专利名称：用于治疗炎症和其它疾病、具有2-氰基-4-氨基嘧啶结构和组织蛋白酶k抑制活性的半胱 ...的制作方法
技术领域：
本发明涉及半胱氨酸蛋白酶抑制剂，尤其涉及具有杂芳基腈结构的组织蛋白酶K抑制剂及其在治疗或预防涉及组织蛋白酶K的疾病或病症中的药学用途。
组织蛋白酶K是溶酶体半胱氨酸组织蛋白酶家族中的一员，所述酶家族例如组织蛋白酶B、K、L和S，这些酶和多种疾病有关，包括炎症、类风湿性关节炎、骨关节炎、骨质疏松症、肿瘤(特别是肿瘤发生和肿瘤转移)、冠心病、动脉粥样硬化(包括动脉粥样硬化斑块破裂和扰动)、自身免疫性疾病，呼吸系统疾病、感染性疾病以及免疫介导的疾病(包括移植排斥)。
因此，本发明提供式I化合物，或其可药用的盐或酯， 其中R为H、-R4、-OR4或NR3R4，其中R3为H、低级烷基或C3至C10环烷基，且R4为低级烷基或C3至C10环烷基，且其中R3和R4各自独立地任选被卤素、羟基、低级烷氧基、CN、NO2或任选被单或双-低级烷基取代的氨基取代；R1为-CO-NR5R6、-NH-CO-R5、-CH2-NH-C(O)-R5、-CO-R5、-S(O)-R5、-S(O)2-R5、-CH2-CO-R5或-CH2-NR5R6，其中R5为芳基、芳基-低级烷基、C3-C10环烷基、C3-C10环烷基-低级烷基、杂环基或杂环基-低级烷基，R6为H、芳基、芳基-低级烷基、芳基-低级链烯基、C3-C10环烷基、C3-C10环烷基-低级烷基、杂环基或杂环基-低级烷基，或其中R5和R6和与它们相连的氮原子共同形成N-杂环基，其中N-杂环基表示饱和、部分不饱和或芳香族含氮杂环部分，其经由氮原子相连，具有3至8个环原子，任选含有另外1、2或3个选自N、NR7、O、S、S(O)或S(O)2的杂原子，其中R7为H或任选被取代的基团，所述基团为低级烷基；羧基；酰基，包括低级烷基酰基例如甲酰基、乙酰基或丙酰基，或芳酰基例如苯甲酰基；酰氨基、芳基、S(O)或S(O)2，且其中N-杂环基任选稠合于双环结构中，例如与苯环或吡啶环稠合，且其中N-杂环基任选与3至8元环烷基或杂环以螺环结构相连，其中的杂环为3至10元环且含有1至3个选自N、NR6、O、S、S(O)或S(O)2的杂原子，其中R6如上所定义，且其中杂环基表示3至10元且含有1至3个选自N、NR7、O、S、S(O)或S(O)2的杂原子的环，其中R7如上所定义，且其中R5和R6各自独立地任选被一个或多个基团、例如1至3个基团取代，所述取代基选自卤素、羟基、氧代基、低级烷氧基、CN或NO2，或任选被取代的基团，所述基团为任选被单或双-低级烷基取代的氨基、低级烷氧基、芳基、芳基-低级烷基、N-杂环基或N-杂环基-低级烷基，其中任选取代的情况包括1至3个取代基，取代基选自卤素、羟基、低级烷氧基、低级烷氧基-低级烷基、低级烷氧基-羰基、CN、NO2、N-杂环基或N-杂环基-低级烷基，或任选单或双-低级烷基取代的氨基；R2独立地为H，或任选被取代的基团，所述基团为低级烷基、芳基、芳基-低级烷基、C3-C10环烷基、C3-C10环烷基-低级烷基、杂环基或杂环基-低级烷基，且其中R2任选被卤素、羟基、氧代基、低级烷氧基、CN、NO2或任选被单或双-低级烷基取代的氨基取代。
在以上及本发明其它描述中，以下术语的含义如下卤代或卤素指的是I、Br、Cl或F。
上文和下文中有关有机基团或化合物所提及的术语“低级”的定义是如支链或直链的形式，具有不超过且包括7个碳原子、优选不超过且包括5个碳原子且优选1、2或3个碳原子。
低级烷基为支链或直链的，且含有1至7个碳原子、优选1至5个碳原子。低级烷基代表例如甲基、乙基、丙基、丁基、异丙基、异丁基、叔丁基或新戊基(2，2-二甲基丙基)。
卤素取代的低级烷基为被不超过6个卤原子取代的C1-C7低级烷基。
低级烷氧基为支链或直链的，且含有1至7个碳原子、优选1至4个碳原子。低级烷氧基代表例如甲氧基、乙氧基、丙氧基、丁氧基、异丙氧基、异丁氧基或叔丁氧基。
低级烯烃、链烯基或链烯氧基为支链或直链的且含有2至7个碳原子、优选2至4个碳原子并含有至少一个碳-碳双键。低级烯烃、低级链烯基或低级链烯氧基代表例如乙烯基、丙-1-烯基、烯丙基、丁烯基、异丙烯基或异丁烯基，以及它们的氧基等价物。
低级炔烃、炔基或炔基氧基为支链或直链的且含有2至7个碳原子、优选2至4个碳原子并含有至少一个碳-碳叁键。低级炔烃或炔基代表例如乙炔基、丙-1-炔基、炔丙基、丁炔基、异丙炔基或异丁炔基，以及它们的氧基等价物。
在本说明书中，含氧取代基，例如烷氧基、链烯氧基、炔氧基、羰基等，包括它们的含硫同系物，例如硫代烷氧基、硫代链烯氧基、硫代炔氧基、硫代羰基、砜、亚砜等。
芳基代表碳环或杂环芳基。
碳环芳基代表单环、双环或叁环芳基，例如苯基或被1、2或3个基团单、双或叁取代的苯基，取代基选自低级烷基、低级烷氧基、芳基、羟基、卤素、氰基、三氟甲基、低级亚烷基二氧基、氧基-C2-C3-亚烷基以及其它取代基，如实施例中所述的取代基；或1-或2-萘基；或1-或2-菲基。低级亚烷基二氧基为与苯基上的两个相邻碳原子连接的二价取代基，例如亚甲二氧基或亚乙二氧基。氧基-C2-C3-亚烷基也是与苯基上的两个相邻碳原子连接的二价取代基，例如氧基亚乙基或氧基亚丙基。氧基-C2-C3-亚烷基-苯基的例子是2，3-二氢苯并呋喃-5-基。
优选的碳环芳基为萘基、苯基或任选被取代的苯基，例如如实施例中所述的，例如被低级烷氧基、苯基、卤素、低级烷基或三氟甲基单-或双取代的苯基。
杂环芳基代表单环或双环杂芳基，例如吡啶基、吲哚基、喹噁啉基、喹啉基、异喹啉基、苯并噻吩基、苯并呋喃基、苯并吡喃基，苯并硫代吡喃基、呋喃基、吡咯基、噻唑基、噁唑基、异噁唑基、三唑基、四唑基、吡唑基、咪唑基、噻吩基，或任何取代的所述基团，特别是如上所定义的单或双取代的所述基团。
优选地，杂环芳基为吡啶基、吲哚基、喹啉基、吡咯基、噻唑基、异噁唑基、三唑基、四唑基、吡唑基、咪唑基、噻吩基，或任何取代的所述基团，特别是如上所定义的单或双取代的所述基团。
环烷基代表指饱和的环状烃类，任选被低级烷基取代，其含有3至10个环碳原子，且优选为任选被低级烷基取代的环丙基、环戊基、环己基、环庚基或环辛基。
N-杂环基如上所定义。优选的N-杂环取代物为任选被取代的吡咯烷、吡咯、二唑、三唑、四唑、咪唑、噁唑、噻唑、吡啶、嘧啶、三嗪、哌啶、哌嗪、吗啉、苯邻二甲酰亚胺、乙内酰脲、噁唑烷酮或2，6-二氧代-哌嗪，以及例如以下实施例中所述的基团。
在进一步的实施方案中，本发明提供了式IIa化合物，或其可药用的盐或酯， 其中R2如上所定义，且R5和R6分别如以上R5和R6所定义。
R2优选为R2’，其为低级烷基，例如直链或更优选地支链C1-C6烷基，例如特别是2-乙基丁基、异丁基或2，2-二甲基丙基；或为C3-C6环烷基，特别是环丙基、环戊基或环己基。
R5和R6可以和与它们相连的氮原子共同形成N-杂环基。
R5优选为任选被取代的基团，所述基团为芳基-低级烷基、杂环基-芳基，N-杂环基-芳基或芳基-N-杂环基，其中N-杂环基如上所定义。
优选地，R5任选被1至4个取代基取代，取代基选自卤素、羟基、硝基、氰基、低级烷基、低级烷氧基或低级烷氧基-低级烷基。
例如，R5为4-甲氧基-苄基、3-甲氧基-苄基、4-(4-甲基-哌嗪-1-基)-苄基、4-(4-(2-乙氧基-乙基)-哌嗪-1-基)-苄基、1-甲基-1-苯基-乙基、2-(4-甲氧基-苯基)-1，1-二甲基-乙基、2-(4-氟-苯基)-1，1-二甲基-乙基、4-[(4-甲基-哌嗪-1-基)-苯基]-乙基、2-[4-(4-异丙基-哌嗪-1-基)-苯基]-1，1-二甲基-乙基、2-{4-[4-(2-甲氧基-乙基)-哌嗪-1-基]-苯基}-1，1-二甲基-乙基、2-{3-[4-(2-乙氧基-乙基)-哌嗪-1-基]-苯基}-1，1-二甲基-乙基、2-[3-(4-乙基-哌嗪-1-基)-苯基]-1，1-二甲基-乙基、2-[3-(4-异丙基-哌嗪-1-基)-苯基]-1，1-二甲基-乙基、1，1-二甲基-2-(3-吡咯烷-1-基-苯基)-乙基、2-{3-[4-(2-甲氧基-乙基)-哌嗪-1-基]-苯基}-1，1-二甲基-乙基、2-(4-甲氧基-苯基)-乙基、2-[4-(4-甲基-哌嗪-1-基)-苯基]-乙基、2-[4-(4-异丙基-哌嗪-1-基)-苯基]-乙基、2-{4-[4-(2-甲氧基-乙基)-哌嗪-1-基]-苯基}-乙基、2-(3-甲氧基-苯基)-乙基、2-[3-(4-甲基-哌嗪-1-基)-苯基]-乙基、2-[4-(4-异丙基-哌嗪-1-基)-苯基]-乙基、2-吡咯-1-基-乙基、3-哌啶-1-基-丙基、2-(4-甲氧基-苯基)-2-甲基-丙基、2-甲基-2-[4-(4-甲基-哌嗪-1-基)-苯基]-丙基、2-[4-(4-异丙基-哌嗪-1-基)-苯基]-2-甲基-丙基、2-{4-[4-(2-乙氧基-乙基)-哌嗪-1-基]-苯基}-2-甲基-丙基、2-{4-[嘧啶-1-基]-苯基}-2-甲基-丙基、4-(3-甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基-甲基、4-(4-甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基-甲基、1-甲基-1-(1-苯基-环丙基)-乙基。
例如，R5和R6和与它们相连的氮原子共同形成的N-杂环基为4-(2-吡啶-4-基-乙基)-哌嗪-1-基、4-(2-吡啶-2-基-乙基)-哌嗪-1-基、4-吡啶-4-基-甲基-哌嗪-1-基、4-(2-哌啶-1-基-乙基)-哌嗪-1-基、4-(2-吡咯烷-1-基-乙基)-哌嗪-1-基、4-(2-二乙氨基-乙基)-哌嗪-1-基、4-(3-二乙氨基-丙基)-哌嗪-1-基、4-(1-甲基-哌啶-4-基)-哌嗪-1-基、4-吡咯烷-1-基-哌啶-1-基、4-(2-甲氧基-乙基)-哌嗪-1-基。
在一个优选的实施方案中，本发明提供了式II化合物或其可药用的盐或酯， 其中R2如上所定义且R5’如以上R5所定义。
R2优选为R2’，其为低级烷基，例如直链或更优选地支链C1-C6烷基，例如特别是2-乙基丁基、异丁基或2，2-二甲基丙基；或为C3-C6环烷基，特别是环丙基、环戊基或环己基。
R5’优选为任选被取代的基团，所述基团为芳基-低级烷基、杂环基-芳基、N-杂环基-芳基或芳基-N-杂环基，其中N-杂环基如上所定义。
优选地，R5’任选被1至4个取代基取代，取代基选自卤素、羟基、硝基、氰基、低级烷基、低级烷氧基、低级烷氧基-羰基或低级烷氧基-低级烷基。
例如，R5’为4-甲氧基-苯基、4-(1-丙基-哌啶-4-基)-苯基、4-(4-甲基-哌嗪-1-基)-苯基、4-[1-(2-甲氧基-乙基)-哌啶-4-基]-苯基、4-(4-丙基-哌嗪-1-基)-苯基、3-[4-(4-甲基-哌嗪-1-基)-苯基]-丙酰基、3-[3-(4-甲基-哌嗪-1-基)-苯基]-丙酰基、4-(4-乙基-哌嗪-1-基)-苯基、4-(4-异丙基-哌嗪-1-基)-苯基、4-[4-(2-乙氧基-乙基)-哌嗪-1-基]-苯基、4-[4-(2-甲氧基-乙基)-哌嗪-1-基]-苯基、4-哌嗪-1-基-苯基、4-[4-(羧基叔丁酯)-哌嗪子基(piperazino)-1-基]-苯基、3-[4-(羧基叔丁酯)-哌嗪子基-1-基]-苯基、3-(4-甲基-哌嗪-1-基)-苯基、3-(4-乙基-哌嗪-1-基)-苯基、3-(4-异丙基-哌嗪-1-基)-苯基、3-[4-(2-甲氧基-乙基)-哌嗪-1-基]-苯基、3-[4-(2-乙氧基-乙基)-哌嗪-1-基]-苯基、3-(2-吡咯烷-1-基-乙氧基)-苯基、3-(2-二甲氨基-乙氧基)-4-甲氧基-苯基、4-二甲氨基甲基-苯基、4-(4-甲基-哌嗪-1-基甲基)-苯基、4-[1-(2-甲氧基-乙基)-哌啶-4-基-甲基]-苯基、4-甲氧基-3-(2-哌啶-1-基-乙氧基)-苯基、3-[4-(4-乙基-哌嗪-1-基)-苯基]-2，2-二甲基-丙酰基、3-[4-(4-丙基-哌嗪-1-基)-苯基]-丙酰基、3-(4-吡咯烷-1-基-苯基)-丙酰基、3-[3-(4-乙基-哌嗪-1-基)-苯基]-2，2-二甲基-丙酰基、3-{3-[4-(2-甲氧基-乙基)-哌嗪-1-基]-苯基}-2，2-二甲基-丙酰基、3-{3-[4-(2-乙氧基-乙基)-哌嗪-1-基]-苯基}-2，2-二甲基-丙酰基、3-(3-吡咯烷-1-基-苯基)-丙酰基、2-[4-(4-甲基-哌嗪-1-基)-苯基]-异丁基、2-(4-甲氧基-苯基)-乙酰基、2-(3-甲氧基-苯基)-乙酰基、2-[4-(4-甲基-哌嗪-1-基)-苯基]-乙酰基、2-[4-(4-乙基-哌嗪-1-基)-苯基]-乙酰基、2-[4-(4-异丙基-哌嗪-1-基)-苯基]-乙酰基、2-(4-吡咯烷-1-基-苯基)-乙酰基、2-[4-(2-二乙氨基-乙氨基)-苯基]-异丁基、2-(4-吡咯烷-1-基-苯基)-异丁基。
在一个更优选的实施方案中，本发明提供了式III化合物或其可药用的盐或酯， 其中R2如上所定义且R5”如以上R5所定义。
R2优选为R2”，其为低级烷基，例如直链或更优选地支链C1-C6烷基，例如特别是2-乙基丁基、异丁基或2，2-二甲基丙基；或为C3-C6环烷基，特别是环丙基、环戊基或环己基。
R5”优选为任选被取代的基团，所述基团为芳基-低级烷基、芳基-芳基、N-杂环基-芳基或芳基-N-杂环基，其中N-杂环基如上所定义。
优选地，R5”任选被1至4个取代基取代，取代基选自卤素、羟基、硝基、氰基、任选单-或双-低级烷基取代的氨基、氧代基、低级烷基、低级链烯基、低级炔基、C3-C10环烷基或C3-C10环烷基-低级烷基。
例如，R5”为4-甲氧基-苄基、5-甲基-2-苯基-2H-吡唑-3-基、4-氯苄基、4-二甲氨基苄基、苄基、2-苯基-2H-吡唑-3-基、2-苯基-苯基、2-吡咯-1-基-苯基、2-咪唑-1-基-苯基、5-甲基-2-(4-氯苯基)-2H-吡唑-3-基、5-甲基-2-(2-氯苯基)-2H-吡唑-3-基和5-甲基-2-(2，4-二氯苯基)-2H-吡唑-3-基、2-(4-甲氧基-苯基)-1，1-二甲基-乙基、1，1-二甲基-2-[3-(4-甲基-哌嗪-1-基)-苯基]-乙基、1，1-二甲基-2-[4-(4-甲基-哌嗪-1-基)-苯基]-乙基、1，1-二甲基-2-[3-(2-吡咯烷-1-基-乙氨基)-苯基]-乙基、2-{3-[4-(2-乙氧基-乙基)-哌嗪-1-基]-苯基}-1，1-二甲基-乙基、2-(4-二氟甲氧基-苯基)-乙基、2-[3-(4-甲基-哌嗪-1-基)-苯基]-乙基。
特别优选的本发明化合物为实施例中所述的式II、IIa和III的化合物。
其中R2和R5’如上所定义的式II化合物或其可药用的盐或酯， 可通过将其中R2和R5’如上所定义的式IV的2-氯代前体氰化而制备， 例如基本上按照实施例中所述制备。
上述氰化反应可在各种条件下且在溶剂和其它所需的试剂存在下进行，所述其它试剂包括催化剂和本领域已知的助剂，例如按照以下实施例中所述进行。
起始物质可以制备，并可采用本领域已知的方法和步骤将偶联和环合产物转化为其它式II化合物及其盐和酯，如以下实施例中所述。
因此，本发明还提供了制备其中R2和R5’如上所定义的式II化合物或其可药用的盐或酯的方法，
所述方法包括将其中R2和R5’如上所定义的式IV的2-氯代前体氰化， 然后如果需要，将所得产物转化为其它式II化合物，或转化为其盐或酯。
制备其中R2、R5”和R6如上所定义的式IIa化合物或其可药用的盐或酯的方法， 其包括将其中R2、R5”和R6如上所定义的式IVa的2-氯代前体氰化， 然后如果需要，将所得产物转化为其它IIa化合物，或转化为其盐或酯。
其中R2和R5”如上所定义的式III化合物或其可药用的盐或酯， 可通过将式V的2-氯代前体进行氰化而制备，
或将式VI的羧酸前体与相应的式VII的胺进行偶联而制备， 其中R2和R5”如上所定义，例如基本上按照实施例所述制备。
上述偶联和氰化反应可在各种条件下且在溶剂和其它所需试剂存在下进行，所述其它试剂包括催化剂和本领域已知的助剂，例如按照以下实施例中所述进行。
起始物质可以制备，且可将偶联和环化产物转化为其它式III化合物及其盐和酯，如以下实施例中所述。
因此，本发明还提供了制备其中R2和R3如上所定义的式III的化合物或其可药用盐或酯的方法， 所述方法包括将式V的2-氯代前体氰化，
或将式VI的羧酸前体和相应的式VII的胺进行偶联， 其中R2和R5”如上所定义，然后如果需要，将所得产物转化为其它式III化合物，或转化为其盐或酯。
以上所定义的式I、II和III化合物以及实施例中的化合物在下文中均被称为“本发明的化合物”。
本发明的化合物可以以游离形式获得，或者如果存在成盐基团时以其盐的形式获得。
可将具有碱性基团的本发明的化合物转化为酸加成盐，特别是可药用的盐。这些是例如与无机酸形成的盐，如矿酸，例如硫酸、磷酸或氢卤酸，或是与有机羧酸形成的盐，如例如未取代的或被卤素取代的(C1-C4)链烷羧酸，例如乙酸，如饱和或不饱和的二羧酸，例如草酸、琥珀酸、马来酸或富马酸，如羟基羧酸，例如羟基乙酸、乳酸、苹果酸、酒石酸或柠檬酸，如氨基酸，例如天冬氨酸或谷氨酸，或是与有机磺酸形成的盐，如(C1-C4)烷基磺酸(例如甲磺酸)或未取代或(例如被卤素)取代的芳基磺酸。优选的是与盐酸、甲磺酸和马来酸形成的盐。
由于游离化合物和其盐形式的化合物之间存在密切的关系，所以上下文中无论何处提及化合物，也应包括其相应的盐，只要在此情形下是可能或适当的即可。
所述化合物，包括它们的盐，也可以以其水合物的形式得到，或者包括其它用于其结晶的溶剂。
本发明的化合物在哺乳动物中可显示有价值的药理学特性，尤其可用作组织蛋白酶K抑制剂。
本发明化合物的组织蛋白酶K抑制作用可在体外通过测量对例如重组人组织蛋白酶K的抑制作用得到证明。
体外试验按照以下方式进行对于组织蛋白酶K试验使用重组人组织蛋白酶K，在室温下于96孔微量滴定板中进行。组织蛋白酶K的抑制率是在恒定的酶浓度(0.16mM)和底物浓度(54mMZ-Phe-Arg-AMAC，大阪多肽研究所，日本)下、于100mM pH7.0的磷酸钠缓冲液中进行检测，所述缓冲液含有2mM二硫苏糖醇、20mM吐温80和1mM EDTA。将组织蛋白酶K与抑制剂一起预先温育30分钟，加入底物引发反应。温育30分钟后，加入E-64(2mM)以使反应终止，并在多孔板读数仪上读取荧光强度，激发波长和发射波长分别为360nm和460nm。本发明化合物对人组织蛋白酶K抑制的IC50值通常小于约100nM，低至约1nM或更小，优选约5nM或更小，例如约1nM。举例来说，实施例I-22和I-23的化合物对人组织蛋白酶K抑制的IC50值分别为3nM和1.5nM。
由于它们对组织蛋白酶K具有抑制活性，本发明的化合物尤其可用于哺乳动物中作为治疗和预防涉及组织蛋白酶K水平升高的疾病和病症的活性剂。这种疾病包括涉及生物体感染的疾病，所述生物体如卡氏肺孢子虫、克鲁斯氏锥虫、布鲁斯氏锥虫、束状(fusiculata)短膜虫，以及寄生虫引起的疾病如血吸虫病和疟疾、肿瘤(肿瘤发生和肿瘤转移)以及其它疾病如异染性脑白质营养不良、肌营养不良、肌萎缩以及类似疾病。
组织蛋白酶K与骨过多丢失的疾病有关，因此本发明的化合物可用于治疗和预防此类疾病，包括骨质疏松症、齿龈相关疾病如齿龈炎和牙周炎、佩吉特病、恶性高钙血症，例如肿瘤诱发的高钙血症以及代谢性骨病。本发明的化合物也可用于治疗或预防软骨过多或基质退化疾病，包括骨关节炎和类风湿性关节炎以及某些与蛋白水解酶的高水平表达和基质退化相关的肿瘤性疾病。
本发明的化合物也可用于预防或治疗冠心病、动脉粥样硬化(包括动脉粥样硬化斑块破裂和扰动)、自身免疫性疾病、呼吸系统疾病以及免疫介导的疾病(包括移植排斥反应)。
本发明的化合物尤其适用于预防或治疗各种起因(例如幼年、绝经期、绝经后、创伤后、老年引起的或由皮质类固醇治疗或不活动引起的)的骨质疏松症。
通过本领域已知的体外和体内药理学试验对这些化合物的有益作用进行了评价，如以下所述。
以上提及的特性可在体外和体内试验中得到证明，优选使用哺乳动物例如大鼠、小鼠、狗、兔、猴子或离体器官和组织，以及天然或例如通过重组技术制得的哺乳动物酶制品。本发明的化合物可在体外以溶液剂、例如优选水溶液或混悬液的形式应用，在体内经肠内或胃肠外、优选口服应用，例如以混悬剂或水溶液剂或以固体胶囊或片剂的形式应用。体外剂量可为约10-5至10-9摩尔浓度，体内剂量随施用途径不同可为约0.1至100mg/kg。
本发明化合物用于治疗类风湿性关节炎的抗关节炎功效可使用模型进行确定，如大鼠佐剂关节炎模型或与其类似的模型，如以往文献所述(R.E.Esser等人，J.Rheumatology，1993，20，1176.)。
本发明化合物用于治疗骨关节炎的功效可使用模型进行确定，所述模型如兔部分侧向半月板切除模型或与其类似的模型，如以往文献所述(Colombo等人，Arth.Rheum.1993 26，875-886)。化合物在模型中的功效可使用组织学评分法进行量化，如以往文献所述(O’Byrne等人，InflammRes 1995，44，S117-S118)。
本发明化合物用于治疗骨质疏松症的功效可使用动物模型进行确定，所述模型如卵巢切除的大鼠或其它类似种类如兔或猴模型，实验中向动物施用供试化合物，并测定尿或血清中骨重吸收标记物(例如，如OsteoporosInt(1997)7539-543所述)。
因此，在其它方面，本发明提供了用作药物的本发明化合物；包含本发明化合物作为活性成分的药物组合物；治疗患有或易于罹患与组织蛋白酶K有关的疾病或病症的患者的方法，其包括向所述患者施用有效量的本发明的化合物；以及本发明的化合物在制备用于治疗性或预防性治疗与组织蛋白酶K有关的疾病或病症的药物中的用途。
本发明涉及使用本发明的化合物及其可药用盐或其药物组合物在哺乳动物中抑制组织蛋白酶K和治疗组织蛋白酶K依赖型病症的方法，所述病症如此处所述的组织蛋白酶K依赖型病症，例如炎症、骨质疏松症、类风湿性关节炎和骨关节炎。
具体而言，本发明涉及选择性抑制哺乳动物组织蛋白酶K活性的方法，其包括向有需要的哺乳动物施用可有效抑制组织蛋白酶K的量的本发明的化合物。
更具体而言，本发明涉及治疗哺乳动物骨质疏松症、类风湿性关节炎、骨关节炎和炎症(以及其它以上所提及的疾病)的方法，其包括向有需要的哺乳动物施用相应有效量的的本发明的化合物。
以下实施例旨在说明本发明而不应理解为对其进行限制。其中温度以摄氏度表示。如果没有特别指出，所有蒸发操作均在减压下进行，优选在约15至100mmHg(等于20至133mbar)下进行。终产物、中间体以及起始物质的结构通过标准分析方法确定，例如通过微量分析和波谱特征(例如MS、IR、NMR)确定。
使用的缩略语为本领域的通用术语。
实施例实施例I描述了2-氰基-嘧啶-5-基甲基-酰胺的制备。
1.N-[2-氰基-4-(2，2-二甲基-丙氨基)-嘧啶-5-基甲基]-2-(4-甲氧基-苯基)-乙酰胺
A.2，4-二氯-5-氯甲基-嘧啶 向50ml POCl3中加入21.5g(103.5mmol)PCl5和4.0g(27.6mmol)5-(羟甲基)-尿嘧啶。将得到的反应混合物在115℃下搅拌15小时。然后将反应混合物冷却至室温并蒸馏，得到2，4-二氯-5-氯甲基-嘧啶，为无色液体，沸点74℃(0.01mbar)。
1H-NMR(300MHz，CDCl3)8.64(s，1H)，4.62(s，2H)。
B.(2-氯-5-氯甲基-嘧啶-4-基)-(2，2-二甲基-丙基)-胺 将3.47g(17.57mmol)2，4-二氯-5-氯甲基-嘧啶和2.9ml(21.08mmol)三乙胺的29ml THF溶液冷却至-5℃，并在15分钟内加入2.2ml(17.57mmol)2，2-二甲基-丙胺。继续在-5℃下将反应混合物搅拌2小时，然后以乙酸乙酯稀释并以盐水萃取一次。分离有机层，以Na2SO4干燥。粗品以快速色谱法(flash chromotography)纯化(己烷/乙酸乙酯)，得到(2-氯-5-氯甲基-嘧啶-4-基)-(2，2-二甲基-丙基)-胺，为白色晶体。
MS(ES+)249(M+H)+1H-NMR(300MHz，CDCl3)7.94(s，1H)，5.4(m(宽峰)，1H)，4.47(s，2H)，3.4(d，2H)，1.02(s，9H)。
C.(5-叠氮基甲基-2-氯-嘧啶-4-基)-(2，2-二甲基-丙基)-胺
将1.47g(5.92mmol)(2-氯-5-氯甲基-嘧啶-4-基)-(2，2-二甲基-丙基)-胺和0.46g(7.1mmol)NaN3溶于6ml DMF中，并在30℃下搅拌2.5小时。然后将反应混合物冷却至室温，以乙酸乙酯稀释，并水洗两次。分离有机层，以Na2SO4干燥。蒸出乙酸乙酯，得到(5-叠氮基甲基-2-氯-嘧啶-4-基)-(2，2-二甲基-丙基)-胺，为白色晶体。
熔点133-136℃。
MS(ES+)255(M+H)+1H-NMR(300MHz，CDCl3)7.92(s，1H)，5.49(t(宽峰)，1H)，4.2(s，2H)，3.37(d，2H)，1(s，9H)。
D.(5-氨基甲基-2-氯-嘧啶-4-基)-(2，2-二甲基-丙基)-胺 将1.47g(15.77mmol)(5-叠氮基甲基-2-氯-嘧啶-4-基)-(2，2-二甲基-丙基)-胺和1.67g(6.35mmol)三苯基膦在20ml THF和0.08ml水中的溶液于室温下搅拌24小时，然后除去溶剂，将残留物溶于40ml EtOH和17mlNH3(25％)中。将反应混合物在室温下搅拌48小时，再将溶剂除去。将残留物溶于乙醚，并以25ml的1N HCl萃取两次。合并两次酸性萃取液，再以乙醚萃取一次，然后于真空下使酸层蒸发。固体残留物以乙醚研磨，得到(5-氨基甲基-2-氯-嘧啶-4-基)-(2，2-二甲基-丙基)-胺2HCl，为浅黄色结晶。
MS(ES+)229(M+H)+1H-NMR(300MHz，CD3OD)8.27(s，1H)，4.19(s，2H)，3.57(s，2H)，1.01(s，9H)。
E.N-[2-氯-4-(2，2-二甲基-丙氨基)-嘧啶-5-基甲基]-2-(4-甲氧基-苯基)乙酰胺
向0.089g(0.38mmol)(5-氨基甲基-2-氯-嘧啶-4-基)-(2，2-二甲基-丙基)-胺和0.27ml(1.6mmol)DIEA的2.5ml DMF溶液中，加入0.063g(0.38mmol)(4-甲氧基-苯基)-乙酸，并将反应混合物在室温下搅拌16小时。然后将反应混合物以乙酸乙酯稀释，并水洗两次，分离有机层，以Na2SO4干燥，然后减压浓缩。残余物经快速色谱法纯化(乙酸乙酯/己烷1∶1)，得到N-[2-氯-4-(2，2-二甲基-丙氨基)-嘧啶-5-基甲基]-2-(4-甲氧基-苯基)乙酰胺，为白色晶体。
MS(ES+)377(M+H)+1H-NMR(300MHz，CDCl3)7.55(s，1H)，7.11(m，3H)，6.85(d，2H)，6.22(t，1H)，4.2(d，2H)，3.79(s，3H)，3.53(s，2H)，3.3(d，2H)，0.98(s，9H)。
F.N-[2-氰基-4-(2，2-二甲基-丙氨基)-嘧啶-5-基甲基]-2-(4-甲氧基-苯基)-乙酰胺 将0.036g(0.096mmol)N-[2-氯-4-(2，2-二甲基-丙氨基)-嘧啶-5-基甲基]-2-(4-甲氧基-苯基)乙酰胺、0.013g(0.192mmol)KCN和0.011g(0.096mmol)1.4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷的1ml DMSO/水(85∶15)溶液在60℃下搅拌45分钟。将反应混合物冷却至室温，并用制备HPLC处理，得到N-[2-氰基-4-(2，2-二甲基-丙氨基)-嘧啶-5-基甲基]-2-(4-甲氧基-苯基)-乙酰胺，为白色固体。
MS(ES+)368(M+H)+1H-NMR(300MHz，CDCl3)7.81(s，1H)，7.28(t，2H)，7.13(d，2H)，6.88(d，2H)，5.85(t，1H)，4.25(d，2H)，3.8(s，3H)，3.54(s，2H，3.32(d，2H)，1.0(s，9H)。
通过重复以上实施例1所述的方法，采用适当的起始物质和条件，可以制得以下式2-7的化合物，结构确证如下表。
以下的胺类衍生物通过下述方法制得将(2-氯-5-氯甲基-嘧啶-4-yl)-(2，2-二甲基-丙基)-胺(1B)和1当量的DIEA溶于DMF中，冷却至0℃并在0℃下逐滴加入1当量的相应的胺。将反应混合物在0℃下搅拌12小时，然后以乙酸乙酯稀释，并以盐水萃取一次。分离有机层，以Na2SO4干燥。产品经快速色谱法纯化。
用于制备以上化合物的哌嗪基-苯甲酸前体可基本上参考以下所述4-[4-[(2-甲氧基-乙基)-哌嗪-1-基]苯甲酸前体的制备。
哌嗪基-苯甲酸的制备 A)4-[4-(2-甲氧基-乙基)-哌嗪-1-基]苯甲酸甲酯向10ml 1，4-二噁烷中加入0.645g(3.0mmol)4-溴苯甲酸甲酯、0.519g(3.6mmol)1-(2-甲氧基-乙基)-哌嗪、0.892g(8.47mmol)磷酸钾、0.177g(0.45mmol)2-二环己基膦基-2’-(N，N-二甲基-氨基)联苯和0.137g(0.15mmol)三-(亚苄基丙酮)钯(0)。将所得反应混合物在氩气氛下、于100℃下搅拌5小时，然后冷却至室温，以乙酸乙酯稀释并过滤。滤液以水洗一次、盐水洗一次，分离有机层并以Na2SO4干燥。粗品经快速色谱法纯化(二氯甲烷/甲醇)，得到0.52g 4-[4-(2-甲氧基-乙基)-哌嗪-1-基]苯甲酸甲酯，为固体。
MS(ES+)279(M+H)+1H-NMR(300MHz，CDCl3)7.94(d，2H)，6.87(d，2H)，3.88(s，3H)，3.55(t，2H)，3.38(s，3H)，3.36(m，4H)，2.68(m，6H)。
B)4-[4-(2-甲氧基-乙基)-哌嗪-1-基]-苯甲酸钠盐向4ml MeOH/水(1∶1)中加入0.52g(1.87mmol)4-[4-(2-甲氧基-乙基)-哌嗪-1-基]苯甲酸甲酯和0.078g(1.96mmol)NaOH(30％)。将所得反应混合物在80℃下搅拌1小时，然后冷却至室温并以水稀释。水层以乙醚萃取3次，然后冻干，得到0.47g 4-[4-(2-甲氧基-乙基)-哌嗪-1-基]-苯甲酸钠盐，为白色固体。
MS(ES+)265(M+H)+1H-NMR(300MHz，CD3OD)7.97(d，2H)，7.04(d，2H)，3.72(t，2H)，3.50(s，3H)，3.42(m，4H)，2.82(m，6H)。
实施例II描述了5-酰氨基取代的-嘧啶-2-甲腈的制备。
实施例II-1.
2-氰基-4-(2，2-二甲基-丙氨基)-嘧啶-5-羧酸4-甲氧基-苄基酰胺 A.2-氯-4-(2，2-二甲基-丙氨基)-嘧啶-5-甲醛 在-78℃下，向(5-溴-2-氯-嘧啶-4-基)-(2，2-二甲基-丙基)-胺(30g，108mmol)的THF(500ml)溶液中滴加正丁基锂(1.6mol/l的正己烷溶液，148ml，237mmol)，并将混合物搅拌10分钟。于-78℃下向混合物中滴加甲酸乙酯(19ml，230mol)，将反应混合物升温至室温。搅拌1小时后，将反应混合物以饱和NH4Cl溶液在-78℃骤冷，然后以乙酸乙酯萃取。合并萃取液，以水和盐水洗涤、MgSO4干燥并减压浓缩。残留物以硅胶柱层析纯化(洗脱剂正己烷∶乙酸乙酯＝4∶1)，得到2-氯-4-(2，2-二甲基-丙氨基)-嘧啶-5-甲醛，Rf值为0.56(正己烷∶乙酸乙酯＝1∶1)。
1H NMR(400MHz，DMSO-d6)δ1.00(s，9H)，3.41(d，2H)，8.40(s，1H)，8.88(brs，1H)，9.84(s，1H)。
B.2-氯-4-(2，2-二甲基-丙氨基)-嘧啶-5-羧酸-4-甲氧基-苄基酰胺 室温下向2-氯-4-(2，2-二甲基-丙氨基)-嘧啶-5-甲醛(1.2g，5.27mmol)的THF(20ml)溶液中加入氨基磺酸(0.819g，8.4mmol)。0℃下向混合物中滴加亚氯酸钠(1.43g，15.8mmol)的水溶液(10ml)，并使反应混合物升温至室温。在室温下搅拌30分钟后，反应混合物以水稀释并以CH2Cl2萃取。合并萃取液，以水和盐水洗涤，以MgSO4干燥并减压浓缩，得到粗品酸(1.17g)。0℃下向粗品酸(0.5g，2.05mmol)的CH2Cl2溶液(10ml)中连续加入草酰氯(0.36ml，4.1mmol)以及催化剂量的DMF，将混合物升温至室温。室温下搅拌1小时后，于-10℃～-20℃下将混合物转移到对甲氧基苄胺(2.25g，16.7mmol)的THF溶液30ml中，并将反应混合物搅拌1小时。以冰水使反应混合物骤冷，以CH2Cl2萃取。合并萃取液，以水和盐水洗涤，MgSO4干燥并减压浓缩。残留物以硅胶柱层析纯化(洗脱剂正己烷∶乙酸乙酯＝2∶1)，得到2-氯-4-(2，2-二甲基-丙氨基)-嘧啶-5-羧酸4-甲氧基-苄基酰胺。Rf值为0.38(正己烷∶乙酸乙酯＝2∶1)。
1H NMR(400MHz，DMSO-d6)δ1.01(s，9H)，3.35(d，2H)，3.81(s，3H)，4.52(d，2H)，6.23(brs，1H)，6.90(d，2H)，7.25(d，2H)，8.15(s，1H)，9.09(brs，1H)。
C.2-氰基-4-(2，2-二甲基-丙氨基)-嘧啶-5-羧酸4-甲氧基-苄基酰胺 室温下，向NaCN(95mg，1.9mmol)的水(1ml)和DMSO(10ml)溶液中连续加入含有1，4-二氮杂双环[2，2，2]辛烷(48mg，0.43mmol)和2-氯-4-(2，2-二甲基-丙氨基)-嘧啶-5-羧酸4-甲氧基-苄基酰胺(470mg，1.3mmol)的DMSO(2ml)溶液。在50℃下搅拌2小时后，将反应混合物倒入冷水中，以AcOEt萃取。合并萃取液，以水和盐水洗涤，以MgSO4干燥。浓缩后的残留物以硅胶柱层析纯化(洗脱剂正己烷∶乙酸乙酯＝2∶1)，得到2-氰基-4-(2，2-二甲基-丙氨基)-嘧啶-5-羧酸-4-甲氧基-苄基酰胺，Rf值为0.45(正己烷∶AcOEt＝2∶1)。
1H NMR(400MHz，DMSO-d6)δ1.00(s，9H)，3.37(d，2H)，3.81(s，3H)，4.53(d，2H)，6.36(brs，1H)，6.89(d，2H)，7.25(d，2H)，8.28(s，1H)，9.08(brs，1H)。
II-22-氰基-4-(2，2-二甲基-丙氨基)-嘧啶-5-羧酸(5-甲基-2-苯基-2H-吡唑-3-基)-酰胺
A.2-氯-4-(2，2-二甲基-丙氨基)-嘧啶-5-羧酸 室温、氮气氛下向2，4-二氯-嘧啶-5-羧酸(1.04g，5.39mmol)和三乙胺(1.65ml，11.9mmol)的DMSO(10ml)溶液中加入新戊基胺(0.517g，5.93mmol)。在80℃下搅拌3小时后，反应混合物以冷水(50ml)和1N盐酸水溶液(7.0ml)稀释、以CH2Cl2萃取。萃取物以盐水洗涤、MgSO4干燥并减压浓缩后得粗品，Rf值为0.27(AcOEt∶MeOH＝10∶1)。
1H NMR(400MHz，DMSO-d6)δ0.93(s，9H)，3.31(d，2H)，8.58(s，1H)，8.77(br，1H)。
B.2-氰基-4-(2，2-二甲基-丙氨基)-嘧啶-5-羧酸
室温下，向NaCN(332mg，6.78mmol)的水(2ml)和DMSO(8ml)溶液中连续加入1，4-二氮杂双环[2，2，2]辛烷(658mg，5.87mmol)和2-氯-4-(2，2-二甲基-丙氨基)-嘧啶-5-羧酸(1.10g，4.52mmol)。在70℃搅拌1小时后，将反应混合物以冷水(50ml)和1N盐酸水溶液(11.7ml)稀释、以CH2Cl2萃取。萃取液以盐水洗涤、MgSO4干燥并减压浓缩后得粗品，Rf值为0.22(AcOEt∶MeOH＝10∶1)。
1H NMR(400MHz，DMSO-d6)δ0.94(s，9H)，3.34(d，2H)，8.73(s，1H)，8.94(br，1H)。
C.2-氰基-4-(2，2-二甲基-丙氨基)-嘧啶-5-羧酸(5-甲基-2-苯基-2H-吡唑-3-基)-酰胺 室温下，向2-氰基-4-(2，2-二甲基-丙氨基)-嘧啶-5-羧酸(150mg，0.640mmol)、5-甲基-2-苯基-2H-吡唑-3-基胺(211mg，1.28mmol)和1-羟基苯并三唑(147mg，1.28mmol)的DMF(5ml)溶液中加入1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)-碳二亚胺(199mg，1.28mmol)。室温下搅拌15小时后，将反应混合物以乙酸乙酯稀释、以饱和NaHCO3溶液洗涤、MgSO4干燥并浓缩。粗品以反相高效液相色谱纯化，得到产品，Rf值为0.44(正己烷∶AcOEt＝1∶1)。
1H NMR(400MHz，CDCl3)δ0.98(s，9H)，2.33(s，3H)，3.37(d，2H)，6.55(s，1H)，7.41-7.53(m，5H)，8.24(s，1H)，9.01(br，1H)。
重复上述步骤，采用适当的起始物质和条件，制得以下式XI的化合物，其结构确证见下表2。
表2
权利要求
1.式I化合物或其可药用的盐或酯， 其中R为H、-R4、-OR4或NR3R4，其中R3为H、低级烷基或C3至C10环烷基，且R4为低级烷基或C3至C10环烷基，其中R3和R4各自独立地任选被卤素、羟基、低级烷氧基、CN、NO2或任选被单或双-低级烷基取代的氨基取代；R1为-CO-NR5R6、-NH-CO-R5、-CH2-NH-C(O)-R5、-CO-R5、-S(O)-R5、-S(O)2-R5、-CH2-CO-R5或-CH2-NR5R6，其中R5为芳基、芳基-低级烷基、C3-C10环烷基、C3-C10环烷基-低级烷基、杂环基或杂环基-低级烷基，R6为H、芳基、芳基-低级烷基、芳基-低级链烯基、C3-C10环烷基、C3-C10环烷基-低级烷基、杂环基或杂环基-低级烷基，或其中R5和R6和与它们相连的氮原子共同形成N-杂环基，其中N-杂环基表示饱和、部分不饱和或芳香族含氮杂环部分，其经由氮原子相连，具有3至8个环原子，任选含有另外1、2或3个选自N、NR7、O、S、S(O)或S(O)2的杂原子，其中R7为H或任选被取代的基团，所述基团为低级烷基；羧基；酰基，包括低级烷基酰基例如甲酰基、乙酰基或丙酰基，或芳基酰基例如苯甲酰基；酰氨基、芳基、S(O)或S(O)2，且其中N-杂环基任选稠合于双环结构中，例如与苯环或吡啶环稠合，且其中N-杂环基任选与3至8元环烷基或杂环以螺环结构相连，其中所述杂环为3至10元环且含有1至3个选自N、NR6、O、S、S(O)或S(O)2的杂原子，其中R6如上所定义，且其中杂环基表示3至10元且含有1至3个选自N、NR7、O、S、S(O)或S(O)2的杂原子的环，其中R7如上所定义，且其中R5和R6各自独立地任选被一个或多个基团、例如1至3个基团取代，所述取代基选自卤素、羟基、氧代基、低级烷氧基、CN或NO2，或任选被取代的基团，所述基团为任选被单或双-低级烷基取代的氨基、低级烷氧基、芳基、芳基-低级烷基、N-杂环基或N-杂环基-低级烷基，其中任选取代的情况包括1至3个取代基，选自卤素、羟基、低级烷氧基、低级烷氧基-低级烷基、低级烷氧基-羰基、CN、NO2、任选单或双-低级烷基取代的氨基、N-杂环基或N-杂环基-低级烷基，或任选单或双-低级烷基取代的氨基；R2独立地为H，或任选被取代的基团，所述基团为低级烷基、芳基、芳基-低级烷基、C3-C10环烷基、C3-C10环烷基-低级烷基、杂环基或杂环基-低级烷基，且其中R2任选被卤素、羟基、氧代基、低级烷氧基、CN、NO2或任选被单或双-低级烷基取代的氨基取代。
2.式II的权利要求1的化合物或其可药用的盐或酯， 其中R2如上所定义且R5’如以上权利要求1中R5所定义。
3.式IIa的权利要求1的化合物或其可药用的盐或酯， 其中R2如上所定义且R5和R6分别如以上权利要求1中R5和R6所定义。
4.式III的权利要求1的化合物或其可药用的盐或酯， 其中R2如上所定义且R5”如以上权利要求1中R5所定义。
5.权利要求1的化合物或其可药用的盐或酯，其选自任何实施例。
6.权利要求1的化合物，其用作药物。
7.药物组合物，其包含权利要求1的化合物作为活性成分。
8.治疗患有或易于罹患与组织蛋白酶K相关疾病或病症的患者的方法，其包括向所述患者施用有效量的权利要求1的化合物。
9.权利要求1的化合物在制备用于治疗或预防性治疗与组织蛋白酶K相关疾病或病症的药物中的用途。
10.制备式II化合物或其可药用盐或酯的方法， 其中R2和R5’如上所定义，所述方法包括将式IV的2-氯代前体氰化， 其中R2和R5’如上所定义，然后如果需要，将所得产物转化为其它式II化合物，或转化为其盐或酯。
11.制备式IIa化合物或其可药用盐或酯的方法， 其中R2、R5”和R6如上所定义，所述方法包括将式IVa的2-氯代前体氰化， 其中R2、R5”和R6如上所定义，然后如果需要，将所得产物转化为其它式IIa化合物，或转化为其盐或酯。
12.制备式III化合物或其可药用盐或酯的方法， 其中R2和R5”如上所定义，所述方法包括将式V的2-氯代前体氰化， 或将式IV的羧酸前体与相应的式VII的胺进行偶联， 其中R2和R5”如上所定义，然后如果需要，将所得产物转化为其它式III化合物，或转化为其盐或酯。
全文摘要
本发明提供了式I化合物或其可药用的盐或酯，其中的符号具有所定义的含义。这些化合物为组织蛋白酶K的抑制剂，已发现其具有药学用途，用于治疗与组织蛋白酶K相关的疾病和病症，例如各种病症，包括炎症、类风湿性关节炎、骨关节炎、骨质疏松症和肿瘤。
文档编号A61P19/00GK1549717SQ02816963
公开日2004年11月24日 申请日期2002年8月29日 优先权日2001年8月30日
发明者E·阿尔特曼, 早川谦二, 岩崎源司, E 阿尔特曼, 二, 司 申请人:诺瓦提斯公司