Synthesis of quinolinoids as NOS inhibitor

Abstract

6-Phenylamino-5,8-quinolinedione (LY83583)은 고농도에서는 직접 내피세포에 있는 NO synthase (NOS)에 작용하여 NO의 생성을 억제하며, 그보다 낮은 농도에서는 혈관 평활근내 있는 soluble guanylyl cyclase (sGC)에 작용하여 근육 이완을 저해한다. LY83583은 NO의 생리활성을 연구하는데 널리 이용되고 있으나, 아직 그 유도체에 관한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 LY83583의 6-phenylamino group에서 수소대신 불소로 치환된 유도체를 합성하였다. 불소로 치환되었을 때 그 화합물의 지용성을 증가시켜 생체막 투과도를 증가시키고, 정전기적 인력을 증가시키며, 생체내 대사도 지연시킨다. 한편 수소와 유사한 크기이므로 작용하는 효소의 수용체에 결합하는데는 영향을 미치지 않는다. 6-phenylamino 기의 2번 혹은 4번 탄소기에 전자를 주는 기로 치환했다. 이는 전자를 주는 기를 도입함으로써 heterocycle의 전자밀도를 증가시켜 NOS의 heme부위에 있는 Fe^(3+)와의 결합력을 증가시킬 수 있을 것으로 기대되기 때문이다. 이외에도 수소 대신 다른 할로겐 원소나 기로 치환함으로써 그 영향을 비교했다. 생리활성 검색은 합성된 유도체(OQs)가 acethylcholine(ACh)에 의한 근육이완을 억제하는지 관찰하는 방법과 macrophage에서 lipopolysaccarides(LPS)에 의해 유도 생성된 NO를 측정하는 방법에 의해 행해졌다. 그 결과, OQs는 0.1μM 농도에서도 근육이완을 억제하는 것이 많았으며, 특히 불소로 치환된 OQ1와 OQ21이 강력한 효과를 나타냈다. 또한 6-phenylamino group의 4번 탄소에서 할로겐이나 trifluoromethyl기, trifluoromethoxy기로 치환된 유도체도 억제하는 효과가 있거나 있을 가능성이 있는 화합물이었다. 한편,OQ6와 OQ11, OQ23, OQ26, OQ36은 10μM 에서 LPS에 의해 유도된 NO의 생성을 저해했으나 1μM에서는 효과가 없었다.;6-(Phenylamino)-5,8-quinolinedione (LY83583) acts as an inhibitor of soluble guanylate cyclase in vascular smooth muscle cell at high concentrations and as an inhibitor of NO-generation in endothelial cells at lower concentrations. LY83583 has been used as experimental tools with which to investigate the biological significance of NO. However, there has never been a systemic study of LY83583 derivatives. This paper mainly describes the synthesis and some pharmacological properties of 6-[N-(substituted-phenylamino)]-5,8-quinolinediones. These derivatives were designed that they were incorporated by flourine in 6-(N-phenylamino) group of LY83583 in order to increase therapeutic efficacy and improve pharmacological properties. As a rationale for this study, it is generally known that the presence of flourine often leads to increased lipid solubility, thereby enhancing rates of absorption and transport of drugs and inhibited metabolism. Also, these derivatives have no steric hindrance at enzyme receptor site because of fluorine closely mimics hydrogen. Furthermore derivatives substituted with electron donating group in 2 carbon or 4 carbon of 6-phenylamino group were designed. These are anticipated to activate complex formation with Fe^(3+) in NOS heme moiety and inhibit NOS. To compare with substitution of fluorine and donating group, other halogens or electron withdrawing groups were substituted. New compounds synthesized by method already known were screened for physiological properties about ACh-induced relaxation in rat aorta and inhibition potency of NO formation induced by LPS in the murine macrophage cell line, RAW 264.7. In the test of rat aorta, a lot of OQs inhibited relaxation by ACh at the even concentration of 0.1μM and especially OQ1 and OQ21 represented potent inhibition activities. These compounds were derivatives substituted with fluorine in 4 carbon or 2, 3, 4 carbon of 6-phenylamino group. In the nitrite production assay, OQs had little activities at the concentration of 1μM. OQ6, OQ11, OQ23, OQ26 and OQ36 reduced NO production at concentration of 10μM.