Трициклические ингибиторы гиразы

Трициклические ингибиторы гиразы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

[0001] По настоящей заявке заявляется приоритет, согласно Кодексу законов США, раздел 35, §119(е), предварительной заявки на патент США №61/453,011, поданной 15 марта 2011 года, которая включена в настоящий документ путем ссылки.

ЗАЯВЛЕНИЕ ОТНОСИТЕЛЬНО ФЕДЕРАЛЬНО СПОНСИРОВАННЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И РАЗРАБОТОК

[0002] Настоящее изобретение сделано при государственной поддержке по контракту №HHSN272200800042C, присужденному Национальным институтом по изучению аллергических и инфекционных заболеваний. Государственная власть имеет определенные права на данное изобретение.

СТОРОНЫ СОВМЕСТНОГО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО СОГЛАШЕНИЯ

[0003] Настоящее изобретение сделано в соответствии с совместным исследовательским соглашением между компаниями Trius Therapeutics, Inc. и Lawrence Livermore National Security, LLC по контракту Министерства энергетики США №TC02128.0.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Область

[0004] Настоящее описание относится к области медицинской химии и, в частности, к соединениям и их фармацевтическим композициями, применимым в качестве антибиотиков. В частности, трициклические соединения гиразы ингибируют ферменты ДНК-гиразу В (GyrB) и топоизомеразу IV (ParE). Рассмотрены также родственные способы лечения бактериальных инфекций и способы получения указанных соединений с использованием новых промежуточных веществ.

Описание области техники

[0005] Бактериальные инфекции представляют собой постоянную медицинскую проблему, поскольку антибактериальные лекарства со временем вызывают устойчивость в бактериях, в отношении которых они используются. Следовательно, существует необходимость в новых лекарствах, эффективных против патогенных бактерий для применения при терапии и профилактике бактериальных инфекций.

[0006] Одной мишенью для разработки антибактериальных лекарств являются ферменты ДНК-гираза В (GyrB) и топоизомераза IV (ParE), необходимые для репликации ДНК. Ингибиторы гиразы описаны в публикации RE40245, которая включена в настоящий документ путем ссылки в полном объеме.

[0007] Ферментативный карман GyrB подробно описан в публикации Wigley, D.B. et al., Nature, 351(6328), 624-629, 1991. Смотри также Tsai FT, et al., The high-resolution crystal structure of a 24-kDa gyrase В fragment from E. coli complexed with one of the most potent coumarin inhibitors, clorobiocin, Proteins. 1997 May; 28(1):41-52.

[0008] Ферментативный карман ParE подробно описан в публикации Bellon, S., et al. Crystal structures of Escherichia coli topoisomerase IV ParE subunit (24 and 43 kilodaltons): а single residue dictates differencesin novobiocin potency against topoisomerase IV and DNA gyrase, Antimicrob. Agents Chemother. 48: 1856-1864 (2004). Эти ссылки включены в настоящий документ путем ссылки в полном объеме.

[0009] Напротив, патентные публикации авторов изобретений Hurley et al. относятся к ингибиторам протеинкиназы, применимым для опосредованных протеинкиназой заболеваний и состояний, таких как рак. Смотри, например, US 2008/0051414, US 2009/0143399 и US 2009/0099165.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0010] Трициклические соединения гиразы Формулы (I) ингибируют ферменты ДНК-гиразу В (GyrB) и топоизомеразу IV (ParE). Соединение Формулы I имеет структуру

[0011] Подразумеваются также его фармацевтически применимые соли, сложные эфиры и пролекарства. Ниже представлены переменные в Формуле I.

[0012] L может быть О или S.

[0013] R⁸ может быть H или взаимодействующим заместителем, имеющим длину от около 1 Å до около 5 Á от точки присоединения к углероду в Кольце А до концевого атома в R⁸, и ширину около 3,3 Å или менее.

[0014] Χ, Y и Ζ могут быть независимо выбраны из группы, состоящей из Ν, CR^X, CR^Y и CR^Z, при условии что не более двух из Χ, Y и Ζ представляют собой N. R^X может быть H или взаимодействующим заместителем, имеющим длину от около 1 Å до около 2 Å от атома углерода в CR^X до концевого атома в R^X. R^Y может быть H или взаимодействующим заместителем, имеющим длину от около 1 Å до около 3 Å от атома углерода в CR^Y до 10 концевого атома в R^Y. R^Z может быть Η или взаимодействующим заместителем, имеющим длину от около 1 Å до около 2 Å от атома углерода в CR^Z до концевого атома в R^Z.

[0015] R² может быть 6-членным ариловым или гетероариловым кольцом, содержащим 0-3 гетероатома О, S или N, необязательно замещенным 0-3 не мешающими заместителями, причем 2 соседних не мешающих заместителя у R² могут образовывать одно 15 или несколько конденсированных колец с 6-членным ариловым или гетероариловым кольцом. В некоторых аспектах 6-членное ариловое или гетероариловое кольцо R² имеет СН в положениях, непосредственно смежных с положением присоединения R² к L.

[0016] R⁴ может быть:

Н;

необязательно замещенным OR^a;

необязательно замещенным вторичным или третичным амином, присоединенным к Кольцу С через N вторичного или третичного амина; или

необязательно замещенным 5-10-членным ненасыщенным циклическим или гетероциклическим остатком, содержащим 0-3 гетероатома N, О или S.

[0017] Необязательный заместитель может быть 0-3 не мешающими заместителями. R^a может быть 5-6-членным арилом или гетероарилом, содержащим 0-3 гетероатома О, S или N, необязательно замещенным 0-3 не мешающими заместителями. В некоторых аспектах заместитель R⁴ выступает не более чем примерно на 3 Å ниже плоскости Колец А, В и С в сторону дна связывающего кармана GyrB/ParE в связанной конформации. Кроме того, в некоторых аспектах R⁴ стерически не сталкивается с R² или Z, если соединение находится в связанной конформации. Рассмотрены также способы применения указанных соединений для лечения антибактериальных инфекций и способы получения указанных соединений с использованием новых промежуточных веществ.

[0018] Эти и другие родственные аспекты более подробно изложены ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

[0019] На Фигуре 1 представлено схематическое изображение рецепторных ограничений соединения, в частности, способы связывания трициклических ингибиторов с карманом активного сайта GyrB/ParE (по кристаллографическим данным). Размеры, представленные для длин, были измерены от центра атома члена Кольца А до центра атома ближайшего неводородного атома в кармане активного сайта. На этой фигуре указана длина от около 6 Å до около 8 Å от атома С, присоединенного к R⁸, до атома в кармане активного сайта; от около 4 Å до около 5 Å от атома Кольца А в X до атома в кармане активного сайта; от около 4 Å до около 6 Å от атома Кольца А в Y до атома в кармане активного сайта; и от около 4 Å до около 6 Å от атома Кольца А в Ζ до атома в кармане активного сайта. Показаны относительные положения заместителей R⁸, R⁴ и циклического R². Показана приблизительная форма поперечного сечения иллюстративного кармана активного сайта GyrB/ParE в плоскости трициклической структуры и над ней (то есть Кольца А, В и С). Заштрихованная область из сплошных линий изображает участки ингибитора, закрытые на обеих поверхностях карманом активного сайта. Кроме того, показана приблизительная форма поперечного сечения иллюстративного кармана активного сайта GyrB/ParE под плоскостью трициклической структуры. Заштрихованная область из пунктирных линий отображает участки ингибитора, контактирующие с поверхностью дна кармана активного сайта, тогда как на поверхность над трициклической кольцевой системой воздействует растворитель. На Фигуре 1 показано приблизительное положение консервативной побочной цепи Asp, связывающей субстрат, и структурная молекула воды, а также совокупность потенциальных водородных связей (изображенных пунктирными линиями), наблюдаемых между трициклической структурой и Asp, и водой. Выделены поверхности кармана активного сайта, на которые воздействует растворитель и которые закрыты от растворителя. Растворитель относится к in vivo окружению активного сайта GyrB/ParE как части белка, которое обычно включает водное окружение, в котором белок находится внутри клетки. Также в некоторых аспектах атомы фрагмента R⁴ выступают не более, чем примерно на 3 Å под плоскостью трициклической кольцевой системы в сторону дна связывающего кармана GyrB/ParE в связанном состоянии.

[0020] На Фигуре 2 представлено схематическое изображение внутриклеточных ограничений соединения, если R² представляет собой 6-членное кольцо. В частности, молекулярная геометрия и конформации R-групп, необходимые для обеспечения возможности связывания трициклических ингибиторов с карманами активных сайтов GyrB/ParE, ограничивают размер и состав заместителей в некоторых положения структуры ингибитора. На этой фигуре показаны области потенциального стерического столкновения между заместителем R⁴ и заместителем R² или R^Z в связанной конформации.

[0021] На Фигуре 3 показан пример относительных расположений первичного амина, охваченного определением R⁴, при его связывании с GyrB/ParE. Эта иллюстрация относится также к вторичному амину, который не показан на Фигуре 3. Объем, занимаемый амином R⁴ в отношении трициклической структуры, в целом по аминам, определили с использованием приема четырехточечной трилатерации на основании расстояний между амином R⁴ и четырьмя различными атомами трициклической структуры из 17 различных кристаллических структур комплексов Е. faecalis GyrB с трициклическими ингибиторами, содержащими разные наборы аминов R⁴, включающих вторичный или третичный амин, присоединенный к Кольцу С через N вторичного или третичного амина, и первичный или вторичный амин, не присоединенный к Кольцу С.Относительное положение первичного (или вторичного, не показано) амина должно быть над плоскостью трициклической структуры, во избежание столкновения с дном активного сайта.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0022] Ниже подробно разработаны некоторые аспекты соединений Формулы I. В Формуле I выше L представляет собой линкер, который связывает R² с кольцом С. L может быть О или S. В некоторых аспектах L представляет собой О. В некоторых аспектах L представляет собой S.

[0023] При использовании в настоящем документе термин «арил» относится к необязательно замещенному моноциклическому и конденсированному бициклическому углеводородному фрагменту. В это определение входят любые моноциклические или конденсированные кольцевые бициклические системы, которые имеют свойства ароматичности с точки зрения распределения электронов в кольцевой системе. Как правило, кольцевые системы содержат 5-12 атомов в кольце. «Гетероарил» относится к необязательно замещенным ароматическим моноциклическим и конденсированным бициклическим гетероциклам, содержащим один или несколько гетероатомов, выбранных из N, О и S. Включение гетероатома допускает включение 5-членных колец, а также 6-членных колец.

[0024] При использовании в настоящем документе, термин «алкил» включает прямые и разветвленные, а также циклические одновалентные заместители. Примеры включают метил, этил, пропил, изопропил и циклопропил. Если указано, то алкиловые заместители могут содержать 1-10С (от 1 до 10 атомов углерода), как, например, 1-3С, 1-6С или 1-8С.

[0025] При использовании в настоящем документе, «углеводородный остаток» относится к остатку, который содержит только атомы углерода и водорода. Углеводородный остаток может быть насыщенным или ненасыщенным, алифатическим или ароматическим, прямым, разветвленным или циклическим, включая одно кольцо, конденсированную кольцевую систему, мостиковую кольцевую систему или спирокольцевую систему, или комбинацию углеводородных групп. Углеводородный остаток, определенный таким образом, тем не менее может содержать гетероатомы помимо и сверх углеродных и водородных членов остатка указанного заместителя. Так, если специально указано содержание таких гетероатомов, то указанный углеводородный остаток может содержать гетероатомы, такие как О, S или N в «скелете» углеводородного остатка. Углеводородная группа может включать комбинацию углеводород-содержащих фрагментов, таких как гетероциклическая группа, связанная с гетероалкилом, содержащим комбинацию прямой алкиловой и циклоалкиловой группы.

[0026] При использовании в настоящем документе, «циклический остаток» относится к циклическому углеводородному остатку, который содержит только атомы углерода и водорода. Циклический остаток, определенный таким образом, тем не менее может содержать гетероатомы помимо и сверх углеродных и водородных членов остатка указанного заместителя. Так, если специально указано содержание таких гетероатомов, то указанный гетероциклический остаток может содержать гетероатомы, такие как О, S или N в «скелете» циклического остатка. В некоторых аспектах, если это указано, циклический остаток является циклоалифатическим или циклогетероалифатическим остатком. Насыщенный циклоалифатический или насыщенный циклогетероалифатический остаток относится к кольцу, содержащему насыщенные связи между всеми членами кольца.

[0027] При использовании в настоящем документе, «ненасыщенный циклический остаток» относится по меньшей мере к частично ненасыщенному или ароматическому циклическому углеводородному остатку, который содержит только атомы углерода и водорода. Ненасыщенный циклический остаток, определенный таким образом, тем не менее может содержать гетероатомы помимо и сверх углеродных и водородных членов остатка указанного заместителя. Так, если специально указано содержание таких гетероатомов, то указанный ненасыщенный гетероциклический остаток может содержать гетероатомы, такие как О, S или N в «скелете» ненасыщенного циклического остатка.

[0028] Термин «члены» или «-членный» в контексте гетероциклических и гетероариловых групп относится к общему количеству атомов, углерода и гетероатомов N, О и/или S, которые образуют кольцо. Так, примером 6-членного насыщенного циклогетероалифатического кольца является пиперидин, а примером 6-членного гетероарилового кольца является пиридин.

[0029] Связанная конформация относится к такой конформации (то есть пространственному расположению атомов) трициклического соединения гиразы, которую можно предположить, если бы оно было связано с карманом активного сайта GyrB/ParE во внутренней части указанного фермента. На практике, указанное соединение может взаимодействовать с карманом активного сайта и ингибировать активность АТФазы. Если соединение связано с карманом активного сайта GyrB/ParE, то некоторые заместители взаимодействуют с определенными аминокислотами, и поэтому способность заместителей свободно вращаться вокруг связи ограничена. Следовательно, могут быть сделаны более применимые измерения для определения расстояний, имеющих отношение к определению размеров соответствующих заместителей. Если указано, то измерения основаны на относительных положениях заместителей в соединении, когда оно гипотетически связано с карманом активного сайта GyrB/ParE. Упоминание связанной конформации в отношении соединения не следует толковать как буквально охватывающее карман активного сайта GyrB/ParE в комбинации с соединением. Связанная конформация характеризуется измерениями, полученными из трехмерной структуры по данным рентгеновской кристаллографии ингибитора, связанного в комплекс с белковой структурой, которая обычно охватывает АТФ-связывающий домен размером от 24 до 46 кДа одного или нескольких иллюстративных бактериальных ортологов GyrB или ParE. С учетом высокой степени идентичности последовательностей между ферментами GyrB и ParE в большинстве рассматриваемых патогенных организмов, клинически релевантная структурная информация, полученная из белкового ортолога из любого патогена, является достаточной для описания связанной конформации. Вкратце, кристаллографические структуры созданы с использованием следующих способов: рассматриваемые белки (например, Е. faecalis GyrB, Ε. coli GyrB, F. tularensis ParE или Ε. coli ParE) генерируют в стандартной системе экспрессии Ε. coli. Открытые рамки считывания клонируют в экспрессионную плазмиду (например, рЕТ28а) и экспрессируют в соответствующем экспрессионном штамме Е. coli (например, BL21 (DE3)). Для кристаллографии клонируют АТФ-связывающие домены размером 24 кДа и 46 кДа с меткой C(His)₆, чтобы облегчить очистку металл-аффинной хроматографией. Эта надежная стадия хроматографии обычно дает белок чистотой более 80%. При необходимости выполняют стадии доочистки, включая ионный обмен и эксклюзионную хроматографию, до достижения удовлетворительной чистоты (>95%). Когда получен очищенный белок, создают комплексы GyrB или ParE и заданной молекулы ингибитора путем смешивания стехиометрического избытка рассматриваемого ингибитора с мишенью рекомбинантного белка в растворе и кристаллизации комплекса с использованием устоявшихся методик кристаллизации (как правило, диффузия из паровой фазы, как описано в публикации Drenth J. (1999) In Principles of protein x-ray crystallography. 2^nd ed. Springer, New York). После кристаллизации собирают данные рентгеновской дифракции на монокристаллах комплексов белок-ингибитор, используя монохроматические рентгеновские лучи, создаваемые вращающимся анодом или источником синхротронного излучения. Обработку, анализ рентгеновских данных, а также последующую расшифровку и уточнение структуры выполняют с использованием хорошо устоявшихся вычислительных способов (рассмотрены в публикации Drenth J. (1999) In Principles of protein x-ray crystallography. 2^nd ed. Springer, New York).

[0030] Взаимодействующие заместители соединения, которые взаимодействуют с карманом активного сайта GyrB/ParE, включают те заместители, которые расположены во внутренней части белка, когда соединение находится в связанной конформации. Взаимодействия взаимодействующих заместителей обычно включают гидрофобные взаимодействия (которые способствуют аппозиции липофильных поверхностей ингибитора и кармана активного сайта) и электростатические взаимодействия, такие как взаимодействия Ван-дер-Ваальса, диполь-дипольные, кулоновские взаимодействия или водородное связывание между атомами соединения и атомами кармана активного сайта GyrB/ParE. Например, R⁸, R^X, R^Y и R^Z взаимодействуют с различными участками внутренней части белка. Если R⁸, R^X, R^Y или R^Z представляет собой NH₂ или NHR (причем R, например, представляет собой небольшую алкильную группу), то атом(ы) H у азота могут взаимодействовать с электроотрицательными атомами, такими как азот или кислород, 5 расположенными вблизи кармана активного сайта GyrB/ParE, с которым может связываться указанное соединение. Если R⁸, R^X, R^Y и R^Z являются неполярными (например, метальными группами), то взаимодействующий заместитель может также электростатически взаимодействовать с атомом во внутренней части белка за счет взаимодействий Ван-дер-Ваальса и дополнительно десольватировать липофильные поверхности в кармане активного сайта с образованием благоприятных гидрофобных взаимодействий. Кроме того, в некоторых аспектах форма и размер активного сайта могут накладывать ограничения на размеры заместителей соединения, которые должны быть стерически совместимы с карманом активного сайта.

[0031] Если указано, то могут быть представлены размеры заместителя, и они связаны с размерами кармана, в котором должно располагаться соединение, будучи в связанной конформации. Например, может быть дана длина заместителя на основании его расстояния от атома в трициклической структуре до атома заместителя, расположенного дальше всего от трициклической структуры, то есть концевого атома. Это расстояние измеряют на основании расстояния от центра первого атома, такого как С, в трициклической структуре до центра концевого атома. Это расстояние измеряют от точки до точки по прямой линии, независимо от того факта, что связи в заместителе расположены не линейно, как в этильном или ОН-заместителе.

[0032] Ширину заместителя R⁸ можно понимать в отношении размера кармана активного сайта, в котором находится R⁸ (карман R⁸), а также в отношении заместителя R⁸, когда он принимает конформацию кармана R⁸, если соединение находится в связанной конформации. Заместитель R⁸, как правило, выступает в карман R⁸ вдоль оси, которая проходит через атом С Кольца А, присоединенного к R⁸, и атом С того же кольца в мета-положении, которое делит общий атом С с кольцом В, когда соединение находится в связанной конформации. Ширина заместителя R8 относится к ширине в его самой широкой точке, измеренной от центра атома до центра атома, находящихся на самом большом удалении друг от друга, примерно перпендикулярно относительно такой оси, когда соединение находится в связанной конформации. Таким образом, заместитель R⁸ может быть способен принимать такую конформацию, если соединение находится в связанной конформации, которая имеет ширину, не превышающую около 3,3 Å. Например, фрагмент NHMe у R⁸ имеет ширину около 2,8 Å. Эта ширина получена суммированием расстояния от центра атома метильного протона, транс-ориентированного относительно протона N-H, перпендикулярно оси, описанной выше, с расстоянием от центра протона N-H перпендикулярно той же оси. Далее, ширина циклопропильного заместителя может составлять около 3,1 Å, которую измеряют как расстояние между центрами протонов у соседних углеродных атомов на противоположных поверхностях циклопропильного кольца.

[0033] R⁸ может быть H или взаимодействующим заместителем, имеющим длину от около 1 Å до около 5 Å от точки присоединения к углероду в Кольце А до концевого атома в R⁸, и ширину около 3,3 Å или менее. Длина R⁸ соответствует длине от углерода трициклической структуры до кармана активного сайта, на основании кристаллографических данных, которая составляет от около 6 Å до около 8 Å, как показано на Фигуре 1. В некоторых аспектах R⁸ представляет собой H, Cl, F, Br, NH₂, ОН, 1-3С алкил, амино-1-3С алкил, аминоциклопропил, ОСН₃, ОСН₂СН₃, циклопропил, СН₂циклопропил, CH₂Cl, CH₂F, CHF₂, CF₃, CH₂CH₂F, CH₂CHF₂, CH₂CF₃, NHNH₂, NHOH, NHNHCH₃, NHOCH₃, NHCD₃, SCH₃ или NHCOH, причем D представляет собой дейтерий. В некоторых аспектах R⁸ представляет собой H, Cl, F, Br, NH₂, 1-3С алкил, амино-1-3С алкил, аминоциклопропил, ОСН₃, ОСН₂СН₃, циклопропил, СН₂циклопропил, CH₂Cl, CHCl₂, CH₂F, CHF₂, CF₃, CH₂CH₂F, CH₂CHF₂, CH₂CF₃, NHNH₂, NHOH, NHNHCH₃, NHOCH₃, NHCD₃, SCH₃ или NHCOH. Например, R⁸ может быть H, СН₃, СН₂СН₃, Cl, ОСН₃, NHCD₃, NHCH₃, NHCH₂CH₃ или NH₂, таким как NHCH₃.

[0034] X, Y и Ζ могут быть независимо выбраны из группы, состоящей из Ν, CR^X, CR^Y и CR^Z, при условии что не более двух из Χ, Y и Ζ представляют собой N. R^X может быть H или представляет собой взаимодействующий заместитель, имеющий длину от около 1 Å до около 2 Å от атома углерода в CR^X до концевого атома в R^X. R^Y может быть H или взаимодействующим заместителем, имеющим длину от около 1 Å до около 3 Å от атома углерода в CR^Y до концевого атома в R^Y. Например, RY не может быть метокси-заместителем, поскольку метокси-заместитель длиннее 3 Å. R^Z может быть H или представляет собой взаимодействующий заместитель, имеющий длину от около 1 Å до около 2 Å от атома углерода в CR^Z до концевого атома в R^Z. Эти длины CR^X, CR^Y и CR^Z являются подходящими по сравнению с длинами от углерода трициклической структуры до кармана активного сайта, на основании кристаллографических данных, представленных на Фигуре 1. В некоторых аспектах Χ, Y и Ζ представляют собой CR^X, CR^Y и CR^Z, соответственно. R^X может быть Н, СН₃, Cl, Br или F, таким как H или F. R^Y может быть H, СН₃, CHF₂, CF₃, CN, СН₂СН₃, Cl, Br или F, таким как H, F, Cl или CF₃. R^Z может быть H, СН₃, Cl, Br или F, таким как H, СН₃ или F.

[0035] Не ограничиваясь теорией, R² может быть применим для обеспечения селективности и эффективности против эукариотических АТФ-связывающих белков, таких как киназы и HSP90. Так, одно из преимуществ соединений настоящего изобретения включает избегание токсичности за счет нецелевого связывания, такого как связывание с киназой, частично благодаря селективности R² как части указанного соединения. Как правило, в некоторых аспектах соединения не являются сильнодействующими ингибиторами эукариотических киназ. В некоторых аспектах R² представляет собой 6-членное ариловое или гетероариловое кольцо, содержащее 0-3 гетероатома О, S или N, необязательно замещенное 0-3 не мешающими заместителями, причем 2 соседних не мешающих заместителя у R² могут образовывать одно или несколько конденсированных колец с 6-членным ариловым или гетероариловым кольцом. Например, R² может быть необязательно замещенным 6-членным ариловым или гетероариловым кольцом, содержащим 0-3 гетероатома О, S или N, таким как необязательно замещенный пиримидинил, фенил или пиридил. В некоторых аспектах R² является гетероариловым кольцом, таким как 6-членный гетероарил. В некоторых аспектах R² может быть присоединен к L через атом углерода в 6-членном ариловом или гетероариловом кольце. Не ограничиваясь теорией, растворитель, закрывающий поверхности карманов активного сайта GyrB/ParE, ограничивает размер заместителей соединения, расположенных вблизи этих поверхностей, закрытых растворителем. Таким образом, в отношении R², 6-членное ариловое или гетероариловое кольцо может содержать СН в кольцевых положениях, непосредственно смежных с положением кольца, в котором R² присоединяется к L. В некоторых аспектах не существует N в 6-членном ариловом или гетероариловом кольце R² в кольцевом положении, непосредственно смежном с положением кольца, в котором R² присоединяется к L.

[0036] На Фигуре 2 R² показан как необязательно замещенное 6-членное гетероариловое кольцо, хотя положение заместителей относится также к 6-членному ариловому кольцу. На этом изображении А и Ε представляют собой С. R^b и R^c граничат с растворителем в связанной конформации, и поэтому эти заместители в этом положении могут варьироваться и могут включать пролекарства. Может быть допустима циклизация между R^b и R^c. На R^d растворитель действует частично, и может быть допустима циклизация между Rc и R^d (например, с акцептором водородной связи в положении R^d). Крупные заместители, такие как крупные разветвленные группы, у Rd могут сталкиваться с наружным краем кармана.

[0037] В некоторых аспектах необязательно замещенное 6-членное ариловое или гетероариловое кольцо из R² в комбинации с одним или несколькими конденсированными кольцами, образованными из необязательных заместителей, может быть выбрано из группы, состоящей из необязательно замещенного индолила, азаиндолила, пиримидопиридила, хиназолила, хиноксалинила, нафтиридинила, пуринила, имидизопиридинила, фуропиридинила, изоиндолилинила, бензодиоксинила, дигидробензодиоксинила, бензотиазолила, пирролопиридинила, дигидропирролопиридинила, бензоимидазолила, имидазопиридинила, дигидроимидазопиридинила, тетрагидроизоиндолила, хроменила, бензтиофена, бензтриазолила, бензфуранила, бензоксадиазолила, индазолила, хинолинила, изохинолинила, индолина, азаиндолинила или .

[0038] Поверхности карманов активного сайта GyrB/ParE, на которые воздействует растворитель, обеспечивают возможность воздействия окружающего растворителя на части указанного соединения, при таком его использовании, как показано на Фигуре 1. В некоторых аспектах не мешающие заместители могут быть водорастворимыми для обеспечения совместимости со средой водного растворителя. Относительные размеры заместителей в направлении потенциальной среды растворителя не являются критичными, но специалистам в данной области понятно, что пригодны стерически не затрудненные заместители. Таким образом, относительные размеры заместителей, на которые воздействует растворитель, могут быть разными.

[0039] В отличие от «взаимодействующих заместителей», некоторые положения молекулы могут быть описаны как допускающие «не мешающие заместители». Эта терминология используется, поскольку заместители в этих положениях, вообще говоря, имеют меньшее отношение к активности молекулы в целом. В этих положениях могут быть использованы самые различные заместители, и специалисты в данной области могут легко определить, является ли какой-либо конкретный заместитель взаимодействующим или «не мешающим».

[0040] При использовании в настоящем документе, «не мешающий заместитель» представляет собой заместитель, который оставляет качественно не поврежденной способность соединения Формулы I ингибировать бактериальный рост по меньшей мере одного типа бактерий Например, не мешающий заместитель сохраняет способность соединения обеспечивать антибактериальную эффективность на основании минимальной ингибирующей концентрации (MIC) менее 32 мкг/мл, или на основании ингибирования активности АТФазы ДНК гиразы В (GyrB) или топоизомеразы IV (ParE) менее 10 нм. Следовательно, этот заместитель может изменять степень ингибирования на основании MIC или активности АТФазы. Однако поскольку соединение Формулы I сохраняет способность ингибировать бактериальную активность/активность АТФазы, этот заместитель классифицируют как «не мешающий». В данной области техники существует множество анализов для определения MIC или способности любого соединения ингибировать активность АТФазы ДНК-гиразы В (GyrB) или топоизомеразы IV (ParE), и некоторые представлены ниже в Примерах. Например, связанный спектрофотометрический анализ, в котором измеряют фермент-зависимое высвобождение неорганического фосфата при гидролизе АТФ, определяет ингибирующую активность произвольно выбранного соединения при инкубировании с GyrB или ParE при добавлении АТФ. Свойства, связанные с активностью молекулы, строго определены. Положения, которые занимают «не мешающие заместители» могут быть замещены стандартными фрагментами, известными в данной области. Испытывать внешние пределы таких замещений неуместно. Релевантными свойствами соединений являются те, которые подробно изложены далее в настоящем документе.

[0041] R² может иметь 0-3 не мешающих заместителя в 6-членном ариловом или гетероариловом кольце. Например, R² может иметь заместитель, выбранный из группы, состоящей из ОН, CO₂H, CN, NH₂, Br, Cl, F, SO₃H, SO₂NH₂, SO₂CH₃, SOCH₃, NHOH, NHOCH₃ и NO₂. R² также может иметь заместитель, который является необязательно замещенным С1-С15 углеводородным остатком, содержащим 0-5 гетероатомов О, S или N, необязательно замещенным ОН, CN, =O, NH₂, NHOH, =NOH, =NNH₂, =NOCH₃, Br, F, Cl, SO₃H или NO₂. Замещения могут быть у атома углерода или гетероатома, что допускает такие группы как S=O. В случаях если гетероарил содержит пиридиновое кольцо, атом азота может быть окислен до пиридина-оксида; следовательно, заместитель ОН может быть в форме оксида, что допускает, например, пиридил, имеющий N-оксид, причем N является кольцевым гетероатомом.

[0042] Углеводородный остаток С1-С15, содержащий 0-5 гетероатомов О, S или N может включать комбинацию углеводородных групп, такую как комбинация алифатических колец или цепей и ароматический колец, связанных вместе.

[0043] В некоторых аспектах два соседних не мешающих заместителя у R² образуют одно или несколько конденсированных колец. Например, комбинация одного или нескольких конденсированных колец с 6-членным ариловым или гетероариловым кольцом R² содержит 5-15 членов и 0-5 гетероатомов О, S или N, необязательно замещенным заместителями, такими как ОН, =O, CN, NH₂, Br, F или Cl.

[0044] Необязательные заместители могут занимать все положения кольцевой структуры R², которые не являются соседними к линкеру, такие как положение один, положения 1-2 или положения 1-3. В некоторых аспектах одно положение является необязательно замещенным. Эти заместители могут быть необязательно замещены заместителями, аналогичными перечисленным заместителям. Конечно, некоторые заместители, такие как галоген, не являются дополнительно замещенными, как известно специалистам в данной области.

[0045] В некоторых аспектах R² может быть пиримидинилом или пиридинилом, необязательно замещенным СН(ОН)СН₃, С(ОН)(СН₃)₂, ОСН₃, CN, СН₃, СН₂СН₃, О-циклопропилом, SCH₃, Br, Cl, F или NH₂.

[0046] Не мешающие заместители у 6-членного арилового или гетероарилового кольца R², которые могут подвергаться воздействию растворителя в связанной конформации, могут включать крупные заместители, такие как пролекарства.

[0047] В некоторых аспектах R² может быть выбран из заместителей в следующей Таблице 1.

[0048] В некоторых аспектах R² может быть выбран из заместителей в следующей Таблице 2.

[0049] На Фигурах 1 и 2 показано, что соединение подвергается воздействию растворителя в связанной конформации вдоль оси связи R⁴ и с поворотом против часовой стрелки на 0-90° от оси связи R⁴. Следовательно, выбор пролекарств и заместителей у R⁴ может варьироваться. При выборе заместителя R⁴, в некоторых аспектах, группы R⁴ стерически не сталкиваются с группами R² или Z в связанной конформации, как показано на Фигуре 2. Опытным специалистам понятно, что во избежание стерического столкновения атомы у R⁴ не должны приближаться к атомам R² или R^z (в связанной конформации) так, чтобы межатомные расстояния ближайших атомов составляли менее суммы их Ван-дер-Ваальсовских радиусов.

[0050] Кроме того, в некоторых аспектах заместитель R⁴ выступает не более чем примерно на 3 Å ниже плоскости Колец А, В и С в сторону связывающего кармана GyrB/ParE в связанной конформации. «В сторону дна связывающего кармана GyrE/ParE» относится к отсутствию выступания более, чем на 3 Å ниже плоскости в пределах около 5-6 связей от точки присоединения R⁴ к указанной структуре. Следовательно, те части R⁴, которые распространяются более, чем примерно на 5-6 связей от точки присоединения R⁴ к Кольцу С, могут выступать больше, чем примерно на 3 Å под плоскостью Колец А, В и С, поскольку эти части не ограничены дном связывающего кармана GyrE/ParE.

[0051] Это расстояние определяют как перпендикулярное расстояние от плоскости, построенной между центрами атомов трициклической структуры, до центра наиболее удаленного атома (от этой плоскости) у заместителя R⁴ в связанной конформации.

[0052] В некоторых аспектах R⁴ может быть Н.

[0053] В некоторых аспектах R⁴ также может быть необязательно замещенным OR^a; причем R^a представляет собой 5-6-членный арил или гетероарил, содержащий 0-3 гетероатома О, S или N, необязательно замещенный 0-3 не мешающими заместителями. В некоторых аспектах кольцевые положения, соседние с положением, в котором О присоединяется к R^a, могут быть замещены небольшими заместителями, такими как те, которые имеют 2 атома в скелете, такими как OCH₃, CH₃, CH₂CH₃, OH, NH₂, F, Cl, Br, I или NO. В остальных положениях заместители могут быть крупнее и разнообразнее, поскольку заместители в этих положениях подвергаются воздействию растворителя в связанной конформации. В некоторых аспектах R^a представляет собой необязательно замещенный пиримидинил или пиридинил, такой как незамещенный пиримидинил или пиримидинил, замещенный CH₃ или NH₂. В некоторых аспектах OR^a представляет собой один из следующих заместителей в Таблице 3.

[0054] В некоторых аспектах R⁴ может быть необязательно замещенным вторичным или третичным амином, присоединенным к Кольцу С через N вторичного или третичного амина. «Вторичный амин» относится к N-содержащему заместителю, который содержит один Н, присоединенный к N вторичного амина