CN104592090A - 脯氨酰羟化酶抑制剂及其使用方法 - Google Patents

脯氨酰羟化酶抑制剂及其使用方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104592090A
CN104592090A CN201410821107.2A CN201410821107A CN104592090A CN 104592090 A CN104592090 A CN 104592090A CN 201410821107 A CN201410821107 A CN 201410821107A CN 104592090 A CN104592090 A CN 104592090A
Authority
CN
China
Prior art keywords
group
bound fraction
ring
iron
structural formula
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201410821107.2A
Other languages
English (en)
Inventor
R·R·拉坦
I·伽扎尔言
N·斯米尔诺娃
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cornell University
Original Assignee
Cornell University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cornell University filed Critical Cornell University
Publication of CN104592090A publication Critical patent/CN104592090A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D401/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom
    • C07D401/02—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom containing two hetero rings
    • C07D401/12—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom containing two hetero rings linked by a chain containing hetero atoms as chain links
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/33—Heterocyclic compounds
    • A61K31/395—Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins
    • A61K31/40—Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins having five-membered rings with one nitrogen as the only ring hetero atom, e.g. sulpiride, succinimide, tolmetin, buflomedil
    • A61K31/403—Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins having five-membered rings with one nitrogen as the only ring hetero atom, e.g. sulpiride, succinimide, tolmetin, buflomedil condensed with carbocyclic rings, e.g. carbazole
    • A61K31/404—Indoles, e.g. pindolol
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/33—Heterocyclic compounds
    • A61K31/395—Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins
    • A61K31/435—Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins having six-membered rings with one nitrogen as the only ring hetero atom
    • A61K31/47—Quinolines; Isoquinolines
    • A61K31/4709—Non-condensed quinolines and containing further heterocyclic rings
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P13/00—Drugs for disorders of the urinary system
    • A61P13/12—Drugs for disorders of the urinary system of the kidneys
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P25/00—Drugs for disorders of the nervous system
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P25/00—Drugs for disorders of the nervous system
    • A61P25/14—Drugs for disorders of the nervous system for treating abnormal movements, e.g. chorea, dyskinesia
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P25/00—Drugs for disorders of the nervous system
    • A61P25/14—Drugs for disorders of the nervous system for treating abnormal movements, e.g. chorea, dyskinesia
    • A61P25/16—Anti-Parkinson drugs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P27/00—Drugs for disorders of the senses
    • A61P27/02—Ophthalmic agents
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P7/00—Drugs for disorders of the blood or the extracellular fluid
    • A61P7/06—Antianaemics
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P9/00—Drugs for disorders of the cardiovascular system
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P9/00—Drugs for disorders of the cardiovascular system
    • A61P9/10—Drugs for disorders of the cardiovascular system for treating ischaemic or atherosclerotic diseases, e.g. antianginal drugs, coronary vasodilators, drugs for myocardial infarction, retinopathy, cerebrovascula insufficiency, renal arteriosclerosis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D209/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings, condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom
    • C07D209/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings, condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom condensed with one carbocyclic ring
    • C07D209/04—Indoles; Hydrogenated indoles
    • C07D209/10—Indoles; Hydrogenated indoles with substituted hydrocarbon radicals attached to carbon atoms of the hetero ring
    • C07D209/18—Radicals substituted by carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D213/00—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D213/02—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D213/04—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom
    • C07D213/60—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D213/78—Carbon atoms having three bonds to hetero atoms, with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals
    • C07D213/81—Amides; Imides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D213/00—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D213/02—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D213/89—Heterocyclic compounds containing six-membered rings, not condensed with other rings, with one nitrogen atom as the only ring hetero atom and three or more double bonds between ring members or between ring members and non-ring members having three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with hetero atoms directly attached to the ring nitrogen atom
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D215/00—Heterocyclic compounds containing quinoline or hydrogenated quinoline ring systems
    • C07D215/02—Heterocyclic compounds containing quinoline or hydrogenated quinoline ring systems having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen atoms or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom
    • C07D215/16—Heterocyclic compounds containing quinoline or hydrogenated quinoline ring systems having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen atoms or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D215/20—Oxygen atoms
    • C07D215/24—Oxygen atoms attached in position 8
    • C07D215/26—Alcohols; Ethers thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D215/00—Heterocyclic compounds containing quinoline or hydrogenated quinoline ring systems
    • C07D215/02—Heterocyclic compounds containing quinoline or hydrogenated quinoline ring systems having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen atoms or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom
    • C07D215/16—Heterocyclic compounds containing quinoline or hydrogenated quinoline ring systems having no bond between the ring nitrogen atom and a non-ring member or having only hydrogen atoms or carbon atoms directly attached to the ring nitrogen atom with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D215/48—Carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D215/00—Heterocyclic compounds containing quinoline or hydrogenated quinoline ring systems
    • C07D215/58—Heterocyclic compounds containing quinoline or hydrogenated quinoline ring systems with hetero atoms directly attached to the ring nitrogen atom
    • C07D215/60—N-oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D277/00—Heterocyclic compounds containing 1,3-thiazole or hydrogenated 1,3-thiazole rings
    • C07D277/02—Heterocyclic compounds containing 1,3-thiazole or hydrogenated 1,3-thiazole rings not condensed with other rings
    • C07D277/20—Heterocyclic compounds containing 1,3-thiazole or hydrogenated 1,3-thiazole rings not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D277/32—Heterocyclic compounds containing 1,3-thiazole or hydrogenated 1,3-thiazole rings not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D277/38—Nitrogen atoms
    • C07D277/44—Acylated amino or imino radicals
    • C07D277/46—Acylated amino or imino radicals by carboxylic acids, or sulfur or nitrogen analogues thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D277/00—Heterocyclic compounds containing 1,3-thiazole or hydrogenated 1,3-thiazole rings
    • C07D277/02—Heterocyclic compounds containing 1,3-thiazole or hydrogenated 1,3-thiazole rings not condensed with other rings
    • C07D277/20—Heterocyclic compounds containing 1,3-thiazole or hydrogenated 1,3-thiazole rings not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members
    • C07D277/32—Heterocyclic compounds containing 1,3-thiazole or hydrogenated 1,3-thiazole rings not condensed with other rings having two or three double bonds between ring members or between ring members and non-ring members with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D277/38—Nitrogen atoms
    • C07D277/44—Acylated amino or imino radicals
    • C07D277/48—Acylated amino or imino radicals by radicals derived from carbonic acid, or sulfur or nitrogen analogues thereof, e.g. carbonylguanidines
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D311/00—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one oxygen atom as the only hetero atom, condensed with other rings
    • C07D311/02—Heterocyclic compounds containing six-membered rings having one oxygen atom as the only hetero atom, condensed with other rings ortho- or peri-condensed with carbocyclic rings or ring systems
    • C07D311/04—Benzo[b]pyrans, not hydrogenated in the carbocyclic ring
    • C07D311/22—Benzo[b]pyrans, not hydrogenated in the carbocyclic ring with oxygen or sulfur atoms directly attached in position 4
    • C07D311/26—Benzo[b]pyrans, not hydrogenated in the carbocyclic ring with oxygen or sulfur atoms directly attached in position 4 with aromatic rings attached in position 2 or 3
    • C07D311/28—Benzo[b]pyrans, not hydrogenated in the carbocyclic ring with oxygen or sulfur atoms directly attached in position 4 with aromatic rings attached in position 2 or 3 with aromatic rings attached in position 2 only
    • C07D311/30—Benzo[b]pyrans, not hydrogenated in the carbocyclic ring with oxygen or sulfur atoms directly attached in position 4 with aromatic rings attached in position 2 or 3 with aromatic rings attached in position 2 only not hydrogenated in the hetero ring, e.g. flavones
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D401/00—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom
    • C07D401/02—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom containing two hetero rings
    • C07D401/04—Heterocyclic compounds containing two or more hetero rings, having nitrogen atoms as the only ring hetero atoms, at least one ring being a six-membered ring with only one nitrogen atom containing two hetero rings directly linked by a ring-member-to-ring-member bond

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Neurosurgery (AREA)
  • Neurology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Psychology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Diabetes (AREA)
  • Ophthalmology & Optometry (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

本发明涉及具有通式(1)结构的抑制缺氧诱导因子(HIF)脯氨酰-4-羟化酶(PHD)的化合物。本申请还描述了使用这些以及相关化合物治疗患者的方法，所述患者的病症会得益于对HIF PHD的抑制。

Description

脯氨酰羟化酶抑制剂及其使用方法
本申请是申请号为201180020425.3、申请日为2011年2月17日、发明名称为“脯氨酰羟化酶抑制剂及其使用方法”的中国发明专利申请的分案申请，原申请为国际申请号为PCT/US2011/025188的国家阶段申请，该国际申请要求申请日为2010年2月23日，申请号为61/307,276的美国临时申请的优先权。
相关申请的交叉引用
本申请要求2010年2月23日申请的美国临时申请号61/307,276和2010年2月17日申请的美国临时申请号61/305,420的优先权益。
政府资助
本发明在由美国国立卫生研究院提供的基金号为1R43CA133985-01的政府资助下进行。美国政府对本发明享有一定权利。
发明领域
本发明涉及缺氧诱导因子(HIF)的支链抑制剂(branched inhibitors)脯氨酰-4-羟化酶(PHD)，以及使用这些抑制剂抑制脯氨酰羟化酶活性以预防和治疗因细胞HIF应答抑制或启动延迟导致的人类病症的方法，其中所述病症包括，例如，局部缺血、视网膜退行性病变、和贫血。本发明还涉及使用这些抑制剂以保护细胞或组织避免因以下目的导致的缺氧性损伤的方法，例如，器官移植、缺血预处理、或干细胞移植。
发明背景
局部缺血是由于携带血液至器官的脉管系统缺陷而导致向该器官的血液供应减少。局部缺血导致缺氧，因为氧气通过器官血液灌注输送。缺氧可能会对受累器官的长期功能造成损害，因为当持续性缺氧时，就会发生细胞死亡。而且，局部缺血可能是致命性的。局部缺血可能是由，例如，中风和心肌梗死中的心血管疾病、急性肾损伤、脑外伤、与神经退行性病变有关、以及抗癌治疗造成的。
缺氧是人类疾病中细胞损伤的常见病因，包括中风、心肌梗死、和实体肿瘤。在过去二十年中，细胞对缺氧的适应已经成为一种清楚的活性过程。多细胞有机体中的每一个细胞均能够通过蓄积缺氧诱导因子(HIF)对缺氧产生应答，HIF是普遍存在的转录因子，其能够激活一组基因，包括涉及葡萄糖摄取和代谢、细胞外pH控制、血管发生、红细胞生成、有丝分裂、和凋亡的基因。HIF的发现为局部缺血和癌症的治疗打开了一个崭新的视野：已发现，上调HIF水平对缺血性疾病、干细胞增殖[Zhang,CP.,et al.,Neurosignals 15,259-265(2006)]和移植[Liu,X.B.,et al,J Cell Biochem 106,903-911(2009)]有益，而升高的HIF则是大部分侵袭性癌症的标记物，对其进行下调则代表了癌症治疗的一种新方法。
HIF由两个亚基HIF-1α和HIF-1β组成，在含氧正常条件下，HIF-1α迅速降解，而HIF-1β则保持稳定[Wang,G.L.,et al.,Proc Natl Acad Sci U S A 92,5510-5514(1995)；Wang,G.L.,etal.,J Biol Chem 270,1230-1237(1995)]。主要通过保守脯氨酸残基的翻译后修饰对HIF的水平进行调节。HIF-1α中Pro564和/或402残基的羟基化是其与von Hippel-Lindau(VHL)蛋白相互作用的必要条件，该相互作用生成一种复合物，使得HIF泛素化并且随后发生蛋白酶体降解[Kaelin,W.G.,Jr.,Biochem Biophys Res Commun 338,627-638(2005)]。Pro564的羟基化的发生早于Pro402[Chan,D.A.,et al.,Mol.Cell.Biol.25,6415-6426(2005)]，但是某些实验与该发现相矛盾[Villar,D.,et al.,Biochem J 408,231-240(2007)]。HIF-1αArg803的羟基化阻止其与转录因子激活剂前体p300相互作用[Lando,D.,et al,Science 295,858-861(2002)]。在这两种情况下，HIF的羟基化都是通过α-KG依赖性非血基质铁双加氧酶、HIF脯氨酰-4-羟化酶(PHD1-3同工酶)和天冬酰胺酰羟化酶(或称为FIH，HIF抑制因子)完成[Hirota,K.,et al.,Biochem Biophys Res Commun 338,610-616(2005)]。
HIF1也上调很多促死亡蛋白，因此，HIF1上调可以促进死亡或促进存活。然而，最近的证据[Siddiq,A.,et al,J Biol Chem 280,41732-41743(2005)；Knowles,H.J.,et al.,CircRes 95,162-169(2004)；Baranova,O.et al,J Neurosci 27,6320-6332(2007)]强烈提示，PHD和FIH是对包括慢性贫血和中风在内的多种病症进行医疗干预的重要靶点。PHD抑制剂消除HIF1介导的BNIP3和PUMA反式激活的能力，使在含氧量正常的条件下，氧化死亡成为可能[Aminova,L.,et al,Antioxidant&Redox Signaling 10,1989-1998(2008)]。虽然干预HIF途径的新靶点不断出现，但是后续的观察证明，应当寻找PHD抑制剂，而非其他类型的HIF激活剂。最近已经鉴定出了PHD1(例如，Rpbl，RNA聚合酶II的大亚基[Mikhaylova,O.,et al,Mol Cell Biol 28,2701-2717(2008)]，负责合成所有细胞mRNA的复合物的主要酶活性)和PHD3(例如，β2-肾上腺素能受体[Xie,L.,et al,Science Signaling 2,1-10(2009)]，其持续性下调与心力衰竭和哮喘有关)的新底物，将HIF PHD置于药物研发工作的焦点。尽管HIF PHD已被鉴定为抗局部缺血性治疗的潜在靶点，但是对具有HIF PHD抑制剂功能的先导化合物的寻找却几乎没有进展。
发明概述
在第一个方面，本发明涉及若干类型以及特定种类的化合物，所述化合物可用作HIFPHD抑制剂化合物。所述化合物通常包括与支链部分连接的铁结合部分，特别地，其中支链部分包括支链氨基或酰胺基部分，如式(1)所示。在第二个方面，本发明涉及治疗患者病症的方法，所述病症会得益于在所述患者中对HIF PHD的抑制，所述方法给予所述患者有效量的HIF PHD抑制化合物。
在具体实施方式中，所述HIF PHD抑制化合物具有如下通式所示的结构：
在式(1)中，所述铁结合部分具有的化学结构包含至少一个选自下组的铁结合官能团：羧酸、羧酸酯、酮、氨基、酰胺基、亚胺基、脲基、硝基、羟基、腈基、和氧化胺，其中所述铁结合部分含有至少三个和至多二十个碳原子。R1是单环基团，所述单环基团任选地被一个或多个选自下组的基团取代：-R4、-C(O)R4、-NR4 2、-OR4、-NO2、-C(O)NR4 2、-NR4C(O)R4、-C(O)OR4、-NR4C(O)NR4 2、-NR4C(O)OR4、-SO2R4、腈基、和卤原子，其中R4独立地为氢原子或含有至多九个碳原子的非环烃基；和/或所述单环基团任选地被一个或多个接头取代，所述接头将所示碳原子与所述单环基团连接，其中所述接头选自-R4-、-C(O)-、-C(O)R4-、-NR4-、-C＝NR4-、-N＝NR4-、-C＝NR4-、-C＝N-NR4-、-O-、-S-、-C(O)NR4-、-NR4C(O)R4-、-C(O)O-、-C(O)OR4-、-NR4C(O)NR4-、-NR4C(O)OR4-、-SO2R4-、及其组合。R2选自下组：R1、以及-R5、-C(O)R5、-NR5 2、-OR5、-NO2、-C(O)NR5 2、-NR5C(O)R5、-C(O)OR5、-NR5C(O)NR5 2、-NR5C(O)OR5、-SO2R5、腈基、和卤原子，其中R5独立地为含有至多九个碳原子的环状或非环烃基，任选地含有一个或多个选自氮、氧、和硫的杂环原子，和/或含有一个或多个选自-C(O)-和-C(S)-的环官能团，和/或任选地被一个或多个选自-R4、-C(O)R4、-NR4 2、-OR4、-NO2、-C(O)NR4 2、-NR4C(O)R4、-C(O)OR4、-NR4C(O)NR4 2、-NR4C(O)OR4、-SO2R4、腈基、和卤原子的基团取代。R3选自氢原子和含有至多六个碳原子的烃基。下标t为数字0或1。任选地，R2和R3相互连接成环。在具体实施方式中，当所述铁结合部分为，或包括，8-羟基喹啉-7-基环系统时，所述8-羟基喹啉-7-基环系统至少或仅在2位含有极性基团，特别是一个选自下组的极性基团：-C(O)OH、-OH、卤原子、和硝基，及连有亚甲基的这些基团。
本发明对之前用于观察转基因小鼠中HIF稳定作用的方法[Safran,M.,et al.,PNAS,2006,103,105-110(2006)]进行改进，以用于对可能的HIF PHD抑制剂化合物进行高通量筛选(HTS)，由此得到本发现。在所述方法中，报告系统由编码氧可降解结构域(ODD)的HIF-1α基因片段组成，所述氧可降解结构域含有关键的脯氨酸残基，其后是荧光素酶基因(luc)。在该报告系统中荧光素酶蛋白稳定性的调节与HIF的生理活性一致：即氧可降解结构域(ODD，其含有HIF-1α的530-653a.a.)的羟基化，并导致VHL识别ODD-luc融合蛋白，随后所述融合蛋白发生泛素化反应和蛋白酶体降解(图1A)。如下文所详述，本方法已被证明可有效发现新的先导HIF PHD抑制剂化合物。
对85,000个化合物进行高通量筛选以寻找HIF PHD抑制剂。已发现，多个类型和特定种类的化合物有活性或有效，特别是属于支链8-羟基喹啉衍生物组的化合物，其在PHD2活性位点内的结合模式与HIF肽类似。新发现的活性化合物的所有生物学活性，即HIFl蛋白的稳定作用，诱导HIF1调节基因如红细胞生成素(Epo)、乳酸脱氢酶(LDHA)和磷酸甘油酸激酶1(PGK1)，以及氧化应激同型半胱氨酸(HCA)细胞模型的神经保护作用，均与它们在报告子实验中的激活作用表现出良好的一致性。
附图的简要说明
图1：报告子激活机制以及对标准HIF PHD抑制剂的应答：(A)报告子作用的示意图，显示抑制的关键步骤/潜在位点；以及(B)报告子对标准HIF PHD抑制剂的应答：环吡酮、DFO、DMOG、和DHB。
图2：在10μΜ环吡酮孵育三小时的作用下，邻近Pro564的突变对报告子应答的影响。
图3：通过报告子激活作用的时程确定表观HIF PHD抑制常数。(A)原始动力学曲线；(B)确定启动子能力Ko，即，使用饱和浓度的环吡酮时，融合累积速率的最大值；(C)使用公式3计算表观抑制常数的线性曲线。
图4：HTS中已鉴定的新活性化合物组。A：活性化合物的化学结构：(I)，依达拉奉型活性化合物：(Z)-l,3-二苯基-4-(噻唑-2-基-肼叉)-lH-吡唑-5(4H)-酮(86％)；(II)，肼屈嗪型活性化合物：2-肼基-4,6-二苯基嘧啶(64％)；(III)，二苯甲酰甲烷组活性化合物：l-苯基-3-(l,3-噻唑-2-基)硫脲(41％)；(IV)，噻二唑基团活性化合物：N-[5-(3-溴苯基)-[l,3,4]噻二唑-2-基]吡咯烷基-2-羧胺(35％)；(V)，三唑组活性化合物：4-异丙基-5-异喹啉-l-基-4H-[l,2,4]三唑-3-硫醇(90％)；(VI)，儿茶酚组活性化合物：(E)-5-(3,4-二羟基苯亚甲基)-3-苯基-2-硫代噻唑烷基-4-酮(38％)。B：显示羟基化的HIF肽与PHD2的对接模式示意图；C：最佳活性化合物7和8与PHD2的对接。
图5：使用5μΜ抑制剂处理神经母细胞瘤细胞3小时后，HIFla(A)和受HIF调节的人基因例如Epo、PGK1、LDHA(B)表现出上调。
图6：在氧化应激(HCA)模型中，比较来自相同组(10)的最佳支链羟喹啉活性化合物(7,8)和弱活性化合物的神经保护作用：(A，B，C)分别为化合物(7)、(8)和(10)的浓度滴定；(D)0.6μΜ(8)和(10)存活力检测的照片。
图7：支链羟喹啉的报告子激活作用参数和铁结合性质的比较表(如图4所示的结构亚组D1-D3)。
图8：PHD1和PHD2是人神经母细胞瘤细胞系中的主要酶亚型。
图9：两个已确认含有2,3-二羟基苯基且带有支链基序的活性化合物与PHD2的对接，活性位点入口的图像：上图，3-((l-(4-氟代苯基)-4,5-二氢-lH-吡咯并[l,2-a][l,4]二氮杂卓-2(3H)-基)甲基)苯基-1,2-二醇，在HTS中40％激活；下图，3-((4-(2-((3,4-二氟代苯基)(苯基)甲氧基)乙基)哌嗪基-1-基)甲基)苯基-l,2-二醇，在HTS中60％激活。
图10：基于来自HTS的已确认的羟喹啉活性化合物结果的SAR。
图11：来自浓度滴定曲线的激活参数的确定。
图12：好的(7)和差的(10)活性化合物的报告子激活作用的动力学比较。每孔10,000个细胞。
图13：FIH对接限制。FIH(左图)和PHD2(右图)结构的差异：从活性位点的入口观察。HIF从αKG平面的底部通向FIH中的活性位点的水(在催化过程中被替换为四价铁氧)，即，到活性位点的通道与αKG平面垂直，而PHD2与之相反，其中到活性位点的通道与αKG平面平行。在酶与相应HIF肽形成的复合物的晶体结构中能够清楚的观察到这一点。FIH中的肽使四价铁氧从溶剂中脱离，但是，带有HIF肽的PHD2晶体显示，四价铁氧在催化周期中仍然可以接触溶剂，这表明，复合物在晶体状态下比在实际状态下更为疏松。
图14：FIH对接限制，续上图。不允许将支链羟喹啉对接在αKG的位置，或在一个αKG配体位点与FIH中的活性位点水分子的位置(见下文对化合物7的手动放置)。活性位点的结构，特别是Trp 296和Tyr102限制了具有刚性铁结合基序和相对较短的接头的大分子(如从支链羟喹啉的最佳活性化合物中发现的那些大分子)的对接。
图15：到相关Fe-加氧酶活性位点的通道受限。Jumonji组蛋白脱甲基酶(2Q8C.pdb)具有一个长度为C7-C8的口袋，可供3-甲基化的赖氨酸与Fe和深埋的αKG接触，并显示了对大分子对接的空间限制，如PHD的支链羟喹啉抑制剂。
图16：到相关Fe-加氧酶活性位点的通道受限，续上图。脂氧合酶-12活性位点的限制：上图：紫色的人LOX-12催化结构域(3D3L.pdb)与蓝色的家兔LOX-15(2P0M.pdb)重叠。LOX-15已被结晶，其仅在一个亚基中有抑制剂；图中显示了不含抑制剂的重叠亚基。下图：活性位点比较：最近在分辨率的条件下解析了LOX-12的催化结构域，尚无针对残基599-603的坐标，并且终止于Thr 662(对应于Ile 663，LOX-15中的第四个Fe配体)。在LOX-15中His 545的相应位置，LOX-12中含有Asn 544。已知LOX-15能够在花生四烯酸的位置容纳平面抑制剂，使其中的羧酸酯朝向铁。支链羟喹啉的对接是不可能的。
图17：本发明的某些示例类型的化合物(组A1-A4)。
图18：本发明的某些示例类型的化合物(组B1-B3)。
图19：本发明的某些示例类型的化合物(组B4和B5)。
图20：本发明的某些示例类型的化合物(组B6-B8)。
图21：本发明的某些示例类型的化合物(组B9和B10)。
发明详述
为方便起见，在对本发明进行进一步描述之前，先在此处描述说明书、实施例、和所附权利要求中使用的一些术语。应该依据本申请公开的全部内容和本领域技术人员的理解来解读这些定义。
本申请中使用的术语“一个”是指表示一个或多于一个(即，至少一个)的语法上的冠词。举例说明，“一个元件”可以指一个或多个元件，除非另有说明。
术语“分离的核酸”是指来源于基因组、cDNA、或合成、或上述的某些组合的多核苷酸，(1)不带有所述“分离的核酸”天然存在的细胞，或者(2)操作性地连接于在天然状态下不连接的多核苷酸。
当描述两个核酸区域之间的相互关系时，术语“操作性地连接”是指并排连接，其中所述区域之间的关系允许它们以预期的方式实现功能。例如，与编码序列“操作性地连接”的控制序列具有这样的连接方式，其使得在与控制序列相容的条件下，实现编码序列的表达，例如当适宜的分子(例如，诱导物和聚合酶)与控制或调控序列结合时。
术语“载体”是指分离的核酸，所述分离的核酸能够转运另一种与之连接的分离的核酸。本发明可以使用的一种类型的载体为游离体，即能够在染色体外复制的核酸。其他载体包括能够自主复制，并且能够表达与之连接的核酸的载体。能够指导与之操作性地连接的基因表达的载体，在本申请中称为“表达载体”。一般而言，用于重组DNA技术中的表达载体通常是“质粒”的形式，所述质粒是指环状双链DNA分子，这种分子以载体形式存在时不与染色体结合。
术语“报告子”或“基于细胞的报告子”是指重组DNA载体构建体，其被引入细胞以建立指示细胞事件发生的可检测信号。此类重组DNA被翻译成蛋白，此类蛋白能够产生信号，所述信号能够被本领域公知方法检测，包括但不限于发光检测或荧光检测。
术语“多肽”、和术语“蛋白”以及“肽”在本申请中互换使用，是指氨基酸的聚合物。示例性的多肽包括基因产物、天然产生的蛋白、以及前述物质的同系物、直系同源物、旁系同源物、片段以及其他等同物、变体、和类似物。
“翻译后”修饰是指在待修饰的蛋白合成完毕后，由相同或不同的酶引起的蛋白的化学改变。翻译后修饰可能改变蛋白的功能或半衰期，并且包括脯氨酰-羟基化、泛素化、磷酸化、脯氨酰异构化和乙酰化。
术语“氨基酸”旨在包含所有分子，无论是天然氨基酸还是合成氨基酸，同时包含氨基官能团和酸官能团，并且能够被包含在天然存在的氨基酸的聚合物中。示例性的氨基酸包括天然存在的氨基酸；及其类似物、衍生物和同源物；具有变体侧链的氨基酸类似物；以及任意前述中任一个的所有立体异构体。
术语“高通量筛选”(HTS)是指一种自动的、大规模筛选方法，用于检测能够抑制特定酶活性或细胞过程的小分子抑制剂。HTS通常检测含有不同化合物的文库，以确定其活性。
术语“小分子抑制剂”和“抑制剂”在本申请中互换使用，是指抑制或阻止酶活性的化学实体，其中酶活性一般是指酶将底物转化为产物的能力。
“活性化合物”是指在高通量筛选中被鉴定为酶抑制剂的化合物。
术语“缺氧”是指向细胞或者构成组织或器官的细胞群的供氧量降低。
术语“缺氧适应”是指细胞针对缺氧的转录和翻译应答。
“融合蛋白”或“融合多肽”是指嵌合蛋白，其为本领域公知的术语。可以通过本领域公知的方法合成融合蛋白或多肽。在融合蛋白的很多例子中，有两个不同的多肽序列，在某些情况下，可能更多。所述序列可以在阅读框内连接。融合蛋白可以包括在表达第一种蛋白的有机体中存在的结构域(虽然在不同的蛋白中)，或者它可以是由不同种类的有机体表达的“种间”、“基因间”或相关融合。在不同实施方式中，所述融合多肽可以包括与第一个多肽连接的一个或多个氨基酸序列。当一个以上的氨基酸序列与第一个多肽融合时，融合序列可以是相同序列的多个拷贝，或者可选地，可以是不同的氨基酸序列。融合多肽可以与第一个多肽的N-末端、C-末端、或N-和C-末端融合。示例性的融合蛋白包括含有以下结构的多肽：绿色荧光蛋白标签(GFP-标签)、谷胱甘肽S转移酶标签(GST-标签)、组氨酸标签(His-标签)、免疫球蛋白结构域或免疫球蛋白结合结构域。
术语“基序”一般是指蛋白的在酶解过程中具有特定功能的氨基酸序列。所述功能可以涉及，例如结合底物、结合辅因子、或参与催化。
转录因子的“靶基因”是指转录表达受转录因子控制的天然细胞基因组序列。
“转录因子”是指一种蛋白，所述蛋白通过与细胞基因组DNA序列结合或促进其他蛋白与此类序列发生相互作用，可以从此类基因组DNA序列“转录”合成mRNA。
术语“红细胞生成”是指新的红细胞产生的细胞过程。
术语“缺血性疾病”是指因引起组织器官障碍的缺氧事件导致的细胞、组织、或器官损伤。
术语“移植”是指将组织或器官从一个机体或机体的部分转移至另一个机体或机体的部分。
本申请中使用的术语“烃基”或“烃接头”为，在第一个实施方式中，仅由碳和氢组成。在不同的实施方式中，一个或多个烃基或接头可以精确地，或最少，或最多包含，例如，一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个、十一个、十二个、十三个、十四个、十五个、十六个、十七个、十八个、十九个、或二十个碳原子，或者由上述碳原子数中的任意两个所界定的特定范围内的碳原子个数。本申请所描述的不同化合物或化合物的不同位置的烃基或接头，可以具有相同或不同数目(或其优选的范围)的碳原子，以独立地调整或优化化合物的活性或其他特征。
烃基或接头可以是，例如，饱和的和直链的(即，直链烷基或烯基接头)。直链烷基(或烯基接头)的某些例子包括甲基(或亚甲基接头，即，-CH2-、或次甲基接头)、乙基(或次乙基或二亚甲基接头，即，-CH2CH2-接头)、正丙基、正丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基、正十一烷基、正十二烷基、正十三烷基、正十四烷基、正十五烷基、正十六烷基、正十七烷基、正十八烷基、和正二十烷基(或其各自的接头类似物)。
烃基或接头可以可选地是饱和的和支链的(即，支链烷基或烯基接头)。支链烷基的某些例子包括异丙基、异丁基、仲丁基、叔丁基、异戊基、新戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、和很多C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13、C14、C15、C16、C17、C18、C19、和C20饱和烃基和支链烃基。支链烯基接头的某些例子为前述示例性支链烷基之一除去氢原子后衍生出的支链烯基(例如，异丙烯，-CH(CH3)CH2-)。
烃基或接头可以可选地是饱和的和环状的(即，环烷基或环烯基接头)。环烷基的某些例子包括环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、和环辛基。环烷基也可以在两个环之间有一个双键(例如，双环己基)或共用(即，稠合)一条边(例如，十氢萘和降莰烷)，成为多环(例如，双环)的基团。环烯基接头的某些例子为前述示例性环烷基之一除去氢原子后衍生出的环烯基。
烃基或接头可以可选地是不饱和的和直链的(即，直链烯族或烯基或接头)。当存在一个或多个碳-碳双键和/或一个或多个碳-碳三键时，产生不饱和。直链烯族的某些例子包括乙烯基、丙烯-1-基(烯丙基)、3-丁烯-l-基(CH2＝CH-CH2-CH2-)、2-丁烯-l-基(CH2-CH＝CH-CH2-)、丁二烯基、4-戊烯-l-基、3-戊烯-l-基、2-戊烯-l-基、2,4-戊二烯-1-基、5-己烯-l-基、4-己烯-l-基、3-己烯-l-基、3,5-己二烯-l-基、1,3,5-己三烯-l-基、6-庚烯-l-基、乙炔基、炔丙基(2-丙炔基)、和很多C7、C8、C9、C10、C11、C12、及更高级的非饱和烃基和直链烃基。直链烯族接头的某些例子为前述示例性直链烯族之一除去氢原子后衍生出的直链烯族(例如，次亚乙烯基、-CH＝CH-、或亚乙烯基)。
烃基或接头可以可选地是不饱和的和支链的(即，支链烯族或烯基或接头)。支链烯族的某些例子包括丙烯-2-基、3-丁烯-2基(CH2＝CH-CH.-CH3)、3-丁烯-3-基(CH2＝C.-CH2-CH3)、4-戊烯-2-基、4-戊烯-3-基、3-戊烯-2-基、3-戊烯-3-基、2,4-戊二烯-3-基、和很多C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12、及更高级的非饱和烃基和支链烃基。支链烯族接头的某些例子为前述示例性支链烯基之一除去氢原子后衍生出的支链烯族。
烃基或接头可以可选地是不饱和的和环状的(即，环烯基或环亚烯基接头)。不饱和基团和环状基团可以是芳香的或脂肪的。不饱和基团和环状基团的某些例子包括环丙烯基、环丁烯基、环戊烯基、环戊二烯基、环己烯基、环己二烯基、苯基、苄基、环庚烯基、环庚二烯基、环辛烯基、环辛二烯基、和环辛四烯基。不饱和环烃基也可以在两个环之间有一个双键(例如，联苯)或共用(即，稠合)一条边，成为多环基团(例如，双环或三环多芳香基团)，如萘、蒽、菲、萉、或茚。环亚烯基接头的某些例子为前述示例性环烯基之一除去氢原子后衍生出的环亚烯基(例如，亚苯烯基和联苯烯基)。
一个或多个烃基或接头还可以包括一个或多个杂原子(即，非碳和非氢原子)，例如选自氧、氮、硫、和卤原子的一个或多个杂原子，以及含有一个或多个这些杂原子的基团(即，含有杂原子的基团)。含氧基团的某些例子包括羟基(OH)、含羰基(例如，羧酸、酮、醛、羧酸酯、酰胺、和脲官能团)、硝基(NO2)、碳-氧-碳(醚)、磺酰基、和亚硫酰基(即，亚砜)、以及氧化胺基团。醚基还可以是聚亚烷基氧化物，例如聚环氧乙烷基团。含氮基团的某些例子包括伯胺、仲胺、叔胺、季胺、氰化物(即，腈)、酰胺(即，-C(O)NR2或-NRC(O)，其中R独立地选自氢原子和烃基，如上文所述)、硝基、脲、亚胺基、和氨基甲酸盐，其中可以理解的是，季胺基团必然带有正电荷和平衡阴离子。含硫基团的某些例子包括巯基(即，-SH)、硫醚(即，硫化物)、二硫化物、亚砜、砜、磺酸盐、和硫酸盐基团。本申请中卤原子的某些例子包括氟、氯、和溴。上文所述的一个或多个杂原子(例如，氧、氮、和/或硫原子)可以插入上文所述的任意烃基的碳原子之间(例如，作为-O-、-NR-、或-S-)，以形成杂原子取代的烃基或接头。可选地，或此外，一个或多个含有杂原子的基团可以取代所述烃基或接头的一个或多个氢原子。
在具体实施方式中，烃基是或包括环状基团。环烃基可以是，例如，含有不与其他环连接或稠合的单一环的单环。环烃基可以可选地为，例如，双环、三环、四环、或通过具有至少两个环相互连接和/或稠合而成的更高级的多环系统。
在某些实施方式中，环烃基是碳环，即不含有杂环原子(即，仅含环碳原子)。在不同实施方式中，碳环基团中的环碳原子均是饱和的，或环碳原子中的一部分是不饱和的，或环碳原子均是不饱和的(如芳香碳环基团，其可以是单环、双环、三环、或更高级的多环芳香基团)。
在某些实施方式中，烃基是或包括含有至少一个杂环原子的环状或多环基团(例如，一个、两个、三个、四个、或更多的杂原子)。在本申请中将此类经杂环原子取代的环状基团称为“杂环基团”。如本申请所使用的，“杂环原子”是指在烃环结构中插入或取代环碳原子的不同于碳和氢的原子(通常选自氮、氧、和硫)。在某些实施方式中，杂环基是饱和的，而在其他实施方式中，杂环基是不饱和的(即，脂肪族或芳香杂环基，其中当至少有两个稠合环，且其中至少一个含有至少一个环杂原子时，芳香杂环基在本申请中也称为“杂芳环”，或“杂芳稠合环系统”)。在某些实施方式中，杂环基团通过其环碳原子之一与另一个基团连接(即，不通过氢原子和相邻的环原子)，而一个或多个环杂原子不与其他基团连接。在其他实施方式中，杂环基团通过其杂原子之一与另一个基团连接，而环碳原子可以与另一个基团连接或不连接。
饱和杂环基团的某些例子包括含有至少一个氧原子的基团(例如，氧杂环丁烷、四氢呋喃、四氢吡喃、1,4-二氧六环、1,3-二氧六环、和1,3-二环氧己烷环)、含有至少一个氮原子的基团(例如，吡咯啶、哌啶、哌嗪、咪唑啉、吖庚因、和十氢喹啉环)、含有至少一个硫原子的基团(例如，四氢噻吩、四氢噻喃、1,4-二噻烷、1,3-二噻烷、和1,3-二噻戊环)、含有至少一个氧原子和至少一个氮原子的基团(例如，吗啉和恶唑烷环、含有至少一个氧原子和至少一个硫原子的基团(例如，1,4-噻恶烷)、以及含有至少一个氮原子和至少一个硫原子的基团(例如，噻唑烷和硫吗啉环)。
不饱和杂环基团的某些例子包括含有至少一个氧原子的基团(例如，呋喃、吡喃、1,4-二恶英、和二苯并二恶英环)、含有至少一个氮原子的基团(例如，吡咯、咪唑、吡唑、吡啶、吡嗪、嘧啶、1,3,5-三嗪、吖庚因、二吖庚因、吲哚、嘌呤、苯并咪唑、吲唑、2,2'-二吡啶、喹啉、异喹啉、邻二氮菲、1,4,5,6-四氢嘧啶、1,2,3,6-四氢吡啶、1,2,3,4-四氢喹啉、喹喔啉、喹唑啉、哒嗪、噌啉、5,6,7,8-四氢喹喔啉、1,8-萘啶、和4-氮杂苯并咪唑环)、含有至少一个硫原子的基团(例如，噻吩、硫茚、和苯并噻吩环)、含有至少一个氧原子和至少一个氮原子的基团(例如，恶唑、异恶唑、苯并恶唑、苯并异恶唑、恶唑啉、1,2,5-恶二唑(呋咱)、和1,3,4-恶二唑环)、以及含有至少一个氮原子和至少一个硫原子的基团(例如，噻唑、异噻唑、苯并噻唑、苯并异噻唑、噻唑啉、和1,3,4-噻二唑环)。
一方面，本发明涉及HIF PHD-抑制化合物，所述化合物具有的化学结构包含下述基本结构：
在式(1)中，所述铁结合部分具有的化学结构包括至少一个铁结合官能团，如，例如羧酸、羧酸酯、酮、氨基、酰胺基、亚胺基、脲基、硝基、羟基、腈基、和氧化胺基团。所述铁结合官能团残基位于烃链上。烃链对应于上文所述的任意烃基。因此，铁结合部分对应于上文所述的任意烃基(即，烃链)，所述烃基被修饰为含有一个或多个杂原子和/或杂原子基团，特别是那些上文所述的铁结合官能团。
铁结合部分优选地含有至少三个和至多二十个碳原子。铁结合部分中的碳原子数量包括全部碳原子，包括杂原子基团中所含有的碳原子，如羰基中或仲胺或季胺基团中的碳原子。在不同实施方式中，所述铁结合部分含有三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个、十一个、十二个、十三个、十四个、十五个、十六个、十七个、十八个、十九个、或二十个碳原子，或者由上述碳原子数中的任意两个所界定的特定范围内的碳原子个数。
在某些实施方式中，铁结合部分包括单环、双环、三环、或更高级的多环基团。环形、双环、三环、或更高级的多环基团可以是碳环或杂环。在具体实施方式中，铁结合部分包括芳香或杂芳香的单环、双环、三环、或更高级的多环基团。在某些实施方式中，铁结合部分中的环状、双环、三环、或更高级的多环基团包括至少一个、两个、或三个极性基团，特别是小极性基团(将在下文中进一步描述)，其在环系统的任意位置，特别是在与支链部分较远或最远的环或环系统部分。在其他实施方式中，铁结合部分中的环状、双环、三环或更高级的多环直接与支链部分结合，而在其他实施方式中，至多一个、两个、三个、或四个原子长度的接头将环或环系统与支链部分连接。
式(1)中的下标t为数字0或1。当t为0时，延伸的(subtented)羰基不存在，从而在支链部分产生氨基(然后显示的N原子直接与R2结合)。当t为1时，延伸的羰基存在，从而在支链部分产生酰胺基。
如式(I)所示，铁结合部分与含有氨基或酰胺基的支链部分连接，含有氨基或酰胺基的支链部分在本申请中也称为“支链部分”。在支链部分中，R1是单环基团，例如如上文所述的任意饱和的或不饱和的、碳环或杂环单环基团。在某些实施方式中，R1的单环基团含有的环氢原子均未被取代(即，环氢原子未被取代基团替代)。所述环氢原子是指环碳原子以及杂环原子上的氢原子。在本申请中将此类单环基团称为未取代单环基团(尽管单环基团可以含有环-杂原子取代)。在其他实施方式中，R1的单环基团被取代，其中至少一个环氢原子被取代基团(即，非氢原子)取代。R1的至少一个取代基团可以选自下组：例如，-R4(将在下文中进一步描述)，或极性基团，特别是含有至多三个、四个、五个、六个、七个、八个、九个、十个、十一个、或十二个非氢原子的小极性基团，如-C(O)R4、-NR4 2、-OR4、-NO2、-C(O)NR4 2、-NR4C(O)R4、-C(O)OR4、-NR4C(O)NR4 2、-NR4C(O)OR4、-SO2R4、腈基、和卤原子，其中R4独立地为氢原子或非环烃基，优选地含有至多一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、或九个碳原子(例如，甲基、乙基、正丙基、或异丙基)。当R4在基团中重复时(例如，-NR4 2)，R4可以是相同的或不同的(即，R4独立地选自相同的基团和不同的基团)。在某些实施方式中，R4是饱和的非环烃基、不饱和的非环烃基、饱和的非环含有杂原子的烃基、不饱和的非环含有杂原子的基团、或者支链或支链烷基。在具体实施方式中，R4选自一个或多个烃基，所述烃基具有至少一个和至多两个、三个、或四个碳原子(例如，甲基、乙基、乙烯基、烯丙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、和叔丁基基团)。
在某些实施方式中，R1是碳环基团，即碳环单环或双环基团，其可以是饱和的、脂肪族的、或芳香族的。在本申请中，碳环基团特指至多有六个、七个、八个、九个、或十个碳原子(包括环状和非环碳原子)。此类基团的某些具体例子包括苯基、甲苯基、联苯基、二苯甲基(即，Ph2CH-，其中Ph＝苯基)、萘基、环己基、和二环己基基团。在进一步的实施方式中，碳环基团被至少一个极性基团取代，特别是小极性基团，如上文所述。在更为具体的实施方式中，极性基团选自羟基、羧基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、卤原子、-NH2、硝基、和铵基团。经此类基团取代的碳环基团的具体的例子为邻-、间-、或对-位(相对于R1与其余支链部分之间的键)被极性基团取代的苯基。在具体实施方式中，R1是或包括含有两个极性基团的苯基，特别地，其中极性基团选自羟基和/或烷氧基。两个极性基团(特别地，两个烷氧基和/或羟基)可以位于邻位、间位、邻和间位、邻和对位、或者间和对位。在其他实施方式中，R1是或包括含有三个或四个极性基团的苯基，特别地，其中极性基团选自羟基和/或烷氧基。在具体实施方式中，苯环上的烷氧基选自甲氧基、乙氧基、正丙氧基、和异丙氧基。在其他实施方式中，R1是单环或双环杂芳香基团，如上文所述的任意这些基团。单环或双环杂芳香基团可以是未被取代的，或可选地，被一个或多个极性基团取代。
在某些实施方式中，R1的单环基团直接与支链部分所示的碳原子相连(即，如式1所示)。在其他实施方式中，R1的单环基团被一个或多个接头所取代，所述接头连接单环基团和所示的碳原子。接头的长度通常不超过六个原子(在具体实施方式中，长度不超过五个、四个、三个、两个、或一个原子)。接头可以是，例如，-R4-、-C(O)-、-C(O)R4-、-NR4-、-C＝NR4-、-N＝NR4-、-C＝NR4-、-C＝N-NR4-、-O-、-S-、-C(O)NR4-、-NR4C(O)R4-、-C(O)O-、-C(O)OR4-、-NR4C(O)NR4-、-NR4C(O)OR4-、-SO2R4-、或其组合。-R4-接头的某些例子包括亚甲基(-CH2-)、次乙基(-CH2CH2-)、和次亚乙烯基(-CH＝CH-)。-C(O)R4-接头的某些例子包括-C(O)CH2-和-C(O)CH2CH2-。-NR4-接头的某些例子包括-NH-、-N(CH3)-、-N(CH2CH3)-、-N(iPr)-、-N(环戊基)-、和-N(苯基)-。-C＝NR4-接头的某些例子包括-C＝N-CH2-、-C＝N-CH2CH2-、和-C＝N-CH＝CH-。
式(1)中的R2可以是上文针对R1所述的任意单环基团。R1还可以选自-R5、-C(O)R5、-NR5 2、-OR5、-NO2、-C(O)NR5 2、-NR5C(O)R5、-C(O)OR5、-NR5C(O)NR5 2、-NR5C(O)OR5、-SO2R5、腈基、和卤原子，其中R5独立地为上文所述的含有至多九个碳原子的任意环状、多环、非环(即，直链或支链)、饱和或不饱和的、取代或未被取代的烃基。在具体实施方式中，R5含有至多一个、两个、三个、四个、五个、六个、七个、八个、或九个碳原子。一般地，当t为1时(即，存在延伸的羰基时)，R2不是-C(O)R5、-C(O)NR5 2、-C(O)OR5、或卤原子。当R2是单环、双环、三环、或更高级的多环基团时，环状基团还可以包括或不包括一个或多个选自氮、氧、和硫的杂环原子，和/或一个或多个选自-C(O)-和-C(S)-的环官能团。R5的环状烃基还可以被或不被一个或多个选自下组的基团取代：R4、-C(O)R4、-NR4 2、-OR4、-NO2、-C(O)NR4 2、-NR4C(O)R4、-C(O)OR4、-NR4C(O)NR4 2、-R4C(O)OR4、-SO2R4、腈基、和卤原子，如上文所述。
在具体实施方式中，R2包括含有至多一个、两个、三个、四个、五个、或六个碳原子的直链或支链烃基，所述碳原子也可以包括或不包括碳环或杂环或环系统。在进一步的实施方式中，R2包括含有至多一个、两个、三个、四个、五个、或六个碳原子的直链或支链烃基，所述碳原子也包括碳环或杂环或环系统，例如苯环。例如，R2可以是-CH2-苯基、-CR4 2-苯基、-CH2CH2-苯基、-CH2CR4 2-苯基、或-CH＝CH-苯基，其中后者例子中的R4一般为含有一个、两个、或三个碳原子的烷基。
在其他具体实施方式中，R2是或包括单环、双环、或更高级的多环芳香或杂芳香基团，如上文所述的任意这些基团。芳香或杂芳香基团可以是未被取代的，或可选地，被一个或多个极性或非极性基团取代。在更具体的实施方式中，R2为或包括含有至少一个(例如，一个、两个、三个、或四个)环氮原子的杂芳香基团。在进一步具体的实施方式中，R2为或包括含有至少一个环氮原子的单环杂芳香基团，如2-、3-、或4-吡啶基、或吡咯基、吡嗪基、咪唑基、或三嗪基。在某些实施方式中，R2的芳香或杂芳香基团直接与所示的羰基(当t为1时)或所示的氮原子(当t为0时)连接。在其他实施方式中，R2的芳香或杂芳香基团通过接头(如上文针对R1所述的任意接头)间接地与所示的羰基(当t为1时)或所示的氮原子(当t为0时)连接。当t为0且R2为或包括杂芳香基团时，杂芳香基团一般通过碳原子与所示的氮原子连接，所述碳原子位于杂芳香基团或连接杂芳香基团和所示氮原子的接头上。
式(1)中的R3可以是含有至多六个碳原子的氢原子或烃基。在不同实施方式中，R3的烃基含有至多五个、四个、三个、两个、或一个碳原子。
在某些实施方式中，R2和R3不相互连接。在其他实施方式中，R2和R3相互连接形成环状结构。当t为0时，环状结构是环胺。当t为1时，环状结构是环酰胺。R2和R3可以通过用连接R2和R3的键代替R2和R3各自的氢原子而形成相互连接的结构。还可以通过用连接R2和R3的双键代替R2和R3的四个氢原子而在所述环状结构中形成双键。在具体实施方式中，基团-NR2R3(即，当t为0时)形成含有至多六个环碳原子的环胺。当R2和R3为不带有杂原子的烃基时，产生的环胺仅含有一个氮环原子作为杂原子。当R2和R3相互连接时，此类环胺基团的某些例子包括吡咯烷基、哌啶基、吖庚因基、及其不饱和形式(例如，吡啶基和吡咯基)。当R2和R3为带有一个或多个杂原子的烃基时，产生的环胺包括所示的氮原子作为杂环原子，以及由R2和R3提供的一个或多个杂环原子。因此，当R2和R3相互连接时，-NR2R3可以代表，例如，咪唑基、吡唑基、哌嗪基、吡嗪基、嘧啶基、三嗪基、恶唑基、吗啉基、吲哚基、噻唑基、喹啉基、异喹啉基、或者其他含有两个或三个环氮原子，或一个或两个环氮原子以及一个或两个其他杂原子的此类基团。产生的相互连接产生单环、双环、三环、或更高级的多环或环系统。当t为1时，如果R2和R3相互连接，可以通过类似方法形成含有酰胺基团的环状结构。
在第一组实施方式中，铁结合部分具有下述取代的喹啉结构式：
在式(2)中，R8可以是氢原子，或含有至多三个碳原子的烃基，或极性基团，特别地，小极性基团，和更特别地，是选自-C(O)OH、-OH、卤原子、和硝基，及连有亚甲基的这些基团的小极性基团(例如，-CH2-COOH或-CH2-OH)。优选地，R8是极性基团。R13选自氢原子和含有至多三个碳原子的烷基。在某些实施方式中，式(2)所示环氢原子中的任意一个、两个、或三个可以被极性基团替代，特别是在2-、3-、4-、和/或5-位(优选地，除了2-位的R8已为极性基团之外，还在这些位置取代)。式(2)中的星号表示铁结合部分与支链部分连接的键(即，与支链部分R1取代基的碳连接)。尽管式(2)中显示与支链部分连接的键在所示喹啉结构的7-位，但是在某些实施方式中，连接键却位于所示喹啉结构的6-位。可以将此概念扩展至本申请中所述的任意喹啉结构。
在式(2)的具体实施方式中，支链部分中的t为0，从而产生下述化学结构所包含的化合物：
在式(2)的其他具体实施方式中，支链部分中的t为1，此时得到的化合物包括下述化学结构：
在某些实施方式中，式(2)中的R13不与R1或R3相互连接。在其他实施方式中，R13与R3相互连接形成环恶唑基。在R13为H且R3为甲基的具体实施方式中，所述H和甲基中的氢原子均可以被连接R13和R3的键取代，结果得到下式所示的结构：
在第二组实施方式中，铁结合部分具有下述取代的喹啉结构式：
在式(3)中，R6和R7独立地选自氢原子、含有至多三个碳原子的烃基、和极性基团，特别是小极性基团，如选自-C(O)OH、-OH、和硝基，及连有亚甲基的这些基团的小极性基团。在具体实施方式中，R6和R7中的至少一个(优选地，至少是R6，或仅为R6)是极性基团或连有亚甲基的极性基团。在某些实施方式中，式(3)所示的环氢原子中的任意一个、两个、或三个可以被极性基团取代，特别是在2-、3-、4-、和/或5-位(优选地，除了2-位的R6已为极性基团之外，还在这些位置取代)。在某些实施方式中，式(3)中的8-OH基团可以与R3互相连接，通过失去所示氢原子并由所示氧原子与R3连接以形成环状结构，所述环状结构与式(2c)所示的类似。
在第三组实施方式中，铁结合部分具有下述α-酮戊二酸模拟结构：
在式(4)中，X和Y独立地选自-CHR15-和-NR16-，其中R15和R16独立地选自氢原子和含有一至四个碳原子的烃基。在某些实施方式中，X和Y选自-CH2-和-NH-基团。在某些实施方式中，X和Y均为-CHR15-基团。在其他实施方式中，X和Y中的一个为-CHR15-，而X和Y中的另一个为-NR16-基团。一般地，X和Y不同时为-NR16-基团。在某些实施方式中，R15和R16同时为氢原子。在其他实施方式中，R15和R16中一个为氢原子，而R15和R16中的另一个为烃基。在其他实施方式中，R15和R16同时为烃基。在某些实施方式中，R15和R16没有相互连接，而在其他实施方式中，R15和R16相互连接成环。Z是羰基(即，-C(O)-)或羰基模拟基团。所述羰基模拟基团是指任何能够提供与羰基的含氧双键一样的任意基团。羰基模拟基团的一些例子包括亚磺酰基、磺酰基、氧化胺(例如，肟)、氧化膦、和亚膦酸盐基团。式(4)中的连接碳(用星号表示)可以直接或通过接头与支链部分连接，所述接头的长度一般至多为三或四个原子，例如亚甲基或次乙基接头。
在第三组实施方式的具体实施方式中，铁结合部分具有下述α-酮戊二酸模拟结构：
在第三组实施方式的其他具体实施方式中，铁结合部分具有下述α-酮戊二酸模拟结构：
在第三组实施方式的其他具体实施方式中，铁结合部分具有下述α-酮戊二酸模拟结构：
在式(4c)的具体实施方式中，X为-CH2-且Y为-NH-，或反之亦然。在式(4c)的其他实施方式中，X和Y均为-CH2-。
在第三组实施方式的其他具体实施方式中，铁结合部分具有下述α-酮戊二酸模拟结构：
在式(4d)的具体实施方式中，X为-CH2-且Y为-NH-，或反之亦然。在式(4d)的其他实施方式中，X和Y均为-CH2-。
在第四组实施方式中，铁结合部分具有下述结构式：
在第五组实施方式中，铁结合部分具有下述结构式：
在第六组实施方式中，铁结合部分具有下述结构式：
在第七组实施方式中，铁结合部分具有下述结构式：
在第八组实施方式中，铁结合部分具有下述结构式：
在第九组实施方式中，铁结合部分具有下述结构式：
在第十组实施方式中，铁结合部分具有下述结构式：
在式(11)中，Ar代表可以被或不被上文所述的一个或多个极性或非极性基团取代的芳香或杂芳香环。芳香或杂芳香环可以是单环、双环、或三环。通常Ar直接连接(即，不含接头)，尽管在某些实施方式中可能包括长度为一个或两个原子的接头(例如，亚甲基或次乙基)。在具体实施方式中，Ar为或包括苯环。在其他具体实施方式中，Ar为单环杂芳香环，更具体地，为含有至少一个氧、氮、或硫原子的单环杂芳香环，更具体地，其中至少一个杂原子和/或极性基团远离(更典型地，与之距离最远)Ar基团所连接的结构。
在第十个实施方式的具体实施方式中，铁结合部分具有下述结构式：
在式(11a)中，R9、R10、R11、和R12独立地选自氢原子、卤原子、和羟基。在某些实施方式中，R9、R10、R11、和R12均为氢原子。在其他实施方式中，R9、R10、R11、和R12中的至少一个或两个(更具体地，R10和R11中的至少一个或两个)选自卤原子。在其他实施方式中，R9、R10、R11、和R12中的至少一个或两个(更具体地，R10和R11中的至少一个或两个)选自羟基。在其他实施方式中，R9、R10、R11、和R12中的至少一个为卤原子，并且至少一个为羟基。在又一个其他实施方式中，R9、R10、R11、和R12中的三个或四个选自卤原子和羟基。
在第十个实施方式的另一个具体实施方式中，铁结合部分具有下述结构式：
在第十一组具体实施方式中，铁结合部分具有下述结构式：
在式(12)中，Ar代表可以被或不被上文所述的一个或多个极性或非极性基团取代的芳香或杂芳香环。Ar的范围和示例性实施方式见上文式(11)部分，其通过引用并入此处。
在第十一个实施方式的具体实施方式中，铁结合部分具有下述结构式：
在式(12a)中，R9、R10、R11、和R12独立地选自氢原子、卤原子、和羟基。R9、R10、R11、和R12的范围和示例性实施方式见上文式(11a)部分，其通过引用并入此处。
在第十一个实施方式的另一个具体实施方式中，铁结合部分具有下述结构式：
在式(11a)和(12a)的具体实施方式中，R9、R10、R11、和R12均为氢原子。在其他具体实施方式中，R9、R10、R11、和R12中的一个、两个、三个、或全部选自氟、氯、和/或溴原子。在其他具体实施方式中，R9、R10、R11、和R12中的一个、两个、三个、或四个为羟基。
在第十二组实施方式中，铁结合部分具有下述结构式：
在第十三组实施方式中，铁结合部分具有下述结构式：
在第十四组实施方式中，铁结合部分具有下述结构式：
在式(15)中，Ar代表可以被或不被上文所述的一个或多个极性或非极性基团取代的芳香或杂芳香环。Ar的范围和示例性实施方式见上文式(11)部分，其通过引用并入此处。
在第十四个实施方式的具体实施方式中，铁结合部分具有下述结构式：
在式(15a)中，R9、R10、R11、和R12独立地选自氢原子、卤原子、和羟基。R9、R10、R11、和R12的范围和示例性实施方式见上文式(11a)和(12b)部分，其通过引用并入此处。
在第十四个实施方式的另一个具体实施方式中，铁结合部分具有下述结构式：
在第十五组实施方式中，铁结合部分具有下述结构式：
在式(16)中，Ar代表可以被或不被上文所述的一个或多个极性或非极性基团取代的芳香或杂芳香环。Ar的范围和示例性实施方式见上文式(11)部分，其通过引用并入此处。
在第十五个实施方式的具体实施方式中，铁结合部分具有下述结构式：
在式(16a)中，R9、R10、R11、和R12独立地选自氢原子、卤原子、和羟基。R9、R10、R11、和R12的范围和示例性实施方式见上文式(11a)和(12b)部分，其通过引用并入此处。
在第十五个实施方式的另一个具体实施方式中，铁结合部分具有下述结构式：
在第十六组实施方式中，铁结合部分具有下述结构式：
在式(17)中，R14和R15选自氢原子、含有至多三个碳原子的烃基、或极性基团，如上文所述的小极性基团。式(17)中的X为-CH2-、-O-、-S-、或-NR4，其中R4的定义如上文所示(典型地，-NR4为-NH-)。在某些实施方式中，X不是-CH2-。在某些实施方式中，R14和R15没有相互连接。在其他实施方式中，R14和R15相互连接成环，以形成式(17)所示的三环结构。
在第十六个实施方式的具体实施方式中，R14和R15相互连接形成桥连的芳香环，从而形成具有下述结构式的铁结合部分：
在第十七组实施方式中，铁结合部分具有下述结构式：
在式(18)中，R14和R15选自氢原子、含有至多三个碳原子的烃基、或极性基团，并且其可以可选地相互连接，如式(17)中所述。
在第十七个实施方式的具体实施方式中，R14和R15相互连接形成桥连的芳香环，以形成具有下述结构式的铁结合部分：
在第十八组实施方式中，铁结合部分具有下述结构式：
在式(19)中，X和Y独立地选自-CH2-、-O-、-S-、或-NR4，其中R4的定义如上文所示(通常-NR4为-NH-)，条件是，X和Y中的至少一个不是-CH2-。在某些实施方式中，X和Y均不是-CH2-。在其他实施方式中，X和Y中的一个是-NH-，X和Y中的一个是-O-。在其他实施方式中，X和Y均为-O-，或者X和Y均为-NH-。
在第十八个实施方式的具体实施方式中，R14和R15相互连接形成桥连的芳香环，从而形成具有下述结构式的铁结合部分：
在第十九组实施方式中，铁结合部分具有下述结构式：
在式(20)中，R14和R15选自氢原子、含有至多三个碳原子的烃基、或极性基团。式(20)中的X为-CH2-、-O-、-S-、或-NR4，其中R4的定义如上文所示(通常-NR4为-NH-)。在某些实施方式中，X不是-CH2-。在某些实施方式中，R14和R15没有相互连接。在其他实施方式中，R14和R15连接成环，从而形成式(20)所示的三环结构。
在第十九个实施方式的具体实施方式中，R14和R15相互连接形成桥连的芳香环，从而形成具有下述结构式的铁结合部分：
在第二十组实施方式中，铁结合部分具有下述结构式：
在式(21)中，连接碳(用星号表示)可以直接或通过接头与支链部分连接，所述接头的长度一般至多为三或四个原子，如亚甲基或次乙基接头。
在具体组的实施方式中，本申请所述的活性化合物具有根据式(12a)的铁结合部分，如下述结构式所示：
在式(22)中，R1、R2、R3、R9、R10、R11、和R12如上文所述。
对于具体的实施方式，可以排除上文所述的任意类型或具体种类的铁结合部分或支链部分，或者可以通过仔细描述通式中的取代基而特别选择具体类型或种类的化合物。例如，在具体实施方式中，当铁结合部分是或包括8-羟基喹啉-7-基环系统时，所述8-羟基喹啉-7-基环系统至少在其2位含有极性基团，特别是小极性基团，如选自-C(O)OH、-OH、卤原子、和硝基，及连有亚甲基的这些基团的小极性基团。在其他实施方式中，前述规定也适用于8-羟基喹啉-6-基环系统。在其他实施方式中，铁结合部分中的任意8-羟基喹啉环系统需要在环系统的任意位置含有一个、两个、或三个极性基团，特别是在环系统的2和/或3位。在某些实施方式中，前述规定仅适用于8-羟基喹啉-7-基或8-羟基喹啉-6-基环系统。
在某些实施方式中，从铁结合部分中排除喹诺酮环系统，或更特别地，排除在喹诺酮环2-位带有羰基的喹诺酮环系统，而可以排除或不排除在其他位置(例如，3-或4-位)带有羰基的喹诺酮环系统。在其他实施方式中，对于喹啉基或喹诺酮基环系统，支链部分直接与喹啉基或喹诺酮基环系统连接(即，与任意这些系统的环碳或氮原子连接)，即，不使用接头，或可选地，不使用含有三个或更多连接原子的接头，以及具体地，不使用含有酰胺(即，-NHC(O)-)连接或亚甲基酰胺连接(即，-CH2-NH-C(O)-或-CH2-C(O)-NH-)的接头。在又一个其他实施方式中，如果包含喹诺酮环系统，则喹诺酮环系统的苯环部分不包含支链部分，并且在更具体的实施方式中，特别地在喹诺酮环系统的6-位不包含支链部分(而是位于，例如喹诺酮环系统的5-、7-、8-、3-、或4-位)。
本申请所述的化合物可以通过本领域公知的任意方法合成。本申请所述的多种喹啉基衍生物，具体地，可以利用它们在本领域内描述合成方法来合成，以及进行本领域技术人员容易理解的适当修饰。参见，例如，N.C.Warshakoon,et al,Bioorganic&MedicinalChemistry Letters,16,pp.5517-5522(2006)，其全部内容通过引用并入本申请。
多种其他合成方法以及适当的修饰是已知的并可应用于本申请，以合成式(1)所涵盖的大范围的化合物，包括喹啉基、喹诺酮基、和咪唑并吡啶基化合物。参见，例如，N.C.Warshakoon,et al,Bioorganic&Medicinal Chemistry Letters,16,pp.5598-5601(2006)；J.K.Murray,et al.,J.Comb.Chem.,12,pp.676-686(2010)；国际公开的WO2007/070359；M.Frohn,et al,Bioorganic&Medicinal Chemistry Letters,18,pp.5023-5026(2008)；以及ACS Med.Chem.Lett.,1,pp.526-529(2010)；其全部内容通过引用并入本申请。
可应用于本申请的某些其他通用方法及其适当的修饰，以制备本申请所述的喹啉基或吲哚基化合物，参加下述合成路线：
在另一个方面，本发明涉及药物组合物，所述药物组合物含有任意一种、两种、或更多上述HIF PHD抑制化合物以及药学上可接受载体(即，辅料)。该药物组合物还可以与一种或多种能够增强药物组合物的总体效能和/或减少或避免副作用的一种或多种药物一起制剂。
可以根据本领域公知的方法将活性剂和辅料制成组合物和剂型。如下文详述，本发明的药物组合物可以被特别制成以固体或液体形式给药的制剂，包括适于下述情况的制剂：(1)口服给药，如，例如片剂、胶囊、粉剂、颗粒剂、或用于舌部的贴剂、水性或非水性溶液剂或混悬剂、灌药、或糖浆剂；(2)胃肠外给药，如，例如，提供例如无菌溶液或混悬剂进行皮下、肌内或静脉注射；(3)局部应用，如，例如，提供应用于皮肤、肺部、或粘膜的乳膏、软膏、或喷雾剂；或(4)阴道或直肠给药，如，例如，阴道栓、乳膏或泡沫；(5)舌下或口腔给药；(6)眼用；(7)透皮给药；或者(8)鼻腔给药。
术语“药学上可接受的”在本申请中是指在经医学判断的范围内，适于给药对象的那些化合物、材料、组合物、和/或剂型。本申请中使用的短语“药学上可接受的辅料”是指在携带或转运治疗组合物以向对象给药时涉及的药学上可接受的材料、组合物、或载体，如液体或固体填充剂、稀释剂、载体、生产辅料(例如，润滑剂、滑石粉、硬脂酸镁、钙或锌、或硬脂酸)、溶剂或包封材料。各种辅料应是“可接受的”，意思是，与制剂中的其他成分相容，并且不会对个体造成损伤。
能够作为药学上可接受的辅料的材料，特别是用于液体剂型的材料的一些例子，包括糖类(例如，乳糖、葡萄糖和蔗糖)；淀粉(例如，玉米和马铃薯淀粉)；纤维素及其衍生物(例如，羧甲基纤维素钠、乙基纤维素和乙酸纤维素)；明胶；滑石粉；蜡；油(例如，花生油、棉籽油、红花油、芝麻油、橄榄油、玉米油和大豆油)；乙二醇(例如，乙烯乙二醇、丙烯乙二醇、和聚乙烯乙二醇)；多元醇(例如，甘油、山梨醇、和甘露醇)；酯(例如，油酸乙酯和月桂酸乙酯)；琼脂；缓冲剂；水；等渗盐；pH缓冲溶液；以及可以加入药物制剂的其他无毒性的相容性物质。如有需要，可以加入某些甜味剂和/或调味剂和/或着色剂。其他适宜的辅料可以参见标准制药手册，例如"Remington's PharmaceuticalSciences",The Science and Practice of Pharmacy,19th Ed.Mack Publishing Company,Easton,Pa.,(1995)。
稀释剂增加固体药物组合物的体积，可以使该剂型便于患者或护理人员使用。用于固体组合物的稀释剂包括，例如微晶纤维素(例如，)、微粉纤维素、乳糖、淀粉、预胶化淀粉、碳酸钙、硫酸钙、糖、葡萄糖结合剂、糊精、右旋糖、磷酸氢钙二水合物、磷酸钙、高岭土、碳酸镁、氧化镁、麦芽糖糊精、甘露醇、聚甲基丙烯酸酯(例如，)、氯化钾、粉状纤维素、氯化钠、山梨醇和滑石粉。
压制成制剂的固体药物组合物，如片剂，可以包括辅料，所述辅料的功能包括压制后辅助活性成分与其他赋形剂结合。固体药物组合物的粘合剂包括阿拉伯胶、海藻酸、卡波姆(例如，carbopol)、羧甲基纤维素钠、糊精、乙基纤维素、明胶、瓜尔豆胶、氢化植物油、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素(例如，)、羟丙基甲基纤维素(例如，)、液体葡萄糖、硅酸铝镁、麦芽糖糊精、甲基纤维素、聚甲基丙烯酸酯、聚维酮(例如，)、预胶化淀粉、海藻酸钠、和淀粉。
可以通过向组合物中加入崩解剂来增加压制的固体药物组合物在对象胃内的溶出速率。崩解剂的一些例子包括海藻酸、羧甲基纤维素钙、羧甲基纤维素钠(例如，Ac Di )、胶体二氧化硅、交联羧甲基纤维素钠、交联聚维酮(例如， )，瓜尔豆胶、硅酸铝镁、甲基纤维素、微晶纤维素、波拉克林钾、粉状纤维素、预胶化淀粉、海藻酸钠、羧甲淀粉钠(例如，)和淀粉。
药物组合物中可以包括本领域公知的多种其他辅剂。这些其他辅剂的一些例子包括用于改善非压制固体组合物流动性的助流剂(例如，胶体二氧化硅、三硅酸镁、粉状纤维素、淀粉、滑石粉和磷酸钙)；用于降低加工过程中粘附的润滑剂(例如，硬脂酸镁、硬脂酸钙、单硬脂酸甘油酯、棕榈酰硬脂酸甘油酯、氢化蓖麻油、氢化植物油、矿物油、聚乙烯乙二醇、苯甲酸钠、十二烷基硫酸钠、硬脂酰富马酸钠、硬脂酸、滑石粉和硬脂酸锌)；液体载体或分散剂，如水、植物油、乙醇、聚乙烯乙二醇、丙烯乙二醇或甘油；乳化剂，如明胶、蛋黄、酪蛋白、胆固醇、阿拉伯胶、西黄耆胶、角叉菜胶、果胶、甲基纤维素、卡波姆、十八十六醇和鲸蜡醇；增粘剂，以改善产品和/或胃肠道包衣层的口感(例如，阿拉伯胶、海藻酸、膨润土、卡波姆、羧甲基纤维素钙或钠、十八十六醇、甲基纤维素、乙基纤维素、明胶、瓜尔豆胶、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、羟丙基甲基纤维素、麦芽糖糊精、聚乙烯醇、聚维酮、碳酸丙烯酯、海藻酸丙二醇酯、海藻酸钠、羧甲淀粉钠、淀粉、西黄耆胶和黄原胶)；甜味剂，如山梨醇、糖精、糖精钠、蔗糖、阿斯巴甜、果糖、甘露醇和转化糖；调味剂和增味剂，如麦芽酚、香草醛、乙基香草醛、薄荷醇、柠檬酸、富马酸、乙基麦芽酚和酒石酸；防腐剂和螯合剂，如乙醇、苯甲酸钠、丁羟基甲苯、叔丁基羟基茴香醚和乙二胺四乙酸；缓冲剂，如葡糖酸、乳酸、柠檬酸或乙酸、葡糖酸钠、乳酸钠、柠檬酸钠或乙酸钠。制剂领域的技术人员根据其经验以及结合本领域的标准规程和工具书很容易就能对辅料及其用量进行选择。
在另一方面，本发明涉及治疗患者病症的方法，所述病症会得益于对HIF PHD的抑制。该方法包括给予患者有效量的上文所述的任意HIF PHD抑制化合物，通常通过给予含有一种或多种HIF PHD抑制化合物的药物组合物。当已证实存在缺氧损伤时，可以给予该治疗，或可选地，在证实存在缺氧损伤之前进行预防。
在某些实施方式中，所给予的HIF PHD抑制化合物具有最低水平的HIF激活能力，在本申请中也称为活性百分率(％)。例如，在某些实施方式中，考虑给药的化合物具有至少或高于30、40、50、60、70、80、90、95、100、110、或120％的活性。本申请提供的％活性值一般为与环吡酮标准品的比较结果。随后进行浓度滴定后，可以确定EC50值。对于本申请中描述的化合物，特别是喹啉化合物，EC50值一般不超过(或低于)2μΜ。在某些实施方式中，本申请中描述的化合物，特别是喹啉化合物的EC50值不超过(或低于)1.8、1.5、1.3、或1.0μΜ。在细胞模型中，化合物的效能通常检测为与对照相比，HIF1靶基因如VEGF的激活(倍数)。生物学效能一般确定为HIF 1靶基因的激活倍数。通常，激活的倍数在2以上(即，2倍)。在某些情况下，激活的倍数是精确地，或至少为3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍、10倍、或甚至15倍。
在一个实施方式中，以这样的方式给予患者该组合物，即组合物并不是特异性靶向至机体的特定组织或细胞。通过例如向血液中注射，可以非特异性地给予组合物。在另一个实施方式中，以这样的方式给予患者该组合物，即将组合物选择性地靶向至机体的特定组织或细胞。通过例如在靶组织或细胞的部位局部给予组合物的方式(例如，通过注射至靶组织或细胞)，可以选择性地将组合物靶向至哺乳动物的特定组织或细胞。在一个可选的实施方式中，通过非局部或局部给予组合物，并且在组合物中包含选择性地靶向至机体某组织或某细胞的选择性靶向剂(例如，通过引入抗体靶向剂)，可以选择性地将组合物靶向至哺乳动物的特定组织或细胞。进行治疗的组织可以是，例如，心脏、肾脏、肝脏、骨髓、胰脏、脾脏、皮肤、肺脏、神经(特别地为外周神经系统)、眼(例如，视网膜)、肌肉、和脑的组织，以及任意其他可能已出现或存在缺氧损伤风险的组织。
治疗的结果为HIF PHD至少部分地或基本上被抑制，以治疗或预防因细胞HIF应答欠佳或过度抑制或启动推迟而导致的不良病症，通常表现为缺氧损伤。能够治疗的病症的一些例子包括贫血、局部缺血、视网膜退行性病变、心血管缺氧性病症(例如，心肌梗死)、和神经退行性疾病。局部缺血可以是本领域已知的任意会得益于对HIF PHD的抑制的缺血性病症。例如，在具体实施方式中，局部缺血是在心血管系统中(例如，缺血性心脏病)，或与抗癌治疗相关(例如，药物治疗或癌症本身的副作用)，或与肾功能障碍相关(例如，缺血性肾功能障碍)。神经退行性疾病可以是本领域已知的任意会得益于对HIF PHD的抑制的神经退行性疾病或病症。例如，在具体实施方式中，神经退行性疾病与帕金森氏病或亨廷顿氏病相关。
为了实现HIF PHD抑制的治疗效果，给予治疗有效量的HIF PHD抑制化合物。如本领域所公知的，活性成分的给药剂量显著地取决于如下因素，如缺氧程度、给药方法、患者的体重、和潜在的副作用。在不同实施方式中，取决于这些和其他因素，活性组分的适宜剂量可以是精确地是，至少，或不超过，例如，1毫克、10毫克、50毫克、100毫克、200毫克、300毫克、400毫克、500毫克、600毫克、700毫克、800毫克、900毫克、1000毫克、1200毫克、或1500毫克每50千克、60千克、或70千克体重的成人，或由前述任意示例性剂量所界定的范围内的剂量。取决于这些和其他因素，组合物的给药剂量可以依据任意适宜计划，例如在为期一天、两天、三天、四天、或五天，以及至多例如一周、两周、三周、或四周的总治疗时间内，每日给药一次、两次、或三次。所示剂量可以可选地每两日或三日或每周给药一次。可选地，或此外，给予组合物直至已证实出现了所需的变化。
给出下文所示实施例的目的是为了解释和描述目前本发明的最佳模式。然而，下文所述的实施例未通过任何方式对本发明的保护范围加以限定。
实施例
在高通量筛选(HTS)中，发现了一类新型的包含儿茶酚和羟基喹啉铁结合单元的HIFPHD抑制化合物，所述羟基喹啉铁结合单元衍生自此前未描述的“支链基序”，其在化合物中与铁结合基序紧邻。
在HTS中引入了基于细胞的报告子系统。通过将HIF-1α氧可降解结构域(ODD)与荧光素酶(Safran M.et al.,PNAS,2006,103,105-110)融合，产生基于细胞的报告子系统，其用作一种基于细胞的捕获检测方法，在比体外试管更接近生理状况的条件下，监测荧光素酶标记的HIF底物消耗情况。与报告子检测中的构效关系一致，最佳“活性化合物”能稳定HIF1，在人神经元细胞系中上调已知的HIF靶基因，并在皮层神经元中建立的氧化应激模型中发挥神经保护作用。
ODD-luc报告子系统的开发和优化
组成型表达ODD-luc(人神经母细胞瘤，SH-SY5Y)的报告子细胞系可以稳定超过一年，其对标准PHD抑制剂如DFO、二羟基苯甲酸(DHB)、甲基乙二酰基甘氨酸(DMOG)、和环吡酮(图1B)的应答未出现显著改变。为验证荧光素酶的变化作为PHD活性检测方法的特异性，开发了若干对照细胞系：表达ODD-luc的对照细胞系，其中脯氨酸564和567突变为丙氨酸，产生不能被降解的荧光素酶融合蛋白，可以实验性地用于鉴定在这些细胞中ODD-luc蛋白可达到的最高水平。野生型HIF ODD-luc细胞系(PYIP)的背景信号约为对照细胞系AYIA(P564A/P567A双突变体细胞系)中ODD-luc水平的5-6％(图2)。使用10μΜ环吡酮处理后，野生型ODD-luc报告子(PYIP细胞系)的背景信号升高10倍，即几乎达到临界值的50％(图2)。这些特定的条件对HTS是理想的，因为其促进了比环吡酮更弱或更强的抑制剂的选择。
神经母细胞瘤细胞系表达全部三种PHD亚型(图8)。在第二种对照细胞系中，为初步检测构建体在报告内源性调节方面的忠实度，将Tyr565突变为Ala，此前已显示，此突变可以降低HIF对PHD2的亲和性(Bruick et al,Science 294,1337-13402001；Jaakkola P.,etal.,Science 292,468-4722001；Landazuri,M.O.,et al,Biochem Biophys Res.Commun.351,313-322006)。与预期结果一致，细胞系PAIP的ODDluc稳态水平比野生型细胞系高3-4倍(图2)。值得注意的是，第三个对照对ODD-luc的水平影响较小(图2)，在第三个对照中Pro567突变为Ala，此突变已被证明可以影响PHD3对HIF ODD的识别(Landazuri,M.O.,et al.,Biochem Biophys Res.Commun.351,313-322006)。报告子系统对Pro564区域周围的单点突变敏感，这一事实与此前已发表的观察结果(Bruick et al.,Science 294,1337-13402001；Jaakkola P.et al,Science 292,468-4722001；Landazuri,M.O.,et al.,BiochemBiophys Res.Commun.351,313-322006)一致，该观察结果提供证据证明，限速步骤受PHD催化反应的控制。
HIF ODD-荧光素酶报告系统受PHD催化反应速率的控制，从酶动力学观点来看，它是一种“捕获检测”，监测底物的消耗情况，所述底物是异源性表达的HIF ODD荧光素酶融合蛋白。在动力学过程中，即监测荧光素酶变化的时程(图3A)，ODD-luc报告子系统允许对启动子容量(Ko，融合蛋白产生速率)、酶活性、和抑制常数的确定进行定量表征。
融合蛋白的累积速率等于其生成速率(Ko)减去限速步骤的速率，限速步骤的速率由HIF PHD控制，其复合米氏动力学，如下所示：
其中Km为竞争性抑制剂的抑制常数，k1为速率系数，[PHD]和[ODD-luc]分别为酶和底物的浓度。
使用重组荧光素酶校准的背景发光信号，可以允许对ODD-luc融合蛋白的稳态浓度进行估计。在此条件下，使用稳态值60rlu(相对光单位)对应于1pg荧光素酶蛋白，将其除以总细胞体积，该体积由单细胞体积(233μ3)乘以30,000个细胞/孔的密度(在96孔板中的细胞数)得到，得到ODD-luc融合蛋白的稳态浓度等于2.3nM，这比所有已报道的针对HIF1的Km值均低很多(Dao,J.H.,et al.,Anal Biochem 384,213-2232009；Hewitson,K.S.,et al.,Methods Enzymol 435,25-422007；Koivunen,P.,et al,J Biol Chem 281,28712-287202006；Tuckerman,J.R.,et al,FEBS Lett 576,145-1502004)。因此，优选在HIF底物不饱和的条件下工作，即选择针对HIF底物的竞争性抑制剂的最佳条件。而且，与使用氧依赖性结构域(ODD)周围19个氨基酸肽片段的体外检测相比，本发明的ODD-荧光素酶构建体含有123个氨基酸，因此，能更好地模拟天然HIF的活性。可以认为融合蛋白的初始浓度大幅低于Km，因此，在速率公式中可以将其忽略：
已知启动子的能力时，可以根据潜在抑制剂在不同的固定浓度下得到的信号累积的初始速率，确定抑制常数，但无法确定抑制类型。在存在高浓度环吡酮的条件下完全消除铁，通过此方法实现PHD活性的完全抑制，即当环吡酮的浓度增加时荧光素酶信号产生速率不再进一步增加(图3B)，在此条件下确定启动子的能力K0。还可以通过将融合蛋白的累积速率除以融合蛋白的稳态浓度，计算得到细胞内的酶活性(k1[PHD]/Km)，其对应于0.05min-1，所述稳态浓度是通过同一个荧光素酶单位的实验确定得到，无需重新计算细胞体积。1/(K0-v)对抑制剂浓度的线性曲线给出了表观抑制常数的数值，即X轴截距(图3C)：
确定的DHB和DMOG的表观抑制常数分别为0.52mM和1.3mM，这与此前已观察到的其生物学效应在毫摩尔范围内(Asikainen,T.M.,et al.,Free Radic Biol Med 38,1002-10132005；Lomb,D.J.,et al,Mol Pharmacol 75,1198-12092009；Philipp,S.,et al,Am JPhysiol Heart Circ Physiol 290,H450-4572006)以及在体外检测中PHD2报告的IC50(Cho,H.,et al.,Biochem Biophys Res.Commun.,337,275-2802005)结果一致。
ODD-luc报告子对标准HIF PHD抑制剂的应答，以及单点突变体报告子的稳定性增加均与预计结果一致，这为该系统能够用于筛选新型小分子HIF PHD抑制剂提供了信心。因此，对高通量筛选的条件进行了最优化。
初步筛选发现了160个有效的活性化合物
对含85,000个化合物的文库进行筛选(包括来自Spectrum、ChemDiv、AMRI、ChemBridge.Prestwick和Cerep的化合物)，结果得到295个活性化合物，在随后的检测中，确认了其中的160个活性化合物。值得注意的是，在该项筛选中，未筛出已确证的蛋白酶体抑制剂。然后，将活性化合物分为10个结构簇，其中的六个见图4A。
酰肼和腙：该化学组(在76个已检测的酰肼和腙中有55个活性化合物)中是已确定的HIF激活剂[例如，美国专利6660737]，其在溶液中形成紧凑的2:16-配位的Fe复合物，但是不在酶中形成。可能由于这些化合物产生了整体的细胞铁消除，导致对报告子的激活作用与环吡酮相当或甚至高于环吡酮。有趣的是，发现一组仅能提供两个铁配体的依达拉奉腙衍生物，如(Z)-l,3-联苯-4-(噻唑-2-基肼叉)-lH-吡唑5(4H)-酮(I)(图4A)和(Z)-4-(苯基[d]噻唑-2-基肼叉)-l,3-二苯基-lH-吡唑-5(4H)-酮，并且它们可能与酶内部的铁配位，这不同于该类型的其他成员，其结合酶外部的铁。然而，两个铁配体的依达拉奉衍生物对报告子的激活水平(分别为86％和70％)低于提供三个铁配体的腙(100％以上)。值得注意的是，依达拉奉已在日本用于治疗人类的中风[Kikuchi,K.,et al,JPharmacol Exp Ther 329,865-874(2009a)；Kikuchi,K.,et al.,Biochem Biophys Res Commun(2009b)]。但是，依达拉奉本身不能提供铁配体，并且未显示出报告子激活作用。
肼屈嗪是经FDA批准上市的抗高血压药物，已知它是HIF稳定剂[Knowles,H.J.,et al,Circ Res 95,162-169(2004)；Michels,C,et al,World J Urol(2009)]，并且它是缺氧应答元件(HRE)-luc报告子的激活剂[例如，WO/2007/048004；60/729,059]。此数据还暗示肼屈嗪的类似物(2-腙-4,6-二苯基嘧啶)(II)(图4A)是高效的HIF稳定剂(64％或6.7倍激活作用)。末端氨基和自由旋转的苯环(一个环的邻位羟基会消除激活作用)似乎对于以上观察到的活性作用是必需的。化合物在溶液中未表现出铁螯合性质。
二苯酰甲烷(DBM)：已鉴定出两种化合物表现出与DBM类似的对接模式，DBM为另外一种已确定的HIF激活剂[Mabjeesh,N.J.,et al,Biochem Biophys Res Commun,303,279-286(2003)]。含硫的DBM类似物(III)(图4A)产生五倍的报告子激活作用(或环吡酮的41％)。
噻二唑：噻二唑化合物(在已检测的8个化合物中有4个活性化合物)具有中度的激活作用(3-5倍激活作用或内参标准品的25-40％，图4A，IV)，并且具有很多潜在的铁配体，其可以支持化合物在αKG的位置进入PHD2活性位点的两种对接模式。在每种情况下，由酰胺末端的“大体积”的附属物产生的预计干扰作用与实验中观察到的结果一致：2-氨基-N-(5-(4-溴苯基)[l,3,4]噻二唑-2-基)-3-甲基戊酰胺和2-氨基-N-(5-(4-甲氧基-苯基)-[l,3,4]噻二唑-2-基)-3-苯基丙酰胺没有显示出报告子激活作用。
异喹啉基三唑基硫醇：在本发明的检测中，此类化合物可能通过它们在溶液中的铁螯合而稳定ODD-luc。通过异喹啉基三唑基硫醇(V)进行的铁螯合(图4A)取决于异喹啉基三唑基硫醇提供两个铁配体的能力，以及取决于异喹啉和三唑环之间的旋转限制。
在噻唑环的4-位引入取代基以及引入“大体积”的附属物，如间位和对位取代的苯环或含有甲基支链的苄基取代基，使活性下降3倍。8个活性化合物之中的两个(5-异喹啉-l-基-4-(2-三氟甲基-苯基)-4H-[l,2,4]三唑-3-硫醇和4-异丙基-5-异喹啉-l–基-4H-[l,2,4]三唑-3-硫醇)(V)(图4A)显示出的报告子激活作用与内参标准品环吡酮接近。激活作用与预计的取代作用对铁螯合能力的影响一致，因此，该组可能通过铁螯合，而非铁在活性中心的配位，而发挥作用。
黄酮类化合物是HIF激活剂[Wilson,W.J.,et al.,Biochem Biophys Res Commun 293,446-450(2002)；Jeon,H.,et al.,Mol Pharmacol 71,1676-1684(2007)]，但其作用机制仍不明了，并且尚无对此类化合物构效关系(SAR)的描述。在含85,000个化合物的文库中有80个黄酮(其中的20个为活性化合物)、90个异黄酮(其中的7个为活性化合物)、和16个黄酮烷(其中的6个为活性化合物)。已经完成了对黄酮/异黄酮/黄酮烷家族的SAR研究，并且已经得到最佳对接所需的结构。特别地，在3-羟基黄酮衍生物的苯环上不含取代基似乎是最佳对接和报告子激活作用所必需的，而在5-羟基黄酮(以及异黄酮和黄酮烷)的苯环上存在羟基或甲氧基基团也似乎是最佳对接和报告子激活作用所必需的。
黄酮的前体查耳酮也是筛选的活性化合物(最佳的一个为2'β-二羟基查耳酮，其显示出7.5倍的激活或71％)。它们均提供至少两个铁配体，但不太可能用于生物学工具或药物，因为它们显示出比黄酮更高的毒性。在具有活性的香豆素中(在36个已检测的化合物中有2个具有活性)，两个化合物均含有强的铁结合基序，邻位羟基，并且已知其能够形成紧密的铁复合物。它们的大小允许在PHD活性位点内部进行结合，而带有“大体积”附属物的香豆素未显示出报告子激活作用。
儿茶酚类：在100个已检测的化合物(除去黄酮和香豆素)中发现了儿茶酚(3,4-二羟基苯基)基序，然而其中仅有8个为活性化合物。3,4-二羟基苯甲酸乙酯是一种已知的PHD抑制剂，它激活报告子的浓度高于标准筛选浓度10μΜ的5倍(>50μΜ，见图1B)。L-多巴，而非D-多巴、卡比多巴、多巴胺和其他已检测的类似物是适中的活性化合物(21％或报告子激活作用的3倍，IC50＝15μΜ)。这个发现可能会有用，因为最近的数据显示Sinement(L-多巴和卡比多巴)在帕金森氏病中有保护性作用[Warshakoon,N.C.,et al.,Bioorg Med Chem Lett 16,5687-5690(2006)；Warshakoon,N.C.,et al.,Bioorg Med Chem.Lett.16,5517-5522(2006)；Warshakoon,N.C.,et al,Bioorg Med Chem Lett 16,5616-5620(2006)；Warshakoon,N.C.,et al,Bioorg.Med.Chem.Lett.16,5598-5601(2006)]。三氧噻唑烷酮(VI)(图4A)显示出的报告子激活非常一般(35-45％或4-5倍)。最引人注目的是在体外模型中发现了含有支链基序的四个活性化合物，其穿过活性位点的入口(其中两个见图9)。
可以将羟喹啉(在66个已检测的化合物中有22个活性化合物)分成四组，还可以将其中的一组进一步分成三个亚组(VII A-D，图4A)。羟喹啉衍生物是已确定的HIF脯氨酰羟化酶抑制剂。它们似乎通过提供两个配体供铁结合而发挥作用，由此在体外抑制PHD2，IC50为3μΜ以上[Warshakoon,N.C.,et al(2006),Ibid.]。A组的化合物，如氯乙酰喹啉，显示出的报告子激活作用与8-羟基喹啉本身(报告子激活作用的4-5倍或35-45％)及其卤代衍生物如双碘喹啉、溴羟喹啉、氯碘羟喹[Choi,S.M.,et al,J Biol Chem 281,34056-34063(2006)]和二氯羟喹相当。氯碘羟喹是特别优选的，因为它的有益于健康的作用已在阿尔茨海默氏病和亨廷顿氏病模型中得到确立，并且在晚期人体试验中其已得到认真的考虑[Kaur,D.,et al.,Neuron 37,899-909(2003).；Adlard,P.A.,et al,Neuron 59,43-55(2008)]。对于羟喹啉而言，报告子信号随着R基团的增大而降低。而相反地，本申请中发现，最佳化合物为在7位含有支链取代基(VII D，图4A)的羟喹啉衍生物，及其构象受限的类似物(C组)，这些类似物具有适度短的但是柔性的接头，它们产生的报告子激活作用与环吡酮相当或更佳(见图10中的表)。对于最佳HIF活性而言，在5位(R3)的卤素或NO2基团是有利的，而在2位(B组)不耐受任何取代。羟基化的HIF肽(图4B)的结合模式显示，Tyr565相对于αKG-结合平面的位置极其类似于羟基苯环相对于在最佳活性化合物即化合物8中(图4C)的羟喹啉平面的位置。该发现为更加深入的研究支链羟喹啉的作用提供了更多动力。
选定的支链羟喹啉的构效研究
为进一步探索最有希望的活性化合物，开发了区分PHD特异性抑制和非特异性铁螯合的方法。假设如果酶和铁结合抑制剂之间无特异性相互作用，则酶抑制常数(或在本申请的情况下，IC50)将随着铁结合常数的变化而改变。特异性抑制剂，即直接在PHD活性位点配位铁的抑制剂，应偏离(“跳出”)出具有相同亲和性的铁螯合剂组，并且与那些单纯结合铁的化合物相比，其表现出的抑制常数(IC50)更佳。确定了十二个优选活性化合物在溶液中的表观铁结合常数(图7中的表)。此外，通过从钙黄绿素与铁的复合物中置换出钙黄绿素的动力学，确定结合速率常数(ka)，其表征了羟喹啉与铁的结合速度(图7中的表)。所研究的化合物的表观铁结合常数KFe具有一个数量级以上的差异，从0.08至2.0μΜ，其随着结合速率常数的变化(从20至250M-1S-1)而改变，而解离速率常数则几乎未受影响。
ODD-luc报告子信号对抑制剂浓度的依赖性曲线为S形(图1B和图11)，通过最大活性、IC50和“浓度滞后”对其进行表征，这可能反映了介质中存在铁，其能够结合药物并推迟或阻碍其细胞内效应。用于培养神经母细胞瘤的血清中铁的浓度为1.5μΜ。
根据羟喹啉的铁结合能力可以将已研究的羟喹啉分成三组：第一组，与环吡酮接近(化合物1、2、4、7、10、13)，第二组，与羟喹啉相似(6、8、11、12)，以及第三组，非常弱的铁螯合剂(3、5、9)，显示出非常弱的报告子激活作用。最佳抑制剂见于前两组中。
在图7的表中明确地指出了五种化合物，其作为报告子激活剂时优于环吡酮：化合物8属于D2组，而其他全部(1、4、6、7)属于D3组。对铁结合和报告子激活作用参数的比较结果(图7中的表)显示，羟喹啉的螯合能力与PHD的IC50之间无直接相关性；因此，似乎好的激活作用要求在羟喹啉(R4)中缺少2-甲基基团，并在苯环R1中缺少二氧基基团。缺少接头，即支链基序直接与羟喹啉的7位连接(10，图7中的表)对铁螯合是有利的，但对报告子激活作用不利。在报告子检测中化合物10的效能减弱与细胞膜的通透性变差无关。事实上，化合物10对报告子的激活比化合物7更为迅速(见图12中两个化合物报告子激活作用的动力学)。总而言之，结构决定簇，而非铁结合常数，在报告子激活作用中起到了更加重要的作用。
最佳支链羟喹啉活性化合物的生物学效应
为验证报告子激活作用与支链羟喹啉的生物学效应相关，选择化合物7和8作为阳性对照，选择羟喹啉和化合物10作为阴性对照。与预期结果一致，在孵育培养基中加入化合物三小时后，最佳活性化合物(化合物7和8)而非阴性对照(5μΜ)能够显著地稳定SH-SY5Y人神经母细胞瘤细胞系中的HIF-lα蛋白(图5A)。相应地，也能够通过稳定HIF-lα的小分子来诱导HIF1-调节基因，如Epo、LDHA和PGK1(图5B)。有趣的是，化合物7和8激活不同类型的HIF-依赖性基因表达，提示这些化合物可能影响不同的HIF PHD亚型，或不同程度地抑制单一亚型。此前的研究显示，特异性地通过PHD1抑制而产的药理学上的PHD抑制，在皮层神经元中阻止氧化应激诱导的死亡[Siddiq,A.,et al.,J Neurosci 29,8828-8838(2009)]。这些结果预测，化合物7和8应该还能够保护大鼠皮层神经元免于氧化死亡。正如使用选择性PHD抑制剂进行的这些现有研究所预期的那样，当通过耗竭通用抗氧化剂谷胱甘肽而刺激皮层神经元死亡时，化合物7和8显示出对皮层神经元的神经保护作用(图6A-6D)。值得注意的是，与报告子和HIF稳定作用所需的IC50相比(IC50为2.0-2.5μΜ)，化合物7和8发挥神经保护作用时具有的IC50低了一个数量级(0.25μΜ)。这些结果与以下模型一致，即PHD1比PHD2对标准的PHD抑制剂更为敏感，其中PHD1对于谷胱甘肽诱导的神经元的氧化死亡是必需的，而PHD2似乎是调节HIF稳定性的主要亚型。事实上，羟喹啉和化合物10不仅具有较低的HIF激活剂的效力，而且它们作为神经保护剂时的效力也要低20-40倍(图6A-6D)。因此，只有最佳活性化合物在纳摩尔范围内显示出神经保护作用，并且作为从报告子激活作用中得到的一个预测结果(图7中的表)，化合物7比化合物8具有更高的效力。这些结果支持如下的结论，即在报告子激活作用(和HIF稳定作用)中，起主要作用的是结构效应，而不是所研究的羟喹啉的普通铁结合效力。这些研究首次使用化学工具验证了HIF PHD抑制剂而非铁螯合本身在稳定HIF和保护神经元免于氧化死亡中所起的作用。
结果的讨论
已对筛选HIF激活剂的两种主要模式进行了较好的描述：基于重组酶的PHD2抑制剂筛选[Ivan,M.,et al,Proc Natl Acad Sci U S A 99,13459-13464(2002)]；Tegley,CM.,et al.,Bioorg Med Chem Lett 18,3925-3928(2008)；Warshakoon,N.C.,et al,Biorg Med.Chem.Lett.16,5517-5522(2006)；Warshakoon,N.C.,et al,Bioorg Med Chem Lett 16,5687-5690(2006)；Warshalcoon,N.C.,et al,Bioorg Med.Chem.Lett 16,5616-5620(2006)；Warshalcoon,N.C.,etal,Bioorg Med.Chem.Lett 16,5598-5601(2006)；Nangalcu,M.et al,Arterioscler Thromb VaseBiol 27,2548-2554(2007)；以及增强缺氧诱导因子活性的化合物及其使用方法，如WO/2007/048004；60/729,059所述。
使用酶学检测对PHD抑制剂进行的高通量筛选在酶来源和检测形式两方面存在挑战。纯PHD的酶活性和稳定性均极低，适于进行高含量筛选的酶学检测需要大量的添加铁的重组酶。在寻找选择性HIF PHD抑制剂或其他HIF稳定性调节剂的过程中，挑战之一就是如何区分溶液中的非特异性铁螯合和在PHD酶活性中心内的特异性铁螯合。本申请发现的7-支链羟喹啉所具有的表观铁结合常数(图7中的表)，远远低于在PHD2的体外检测中报道的7-线性8-羟喹啉衍生物(3-10μΜ)的IC50[Warshakoon,N.C.,et al.,Biorg Med.Chem.Lett.16,5517-5522(2006)]，这可能反映出，与本申请的基于细胞的检测相比，体外检测的混合物中使用了过量的铁。考虑到使用重组PHD2筛选抑制剂时采用了非生理的条件，因此不难理解，在酶体外检测中确定的IC50值与在同一个研究中报告的VEGF激活的IC50值不具有相关性[Warshakoon,N.C.,et al.,Biorg Med.Chem.Lett.16,5517-5522(2006)]。另一个局限是使用了19-mer的HIF肽，它对HIF PHD的亲和性与全长蛋白相比低了几个数量级。正在进行研究，以确立本申请的ODD萤光素酶构建体(含有来自HIF-1α的128个氨基酸)对HIF PHD的亲和性。试管方法的一个负面后果为，其检测形式更有可能产生与αKG具有竞争性的抑制剂，而非与HIF本身竞争。最近已报道的带有17-mer HIF肽的PHD2的晶体结构[Chowdhury,R.,et al,Stracture 17,981-989(2009)]显示，没有活性位点的水置换，这似乎是启动催化周期的强制性要求(参见[Solomon,E.I.,et al,Chem Rev 100,235-350(2000)]的p.277和[Price,J.C.,et al.,Biochemistry 44,8138-8147(2005)])。考虑到这些偏差，不难理解，使用重组酶研发的所有PHD抑制剂仅探索了PHD2活性位点内的αKG结合基序，并且除了明确定义的铁结合基序之外，还具有与Arg-383发生相互作用的羧基基团[Warshakoon,N.C.,et al.,Biorg Med.Chem.Lett.16,5517-5522(2006)；Ivan,M.,et al.,Proc Natl Acad Sci U S A 99,13459-13464(2002)；Tegley,CM.,et al,Bioorg Med Chem Lett18,3925-3928(2008)；Warshakoon,N.C.,et al,Bioorg Med Chem Lett 16,5687-5690(2006).Warshakoon,N.C.,et al.,Bioorg Med.Chem.Lett 16,5616-5620(2006)；Warshakoon,N.C.,etal.,Bioorg Med.Chem.Lett 16,5598-5601(2006)]。
在对具有多种作用机制的HIF激活剂的筛选中，一种广泛使用的方法是具有HRE-luc报告子系统的基于细胞的检测，所述系统为启动子-报告子构建体，含有已知的缺氧和HIF-1调节基因烯醇化酶的68bp，其含有野生型HRE(5'-RCTGT-3')[Semenza,G.L.,et al.,J BiolChem 271,32529-32537(1996)]。报告子系统基于转染的永生化海马成神经细胞系(HT22)，它能够筛选广谱的化合物，包括：HIF转录的激活剂；HIF结合至HRE的激活剂；以及HIF蛋白稳定性的效应剂(PHD抑制剂，pVHL和蛋白酶体抑制剂)。该实验室使用HRE-luc/HT22细胞系对Spectrum文库进行的人工筛选耗时半年，结果获得43个活性化合物。然而，在本申请的研究中，发现该细胞系对阳性对照的应答随着时间的推移变得不稳定，在七代后，不得不通过采用报告子质粒进行转染再生产新的细胞系。前述的缺陷使得HRE-luc/HT22细胞系不适于在384-孔板上进行机器人HTS。
考虑到重组酶具有较低的特异性活性，以及在体外检测中使用不同类型的酶产生的抑制常数难以充分解释，本申请开发了一种对ODD-luc稳定性进行HTS的基于细胞的报告子系统，它是基于细胞的“捕获”检测的变体。在一个月以内就完成了85,000个结构不同的化合物的筛选。在儿茶酚型和羟喹啉活性化合物组发现了一种新型的、此前未知的支链结构基序。这表明，它们被PHD及其他αKG依赖性的Fe-双加氧酶特异性地识别。对FIH和PHD2(图13)的晶体结构进行比较后发现，在活性位点的通道存在差异：PHD2允许αKG的模拟物滑入活性位点，使支链部分留在外面，而FIH则不能。分析了来自HTS的最佳活性化合物进入αKG-依赖性Fe双加氧酶，例如FIH(图14)、HIF PHD2和jumonji脱甲基酶(图15-16)，的可获得的晶体结构的对接模式，结果显示，新发现的支链基序通过利用活性位点的入口而提供对HIF PHD的特异性，所述入口与此类型中的其他酶的入口存在显著差异。此外，这些支链抑制剂并不适合脂氧合酶-12(图15-16)的活性中心，此酶与HCA模型中的存活机制直接相关。新发现的支链基序的存在似乎能增加开发出HIFPHD特异性抑制剂的可能性。
结果的意义
脑局部缺血是多种神经系统病变的基础，其触发的一连串事件可诱导急性和迟发性改变，导致残疾和认知减退。在过去的十年间，细胞对于缺氧的适应已成为一个活性的过程。尽管缺氧预处理中涉及的全部机制尚不完全明了，但是HIF的发现为局部缺血的治疗开创了新纪元。最近的证据强烈表明，HIF PHD和FIH是医疗干预的重要靶点：抑制HIF PHD的小分子成为药物研发投入的焦点，以在多个器官中治疗局部缺血，包括肌肉、心脏和脑。本申请中的结果是在最接近生理状况的条件下，首次进行的针对HIF激活剂/HIF PHD抑制剂的HTS。具体地，本发明的研究发现了在儿茶酚型和羟喹啉活性化合物组中，邻近铁结合配体的新型的、此前从未描述的支链基序。支链基序似乎参与，并显著影响PHD的识别。新发现的支链活性化合物的生物学效应与其在HTS中的等级一致。总而言之，这些发现验证了针对能够调节缺氧适应的小分子的新型高通量筛选。
细胞系
使用1毫克pcDNA3-ODDLUC8或该质粒的突变性变体，利用LipofectamineTM 2000(Invitrogen)对人神经母细胞瘤SH-SY5Y细胞进行转染。转染细胞在含500μg/mlGenetecin(GIBCO-Invitrogen)DMEM/F 12+GlitaMAX(Dulbecco's modified Eagle mediumNutrient Mixture F-12(Ham)(l:l)1X，Gibco 10565)的培养基中生长。
报告子质粒的构建和诱变
如Safran M.et al.,PNAS,2006,103,105-110(2006)所述，构建ODDLUC编码的质粒pcDNA3-ODDLUC8。该质粒作为模板，用于在HIF-ODD片段的PYIP(564-567a.a)区域引入氨基酸取代，所述片段被认为是决定HIF-1α与HIF PHD三个亚型的酶的特异性相互作用(Safran M.et al,PNAS,2006,103,105-110(2006))。使用QuickChange MultiSite-Directed Mutagenesis试剂盒(Agilent Technology)，在pcDNA3-ODDLUC8中引入相应的突变：Tyr565Ala、Pro567Ala、和Pro564Ala/Pro567Ala，由此获得质粒pPAIP、pPYIA和pAYIA。使用pAYIA作为对照系。
HTS的优化和SAR分析
为实现HTS的形式而优化本检测，以提供高于0.7的Z值。以7,000个细胞/孔的密度将SH-SY5Y-ODD-luc细胞接种至含30微升血清的384孔白色平底培养板中，在37℃、5％CO2条件下孵育过夜。次日，加入化合物至终浓度为10μΜ，在37℃下将板孵育3小时，使用SteadyGloTM试剂(Promega)测定荧光素酶的活性。每块板均含有两个内参标准品，环吡酮(100％)和DMSO(0％)。以(L-LDMSO)/(L环吡酮-LDMSO)的比率计算报告子的激活作用(％)。将>25％的那些定义为活性化合物。在洛克菲勒HTS资源中心对85,000个化合物进行HTS。对来自初始筛选的295个活性化合物重复测定四次，确证了其中的160个。已人工地将其分为10个结构簇；25个活性化合物为单集(singletons)。
扩展的SAR分析
羟喹啉购自ChemDiv(San Diego,CA)，在96孔板中使用不同浓度(0.05-15μΜ)的抑制剂进行检测。使用Matrix(Thermo Fisher Scientific)的WellMate多通道移液器以30,000个细胞每孔的密度将细胞铺板，在DMEM/F 12+GlitaMAX(每孔100微升)中生长过夜，然后加入抑制剂，将板孵育固定的时间间隔；除去培养基，将细胞裂解，使用BrightGloTM试剂(Promega)在发光酶标仪Lmaxl 1384(Molecular Devices)中对荧光素酶的活性进行检测。用本底发光对报告子的激活作用进行归一化处理。
HIF免疫印迹
使用5μΜ药物处理三小时后，在冰冷的PBS中刮下细胞，1,000x g离心5分钟。使用NE-PER Nuclear and Cytoplasmic Extraction试剂盒(Pierce)，利用细胞团制备细胞核提取物。SDS-PAGE后，将其转移至硝酸纤维素膜，后者使用针对HIF-1α的第一多克隆抗体(Upstate)和针对β-肌动蛋白的单克隆抗体(Sigma)(分别在Odyssey封闭缓冲液中按照1:250和1:5000稀释)在4℃条件下孵育过夜。在Odyssey封闭缓冲液中按照1:20,000的比例加入荧光团偶联的Odyssey IRDye-680和IRD-800第二抗体(LI-COR Biosciences)，在室温条件下孵育一小时。使用Odyssey IR成像系统(LI-COR Biosciences)检测免疫反应性蛋白。
实时PCR
使用NucleoSpin RNAII试剂盒(Macherey-Nagel)从SH-SY5Y细胞中分离总RNA，用于利用针对RT-PCR(Invitrogen)的Superscript III First-Strand Synthesis System进行cDNA合成。使用相应的引物和Applied Biosystems的探针，在ABI 7500Fast Real Time PCRTaqman系统(Applied Biosystems)中对人PHD1,2,3、LDHA、PKG1和EPO进行定量实时PCR分析。使用GAPDH进行归一化处理。
细胞死亡和活力检测
使用Sprague-Dawley大鼠胚胎(E17)的前脑制备原代神经元培养物，以106个细胞/毫升的密度接种96孔板。16小时后，使用温的PBS洗涤细胞，然后将其置于含5mM HCA的最低基本培养基(MEM；Life Technologies)中，其中含有羟喹啉(0.25-2μΜ)。在HCA处理的对照中，将细胞孵育24小时或更长时间，直至90％的细胞死亡。通过MTT(4,5-二甲基噻唑-2-基)-2,5-二苯基四唑溴化物)检测评估活力[Mosmann,T.,J Immunol Methods65,55-63(1983)]。
羟喹啉的铁结合特性
在Spectramax M5e酶标仪(Molecular Devices)上利用荧光(激发波长490纳米，发射波长523纳米，截止值515纳米)监测从钙黄绿素与铁的复合物中置换出的钙黄绿素，来确定铁螯合能力。在含1μΜ钙黄绿素的5mM Tris-HCl缓冲液，pH 7.5中，通过Fe的滴定曲线确定钙黄绿素(ca.50nM)的表观结合常数。将滴定曲线拟合至[Fe]o对Y的依赖性，其中Y＝[Ca-Fe]/[Ca]是钙黄绿素结合的Fe与游离(荧光)钙黄绿素的比率，由此估算钙黄绿素与特定化合物的铁结合常数的比率，即KQ/KCa：
[Fe]o＝KCaY÷[Ca]oY/(Y÷1)÷[Q]oY/(Y+KQ/KCa)   (Eq-4)
在加入羟喹啉(5-20μΜ)后，根据从钙黄绿素与铁的复合物(1μΜ:1μΜ)中置换钙黄绿素的二级速率常数，确定结合速率常数，由钙黄绿素释放的初始速率对加入的羟喹啉浓度的线性曲线的斜率进行计算。所有的实验均重复进行三次或更多次。所有的值以平均值±S.E.M表示。
计算机建模
使用Discovery studio 2.5软件包(Accelrys,San Diego,CA)中的CDOCKER算法[Wu,G.,et al(2003)]进行对接模拟实验，随后进行力场最小化，并利用PHD2的晶体结构和结合抑制剂(2G19.pdb)作为初始模板结构进行结合能量计算。通过核对蛋白和鉴定结构中的所有元素，准备得到受体。值得注意的是，在N-末端和C-末端存在氨基酸缺失；然而，这些均不靠近结合位点，因此不需要将其加入到结构中。使用Discovery Studio 2.5中的分子力学算法CHARMm[Brooks,B.R.,et al,J.Comput.Chem.4,187-217(1983)]进行力场最小化。
尽管已经显示和描述了本发明的优选实施方式，但是本领域的技术人员仍可以进行多种改变和修改，这些都在本发明所附的权利要求所定义的范围内。

Claims (56)

1.一种具有以下通式的化合物：
其中所述铁结合部分具有的化学结构包含至少一个选自下组的铁结合官能团：羧酸、羧酸酯、酮、氨基、酰胺基、亚胺基、脲基、硝基、羟基、腈基、和氧化胺，其中所述铁结合部分含有至少三个和至多二十个碳原子；
R1是单环基团，其中所述单环基团任选地被一个或多个选自下组的基团取代：-R4、-C(O)R4、-NR4 2、-OR4、-NO2、-C(O)NR4 2、-NR4C(O)R4、-C(O)OR4、-NR4C(O)NR4 2、-NR4C(O)OR4、-SO2R4、腈基、和卤原子，其中R4独立地为氢原子或含有至多九个碳原子的非环烃基；和/或所述单环基团任选地被一个或多个接头取代，所述接头将所示碳原子与所述单环基团连接，其中所述接头选自-R4、-C(O)-、-C(O)R4-、-NR4-、-C＝NR4-、-N＝NR4-、-C＝NR4-、-C＝N-NR4-、-O-、-S-、-C(O)NR4-、-NR4C(O)R4-、-C(O)O-、-C(O)OR4-、-NR4C(O)NR4-、-NR4C(O)OR4-、-SO2R4-、及其组合；
R2选自下组：R1、以及-R5、-C(O)R5、-NR5 2、-OR5、-NO2、-C(O)NR5 2、-NR5C(O)R5、-C(O)OR5、-NR5C(O)NR5 2、-NR5C(O)OR5、-SO2R5、腈基、和卤原子，其中R5独立地为含有至多九个碳原子的环状或非环烃基，其中所述环状烃基任选地含有一个或多个选自氮、氧、和硫的杂环原子，和/或含有一个或多个选自-C(O)-和-C(S)-的环官能团，和/或任选地被一个或多个选自-R4、-C(O)R4、-NR4 2、-OR4、-NO2、-C(O)NR4 2、-NR4C(O)R4、-C(O)OR4、-NR4C(O)NR4 2、-R4C(O)OR4、-SO2R4、腈基、和卤原子的基团取代；
R3选自氢原子和含有至多六个碳原子的烃基；
t为数字0或1；
其中，R2和R3任选地相互连接；
条件是，当所述铁结合部分包含8-羟基喹啉-7-基环系统时，所述8-羟基喹啉-7-基环系统至少在2位含有极性基团，所述极性基团选自-C(O)OH、-OH、卤原子、和硝基，及连有亚甲基的这些基团。
2.根据权利要求1所述的化合物，其中所述铁结合部分包含芳香环或杂芳环，所述芳香环或杂芳环上含有至少一个铁结合官能团，所述铁结合官能团选自羧酸、羧酸酯、酮、氨基、酰胺基、亚胺基、脲基、硝基、羟基、腈基、和氧化胺。
3.根据权利要求2所述的化合物，其中所述铁结合部分具有下述结构式：
其中R8是极性基团，选自-C(O)OH、-OH、卤原子、和硝基，及其连有亚甲基的基团，并且R13选自氢原子和含有至多三个碳原子的烷基，其中R13任选地与R3相互连接或被与R3连接的键所替代。
4.根据权利要求3所述的化合物，其中所述铁结合部分具有下述结构式：
其中R1、R2、和R3如权利要求1所定义，并且R8和R13如权利要求3所定义。
5.根据权利要求3所述的化合物，其中所述铁结合部分具有下述结构式：
其中R1、R2、和R3如权利要求1所定义，并且R8和R13如权利要求3所定义。
6.根据权利要求4所述的化合物，其中R1是被至少一个极性基团取代的苯环。
7.根据权利要求6所述的化合物，其中所述极性基团选自羟基、羧基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、卤原子、-NH2、硝基、和铵基团。
8.根据权利要求5所述的化合物，其中R1是被至少一个极性基团取代的苯环。
9.根据权利要求8所述的化合物，其中所述极性基团选自羟基、羧基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、卤原子、-NH2、硝基、和铵基团。
10.根据权利要求5所述的化合物，其中R2包含含有至多六个碳原子的直连或支链烃基，其任选地被苯环取代。
11.根据权利要求5所述的化合物，其中R1是被至少一个极性基团取代的苯环，并且R2包含含有至多六个碳原子的直连或支链烃基，其任选地被苯环取代。
12.根据权利要求2所述的化合物，其中所述铁结合部分具有下述结构式：
其中R6和R7独立地选自氢原子、含有至多三个碳原子的烃基、以及极性基团，所述极性基团选自-C(O)OH、-OH、和硝基，及连有亚甲基的这些基团，条件是，至少R6是极性基团或连有亚甲基的极性基团，其中所述结构式所示的8-OH基团可以任选地失去氢原子，并且由氧原子与R3连接以形成环醚。
13.根据权利要求1所述的化合物，其中所述铁结合部分具有下述结构式：
其中X和Y独立地选自-CHR15-和-NR16-，其中R15和R16独立地选自氢原子和含有一至四个碳原子的烃基，其中R15和R16任选地相互连接成环，其中X和Y不同时为-NR16-，并且其中Z为羰基或羰基模拟基团。
14.根据权利要求1所述的化合物，其中R1是单环芳香或杂芳香基团，其中所述杂芳香基团含有至少一个选自氮、氧、和硫的杂环原子。
15.根据权利要求2所述的化合物，其中所述铁结合部分具有下述结构式：
16.根据权利要求2所述的化合物，其中所述铁结合部分具有下述结构式：
17.根据权利要求2所述的化合物，其中所述铁结合部分具有下述结构式：
18.根据权利要求2所述的化合物，其中所述铁结合部分具有下述结构式：
19.根据权利要求2所述的化合物，其中所述铁结合部分具有下述结构式：
20.根据权利要求2所述的化合物，其中所述铁结合部分具有下述结构式：
21.根据权利要求2所述的化合物，其中所述铁结合部分具有下述结构式：
其中R9、R10、R11、和R12独立地选自氢原子、卤原子和羟基。
22.根据权利要求2所述的化合物，其中所述铁结合部分具有下述结构式：
其中R9、R10、R11、和R12独立地选自氢原子、卤原子和羟基。
23.根据权利要求2所述的化合物，其中所述铁结合部分具有下述结构式：
24.根据权利要求2所述的化合物，其中所述铁结合部分具有下述结构式：
25.根据权利要求2所述的化合物，其中所述铁结合部分具有下述结构式：
其中R9、R10、R11、和R12独立地选自氢原子、卤原子和羟基。
26.根据权利要求2所述的化合物，其中所述铁结合部分具有下述结构式：
其中R9、R10、R11、和R12独立地选自氢原子、卤原子和羟基。
27.根据权利要求22所述的化合物，其中所述化合物具有下述结构式：
其中R1、R2、和R3如权利要求1所定义，R9、R10、R11、和R12独立地选自氢原子、卤原子和羟基。
28.根据权利要求22所述的化合物，其中R1为含有至多十个碳原子的碳环基团。
29.根据权利要求28所述的化合物，其中R1为苯基。
30.根据权利要求1所述的化合物，其中R2包含芳香环或杂芳环。
31.根据权利要求30所述的化合物，其中R2包含含氮的杂芳环。
32.根据权利要求31所述的化合物，其中R2包含结合至所示氮原子的吡啶环。
33.一种治疗患者病症的方法，所述病症会得益于在所述患者中对HIF脯氨酰-4-羟化酶的抑制，所述方法包括给予所述患者有效量的在以下通式范围内能抑制HIF脯氨酰-4-羟化酶的化合物：
其中所述铁结合部分具有的化学结构包含至少一个选自下组的铁结合官能团：羧酸、羧酸酯、酮、氨基、酰胺基、亚胺基、脲基、硝基、羟基、腈基、和氧化胺，其中所述铁结合部分包含至少三个和至多二十个碳原子；
R1是单环基团，其中所述单环基团任选地被一个或多个选自下组的基团取代：-R4、-C(O)R4、-NR4 2、-OR4、-NO2、-C(O)NR4 2、-NR4C(O)R4、-C(O)OR4、-NR4C(O)NR4 2、-NR4C(O)OR4、-SO2R4、腈基、和卤原子，其中R4独立地为氢原子或含有至多九个碳原子的非环烃基；和/或所述单环基团任选地被一个或多个接头取代，所述接头将所示碳原子与单环基团连接，其中所述接头选自-R4、-C(O)-、-C(O)R4-、-NR4-、-C＝NR4-、-N＝NR4-、-C＝NR4-、-C＝N-NR4-、-O-、-S-、-C(O)NR4-、-NR4C(O)R4-、-C(O)O-、-C(O)OR4-、-NR4C(O)NR4-、-NR4C(O)OR4-、-SO2R4-、及其组合；
R2选自下组：R1、以及-R5、-C(O)R5、-NR5 2、-OR5、-NO2、-C(O)NR5 2、-NR5C(O)R5、-C(O)OR5、-NR5C(O)NR5 2、-NR5C(O)OR5、-SO2R5、腈基、和卤原子，其中R5独立地为含有至多九个碳原子的环状或非环烃基，其中所述环状烃基任选地含有一个或多个选自氮、氧、和硫的杂环原子，和/或含有一个或多个选自-C(O)-和-C(S)-的环官能团，和/或任选地被一个或多个选自-R4、-C(O)R4、-NR4 2、-OR4、-NO2、-C(O)NR4 2、-NR4C(O)R4、-C(O)OR4、-NR4C(O)NR4 2、-NR4C(O)OR4、-SO2R4、腈基、和卤原子的基团取代；
R3选自氢原子和含有至多六个碳原子的烃基；
t为数字0或1；
其中，R2和R3任选地相互连接；
条件是，当所述铁结合部分包含8-羟基喹啉-7-基环系统时，所述8-羟基喹啉-7-基环系统至少在2位含有极性基团，所述极性基团选自-C(O)OH、-OH、卤原子、和硝基，及其连有亚甲基的基团。
34.根据权利要求33所述的方法，其中所述脯氨酰-4-羟化酶是脯氨酰羟化酶-2。
35.根据权利要求33所述的方法，其中所述脯氨酰-4-羟化酶在细胞中。
36.根据权利要求33所述的方法，其中所述病症是贫血。
37.根据权利要求33所述的方法，其中所述病症是局部缺血。
38.根据权利要求37所述的方法，其中所述局部缺血选自缺血性心脏病、与抗癌治疗相关的局部缺血、以及缺血性肾功能障碍。
39.根据权利要求37所述的方法，其中所述局部缺血与视网膜退行性病变相关。
40.根据权利要求37所述的方法，其中所述局部缺血是伴发于神经退行性疾病的慢性局部缺血。
41.根据权利要求40所述的方法，其中所述神经退行性疾病选自帕金森氏病和亨廷顿氏病。
42.根据权利要求33所述的方法，其中所述病症是心肌梗死。
43.根据权利要求33所述的方法，其中所述铁结合部分包含芳香环或杂芳环，所述芳香环或杂芳环上含有至少一个铁结合官能团，所述铁结合官能团选自羧酸、羧酸酯、酮、氨基、酰胺基、亚胺基、脲基、硝基、羟基、腈基、和氧化胺。
44.根据权利要求43所述的方法，其中所述铁结合部分具有下述结构式：
其中R8是极性基团，所述极性基团选自-C(O)OH、-OH、卤原子、和硝基，及连有亚甲基的这些基团，并且R13选自氢原子和含有至多三个碳原子的烷基，其中R13任选地与R3相互连接。
45.根据权利要求44所述的方法，其中所述铁结合部分具有下述结构式：
其中R1、R2、和R3如权利要求33所定义，并且R8和R13如权利要求44所定义。
46.根据权利要求44所述的方法，其中所述铁结合部分具有下述结构式：
其中R1、R2、和R3如权利要求33所定义，并且R8和R13如权利要求44所定义。
47.根据权利要求45所述的方法，其中R1是被至少一个极性基团取代的苯环。
48.根据权利要求47所述的方法，其中所述的极性基团选自羟基、羧基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、卤原子、-NH2、硝基、和铵基团。
49.根据权利要求46所述的方法，其中R1是被至少一个极性基团取代的苯环。
50.根据权利要求49所述的方法，其中所述极性基团选自羟基、羧基、甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、卤原子、-NH2、硝基、和铵基团。
51.根据权利要求46所述的方法，其中R2包含含有至多六个碳原子的直连或支链烃基，其任选地被苯环取代。
52.根据权利要求46所述的方法，其中R1是被至少一个极性基团取代的苯环，并且R2包含含有至多六个碳原子的直连或支链烃基，其任选地被苯环取代。
53.根据权利要求43所述的方法，其中所述铁结合部分具有下述结构式：
其中R6和R7独立地选自氢原子、含有至多三个碳原子的烃基、以及极性基团，所述极性基团选自-C(O)OH、-OH、和硝基，及连有亚甲基的这些基团，条件是，至少R6是极性基团或连有亚甲基的极性基团，其中所述结构式所示的8-OH基团可以任选地失去氢原子，并且由氧原子与R3连接以形成环醚。
54.根据权利要求33所述的方法，其中所述铁结合部分具有下述结构式：
其中X和Y独立地选自-CHR15-和-NR16-，其中R15和R16独立地选自氢原子和含有一至四个碳原子的烃基，其中R15和R16任选地相互连接成环，其中X和Y不同时为-NR16-，并且其中Z为羰基或羰基模拟基团。
55.根据权利要求33所述的方法，其中R1是单环芳香或杂芳香基团，其中所述杂芳香基团含有至少一个选自氮、氧、和硫的杂环原子。
56.根据权利要求33所述的方法，其中所述能抑制HIF脯氨酰-4-羟化酶的化合物具有选自结构式(5)-(21)中任一个的铁结合部分。
CN201410821107.2A 2010-02-23 2011-02-17 脯氨酰羟化酶抑制剂及其使用方法 Pending CN104592090A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US30727610P 2010-02-23 2010-02-23
US61/307,276 2010-02-23

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180020425.3A Division CN102858763B (zh) 2010-02-23 2011-02-17 脯氨酰羟化酶抑制剂及其使用方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN104592090A true CN104592090A (zh) 2015-05-06

Family

ID=44507516

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410821107.2A Pending CN104592090A (zh) 2010-02-23 2011-02-17 脯氨酰羟化酶抑制剂及其使用方法
CN201180020425.3A Active CN102858763B (zh) 2010-02-23 2011-02-17 脯氨酰羟化酶抑制剂及其使用方法

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201180020425.3A Active CN102858763B (zh) 2010-02-23 2011-02-17 脯氨酰羟化酶抑制剂及其使用方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9505741B2 (zh)
EP (2) EP2891649B1 (zh)
CN (2) CN104592090A (zh)
WO (1) WO2011106226A2 (zh)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012088268A2 (en) 2010-12-22 2012-06-28 Cornell University Modulators for sirt6 and assays for screening same
WO2013177478A2 (en) * 2012-05-24 2013-11-28 Glaxosmithkline Intellectual Property (No.2) Limited Treatment method
WO2015089416A1 (en) 2013-12-12 2015-06-18 Cornell University Prolylhydroxylase/atf4 inhibitors for treating neural cell injury
EP3137079A1 (en) * 2014-04-28 2017-03-08 The J. David Gladstone Institutes Inhibitors of jmjd2c as anticancer agents
HUP1500098A2 (hu) * 2015-03-09 2016-09-28 Avidin Kft 8-hidroxikinolin származékok új enantiomerjei és szintézisük
EP3388419A1 (en) 2017-04-12 2018-10-17 Leadiant Biosciences SA Gli1 inhibitors and uses thereof
CN109593084B (zh) * 2019-01-23 2021-09-28 中国药科大学 脯氨酰羟化酶小分子光敏前药及其制备方法与应用
WO2023020534A1 (en) * 2021-08-18 2023-02-23 Nanjing Immunophage Biotech Co., Ltd Compounds and their uses as mif inhibitors
AR127500A1 (es) 2021-10-28 2024-01-31 Insilico Medicine Ip Ltd Inhibidores de la proteína que contiene el dominio de prolil hidroxilasa (phd) y usos de los mismos
CN115317589A (zh) * 2022-09-05 2022-11-11 中国海洋大学 脯氨酰羟化酶抑制剂及其应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008014602A1 (en) * 2006-07-25 2008-02-07 Envivo Pharmaceuticals, Inc. Quinoline derivatives
US20080293699A1 (en) * 2007-05-25 2008-11-27 Burnham Institute For Medical Research Inhibitors of thapsigargin-induced cell death
WO2009070644A1 (en) * 2007-11-30 2009-06-04 Smithkline Beecham Corporation Prolyl hydroxylase inhibitors

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19963179B4 (de) 1999-12-27 2009-02-05 Grünenthal GmbH Substituierte 1- und 2-Naphthol-Mannichbasen
US6660737B2 (en) 2001-05-04 2003-12-09 The Procter & Gamble Company Medicinal uses of hydrazones
US7199106B2 (en) 2003-06-17 2007-04-03 Vicuron Pharmaceuticals, Inc. Lincomycin derivatives possessing antimicrobial activity
WO2007048004A2 (en) 2005-10-21 2007-04-26 Cornell Research Foundation, Inc. Compounds for enhancing hypoxia inducible factor activity and methods of use
JP5202327B2 (ja) 2005-12-09 2013-06-05 アムジエン・インコーポレーテツド プロリルヒドロキシラーゼ阻害活性を示すキノロンベースの化合物、およびこの組成物、およびこの使用
MX2009001929A (es) 2006-08-23 2009-03-06 Wyeth Corp Compuestos de 8-hidroxiquinolina y sus metodos.
US8138356B2 (en) * 2007-10-16 2012-03-20 Angiogeney, Inc. Chemical inhibitors of inhibitors of differentiation
WO2009137597A1 (en) * 2008-05-06 2009-11-12 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York COMPOUNDS THAT INHIBIT PRODUCTION OF sAPPβ AND Aβ AND USES THEREOF
EP2300005A4 (en) 2008-05-28 2011-07-13 Us Of America As Represented By The Secretary Of The Army On Behalf Of U S Army Medical Res And Mate Small-molecule inhibitors of botulinum neurotoxins
EP2521553A4 (en) 2010-01-06 2013-08-28 Errico Joseph P METHODS AND COMPOSITIONS FOR THE DEVELOPMENT OF TARGETED MEDICAMENTS
WO2011146618A1 (en) 2010-05-18 2011-11-24 The United States Of America, As Represented By The Secretary, Department Of Health And Human Services Inhibitors of human 12-lipoxygenase

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008014602A1 (en) * 2006-07-25 2008-02-07 Envivo Pharmaceuticals, Inc. Quinoline derivatives
US20080293699A1 (en) * 2007-05-25 2008-11-27 Burnham Institute For Medical Research Inhibitors of thapsigargin-induced cell death
WO2009070644A1 (en) * 2007-11-30 2009-06-04 Smithkline Beecham Corporation Prolyl hydroxylase inhibitors

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NATALYA A. SMIRNOVA，ET AL.: "Utilization of an In Vivo Reporter for High Throughput Identification of Branched Small Molecule Regulators of Hypoxic Adaptation", 《CHEMISTRY & BIOLOGY》 *

Also Published As

Publication number Publication date
US9505741B2 (en) 2016-11-29
CN102858763B (zh) 2015-01-21
EP2891649A1 (en) 2015-07-08
EP2536709A4 (en) 2013-11-27
WO2011106226A2 (en) 2011-09-01
EP2536709A2 (en) 2012-12-26
WO2011106226A3 (en) 2012-01-26
CN102858763A (zh) 2013-01-02
US20130023528A1 (en) 2013-01-24
EP2891649B1 (en) 2018-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102858763B (zh) 脯氨酰羟化酶抑制剂及其使用方法
JP6887996B2 (ja) Ｔｅａｄ転写因子自己パルミトイル化阻害剤
Wang et al. Rational drug design, synthesis, and biological evaluation of novel chiral tetrahydronaphthalene-fused spirooxindole as MDM2-CDK4 dual inhibitor against glioblastoma
López‐Ramos et al. New potent dual inhibitors of CK2 and Pim kinases: discovery and structural insights
JP5563301B2 (ja) 特定の置換型アミド、その製造方法及び使用方法
JP2022000453A (ja) ピラゾール−アミド化合物およびその医薬用途
JP5744886B2 (ja) シクロペンタンカルボキサミド誘導体、このような化合物を含む薬物及びそれらの使用
TW200911810A (en) Substituted imidazopyridazines and pyrrolopyrimidines as lipid kinase inhibitors
CA2878895A1 (en) Compounds for treatment of spinal muscular atrophy
WO2005063293A1 (ja) Sr蛋白質のリン酸化制御方法、および、sr蛋白質の活性制御剤を有効成分とする抗ウイルス剤
JP2014511395A (ja) Ｐｉ３キナーゼインヒビターおよびその使用
EP3398942B1 (en) Substituted oxadiazole chemical compound and composition containing said chemical compound and use thereof
WO2018170204A1 (en) 9,10,11,12-tetrahydro-8h-[1,4]diazepino[5',6':4,5]thieno[3,2-f]quinolin-8-one compounds and uses thereof
JP2012500802A (ja) プロリルヒドロキシラーゼ阻害剤
JP4611751B2 (ja) 癌および自己免疫障害の処置のためのホスファターゼインヒビターとして使用するためのリン酸等価体としてのスルフヒダントイン
KR20100122513A (ko) 질소 함유 복소환 화합물
JP7021405B2 (ja) イソクエン酸脱水素酵素（ｉｄｈ）阻害剤
CN113072552B (zh) β-咔波啉类GSK3β/DYRK1A双重抑制剂及其制备方法和抗阿尔兹海默病的应用
Tang et al. Synthesis and antiproliferative activity of 6, 7-disubstituted-4-phenoxyquinoline derivatives bearing the 2-oxo-4-chloro-1, 2-dihydroquinoline-3-carboxamide moiety
TWI445696B (zh) 標靶人類胸線核苷酸激酶誘導惡性腫瘤中的ｄｎａ修復毒性
Gao et al. Identification and preliminary structure–activity relationships of 1-Indanone derivatives as novel indoleamine-2, 3-dioxygenase 1 (IDO1) inhibitors
Gao et al. Discovery and anti-inflammatory evaluation of benzothiazepinones (BTZs) as novel non-ATP competitive inhibitors of glycogen synthase kinase-3β (GSK-3β)
Sato et al. Optimization of a novel series of N-phenylindoline-5-sulfonamide-based acyl CoA: monoacylglycerol acyltransferase-2 inhibitors: Mitigation of CYP3A4 time-dependent inhibition and phototoxic liabilities
EP3555091A1 (en) Ar-v7 inhibitors
EP3281940A1 (en) Heterocyclic naphthoquinones derivatives for use in the treatment of cancers including cushing disease

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20150506

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication