CN118176201A - L-bhdu的前药和治疗病毒感染的方法 - Google Patents

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Abstract

在一实施例中，本发明涉及根据以下化学结构I的L‑BHDU的前药化合物：式(1)，其中R1是‑(CH2)n‑O‑R1a基团或‑(CH2)j‑O‑C(O)Ok‑R2a基团；R2是H、‑(CH2)n‑O‑R1a基团或‑(CH2)j‑O‑C(O)Ok‑R2a基团；R1a独立地是C6‑C30烷基，通常是C12‑C22烷基，通常是C14‑C20烷基或C16‑C18烷基，通常是C16或C18烷基；R2a独立地是C1‑C12烷基，通常是C2‑C6烷基、C3‑C4烷基、异丙基、叔丁基或仲丁基，或者异丙基或叔丁基；每个j独立地是1‑6、1‑3，通常是1或2；每个k是0或1；每个n独立地是1‑6、1‑4、2‑4或者2或3；或其药学上可接受的盐、溶质或多晶型物。另外的实施例涉及基于所公开的化合物的药物组合物以及治疗VZV、HSV‑1或HSV‑2感染或降低VZV、HSV‑1或HSV‑2感染的可能性的方法。合成根据本发明的化合物的方法代表本发明的另外的实施例。

Description

L-BHDU的前药和治疗病毒感染的方法
技术领域
本发明涉及β-L-[5-(E-2-溴乙烯基)-2-(羟甲基)-1,3-(二氧戊环-4-基)尿嘧啶(L-BHDU)的前药化合物、其药物化合物以及针对水痘带状疱疹病毒(VZV)和单纯疱疹病毒(HSV-1和2)的治疗方法。还公开了合成这些化合物的方法。
相关申请
本申请要求于2021年10月29日提交的美国临时申请序列第US63/273,403号的优先权的权益，所述美国临时申请序列的全部内容通过引用并入本文。
背景技术
水痘带状疱疹病毒(VZV)在人类原发性感染时引起水痘(chickenpox/varicella)，并且在潜伏期阶段再激活时引起带状疱疹(shingles/zoster)。1VZV属于γ疱疹家族，并且通过活接种减毒疫苗毒株Oka-Merck可部分治愈。2然而，儿科疫苗接种减少水痘病例，但带状疱疹在老年人中仍然具有挑战性。在老年人中，疫苗的功效降低大约50％，这很快导致再次感染并产生疼痛带状疱疹病状。带状疱疹后神经痛是带状疱疹的主要并发症之一。3其特征在于VZV再激活引起皮疹并伴有持续疼痛。由于VZV的自然和突破性病例，免疫功能不全的患者不能接种疫苗。因此，水痘的病程容易在免疫功能不全的患者中开始具体地患有获得性免疫缺陷综合征(AIDS)的患者、移植受体和癌症患者。在这种情况下，VZV病毒感染可能会危及生命。
核苷类药物类似物的目前治疗是阿昔洛韦(acyclovir，ACV)、万乃洛韦(valaciclovir，VACV)和泛昔洛韦(famciclovir)。4然而，这些药物示出低功效和低生物利用度，并且这些疗法的长期使用与耐药性相关。在耐药患者中，静脉内施用膦甲酸(膦甲酸钠)以治疗耐药VZV，这与许多副作用和细胞毒性有关。5可用的核苷药物以活性三磷酸形式作用于病毒DNA聚合酶并模拟病毒复制。细胞酶像胸苷激酶(TK)和细胞激酶(CK)将核苷药物转化为活性三磷酸部分。6另一类化合物尿苷的环状衍生物已被发明以治疗VZV。眼部带状疱疹(眼部感染)可以用局部三氟尿苷和碘尿苷治疗。7首先，溴乙烯基类似物溴夫定(BVDU，E-5-(2-溴乙烯基)-2'-脱氧尿苷)示出更好的抗疱疹活性，并在欧洲被批准用于治疗VZV感染。8类似地，BVDU也通过病毒TK酶转化为5'-单磷酸和5'-二磷酸形式，最终通过细胞激酶转化为5'-三磷酸(BVDU-TP)形式。BVDU-TP选择性地以竞争性抑制剂的形式或并入到DNA链中与病毒DNA聚合酶相互作用，并导致DNA链终止。BVDU已经展现出比阿昔洛韦和其衍生物的活性特性更好的活性特性。另外地，BVDU的易于给药使其在老年患者中比用于VZV感染的其它药物更具吸引力。与这种药物相关的主要缺点是在代谢期间会分解成BVD代谢物。BVD抑制二氢吡啶脱氢酶，所述二氢吡啶脱氢酶对胸腺嘧啶和尿嘧啶的降解至关重要。因此，正在用5-氟尿嘧啶(5-FU)治疗的癌症患者不能用BVDU施用，因为BVDU的使用将导致毒性5-FU在这些患者体内的累积并导致早期死亡。9由于目前处方药物的所描述的缺点和显著的副作用，因此非常需要能够阻止VZV在皮肤中传播的新的抗病毒药物，具体地由于已批准的药物对病毒的生长几乎没有影响。
因此，存在针对VZV的新抗病毒药物的持续需求。为了应对当前VZV治疗的挑战，本发明人已经开发了尿苷衍生物β-L-[5-(E-2-溴乙烯基)-2-(羟甲基)-1,3-(二氧戊环-4-基)尿嘧啶(L-BHDU)。10L-BHDU在人包皮成纤维细胞(HFFS)中体外表达针对VZV的EC50值为0.22μM。还发现其在200μM浓度下对细胞无细胞毒性，并揭示选择性指数(SI)>909。11为了增加L-BHDU的细胞生物利用度和细胞摄取，合成了L-BHDU的氨基前药。在这些氨基前药中，L-缬氨酰-L-BHDU展现出增强的抗病毒活性，EC50值为0.03μM，并且CC50为200μM，SI>6667。L-BHDU和L-缬氨酰-L-BHDU的体内研究示出，与ACV和VACV相比，VZV生长显著降低。此外，L-BHDU研究指示其不抑制二氢吡啶脱氢酶的活性。11因此，患有5-FU的癌症治疗患者也可以施用L-BHDU。
受这些发现的鼓舞，本发明人热衷于探索各种前药方法来提高L-BHDU针对VZV的抗病毒效力。在本申请中，描述了L-BHDU的POM、POC、十八烷基和十六烷基前药的合成和抗病毒评估。已经证明，POM和POC组两者已示出生物利用度的增加，并且容易实现亲本核苷的活性三磷酸形式的转化。12迄今为止，美国FDA已批准阿德福韦酯[双(新戊酰氧基甲基)，POM]13,14用于HBV，并且富马酸替诺福韦酯[双(碳酸异丙氧基甲酯，POC]15用于HIV治疗。在POM前药的代谢中，首先POM酯基团降解并形成不稳定的羟甲基醇化物中间体，所述羟甲基醇化物中间体经历化学重排并释放甲醛。在第二POM酯基团断裂之后产生游离单磷酸。16类似地，POC前药也通过酶促降解进行代谢。POC的碳酸盐被酯酶分解并产生不稳定的羧酸盐中间体，所述羧酸盐中间体在随后释放二氧化碳和甲醛时产生游离的核苷酸单磷酸。考虑到核苷向单磷酸形式的频繁转化，合成了L-BHDU的POM(8)和POC(14)前药(分别为图2和3)并对其进行体外和体内针对VZV的评估。与L-BDHU相比，这些前药已经展现出更好的体外和体内活性。此外，POM-L-BHDU被选择用于另外的体内评估，其中该前药展现出比亲本分子更好的活性。
已经证明西多福韦的1-O-十六烷基氧丙基和1-O-十八烷基氧乙基针对巨细胞病毒和疱疹病毒示出增强的活性。与西多福韦相比，这些前药更高效地抑制病毒复制。17这些长链脂质前药还示出改善的细胞吸收和口服生物利用度。然而，主要靶向被VZV感染的神经细胞。因此，需要更亲脂性性质的L-BHDU。为了增加L-BHDU的亲脂性和细胞生物利用度，合成了十八烷基氧乙基-L-BHDU(ODE-L-BHDU，5)和十六烷基氧丙基-L-BHDU(HDP-L-BHDU，6)，图1方案1并对其抗病毒活性进行体外和体内筛选。L-BHDU与十八烷氧基乙基(ODE)和十六烷氧基丙基(HDP)的酯化被认为是为了增加细胞对基于L-BHDU的磷脂的摄取/细胞膜的亲脂性功能。这些长烃链的添加可能产生化合物的细胞内运输的潜在改善。然而，对于这些类似物，增强的体外抗病毒活性是出乎意料的。正如预测的那样，体外HDP-L-BHDU和ODE-L-BHDU相对于L-BHDU已表达较低的抗病毒活性。此外，ODE-L-BHDU(5)被选择用于体内研究，其中与L-BHDU相比，该前药已展现出更好的抗病毒活性。
水痘带状疱疹病毒(VZV)是导致水痘和带状疱疹的α疱疹病毒。阿昔洛韦和其前药溴夫定(BVdU)和膦甲酸是目前针对VZV感染的处方药。仍然需要具有增强的效力和特异性的新抗病毒药物来治疗VZV，具体地治疗带状疱疹后神经痛。示出β-L-1-[5-(E-2-溴乙烯基)-2-(羟甲基)-1,3-(二氧戊环-4-基)]尿嘧啶(L-BHDU，1)在三种VZV复制模型中展现出潜在的抗VZV活性：原代人包皮成纤维细胞(HFF)、皮肤器官培养(SOC)和具有皮肤异种移植物的SCID-Hu小鼠。为了提高L-BHDU的效力、细胞生物利用度和抗病毒功效，在该报告中，合成了长链脂质前药十八烷基氧乙基-L-BHDU(ODE-L-BHDU，5)和十六烷基氧丙基-L-BHDU(HDP-L-BHDU，6)。另外地，完成了POM-L-BHDU(8)和POC-L-BHDU(14)磷酸酯前药的合成，并在体外用VZV-ORF57-Luc感染的ARPE-19细胞中评估这些药剂的抗病毒效力。POM-L-BHDU(8)和POC-L-BHDU(14)已经展现出显著的抗VZV活性。POM前药8示出EC50为0.028μM，并且POC前药14揭示活性EC50为0.034μM，无任何细胞毒性CC50>100μM。十八烷基前药5，ODE-L-BHDU示出了体外活性EC50为0.068μM，CC50为32μM。在VZV复制的NuSkin小鼠模型中进行了与L-BHDU相比的POM、POC和十八烷基前药的体内研究，并且发现POM-L-BHDU(8)和ODE-L-BHDU(5)是最具活性的化合物，没有显著毒性。包含L-BHDU的这些合成的前药类似物也针对HSV-1和HSV-2进行了体外测试。所有化合物表达了针对HSV-1的抗病毒活性，但发现只有POM-L-BHDU(8)针对HSV-2具有活性，EC50为1.4μM，CC50值>100μM。
发明内容
在一实施例中，本发明涉及根据以下化学结构I的L-BHDU的前药化合物：
其中R1是-(CH2)n-O-R1a基团或-(CH2)j-O-C(O)Ok-R2a基团；
R2是H、-(CH2)n-O-R1a基团或-(CH2)j-O-C(O)Ok-R2a基团；
R1a独立地是C6-C30烷基，通常是C12-C22烷基，通常是C14-C20烷基或C16-C18烷基，通常是C16或C18烷基；
R2a独立地是C1-C12烷基，通常是C2-C6烷基、C3-C4烷基、异丙基、叔丁基或仲丁基，或者异丙基或叔丁基；
每个j独立地是1-6、1-3，通常是1或2；
每个n独立地是1-6、1-4、2-4或者2或3；
每个k独立地是0或1；或
其药学上可接受的盐、溶质或多晶型物。
在实施例中，R1是-(CH2)n-O-R1a基团，n是2-4，通常是2或3，并且R1a是C14-C20烷基或C16-C18烷基，最通常是C16或C18烷基。在实施例中，其中R1是-(CH2)n-O-R1a基团，R2通常是H。
在实施例中，R2通常是H或-(CH2)j-O-C(O)Ok-R2a基团。
在实施例中，R2是-(CH2)j-O-C(O)Ok-R2a基团，其中j是1-4、1或2，通常是1，k是0或1，并且R2a是C1-C12烷基，C2-C6烷基，通常是C3或C4烷基，更通常是异丙基或叔丁基。在实施例中，R1和R2两者是-(CH2)j-O-C(O)Ok-R2a基团，其中j是1-4、1或2，通常是1，k是0或1，并且R2a是C1-C12烷基、C2-C6烷基，通常是C3或C4烷基，更通常是异丙基、仲丁基或叔丁基。在实施例中，k是1。在实施例中，k是0。在实施例中，k是1并且R2a是C3烷基，通常是异丙基。在实施例中，k是0并且R2a是C4烷基，通常是仲丁基或叔丁基，最通常是叔丁基。在实施例中，R1和R2相同(不都是H)。
在实施例中，本发明涉及药物组合物，所述药物组合物包括有效量的至少一种如本文所描述的L-BHDU前药化合物与药学上可接受的载体、添加剂或赋形剂的组合。在实施例中，所述L-BDHU前药化合物通常是图1方案1的化合物5、图2方案2的化合物8或图3方案3的化合物14。药物组合物可以被调配用于口服、肠胃外或其它施用途径，如本文所描述的。在实施例中，本发明通常通过口服或肠胃外施用途径施用，通常是口服施用途径。在实施例中，药物组合物包括如本文所描述的L-BHDU前药化合物与至少一种另外的生物活性剂的组合。在实施例中，所述另外的生物活性剂是阿昔洛韦、溴夫定、膦甲酸、西多福韦(CDV)、伐昔洛韦(valacyclovir)、泛昔洛韦、带状疱疹免疫球蛋白(ZIG)、阿糖腺苷(vidarabine)或其混合物。在实施例中，L-BHDU前药化合物通常与膦甲酸和/或西多福韦(CDV)组合，以便为VZV突变体(TK-、TS-和TK-TS-)提供特别有效的疗法。在其它实施例中，所述另外的生物活性剂是抗癌化合物。在其它实施例中，所述另外的生物活性剂是5-氟尿嘧啶(5FU)。
在实施例中，本发明涉及治疗、抑制或降低水痘带状疱疹病毒(VZV)感染或单纯疱疹病毒(HSV I和II)感染或其并发症的可能性的方法，所述方法包括向有需要的患者施用有效量的如本文所描述的化合物。在实施例中，所述感染是VZV感染(水痘或带状疱疹)。在实施例中，所述感染是单纯疱疹病毒I或II感染(HSV-1或HSV-2)。在实施例中，治疗方法利用药剂的组合，所述药剂通常是如本文所描述的L-BHDU的前药和如本文所描述的任选的另外的生物活性剂，将所述药剂共同施用于有需要的患者或受试者。
在实施例中，本发明提供了合成如本文所描述的根据本发明的化合物的方法。
附图说明
图1方案1示出了L-BDHU化合物5和6的长链脂质磷酸盐的化学合成。试剂和条件：(a)1,2,4-三唑，Et3N，THF，室温；(b)ROH，N-甲基咪唑(NMI)，THF，室温；(c)0.5N NaOH，THF/H2O，50℃。
图2方案2示出了POM-L-BHDU化合物8的化学合成。
试剂和条件：(a)NMI，THF，0℃至室温。
图3方案3示出了双POC-L-BDHU药物的化学合成。试剂和条件：(a)POC-I，Cs2CO3，丙酮，室温，24小时；(b)NaI，乙腈，室温，24小时；(C)POC-I，Cs2CO3，丙酮，室温，24小时；(d)Pd/C，5-10psi，室温，2小时；(e)L-BHDU，BOP-Cl，3-硝基-1,2,4-三唑，DIPEA，THF，室温，2-3小时。
图4示出了L-BHDU和其前药在ARPE-19细胞中针对VZV-BAC-Luc的抗病毒活性的图。
图5表1示出了化合物在ARPE-19细胞中的抗VZV活性。在该测定中，发现L-BHDU的效力是先前使用VZV-BAC-Luc感染的HFF的测定的效力的10倍(HFF为0.22μM，ARPE-19为22nM)。11L-BHDU揭示了良好的抗病毒效力，EC50为0.022μM。
图6示出了L-BHDU和其OED-L-BHDU(L-BHDU-C18)、POM-L-BHDU和POC-L-BHDU前药的体内评估。将小鼠用媒剂或药物处理，并通过生物发光成像测量病毒产率。单个小鼠的VZV生长速率(符号)和组的平均值(柱)在(A)和(B)中示出。与媒剂组相比，VZV生长速率显著降低，这两种情况指示s.c.(A)和p.o.以及s.c.(B)。在接种后第10天(DPI 10)的总体显著性为p＝0.0352(单向ANOVA)。对于OED-L-BHDU和POM-L-BHDU以及(斯图登氏t测试(student'st test)和韦尔奇氏校正(Welch'scorrection))，**p<0.01。西多福韦组(i.p.)在DPI 10上的平均变化倍数为2-5(B)。
图7表示了体重变化研究，其示出了所有经测试的化合物在雄性和雌性小鼠两者中具有良好的耐受性。
图8示出了L-BHDU前药在Vero细胞中的抗HSV-1活性的图。
图9表2表示了L-BHDU前药在Vero细胞中的抗HSV-1活性数据。
图10示出了与阿昔洛韦相比，L-BHDU和其POM、POC和十八烷基前药对Vero细胞中的HSV-2复制的影响。通过生物发光成像确定HSV-2产率。每个点表示三份样品的平均值±标准偏差。
图11表3示出了L-BHDU、其前药和阿昔洛韦在Vero细胞中的抗HSV-2活性。
图12示出了L-BHDU和其前药L-BHDU-POM在预防VZV和HSV1在成人皮肤中传播方面是非常有效的。每种化合物在可可脂中调配并局部应用。将POM以等摩尔浓度调配成0.1％L-BHDU。化合物对皮肤无毒(组织学结果未示出)。
图13示出了L-BHDU和其C18(ODE-L-BHDU)POM和POC-L-BHDU针对细胞相关的VZV-ORF57-Luc、VZV TK-、VZV TS-和VZV TKTS-的抗病毒筛选结果。西多福韦和阿昔洛韦是阳性对照。每个符号表示6个重复的孔的平均值；线是最佳拟合曲线(为了清楚起见，省略误差条)。
图14表4示出了L-BHDU和若干种前药在ARPE-19细胞中针对细胞相关野生型和突变型VZV病毒的抗病毒活性。
具体实施方式
以下术语将在整个说明书中用于描述本发明。当术语在本文中没有具体定义时，所述术语应当被理解为以与本领域普通技术人员使用所述术语一致的方式使用。
在提供了值范围的情况下，应当理解，介于所述范围的上限与下限之间的每个中间值，到下限的单位的十分之一，除非另外明确说明，以及所述范围中的任何其它所陈述或中间值均涵盖于本发明内。这些较小范围的上限和下限可以独立地包含在更小范围中并且也涵盖于本发明内，这受制于在所陈述范围内任何确切排除的限值。在所述范围包含一个或两个限值的情况下，本发明中还包含排除所包含的那些限值中的任两个的范围。在一个或多个马库什(Markush)基团中可能存在取代基的情况下，应当理解仅使用那些形成稳定键的取代基。
除非另外定义，否则本文所使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域中的普通技术人员通常所理解相同的含义。虽然类似或等效于本文所描述的那些方法和材料的任何方法和材料也可以用于本发明的实践或测试，但现在描述优选的方法和材料。
必须注意，除非上下文另外明确指示，否则如在本文和所附权利要求中所使用的，单数形式“一个/一种(a)”、“和(and)”和“所述(the)”包含复数指代物。
除非另有说明，否则如本文所使用的术语“化合物”是指本文所公开的任何特定化合物，通常是指如本文所公开的β-L-[5-(E-2-溴乙烯基)-2-(羟甲基)-1,3-(二氧戊环-4-基)尿嘧啶(L-BHDU)的前药形式，但在上下文中可以包含互变异构体、区域异构体、几何异构体、异头物，以及在适用的情况下，这些化合物的其光学异构体(对映异构体)或非对映异构体(两个手性中心)，以及其药学上可接受的盐、溶剂化物和/或多晶型物。在其在上下文中的使用中，术语化合物通常是指单一化合物，但还可以包含其它化合物，如立体异构体、区域异构体和/或光学异构体(包含如本文所描述的外消旋混合物和/或非对映异构体)以及特定的对映异构体、对映异构体富集的或单个非对映异构体或所公开的化合物的混合物，这取决于术语的使用上下文。应当注意，在为化合物提供碳范围的情况下，所述范围表示每个碳单独被认为是所述范围的一部分。例如，C1-C20基团描述具有单个碳、两个碳原子、三个碳原子和四个碳原子等至多二十个碳的基团。
术语“患者”或“受试者”在整个说明书中用于描述用根据本发明的组合物对其提供治疗，包含预防性治疗的动物，通常是驯养动物或人，更通常是人。对于如人类患者等特定动物所特有的那些感染、病状或疾病状态的治疗，术语患者是指该特定动物。通常，在本发明中，除非另有说明，术语“患者”是指人类患者。在本发明中，除了人类之外，驯养动物(例如马、牛、狗、猫等)也可以用本发明的化合物处理。
术语“水痘带状疱疹病毒”或“VZV”用于描述已知感染人类(和其它脊椎动物)的八种疱疹病毒之一。VZV通常会导致儿童出现水痘，并且成人出现带状疱疹和带状疱疹后神经痛两者。水痘带状疱疹病毒有许多名称，包含：水痘病毒(chickenpox virus)、水痘病毒(varicella virus)、带状疱疹病毒和人类疱疹病毒3型(HHV-3)。原发性VZV病毒感染会导致水痘(chickenpox)(水痘(varicella))，但很少会导致并发症，包含脑炎或肺炎。即使在水痘的临床症状已经解决时，VZV仍然潜伏在感染者的神经系统(病毒潜伏期)中，潜伏在三叉神经和背根神经节中。在约10-20％的病例中，VZV在晚年再激活，产生被称为带状疱疹(herpes zoster)或带状疱疹(shingles)的疾病。带状疱疹的严重并发症包含带状疱疹后神经痛、多发性带状疱疹、脊髓炎、眼部疱疹或无疹型带状疱疹。根据本发明的化合物可用于抑制、治疗与这些病毒感染相关的并发症或使其消散。
VZV与单纯疱疹病毒(HSV I和II)密切相关，共享许多基因组同源性。许多已知的VZV包膜糖蛋白与HSV中的包膜糖蛋白一致。与HSV不同，VZV不能产生LAT(潜伏期相关转录物)，而LAT在建立HSV潜伏期(单纯疱疹病毒)中发挥重要作用。病毒对消毒剂非常敏感，尤其是次氯酸钠。在人体内，与本发明的化合物一起，可以用许多药物和治疗剂治疗，包含阿昔洛韦、带状疱疹免疫球蛋白(ZIG)和阿糖腺苷。
术语“单纯疱疹病毒”、“单纯疱疹病毒-1”(HSV-1)、“单纯疱疹病毒-2”(HSV-2)是疱疹病毒家族、疱疹病毒科的两个物种，其会导致人类感染。与其它疱疹病毒科一样，单纯疱疹病毒可能会产生终身感染。其也被称为人类疱疹病毒1型和2型(HHV-1和HHV-2)，并且是嗜神经和神经侵袭性病毒；其进入并隐藏在人神经系统中，这是其在人体中持久性的原因。HSV-1通常与被称为唇疱疹或发热疱疹的面部疱疹爆发有关，而HSV-2更常与生殖疱疹有关，尽管两种HSV毒株中的每一种都可能在通常与另一种毒株相关的区域发现。
单纯疱疹病毒的感染的特点是口腔、嘴唇或生殖器的皮肤或粘膜出现水疱的并发症或症状。损伤愈合后出现疱疹性疾病特有的结痂。然而，感染是持续性的，并且随着最初感染部位附近溃疡的爆发，症状可能会周期性地复发。在最初或原发性感染之后，HSV变得潜伏在所述区域中的神经的细胞体中。一些感染者经历病毒再激活的零星发作，随后病毒通过神经的轴突运输到皮肤，在所述皮肤处发生病毒复制和脱落。如果携带者产生并脱落病毒，疱疹是会传染的。这在爆发期间尤其可能发生，但在其它时候也可能发生。目前还没有治愈方法，但有一些治疗方法可以降低病毒脱落的可能性。
在整个说明书中，使用术语“药学上可接受的盐”来描述在适用的情况下本文所描述的化合物中的一种或多种的盐形式，所述化合物呈现为增加化合物通常在患者胃肠道的胃液中的溶解度，以促进化合物的溶解和生物利用度。药学上可接受的盐包含在适用的情况下源自药学上可接受的无机或有机碱和酸的盐。合适的盐包含源自药学领域众所周知的许多其它酸中的如钾和钠等碱金属，如钙、镁和铵盐等碱土金属的盐。钠盐和钾盐作为根据本发明的磷酸盐的中和盐是特别优选的。在某些实施例中也可以使用如碱加成盐等其它盐。
术语“药学上可接受的衍生物”在整个说明书中用于描述本发明的任何药学上可接受的前药形式，其在施用于患者时直接或间接提供L-BHDU或L-BHDU的活性代谢物。
术语“烷基”在其上下文中应当意指C1-C30，优选地C1-C20直链、支链或环状，通常是直链或支链的完全饱和烃基。应当注意，在提供碳范围的情况下，所述范围表示每个碳被认为是所述范围的一部分。例如C1-C20基团描述具有单个碳、两个碳原子、三个碳原子和四个碳原子等的基团。术语“醚”应当意指由氧和烷基形成的任选地经取代的C1至C20醚基基团，或者可替代地在烷基或亚烷基链中也可以含有至少一个氧。
术语“有效量”应当意指根据本发明化合物在其施用或使用的上下文内有效的量或浓度，其可以是抑制性的、预防性的和/或治疗性的。在上下文内，用于本发明的所有活性化合物以有效量使用。本发明化合物还涉及含有有效量的每种所用化合物的化合物的组合，无论所述组合在效果上是相加的还是协同的，前提是化合物的组合的总体效果是抑制患者的病毒感染的生长、降低患者的病毒感染的可能性或治疗患者的病毒感染，如本文其它地方所描述的。
如本发明的上下文中所使用的术语“L-构型”是指根据本发明的核苷化合物的构型，其模拟糖部分的非天然构型，与天然存在的核苷或“D”构型相反。术语“β”或“β异头物”用于描述根据本发明的核苷类似物，其中核苷碱基被配置(安置)在化合物中的二氧戊环部分的平面上方。
术语“对映异构体富集的”在整个说明书中用于描述包含至少约95％，优选地至少约96％，更优选地至少约97％，甚至更优选地至少约98％，并且甚至更优选地至少约100％或更多的所述核苷的单一对映异构体的核苷。根据本发明的前药L-BHDU核苷化合物通常是β-L-核苷化合物。除非另有说明，否则当本说明书中提到根据本发明的本发明化合物时，假定核苷具有L-核苷构型并且是对映异构体富集的(优选地大约100％的L-核苷)。术语“非对映体上纯的”用于描述根据本发明的化合物的单一非对映异构体，所述单一非对映异构体含有至少95重量％、96重量％、97重量％、98重量％、99重量％、99.5重量％或100重量％的单一非对映异构体以包含其它可能的非对映异构体。
术语“共同施用(coadminister)”和“共同施用(coadministration)”同义地用于描述根据本发明的核苷化合物中的至少一种与至少一种其它药剂的组合的施用，优选地至少一种另外的抗病毒药剂，包含本文具体公开的其它核苷抗病毒药剂，其量或浓度被认为是同时或约同时的有效量。虽然优选共同施用同时施用的药剂，但是可以不时施用药剂，使得两种(或更多种)药剂的有效浓度在患者体内同时出现至少短暂的时间段。可替代地，在本发明的某些方面，可能使每种共同施用的药剂在患者体内的不同时间表现出其抑制或治疗效果，最终结果是抑制病毒和治疗上文所提及的感染。当然，当存在多于一种病毒或其它感染或其它病状时，本发明化合物可以根据需要与治疗所述其它感染或病状的药剂组合。在某些优选的组合物和方法中，本发明L-BHDU前药化合物与至少一种另外的抗病毒药剂共同调配和/或共同施用，优选地其中抗病毒药剂是阿昔洛韦、泛昔洛韦、更昔洛韦(ganciclovir)、万乃洛韦、阿糖腺苷、膦甲酸、带状疱疹免疫球蛋白(ZIG)和其混合物。本发明还考虑了与5-氟尿嘧啶(5-FU)共同施用。
术语“独立地”在本文中用于指示独立地应用、随应用到应用而独立地变化的变量。
因此，本发明还涉及药物组合物，所述药物组合物包括有效量的如上文所描述的化合物，所述化合物任选地与药学上可接受的载体、添加剂或赋形剂组合。在替代性实施例中，药物组合物还可以含有一种或多种如本文其它地方所描述的另外的抗病毒药剂与添加剂、载体或赋形剂的组合。
治疗方法表示根据本发明的另外的实施例。在这方面，治疗病毒感染或其继发性疾病状态或病状，具体地来自需要疗法或处于感染或其继发性疾病状态或病状风险的患者的VZV、HSV-1或HSV-2感染的病毒感染或降低其可能性的方法包括向所述施用有效量的如上文其它地方所描述的化合物或组合物。替代性实施例依赖于对所述患者共同施用根据本发明的化合物与另外的抗病毒药剂的组合。在优选的方面，治疗VZV或HSV-1或HSV-2(包含其抗药性毒株或由于VZV、HSV-1或HSV-2而发生的继发性疾病或病状)或降低其可能性的方法涉及向有需要的患者施用有效量的如本文所描述的根据本发明的化合物或其药学上可接受的盐、溶剂化物或多晶型物。
基于根据本发明的核苷化合物的药物组合物包括有效量的上文-所描述的化合物中的一种或多种，用于治疗需要其疗法的患者的病毒感染(具体地VZV、HSV-1或HSV-2感染)或降低其可能性，任选地与药学上可接受的添加剂、载体或赋形剂组合。本领域普通技术人员将认识到治疗有效量将随待治疗的感染或病状、其严重程度、待采用的治疗方案、所用药剂的药代动力学以及待治疗的患者或受试者(动物或人)而变化。
在根据本发明的药物方面，根据本发明的化合物优选地与药学上可接受的载体混合而调配。通常，优选以可口-服施用的形式施用药物组合物，但某些调配物可以通过肠胃外、静脉内、肌内、透皮、经颊、鼻内、皮下、吸入、栓剂或其它途径施用。静脉内和肌内调配物通常在无菌盐水中施用。在某些情况下，可以使用局部或透皮施用。当然，本领域的普通技术人员可以在说明书的教导内对调配物进修饰，以在不会使本发明的组合物不稳定或损害其治疗活性的情况下提供用于特定施用途径的多种调配物。具体地，本发明化合物的修饰使其更易溶于水或其它媒剂，例如，可以通过本领域普通技术人员熟知的微小修饰(盐调配物等)容易地实现。改变特定化合物的施用途径和给药方案以管理本发明化合物的药代动力学，以便在患者中获得最大的有益效果也完全在技术人员的技能范围内。
在某些药物剂型中，本发明化合物的单磷酸酯和各种盐形式可能是优选的。在实施例中，使用磷酸二酯和三酯。本领域普通技术人员将认识到如何容易地修饰本发明化合物以增强根据本发明的前药-化合物，从而促进活性化合物向宿主生物体或患者体内的靶向的位点的递送。在将本发明化合物递送至宿主生物体或患者体内的靶向的位点时，技术人员还将利用前药-形式的有利药代动力学参数(如果适用)，以最大化化合物的预期效果。
根据本发明的活性调配物内包含的化合物的量是用于治疗感染或病状的有效量，具体地如本文其它地方所描述的病毒感染。通常，本发明化合物在药物剂型中的治疗有效量的范围通常为患者每天约0.05mg/kg至约100mg/kg或更多，更优选地每天略低于约1mg/kg至约25mg/kg或相当更多，这取决于所用的化合物、所治疗的疾状或感染以及施用途径。根据本发明的活性核苷化合物通常以范围为患者每天约0.5mg/kg至约25mg/kg的量施用，这取决于药剂在患者体内的药代动力学。该剂量范围通常产生活性化合物的有效血水平浓度，所述活性化合物在患者的血液中的范围可以为约0.05至约100微克/cc。出于本发明的目的，根据本发明的组合物的预防性或预防有效量(即，有效降低患者感染病毒感染风险的可能性的量)落入上述治疗有效量的相同浓度范围内，并且经常/通常与治疗有效量相同。
活性化合物的施用范围可以为连续(静脉内滴注)到每天至多几次口服施用(例如，每天一次，或每天四次或Q.I.D.)或透皮施用，并且可以包含口服、局部、胃肠外、肌内、静脉内、皮-下、透皮(可能包含渗透增强剂)、经颊和栓剂施用以及其它施用途径。肠溶包衣口服片剂也可以用于增强来自口服施用途径的化合物的生物利用度。最有效的剂型将取决于所选特定药剂的生物利用度/药代动力学以及患者的疾病的严重程度和患者的体型和体重。口服剂型和局部剂型一样是特别优选的，因为易于施用和预期的有利患者依从性。
为了制备根据本发明的药物组合物，治疗有效量的根据本发明的化合物中的一种或多种优选地根据常规药物混合技术(conventional pharmaceutical compoundingtechnique)与药学上可接受的载体紧密混合以产生剂量。根据施用所需的制剂形式，例如口服或胃肠外，载体可以采用多种形式。在制备口服剂型的药物组合物时，可以使用任何常用的药物介质。因此，对于如悬浮液、酏剂和溶液等液体口服制剂，可以使用合适的载体和添加剂，包含水、乙二醇、油、醇、调味剂、防腐剂、着色剂等。对于如粉末、片剂、胶囊等固体口服制剂，并且对于如栓剂等固体制剂，可以使用合适的载体和添加剂，包含淀粉、糖载体如葡萄糖、甘露醇、乳糖和相关载体、稀释剂、成粒剂、润滑剂、粘合剂、崩解剂等。如果需要，片剂或胶囊可以通过标准技术进行肠溶-包衣或持续释放，以有利地影响施用药物的药代动力学和/或生物利用度。使用这些剂型可以显著地增强患者体内化合物的生物利用度。
对于肠胃外制剂，载体将通常包括无菌水或氯化钠水溶液，但也可以包含其它成分，包含有助于分散的成分。当然，在使用无菌水并保持无菌的情况下，组合物和载体也必须灭菌。也可以制备可注射悬浮液，在这种情况下可以采用合适的液体载体、悬浮剂等。
脂质体悬浮液(包含靶向病毒抗原的脂质体)也可以通过常规方法制备以产生药学上可接受的载体。这可能适合于根据本发明使用的核苷或其它化合物的游离核苷、酰基/烷基核苷或磷酸酯前药形式的递送。
在根据本发明的特别优选的实施例中，化合物和组合物用于治疗、预防、降低病毒感染的可能性或延迟病毒感染的发作，如本文其它地方所公开的(VZV、HSV-1或HSV-2)。优选地，为了治疗、预防、降低这些感染或继发于这些病毒感染的疾病状态和/或病状的发作的可能性或延迟其发作，组合物将以口服剂型施用，剂量范围为约250微克至多约500mg-1克或更多，每天至少一次，至多每天四次。在实施例中，化合物以缓释形式调配并且施用频率较低。本发明化合物优选地口服施用，但通常可以肠胃外、局部或以栓剂形式施用。
在本发明化合物与用于治疗病毒感染，具体地如VZV、HSV-1或HSV-2感染等病毒感染的另一种化合物组合的共同施用的情况下，根据本的前药核苷化合物的量的施用范围为约1mg/kg患者至约500mg/kg患者或更多或相当更多，这取决于要共同施用的第二药剂和其针对要抑制的病毒感染中的每一种的效力、所治疗的病状或感染以及施用途径。在共同施用的情况下，另一种抗病毒药剂可以优选地以范围为约100μg/kg(微克每千克)至约500mg/kg的量施用。在某些优选的实施例中，这些化合物可以优选地以范围为约1mg/kg至约50mg/kg或更多(通常至多约100mg/kg)的量施用，这通常取决于患者体内两种药剂的药代动力学。这些剂量范围通常在患者体内产生活性化合物的有效血水平浓度。可以与根据本发明的化合物共同施用的典型抗病毒药剂包含阿昔洛韦、泛昔洛韦、更昔洛韦、万乃洛韦、阿糖腺苷、带状疱疹免疫球蛋白(ZIG)和其混合物。5-FU也经常与根据本发明的化合物共同施用。
根据本发明的化合物可以有利地预防性使用，以预防或降低病毒感染的可能性，或者预防或降低与病毒感染相关的临床症状的发生的可能性，或者预防或降低病毒感染传播到另一个人的可能性。因此，本发明还涵盖用于预防性治疗VZV、HSV-1或HSV-2感染的方法。在根据本发明的这一方面，本发明组合物可以用于预防、降低病毒感染或病毒相关疾病状态或病状的可能性和/或延迟其发作，或者用于预防、降低和/或延迟感染向其他人的传播。这种预防性方法包括向需要此类治疗的患者或处于发展成VZV、HSV-1或HSV-2感染，包含病毒相关疾病状态或病状的风险的患者或希望预防或降低病毒感染传播给另一个人的可能性的受感染患者施用有效缓解、预防、降低病毒感染的可能性或延迟病毒感染发作的量的单独或与另一种抗病毒组合的根据本发明的化合物。在根据本发明的预防性治疗中，优选所使用的抗病毒化合物的毒性应尽可能低，并且优选地对患者无-毒。在本发明的这一方面，特别优选的是，所使用的化合物应该针对病毒是最有效的，并且应该对患者表现出最小的毒性。在用于预防性治疗病毒感染的本发明的化合物的情况下，这些化合物可以在用于治疗性治疗的相同剂量范围内(即，对于口服剂型，约250微克至多约500mg或更高，每天一至四次)作为预防剂施用，以预防病毒感染的增殖，或者可替代地，延长患者感染将其表现为临床症状的病毒感染的发作或降低其感染的可能性。
另外，根据本发明的化合物可以单独施用或与包含本发明的其它化合物的其它药剂组合施用。根据本发明的某些化合物可以通过减少其它化合物的代谢、分解代谢或失活来有效增强根据本发明的某些药剂的生物活性，并且因此，为了这一预期效果而共同-施用。
化学
通常，根据下文所呈现的方案1、2和3，根据本发明的化合物容易地从L-BHDU合成。熟练的从业者可以容易地调整具体的合成步骤，以便提供本文所公开的所有化合物的简便合成，而无需进行过度的实验。
ODE-L-BHDU和HDP-L-BHDU
根据本发明人描述的方案合成十八烷基氧乙基-L-BHDU(ODE-L-BHDU，5)和十六烷基氧丙基-L-BHDU(HDP-L-BHDU，6)前药。18这些L-BHDU的长链脂质磷酸盐是使用磷酸三酯方法合成的，如图1方案1所示。L-BHDU的合成通过先前报告的方法进行。10在存在1,2,4-三唑和三乙胺的情况下，L-BHDU与2-氯苯基二氯磷酸酯(2)缩合，以提供偶联的中间体。无需进一步纯化，在存在N-甲基咪唑(NMI)的情况下，在THF中用长链脂质醇(3-十六烷氧基-1-丙醇或2-十八烷氧基-1-乙醇)处理中间体，以得到产率为64％的完全保护的对应的磷酸三酯(3和4)，其通过快速色谱法以良好产率分离。磷酸三酯(3或4)在与两种非对映异构体相对应的31P NMR中显示出两个明显不同的信号。非对映异构体的存在也从1H NMR光谱中明显可见。为了去除2-氯苯基，将磷酸三酯溶解于THF中，并用0.5N NaOH在50℃下处理1.5小时，以得到产率为大约85至90％的目标前药5和6。
POM-L-BHDU
POM-L-BHDU的合成在图2方案2中示出，并且通过L-BHDU与氯双(POM)磷酸酯(7)的偶联来引发，如方案2所示。所有化学合成的试剂和条件在附图说明中公开。根据Hawang Y.等人报告的方案合成氯双(POM)磷酸酯(7)。19在存在含NMI的THF的情况下，将L-BHDU在0℃至室温下用7处理，以产生产率为71％的POM-L-BHDU。
用化合物9开始合成双POC-L-BHDU(14)前药。这在图3方案3中示出。9的烷基化与THF中的碳酸铯(Cs2CO3)中的POC-I进行，以得到POC烷基化酯10。最初，按照Pd/C上的氢化条件，尝试将10转化为11。在该尝试中，没有实现选择性单苄基去保护，并且获得了主要的二去苄基化产物。因此，用LiBr进行选择性单苄基去保护，但该转化率非常低产率，并且仅产生7-9％的化合物11。因此，重新进行该反应，并在乙腈中用碘化钠(NaI)进行，在这种情况下，仅产生产率为92％的11。在存在Cs2CO3的情况下，在THP中通过POC-I完成11的重复烷基化，以得到产率为70％的中间体12。12的最终苄基脱保护在Pd/C上在5psi氢气中进行，以得到产率为85％的关键中间体13。在存在二异丙胺(DIPEA)、双(2-氧代-3-噁唑烷基)氯化膦(BOP-Cl)和3-硝基-1,2,4-三唑的情况下，将中间体13与L-BDHU在THF中在0℃至室温下偶联，以提供产率为22％的最终Bis-POC-L-BHDU(14)。通过ESI高分辨率质谱(ESI-HRMS)、1H-NMR、13C-NMR和31P-NMR确认了所有前药的同一性。这些前药随后用于下文所描述的生物学实验。
抗病毒活性
L-BHDU具有针对VZV和HSV-1的抗病毒活性。在VZV复制的SCID-Hu小鼠模型中测试了L-BHDU的抗病毒效力，所述模型采用人胎儿皮肤并且在15mg/kg时有效。11L-BHDU在至多150mg/kg下耐受性良好，并且在小鼠器官中达到高水平，但在大脑中没有达到高水平。L-BHDU的抗病毒活性依赖于VZV和HSV-1编码的胸苷激酶的磷酸化作用，并且抗性映射到该基因。20
为了增强抗病毒活性，合成了十八烷氧基乙基-L-BHDU(ODE-L-BHDU，5)和十六烷氧基丙基-L-BHDU(HDP-L-BHDU，6)、POM-L-BHDU(8)和POC-L-BDHU(14)(图1-3，方案1-3)前药，进行修饰以增加生物利用度和细胞渗透性。其抗病毒活性在用新的报告基因病毒VZV-ORF57-Luc感染的ARPE-19细胞中进行了评估。在该测定中，发现L-BHDU的效力是先前使用VZV-BAC-Luc感染的HFF的测定的效力的10倍(HFF为0.22μM，ARPE-19为22nM)。11L-BHDU揭示了良好的抗病毒效力，EC50为0.022μM(参见图4和图5，表1)。POM-L-BHDU和POC-L-BHDU类似物在ARPE-19细胞中展现出针对VZV-ORF57-Luc的良好抗病毒功效。POM-L-BHDU示出EC50为0.028，SI为3619。这与示出EC50为0.034μM，SI为2915的亲本L-BHDU和POC-L-BHDU的抗病毒功效类似。长链磷脂前药OED-L-BHDU(5)和HDP-L-BHDU(6)表现出EC50分别为0.068和0.90μM，SI为479和111。
通过进行72小时的中性红染料摄取和MTT细胞增殖测定，在低传代人成纤维细胞(HFF)细胞上确定合成的类似物的细胞毒性。发现L-BHDU和其POM和POC前药无细胞毒性(CC50>100μM)，并且不会影响细胞增殖。而L-BHDU的长链磷脂十八烷基和十六烷基前药展现出CC50值分别为32.5和10μM的浓度的细胞毒性。参见图5表1。
在体外抗病毒数据的鼓舞下，本发明人随后试图评估这些L-BHDU前药的体内抗病毒功效。在对合成的化合物的体外数据进行评估之后，由于HDP-L-BHDU(化合物6)的较高毒性和低选择性，该化合物不再进行另外的体内测试。在VZV复制的NuSkin小鼠模型中，将十八烷基(图1方案1，化合物5)、POM(图2方案2，化合物8)和POC(图3方案3，化合物14)的体内抗病毒功效与L-BHDU进行比较，所述模型采用植入成年人皮肤异种移植物的无胸腺Nude小鼠。用VZV-ORF57-Luc接种具有皮肤异种移植物的10只小鼠组(5只雄性，5只雌性)，并且然后在3天之后通过皮下途径开始治疗。媒剂组仅接受Cremophor-DMSO-盐水，并且阳性对照组接受HPMPC(西多福韦)10mg/kg。测试化合物以与HPMPC等摩尔浓度在CDS中调配，根据其分子量范围为11.4至24.9mg/kg。在感染后的第3天至第9天每天对小鼠进行一次处理。在第3-14天每天称重并通过体内成像系统(IVIS)扫描以测量病毒传播。抗病毒活性是基于与第3天的值相比总通量增加一倍所测得的病毒产量来评估的。
基于先前用L-BHDU进行的体内分析，本发明人预期这些前药类似物将具有抗病毒活性。对这些衍生物的体内检查表明，在所选择的前药类似物中，OED-L-BHDU和POM-L-BHDU已经展现出优于L-BHDU的抗病毒效力，并且没有任何细胞毒性。L-BHDU的两种前药在约25mg/kg/天皮下注射(s.c.)的剂量下在体内是有效的。这与西多福韦10mg/kg等摩尔。发现亲本化合物L-BHDU和POC-L-BHDU无效(图6A)。值得一提的是，与西多福韦相比，L-BHDU-POM口服同样有效(ip途径，图6B)。预计L-BHDU展现出较低体内效力，因为其药代动力学较差。然而，POC-L-BDHU酯在生理pH下可能不够稳定，无法在细胞内达到有效浓度。这可以解释POC前药体内有效性的下降。小鼠(雄性和雌性两者)对所有测试的化合物也具有良好的耐受性，并且其没有示出显著的体重减轻(图7)。
在这些发现之后，选择OED-L-BHDU(L-BHDU-C18)和(POM-L-BHDU，37)与标准参考西多福韦(10mg/Kg静脉内途径(iv))进行重复体内评估。在对L-BHDU-C18和POM-L-BHDU前药的重复体内研究中，发现通过皮下(s.c.)以及口服(o.p.)途径，所述前药比西多福韦更具活性(这在图6b中示出)。POM-L-BHDU和L-BHDU-C18已示出良好的体内效力，并且其已被选择用于另外的药代动力学/药效学(PK/PD)研究、作用机制和毒理学研究。另外地，还需要评估POM-L-BHDU与5-氟尿嘧啶分解代谢的潜在相互作用，这是溴夫定需要关注的问题，而L-BHDU则不需要。11根据初步发现，L-BHDU干扰VZV感染在未分裂细胞中诱导的嘧啶生物合成。22
另外地，所有合成的化合物也在Vero细胞中针对单纯疱疹病毒(HSV-1，口腔疱疹)进行了体外测试，图8。L-BHDU和其十八烷基OED-L-BHDU和POC-L-BHDU前药针对HSV-1表现出良好的活性。L-BHDU示出EC50为0.007μM，SI大于12,903(图9，表2)。
POM-L-BHDU表达出EC50为0.028μM，SI>3546。然而，相比之下，POC-L-BHDU示出更强的抗病毒效力，EC50为0.0260μM，SI>3,846。与所有合成的类似物相比，发现十八烷基前药的最小有效EC50为0.7573μM，SI为26.5。发现L-BHDU和其POM和POC前药优于阿昔洛韦(EC50＝0.0736μM)，且没有任何毒性CC50>100μM。然而，十八烷基前药在浓度为20μM时表现出细胞毒性。
此外，使用阿昔洛韦作为标准药物参照，在Vero细胞中测试了这些类似物的体外针对HSV-2(生殖器疱疹)的抗病毒活性。有趣的是据报告，发现POM-L-BHDU仅针对HSV-2具有活性，EC50为1.4μM，SI>71(图10)。发现包含L-BDHU的所有其它类似物针对HSV-2无效(图11，表3)。在这些发现之后，确定POM-L-BHDU(37)具有针对HSV-1和HSV-2的潜力。L-BDHU的POM前药的另外的体内评估将证实活性。L-BHDU的POM前药可以在体内小鼠模型中展现出优异的抗病毒HSV-2功效。
此外，在人体皮肤外植体模型中，POM-L-BHDU被评估为VZV和HSV的局部治疗，并且在可可脂中调配0.2％时，其针对这两种病毒非常有效(图12)。重要的是，对于HSV1，局部L-BHDU-POM 0.2％比局部阿昔洛韦0.5％更有效(图12，右小图)。
由于L-BHDU、ODE-L-BHDU、POM-L-BHDU和POC-L-BHDU具有针对VZV-ORF57-Luc的一些最佳抗病毒特性，因此针对VZV突变体VZV TK(胸苷激酶缺陷型，-TK)、VZV TS(胸苷酸合酶缺陷型，-TS)和VZV TKTS(胸苷酸激酶和胸苷酸合酶缺陷型，-TKTS)突变体筛选了前药。这些研究以与上文所描述的功效研究相同的方式进行，除了细胞相关的VZV-ORF57-Luc、VZV-ORF57-ΔTK、VZV-ORF57-ΔTS和VZV-ORF57-ΔTKTS用于感染ARPE-19细胞之外。和以前一样，CDV和ACV用作阳性对照。每种化合物针对细胞相关的VZV的EC50与用无细胞VZV获得的EC50类似或略高(图13)。在大多数情况下，L-BHDU和其前药针对VZV-ORF57-Luc的效力比针对CDV或ACV的效力更强。例外情况是ODE-L-BHDU，其效力比CDV弱，但效力是ACV的效力的9倍(图14，表4)。
结论
总之，本发明人已经合成L-BHDU的POM、POC和长链磷脂前药。这些前药表现出显著的抗VZV活性。与L-BHDU相比，POM-L-BHDU(8)示出增强的抗病毒效力，而OED-L-BHDU(5)和HDP-L-BHDU(6)表现出比亲本分子更低的针对VZV的体外活性。此外，体外有效化合物POM-L-BHDU在体内小鼠模型中保持了其抗病毒效力，而没有细胞毒性。此外，与L-BHDU相比，长链磷脂前药OED-L-BHDU(化合物5)也展现出显著增强的体内抗病毒活性。从这项研究中可以得出结论，POM-L-BDHU(8)和OED-L-BHDU(5)应该发展成为针对VZV的药物候选物。需要进行包含针对耐药突变体的抗VZV活性、药物代谢动力学研究、分子作用机制研究、组织分布研究的另外的生物学研究，以评估这8和9种有前景的L-BHDU前药的全部潜力。值得一提的是，该研究中的所有合成前药表现出良好的针对HSV-1(口腔疱疹)的抗病毒活性。POM-L-BDHU(8)也表现出显著的针对HSV-2(生殖疱疹)的活性，而发现包含L-BDHU的所有其它前药类似物针对该病毒无活性。总的来说，POM-L-BDHU(8)和OED-L-BHDU(5)是有效、安全和耐受性良好的，使其成为药物疗法的良好选择。此外，POM-L-BDHU(8)示出与该化合物作为针对HSV-2(生殖疱疹)的良好药物候选者的开发相一致的活性，这是当前治疗的必要条件。
实验部分
一般分析方法
购买和使用的试剂和无水溶剂未经进一步纯化。通过薄层色谱板(TLC硅胶GF 250微米)监测反应，所述薄层色谱板使用UV灯(254nm)可视化并用15％硫酸于甲醇中的溶液显影。熔点记录在数字熔点设备上，并且未经校正。用四甲基硅烷(TMS)作为内标，在500MHz上记录1H NMR、19F NMR、在202MHz上记录31P-NMR并且在125MHz上记录13C NMR的核磁共振谱。化学位移(δ)被引用为s(单重态)、bs(宽单重态)、d(双重态)、t(三重态)、q(四重态)、m(多重态)、dd(双双重态)和dt(双三重态)。在数字旋光仪上测量旋光度。在Q-TOF质谱仪上记录ESI高分辨率质谱。薄层色谱法在涂有硅胶的玻璃板上进行。
L-BHDU-5'-[(2-十八烷基氧乙基)磷酸酯](5)。向1,2,4-三唑(0.28g，4.1mmol)和三乙胺(0.57mL，4.1mmol)于无水THF(10mL)中的溶液中添加2-氯苯基二氯磷酸酯(2，0.5g，2.0mmol)于THF(10mL)中的溶液。将反应混合物在室温下搅拌30分钟，并且然后过滤。向滤液中依次添加添加20mL的THF、L-BHDU(1，0.49g，1.5mmol)和1-甲基咪唑(0.17mL，2.0mmol)。在1小时之后，向混合物中添加2-(十八烷基氧基)乙醇(0.48g，1.5mmol)并在室温下搅拌过夜。将溶剂在减压下蒸发，并通过硅胶柱色谱法(3％ MeOH/DCM)纯化获得的粗产物以L-BHDU 5'-[(2-氯苯基2-十八烷基氧乙基)磷酸酯](3，0.45g，64％产率)1H-NMR(500MHz,CDCl3)δ9.13(bs,1H,NH),7.71(d,J＝2.5Hz,1H),7.48-7.38(m,3H),7.20(t,J＝16.0&8.5Hz,1H),7.10(t,J＝15.5&8.0Hz,1H),6.72(dd,J＝13.5&4.5Hz,1H)；6.33(dd,J＝16.5&7.5Hz,1H),5.17-5.16(m,1H),4.55-4.43(m,2H),4.37-4.32(m,2H),4.22-4.16(m,2H),3.66-3.64(m,2H),3.42(t,J＝13.5&8.0Hz,2H),1.52-1.48(m,2H),1.29-1.23(m,30H),0.86(t,J＝14.0&7.0Hz,3H)；31P NMR(202MHz,CDCl3):δ-6.10,-6.36；13C-NMR(125MHz,CDCl3)δ160.9,149.3,146.3,130.9,130.5,128.2,127.6,126.6,126.0,125.5,112.1,110.8,110.4,81.5,81.4,81.2,71.5,71.4,68.3,31.9,29.7,29.5,29.4,26.0,22.7,14.2。将获得的中间体3溶解于THF中，并在0℃下添加0.5N NaOH溶液(1.5mL)。将混合物在50℃下搅拌2小时，并在0℃下用1N HCl中和。将挥发物在减压下去除，并且将残余物通过硅胶柱色谱法(10％MeOH/DCM)纯化，以得到产率为90％的5。Mp 115-117℃；1H-NMR(500MHz,DMSO-d6)δ11.59(s,1H),8.20(s,1H),7.39(d,J＝13.5Hz,1H),7.26(d,J＝14.0Hz,1H),6.18(d,J＝4.5Hz,1H),5.04-5.03(m,1H),4.23(d,J＝9.5Hz,1H),4.08(t,J＝10.0&4.5Hz,1H),3.91-3.93(m,2H),3.72-3.69(m,2H),3.43(t,J＝10.0&4.5Hz,2H),3.35-3.34(m,2H),1.46-1.43(m,2H),1.28-1.23(m,30H),0.85(t,J＝13.5&8.6Hz,3H)；31P NMR(202MHz,DMSO-d6):δ-1.06；13C{1H}NMR(125MHz,CD3OD)δ162.3,150.0,138.6(d,J＝21.5Hz),111.2,108.3,107.8,81.55(d,J＝34.4Hz),70.9,64.6,46.7,31.7,29.4,29.2,29.1,25.8,22.4,13.1,13.0；HRMS(EI)(C30H52BrN2O9P+Na)+的计算值717.2492，实验值717.2485。
按照与化合物5相同的程序以定性产率合成化合物6(50mg)。产率85％；mp 122-123℃；1H-NMR(500MHz,CD3OD)δ8.02(s,1H),7.46(d,J＝14.0Hz,1H),7.04(d,J＝13.5Hz,1H),6.32(dd,J＝7.5&1.5Hz,1H),5.19(s,1H),4.29(dd,J＝7.0&2.0Hz,1H),4.22-4.19(m,1H),4.15-4.14(m,2H),3.99(d,J＝6.5&2.0Hz,2H),3.55(t,J＝13.0&7.0Hz,2H),3.43(t,J＝13.0&6.5Hz,2H),1.92-1.89(m,2H),1.56-1.52(m,2H),1.37-1.31(m,26H),0.93(t,J＝13.5&7.0Hz,3H)；31P NMR(202MHz,CD3OD):δ0.58；13C{1H}NMR(125MHz,CD3OD)δ162.3,150.0,138.6(d,J＝20.1Hz),129.6,129.1,111.2,108.3,107.8,104.5,103.9,81.5(d,J＝34.6Hz),71.1(d,J＝31.5),70.7,67.0,63.6,62.4,31.7,30.8,30.7,30.6,29.4,29.3,29.1,25.9,22.4,13.0(d,J＝12.0Hz)；HRMS(EI)(C29H50BrN2O9P+H)+的计算值681.2516，实验值681.1507。
L-BHDU的双(POM)磷酸化的合成的程序：向L-BHDU(30mg，0.094mmol)和N-甲基咪唑(0.61mL，0.75mmol)于干燥THF(3mL)中的经搅拌的溶液中添加通过在0℃下溶解于3mL的THF中的氯双(POM)磷酸酯7(154mg，0.473mmol)并搅拌15分钟。之后，将反应物温热至室温并搅拌3小时。将混合物用甲醇淬灭，并将溶剂在减压下去除。将粗产物通过硅胶柱色谱法(0.5％ MeOH/DCM)纯化，以得到呈无色粘性油的8(42.0mg，产率71％)。1H NMR(500MHz,CDCl3)δ8.55(bs,1H),7.70(bs,1H),7.43(d,J＝15.0Hz,1H),6.78(d,J＝10.0Hz,1H),6.35(d,J＝10.0Hz,1H),5.71-5.64(m,4H),5.14(d,J＝1.5Hz,1H),4.42-4.30(m,2H),4.25-4.17(m,2H),1.22(s,18H)；13C-NMR(125MHz,CDCl3)δ176.8,160.9,149.4,137.3,128.3,112.2,110.6,102.9,100.0,83.1,81.4,71.5,65.1,38.8,26.9；31P-NMR(202MHz,CDCl3)δ-3.02,HRMS(EI)(C22H32BrN2O12P+H)+的计算值627.0954，实验值m/z 627.0953。
((双(苄氧基)磷酰基)氧基)甲基异丙基碳酸酯(10)。在室温下向化合物9(560mg，1.99mmol)和碳酸铯(1.6g，4.97mmol)于丙酮(10mL)中的经搅拌的混合物中逐滴添加POC-I(610mg，2.38mmol)并搅拌过夜。将反应混合物通过布氏漏斗过滤，并将获得的滤液在减压下浓缩，将获得的残余物在硅胶柱色谱法(20％ EtOAc/己烷)上纯化，以产生650mg的产率为82％的呈无色油的化合物10。1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.35-7.30(m,10H),5.61-5.58(d,J＝15.0Hz,2H),5.07-5.05(d,J＝10.0Hz,4H),4.90-4.85(s,1H),1.29-1.28(d,J＝5.0Hz,6H)；31P-NMR(202MHz,CDCl3)δ–2.02
(((苄氧基)(羟基)磷酰基)氧基)甲基异丙基碳酸酯(11)。向化合物10(1.0g，2.54mmol)于乙腈(20mL)中的经搅拌的溶液中添加NaI(0.76g，5.07mmol)并在45℃下搅拌12小时。将反应混合物在减压下浓缩，并将获得的粗产物用干乙醚洗涤，并在高真空下干燥。在干燥之后，将残余物在不进一步纯化的情况下如此用于下一步骤。
((苯氧磷酰基)双(氧基))双(亚甲基)二异丙基双(碳酸酯)(12)。在室温下向化合物11(231mg，0.75mmol)和碳酸铯(371mg，1.13mmol)于丙酮(10mL)中的经搅拌的混合物中逐滴添加POC-I(240mg，0.98mmol)并继续搅拌过夜。将反应混合物通过布氏漏斗过滤，并将获得的滤液在减压下浓缩，将残余物在硅胶柱色谱法(15％ EtOAc/己烷)上纯化，以产生30mg的产率为70％的呈无色油的化合物12。1H NMR(500MHz,CDCl3)δ7.38-7.33(m,5H),5.64-5.62(d,J＝10.0Hz,4H),5.13-5.12(d,J＝5.0Hz,2H),4.94-4.86(s,2H),1.30-1.28(t,J＝10.0Hz,6H)；31P NMR(202MHz,CDCl3)δ–3.77。
((羟基磷酰基)双(氧基))双(亚甲基)二异丙基双(碳酸酯)(13)。将在环境温度下的化合物12(300mg，mmol)和10％ Pd/C(30mg)于甲醇中的悬浮液在5psi下用H2处理2小时。使混合物穿过硅藻土床并在减压下浓缩，以得到200mg的产率为85％的呈无色粘稠液体的13。化合物13在不进行进一步纯化的情况下如此用于下一步骤反应。1H-NMR(500MHz,CDCl3)δ7.99(bs,1H),5.63-5.60(d,J＝15.0Hz,4H),4.95-4.88(s,2H),1.31-1.30(t,J＝5.0&2.0Hz,6H)；13C-NMR(125MHz,CDCl3)δ153.19,85.46,73.44,21.66；31P-NMR(202MHz,CDCl3)δ–3.36。
将双(POC)前药L-BHDU(14)化合物13(92mg，0.282mmol)溶于TEA(1mL)和吡啶(0.5mL)中，在室温下搅拌10分钟，然后将内容物在减压下浓缩，随后与甲苯(3mL)共蒸发。将残余物溶解于干燥THF(3mL)中，并冷却至0℃，之后添加L-BHDU(30mg，0.094)，随后依次添加DIPEA(0.05mL，0.282mmol)、BOP-Cl(48.0mg，0.189mmol)和3-硝基-1,2,4-三唑(21mg，0.189mmol)。将混合物在相同温度下搅拌2小时，用乙酸乙酯(50mL)稀释。将有机层用饱和NaHCO3溶液(20mL X 2)洗涤，随后用盐水溶液(10mL)洗涤，并经Na2SO4干燥。将溶剂在减压下去除，并将获得的粗产物通过硅胶柱色谱法(0.8％甲醇/DCM)纯化，以得到呈无色粘性固体的化合物14(13mg，22％产率)。1H-NMR(500MHz,CDCl3)δ8.59(bs,1H),7.69(s,1H),7.44-7.41(d,J＝15.0MHz,1H),6.79-6.76(d,J＝15.0MHz,1H),6.35-6.34(d,J＝5.0MHz,1H),5.71-5.64(m,4H),5.15(s,1H),4.95-4.88(s,2H),4.45-4.35(m,2H),4.33-4.17(m,2H),1.31-1.29(t,J＝15.0&7.0Hz,6H)；13C-NMR(125MHz,CDCl3):160.95,153.05,149.4,137.3,128.3,112.2,110.5,102.9,85.8,81.4,77.4 73.7,71.5,65.2,21.7；31P-NMR(202MHz,CDCl3)–3.14；HRMS(EI)(C20H28BrN2O14P+H)+的计算值631.0540，实验值631.0538。
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20.De,C.；Liu,D.；Singh,U.S.；Chu,C.K.；Moffat,J.F.,β-L-1-[5-(E-2-溴乙烯基)-2-(羟甲基)-1,3-(二氧戊环-4-基)]尿嘧啶(L-BHDU)通过耗竭细胞dTTP库来抑制水痘带状疱疹病毒复制(β-L-1-[5-(E-2-Bromovinyl)-2-(Hydroxymethyl)-1,3-(Dioxolan-4-yl)]Uracil(L-BHDU)Inhibits Varicella Zoster Virus Replication by Depletingthe Cellular dTTP Pool).《生物预印本资料库(bioRxiv)》2020,02.13.948216。
21.De,C.；Liu,D.；Depledge,D.；Breuer,J.；Singh,U.S.；Hartline,C.；Prichard,M.N.；Chu,C.K.；Moffat,J.F.,β-L-1-[5-(E-2-溴乙烯基)-2-(羟甲基)-1,3-(二氧戊环-4-基)]尿嘧啶(L-BHDU)针对水痘带状疱疹病毒和1型单纯疱疹病毒的有效性取决于胸苷激酶活性(β-L-1-[5-(E-2-Bromovinyl)-2-(hydroxymethyl)-1,3-(dioxolan-4-yl)]uracil(L-BHDU)effectiveness against varicella-zoster virus and herpessimplex virus type 1depends on thymidine kinase activity).《生物预印本资料库》2020,02.13.948190。

Claims (48)

1.一种根据以下化学结构I的L-BHDU的前药化合物：
其中R1是-(CH2)n-O-R1a基团或-(CH2)j-O-C(O)Ok-R2a基团；
R2是H、-(CH2)n-O-R1a基团或-(CH2)j-O-C(O)Ok-R2a基团；
R1a独立地是C6-C30烷基，通常是C12-C22烷基，通常是C14-C20烷基或C16-C18烷基，通常是C16或C18烷基；
R2a独立地是C1-C12烷基，通常是C2-C6烷基、C3-C4烷基、异丙基、叔丁基或仲丁基，或者异丙基或叔丁基；
每个j独立地是1-6、1-3，通常是1或2；
每个k是0或1；
每个n独立地是1-6、1-4、2-4或者2或3；或
其药学上可接受的盐、溶质或多晶型物。
2.根据权利要求1所述的化合物，其中R1是-(CH2)n-O-R1a基团，并且n是2或3。
3.根据权利要求1或2所述的化合物，其中R1a是C14-C20烷基或C16-C18烷基，并且n是2或3。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的化合物，其中R1a是C16或C18，并且R2是H。
5.根据权利要求4所述的化合物，其中R1a是C18，并且n是2。
6.根据权利要求4所述的化合物，其中R1a是C16，并且n是2。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的化合物，其中R1是-(CH2)n-O-R1a基团，并且R2是H或-(CH2)n-O-R1a。
8.根据权利要求1所述的化合物，其中R2是H或-(CH2)j-O-C(O)Ok-R2a基团。
9.根据权利要求1或8所述的化合物，其中R2是-(CH2)j-O-C(O)Ok-R2a基团，并且j是1-4。
10.根据权利要求1、8或9中任一项所述的化合物，其中j是1或2，并且R2a是C1-C12烷基。
11.根据权利要求1或8至10中任一项所述的化合物，其中j是1或2，并且R2a是C2-C6烷基。
12.根据权利要求1或8至11中任一项所述的化合物，其中j是1，并且R2a是C3或C4烷基。
13.根据权利要求1或8至12中任一项所述的化合物，其中j是2，并且R2a是C3或C4烷基。
14.根据权利要求1和8至13中任一项所述的化合物，其中R1是-(CH2)j-O-C(O)Ok-R2a。
15.根据权利要求1、8至11和14中任一项所述的化合物，其中j是1。
16.根据权利要求1和8至15中任一项所述的化合物，其中k是0。
17.根据权利要求1和8至15中任一项所述的化合物，其中k是1。
18.根据权利要求1至6和8至17中任一项所述的化合物，其中R1和R2相同。
19.一种根据以下化学结构的化合物：
其中R1是-(CH2)n-O-R1a基团，n是2或3，R1a是C16或C18烷基，并且R2是H，或其药学上可接受的盐、溶剂化物或多晶型物。
20.根据权利要求19所述的化合物，其中n是2，并且R1a是C18烷基。
21.根据权利要求19所述的化合物，其中n是3，并且R1a是C16烷基。
22.一种根据以下化学结构的化合物：
其中R1和R2各自是-(CH2)j-O-C(O)Ok-R2a基团；
R2a独立地是异丙基或叔丁基；
每个j独立地是1或2；
每个k是0或1；或
其药学上可接受的盐、溶质或多晶型物。
23.根据权利要求22所述的化合物，其中R1和R2是相同的，j是1，k是1，并且R2a是异丙基。
24.根据权利要求22所述的化合物，其中R1和R2是相同的，j是1，k是0，并且R2a是叔丁基。
25.一种药物组合物，其包括有效量的根据权利要求1至24中任一项所述的化合物与药学上可接受的载体、添加剂或赋形剂的组合。
26.根据权利要求25所述的组合物，其进一步包含另外的生物活性剂。
27.根据权利要求26所述的组合物，其中所述生物活性剂是阿昔洛韦(acyclovir)、溴夫定(brivudine)、膦甲酸(foscarnet)、西多福韦(cidovovir，CDV)、伐昔洛韦(valacyclovir)、泛昔洛韦(famciclovir)、带状疱疹免疫球蛋白(ZIG)、阿糖腺苷(vidarabine)或其混合物。
28.根据权利要求26所述的组合物，其中所述生物活性剂是5-氟尿嘧啶。
29.根据权利要求27所述的组合物，其中所述生物活性剂是膦甲酸、西多福韦或其混合物。
30.一种治疗有需要的患者的病毒感染的方法，所述方法包括向所述患者施用有效量的根据权利要求25至29中任一项所述的组合物，其中所述病毒感染是水痘带状疱疹病毒(VZV)感染、单纯疱疹病毒I(HSV-1)感染或单纯疱疹病毒II(HSV-2)感染。
31.根据权利要求30所述的方法，其中所述病毒感染是VZV感染。
32.根据权利要求31所述的方法，其中所述病毒感染是由野生型VZV或突变型VZV(TK-、TS-或TK-TS-)引起的。
33.根据权利要求30所述的方法，其中所述病毒感染是HSV-1感染。
34.根据权利要求30所述的方法，其中所述病毒感染是HSV-2感染。
35.一种治疗有需要的患者的病毒感染的方法，所述方法包括向所述患者施用有效量的根据权利要求1至24中任一项所述的化合物或根据权利要求25至29中任一项所述的组合物，其中所述病毒感染是水痘带状疱疹病毒(VZV)感染、单纯疱疹病毒I(HSV-1)感染或单纯疱疹病毒II(HSV-2)感染。
36.根据权利要求35所述的方法，其中所述化合物是图1方案1的化合物5、图2方案2的化合物8或图3方案3的化合物14。
37.一种降低有需要的患者的病毒感染的可能性的方法，所述方法包括向所述患者施用有效量的根据权利要求25至29中任一项所述的组合物，其中所述病毒感染是水痘带状疱疹病毒(VZV)感染、单纯疱疹病毒I(HSV-1)感染或单纯疱疹病毒II(HSV-2)感染。
38.根据权利要求37所述的方法，其中所述病毒感染是VZV感染。
39.根据权利要求37所述的方法，其中所述病毒感染是HSV-1感染。
40.根据权利要求37所述的方法，其中所述病毒感染是HSV-2感染。
41.一种抑制有需要的患者或受试者的VZV感染的并发症或使其消散的方法，其中所述并发症是带状疱疹后神经痛、多发性带状疱疹、脊髓炎、眼部疱疹或无疹型带状疱疹，所述方法包括向所述有需要的患者或受试者施用根据权利要求1至24中任一项所述的化合物或根据权利要求25至29中任一项所述的组合物。
42.根据权利要求41所述的方法，其中所述化合物是图1方案1的化合物5、图2方案2的化合物8或图3方案3的化合物14。
43.一种根据权利要求25至29中任一项所述的组合物的用途，其用于制备用于治疗有需要的患者的病毒感染的药物，其中所述病毒感染是水痘带状疱疹病毒(VZV)感染、单纯疱疹病毒I(HSV-1)感染或单纯疱疹病毒II(HSV-2)感染。
44.一种根据权利要求1至24中任一项所述的化合物的用途，其用于制备用于治疗有需要的患者的病毒感染的药物，其中所述病毒感染是水痘带状疱疹病毒(VZV)感染、单纯疱疹病毒I(HSV-1)感染或单纯疱疹病毒II(HSV-2)感染。
45.根据权利要求43所述的用途，其中所述化合物是图1方案1的化合物5、图2方案2的化合物8或图3方案3的化合物14。
46.一种根据权利要求25至29中任一项所述的组合物的用途，其用于制备用于降低有需要的患者的病毒感染的可能性的药物，其中所述病毒感染是水痘带状疱疹病毒(VZV)感染、单纯疱疹病毒I(HSV-1)感染或单纯疱疹病毒II(HSV-2)感染。
47.一种根据权利要求1至24中任一项所述的化合物或根据权利要求25至29中任一项所述的组合物的用途，其用于制备用于抑制有需要的患者或受试者的VZV感染的并发症或使其消散的药物，其中所述并发症选自由以下组成的组：带状疱疹后神经痛、多发性带状疱疹、脊髓炎、眼部疱疹和无疹型带状疱疹。
48.根据权利要求47所述的用途，其中所述化合物是图1方案1的化合物5、图2方案2的化合物8或图3方案3的化合物14。
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