旋转酶和拓扑异构酶抑制剂的磷酸酯的制作方法
【专利摘要】本发明涉及抑制细菌旋转酶和/或拓扑异构酶IV的化合物的磷酸酯及其药物组合物。这些磷酸酯用于治疗细菌感染。
【专利说明】旋转酶和拓扑异构酶抑制剂的磷酸酯
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请在35U.S.C.§ 119下要求2011年6月20日提交的美国临时专利申请序列号61/499，144的权益；将其全部内容引入本文作为参考。
【背景技术】
[0003]人们早已认识到细菌对抗生素的抗性，且当前已将其视为严重的世界健康问题。由于该抗性，一些细菌感染很难使用抗生素治疗或者甚至不能治疗。随着最近在某些细菌菌株，比如肺炎链球菌(SP)、结核分枝杆菌和肠球菌中发展了多药抗性，该问题变得特别严重。万古霉素抗性肠球菌的出现特别令人恐慌，因为万古霉素是之前用于治疗该感染的唯一有效的抗生素，对许多感染而言已被视为“最后手段”的药物。虽然许多其它抗药细菌例如肠球菌并不引起威胁生命的疾病，但存在诱导抗性的基因可能蔓延到更致命的生物体的担心，所述生物体比如金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus),其甲氧西林抗性已普遍流行(De Clerq,等人,Current Opinion in Ant1-1nfective InvestigationalDrugs,1999， 1， I;Levy,"The Challenge of Antibiotic Resistance",ScientificAmerican, 1998 年 3 月)。 [0004]另一个关注是对抗生素的抗性可以如何快速地传播。例如，直到二十世纪六十年代，SP普遍对青霉素敏感，并且在1987年，在美国仅0.02%的SP菌株是有抗性的。然而，到了 1995年，据报道SP对青霉素的抗性是约7%，并且在美国的一些部分地区高达 30%(Lewis, FDA Consumer magazine(September, 1995);Gershman in The MedicalReporter, 1997)。
[0005]特别地，医院充当了抗药生物体的形成和传播的中心。在医院发生的感染称为医院内感染，正成为越来越严重的问题。每年在医院感染的两百万美国人中，这些感染中的超过一半抵抗至少一种抗生素。疾病控制中心报道，在1992年，超过13，000名住院患者死于对抗生素治疗具有抗性的细菌感染(Lewis, "The Rise of Antibiotic-ResistantInfections", FDA Consumer magazine, 1995 年 9 月)。
[0006]由于对克服抗药细菌的需要和可获得药物的越来越多的失败，开发新抗生素的兴趣出现复苏。对于开发新抗生素的一种有吸引力的策略是抑制DNA旋转酶和/或拓扑异构酶IV，这些细菌酶对DNA复制是必需的且因此对细菌细胞生长和分裂是所必需的。旋转酶和/或拓扑异构酶IV也与DNA转录、修复和重组中的事件相关。
[0007]旋转酶是拓扑异构酶之一，拓扑异构酶是催化DNA的拓扑异构体互变的一组酶(一般参见，Kornberg and Baker, DNA Replication,第 2d 版，第 12 章，1992，W.H.Freemanand C0.;Drlica, Molecular Microbiology, 1992, 6, 425;Drlica and Zhao, Microbiologyand Molecular Biology Reviews, 1997,61，第 377-392 页)。旋转酶自身控制 DNA 超螺旋且缓解当亲代双螺旋的DNA链在复制过程期间解开时出现的拓扑应力。旋转酶还催化松弛的闭合环形双链体DNA转换为对于重组更有利的负超螺旋形式。超螺旋反应的机制涉及旋转酶围绕DNA的一个区域的包裹，在那个区域中的双链断裂，使DNA的第二个区域穿过该断裂，且重新连接断裂的链。这样的裂解机制是II型拓扑异构酶的特征。超螺旋反应通过ATP与旋转酶的结合驱动。随后，ATP在反应期间水解。这个ATP结合和后续水解引起DNA结合的旋转酶中的构象变化，这是其活性必需的。还已发现DNA超螺旋(或松弛)的水平取决于ATP/ADP比例。在不存在ATP下，旋转酶仅能够松弛超螺旋DNA。
[0008]细菌DNA旋转酶是由两个A亚基(GyrA)和两个B亚基(GyrB)组成的400千道尔顿的蛋白质四聚体。DNA的结合和裂解与GyrA相关,而ATP通过GyrB蛋白质结合并水解。GyrB由具有ATP酶活性的氨基末端结构域以及与GyrA和DNA相互作用的羧基末端结构域组成。相比之下，真核II型拓扑异构酶是同源二聚体，其可以松弛负超螺旋和正超螺旋，但不能引入负超螺旋。理想地，基于抑制细菌DNA旋转酶和/或拓扑异构酶IV的抗生素对于这些酶是有选择性的，并且针对真核II型拓扑异构酶是相对无活性的。
[0009]拓扑异构酶IV主要在DNA复制结束时解开连接的染色体二聚体。
[0010]广泛使用的喹诺酮抗生素抑制细菌DNA旋转酶(GyrA)和/或拓扑异构酶IV(ParC)。喹诺酮的实例包括早期化合物比如萘啶酸和奥索利酸，以及后期、更有效的氟喹诺酮比如诺氟沙星、环丙沙星和曲伐沙星。这些化合物与GyrA和/或ParC结合，且稳定裂解的复合物，从而抑制总 体旋转酶功能，导致细胞死亡。氟喹诺酮抑制旋转酶(GyrA)和/或拓扑异构酶 IV(ParC)的催化亚基(参见 Drlica 和 Zhao, Microbiology and MolecularBiology Reviews, 1997,61,377-392)。然而,抗药性也已被视为这类化合物的一个问题(WHO Report, "Use of Quinolones in Food Animals and Potential Impact on HumanHealth"，1998)。对于喹诺酮，与其他种类的抗生素一样，暴露于较早期化合物的细菌通常快速发展出针对同类中更有效的化合物的交叉抗性。
[0011]负责经由ATP水解供应酶的催化周转/复位所需的能量的相关亚基分别是GyrB (旋转酶)和 ParE (拓扑异构酶 IV)(参见 Champoux, J.J., Annu.Rev.Biochem.,2001，70，第369-413页)。靶向GyrB和ParE亚基中的这些相同ATP结合位点的化合物对于治疗多种细菌感染将是有用的(参见Charifson等人，J.Med.Chem.，2008，51，第5243-5263页)。
[0012]存在较少的与GyrB结合的已知抑制剂。实例包括香豆素类、新生霉素和香豆霉素Al、环噻利定(cyclothialidine)、cinodine和克来罗西汀。香豆素已显不非常紧密地与GyrB结合。例如，新生霉素与所述蛋白构成氢键网络以及几个疏水性触点。虽然新生霉素和ATP看来似乎在ATP结合位点内结合，但在两种化合物的结合方向中存在最低限度的重叠。重叠部分是新生霉素的糖单位和ATP腺嘌呤(Maxwell, Trends inMicrobiology, 1997, 5, 102)。
[0013]对于香豆素抗性细菌，最普遍的点突变是在表面精氨酸残基上，其与香豆素环的羰基结合(大肠杆菌GyrB中的Argl36)。虽然具有这种突变的酶显示较低的超螺旋和ATP酶活性，但它们对通过香豆素药物的抑制也是较不敏感的(Maxwe 11, Mol.Microbiol.，1993，9，681)。
[0014]尽管是旋转酶超螺旋的有效抑制剂，但香豆素仍未广泛用作抗生素。由于其在细菌中的低穿透力、真核生物毒性和水溶性差，它们一般是不合适的(Maxwell, Trends inMicrobiology, 1997，5，102)。期望有新的有效GyrB和ParE抑制剂，其克服这些缺点且优选地其活性不依赖与Argl36的结合。这样的抑制剂将是有吸引力的抗生素候选物，没有困扰其他种类的抗生素的抗性问题的历史。
[0015]因为细菌针对抗生素的抗性已成为重要的公共健康问题，所以存在开发更新和更有效的抗生素的持续需要。更特别地，存在对于代表先前未用于治疗细菌感染的新种类化合物的抗生素的需要。靶向GyrB(旋转酶)和ParE(拓扑异构酶IV)亚基中的ATP结合位点的化合物对于治疗多种细菌感染将是有用的。这样的化合物对于治疗医院中的医院内感染将是特别有用的，其中抗性细菌的形成和传播变得越来越普遍。另外。需要具有广谱活性与有利的毒理学性质的新抗生素。
【发明内容】
[0016]本发明涉及用作旋转酶和/或拓扑异构酶IV抑制剂的化合物及其可药用盐、组合物。本发明的旋转酶和/或拓扑异构酶IV抑制剂可以由式(I)或其盐表示:
[0017]
【权利要求】
1.式⑴的化合物:
2.权利要求1的化合物，其中X为-PO(OlT)O-R1;Μ+选自下组:Li\ Na+、K+、N-甲基-D-葡糖胺和N (R9)4+。
3.权利要求1的化合物，其中R1为(C1-C2tl)-烷基、(C2-C2tl)-烯基或-O(CH2CH2O)nCH3,其中η为整数1、2或3，吗啉代乙基、4-乙基四氢-2Η-吡喃基、哌啶基乙基、哌嗪基乙基或吡咯烷基乙基。
4.权利要求3的化合物，其中R1为吗啉代乙基、4-乙基四氢-2Η-吡喃基、哌啶基乙基、哌嗪基乙基或吡咯烷基乙基。
5.权利要求3的化合物，其中R1为(C1-C2tl)-烷基。
6.权利要求3的化合物，其中R1为-O(CH2CH2O)nCH3，其中η为整数1、2或3。
7.权利要求1的化合物，其中所述化合物为(R)-2-(5-(2-(3-乙基脲基)-6-氟-7-(四氢呋喃-2-基)-1H-苯并[d]咪唑-5-基)嘧啶-2-基)丙-2-基2-(2-甲氧基乙氧基)乙基磷酸氢酯。
8.权利要求1的化合物，其中所述化合物为(R)-2-(5-(2-(3-乙基脲基)-6-氟-7-(四氢呋喃-2-基)-1H-苯并[d]咪唑-5-基)嘧啶-2-基)丙-2-基2-(2-甲氧基乙氧基)乙基磷酸铵。
9.权利要求1的化合物，其中所述化合物为(R)-2-(5-(2-(3-乙基脲基)-6-氟-7-(四氢呋喃-2-基)-1H-苯并[d]咪唑-5-基)嘧啶-2-基)丙-2-基十六烷基磷酸氢酯。
10.权利要求1的化合物，其中所述化合物为(R)-2-(5-(2-(3-乙基脲基)-6_氟-7-(四氢呋喃-2-基)-1H-苯并[d]咪唑-5-基)嘧啶-2-基)丙-2-基十六烷基磷酸铵。
11.权利要求1的化合物，其中所述化合物为2-(5-(2-(3-乙基脲基)-6_氟-7-((R)-四氢呋喃-2-基)-1H-苯并[d]咪唑-5-基)嘧啶-2-基)丙_2_基2-吗啉代乙基磷酸氢酯。
12.药物组合物，其包含权利要求1中任一项的化合物或其可药用盐与可药用载体、助剂或赋形剂。
13.权利要求12的药物组合物，其进一步包含选自下述的第二治疗剂:抗生素、抗炎剂、基质金属蛋白酶抑制剂、脂氧合酶抑制剂、细胞因子拮抗剂、免疫抑制剂、抗癌剂、抗病毒剂、细胞因子、生长因子、免疫调节剂、前列腺素或抗血管过度增殖化合物。
14.权利要求12的药物组合物，进一步包含增加细菌生物体对抗生素的敏感性的试`剂。
15.降低或抑制生物样品中下述细菌的量的方法:肺炎链球菌、表皮葡萄球菌、粪肠球菌、屎肠球菌、金黄色葡萄球菌、难辨梭菌、粘膜炎莫拉菌、淋病奈瑟球菌、脑膜炎奈瑟球菌、结核分枝杆菌、鸟复合分枝杆菌、脓肿分枝杆菌、堪萨斯分枝杆菌、溃瘍分枝杆菌、肺炎衣原体、沙眼衣原体、流感嗜血菌、化脓性链球菌或溶血性链球菌，所述方法包括使所述生物样品接触根据权利要求1的化合物或其可药用盐。
16.控制、治疗或减轻患者中的医院或非医院细菌感染的发展、其严重性或效应的方法，所述方法包括向所述患者施用根据权利要求1的化合物或其可药用盐。
17.权利要求16的方法，其中所述细菌感染的特征在于存在下述的一种或多种菌:肺炎链球菌、表皮葡萄球菌、粪肠球菌、屎肠球菌、金黄色葡萄球菌、难辨梭菌、粘膜炎莫拉菌、淋病奈瑟球菌、脑膜炎奈瑟球菌、结核分枝杆菌、鸟复合分枝杆菌、脓肿分枝杆菌、堪萨斯分枝杆菌、溃疡分支杆菌、肺炎衣原体、沙眼衣原体、流感嗜血菌、化脓性链球菌或β -溶血性链球菌。
18.权利要求17的方法，其中所述细菌感染选自下述的一种或多种:上呼吸道感染、下呼吸道感染、耳部感染、胸膜肺和支气管感染、复杂性泌尿道感染、非复杂性泌尿道感染、腹腔内感染、心血管感染、血流感染、败血症、菌血症、CNS感染、皮肤和软组织感染、GI感染、骨和关节感染、生殖器感染、眼部感染或肉芽肿感染、非复杂性皮肤和皮肤结构感染、复杂性皮肤和皮肤结构感染(cSSSI)、导管感染、咽炎、鼻窦炎、外耳炎、中耳炎、支气管炎、脓胸、肺炎、社区获得性肺炎(CAP)、医院获得性肺炎、医院细菌性肺炎、糖尿病足感染、万古霉素耐药性肠球菌感染、膀胱炎和肾盂肾炎、肾结石、前列腺炎、腹膜炎及其它腹内感染、透析相关腹膜炎、内脏脓肿、心内膜炎、心肌炎、心包炎、输血相关败血症、脑膜炎、脑炎、脑脓肿、骨髓炎、关节炎、生殖器溃疡、尿道炎、阴道炎、子宫颈炎、龈炎、结膜炎、角膜炎、眼内炎、囊性纤维化患者的感染或发热性嗜中性白细胞减少症患者的感染。
19.权利要求18的方法，其中所述细菌感染选自下述的一种或多种:社区获得性肺炎(CAP)、医院获得性肺炎、医院细菌性肺炎、菌血症、糖尿病足感染、导管感染、非复杂性皮肤和皮肤结构感染、复杂性皮肤和皮肤结构感染(cSSSI)、万古霉素抗性肠球菌感染或骨髓炎。
20.权利要求16的方法，其进一步包括向所述患者施用:抗生素、抗炎剂、基质金属蛋白酶抑制剂、脂氧合酶抑制剂、细胞因子拮抗剂、免疫抑制剂、抗癌剂、抗病毒剂、细胞因子、生长因子、免疫调节剂、前列腺素或抗血管过度增殖化合物，作为与所述化合物或盐一起的多剂型的一部分或作 为单独的剂型。
【文档编号】A61P1/00GK103702994SQ201280036458
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2012年6月20日 优先权日:2011年6月20日
【发明者】Y·L·本纳尼, P·S·查理弗森, A·格里洛特, A·勒迪尔安, H·奥多德 申请人:沃泰克斯药物股份有限公司