CN103702994A - 旋转酶和拓扑异构酶抑制剂的磷酸酯 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

旋转酶和拓扑异构酶抑制剂的磷酸酯
相关申请的交叉引用
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
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 Anti-infectiveInvestigational Drugs,1999,1,1;Levy,"The Challenge of AntibioticResistance",Scientific American,1998年3月)。
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 TheMedical Reporter,1997)。
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)。
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。
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.Freeman and Co.;Drlica,MolecularMicrobiology,1992,6,425;Drlica and Zhao,Microbiology andMolecular 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。
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。
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。
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 Molecular Biology 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,"Useof 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。
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)。
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A1、环噻利定(cyclothialidine)、cinodine和克来罗西汀。香豆素已显示非常紧密地与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 in Microbiology,1997,5,102)。
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Arg136)。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(Maxwell,Mol.Microbiol.,1993,9,681)。
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 in Microbiology,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Arg136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。
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
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：
Figure BDA0000460535470000051
其中X为–PO(OH)O-R1或–PO(O-M+)O-R1；M+为可药用一价阳离子；R1为(C1-C20)-烷基、(C2-C20)-烯基、-(CH2CH2O)nCH3或R2；其中所述烷基或烯基任选地被R2、-OR9、-N(R9)2、-CN、-C(O)OR9、-C(O)N(R9)2、-N(R9)-C(O)-R9、卤素、-CF3或-NO2取代；每个R2独立地为5-6元碳环或杂环脂肪族环系统；其中所述杂环环系统的任一个包含一个或多个选自O、N和N(R9)的杂原子；其中所述环系统的任一个任选地包含1至4个独立地选自-OH、C1-C4烷基和-O-(C1-C4)-烷基的取代基；每个R9独立地为H或C1-C4烷基；而n为1至5的整数。式(I)的化合物为化合物(R)-1-乙基-3-(6-氟-5-(2-(2-羟基丙-2-基)嘧啶-5-基)-7-(四氢呋喃-2-基)-1H-苯并[d]咪唑-2-基)脲的磷酸酯或盐前药，其具有宽范围的抗细菌活性和有利的毒理学性质。
除本文提供的化合物之外，本发明进一步提供包括式(I)的化合物或其可药用盐和可药用载体、助剂或赋形剂的药物组合物。
在另一个实施方案中，本发明涉及药物组合物，其包含式(I)的化合物或其可药用盐；可药用载体、助剂或赋形剂；和选自下述的另外的治疗剂：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。
在另一个实施方案中，本发明涉及一种控制、治疗或减轻患者中的细菌感染的发展、其严重性或效应的方法，其包括向所述患者施用治疗有效量的式(I)的化合物或其可药用盐。
在一个进一步的实施方案中，本发明涉及一种控制、治疗或减轻患者中的细菌感染的发展、其严重性或效应的方法，其包括向所述患者施用治疗有效量的式(I)的化合物或其可药用盐以及抗生素、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，作为与所述化合物一起的多元剂型的一部分或作为单独的剂型。
在另一个实施方案中，本发明涉及一种预防、控制、治疗或减轻哺乳动物中的细菌感染的发展、其严重性或效应的方法，其包括向所述哺乳动物施用治疗有效量的式(I)的化合物或其可药用盐。
附图说明
图1为化合物23的两个对称独立分子的热椭圆体图。
发明详述
本发明的化合物是其母体化合物(R)-1-乙基-3-(6-氟-5-(2-(2-羟基丙-2-基)嘧啶-5-基)-7-(四氢呋喃-2-基)-1H-苯并[d]咪唑-2-基)脲的前药。因此，在施用所述前药时显示的活性主要是由于存在前药裂解产生的母体化合物引起的。
术语“前药”指作为药物前体的化合物，其在给药和吸收之后，在体内经由一些代谢过程释放药物。通常，前药具有比其母体药物更小的生物活性。前药也可改善母体药物的物理特性和/或其也可改善总体药物功效，例如通过控制其吸收、血液水平、代谢分布和细胞摄取来减小药物的毒性及不需要的效应。
术语“母体化合物”或“母体药物”指经由代谢或分解过程的酶作用或经由在施用前药后的化学过程释放的生物学活性实体。母体化合物也可以是用于制备其相应前药的起始原料。
由M+定义的一价阳离子包括铵、碱金属离子(比如钠、锂和钾离子)、二环己胺离子和N-甲基-D-葡糖胺离子。也包括氨基酸阳离子，比如精氨酸、赖氨酸、鸟氨酸的离子等。而且，碱性含氮基团可以是如下这类试剂季铵化：低级烷基卤化物，比如甲基、乙基、丙基和丁基的氯化物、溴化物和碘化物；硫酸二烷基酯如硫酸二甲酯、硫酸二乙酯、硫酸二丁酯；硫酸二戊酯；长链卤化物，比如癸基、月桂基、肉豆蔻基和硬脂酰基的氯化物、溴化物和碘化物；芳烷基卤化物如溴化苄等。
短语“任选取代的”与短语“取代的或未取代的”可互换地使用。除非另有说明，任选取代的基团可以在基团的各取代位置具有取代基，并且各取代基彼此独立。
术语“烷基”单独使用或作为较大基团的一部分使用，指可以为直链或支链且具有指定碳原子数的烃基(即，“(C1-C20)”指1至20个碳，“(C1-C4)”或“C1-C4”指1至4个碳，等)。术语“烯基”单独使用或作为较大基团的一部分使用，指可以为直链或支链且具有指定碳原子数的不饱和烃基(即，“(C1-C20)”指1至20个碳，“(C1-C4)”或“C1-C4”指1至4个碳，等)。
术语“卤基”或“卤素”本身或作为取代基的一部分，指氟、氯、溴和碘原子。
如本文使用的术语“碳环”指完全饱和的或包含一个或多个不饱和单元的环烃基，其与分子的其它部分具有单一连接点。术语“5-6元碳环”指完全饱和的或包含一个或多个不饱和单元但不是芳香族的C5或C6环状烷基。合适的“5-6元碳环”基团包括环戊基、环己基、环戊烯基、环己烯基、环戊基甲基、等。
术语“杂环(heterocycle)”、“杂环的(heterocyclic)”、“杂环基”或“杂环脂肪族环系统”指包含至少一个选自氮、氧或硫的杂原子(通常1至4个杂原子)的饱和的或不饱和的非芳族环。优选地，这些基团包含0-4个氮原子、0-2硫原子和0-2个氧原子。更优选地，这些基团包含0-3个氮原子、0-1个硫原子和0-1个氧原子。杂环基的实例包括吡咯烷、哌啶、咪唑烷、吡唑烷、丁内酰胺、戊内酰胺、咪唑啉酮、乙内酰脲、二氧戊环、哌啶、1,4-二噁烷、吗啉、硫代吗啉、硫代吗啉-S-氧化物、硫代吗啉-S,S-二氧化物、哌嗪、吡喃、吡啶酮、3-吡咯啉、噻喃、吡喃酮、四氢呋喃、四氢噻吩等。
本文还包括式(I)的化合物的同位素标记的形式，其中一个或多个原子被具有原子质量或质量数不同于自然中通常发现的原子质量或质量数的原子代替。可并入本发明化合物的同位素的实例包括氢、碳、氮、氧和氟的同位素，比如2H、3H、13C、14C、15N、18O和17O。这样的同位素标记的和稳定的-同位素标记的化合物可用作例如具有改善的治疗特征的研究或诊断工具或旋转酶和/或拓扑异构酶IV抑制剂。当合适时，所述结构也涵盖化合物或盐的两性离子形式。
本发明的各种实施方案包括如下所述的式（I）的化合物或盐：
(1)化合物，其中X为
(a)–PO(OH)O-R1；或
(b)–PO(O-M+)O-R1；
(2)化合物，其中M+为
(a)Li+、Na+、K+、N-甲基-D-葡糖胺，或N(R9)4 +；或
(b)Na+或NH4 +；
(3)化合物，其中R1为
(a)  (C1-C20)-烷基、(C2-C20)-烯基或-O(CH2CH2O)nCH3(其中n为1、2或3的整数)，吗啉代乙基、4-乙基四氢-2H-吡喃基、哌啶基乙基、哌嗪基乙基或吡咯烷基乙基；
(b)  吗啉代乙基、4-乙基四氢-2H-吡喃基、哌啶基乙基、哌嗪基乙基或吡咯烷基乙基；
(c)  (C1-C20)-烷基；或
(d)-O(CH2CH2O)nCH3，其中n为整数1、2或3；
(4)(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；
(5)(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；
(6)(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；
(7)(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；和
(8)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-吗啉基乙基磷酸氢酯。
应当理解，可以通过需要上述(1)至(3)中所列的可选实施方案的一个或多个来选择式(I)的化合物或盐的各种可选实施方案。例如，可以通过以下组合获得本发明的进一步实施方案：(1)(a)和(3)(a)；(1)(a)和(3)(b)；(1)(a)和(3)(c)；(1)(a)和(3)(d)；(1)(b)、(2)(a)、和(3)(a)；(1)(b)、(2)(a)、和(3)(b)；(1)(b)、(2)(a)、和(3)(c)；(1)(b)、(2)(a)、和(3)(d)；(1)(b)、(2)(b)、和(3)(a)；(1)(b)、(2)(b)、和(3)(b)；(1)(b)、(2)(b)、和(3)(c)；(1)(b)、(2)(b)、和(3)(d)；等。
本发明的前药的特征在于出人意料的高水溶性。该溶解性促进较高剂量前药的给药，从而在每单位剂量中得到较大的载药量。
本发明的一个实施方案涉及一种控制、治疗或减轻患者中细菌感染的发展、严重性或效应的方法，其包括向所述患者施用治疗有效量的具有式(I)的化合物或其可药用盐。
根据另一个实施方案，本发明提供一种减轻或抑制生物样品中细菌量的方法。该方法包括使所述生物试样接触式(I)的化合物或其可药用盐。
如本文使用的术语“生物样品”包括细胞培养物或其提取物；从哺乳动物获得的活组织检查材料或其提取物；及血液、唾液、尿液、粪便、精液、泪液或其它体液或其提取物。术语“生物样品”也包括活生物体，在此情况下，“使本发明的化合物接触生物样品”与术语“向哺乳动物施用包括所述化合物的组合物”是同义的。
一个实施方案包括使所述生物样品接触(R)-1-乙基-3-(6-氟-5-(2-(2-羟基丙-2-基)嘧啶-5-基)-7-(四氢呋喃-2-基)-1H-苯并[d]咪唑-2-基)脲的前药(如式(I)定义的)。
用于这种方法的药物组合物描述如下。
本发明的旋转酶和/或拓扑异构酶IV抑制剂或其药用盐可以配制成施用至动物或人类的药物组合物。这些药物组合物是本发明的另一个实施方案，其可有效地治疗或预防细菌感染，其包括足够可测量地减少细菌量的旋转酶和/或拓扑异构酶IV抑制剂及可药用载体、助剂或赋形剂。如本文使用的术语“可测量地减少细菌量”指包含所述抑制剂的样品和仅包含细菌的样品之间的细菌数量具有可测量的变化。
增加细菌生物体对抗生素的敏感性的试剂是已知的。例如，美国专利No.5,523,288、美国专利No.5,783,561和美国专利No.6,140,306描述了使用杀菌/渗透性-增加蛋白质(BPI)来增加革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的抗生素敏感性的方法。增加细菌生物体的外膜的渗透性的试剂已由Vaara,M.在Microbiological Reviews(1992)第395-411页中进行描述，且革兰氏阴性菌的敏化已由Tsubery H.等人在J.Med.Chem.(2000)第3085-3092页中进行描述。
本发明的另一个实施方案涉及如上所述的控制、治疗或减轻患者中细菌感染的发展、严重性或效应的方法，但进一步包括向所述患者施用增加细菌生物体对抗生素的敏感性的试剂的步骤。
根据另一个实施方案，本发明的方法用于治疗兽医领域中的患者，包括但不限于动物园、实验室、人类伙伴和农场动物，包括灵长类动物、啮齿类动物、爬行动物和鸟类。所述动物的实例包括，但不限于豚鼠、仓鼠、沙鼠、大鼠、小鼠、兔、犬、猫、马、猪、绵羊、牛、山羊、鹿、恒河猴、猴、罗望子(tamarind)、猿、狒狒、大猩猩、黑猩猩、猩猩、长臂猿、鸵鸟、鸡、火鸡、鸭和鹅。
根据另一个实施方案，本发明提供一种降低或抑制生物样品中下述细菌量的方法：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、溃疡分枝杆菌、肺炎衣原体、沙眼衣原体、流感嗜血菌、化脓性链球菌或β-溶血性链球菌，所述方法包括使所述生物样品接触式(I)的化合物或其可药用盐。
本发明的药物组合物和方法将通常用于控制活体内的细菌感染。可以通过本发明的组合物和方法控制的细菌生物体的实例包括，但不限于下述生物体∶肺炎链球菌、化脓性链球菌、粪肠球菌、屎肠球菌、肺炎克雷白杆菌、肠杆菌属、变形杆菌属、绿脓假单胞菌、大肠杆菌、粘质沙雷氏杆菌、金黄色葡萄球菌、凝结酶阴性葡萄球菌(Coag.Neg.Staphylococci)、流感嗜血菌、炭疽杆菌、肺炎支原体、粘膜炎莫拉菌、肺炎衣原体、沙眼衣原体、嗜肺性军团病杆菌、结核分枝杆菌、幽门螺旋杆菌、腐生葡萄球菌、表皮葡萄球菌、土拉弗朗西斯菌、鼠疫耶尔森氏菌、难辨梭菌、淋病奈瑟球菌、脑膜炎奈瑟球菌、鸟复合分枝杆菌、脓肿分枝杆菌、堪萨斯分枝杆菌和溃疡分支杆菌。
因此，所述组合物和方法用于控制、治疗或减轻医院内或或非医院内感染的发展、严重性或效应。医院内和非医院内感染的实例包括，但不限于上呼吸道感染、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。具体细菌感染的实例包括，但不限于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。
术语“非医院内感染”也称为社区获得性感染。
在一个实施方案中，所述组合物和方法因此用于控制、治疗或减轻下述疾病的发展、严重性或效应：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。
在另一个实施方案中，所述组合物和方法因此用于控制、治疗或减轻下述疾病的发展、严重性或作用：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、万古霉素抗性肠球菌感染、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。
在另一个实施方案中，细菌感染的特征在于存在下述的一种或多种：肺炎链球菌、化脓性链球菌、粪肠球菌、屎肠球菌、金黄色葡萄球菌、凝结酶阴性葡萄球菌、炭疽杆菌、表皮葡萄球菌、腐生葡萄球菌或结核分枝杆菌。
在另一个实施方案中，细菌感染的特征在于存在肺炎链球菌、粪肠球菌或金黄色葡萄球菌中的一种或多种。
在另一个实施方案中，细菌感染的特征在于存在大肠杆菌、粘膜炎莫拉菌或金黄色葡萄球菌中的一种或多种。
在另一个实施方案中，细菌感染的特征在于存在下述中的一种或多种：难辨梭菌、淋病奈瑟球菌、脑膜炎奈瑟氏球菌、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、肺炎衣原体和沙眼衣原体。
在另一个实施方案中，细菌感染的特征在于存在下述的一种或多种：肺炎链球菌、表皮葡萄球菌、粪肠球菌、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、流感嗜血杆菌、化脓性链球菌或β-溶血链球菌。
在某些实施方案中，细菌感染的特征在于存在下述的一种或多种：甲氧西林抗性金黄色葡萄球菌、氟喹诺酮抗性金黄色葡萄球菌、万古霉素中间体抗性金黄色葡萄球菌、利奈唑胺抗性金黄色葡萄球菌、青霉素抗性肺炎链球菌、大环内酯抗性肺炎链球菌、氟喹诺酮抗性肺炎链球菌、万古霉素抗性粪肠球菌、利奈唑胺抗性粪肠球菌、氟喹诺酮抗性粪肠球菌、万古霉素抗性屎肠球菌、利奈唑胺抗性屎肠球菌、氟喹诺酮抗性屎肠球菌、氨苄西林抗性屎肠球菌、大环内酯抗性流感嗜血杆菌、β-内酰胺抗性流感嗜血杆菌、氟喹诺酮抗性流感嗜血杆菌、β-内酰胺抗性粘膜炎莫拉菌、甲氧西林抗性表皮葡萄球菌、甲氧西林抗性表皮葡萄球菌、万古霉素抗性表皮葡萄球菌、氟喹诺酮抗性表皮葡萄球菌、大环内酯抗性肺炎支原体、异烟肼抗性结核分枝杆菌、利福平抗性结核分枝杆菌、甲氧西林抗性凝固酶阴性葡萄球菌、氟喹诺酮抗性凝固酶阴性葡萄球菌、糖肽中间体抗性金黄色葡萄球菌、万古霉素抗性金黄色葡萄球菌、异质性(Hetero)万古霉素中间体抗性金黄色葡萄球菌、异质性万古霉素抗性金黄色葡萄球菌、大环内酯-林可酰胺-链阳性菌素抗性葡萄球菌(Staphylococcus)、β-内酰胺抗性粪肠球菌、β-内酰胺抗性屎肠球菌、酮内酯抗性肺炎链球菌、酮内酯抗性化脓性链球菌、大环内酯抗性化脓性链球菌、万古霉素抗性表皮葡萄球菌、氟喹诺酮抗性淋病奈瑟球菌、多药抗性绿脓假单胞菌或头孢菌素抗性淋病奈瑟球菌。
根据另一个实施方案，甲氧西林抗性葡萄球菌选自甲氧西林抗性金黄色葡萄球菌、甲氧西林抗性表皮葡萄球菌或甲氧西林抗性凝固酶阴性葡萄球菌。
在某些实施方案中，式(I)的化合物的形式用于治疗社区获得性MRSA(即，cMRSA)。
在其它实施方案中，式(I)的化合物的形式用于治疗达托霉素抗性生物体，包括，但不限于达托霉素抗性屎肠球菌和达托霉素抗性金黄色葡萄球菌。
根据另一个实施方案，氟喹诺酮抗性葡萄球菌选自氟喹诺酮抗性金黄色葡萄球菌、氟喹诺酮抗性表皮葡萄球菌或氟喹诺酮抗性凝固酶阴性葡萄球菌。
根据另一个实施方案，糖肽抗性葡萄球菌选自糖肽中间体抗性金黄色葡萄球菌、万古霉素抗性金黄色葡萄球菌、万古霉素中间体抗性金黄色葡萄球菌、异质性万古霉素中间体抗性金黄色葡萄球菌或异质性万古霉素抗性金黄色葡萄球菌。
根据另一个实施方案，大环内酯-林可酰胺-链阳性菌素抗性葡萄球菌是大环内酯-林可酰胺-链阳性菌素抗性金黄色葡萄球菌。
根据另一个实施方案，利奈唑胺抗性屎肠球菌选自利奈唑胺抗性粪肠球菌、或利奈唑胺抗性屎肠球菌。
根据另一个实施方案，糖肽抗性肠球菌选自万古霉素抗性屎肠球菌或万古霉素抗性粪肠球菌。
根据另一个实施方案，β-内酰胺抗性粪肠球菌是β-内酰胺抗性屎肠球菌。
根据另一个实施方案，青霉素抗性链球菌是青霉素抗性肺炎链球菌。
根据另一个实施方案，大环内酯抗性链球菌是大环内酯抗性肺炎链球菌。
根据另一个实施方案，酮内酯抗性链球菌选自大环内酯抗性肺炎链球菌和酮内酯抗性化脓性链球菌。
根据另一个实施方案，氟喹诺酮抗性链球菌是氟喹诺酮抗性肺炎链球菌。
根据另一个实施方案，β-内酰胺抗性嗜血杆菌是β-内酰胺抗性流感嗜血杆菌。
根据另一个实施方案，氟喹诺酮抗性嗜血杆菌是氟喹诺酮抗性流感嗜血杆菌。
根据另一个实施方案，大环内酯抗性嗜血杆菌是大环内酯抗性流感嗜血杆菌。
根据另一个实施方案，大环内酯抗性支原体是大环内酯抗性肺炎支原体。
根据另一个实施方案，异烟肼抗性分枝杆菌是异烟肼抗性结核分枝杆菌。
根据另一个实施方案，利福平抗性分枝杆菌是利福平抗性结核分枝杆菌。
根据另一个实施方案，β-内酰胺抗性莫拉氏菌是β-内酰胺抗性粘膜炎莫拉菌。
根据另一个实施方案，细菌感染的特征在于下述中的一种或多种的存在：甲氧西林抗性金黄色葡萄球菌、氟喹诺酮抗性金黄色葡萄球菌、万古霉素中间体抗性金黄色葡萄球菌、利奈唑胺抗性金黄色葡萄球菌、青霉素抗性肺炎链球菌、大环内酯抗性肺炎链球菌、氟喹诺酮抗性肺炎链球菌、万古霉素抗性粪肠球菌、利奈唑胺抗性粪肠球菌、氟喹诺酮抗性粪肠球菌、万古霉素抗性屎肠球菌、利奈唑胺抗性屎肠球菌、氟喹诺酮抗性屎肠球菌、氨苄西林抗性屎肠球菌、大环内酯抗性流感嗜血杆菌、β-内酰胺抗性流感嗜血杆菌、氟喹诺酮抗性流感嗜血杆菌、β-内酰胺抗性粘膜炎莫拉菌、甲氧西林抗性表皮葡萄球菌、甲氧西林抗性表皮葡萄球菌、万古霉素抗性表皮葡萄球菌、氟喹诺酮抗性表皮葡萄球菌、大环内酯抗性肺炎支原体、异烟肼抗性结核分枝杆菌、利福平抗性结核分枝杆菌、氟喹诺酮抗性淋病奈瑟球菌或头孢菌素抗性淋病奈瑟球菌。
根据另一个实施方案，细菌感染的特征在于存在下述中的一种或多种：甲氧西林抗性金黄色葡萄球菌、甲氧西林抗性表皮葡萄球菌、甲氧西林抗性凝固酶阴性葡萄球菌、氟喹诺酮抗性金黄色葡萄球菌、氟喹诺酮抗性表皮葡萄球菌、氟喹诺酮抗性凝固酶阴性葡萄球菌、万古霉素抗性金黄色葡萄球菌、糖肽中间体抗性金黄色葡萄球菌、万古霉素抗性金黄色葡萄球菌、万古霉素中间体抗性金黄色葡萄球菌、异质性万古霉素中间体抗性金黄色葡萄球菌、异质性万古霉素抗性金黄色葡萄球菌、万古霉素抗性屎肠球菌、万古霉素抗性粪肠球菌、青霉素抗性肺炎链球菌、大环内酯抗性肺炎链球菌、氟喹诺酮抗性肺炎链球菌、大环内酯抗性化脓性链球菌或β-内酰胺抗性流感嗜血杆菌。
根据另一个实施方案，细菌感染的特征在于存在下述中的一种或多种：甲氧西林抗性金黄色葡萄球菌、万古霉素抗性屎肠球菌、万古霉素抗性粪肠球菌、万古霉素抗性金黄色葡萄球菌、万古霉素中间体抗性金黄色葡萄球菌、异质性万古霉素中间体抗性金黄色葡萄球菌、异质性万古霉素抗性金黄色葡萄球菌、多药抗性绿脓假单胞菌、异烟肼抗性结核分枝杆菌或利福平抗性结核分枝杆菌。
本发明的化合物的可药用盐包括衍生自可药用的无机和有机酸和碱的那些。合适的酸性盐的实例包括乙酸盐、己二酸盐、藻酸盐、天冬氨酸盐、苯甲酸盐、苯磺酸盐、硫酸氢盐、丁酸盐、柠檬酸盐、樟脑酸盐、樟脑磺酸盐、环戊烷丙酸盐、二葡糖酸盐、十二烷基硫酸盐、乙磺酸盐、甲酸盐、延胡索酸盐、葡糖庚酸盐(glucoheptanoate)、甘油磷酸盐、羟乙酸盐、半硫酸盐、庚酸盐、己酸盐、盐酸盐、氢溴化物、氢碘化物、2-羟基乙磺酸盐、乳酸盐、马来酸盐、丙二酸盐、甲磺酸盐、2-萘磺酸盐、烟酸盐、硝酸盐、扑酸盐(palmoate)、果胶酸盐、过硫酸盐、3-苯基丙酸盐、磷酸盐、苦味酸盐、新戊酸盐、丙酸盐、水杨酸盐、琥珀酸盐、硫酸盐、酒石酸盐、硫氰酸盐、甲苯磺酸盐和十一烷酸盐。其它酸例如草酸，虽然自身不是可药用的，但可以用于制备盐，所述盐在获得本发明的化合物及其可药用酸加成盐中用作中间体。
衍生自合适的碱的盐包括碱金属(例如钠和钾)、碱土金属(例如镁)、铵和N+(C1-4烷基)4盐。本发明还预期本文公开的化合物的任何碱性含氮基团的季铵化。水或油溶性或可分散的产物可以通过此类季铵化获得。
本发明的药物组合物包含式(I)的化合物或其可药用盐以及可药用载体。这样的组合物可任选地包括另外的治疗剂。这样的试剂包括，但不限于抗生素、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。
术语“可药用载体”指可以连同本发明的化合物一起施用于患者且不破坏其药理学活性的无毒载体。
可以用于本发明的药物组合物中的可药用载体包括，但不限于离子交换剂、氧化铝、硬脂酸铝、卵磷脂、血清蛋白质比如人血清白蛋白、缓冲物质比如磷酸盐、甘氨酸、山梨酸、山梨酸钾、饱和植物脂肪酸的偏甘油酯混合物、水、盐或电解质，比如硫酸鱼精蛋白、磷酸氢二钠、磷酸氢钾、氯化钠、锌盐、胶体硅、三硅酸镁、聚乙烯吡咯烷酮、基于纤维素的物质、聚乙二醇、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸盐、蜡、聚乙烯-聚氧丙烯-嵌段聚合物、羊毛脂和自乳化药物递送系统(SEDDS)比如α-生育酚、聚乙二醇1000琥珀酸盐或其他相似的聚合递送基质。
术语“可药用有效量”指在治疗或改善患者的细菌感染中有效的量。术语“预防有效量”指在防止或基本上减轻患者的细菌感染的有效的量。
根据待治疗或预防的具体病症或疾病状态，通常施用于治疗或预防该病症的另外治疗剂可以同本发明的抑制剂一起施用。这样的治疗剂包括，但不限于抗生素、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。
本发明的化合物可以常规方式用于控制体内细菌感染水平和用于治疗疾病或减少由细菌介导的效应的进展或严重性。这样的治疗方法、其剂量水平和需求可以由本领域普通技术人员根据可获得的方法和技术进行选择。
例如，本发明的化合物可以与可药用助剂组合用于以可药用方式和有效减轻那种感染或疾病的严重性的量施用于患有细菌感染或疾病的患者。
可选地，本发明的化合物可以用于治疗或保护个体在延长的时间段抵抗细菌感染或疾病的组合物及方法中。所述化合物可以在这样的组合物中单独使用或连同本发明的其它化合物一起以按照酶抑制剂在药物组合物中常规使用的方式使用。例如，本发明的化合物可以与常规用于疫苗的可药用助剂组合，并且以预防有效量施用，以保护个体在延长时间段抵抗细菌感染或疾病。
在某些实施方案中，式(I)的化合物可以预防性地用于预防细菌感染。在某些实施方案中，式(I)的化合物可以在牙科或外科手术之前、期间或之后用于防止机会感染，比如在细菌性心内膜炎中遇到的那些。在其它实施方案中，式(I)的化合物可以预防性地用于牙科手术中，包括但不限于拔牙、牙周手术、牙植入物放置和牙髓手术。在其它实施方案中，式(I)的化合物可以预防性地用于外科手术中，包括但不限于普通外科、呼吸外科(扁桃体切除术/腺样体切除术)、胃肠道外科(上部GI和选择性小肠外科、食道硬化疗法和扩张术、大肠切除术、急性阑尾切除术)、创伤外科(穿透性腹部外科)、生殖泌尿道外科(前列腺切除术、尿道扩张术、膀胱镜检查、阴道或腹式子宫切除术、剖腹产术)、移植外科(肾、肝、胰腺或肾移植)、头与颈外科(皮肤切除、颈淋巴结清扫术、喉头切除术、头颈癌外科、下颌骨折)、整形外科(全关节置换、创伤开放性骨折)、血管外科(外周血管手术)、胸心外科、冠状动脉架桥外科、肺切除术和神经外科。
除非另有说明，如本文使用的术语“预防细菌感染”指比如本发明的旋转酶和/或拓扑异构酶IV抑制剂的抗生素来预防细菌感染的预防用途。可以预防性地进行使用旋转酶和/或拓扑异构酶IV抑制剂的治疗以预防由对旋转酶和/或拓扑异构酶IV抑制剂敏感的生物体引起的感染。其中可以考虑预防性治疗的一组一般病状是当个体由于如下原因更容易受感染时，例如免疫力减弱、外科、创伤、人工装置在体内的存在(暂时或永久的)、解剖的缺陷、暴露于高水平的细菌或可能暴露于引起疾病的病原体。可以导致免疫力减弱的因素的实例包括化疗、放疗、糖尿病、老年、HIV感染和移植。解剖缺陷的实例将是心脏瓣膜的缺陷，其增加细菌性心内膜炎的危险。人工装置的实例包括人造关节、外科针、导管等。其中旋转酶和/或拓扑异构酶IV抑制剂的预防性使用可能合适的另一组情况是防止病原体在个体之间的传播(直接或间接)。防止病原体传播的预防性用途的特定实例是在医疗保健机构(例如医院或疗养所)中个体使用旋转酶和/或拓扑异构酶IV抑制剂。
式(I)的化合物还可以与其他抗生素共施用，以增加针对多种细菌感染治疗或预防的效果。当本发明的化合物在组合治疗中与其他试剂施用时，可以顺次或同时将其施用于患者。可选地，根据本发明的药物或预防性组合物包括式(I)的化合物和另一种治疗或预防试剂的组合。
在某些实施方案中，另外的一种或多种治疗剂是选自下述的抗生素：天然青霉素、青霉素酶抗性青霉素、抗假单胞菌的青霉素、氨基青霉素、第一代头孢菌素、第二代头孢菌素、第三代头孢菌素、第四代头孢菌素、碳青霉烯、头霉素、喹诺酮、氟喹诺酮、氨基糖苷类、大环内酯、酮内酯、多粘菌素、四环素、糖肽、链阳性菌素、噁唑烷酮、利福霉素或磺胺类。
在某些实施方案中，另外的一种或多种治疗剂是选自青霉素、头孢菌素、喹诺酮、氨基葡糖苷或噁唑烷酮的抗生素。
在其它实施方案中，另外的治疗剂选自天然青霉素，包括苄星青霉素G、青霉素G和青霉素V，选自青霉素酶抗性青霉素包括氯唑西林、双氯西林、萘夫西林和苯唑西林，选自抗假单胞菌青霉素，包括羧苄西林、美洛西林、哌拉西林、哌拉西林/他唑巴坦、替卡西林和替卡西林/克拉维酸，选自氨基青霉素，包括阿莫西林、氨苄西林和氨苄西林/舒巴坦，选自第一代头孢菌素，包括头孢唑林、头孢羟氨苄、头孢氨苄和头孢拉定，选自第二代头孢菌素包括头孢克洛、头孢克洛-CD、头孢孟多、头孢尼西、头孢丙烯、氯碳头孢和头孢呋辛，选自第三代头孢菌素，包括头孢地尼、头孢克肟、头孢哌酮、头孢噻肟、头孢泊肟、头孢他啶、头孢布烯、头孢唑肟和头孢曲松，选自第四代头孢菌素，包括头孢吡肟、头孢洛林(Ceftaroline)和头孢吡普，选自头霉素，包括头孢替坦和头孢西丁，选自碳青霉烯，包括多利培南、亚胺培南和美罗培南，选自单酰胺菌素，包括氨曲南，选自喹诺酮，包括西诺沙星、萘啶酸、奥索利酸和吡哌酸，选自氟喹诺酮，包括贝西沙星、环丙沙星、依诺沙星、加替沙星、格帕沙星、左氧氟沙星、洛美沙星、莫西沙星、诺氟沙星、氧氟沙星和司帕沙星，选自氨基糖苷类，包括阿米卡星、庆大霉素、卡那霉素、新霉素、奈替米星、大观霉素、链霉素和妥布霉素，选自大环内酯，包括阿奇霉素、克拉霉素和红霉素，选自酮内酯，包括泰利霉素，选自四环素，包括氯四环素、地美环素、多西环素、米诺环素和四环素，选自糖肽，包括奥利万星、达贝万星、特拉万星、替考拉宁和万古霉素，选自链阳性菌素，包括达福普汀/奎奴普丁，选自噁唑烷酮包括利奈唑胺，选自利福霉素，包括利福布汀和利福平，以及其他抗生素，包括杆菌肽、粘菌素、替加环素、达托霉素、氯霉素、克林霉素、异烟肼、甲硝唑、莫匹罗星、多粘菌素B、吡嗪酰胺、甲氧苄啶/磺胺甲噁唑和磺胺异噁唑。
在其它实施方案中，另外的治疗剂选自天然青霉素包括青霉素G，青霉素酶抗性青霉素包括萘夫西林和苯唑西林，抗假单胞菌青霉素包括哌拉西林/他唑巴坦，氨基青霉素包括阿莫西林，第一代头孢菌素包括头孢氨苄，第二代头孢菌素包括头孢克洛、头孢克洛-CD和头孢呋辛，第三代头孢菌素包括头孢他啶和头孢曲松，第四代头孢菌素包括头孢吡肟，碳青霉烯包括亚胺培南、美罗培南、厄他培南、多利培南、帕尼培南和比阿培南，氟喹诺酮包括环丙沙星、加替沙星、左氧氟沙星和莫西沙星，氨基糖苷类包括妥布霉素，大环内酯包括阿奇霉素和克拉霉素，四环素包括多西环素，糖肽包括万古霉素，利福霉素包括利福平，以及其他抗生素包括异烟肼、吡嗪酰胺、替加环素、达托霉素或甲氧苄啶/磺胺甲噁唑。
在某些实施方案中，固体形式的式(I)的化合物可以施用于治疗革兰氏阳性感染。在某些实施方案中，组合物是固体、液体(例如悬浮液)或静脉内(iv)(例如式(I)的化合物的形式溶解成液体且静脉内(iv)施用)组合物。在某些实施方案中，包括式(I)的化合物的组合物与另外的抗生素试剂组合施用，所述另外的抗生素试剂例如天然青霉素、青霉素酶抗性青霉素、抗假单胞菌青霉素、氨基青霉素、第一代头孢菌素、第二代头孢菌素、第三代头孢菌素、第四代头孢菌素、碳青霉烯、头霉素、喹诺酮、氟喹诺酮、氨基糖苷类、大环内酯、酮内酯、多粘菌素、四环素、糖肽、链阳性菌素、噁唑烷酮、利福霉素或磺胺类。在某些实施方案中，包括固体形式的式(I)的化合物的组合物口服施用，并且iv.施用另外的抗生素试剂，例如天然青霉素、青霉素酶抗性青霉素、抗假单胞菌青霉素、氨基青霉素、第一代头孢菌素、第二代头孢菌素、第三代头孢菌素、第四代头孢菌素、碳青霉烯、头霉素、喹诺酮、氟喹诺酮、氨基糖苷类、大环内酯、酮内酯、多粘菌素、四环素、糖肽、链阳性菌素、噁唑烷酮、利福霉素或磺胺类。
在某些实施方案中，固体形式的式(I)化合物可以施用于治疗革兰氏阴性感染。在某些实施方案中，组合物是固体、液体(例如悬浮液)或静脉内(iv)(例如式(I)的化合物的形式溶解成液体且iv施用)组合物。在某些实施方案中，包括式(I)的化合物的组合物与选自下述的另外的抗生素试剂组合施用：天然青霉素、青霉素酶抗性青霉素、抗假单胞菌青霉素、氨基青霉素、第一代头孢菌素、第二代头孢菌素、第三代头孢菌素、第四代头孢菌素、碳青霉烯、头霉素、单酰胺菌素、喹诺酮、氟喹诺酮、氨基糖苷类、大环内酯、酮内酯、多粘菌素、四环素或磺胺类。在某些实施方案中，包括固体形式的式(I)的化合物的组合物口服施用，并且口服施用另外的抗生素试剂，例如天然青霉素、青霉素酶抗性青霉素、抗假单胞菌青霉素、氨基青霉素、第一代头孢菌素、第二代头孢菌素、第三代头孢菌素、第四代头孢菌素、碳青霉烯、头霉素、单酰胺菌素、喹诺酮、氟喹诺酮、氨基糖苷类、大环内酯、酮内酯、多粘菌素、四环素或酰胺。在某些实施方案中，iv施用另外的治疗剂。
上文描述的另外的治疗剂可以作为多剂量方案的一部分与含抑制剂的组合物分别施用。可选地，这些试剂可以是单剂型的一部分与抑制剂一起混合在单个组合物中。
本发明的药物组合物可以口服、肠胃外、通过吸入喷雾、局部、直肠、鼻、颊、阴道或经由植入型储库施用。本发明的药物组合物可以包含任何常规的无毒可药用的载体、助剂或赋形剂。在某些情况下，制剂的pH可以用可药用酸、碱或缓冲液调整，以增强配制的化合物或其递送形式的稳定性。如本文使用的术语“肠胃外的”包括皮下、皮内、静脉内、肌内、关节内、滑膜内、胸骨内、鞘内、病灶内和颅内注射或输注技术。
药物组合物可以以无菌可注射制剂的形式，例如作为无菌可注射水性或油性悬浮液。这种悬浮液可以根据本领域已知的技术，使用合适的分散剂或湿润剂(例如Tween80)和助悬剂进行配制。无菌可注射制剂还可以是在无毒的肠胃外可接受的稀释剂或溶剂中的无菌可注射溶液或悬浮液，例如在1,3-丁二醇中的溶液。在可接受的赋形剂和溶剂中可采用的是甘露醇、水、林格氏溶液和等渗氯化钠溶液。此外，常规地采用无菌的不挥发性油作为溶剂或悬浮介质。为了此目的，可以采用任何温和的不挥发油，包括合成甘油单酯或甘油二酯。脂肪酸例如油酸及其甘油酯衍生物用于注射剂制备中，同样地天然的可药用油也有用，比如橄榄油或蓖麻油，尤其以其聚氧乙烯化形式。这些油溶液或悬浮液也可以包含长链醇稀释剂或分散剂，例如在Pharmacopeia Helvetica中描述的那些，或类似的醇。
本发明的药物组合物可以以任何口服可接受的剂型来口服施用，包括但不限于胶囊、片剂和水悬浮液和溶液。在用于口服使用的片剂的情况下，通常使用的载体包括乳糖和玉米淀粉。通常还加入润滑剂比如脂酸镁。对于以胶囊形式的口服施用，有用的稀释剂包括乳糖和干燥玉米淀粉。当水悬浮液和溶液以及丙二醇口服施用时，活性成分与乳化剂和助悬剂组合。需要时，可以加入一定的甜味剂和/或调味剂和/或着色剂。
本发明的药物组合物还可以以用于直肠施用的栓剂形式进行施用。这些组合物可以通过将本发明的化合物与合适的无刺激性赋形剂混合进行制备，所述赋形剂在室温是固体的但在直肠温度下是液体，并且因此将在直肠中融化以释放活性组分。这样的材料包括但不限于可可脂、蜂蜡和聚乙二醇。
当所需治疗涉及可局部施用容易接近的区域或器官时，局部施用本发明的药物组合物是尤其有用的。对于对皮肤的局部应用，药物组合物应该用合适的软膏配制，所述软膏含有悬浮或溶解在载体中的活性组分。用于本发明的化合物的局部施用的载体包括但不限于矿物油、液体石油、白色石油、丙二醇、聚氧乙烯聚氧丙烯化合物、乳化蜡和水。可选地，药物组合物可以用合适的乳液或霜剂配制，所述乳液或霜剂包含悬浮或溶解在载体中的活性化合物。合适的载体包括，但不限于矿物油、脱水山梨醇单硬脂酸酯、聚山梨醇酯60、十六烷基酯蜡、鲸蜡硬脂醇、2-辛基十二烷醇、苯甲醇和水。本发明的药物组合物还可以通过直肠栓剂制剂或在合适的灌肠剂制剂中局部应用于下部肠道。局部施用的透皮贴剂也包括在本发明中。
本发明的药物组合物可以通过鼻部的气溶胶或吸入剂施用。这样的组合物根据药物制剂领域众所周知的技术进行制备，并且可以制备成在生理盐水中的溶液，其采用苯甲醇或其他合适的防腐剂、增强生物利用度的吸收促进剂、氟碳化合物、和/或本领域已知的其它增溶剂或分散剂。
根据另一个实施方案，式(I)的化合物也可以通过植入(例如外科)比如用可植入或留置装置递送。可植入或留置装置可以设计为永久或暂时驻留于受试者中。可植入和留置装置的实例包括但不限于隐形眼镜、中心静脉导管和无针连接器、气管内插管、宫内避孕器、机械心脏瓣膜、起搏器、腹膜透析导管、假关节比如髋和膝置换、鼓膜造孔插管、尿管、发声假体、支架、输送泵、血管滤器和可植入的控制释放组合物。生物膜对具有可植入或留置医疗装置的患者健康可能是有害的，因为它们将人工基质引入体内且可以引起持续性感染。因此，在可植入或留置装置之中或上面提供式(I)的化合物可以防止或减少生物膜的产生。此外，可植入或留置装置可以用作式(I)的化合物的仓库或储库。任何可植入或留置装置都可以用于递送式(I)的化合物，条件是a)所述装置、式(I)的化合物以及包括式(I)的化合物的任何药物组合物是生物相容的，和b)所述装置可以递送或释放有效量的式(I)的化合物，以对治疗的患者赋予治疗效果。
治疗剂经由可植入或留置装置的递送是本领域已知的。参见例如，Hofma等人的“Recent Developments in Coated Stents”，公开在Current Interventional Cardiology Reports2001,3:28-36中，其全部内容(包括其中引用的参考文献)引入本文作为参考。可植入装置的其他描述可以在美国专利No.6,569,195和6,322,847；以及美国专利申请号2004/0044405、2004/0018228、2003/0229390、2003/0225450、2003/0216699和2003/0204168中发现，每个专利都引入本文作为参考。
在某些实施方案中，可植入装置是支架。在一个特定实施方案中，支架可以包括互锁网状缆线。每根缆线可以包括用于结构支持的金属线和用于递送治疗剂的聚合线。聚合线可以通过将聚合物浸入治疗剂溶液中进行给药。可选地，治疗剂可以在从聚合前体溶液形成线的过程中包埋在聚合线中。
在其它实施方案中，可植入或留置装置可以用包括治疗剂的聚合包衣包被。聚合包衣可以设计为控制治疗剂的释放速率。治疗剂的控制释放可以利用多种技术。已知装置具有整体的层或包衣，其将活性剂的异质溶液和/或分散体整合在聚合物质中，其中试剂的扩散是速率限制的，因为试剂通过聚合物扩散到聚合物-液体界面，且释放到周围液体中。在某些装置中，可溶性物质也溶解或分散在聚合材料中，使得在材料溶解后留下另外的孔或通道。基质装置通常也是扩散限制的，但装置的通道或其他内部几何结构也在试剂释放到液体中起作用。通道还可以是预先存在的通道或通过释放试剂或其他可溶物质后留下的通道。
可溶蚀或可降解装置通常将活性剂物理地固定化在聚合物中。活性剂可以溶解和/或分散在整个聚合材料中。聚合材料通常通过不稳定键的水解，随时间以水解作用降解，允许聚合物侵蚀到液体内，将活性剂释放到液体内。亲水聚合物相对于疏水聚合物具有通常更快的侵蚀率。疏水聚合物被认为具有活性剂的几乎纯粹的表面扩散，具有从表面向内的侵蚀。亲水聚合物被认为允许水穿透聚合物的表面，允许在表面下的不稳定键水解，这可以导致聚合物的均匀的或大量的侵蚀。
可植入或留置装置的包衣可以包括聚合物掺和物，其各自具有不同的治疗剂释放速率。例如，包衣可以包括聚乳酸/聚氧化乙烯(PLA-PEO)共聚物或聚乳酸/聚己酸内酯(PLA-PCL)共聚物。相对于聚乳酸/聚己酸内酯(PLA-PCL)共聚物，聚乳酸/聚氧化乙烯(PLA-PEO)共聚物可以显示出更高的治疗剂释放速率。随时间递送的治疗剂的相对量和剂量的速率可以通过控制更快速释放的聚合物相对于更缓慢释放的聚合物的相对量进行控制。对于更高的最初释放率，更快速释放的聚合物的比例相对于更缓慢释放的聚合物可以增加。如果大部分剂量需要经过长时间段释放，那么大部分聚合物可以是更缓慢释放的聚合物。装置包衣可以通过用聚合物、活性剂和溶剂的溶液或分散物来对装置进行喷雾。溶剂可以蒸发，留下聚合物和活性剂的包衣。活性剂可以溶解和/或分散在聚合物中。在某些实施方案中，共聚物可以被挤到装置上。
约0.01至约100mg/kg体重/天、优选0.5至约75mg/kg体重/天、和最优选约1至50mg/kg体重/天的活性成分化合物的剂量水平在用于预防和治疗细菌感染的单一疗法中是有用的。
通常，本发明的药物组合物将每天施用约1至5次或可选地作为连续输注。可选地，本发明的组合物可以以脉冲制剂施用。这样的施用可以用作慢性或急性治疗。可与载体材料组合以产生单一剂型的活性成分的量将根据治疗的宿主和具体施用模式而改变。典型制剂将含有约5%至约95%的活性化合物(w/w)。优选地，这样的制剂含有约20%至约80%活性化合物。
当本发明的组合物包含式(I)的化合物和一种或多种另外的治疗剂或预防剂的组合时，所述化合物和另外的试剂应当以单一疗法方案中通常施用的约10%至80%剂量的剂量水平存在。
在患者的病状改善后，如有需要，可以施用维持剂量的本发明的化合物、组合物或组合。随后，根据症状，施用的剂量或频率或两者同时，作为症状的函数，可以减少至保持改善病症的水平，当症状已减轻至期望水平时，治疗应当停止。然而，对于任何复发或疾病症状患者可能需要在长期基础上的间歇疗法。
如技术人员应当理解的，可能需要比上文所述那些更低或更高的剂量。用于任何具体患者的特定剂量和治疗方案将取决于多种因素，包括采用的特定化合物的活性、年龄、体重、一般健康状态、性别、饮食、施用时间、排泄速率、药物组合、疾病的严重性和过程、和患者对疾病的心理倾向和治疗医生的判断。
根据另一个实施方案，本发明提供用于治疗或预防细菌感染或疾病状态的方法，其包括向患者施用本文描述的任何化合物、药物组合物或组合的步骤。如本文使用的术语“患者”指动物，优选哺乳动物，最优选人类。
本发明的化合物还用作商业试剂，其与旋转酶B和/或拓扑异构酶IV酶有效结合。作为商业试剂，本发明的化合物及其衍生物可以在用于细菌旋转酶B和/或拓扑异构酶IV或其同源物的生物化学或细胞测定法中用于阻断旋转酶B和/或拓扑异构酶IV的活性，或可以衍生以与稳定树脂结合作为连接的(Tethered)底物用于亲和色谱应用。表征商业旋转酶B和/或拓扑异构酶IV抑制剂的这些和其他用途对于本领域普通技术人员将是显而易见的。
本发明的化合物可以通过如下方法制备：首先，根据本领域技术人员已知用于相似化合物的一般方法，合成(R)-1-乙基-3-(6-氟-5-(2-(2-羟基丙-2-基)嘧啶-5-基)-7-(四氢呋喃-2-基)-1H-苯并[d]咪唑-2-基)脲(下述化合物23)，所述方法如美国专利No.RE40245E；美国专利No.7,495,014B2；美国专利No.7,569,591B2；美国专利No.7,582,641B2；美国专利No.7,618,974B2；和美国专利No.7,727,992B2教导的。将所有六篇所述专利引入作为参考，如同本文完全阐述的。在实施例中进一步阐述用于制备本发明的化合物的详细条件。然后，根据下述方案1，可以将(R)-1-乙基-3-(6-氟-5-(2-(2-羟基丙-2-基)嘧啶-5-基)-7-(四氢呋喃-2-基)-1H-苯并[d]咪唑-2-基)脲23转化成磷酸酯或磷酸盐前药。
方案1
Figure BDA0000460535470000271
试剂和条件∶(a)R1OH,DIPEA,23℃,DCM;(b)23，四唑，MeCN,DMF,23℃;(c)mCPBA,0-23℃，DMF;(d)aq M+OH-;(e)aqH+。
如方案1所示，可以由化合物23制备式(I)的化合物。在步骤1中，在二异丙基乙胺(DIPEA)的存在下，用醇(R1OH)处理3-((氯(二异丙氨基)膦基)氧基)丙腈，原位得到反应性亚磷酰胺A。在步骤2中，用亚磷酰胺A和四唑处理化合物23，接着用间-氯过苯甲酸(mCPBA)处理，得到磷酸氰基乙酯B。在步骤3中，用水性M+OH-处理磷酸氰基乙酯B，得到式(I)(X=PO(O-M+)-OR1)的化合物的阴离子形式。可以通过用酸的水溶液处理该阴离子形式，获得式(I)的化合物(X=PO(OH)-OR1)的游离酸形式。
具体实施方式
为了更全面地理解本发明，阐述下述实施例。这些实施例仅用于举例说明的目的，并且不应解释为以任何方式限制本发明的范围。
下述定义描述本文所述的术语和缩写：
Ac   乙酰基
Bu   丁基
Et   乙基
Ph   苯基
Me   甲基
THF   四氢呋喃
DCM   二氯甲烷
CH2Cl2  二氯甲烷
EtOAc  乙酸乙酯
CH3CN  乙腈
EtOH   乙醇
Et2O   乙醚
MeOH  甲醇
MTBE  甲基叔丁基醚
DMF   N,N-二甲基甲酰胺
DMA   N,N-二甲基乙酰胺
DMSO  二甲亚砜
HOAc  乙酸
TEA   三乙胺
TFA   三氟乙酸
TFAA  三氟乙酸酐
Et3N   三乙胺
DIPEA  二异丙基乙胺
DIEA   二异丙基乙胺
K2CO3  碳酸钾
Na2CO3  碳酸钠
Na2S2O3 硫代硫酸钠
Cs2CO3  碳酸铯
NaHCO3 碳酸氢钠
NaOH  氢氧化钠
Na2SO4  硫酸钠
MgSO4, 硫酸镁
K3PO4  磷酸钾
NH4Cl  氯化铵
LC/MS  液相色谱/质谱
GCMS  气相色谱法质谱
HPLC  高效液相色谱
GC   气相色谱
LC   液相色谱
IC   离子色谱
IM   肌内
CFU/cfu 集落形成单位
MIC   最低抑菌浓度
hr or h  小时
atm    大气
rt or RT 室温
TLC   薄层色谱
HCl   盐酸
H2O   水
EtNCO  异氰酸乙酯
Pd/C   钯碳
NaOAc  乙酸钠
H2SO4  硫酸
N2   氮气
H2   氢气
n-BuLi  正丁基锂
DI   去离子的
Pd(OAc)2 乙酸钯(II)
PPh3   三苯基膦
i-PrOH  异丙醇
NBS    N-溴代琥珀酰亚胺
Pd[(Ph3)P]4 四(三苯基膦)钯(0)
PTFE    聚四氟乙烯
rpm    每分钟转数
SM    起始原料
Equiv.   当量
1H-NMR  质子核磁共振
mCPBA  间氯过苯甲酸
aq    水性（水溶液）
Boc2O   二碳酸二叔丁酯
DMAP   N,N-二甲基氨基吡啶
mL    毫升
mol    摩尔
g    克
LCMS   液相色谱-质谱
MHz    兆赫兹
CDCl3   氘代氯仿
NEt3    三乙胺
mmol    毫摩尔
psi    磅/平方英寸
iPrOH   异丙醇
ppm     百万分率
NH4NO3  硝酸铵
Hz    赫兹
Pd(dppf)Cl2 [1,1′-双(二苯膦基)二茂铁]二氯钯(II)
L    升
MeOD   氘代-甲醇
CD3OD   氘核-甲醇
ee    对映异构体过量
min    分钟
MeCN   乙腈
mg    毫克
μL    微升
MPLC   中压液相色谱
ESMS   电喷雾电离质谱
OBD    最佳床层密度
NH4OH   氢氧化铵
M    摩尔
ATP    三磷酸腺苷
ADP    二磷酸腺苷
NADH   烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(还原形式)
NAD+   烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(氧化形式)
TRIS    三(羟甲基)氨基甲烷
mM    毫摩尔
MgCl2   氯化镁
KCl    氯化钾
μM    微摩尔
DTT    二硫苏糖醇
nM    纳摩尔
Ki    电离常数
μg    微克
BSA    牛血清白蛋白
LDH    乳酸脱氢酶
PVDF    聚偏氟乙烯
AcN    乙腈
一般的实验步骤
元素分析。对碳、氢和氮(CHN)；氟(F)；和磷(P)分别进行元素分析。使用Perkin-Elmer2400Elemental Analyzer，通过燃烧分析测定CHN百分数。通过离子选择性电极技术测定F百分数。使用Perkin-Elmer Optima ICP光谱仪，通过感应耦合等离子体光谱测定来测定P百分数。
第I部分：中间体化合物23的合成
如下实验步骤中提供由市售可获得的材料制备化合物23的合成方法。化合物23是用于合成式(I)的磷酸酯的中间体。
制备例1
2-(2-氟-6-硝基苯基)-2,3-二氢呋喃(15A)和2-(2-氟-6-硝基苯基)-2,5-二氢呋喃(15B)的制备.
将2-溴-1-氟-3-硝基-苯(14)(200.3g,98%,892.3mmol,BoscheF6657)、1,4-二噁烷(981.5mL,Sigma-Aldrich360481)和2,3-二氢呋喃(2)(341.1mL,99%,4.462mol,Aldrich200018)装入反应烧瓶中，接着装入N,N-二异丙基乙胺(155.4mL,892.3mmol,Sigma-Aldrich550043)和溴(三叔丁基膦)钯(I)二聚体(6.936g，8.923mmol，JohnsonMatthey C4099)。将该混合物在回流下搅拌2小时(HPLC显示消耗98%的起始芳基溴)。将其冷却，通过过滤除去沉淀物，用EtOAc洗涤，并在真空中将滤液浓缩成暗红褐色半固体油状物。将该油状物溶于CH2Cl2中，经由二氧化硅填料用CH2Cl2洗脱，并在真空中浓缩，得到呈暗琥珀色油状物的15A和15B的混合物(291.3g)。粗产物不经纯化用于下列步骤。主要产物为2-(2-氟-6-硝基-苯基)-2,3-二氢呋喃(15A)(96%)∶LCMS(C18柱，经5分钟用10-90%CH3CN/水梯度洗脱，使用甲酸调节剂)M+1:210.23(3.13min);1H NMR(300MHz,CDCl3)δ7.54(dt,J=8.0,1.2Hz,1H),7.43(td,J=8.2,5.2Hz,1H),7.32(ddd,J=9.7,8.3,1.3Hz,1H),6.33(dd,J=4.9,2.4Hz,1H),5.80(t,J=10.9Hz,1H),5.06(q,J=2.4Hz,1H),3.18–3.07(m,1H),2.94–2.82(m,1H)ppm。次要产物为2-(2-氟-6-硝基-苯基)-2,5-二氢呋喃(15B)(4%):GCMS(Agilent HP-5MS30m x250μm x0.25μm柱，在60℃下加热2分钟，经15分钟加热至300℃，使用1mL/min流速)M+1:210(11.95min).1H NMR(300MHz,CDCl3)δ7.47(d,J=8.0Hz,1H),7.43–7.34(m,1H),7.30–7.23(m,1H),6.21–6.15(m,1H),6.11–6.06(m,1H),5.97–5.91(m,1H),4.89–4.73(m,2H)ppm。
制备例2
3-氟-2-四氢呋喃-2-基-苯胺(16)的制备
Figure BDA0000460535470000331
在氮气下，将5%钯碳(37.3g，50%湿，8.76mmol，Aldrich330116)放置在Parr瓶中，接着加入MeOH(70mL,JT-Baker909333)。加入溶于MeOH(117mL)中的2-(2-氟-6-硝基-苯基)-2,3-二氢呋喃和2-(2-氟-6-硝基-苯基)-2,5-二氢呋喃(15A&15B)(186.6g,892.1mmol)的混合物，接着加入NEt3(124.3mL,892.1mmol,Sigma-Aldrich471283)。将该容器放置在Parr搅拌器上，并使用H2饱和。在加入45psi的H2之后，振摇反应混合物直到起始原料完全消耗(HPLC和LCMS显示完成反应)。用氮气吹扫反应混合物，通过CeliteTM过滤并用EtOAc洗涤。在旋转蒸发器上浓缩滤液，得到褐色油状物，将其溶于Et2O中，并用水(2x)洗涤。用1N HCl水溶液(5×250mL)萃取乙醚相，使用Et2O(3x)洗涤，然后用6N NaOH水溶液碱化至pH12-14。用CH2Cl2(4x)萃取碱性水相，并使用饱和的NH4Cl水溶液洗涤合并的有机萃取物，经MgSO4干燥，并通过使用CH2Cl2至25%EtOAc/己烷的二氧化硅垫料过滤。在减压下浓缩得到的滤液，得到呈浅褐色油状物的化合物16(121.8g，84%GCMS加NMR纯度)。GCMS(Agilent HP-5MS30m x250μm x0.25μm柱，在60℃下加热2min，经15分钟加热至300℃，使用1mL/min流速)M+1:182.0(11.44min).LCMS(C18柱，经5分钟使用10-90%的CH3CN/水梯度洗脱，使用甲酸调节剂)M+1:182.10(2.61min)。1H NMR(300MHz,CDCl3)δ6.97(td,J=8.1,6.3Hz,1H),6.43–6.35(m,2H),5.21–5.13(m,1H),4.54(s,2H),4.16–4.07(m,1H),3.90–3.81(m,1H),2.23–2.00(m,4H)ppm。如下获得另一批的产物：用饱和的NaHCO3水溶液、盐水洗涤合并的乙醚相，经Na2SO4干燥，倾析，并在减压下浓缩。将油状物真空蒸馏(约15torr)，收集在101-108℃的镏出物。在2℃下，向蒸馏油在EtOH（1体积）中的搅拌溶液中慢慢地加入在iPrOH中的5M HCl(1eq)。使得到的悬浮液达到室温，用EtOAc(3体积，vol/vol)稀释，并搅拌2小时。过滤收集白色固体，用EtOAc洗涤，并在减压下干燥，得到呈HCl盐的第二批产物。将母液浓缩成浆液，用EtOAc稀释，并过滤收集固体，用EtOAc洗涤，在真空中干燥，得到呈第三批产物的HCl盐。LCMS(C18柱，经5分钟使用10-90%的CH3CN/水梯度洗脱，使用甲酸调节剂)M+1:182.10(2.58min).1H NMR(300MHz,CDCl3)δ10.73(br.s,3H),7.66(d,J=8.1Hz,1H),7.33(td,J=8.2,5.9Hz,1H),7.13–7.05(m,1H),5.26(dd,J=9.0,6.5Hz,1H),4.38–4.28(m,1H),4.00–3.91(m,1H),2.59–2.46(m,1H),2.30–1.95(m,3H)ppm。三批的总产率为76%。
制备例3
4-溴-3-氟-2-四氢呋喃-2-基-苯胺(17)的制备
向在冷却至-20℃的甲基叔丁基醚(1.456L)和乙腈(485mL)中的3-氟-2-四氢呋喃-2-基-苯胺(16)(131.9g,92%,669.7mmol)的搅拌溶液中分3批加入N-溴琥珀酰亚胺(120.4g,99%,669.7mmol,AldrichB81255)，同时保持反应温度低于约-15℃。在完成加入之后，在-15至-10℃下继续搅拌30分钟。处理后等分试样的1H NMR显示消耗96%的起始苯胺，因此另外加入4.82g的NBS，并在-10℃下再搅拌30分钟。将1N Na2S2O3水溶液(670mL)加入到反应混合物中。除去冷浴，将该混合物搅拌20分钟，然后用EtOAc稀释。分离各层，并用饱和的NaHCO3水溶液(2x)、水、盐水洗涤有机相，经Na2SO4干燥，倾析，并在减压下浓缩，得到暗琥珀色油状物。用己烷稀释残余物，并通过25%EtOAc/己烷至50%EtOAc/己烷洗脱的短的二氧化硅填料柱洗脱。将期望的滤液在真空中浓缩，得到呈暗琥珀色油状物的化合物17(182.9g，产率90%；86%NMR纯度)。LCMS(C18柱，经5分钟用10-90%CH3CN/水梯度洗脱，使用甲酸调节剂)M+1:260.12(3.20min)。1H NMR(300MHz,CDCl3)δ7.15(dd,J=8.6,7.6Hz,1H),6.30(dd,J=8.7,1.3Hz,1H),5.19–5.12(m,1H),4.58(s,2H),4.16–4.07(m,1H),3.90–3.81(m,1H),2.23–1.99(m,4H)ppm。
制备例4
N-(4-溴-3-氟-6-硝基-2-四氢呋喃-2-基-苯基)-2,2,2-三氟-乙酰胺(18)的制备
Figure BDA0000460535470000351
在约20分钟内(反应温度升至13℃)，经由加料漏斗，向在2℃西下搅拌的三氟醋酐(565.3mL,4.067mol,Sigma-Aldrich106232)中慢慢地加入呈稠油状物形式的纯4-溴-3-氟-2-四氢呋喃-2-基-苯胺(17)(123.0g，86%，406.7mmol)。用无水THF(35mL)将其余油状物冲洗至反应混合物中。除去冷浴，并将反应物加热至35℃，接着经2.5小时分批加入NH4NO3(4.88g×20份，1.22mol,Sigma-AldrichA7455)，同时使用冰-水浴保持反应温度在30至41℃，仅当需要时控制放热。在完成加入之后，再搅拌反应混合物10分钟(HPLC显示反应完成99%)。将其缓慢地倾倒入碎冰(1.23kg)中，并搅拌1小时，以使其形成可过滤的固体沉淀物，收集并用水、少量饱和的NaHCO3水溶液及再次用水(至pH7)洗涤。将产物在40℃下，在对流烘箱中干燥过夜，然后在烘箱中于50℃减压下干燥，得到呈淡棕色固体的化合物18(152.5g，产率90%；HPLC纯度96%)。LCMS(C18柱，经5分钟使用10-90%的CH3CN/水梯度洗脱，使用甲酸调节剂)M+1:401.30(3.41min).1H NMR(300MHz,CDCl3)δ10.56(s,1H),8.19(d,J=6.6Hz,1H),5.22(dd,J=10.3,6.4Hz,1H),4.22(dd,J=15.8,7.2Hz,1H),3.99(dd,J=16.1,7.5Hz,1H),2.50–2.38(m,1H),2.22–2.11(m,2H),1.86–1.71(m,1H)ppm。
制备例5
4-溴-3-氟-6-硝基-2-四氢呋喃-2-基-苯胺(19)的制备
Figure BDA0000460535470000361
向反应烧瓶中装入N-(4-溴-3-氟-6-硝基-2-四氢呋喃-2-基-苯基)-2,2,2-三氟-乙酰胺(18)(242.3g,604.1mmol)、1,4-二噁烷(1.212L)、2M硫酸水溶液(362.4mL,724.9mmol)，并在回流下搅拌5天(HPLC显示转化98%)。冷却，用EtOAc稀释，用饱和的NaHCO3水溶液中和，分离各层，并用EtOAc(2x)再萃取水相。用盐水(2x)洗涤合并的有机相，经MgSO4干燥，过滤并在真空中浓缩，得到呈绿褐色固体的化合物19(181.7g，产率94%；HPLC纯度95%)。将该产物用于下一步而无需进一步纯化。LCMS(C18柱，经5分钟使用10-90%的CH3CN/水梯度洗脱，使用甲酸调节剂)M+1:305.20(3.63min).1H NMR(300MHz,CDCl3)δ8.35(d,J=7.3Hz,1H),7.45(s,2H),5.23–5.16(m,1H),4.23–4.14(m,1H),3.93–3.84(m,1H),2.31–1.96(m,4H)ppm。
制备例6
2-[5-(4-氨基-2-氟-5-硝基-3-四氢呋喃-2-基-苯基)嘧啶-2-基]丙-2醇(20)的制备
Figure BDA0000460535470000371
向4-溴-3-氟-6-硝基-2-四氢呋喃-2-基-苯胺(19)(525.0g,1.721mol,Bridge Organics Co.)在1,4-二噁烷(4.20L,Sigma-Aldrich360481)中的搅拌溶液中加入NaHCO3的1.2M水溶液(4.302L,5.163mol)。将氮气流鼓泡穿过该搅拌混合物2小时，接着加入2-[5-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基)嘧啶-2-基]丙-2-醇(7)(545.4g，2.065mol,Bridge Organics Co.)和1,1’-双(二苯膦基)二茂铁二氯钯二氯甲烷加合物(42.16g,51.63mmol,Strem460450)。将反应混合物在回流下搅拌过夜，使其冷却，用EtOAc(8.4L)稀释，并分离各层。用饱和的NH4Cl水溶液洗涤有机相，然后用盐水洗涤。将水相用EtOAc(4L)再萃取，并用盐水洗涤该有机萃取物。将合并的有机相经MgSO4干燥，过滤穿过
Figure BDA0000460535470000372
短填料柱，用EtOAc洗脱，并在旋转蒸发器上浓缩滤液，得到暗褐色湿固体。将该固体溶于CH2Cl2中，装载在硅胶垫料上，用己烷洗脱，接着用25%EtOAc/己烷洗脱，然后用50%EtOAc/己烷洗脱。将期望的滤液在旋转蒸发器上浓缩成稠悬浮液，过滤收集固体，用MTBE研磨，在真空中干燥，得到呈亮黄色固体的20(产率55.8%，HPLC纯度90-97%)。浓缩滤液，并重复上述纯化，得到第二批呈亮黄色固体的20(产率19.7%)。再次浓缩滤液，得到暗褐色油状物，将其装载在含有甲苯和极少CH2Cl2的二氧化硅柱上。用EtOAc/己烷(0%至50%)洗脱。将期望的级分浓缩成浆液，并用MTBE/己烷稀释。过滤收集固体，用极少MTBE洗涤，得到第三批呈亮黄色固体的化合物20(产率4.9%)，三批的总产率为80%。LCMS(C18柱，经5分钟使用10-90%的CH3CN/水梯度洗脱，使用甲酸调节剂)M+1:363.48(2.95min).1H NMR(300MHz,CDCl3)δ8.84(d,J=1.6Hz,2H),8.27(d,J=8.0Hz,1H),7.62(s,2H),5.31–5.24(m,1H),4.63(s,1H),4.27–4.18(m,1H),3.97–3.87(m,1H),2.33–2.05(m,4H),1.64(s,6H)ppm。
制备例7
2-[5-(4,5-二氨基-2-氟-3-四氢呋喃-2-基-苯基)嘧啶-2-基]丙-2醇(21)的制备
Figure BDA0000460535470000381
在氮气下，将5%钯碳(14.21g，50%湿，3.339mmol，Aldrich330116)放置在Parr瓶中，接着加入MeOH(242mL,JT-Baker909333)和NEt3(46.54mL,333.9mmol,Sigma-Aldrich471283)。将2-[5-(4-氨基-2-氟-5-硝基-3-四氢呋喃-2-基-苯基)嘧啶-2-基]丙-2-醇(20)(121.0g,333.9mmol)溶于热THF(360mL)中，使其冷却，加入到反应混合物中，并用另一份的THF(124mL)洗涤。将该容器置于Parr搅拌器上并用H2饱和。加入45psi H2并振摇直到完全消耗(HPLC和LCMS显示完成反应)。用氮气吹扫反应混合物，通过CeliteTM过滤，并用EtOAc洗涤。将其穿过纸(玻璃微纤维)再过滤，并在真空中浓缩滤液。以相同规模重复反应三次以上，并合并各批，得到呈褐色固体的化合物21(447g，产率99%；HPLC纯度93%)。LCMS(C18柱，经5分钟使用10-90%的CH3CN/水梯度洗脱，使用甲酸调节剂)M+1:333.46(1.79min)。1H NMR(300MHz,CDCl3)δ8.81(d,J=1.4Hz,2H),6.69(d,J=7.3Hz,1H),5.27–5.20(m,1H),4.73(s,1H),4.70(s,2H),4.23–4.14(m,1H),3.94–3.86(m,1H),3.22(s,2H),2.32–2.22(m,1H),2.18–1.99(m,3H),1.63(s,6H)ppm。
制备例8
1-乙基-3-[6-氟-5-[2-(1-羟基-1-甲基乙基)嘧啶-5-基]-7-四氢呋喃-2-基-1H-苯并咪唑-2-基]脲(22)的制备
Figure BDA0000460535470000391
向2-[5-(4,5-二氨基-2-氟-3-四氢呋喃-2-基-苯基)嘧啶-2-基]丙-2-醇(21)(111.3g,334.9mmol)和1,4-二噁烷(556.5mL,Sigma-Aldrich360481)的搅拌悬浮液中加入1-乙基-3-(N-(乙基氨基甲酰基)-C-甲基硫烷基-碳酰亚氨基(carbonimidoyl))脲(10)(93.36g，401.9mmol，CBResearch and Development)，接着加入pH3.5缓冲剂(1.113L)(通过将NaOAc三水合物(158.1g)溶于1N H2SO4水溶液中(1.100L)制备)。将反应混合物在回流下搅拌过夜(HPLC显示完全转化)，冷却至室温，并逐份倾入(发泡)到饱和的NaHCO3水溶液(2.23L)的搅拌溶液中，得到pH8-9。将其搅拌30分钟，过滤收集固体，用水充分洗涤至中性pH，然后用少量EtOH洗涤。将固体在减压下干燥，得到呈黄白色浅黄色固体的化合物22(135.2g，产率94%；HPLC纯度99%)。LCMS(C18柱，经5分钟使用10-90%的CH3CN/水梯度洗脱，使用甲酸调节剂)M+1:429.58(2.03min)。1H NMR(300MHz,MeOD)δ8.95(d,J=1.6Hz,2H),7.45(d,J=6.5Hz,1H),5.38(br.s,1H),4.27(dd,J=14.9,7.1Hz,1H),4.01(dd,J=15.1,7.0Hz,1H),3.37–3.29(m,2H),2.55(br.s,1H),2.19–2.07(m,2H),2.02–1.82(br.s,1H),1.63(s,6H),1.21(t,J=7.2Hz,3H)ppm。
制备例9
(R)-1-乙基-3-(6-氟-5-(2-(2-羟基丙-2-基)嘧啶-5-基)-7-(四氢呋喃-2-基)-1H-苯并[d]咪唑-2-基)脲(23)的手性色谱分离
Figure BDA0000460535470000401
在25℃下使用DCM/MeOH/TEA(60/40/0.1)洗脱的
Figure BDA0000460535470000402
Figure BDA0000460535470000403
(Chiral Technologies)拆分1-乙基-3-[6-氟-5-[2(1-羟基-1-甲基-乙基)嘧啶-5-基]-7-四氢呋喃-2-基-1H-奔并咪唑-2-基]脲(22)(133.60g)的外消旋样品，得到呈黄白色固体的期望的对映异构体化合物23(66.8g，产率45%；HPLC纯度99.8%，99+%ee)。分析手性HPLC保留时间为7.7分钟(
Figure BDA0000460535470000411
4.6x250mm column,1mL/min流速，30℃)。将固体悬浮在2:1EtOH/Et2O(5体积)中，搅拌10分钟，过滤收集，用2:1的EtOH/Et2O洗涤，并在减压下干燥，得到白色固体(60.6g)。
通过单晶X射线衍射分析证实化合物23的结构和绝对立体化学。在装有密封管Cu K-α源(Cu Kα放射，)和Apex II CCD检测器的Bruker Apex II衍射仪上获得单晶衍射数据。选择具有0.15×0.15×0.10mm尺度的晶体，使用矿物油清洁，在MicroMount上固定且集中在Bruker APEXII系统上。获得在倒易空间中分离的三批40帧，以提供取向矩阵和初始晶胞参数。获得最终晶胞参数，且在数据收集完成后基于全部数据细化。基于系统消光和强度统计学，解析结构且在无中心的P21空间群中细化。
使用对于每帧30秒的暴露使用0.5°步获得倒易空间的衍射数据集至的分辨率。在100(2)K时收集数据。使用APEXII软件完成强度的积分和晶胞参数的细化。在数据收集后的晶体观察显示无分解征兆。如图1所示，存在结构中的两个对称独立分子且两个对称独立分子都是R异构体。
使用Apex II软件将数据收集，细化且简化。使用SHELXS97(Sheldrick，1990)程序解析结构，并且使用SHELXL97(Sheldrick，1997)程序细化结构。晶体显示具有P21空间群的单斜晶胞。晶格参数为a=9.9016(2)
Figure BDA0000460535470000413
b=10.9184(2)
Figure BDA0000460535470000414
c=19.2975(4)
Figure BDA0000460535470000415
β=102.826(1)°。体积=2034.19(7)
Figure BDA0000460535470000416
。
部分II:式(I)的磷酸酯X的合成
可以如方案1所示，根据下述实验步骤，由化合物23制备前药化合物X。
制备例16
2-氰基乙基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-(2-甲氧基乙氧基)乙基磷酸酯(30)的制备
Figure BDA0000460535470000422
在23℃和N2下，向DIPEA(366.3mg,493.7μL,2.834mmol)在DCM(6mL)中的溶液中加入3-[氯-(二异丙氨基)膦基]氧基丙腈(503.2mg,474.3μL,2.126mmol)，接着加入2-(2-甲氧基乙氧基)乙醇(255.4mg,252.9μL,2.126mmol)。在单独的烧瓶中，在N2下，使用四唑(在MeCN中的0.45M溶液，6.298mL,2.834mmol)处理(R)-1-乙基-3-(6-氟-5-(2-(2-羟基丙-2-基)嘧啶-5-基)-7-(四氢呋喃-2-基)-1H-苯并[d]咪唑-2-基)脲(23)(607mg,1.417mmol)在DMF(6mL)中的悬浮液。在陈化10分钟之后，经由注射器将亚磷酰胺的溶液加入到(R)-1-乙基-3-(6-氟-5-(2-(2-羟基丙-2-基)嘧啶-5-基)-7-(四氢呋喃-2-基)-1H-苯并[d]咪唑-2-基)脲(23)和四唑的悬浮液中。将得到的反应混合物搅拌3小时，之后将其冷却至0℃，然后用mCPBA(558.9mg，2.267mmol)处理。将该混合物在0℃下搅拌5分钟之后，在23℃下搅拌10分钟，此后，使用EtOAc(100mL)稀释粗反应混合物，并用饱和的碳酸氢钠水溶液、10%亚硫酸氢钠水溶液、饱和的碳酸氢钠水溶液和盐水(各自100mL)连续地洗涤，接着干燥(硫酸镁)过滤，并在真空中浓缩。通过MPLC，使用ISCO COMBIFLASH商标快速色谱纯化系统(80g二氧化硅柱，在DCM中0-13%EtOH的线性梯度，20个柱体积，60mL/分钟)纯化残余物，得到澄清玻璃状油状物的2-氰基乙基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-(2-甲氧基乙氧基)乙基磷酸酯(30)(734mg,1.106mmol,78.05%)。ESMS(M+1)=664.5;1H NMR显示一些峰由于非对映异构体(立体磷酸酯)而加倍；1H NMR(300.0MHz,CDCl3)δ8.90(dd,J=1.1,4.9Hz,2H),7.20-7.15(m,1H),5.31(s,1H),4.57-4.23(m,4H),4.16(br s,1H),3.92(dd,J=6.9,14.2Hz,1H),3.79-3.74(m,2H),3.71-3.66(m,2H),3.58-3.53(m,2H),3.39(d,J=3.6Hz,3H),3.33(br s,2H),3.04-2.85(m,2H),2.50-2.46(m,1H),2.04-1.80(m,9H)and1.20(t,J=6.9Hz,3H)ppm。
实施例1
(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(X)的制备
Figure BDA0000460535470000441
在23℃下，向2-氰基乙基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-(2-甲氧基乙氧基)乙基磷酸酯(30)(734mg，1.106mmol)在MeOH(20mL)中的溶液中加入氢氧化铵(430μL，11.04mmol)。在搅拌16小时之后，再加入氢氧化铵(1mL)。再过4小时之后，在真空中浓缩反应混合物。将残余物溶于MeOH(7mL)中，并经由制备HPLC(注入7次)，使用WatersXBridge C185μmOBD柱(19×100mm)纯化，使用具有0.1%NH4OH缓冲液的10-90%MeCN水溶液梯度洗脱15分钟，20mL/min流速。收集产物级分，冷冻并冻干，得到呈白色固体的(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)乙基磷酸酯(X)(443mg,0.7010mmol,63.38%)。
ESMS(M+1)=611.5;1H NMR(300.0MHz,CD3OD)δ8.86(d,J=1.0Hz,2H),7.30(d,J=6.3Hz,1H),5.24(t,J=7.6Hz,1H),4.23(dd,J=7.0,14.8,1H),4.13-4.05(m,2H),3.94(dd,J=7.2,15.0Hz,1H),3.72-3.64(m,4H),3.56-3.51(m,2H),3.35(s,3H),3.34-3.28(m,2H),2.52-2.42(m,1H),2.12-2.00(m,2H),1.90(d,J=1.6Hz,6H),1.89-1.74(m,1H)and1.22(t,J=7.2Hz,3H)ppm。C26H39FN7O8P的元素分析理论值(针对4.73%w/w水进行校正，如通过Karl-Fischer烘箱方法测量的)：C,47.41;H,6.49;N,14.88;F,2.89;P,4.71.Found:C,47.71;H,6.27;N,14.08;F,2.93;P,5.15。
部分III:式(I)的磷酸酯Y的合成
可以如方案1所示，根据下述实验步骤，由化合物23制备前药化合物Y。
Figure BDA0000460535470000451
制备例17
2-氰基乙基[1-[5-[2-(乙基氨基甲酰基氨基)-6-氟-7-[(2R)-四氢呋喃-2-基]-1H-苯并咪唑-5-基]嘧啶-2-基]-1-甲基-乙基]十六基磷酸酯(31)的制备
Figure BDA0000460535470000452
在23℃下，在N2下向十六烷-1-醇(515.4mg，2.126mmol)和DIPEA(366.3mg,493.7μL,2.834mmol)在DCM(6mL)中的溶液中加入3-[氯-(二异丙氨基)膦基]氧基丙烷腈(503.2mg,474.3μL,2.126mmol)。在单独的烧瓶中，在N2下，使用四唑(在MeCN中0.45M溶液，6.298mL,2.834mmol)处理(R)-1-乙基-3-(6-氟-5-(2-(2-羟基丙-2-基)嘧啶-5-基)-7-(四氢呋喃-2-基)-1H-苯并[d]咪唑-2-基)脲(23)(607mg,1.417mmol)在DMF(6mL)中的悬浮液。在陈化10分钟之后，经由注射器将亚磷酰胺溶液加入到1-乙基-3-[6-氟-5-[2-(1-羟基-1-甲基-乙基)嘧啶-5-基]-7-[(2R)-四氢呋喃-2-基]-1H-苯并咪唑-2-基]脲(23)的悬浮液中。将得到的反应混合物搅拌5小时，然后冷却至0℃，并用mCPBA(558.9mg,2.267mmol)处理。将得到的溶液在0℃下搅拌5分钟，然后在23℃下搅拌30分钟，此后用EtOAc(100mL)稀释粗反应混合物，并用饱和的碳酸氢钠水溶液和盐水(各自100mL)连续洗涤，然后干燥(硫酸镁)，过滤并在真空中浓缩。通过MPLC，使用ISCOCOMBIFLASH商标快速色谱纯化系统(40g柱，在DCM中0-8%EtOH的线性梯度洗脱，24个柱体积，40mL/分钟)纯化残余物，得到澄清玻璃状油状物的2-氰基乙基[1-[5-[2-(乙基氨基甲酰基氨基)-6-氟-7-[(2R)-四氢呋喃-2-基]-1H-苯并咪唑-5-基]嘧啶-2-基]-1-甲基-乙基]十六基磷酸酯(31)(0.89g，1.132mmol，79.89%)。1H NMR显示一些峰由于非对映异构体(立体磷酸酯)而加倍。ESMS(M+1)=786.6;1HNMR(300.0MHz,CDCl3)δ10.82(br s,1H),8.91(d,J=7.0Hz,2H),7.18(dd,J=6.0,15.0Hz,1H),5.31(br s,1H),4.60-4.55(m,1H),4.44-4.37(m,1H),4.16(td,J=13.3,6.7Hz,3H),3.92(d,J=7.3Hz,1H),3.34(d,J=4.8Hz,2H),3.12-2.86(m,2H),2.57-2.46(m,1H),2.07-1.65(m,11H),1.45-1.12(m,31H)和0.89(t,J=6.0Hz,3H)ppm。
实施例2
(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-基十六基磷酸铵(Y)的制备
Figure BDA0000460535470000471
在23℃下，向2-氰基乙基[1-[5-[2-(乙基氨基甲酰基氨基)-6-氟-7-[(2R)-四氢呋喃-2-基]-1H-苯并咪唑-5-基]嘧啶-2-基]-1-甲基-乙基]十六基磷酸酯(31)(0.89g，1.132mmol)在MeOH(40mL)中的溶液中加入氢氧化铵(2mL,51.36mmol)。在搅拌18小时之后，在真空中浓缩该反应混合物。通过MPLC，使用ISCO COMBIFLASH商标快速色谱纯化系统(40g二氧化硅柱，使用在DCM中的0-25%(在甲醇中2M氨水)洗脱；线性梯度，24个柱体积，40mL/min流速)纯化得到的残余物。收集产物级分并浓缩。将得到的残余物溶于1:1MeCN:水(20mL)中，冷冻并冻干，得到呈白色固体的(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-基十六基磷酸铵(Y)(677mg,0.8577mmol,75.76%)。ESMS(M+1)=733.6;1H NMR(300.0MHz,CD3OD)δ8.90(d,J=1.4Hz,2H),7.36(d,J=6.4Hz,1H),5.29(t,J=7.6Hz,1H),4.24(dd,J=6.9,14.9Hz,1H),4.00-3.86(m,3H),3.35-3.28(m,2H),2.50(dd,J=6.4,11.9Hz,1H),2.13-2.03(m,2H),1.90(s,6H),1.84(dd,J=3.8,8.4Hz,1H),1.62-1.53(m,2H),1.34-1.19(m,29H)和0.88(t,J=6.7Hz,3H)ppm。C37H61FN7O6P的元素分析理论值(针对3.16%w/w水进行校正，如通过Karl-Fischer烘箱法测量的)∶C,57.39;H,8.29;N,12.66;F,2.45;P,4.00.Found:C,57.15;H,8.19;N,12.27;F,2.50;P,4.39。
部分IV:式(I)的磷酸酯Z的合成
可以如方案1所示，根据下述实验步骤，由化合物23制备前药化合物Z。
Figure BDA0000460535470000481
制备例18
2-氰基乙基[1-[5-[2-(乙基氨基甲酰基氨基)-6-氟-7-[(2R)-四氢呋喃-2-基]-1H-苯并咪唑-5-基]嘧啶-2-基]-1-甲基-乙基]2-吗啉代乙基磷酸酯(32)的制备
Figure BDA0000460535470000482
在23℃和N2下，向DIPEA(366.3mg,493.7μL,2.834mmol)在DCM(6mL)中的溶液中加入3-[氯-(二异丙氨基)膦基]氧基丙腈(503.2mg，474.3μL，2.126mmol)，接着加入2-吗啉子基乙醇(278.9mg，257.5μL，2.126mmol)。在单独的烧瓶中，在N2下，使用四唑(在MeCN中的0.45M溶液，6.298mL,2.834mmol)处理(R)-1-乙基-3-(6-氟-5-(2-(2-羟基丙-2-基)嘧啶-5-基)-7-(四氢呋喃-2-基)-1H-苯并[d]咪唑-2-基)脲(23)(607mg,1.417mmol)在DMF(6mL)中的悬浮液。在陈化10分钟之后，经由注射器向所述悬浮液中加入亚磷酰胺溶液。将得到的反应混合物搅拌5小时，此后将其冷却至0℃，然后用mCPBA(558.9mg，2.267mmol)处理。将得到的溶液在0℃下搅拌15分钟，然后在23℃下搅拌30分钟，此后用EtOAc(100mL)稀释粗反应混合物，并用饱和的碳酸氢钠水溶液和盐水(各自100mL)连续洗涤，然后干燥(硫酸镁)，过滤并在真空中浓缩。通过MPLC，使用ISCOCOMBIFLASH商标快速色谱纯化系统(40g二氧化硅柱，在DCM中0-20%EtOH的线性梯度洗脱，24个CV，40mL/分钟)纯化残余物，得到澄清玻璃状油状物的2-氰基乙基[1-[5-[2-(乙基氨基甲酰基氨基)-6-氟-7-[(2R)-四氢呋喃-2-基]-1H-苯并咪唑-5-基]嘧啶-2-基]-1-甲基-乙基]2-吗啉代乙基磷酸酯(32)(588mg，0.8715mmol，61.51%)。1HNMR显示一些峰由于非对映异构体(立体磷酸酯)而加倍。ESMS(M+1)=675.5;1H NMR(300.0MHz,CDCl3)δ10.76(br s,1H),8.82(d,J=1.0Hz,2H),7.12(dd,J=6.4,9.7Hz,1H),5.22(br s,1H),4.50-4.02(m,5H),3.89-3.77(m,1H),3.65-3.61(m,4H),3.24(br s,1H),2.96-2.75(m,2H),2.63(t,J=6.0Hz,2H),2.48-2.40(m,5H),1.95-1.60(m,10H)和1.11(t,J=6.0Hz,3H)ppm。
实施例3
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(Z)的制备
Figure BDA0000460535470000501
在23℃下，向2-氰基乙基[1-[5-[2-(乙基氨基甲酰基氨基)-6-氟-7-[(2R)-四氢呋喃-2-基]-1H-苯并咪唑-5-基]嘧啶-2-基]-1-甲基-乙基]2-吗啉代乙基磷酸酯(32)(588mg，0.8715mmol)在MeOH(25mL)中的溶液中加入氢氧化铵(1mL,25.68mmol)。在搅拌18小时之后，在真空中浓缩该反应混合物。将得到的残余物溶于MeOH(7mL)中，并经由制备HPLC(注入7次)纯化，使用Waters XBridge C185μmOBD柱(19×100mm，使用具有0.1%NH4OH的10-90%水性MeCN梯度洗脱，15分钟，20mL/min流速)。收集产物级分，冷冻并冻干，得到呈白色固体的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(Z)(400mg，0.5998mmol，68.83%)。ESMS(M+1)=622.2;1H NMR(300.0MHz,CD3OD)δ8.96-8.91(m,2H),7.44(d,J=6.5Hz,1H),5.41-5.36(m,1H),4.31-4.24(m,3H),4.00(dd,J=7.0,15.0Hz,1H),3.87(br s,4H),3.37-3.26(m,4H),2.60-2.47(m,1H),2.14(dd,J=6.6,14.6Hz,2H),1.91(s,6H)and1.21(t,J=7.2Hz,3H)ppm。C27H37FN7O7P的元素分析理论值(针对5.28%w/w水进行校正，如通过Karl-Fischer烘箱方法测量的)∶C,49.42;H,6.27;N,14.94;F,2.90;P,4.72.Found:C,48.87;H,6.16;N,14.98;F,2.78;P,5.05。
部分V∶酶学研究
在如下所述的实验中测定本发明所选化合物的酶抑制活性：
部分VA.DNA旋转酶ATP酶测定
将通过丙酮酸激酶/乳酸脱氢酶的ADP产生与NADH的氧化相偶联，来测量金黄色葡萄球菌DNA旋转酶的ATP水解活性。该方法之前已得到描述(Tamura和Gellert,1990,J.Biol.Chem.,265,21342)。
在30℃下，在包含100mM TRIS pH7.6、1.5mM MgCl2、150mMKCl的缓冲溶液中进行ATP酶测定。偶联系统包含最终浓度2.5mM磷酸烯醇丙酮酸、200μM烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)、1mM DTT、30ug/ml丙酮酸激酶、和10ug/ml乳酸脱氢酶。加入所述酶(90nM最终浓度)和所选化合物的DMSO溶液(3%最终浓度)。允许反应混合物在30℃下温育10分钟。通过加入ATP至0.9mM的最终浓度启动反应，并且经过10分钟的过程在340纳米处监测NADH消失的速率。由速率相对于浓度的分布图来确定Ki值。
发现本发明所选择的化合物抑制金黄色葡萄球菌DNA旋转酶。表1显示这些化合物在金黄色葡萄球菌DNA旋转酶抑制测定中的抑制活性。
表1.金黄色葡萄球菌DNA旋转酶的抑制
选择的化合物 Ki(nM)
化合物23 9
化合物X <9
化合物Y 13
化合物Z <9
部分VB.DNA Topo IV ATP酶测定
将金黄色葡萄球菌TopoIV酶的ATP至ADP转化与NADH至NAD+的转化偶联，并且通过在340nm处的吸光度变化测量反应的进展。使TopoIV(64nM)与所选择的化合物(最终3%DMSO)一起在缓冲液中在30℃下温育10分钟。缓冲液由100mM Tris7.5、1.5mM MgCl2、200mM K·谷氨酸盐、2.5mM磷酸烯醇丙酮酸、0.2mM NADH、1mMDTT、5μg/mL线性化DNA、50μg/mL BSA、30μg/mL丙酮酸激酶和10μg/mL乳酸脱氢酶(LDH)组成。用ATP启动反应，并且在MolecularDevices SpectraMAX平板读取器上在30℃下连续监测速率20分钟。从速率相对于所选择化合物的浓度的曲线图测定抑制常数Ki，对于紧密结合抑制剂拟合到莫里森方程。
发现本发明所选的化合物抑制金黄色葡萄球菌DNA Topo IV。表2显示这些化合物在金黄色葡萄球菌DNA旋转酶抑制测定中的抑制活性。
表2.金黄色葡萄球菌DNA Topo IV的抑制
选择的化合物 Ki(nM)
化合物23 9
化合物X 45
化合物Y 24
化合物Z 80
部分VI∶水溶性研究
根据下述程序测定化合物23、X、Y和Z的水溶性。
样品制备。如下制备各种化合物的水性样品。将化合物称重(20-30mg化合物)在4ml澄清小瓶中，之后加入水(0.5mL)，并通过磁力搅拌器进行搅拌。向悬浮液中加入1.0N HCl，以调节pH至期望范围。在室温下搅拌96小时之后，通过0.22微米过滤器(Millipore,Ultrafree离心过滤器，Durapore PVDF0.22μm,编号：UFC30GVNB)过滤悬浮液。收集滤液，并使用pH计测量pH。将包含化合物X和Z的滤液分别稀释100倍和400倍，以提供用于HPLC分析的合适的浓度。包含化合物23和Y的滤液无需稀释。
标准溶液的制备。根据下述程序制备各化合物的标准溶液。将1至2mg的各种化合物精确地称重到10mL容量瓶中，且加入水(对于化合物X和Z而言)、甲醇(对于化合物Y而言)、或1:1甲醇：0.1N HCl(对于化合物23而言)以完全地溶解化合物。对化合物23进行超声处理，以有助于其溶于1:1甲醇:0.1N HCl中。当所有固体都溶解时，加入另外的溶剂以调节各溶液的体积至10ml。将得到的溶液充分混合，得到每种化合物的标准溶液。然后，使用溶剂将各标准溶液稀释2倍、10倍和100倍。
溶解度分析.通过HPLC分析(Agilent1100，注入体积10μL，波长271nm，柱
Figure BDA0000460535470000532
Phenyl5μm，4.6x50mm，部件编号No.186001144，流动相∶A∶在水中的0.1%TFA，在AcN中的0.1%TFA)。将各标准溶液注入三次，并且将各样品注入两次。通过对来自HPLC的峰面积平均值相对于标准溶液的浓度绘图来获得标准曲线(其中基于如元素分析测定的固体的总水分含量对标准品重量进行合适的校正)从来自HPLC结果的水性样品的峰面积和标准曲线的斜率和截距计算各个样品的浓度。从样品的浓度和样品稀释系数的乘积衍生下表3中所列的溶解度值。
表3.化合物23、X、Y和Z的水溶性
Figure BDA0000460535470000531

Claims (20)

1.式(I)的化合物∶
Figure FDA0000460535460000011
或其可药用盐，其中
X为–PO(OH)O-R1或–PO(O-M+)O-R1；
M+为可药用一价阳离子；
R1为(C1-C20)-烷基、(C2-C20)-烯基、-(CH2CH2O)nCH3或R2；其中所述烷基或烯基任选地被R2、-OR9、-N(R9)2、-CN、-C(O)OR9、-C(O)N(R9)2、-N(R9)-C(O)-R9、卤素、-CF3或-NO2取代；
每个R2独立地为5-6元碳环或杂环脂肪族环系统；其中所述杂环环系统的任一个包含一个或多个选自O、N和N(R9)的杂原子；并且其中所述环系统的任一个任选地包含1至4个独立地选自-OH、C1-C4烷基和-O-(C1-C4)-烷基的取代基；
每个R9独立地为H或C1-C4烷基；而
n为整数1至5。
2.权利要求1的化合物，其中X为–PO(O-M+)O-R1；M+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-C20)-烷基、(C2-C20)-烯基或-O(CH2CH2O)nCH3，其中n为整数1、2或3，吗啉代乙基、4-乙基四氢-2H-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-2H-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-C20)-烷基。
6.权利要求3的化合物，其中R1为-O(CH2CH2O)nCH3，其中n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、溃疡分枝杆菌、肺炎衣原体、沙眼衣原体、流感嗜血菌、化脓性链球菌或β-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。
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