KR100365650B1 - 항암제 데커신 및 그 합성방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 항암제 데커신 및 그 합성방법에 관한 것으로, 암세포에 대해서는 강한 치사작용을 나타내는 반면, 정상세포에 대해서는 암세포에 대한 치사작용에 비해 훨씬 낮은 치사작용을 나타내는 항암제 데커신의 전구체인 데커시놀을 고수율로 합성하는 방법을 제공함으로써 데커신을 유효성분으로 하는 항암제의 대량생산 및 다양한 유도체를 합성할 수 있는 뛰어난 효과가 있다.
Description
본 발명은 항암제 데커신 및 그 합성방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 암세포에 대해서는 강한 치사작용을 나타내는 반면, 정상세포에 대해서는 암세포에 대한 치사작용에 비해 훨씬 낮은 치사작용을 나타내는 항암제 데커신을 고수율로 합성하는 방법에 관한 것이다.
인체의 정상조직의 모든 세포는 어느 정도 증식을 이룬 뒤에는 반드시 분화라는 과정을 거쳐 정상적인 기능을 갖는 세포로 존재하게 되며 이와같은 증식과 분화는 이미 세포내에서 프로그램 되어 있는 유전자 수준에서의 조절에 의한 것으로 알려져 있다. 그러나, 암세포는 이러한 신체의 정상조직에서 유래하기는 하였으나 정상세포와는 달리 정상적인 분화를 이루지 못한 체 무제한적으로 증식만 계속하는미성숙한 세포들로 이루어진 것이다. 따라서, 암세포는 그 대사나 효소형태(enzyme patterns), 세포 표면구조 등이 정상세포와는 다르게 나타나게 된다(Raymond W. Ruddon. Cancer : A disease of abnormal differentiation. Cancer Biology, 2nd edition: 69, 1987).
상기 미분화된 암세포의 출현기전에 대해서는 아직 확실히 알려진 바는 없으나 그 주된 쟁점은 분화가 완료되었던 성숙세포(adult cell)가 비분화(dedifferentiation)된 것인지 또는 미분화(undifferentiation) 상태에 있던 세포들이 분화의 능력을 잃어버린 것인지 하는 점에 있다. 지금까지 보고된 바에 의하면 암세포로의 변형(transformation)은 증식능력을 가지고 있는 세포에서만 일어난다고 하며, 어떤 경로로의 단기의 운명이 결정되어진 세포의 분화는 비가역적인 반면 최종분화(terinal differentiation) 과정만은 가역적인 것으로 알려져 있다(D. Yaffe, Cellullar aspects of muscle differentiation in vitro, In vitro current Topics in developmental viology, 4:39, 1969). Pierce 등(G.B. Pirce Differentiation of normal and malignant cells, Fed. Proc. 29:1248, 1970)은 재생능력을 가지고 있는 정상조직 간세포가 악성종양의 근원이라는 주장을 하였는데 이는 지속적인 증식능을 가진 미분화 세포의 생성이라는 점에서 암과 일치한다. 그러나, 최근에 암세포에서 보여지는 이상(abnormality)이 완전히 비가역적인 것은 아니라는 것이 밝혀졌다. 그 대표적인 예가 분화유도제를 사용하여 암세포를 정상세포로 또는 그와 유사하게 분화유도시키는 방법으로서 백혈병(leykemia) 세포나 간세포(hepatocyte), 섬유아세포(fibroblast) 등에서 많이 시도되어지고있다(Alphonse Krystos and Leo Sachs, Control of lysozyme induction in the differentiation of myeloid leukemic cells, Cell, 9:675∼684, 1976; Shin-ichi Murao, M. Anne Gennell, Nichael F. Callahamm N. Leigh Anderson and Eliezer Huberman, Conntrol of macrophage cell differentiation in Human Promyelocytic U-937 leukemia cells by 1,25-dihydroxy vitamin3and phorbol-12 myristate-13-acetate, Cancer Research, 43:4989∼4996, 1983). 이는 기존의 세포독성을 기초로 하는 항암제들과는 달리 새로운 경로로의 치료를 시도하는 것으로서 그 의의가 크다고 할 수 있다. 더욱이 기존에 사용하던 항암제들 중에서도 세포독성을 나타내는 농도보다 저농도에서 세포의 분화유도작용이 있는 것들이 알려지고 있어 저농도 사용에 따라 심각한 항암제의 부작용을 줄일 수 있다는 점에서도 상당히 고무적인 것으로 받아들여진다. 실제로, 급성 전골수세포 백혈병(acute promyelocytic leukemia, APL)의 경우에는 기존에는 도우노마이신(daunomycin)을 이용한 다제병용요법이 주로 시행되어 왔으나 최근에는 분화유도제로 알려진 활성형 비타민 A를 임상에서도 사용하는 것으로 알려졌다. 1988년 11월 미국의 혈액학회지에 따르면 22례의 APL에 레티노인산을 다량으로 내복시킨 결과 96%가 완전히 관해된 것으로 보고되었다. 이후 미국, 프랑스, 일본 등지에서도 많은 기관들이 이 치료법에 참가하여 평균 80% 이상의 관해율에 관해에 이르는 일수도 평균 29일 정도로서 경이적인 치료효과를 인정받았다. 더욱이 부작용은 피부의 건조나 위장장애 등으로 다른 항암제에 비해서는 경미한 편이었다. 이로서 분화유도제의 항암제로서의 잇점은 상당히 인정받은 것이다.
즉, 종래의 항암요법제들은 주로 그 작용기전이 DNA의 복제를 억제하거나 세포내 대사와 생합성을 감소하거나 자유라디칼을 생성시키는 등 세포독성을 주로하는 것들로서 증식이 빠른 암세포에 작용해 세포를 죽이는 것을 목적으로 하고 있으므로 상당히 고용량의 약물이 필요하게 되어 신체내의 골수를 비롯한 세포증식이 빠른 부위와 항암제의 복용과 대사, 배석에 사용되어지는 위장관, 간장, 신장, 심혈관계 등이 많은 타격을 받게 된다. 이에 따라 치료 목적 외의 심각한 부작용에 의해 환자들의 고통이 커 실제적으로 항암제의 투여가 많은 제약을 받고 있다. 따라서 세포독성이외의 독성이 적은 새로운 기전, 즉 암세포 분화유도기전의 항암제 개발이 요구되어 지고 있다(대한민국 공개특허공보 특2000-0026684).
이에 따라, 데커신(decursin)을 유효성분으로 포함하는 항암제의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 데커신은 당귀에서 추출되는 성분으로 1966년 일본에서 최초로 바디나물(Angelica decursiva Fr. et Sav.)에서 분리된 천연물질이며 데커신이 한국산 당귀(Angelica gigas Nakai)에 다량 함유되어 있다는 것은 1967년과 1969년(J. Pharm. Soc. Korea, 11, 22∼26, 1967 및 13, 47∼50, 1969) 밝혀졌으며, 그 밖의 식물로는 기름나물(Peucedanum terevinthaceum Fisher et Turcz.)의 과실에서도 분리된 바 있다(한국약학회지 30(2), 73∼78, 1986).
바디나물(Angelica decursiva Fr. et Sav.)은 사약체라고도 불리우는 높이 1∼1.5m의 여러해살이풀로 뿌리에 쿠마린 성분으로 움벨리페론 C9H6O3(녹음점 230∼231℃), 노다케네틴 C14H14O4(녹음점 185℃), 노다케닌 C20H24O9(녹음점 215℃, 물분해되면 노다케네틴과 포도당이 된다), 데커신 C19H20O5(녹음점 110∼111℃), 데커시딘 C24H26O7(녹음점 60∼62℃0, 데커시놀 C14H14O4(녹음점 177∼178℃)이 분리된다. 바디나물은 열내림약, 아픔멎이약, 기침약, 가래약으로 감기, 기관지염, 류마치스, 머리아픔, 열성질병, 신경쇠약에 쓰인다.
데커신은 암세포에 대해서는 강한 치사작용을 나타내는 반면, 정상세포에 대해서는 암세포에 대한 치사작용에 비해 훨씬 낮은 치사작용을 나타내어 항암제로서의 사용 가능성을 가지고 있다. 기존의 데커신은 바디나물의 에테르 추출액으로부터 최초로 분리된 후, 한국산 당귀 및 기름나물의 과실에서도 분리되었다고 보고되었으나, 항암제로서 데커신을 사용하려면 대량의 데커신이 요구되며 데커신의 활성을 증가시키기 위한 유도체의 개발에 있어서도 데커신의 전구체인 데커시놀의 합성은 중요한 의미를 갖는다.
본 발명자들은 기존의 생약으로부터 분리하여 데커신을 얻는 방법 대신 화학합성 방법을 이용하여 제조함으로써 데커신 유도체를 개발하고 암예방 및 암치료제를 대량 생산할 수 있게 되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 항암제 데커신을 저렴한 가격의 재료를 이용하여 고수율로 합성하는 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 상기 목적은 데커신을 항암제 및 암치료제로 대량 생산하기 위하여 7-하이드록시-2,2-다이메틸크로만-4-온을 제조하고; 이를 화학합성하여 2,2-다이메틸크로만-4,7-다이올을 제조하고; 이를 화학합성하여 2,2-다이메틸-2H-크로멘-7-올을 제조하고; 이를 화학합성하여 7-아세톡시-2,2-다이메틸-2H-크로멘을 제조하고; 이를 화학합성하여 (±)-7-아세톡시-3,4-에폭시-2,2-다이메틸크로만을 제조하고; 이를 화학합성하여 (±)-2,2-다이메틸크로만-3,7-다이올을 제조하고; 이를 화학합성하여 데커신의 전구체인 데커시놀(Decursinol)을 제조하고; 상기 데커시놀을 화학합성하여 데커신(Decursin)을 제조함으로써 달성하였다.
이하, 본 발명의 구성을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명 데커신의 전구체인 데커시놀의 합성과정을 나타낸 그림이다.
도 2는 본 발명 데커신의 합성과정을 나타낸 그림이다.
본 발명은 7-하이드록시-2,2-다이메틸크로만-4-온을 제조하는 단계; 상기 1단계의 7-하이드록시-2,2-다이메틸크로만-4-온을 화학합성하여 2,2-다이메틸크로만-4,7-다이올을 제조하는 단계; 상기 2단계에서 제조한 화합물을 화학합성하여 2,2-다이메틸-2H-크로멘-7-올을 제조하는 단계; 상기 3단계에서 제조한 화합물을 화학합성하여 7-아세톡시-2,2-다이메틸-2H-크로멘을 제조하는 단계; 상기 4단계에서 제조한 화합물을 화학합성하여 (±)-7-아세톡시-3,4-에폭시-2,2-다이메틸크로만을 제조하는 단계; 상기 5단계에서 제조한 화합물을 화학합성하여 (±)-2,2-다이메틸크로만-3,7-다이올을 제조하는 단계; 상기 6단계에서 제조한 화합물을 화학합성하여 데커신의 전구체인 데커시놀(Decursinol)을 제조하는 단계; 상기 7단계에서 제조한 데커시놀을 화학합성하여 데커신(Decursin)을 제조하는 단계로 구성된다.
이하, 본 발명의 구체적인 구성 및 작용을 실시예를 통하여 상세히 설명하고자 하지만 본 발명의 권리범위가 이들 실시예에만 제한되는 것은 아니다 .
실시예 1 : 데커신 전구체 데커시놀의 합성
제 1 단계. 7-하이드록시-2,2-다이메틸크로만-4-온 제조
메탄술폰산(methanesulphonic acid)에 오산화이인(phosphorous pentoxide)을 넣어서 포화시킨 후 레소시놀(resorcinol)과 3-메틴-2-부텐산(3-methyl-2-butenoic acid)을 천천히 가하고 질소아래에서 반응시켰다. 상기 반응물을 식힌 후 얼음물 속에 붓고 에테르로 추출한 다음 에틸초산에서 재결정으로 정제하였다. 96%의 수율로 수득된 본 단계에서 합성된 화합물을 수소핵자기공명 분석법(1H NMR)으로 분석한 결과(표 1 참조), 하기의 구조식 [1]을 갖는 7-하이드록시-2,2-다이메틸크로만-4-온(7-Hydroxy-2,2-dimethylchroman-4-one)임을 확인하였다.
| 1H NMR | |
| 용매 | CDCl3 |
| δ | 7.79 (d,J= 9.0, 1H) |
| 6.47 (dd,J= 2.7, 6.0, 1H) | |
| 6.34 (d,J= 2.1, 1H) | |
| 5.81 (s, 1H) | |
| 2.67 (s, 2H) | |
| 1.44 (s, 3H) |
제 2 단계. 2,2-다이메틸크로만-4,7-다이올 제조
LiAlH4을 테트라하이드로퓨란(THF)에 넣은 후, 여기에 THF에 녹인 상기 제 1단계에서 수득한 화합물을 드롭핑 퍼넬(dropping funnel)을 이용하여 천천히 가하였다. 질소하에서 반응시킨 후에 물을 드롭핑 퍼넬을 이용해서 천천히 가해서 반응을 종결시켰다. 상기 반응물을 에틸초산으로 추출한 후에 MgSO4으로 탈수시키고 관 크로마토그래피(에틸초산/핵산)로 정제하였다. 83%의 수율로 수득된 본 단계에서 합성된 화합물을 수소핵자기공명 분석법으로 분석한 결과(표 2참조), 하기의 구조식 [2]를 갖는 2,2-다이메틸크로만-4,7-다이올(2,2-Dimethylchroman-4,7-diol)임을 확인하였다.
| 1H NMR | |
| 용매 | CDCl3 |
| δ | 7.30 (d,J= 8.4, 1H) |
| 6.43 (dd,J= 2.7, 6.0, 1H) | |
| 6.27 (d,J= 2.7,1H) | |
| 4.79 (q, 1H) | |
| 4.77 (s, 1H) | |
| 2.15 (q, 1H) | |
| 1.84 (q, 1H) | |
| 1.43 (s, 3H) | |
| 1.31 (s, 3H) |
제 3단계. 2,2-다이메틸-2H-크로멘-7-올 제조
상기 제 2단계에서 제조한 화합물과 p-톨루엔술폰산(p-TsOH)을 THF에 넣고 질소하에서 반응시켰다. 이 반응물을 수산화나트륨 수용액으로 중화시킨 후 메틴렌클로라이드(MC)로 추출하고 MgSO4로 탈수하여 관 크로마토그래피(에틸초산/핵산)로 정제하였다. 88%의 수율로 수득된 본 단계의 화합물을 수소핵자기공명 분석법으로 분석한 결과(표 3 참조), 하기의 구조식 [3]을 갖는 2,2-다이메틸-2H-크로멘-7-올 (2,2-Dimethyl-2H-chromen-7-ol)임을 확인하였다.
| 1H NMR | |
| 용매 | CDCl3 |
| δ | 6.83 (d,J= 7.8, 1H) |
| 6.33 (d,J= 2.1, 1H) | |
| 6.30 (s, 1H) | |
| 6.26 (d,J= 9.3, 1H) | |
| 5.46 (d,J= 9.6, 1H) | |
| 5.15 (s, 1H) | |
| 1.41 (s, 6H) |
제 4단계. 7-아세톡시-2,2-다이메틸-2H-크로멘 제조
메틴렌클로라이드(MC)에 상기 제 3단계에서 제조한 화합물과 아세트산 무수물(acetic anhydride), 피리딘 및 4-다이메틸아미노피리딘[4-(dimethylamino) pyridine]을 넣은 후 질소하에서 반응시킨다. 상기 반응물을 MC로 추출하고 MgSO4으로 탈수시킨 후 관 크로마토그래피(에틸초산/핵산)로 정제하였다. 98%의 수율로 수득된 본 단계의 화합물을 수소핵자기공명 분석법으로 분석한 결과(표 4 참조), 하기의 구조식 [4]를 갖는 7-아세톡시-2,2-다이메틸-2H-크로멘(7-Acetoxy-2,2-dimethyl-2H-chromen)임을 확인하였다.
| 1H NMR | |
| 용매 | CDCl3 |
| δ | 6.95 (d,J= 8.4, 1H) |
| 6.56 (dd,J= 2.4, 6.0, 1H) | |
| 6.52 (d,J= 2.1, 1H) | |
| 6.29 (d,J= 9.9, 1H) | |
| 5.57 (d,J= 9.3, 1H) | |
| 2.27 (s, 3H) | |
| 1.42 (s, 6H) |
제 5단계. (±)-7-아세톡시-3,4-에폭시-2,2-다이메틸크로만 제조
CH2CN에 상기 제 4단계에서 제조한 화합물과 완충용액 Na2B4O7·10H2O, n-Bu4NHSO4을 넣고 얼음물로 식히고 차가운 주사기를 이용하여 1,1,1-트리플루오로아세톤을 넣어주었다. 여기에 두 개의 주사기를 이용하여 NaHCO3수용액과 옥손 (OXONE) 수용액을 동시에 가한 후, 바로 물로 반응을 종결시키고 에테르로 추출한 다음 MgSO4으로 탈수시키고 관 크로마토그래피(에틸초산/핵산)로 정제하였다. 84%의 수율로 수득된 본 단계의 화합물을 수소핵자기공명 분석법으로 분석한 결과(표 5 참조), 하기의 구조식 [5]를 갖는 7-아세톡시-3,4-에폭시-2,2-다이메틸크로만(7-Acetoxy-3,4-epoxy-2,2-dimethylchroman)임을 확인하였다.
| 1H NMR | |
| 용매 | CDCl3 |
| δ | 7.32 (d,J= 8.4, 1H) |
| 6.67 (dd,J= 2.4, 5.4, 1H) | |
| 6.57 (d,J= 2.4, 1H) | |
| 3.90 (d,J= 4.2, 1H) | |
| 3.48 (d,J= 5.1, 1H) | |
| 2.26 (s, 3H) | |
| 1.26 (s, 6H) |
제 6 단계. (±)-2,2-다이메틸크로만-3,7-다이올 제조
LiAlH4을 THF에 넣은 후 THF에 녹인 상기 제 5단계에서 제조한 화합물을 드롭핑 퍼넬을 이용하여 천천히 가한다. 이를 질소하에서 반응시킨 후 물을 드롭핑 퍼넬을 이용해서 천천히 가하여 반응을 종결시킨다. 반응물을 에틸초산으로 추출한 후에 MgSO4으로 탈수시키고 관 크로마토그래피(에틸초산/핵산)로 정제하였다. 84%의 수율로 수득된 본 단계의 화합물을 수소핵자기공명 분석법으로 분석한 결과(표 6 참조), 하기의 구조식 [6]을 갖는 2,2-다이메틸크로만-3,7-다이올(2,2- Dimethylchroman-3,7-diol)임을 확인하였다.
| 1H NMR | |
| 용매 | CDCl3 |
| δ | 6.91 (d,J= 8.4, 1H) |
| 6.39 (d,J= 7.8, 1H) | |
| 6.33 (s, 1H) | |
| 4.78 (d,J= 2.4, 1H) | |
| 3.78 (q, 1H) | |
| 2.99 (dd,J= 5.1, 11.4, 1H) | |
| 2.70 (dd,J= 5.4, 11.1, 1H) | |
| 1.75 (d,J= 7.8, 1H) | |
| 1.33 (d,J= 15.0, 6H) |
제 7 단계. (±)-데커시놀(Decursinol) 제조
상기 제 6단계에서 제조한 화합물에 ZnCl2, 에틸프로피올레이트(ethyl propiolate)를 가하고 질소하에서 반응시켰다. 이 반응물을 식힌 후에 염산수용액을 가하고 에틸초산으로 추출하여 MgSO4으로 탈수시키고, 관크로마토그래피(에틸초산/핵산)로 정제하였다. 43%의 수율로 수득된 본 단계의 화합물을 수소핵자기공명 분석법으로 분석한 결과(표 7 참조), 하기의 구조식 [7]을 갖는 데커시놀임을 확인하였다.
| 1H NMR | |
| 용매 | CDCl3 |
| δ | 7.58 (d,J= 9.3, 1H) |
| 7.18 (s, 1H) | |
| 6.79 (s, 1H) | |
| 6.23 (d,J= 9.6 1H) | |
| 3.88 (q, 1H) | |
| 3.12 (dd,J= 4.5, 12.6, 1H) | |
| 2.84 (dd,J= 6.0, 11.1, 1H) | |
| 1.76 (d,J= 6.6, 1H) | |
| 1.38 (d,J= 9.3, 6H) |
실시예 2 : (±)-데커신(Decursin) 제조
메틴렌클로라이드(MC)에 3,3-디메틸아크릴로일 클로라이드(3,3-dimethyl-acryloyl chloride), 상기 실시예 1의 제 7단계에서 제조한 화합물 및 피리딘을 넣고 질소하에서 반응시킨 후 MC로 추출하고 MgSO4으로 탈수하여 관 크로마토그래피(에틸초산/핵산)로 정제하였다. 실험결과, 하기의 구조식을 갖는 데커신임을 확인하였다.
이상의 단계별 실시예를 통하여 설명한 바와 같이 본 발명 항암제 데커신의고수율 합성 방법을 통하여 데커신을 유효성분으로 하는 항암제의 대량생산과 다양한 유도체의 합성이 가능한 효과가 있으므로 합성의약산업상 매우 유용한 발명인 것이다.
Claims (2)
- 메탄술폰산에 오산화이인을 가하여 화학반응시켜 7-하이드록시-2,2-다이메틸크로만-4-온(1)을 제조하는 단계;LiAlH4을 테트라하이드로퓨란에 넣고 여기에 상기 수득한 화합물을 첨가한 후 화학반응시켜 2,2-다이메틸크로만-4,7-다이올(2)을 제조하는 단계;상기 화합물(2)에 p-톨루엔술폰산과 THF을 넣고 화학반응시켜 2,2-다이메틸-2H-크로멘-7-올(3)을 제조하는 단계;메틴렌클로라이드에 상기 화합물(3)과 아세트산 무수물, 피리딘 및 4-다이메틸아미노피리딘을 넣은 후 화학반응시켜 7-아세톡시-2,2-다이메틸-2H-크로멘(4)을 제조하는 단계;CH2CN에 상기 화합물(4)과 Na2B4O7·10H2O, n-Bu4NHSO4및 1,1,1-트리플루오로아세톤을 넣은 후 NaHCO3수용액, 옥손 수용액을 가하여 화학반응시켜 7-아세톡시-3,4-에폭시-2,2-다이메틸크로만(5)을 제조하는 단계;상기 화합물(5)에 LiAlH4와 THF을 가하여 화학반응시켜 2,2-다이메틸크로만-3,7-다이올(6)을 제조하는 단계;상기 화합물(6)에 ZnCl2, 에틸프로피올레이트 및 염산수용액을 가하여 화학반응시켜 데커시놀(7)을 제조하는 단계;메틴렌클로라이드에 3,3-디메틸아크릴로일 클로라이드, 상기 화합물(7) 및 피리딘을 넣은 후 화학반응시켜 데커신을 제조하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 항암제 데커신의 합성 방법.
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