6.7 mL, 1.2 eq, 47.80 mmol)을 첨가했다. 수득된 용액을 주변 온도(ambient termperature)에서 4시간 동안 교반하고 진공 하에 용매를 제거했다. 고체를 여과에 의해 분리하고, 메틸렌 클로라이드로 세척했다. 용매를 진공 하에 제거하고, 잔류물을 헥산 중 0 내지 100% 에틸 아세테이트 구배를 이용하여 컬럼 클로마토그래피에 의해 정제했다. 적절한 분획을 수집하고, 모으고(pool), 증발시켜 황색 고체로서 3-벤질-6-(트리플루오로메틸카르보닐)-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄 (3) (7.0 g, 62% 수율)을 생성했다.

실시예 4: 3-( 터트 - 부톡시카르보닐 )-6-( 트리플루오로메틸카르보닐 )-3,6- 디아자비시클로[3.1.1]헵탄 (4)

Parr 반응기 중 3-벤질-6-(트리플루오로메틸카르보닐)-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄 (3) (8.3 g, 29.2 mmol), 에탄올 (60 mL), 디-t-부틸디카르보네이트 (6.4 g, 29.2 mmol) 및 탄소상 팔라듐 10% (10% palladium on carbon) (3.2 g, 30.1 mmol)의 용액을 3기압의 수소 하에서 60℃에서 16시간 동안 진탕시켰다. 수득된 용액을 냉각시키고, 규조토를 통해 여과시키고, 메탄올로 세척했다. 용매를 감압 하에 증발시키고, 남은 잔류물을 메틸렌 클로라이드 및 포화 염화암모늄 용액으로 세척했다. 유기층을 상 분리기(phase separator)를 통해 통과시키고, 컬럼 크로마토그래피에 의해 헥산 중 0 내지 50% 에틸 아세테이트 구배로 용리시켜 정제했다. 적절한 분획을 수집하고, 모으고(pool), 증발시켜 3-(터트-부톡시카르보닐)-6-(트리플루오로메틸카르보닐)-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄 (4) (8.5 g, 99% 수율)을 생성했다.

실시예 5: 3-( 터트 - 부톡시카르보닐 )-3,6- 디아자비시클로[3.1.1]헵탄 (5)

메탄올 (150 mL) 중 3-(터트-부톡시카르보닐)-6-(트리플루오로메틸카르보닐)-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄 (4) (8.5 g, 28.9 mmol) 및 탄산칼륨 (30.7 g, 2 eq, 57.8 mmol)의 용액을 70℃에서 3시간 동안 가열했다. 수득된 용액을 주변 온도까지 냉각시키고 진공 하에 용매를 제거했다. 수득된 조 물질(crude material)을 메틸렌 클로라이드:메탄올의 1:1 용액에 용해시키고, 여과시켜 황백색 고체(off-white solid)로 3-(터트-부톡시카르보닐)-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄 (5) (4.5 g, 79% 수율)을 생성했다.

실시예 6: 3-( 시클로프로필카르보닐 )-3,6- 디아자비시클로[3.1.1]헵탄 (6)

6-(터트-부톡시카르보닐)-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄 (2) (2.50 g, 12.6 mmol), 시클로프로판카르복시산 (1.2 mL, 1.2 eq, 15 mmol), 트리에틸아민 (3.50 mL, 25.2 mmol), 디클로로메탄(100 mL) 및 O-벤조트리아졸-1-일-테트라메틸우로늄 헥사플루오로포스페이트 (9.6 g, 2 eq, 25 mmol)의 용액을 주변 온도에서 2시간 동안 교반했다. 포화 염화암모늄　(50 mL)을 첨가하고, 반응 혼합물을 30분 동안 교반시켰다. 그 후, 상기 혼합물을 상 추출기(phase extractor) (Biotage의 Isolute)를 통해 통과시키고 진공 하에 용매를 제거했다.

조 혼합물을 20 mL의 메틸렌 클로라이드에 용해시켰다. 트리플루오로아세트산(5 mL)을 첨가하고 반응액을 16시간 동안 교반시켰다. 진공 하에 용매를 제거하고 잔류물을 1 mL의 1:1 메틸렌 클로라이드:메탄올에 용해시키고, SCX-2 컬럼(Biotage)을 통해 통과시켰다 (3 mL 1:1 메틸렌 클로라이드:메탄올, 및 뒤이어 7N 메탄올 중 암모니아(methanolic ammonia)로 용리시킴). 조 생성물을 실리카 겔 컬럼 상에서 12 컬럼 부피(column volume)에 걸쳐 클로로포름부터 90:9:1 클로로포름:메탄올:수산화암모늄까지의 구배로 용리시켜 정제했다. 적절한 분획을 수집하고 진공 하에 용매를 제거하여 황색 오일로서 3-(시클로프로필카르보닐)-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄 (6) (750 mg; 36% 수율)을 생성했다.

실시예 7: 3-( 프로폭시카르보닐 )-3,6- 디아자비시클로[3.1.1]헵탄 (7)

5 mL의 메틸렌 클로라이드 중 6-(터트-부톡시카르보닐)-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄 (2) (50 mg, 0.25 mmol)의 용액에 트리에틸아민 (67 ㎕, 0.5 mmol)을 첨가하고 수득된 용액을 0℃까지 냉각시켰다. 프로필 클로로포르메이트 (31 ㎕, 27.5 mmol)를 첨가하고 수득된 용액을 1시간 동안 교반시켰다. 진공 하에 용매를 제거하고 잔류물을 메틸렌 클로라이드 용액 중 50 mM 소디움 아세테이트로 세척했다. 수득된 용액을 10분 동안 교반시키고 상 분리기를 통해 통과시켰다. 용매를 진공 하게 제거하여 조(crude) 3-(프로폭시카르보닐)-6-(터트-부톡시카르보닐)-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄을 생성했다.

조 혼합물을 3 mL의 메틸렌 클로라이드에 용해시켰다. 트리플루오로아세트산 (3 mL)을 첨가하고 반응액을 2시간 동안 교반시켰다. 용매를 40℃에서 진공 하에 제거하고, 잔류물을 1:1 메틸렌 클로라이드:메탄올에 용해시키고 SCX-2 컬럼 (Biotage)을 통해 통과시켰다(2 mL의 1:1 메틸렌 클로라이드:메탄올, 및 뒤이어 7N 메탄올 중 암모니아로 용리시킴). 조 생성물을 실리카겔 컬럼 상에서 클로로포름 내지 90:9:1 클로로포름:메탄올:수산화암모늄 구배로 용리시켜 정제했다. 적절한 분획을 수집하고 진공 하에 용매를 제거하여 투명한 오일로서 3-(프로폭시카르보닐)-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄 (7) (12 mg, 26%)을 생성했다.

실시예 8: 3-( 메톡시에톡시카르보닐 )-3,6- 디아자비시클로[3.1.1]헵탄 (8)

5 mL의 메틸렌 클로라이드 중 6-(터트-부톡시카르보닐)-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄 (2) (50 mg, 0.25 mmol)의 용액에 트리에틸아민 (67 ㎕, 0.5 mmol)을 첨가하고, 수득된 용액을 0℃까지 냉각시켰다. 메톡시에틸 클로로포르메이트 (32 ㎕, 27.5 mmol)를 첨가하고 수득된 용액을 1시간 동안 교반시켰다. 진공 하에 용매를 제거하고 잔류물을 메틸렌 클로라이드 중 50 mM 소디움 아세테이트 용액으로 세척했다. 수득된 용액을 10분 동안 교반시키고 상 분리기를 통해 통과시켰다. 용매를 진공 하에 제거하여 조 3-(메톡시에톡시카르보닐)-6-(터트-부톡시카르보닐)-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄을 생성했다.

조 혼합물을 3 mL의 메틸렌 클로라이드에 용해시켰다. 트리플루오로아세트산 (3 mL)을 첨가하고 반응액을 2시간 동안 교반시켰다. 용매를 40℃에서 진공 하에 제거하고, 잔류물을 1:1 메틸렌 클로라이드:메탄올에 용해시키고 SCX-2 컬럼 (Biotage)을 통해 통과시켰다(2 mL의 1:1 메틸렌 클로라이드:메탄올, 및 뒤이어 7N 메탄올 중 암모니아로 용리시킴). 조 생성물을 실리카겔 컬럼 상에서 클로로포름 내지 90:9:1 클로로포름:메탄올:수산화암모늄 구배로 용리시켜 정제했다. 적절한 분획을 수집하고 진공 하에 용매를 제거하여 투명한 오일로서 3-(메톡시에톡시카르보닐)-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄 (8) (15 mg, 27%)을 생성했다.

VI . 생물학적 분석

실시예 9: 니코틴 아세틸콜린 수용체에서의 상호작용의 특성규명

세포주

SH-EP1/인간 α4β2 (Eaton et al., 2003), SH-EP1/인간 α4β4 (Gentry et al., 2003), SH-EP1/α6β3β4α5 (Grinevich et al., 2005), TE671/RD 및 SH-SY5Y 세포주(아리조나주, 피닉스, St. Joseph 병원 및 의료원, Barrow Neurological Institute의 Dr. Ron Lukas로부터 수득함)를 10% 마혈청 (Gibco BRL), 5% 우태혈청 (HyClone, Logan UT), 1 mM 소디움 피루베이트, 4 mM L-글루타민을 포함하는 둘벡코 변형 이글 배지(Dulbecco's modified Eagle's medium, DMEM)(Gibco/BRL) 중에서 증식성 성장기에서 유지시켰다. 안정한 형질감염체(transfectant)의 유지를 위해, α4β2 및 α4β4 세포 배지를 0.25 mg/mL 제오신 및 0.13 mg/mL 히그로마이신 B로 보충하였다. α6β3β4α5 세포에 대한 선택을 0.25 mg/mL의 제오신, 0.13 mg/mL의 히그로마이신 B, 0.4 mg/mL의 게네티신, 및 0.2 mg/mL의 블라스티시딘으로 유지시켰다. HEK/인간 α7/RIC3 세포(펜실베니아, 필라델피아, U. Pennsylvania의 J. Lindstrom로부터 수득함)를 10% 우태혈청 (HyClone, Logan UT), 1 mM 소디움 피루베이트, 4 mM L-글루타민, 0.4 mg/mL 게네티신; 0.2 mg/ml 히그로마이신 B를 포함하는 둘벡코 변형 이글 배지(DMEM)(Gibco/BRL) 중에서 증식성 성장기에서 유지시켰다.

수용체 결합 분석법

랫트 조직으로부터 막의 제조. 랫트 피질(rat cortices)을 Analytical Biological Services, Incorporated (ABS, Wilmington, Delaware)로부터 수득하였다. 조직을 암컷 Sparague-Dawley 랫트로부터 절제하고, 동결시키고, 드라이 아이스 상에서 운반시켰다. 조직을 막 제조를 위해 필요할 때까지 -20℃에 보관하였다. 10마리의 랫트로부터의 피질을 모으고 10배 부피(중량:부피)의 얼음같이 차가운 제조용 완충액(preparative buffer)(KCl, 11 mM; KH₂PO₄, 6mM; NaCl 137 mM; Na₂HPO₄ 8 mM; HEPES (유리 산), 20 mM; 요오도아세트아미드, 5 mM; EDTA, 1.5 mM; 0.1 mM PMSF pH 7.4) 중에서 폴리트론(Polytron)(Kinematica GmbH, Switzerland)에 의해 균질화시켰다. 결과적으로 수득된 균질액(homogenate)을 4℃에서 40,000 x g로 20분 동안 원심분리시키고, 결과물인 펠렛을 20배 부피의 얼음같이 차가운 물에 재현탁시켰다. 4℃에서 60분간 인큐베이션한 후, 4℃에서 40,000 x g로 20분 동안 원심분리하여 새로운 펠렛을 회수하였다. 최종 펠렛을 제조용 완충액에 재현탁시키고 -20℃에 보관하였다. 분석 당일에, 조직을 해동시키고 40,000 x g로 20분 동안 원심분리시키고 그 후, 2-3 mg 단백질/mL의 최종 농도까지 PBS(Dulbecco's Phosphate Buffered Saline, Life Technologies, pH 7.4)에 재현탁시켰다. 우혈청 알부민을 표준으로 하여, Pierce BCA Protein Assay 키트(Pierce Biotechnology, Rockford, IL)를 이용하여 단백질 농도를 결정하였다.

클론 세포주로부터의 막의 제조. 세포를 얼음으로 냉각시킨 PBS, pH 7.4 중에 수집하고, 폴리트론(Brinkmann Instruments, Westbury, NY)으로 균질화시켰다. 균질물을 40,00Og에서 20분(4℃) 동안 원심분리시켰다. 펠렛을 PBS에 재현탁시키고 Pierce BCA Protein Assay 키트(Pierce Biotechnology, Rockford, IL)를 이용하여 단백질 농도를 결정하였다.

막 제조물( membrane preparation ) 중 수용체에 대한 경쟁 결합. 니코틴 수용체로의 결합을 공지된 절차(Lippiello and Fernandes, 1986; Davies et al., 1999)로부터 개조된 표준 방법을 이용하여 막 상에서 분석하였다. 요약하면, 동결된 스톡(약 0.2 mg 단백질)으로부터 막을 재구성시키고 경쟁자 화합물(0.001 nM 내지 100 mM) 및 방사성 리간드의 존재 하에 150 ml 분석 완충액(PBS) 중에 얼음 상에서 2시간 동안 인큐베이션시켰다. [³H]-니코틴 (L-(-)-[N-메틸-3H]-니코틴, 69.5 Ci/mmol, Perkin-Elmer Life Sciences)을 인간 α4β2 결합 연구를 위해 이용하였다. [³H]-에피바티딘(52 Ci/mmol, Perkin-Elmer Life Sciences)을 다른 수용체 서브타입에서의 결합 연구를 위해 이용하였다. 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. 필터를 3회 세척하고 액체 신틸레이션 카운팅(liquid scintillation counting)에 의해 유지된 방사성을 결정하였다.

결합 데이터 분석. 결합 데이터를 총 대조군 결합의 퍼센트로 표현하였다. 각 데이터 포인트에 대한 반복물(replicate)을 평균하고 약물 농도의 로그값에 대해 그래프를 작성하였다. IC₅₀ (결합의 50% 저해를 가져오는 화합물의 농도)을 GraphPad Prism 소프트웨어 (GraphPAD, San Diego, CA)를 이용하여 최소 자승 비선형 회귀법(least squares non-linear regression)에 의해 결정하였다. K_i값은 Cheng-Prussof 식(Cheng and Prusoff, 1973)을 이용하여 계산하였다.

실시예 10: 표로 정리한 스펙트럼 및 수용체 결합 데이터

표 1에 표시된 화합물을 제조하기 위해 앞서 예시된 아미드 커플링(coupling) 절차를 기반으로 이용하였다. 시약 및 조건은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게 용이하게 자명할 것이다. 일부 경우에, 화합물을 NMR(nuclear magnetic resonance) 데이터에 의해 규명하였다(표 1에 포함됨). 다른 경우에, 화합물을 LCMS에 의해서 구조적으로 규명하였다(표 2에 포함됨).

본 발명을 대표하는, 표 2의 화합물은 인간 α4β2 서브타입에서 2 nM 내지 11,000 nM의 범위의 억제 상수(Ki 값)을 보이고, 다수의 화합물이 Ki < 100 nM를 보였고, 이는 α4β2 서브타입에 대한 높은 친화도를 나타낸다. α6β3β4α5 서브타입에서의 Ki 값은 38 nM 내지 100,000 nM의 범위에서 변하고, 이는 α6β3β4α5 서브타입에 대한 가변적 치환도를 나타낸다.

실시예 11: 도파민성 뉴런의 테스트 화합물에 의한 48시간 전처리(4℃)의 MPP ⁺ 손상에 대한 신경보호 효과.

실험 프로토콜

도파민성 뉴런의 일차 배양물

랫트 도파민성 뉴런을 Schinelli et al., 1988에 의해 기재된 바와 같이 배양했다. 요약하면, 임신 15일인 임신한 암컷 랫트를 경추 탈골에 의해 희생시키고(Rats Wistar; Janvier) 자궁으로부터 태아를 분리했다. 배아 중뇌를 분리하고, 1%의 페니실린-스트렙토마이신(PS; Invitrogen) 및 1% 우혈청 알부민(BSA; Sigma)을 포함하는 Leibovitz (L15; Invitrogen)의 얼음-냉각시킨 배지에 배치했다. 중뇌 굴곡(mesencephalic flexure)의 복측부(ventral portion)가 도파민성 뉴런이 풍부한 발달 중인 뇌의 영역이므로, 이 부분만을 세포 준비를 위해 이용했다. 중뇌를 37℃에서 20분 동안 칼슘 및 마그네슘 불포함 PBS에 희석한 트립신 처리에 의해 해리시켰다(Trypsin EDTA 1X; Invitrogen). 반응을 DNAase I 등급 II (0.1 mg/ml; Roche Diagnostic) 및 10% 우태혈청(FCS; Invitrogen)을 포함하는 DMEM(Dulbecco's modified Eagle's medium; Invitrogen)의 첨가에 의해 중단시켰다. 그 후, 세포를 10 ml 피펫을 통한 3회의 통과에 의해 기계적으로 분리시켰다. 세포를 실온에서 L15 배지 중 BSA(3.5%)의 층 상에서 180 x g로 10분 동안 원심분리했다. 상층액을 버리고, 세포 펠렛을 B27 (2%; Invitrogen)이 보충된 Neurobasal (Invitrogen), L-글루타민 (0.2 mM; Invitrogen) 및 1% PS 용액으로 구성된 한정 배양 배지(defined culture medium)에 재현탁시켰다. 생존 세포를 트리판 블루 배제 테스트(trypan exclusion test)를 이용하여 Neubauer 세포측정기(cytometer)에서 계수했다. 세포를 96-웰 플레이트(웰은 폴리-L-라이신(greiner)으로 미리 코팅됨)에 35000개의 세포/웰의 밀도로 접종하고, 습윤 (95%)/CO₂ (5%) 대기 하에 37℃에서 배양했다. 배지의 절반을 2일 간격으로 신선한 배지로 교체했다. 이 조건에서, 5일의 배양 후에, 배양물 중에 성상세포가 존재했고 뉴런 분화를 가능하게 하는 성장 인자를 방출했다. 뉴런 세포 집단의 5 내지 6 퍼센트가 도파민성 뉴런이었다.

약물 처리 및 도파민성 뉴런 면역염색 방법

요약하면, 배양의 3일 차에, 배지를 제거하고, 테스트 화합물을 포함하거나 또는 포함하지 않는 신선한 배지, 니코틴 (10 nM) 또는 BDNF (Brain Derived Neurotropic Factor, 50 ng/ml)를 48시간 전-인큐베이션을 위해 첨가했다. 5일 차에, 4μM의 MPP⁺를 첨가했고(테스트 화합물, 니코틴 또는 BDNF의 존재 하에) 조건당 6개의 웰에 수행했다.

테스트 화합물, 니코틴 (10 nM), 또는 BDNF(50 ng/ml)의 존재 또는 부재 하에 MPP+ 중독(intoxication)의 48 시간 후에, 세포를 파라포름알데히드 4% 용액으로 고정시켰다(모든 조건).

테스트 화합물(화합물 A 및 화합물 B, 헵탄 디-p-톨루오일-D-타르트레이트 염의 형태)을 7개의 농도에서 분석했다(0.001; 0.01; 0.1; 1; 10; 100 및 1000 nM).

니코틴 (10 nM) 및 BDNF (50 ng/ml)를 기준 테스트 화합물(reference test compound)로 이용했다.

도파민성 뉴런을 위해, 0.1% 사포닌(Sigma)에 의한 투과화(permeabilization) 후에, 세포를 티로신 히드록실라아제에 대한 마우스 단일클론 일차 항체(TH, Sigma)와 인큐베이션시켰다.

동일한 웰에서 병렬로, 총 신경돌기(neurite)를 측정했다.

이 항체를 Alexa Fluor 488 염소 항-마우스 IgG (Molecular probe)에 의해 시각화시켰다.

분석 및 정량화 방법

각 조건에 대해, 10x 확대로, InCell AnalyzerTM 1000 (GE Healthcare)을 이용하여 동일한 조건에서 웰 당 20장의 사진을 촬영했다. 분석은 TH 총 뉴런 및 전체 신경돌기 길이를 측정하기 위해 현상기(developer) 소프트웨어(GE Healthcare)를 이용하여 자동으로 수행했다. 데이터는 대조군 조건의 백분율로 표현했다.

통계 분석(Statview 패키지 이용)은 ANOVA 테스트 및 뒤이어 (허용되는 경우) Dunnett's 검정에 의해 상이한 조건에 대해 수행했고, 유의성은 p≤0.05로 정했다.

결과가 도 1 내지 6에 예시된다.

도 1은 48시간 전처리(pretreatment) 및 뒤이은 MPP⁺ 손상 (4μM, 48h) 후, TH 양성 뉴런에 대한 화합물 A (3-시클로프로필카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1], 헵탄 디-p-톨루오일-D-타르트레이트 염) 및 니코틴의 투여량 효과 곡선을 보여준다.

도 2는 48시간 전처리 및 뒤이은 MPP⁺ 손상 (4μM, 48h) 후, 총 TH 신경돌기 길이에 대한 화합물 A (3-시클로프로필카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1], 헵탄 디-p-톨루오일-D-타르트레이트 염) 및 니코틴의 투여량 효과 곡선을 보여준다.

도 3은 48시간 전처리 및 뒤이은 MPP⁺ 손상 (4μM, 48h) 후, TH 양성 뉴런에 대한 화합물 B (3-에틸카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1], 헵탄 디-p-톨루오일-D-타르트레이트 염) 및 니코틴의 투여량 효과 곡선을 보여준다.

도 4는 48시간 전처리 및 뒤이은 MPP⁺ 손상 (4μM, 48h) 후, 총 TH 신경돌기 길이에 대한 화합물 B (3-에틸카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1], 헵탄 디-p-톨루오일-D-타르트레이트 염) 및 니코틴의 투여량 효과 곡선을 보여준다.

도 5는 48시간 전처리 및 뒤이은 MPP⁺ 손상 (4μM, 48h) 후, TH 양성 뉴런에 대한 BDNF (50 ng/ml) 및 니코틴 (10nM)의 투여량 효과 곡선을 보여준다.

도 6은 48시간 전처리 및 뒤이은 MPP⁺ 손상 (4μM, 48h) 후, 총 TH 신경돌기 길이에 대한 BDNF (50 ng/ml) 및 니코틴 (10nM)의 투여량 효과 곡선을 보여준다.

관찰된 특이적 약리적 반응은 선택된 특정한 활성 화합물에 따라 또는 약제학적 담체의 존재 여부, 및 사용된 제제의 타입 및 투여 방식에 따라 변할 수 있고, 그와 같은 결과에서 예상되는 변화 또는 차이가 본 발명의 실시에 따라 고려된다.

본 발명의 특정한 구체예가 본 명세서에서 예시되고 상세하게 설명되나, 본 발명은 그에 한정되지 않는다. 전술된 상세한 설명은 본 발명의 예시로서 제공되고 본 발명의 한정을 구성하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 변형은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게 자명할 것이고, 본 발명의 원리로부터 벗어나지 않는 모든 변형은 첨부된 청구항의 범위에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims

하기 식 I을 가지며:

식 I
식 중에서:
각 m은 동일하고, 0 또는 1이고;
각 n은 동일하고, 0 또는 1이며;
각 m이 0인 경우, 각 n은 1이고;
각 m이 1인 경우, 각 n은 0이며;
R¹은
-C(O)-R³,
-C(O)O-R³,
-C(O)NH-R³,
-C(O)-(CH₂)_q-X-R³,
-C(O)O-(CH₂)_q-X-R³, 또는
-C(O)NH-(CH₂)_q-X-R³이고;
q는 1, 2, 3, 4, 5, 또는 6이며;
X는 -O-, -S, -NH-, 또는 -NHC(O)-이고;
R²은 H 또는 알킬이며;
R³은 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 또는 헤테로시클릭이고;
각 R³은 개별적으로 하나 이상의 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 아릴옥시, 아미노, 아미도, 헤테로아릴, 할로겐, 히드록실, 알콕시, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 헤테로시클릭, 또는 알킬아미도 치환기에 의해 선택적으로 치환될 수 있는 것인 화합물로서,
식 I은 하기 화합물:
3-에틸카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄,
6-에틸카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄,
6-터트-부톡시카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;을 포함하지 않는 것인 화합물 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염.
하기 식 I을 가지며:

식 I
식 중에서:
각 m은 동일하고 0 또는 1이고;
각 n은 동일하고 0 또는 1이며;
각 m이 0인 경우, 각 n은 1이고;
각 m이 1인 경우, 각 n은 0이며;
R¹은
-C(O)-R^3A,
-C(O)O-R^3B,
-C(O)NH-R^3C,
-C(O)-(CH₂)_q-X-R^3C,
-C(O)O-(CH₂)_q-X-R^3C, 또는
-C(O)NH-(CH₂)_q-X-R^3C이고;
q는 1, 2, 3, 4, 5, 또는 6이며;
X는 -O-, -S, -NH-, 또는 -NHC(O)-이고;
R²는 H 또는 알킬이며;
R²가 H인 경우, R^3A는 메틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 또는 헤테로시클릭이고;
R²가 알킬인 경우, R^3A는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 또는 헤테로시클릭이며;
R²가 H이고, 각 m은 0이며, 각 n은 1인 경우, R^3B은 메틸, 에틸, 프로필, n-부틸, 이소부틸, sec-부틸, 펜틸, 헥실, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 또는 헤테로시클릭이며;
R²은 H이고, 각 m은 1이며, 각 n은 0이거나, 또는 R²은 알킬인 경우,
R^3B은 메틸, 에틸, 프로필, 부틸, 펜틸, 헥실, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 또는 헤테로시클릭이고;
각 R^3C은 개별적으로 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 또는 헤테로시클릭이며;
각 R³은 개별적으로 하나 이상의 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 아릴옥시, 아미노, 아미도, 헤테로아릴, 할로겐, 히드록실, 알콕시, 시클로알킬, 시클로알케닐, 시클로알키닐, 헤테로시클릭, 또는 알킬아미도 치환기에 의해 선택적으로 치환될 수 있는 것인 화합물, 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염.
청구항 1 또는 2에 있어서, m은 0인 것인 화합물.
청구항 1 또는 2에 있어서, m은 1인 것인 화합물.
하기에서 선택된 화합물, 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염:
3-메틸카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;
3-이소프로필카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;
3-시클로프로필카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;
3-프로폭시카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;
3-이소프로폭시카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄:
3-메톡시에톡시카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;
3-(2-플루오로에톡시)카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;
3-(2-브로모퓨란-5-일)카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;
3-(3-브로모퓨란-5-일)카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;
3-(3-클로로퓨란-2-일)카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;
3-(이속사졸-5-일)카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;
3-(2-메톡시에틸)카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;
3-(2,2,2-트리플루오로에틸)카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;
3-(테트라히드로퓨란-3-일)카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;
6-(2-클로로퓨란-5-일)카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;
6-(2-브로모로퓨란-5-일)카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;
6-시클로부틸카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;
6-(2-메톡시에틸)카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;
시스-3-(2-플루오로시클로프로프-1-일)카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;
트랜스-3-(2-플루오로시클로프로프-1-일)카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄;
시스-6-(2-플루오로시클로프로프-1-일)카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄; 및
트랜스-6-(2-플루오로시클로프로프-1-일)카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1] 헵탄.
화합물 3-시클로프로필카르보닐-3,6-디아자비시클로[3.1.1]헵탄 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염.
청구항 1 내지 6에 청구된 화합물 및 약제학적으로 허용가능한 담체를 포함하는 약제학적 조성물.
청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 청구된 화합물의 투여를 포함하는, 신경원성 니코틴 수용체에 의해 매개되는 질환 또는 상태를 치료 또는 예방하는 방법.
신경원성 니코틴 수용체에 의해 매개되는 질환 또는 상태의 치료 또는 예방용 약제의 제조를 위한, 청구항 1 내지 6 중 어느 한 항에 청구된 화합물의 용도.
활성 치료 물질로서 사용하기 위한, 청구항 1 내지 6에 청구된 화합물.
신경원성 니코틴 수용체에 의해 매개되는 질환 또는 상태의 치료 또는 예방을 위해 사용하기 위한, 청구항 1 내지 6에 청구된 화합물.
청구항 8 내지 11에 있어서, 상기 신경원성 니코틴 수용체는 α4β2 서브타입인 것인 방법, 용도, 또는 화합물.
청구항 8 내지 11에 있어서, 상기 신경원성 니코틴 수용체는 α6-포함 서브타입(α6-containing subtype)인 것인 방법, 용도, 또는 화합물.
청구항 8 내지 11에 있어서, 상기 신경원성 니코틴 수용체는 α4β2 서브타입 및 α6-포함 서브타입인 것인 방법, 용도, 또는 화합물.
청구항 8 내지 11에 있어서, 상기 질환 또는 상태는 CNS 질환인 것인 방법, 용도, 또는 화합물.
청구항 8 내지 11에 있어서, 상기 질환 또는 상태는 연령-관련 기억력 장애(age-associated memory impairment), 경증 인지 장애(mild cognitive impairment), 연령-관련 인지 저하(age-related cognitive decline), 초로성 치매, 조발형 알쯔하이머병(early onset Alzheimer's disease), 노인성 치매, 알쯔하이머형 치매(dementia of the Alzheimer's type), 알쯔하이머병, 치매를 동반하지 않는 인지 장애(cognitive impairment no dementia, CIND), 루이 소체 치매(Lewy body dementia), HIV-치매, AIDS 치매 복합증(AIDS dementia complex), 혈관성 치매, 다운 증후군, 두부 외상, 외상성 뇌 손상(TBI), 투사형 치매(dementia pugilistica), 크로이츠펠트-야콥병(Creutzfeld-Jacob Disease) 및 프리온병, 뇌졸중, 허혈, 주의력 결핍 장애, 주의력 결핍 과잉행동 장애, 난독증, 정신분열증, 정신분열형 장애(schizophreniform disorder), 분열정동 장애(schizoaffective disorder), 정신분열증의 인지 기능장애(cognitive dysfunction in schizophrenia), 정신분열증의 인지 결핍(cognitive deficits in schizophrenia), 파킨슨병을 포함한 파킨슨증, 뇌염후 파킨슨증(postencephalitic parkinsonism), 괌의 파킨슨증-치매(parkinsonism-dementia of Gaum), 파킨슨형 전두측두엽 치매(frontotemporal dementia Parkinson's Type, FTDP), 피크병(Pick's disease), 니만-피크병(Niemann-Pick's Disease), 헌팅턴병, 헌팅턴 무도병(Huntington's chorea), 운동장애, L-도파 유도 운동장애, 지연성 운동장애, 운동과잉증, 진행성 핵상마비(progressive supranuclear palsy), 진행성 핵상 불완전 마비(progressive supranuclear paresis), 하지 불안 증후군(restless leg syndrome), 크로이츠펠트-야콥병, 다발성 경화증, 근위축성 측삭 경화증(amyotrophic lateral sclerosis, ALS), 운동 뉴런 질환(motor neuron disease, MND), 다계통 위축증(multiple system atrophy, MSA), 기저피질 퇴화(corticobasal degeneration), 길렝-바레 증후군(Guillain-Barre Syndrome, GBS), 만성 염증성 탈수초성 신경병증(chronic inflammatory demyelinating polyneuropathy, CIDP), 간질, 상염색체 우성 야간 전두엽 간질(autosomal dominant nocturnal frontal lobe epilepsy), 조증, 불안, 우울증, 월경전 불쾌장애(premenstrual dysphoria), 공황 장애, 대식증, 거식증, 기면증, 과도한 주간 수면증(excessive daytime sleepiness), 양극성 장애, 범불안 장애(generalized anxiety disorder), 강박 장애(obsessive compulsive disorder), 분노 폭발(rage outburst), 적대적 반항 장애(oppositional defiant disorder), 뚜렛 증후군, 자폐증, 약물 및 알코올 중독, 담배 중독, 급성 통증, 만성 통증 및 하나 이상의 신경병증으로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 방법, 용도, 또는 화합물.
청구항 8 내지 11에 있어서, 상기 질환 또는 상태는 파킨슨병을 포함한 파킨슨증인 것인 방법, 용도, 또는 화합물.
청구항 7에 있어서, 상기 조성물은 비강내, 구강(buccal), 또는 설하 투여용으로 제제화된 것인 약제학적 조성물.