4,7-Benzimidazoledione 화합물의 합성 및 혈관평활근세포 증식 억제작용 연구

Abstract

Quinone 유도체들은 항진균, 항암, 항균, 항말라리아, nitric oxide synthase(NOS) 저해작용 등 다양한 생리활성을 나타낸다. 본 연구에서는 quinone 유도체 중 우수한 생리활성이 예상되는 4,7-benzimidazoledione 유도체를 새로이 합성하여 그 생리활성을 검색하였다. 아직까지 동맥경화와 혈관재협착의 원인이 되는 혈관평활근세포 (SMCs)의 증식을 억제하는 작용뿐 아니라 solidtumor를 포함하여 angiogenesis와 관련된 질병을 다루는데 있어서 매우 중요한 사람의 모계 정맥 내피 세포 (HUVECs)의 증식을 억제하는 작용을 갖는quinone체들은 알려져 있지 않다. 따라서 4,7-benzimidazoledione 유도체에 대한 SMCs와 HUVECs의 증식을 저해하는 작용을 검색하였다. 또한, 4,7-benzimidazoledione 유도체의 항진균작용도 연구하였다. Heterocyclic benzo[b]naphtho[2,3-d]furan-6,11-dione 유도체들이 우수한 생리활성 때문에 주목을 받고 있음에 착안하여 새로운 heterocyclic systems의 합성에 효과적인 palladium mediated cyclization을 통해 새로운 benzo[b]thiophen-6,11-dione 유도체를 합성하였다. 4,7-Benzimidazoledione 유도체들은 1,4-dimethoxybenzene을 니트로화한 후 Pt2O을 촉매로 수소 환원시키고 각각 aldehyde와 반응시켜 4,7-dimethoxy-2-phenyl-1H-benzo[d]imidazole과 5-arylamino-2-[4-(1H-imidazol-1-yl) phenyl]-6-chloro-1H-benzo[d]imidazole-4,7-dione을 합성하였다. 그 후 HCl과 HNO3을 사용하여 quinone form으로 산화 및 염소화시켜 5,6-dichloro-2-phenyl-1H-benzo[d]imidazole-4,7-dione을 만든 뒤 다양한 arylamine과 arylthiol을 반응시켜 5-arylamino-6-chloro-2-phenyl-1H-benzo[d]imidazole-4,7-dione (IKBAs)유도체 18개를 얻었고, 5-arylthio-6-chloro-2-phenyl- 1H-benzo[d]imidazole-4,7-dione (IKBTs) 유도체 3개와 5,6-bis-arylthio-2-phenyl-1H-benzo[d]imidazole-4,7-dione (IKWTs) 유도체 7개를 얻었으며, 5-arylamino-2-[4-(1H-imidazol-1-yl)phenyl]-6-chloro-1H-benzo[d] imidazole-4,7-dione (IKNAs) 유도체 12개를 얻었다. Benzo[b]thiophen-6,11-dione 유도체들은 우선 1,4-naphthoquinone과 당량의 arylthiol을 반응시켜 2-arylthio-1,4-naphthoquinone을 합성하고 이를 다시 당량의 palladium(Ⅱ) acetate와 반응시켜 benzo[b]-naphtho[2,3-d]thiophen-6,11-dione (IKCs) 유도체 10개와 동일한 합성방법으로 합성하여 7,8-dimethyl-benzo[b]-benzo[2,3-d]thiophen-6,9-dione (IKDMs) 유도체 6개를 얻었다. 우수한 항진균 작용이 있다고 보고된 naphthalene-1,2-dione 유도체들은 sodium-1,2-naphthoquinone-4-sulfate를 증류수에 녹인 후 EtOH에 당량의 arylamine 혹은 arylthiol을 녹인 용액을 가한 후 Na2CO3를 첨가하여 4-arylamino-naphthalene-1,2-dione (IKNQs) 유도체 7개와 4-arylthionaphthalene-1,2-dione (IKSQs) 유도체 5개를 합성하였다. 마지막으로 Pyrimidoindole moiety를 포함하는 heterocycle은 항고혈압, 항염증, Al 아데노신 수용체의 길항체등, 그들의 다양한 생리 활성 때문에 주목 받고 있음을 착안하여 benzo[4,5]thio[2,3-d]pyrimidine 유도체를 합성하고자 pyrimidin-4(5H)-one에 요오드를 도입하여 5-iodopyrimidin-4(5H)-one를 만들고, 여기에 다시 chloro기를 도입하여 4-chloro-5-iodo-4,5-dihydropyrimidine을 합성하여 arylthiol과 반응시켜 그 중간체인 4-arylthio-5-iodo-pyrimidine 유도체를 16개 합성하여 그 항진균 작용을 검색하였다. 합성된 유도체 (3PBIQs, 4PBIQs, PBIQs, HPBIQs, PSs, 3PSs, 4PSs, BIs, CBIs, HJYs, TFQs, IKBAs, IKBTs, IKBWs)에 대해서는 SMCs와 HUVECs의 증식 저해작용을 검색하였다. WST colorimeric assay에 의해 각 화합물은의 IC50 값을 기준물질인 mycophenolic acid (MPA)와 비교하여 결정하였다. SMCs와 HUVECs의 증식 저해작용을 검색한 결과 대부분의 benzimidazole-4,7-dione 유도체들은 대체로 좋은 효과를 나타냈다. 특히 HJYs가 우수한 활성을 보여주었고 CBIs와 BIs의 대부분의 물질들이 우수한 활성을 보여주었으며 이들 물질의 활성은 MPA보다 우수하거나 비슷하였다. 반대로 물질 3PBIQs, 4PBIQs, PBIQs, HPBIQs, PSs, 3PSs, 4PSs, IKBWs, TFQs와 IKBAs은 우수한 활성을 나타내지 않았다. 합성한 유도체 (IKBAs, IKBTs, IKWTs, IKNAs, IKCs, IKDMs, IKLCs, IKNQs, IKSQs)들에 대해서는 4가지 병원균주인 Candida albicans, Candida. tropicalis, Candida. krusei, Aspergillus niger에 대해서 항진균 작용을 검색하였다. 각 화합물에 대한 MIC (minimum inhibitory concentration)는 액체 배지 희석법 (two fold broth dilution method)으로 하였고 대조 약물로는 fluconazole, flucytosine을 사용하였다. 특히 5-arylthio-6-chloro-2-phenyl-1H -benzo[d]imidazole-4,7-dione (IKBTs) 유도체, 5,6-bis-arylthio-2-phenyl-1H-benzo[d]imidazole-4,7-dione 유도체 (IKBWs)와 4-arylthio-5-iodo-4,5 -dihydropyrimidine (IKLCs) 유도체는 대부분이 C. tropicalis 와 A. niger에서 비교적 효과가 좋았지만, C. albicans 와 C. krusei에서는 대체로 효과가좋지 않은 것으로 나타났다. 또한 4-arylamino-naphthalene-1,2-dione (IKNQs) 유도체와 4-arylthio- naphthalene-1,2-dione (IKSQs) 유도체는 C.tropicalis균주에서만 모두 fluconazole과 flucytosine 보다 뛰어난 항진균 효과를 보였다. 그러나 5-arylamino-6-chloro-2-phenyl-1H-benzo[d]imidazole-4,7-dione (IKBAs), 5-arylamino-2-[4-(1H-imidazol-1-yl)phenyl]-6-chloro-1H-benzo[d]imidazole-4,7-dione (IKNAs)와 benzo[b]thiophen-6,11-diones (IKCs) 및 7,8-dimethyl- benzo[b]-benzo[2,3-d]thiophen-6,9-diones (IKDMs)는 대부분의 유도체에서 C. albicans, C. tropicalis, C. krusei, A. niger의 4가지 모든 병원균에 대해서 양성 대조군인 fluconazole과 flucytosine 보다 특별히 우수한 효과를 나타내지 않았다.;Quinones have been reported with various pharmcological activities such as antifungal, anticancer and antimalarial activities. Especially, compounds containing the heterocyclic quinone group represent an important class of biologically active molecules. However, the inhibitory activity of quinone classes on the proliferation of SMCs and ECs has not been reported to the best of our knowledge. Therefore, we synthesized and tested various quinone derivatives to elucidate their contribution to the antiproliferative effects on PDGF-stimulated SMC proliferation and on proliferation of human umbilical vein endothelial cells (HUVECs) in response to the bFGF. Among the quinones tested, benzimidazole-4,7-dione derivatives (HJYs, CBIs, BIs) showed the potent antiproliferative activity on the SMCs and 6-arlyamino-5-halo-benzimidazole-4,7-dione (HJYs) showed the potent antiproliferative effect on the ECs. 6-Arylamino-5-chloro-2-phenyl-4,7-benzimidazoledione (IKBAs), 6-arylthio-5-chloro-2-phenyl-4,7-benzimidazoledione (IKBTs), 5,6-bis(arylthio)-5-chloro-2-phenyl-4,7-benzimidazoledione (IKBWs) and 5-arylamino-2-[4-(1H-imidazol-1-yl)phenyl]-6-chloro-1H-benzo[d]imidazole -4,7-dione (IKNAs) were obtained by the substitution of 4,7-benzimidazoledione with the appropriate arylamines and arylthiols. 5,6-Dichloro-2-phenyl-4,7-benzimidazoledione and 2-[4-(1H-imidazol-1-yl) phenyl]-5,6-dichloro-1H-benzo[d]imidazole-4,7-dionewere synthesized by 96 4,7-dimethoxybenzimidazoles, HCl and HNO3. Benzo[b]naphtho[2,3-d]thioph en-6,11-dione (IKCs), 7,8-dimethyl-benzo[b]-benzo[2,3-d]thiophen-6,9-dione (IKDMs) and benzo[b]quinolino[2,3-d]aminophen-6,11-dione (IKQNs) were obtained by palladium-catalyzed cyclization with a stoichiometric amount of palladium(Ⅱ) acetate in appropriate condition. 4-Arylamino/thio-naphthalene-1,2-dione (IKNQs, IKSQs) were obtained by the substitution with arylamines and arylthiols. 4-Arylthio-5-iodo-4,5-dihydropyrimidine (IKLCs) were obtained by the substitution of 4-chloro-5-iodo-4,5-dihydropyrimidine with arylthiols in the presence of Cs2CO3. The most active potential among the series (3PBIQs, 4PBIQs, PBIQs, HPBIQs, PSs, 3PSs, 4PSs, BIs, CBIs, HJYs, TFQs, IKBAs, IKBTs, IKBWs) was found for the compounds (BIs, CBIs, HJYs) which showed half maximal inhibition of the PDGF-stimulated proliferation of the RAoSMCs tested at the level of 0.8 M. The results indicate that the 6-arylamino-5-chloro-2-methyl-benzimidazole-4,7-diones (HJYs) are a promising lead for the development asinhibitors of the SMC proliferations. And the result indicates that the compound BIs, CBIs and HJYs are a selective inhibitor for the ECs. We found most of benzimidazole-4,7-diones HJYs to be superior to MPA in terms of the strength of the activity and cell selectivity. These compounds may thus be a promising lead for the 97 development of inhibitors of the EC proliferation, all of which rely on angiogenesis. The antifungal activities of 5-arylamino-6-chloro-2-phenyl-1H-benzo [d]imidazole-4,7-dione (IKBAs), 5-arylthio-6-chloro-2-phenyl-1H-benzo [d]imidazole-4,7-dione (IKBTs), 5,6-bis-arylthio-2-phenyl-1H-benzo[d] imidazole-4,7-dione (IKBWs) and 5-arylamino-2-[4-(1H-imidazol-1-yl) phenyl]-6-chloro-1H-benzo[d]imidazole-4,7-dione (IKNAs), benzo[b]naphtho [2,3-d]thiophen-6,11-dione (IKCs), 7,8-dimethyl-benzo[b]-benzo[2,3-d] thiophen-6,9-dione (IKDMs), 4-arylamino-naphthalene-1,2-dione (IKNQs), 4-arylthio-naphthalene-1,2-dione (IKSQs) and 4-arylthio-5-iodo-pyrimidine (IKLCs) were evaluated using the two fold broth dilution method against C. albicans, C. tropicalis, C. krusei and A. niger. The minimum inhibitory concentration (MIC) values of test compounds were determined, and compared with positive controls, fluconazole and fluorocytosine. Among newly synthesized compounds, 5-arylthio-6-chloro-2-phenyl-1H-benzo[d] imidazole-4,7-dione (IKBTs), 5,6-bis-arylthio-2-phenyl-1H-benzo[d] imidazole-4,7-dione (IKBWs), 4-arylamino-naphthalene-1,2-dione (IKNQs), 4-arylthio-naphthalene-1,2-dione (IKSQs) and 4-arylthio-5-iodo-pyrimidine (IKLCs) generally showed relatively potent antifungal activities compared to fluconazole and flucytosine against C. tropicalis and A. niger.