DE69633680T2

DE69633680T2 - Behandlung von zns-wirkungen des hiv mit vx-478, allein oder kombiniert mit azt oder 3tc

Info

Publication number: DE69633680T2
Application number: DE69633680T
Authority: DE
Inventors: Ramsewak Pravin CHATURVEDI
Original assignee: Vertex Pharmaceuticals Inc
Current assignee: Vertex Pharmaceuticals Inc
Priority date: 1995-12-05
Filing date: 1996-12-05
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2016-12-06
Also published as: EP0866696A1; PL327061A1; NO982556L; US5646180A; RU2203658C2; CZ291994B6; JP2000501713A; NO982556D0; WO1997020554A1; NO317837B1; CZ170898A3; ZA9610139B; AP864A; AU1148697A; EP0866696B1; BR9611861A; CA2238471A1; UA61902C2; HUP9903673A2; NZ324603A

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Verfahren und Zusammenstellungen zur Behandlung der Auswirkungen von HIV auf das Zentralnervensystems (ZNS), besonders der AIDS-verursachten Demenz.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Das menschliche Immunschwächevirus („HIV", human immunodeficiency virus) ist der ursächliche Erreger des erworbenen Immunschwächesyndroms („AIDS", aquired immunodeficiency syndrome) – einer Krankheit, die durch die Zerstörung des Immunsystems, besonders der CD4+ T-Zellen, mit begleitender Empfänglichkeit für opportunistische Infektionen gekennzeichnet ist – und dem ihm vorausgehenden AIDS-verursachten Komplex („ARC", AIDS related complex) – einem Syndrom, das durch Symptome wie etwa anhaltende allgemeine Lymphadenopathie, Fieber und Gewichtsverlust gekennzeichnet ist.
Wie im Falle mehrerer anderer Retroviren codiert HIV die Produktion einer Protease, die post-translationale Spaltung von Vorläuferpolypeptiden in einem Prozess durchführt, der zur Bildung des infektiösen Virions notwendig ist (S. Crawford et al., „A Deletion Mutation in the 5'Part of the pol Gene of Moloney Murine Leukemia Virus Blocks Proteolytic Processing of the gag and pol Polyproteins", J. Virol., 53, S. 899 (1985).
Diese Genprodukte umschließen pol, das die RNA-abhängige DNA-Polymerase des Virions (reverse Transkriptase), eine Endonuklease, HIV-Protease codiert und gag, das die Kernproteine des Virions codiert (H. Toh et al., "Close Structural Resemblance Between Putative Polymerase of a Drosophila Transposable Genetic Element 17.6 and pol gene product of Moloney Murine Leukemia Virus", EMBO J., 4, S. 1267 (1985); L. H. Pearl et al., "A Structural Model for the Retroviral Proteases", Nature, S. 329–351 (1987); M. D. Power et al., "Nucleotide Sequence of SRV-1, a Type D Simian Acquired Immune Deficiency Syndrome Retrovirus", Science, 231, S. 1567 (1986)).
Es sind eine Reihe synthetischer antiviraler Wirkstoffe entworfen worden, die verschiedene Stufen im Replikationszyklus des HIV zum Ziel haben. Diese Wirkstoffe umschließen Verbindungen, die die virale Bindung an CD4+ T-Lymphocyten blockieren (zum Beispiel lösliches CD4) und Verbindungen, die mit der viralen Replikation in Wechselwirkung treten, indem sie die virale reverse Transkriptase hemmen (zum Beispiel Didanosin und Zidovudin (AZT)) und die Integration der viralen DNA in die Zelluläre DNA verhindern (M. S. Hirsh und R. T. D'Aqulia, "Therapy for Human Immunodeficiency Virus Infection", N. Eng. J. Med., 328, S. 1686 (1993)). Solche Wirkstoffe jedoch, die vorwiegend auf frühe Stadien der viralen Replikation gerichtet sind, verhindern nicht die Produktion infektiöser Virionen in chronisch infizierten Zellen. Darüber hinaus hat die Verabreichung solcher Wirkstoffe in wirksamen Mengen zu Zelltoxizität und unerwünschten Nebenwirkungen wie etwa Anämie und Knochenmarkssuppression geführt.
In neuerer Zeit richtete sich der Fokus der antiviralen Medikamentsuche auf die Schaffung von Verbindungen, die die Bildung infektiöser Virionen durch Wechselwirkung mit der Reifung der viralen Polyprotein-Vorläufer verhindern. Die Reifung dieser Vorläufer-Proteine erfordert die Aktivität von Virus-codierten Proteasen, die für die Replikation essentiell sind (Kohl, N. E. et al. "Active HIV Protease is a-equired for Viral Infectivity" Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 85, S. 4686 (1988)). Das antivirale Potential der HIV-Protease-Inhibition wurde durch die Verwendung von Peptid-Inhibitoren gezeigt. Solche Peptidverbindungen sind jedoch typischerweise große und komplexe Moleküle, die dazu neigen, geringe Bioverfügbarkeit zu zeigen und sich nicht grundsätzlich oral verabreichen lassen. Dem zufolge besteht noch immer der Bedarf für Verbindungen, die die Aktivität viraler Proteasen wirksam unterbinden können, zum Einsatz als Wirkstoffe zur Verhinderung und Behandlung chronischer und akuter viraler Infektionen.
AIDS und andere HIV-verursachte Krankheiten haben oft ZNS-Komponenten. Eine solcher Komponenten ist AIDS-verursachte Demenz.
Während es eine wachsende Anzahl von Behandlungen von HIV und der von ihm verursachten Krankheiten, z. B. AIDS und ARC gibt, hatten solche Behandlungen bisher geringe oder keine Wirkung auf die ZNS-Effekte einer HIV-Infektion.
Der Grund, dass diese Behandlungen nicht so wirksam gegen die ZNS-Effekte des HIV sind, liegt darin, dass die pharmazeutischen Zusammenstellungen, die sie kennzeichnen, nicht in der Lage sind, die Blut-Hirn-Schranke in dem Maße zu überwinden, das für eine Wirkung ausreichend wäre und die HIV-Infektion im ZNS verlangsamen würde.
AZT, das bekannteste Mittel der HIV-Behandlungen, hat zum Beispiel eine Hirn/Blut-Verteilung von nur etwa 0,3. Und nach 60 Minuten wird kein AZT im Hirngewebe mehr gefunden. Die anderen HIV-Nukleoside, ddC, DDI und d4T weisen sogar noch schlechtere Verteilungsprofile im ZNS auf.
HIV-Protease-Inhibitoren dringen ebenfalls nicht in nützlichen Mengen in das ZNS vor. ABT 538 von Abbott weist zum Beispiel einen sehr begrenzten Übertritt ins ZNS auf. Der Inhibitor von Searle hat eine Hirn/Blut-Verteilung von 0,2 bis 0,3. L-535524 von Merck weist etwa die gleiche Verteilung auf.
Livingston et al., J. Infectious Disease, 172, S. 1238–45 (November 1995) beschreibt, dass der Protease-Inhibitor VX478 bei der Behandlung von HIV-Infektionen wirksam ist. WO94/13629, Boger et al., beschreibt, dass Mannitol-Derivate von Aspartylprotease-Inhibitoren bei der Behandlung von AIDS und AIDS-verursachter Demenz wirksam sind.
So haben die heutigen, Nukleosid- und Protease-basierenden HIV-Therapien geringere als die erwünschten Wirkungen auf die ZNS-Effekte von HIV.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Erfindung stellt die Verwendung einer Verbindung mit der chemischen Formel I zur Herstellung eines Arzneimittels für die Behandlung von ZNS-Effekten eines Virus bereit, das von einer Aspartylprotease als einem obligatorischen Ereignis in seinem Lebenszyklus abhängig ist, oder für die Behandlung der ZNS-Effekte von HIV, besonders der AIDS-verursachten Demenz.
Die Verbindung, die in dieser Erfindung angewendet wird, ist durch die nachstehende chemische Formel gekennzeichnet:
GENAUE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die Verbindung mit der chemischen Formel I ist ein Inhibitor der HIV-Protease. Er hat jedoch, anders als andere Protease-Inhibitoren, eine Hirn/Blut-Verteilung von mehr als 1,0. Dies bedeutet, dass er die Blut-Hirn-Schranke sehr wirksam überwinden kann. Tatsächlich ist er im Gehirn in etwa der gleichen Menge vorhanden wie er im Blut vorhanden ist. Zusätzlich hat die Verbindung mit der chemischen Formel I eine unerwartet hohe Halbwertszeit im Gehirn. Diese beiden Eigenschaften führen dazu, dass die Verbindung mit der chemischen Formel I unerwartet nützlich bei der Behandlung der ZNS-Effekte von HIV ist, besonders bei der AIDS-verursachten Demenz.
Die Verbindung mit der chemischen Formel I kann aus verfügbaren Ausgangsmaterialien unter Verwendung gut bekannter synthetischer Verfahren hergestellt werden. Beispiele solcher Synthesen umschließen solche, die in der internationalen Patentanmeldung WO 94/05639 beschrieben wurden, die hiermit durch Referenz eingeschlossen ist.
Allgemein werden Sulfonamide mit der chemischen Formel I in herkömmlicher Weise aus α-Aminosäure-Derivaten erhalten, die die allgemeine chemische Formel P-N(G)-CH(D)-COOH haben, wobei P als THF-O-C(O)- oder eine Aminosäure-schützende Gruppe definiert ist, D als Benzylrest definiert ist, und G H- oder ein Benzylrest ist. Geeignete Aminosäure-schützende Gruppen sind in zahlreichen Referenzen beschrieben worden, einschließlich von T. W. Greene und P. G. M. Wuts, Protective Groups in Organic Synthesis. 2. Aufl. John Wiley und Söhne (1991). Beispiele solcher Aminosäure-schützenden Gruppen umschließen, ohne hierauf begrenzt zu sein, Carbamat enthaltende Gruppen wie etwa Boc, Cbz oder Alloc, oder alternativ können die Amine als ein Alkyl-Derivat geschützt sein, wie etwa N,N-Dibenzyl- oder Tritylrest. Solche Q-Aminosäure-Derivate sind oft käuflich zu erwerben oder können auf herkömmliche Weise aus käuflich zu erwerbenden Aminosäure-Derivaten unter Anwendung bekannter Verfahren hergestellt werden. Obwohl diese Erfindung die Verwendung von racemischen Gemischen solcher Ausgangsmaterialien vorstellt, wird ein einzelnes Enantiomer in der S-Konfiguration bevorzugt.
Unter Verwendung bekannter Verfahren kann das α-Aminosäure-Derivat mit der allgemeinen chemischen Formel P-N(G)-CH(D)-COOH leicht in ein Aminoketon-Derivat mit der allgemeinen chemischen Formel P-N(G)-CH(D)-CO-CH₂-X umgewandelt werden, wobei X eine abspaltende Gruppe ist, die in geeigneter Weise den α-Kohlenstoff aktiviert (d. h. die Empfänglichkeit des Methylen für einen nukleophilen Angriff steigert). Geeignete abspaltende Gruppen sind auf dem Fachgebiet gut bekannt und umschließen Halide und Sulfonate, wie etwa Methansulfonat, Trifluormethansulfonat oder 4-Toluolsulfonat. X kann auch eine Hydroxylgruppe sein, die in situ in eine abspaltende Gruppe verwandelt wird (z. B. durch Behandlung mit einem Trialkyl- oder Triarylphosphinrest bei Anwesenheit eines Dialkylazodicarboxylates). Verfahren zur Bildung solcher Aminoketon-Derivate sind Fachleuten auf diesem Gebiet gleichfalls gut bekannt (vgl. zum Beispiel S. J. Fittkau, J. Prakt. Chem., 315, S. 1037 (1973)). Alternativ sind bestimmte Aminoketon-Derivate käuflich zu erwerben (z. B. von Bachern Biosciences, Inc., Philadelphia, Pennsylvania).
Das Aminoketon-Derivat kann dann auf den zugehörigen Aminoalkohol reduziert werden, repräsentiert durch die chemische Formel P-N(G)-CH(D)-CH(OH)-CH₂-X. Alternativ kann das Aminoketon-Derivat später im Syntheseprozess reduziert werden. Fachleuten auf diesem Gebiet sind viele Verfahren zur Reduktion von Aminoketon-Derivaten wie etwa P-N(G)-CH(D)-CO-CH₂-X gut bekannt (Larock, R. C. "Comprehensive organic Transformations", S. 527–547, VCH Herausgeber, Inc.^© 1989 und hierin zitierte Referenzen). Ein bevorzugtes Reduktionsmittel ist Natriumborhydrid. Die Reduktionsreaktion wird bei einer Temperatur von etwa –40°C bis etwa 40°C (bevorzugt von etwa –10°C bis etwa 20°C) in einem geeigneten Lösungssystem wie etwa zum Beispiel wässrigem oder reinem Tetrahydrofuran oder einem niederen Alkohol wie etwa Methanol oder Ethanol durchgeführt. Obwohl diese Erfindung sowohl stereospezifische als auch nicht stereospezifische Reduktion der Aminoketon-Derivate P-N(G)-CH(D)-CO-CH₂-X ermöglicht, wird die stereoselektive Reduktion bevorzugt. Stereoselektive Reduktion kann mit Hilfe der Verwendung von chiralen Reagenzien, die auf dem Fachgebiet bekannt sind, durchgeführt werden. In der vorliegenden Erfindung kann die stereoselektive Reduktion auf herkömmliche Weise zum Beispiel unter nicht Chelat-bildenden reduzierenden Bedingungen erreicht werden, wobei die chirale Induktion der neu gebildeten Hydroxylgruppe durch die Stereochemie der D-Gruppe gegeben ist (d. h., Felkin-Ahn-Addition des Hydrids). Wir bevorzugen besonders stereoselektive Reduktionen, bei denen die entstehende Hydroxylgruppe syn zu D ist. Wir fanden heraus, dass, wenn die Hydroxylgruppe syn zu D ist, das endgültige Sulfonamidprodukt ein HIV-Protease-Inhibitor mit größerer Potenz ist als beim Anti-Diastereomer.
Die Hydroxylgruppe des Aminoalkohols kann bei Bedarf durch jede bekannte schützende Sauerstoffgruppe (wie etwa Trialkylsilyl-, Benzyl-, oder Alkyloxymethylgruppen) geschützt werden, um einen geschützten Aminoalkohol mit der chemischen Formel P-N(G)-CH(D)-C(OR⁷)-CH₂-X, zu erhalten, wobei R⁷ H- oder jede geeignete schützende Hydroxygruppe ist. Einige nützliche schützende Gruppen werden von T. W. Greene und P. G. M. Wuts, Protective Groups in Organic Synthesis, 2. Aufl., John Wiley und Söhne (1991), beschrieben.
Diesen geschützten Aminoalkohol kann man dann mit einer nukleophilen Amin-Verbindung reagieren lassen, um ein Zwischenstadium mit der chemischen Formel III zu erhalten:
worin P als THF-O-C(O)- oder eine schützende Aminosäuregruppe definiert ist, D ist ein Benzylrest, R⁷ ist wie vorstehend beschrieben, und L ist entweder ein Isobutyl- oder Wasserstoffrest.
Alternativ kann man ein auf geeignete Weise geschütztes und aktiviertes Aminosäurederivat mit einer nukleophilen Nitroverbindung (z. B. einem Nitromethan-Anion oder einem Derivat hiervon) reagieren lassen, das nach der Bindung reduziert werden kann, um ein Zwischenstadium mit der chemischen Formel III zu erhalten.
In einem besonders vorteilhaften Syntheseverfahren können Aktivierung der Methylengruppe und Schutz des Alkohols gleichzeitig erreicht werden, indem ein N-geschütztes Amino-Epoxid aus dem Sauerstoff und der ihm benachbarten Methylengruppe gebildet wird, um eine Zwischenstadium mit der chemischen Formel II zu erhalten:
wobei P, D und G vorstehend definiert sind. Geeignete Lösungssysteme zur Herstellung der N-geschützten Amino-Epoxide umschließen anhydride oder wässrige organische Lösungsmittel wie etwa Ethanol, Methanol, Isopropanol, Tetrahydrofuran, Dioxan, Dimethylformamid und dergleichen (einschließlich Gemische hiervon). Geeignete Basen zur Herstellung des Epoxids umschließen Alkalimetal-Hydroxide, Kalium-t-Butoxid, DBU und dergleichen. Eine bevorzugte Base ist Kaliumhydroxid.
Die Verbindung mit der chemischen Formel I wird bevorzugt hergestellt, indem das N-geschützte Amino-Epoxid durch Reaktion des Dianions eines Essigsäurederivats, das ein potentielle Abspaltungsgruppe an dem α-Kohlenstoff aufweist, mit einem zyklischen N-Carboxyanhydrid einer geschützten α-Aminosäure (wie etwa BOC-Phe-NCA, bei Propeptide erhältlich) oder anderen geeigneten geschützten und aktivierten Aminosäurederivaten hergestellt wird. Dieses Verfahren umschließt die Verwendung von Haloessigsäuren oder allgemein Heteroatom-substituierten Essigsäuren, wobei das Heteroatom in eine abspaltende Gruppe verwandelt werden kann. Ein bevorzugtes Essigsäure-Dianion ist das (Methylthio-)Essigsäure-Dianion. Das entstehende Aminoketon kann dann reduziert werden (z. B. mit Natriumborhydrid). In diesem Fall, in dem das nukleophile Teil das Dianion von Methylthioessigsäure ist, wird der entstehende Aminoalkohol leicht durch Alkylierung (z. B. mit Methyljodid) mit anschließendem Ringschluss (z. B. unter Verwendung von Natriumhydrid) in das Amino-Epoxid umgewandelt.
Die Reaktion des N-geschützten Amino-Epoxids (oder eines anderen geeigneten, aktivierten Zwischenproduktes) mir einem Amin wird rein, d. h. ohne Lösungsmittel oder in Anwesenheit eines polaren Lösungsmittels wie etwa niederen Alkoholen, Wasser, Dimethylformamid oder Dimethylsulfoxid durchgeführt. Die Reaktion kann auf herkömmliche Weise zwischen etwa –30°C und 120°C, bevorzugt zwischen etwa –5°C und 100°C durchgeführt werden. Alternativ kann die Reaktion in Gegenwart eines aktivierenden Mittels, wie etwa aktiviertem Aluminium in einem inerten Lösungsmittel, bevorzugt einem Ether wie etwa Diethylether, Tetrahydrofuran, Dioxan oder tert-Butylmethylether durchgeführt werden, auf herkömmliche Weise bei etwa Zimmertemperatur bis zu etwa 110°C, wie von Posner und Rogers, J. Am Chem. Soc., 99, S. 8208 (1977) beschrieben. Andere aktivierende Reagenzien umschließen niedere Trialkyl-Aluminum-Verbindungen wie etwa Triethylaluminum oder Dialkylaluminum-Halide, wie etwa Diethylaluminumchlorid (Overman und Flippin, Tetrahedron Letters, S. 195 (1981)). Reaktionen, bei denen diese Verbindungen beteiligt sind, werden auf herkömmliche Weise in inerten Lösungsmitteln wie etwa Dichlormethan, 1,2-Dichlorethan, Toluol oder Acetonitril zwischen etwa 0°C und etwa 110°C durchgeführt. Weitere Verfahren zur Entfernung abspaltbereiter Gruppen oder zur Öffnung von Epoxiden mit Aminen oder deren Äquivalenten wie etwa Aziden oder Timethylsilylcyanid (Gassman und Guggenheim, J. Am. Chem. Sac. 104, S. 5849 (1982)) sind bekannt und werden Fachleuten auf diesem Gebiet geläufig sein.
Verbindungen mit den chemischen Formeln II und III und funktional geschützte Derivate hiervon sind als Zwischenstadien nützlich für die Herstellung der Verbindung mit der chemischen Formel I. Wo L für einen Isobutyl-Rest steht, können Verbindungen mit der chemischen Formel III durch Reaktion mit einer Sulfonyl-aktivierten Verbindung in die Verbindung mit der chemischen Formel I überführt werden, um das Sulfonamid zu bilden. Verfahren zur Herstellung solcher Sulfonyl-aktivierten Verbindungen gehören zum Wissen des Fachgebietes. Typischerweise werden Sulfonylhalide verwendet, um Sulfonamide zu erhalten. Viele Sulfonylhalide sind käuflich zu erwerben; andere können leicht mit Hilfe herkömmlicher Synthesetechniken hergestellt werden (Gilbert, E. E. "Recent Developments in Preparative Sulfonation and Sulfation" Synthesis: 3 (1969) und darin zitierte Referenzen; Hoffman, R. V. "M-Trifluoromethylbenzenesulfonyl Chloride" Org. Synth. Coll. Bd. VII, John Wiley und Söhne (1990); Hartman, G. D. et. al. "4-Substituted Thiophene- and Furan-2-sulfonamides as Topical Carbonic Anhydrase Inhibitors" J. Med. Chem., 35, S. 3822 (1992) und darin zitierte Referenzen.
Im Fall der Verbindungen mit der chemischen Formel III, worin L ein Wasserstoffrest ist, kann die Umwandlung des resultierenden primären Amins in ein sekundäres Amin mit Hilfe bekannter Verfahren durchgeführt werden. Solche Verfahren umschließen Reaktion mit einem Alkylhalid oder Alkylsulfonat oder beinhalten reduktive Alkylierung mit einem Aldehyd, zum Beispiel unter Verwendung von katalytischer Hydrogenierung oder Natriumcyanoborhydrid (Borch et al., J. Am. Chem. Soc., 93, S. 2897 (1971)). Alternativ kann das primäre Amin acyliert werden, gefolgt von der Reduktion mit Boran oder einem anderen geeigneten reduzierenden Reagenz, zum Beispiel wie von Cushman et al., J. Org. Chem., 56, S. 4161 (1991) beschrieben. Dieses Verfahren ist besonders bei Verbindungen mit der chemischen Formel III nützlich, worin P eine schützende Gruppe wie etwa tert-Butoxycarbonyl- (Boc) oder Benzyloxycarbonyl- (Cbz) repräsentiert und G ein Wasserstoffrest ist, oder worin sowohl P als auch G Benzylreste sind.
Wenn die Variablen P und G einer bestimmten Verbindung mit der chemischen Formel IV entfernbare schützende Gruppen repräsentieren, wird die Entfernung entweder einer oder beider Gruppen, gefolgt von der Reaktion des entstehenden Amins mit einem geeigneten aktivierten Reagenz vorteilhaft eine andere Verbindung der chemischen Formel IV ergeben. Zum Beispiel können Carbamate durch Reaktion mit Chlorocarbonaten oder mit Carbonaten erhalten werden, die mit abspaltenden Gruppen wie etwa 1-Hydroxybenzotriazol (HOBT) oder HOSu oder 4-Nitrophenol (protonierte Verbindungen) verestert sind. Ein Beispiel eines solchen Carbonats ist N-Succinimidyl-(3S)-tetrahydrofuran-3-yl-carbonat. Man wird sofort erkennen, dass der Schutz von einer oder mehrere potentiell reaktiven Gruppen gefolgt von nacheinander durchgeführter Entfernung dieser Gruppe erforderlich sein kann, um bestimmte Reaktionen zu vereinfachen. Solche Modifikationen der vorstehend angegebenen Reaktionsschemata gehören zum Wissen dieses Fachgebietes.
Wie erfahrenen Fachleuten offensichtlich ist, sollen die vorstehenden Schemata zur Synthese nicht aus einer vollständigen Liste aller Mittel bestehen, mit denen die Verbindungen hergestellt werden können, die in dieser Patentanmeldung beschrieben und für die Ansprüche erhoben werden. Weitere Verfahren werden Fachleuten auf diesem Gebiet geläufig sein.
Die Verbindung dieser Erfindung kann durch Anhängen geeigneter funktioneller Gruppen modifiziert werden, um sie um selektive biologische Eigenschaften zu erweitern. Solche Modifikationen sind auf dem Fachgebiet bekannt und umschließen jene, die das biologische Eindringen in ein gegebenes biologisches System (z. B. Blut, lymphatisches System, zentrales Nervensystem) verbessern, die orale Verfügbarkeit verbessern, die Löslichkeit verbessern, um Verabreichung durch Injektion zu ermöglichen, Metabolismus zu verändern und die Exkretionsrate zu verändern.
Die Verbindung der vorliegenden Erfindung ist ein ausgezeichneter Ligand für Aspartyl-Proteasen, besonders für HIV-1 und HIV-2 Proteasen. Demzufolge ist die Verbindung in der Lage, Vorgänge im späten Stadium der HIV-Replikation, d. h. die Prozessierungsvorgänge der viralen Polyproteine durch HIV-codierte Proteasen, anzugreifen und zu unterbinden. Die Verbindung hemmt die proteolytischen Prozessierungsvorgänge von viralen Polyprotein-Vorläufern durch Hemmung der Aspartylprotease. Da die Aspartylprotease für die Bildung reifer Virionen essentiell ist, blockiert die Hemmung dieser Prozessierungsvorgänge wirksam die Ausbreitung des Virus dadurch, dass die Bildung des infektiösen Virions gehemmt wird, insbesondere in chronisch infizierten Zellen. Die Verbindung aus dieser Erfindung hemmt über einen Zeitraum von Tagen vorteilhaft die Fähigkeit des HIV-1-Virus, unsterbliche menschliche T-Zellen zu infizieren, wie durch eine Untersuchung von extrazellulärem p24-Antigen – einem spezifischen Marker für virale Replikation belegt wurde. Andere antivirale Untersuchungen haben die Potenz dieser Verbindung bestätigt.
Die Verbindung dieser Erfindung kann in einer herkömmlichen Weise zur Behandlung von Viren wie etwa HIV und HTLV eingesetzt werden, die von Aspartylproteasen für obligatorische Ereignisse in ihrem Lebenszyklus abhängig sind. Solche Verfahren der Behandlung, ihre Dosierungsspiegel und Erfordernisse können Fachleute auf diesem Gebiet aus verfügbaren Verfahren und Techniken auswählen. Zum Beispiel kann die Verbindung dieser Erfindung mit einem pharmazeutisch verträglichen Hilfsstoff kombiniert werden, um sie einem Virus-infizierten Patienten in einer pharmazeutisch verträglichen Weise und in einer Menge zu verabreichen, die die Schwere der viralen Infektion mindert oder die pathologischen Auswirkungen lindert, die mit einer HIV-Infektion verbunden sind.
Alternativ kann die Verbindung dieser Erfindung zur Prophylaxe und in Verfahren verwendet werden, die Individuen gegen virale Infektion während eines bestimmten Vorgangs wie etwa Geburt eines Kindes oder über einen ausgedehnten Zeitraum zu schützen. Die Verbindung kann bei solchen Prophylaxen entweder allein oder zusammen mit anderen antiretroviralen Substanzen eingesetzt werden, um die Wirksamkeit jeder einzelnen Substanz zu vergrößern. Die neuartigen Protease-Inhibitoren dieser Erfindung können daher als Mittel zur Behandlung von oder zur Vorbeugung vor HIV-Infektion bei einem Säuger verabreicht werden.
Die Verbindung mit der chemischen Formel I kann bei oraler Verabreichung schnell in den Blutstrom von Säugern aufgenommen werden. Die Verbindung mit der chemischen Formel I, die ein Molekulargewicht von weniger als etwa 600 g/Mol und Löslichkeit in Wasser von mehr als oder gleich 0,1 mg/ml hat, weist hohe und konsistente orale Verfügbarkeit auf. Diese überraschend eindrucksvolle orale Verfügbarkeit macht die Verbindung zu einem ausgezeichneten Mittel für oral verabreichte Behandlung und Vorbeugungsstrategien gegen HIV-Infektion.
Zusätzlich zur oralen Bioverfügbarkeit weist die Verbindung dieser Erfindung ebenso einen beeindruckend hohen therapeutischen Index auf (der Toxizität gegen antivirale Wirkung misst). Dem zufolge ist die Verbindung dieser Erfindung bei niedrigeren Dosierungsspiegeln wirksamer als viele zuvor beschriebene herkömmliche antiretrovirale Mittel und vermeidet viele der ernsten toxischen Auswirkungen, die mit diesen Medikamenten verbunden sind. Die Potenz dieser Verbindung, in Dosen gegeben werden zu können, die ihren antiviral wirksamen Spiegel weit überschreiten, ist vorteilhaft für die Verlangsamung oder Verhinderung der Möglichkeit, das sich resistente Varianten entwickeln.
Die Verbindung dieser Erfindung kann einem gesunden oder HIV-infizierten Menschen verabreicht werden, entweder als alleiniges Mittel oder in Kombination mit anderen antiviralen Mitteln, die den Replikationszyklus des HIV unterbrechen. Durch Verabreichung der Verbindung dieser Erfindung mit anderen antiviralen Mitteln, die verschiedenen Vorgänge im viralen Lebenszyklus zum Ziel haben, wird die therapeutische Wirksamkeit dieser Verbindungen potenziert. Zum Beispiel kann das mitverabreichte antivirale Mittel eines sein, das frühe Vorgänge im Lebenszyklus des Virus zum Ziel hat, wie etwa Eintritt in die Zelle, reverse Transkription und virale DNA-Integration in die zelluläre DNA. Anti-HIV-Mittel, die solche frühen Vorgänge im Lebenszyklus zum Ziel haben, umschließen Didanosin (ddI), Dideoxycytidin (ddC), d4T, Zidovudin (AZT), 3TC, 935U83, 1592U89, 524W91, polysulfatierte Polysaccharide, sT4 (lösliches CD4), Ganiclovir, Trinatriumphosphonoformat, Eflornithin, Ribavirin, Acyclovir, Alpha-Interferon und Trimenotrexat. Zusätzlich können nicht-Nukleosid-Inhibitoren der reversen Transkriptase wie etwa TIBO, Delavirdin (U90) oder Nevirapin verwendet werden, um die Wirksamkeit der Verbindungen dieser Erfindung zu potenzieren, gleiches gilt für virale Enthüllungs-Inhibitoren, Inhibitoren von trans-aktivierenden Proteinen wie etwa tat oder rev oder Inhibitoren der viralen Integrase.
Dieser Erfindung entsprechende Kombinationstherapien erzielen eine additive oder synergistische Wirkung bei der Hemmung der HIV-Replikation, weil jedes einzelne Mittel der Kombination an einer anderen Stelle der HIV-Replikation ansetzt. Die Verwendung solcher Kombinationstherapien reduziert auch vorteilhaft die Dosierung eines gegebenen herkömmlichen anti-retroviralen Mittels, die für eine erwünschte therapeutische oder prophylaktische Wirkung erforderlich wäre, im Vergleich zu derjenigen bei Verabreichung des Mittels in einer Monotherapie. Solche Kombinationen können Nebenwirkungen herkömmlicher Therapien mit einem einzelnen antiretroviralen Mittel mindern oder aufheben, wobei die antiretrovirale Aktivität dieser Agenzien nicht beeinflusst wird. Diese Kombinationen vermindern das Resistenzpotential gegen Therapien mit einem einzelnen Mittel, wobei eine etwaige begleitende Toxizität minimiert wird. Diese Kombinationen können auch die Wirksamkeit des herkömmlichen Mittels erhöhen, ohne die begleitende Toxizität zu erhöhen. Genauer gesagt entdeckten wir, dass die Verbindung dieser Erfindung in Kombination mit anderen anti-HIV Mitteln in einer additiven und synergistischen Weise bei der Verhinderung der Replikation des HIV in menschlichen T-Zellen agiert. Bevorzugte Kombinationstherapien umschließen die Verabreichung der Verbindung dieser Erfindung mit AZT, ddI, ddC, d4T, 3TC, 935U83, 1592U89, 524W91 oder einer Kombination aus diesen.
Alternativ kann die Verbindung dieser Erfindung auch zusammen mit anderen HIV-Protease-Inhibitoren wie etwa Saquinavir (Ro 31-8959, Roche), 1-735,524 (Merck), ABT 538 (A-80538, Abbott), AG 1341 (Agouron), XM 412 (DuPont Merck), XM 450 (DuPont Merck), BMS 186318 (Bristol-Meyers Squibb) und CPG 53,437 (Ciba Geigy) oder Vorläufern dieser oder verwandten Verbindungen verabreicht werden, um die Wirksamkeit der Therapie oder Prophylaxe gegen verschiedene virale Mutanten oder Mitglieder der HIV-ähnlichen Arten zu erhöhen.
Wir ziehen es vor, die Verbindung dieser Erfindung als ein einzelnes Mittel oder in Kombination mit Inhibitoren der retroviralen reversen Transkriptase zu verabreichen, wie etwa Derivaten von AZT oder anderen Inhibitoren der HIV-Aspartylprotease, einschließlich Mehrfachkombinationen, die aus 3–5 Mitteln bestehen. Wir glauben, dass die gemeinsame Verabreichung der Verbindung dieser Erfindung mit Inhibitoren der reversen Transkriptase oder Inhibitoren der HIV-Aspartylprotease eine wesentliche additive oder synergistische Wirkung erzielen kann, wodurch virale Replikation oder Infektion oder beides und die hiermit verbundenen Symptome verhindert, wesentlich verringert oder vollständig aufgehoben werden kann.
Die Verbindung dieser Erfindung kann auch in Kombination mit Immunmodulatoren und Immunstimulatoren (z. B. Bropirimin, anti-menschlicher alpha-Interferon Antikörper, IL-2, GM-CSF, Interferon-alpha, Diethyldithiocarbamat, Tumor-Nekrose-Faktor, Naltrexon, Tuscarasol und rEPO) verabreicht werden; und mit Antibiotika (z. B. Pentamidin-isethiorat), um Infektion und Krankheit zu verhindern oder zu bekämpfen, die mit HIV-Infektionen verbunden sind, wie etwa AIDS und ARC.
Wenn die Verbindung dieser Erfindung in Kombinationstherapien mit anderen Mitteln zusammen verabreicht wird, können diese dem Patienten nacheinander oder gleichzeitig verabreicht werden. Alternativ können pharmazeutische Zusammenstellungen im Einklang mit dieser Erfindung aus einer Kombination aus Aspartylprotease-Inhibitoren dieser Erfindung und einem anderen therapeutischen oder prophylaktischen Mittel bestehen.
Obwohl sich diese Erfindung auf den Gebrauch der hierin offengelegten Verbindung zur Verhinderung und Behandlung der HIV-Infektion bezieht, kann die Verbindung dieser Erfindung auch als ein hemmendes Mittel bei anderen Viren eingesetzt werden, die von ähnlichen Aspartylproteasen für obligatorische Ereignisse in ihrem Lebenszyklus abhängig sind. Diese Viren umschließen andere AIDS ähnliche Krankheiten, die durch Retroviren verursacht werden, wie etwa Immunschwächeviren der Affen, HTLV-I und HTLV-II. Zusätzlich kann die Verbindung dieser Erfindung auch verwendet werden, um andere Apartylproteasen zu hemmen, und besonders andere menschliche Aspartylproteasen einschließlich Renin- und Aspartylproteasen, die bei Prozessierungsvorgängen an Endothel-Vorläufern aktiv sind.
Die Zusammensetzungen dieser Erfindung werden typischerweise oral eingenommen. Sie beinhalten eine Menge der Verbindung mit der chemischen Formel I, die die Hemmung der Replikation von HIV durch Hemmung seiner HIV-Protease im ZNS bewirkt.
Die Verbindung mit der Formel I wird im Verfahren und der Zusammenstellung dieser Erfindung in Kombination mit einem pharmazeutisch verträglichen Trägerstoff eingesetzt. Typischerweise wird sie auch in Kombination mit anderen AIDS-Therapien verwendet, besonders mit AZT und 3TC.
Arzneimittel dieser Erfindung bestehen aus der Verbindung der vorliegenden Erfindung und pharmazeutisch verträglichen Salzen hiervon mit einem beliebigen pharmazeutisch verträglichen Träger-, Hilfs- oder Transportstoff. Pharmazeutisch verträgliche Träger-, Hilfs- und Transportstoffe, die für die pharmazeutischen Zusammenstellungen dieser Erfindung verwendet werden können, umschließen Ionenaustauscher, Aluminiumoxid, Aluminumstearat, Lecithin, selbst-emulgierende Wirkstoffabgabe-Systeme (SEDDS, selfemulsifying drug delivery systems) wie etwa dα-Tocopherol-polyethylenglycol-1000-succinat, Serumproteine, wie etwa menschliches Serumalbumin, Puffersubstanzen wie etwa Phosphate, Glycin, Sorbinsäure, Kaliumsorbat, partielle Glycerid-Gemische gesättigte pflanzliche Fettsäuren, Wasser, Salze oder Elektrolyte, wie etwa Protaminsulfat, Dinatriumhydrogenphosphat, Kaliumhydrogenphosphat, Natriumchlorid, Zinksalze, kolloidales Silica, Magnesiumtrisilicat, Polyvinylpyrrolidon, Substanzen auf Zellulosebasis, Polyethylenglycol, Natriumcarboxymethyl-Zellulose, Polyacrylate, Wachse, Polyethylenpolyoxypropylen-Blockpolymere, Polyethylenglycol und Wollfett. Cyclodextrine wie etwa Q-, β- und γ-Cyclodextrin oder chemisch modifizierte Derivate wie etwa Hydroxyalkylcyclodextrine, einschließlich 2- und 3-Hydroxypropyl-β-cyclodextrine oder andere gelöste Derivate können ebenfalls vorteilhaft verwendet werden, um die Bereitstellung der Verbindung mit der chemischen Formel I zu verbessern.
Die Arzneimittel dieser Erfindung können oral, parenteral, durch Inhalationsspray, topisch, rektal, nasal, buccal, vaginal oder über ein implantiertes Reservoir verabreicht werden. Wir bevorzugen orale Verabreichung oder Verabreichung durch Injektion. Die pharmazeutischen Zusammenstellungen dieser Erfindung können jeden der herkömmlichen, nicht toxischen pharmazeutisch verträglichen Träger-, Hilfs oder Transportstoffe enthalten. Für einige Fälle kann der pH-Wert der Formulierung mit pharmazeutisch verträglichen Säuren, Basen oder Pufferlösungen eingestellt werden, um die Stabilität der formulierten Verbindung oder seiner Verabreichungsform zu verbessern. Der hierin verwendete Ausdruck parenteral umschließt subkutane, intrakutane, intravenöse intramuskuläre, intraartikuläre, intrasynoviale, intrasternale, intrathekale, intraläsionale und intrakraniale Injektions- oder Infusionstechniken.
Die Arzneimittel können in der Form eines sterilen, injizierbaren Präparates vorliegen, zum Beispiel als eine sterile, injizierbare wässrige oder ölige Suspension. Diese Suspension kann mit auf dem Fachgebiet bekannten Techniken unter Verwendung geeigneter dispergierender oder benetzender Agenzien (wie etwa zum Beispiel Tween 80) formuliert werden. Das sterile, injizierbare Präparat kann auch eine sterile, injizierbare Lösung oder Suspension in einem nicht toxischen, parenteral verträglichen Verdünnungsmittel oder Lösungsmittel vorliegen, zum Beispiel als eine Lösung in 1,3-Butandiol. Zu den verträglichen Transportstoffen und Lösungsmitteln, die verwendet werden können, gehören Mannitol, Wasser, Ringerlösung, und isotonische Natriumchlorid-Lösung. Zusätzlich werden in herkömmlicher Weise sterile, fixierte Öle als ein Lösungsmittel oder Suspensionsmedium verwendet. Für diesen Zweck kann jedes glatt fixierte Öl verwendet werden, einschließlich synthetischer Mono- oder Diglyceride. Fettsäuren wie etwa Ölsäure und seine Glycerid-Derivate sind nützlich bei der Herstellung von Injektionslösungen, ebenso wie die natürlichen, pharmazeutisch verträglichen Öle, wie etwa Olivenöl oder Rizinusöl, besonders in ihren polyoxyethylierten Formen. Diese Öl-Lösungen oder Suspensionen können auch ein Verdünnungsmittel oder Suspensionsmittel aus einem langkettige Alkohol wie etwa Ph. Helv oder einem ähnlichen Alkohol enthalten.
Die Arzneimittel dieser Erfindung können oral in jeder oral verträglichen Dosierungsform verabreicht werden, einschließlich, aber nicht hierauf begrenzt, als Kapseln, Tabletten und wässrige Suspensionen und Lösungen. Im Fall von Tabletten für den oralen Gebrauch umschließen die Trägerstoffe, die allgemein verwendet werden, Laktose und Maisstärke. Gleitmittel, wie etwa Magnesiumstearat, werden ebenso typischerweise zugesetzt. Bei der oralen Verabreichung in Kapselform umschließen nützliche Verdünnungsmittel Laktose und getrocknete Maisstärke. Wenn wässrige Suspensionen oral verabreicht werden, wird der aktive Inhaltstoff mit emulgierenden und suspendierenden Agenzien kombiniert. Falls erwünscht, können bestimmte Süßungsmittel und/oder Geschmackstoffe und/oder Farbstoffe zugegeben werden.
Die Arzneimittel dieser Erfindung können auch in Form von Zäpfchen zur rektalen Verabreichung verabreicht werden. Diese Zusammenstellungen können hergestellt werden, indem eine Verbindung dieser Erfindung mit einem geeigneten, nicht irritierenden Arzneiträgerstoff vermischt wird, der bei Zimmertemperatur fest, bei rektaler Temperatur aber flüssig ist und daher im Rektum schmelzen wird, um die aktiven Bestandteile frei zu setzen. Solche Materialien umschließen Kakaobutter, Bienenwachs und Polyethylenglycole, sind aber nicht hierauf begrenzt.
Topische Verabreichung der Arzneimittel dieser Erfindung ist besonders nützlich, wenn die gewünschte Behandlung Gebiete oder Organe betrifft, die für topische Verabreichung leicht zugänglich sind. Zur topischen Verabreichung auf der Haut sollten die pharmazeutischen Zusammenstellungen mit einer geeigneten Salbe formuliert werden, die die aktiven Inhaltstoffe suspendiert oder in einem Trägerstoff gelöst enthält. Trägerstoffe für die topische Verabreichung der Verbindungen dieser Erfindung umschließen Mineralöl, flüsiges Petroleum, weißes Petroleum Propylenglycol, Polyoxyethylen-polyoxypropylen-Verbindung, emulgierendes Wachs und Wasser, sind aber nicht darauf begrenzt. Alternativ kann die pharmazeutische Zusammenstellung mit einer geeigneten Lotion oder Creme formuliert werden, die die aktive Verbindung in einem Trägerstoff gelöst oder suspendiert enthält. Geeignete Trägerstoffe umschließen Mineralöl, Sorbitmonostearat, Polysorbat 60, Cetylester-Wachs, Cetearylalkohol, 2-Octyldodecanol, Benzylalkohol und Wasser, sind aber nicht hierauf begrenzt. Die pharmazeutischen Zusammenstellungen dieser Erfindung können auch Fachgebiet der pharmazeutischen Formulierung gut bekannt sind und können als Lösungen in Kochsalzlösung unter Verwendung von Benzylalkohol oder anderen geeigneten Konservierungsmitteln, Absorbtionsverstärkern, um die Bioverfügbarkeit zu verbessern, Fluorkohlenstoffen und/oder anderen auf dem Fachgebiet bekannten lösenden oder dispergierenden Agenzien hergestellt werden.
Dosierungsspiegel zwischen etwa 0,01 und etwa 100 mg/kg Körpergewicht pro Tag, bevorzugt zwischen etwa 0,5 und etwa 75 mg/kg Körpergewicht pro Tag des aktiven Inhaltstoffes sind zur Prävention und Behandlung von viraler Infektion, einschließlich HIV-Infektion nützlich. Typischerweise werden die Arzneimittel dieser Erfindung etwa einmal bis fünfmal pro Tag oder alternativ als dauernde Infusion verabreicht. Solche Verabreichung kann als chronische oder akute Therapie angewendet werden. Die Menge des aktiven Inhaltstoffes, die mit den Trägerstoffen kombiniert werden kann, um eine einzelne Dosierungsform zu erhalten, wird abhängig vom zu behandelnden Wirt und der jeweiligen Verabreichungsart variieren. Ein typisches Präparat wird von etwa 5% bis etwa 95% (w/w) der aktiven Verbindung enthalten. Bevorzugt enthalten solche Präparate von etwa 20% bis etwa 80% der aktiven Verbindung.
Bei Besserung des Zustands des Patienten kann eine gleichbleibende Dosis einer Verbindung, Zusammenstellung oder Kombination aus dieser Erfindung verabreicht werden, falls notwendig. Nachfolgend kann die Dosis oder die Häufigkeit der Verabreichung oder beides als eine Funktion der Symptome auf einen Stand herabgesetzt werden, bei dem der verbesserte Zustand erhalten bleibt. Wenn die Symptome auf den gewünschten Stand gemildert wurden, sollte die Behandlung beendet werden. Patienten können jedoch bei jeder Wiederkehr von Krankheitssymptomen eine zeitweise unterbrochene Behandlung auf Langzeitbasis benötigen.
Fachleuten wird deutlich sein, dass niedrigere oder höhere Dosen als die vorstehend angeführten erforderlich sein können. Genaue Dosierung und Behandlungsstrategie für jeden einzelnen Patienten werden von einer Reihe von Faktoren abhängig sein, einschließlich der Aktivität der speziellen eingesetzten Verbindung, des Alters, Körpergewichts, allgemeinen Gesundheitsstatus, Geschlechts, der Ernährung, Zeitpunkt der Verabreichung, Exkretionsrate, Kombination von Medikamenten, der Schwere und dem Verlauf der Infektion, der Disposition des Patienten für die Infektion und der Einschätzung des behandelnden Arztes.
Zum umfassenderen Verständnis dieser Erfindung sind die nachstehenden Beispiele angeführt. Diese Beispiele dienen nur dem Zweck der Veranschaulichung und werden nicht gegeben, um den Rahmen der Erfindung in irgendeiner Weise zu begrenzen.
Beispiel 1
Vorläufer A. Eine Lösung von 102 mg N-((2 syn, 3S)-2-hydroxy-4-phenyl-3-((S)-tetrahydrofuran-3-yloxycarbonylaminobutylamin in 4 : 1 CH₂Cl₂/gesättigter wässriger NaHCO3-Lösung wurde nacheinander bei Umgebungstemperatur unter einer Stickstoffatmosphäre mit 65 mg p-Nitrobenzolsulfonylchlorid und 51 mg Natriumbicarbonat behandelt. Das Gemisch wurde über 14 h gerührt, mit CH₂Cl₂ verdünnt, mit gesättigter NaCl-Lösung gewaschen, dann über MgSO₄ getrocknet, gefiltert und im Vakuum konzentriert. Der Rest wurde mit Silicagel-Chromatographie bei niedrigem Druck unter Verwendung von 20% Diethylether/CH₂Cl₂ als Eluent gereinigt, um 124 mg des Zielproduktes als einen weißen Feststoff zu erhalten. TLC: Rf = 0,36, 20% Diethylether/CH₂Cl₂.
HPLC: Rt = 15,15 min. (¹H)-NMR (CDCl₃) mit Struktur übereinstimmend.
Beispiel 2
Verbindung I. Eine Lösung aus 124 mg der erhaltenen Verbindung aus Beispiel 1 in Ethylacetat wurde bei Umgebungstemperatur mit 13 mg 10% Palladium auf Kohlenstoff behandelt. Das Gemisch wurde über 14 h unter einer Wasserstoffatmosphäre gerührt, durch ein Stück Celit-Filter gefiltert und im Vakuum konzentriert. Der Rest wurde der präparativen HPLC unterworfen, um 82 mg des Zielproduktes als einen weißen Feststoff zu erhalten, TLC: Rf = 010, 20% Ether/CH₂Cl₂. HPLC: Rt = 13,16 min. (¹H)-NMR (CDCl₃) mit Struktur übereinstimmend.

Claims

Verwendung einer Verbindung der Formel I:
für die Herstellung eines Arzneimittels zur Behandlung eines Säugers, der an ZNS-Effekten durch ein Virus leidet, das eine Aspartylprotease für ein obligatorisches Ereignis in seinem Lebenszyklus benötigt.
Verwendung einer Verbindung der Formel I:
für die Herstellung eines Arzneimittels zur Hemmung der Produktion von infektiösen HIV-Virionen im ZNS eines Säugers.
Verwendung einer Verbindung der Formel I:
für die Herstellung eines Arzneimittels, das die enzymatische Aktivität einer Aspartylprotease im ZNS eines Säugers hemmt.
Verwendung einer Verbindung der Formel I:
für die Herstellung eines Arzneimittels zur Reduzierung einer viralen Infektion im ZNS eines Säugers, wobei das Virus eine Aspartylprotease für ein obligatorisches Ereignis in seinem Lebenszyklus benötigt.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Virus HIV ist.
Verwendung nach Anspruch 5, wobei das Arzneimittel weiterhin AZT, 3TC oder beide umfasst.