KR20100118113A - ７－(３-피리디닐)－１，７－디아자스피로［４．４］노난의제조 및 거울상이성질체 분리 및 라세미 화합물과 거울상이성질체의 신규한 염 형태 - Google Patents

Abstract

7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 제조를 위한 신규한 확장가능한(scalable) 합성이 개발되었고, 숙신산 및 옥살산에 의한 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 염이 형성되었다. 추가적으로, 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난이 L 및 D 디-p-톨루오일 타르타르산에 의한 분할(resolution)을 통해 그의 입체이성질체로 분리되어, 높은 거울상이성질체 순도(enantiomeric purity)를 갖는 (R)- 및 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난을 생성했다. 결과적으로 수득된 (R)- 및 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 다수의 고체 염이 제조되었다. 라세미 염 및 거울상이성질체 염의 제조 방법, 그와 같은 염을 포함하는 약제학적 조성물, 및 그의 용도가 개시된다. 상기 염은 중추신경계 질환과 같은 상태 및 질환에 대해 감수성을 갖거나 또는 이를 앓는 환자에게 그와 같은 질환을 치료 및/또는 예방하기 위해 투여된다.

Description

７－(３-피리디닐)－１，７－디아자스피로［４．４］노난의 제조 및 거울상이성질체 분리 및 라세미 화합물과 거울상이성질체의 신규한 염 형태{Preparation and enantiomeric separation of 7-(3-pyridinyl)-1,7-diazaspiro[4.4]nonane and novel salt forms of the racemate and enantiomers}

본 발명은 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난, (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난, 및 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 제조 방법 및 상기 화합물의 신규한 염 형태, 및 상기 염을 포함하는 약제학적 조성물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 다양한 상태 및 질환, 특히, 중추신경계 및 자율신경계의 기능장애와 연관된 상태 및 질환, 및 보다 구체적으로, 신규한 염 형태를 이용하여, 신경원성 니코틴 수용체(neuronal nicotinic receptor, NNR)의 조절에 의해 치료될 수 있는 상태 및 질환을 치료하는 방법을 포함한다.

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

중추신경계 및 말초신경계 모두에서 nAChR 서브타입의 불균일 분포가 존재한다. 예를 들면, 척추동물 뇌에서 우세한 nAChR 서브타입은 α4β2, α7, 및 α3β2이고, 자율신경절에서 우세한 서브타입은 α3β4이며, 신경근육 접합부(neuromuscular junction)에서 우세한 서브타입은 α1β1γδ 및 α1β1γε이다 (Dwoskin et al., Exp. Opin. Ther. Patents 10: 1561 (2000) and Holliday et al. J. Med. Chem. 40(26), 4169 (1997) 참조).

일부 니코틴 화합물의 한계는 그들이 다수의 nAChR 서브타입으로의 비-특이적 결합에 따른 다양한 바람직하지 않은 부작용과 연관된다는 것이다. 예를 들면, 근육 및 신경절 nAChR 서브타입으로의 결합 및 자극은 특정한 니코틴 결합 화합물의 치료제로서의 유용성을 제한할 수 있는 부작용을 초래할 수 있다. 그와 같은 부작용은 혈압 및 심장박동수의 유의성 있는 증가, 위장관에 대한 유의성 있는 부정적 효과, 및 골격근에 대한 유의성 있는 효과를 포함한다.

화합물 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난은 다른 니코틴 서브타입, 예를 들면, 신경절 서브타입 및 근육 서브타입보다, α4β2 니코틴 서브타입에 대한 선택성을 갖는 신경원성 니코틴 수용체 (NNR) 조절제이다.

화합물 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 또는 그의 염은 중추신경계(central nervous system, CNS) 질환의 치료 또는 예방에서 효과를 제공하는 것으로 사료된다. 상기 화합물, 그의 합성 및 의학적 치료 방법에서의 그의 용도가 예를 들면, 미국특허 제6,956,042호 및 제7,291,731호, 및 미국출원 11/207,102 및 12/042,778에 기재되고, 상기 문헌의 내용은 이에 의해 참조로 본 명세서에 포함된다.

7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난과 같은 약물 후보물질의 상업적 개발은 대량 제조 방법으로 개조될 수 있는 비용 효과적인 합성 방법의 개발을 포함한, 다수의 단계들을 포함한다. 상업적 개발은 또한 적합한 순도, 화학적 안정성, 약제학적 특성, 및 편리한 취급 및 가공을 촉진하는 특성을 보이는 약물 물질의 염 형태에 대한 연구를 포함한다. 또한, 약물 물질을 포함하는 조성물은 적절한 보관 수명(shelf life)를 가져야 한다. 즉, 그들은 상당한 기간 동안 보관시 화학적 조성, 수분 함량, 밀도, 흡습성(hygroscopicity), 안정성 및 용해도를 포함하나, 이에 한정되지 않는 물리화학적 특성에서 유의성 있는 변화를 보이지 않아야 한다. 또한, 환자에 대한 투여시 약물의 재현가능하고 일정한 혈장 농도 프로파일도 중요한 인자이다.

고체 염 형태가 유리한 방식으로 이 특성들을 보이는 경향이 있기 때문에 경구 제제에 대해 일반적으로 선호된다; 라세미 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난, 또는 그의 단일 거울상이성질체와 같은 염기성 약물의 경우, 산 부가 염이 종종 바람직한 염 형태이다. 그러나, 상이한 염 형태가 이 특성들을 부여하는 능력에 있어서 매우 다를 수 있고 그와 같은 특성들은 합리적인 정확도로 예측될 수 없다. 예를 들면, 일부 염은 주변 온도에서 고체이고, 다른 염은 주변 온도에서 액체, 점성 오일, 또는 검이다. 또한, 일부 염 형태는 극단적 조건 하에 열 및 빛에 대해 안정적이고, 다른 염 형태는 훨씬 온건한 조건 하에서 쉽게 분해된다. 따라서, 약제학적 조성물에서의 이용을 위한 적합한 산 부가 염 형태의 개발은 매우 예측 불가능한 과정이다.

또한, 각각의 거울상이성질체는 다른 거울상이성질체 및 라세미 화합물의 약리학적 및 독성학적 특성 대비, 독특한 일련의 약리학적 및 독성학적 특성을 보일 수 있기 때문에, 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난과 같은 라세미 화합물을 그들의 개별적인 거울상이성질체로 분할(resolve)하는 것이 종종 유용하다. 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 거울상이성질체로의 분리가 미국특허 제6,956,042호에 개시되나, 상기 특허에 개시된 방법(즉, 거울상이성질체 혼합물을 부분입체이성질체 아미드로 전환시키기 위한 키랄산의 이용, 아미드의 크로마토그래피 분리, 및 거울상이성질체 아민을 수득하기 위한 아미드의 화학적 절단)은 낮은 수율 및 가변적인 생성물 순도를 특징으로 하고 대량 합성에 적합하지 않다. 또한, 미국특허 제6,956,042호는 절대적 입체화학 또는 그들의 약리학 및 독성학에 대해 거울상이성질체의 특성을 규명하지 않는다. 상업적인 대량 합성에 적합한 거울상이성질체 분리(즉, 보다 적은 단계를 포함하고 크로마토그래피를 포함하지 않으며, 고순도 화합물 및 높은 전체 수율을 가져오는 분리)는 매우 유리할 것이다. 또한, 거울상이성질체(및 라세미 화합물)가 다양한 상태 및 질환에 대한 치료적 효과의 측면에서 상이한지 여부 및 상이한 정도를 결정하기 위해, 절대적 입체화학 및 약리학 및 독성학의 측면에서 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 개별적인 거울상이성질체를 규명하는 것이 필요하다.

발명의 요약

본 발명은 약제학적 조성물에서의 사용을 위한 충분한 순도 및 품질의 제품을 제조하는, 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 합성을 포함한다. 본 발명은 또한 대량 제조에 적합한 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 합성 방법을 포함한다. 또한, 본 발명은 상업적 제조를 위해 확장가능한, 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염의 제조 방법을 포함한다. 본 발명은 또한 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 숙신산 염과 같은 약제학적으로 허용가능한 염 및 이 염들의 제조 방법을 포함한다.

본 발명은 (-)-디-O,O'-p-톨루오일-L-타르타르산 또는 (+)-디-O,O'디-p-톨루오일-D-타르타르산에 의한 분할(resolution)을 통한, 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 그의 입체이성질체, (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 및 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난으로의 분리를 위한 확장가능한 방법을 포함한다. 분할은 효율적인 분별 결정화(fractional crystallization)를 포함하고 크로마토그래피를 요구하지 않는다.

본 발명은 또한, (R)- 및 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 벤조산, p-히드록시벤조산, 만델산, 염산, 및 뮤신산(갈락타르산) 염과 같은 약제학적으로 허용가능한 염, 및 상기 염의 제조 방법을 포함한다.

(R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 및 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 및 그들의 약제학적으로 허용가능한 염은 유효량으로 이용되는 경우, α7 NNR 서브타입 또는 인간 신경절 또는 골격근을 특징화하는 니코틴 서브타입과의 상당한(appreciable) 상호작용 없이, α4β2 NNR의 활성을 조절하는 것으로 사료된다. 따라서, 이 화합물들은 신경절 및 신경근육 부위에서의 활성과 연관된 유의성 있는 부작용을 유발하지 않으면서 질병, 질환 및 상태를 치료할 수 있는 것으로 사료된다. 그와 같은 부작용은 혈압 및 심장박동의 유의성 있는 증가, 위장관에 대한 유의성 있는 부정적 효과, 및 골격근에 대한 유의성 있는 효과를 포함한다.

본 발명은 (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 및 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염을 포함하는 약제학적 조성물을 포함한다. 본 발명의 약제학적 조성물은 니코틴 콜린성 신경전달의 기능부전 또는 니코틴 콜린성 뉴런의 퇴행을 특징으로 하는 질환을 포함한, 다양한 상태 또는 질환을 치료 또는 예방을 위해 이용될 수 있다. 본 발명의 약제학적 조성물은 다양한 상태 및 질환의 예방 및 치료에 대해 안정하고 효과적인 것으로 사료된다.

본 발명은 CNS 질환, 기분 장애(mood disorder), 중독, 염증, 세균 및/또는 바이러스 감염과 연관된 염증 반응, 통증, 대사 증후군, 자가면역 질환, 또는 본 명세서에서 보다 상세하게 설명되는 다른 질환과 같은 질환 및 상태를 치료 또는 예방하는 방법을 포함한다. 본 발명의 방법은 개체에게 치료적 유효량의 본 발명의 화합물, 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염, 또는 상기 화합물을 포함하는 약제학적 조성물을 투여하는 단계를 포함한다.

추가적으로, 본 발명은 진단제로서 및 본 명세서에 기재된 수용체 결합 연구에서 유용성을 갖는 화합물을 포함한다.

본 발명의 일 양태는 산은 숙신산 또는 옥살산인 것인 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 산 염(acid salt)을 포함한다. 일 구체예에서, 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 대 산의 화학량론적 비(stoichiometry)(몰비)는 1:2 내지 2:1이다. 일 구체예에서, 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 대 산의 화학량론적 비(몰비)는 1:1이다.

본 발명의 일 양태는 산은 염산, 옥살산, (R)-만델산, 벤조산, p-브로모벤조산, p-히드록시벤조산, 갈락타르산(뮤신산), 또는 (+)-디-O,O'-p-톨루오일-D-타르타르산인 것인 (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 산 염이다. 본 발명의 또 다른 양태는 산은 염산, 옥살산, (S)-만델산, 벤조산, p-브로모벤조산, p-히드록시벤조산, 갈락타르산(뮤신산), 또는 (-)-디-O,O'-p-톨루오일-L-타르타르산인 것인 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 산 염이다.

일 구체예에서, 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 이성질체 대 산의 화학량론적 비(몰비)는 1:2 내지 2:1이다. 일 구체예에서, 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 이성질체 대 산의 화학량론적 비(몰비)는 1:1이다. 일 구체예는 p-히드록시벤조산 염을 포함한다.

본 발명의 일 양태는 (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 모노-p-히드록시벤조에이트를 포함한다. 본 발명의 또 다른 양태는 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 모노-p-히드록시벤조에이트를 포함한다.

본 발명의 일 양태는 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 또는 그의 염을 실질적으로 포함하지 않는, (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 또는 그의 염을 포함한다.

본 발명의 일 양태는 실질적으로 결정질 형태인 (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 산 염을 포함한다.

본 발명의 일 양태는 하나 이상의 약제학적으로 허용가능한 담체와 함께, 본 발명의 화합물을 포함하는 약제학적 조성물을 포함한다.

본 발명의 일 양태는 CNS 질환의 치료 또는 예방을 필요로 하는 개체에게 본 발명의 화합물의 유효량을 투여하는 단계를 포함하는, CNS 질환을 치료 또는 예방하는 방법을 포함한다. 본 발명의 일 양태는 CNS 질환의 치료 또는 예방을 위한 약제의 제조에서 본 발명의 화합물의 용도를 포함한다. 본 발명의 일 양태는 CNS 질환의 치료 또는 예방에서 사용을 위한 본 발명의 화합물을 포함한다. 일 구체예에서, 상기 질환은 조증, 불안, 우울증, 공황 장애, 양극성 장애, 범불안 장애, 강박 장애, 분노 폭발(rage outbursts), 자폐증 및 뚜렛 증후군으로 구성된 군으로부터 선택된다. 일 구체예에서, 상기 질환은 초로성 치매 (조발성 알쯔하이머병), 노인성 치매 (알쯔하이머형 치매), 알쯔하이머병, 루이 소체 치매, 혈관성 치매, AIDS 치매 복합증(AIDS dementia complex), HlV-치매, 파킨슨병을 포함한 파킨슨증, 피크병(Pick's disease), 진행성 핵상 마비(progressive supranuclear palsy), 헌팅톤 무도병, 지연성 운동장애, 운동과다증, 크로이츠펠트-야콥병, 간질, 주의력 결핍 장애, 주의력 결핍 과잉행동 장애, 난독증, 정신분열증, 정신분열형 장애, 정신분열 정동장애, 경도 인지 장애 (mild cognitive impairment, MCI), 및 연령-관련 기억력 장애(AAMI)로 구성된 군으로부터 선택된다. 일 구체예에서, 상기 질환은 물질 중독이다.

본 발명의 일 양태는 본 발명의 화합물의 유효량을 통증 또는 염증의 치료 또는 예방을 필요로 하는 개체에게 투여하는 단계를 포함하는, 통증 또는 염증을 치료 또는 예방하는 방법을 포함한다. 본 발명의 일 양태는 통증 또는 염증의 치료 또는 예방용 약제의 제조에서 본 발명의 화합물의 용도를 포함한다. 본 발명의 양태는 통증 또는 염증의 치료 또는 예방에서 사용하기 위한 본 발명의 화합물을 포함한다. 본 발명의 일 양태는 하기 단계를 포함하는, 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난을 제조하는 방법을 포함한다:

i) 알킬 1-벤조일피롤리딘-2-카르복실레이트와 강 염기와의 연속적 반응을 통해 에놀레이트, 및 브로모아세토니트릴을 형성하는 단계,

ii) 결과적으로 수득된 알킬 1-벤조일-2-시아노메틸피롤리딘-2-카르복실레이트를 먼저 탄소 상 팔라듐(palladium on carbon) 상에서 수소에 의해 환원시키고, 뒤이어 금속 히드라이드 시약(metal hydride reagent)에 의해 순착적으로 환원시키는 단계,

iii) 결과적으로 수득된 1-벤질-1,7-디아자스피로[4.4]노난과 3-브로모피리딘과의 팔라듐-촉매 응축을 수행하는 단계, 및

iv) 탄소 상 젖은 팔라듐(wet palladium on carbon) 상에서의 수소화에 의해 벤질기, 및 그와 같은 과정에서 형성된 생성물을 제거하는 단계.

본 발명의 일 양태는 하기 단계를 포함하는, 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 이성질체를 분리하는 방법을 포함한다:

(i) 키랄 산의 입체이성질체 중 하나 또는 둘 모두와의 반응에 의해 부분입체이성질체 염으로 전환시키는 단계,

(ii) 분별 결정화에 의해 개별적인 부분입체이성질체를 단리시키는 단계, 및

(iii) 염기에 의한 처리에 의해 단리된 염으로부터 염기, 및 그와 같은 과정에서 형성된 생성물을 방출시키는 단계. 일 구체예에서, 상기 키랄산은 (+)-디-O,O'-p-톨루오일-D-타르타르산 및 (-)-디-O,O'-p-톨루오일-L-타르타르산 중 하나 또는 둘 모두이다.

본 발명의 일 양태는 하기 단계를 포함하는, 실질적으로 순수한 거울상이성질체 형태인 (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 및 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난을 제조하는 방법을 포함한다:

(i) 키랄 보조기를 포함하는 아민(amine containing a chiral auxiliary)의 순수한 거울상이성질체와의 응축에 의해 적합하게 N-보호된 라세미 2-알릴프롤린을 한 쌍의 부분입체이성질체 아미드로 전환시키는 단계,

(ii) 크로마토그래피 또는 결정화에 의해 상기 부분입체이성질체를 분리하는 단계, 및

(iii) 상기 키랄 보조기가 절단되는 방식으로 합성을 완료시키는 단계.

일 구체예에서, 상기 한 쌍의 부분입체이성질체 중간체는 N-벤조일-2-알릴프롤린 (R)-α-메틸벤질 아미드이다. 본 발명의 범위는 양태, 구체예, 및 바람직한 구체예(preference)의 조합과 관련된다.

본 발명의 전술된 양태 및 다른 양태가 하기의 상세한 설명 및 실시예에서 보다 상세하게 설명된다.

상세한 설명

정의

하기의 정의는 정의된 용어를 명확하게 하도록 의도되나, 한정하는 것으로 의도되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 특정한 용어가 구체적으로 정의되지 않은 경우, 그와 같은 용어는 불명료한 것으로 간주되지 않아야 한다. 오히려, 용어는 그들의 인정된 의미 내에서 사용된다.

본 명세서에서 사용된, 용어 "화합물(compound(s))"은 문맥에 따라 자명할, 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 유리 염기 형태, 또는 대안적으로 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 염 형태, 또는 그의 이성질체를 의미하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 그 차이를 구별할 수 있을 것이다.

본 명세서에서 사용된, 표현 "약제학적으로 허용가능한(pharmaceutically acceptable)"은 조성물의 다른 성분들과 조화될 수 있으며 약제학적 조성물의 수혜자(recipient)에게 유해하지 않은 식 I의 화합물의 염 형태, 부형제, 희석제, 또는 담체를 의미한다.

본 명세서에서 사용된, 표현 "약제학적 등급(pharmaceutical grade)"은 의약으로 사용하기에 적합한 표준의 화합물 또는 조성물을 의미한다. 본 명세서의 검토를 참조하여, 본 발명의 약제학적 등급의 화합물, 특히, 그의 염 형태는 약물 제품에서의 사용을 위한 순도, 안정성, 용해도, 및 생체이용률을 포함한, 적합한 특성을 보인다. 바람직한 특성은 활성 성분과 그의 조성물의 상업적 약물 제품으로의 제조 용이성 또는 효율을 증가시키는 특성들을 포함한다. 또한, 본 발명의 약제학적 등급 화합물은 대량 생산으로 확장 가능한 입체특이적(stereospecific) 합성, 즉, 적합한 순도 및 수율을 보이는 합성을 이용하여 합성될 수 있다.

본 명세서에서 사용된, 용어 "약제학적 조성물(pharmaceutical composition)"은 선택적으로 하나 이상의 약제학적으로 허용가능한 담체, 희석제, 또는 부형제와 혼합된 본 발명의 화합물을 의미한다. 약제학적 조성물은 바람직하게는 제조 및 상업화 목적을 위해 적합하게 하기 위해 환경적 조건에 대한 안정성을 보인다.

본 명세서에서 사용된, 용어 "유효량(effective amount)", "치료량(therapeutic amount)", 또는 "유효 투여량(effective dose)"은 원하는 약리적 또는 치료적 효과를 유도하여, 질환의 효과적인 예방 또는 치료를 가져오기에 충분한 본 발명의 화합물의 양을 의미한다. 질환의 예방은 질환의 진행, 및 상기 질환과 연관된 증상의 발생의 지연 또는 방지에 의해 발현될 수 있다. 질환의 치료는 증상의 감소 또는 제거, 및 질환의 진행의 억제 또는 역전, 환자의 안녕(well being)으로의 다른 기여에 의해 발현된다.

본 명세서에서 사용된, 표현 "실질적으로 결정질인(substantially crystalline)"은 20% 이상, 또는 30% 이상, 및/또는 40% 이상 (예를 들면, 50, 60, 70, 80, 또는 90% 이상)의 결정질을 포함한다.

본 명세서에서 사용된, 표현 "실질적으로(substantially)" 또는 "충분히(sufficiently)" 품질, 순도가 높은 또는 순수한은 20% 보다 높은 품질 또는 순도, 바람직하게는 30%보다 높은 품질 또는 순도, 및 보다 바람직하게는 40% 보다 높은 품질 또는 순도(예를 들면, 50, 60, 70, 80, 또는 90%보다 높은 품질 또는 순도)를 포함한다.

본 명세서에서 정의된 용어 "안정성(stability)"은 화학적 안정성 및 고체 상태 안정성을 포함하며, 상기에서 표현 "화학적 안정성(chemical stability)"은 단리된 형태, 또는 약제학적으로 허용가능한 담체, 희석제, 부형제, 또는 보조제(adjuvant)와 혼합되어 제공되는 것인 제제의 형태, 예를 들면, 정제, 캡슐 등의 형태로 본 발명의 염을 정상적인 보관 조건 하에서, 매우 낮은 정도의 화학적 열화 또는 분해를 동반하면서 보관하는 잠재력을 포함하며, 표현, "고체 상태 안정성(solid state stability)"은 또는 단리된 고체 형태, 또는 약제학적으로 허용가능한 담체, 희석제, 부형제, 또는 보조제와 혼합되어 제공되는 것인 고체 제제, 예를 들면, 정제 캡슐, 등과 같은 경구 투여 제형으로 본 발명의 염을 정상적인 보관 조건 하에서, 매우 낮은 정도의 고체 상태 전환, 예를 들면, 결정화, 재결정화, 고체상태 상 전이, 수화, 탈수, 용매화, 또는 탈용매화(desolvation)를 동반하면서 보관하는 잠재력을 포함한다.

"정상적인 보관 조건(normal storage conditions)"의 예는 -80 ℃ 내지 50 ℃, 바람직하게는 0 ℃ 내지 40 ℃, 및 보다 바람직하게는 주변 온도(ambient temperature), 예를 들면, 15 ℃ 내지 30 ℃, 0.1 내지 2 바(bar), 바람직하게는 대기압의 압력, 5 내지 95%, 바람직하게는 10 내지 60%의 상대 습도, 및 6개월 이상과 같은 연장된 기간 동안의 460 lux 이하의 UV/가시광에 대한 노출 중 하나 이상을 포함한다. 그와 같은 조건 하에서, 본 발명의 염은 5% 미만, 보다 바람직하게는 2% 미만, 및 특히 1% 미만으로 화학적으로 열화 또는 분해되거나 또는 고체 상태 전환되는 것이 적합한 것으로 확인될 수 있다. 당업자는 온도, 압력, 및 상대 습도의 전술된 상한 및 하한이 정상 보관 조건의 극단을 나타내며, 이 극단 조건들의 특정한 조합(예를 들면, 50 ℃의 온도 및 0.1 바의 압력)은 정상 보관 동안 경험되지 않을 것이라는 것을 이해할 것이다.

I. 7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난의 확장가능한( scalable ) 합성

7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난을 제조하는 신규한 방법, (-)-디-O,O'-p-톨루오일-L-타르타르산 및/또는 (+)-디-O,O'-p-톨루오일-D-타르타르산을 이용하여 상기 화합물을 그의 성분 거울상이성질체로 분리하는 방법, 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 신규한 염 형태, (R)- 및 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 신규한 염 형태, 라세미 및 거울상이성질체 염 형태를 포함하는 약제학적 조성물, 라세미 및 거울상이성질체 염 형태를 제조하는 방법, 및 상기 염 형태를 이용한 치료 및/또는 예방 방법이 하기에서 상세하게 설명된다.

유기 합성 분야의 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 특정한 합성 단계는 규모 확장(scale-up)에 대한 적응성(amenability)이 다양하다. 반응들은 안전성 우려, 시약 비용, 어려운 워크-업(work-up) 또는 정제, 반응 에너지(열역학 또는 반응속도(kinetics)), 및 반응 수율을 포함한 다양한 이유 때문에, 확장될 수 있는 능력이 결여된 것으로 확인된다. 본 명세서에 기재된 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 합성은 킬로그램 양의 물질을 제조하기 위해 이용되고 있으며, 성분 반응들은 고 수율로 수-킬로그램 규모로 수행되었다. 본 명세서에 기재된 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 합성은 cGMP 상업적 규모 활성 약제학적 성분(API) 제조에서 이용될 수 있었다. 본 명세서에 보고된 합성 순서는 크로마토그래피 정제 및 값비싼 시약의 사용을 피한다.

II . 7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난의 신규한 염 형태

용이하게 인식될 수 있는 바와 같이, 특정한 염 형태는 다른 염 형태보다 약물 개발에 더 적합하다. 다수의 잠재적 염 형태를 스크리닝한 후, 본 명세서에 기재된 염 형태가 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 R 및 S 이성질체, 또는 그의 라세미 혼합물의 합성, 정제(purification), 정제(tablet) 형성, 및 보관 중 하나 이상에 대해 최적의 특성을 갖는 것으로 결정되었다.

본 명세서에 기재된 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 신규한 염 형태는 숙신산 및 옥살산으로부터 유래된 음이온을 갖는 염 조성물을 포함한다. 본 발명의 화합물을 포함하는 염의 화학량론(stoichiometry)은 다양할 수 있다. 즉, 유리 염기 화합물 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난은 1가 또는 2가 양이온 종(모노- or di-cationic species)을 생성하기 위해 1개 또는 2개의 위치(예를 들면, 스피로사이클(spirocycle)의 제2 아민 위치 및 피리딘 질소)에서 양성자가 첨가될 수 있다(즉, 양성자성 산(protic acid)으로부터 수소 이온을 추출함). 마찬가지로, 숙신산과 같은 일부 약제학적으로 허용가능한 산은 이가-양성자성(di-protic)(즉, 두 개의 산성 수소를 포함함)이고, 인산과 같은 다른 산은 삼가-양성자성(tri-protic)이다. 따라서, 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 염에서 1:1, 1:2, 2:1, 3:2, 2:3, 1:3, 및 3:1을 포함한 염기 대 산의 다양한 비가 고려된다.

또한, 본 명세서에 기재된 염이 형성되는 방식에 따라, 염은 염 형성 동안 존재하는 용매를 차단하는 결정 구조를 가질 수 있다. 따라서, 염은 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 염 대비 용매의 다양한 화학량론의 수화물 및 기타 용매화물로 생성될 수 있다. 본 발명의 범위는 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 또는 그의 염의 수화된 형태 및 용매화된 형태를 포함한다.

일 구체예에서, 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염은 입체화학적으로 실질적으로 순수하다. 일 구체예에서, (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염은 실질적으로 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난을 포함하지 않는다. 일 구체예에서, (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염은 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 대비 약 75 중량%의 양, 바람직하게는 85 중량% 이상, 보다 바람직하게는 95 중량% 이상, 훨씬 더 바람직하게는 98 중량% 이상, 및 가장 바람직하게는 99 중량% 이상의 양으로 존재한다. 일 구체예는 100% 순수한 (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난에 관한 것이다.

염을 제조하는 방법은 다양할 수 있다. 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 염 형태의 제조는 하기를 포함한다:

(i) 적합하게 순수한 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 유리 염기 또는 적합한 용매 중의 적합하게 순수한 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 용액을 순수한 형태의 염 또는 적합한 용매 중의 산의 용액과 혼합하는 단계,

(iia) 필요한 경우, 침전을 유발하기 위해 결과적으로 수득된 염 용액을 냉각시키는 단계, 또는

(iib) 침전을 유발하기 위해 적합한 반-용매(anti-solvent)를 첨가하는 단계, 또는

(iic) 제1 용매를 증발시키고 새로운 용매를 첨가하고 단계 (iia) 또는 단계 (iib)를 반복하는 단계, 및

(iii) 염을 여과시키고 수집하는 단계.

적용된 화학량론, 용매 구성(solvent mix), 용질 농도, 및 온도는 다양할 수 있다. 상기 염 형태를 제조하고 및/또는 재결정화하기 위해 사용될 수 있는 대표적인 용매는 에탄올, 메탄올, 이소프로필 알코올, 아세톤, 에틸 아세테이트, 및 아세토니트릴을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.

III . 7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난의 그의 거울상이성질체로의 분할

라세미 활성 약제학적 성분은 키랄 유기산의 단일 거울상이성질체 형태를 이용한 고전적인 분할(resolution) 방법에 의해 개별적인 이성질체로 분리되었다. 예를 들면, Evans, G. R. et al. Development of Highly Efficient Resolutions of Racemic Tramadol Using Mandelic Acid in Organic Process Research & Development 2002; Vol. 6, 729-37을 참조한다. 합성 중간체도 키랄산에 의한 분할에 의해 개별적인 입체이성질체로 분리되고, 그 후, 중간체가 활성 약제학적 성분으로 전환되었다. 예를 들면, Taber et al., Organic Process Research and Development 8: 385-388 (2004) 및 인도, 뭄바이, Cipla Limited의 미국특허 제6,995,286호를 참조한다. D- 및 L-디-O,O'-p-톨루오일타르타르산은 라세미 유기 염기의 분할에서 이용되는 산에 속하나(예를 들면, Schaus et al., Synth. Comm. 20(22): 3553-3562 (1990) 및 Acs et al., Tetrahedron Lett. 32(49): 7325-7328 (1991) 참조), 이 산들은 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 그의 거울상이성질체로의 분리에 대해 이전에 개시된 바 없다.

7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 그의 거울상이성질체로의 분리를 위해 이전에 개시된 프롤린 아미드 경로(미국특허 제6,956,042호)는 여러 합성 단계들, 및 컬럼 크로마토그래피 분리를 포함했다. 본 발명은 키랄산 쌍 D- 및 L-디-O,O'-p-톨루오일타르타르산을 이용한, 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 거울상이성질체에 대한 보다 효율적인 분리 방법을 포함한다. 이 방법은 높은 거울상이성질체 순도의 염을 고 수율로 생성하고 라세미 화합물을 대량으로 효과적으로 분리하기 위해 이용될 수 있다.

IV . (R)- 및 (S)-7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난의 신규한 염 형태

용이하게 고체 숙신산 염을 형성하는, 라세미 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 거동과 대조적으로, (R)- 또는 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난은 고체 숙시네이트 염을 생성하지 않았다. 그러나, 다른 약제학적으로 허용가능한 산, 예를 들면, 벤조산 및 p-히드록시벤조산은 (R)- 또는 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난과 반응시, 본 명세서에 기재된 바와 같이 약물 개발의 진행에 적합한 용융점 및 수용해도를 갖는 고체 염을 생성했다. 또한, 다수의 다른 산이 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 거울상이성질체 중 하나 또는 둘 모두와 고체 염을 형성하는 것으로 확인되었다.

본 발명의 화합물을 포함하는 염의 화학량론은 다양할 수 있다. 즉, 유리 염기 대 산의 비는 예를 들면, 1:1, 1:2, 2:1, 3:2, 2:3, 1:3, 및 3:1로 다양할 수 있다. 또한, 본 명세서에 기재된 염이 형성된 방식에 따라, 염은 염 형성 동안 존재하는 용매를 차단하는 결정 구조를 가질 수 있다.

따라서, 염은 (R)- 또는 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 염 대비 용매의 다양한 화학량론의 수화물 및 기타 용매화물로 생성될 수 있다.

염 형태를 제조하는 방법은 다양할 수 있다. (R) 또는 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 염 형태의 제조는 하기 단계를 포함한다:

(i) 적합하게 순수한 (R)- 또는 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 유리 염기 또는 적합한 용매 중의 적합하게 순수한 (R)- 또는 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 용액을 순수한 형태의 산 또는 적합한 용매 중의 산의 용액과 혼합하는 단계,

(iia) 필요한 경우, 침전을 유발하기 위해 결과적으로 수득된 염 용액을 냉각시키는 단계, 또는

(iib) 침전을 유발하기 위해 적합한 반-용매를 첨가하는 단계, 또는

(iic) 제1 용매를 증발시키고 새로운 용매를 첨가하고 단계 (iia) 또는 단계 (iib)를 반복하는 단계, 및

(iii) 염을 여과시키고 수집하는 단계.

적용된 화학량론, 용매 구성, 용질 농도, 및 온도는 다양할 수 있다. 상기 염 형태를 제조하고 및/또는 재결정화하기 위해 사용될 수 있는 대표적인 용매는 에탄올, 메탄올, 이소프로필 알코올, 아세톤, 에틸 아세테이트, 및 아세토니트릴을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.

V. 치료 방법

7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난, (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난, (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 및 그들의 약제학적으로 허용가능한 염을 포함하는, 본 발명의 화합물, 또는 상기 화합물을 포함하는 약제학적 조성물이 다른 종류의 니코틴 화합물이 치료제로서 제안되거나 또는 유용한 것으로 확인된 다양한 상태 또는 질환, 예를 들면, CNS 질환, 염증, 박테리아 및/또는 바이러스 감염과 연관된 염증 반응, 통증, 대사 증후군, 자가면역 질환 또는 본 명세서에서 보다 상세하게 설명된 기타 질환의 예방 또는 치료를 위해 이용될 수 있다. 본 발명의 화합물은 또한 수용체 결합 연구(인 비트로 및 인 비보)에서 진단제로 이용될 수 있다. 그와 같은 치료제 및 기타 교시가 예를 들면, Williams et al., Drug News Perspec. 7(4): 205 (1994), Arneric et al., CNS Drug Rev. 1(1): 1-26 (1995), Arneric et al., Exp. Opin. Invest. Drugs 5(1): 79-100 (1996), Bencherif et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 279: 1413 (1996), Lippiello et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 279: 1422 (1996), Damaj et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 291: 390 (1999); Chiari et al., Anesthesiology 91: 1447 (1999), Lavand'homme and Eisenbach, Anesthesiology 91: 1455 (1999), Holladay et al., J. Med. Chem. 40(28): 4169-94 (1997), Bannon et al., Science 279: 77 (1998), Bencherif 등의 PCT WO 94/08992, PCT WO 96/31475, PCT WO 96/40682, 및 미국특허 제5,583,140호, Dull 등에 의한 미국특허 제5,597,919호, Smith 등에 의한 미국특허 제5,604,231호 및 Cosford 등에 의한 미국특허 제5,852,041호를 포함한 본 명세서에서 앞서 열거된 참조문헌에 기재된다.

CNS 질환

약제학적으로 허용가능한 염을 포함한, 본 발명의 화합물, 또는 상기 화합물을 포함하는 약제학적 조성물은 신경퇴행성 질환, 신경정신 질환, 신경 질환 및 중독을 포함한, 다양한 CNS 질환의 치료 또는 예방에서 유용하다. 상기 화합물 및 그들의 약제학적 조성물은 연령-관련 및 기타 인지 결함 및 장애; 감염체 또는 대사 교란에 의한 것을 포함한, 주의력 장애(attentional disorder) 및 치매;를 치료 또는 예방하기 위해, 신경보호(neuroprotection)를 제공하기 위해, 경련 및 다발성 뇌경색증(multiple cerebral infarct)을 치료하기 위해, 기분 장애, 강박증, 및 중독 행동(addictive behavior)을 치료하기 위해, 진통을 제공하기 위해, 사이토카인 및 핵인자 카파 B(nuclearfactor kappa B)에 의해 매개되는 것과 같은, 염증을 통제하기 위해, 염증성 질환을 치료하기 위해, 통증 완화를 제공하기 위해, 및 박테리아 감염, 진균 감염, 및 바이러스 감염을 치료하기 위한 항-감염제로서, 감염을 치료하기 위해 이용될 수 있다. 본 발명의 화합물 및 약제학적 조성물이 치료 또는 예방을 위해 이용될 수 있는 대상 질환, 질병 및 상태는 하기를 포함한다: 연령-관련 기억력 장애 (AAMI), 경도 인지 장애 (MCI), 연령-관련 인지 저하(age-related cognitive decline, ARCD), 초로성 치매, 조발성 알츠하이머병, 노인성 치매, 알쯔하이머형 치매, 알쯔하이머병, 치매를 동반하지 않은 인지 손상(cognitive impairment no dementia, CIND), 루이 소체 치매, HIV-치매, AIDS 치매 복합증, 혈관성 치매, 다운 증후군, 두부 외상, 외상성 뇌 손상(TBI), 권투선수 치매(dementia pugilistica), 크로이츠펠트-야콥병(Creutzfeld-Jacob Disease) 및 프리온 질환, 뇌졸중, 허혈증, 주의력 결핍 장애, 주의력 결핍 과잉행동 장애, 난독증, 정신분열증, 정신분열형 장애, 정신분열 정동장애, 정신분열증에서의 인지 기능장애, 정신분열증에서의 인지 결함(cognitive deficit), 파킨슨병을 포함한 파킨슨증, 뇌염후 파킨슨증(postencephalitic parkinsonism), 괌의 파킨슨증-치매(parkinsonism-dementia of Gaum), 파킨슨형 전측두엽 치매(frontotemporal dementia Parkinson's Type, FTDP), 피크병, 니이만-피크병(Niemann-Pick disease), 헌팅턴병, 헌팅톤 무도병, 지연성 운동장애, 운동과다증, 진행성 핵상 마비, 진행성 핵상 불완전 마비(progressive supranuclear paresis), 하지 불안 증후군(restless leg syndrome), 크로이츠펠트-야콥병, 다발성 경화증, 근위축 측삭 경화증(amyotrophic lateral sclerosis, ALS), 운동신경원성 질환(motor neuron disease, MND), 다계통 위축증(multiple system atrophy, MSA), 피질기저퇴화(corticobasal degeneration), 길랭-바레 증후군(Guillain-Barre Syndrome, GBS), 및 만성 염증성 탈수초성 다발 신경병증(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, 대식증, 거식증, 폭식(binge eating), 강박성 섭식(compulsive eating), 기면증, 주간 수면 과다증, 양극성 장애, 범불안 장애, 주요 우울 장애(major depressive disorder), 강박 장애(obsessive compulsive disorder), 신체형 장애(somatoform disorder), 건강염려증(hypochondriasis), 기분저하증(dysthymia), 계절성 정동 장애(seasonal affective disorder), 전환장애( conversion disorder), 꾀병(malingering), 뮌하우젠 증후군(Munchausen Syndrome), 분노 폭발, 적대적 반항 장애(oppositional defiant disorder), 뚜렛 증후군, 자폐증, 약물 및 알코올 중독, 담배 중독, 비만증, 악액질, 건선, 루푸스, 급성 담관염, 아프타 구내염(aphthous stomatitis), 궤양, 천식, 궤양성 대장염, 염증성 장 질환, 크론씨병, 경직성 근육긴장 이상(spastic dystonia), 설사, 변비, 낭염(pouchitis), 바이러스성 폐렴, 류마티스 관절염 및 골관절염을 포함한 관절염, 내독소혈증, 패혈증, 죽상경화증, 특발성 폐 섬유증(idiopathic pulmonary fibrosis), 급성 통증, 만성 통증, 신경병증, 요실금, 당뇨병 및 종양(neoplasia).

인지 손상 또는 기능장애는 정신병성 장애, 정신분열형 장애, 정신분열 정동장애, 망상 장애, 단기 정신병성 장애(brief psychotic disorder), 공유 정신병성 장애(shared psychotic disorder), 및 전신 의학적 상태(general medical conditoin)에 기인된 정신병성 장애를 포함하나, 이에 한정되지 않는 정신분열증 및 기타 정신병성 장애(psychotic disorder), 경도 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 장애 및 치매(cognitive impairment and dementia of Parkinson's Disease), 다발성 경화증의 인지 장애, 외상성 뇌 손상에 의해 유발된 인지 장애, 기타 전신성 의학적 상태에 의한 치매(dementias due to other general medical conditions)를 포함하나, 이에 한정되지 않는 치매 및 기타 인지 장애, 광장 공포증이 없는 불안 장애(panic disorder without agoraphobia), 광장 공포증이 있는 불안 장애(panic disorder with agoraphobia), 불안 장애 이력이 없는 광장 공포증(agoraphobia without history of panic disorder), 특정 공포증(specific phobia), 사회 공포증, 강박 장애(obsessive-compulsive disorder), 외상후 스트레스 장애(post-traumatic stress disorder), 급성 스트레스 장애, 범불안 장애 및 전신성 의학적 상태에 의한 범불안 장애를 포함하나, 이에 한정되지 않는 불안 장애, 주요 우울 장애, 기분저하 장애(dysthymic disorder), 양극성 우울증, 양극성 조증, 양극성 I 장애, 조증 에피소드, 우울증 에피소드 또는 혼합 에피소드와 연관된 우울증(depression associated with manic, depressive or mixed episodes), 양극성 II 장애, 순환성 장애(cyclothymic disorder), 및 전신성 의학적 상태에 기인된 기분 장애를 포함하나, 이에 한정되지 않는 기분 장애(mood disorder), 수면이상 장애(dyssomnia disorder), 일차성 불면증(primary insomnia), 일차성 수면과다증, 기면증, 사건수면 장애(parasomnia disorder), 악몽 장애(nightmare disorder), 야경증(sleep terror disorder) 및 몽유병(sleepwalking disorder)을 포함하나, 이에 한정되지 않는 수면 장애, 정신 지체, 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, 유아기, 아동기, 또는 성인의 급식 및 섭식 장애(feeding and eating disorders of infancy, childhood, or adults), 틱 장애, 배설 장애(elimination disorder), 물질 의존, 물질 남용, 물질 중독, 물질 금단, 알코올-관련 장애, 암페타민 또는 암페타민-유사-관련 장애, 카페인-관련 장애, 칸나비스-관련 장애, 코카인-관련 장애, 환각제-관련 장애, 흡입제-관련 장애, 니코틴-관련 장애, 오피오이드(opioid)-관련 장애, 펜시클리딘 또는 펜시클리딘-유사-관련 장애, 및 진정제-, 수면제- 또는 항불안제-관련 장애를 포함하나, 이에 한정되지 않는 물질-관련 장애(substance-related disorder), 강박 인격 장애 및 충동-조절 장애를 포함하나, 이에 한정되지 않는 인격 장애(personality disorder)와 같은, 정신 질환(psychiatric disorder) 또는 상태와 연관될 수 있다.

인지 능력(cognitive performance)은 검증된 인지 척도(scale), 예를 들면, 알쯔하이머병 평가 척도(Alzheimer's Disease Assessment Scale)의 인지 서브척도(ADAS-cog)에 의해 평가될 수 있다. 본 발명의 화합물의 인지 개선에 대한 효과의 한가지 측정은 그와 같은 척도에 따라 환자의 변화 정도를 평가하는 것을 포함할 수 있다.

전술된 상태 및 질환은 예를 들면, American Psychiatric Association: Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders, Fourth Edition, Text Revision, Washington, DC, American Psychiatric Association, 2000에서 보다 상세하게 검토된다. 상기 매뉴얼은 또한 물질 사용, 남용, 및 의존과 연관된 증상 및 진단 특성에 대해 보다 세부적인 사항을 위해 참조될 수 있다.

일 구체예는 CNS 질환의 치료를 필요로 하는 개체에게 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난, (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 또는 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난, 또는 그의 약제학적으로 허용가능한 염, 또는 상기 화합물을 포함하는 약제학적 조성물을 투여하는 단계를 포함하는, CNS 질환을 치료하는 방법에 관한 것이다.

또 다른 구체예에서, 상기 CNS 질환은 우울증, 불안, 양극성 장애, 조증, 월경전 불쾌감, 공황 장애, 대식증, 거식증, 범불안 장애(generalized anxety disorder), 계절성 정동 장애, 주요 우울 장애, 강박 장애, 분노 폭발, 적대적 반항 장애, 뚜렛 증후군, 자폐증, 약물 및 알코올 중독, 담배 중독, 폭식 및 비만증으로부터 선택된다.

염증

신경계, 주로 미주 신경을 통한 신경계가 대식세포 종양 괴사 인자(TNF)의 분비를 억제하는 것에 의해 선천적 면역 반응의 규모를 조절하는 것으로 알려져 있다. 이 생리학적 메커니즘은 "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 합성이 다양한 질병에서 이환(morbidity) 및 심지어 사망을 유발한다. 이 질병들은 내독소혈증, 류마티스 관절염, 골관절염, 건선, 천식, 죽상경화증, 특발성 폐 섬유증, 및 염증성 장 질환을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.

본 명세서에 기재된 화합물의 투여에 의해 치료 또는 예방될 수 있는 염증성 상태는 만성 및 급성 염증, 건선, 내독소혈증, 통풍, 급성 가성 통풍(acute pseudogout), 급성 통풍성 관절염, 관절염, 류마티스 관절염, 골관절염, 동종이식 거부, 만성 이식 거부, 천식, 죽상경화증, 단핵성-대식세포 의존성 폐 손상(mononuclear-phagocyte-dependent lung injury), 특발성 폐 섬유증, 아토피 피부염, 만성 폐쇄성 폐 질환, 성인 호흡 곤란 증후군, 겸상적혈구병에서 급성 흉부 증후군(acute chest syndrome in sickle cell disease), 염증성 장 질환, 크론씨병, 궤양성 대장염, 급성 담관염, 아프타 구내염, 낭염(pouchitis), 사구체 신염, 루푸스 신장염, 혈전증, 및 이식편 대 숙주 반응(graft vs. host reaction)을 포함하나, 이에 한정되지 않는다.

박테리아 및/또는 바이러스 감염과 연관된 염증 반응

다수의 박테리아 및/또는 바이러스 감염은 독소의 형성에 의해 유발된 부작용, 및 박테리아 또는 바이러스 및/또는 독소에 대한 신체의 자연적 반응과 연관된다. 앞서 검토된 바와 같이, 감염에 대한 신체의 반응은 종종 상당량의 TNF 및/또는 다른 사이토카인의 생성을 포함한다. 이 사이토카인의 과다발현은 패혈증 쇼크(박테리아가 패혈증 유발시), 내독소성 쇼크, 요로성 패혈증 및 독소 쇼크 증후군과 같은 심간한 손상을 초래할 수 있다.

사이토카인 발현은 NNR에 의해 매개되며, 이 수용체의 효능제(agonist) 또는 부분적 효능제(partial agonist)를 투여하는 것에 의해 억제될 수 있다. 이 수용체의 효능제 또는 부분적 효능제로 본 명세서에서 기재된 화합물은 따라서 박테리아 감염, 및 바이러스 감염과 진균 감염과 연관된 염증 반응을 최소화시키기 위해 이용될 수 있다. 그와 같은 박테리아 감염의 예는 탄저병, 보툴리눔 독소증(botulism), 및 패혈증을 포함한다. 이 화합물 중 일부는 또한 항미생물 특성을 가질 수 있다.

본 발명의 화합물은 또한 항생제, 항바이러스제 및 항진균제와 같은, 박테리아, 바이러스 및 진균 감염을 관리하기 위한 기존의 치료제와 조합되어 보조 치료법(adjuvant therapy)으로 이용될 수 있다. 항독소는 또한 감염체에 의해 생성된 독소에 결합하고 결합된 독소가 염증 반응을 생성하지 않으면서 신체로부터 배출될 수 있게 하기 위해 이용될 수 있다. 항독소의 예는 예를 들면, Bundle 등에 의한 미국특허 제6,310,043호에 개시된다. 박테리아 독소 및 기타 독소에 대해 효과적인 다른 작용제가 효과적일 수 있고 그들의 치료적 효과가 본 명세서에 기재된 화합물과의 병용투여(coadministration)에 의해 고려될 수 있다.

통증

본 발명의 화합물은 급성 통증, 신경학적 통증, 염증성 통증, 신경병증성 통증 및 만성 통증을 포함한, 통증을 치료 및/또는 예방하기 위해 투여될 수 있다. 본 명세서에 기재된 화합물의 진통 활성은 미국 공개특허출원 No. 20010056084 A1 (Allgeieref al.)에 기재된 바와 같이 수행된, 지속적 염증성 통증 및 신경병증성 통증의 모델에서 입증될 수 있다(예를 들면, 염증성 통증의 완전 프로인트 아쥬반트(complete Freund's adjuvant) 랫트 모델에서 기계적 통각과민 및 신경병증성 통증의 마우스 부분적 좌골신경 결찰 모델에서의 기계적 통각과민).

진통 효과는 다양한 발생 또는 병인의 통증의 치료, 특히, 염증성 통증 및 관련된 통각과민, 신경병증성 통증 및 연관된 통각과민, 만성 통증(예를 들면, 중증 만성 통증, 수술후 통증 및 암, 협심증, 신산통 또는 담도산통, 월경, 편두통 및 통풍을 포함한 다양한 상태와 연관된 통증)의 치료를 위해 적합하다. 염증성 통증은 관절염 및 류마티스 관절염, 건초염 및 혈관염을 포함한, 다양한 발생 기원으로부터 유래될 수 있다. 신경병증성 통증은 삼차신경통 또는 대상포진 신경통, 당뇨 신경병증성 통증, 작열통, 요통 및 상완 신경총 적출과 같은 구심로 차단성 증후군(deafferentation syndrome)을 포함한다.

기타 질환

CNS 질환, 염증, 및 통증 외에, 본 발명의 화합물은 또한 NNR이 역할을 수행하는 기타 상태, 질병, 및 질환을 예방 또는 치료하기 위해 이용될 수 있다. 예는 루푸스와 같은 자가면역 질환, 사이토카인 분비와 연관된 질환, 감염에 부수적인 악액질(예를 들면, AIDS, AIDS 연관 복합증 및 종양에서 일어남), 비만증, 천포창( pemphitis), 요실금, 망막 질환, 감염성 질환, 근무력증, 이튼-람베르트 증후군(Eaton-Lambert syndrome), 고혈압, 골다공증, 혈관수축, 혈관확장, 심장성 부정맥, 타입 I 당뇨병, 대식증, 거식증 및 PCT 출원공개 WO 98/25619에 개시된 적응증을 포함한다. 본 발명의 화합물은 또한 간질의 증상을 갖는 것과 같은 경련을 치료하기 위해서, 및 매독 및 크로이츠펠트-야콥병을 치료하기 위해 투여될 수 있다.

진단적 용도

본 발명의 화합물은 프로브와 같은 진단용 조성물에서 이용될 수 있으며, 특히, 상기 화합물이 적합한 표지를 포함하도록 변형된 경우, 진단용 조성물에서 이용될 수 있다. 프로브는 예를 들면, 특정 수용체, 특히, α4β2 수용체 서브타입의 상대적 갯수 및/또는 기능을 결정하기 위해 이용될 수 있다. 이 목적을 위해, 본 발명의 화합물은 가장 바람직하게는 ¹¹C, ¹⁸F, ⁷⁶Br, ¹²³I 또는 ¹²⁵I와 같은 방사성활성 동위원소 모이어티에 의해 표지된다.

투여된 화합물은 사용된 표지에 적합한 공지된 검출 방법을 이용하여 검출될 수 있다. 검출 방법의 예는 PET(position emission topography) 및 SPECT(single-photon emission computed tomography)를 포함한다. 전술된 방사성 표지는 PET (예를 들면, ¹¹C, ¹⁸F 또는 ⁷⁶Br) 및 SPECT (예를 들면, ¹²³I) 이미징에서 유용하고, ¹¹C은 약 20.4분, ¹⁸F은 약 109분, ¹²³I은 약 13시간, 및 ⁷⁶Br은 약 16시간의 반감기를 갖는다. 비-포화 농도에서 선택된 수용체 서브타입을 가시화하기 위해 높은 비활성(specific activity)이 바람직하다. 투여되는 용량은 일반적으로 독성 범위 미만이고 높은 콘트라스트(contrast) 이미지를 제공한다. 본 발명의 화합물은 무독성 수준으로 투여될 수 있을 것으로 예상된다. 투여량의 결정은 방사성 표지 이미징 분야의 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 조성물의 제제화에서 유용한 종류의 성분들과 같은 다른 성분들을 내포하는 조성물로 투여될 수 있다. 본 발명의 실시에서 유용한 화합물은 가장 바람직하게는 고 순도의 형태로 이용된다. 예를 들면, Elmalch 등에 의한 미국특허 제5,853,696호를 참조한다.

본 발명의 화합물이 개체(예를 들면, 인간 개체)에게 투여된 후, 선택된 NNR 서브타입의 존재, 양, 및 기능을 나타내기 위해 적합한 기법에 의해 상기 개체 내의 화합물의 존재가 이미징되고, 정량될 수 있다. 인간 외에, 본 발명의 화합물은 또한, 마우스, 랫트, 말, 개, 및 원숭이와 같은 동물에 투여될 수 있다. SPECT 및 PET 이미징은 적합한 기법 및 장치를 이용하여 수행될 수 있다. Villemagne et al., In: Arneric et al. (Eds.) Neuronal Ncotinic Receptors: Pharmacology and Therapeutic Opportunities, 235-250 (1998) 및 Elmalch 등에 의한 미국특허 제5,853,696호를 참조한다.

방사성 표지된 화합물은 선택된 NNR 서브타입(예를 들면, α4β2)에 높은 친화도로 결합하고, 바람직하게는 다른 니코틴 콜린성 수용체 서브타입(예를 들면, 근육 및 신경절과 연관된 수용체 서브타입)에 대해 미미한 수준의 비-특이적 결합을 보인다. 따라서, 본 발명의 화합물은 개체의 신체 내에서, 다양한 CNS 질병 및 질환과 연관된 진단을 위해 특히, 뇌 내에서 니코틴 콜린성 수용체 서브타입의 비침습적 이미징을 위한 작용제로 이용될 수 있다.

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

또 다른 양태에서, 진단용 조성물은 인간 환자와 같은, 개체의 선택적 니코틴 수용체 서브타입을 모니터링하는 방법에서 이용될 수 있다. 상기 방법은 환자에게 본 명세서에 기재된 바와 같이 검출가능하게 표지된 화합물을 투여하는 단계, 및 상기 화합물의 선택된 니코틴 수용체 서브타입, 즉, α4β2 수용체 서브타입으로의 결합을 검출하는 단계를 포함한다.

수용체 결합

본 발명의 화합물은 NNR 서브타입, 특히, α4β2 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 방사성활성 동위원소 모이어티로 표지된다. 그와 같은 결합 분석법의 예가 하기에서 상세하게 설명된다.

VI . 약제학적 조성물

벌크 활성 화학 물질(bulk active chemical)의 형태로 본 발명의 화합물을 투여하는 것이 가능하더라도, 약제학적 조성물 또는 제제의 형태로 본 발명의 화합물을 투여하는 것이 바람직하다. 따라서, 일 양태에서, 본 발명의 화합물은 본 발명의 화합물 및 하나 이상의 약제학적으로 허용가능한 담체, 희석제, 또는 부형제를 포함하는 약제학적 조성물에 관한 것이다. 본 발명의 또 다른 양태는 본 발명의 화합물을 하나 이상의 약제학적으로 허용가능한 담체, 희석제, 또는 부형제와 혼합하는 단계를 포함하는, 약제학적 조성물을 제조하는 방법을 제공한다.

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

본 발명의 약제학적 조성물은 또한 주사를 통해, 즉, 정맥내로, 근육내로, 피하로, 복막내로, 동맥내로, 경막내로(intrathecally), 및 뇌심실내로(intracerebroventricularly) 투여될 수 있다. 정맥내 투여가 선호되는 주사 방법이다. 주사를 위한 적합한 담체가 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게 잘 알려져 있고 5% 덱스트로오스 용액, 염수, 및 인산염 완충 염수(phosphate buffered saline)를 포함한다.

본 발명의 조성물은 다른 수단, 예를 들면, 직장 투여에 의해 투여될 수 있다. 좌제와 같은, 직장 투여를 위해 유용한 조성물이 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게 잘 알려져 있다. 본 발명의 화합물은 또한 흡입에 의해, 예를 들면, 에어로졸의 형태로 투여될 수 있고; 국소로, 예를 들면, 로션 형태로 투여될 수 있으며; 경피 패치를 이용하여, 경피로(예를 들면, Novartis 및 Alza Corporation으로부터 상업적으로 입수가능한 기술을 이용하여), 분말 주사에 의해, 또는 구강(buccal), 설하(sublingual), 또는 비강내 흡수에 의해 투여될 수 있다.

약제학적 조성물은 단위 투여 제형, 또는 복수 투여 제형 또는 서브유닛 투여 제형으로 제제화될 수 있다.

본 명세서에 기재된 약제학적 조성물의 투여는 간헐적일 수 있거나, 또는 점진적 속도, 지속적 속도, 일정한 속도, 또는 제어된 속도로 이루어질 수 있다. 본 발명의 약제학적 조성물은 온혈 동물, 예를 들면, 마우스, 랫트, 고양이, 토끼, 말, 개, 돼지, 소, 또는 원숭이와 같은 포유동물에 투여될 수 있으나, 유리하게는 인간에게 투여된다. 본 발명의 화합물은 다양한 질환 및 상태의 치료에서 이용될 수 있고, 따라서, 그와 같은 질환의 치료 또는 예방에서 유용한 다양한 다른 치료제와 조합되어 이용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 구체예는 다른 치료제와 조합된 본 발명의 화합물의 투여에 관한 것이다. 예를 들면, 본 발명의 화합물은 다른 NNR 리간드(예를 들면, 바레니클린), 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, 진통제, 마취제 (예를 들면, 수술에서 사용되는 것과 같은 마취제), 아세틸콜린에스테라아제 억제제 (예를 들면, 도네페질 및 갈란타민), 항정신병제 (예를 들면, 할로페리돌, 클로자핀, 올란자핀, 및 퀘티아핀), 면역억제제 (예를 들면, 사이클로스포린 및 메토트렉세이트), 신경보호제, 스테로이드 (예를 들면, 스테로이드 호르몬), 코르티코스테로이드 (예를 들면, 덱사메타손, 프레디손, 및 히드로코르티손), 비타민, 미네랄, 뉴트라수티컬(nutraceutical), 항-우울증제 (예를 들면, 이미프라민, 플루옥세틴, 파록세틴, 에시탈로프람(escitalopram), 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, 증식억제제(antiproliferative)), 항고혈압제 (예를 들면, 아테놀롤, 클로니딘, 암로피딘, 베라파밀, 및 올메사르탄), 완하제(laxative), 변 연하제(stool softener), 이뇨제 (예를 들면, 푸로세미드), 진경제(anti-spasmotics) (예를 들면, 디시클로민), 항-운동장애(anti-dyskinetic) 작용제, 및 항-궤양 약제 (예를 들면, 에소메프라졸)와 조합되어 투여될 수 있다. 치료제의 그와 같은 조합은 함께 또는 별개로 투여될 수 있고, 별개로 투여되는 경우, 투여는 동시에 또는 임의의 순서로 순차적으로 일어날 수 있다. 본 발명의 화합물 또는 작용제의 양 및 상대적인 투여 시기는 원하는 치료 효과를 달성하도록 선택될 것이다. 본 발명의 화합물과 다른 치료제의 조합의 투여는 (1) 두 개의 화합물을 포함하는 단일 약제학적 조성물로 동시에 투여되거나, 또는 (2) 각각의 화합물을 포함하는 별개의 약제학적 조성물로 동시에 투여될 수 있다. 대안적으로, 조합은 하나의 치료제가 먼저 투여되고 나머지 치료제가 나중에 투여되는 것인 순차적 방식으로 별개로 투여될 수 있다. 그와 같은 순차적 투여는 시간적으로 가까운 간격으로 또는 먼 간격으로 투여될 수 있다.

본 발명의 또 다른 양태는 화학요법제, 방사선요법제, 유전자 치료제, 또는 면역요법에서 이용되는 작용제를 포함한, 하나 이상의 다른 치료제와 본 발명의 화합물의 치료적 또는 예방적 유효량을 개체에게 투여하는 단계를 포함하는, 조합 치료법(combination therapy)에 관한 것이다.

도 1은 랫트 고가식 십자 미로 테스트(elevated plus maze test)에서, 화합물 A, (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난에 의해 보여진 항불안제(anxiolytic)-유사 효과의 그래프 표현이다.
도 2는 마우스에서 우울증의 꼬리 현수 모델(tail suspension model)에서, 화합물 A, (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 효과의 그래프 표현이다.
도 3은 화합물 A, (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난; 화합물 B, (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난; 및 화합물 C 라세미 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난에 대한 평균 (SD) 최종 제거 반감기(terminal elimination half-life) 데이터를 그래프로 보여준다.
도 4는 (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 p-클로로벤조에이트의 두 개의 결정 형태에 대한 계산된 XRPD의 비교이다.
도 5 및 도 6은 비대칭 유닛 셀(asymmetric unit cell)에서 (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 p-클로로벤조에이트의 두 개의 분자의 3차원 이미지이다.

VII . 실시예

하기의 합성예 및 분석예는 본 발명을 예시하기 위해 제공되나, 본 발명을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 이 실시예들에서, 달리 표시되지 않으면, 모든 부분 및 백분율은 중량 기준이다. 반응 수율은 몰 퍼센트(mole percentage)로 보고된다.

실시예 1: 수용체 부위로의 결합의 측정

본 발명의 화합물의 관련된 수용체 부위로의 결합 및 기능을 PCT WO2008/057938에 기재된 기법에 따라 결정하였다. nM로 보고된, 저해 상수(inhibition constant)(K_i 값)는 Cheng et al., Biochem. Pharmacol. 22: 3099 (1973)의 방법을 이용하여 IC₅₀ 값으로부터 계산하였다. 낮은 저해 상수는 본 발명의 화합물이 NNR에 대해 높은 친화도 결합을 보인다는 것을 나타낸다. 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난, (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난, 및 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난은 모두 α4β2 NNR에 대해 매우 높은 친화도를 보여, 100 nM 미만의 K_i 값을 가졌다. 본 발명의 화합물은 인간 근육 및 인간 신경절 서브타입인 α7보다 α4β2 NNR에 대해 선택적이고, α7에 대해, 결합 또는 기능이 있더라도 거의 나타나지 않았다(표 1 참조). 따라서, 본 발명의 화합물은 α4β2 NNR 서브타입의 선택적 조절제이다.

그러나, 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 거울상이성질체는 인간 α4β2 NNR을 활성화시키는 능력이 상이하다. 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난은 상기 수용체에 대해 강하게 길항적이라는 점에서(E_max = 니코틴 반응의 9%; EC₅₀ = 84 μM), 라세미 화합물 및 상응하는 S 거울상이성질체와 구별된다. 따라서, R 거울상이성질체는 과다콜린성 긴장(hypercholinergic tone)을 길항시키고, 그에 의해 우울증 및 불안과 같은, 과다콜린성 긴장과 연관된 상태 및 질환을 치료하는데 특히 효과적이다.

인간 α4β2 NNR에서의 기능(E_max 및 EC₅₀)을 하기와 같이 측정하였다: 배양물 중에 증식된 재조합 세포주 SH-EP1/인간 a4b2에 29℃에서 1시간 동안 FLIPR Calcium 4 Assay Reagent (Molecular Devices)을 부하(load)시켰다. 부하기 후에, 플레이트를 실온까지 평형화시키고, 상기 세포들을 FLIPR (Molecular Devices) 상에서 테스트 물질(test article)(0.01 내지 10OmM) 또는 니코틴 또는 완충액 단독에 노출시켰다. 실험 내내 형광(485 nm)을 모니터링하였다. 테스트 물질에 의한 형광의 변화를 양성 대조군 (10 μM 니코틴) 및 음성 대조군 (완충액 단독)에 비교하여 니코틴 대비 반응 백분율(precent response)을 결정하였다.

지칭의 용이를 위해, (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난을 화합물 A로 표시한다. 화합물 B는 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난이다. 화합물 C는 (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난과 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 라세미 혼합물이다.

각각 그들의 염산염으로서, 화합물 A, (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난, 및 화합물 B, (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난을 수용체의 표준 세트에 대해, 10 μM 농도에서 스크리닝하였다. 화합물 B, (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난은 히스타민 H3 (58% 저해), 무스카린 M1 (53% 저해), 비-선택적 중추 무스카린(non-selective central muscarinic) 수용체 (84% 저해), 비-선택적 말초 무스카린 수용체 (84% 저해), 니코틴 (99% 저해) 및 비-선택적 시그마 (56% 저해) 수용체에서 결합을 보였다. 대조적으로, 화합물 A, (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난은 히스타민 H1 (66% 저해) 및 니코틴 (99% 저해) 수용체에서만 결합을 보였다. 따라서, 상기 두 입체이성질체는 그들의 비-니코틴 수용체 결합 특성에 있어서 상호 간에 구별된다. 이 구별이 예를 들면, α4β2 NNR의 탈감작(desensitization)을 강화시키는 화합물 A의 능력을 포함한, 다양한 질병 상태를 치료하기 위한 (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 및 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 각각의 능력 간의 구별로 구현되는 것으로 사료된다. 하기에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 화합물 A는 우울증 및 불안의 다수의 검증된 동물 모델에서 효능을 입증하였고, 상기 모델에 대해 화합물 B는 활성을 보이지 않았다.

실시예 1A: 불안 모델 - 고가식 십자 미로( Elevated Plus Maze , EPM )

실험 절차

불안 완화 활성을 검출하는 방법은 Handley S.L. and Mithani S., Effects of alpha-adrenoceptor agonists and antagonists in a maze-exploration model of fear-motivated behaviour, Naunyn-Schmied. Arch. Pharmacol., 327, 1-5, 1984에 기재된 방법을 따른다.

설치류는 개방된 공간(고가식 십자 미로의 개방 암(open arm))을 피한다. 항불안제는 개방 암에서의 탐색(exploratory) 활성을 증가시킨다. 미로는 플러스 기호(+)의 형태로 배열된 동일한 길이와 폭의 4개의 암으로 구성되었다. 두 개의 대향하는 암은 벽에 의해 둘러싸였다(폐쇄 암). 나머지 두 개의 암은 벽이 없었다(개방 암). 미로는 바닥보다 높게 융기되었다. 랫트를 십자-미로의 중앙에 배치하고 5분 동안 탐색하게 하였다. 개방 암과 폐쇄 암으로의 진입 횟수 및 개방 암에서 소요된 시간을 기록하였다.

그룹당 10 마리의 랫트를 연구하였다. 테스트는 맹검으로 수행하였다. 화합물 A는 테스트 전 복막내로(i.p.) 투여된 0.02, 0.06, 및 0.21 mg/kg에서 평가하고, 비히클 대조군과 비교하였다. 동일한 실험 조건 하에서 투여된 클로바잠을 기준 물질로 이용하였다. 따라서, 실험은 6개의 그룹을 포함했다.

통계적 분석

독립적 검정(unpaired test)을 이용하여 처리군과 대조군을 비교하는 것에 의해 데이터를 분석하였다.

도 1에 도시된 바와 같이, 화합물 A는 EPM에서 항불안제-유사 활성을 보인다.

실시예 1B: 우울증 모델 - 꼬리 현수 ( Tail Suspension , TS )

꼬리 현수

테스트 당일에, A/J 마우스를 1시간 동안 테스트 룸에서 적응시켰다. 각 수행(run)당 8마리의 마우스를 테스트하였다. 비히클, 데시프라민 (20 mg/kg) 또는 화합물 A, p-히드록시벤조에이트 (0.1, 0.3, 및 1 mg/kg)에 의한 전처리 후에, 꼬리의 중간(mid-tail) 부분에서 말단으로부터 약 2 cm 연장되게 한 조각의 투명한(Scotch) 테이프를 각 마우스의 꼬리에 부착시켰다. 그 후, 마우스를 꼬리 현수 챔버(33 x 33 x 31.75 cm 크기의 백색 폴리비닐클로라이드 큐비클; Med Associates Inc., St Albans, VT)에 배치했다. 마우스를 꼬리 테이프를 통해 TS 힘 변환기(force transducer)의 후크에 걸었다. 상기 힘 변환기는 마우스의 움직임을 컴퓨터에 연결된 기록 장치로 송신했다. 부동(immobility) 시간, 분투(struggle) 시간, 및 강도가 10분의 테스트 기간 동안 매 분당 자동적으로 기록되었다. TS 테스트의 완료 후, 마우스를 그들의 케이지(home cage)로 복귀시키고 그 후, 동물 무리로 복귀시켰다. 세션 사이에 TS 챔버를 청소했다. 반복적 측정 및 일원 ANOVA(one-way analysis of variance) 및 뒤이은 Fisher PLSD post-hoc 비교에 의해 데이터를 분석하였다. p < 0.05인 경우, 효과가 있는 것으로 간주하였다.

부동 시간

총 부동 시간의 일원 ANOVA는 유의성 있는 처리 효과를 나타냈다. Post-hoc 비교는 데시프라민과 화합물 A (0.1 mg/kg)가 염수 대비 총 부동 시간을 감소시켰다는 것을 확인했다. 도 2에 도시된 바와 같이, 화합물 A는 10분의 테스트 시간 동안 개체의 꼬리를 효과적으로 고정시킨다. 데이터는 평균 ± SEM을 나타낸다.

분투 강도(Struggle Intensity)

총 분투 강도의 일원 ANOVA는 유의성 있는 처리 효과를 나타냈다. Post-hoc 비교는 데시프라민 및 화합물 A (0.1 mg/kg)가 염수 대비 분투 강도를 증가시켰다는 것을 확인했다.

분투 빈도

총 분투 빈도의 일원 ANOVA는 유의성 있는 처리 효과를 나타내지 않았다.

실시예 1C: 혈장 약동학적 데이터

앞서 언급된 관찰된 구별과 유사하게, 마찬가지로 상기 화합물들은 차등적 약동학적 프로파일을 보인다. 알려진 바와 같이, 생체이용률과 같은 약동학적 파라미터는 특정한 테스트 화합물의 혈장 농도 대 시간 프로파일로부터 계산될 수 있다.

화합물 C(라세미 화합물)로 SRD(single, rising dose) 연구를 수행하였다. 혈장 시료를 두 개의 거울상이성질체, 화합물 A (실질적으로 순수한 R), 화합물 B (실질적으로 순수한 S)에 대해 분석하였다. 3개의 투여량 그룹(화합물 C) 50, 100, 및 400 mg을 분석하고, SRD 연구에서 검사된 각 코호트에서 활성물질 처리(active treatment)를 받기 위해 테스트된 6 마리의 개체로부터 무작위로 4 마리를 선택하였다.

최종 제거 반감기(terminal elimination half-life)의 차이를 관찰하였고, 화합물 A에 대해 추정된 최종 제거 반감기는 화합물 B에 대해 추정된 최종 제거 반감기보다 약 6시간 더 길었다. 데이터가 하기 표 2에 요약된다.

표 3은 PK 분석의 전체 요약을 제시한다. 그래프 표현이 도 3에 표시된다.

노출, C_max 및 AUC_inf에 대해, 각 거울상이성질체, 화합물 A 및 화합물 B는 라세미 화합물, 화합물 C의 경구 투여 대비 총 노출의 약 절반을 나타냈다. 거울상이성질체의 관찰된 T_max는 유사하다.

실시예 1D: 부작용 프로파일

화합물 A는 라세미 화합물인 화합물 C, 또는 나머지 거울상이성질체인 화합물 B에 비해, 보다 유리한 부작용 프로파일을 보이는 것으로 사료된다.

예를 들면, 전임상 단계에서(preclinically), 화합물 C는 급성 투여(acute dose) 후에 발작을 유도했다:

1/5 암컷 마우스	400 mg/kg 화합물 C의 급성 경구 투여량
1/5 수컷 랫트	800 mg/kg 화합물 C의 급성 경구 투여량
1/5 암컷 랫트	800 mg/kg 화합물 C의 급성 경구 투여량
1/5 암컷 랫트	200 mg/kg 화합물 C의 급성 경구 투여량
1/5 수컷 랫트	100 mg/kg 화합물 C의 급성 IV 투여량
4/5 암컷 랫트	100 mg/kg 화합물 C의 급성 IV 투여량

마찬가지로, 화합물 B는 300 mg/kg의 급성 경구 투여 후에, 6 마리의 수컷 랫트 중 1 마리(1/6)에서 경련을 유도했다.

그러나, 화합물 A는 동일한 조건 하에서 발작 유도에 대해 효과를 보이지 않았다. 실제로, 화합물 A의 효과는 비히클 대조군과 통계적으로 상이하지 않았다.

실시예 2: 7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난의 확장 가능한 합성

메틸 1- 벤조일피롤리딘 -2- 카르복실레이트

오버헤드 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 패들 교반기(paddle stirrer), 첨가 깔때기, 질소 유입구, 및 온도계 프로브가 장착된, 22 L 4-목(four neck) 둥근 바닥 플라스크에 L-프롤린 (200 g, 1.74 mol), 탄산칼륨 (600 g, 4.34 mol), 물 (2 L), 및 테트라히드로퓨란(THF) (200 mL)을 넣었다. 이 혼합물을 질소 하에 교반하고, 얼음 조에서 냉각시키고, 첨가 동안 내부 온도를 5 ℃ 이하로 유지하면서 2.5 시간에 걸쳐서 첨가 깔때기를 통해 벤질 클로라이드(256 g, 1.82 mol)를 첨가하였다. HPLC 분석이 반응의 종료를 나타낼 때, 얼음조를 제거하고 혼합물을 주변온도까지 가온시켰다. 회전 증발에 의해 THF를 제거하고, 디클로로메탄(2 L)을 첨가하였다. 이 냉각되고(15℃), 교반된 혼합물에 6 M 염산 (1.2 L)을 첨가하여 수성층을 pH 1까지 조정하였다. 디클로메탄층을 제거하고, 수성층을 디클로로메탄으로 추출하였다 (3 x 800 mL). 합쳐진 디클로로메탄층을 염화나트륨 포화수용액으로 세척하고 회전 증발에 의해 농축하여 백색 고체로서 400 g의 1-벤조일피롤리딘-2-카르복시산(mp = 157 - 159.5 ℃)을 수득하였다.

질소 유입구, 첨가 깔때기, 및 온도계 프로브가 장착된 5 L 3-목 플라스크 에서 1-벤조일피롤리딘-2-카르복시산을 메탄올(1925 mL)에 용해시키고 ~10 ℃ (얼음물 수조)까지 냉각시켰다. 질소 대기 하에, 반응 혼합물의 온도를 20 ℃ 미만으로 유지하면서 자기적으로 교반된(magnetically stirred) 용액에 2시간에 걸쳐 티오닐 클로라이드를 점적하였다. 혼합물을 주변 온도에서 밤새 교반하고 회전 증발에 의해 농축시켰다. 냉각시 결정화된, 잔류물을 톨루엔 (350 mL)에 용해시키고, 다시 농축시켰다. 결과적으로 수득된 고체를 디클로로메탄 (800 mL)에 용해시키고 미반응 1-벤조일피롤리딘-2-카르복시산을 제거하기 위해 1M 중탄산나트륨(400 mL)과 함께 교반시켰다. 분리된 디클로로메탄층을 물 (400 mL)로 세척하고, 회전 증발에 의해 농축시켰다. 결과적으로 수득된 고체를 헵탄(1.2 L) 중에서 교반시키고 감압 여과(suction filtration)에 의해 수집하였다. 고체를 진공 건조시켜(50 ℃에서 5시간) 백색 고체로서, 334 g의 메틸 1-벤조일피롤리딘-2-카르복실레이트(82.4% 수율, mp = 88.5 -90 ℃)를 수득하였다.

메틸 1- 벤조일 -2- 시아노메틸피롤리딘 -2- 카르복실레이트

질소 하에, 테트라히드로퓨란(THF) 중의 리튬 디이소프로필아미드(LDA) 용액을 균압 첨가 깔때기(pressure-equalizing additon funnel)가 장착된 2 L 3-목 둥근 바닥 플라스크에서 하기와 같이 제조하였다: 질소 대기 하에서 및 얼음 조(ice bath)에서 냉각시키면서, 65분에 걸쳐 무수 THF(500 mL) 중의 디이소프로필아민(124 g, 1.22 mol)의 자기적으로 교반된 용액에 n-부틸리튬 (헥산 중의 2.5M 용액 462 mL, 1.15 mol)을 점적하였다. 엷은 황색의 LDA 용액을 O ℃에서 1시간 동안 교반하였다.

오버헤드 교반기 및 질소 유입구가 장착된 5 L 3-목 둥근 바닥 플라스크에서, 무수 THF (500 mL) 중에 메틸 1-벤조일피롤리딘-2-카르복실레이트 (220 g, 0.943 mol)를 슬러리화시키고 질소 하에 -77 ℃ (드라이 아이스-아세톤 조(bath))까지 냉각시켰다. 1시간에 걸쳐 LDA 용액을 메틸 1-벤조일피롤리딘-2-카르복실레이트 용액(-77 ℃로 유지됨)에 캐눌러를 통해 첨가하였다(cannulate). 결과적으로 수득된 용액을 -77 ℃에서 2시간 동안 교반시켰고, 그동안 색상이 황색에서 오렌지색으로 변했다. 이 용액(-77 ℃로 유지됨)에 캐눌러를 통해 2시간에 걸쳐 무수 THF(420 mL) 중의 브로모아세토니트릴(146 g, 1.22 mol) 용액을 첨가하였다. 결과적으로 수득된 오렌지-갈색 용액을 1시간 동안 -77 ℃에서 교반시키고 주변 온도까지(밤새) 가온되게 하였다. 염화암모늄 포화 용액(600 mL)의 첨가에 의해 반응을 퀀칭(quench)시켰다. 상 분리를 촉진하기 위해, 이상 혼합물(biphasic mixture)을 감압 여과시키고 염을 t-부틸 메틸에테르(TBME) (~ 300 mL)로 세척하였다. 유기층을 분리하고 수성상을 TBME (300 mL)로 추출하고, 추가적인 고체를 제거하기 위해 다시 감압 여과시키고, 2차로 TBME (600 mL)로 추출하였다. 합쳐진 유기상을 1 M 염산 (1.3 L) 및 반-포화(half-saturated) 염화나트륨 수용액(1.3 L)으로 세척하였다. 수성 세척액(aqueous wash)을 TBME (100 mL)로 추출하고 합쳐진 유기상을 무수 황산나트륨 (165 g) 상에서 건조시키고 회전 증발에 의해 농축하여 흑색 오일 (249 g)을 수득하였다. 이 잔류물을 TBME (1.08 L)에 부분적으로 용해시키고, 헥산(270 mL)을 첨가하고, 혼합물을 실온에서 1시간 동안 교반하고(오버헤드 교반기), 교반 없이 밤새 방치하였다. TBME-헥산 용액을 흑색 타르 잔류물(black tarry residue)로부터 제거하고 컬럼 실리카 겔 (220 g) (5.5 cm i.d. x 25 cm)을 통해 통과시켰다. 상기 컬럼을 추가적인 양의 TBME-헥산 (80:20, v/v) (2 x 600 mL)으로 세척하고, 총 용리물(eluate) (~1.9 L)을 회전 증발에 의해 농축시켜 매우 점성이 높은 호박색 오일로서 196 g (76.4%)의 메틸 1-벤조일-2-시아노메틸피롤리딘-2-카르복실레이트를 수득하였다 (HPLC에 의한 순도 97.5%).

1- 벤조일 -1,7- 디아자스피로[4.4]노난 -6-온

무수 메탄올 (-75 mL) 중의 메틸 1-벤조일-2-시아노메틸피롤리딘-2-카르복실레이트 (32.3 g, 0.118 mol)의 두 개의 동일한 용액 각각에 교반 하에 농축 황산(19 mL, 0.34 mol)을 조심스럽게 첨가하면서 얼음물 중에서 냉각시켰다. 이 용액들을 질소 대기 하에 각각 탄소상 팔라듐(palladuim on carbon) 촉매 (13.6 g) 10 중량%를 포함하는 두 개의 Parr 수소화 병(500 mL 용량)으로 옮기고, 용액의 이동(transfer)을 촉진하기 위해 각각 무수 메탄올 (125 mL)을 이용하였다. Parr 병을 질소로 플러싱하고 각각을 Parr 수소화 장치에 부착시켰다. 혼합물을 각각 실온에서 23시간 동안(밤새) 50 psi 수소 압력 하에 진탕시켰다. 각각의 수소화 혼합물을 규조토 패드(25 g)를 통해 여과시키고, 필터 케이크를 각각 메탄올 (250 mL)로 세척하였다. 합쳐진 흐린-황색 여과액(두 반응액으로부터의 여과액)을 회전 증발에 의해 농축하여, 호박색 오일을 생성하였다. 이를 얼음-물 조에서 냉각시키고 중탄산나트륨 포화 수용액 (660 mL)으로 조심스럽게 염기성화시키고, 소량(portion)씩 고체 탄산칼륨(125 g, 0.907 mol)을 첨가하여, 9-10의 최종 pH를 수득하였다(pH 페이퍼). 이 혼합물을 밤새 온건하게 환류시키고(고체 존재함) 주변 온도까지 냉각시켰다. 디클로로메탄 (625 mL) 및 물 (600 mL)을 첨가하고 모든 고체를 용해시키기 위해 혼합물을 교반하였다. 수성상을 분리하고 디클로메탄(2 x 150 mL, 3 x 100 mL)으로 추출하였다. 합쳐진 디클로로메탄 상을 황산나트륨 상에서 건조시키고, 여과시키고, 회전 증발에 의해 농축시켜 베이지색 고체를 생성하였다. 이 고체를 고온(환류 근처)의 이소프로필 아세테이트 (105 mL)에서 슬러리화하고, 실온까지 냉각시키고 밤새 5 ℃까지 더 냉각시켰다. 질소 퍼징(nitrogen purge) 하에 고체를 여과시키고, 이소프로필 아세테이트 (2 x 25 mL)로 세척하고 진공 하에 50 ℃에서 9시간 동안 건조시켜 황백색(off-white) 고체로서 37.8 g (65.3% 수율)의 1-벤조일-1,7-디아조스피로[4.4]노난-6-온을 수득하였다(HPLC에 의한 순도 98.8%).

1-벤질-1,7- 디아자스피로[4.4]노난

1-벤조일-1,7-디아자스피로[4.4]노난-6-온 (44.O g, 0.18 mol) 및 무수 테트라히드로퓨란 (THF) (700 mL)을 오버헤드 교반기, 환류 응축기(질소 유입구 포함) 및 1 L 첨가 깔때기(균압형)가 장착된 3 L 3-목 둥근 바닥 플라스크에 넣었다. 이 혼합물을 얼음-물 조에서 10 ℃ 미만까지 냉각시키면서 질소 대기 하에 교반시켰다. 리튬 알루미늄 하이드리드(THF 중의 1 M 용액 540 mL, 0.54 mol)를 51분 동안 지속적으로 냉각시킨 혼합물에 점적하여(dropwise), 최종적으로 매우 엷은-황색 용액을 생성하였다. 그 후, 얼음-물 조를 제거하고 용액을 온건한 환류로 21시간 동안 질소 하에 교반하고 (가열 맨들(heating mantle)을 통해) 가열하였다. 탁한 혼합물을 THF(450 mL)로 희석하고 다시 얼음-물 조에서 냉각시켰다. 물 (17 mL), 15% NaOH 용액 (17 mL), 물 (50 mL), 및 무수 황산나트륨 (50 g)의 순서로 조심스럽게 점적하여 과량의 리튬 알루미늄 하이드리드를 분해시켰다. 이 혼합물을 교반하고 규조토의 패드(82 g)를 통해 여과시키고, THF로 필터 케이크를 세척하였다 (3 x 100 mL). 여과액을 무수 황산나트륨 상에서 건조시키고, 회전 증발에 의해 농축시켰다. 고체를 진공 건조시켜(73 ℃에서 ~0.5 시간 동안) 황색 오일로서 37.3 g (95.6%)의 1-벤질-1,7-디아자스피로[4.4]노난(HPLC에 의한 순도 97%)을 수득하였다.

1-벤질-7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난

가열 맨틀, 첨가 깔때기, 진공 인출 장치(vacuum take-off), 및 질소 유입구가 장착된 응축기를 갖춘 1L 3-목 둥근 바닥 플라스크에 하기의 시약을 순서대로 첨가하였다: 소디움 터트-부톡시드 (44.3 g, 0.461 mol), 트리스(디벤질리덴아세톤) 디팔라듐(O) (6.04 g, 6.59 mmol), 라세미-2,2'-비스(디페닐포스피노)-1,1'-비나프틸 (rac-BINAP) (8.75 g, 13.2 mmol) 및 톨루엔 (285 mL) 중의 1-벤질-1,7-디아자스피로[4.4]노난 (97% 순도 73.5 g, 0.330 mol) 용액. 혼합물을 빠르게 (자기적으로) 교반하면서, 반복적으로 플라스크를 진공시키고(evacuate) 질소를 채웠다(4회의 사이클). 그 후, 진공 인출 장치를 열전대(thermocouple) 온도계로 교체하고 상기 혼합물을 교반시키고 65-75 ℃에서 가열하고, 톨루엔 (150 mL) 중의 3-브로모피리딘 (52.1 g, 0.330 mol) 용액을 첨가 깔때기로부터 1시간 동안 첨가하였다. 첨가 깔때기를 톨루엔 (25 mL)으로 세정하였다. 혼합물의 증가된 점도로 자기적 교반(magnetic stirring)이 효율적으로 이루어지지 못했기 때문에, 자성 교반 바(magnetic stir bar)를 오버헤드 교반기로 교체하였다. 혼합물을 교반하고 62-72 ℃에서 4시간 동안 가열하고 밤새 주변 온도까지 냉각시켰다. 그 후, 반응 혼합물을 얼음-물 조에서 냉각시키고 10% 염화나트륨 수용액 (200 mL)과 터트-부틸 메틸 에테르 (TBME) (300 mL)의 혼합물에 부었다. 이 이상(biphasic) 혼합물을 규조토의 패드(18 g)를 통해 여과시키고, 필터 케이크를 TBME로 세척하였다 (3x 50 mL). 유기상을 분리하고, 얼음-물 조에서 냉각시키고 6 M 염산 (140 mL)으로 처리하여, 황갈색의 고무같은(gummy) 고체의 침전을 유발했다. 이 이상(biphasic) 혼합물을 규조토의 패드(18 g)를 통해 여과시키고, 필터 케이크를 3 M 염산 (50 mL)으로 세척하였다. TBME (500 mL), 및 뒤이어 50% 수산화나트륨 용액 (100 mL)을 첨가 깔때기를 통해 (교반과 함께) 점적하면서 (최종 pH = 13), 수성 상을 분리하고 얼음-물 조에서 냉각시켰다. 암-갈색 TBME 상을 제거하고 알칼리 수성층을 TBME로 추출하였다 (2 x 100 mL). 합쳐진 TBME 상을 무수 황산나트륨 상에서 건조시키고, 여과시키고, 실리카 겔(100 g)의 컬럼을 통해 통과시켜, 오렌지-황색 용리물을 수집하였다. 생성물을 완전히 용리시키기 위해 추가량의 TBME (필요에 따라, 500 mL 이상)를 첨가하였다. 회전 증발에 의해 TBME를 제거하고, 잔류물을 30 ℃에서 6 시간 동안 진공 건조시켜, 엷은-베이지 분말로서 81.9 g (84.7%)의 1-벤질-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난을 수득하였다(mp 100-101 ℃, HPLC에 의한 순도 97.8%).

7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난

가열 맨틀, 자성 교반 바, 질소 유입구를 갖춘 환류 응축기, 및 두 개의 첨가 깔때기 (500 mL 용량)가 장착된 2 L 3-목 둥근 바닥 플라스크에 질소 대기 하에 탄소상 팔라듐 촉매 10 중량% (Degussa type, 수분 함량 ~50 wt%) (44.5 g) 및 무수 에탄올(365 mL)을 첨가하였다. 이 혼합물을 온건하게 가열하고(환류 부근) 하나의 첨가 깔때기를 통해 무수 에탄올(370 mL) 중 98% 포름산 (128 g, 2.79 mol) 용액을 점적하고, 무수 에탄올 (420 mL) 중 1-벤질-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 (81.8 g) 용액을 나머지 첨가 깔때기를 통해 동시에 점적하였다. 가스 발생이 왕성해질 때마다 가열을 중단하였다. 110분 내에 첨가를 완료하였다. 질소 콘(cone of nitrogen) 하에서, 고온 혼합물(환류 부근)을 규조토 (50 g)의 패드를 통해 여과시키고, 필터 케이크를 고온 메탄올(hot methanol)로 세척하였다 (6 x 100 mL). 여과액을 냉각시키고 회전 증발에 의해 농축시켰다. 잔류물을 60 ℃ (수조)에서 진공 건조시켜 점성의 호박색 오일을 생성하고, 여기에 클로로포름 (220 mL) 및 10% 염화나트륨 용액 (220 mL)을 첨가하였다. 이 혼합물을 얼음-물 조에서 냉각시키고 5 M 수산화나트륨 수용액(50 mL)의 첨가에 의해 염기성화시켰다(pH ~12). 완전한 혼합 후에, 클로로포름 상을 분리하고 수성 상을 클로로포름 (50 mL)으로 추출하였다. 합쳐진 엷은-황색 클로로포름 추출물을 10% 염화나트륨 수용액으로 세척하였다(2 x 100 mL). 수성 세척액을 클로로포름 (50 mL)으로 추출하고, 합쳐진 클로로포름 상을 무수 황산나트륨 상에서 건조시켰다. 회전 증발에 의한 농축 및 결과적으로 수득된 잔류물의 진공 건조(71 ℃에서 ~30 분)로 점성의, 호박색 오일로서 53.9 g (95.2% 수율)의 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난을 수득하였다 (HPLC에 의한 순도 99.3%). ¹H NMR (DMSO-d₆): δ 7.86 (d, 1H, J = 2.8 Hz), 7.79 (d, 1H, J = 4.6 Hz), 7.12 (dd, 1H, J = 8.2 Hz), 6.81 (m, 1H), 3.31 (m, 2H), 3.18 and 3.12 (AB q, 2H, J = 9.4 Hz), 2.85 (m, 2H), 2.29 (broad s, N-H), 1.90 (m, 2H), 1.73 (m, 2H), 1.69 (m, 2H); ¹³C NMR (DMSO-d₆): δ 143.52, 136.03, 133.56, 123.46, 117.08, 67.70, 58.26, 46.45, 45.48, 36.76, 35.55, 25.19.

실시예 3: 7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난 모노- 숙시네이트 염의 제조

1 L 둥근 바닥 플라스크에서, 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 (53.8 g, 0.265 mol)을 메탄올(150 mL)에 용해시켰다. 이 용액에 메탄올 (250 mL) 중의 숙신산(31.3 g, 0.265 mol)의 고온(hot) 용액을 첨가하고, 이전(transfer) 시 메탄올 (50 mL)로 세정하였다. 결과적으로 수득된 적-갈색 용액을 회전 증발기에서 농축시켜, 점성의 호박색 시럽을 수득하였다. 이 시럽을 고온(환류 부근) 에탄올 (124 mL)에 용해시키고, 염을 침전시키기 위해 용액을 70분에 걸쳐 아세톤(750 mL)으로 소량씩 처리하였다. 그 후, 혼합물을 냉장고 (5 ℃)에서 밤새 냉각시켰다. 질소 퍼징 하에 감압 여과에 의해 고체를 수집하고, 아세톤으로 세척하고 (3 x 50 mL), 진공 오븐에서 건조시켜 (40 ℃에서 8 시간, 및 뒤이어 50 ℃에서 4시간 동안) mp 131.5-133 ℃의 황백색 분말로서 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 모노-숙시네이트 (73.7 g, 86.6%)를 생성하였다 (HPLC 기준 99.2% (a/a)). ¹H NMR (D₂O): δ 7.83 (d, 1H, J = 5.3 Hz), 7.81 (d, 1H, J = 2.3 Hz), 7.51 (dd, 1H, J = 8.7 Hz), 7.37 (m, 1H), 3.47 (m, 2H), 3.65 and 3.41 (AB q, 2H, J = 11.3 Hz), 3.32 (m, 2H), 2.25 (s, 2H, 숙신산의 -CH₂-, 모노-염 화학량론을 나타냄), 2.33 (m, 2H), 2.07 (m, 2H), 2.04 (m, 2H); ¹³C NMR (D₂O): δ 181.67 (숙신산의 C=O), 144.91, 130.04, 126.56, 125.94, 125.86, 72.16, 54.78, 46.08, 45.01, 33.58 (숙신산의 -CH₂-), 33.47, 32.66, 22.82; ES-MS: [M+H]⁺ at m/e 204, 유리 염기의 분자량 (203.3)과 일치함.

실시예 4: 7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난 디옥살레이트 모노- 히드레이트 염의 제조

옥살산 (0.256 g, 2.84 mmol)을 교반 및 가열의 보조 하에, 테트라히드로퓨란 (THF) (3 mL)과 에탄올 (1.4 mL)의 혼합물에 용해시켰다. 환류 부근인 이 고온의 교반 용액에, 에탄올 (2 mL) 중 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 (0289 g, 1.42 mmol)의 고온 용액을 점적하고, 이전시 추가적인 에탄올 (2 x 2 mL, 0.5 mL)을 사용하였다. 결과물인 고무같은 매스(mass)의 교반을 촉진하기 위해, 추가적인 에탄올 (4 mL)을 첨가하고, 혼합물을 환류까지 가열하였다. 메탄올 (4 mL)을 첨가하고 혼합물을 환류까지 가열하고 교반하여 과립형 고체를 생성하였다. 혼합물을 실온에서 교반하고 회전 증발기 상에서 농축시켜, 일부 황색 덩어리를 동반한, 황백색 고체를 생성하였다. 고체를 고온 메탄올(6 mL) 중에 슬러리화하고, 교반하고, 환류까지 가열하여 엷은-황색 액체 중의 미세한, 황백색 결정을 생성하였다. 혼합물을 실온까지 냉각시키고 아세톤 (18 mL)을 25분 동안 첨가하였다. 결과물인 혼합물을 5 ℃에서 16시간 동안 냉각시켰다. 고체를 질소 콘 하에 소형 깔때기 상에서 여과시키고 차가운 아세톤(6.5 mL)으로 세척하였다. 물질을 진공 오븐에서 50 ℃에서 5시간 동안 건조시켜 0.421 g (73.7%)의 엷은 베이지색 분말을 수득하였다. 배치(batch)의 소량 (0.362 g)을 메탄올 (5 mL)에서 슬러리화하고, 교반하고, 환류까지 가열하고, 실온까지 식히고, 5 ℃에서 16 시간 동안 냉각(냉장)시켰다. 질소 콘 하에서 고체를 여과시키고 차가운 메탄올로 세척하였다 (2 x 2 mL). 고체를 진공 오븐에서 50 ℃에서 4시간 동안 건조시켜 엷은-베이지색 분말로서 0.338 g (93.4% 회수율)의 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 디-옥살레이트 모노-히드레이트를 수득하였다 (GC-FID 기준 98.48% (a/a); LC-DAD 기준 99.66% (a/a)) mp 200-201.5 ℃. 원소 분석 결과는 디-옥살레이트 모노-히드레이트 화학량론과 일치했다. ¹H NMR (D₂O): δ 7.87 (d, 1H), 7.81 (m, 1H), 7.65 (dd, 1H), 7.52 (m, 1H), 3.69 and 3.46 (AB q, 2H), 3.50 and 3.33 (m, 4H), 2.35 (m, 2H), 2.06 (m, 4H).

실시예 5: 7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난 디- 히드로클로라이드 염의 제조

7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 (800 mg, 3.94 mmol)을 이소프로판올(~5mL)에 용해시키고 디옥산 (4 M, ~8 mmol) 중의 HCl 2 mL를 첨가하고, 뒤이어 에탄올 (0.5 mL)을 첨가하였다. 혼합물을 드라이 아이스 조에서 냉각시켜 점착성의 노르스름한 백색(yellowish-white) 고체를 생성하였다. 추가적인 이소프로판올 (~20 mL)을 첨가하고 혼합물을 환류에서 가열하였다. 백색 고체 잔류물이 남았고, 여과시켜 백색 고체(mp 242-244℃)로서 468 g (43.2 % 수율)의 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 디-히드로클로라이드를 수득하였다. ¹H NMR (CD₃OD): δ 8.20 (s, 1H), 8.10 (d, 1H), 7.85 (m, 1H), 7.75 (dd, 1H), 3.95 and 3.60 (AB q, 2H), 3.65 (m. 2H), 3.45 (m, 2H), 2.50 (m, 2H), 2.22 (m, 4H).

실시예 6: 7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난의 그의 이성질체로의 분할( resolution )

2- 프로판올 중 7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난 모노-(+)-디-O.O'-p-톨루오일-D- 타르트레이트의 제조

(+)-디-O,O'-p-톨루오일-D-타르타르산 (D-DTTA) (0.97 g, 2.5 mmol)을 2-프로판올 (15 mL) 중 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 (0.51 g, 2.5 mmol)의 고온(환류 부근) 용액에 첨가했다. 물(1.8 mL)을 점적하면서 혼합물을 환류까지 가열하여 엷은 호박색 용액을 생성하였다. 용액을 주변 온도까지 냉각시키고, 상기 온도에서 밤새 유지시켰다. 용액에 종정을 첨가하고(seed), 고체들이 형성되기 시작했으며, 혼합물을 주변 온도에서 2.5 시간 동안 교반하였다. 백색 고체를 여과시키고, 2-프로판올 (10 mL)로 세척하고 공기 퍼징(air purge)을 동반한 진공 하에 건조시켜 1.27 g (86.0%)의 백색 분말을 수득하였다(상기 분말로부터의 유리 염기는 75:25 헥산/에탄올을 이용한, Chiralpak AD^® 컬럼 상에서의 키랄 HPLC에 의해 53.1% ee를 갖는 것으로 확인되었다). 고체를 환류 에탄올(28 mL)에 슬러리화하고, 물(1 mL)을 점적하였다. 용액을 주변 온도까지 냉각시키고, 종정을 첨가하고 밤새 방치하였다. 혼합물을 주변 온도에서 3.5시간 동안 교반하고, 여과시키고, 에탄올(5 mL)로 세척하고 50℃에서 3시간 동안 진공건조시켜 0.54 g (42.3% 회수율)의 백색 분말(키랄 HPLC 기준 92.9% ee)을 수득하였다. 고체를 환류 에탄올(12 mL) 중에 슬러리화하고 물(1.3 mL)을 점적하였다. 용액을 냉각시키고 종정을 첨가하고 주변 온도에서 밤새 방치시켰다. 결과적으로 수득된 고체를 여과시키고, 에탄올 (3 mL)로 세척하고, 50℃ 에서 밤새 건조시켜 0.39 g (73.1% 회수율)의 고체(키랄 HPLC 기준 99.0% ee)를수득하였다. 에탄올/물(8.6 mL: 1.0 mL)로부터 고체를 재결정화시키고, 종정을 첨가하고, 밤새 방치하고, 3시간 동안 교반하고, 여과시키고, 에탄올(2 mL)로 세척하고, 50℃에서 3시간 동안 건조시켜 0.30 g (75.3% 회수율)의 백색 분말 (키랄 HPLC 기준 99.9% ee, mp 182-183 ℃)을 수득하였다. ¹H NMR (DMSOd₆): δ 7.87 (m, 2H), 7.84 (d, 4H, -C₆H₄-, 모노-염 화학량론을 나타냄), 7.32 (d, 4H, 산 모이어티의 -C₆H₄-, 모노-염 화학량론을 나타냄), 7.16 (dd, 1H), 6.82 (m, 1H), 5.63 (s, 2H, 산 모이어티의 -CH(CO₂H)-O-, 모노-염 화학량론을 나타냄), 3.60 (d, 1H), 3.38 and 3.25 (m, 5H), 2.38 (s, 6H, 산 모이어티의 -CH₃, 모노-염 화학량론을 나타냄), 2.35 and 2.10 (m, 2H), 1.92 (m, 4H).

에탄올 중 7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난 모노-(+)-디-O, O' -p-톨루오일-D- 타르트레이트의 제조

고온 에탄올(3 mL + 세척을 위한 추가적인 4 mL) 중 (+)-디-O,O'-p-톨루오일-D-타르타르산 (1.94 g, 5.01 mmol)을 에탄올 (1 mL) 중 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 (1.02 g, 5.01 mmol)의 고온 용액에 첨가하였다. 상기 용액을 주변 온도까지 냉각시키고, 종정을 첨가하고, 밤새 방치하여 시럽을 생성하고, 시럽을 진공 하에 농축시켜 엷은 황색 발포체(light yellow foam)을 생성하였다. 2-프로판올 (29 mL)을 첨가하고 혼합물을 가열하고, 종정을 첨가하고, 3시간 동안 교반하였다. 결과적으로 수득된 고체를 여과시키고, 2-프로판올 (6 mL)로 세척하고, 공기 제거(air bleed)를 동반한 진공 하에 50℃에서 건조시켜 2.63 g (89.0%)의 황백색-엷은 황색(off-white-light yellow) 분말을 수득하였다 (키랄 HPLC 기준 53.2% ee). 염을 환류 에탄올(65 mL) 중에 슬러리화하고 물(1.7 mL)을 점적하였다. 용액에 종정을 첨가하고 주변 온도에서 방치시켰다. 결과적으로 수득된 백색 고체를 주변 온도에서 8 시간 동안 교반하고, 여과시키고, 에탄올(10 mL)로 세척하고,공기 제거를 동반한 진공 하에 50℃에서 건조시켜 1.1O g (41.8% 회수율)의 백색 분말을 수득하였다(키랄 HPLC 기준 91.7% ee). 고체를 환류 에탄올 중에 용해시키고, 물 (1.8 mL)을 점적하였다. 용액을 냉각시키고, 종정을 첨가하고, 3.5 시간 동안 교반하였다. 고체를 여과시키고, 에탄올 (5 mL)로 세척하고 건조시켜 0.85 g (77.0% 회수율)의 고체 (키랄 HPLC 기준 98.7% ee)를 수득하였다. 상기 고체를 환류 에탄올 (12.5 mL) 중에 슬러리화하고 물(1.4 mL)을 점적하였다. 용액을 냉각시키고, 종정을 첨가하고, 밤새 방치시켰다. 결과적으로 수득된 고체를 여과시키고, 에탄올 (3 mL)로 세척하고 공기를 제거하면서 50℃에서 건조시켜 0.67 g (78.5% 회수율)의 백색 분말(키랄 HPLC 기준 99.9% ee; mp = 183 -184 ℃)을 수득하였다.

0.75 당량의 D- DTTA 를 포함한 에탄올 중의 7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피 로[ 4.4]노난 모노-(+)-디-0.0'-p- 톨루오일 -D- 타르트레이트의 제조

(+)-디-O,O'-p-톨루오일-D-타르타르산 (3.69 g, 9.55 mmol)을 에탄올 (25 mL) 중의 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 (2.59 g, 12.7 mmol)의 고온 (50 ℃) 용액에 첨가하였다. 상기 용액을 비등점 부근까지 가열하고 그 온도에서 5분 동안 유지시켰다. 작은 입자들이 용액으로부터 생성되기 시작했고 혼합물을 주변 온도까지 냉각시키고 2시간 동안 교반하였다. 결과적으로 수득된 고체를 여과에 의해 회수하고 에탄올 (10 mL)로 세척하고, 질소 하에 10분 동안 건조시켜 2.87 (76.4%)의 백색 결정을 생성하였다 (키랄 HPLC 기준 94% ee).

7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난 모노-(+)-디-0, O' -p- 톨루오일 -D-타르트레이트로부터 유리 염기의 방출

7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 모노-(+)-디-O,O'-p-톨루오일-D-타르트레이트의 시료(0.50 g, 0.84 mmol)에 5M 수산화나트륨 (3 mL) 및 물 (5 mL)을 첨가하였다. 혼합물을 주변 온도에서 밤새 교반하고, 클로로포름을 첨가하여 현탁액을 형성하였다. 알칼리 층을 분리하고, 클로로포름으로 추출하였다(3 x 10 mL). 합쳐진 클로로포름 추출물을 물 (15 mL)로 세척하고, 무수 황산나트륨 상에서 건조시키고, 여과시키고, 농축하여 0.17 g의 호박색 오일(정량적 수율)을 생성하였다. 키랄 HPLC 상에서 이 시료의 체류 시간(retention time)은 라세미 화합물의 특징적인 두 개의 피크 중 더 긴 것(9.1분)에 해당했다(Chiralpak AD® 컬럼, 75:25 헥산/에탄올 사용). 모노-(+)-디-O,O'-p-톨루오일-D-타르트레이트 염의 시료로부터 방출된 유리 염기 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난을 키랄 HPLC에 의해 분석하였고, 이는 0.13%의 제1 용리 화합물 (RT 8.3 분) 및 99.87%의 제2 용리 화합물 (RT 9.2 분)을 보여주었다.

7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난 모노-(-)-디-O, O' -p- 톨루오일 -L-타르트레이트의 제조

고온 에탄올(3 mL + 세척을 위한 추가적인 4 mL) 중 (-)-디-O,O'-p-톨루오일-L-타르타르산 (L-DTTA) (1.90 g, 4.92 mmol)을 에탄올 (3 mL) 중 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 (1.00 g, 4.92 mmol)의 고온 용액에 첨가하였다. 상기 용액을 주변 온도까지 냉각시키고, 밤새 방치하고, 농축시켜 엷은 황색/황백색 발포체를 생성하였다. 발포체를 2-프로판올 (29 mL) 중에서 환류까지 가열하여 유성 침전물(oily deposit)을 생성하였고, 상기 침전물은 냉각 및 주변 온도에서 2시간 동안의 교반 후 고체가 되었다. 고체를 여과시키고, 2-프로판올 (6 mL)로 세척하고 공기의 제거와 함께 진공 하에 50℃에서 건조시켜 2.60 g (89.5%)의 백색/황백색 고체 (상기 고체로부터의 유리 염기는 75:25 헥산올/에탄올을 이용한 Chiralpak AD^® 컬럼 상에서의 키랄 HPLC에 의해 49.5% ee를 갖는 것으로 확인됨)를 수득하였다. 고체를 환류 에탄올(refluxing ethanol)(65 mL) 중에 슬러리화하고, 물 (1.5 mL)을 점적하였다. 용액을 주변 온도까지 냉각시키고 2일 동안 방치했다. 결과적으로 수득된 백색 고체를 여과시키고, 에탄올 (10 mL)로 세척하고 공기 퍼징 하에 50 ℃에서 밤새 건조시켜 1.03 g (39.8% 회수율)의 백색 분말 (키랄 HPLC 기준 90.7% ee)을 수득하였다. 고체를 환류 에탄올 (23 mL)에 용해시키고, 물(1.9 mL)을 점적하였다. 용액을 주변 온도까지 냉각시키고, 밤새 방치하고, 주변 온도에서 3.5 시간 동안 교반하였다. 고체를 여과시키고, 에탄올 (5 mL)로 세척하고 50℃에서 3 시간 동안 건조시켜 0.77 g (74.6% 회수율)의 백색 분말을 수득하였다 (키랄 HPLC 기준 99.3% ee, mp 182-183℃). ¹H NMR (DMSOd₆): δ 7.88 (m, 2H), 7.84 (d, 4H, 산성 모이어티의 -C₆H₄-, 모노-염 화학량론을 나타냄), 7.32 (d, 4H, 산성 모이어티의 -C₆H₄-, 모노-염 화학량론을 나타냄), 7.16 (dd, 1H), 6.84 (m, 1H), 5.64 (s, 2H, 산성 모이어티의 -CH(CO₂H)-O-, 모노-염 화학량론을 나타냄), 3.62 (d, 1H), 3.38 and 3.28 (m, 5H), 2.38 (s, 6H, 산성 모이어티의 -CH₃, 모노-염 화학량론을 나타냄), 2.35 and 2.10 (m, 2H), 1.90 (m, 4H).

7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난 모노-(-)-디-O. O' -p- 톨루오일 -L-타르트레이트로부터 유리 염기의 방출

7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 모노-(-)-디-O,O'-p-톨루오일-L-타르트레이트의 시료(0.43 g, 0.74 mmol)에 5M 수산화나트륨 (3 mL) 및 물 (5 mL)을 첨가하였다. 혼합물을 주변 온도에서 밤새 교반하고, 클로로포름을 첨가하여 현탁액을 형성하였다. 알칼리 층을 분리하고, 클로로포름으로 추출하였다(3 x 10 mL). 합쳐진 클로로포름 추출물을 물 (15 mL)로 세척하고, 무수 황산나트륨 상에서 건조시키고, 여과시키고, 농축하여 0.15 g의 호박색 오일(정량적 수율)을 생성하였다. 키랄 HPLC 상에서 이 시료의 체류 시간은 라세미 화합물의 특징적인 두 개의 피크 중 보다 짧은 것(7.96분)에 해당했다(Chiralpak AD^® 컬럼, 75:25 헥산/에탄올 사용). 모노-(-)-디-O,O'-p-톨루오일-D-타르트레이트 염의 시료로부터 방출된 유리 염기 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난을 키랄 HPLC에 의해 분석하였고, 이는 100%의 제1 용리 화합물 (RT 8.1 분) 및 0%(검출 한계 미만)의 제2 용리 화합물 (보다 낮은 순도의 시료에서 ~ 9.1 분에 용리됨)을 보여주었다.

부분입체이성질체 7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난 모노-디-O. O' -p-톨 루오 일 타르트레이트 염의 제조를 위한 2세대 방법

(+)-디-O,O'-p-톨루오일-D-타르타르산 D-DTTA (9.9 g, 26 mmol)를 에탄올 (75 mL) 중의 라세미 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 (89%의 7.5 g, 33 mmol)의 고온(환류 부근) 용액에 첨가하고, 상기 용액을 30분 동안 교반하였다. 결과적으로 수득된 현탁액을 20-25℃까지 냉각시키고 2시간 동안 교반하였다. 고체를 여과시키고, 에탄올로 세척하고 (2 x 5 mL), 진공 하에 60℃에서 건조시켜 8.1 g의 백색 분말을 수득하였다(키랄 HPLC 기준 93% ee). 상기 분말을 15분 동안 환류시키는 것에 의해 에탄올 (110 mL) 및 물 (12 mL)로부터 재결정화시켜, 거의 투명한 용액을 생성하고, 주변 온도까지 2시간 동안 냉각시키고, 2시간 동안 교반시켰다. 고체를 여과시키고, 에탄올로 세척하고 (2 x 5 mL), 진공 오븐에서 2-3 시간 동안 건조시켜 6.7 g (이론적 수율의 69%)의 분말을 수득하였다 (키랄 HPLC 기준 99.3% ee).

전술된 분할로부터의 합쳐진 여과액을 농축시키고, 결과적으로 수득된 잔류물을 6N 수산화나트륨으로 염기성화시켰다. 클로로포름에 의한 추출은 농축 후에 3.5 g의 유리 염기를 생성했다 (키랄 HPLC 기준 89% ee). 상기 염기를 에탄올 중에 용해시키고, (-)-디-O,O'-p-톨루오일-D-타르타르산 (L-DTTA) (4.9 g, 0.013 mmol)을 첨가하고, 혼합물을 온건한 환류로 30분 동안 가열하였다. 결과적으로 수득된 진한 현탁액을 냉각시키고 주변 온도에서 3 시간 동안 교반하였다. 고체를 여과시키고, 에탄올로 세척하고 (2 x 5 mL), 진공 오븐에서 2-3 시간 동안 건조시켜 4.6 g (이론적 수율의 47%)의 백색 분말을 수득하였다 (키랄 HPLC 기준 99.6% ee).

실시예 7: 단결정 X-선에 의한 R-이성질체의 절대 구조의 결정

R-7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난 모노 p-히드록시벤조에이트의 제조

아세톤 (3 mL) 중의 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 보다 먼저 용리된 거울상이성질체 (실시예 6에서와 같이, 모노-(-)-디-O,O'-p-톨루오일-L-타르타르산 염으로부터 방출됨) (0.20 g, 0.98 mmol)의 용액을 p-히드록시벤조산 (0.15 g, 1.1 mmol)으로 처리하였다. 농후한(thick) 침전물이 형성되었고, 혼합물을 6O℃에서 5분 동안 가열하고 주변 온도까지 냉각시켰다. 메탄올(1 mL)을 첨가하고 혼합물을 주변 온도에서 6시간 동안 방치하였다. 고체를 여과시키고 건조시켜 0.26 g (76% 수율)의 백색 분말 (mp 136-138℃)을 수득하였다.

R-7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난 모노 p- 클로로벤조에이트의 제조

실온에서 교반된, 아세톤 (25 mL) 중의 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 (1.222 g, 6.01 mmol; (-)-디-O,O'-p-톨루오일-L-타르트레이트 염으로부터 단리된, 보다 앞서 용리된 거울상이성질체)의 용액에 p-클로로벤조산 0.941 g (6.01 mmol)을 소량씩 첨가하였다. 약 절반의 상기 산을 첨가했을 때, 결정질 고체가 침전되기 시작했다. 상기 산의 첨가를 완료한 후, 추가적인 아세톤을 첨가하고(2O mL), 혼합물을 거의 완전한 용액이 수득될 때까지 비등점 (boiling) 부근까지 가열하였다. 가열을 중단하고 용액을 교반 없이 주변 온도(21.5 ℃)까지 냉각시켰다. 16 시간 동안 결정화를 진행시켰다. 수집된 결정을 진공 오븐에서 80 ℃에서 2시간 동안 건조시켜, 1.695 g의 144-146 ℃ (Fisher-Johns Apparatus)의 용융점을 갖는 염(76.7%)을 수득하였다. ¹H-NMR (D₂O): δ 7.72 (s & d, 2H), 7.62 (d, 2H), 7.26 (d, 2H), 7.15 (dd, 1H), 6.88 (d, 1H), 3.52 (d, 1H), 3.30 (m, 5H), 2.23 (m, 2H), 2.03 (m, 4H).

x-선 회절에 의한 절대 구조( configuration )의 결정

7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 거울상이성질체의 절대 구조를 확립하기 위해 두 가지 시도를 수행하였다. 두 시도는 모두 모노-(-)-디-O,O'-p-톨루오일-L-타르타르산 염으로부터 유래된 물질에 해당하는, 보다 먼저 용리된 거울상이성질체 (키랄 HPLC 분석)를 이용하였다. 제1 시도에서, 아세톤으로부터의 재결정화에 의해 적절한 크기의 결정이 수득된 것인, 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 모노-p-히드록시벤조에이트를 대상으로 x-선 결정 분석을 수행하였다.

T = 17OK에서 작동되는 Oxford "Cryostream" LT 온도 장치가 장착된 Bruker SMART CCD 회절계를 이용하여 단결정 데이터 X-선 데이터를 수집하였다. 적합한 결정 (0.3 x 0.3 x 0.2mm)을 선택하고 그리스(grease)를 이용하여 유리 섬유 상에 고정시켰다. 30초 동안 프레임당 0.3 °의 오메가 스캔을 이용하여 데이터를 측정하여 완전-구체(full-sphere)를 수집했다. 붕괴를 모니터링하기 위해 데이터 수집의 완료시 최초의 50개의 프레임을 재수집하였다. 모든 관찰된 상(reflection)에 대해 SMART [1] 소프트웨어를 이용하여 셀 파라미터를 검색하고 SAINT [2]를 이용하여 정립(refine)하였다. LP 및 붕괴를 보정하는, SAINT 소프트웨어를 이용하여, 데이터 정리를 수행하였다.

결과적으로 수득된 데이터는 결정학 분석가가 데이터의 표준편차 때문에 절대 구조의 결정을 신뢰할 수 없다고 지적하였으나, 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 R 절대 구조보다는 (Cahn-lngold-Prelog 전환 이용) S 절대 구조에 맞춤(fit)되었다. 이 결과의 한가지 잠재적인 이유는 p-히드록시벤조에이트 염에서 중원자 내부 기준(heavy atom internal reference)의 부재이다.

제2 시도에서, 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 모노-p-클로로벤조에이트를 이용했다. p-클로로벤조에이트 반대이온은 결정 격자에서 내부 기준으로 작용하는 중원자(염소)를 포함하는 장점을 갖는다. 파인-포커스 밀봉관(fine-focus sealed tube), Mo Kα, 방사선원(radiation source)이 장착된 Nonius Kappa CCD 회절계를 이용하여 단결정 데이터 X-선 데이터를 수집하였다. 장치, 파라미터, 및 결과가 하기의 표 4 및 5에 요약된다.

시료의 단결정 X-선 구조를 느린 증발을 통한 아세토니트릴로부터의 (공급된 상태의) 시료 E00301의 재결정화에 의해 수득된 결정질 물질을 이용하여 결정하였다. 결정된 구조는 사방정계, 스페이스 그룹 P212121이고, 비대칭 유닛에 두 개의 독립적 분자를 가졌다. 이전에 (시료 E00301에 의해) 결정된 구조는 단사정계, 스페이스 그룹 P21이고, 이는 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 모노-p-클로로벤조에이트의 두 개 이상의 다형체가 존재한다는 것을 의미한다. 두 개의 결정질 형태에 대해 계산된 XRPD의 비교가 도 4에 도시된다. 0.00(9)로 결정된, Flack 파라미터의 고려로부터 절대 입체화학은 R로 결정되었다. 또한, Bijvoet 쌍 차이에 대한 Bayesian 통계를 이용한 절대 입체화학의 결정은 키랄 중심에서의 입체 화학이 R인 확률은 1.00이고, 키랄 중심에서의 입체화학의 결정이 S일 확률은 0.00이라는 결과를 가져왔고, 이는 Flack 파라미터로부터의 지정과 일치했다. 비대칭 유닛 중의 두 개의 분자의 삼차원 이미지가 도 5 및 6에 표시된다.

따라서, 키랄 HPLC 상에서 보다 짧은 체류 시간을 특징으로 하는, 모노-(-)-디-O,O'-p-톨루오일-L-타르타르산 염으로부터 유래된 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 거울상이성질체는 R 절대 구조를 갖는다. 따라서, 다른 거울상이성질체(즉, 키랄 HPLC 상에서의 보다 긴 체류 시간을 특징으로 하는, 모노-(+)-디-O,O'-p-톨루오일-D-타르타르산 염으로부터 유래된 거울상이성질체)는 S 절대 구조를 갖는다.

실시예 8: (S)-7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난의 디옥살레이트 염

메탄올 (0.5 mL) 중의 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 (0.15 g, 0.71 mmol) 용액을 고온의 메탄올(1 mL + 세척을 위한 추가적인 2 mL) 중의 옥살산 (0.13 g, 1.4 mmol) 용액으로 처리하였다. 결과적으로 수득된 용액을 진공 하에 오일로 농축시키고 아세톤을 첨가하여 고무같은(gummy) 반-고체를 수득하였고, 상기 반-고체는 스크래칭(scratching) 시 고체가 되었다. 혼합물을 주변 온도에서 밤새 교반하였다. 고체를 여과시키고, 아세톤으로 세척하고 (2 x 5 mL), 45℃에서 진공 오븐에서 4시간 동안 건조시켜, 백색 고체(mp 135-138.5 ℃)로서 0.23 g (디옥살레이트 기준 83% 수율)의 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 디옥살레이트를 수득하였다. ¹H NMR (D₂O): δ 7.84 (d, 1H), 7.81 (d, 1H), 77.60 (dd, 1H), 7.67 (m, 1H), 3.68 and 3.44 (AB q, 2H), 3.49 and 3.33 (m, 4H), 2.35 (m, 2H), 2.06 (m, 4H).

실시예 9: (S)-7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난의 p- 히드록시벤조에이트 염

아세톤 (1 mL) 중의 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 (0.15 g, 0.76 mmol) 용액을 아세톤(1 mL + 세척을 위한 추가적인 3 mL) 중의 4-히드록시벤조산 (0.10 g, 0.76 mmol)의 따뜻한 용액으로 처리하였다. 결과적으로 수득된 고무같은 백색 잔류물을 가열하면서 메탄올에 용해시켰다. 혼합물을 진공 하에 농축시켜 백색 반고체를 수득하고 2-프로판올(2-3 mL)로 처리하였다. 혼합물을 주변 온도에서 밤새 교반하였다. 백색 고체를 질소 하에 여과시키고, 2-프로판올 (5 mL)로 세척하고, 진공 오븐에서 45℃에서 4시간 동안 건조시켜 황백색 고체(mp 136-138℃)로서 0.18 g (70% 수율)의 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 p-히드록시벤조에이트를 수득하였다. ¹H NMR (D₂O): δ 7.89 (m, 2H), 7.77 (distorted d, 2H, 산 모이어티의 -C₆H₄-, 모노-염 화학량론을 나타냄), 7.31 (dd, 1H), 7.09 (m, 1H), 6.88 (distorted d, 2H, 산 모이어티의 -C₆H₄-, 모노-염 화학량론을 나타냄), 3.70 and 3.40 (AB q, 2H), 3.55 and 3.45 (m, 4H), 2.40 (m, 2H), 2.18 (m, 4H).

실시예 10: (S)-7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난의 (R)- 만델레이트 염

2-프로판올 (0.5 mL) 중의 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 (0.13 g, 0.63 mmol) 용액을 2-프로판올 (1 mL + 세척을 위한 추가적인 1 mL) 중의 (R)-(-)-만델산 (0.10 g, 0.63 mmol)의 따뜻한 용액으로 처리하였다. 준비된 무색 용액에 이소프로필 아세테이트(7 mL)를 점적하였고, 흐림(cloudiness)은 초래되지 않았다. 혼합물을 진공 하에 농축하여 엷은 황색 검을 생성하고, 진공 오븐에서 60 ℃에서 밤새 건조시켰다. 아세톤(5 mL)을 첨가하여 결과적으로 수득된 황색 검의 대부분을 용해시키고, 주변 온도에서 방치하자, 결정이 생성되기 시작했다. 혼합물을 3-4 시간 동안 냉장시키고 결과적으로 수득된 결정질 고체를 질소 하에 여과시키고 아세톤 (4 mL)으로 세척하였다. 고체를 진공 하에 60℃에서 2시간 동안 건조시켜 백색 과립 분말 (mp 138-149 ℃)로서 0.18 g (79% 수율)의 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 (R)-만델레이트를 수득하였다. ¹H NMR (D₂O): δ 7.93 (m, 2H), 7.10 (m, 5H, 산 모이어티의 -C₆H₅, 모노-염 화학량론을 나타냄), 7.39 (m, 1H), 7.22 (m, 1H), 4.98 (s, 1H, 산 모이어티의 -CH(OH)-, 모노-염 화학량론을 나타냄), 3.75 (d, 1H), 3.57 and 3.47 (m, 5H), 2.42 (m, 2H), 2.20 (m, 4H).

실시예 11: (S)-7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난의 히드로클로라이드 염

무수 에탄올 (1 mL) 중의 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 (0.14 g, 0.68 mmol) 용액을 농축 (12 M) HCl (118 ㎕, 1.37 mmol)로 처리하였다. 용액을 진공에서 농축시키고 진공 하에 60 ℃에서 밤새 건조시켰다. 결과적으로 수득된 백색 고체를 아세톤 (3 mL)으로 처리하고, 혼합물을 주변 온도에서 4시간 동안 교반하고 밤새 냉장시켰다. 고체를 질소 하에 여과시키고 아세톤 (3 mL)으로 세척하였다. 엷은 황색 고체를 진공 하에 50℃에서 20 시간 동안 건조시켜 흡습성 황색 분말로서 0.17 g (90% 수율)의 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 히드로클로라이드를 수득하였다. ¹H NMR (D₂O): δ 8.00 (s, 1H), 7.97 (m, 1H), 7.69 (dd, 1H), 7.55 (m, 1H), 3.82 and 3.57 (AB q, 2H), 3.65 (m. 2H), 3.47 (m, 2H), 2.50 (m, 2H), 2.22 (m, 4H).

실시예 12: (S)-7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난의 벤조에이트 염

이소프로필 아세테이트 (10 mL) 중의 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 (1.48 g, 7.29 mmol)을 벤조산 (0.89 g, 7.3 mmol)으로 처리하여 용액을 생성하였다. 고체가 분리되기 시작하고, 추가적인 이소프로필 아세테이트 (5 mL)를 첨가하고, 혼합물을 주변 온도에서 밤새 교반하였다. 질소 하에 여과에 의해 염을 수집하고 진공 오븐에서 75℃에서 5시간 동안 건조시켜 백색 고체(mp 115-115.5℃)로서 2.23 g (93.9% 수율)의 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 벤조에이트를 수득하였다. ¹H NMR (D₂O): δ 7.75 and 7.67 (m, 4H), 7.30 (m, 3H, 산 모이어티의 -C₆H₅, 모노-염 화학량론을 나타냄), 7.12 (m, 1H), 6.90 (m, 1H), 3.55 (d, 1H), 3.38 and 3.24 (m, 5H), 2.24 (m, 2H), 1.99 (m, 4H).

실시예 13: (R)-7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난의 벤조에이트 염

이소프로필 아세테이트 (10 mL) 중의 (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 (1.67 g, 8.20 mmol)의 용액을 벤조산 (1.00 g, 8.20 mmol)으로 처리하여 용액을 생성하였다. 고체가 분리되기 시작하고, 추가적인 이소프로필 아세테이트 (5 mL)를 첨가하고, 혼합물을 주변 온도에서 밤새 교반하였다. 질소 하에 여과에 의해 염을 수집하고 진공 오븐에서 75℃에서 5시간 동안 건조시켜 백색 고체(mp 115-115.5℃)로서 2.44 g (91.3% 수율)의 (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 벤조에이트를 수득하였다. ¹H NMR (D₂O): δ 7.75 and 7.67 (m, 4H), 7.37 (m, 1H, 산 모이어티의 -C₆H₅, 모노-염 화학량론을 나타냄), 7.30 (m, 2H, 산 모이어티의 -C₆H₅, 모노-염 화학량론을 나타냄), 7.15 (m, 1H), 6.91 (m, 1H), 3.54 (d, 1H), 3.40 and 3.28 (m, 5H), 2.23 (m, 2H), 2.00 (m, 4H).

실시예 14: (R)-7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난의 헤미갈락타레이트( 헤미무케이트 ) 염

메탄올 (3 mL) 중의 (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 (0.21 g, 1.03 mmol) 용액을 뮤신산(갈락타르산) (0.12 g, 0.51 mmol)으로 처리하여 농후한 침전물을 수득하였다. 혼합물을 환류까지 가열하고 물 (03 mL)을 첨가하여 투명한 용액을 생성하고 그 후, 상기 용액을 1시간에 걸쳐 주변 온도까지 냉각시켰다. 냉각시킨 용액을 주변 온도에서 밤새 방치하였다. 침전된 고체를 여과시키고 건조시켜 백색 플레이트(plate)로서 0.18 g (60% 수율)의 (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 헤미갈락타레이트를 수득하였다.

실시예 15: (R)-7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난의 p- 브로모벤조에이트 염

가온되고(60℃), 교반된, 이소프로필 아세테이트 (15 mL) 중의 (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 (1.23 g, 6.03 mmol) 용액에 p-브로모벤조산 (1.21 g, 6.03 mmol)을 한번에(in one portion) 첨가하였다. 수분 내에, 농후한 침전물이 형성되고, 혼합물을 주변 온도까지 냉각시키고 밤새 교반하였다. 감압 여과에 의해 고체를 회수하고 진공 건조시켜(75 ℃에서 3시간) 2.27 g (93.3% 수율)의 황색 과립형 고체 (mp 138-144 ℃)를 수득하였다. ¹H-NMR (CDCl₃): ): δ 8.93 (broad singlet, 2H, ⁺NH₂), 7.95 (s & d, 2H), 7.73 (d, 2H), 7.45 (d, 2H), 7.03 (dd, 1H), 6.71 (d, 1H), 3.72 (d, 1H), 3.57 (dd, 1H), 3.31 (m, 4H), 2.50 (m, 1H), 2.15 (m, 1H), 1.98 (m, 4H)

실시예 16: 부분입체이성질체 중간체의 분리를 통한 (R)- 및 (S)-7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난의 합성

N-벤조일-2-알릴프롤린

상응하는 메틸 에스테르의 염기성 가수분해에 의해 N-벤조일-2-알릴프롤린을 생성하였다 (Sato et al., Heterocycles 37(1): 245 (1994)).

N- 벤조일 -2- 알릴프롤린 (R)-α- 메틸벤질 아미드

에테르 (100 mL) 중의 N-벤조일-2-알릴프롤린 (14.9 g, 57.0 mmol) 용액에 티오닐 클로라이드 (8.5 g, 72 mmol) 및 촉매성(catalytic) DMF (~ 0.1 mL)를 첨가하였다. 혼합물을 주변 온도에서 밤새 교반하고, 그 후, 건조상태까지 농축시켰다. 잔류물을 디클로로메탄 (100 mL)에 용해시키고, 결과적으로 수득된 용액을 얼음-냉각시킨(ice-cooled), 디클로로메탄(250 mL) 중의 (R)-α-메틸벤질아민 (7.3 g, 60 mmol), 트리에틸아민 (14 mL, 100 mmol) 및 4-(N,N-디메틸아미노)피리딘 (촉매성, 100 mg) 용액에 점적하였다. 주변 온도에서 밤새 교반한 후, 물 (50 mL)을 첨가하면서 반응액을 강하게 교반시켰다. 15분 동안 교반한 후, 층을 분리하고, 유기층을 연속적으로 10% 염산 수용액, 물, 10% 탄산칼륨 수용액, 및 염수 (각각 50 mL)로 세척하였다. 유기층을 무수 황산나트륨 상에서 건조시키고, 여과시키고, 농축시켰다. 잔류물을 헥산-에틸 아세테이트 구배 (0-50% 에틸 아세테이트)를 이용한, 실리카 겔 상에서의 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하여, 두 개의 부분입체이성질체 아미드를 수득하였다. 보다 높은 R_f 부분입체이성질체 (2:1 헥산/에틸 아세테이트)를 오일(4.7 g, 이론적 수율의 45%)로 수득하고, 극성이 보다 높은 부분입체이성질체를 결정질 고체 (4.3 g, 이론적 수율의 41 %)로 수득하였다. NMR (CDCl₃): 극성이 보다 낮은 부분입체이성질체: 1.55 (d, 3H); 1.7 (m, 2H); 1.85-2.0 (m, 2H); 2.75 (m, 1H); 2.95 (dd, 1H); 3.25-3.45 (m, 3H); 5.15 (q, 1H); 5.3 (m, 2H); 5.85 (m, 1H); 7.4 (m, 10H); 8.6 (br d, 1H). 극성이 보다 높은 부분입체이성질체: 1.55 (d, 3H); 1.8 (m, 2H); 1.85-2.0 (m, 2H); 2.7 (m, 1H); 2.85 (dd, 1H); 3.3 (dd, 1H); 3.45 (m, 2H); 5.1 (q, 1H); 5.2 (m, 2H); 5.8 (m, 1H); 7.4 (m, 10H); 8.5 (br d, 1H).

(S)-7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난 디히드로클로라이드

-78 ℃까지 냉각시킨, 디클로로메탄 (100 mL) 중의 N-벤조일-2-알릴프롤린 (R)-α-메틸벤질 아미드 (4.00 g, 10.9 mmol)의 보다 높은 극성의 부분입체이성질체의 용액을 오존 강화된 산소(ozone enriched oxygen)로 25분 동안 처리하였다. 결과적으로 수득된 청색 용액을 질소로 퍼징하여 과량의 오존을 제거하고 디메틸 술피드 (0.5 mL)로 처리하였다. 혼합물을 4 시간 동안 교반하여, 점진적으로 주변 온도까지 가온시켰다. 그 후, 혼합물을 트리에틸실란(12 mL)으로 처리하고, 트리플루오로아세트산 (8 mL)을 빠르게 점적(drop-wise addition)하고, 질소 대기 하에 밤새 교반하였다. 반응 혼합물을 건조상태까지 농축시키고, 잔류물을 디클로로메탄 (100 mL)에 용해시켰다. 이 용액을 연속적으로 10% 탄산칼륨 수용액, 물 및 염수 (각각 25 mL)로 처리하였다. 유기층을 무수 황산나트륨으로 건조시키고, 여과시키고, 농축시켰다. 잔류물을 메탄올/디클로로메탄 구배 (0-10% 메탄올)를 이용한, 실리카 겔 상에서의 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하였다. 그에 의해 수득된 생성물 분획은 과량의 트리에틸실란에 의해 오염되어 있었고, 이를 헥산/에틸 아세테이트 구배 용리 (0-50% 에틸 아세테이트)로 다시 크로마토그래피로 정제하여 고체 생성물을 수득하였다. 이는 고온 헥산-에틸 아세테이트로부터 재결정화되어 1.6 g의 결정질 1-벤조일-7-((R)-α-메틸벤질)-1,7-디아자스피로[4.4]노난-6-온 (42%)을 생성하였다. NMR (CDCl₃): 1.65 (d, 3H); 1.8-1.95 (m, 3H); 2.05-2.2 (m, 1H); 2.25-2.35 (m, 1H); 2.65-2.75 (m, 1H); 2.85-2.95 (m, 1H); 3.5-3.65 (m, 3H); 5.55 (q, 1H); 7.2-7.4 (m, 8H); 7.55 (m, 2H). MS: M+H=349

무수 테트라히드로퓨란 (dry THF) (50 mL) 중의 전술된 1-벤조일-7-((R)-α-메틸벤질)-1,7-디아자스피로[4.4]노난-6-온 (1.6 g, 4.6 mmol)의 용액을 얼음 조 냉각 하에 무수 THF (25 mL) 중의 리튬 알루미늄 하이드리드 (0.480 g, 12.9 mmol)의 현탁액에 점적하였다. 얼음조 냉각을 동반한 30분의 교반 후에, 얼음조를 제거하고 반응 혼합물을 환류 하에 밤새 가열하였다. 그 후, 반응 혼합물을 얼음조에서 냉각시키고 에테르 (50 mL)로 희석하였다. 냉각시킨 혼합물을 50% 수산화나트륨 수용액 (~3 mL, 과립형, 백색 침전물을 제공하기에 충분한 양)으로 퀀칭시키면서, 강하게 교반하였다. 결과적으로 수득된 현탁액을 여과시키고, 여과액을 농축시켜 엷은 갈색 오일 (1-벤질-7-((R)-α-메틸벤질)-1,7-디아자스피로[4.4]노난, 0.90 g, 61%)을 수득하였다. NMR (CDCl₃): 1.4 (d, 3H); 1.6-1.8 (m, 2H); 1.8-2.0 (m, 2H); 2.0-2.15 (m, 1H); 2.35 (d, 1H); 2.4-2.65 (m, 4H); 2.95 (br d, 1H); 3.2 (br dd, 1H); 3.65-3.9 (br dd, 2H).

전술된 1-벤질-7-((R)-α-메틸벤질)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 (0.90 g, 2.8 mmol)을 메탄올 (50 mL)에 용해시키고, 20% 탄소상 팔라듐 히드록시드 (wet, Degussa type) (0.2 g)와 조합하였다. 수소 대기 (50 psi) 하에 혼합물을 3일 동안 진탕하고, 추가적인 0.2 g의 촉매를 2일 차에 첨가하였다. 상기 혼합물을 Celite 를 통해 여과시키고, 여과액을 농축시켰다. 잔류 오일에 Kugelrohr (bulb-to-bulb) 증류 (80℃, ~1 mm Hg 압력)를 적용하여 무색 오일(1,7-디아자스피로[4.4]노난, 300 mg, 84%)을 수득하였다. 이를 추가적인 규명(characterization) 없이 다음 단계에서 직접 이용하였다.

무수(dry) 톨루엔 (5 mL) 중의 전술된 1,7-디아자스피로[4.4]노난 (150 mg, 1.2 mmol)의 용액을 질소로 퍼징하고, 3-브로모피리딘 (117 mg, 0.750 mmol), 라세미-2,2'-비스(디페닐포스피노)-1,1'-비나프틸 (rac-BINAP) (18 mg, 0.03 mmol), 소디움 터트-부톡시드 (100 mg, 1.04 mmol) 및 트리스(디벤질리덴아세톤) 디팔라듐 (O) (Pd₂(dba)₃) (14 mg, 0.015 mmol)을 첨가하였다. 혼합물을 강하게 교반하고 오일조(oil bath)에서 100 ℃에서 3시간 동안 가열하였다. 상기 혼합물을 냉각시키고, 규조토를 통해 여과시키고, 실리카 겔 컬럼에 적용하였다. 상기 컬럼을 1% 농축 수성 수산화암모늄을 함유한 디클로로메탄 중의 0-10% 메탄올의 구배로 용리시켰다. 결과적으로 수득된 갈색 오일 (50 mg, 15%)을 메탄올 중에 취하고, 디옥산 중의 과량의 4M HCl (~ 1 mL)로 처리하고, 뒤이어 에테르로 희석하였다. 염산염이 먼저 빠져나왔으나, 방치시 응고되었고, 뒤이어 에테르로 분쇄시켰다(triturate). 이소프로판올-에테르로부터의 재결정화는 227-232 ℃ 범위의 용융점을 갖는 황갈색 고체 (7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 디히드로클로라이드, 25 mg)를 생성하였다. 이 물질로부터의 유리 염기는 98%의 키랄 순도를 가지며, 그의 주요한 이성질체는 키랄 HPLC (Chiralpak AD^® 컬럼, 75:25 헥산/에탄올 이용)에 의해, 다른 수단(예를 들면, DTTA 염을 이용한 분할)을 통해 제조된 S 이성질체 물질과 동일한 것으로 확인하였다.

NMR (CD₃OD): 2.2-2.4 (br m, 4H); 2.45-2.65 (br m, 2H); 3.5-3.6 (br m, 2H); 3.6-3.75 (br m, 4H); 7.75-7.9 (br m, 2H); 8.1-8.2 (br m, 2H). MS (M+H) = 204.

(R)-7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난 디히드로클로라이드

-78 ℃까지 냉각시킨, 디클로로메탄 (350 mL) 중의 N-벤조일-2-알릴프롤린 (R)-α-메틸벤질 아미드 (4.60 g, 12.6 mmol)의 보다 낮은 극성의 부분입체이성질체의 용액을 오존 강화된 산소로 45분 동안 처리하였다. 반응액을 질소로 퍼징하여 과량의 오존을 제거하고 디메틸 술피드 (1 mL)로 처리하였다. 반응액을 2 시간 동안 교반하여, 점진적으로 주변 온도까지 가온시켰다. 그 후, 혼합물을 트리에틸실란(10.5 mL)으로 처리하고, 트리플루오로아세트산 (7 mL)을 빠르게 점적하고, 질소 대기 하에 밤새 교반하였다. 반응 혼합물을 건조상태까지 농축시키고, 잔류물을 디클로로메탄 (100 mL)에 용해시켰다. 이 용액을 연속적으로 중탄산나트륨 포화 용액, 물 및 염수 (각각 25 mL)로 처리하였다. 유기층을 무수 황산나트륨으로 건조시키고, 여과시키고, 농축시켰다. 잔류물을 헥산/에틸아세테이트 구배 (0-50% EtOAc) 용리를 이용한, 실리카 겔 상에서의 컬럼 크로마토그래피에 의해 정제하여, 1.14 g의 1-벤조일-7-((R)-α-메틸벤질)-1,7-디아자스피로[4.4]노난-6-온 (26%)을 수득하였다. 무수 테트라히드로퓨란 (THF) (100 mL) 중의 이 락탐 (동일한 방법에 의해 제조된, 제2 로트와 합쳐짐; 총량 = 2.0 g, 5.8 mmol)을 THF (100 mL) 중의 리튬 알루미늄 하이드리드 (0.66 g, 17.3 mmol)의 얼음 냉각시킨 현탁액에 점적하였다. 얼음 냉각을 동반한 30분의 교반 후에, 얼음조를 제거하고 반응 혼합물을 환류 하에 밤새 가열하였다. 그 후, 반응 혼합물을 얼음조에서 냉각시키고 에테르 (100 mL)로 희석하였다. 상기 혼합물을 50% 수산화나트륨 수용액 (~3 mL, 과립형, 백색 침전물을 제공하기에 충분한 양)으로 퀀칭시키면서, 강하게 교반하였다. 결과적으로 수득된 현탁액을 여과시키고, 여과액을 농축하여 오일 (1-벤질-7-((R)-α-메틸벤질)-1,7-디아자스피로[4.4]노난, 1.7 g, 93%)을 수득하였다. 이 아민 (1.7 g, 5.4 mmol)을 메탄올 (200 mL)에 용해시키고, 20% 탄소상 팔라듐 히드록시드 (wet, Degussa type) (0.34 g)와 조합하였다. 수소 대기 (50 psi) 하에 혼합물을 3일 동안 진탕하고, 추가적인 0.34 g의 촉매를 2일 차에 첨가하였다. 상기 혼합물을 규조토를 통해 여과시키고, 여과액을 농축시켰다. 잔류 오일에 Kugelrohr (bulb-to-bulb) 증류 (80℃, ~1 mm Hg pressure)를 적용하여 무색 오일(1,7-디아자스피로[4.4]노난, 150 mg, 14)을 수득하였다. 무수 톨루엔 (5 mL) 중의 이 아민 (150 mg, 1.2 mmol)의 용액을 질소로 퍼징하고, 3-브로모피리딘 (117 mg, 0.750 mmol), 라세미-2,2'-비스(디페닐포스피노)-1,1'-비나프틸 (rac-BINAP) (18 mg, 0.03 mmol), 소디움 터트-부톡시드 (100 mg, 1.04 mmol) 및 트리스(디벤질리덴아세톤) 디팔라듐 (O) (Pd₂(dba)₃) (14 mg, 0.015 mmol)을 첨가하였다. 혼합물을 강하게 교반하고 오일조에서 100 ℃에서 3.5시간 동안 가열하였다. 상기 혼합물을 냉각시키고, 규조토를 통해 여과시키고, 실리카 겔 컬럼에 적용하였다. 상기 컬럼을 1% 농축 수성 수산화암모늄을 함유한 디클로로메탄 중의 0-10% 메탄올의 구배로 용리시켰다. 결과적으로 수득된 갈색 오일 (60 mg, 18%)을 메탄올 중에 취하고, 디옥산 중의 과량의 4M HCl (~ 1 mL)로 처리하고, 뒤이어 에테르로 희석하였다. 염산염이 빠져나왔으나, 방치시 응고되었고, 뒤이어 에테르로 분쇄시키고, 이소프로판올-에테르로부터 재결정화시켜 황갈색 고체 (7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 디히드로클로라이드, 40 mg)(227-232 ℃ 범위의 용융점)를 생성하였다. 이 물질로부터의 유리 염기는 94%의 키랄 순도를 가지며, 그의 주요한 이성질체는 키랄 HPLC (Chiralpak AD^® 컬럼, 75:25 헥산/에탄올 이용)를 통해, x-선 회절에 의해 R 절대 구조를 갖는 것으로 결정된 물질과 동일한 것으로 결정되었다. NMR (CD₃OD): 2.2-2.4 (br m, 4H); 2.45-2.65 (br m, 2H); 3.5-3.6 (br m, 2H); 3.6-3.75 (br m, 4H); 7.75-7.9 (br m, 2H); 8.1-8.2 (br m, 2H). MS (M+H) = 204.

실시예 17: 7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난의 염 형성의 요약

본 명세서에 기재된 기법을 이용하여, (R)- 및 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 염을 제조하였다. 사용된 산, 사용된 당량, 재결정화를 위해 사용된 용매, 및 결과적으로 수득된 결정질 또는 비-결정질 물질에 관한 정보가 하기의 표 6 및 7에 제공된다.

실시예 18: (R)-7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난 p- 히드록시벤조에이트에 대한 기준 표준( reference standard ) 형성 및 광학적 회전 결정

무수 알코올 (350 mL) 중의 (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 p-히드록시벤조에이트 (55.82 g, 164 mmol) 용액을 교반하고 환류 온도까지 가열하여, 모든 고체를 용해시켰다. 탈색 탄소 (2.88 g)를 조심스럽게 첨가하고, 혼합물을 교반하고 10분 동안 환류 온도 부근에서 가열하였다. 고온 혼합물을 규조토(7.38 g)의 패드를 통해 여과시키고, 필터 케이크를 고온 에탄올 (100 mL)로 세척하였다. 따뜻한 여과액을 회전 증발을 통해 농축하고, 침전이 상당히 일어날 때까지 ~30분 동안 실온에서 교반하였다. 아세톤 (530 mL)을 7분에 걸쳐 빠르게 첨가하고, 혼합물을 21시간(21H) 동안 5 ℃에서 냉장시켰다. 고체를 여과시키고, 차가운 아세톤으로 세척하고(2 x 50 mL) 50 ℃에서 22시간 동안 진공 건조시켰다. 엷은-베이지색 고체를 유리 트레이로 옮기고, 큰 덩어리를 스패츌라(spatula)로 부쉈다. 물질을 진공 하에 50 ℃에서 18시간 동안 재-건조시켜 52.3 g (93.7%)의 엷은-베이지색, 자유-유동성(free-flowing) 분말, mp 136-140.5℃을 수득하였다. ¹H NMR 스펙트럼 (D₂O)은 모노-염 화학량론과 일치했다. 보다 짧은 체류 시간을 갖는 이성질체에 대해, 비키랄(achiral) HPLC 기준 순도: 99.92%; 키랄 HPLC 기준 순도: 99.72%; 원소 분석: C₁₂H₁₇N₃ . C₇H₆O₃ . 0.5 H₂O에 대한 계산값: C, 65.12%; H, 6.90%; N, 11.99%, 관찰값: C, 65.29, 65.17%; H, 6.92, 6.98%; N, 11.96, 11.92% (모노-p-히드록시벤조에이트 헤미-히드레이트(hemi-hydrate) 화학량론과 일치됨); ES-MS: [M+H]⁺ at m/e 204 (유리 염기의 분자량 (203.3)과 일치됨); ¹H NMR (D₂O): δ 7.76 (d, 1H), 7.71 (m, 1H), 7.63 (distorted d, 2H, 산 모이어티의 -C₆H₄-, 모노-염 화학량론을 나타냄), 7.16 (dd, 1H), 6.90 (m, 1H), 6.73 (distorted d, 2H, 산 모이어티의 -C₆H₄-, 모노-염 화학량론을 나타냄), 3.53 and 3.20 (AB q, 2H), 3.31 (m, 4H), 2.24 (m, 2H), 2.03 (m, 4H); [α]_D ²⁰ -117° (c = 10 mg/mL 메탄올).

(R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 시료를 3N 수산화나트륨 (15 mL)에 의한 염의 염기성화 및 클로로포름에 의한 추출 (4 x 10 mL)에 의해 그의 p-히드록시벤조산 염 (0.76 g, 2.24 mmol)로부터 방출시켰다. 합쳐진 클로로포름 추출물을 물 (10 mL)로 세척하고 황산나트륨 상에서 건조시켰다. 여과 후에, 클로로포름을 회전 증발에 의해 제거하였다. 결과적으로 수득된 엷은-황색 오일을 클로로포름 중의 용해, 클로로포름 용액의 황산나트륨에 의한 건조, 여과 및 회전 증발에 의한 농축에 의해 더 처리하였다. 결과적으로 수득된 물질을 -70 ℃에서 진공 하에 2.5 시간 동안 건조시켜 엷은 황색 오일로서 0.44 g (96.9%의 (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난), [α]_D ²⁰ -54° (c = 10 mg/mL 메탄올)을 수득하였다.

실시예 19: (S)-7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난 p- 히드록시벤조 에이트에 대한 기준 표준( reference standard ) 형성 및 광학적 회전 결정

무수 알코올 (350 mL) 중의 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 p-히드록시벤조에이트 (55.4 g, 162 mmol) 용액을 교반하고 환류 온도까지 가열하여, 모든 고체를 용해시켰다. 탈색 탄소 (2.81 g)를 첨가하고, 혼합물을 교반하고 10분 동안 환류 온도 부근에서 가열하였다. 고온 혼합물을 규조토(7.28 g)의 패드를 통해 여과시키고, 필터 케이크를 고온 에탄올 (100 mL)로 세척하였다. 그 후, 곧 결정화를 개시하였고, 황백색 고체의 혼합물을 실온까지 냉각시키면서 4-5 시간 동안 교반하였다. 그 후, 상기 혼합물을 40 ℃ (수조)에서 회전 증발을 통해 농축하여, 71.24 g의 황백색의 노르스름한 페이스트를 수득하였다. 무수 에탄올 (35 mL)을 배치(batch)에 첨가하였다. 아세톤 (635 mL)을 플라스크에 첨가하고, 혼합물을 교반하고 환류까지 가열하였다. 열 공급원을 제거하고, 배치를 교반 하에 실온까지 냉각시키고, 5 ℃에서 13시간 동안 냉장시켰다. 결과적으로 수득된 고체를 여과시키고, 차가운 아세톤으로 세척하고 (2 x 50 mL) 50 ℃에서 6시간 동안 진공 건조시켰다. 엷은-베이지색 고체를 유리 트레이로 옮기고, 큰 덩어리를 스패츌라(spatula)로 부쉈다. 물질을 진공 하에 50 ℃에서 2.5 시간 동안 재-건조시켜 54.34 g (97.9%)의 크림색, 덩어리 분말(lumpy powder), mp 138.5-140.5 ℃을 수득하였다. ¹H NMR 스펙트럼 (D₂O)은 모노-염 화학량론과 일치했다. 보다 긴 체류 시간 이성질체의 경우, 비키랄 HPLC 기준 순도: 99.73%; 키랄 HPLC 기준 순도: 99.81%; 원소 분석: C₁₂H₁₇N₃ . C₇H₆O₃ . 0.5 H₂O에 대한 계산값: C, 65.12%; H, 6.90%; N, 11.99%; 관찰값: C, 65.35, 65.21%; H, 6.96, 6.94%; N, 12.09, 11.98% (모노-p-히드록시벤조에이트 헤미-히드레이트(hemi-hydrate) 화학량론과 일치됨); ES-MS: [M+H]⁺ at m/e 204 (유리 염기의 분자량 (203.3)과 일치됨); ¹H NMR (D₂O): δ 7.76 (d, 1H), 7.72 (m, 1H)1 7.62 (distorted d, 2H, 산 모이어티의 -C₆H₄-, 모노-염 화학량론을 나타냄), 7.16 (dd, 1H), 6.90 (m, 1H), 6.72 (distorted d, 2H, 산 모이어티의 -C₆H₄-, 모노-염 화학량론을 나타냄), 3.53 and 3.20 (AB q, 2H), 3.31 (m, 4H), 2.23 (m, 2H), 2.10 (m, 4H); [α]_D ²⁰ +121° (c = 10 mg/mL 메탄올)

(S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 시료를 3N 수산화나트륨 (15 mL)에 의한 염의 염기성화 및 클로로포름에 의한 추출 (4 x 10 mL)에 의해 그의 p-히드록시벤조산 염 (0.77 g, 2.25 mmol)로부터 방출시켰다. 합쳐진 클로로포름 추출물을 물 (10 mL)로 세척하고 황산나트륨 상에서 건조시켰다. 여과 후에, 클로로포름을 회전 증발에 의해 제거하였다. 결과적으로 수득된 엷은-황색 오일을 클로로포름 중의 용해, 클로로포름 용액의 황산나트륨에 의한 건조, 여과 및 회전 증발에 의한 농축에 의해 더 처리하였다. 결과적으로 수득된 물질을 ~70 ℃에서 진공 하에 2시간 동안 건조시켜 엷은 황색 오일로서 0.44 g (97.3%의 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난), [α]_D ²⁰ +55° (c = 10 mg/mL 메탄올)을 수득하였다.

실시예 20: (R)-7-(3- 피리디닐 )-1,7- 디아자스피로[4.4]노난 모노-p- 히드록시벤조에이트의 DVS 분석

DVS(dynamic vapor sorption) 장치에서, (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 모노-p-히드록시벤조에이트 (~14.1 mg)의 시료에 약 10시간 동안 점진적으로 증가되는 습도를 적용하고 뒤이어 점진적으로 감소되는 습도를 적용하였다( 세부사항은 하기 참조). 표 6에 표시된, 결과는 이 염이 높은 습도에 대해 특히 안정하여, 연구 동안 0.2 중량% 미만이 증가되었고, 습도가 감소되면서 흡수된 수분을 용이하게 상실했다는 것을 보여주었다. 상대적으로 높은 용융점 및 결정 속성을 고려할 때, 상기 염은 약물 개발을 위해 특히 우수한 후보이다.

실시예 21: 키랄 분석 HPLC 방법

7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 및 그의 분할된 거울상이성질체의 다양한 시료의 거울상이성질체 조성 및 순도를 하기 방법을 이용하여 결정하였다. 유리 염기 (7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난, (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난, 또는 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 시료를 에탄올에 용해시켰다(~ 0.65 mg/mL). Chiralpak AD, 250 x 4.6 mm 컬럼 (Chiral Technologies catalog # 19025)으로의 주입 및 1.0 mL/분 유속의 75:25:0.2 헥산/에탄올/디-n-부틸아민에 의한 용리에 의해 분획(10 ㎕)을 분석하였다. 컬럼 온도는 20 ℃에서 유지시키고, 검출기는 260 nm에 설정하였다. 이 조건 하에서, R 거울상이성질체는 통상적으로 8.3분에 용리되고, S 거울상이성질체는 통상적으로 9.5분에 용리된다. 체류 시간의 미세 변화가 관찰되며, 특히, 분석이 다른 날에 수행되는 경우 관찰된다.

본 명세서에 기재된 실험을 위한 테스트 화합물은 유리 형태 또는 염 형태로 이용되었다.

관찰된 특이적 약리적 반응은 선택된 특정한 활성 화합물에 따라, 또는 약제학적 담체의 존재 여부, 및 제제의 제형 및 투여 방식에 따라 변할 수 있으며, 그와 같이 예상되는 결과의 변화 또는 차이가 본 발명의 실시에 따라 고려된다.

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

Claims (26)

1. 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 산 염(acid salt)로서, 상기 산은 숙신산 또는 옥살산인 것인 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 산 염.
2. 제1항에 있어서, 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 대 상기 산의 화학량론적 비(stoichiometry)(몰비)는 1:2 내지 2:1인 것인 염.
3. 제1항에 있어서, 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 대 상기 산의 화학량론적 비(몰비)는 1:1인 것인 염.
4. (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 산 염으로서, 상기 산은 염산, 옥살산, (R)-만델산, 벤조산, p-브로모벤조산, p-히드록시벤조산, 갈락타르산(뮤신산), 또는 (+)-디-0,0'-p-톨루오일-D-타르타르산인 것인 (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 산 염.
5. (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 산 염으로서, 상기 산은 염산, 옥살산, (S)-만델산, 벤조산, p-브로모벤조산, p-히드록시벤조산, 갈락타르산(뮤신산), 또는 (-)-디-O,O'-p-톨루오일-L-타르타르산인 것인 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 산 염.
6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 대 상기 산의 화학량론적 비(몰비)는 1:2 내지 2:1인 것인 염.
7. 제4항 또는 제5항에 있어서, 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 대 상기 산의 화학량론적 비(몰비)는 1:1인 것인 염.
8. 제7항에 있어서, 상기 산은 p-히드록시벤조산인 것인 염.
9. (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 모노-p-히드록시벤조에이트.
10. (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 모노-p-히드록시벤조에이트.
11. (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 또는 그의 염을 실질적으로 포함하지 않는, (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 또는 그의 염.
12. 실질적으로 결정질 형태인 (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 산 염.
13. 하나 이상의 약제학적으로 허용가능한 담체와 함께, 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 화합물을 포함하는 약제학적 조성물.
14. CNS 질환의 치료 또는 예방을 필요로 하는 개체에게 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 화합물의 유효량을 투여하는 단계를 포함하는, CNS 질환을 치료 또는 예방하는 방법.
15. CNS 질환의 치료 또는 예방용 약제의 제조에서 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 화합물의 용도.
16. CNS 질환의 치료 또는 예방에 이용하기 위한 제1항 내지 제12항의 화합물.
17. 제14항 내지 제16항에 있어서, 상기 질환은 우울증, 불안, 양극성 장애, 조증, 월경전 불쾌감(premenstrual dysphoria), 공황 장애, 대식증(bulimia), 거식증(anorexia), 범불안 장애, 계절성 정동 장애(seasonal affective disorder), 주요 우울 장애(major depressive disorder), 강박 장애(obsessive compulsive disorder), 분노 폭발(rage outbursts), 적대적 반항 장애(oppositional defiant disorder), 뚜렛 증후군, 자폐증, 약물 및 알코올 중독, 담배 중독, 폭식(compulsive eating), 및 비만증으로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 방법, 용도 또는 화합물.
18. 제14항 내지 제16항에 있어서, 상기 질환은 초로성 치매 (조발성 알쯔하이머병), 노인성 치매 (알쯔하이머형 치매(dementia of the Alzheimer's type)), 알쯔하이머병, 루이 소체 치매(Lewy Body dementia), 혈관성 치매(vascular dementia), AIDS 치매 복합증(AIDS dementia complex), HIV-치매, 파킨슨병을 포함한 파킨슨증, 피크병(Pick's disease), 진행성 핵상 마비(progressive supranuclear palsy), 헌팅톤 무도병(Huntington's chorea), 지연성 운동장애(tardive dyskinesia), 운동과다증, 크로이츠펠트-야콥병(Creutzfeld-Jakob disease), 간질, 주의력 결핍 장애, 주의력 결핍 과잉행동 장애, 난독증, 정신분열증, 정신분열형 장애(schizophreniform disorder), 정신분열 정동장애(schizoaffective disorder), 경도 인지 장애(mild cognitive impairment, MCI) 및 연령-관련 기억력 장애(age-associated memory impairment, AAMI)로 구성된 군으로부터 선택되는 것인 방법, 용도 또는 화합물.
19. 제14항 내지 제16항에 있어서, 상기 질환은 물질 중독(substance addition)인 것인 방법, 용도, 또는 화합물.
20. 통증 또는 염증의 치료 또는 예방을 필요로 하는 개체에게 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 화합물의 유효량을 투여하는 단계를 포함하는, 통증 또는 염증을 치료 또는 예방하는 방법.
21. 통증 또는 염증의 치료 또는 예방용 약제의 제조에서 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 화합물의 용도.
22. 통증 또는 염증의 치료 또는 예방에서 사용하기 위한 제1항 내지 제12항에 청구된 화합물.
23. (i) 키랄 산의 입체이성질체 중 하나 또는 둘 모두와의 반응에 의해 부분입체이성질체 염(diastereomeric salt)으로 전환시키는 단계,
    (ii) 분별 결정화(fractional crystallization)에 의해 개별적인 부분입체이성질체 염을 단리시키는 단계, 및
    (iii) 염기에 의한 처리에 의해 상기 단리된 염으로부터 유리 염기를 방출시키는 단계를 포함하는, 7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난의 이성질체를 분리하는 방법.
24. 제23항에 있어서, 상기 키랄산은 (+)-디-O,O'-p-톨루오일-D-타르타르산 및 (-)-디-O,O'-p-톨루오일-L-타르타르산 중 하나 또는 둘 모두인 것인 방법.
25. (i) 키랄 보조기를 포함하는 아민(amine containing a chiral auxiliary)의 순수한 거울상이성질체와의 응축에 의해 적합하게 N-보호된 라세미 2-알릴프롤린을 한 쌍의 부분입체이성질체 아미드로 전환시키는 단계,
    (ii) 크로마토그래피 또는 결정화에 의해 상기 부분입체이성질체를 분리하는 단계, 및
    (iii) 상기 키랄 보조기가 절단되는 방식으로 합성을 완료시키는 단계를 포함하는, 실질적으로 순수한 거울상이성질체 형태로 (R)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난 및 (S)-7-(3-피리디닐)-1,7-디아자스피로[4.4]노난을 제조하는 방법.
26. 제25항에 있어서, 상기 부분입체이성질체 중간체의 쌍은 N-벤조일-2-알릴프롤린 (R)-α-메틸벤질 아미드인 것인 방법.

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