【発明の詳細な説明】
システインプロテアーゼのインヒビター
発明の分野
本発明は、新規なプロテアーゼインヒビター、特にシステインおよびセリンプ
ロテアーゼのインヒビター、より詳細にはシステインプロテアーゼを阻害する化
合物、さらに詳細にはパパインスーパーファミリーのシステインプロテアーゼを
阻害する化合物、なおさらより詳細にはカテプシンファミリーのシステインプロ
テアーゼを阻害する化合物、最も詳細にはカテプシンKを阻害する化合物に関す
る。かかる化合物は、シテインプロテアーゼが関係する疾患、特に過度の骨また
は軟骨喪失の疾患、例えば、骨粗鬆症、歯周炎および関節炎の治療に特に有用で
ある。
発明の背景
カテプシンKは、システインプロテアーゼのパパインスーパーファミリーの一
部である酵素のファミリーの一員である。カテプシンB、H、L、NおよびSは
文献に記載されている。近年、カテプシンKポリペプチドおよびかかるポリペプ
チドをコードするcDNAが米国特許第5,501,969号に開示された(そ
こではカテプシンOと称される)。近年、カテプシンKが発現、精製および特徴
付けられた。Bossard,M.J.ら、(1996)J.Biol.Chem.271,12517-12524;Dra
ke,F.H.ら、(1996)J.Biol.Chem.271,12511-12516;Bromme,D.ら、(1996)J
.Biol.Chem.271,2126-2132o カテプシンKは、文献中でカテプシンO、カ
テプシンXまたはカテプシンO2として様々に示された。カテプシンKという名
称は、より適するものと考えられる(Nomenclature Co nlmittee of the Intern
ational Union of Biochemistry and Molecular Biologyによって名称を付与さ
れた)。
システインプロテアーゼのパパインスーパーファミリーのカテプシンは、ヒト
を包含する動物におけるタンパク質分解の正常な生理学的過程、例えば、結合組
織の分解において作用する。しかしながら、体内でのこれらの酵素のレベル増加
は、疾患を誘発する病理学的状態を生じ得る。従って、カテプシンは、限定はさ
れないが、ニューモシスチス・カリニ(pneumocys tiscarinii)、クルーズトリ
パノソーマ(trypsanoma cruzi)、ブルーストリパノソーマ(trypsanoma bruce
i)およびクリチジア・フシクラータ(Crithidia fusiculata)による感染;な
らびに住血吸虫症マラリア、腫瘍転移、異染性白質ジストロフィー、筋ジストロ
フィー、筋萎縮症などの種々の病態に関係している。1994年3月3日に公開
された国際公開番号WO94/04172およびその引用文献を参照のこと。ま
た、欧州特許出願第EP0 603 873A1号およびその引用文献を参照の
こと。ジンジパイン(gingipain)と呼ばれるピー・ジンジバリス(P.gingival
lis)由来の2つの細菌性システインプロテアーゼは、歯肉炎の病因に関係して
いる。Potempa.J.ら、(1994)Perspectives in Drug Discovery and Design,
2,445-458。
カテプシンKは、過度の骨または軟骨喪失の疾患において原因となる役割を果
たすと考えられている。骨は、ヒドロキシアパタイトの紡錘状または板状結晶が
組み込まれているタンパク質マトリックスからなる。I型コラーゲンは主要な構
造タンパク質であり、構造タンパク質の約90%を形成する。マトリックスの残
りの10%は、オステオカルシン、プロテオグリカン、オステオポンチン、オス
テオネクチン、トロンボスポンジン、フィブロネクチンおよび骨シアロタンパク
質を包含する多数の非コラーゲン性タンパク質からなる。骨格の骨は、一生を通
じて不連続的な焦点でリモデリングを行う。これらの焦点またはリモデリング単
位は、骨吸収相、次いで骨置換の相からなるサイクルをうける。
骨吸収は、造血系の多核細胞である破骨細胞によって行われる。破骨細胞は骨
表面に付着し、きっちりした封鎖帯を形成し、次いで、その破骨細胞の先端(す
なわち、吸収)表面に広範囲の膜の波打ち運動が起こる。これにより、取り囲ま
れた細胞外コンパートメントが骨表面上に形成され、波状膜中のプロトンポンプ
によって酸性化され、そこに破骨細胞がタンパク質分解酵素を分泌する。タンパ
ク質分解酵素がタンパク質マトリックスを消化すると同時に、コンパートメント
の低pHが骨表面でヒドロキシアパタイト結晶を溶解する。この方法で、骨吸収
窩(lacunaまたはpit)が形成される。サイクルのこの相の最後に、骨芽細胞が
その後に石灰化する新たなタンパク質マトリックスを構築する。骨粗鬆症および
ページェット病などのいくつかの病態においては、骨吸収と形成の間の正常なバ
ランスが崩壊され、各サイクルで骨の正味の喪失がある。最後に、このことは骨
の弱化を導き、最小限の外傷で骨折の危険性が増加する結果となり得る。
破骨細胞におけるカテプシンKの豊富な選択的発現は、該酵素が骨吸収に必須
であることを強く示唆する。従って、カテプシンKの選択的阻害は、限定はされ
ないが、骨粗鬆症、歯肉炎および歯周炎などの歯肉疾患、ページェット病、悪性
の高カルシウム血症および代謝性骨疾患を包含する過度の骨喪失の疾患に有効な
治療を提供し得る。カテプシンKレベルはまた、骨関節炎滑膜の軟骨吸収細胞に
おいて増加することが証明された。従って、カテプシンKの選択的阻害はまた、
限定はされないが、骨関節炎および慢性関節リウマチを包含する過度の軟骨また
はマトリックス分解の疾患の治療にも有用であり得る。転移性腫瘍細胞もまた、
典型的に、周囲のマトリックスを分解する高レベルのタンパク質分解酵素を発現
する。従って、カテプシンKの選択的阻害は、また、特定の腫瘍性疾患の治療に
も有用であり得る。
この度、新規な一連の化合物はプロテアーゼインヒビター、最も詳細にはカテ
プシンKのインヒビターであり、これらの化合物は骨吸収の阻害が必要とされる
疾患、例えば、骨粗鬆症および歯周疾患の治療に有用であることが見出された。
発明の概要
本発明の目的は、プロテアーゼインヒビター、特にシステインおよびセリンプ
ロテアーゼのかかるインヒビター、より詳細にはシステインプロテアーゼを阻害
するような化合物、さらにより詳細にはパパインスーパーファミリーのシステイ
ンプロテアーゼを阻害するような化合物、なおさらより詳細にはカテプシンファ
ミリーのシステインプロテアーゼを阻害するような化合物、最も詳細にはカテプ
シンKを阻害するような化合物であって、かかるプロテアーゼの活性を変化させ
ることによって治療上修飾され得る疾患の治療に有用であるプロテアーゼインヒ
ビターを提供することにある。
従って、第1の態様において、本発明は式(I)の化合物を提供する。
別の態様において、本発明は、式(I)の化合物と医薬上許容される担体を含
んでなる医薬組成物を提供する。
また別の態様において、本発明は疾患の治療法であって、プロテアーゼ、特に
システインおよびセリンプロテアーゼ、より詳細にはシステインプロテアーゼ、
さらにより詳細にはパパインスーパーファミリーのシステインプロテアーゼ、な
おさらより詳細にはカテプシンファミリーのシステインプロテアーゼ、最も詳細
にはカテプシンKを阻害することにより、病状を治療上修飾し得る治療法を提供
する。
特別の態様において、本発明の化合物は、骨喪失を特徴とする疾患、例えば、
骨粗鬆症ならびに歯肉炎および歯周炎などの歯肉疾患、あるいは過度の軟骨また
はマトリックス分解を特徴とする疾患、例えば、骨関節炎および慢性関節リウマ
チの治療に特に有用である。
発明の詳細な記載
本発明は、式(I):
[式中、
R1は、
であり;
R2はH、C1-6アルキル、C3-6シクロアルキル-C0-6アルキル、Ar-C0-6
アルキル、Het−C0-6アルキル、R5C(O)−、R5C(S)−、R5SO2-、R5
OC(O)−、R5R'NC(O)−、R5R'NC(S)−、アダマンチル−C(O)−
または
であり;
各R''は独立して、H、C1-6アルキル、Ar−C0-6アルキルまたはHet−
C0-6アルキルであり;
R'''はH、C1-6アルキル、C3-6シクロアルキル−C0-6アルキル、Ar−C0-6
アルキルまたはHet−C0-6アルキルであり;
各R3は独立して、H、C2-6アルケニル、C2-6アルキニル、Het、Arま
たは0R’、SR’、NR'2、R’NC(O)OR5、CO2R’、CO2NR'2、
N(C=NH)NH2、HetまたはArで置換されていてもよいC1-6アルキルで
あり;
R4はH、C1-6アルキル、C3-6シクロアルキル−C0-6アルキル、Ar−C0- 6
アルキル、Het−C0-6アルキル、R5C(O)−、R5C(S)−、R5SO2−、
R5OC(O)−、R5R’NC(O)−、R5R’NC(S)−、R'HNCH(R')C(
O)−またはR5OC(O)NR'CH(R')C(O)−であり;
各R5は独立して、C3-6シクロアルキル−C0-6アルキル、Ar−C0-6アルキ
ル、Het−C0-6アルキル、Ar−C0-6アルコキシ、Het−C0-6アルコキ
シ、またはOR’、SR’、NR'2、R’NC(O)OR5、CO2R’、CO2N
R'2、N(C=NH)NH2、HetもしくはArで置換されていてもよいC1-6ア
ルキルであり;
R6はH、C1-6アルキル、Ar−C0-6アルキルまたはHet−C0-6アルキル
であって、R7はH、C1-6アルキル、C3-6シクロアルキル−C0-6アルキル、A
r−C0-6アルキル、Het−C0-6アルキル、R5C(O)−、R5C(S)−、R5
SO2−、R5OC(O)−、R5R'NC(O)−、R5R'NC(S)−、R'HN
CH(R')C(O)−またはR5OC(O)NR'CH(R')C(O)−であるか;あるい
はR6およびR7は連結してピロリジン、ピペリジンまたはモルホリン環を形成し
;
各R’は独立して、H、C1-6アルキル、Ar−C0-6アルキルまたはHet−
C0-6アルキルであり;
R*はH、C1-6アルキル、C3-6シクロアルキル−C0-6アルキル、Ar−C0- 6
アルキルまたはHet−C0-6アルキルであり;
Yは一重結合またはOであり;
各Zは独立して、COまたはCH2であり;
nは1、2または3である]
で示される化合物またはその医薬上許容される塩を提供する。
好ましくは、本発明は、式(Ia)
[式中、
R1は、
であり;
R2は、
であり;
XはCO、SO2またはCH2−COであり;
Yは一重結合またはOであり;
ZはCOまたはCH2であり;
各R3は独立して、C4-6アルキル、C4-6アルケニルまたはベンジルであり;
R4はC1-6アルキル、Ar−C0-6アルキル、R5CO−、R5SO2−R5OC(
O)−またはR5NHCOであり;
R’はHまたはC1-4アルキルであり;
R6はHまたはC1-4アルキルであり;
R7はC1-6アルキル、Ar−C0-6アルキル、R5CO−、R5SO2−R5OC(
O)−またはR5NHCOであり;
各R5は独立して、Ar−C0-6アルキルまたはHet−C0-6アルキルであり
;
nは1または2である]
で示される化合物またはその医薬上許容される塩を提供する。
また、本発明には、本発明の化合物の水和物、溶媒和物、複合体およびプロド
ラッグも包含される。プロドラッグは、イン・ビボで式(I)の活性親薬物を放
出するいずれかの共有結合された担体であると考えられる。本発明の化合物が1
またはそれ以上のキラル中心を有する場合、明記されないかぎり、本発明は、従
来法により合成および分割できる各特有の非ラセミ化合物を包含する。化合物が
ケト−エノール互変体などの互変体の形態で存在する場合、各互変体形態は、平
衡または一方の形態が優勢で存在しても、本発明内に含まれているものと考えら
れる。
式(I)またはそのいずれかの補足式におけるいずれか1の事象でのいずれか
の置換基の意味は、特記しないかぎり、いずれか他の事象でのその意味またはい
ずれか他の置換基の意味とは無関係である。
式(Ia)に関して:
適当には、R1は、(ここに、R4はR5OC(O)−であって、R5は、好ましくは
である)である。
適当には、R2は、
(ここに、ZはCOであり、R7はR5OC(O)−であって、R5は、好ましくは
である)である。
適当には、R’およびR6は各々Hであって、各R3はi−ブチルである。
本発明の特定の代表的化合物は:
トランス−N,N’−ビス−(ベンジルオキシカルボニル−L−ロイシニル)
−1−3−ジアミノ−シクロペンタノンおよび
トランス−N,N’−ビス−(ベンジルオキシカルボニル−L−ロイシニル)
−1−3−ジアミノ−シクロヘキサノン;
またはその医薬上許容される塩である。
ペプチドおよび化学分野で通常用いられる略号および記号を、本発明の化合物
を記載するために本明細書中で使用する。一般に、アミノ酸略号は、Eur.J.Bi
ochem.,158,9(1984)に記載のように、IUPAC−IUB Joint Commission
on Biochemical Nomenclatureに従う。本明細書中で使用されるところのアミノ
酸なる語は、アラニン、アルギニン、アスパラギン、アスパラギン酸、システイ
ン、グルタミン、グルタミン酸、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、ロイシ
ン、リジン、メチオニン、フェニルアラニン、プロリン、セリン、スレオニン、
トリプトファン、チロシンおよびバリンのD−またはL−異性体をいう。
本明細書に適用されるC1-4アルキルは、置換および非置換メチル、エチル、
n−プロピル、イソプロピル、n−ブチル、イソブチルおよびt−ブチル基を包
含することを意味する。そのうえ、C1-6アルキルは、置換または非置換ペンチ
ル、n−ペンチル、イソペンチル、ネオペンチルおよびヘキシルならびにその単
純脂肪族異性体を包含する。いずれかのC1-4アルキルまたはC1-6アルキル基は
、特記しないかぎり、OR'、N(R')2、SR'、CF3、NO2、CN、CO2R'
およびCON(R')から選択される1ないし3個の基で置換されていてもよい。
そのうえ、C0-4アルキルおよびC0-6アルキルは、アルキル基が存在する必要が
ない(例えば、共有結合が存在する)ことを示す。
本明細書中に適用されるC3-6シクロアルキルは、置換および非置換シクロプ
ロパン、シクロブタン、シクロペンタンおよびシクロヘキサンを包含することを
意味する。
本明細書中に適用されるC2-6アルケニルは、炭素−炭素一重結合が炭素−炭
素二重結合で置き換えられた2ないし6個の炭素のアルキル基を意味する。
C2-6アルケニルはエチレン、1−プロペン、2−プロペン、1−ブテン、2−
ブテン、イソブテンおよび数個の異性体ペンテンおよびヘキセンを包含する。シ
スおよびトランス異性体の両方が包含される。
「C2-6アルキニル」は、1個の炭素−炭素一重結合が炭素−炭素三重結合で
置き換えられた2ないし6個の炭素のアルキル基を意味する。C2-6アルキニル
は、アセチレン、1−プロピン、2−プロピン、1−ブチン、2−ブチン、3−
ブチンならびにペンチンおよびヘキシンの単純異性体を包含する。
「ハロゲン」または「ハロ」は、F、Cl、BrおよびIを意味する。
「Ar」または「アリール」は、非置換フェニルまたはナフチル;あるいは1
以上のPh−C0-6アルキル、Het−C0-6アルキル、C1-6アルコキシ、Ph
−C0-6アルコキシ、Het−C0-6アルコキシ、OH、(CH2)1-6NR'R'、O
(CH2)1-6NR'R'(ここに、各R’は独立して、H、C1-6アルキル、Ar−
C0-6アルキルまたはHet−C0-6アルキルである)で置換されているフェニル
またはナフチル;あるいはC1-4アルキル、OR'、N(R')2、SR'、CF3、N
O2、CN、CO2R'、CON(R')、F、Cl、BrおよびIから選択される1
ないし3個の基で置換されているかまたはメチレンジオキシ基で置換されている
フェニルまたはナフチルを意味する。
本明細書中で使用される「Het」または「複素環式」は、飽和または不飽和
のいずれかであり、炭素原子ならびにN、OおよびSからなる群から選択される
1〜4個のヘテロ原子からなる安定な5ないし7員一環式または7ないし10員
二環式複素環式環であって、窒素および硫黄ヘテロ原子が酸化されていてもよく
、窒素ヘテロ原子が四級化されていてもよく、前記の複素環式環のいずれかがベ
ンゼン環と結合しているいずれかの二環式環を包含する複素環式環を示す。複素
環式環は、特定の安定構造を生じるいずれかのヘテロ原子または炭素原子で結合
されていてもよく、C1-4アルキル、OR'、N(R')2、SR'、CF3、NO2、
CN、CO2R'、C0N(R')、F、Cl、BrおよびI(ここに、R’は前記
のとおりである)から選択される1または2個の基で置換されていてもよい。か
かる複素環の例は、ピペリジニル、ピペラジニル、2−オキソピペラジニル、2
−オキソピペリジニル、2−オキソピロロジニル、2−オキソアゼピニル、アゼ
ピニル、ピロリル、4−ピペリドニル、ピロリジニル、ピラゾリル、ピラゾリジ
ニル、イミダゾリル、ピリジル、ピラジニル、オキサゾリジニル、オキサゾリニ
ル、オキサゾリル、イソキサゾリル、モルホリニル、チアゾリジニル、チアゾリ
ニル、チアゾリル、キヌクリジニル、インドリル、キノリニル、イソキノリニル
、ベンズイミダゾリル、ベンゾピラニル、ベンズオキサゾリル、フリル、ピラニ
ル、テトラヒドロフリル、テトラヒドロピラニル、チエニル、ベンズオキサゾリ
ル、チアモルホリニルスルホキシド、チアモルホリニルスルホン、オキサジアゾ
リル、ベンゾチアゾリル、ベンゾイソチアゾリル、ベンズイソキサゾリル、ピリ
ミジニ
ル、シンノリニル、キナゾリニル、キノキサリニル、1,5−ナフチリジニル、
1,6−ナフチリジニル、1,7−ナフチリジニル、1,8−ナフチリジニル、テ
トラゾリル、1,2,3−トリアゾリルおよび1,2,4−トリアゾリルを包含する
。
「HetAr」または「ヘテロアリール」は、Hetに関する前記の定義に包
含されるいずれかの複素環式基であって、芳香族性の基、例えば、ピリジニル、
キノリニル、イソキノリニル、ピロリル、ピラゾリル、イミダゾリル、ピリジル
、ピラジニル、オキサゾリル、イソキサゾリル、チアゾリル、イソチアゾリル、
インドリル、キノリニル、イソキノリニル、ベンズイミダゾリル、ベンズオキサ
ゾリル、フリル、チエニル、ベンズオキサゾリル、オキサジアゾリル、ベンゾチ
アゾリル、ベンゾイソチアゾリル、ベンズイソキサゾリル、ピリミジニル、シン
ノリニル、キナゾリニル、キノキサリニル、1,5−ナフチリジニル、1,6−ナ
フチリジニル、1,7−ナフチリジニル、1,8−ナフチリジニル、テトラゾリル
、1,2,3−トリアゾリルおよび1,2,4−トリアゾリルである複素環式基を意
味する。
本明細書では特定の基を略す。t−Buは第三級ブチル基を意味し、Bocは
t−ブチルオキシカルボニル基を意味し、Fmocはフルオレニルメトキシカル
ボニル基を意味し、Phはフェニル基を意味し、Cbzはベンジルオキシカルボ
ニル基を意味する。
本明細書では特定の試薬を略す。DCCはジシクロヘキシルカルボジイミドを
意味し、DMAPは2,6−ジメチルアミノピリジンであり、EDCはN−エチ
ル−N’(ジメチルアミノプロピル)−カルボジイミドを意味する。HOBtは
1−ヒドロキシベンゾトリアゾールを意味し、DMFはジメチルホルムアミドを
意味し、BOPはベンゾトリアゾール−1−イルオキシートリス(ジメチルアミ
ノ)ホスホニウムヘキサフルオロホスフェートを意味し、DMAPはジメチルア
ミノピリジンであり、Lawesson試薬は2,4−ビス(4−メトキシフェニル)−
1,3−ジチア−2,4−ジホスフェタン−2,4−ジスルフィドであり、NMM
はN−メチルモルホリンであり、TFAはトリフルオロ酢酸を意味し、TFAA
は無水トリフルオロ酢酸を意味し、THFはテトラヒドロフランを意味する。
式(I)の化合物は、一般に、
保護されたいずれかの反応性官能基を有する式(II):
[式中、R1、R2、R''、R'''およびnは式(I)のとおりである]
で示される化合物を酸化剤と反応させ;
その後、いずれかの保護基を除去し、医薬上許容される塩を形成させてもよい
ことからなる方法を用いて調製する。
nが1である式Iの化合物は、スキーム1に記載の方法と類似の方法で調製す
る。スキーム1 a:LAH;b:トリフェニルホスフィン、DEAD、フタルイミド;c:Na
BH4;d:NBS;e:KOH;f:NH3;g:Cbz−Leu−OHN、E
DCI、HOBT;h:ジョーンズ(Jones)
スキーム1に従って、シクロペンテン−2−オール(Brown,H.C.;Hess,H
.M.J.Org.Chem.1969,34,2206に記載のとおり)をミツノブ(Mitsunobu)
反応によってそのフタルイミドに変換した。水素化ホウ素ナトリウムでのフタル
イミドの還元、次いで、N−ブロモスクシンイミドでのアルケンの臭素化は、N
−(1(3H)−イソベンゾフラニリデン)−1−ブロモ−2−ヒドロキシ−シ
クロペンチル−3−アミン合成中間体を得、水酸化カリウムを用いてそのエポキ
シドに変換した。ボンベ中のアンモニアでエポキシドを処理し、トランス−1,
3
−ジアミノシクロペンタノールを得、Cbz−ロイシン/HBTUでそれをアシ
ル化し、酸化して、所望のトランス−N,N’−ビス−(ベンジルオキシカルボ
ニル−L−ロイシニル)−1−3−ジアミノ−シクロペンタノンを得た。
nが2である式Iの化合物は、スキーム2に記載の方法と類似の方法で調製す
る。
スキーム2 a:Cbz−Leu−OH、EDCI、HOBT;b:ジョーンズ
スキーム2に従って、既知の1,3−ジアミノ−シクロヘキサノール(Sammes
,P.G.;Phetford,D.J.Chem.Soc.Perkin Trans.1,1989,655に記載のと
おり)をCbz−ロイシン/HBTUでアシル化し、酸化して、所望のトランス
−N,N’−ビス−(ベンジルオキシカルボニル−L−ロイシニル)−1,3−ジ
アミノ−シクロヘキサノンを得た。
本明細書で用いる出発物質は、商業上入手可能なアミノ酸であるか、またはCO
MPENDIUM 0F 0RGANIC SYNTHETIC METHODS,Vol.I-VI(Wiley-Interscience出版
)などの標準的な参考本に見られるような当該分野でよく知られた慣用法で調製
される。
本明細書中のアミド結合を形成するためのカップリング方法は、当該分野で一
般によく知られている。一般に、THE PRACTICE 0F PEPTIDE SYNTHESIS,Springe
r-Verlag,Berlin,1984;E.GrossおよびJ.Meienhofer,THE PEPTIDES,Vol.1
,1-284(1979);ならびにJ.M.StewartおよびJ.D.Young,SOLID PHASE PEPTI
DE SYNTHESIS,第二版,Pierce Chemical Co.,Rockford,
III.,1984に示されたペプチド合成法は、一般に、技術の例示であり、出典明示
により本明細書の一部とする。
本発明の化合物を調製するための合成法は、しばしば、反応官能性を遮蔽する
ため、または望まれない副反応を最小限にするための保護基を使用する。かかる
保護基は、一般に、Green,T.W.,PROTECTIVE GROUPS IN ORGANIC SYNTHESIS,
John Wiley & Sons,New York(1981)に記載されている。アミノ保護基は、一般
に、当該分野で周知のように、Boc、アセチル、ベンゾイル、Fmocおよび
Cbz基ならびにその誘導体をいう。保護および脱保護ならびにアミノ保護基の
別の基での置換方法は、周知である。
式(I)の化合物の酸付加塩は、適当な溶媒中、親化合物および過剰な酸、例
えば、塩酸、臭化水素酸、フッ化水素酸、硫酸、リン酸、酢酸、トリフルオロ酢
酸、マレイン酸、コハク酸およびメタンスルホン酸から標準方法で調製する。特
定の化合物は、許容され得る分子内塩または双性イオンを形成する。カチオン塩
は、親化合物を適当なカチオンを含む過剰のアルカリ試薬、例えば、水酸化物、
炭酸塩またはアルコキシド;あるいは適当な有機アミンで処理することによって
調製する。Li+、Na+、K+、Ca++、Mg++およびNH4 +などのカチオンは
、医薬上許容される塩に存在するカチオンの特定の例である。ハロゲン化物、硫
酸塩、リン酸塩、アルカン酸塩(例えば、酢酸塩およびトリフルオロ酢酸塩)、
安息香酸塩およびスルホン酸塩(例えば、メシラート)は、医薬上許容される塩
に存在するアニオンの例である。
本発明は、また、式(I)の化合物および医薬上許容される担体を含んでなる
医薬組成物を提供する。従って、式(I)の化合物を薬剤の製造に用いてもよい
。前記のように調製された式(I)の化合物の医薬組成物は、非経口投与用の溶
液または凍結乾燥粉末として処方されてもよい。粉末は、使用前に適当な希釈剤
または他の医薬上許容される担体を添加することによって復元できる。液体製剤
は、緩衝化等張水溶液であってもよい。適当な希釈剤の例は、通常の等張セーラ
イン溶液、標準5%デキストロース水または酢酸ナトリウムもしくはアンモニウ
ム緩衝液である。かかる製剤は、特に非経口投与に適当であるが、また、経口投
与に使用してもよく、あるいは吸入用の投与量計測器付吸入器またはネブライザ
ーに
含まれてもよい。ポリビニルピロリドン、ゼラチン、ヒドロキシセルロース、ア
ラビアゴム、ポリエチレングリコール、マンニトール、塩化ナトリウムまたはク
エン酸ナトリウムなどの賦形剤を加えることが望ましい。
別法で、これらの化合物を経口投与用に、カプセルで包むか、錠剤化するか、
またはエマルジョンもしくはシロップに調製してもよい。医薬上許容される固体
または液体担体を加えて、組成物を強化または安定化でき、あるいは組成物の調
製を容易にできる。固形担体は、デンプン、ラクトース、硫酸カルシウム二水和
物、白土、ステアリン酸マグネシウムもしくはステアリン酸、タルク、ペクチン
、アラビアゴム、寒天またはゼラチンを包含する。液体担体は、シロップ、ピー
ナッツ油、オリーブ油、セーラインおよび水を包含する。また、担体は、モノス
テアリン酸グリセリルまたはジステアリン酸グリセリルなどの遅延性物質を単独
またはワックスと共に含んでもよい。固形担体の量は変化するが、好ましくは、
投薬単位あたり約20mg〜約1gである。医薬調製物は、錠剤形態の場合、適
宜、粉砕、混合、粒状化および圧縮し;ハードゼラチンカプセル形態の場合、粉
砕、混合および充填からなる調剤の従来技術に従って製造する。液体担体を使用
する場合、調製物はシロップ、エリキシル、エマルジョンまたは水性もしくは非
水性懸濁液の形態である。かかる液体製剤は、直接経口投与してもよく、または
ソフトゼラチンカプセル中に充填されてもよい。
直腸投与の場合、本発明の化合物は、また、ココアバター、グリセリン、ゼラ
チンまたはポリエチレングリコールなどの賦形剤と合わせ、坐剤に作り上げても
よい。
式(I)の化合物は、プロテアーゼインヒビターとして、特にシステインおよ
びセリンプロテアーゼのインヒビターとして、より詳細にはシステインプロテア
ーゼのインヒビターとして、さらにより詳細にはパパインスーパーファミリーの
システインプロテアーゼのインヒビターとして、なおより詳細にはカテプシンフ
ァミリーのシステインプロテアーゼのインヒビターとして、最も詳細にはカテプ
シンKのインヒビターとして有用である。本発明はまた、該化合物の医薬組成物
および製剤を包含する該化合物の有用な組成物および製剤も提供する。
本発明の化合物は、システインプロテアーゼが関係する疾患であって、ニュー
モシスチス・カリニ、クルーズトリパノソーマ、ブルーストリパノソーマおよび
クリチジア・フシクラータによる感染;ならびに住血吸虫症、マラリア、腫瘍転
移、異染性白質ジストロフィー、筋ジストロフィー、筋萎縮症;および特にカテ
プシンKが関係する疾患、最も詳細には、骨粗鬆症、歯肉炎および歯周炎を包含
する歯肉疾患、関節炎、より特別には、骨関節炎および慢性リウマチ関節炎、ペ
ージェット病、悪性の高カルシウム血症および代謝性骨疾患を包含する過度の骨
または軟骨喪失の疾患の治療に有用である。
転移性腫瘍細胞もまた、典型的に、周囲のマトリックスを分解する高レベルの
タンパク質分解酵素を発現し、特定の腫瘍および転移性腫瘍形成は、本発明の化
合物を用いて効果的に処理できる。
本発明はまた、病理学的レベルのプロテアーゼ、特にシステインおよびセリン
プロテアーゼ、より詳細にはシステインプロテアーゼ、さらにより詳細にはパパ
インスーパーファミリーのシステインプロテアーゼ、なおより詳細にはカテプシ
ンファミリーのシステインプロテアーゼによって引き起こされる疾患の治療法で
あって、治療を必要とする動物、特に哺乳動物、最も詳細にはヒトに、本発明の
化合物を投与することからなる方法も提供する。本発明は、特に、病理学的レベ
ルのカテプシンKによって引き起こされる疾患の治療法であって、治療を必要と
する動物、特に哺乳動物、より詳細にはヒトに、本発明の化合物を包含するカテ
プシンKのインヒビターを投与することからなる方法を提供する。本発明は、と
りわけ、ニューモシスチス・カリニ、クルーズトリパノソーマ、ブルーストリパ
ノソーマおよびクリチジア・フシクラータによる感染;ならびに住血吸虫症、マ
ラリア、腫瘍転移、異染性白質ジストロフィー、筋ジストロフィー、筋萎縮症を
包含するシステインプロテアーゼが関係する疾患、および特に、カテプシンKが
関係する疾患、最も詳細には、骨粗鬆症、歯肉炎および歯周炎を包含する歯肉疾
患、関節炎、より特別には、骨関節炎および慢性リウマチ関節炎、ページェット
病、悪性の高カルシウム血症および代謝性骨疾患を包含する過度の骨または軟骨
喪失の疾患の治療法を提供する。
本発明は、さらに、骨粗鬆症の治療または骨喪失の抑制方法であって、式(I
)の化合物および骨吸収の他のインヒビター、例えば、ビスホスホネート
(すなわち、アレンドロネート(allendronate))、ホルモン置換療法、抗エス
トロゲンまたはカルシトニンの体内投与からなる方法を提供する。さらに、本発
明の化合物および同化作用剤、例えば、骨形態形成タンパク質、イプロフラボン
での治療を用いて、骨喪失を防止し、および/または骨質量を増加させてもよい
。
急性の治療の場合、式(I)の化合物の非経口投与が好ましい。筋肉内巨丸剤
注射も有用であるが、5%デキストロース水または通常のセーライン中の化合物
あるいは適当な賦形剤を含んだ同様の製剤の静脈注射が最も効果的である。典型
的には、非経口投与量は、カテプシンKを阻害するのに有効な濃度で血漿中にお
いて薬物の濃度を維持する方法で、約0.01ないし約100mg/kg;好ま
しくは0.1〜20mg/kgである。化合物は、1日の全投与量が約0.4な
いし約400mg/kg/日に達するようなレベルで1日に1ないし4回投与す
る。化合物が投与される正確なレベルおよび方法は、薬剤の血中レベルと治療効
果を得るのに必要な濃度を比較することによって、当業者により容易に決定され
る。
本発明の化合物はまた、本明細書に開示されたような指示の他、骨吸収を阻害
するのに十分な薬物濃度になるような方法で、患者に経口的に投与してもよい。
典型的には、該化合物を含有する医薬組成物を約0.1〜約50mg/kgの経
口投与量で、患者の状態に合った方法で投与する。好ましくは、経口投与量は、
約0.5ないし約20mg/kgである。
本発明の化合物を本発明に従って投与する場合、許容できない毒物学的効果は
予期されない。
いくつかの生物学的アッセイの1つで本発明の化合物を試験して、薬理学的効
果を得るために必要な化合物濃度を決定してもよい。
カテプシンKタンパク質分解触媒活性の測定:
カテプシンKに関する全てのアッセイは、破骨細胞腫由来のヒト組換え体酵素
を用いて行った。例えば、Inaokaら、Biochem.Biophys.Res.Commun.,1995,
Hoppe-Seyler,1995,376,379に開示されているように、かかる酵素を得る方法
は当該分野で周知である。速度定数を決定するための標準アッセイ条件は、蛍光
発生ペプチド基質、典型的にはCbz−Phe−Arg−AMCを用い、20m
Mシステインおよび5mMEDTAを含有する100mM酢酸Na,pH5.5
中で決定した。貯蔵基質溶液は、DMSO中10または20mM濃度で調製し、
アッセイ中最終基質濃度20μMで用いた。全アッセイは、10%DMSOを含
有した。独立した実験により、このDMSOレベルは酵素活性または速度定数に
影響を与えないことがわかった。全アッセイは、周囲の温度で行った。生成物蛍
光(励起光360nM;発光460nM)をPerceptive Biosystems CytofluorI
I蛍光プレートリーダーでモニターした。生成経過曲線がAMC産物の形成に従
って20ないし30分にわたり生じた。
カテプシンK活性の阻害:
経過曲線法(progress curve method)を用いて潜在的インヒビターを評価し
た。様々な濃度の試験化合物の存在下でアッセイを行った。インヒビターおよび
基質の緩衝溶液に酵素を添加することによって反応を開始させた。インヒビター
の存在下における見かけの経過曲線による2つの方法のうち1つに従って、デー
タ分析を行った。経過曲線が直線状である化合物の場合、見かけの阻害定数(K
i,app)は、方程式1(Brandtら、Biochemistry,1989,28,140):
[式中、νは反応速度、最高速度はVmであり、Aはミカエリス定数Kaでの基質濃
度であって、Iはインヒビター濃度である]
に従って計算した。
経過曲線が時間依存性阻害に特有の下向き湾曲を示す化合物の場合、個々のセ
ット由来のデータを分析して、方程式2:
[式中、[AMC]は時間tで形成された生成物の濃度であり、ν0は開始反応速度で
あって、νssは最終的な定常状態の速度である]
に従ってKobsを得た。次いで、Kobsの値をインヒビター濃度の一次関数として分
析して、時間依存性阻害を表す見かけの二次速度定数(Kobs/インヒビター濃度
またはKobs/[I])を求めた。この速度論的処理の完全な論考は、十分に記載され
ている(Morrisonら、Adv.Enzymol.Relat.Areas Mol.Biol.,1988,61,201
)。
本発明の化合物は、競合的速度論が観察される約15マイクロモル濃度の濃度
範囲におけるKiでヒトカテプシンK酵素を阻害する。非直線状速度論を示す化
合物は、約56/(Mx秒)のKobsを示す。
本発明の化合物は、また、骨形成の阻害を測定するための当該分野における標
準的なアッセイ、例えば、EP528 587に開示された骨吸収窩(pit)形
成アッセイにおいてイン・ビトロおよびイン・ビボでの骨吸収について試験され
、また、以下の方法に従って、ラット破骨細胞の代わりにヒト破骨細胞を用いて
行ってもよい。
ヒト破骨細胞吸収アッセイ
破骨細胞腫由来の細胞懸濁液のアリコートを液体窒素貯蔵から移し、すみやか
に37℃で温め、遠心分離(1000rpm、5分、4℃)によってRPMI−
1640培地中で1回洗浄した。培地を吸引し、RPMI−1640培地中で1
:3に希釈したネズミ抗−HLA−DR抗体で置き換え、氷上で30分間インキ
ュベートした。細胞懸濁液をたびたび混合した。
細胞を遠心分離(1000rpm)5分、4℃)によって冷RPMI−164
0で2回洗浄し、次いで、滅菌15mL遠心管に移した。改良されたノイバウア
ー(improved Neubauer)・カウンティング・チャンバー中で単核細胞数を数え
た。
ヤギ抗−マウスIgGで被覆された十分な磁気ビーズ(5/単核細胞)をそれ
らの貯蔵瓶から取り出し、5mLの新しい培地中に置いた(これにより、有毒な
アジド保存剤を洗い去る)。磁石上にビーズを固定することによって培地を除去
し、新しい培地で置き換えた。
該ビーズを細胞と混合し、懸濁液を氷上で30分間インキュベートした。懸濁
液は、たびたび混合した。ビーズ−被覆細胞を磁石上に固定し、残りの細胞(破
骨細胞の豊富なフラクション)を滅菌50mL遠心管にデカントした。新しい培
地をビーズ−被覆細胞に加えて、いずれかの捕捉した破骨細胞を移動させた。こ
の洗浄過程を10回繰り返した。ビーズ−被覆細胞を捨てた。
チャンバーを試料で満たすための巨穴使い捨てプラスチックパスツールピペッ
トを用いて、破骨細胞をカウンティング・チャンバー中で数えた。遠心分離によ
って細胞をペレット化し、10%胎児ウシ血清および1.7g/リットルの重炭
酸ナトリウムを補足したEMEM培地中1.5X104/mLに破骨細胞密度を
調整した。細胞懸濁液の3mLアリコート(処理あたり)を15mL遠心管にデ
カントした。これらの細胞を遠心分離によりペレット化した。適当な処理の各管
3mLに加えた(EMEM培地中50μMに希釈した)。また、適当なビヒクル
対照、正の対照(100μg/mLに希釈した87MEM1)および異性体対照
(100μg/mLに希釈したIgG2a)も含まれた。管を37℃で30分間
インキュベートした。
細胞の0.5mLアリコートを48ウェルプレート中で滅菌象牙質スライス上
に接種し、37℃で2時間インキュベートした。各処理を4回スクリーンした。
スライスを温かいPBS(6ウェルプレートにおいて10mL/ウェル)を6回
交換して洗浄し、次いで、新しい処理または対照中に置き、37℃で48時間イ
ンキュベートした。次いで、スライスをリン酸緩衝セーライン中で洗浄し、2%
グルタルアルデヒド(0.2Mカコジル酸ナトリウム中)中で5分間固定し、そ
の後、それらを水中で洗浄し、緩衝液中で37℃で5分間インキュベートした。
次いで、スライスを冷水で洗浄し、冷酢酸塩緩衝液/ファーストレッドガーネッ
ト中、4℃で5分間インキュベートした。過剰の緩衝液を吸引し、水中で洗浄後
、スライスを空気乾燥した。
明視野顕微鏡によってTRAP陽性破骨細胞を数え、次いで、超音波処理によ
って象牙質の表面から除去した。Nikon/Lasertec ILM21W共焦顕微鏡を用いて骨
吸収窩容積を測定した。
本発明の化合物は、また、骨形成の阻害を測定するための当該分野で標準的な
イン・ビボでの骨吸収アッセイ、例えば、Wronskiら、Cells and Materials 199
1,Sup.1,69-74に記載された卵巣切除ラットモデルにおいても試験した。一般
核磁気共鳴スペクトルは、250または400MHzのいずれかで、各々、B
ruker AM 250またはBruker AC 400スペクトロメーターを
用いて記録した。CDCl3はジュウテリオクロロホルムであり、DMSO−d6
はヘキサジュウテリオジメチルスルホキシドであり、CD3ODはテトラジュウ
テリオメタノールである。化学シフトは、内部標準テトラメチルシランから百万
分のいくつ低磁場であるか(d)で示される。NMRデータの略号は以下のとお
りである:s=一重線、d=二重線、t=三重線、q=四重線、m=多重線、d
d=二組の二重線、dt=二組の三重線、app=見かけ、br=幅広。JはH
erzで測定したNMR結合定数を示す。連続波赤外線(IR)スペクトルをP
erkjn−Elmer 683赤外線スペクトロメーターで記録し、フーリエ
変換赤外線(FTIR)スペクトルをNicolet Impact 400
D赤外線スペクトロメーターで記録した。IRおよびFTIRスペクトルを透過
率で記録し、バンド位置を逆波数(cm-1)で示す。マススペクトルを、高速原
子衝撃(FAB)または電子スプレー(ES)イオン化技術を用いてVG70F
E、PESyx API IIIまたはVG ZAB HF機器のいずれかで得た
。Perkin−Elmer 240元素分析器を用いて元素分析を得た。融点
をThomas−Hoover融点装置で得、補正しない。全温度を摂氏で示す
。
Analtech Silica Gel GFおよびE.Merck Silica Gel 60 F−254薄層プレート
を薄層クロマトグラフィーに用いた。フラッシュおよび重力クロマトグラフィー
の両方をE.Merck Kieselgel 60(230−400メッシュ)シリカゲル上で行
った。
指示したところは、特定の物質をAldrich Chemical Co.,Milwaukee,Wiscons
in,Chemical Dynamics Corp.,South Plainfield,New JerseyおよびAdvanced
Chemtech,Louisville,Kentuckyから購入した。
以下の合成例において、温度は摂氏(℃)である。特記しないかぎり、全ての
出発物質を市場から得た。さらに詳述せずとも、当業者は上記の記載により、本
発明をその最も完全な範囲まで利用できると確信する。これらの実施例は、本発
明を説明するために与えられ、その範囲を限定するものではない。下文に、本発
明者らに何が確保されるかについては、請求の範囲を参照にする。
実施例1 トランス−N,N’−ビス−(ベンジルオキシカルボニル−L−ロイシニル)− 1−3−ジアミノ−シクロペンタノンの調製
a)3−N−フタルイミド−シクロペンテン
シクロペンタ−2−エン−オール(1.05g、12.5ミリモル)(Brown
,H.C.;Hess,H.M.J.Org.Chem.1969,34,2206に記載のとおり)をTHF(
20ml)中に溶解した。次いで、フタルイミド(2.05g、14ミリモル)
、トリフェニルホスフィン(3.675g、14ミリモル)およびジエチルアゾ
ジカルボキシレート(2.43g、14ミリモル)を加え、反応物を室温で1時
間攪拌した。反応混合物を真空下で濃縮し、次いで、クロマトグラフィー(シリ
カゲル、5%EtOAc/ヘキサン)に付して、標記化合物を白色固体(1.0
g、37%)として得た。
b)N−3−シクロペンテン−(2−メチレンヒドロキシ)−ベンズアミド
3−N−フタルイミド−シクロペンテン(1.0g、4.7ミリモル)をイソ
プロパノール(12ml)および水(2ml)中に溶解した。ホウ化水素ナトリ
ウムを0℃で加え、次いで室温まで温めた。反応混合物をEtOAc(100m
l)で希釈し、次いで、水で抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過し、真空
下で濃縮し、クロマトグラフィー(シリカゲル、30%Et0Ac/ヘキサン)
に付して、白色固体(0.22g、22%)を得た。MS(ESI):M+H+=218
c)トランス,シス−N−(1(3H)−イソベンゾフラニリデン)−1−ブロ
モ−2−ヒドロキシ−シクロペンチル−3−アミン
N−3−シクロペンテン−(2−メチレンヒドロキシ)−ベンズアミド(0.
22g、1.0ミリモル)をクロロホルム(5ml)中に溶解し、N−ブロモス
クシンイミド(0.2g、1.2ミリモル)を室温で加え、1時間攪拌した。溶
液をクロロホルム(100ml)で希釈し、次いで、Na2S2O3−5H2O水溶
液で抽出し、硫酸マグネシウムで乾燥、ろ過、濃縮し、クロマトグラフィー(シ
リカゲル、25%EtOAc/ヘキサン)に付して、標記化合物を白色固体(0
.13g、43%)として得た。MS(ESI):M+H+=296
d)シス−N−(1(3H)−イソベンゾフラニリデン)−シクロペンテン−2
−オキシド−1−アミン
トランス,シス−N−(1(3H)−イソベンゾフラニリデン)−1−ブロモ−2
−ヒドロキシ−シクロペンチル−3−アミン(2g、6.8ミリモル)をEtOH
(3ml)中に溶解し、次いで、水酸化カリウムを加え(0.5g、9ミリモル
)、反応物を室温で3時間攪拌した。反応物を水およびEtOAc(1:1、1
00ml)で希釈し、合わせた有機層を乾燥、ろ過、濃縮し、クロマトグラフィ
ーに付して、標記化合物を油として得、それを静置して凝固させた(1.17g
、81%)。MS(ESI):M+H+=216
e)(+−)−トランス−1,3−ジアミノシクロペンタノール
シス−N−(1(3H)−イソベンゾフラニリデン)−シクロペンテン−2−
オキシド−1−アミン(0.5g、2.3ミリモル)をEtOH(10ml)中
に溶解し、濃水酸化アンモニウム水溶液を加えた(18ml)。反応混合物をス
チールボンベに密封し、100℃まで1時間加熱した。次いで、反応物を室温ま
で冷却し、塩化メチレンで抽出し、乾燥、ろ過、濃縮および凍結乾燥して、白色
固体を得、さらに精製せずに以下の反応に用いた(0.25g、94%)。
MS(ESI):M+H+=117
f)トランス−N,N’−ビス−(ベンジルオキシカルボニル−L−ロイシニル
)−1−3−ジアミノ−シクロペンタノール
N−Cbz−L−ロイシン(Bachem)(0.64g、2.4ミリモル)の10
mL DMF中攪拌溶液に、(+−)−トランス−1,3−ジアミノシクロペン
タノール(0.14g、1.2ミリモル)、1−(3−ジメチルアミノプロピル
)−3−エチルカルボジイミド塩酸塩(0.46g、2.4ミリモル)および1
−ヒドロキシベンゾトリアゾール(0.324g、2.4ミリモル)を加えた。
室温で3.5時間攪拌後、溶液をEtOAc(200ml)で希釈し、合わした
有機層を水、ブラインで抽出し、次いで、硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過し、
真空下で濃縮し、クロマトグラフィー(シリカゲル;80%EtOAc/ヘキサ
ン)に付して、標記化合物を白色固体として得た(0.18g、25%)。
MS(ESI):M+H+=611
g)トランス−N,N’−ビスー(ベンジルオキシカルボニル−L−ロイシニル
)−1−3−ジアミノーシクロペンタノン
トランス−N,N’−ビス−(ベンジルオキシカルボニル−L−ロイシニル)
−1−3−ジアミノ−シクロペンタノール(0.17g、0.28ミリモル)を
アセトン(2ml)中に溶解した。ジョーンズ試薬(0.5ml、1.5M)を
加え、反応物を一晩攪拌した。次いで、過剰のジョーンズ試薬をイソプロパノー
ル(1ml)でクエンチし、反応物を水(10ml)で希釈し、EtOAc(2
x20ml)で抽出した。合わせた有機層を水(2x20ml)、次いでブライ
ン(20ml)で抽出し、次いで、硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過し、真空下
で濃縮し、クロマトグラフィー(シリカゲル、70%EtOAc/ヘキサン)に
付して、白色固体(0.085g、50%)を得た。
MS(ES)M+H+=609,M+Na+=631
実施例2 トランス−N,N’−ビス−(ベンジルオキシカルボニル−L−ロイシニル)− 1−3−ジアミノ−シクロヘキサノンの調製
a)トランス−N,N’−ビス−(ベンジルオキシカルボニル−L−ロイシニル
)−1−3−ジアミノ−シクロヘキサノール
N−Cbz−L−ロイシン(Bachem)(0.6g、2.3ミリモル)の10m
LDMF中攪拌溶液に、(+−)−トランス−1,3−ジアミノシクロヘキサノ
ール(0.14g、1.1ミリモル)(Sammes,P.G.;Phetford,D.J.Chem.
Soc.Perkin Trans.1,1989,655に記載のとおり)、1−(3−ジメチルアミ
ノプロピル)−3−エチルカルボジイミド塩酸塩(0.44g、2.3ミリモル
)および1−ヒドロキシベンゾトリアゾール(0.31g、2.3ミリモル)を
加えた。室温で3.5時間攪拌後、溶液をEtOAc(200ml)で希釈し、
合わせた有機層を水、ブラインで抽出し、次いで、硫酸マグネシウムで乾燥し、
ろ過し、真空下で濃縮し、クロマトグラフィー(シリカゲル;60%EtOAc
/ヘキサン)に付して、標記化合物を白色固体として得た(0.22g、32%
)。
MS(ESI):M+H+=625,M+Na+=647
b)トランス−N,N’−ビス−(ベンジルオキシカルボニル−L−ロイシニル
)−1−3−ジアミノ−ヘキサノン
トランス−N,N’−ビス−(ベンジルオキシカルボニル−L−ロイシニル)
−1−3−ジアミノ−シクロヘキサノール(0.22g、0.35ミリモル)を
アセトン(2ml)中に溶解した。ジョーンズ試薬(0.5ml、1.5M)を
加え、反応物を一晩攪拌した。次いで、過剰のジョーンズ試薬をイソプロパノー
ル(1ml)でクエンチし、反応物を水(10ml)で希釈し、EtOAc(2
x20ml)で抽出した。合わせた有機層を水(2x20ml)、次いでブライ
ン(20ml)で抽出し、次いで、硫酸マグネシウムで乾燥し、ろ過し、真空下
で濃縮し、クロマトグラフィー(シリカゲル、70%EtOAc/ヘキサン)に
付して、白色固体を得た(0.085g、40%)。
M+H+=623,M+Na+=645
前記の記載は、本発明の化合物をどのように調製および使用するかを十分に開
示する。しかしながら、本発明は、本明細書に前記した特定の具体例に制限され
ず、以下の請求の範囲内での全てのその修飾を包含する。本明細書に引用した雑
誌、特許および他の出版物に対する種々の言及は当該分野の現状を示し、出典明
示により、完全に示すかのごとく本明細書の一部とする。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Inhibitors of cysteine protease
Field of the invention
The present invention relates to novel protease inhibitors, in particular cysteine and serinep.
Inhibitors of Rotase, more specifically inhibitors of cysteine protease
Compound, more specifically the cysteine protease of the papain superfamily
Compounds that inhibit, and even more particularly, the cysteine proteins of the cathepsin family
Compounds that inhibit thease, most particularly those that inhibit cathepsin K
You. Such compounds are useful in diseases involving cysteine proteases, especially in excessive bone or
Is particularly useful for treating diseases of cartilage loss such as osteoporosis, periodontitis and arthritis
is there.
Background of the Invention
Cathepsin K is a member of the papain superfamily of cysteine proteases.
Part of the family of enzymes. Cathepsins B, H, L, N and S are
It is described in the literature. Recently, cathepsin K polypeptides and such polypeptides
A cDNA encoding the tide was disclosed in US Pat. No. 5,501,969 (the US Pat. No. 5,501,969).
Here referred to as cathepsin O). In recent years, cathepsin K has been expressed, purified and characterized
Attached. Bossard, M.S. J. et al., (1996) Biol. Chem. 271, 12517-12524; Dra
ke, F.H., et al. Biol. Chem. 271, 12511-12516; Bromme, D. et al. (1996) J.
. Biol. Chem. 271,2126-2132o Cathepsin K is described in the literature as cathepsin O,
Variously designated as tepsin X or cathepsin O2. Cathepsin K
Is considered more appropriate (Nomenclature Council of the Intern
Named by the ational Union of Biochemistry and Molecular Biology
Was).
Cathepsins of the papain superfamily of cysteine proteases are human
Normal physiological processes of proteolysis in animals, including
Acts on the disintegration of weave. However, increased levels of these enzymes in the body
Can result in pathological conditions that cause disease. Therefore, cathepsins are not limited.
But not pneumocys tiscarinii, cruise bird
Panosoma (trypsanoma cruzi), Blues trypanosoma (trypsanoma bruce)
i) and infection by Crithidia fusiculata;
Scrub schistosomiasis, tumor metastasis, metachromatic leukodystrophy, muscular dystrophy
It is related to various pathologies such as fee and muscular atrophy. Released on March 3, 1994
See International Publication No. WO 94/04172 and references cited therein. Ma
See also European Patent Application EP 0 603 873 A1 and references cited therein.
thing. P. gingival called gingipain
lis) are involved in the pathogenesis of gingivitis
I have. Potempa. J. et al., (1994) Perspectives in Drug Discovery and Design,
2,445-458.
Cathepsin K plays a causal role in diseases of excessive bone or cartilage loss.
It is thought to help. Bone consists of spindle-shaped or plate-shaped crystals of hydroxyapatite.
Consists of an incorporated protein matrix. Type I collagen is a major component
It is a protein making up about 90% of the structural proteins. The rest of the matrix
10% of osteocalcin, proteoglycan, osteopontin, male
Theonectin, thrombospondin, fibronectin and bone sialoprotein
Consists of a number of non-collagenous proteins, including quality. Skeletal bones are
Remodeling with a discontinuous focus. These focus or remodeling
The position undergoes a cycle consisting of a bone resorption phase followed by a bone replacement phase.
Bone resorption is performed by osteoclasts, which are multinucleated cells of the hematopoietic system. Osteoclast is bone
Attaches to the surface and forms a tight blockade, then the osteoclast tip
That is, a wide range of film waviness occurs on the (absorption) surface. This allows you to surround
Extracellular compartment is formed on the bone surface and proton pumps in the corrugated membrane
By which osteoclasts secrete proteolytic enzymes. Tampa
As the digestive enzymes digest the protein matrix,
Low pH dissolves hydroxyapatite crystals at the bone surface. In this way, bone resorption
A fossa (lacuna or pit) is formed. At the end of this phase of the cycle, osteoblasts
A new protein matrix that subsequently calcifies is constructed. Osteoporosis and
In some conditions, such as Paget's disease, there is a normal path between bone resorption and formation.
The lance collapses and there is a net loss of bone each cycle. Finally, this is a bone
Can result in an increased risk of fracture with minimal trauma.
Abundant selective expression of cathepsin K in osteoclasts indicates that the enzyme is essential for bone resorption
Strongly suggests that Therefore, the selective inhibition of cathepsin K is limited.
No, but gingival diseases such as osteoporosis, gingivitis and periodontitis, Paget's disease, malignancy
Effective for excessive bone loss, including hypercalcemia and metabolic bone disease
Treatment may be provided. Cathepsin K levels also affect cartilage resorbing cells of the osteoarthritis synovium.
Has been proven to increase. Thus, the selective inhibition of cathepsin K also
Excessive cartilage, including but not limited to osteoarthritis and rheumatoid arthritis
May also be useful in the treatment of disorders of matrix degradation. Metastatic tumor cells also
Typically expresses high levels of proteolytic enzymes that degrade the surrounding matrix
I do. Therefore, selective inhibition of cathepsin K may also be useful in the treatment of certain neoplastic diseases.
May also be useful.
This time, a new series of compounds is a protease inhibitor, most particularly a categorical inhibitor.
Inhibitors of psin K, these compounds are required to inhibit bone resorption
It has been found useful in the treatment of diseases such as osteoporosis and periodontal disease.
Summary of the Invention
It is an object of the present invention to provide protease inhibitors, in particular cysteine and serinep.
Inhibitors of Rotase, more specifically inhibiting cysteine proteases
Compounds, even more particularly the papain superfamily cysteine
Compounds that inhibit proteases, even more particularly cathepsin
Compounds that inhibit Milly's cysteine protease, most particularly cathep
A compound that inhibits syn-K and alters the activity of such proteases
Protease inhibitors useful in the treatment of diseases that can be therapeutically modified by
To provide bitter.
Accordingly, in a first aspect, the present invention provides a compound of formula (I).
In another aspect, the invention comprises a compound of formula (I) and a pharmaceutically acceptable carrier.
A pharmaceutical composition comprising:
In yet another aspect, the invention is a method of treating a disease, comprising a protease, particularly a protease.
Cysteine and serine proteases, more particularly cysteine proteases,
Even more particularly, the cysteine proteases of the papain superfamily,
More particularly, the cysteine proteases of the cathepsin family, the most detailed
Provides a therapeutic method capable of therapeutically modifying a disease state by inhibiting cathepsin K
I do.
In a particular embodiment, the compounds of the present invention provide a disease characterized by bone loss, for example,
Gingival diseases such as osteoporosis and gingivitis and periodontitis, or excessive cartilage or
Are diseases characterized by matrix degradation, such as osteoarthritis and rheumatoid arthritis
It is particularly useful in the treatment of H.
Detailed description of the invention
The present invention provides a compound of formula (I):
[Where,
R1Is
Is;
RTwoIs H, C1-6Alkyl, C3-6Cycloalkyl-C0-6Alkyl, Ar-C0-6
Alkyl, Het-C0-6Alkyl, RFiveC (O)-, RFiveC (S)-, RFiveSOTwo-, RFive
OC (O)-, RFiveR'NC (O)-, RFiveR'NC (S)-, adamantyl-C (O)-
Or
Is;
Each R ″ is independently H, C1-6Alkyl, Ar-C0-6Alkyl or Het-
C0-6Alkyl;
R '' 'is H, C1-6Alkyl, C3-6Cycloalkyl-C0-6Alkyl, Ar-C0-6
Alkyl or Het-C0-6Alkyl;
Each RThreeAre independently H, C2-6Alkenyl, C2-6Alkynyl, Het, Ar
Or 0R ', SR', NR 'Two, R'NC (O) ORFive, COTwoR ', COTwoNR 'Two,
N (C = NH) NHTwo, Het or C optionally substituted with Ar1-6With alkyl
Yes;
RFourIs H, C1-6Alkyl, C3-6Cycloalkyl-C0-6Alkyl, Ar-C0- 6
Alkyl, Het-C0-6Alkyl, RFiveC (O)-, RFiveC (S)-, RFiveSOTwo−,
RFiveOC (O)-, RFiveR'NC (O)-, RFiveR'NC (S)-, R'HNCH (R ') C (
O)-or RFiveOC (O) NR'CH (R ') C (O)-;
Each RFiveIs independently C3-6Cycloalkyl-C0-6Alkyl, Ar-C0-6Archi
Le, Het-C0-6Alkyl, Ar-C0-6Alkoxy, Het-C0-6Alkoki
Or OR ', SR', NR 'Two, R'NC (O) ORFive, COTwoR ', COTwoN
R 'Two, N (C = NH) NHTwo, Het or C optionally substituted with Ar1-6A
Luquil;
R6Is H, C1-6Alkyl, Ar-C0-6Alkyl or Het-C0-6Alkyl
And R7Is H, C1-6Alkyl, C3-6Cycloalkyl-C0-6Alkyl, A
r-C0-6Alkyl, Het-C0-6Alkyl, RFiveC (O)-, RFiveC (S)-, RFive
SOTwo-, RFiveOC (O)-, RFiveR'NC (O)-, RFiveR'NC (S)-, R'HN
CH (R ') C (O)-or RFiveOC (O) NR'CH (R ') C (O)-; or
Is R6And R7Are linked to form a pyrrolidine, piperidine or morpholine ring
;
Each R 'is independently H, C1-6Alkyl, Ar-C0-6Alkyl or Het-
C0-6Alkyl;
R*Is H, C1-6Alkyl, C3-6Cycloalkyl-C0-6Alkyl, Ar-C0- 6
Alkyl or Het-C0-6Alkyl;
Y is a single bond or O;
Each Z is independently CO or CHTwoIs;
n is 1, 2 or 3]
Or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
Preferably, the present invention provides a compound of formula (Ia)
[Where,
R1Is
Is;
RTwoIs
Is;
X is CO, SOTwoOr CHTwo-CO;
Y is a single bond or O;
Z is CO or CHTwoIs;
Each RThreeIs independently C4-6Alkyl, C4-6Alkenyl or benzyl;
RFourIs C1-6Alkyl, Ar-C0-6Alkyl, RFiveCO-, RFiveSOTwo-RFiveOC (
O)-or RFiveNHCO;
R 'is H or C1-4Alkyl;
R6Is H or C1-4Alkyl;
R7Is C1-6Alkyl, Ar-C0-6Alkyl, RFiveCO-, RFiveSOTwo-RFiveOC (
O)-or RFiveNHCO;
Each RFiveIs independently Ar-C0-6Alkyl or Het-C0-6Alkyl
;
n is 1 or 2]
Or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
The present invention also includes hydrates, solvates, complexes and prodates of the compounds of the present invention.
Lugg is also included. Prodrugs release the active parent drug of formula (I) in vivo
It is believed that any covalently bound carrier that emerges. The compound of the present invention is 1
Or more chiral centers, unless otherwise specified.
Includes each unique non-racemic compound that can be synthesized and resolved by conventional methods. Compound
When present in tautomeric forms, such as keto-enol tautomers, each tautomeric form is
Balance or one of the forms predominantly considered to be included in the present invention.
It is.
At any one of the events in formula (I) or any supplementary formula thereof
The meaning of a substituent of is, unless stated otherwise, its meaning or occurrence in any other event.
It is independent of the meaning of any other substituents.
With respect to formula (Ia):
Suitably, R1Is(Where RFourIs RFiveOC (O)-, wherein RFiveIs preferably
Is).
Suitably, RTwoIs
(Where Z is CO and R7Is RFiveOC (O)-, wherein RFiveIs preferably
Is).
Suitably, R 'and R6Are each H and each RThreeIs i-butyl.
Certain representative compounds of the present invention include:
Trans-N, N'-bis- (benzyloxycarbonyl-L-leucinyl)
-1--3-diamino-cyclopentanone and
Trans-N, N'-bis- (benzyloxycarbonyl-L-leucinyl)
-1--3-diamino-cyclohexanone;
Or a pharmaceutically acceptable salt thereof.
Abbreviations and symbols commonly used in the peptide and chemical arts are compounds of the present invention.
Is used herein to describe Generally, amino acid abbreviations are described in Eur. J. Bi
ochem., 158, 9 (1984), as described in the IUPAC-IUB Joint Commission.
Follow on Biochemical Nomenclature. Amino as used herein
The word acid is alanine, arginine, asparagine, aspartic acid, cysteine
, Glutamine, glutamic acid, glycine, histidine, isoleucine, leucine
, Lysine, methionine, phenylalanine, proline, serine, threonine,
Refers to the D- or L-isomer of tryptophan, tyrosine and valine.
C as applied herein1-4Alkyl is substituted and unsubstituted methyl, ethyl,
Includes n-propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl and t-butyl groups
Means to include. Besides, C1-6Alkyl is a substituted or unsubstituted pliers
, N-pentyl, isopentyl, neopentyl and hexyl and their simple
Includes pure aliphatic isomers. Any C1-4Alkyl or C1-6The alkyl group is
, OR ', N (R') unless otherwise specifiedTwo, SR ', CFThree, NOTwo, CN, COTwoR '
And CON (R ′) may be substituted with 1 to 3 groups selected from
Besides, C0-4Alkyl and C0-6Alkyl requires an alkyl group to be present
No (eg, a covalent bond is present).
C as applied herein3-6Cycloalkyl is substituted and unsubstituted cyclopropyl
Includes lopan, cyclobutane, cyclopentane and cyclohexane.
means.
C as applied herein2-6Alkenyl has a carbon-carbon single bond of carbon-carbon.
Means an alkyl group of 2 to 6 carbons replaced by an elemental double bond.
C2-6Alkenyl is ethylene, 1-propene, 2-propene, 1-butene, 2-
Includes butene, isobutene and several isomers pentene and hexene. Shi
Both the trans and trans isomers are included.
"C2-6“Alkynyl” is a compound wherein one carbon-carbon single bond is a carbon-carbon triple bond.
A substituted 2 to 6 carbon alkyl group is meant. C2-6Alkynyl
Is acetylene, 1-propyne, 2-propyne, 1-butyne, 2-butyne, 3-
Includes butyne and the simple isomers of pentine and hexine.
"Halogen" or "halo" means F, Cl, Br and I.
“Ar” or “aryl” is unsubstituted phenyl or naphthyl;
Ph-C above0-6Alkyl, Het-C0-6Alkyl, C1-6Alkoxy, Ph
-C0-6Alkoxy, Het-C0-6Alkoxy, OH, (CHTwo)1-6NR'R ', O
(CHTwo)1-6NR'R '(where each R' is independently H, C1-6Alkyl, Ar-
C0-6Alkyl or Het-C0-6Phenyl substituted with alkyl)
Or naphthyl; or C1-4Alkyl, OR ', N (R')Two, SR ', CFThree, N
OTwo, CN, COTwo1 selected from R ′, CON (R ′), F, Cl, Br and I
Substituted with 3 to 3 groups or substituted with a methylenedioxy group
Means phenyl or naphthyl.
As used herein, “Het” or “heterocyclic” refers to a saturated or unsaturated
And is selected from the group consisting of carbon atoms and N, O and S
Stable 5- to 7-membered mono- or 7- to 10-membered heteroatoms
A bicyclic heterocyclic ring wherein the nitrogen and sulfur heteroatoms may be oxidized
The nitrogen heteroatom may be quaternized, and any of the above heterocyclic rings may be
A heterocyclic ring including any bicyclic ring bonded to a benzene ring. Complex
Cyclic rings are attached at any heteroatom or carbon atom that results in a particular stable structure
May be C1-4Alkyl, OR ', N (R')Two, SR ', CFThree, NOTwo,
CN, COTwoR ′, CON (R ′), F, Cl, Br and I (where R ′ is
Which is the same as described above). Or
Examples of such heterocycles are piperidinyl, piperazinyl, 2-oxopiperazinyl, 2
-Oxopiperidinyl, 2-oxopyrrolodinyl, 2-oxoazepinyl, aze
Pinyl, pyrrolyl, 4-piperidonyl, pyrrolidinyl, pyrazolyl, pyrazolidi
Nil, imidazolyl, pyridyl, pyrazinyl, oxazolidinyl, oxazolini
, Oxazolyl, isoxazolyl, morpholinyl, thiazolidinyl, thiazolyl
Nil, thiazolyl, quinuclidinyl, indolyl, quinolinyl, isoquinolinyl
, Benzimidazolyl, benzopyranyl, benzoxazolyl, furyl, pirani
, Tetrahydrofuryl, tetrahydropyranyl, thienyl, benzoxazolyl
, Thiamorpholinyl sulfoxide, thiamorpholinyl sulfone, oxadiazo
Ryl, benzothiazolyl, benzoisothiazolyl, benzisoxazolyl, pyri
Mizini
, Cinnolinyl, quinazolinyl, quinoxalinyl, 1,5-naphthyridinyl,
1,6-naphthyridinyl, 1,7-naphthyridinyl, 1,8-naphthyridinyl, t
Including tolazolyl, 1,2,3-triazolyl and 1,2,4-triazolyl
.
“HetAr” or “heteroaryl” is as defined above for Het.
Any heterocyclic group, including aromatic groups, for example, pyridinyl,
Quinolinyl, isoquinolinyl, pyrrolyl, pyrazolyl, imidazolyl, pyridyl
, Pyrazinyl, oxazolyl, isoxazolyl, thiazolyl, isothiazolyl,
Indolyl, quinolinyl, isoquinolinyl, benzimidazolyl, benzoxa
Zolyl, furyl, thienyl, benzoxazolyl, oxadiazolyl, benzothi
Azolyl, benzoisothiazolyl, benzisoxazolyl, pyrimidinyl, syn
Nolinyl, quinazolinyl, quinoxalinyl, 1,5-naphthyridinyl, 1,6-na
Butyridinyl, 1,7-naphthyridinyl, 1,8-naphthyridinyl, tetrazolyl
Heterocyclic groups which are 1,2,3-triazolyl and 1,2,4-triazolyl
To taste.
In this specification, certain groups are abbreviated. t-Bu means a tertiary butyl group, and Boc is
a t-butyloxycarbonyl group, and Fmoc is fluorenylmethoxy
A phenyl group; and Cbz a benzyloxycarbo group.
Means a nyl group.
In this specification, a specific reagent is abbreviated. DCC is dicyclohexylcarbodiimide
DMAP is 2,6-dimethylaminopyridine and EDC is N-ethyl.
Ru-N '(dimethylaminopropyl) -carbodiimide. HOBt is
1-hydroxybenzotriazole means DMF is dimethylformamide
BOP means benzotriazol-1-yloxytris (dimethylamido)
D) Phosphonium hexafluorophosphate, DMAP stands for dimethylamine
Minopyridine, and Lawesson's reagent is 2,4-bis (4-methoxyphenyl)-
1,3-dithia-2,4-diphosphetane-2,4-disulfide, NMM
Is N-methylmorpholine, TFA means trifluoroacetic acid, TFAA
Means trifluoroacetic anhydride, and THF means tetrahydrofuran.
Compounds of formula (I) are generally
Formula (II) having any protected reactive functional groups:
[Wherein, R1, RTwo, R ″, R ′ ″ and n are as in formula (I)]
Reacting a compound of formula with an oxidizing agent;
Thereafter, any protecting groups may be removed to form a pharmaceutically acceptable salt.
It is prepared using a method consisting of:
Compounds of Formula I wherein n is 1 are prepared in an analogous manner to that described in Scheme 1.
You.Scheme 1 a: LAH; b: triphenylphosphine, DEAD, phthalimide; c: Na
BHFourD: NBS; e: KOH; f: NHThreeG: Cbz-Leu-OHN, E
DCI, HOBT; h: Jones
According to Scheme 1, cyclopenten-2-ol (Brown, HC; Hess, H
. M. J. Org. Chem. Mitsunobu (as described in 1969, 34, 2206)
The reaction was converted to the phthalimide. Phthal in sodium borohydride
Reduction of the imide, followed by bromination of the alkene with N-bromosuccinimide, results in N
-(1 (3H) -isobenzofuranylidene) -1-bromo-2-hydroxy-cy
A clopentyl-3-amine synthetic intermediate was obtained, and the epoxide was synthesized using potassium hydroxide.
Converted to Cid. The epoxide is treated with ammonia in a cylinder and trans-1,
3
-To obtain diaminocyclopentanol, which is then acidified with Cbz-leucine / HBTU.
And oxidized to give the desired trans-N, N'-bis- (benzyloxycarbo
Nyl-L-leucinyl) -1--3-diamino-cyclopentanone was obtained.
Compounds of Formula I where n is 2 are prepared in an analogous manner to that described in Scheme 2.
You.
Scheme 2 a: Cbz-Leu-OH, EDCI, HOBT; b: Jones
According to Scheme 2, a known 1,3-diamino-cyclohexanol (Sammes
, P. G .; Phetford, D .; J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1, 1989, 655
) Is acylated with Cbz-leucine / HBTU and oxidized to give the desired trans
-N, N'-bis- (benzyloxycarbonyl-L-leucinyl) -1,3-di
Amino-cyclohexanone was obtained.
The starting materials used herein are either commercially available amino acids or CO 2
MPENDIUM 0F 0RGANIC SYNTHETIC METHODS, Vol. I-VI (published by Wiley-Interscience)
Prepared by standard methods well known in the art, such as those found in standard reference books
Is done.
Coupling methods for forming amide bonds herein are well known in the art.
It is generally well known. Generally, THE PRACTICE 0F PEPTIDE SYNTHESIS, Springe
r-Verlag, Berlin, 1984; Gross and J.W. Meienhofer, THE PEPTIDES, Vol. 1
, 1-284 (1979); M. Stewart and J.W. D. Young, SOLID PHASE PEPTI
DE SYNTHESIS, 2nd edition, Pierce Chemical Co., Rockford,
The method of peptide synthesis shown in III., 1984 is generally an example of the technology
Is a part of the present specification.
Synthetic methods for preparing compounds of the invention often mask reactive functionality
Or to use protecting groups to minimize unwanted side reactions. Take
Protecting groups are generally described in Green, T.W. W., PROTECTIVE GROUPS IN ORGANIC SYNTHESIS,
John Wiley & Sons, New York (1981). Amino protecting groups are generally
As is well known in the art, Boc, acetyl, benzoyl, Fmoc and
Refers to a Cbz group and its derivatives. Protection and deprotection and amino protection
Methods for substitution with other groups are well known.
The acid addition salts of the compounds of formula (I) may be prepared by subjecting the parent compound and an excess of the acid, e.g.
For example, hydrochloric acid, hydrobromic acid, hydrofluoric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, acetic acid, trifluorovinegar
Prepared from acids, maleic, succinic and methanesulfonic acids by standard methods. Special
Certain compounds form acceptable inner salts or zwitterions. Cation salt
Is an excess of an alkaline reagent containing a suitable cation, such as a hydroxide,
Carbonates or alkoxides; or by treatment with a suitable organic amine
Prepare. Li+, Na+, K+, Ca++, Mg++And NHFour +Cations such as
Is a particular example of a cation present in a pharmaceutically acceptable salt. Halide, sulfur
Acid salts, phosphates, alkanoates (eg acetate and trifluoroacetate),
Benzoates and sulfonates (eg, mesylate) are pharmaceutically acceptable salts
Is an example of an anion present in
The present invention also comprises a compound of formula (I) and a pharmaceutically acceptable carrier.
A pharmaceutical composition is provided. Accordingly, the compounds of formula (I) may be used in the manufacture of a medicament.
. The pharmaceutical composition of the compound of formula (I) prepared as described above may be a solution for parenteral administration.
It may be formulated as a liquid or lyophilized powder. Powder should be mixed with a suitable diluent before use
Alternatively, it can be restored by adding another pharmaceutically acceptable carrier. Liquid preparation
May be a buffered isotonic aqueous solution. Examples of suitable diluents are ordinary isotonic sailors
Solution, standard 5% dextrose water or sodium acetate or ammonium
Buffer. Such formulations are particularly suitable for parenteral administration, but are also suitable for oral administration.
Inhaler or nebulizer with dose meter for inhalation
To
May be included. Polyvinylpyrrolidone, gelatin, hydroxycellulose,
Labia gum, polyethylene glycol, mannitol, sodium chloride or
It may be desirable to add excipients such as sodium enoate.
Alternatively, these compounds may be encapsulated, tableted, or
Alternatively, they may be prepared into emulsions or syrups. Pharmaceutically acceptable solid
Alternatively, a liquid carrier can be added to enhance or stabilize the composition, or to prepare the composition.
Can be easily manufactured. Solid carrier is starch, lactose, calcium sulfate dihydrate
Material, clay, magnesium stearate or stearic acid, talc, pectin
, Gum arabic, agar or gelatin. Liquid carriers include syrup, pea
Includes nut oil, olive oil, saline and water. The carrier is monos
Alone with a retardant such as glyceryl theate or glyceryl distearate
Or it may be included with wax. The amount of solid carrier varies, but preferably,
About 20 mg to about 1 g per dosage unit. The pharmaceutical preparation, when in tablet form, is
Crushing, mixing, granulating and compressing; powder in the case of hard gelatin capsule form
It is prepared according to the prior art of preparations consisting of grinding, mixing and filling. Uses liquid carrier
Preparations may be syrups, elixirs, emulsions or aqueous or non-aqueous
It is in the form of an aqueous suspension. Such liquid formulations may be administered directly orally, or
It may be filled into soft gelatin capsules.
For rectal administration, the compounds of the present invention may also include cocoa butter, glycerin,
It can be combined with excipients such as tin or polyethylene glycol to make a suppository.
Good.
The compounds of formula (I) are useful as protease inhibitors, in particular cysteine and
And more specifically cysteine protein inhibitors as inhibitors of serine proteases
As an inhibitor of ose, more particularly the papain superfamily
As an inhibitor of cysteine proteases, even more particularly cathepsin
Inhibitors of the family cysteine proteases, most particularly
Useful as an inhibitor of Syn-K. The present invention also provides a pharmaceutical composition of the compound.
Also provided are useful compositions and formulations of the compounds, including and formulations.
The compounds of the present invention are cysteine protease related diseases,
Mossistis Carini, Trypanosoma cruzi, Trypanosoma brucei and
Infection with Criticia fusiculata; and schistosomiasis, malaria, tumor turnover
Transfer, metachromatic leukodystrophy, muscular dystrophy, muscular atrophy;
Diseases associated with Psin K, most particularly including osteoporosis, gingivitis and periodontitis
Gingival disease, arthritis, more particularly osteoarthritis and rheumatoid arthritis,
-Excessive bone, including Jet's disease, malignant hypercalcemia and metabolic bone disease
Or it is useful for treating diseases of cartilage loss.
Metastatic tumor cells also typically have high levels of degrading surrounding matrix.
Expressing proteolytic enzymes, certain tumors and metastatic tumorigenesis are
The compound can be effectively treated.
The invention also relates to pathological levels of proteases, in particular cysteine and serine.
Protease, more particularly cysteine protease, and even more particularly daddy
In-superfamily cysteine proteases, and even more particularly cathepsin
For the treatment of diseases caused by cysteine proteases
Thus, animals requiring treatment, particularly mammals, most particularly humans, are
Also provided are methods comprising administering a compound. The invention is particularly useful for pathological levels.
Is a method of treating a disease caused by cathepsin K, which requires treatment
Animals, especially mammals, and more particularly, humans, may be exposed to cats containing the compounds of the present invention.
There is provided a method comprising administering an inhibitor of Psin K. The present invention is
Rimini, Pneumocystis carini, Trypanosoma cruise, Bruce Tripa
Infections by Nosoma and C. fusiculata; and schistosomiasis,
Laria, tumor metastasis, metachromatic leukodystrophy, muscular dystrophy, muscular atrophy
Diseases involving cysteine proteases, including, and in particular, cathepsin K
Related diseases, most particularly gingival diseases including osteoporosis, gingivitis and periodontitis
Disease, arthritis, more particularly osteoarthritis and rheumatoid arthritis, Paget
Excessive bone or cartilage, including disease, malignant hypercalcemia and metabolic bone disease
Provide treatment for loss of disease.
The present invention is further directed to a method for treating osteoporosis or inhibiting bone loss, comprising the formula (I)
) And other inhibitors of bone resorption, such as bisphosphonates
(Ie, alendronate), hormone replacement therapy,
There is provided a method comprising in vivo administration of a trogen or calcitonin. In addition,
Light compounds and anabolic agents such as bone morphogenetic proteins, iproflavone
May be used to prevent bone loss and / or increase bone mass
.
For acute treatment, parenteral administration of the compounds of formula (I) is preferred. Intramuscular pill
Injection is also useful, but compound in 5% dextrose water or normal saline
Alternatively, intravenous injection of a similar formulation containing appropriate excipients is most effective. Typical
Typically, parenteral doses are present in plasma at concentrations effective to inhibit cathepsin K.
From about 0.01 to about 100 mg / kg;
Or 0.1 to 20 mg / kg. Compound has a total daily dose of about 0.4
Administer 1 to 4 times a day at a level to reach about 400 mg / kg / day
You. The exact level and manner in which the compound is administered depends on the blood level of the drug and the therapeutic effect.
Can be easily determined by one skilled in the art by comparing the concentrations necessary to obtain
You.
The compounds of the present invention also inhibit bone resorption, in addition to the indications disclosed herein.
May be administered orally to the patient in such a way as to provide a sufficient drug concentration to effect the drug.
Typically, a pharmaceutical composition containing the compound is administered in an amount of about 0.1 to about 50 mg / kg.
Oral doses are administered in a manner consistent with the patient's condition. Preferably, the oral dose is
From about 0.5 to about 20 mg / kg.
When a compound of the present invention is administered in accordance with the present invention, unacceptable toxicological effects are
Unexpected.
The compounds of the present invention can be tested in one of several biological assays to
The concentration of the compound required to obtain the result may be determined.
Measurement of cathepsin K proteolytic catalytic activity:
All assays for cathepsin K are human recombinant enzymes from osteoclastoma
This was performed using See, for example, Inaoka et al., Biochem. Biophys. Res. Commun., 1995,
Methods for obtaining such enzymes, as disclosed in Hoppe-Seyler, 1995, 376, 379
Are well known in the art. Standard assay conditions for determining rate constants are fluorescence
Using a generated peptide substrate, typically Cbz-Phe-Arg-AMC, 20 m
100 mM Na acetate containing M cysteine and 5 mM EDTA, pH 5.5.
Decided in. The stock substrate solution is prepared at a concentration of 10 or 20 mM in DMSO,
A final substrate concentration of 20 μM was used during the assay. All assays contain 10% DMSO.
I had. Independent experiments have shown that this DMSO level can affect enzyme activity or rate constants.
Turned out to have no effect. All assays were performed at ambient temperature. Product firefly
Light (excitation light: 360 nM; emission: 460 nM) was converted to Perceptive Biosystems CytofluorI.
Monitored with an I fluorescent plate reader. The production curve follows the formation of the AMC product.
Over 20 to 30 minutes.
Inhibition of cathepsin K activity:
Use the progress curve method to evaluate potential inhibitors
Was. Assays were performed in the presence of various concentrations of test compound. Inhibitors and
The reaction was started by adding the enzyme to a buffer solution of the substrate. Inhibitor
Data according to one of two methods with an apparent curve in the presence of
Data analysis. For compounds with a linear course, the apparent inhibition constant (K
i, app) is given by Equation 1 (Brandt et al., Biochemistry, 1989, 28, 140):
[Where ν is the reaction rate, the maximum rate is Vm, and A is the substrate concentration at the Michaelis constant Ka.
Where I is the inhibitor concentration]
Calculated according to
For compounds whose course shows a downward curve characteristic of time-dependent inhibition,
Analyzing the data from the set, Equation 2:
Where [AMC] is the concentration of the product formed at time t,0Is the starting reaction rate
Oh, νssIs the final steady-state velocity.]
According to KobsI got Then KobsAs a linear function of inhibitor concentration
To determine the apparent second-order rate constant (Kobs/ Inhibitor concentration
Or Kobs/ [I]). A complete discussion of this kinetic process is well-documented.
(Morrison et al., Adv. Enzymol. Relat. Areas Mol. Biol., 1988, 61, 201).
).
The compounds of the present invention have a concentration of about 15 micromolar at which competitive kinetics are observed.
Inhibits human cathepsin K enzyme with Ki in the range. Representation of nonlinear kinetics
The compound has a K of about 56 / (Mx seconds)obsIs shown.
The compounds of the invention may also be used in the art to measure inhibition of bone formation.
Standard assays, for example the bone resorption pits disclosed in EP 528 587
Tested for bone resorption in vitro and in vivo in a bioassay
And using human osteoclasts instead of rat osteoclasts according to the following method
May go.
Human osteoclast resorption assay
Aliquots of cell suspension from osteoclastoma were removed from liquid nitrogen storage and immediately
At 37 ° C and centrifuged (1000 rpm, 5 minutes, 4 ° C) by RPMI-
Washed once in 1640 medium. The medium is aspirated and 1 medium in RPMI-1640 medium
: Replace with mouse anti-HLA-DR antibody diluted in 3, and incubate on ice for 30 minutes
Was added. The cell suspension was mixed frequently.
The cells are centrifuged (1000 rpm) for 5 minutes, 4 ° C) by cold RPMI-164.
Washed twice at 0 and then transferred to a sterile 15 mL centrifuge tube. Improved Neubauer
-Count the number of mononuclear cells in the improved Neubauer counting chamber
Was.
Sufficient magnetic beads (5 / mononuclear cells) coated with goat anti-mouse IgG
Removed from their storage bottles and placed in 5 mL of fresh medium (this resulted in toxic
Wash off azide preservative). Remove media by fixing beads on magnet
And replaced with fresh medium.
The beads were mixed with the cells and the suspension was incubated on ice for 30 minutes. Suspension
The liquid was often mixed. The bead-coated cells were fixed on a magnet and the remaining cells (broken).
The bone cell-rich fraction) was decanted into a sterile 50 mL centrifuge tube. New culture
The ground was added to the bead-coated cells to move any captured osteoclasts. This
Was repeated 10 times. The bead-coated cells were discarded.
Large hole disposable plastic Pasteur pipette to fill chamber with sample
Osteoclasts were counted in a counting chamber using a microplate. By centrifugation
And pellet the cells with 10% fetal bovine serum and 1.7 g / l heavy carbon.
1.5 × 10 in EMEM medium supplemented with sodium citrateFour/ ML osteoclast density
It was adjusted. Transfer a 3 mL aliquot (per treatment) of the cell suspension into a 15 mL centrifuge tube.
I cant do it. These cells were pelleted by centrifugation. Appropriate processing of each tube
Added to 3 mL (diluted to 50 μM in EMEM medium). Also a suitable vehicle
Control, positive control (87 MEM1 diluted to 100 μg / mL) and isomer control
(IgG2a diluted to 100 μg / mL) was also included. Tube at 37 ° C for 30 minutes
Incubated.
0.5 mL aliquots of cells on sterile dentin slices in 48 well plates
And incubated at 37 ° C. for 2 hours. Each treatment was screened four times.
Slice the slices 6 times with warm PBS (10 mL / well in a 6-well plate)
Replace and wash, then place in fresh treatment or control and incubate at 37 ° C for 48 hours.
Incubated. The slices are then washed in phosphate buffered saline and 2%
Fix in glutaraldehyde (in 0.2 M sodium cacodylate) for 5 minutes,
Afterwards, they were washed in water and incubated in buffer at 37 ° C. for 5 minutes.
The slices are then washed with cold water and cold acetate buffer / fast red garnet.
And incubated at 4 ° C for 5 minutes. Aspirate excess buffer and wash in water
The slices were air dried.
TRAP-positive osteoclasts were counted by bright-field microscopy, followed by sonication.
Was removed from the dentin surface. Bone using Nikon / Lasertec ILM21W confocal microscope
The resorption cavity volume was measured.
The compounds of the invention are also standard in the art for measuring inhibition of bone formation.
In vivo bone resorption assays, e.g., Wronski et al., Cells and Materials 199.
1, Sup. It was also tested in the ovariectomized rat model described in 1,69-74.General
Nuclear magnetic resonance spectra were obtained at B or B at either 250 or 400 MHz, respectively.
ruker AM 250 or Bruker AC 400 spectrometer
And recorded. CDClThreeIs deuteriochloroform, DMSO-d6
Is hexadeuteriodimethylsulfoxide, CDThreeOD is Tetraju
Teriomethanol. Chemical shifts from the internal standard tetramethylsilane
The number of low magnetic fields is indicated by (d). Abbreviations of NMR data are as follows:
S = singlet, d = doublet, t = triplet, q = quadruple, m = multiplet, d
d = two sets of double lines, dt = two sets of triple lines, app = apparent, br = wide. J is H
2 shows the NMR coupling constant measured by erz. Continuous wave infrared (IR) spectrum
erkjn-Elmer 683 Infrared spectrometer, Fourier recording
The converted infrared (FTIR) spectrum was converted to Nicolet Impact 400.
D Infrared spectrometer recorded. Transmits IR and FTIR spectra
Rate and record the band position as the inverse wave number (cm-1). Mass spectrum
VG70F using a child impact (FAB) or electrospray (ES) ionization technique
E, obtained on either PESyx API III or VG ZAB HF instrument
. Elemental analysis was obtained using a Perkin-Elmer 240 elemental analyzer. Melting point
Are obtained on a Thomas-Hoover melting point apparatus and are uncorrected. Show all temperatures in Celsius
.
Analtech Silica Gel GF and E.I. Merck Silica Gel 60 F-254 thin plate
Was used for thin layer chromatography. Flash and gravity chromatography
Both of E. Run on Merck Kieselgel 60 (230-400 mesh) silica gel
Was.
Where indicated, certain substances were identified by Aldrich Chemical Co., Milwaukee, Wiscons.
in, Chemical Dynamics Corp., South Plainfield, New Jersey and Advanced
It was purchased from Chemtech, Louisville, Kentucky.
In the following synthesis examples, the temperature is Celsius (° C.). Unless otherwise specified, all
Starting material was obtained from the market. Without further elaboration, those skilled in the art will, from the above description,
We believe that the invention can be used to its fullest extent. These examples are based on the present invention.
It is provided to illustrate the description and is not intended to limit its scope. In the text below,
Refer to the claims for what is guaranteed to the plaintiffs.
Example 1 Trans-N, N'-bis- (benzyloxycarbonyl-L-leucinyl)- Preparation of 1-3-diamino-cyclopentanone
a) 3-N-phthalimide-cyclopentene
Cyclopent-2-en-ol (1.05 g, 12.5 mmol) (Brown
H.C .; Hess, H.M. J. Org. Chem. 1969, 34, 2206) in THF (
20 ml). Then phthalimide (2.05 g, 14 mmol)
, Triphenylphosphine (3.675 g, 14 mmol) and diethylazo
Dicarboxylate (2.43 g, 14 mmol) was added and the reaction was left at room temperature for 1 hour.
While stirring. The reaction mixture is concentrated under vacuum and then chromatographed (silica
Kagel, 5% EtOAc / hexanes gave the title compound as a white solid (1.0%).
g, 37%).
b) N-3-cyclopentene- (2-methylenehydroxy) -benzamide
3-N-phthalimido-cyclopentene (1.0 g, 4.7 mmol)
Dissolved in propanol (12 ml) and water (2 ml). Sodium borohydride
At 0 ° C., then warmed to room temperature. The reaction mixture was treated with EtOAc (100 m
l), then extract with water, dry over magnesium sulfate, filter, vacuum
And chromatographed (silica gel, 30% Et0Ac / hexane)
To give a white solid (0.22 g, 22%). MS (ESI): M + H+= 218
c) trans, cis-N- (1 (3H) -isobenzofuranylidene) -1-bro
Mo-2-hydroxy-cyclopentyl-3-amine
N-3-cyclopentene- (2-methylenehydroxy) -benzamide (0.
22 g, 1.0 mmol) in chloroform (5 ml).
Cuccinimide (0.2 g, 1.2 mmol) was added at room temperature and stirred for 1 hour. Dissolution
The solution was diluted with chloroform (100 ml),TwoSTwoOThree-5HTwoO water soluble
Extract, dry over magnesium sulfate, filter, concentrate and chromatograph
Lycagel, 25% EtOAc / hexanes to give the title compound as a white solid (0%).
. 13g, 43%). MS (ESI): M + H+= 296
d) cis-N- (1 (3H) -isobenzofuranylidene) -cyclopentene-2
-Oxide-1-amine
Trans, cis-N- (1 (3H) -isobenzofuranilidene) -1-bromo-2
-Hydroxy-cyclopentyl-3-amine (2 g, 6.8 mmol) was added to EtOH
(3 ml), then add potassium hydroxide (0.5 g, 9 mmol)
), The reaction was stirred at room temperature for 3 hours. The reaction was washed with water and EtOAc (1: 1, 1
00 ml), and the combined organic layers are dried, filtered, concentrated and chromatographed.
To give the title compound as an oil, which solidified on standing (1.17 g).
, 81%). MS (ESI): M + H+= 216
e) (+-)-trans-1,3-diaminocyclopentanol
Cis-N- (1 (3H) -isobenzofuranylidene) -cyclopentene-2-
Oxid-1-amine (0.5 g, 2.3 mmol) in EtOH (10 ml)
And concentrated aqueous ammonium hydroxide solution was added (18 ml). Reaction mixture
Sealed in a teal cylinder and heated to 100 ° C. for 1 hour. The reaction is then brought to room temperature.
, Extracted with methylene chloride, dried, filtered, concentrated and lyophilized to give a white
A solid was obtained and used for the following reaction without further purification (0.25 g, 94%).
MS (ESI): M + H+= 117
f) trans-N, N'-bis- (benzyloxycarbonyl-L-leucinyl
) -1--3-Diamino-cyclopentanol
10 of N-Cbz-L-leucine (Bachem) (0.64 g, 2.4 mmol)
Add (+-)-trans-1,3-diaminocyclopen to the stirred solution in mL DMF.
Tanol (0.14 g, 1.2 mmol), 1- (3-dimethylaminopropyl
) -3-Ethylcarbodiimide hydrochloride (0.46 g, 2.4 mmol) and 1
-Hydroxybenzotriazole (0.324 g, 2.4 mmol) was added.
After stirring at room temperature for 3.5 hours, the solution was diluted with EtOAc (200 ml) and combined
The organic layer was extracted with water, brine, then dried over magnesium sulfate, filtered,
Concentrate in vacuo and chromatograph (silica gel; 80% EtOAc / hex)
The title compound was obtained as a white solid (0.18 g, 25%).
MS (ESI): M + H+= 611
g) trans-N, N'-bis- (benzyloxycarbonyl-L-leucinyl)
) -1--3-Diamino-cyclopentanone
Trans-N, N'-bis- (benzyloxycarbonyl-L-leucinyl)
-1-Diamino-cyclopentanol (0.17 g, 0.28 mmol)
Dissolved in acetone (2 ml). Jones reagent (0.5ml, 1.5M)
The reaction was stirred overnight. The excess Jones reagent is then added to isopropanol.
(1 ml), dilute the reaction with water (10 ml) and add EtOAc (2 ml).
x 20 ml). The combined organic layers were washed with water (2x20 ml) and then
(20 ml), then dried over magnesium sulfate, filtered, and filtered under vacuum.
And chromatographed (silica gel, 70% EtOAc / hexane)
To give a white solid (0.085 g, 50%).
MS (ES) M + H+= 609, M + Na+= 631
Example 2 Trans-N, N'-bis- (benzyloxycarbonyl-L-leucinyl)- Preparation of 1-3-diamino-cyclohexanone
a) trans-N, N'-bis- (benzyloxycarbonyl-L-leucinyl
) -1--3-Diamino-cyclohexanol
10 m of N-Cbz-L-leucine (Bachem) (0.6 g, 2.3 mmol)
Add (+-)-trans-1,3-diaminocyclohexano to the stirred solution in LDMF.
(0.14 g, 1.1 mmol) (Sammes, P.G .; Phetford, DJ Chem.
Soc. Perkin Trans. 1, 1989, 655), 1- (3-dimethylamido)
Nopropyl) -3-ethylcarbodiimide hydrochloride (0.44 g, 2.3 mmol)
) And 1-hydroxybenzotriazole (0.31 g, 2.3 mmol)
added. After stirring at room temperature for 3.5 hours, the solution was diluted with EtOAc (200 ml),
The combined organic layers were extracted with water, brine, and then dried over magnesium sulfate,
Filter, concentrate under vacuum and chromatograph (silica gel; 60% EtOAc)
/ Hexane) to give the title compound as a white solid (0.22 g, 32%
).
MS (ESI): M + H+= 625, M + Na+= 647
b) trans-N, N'-bis- (benzyloxycarbonyl-L-leucinyl
) -1--3-Diamino-hexanone
Trans-N, N'-bis- (benzyloxycarbonyl-L-leucinyl)
-1--3-diamino-cyclohexanol (0.22 g, 0.35 mmol)
Dissolved in acetone (2 ml). Jones reagent (0.5ml, 1.5M)
The reaction was stirred overnight. The excess Jones reagent is then added to isopropanol.
(1 ml), dilute the reaction with water (10 ml) and add EtOAc (2 ml).
x 20 ml). The combined organic layers were washed with water (2x20 ml) and then
(20 ml), then dried over magnesium sulfate, filtered, and filtered under vacuum.
And chromatographed (silica gel, 70% EtOAc / hexane)
To give a white solid (0.085 g, 40%).
M + H+= 623, M + Na+= 645
The preceding description fully describes how to prepare and use the compounds of the present invention.
Show. However, the invention is not limited to the specific embodiments described herein above.
And encompasses all such modifications within the scope of the following claims. Miscellaneous cited in this specification
Various references to magazines, patents and other publications indicate the current state of the art and
By reference, they are incorporated herein as if fully set forth.
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考)
A61P 19/02 A61P 19/02
19/10 19/10
C07D 307/91 C07D 307/91
【要約の続き】
−C0-6アルキルであり;Yは一重結合またはOであ
り;各Zは独立して、COまたはCH2であり;nは
1、2または3である]で示される化合物またはその医
薬上許容される塩であって、システインプロテアーゼ、
特にカテプシンKのインヒビターであり、骨喪失の抑制
がファクターとなる疾患の治療に有用である化合物に関
する。
──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) A61P 19/02 A61P 19/02 19/10 19/10 C07D 307/91 C07D 307/91 [Continued summary] -C 0-6 is alkyl; Y is in single bond or O; each Z is independently a CO or CH 2; n is the compound or a pharmaceutically represented by 1, 2 or 3] The present invention relates to a compound which is an acceptable salt, which is an inhibitor of cysteine protease, particularly cathepsin K, and which is useful for treating a disease in which suppression of bone loss is a factor.