專利名稱：抗菌化合物的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于治療細菌疾病和感染的化合物，包含這些化合物的組合物以及利用該化合物治療細菌疾病和感染的方法。特別地，本發明化合物用于治療艱難梭菌 (Clostridium difficile)感染及艱難梭菌引起的疾病。
背景技術：
(a)抗菌藥物和艱難梭菌抗菌藥物的發展代表20世紀最重要的醫療進展之一。先前無法醫治的疾病現在很容易得到控制，人們認為許多疾病都可以用這些新的神奇藥物根除。盡管治療上已取得這些顯著進展，但在美國傳染病是死亡率的第三個主要原因(Clin. Infect. Dis.，2004， 巡，1279-1286)，而且仍然是最重要的全球醫療保健問題之一。所有的主要病原菌耐藥率有了急劇的升高，逐漸增加的醫院感染數目和嚴重性受到特別關注anfectious Disease Society of America, 2004, Bad Bugs, No Drug)。抗多種藥物的病原體的出現，已使得許多當前一線藥物對許多疾病的控制徹底無效。受關注細菌病原體的特定亞型是歸類為產芽孢細菌的那些。細菌芽孢(內生孢子)是由細菌響應于環境應力所形成的休眠、非繁殖結構。一旦環境條件變得有利，該芽孢就會發芽(出芽，germinate)并且該細菌就會增殖。在病原細菌的情況下，人宿主中的發芽可導致疾病。細菌芽孢對許多藥劑以及包括輻射、干燥、溫度、饑餓在內的環境條件和化學藥劑都具有極大的耐受性。這種對化學藥劑的天然耐受性使得芽孢能夠在重要環境(關鍵環境，key environment)中持續存在數月，例如醫院、其它醫療保健中心和食品生產設施中， 在這些環境中標準清洗劑、殺菌劑和滅菌工藝都無法根除該細菌。生產食品時，芽孢的存在可能會造成從簡單的食物腐敗到食源性病原體蔓延及食物中毒的嚴重后果。最近，與炭疽的致病物，炭疽芽孢桿菌(Bacillus anthracis)的芽孢關聯的風險受到關注。這些芽孢容易制成可通過多種方法傳播的干粉，并可以用作生物恐怖劑(bioterrorist agent) 0炭疽被認為是最令人擔憂的生物恐怖劑之一 (CDC Emerg. Infect. Dis. , 2004, 5(4), 552-555) 2001年美國發生的郵政炭疽病毒攻擊事件就突顯了這點。證實有22例感染，導致5例死亡，攻擊之后的清理和凈化費用估計為10億美元。重要的產芽孢細菌為芽孢桿菌屬(Bacillus)和梭菌屬(Clostridium)的革蘭氏陽性產內生孢子細菌。關系到健康的芽孢桿菌屬的實例包括，但不局限于炭疽芽胞桿菌 (B. anthracis)和蠟樣芽胞桿菌(B. cereus)。炭疽芽胞桿菌作為炭疽的致病物而受到特別關注。炭疽感染可以通過攝食、吸氣或皮膚與炭疽芽胞桿菌芽孢接觸而發生，導致三種不同的臨床形式。皮膚感染約占所有感染的95%，一般利用合適的抗生素可以得到有效控制。 未經治療的皮膚炭疽病例中，約有20%導致死亡。腸感染的特點是急性腸道炎癥，導致惡心、食欲不振、嘔吐、發熱、腹痛、嘔血和嚴重腹瀉。腸炭疽可導致25% 60%的病例死亡。 最嚴重的疾病形式是肺炭疽，即使積極、及時地給予抗生素，其通常也是致命的。容易通過空氣大范圍內分散炭疽芽孢從而誘導肺炭疽的能力，使得炭疽成為主要的生物恐怖劑。梭菌屬成員為革蘭氏陽性的產芽孢專性厭氧微生物。引起人類疾病的示例物種包括，但不局限于產氣莢膜梭菌(C.perfringens)、破傷風梭菌(C. tetani)、肉毒梭菌 (C. botulinium)、索氏梭菌(C. sordellii)和艱難梭菌(C. difficile)。梭菌與多種多樣的人疾病關聯，包括破傷風、氣性壞疽(gas gangrene)、肉毒中毒(botulism)和偽膜性結腸炎(pseudomembraneous colitis)，并可能是食物中毒的致病物。由艱難梭菌引起的疾病受到特別的關注。艱難梭菌引起艱難梭菌相關性疾病 (CDAD)，在過去的10年中病例數目已增長了 10倍，其中超毒性(hyper-virulent)耐藥菌株現正變得流行。最新HPA數字顯示，2006年英國65歲以上的患者中有55，681例艱難梭菌感染病例(達到過去年份的8% )。也許最令人擔憂的是潛在抗生素使用現在還未被報道的CDAD病例。艱難梭菌是共生腸道細菌，該細菌水平由正常腸道菌群(normal gut flora)抑制。然而，該細菌是艱難梭菌相關性疾病(CDAD)的致病物，并已被確認為CDAD的最嚴重表現，偽膜性結腸炎的主要原因。CDAD與從輕度腹瀉到偽膜性結腸炎、中毒性巨結腸和死亡的各種各樣的癥狀相關聯。形成CDAD的主要危險因素是抗生素的使用破壞了正常腸道菌群，導致艱難梭菌過度生長。雖然克林霉素(clindamycin)是與CDAD關聯的主要抗生素， 但該疾病現在與幾乎所有的抗生素都關聯，包括氟喹諾酮(fluoroquinolone)、頭孢菌素 (c印halosporin)、大環內酯物(macrolide)、β -內酰胺和許多其它類別的成員。CDAD主要在醫院環境中受到關注，并且在死亡率特別高的老年患者中受到特別的關注。報道近年來CDAD發生率急劇增大，2006年英國報道了超過55，000個病例(Health Protection Agency Surveillance of Healthcare Associated Infections Report 2007)。在美國，死亡率已從1999年的每100萬人口中5. 7人死亡上升到2004年的每100 萬人口中23. 7人死亡。普通人群的艱難梭菌定殖率(colonisation rates)多達3%，然而住院使得該定殖率急劇增加到多達25%。新流行菌株的出現受到特別關注。特別相關的實例是超毒性的(hyper-virulent)BI/NAP1 (也稱為核糖核酸型027)菌株，其產生的毒素 A和B增多并產生其它新型二元毒素(binary toxins) 0與梭菌關聯的關鍵因素是醫院環境中存在的高細菌芽孢率。最近已顯示，正使用的許多標準的醫院去垢劑都無法根除該環境中的梭菌芽孢，導致疾病控制無效 (Infect Cont. Hosp. Epidemiol. ,2007,28,920-5)。諸如 BI/NAP1 等菌株的過多孢子形成 (hyper-sporulaion)特性是引起該問題的重要原因。雖然與CDAD關聯的主要風險因素是潛在的抗生素使用和年齡(CMAJ，2008， 179(8) ,767-772 ;J. Antimicrob. Chem. ,2003,51,1339-1350),但還有很多其它相關因素，包括例如質子泵抑制劑的使用、H2受體拮抗劑的使用、利尿劑的使用、住院時間長短 (length of hospital stay)、飼管的使用、機械通氣和潛在的共病率(co-morbidity)。胃酸度是抵御所攝取病原體的天然防御機制的一部分，并且胃酸度的任何減小都可以導致正常無菌的上消化道的定殖，這可以導致正常腸道微菌群的紊亂。因此，胃酸抑制劑如質子泵抑制劑(PPI)和組胺H2受體拮抗劑(H2RA)的使用與艱難梭菌定殖風險增大以及隨后形成CDAD相關聯。PPI和H2RA的使用先前已與其它腸感染相關聯，如旅行者腹瀉(traveller's diarrhoea)、沙門氏菌病和霍亂。Dial等人已報道隨著在社區(JAMA，2005， 294(23),2989-2995)和醫院環境(CMA.T, 2004,171 (1), 33-38)中使用胃酸抑制劑增大的 CDAD風險。PPI包括但不局限于奧美拉唑(om印razole) (Losec, Prilosec, Zegerid)、蘭索拉唑(lansoprazole) (Prevacid, Zoton, Inhibitol)、艾美拉唑(esomeprazole) (Nexium)、泮 Ρ坐(pantoprazole) (Protonix, Somac, Pantoloc, Pantozol, Zurcal, Pan)禾口胃貝JiP坐 (rabeprazole)(Rabecid, Aciphex, Pariet, Rabeloc)。H2RA包括但不局限于甲氰咪胺(cimetidine) (Tagamet)、甲胺呋硫(ranitidine) (Zinetac, Zantac)、法莫替丁 (famotidine) (Pepcidine, Pepcid)、羅沙替丁 (roxatidine) (Roxit)禾口尼扎替丁 (nizatidine) (Tazac, Axid)。利用PPI或H2RA與兩種抗生素結合物(組合或聯用，combination) —起治療的三聯療法是用于根除幽門螺旋桿菌(Helicobacter pylori)感染的認可療法(Aliment. Pharmacol. Ther. ,2001,15(5), 613-624 ；Helicobacter.,2005,10(3)，157-171)。 然而，關于這種三聯療法方案可能導致CDAD副作用的報道很少(Am. J. feistroenterol.， 1998,93(7)，1175-1176 ；J. Int. Med.，1998,243 (3) ,251-253 ；Aliment. Pharm. Ther.， 2001,15(9), 1445-1452 ；Med. Sci. Monit. , 2001, 7(4), 751-754) 用于治療幽門螺旋桿菌感染的典型抗菌劑是選自但不局限于以下藥物的結合物(組合或聯用)，即，甲硝噠唑(metronidazole)、阿莫西林(amoxicillin)、左氧氟沙星(Ievofloxacin)和克拉霉素 (clarithromycin)-它們中的許多都與CDAD的形成密切相關。目前的療法非常有限；特別是考慮到幾乎所有抗生素類別都與引起該疾病關聯這一事實。FDA批準用于治療CDAD 的唯一藥物是萬古霉素(vancomycin)，但是甲硝噠唑的使用也很廣泛。由于萬古霉素對梭菌的抑菌作用、相對高的費用以及抗性艱難梭菌菌株和其它細菌(特別是腸球菌屬 (Enterococcus spp.))的可能選擇性，因此用于治療CDAD的分布廣泛的萬古霉素受到關注。甲硝噠唑和萬古霉素都存在的關鍵問題是高復發率，至少20%的患者經受至少一次復發。治療期間無法根除梭菌芽孢致使復發的發生，導致隨后形成致病狀態。這種無力控制芽孢形成的狀況使得醫院環境繼續受到污染。因此，能夠根除營養細胞和控制內生孢子的藥劑將具有顯著優勢。治療CDAD的主要療法選擇方案是中止任何當前的抗微生物治療，隨后適當地使用萬古霉素或甲硝噠唑。這兩種藥劑通常都是口服給予，但是甲硝噠唑也可以通過靜脈給予，并且在嚴重的情況下萬古霉素也可以通過許多其它途徑給予，包括結腸內給予，通過鼻胃管或作為萬古霉素-保留灌腸劑給予(vancomycin-retention enema) 0已報道用于治療CDAD的其它抗生素藥劑包括羧鏈孢酸(fusidic acid)、利福霉素(rifamycin)及其類似物、替考拉寧(teicoplanin)和崔西桿菌素(bacitracin)，但它們都沒有表現出優于萬古霉素或甲硝噠唑的特別效力。除了中斷任何損害性(offending)抗菌治療，還應當避免使用逆蠕動藥劑(抗蠕動劑，antiperistaltic agents)、麻醉劑或洛哌丁胺(loperamide)， 因為它們可以降低艱難梭菌毒素的清除率并使毒素介導的結腸損傷惡化。此種藥劑還可以促成腸梗阻并導致結腸的毒性擴張(toxic dilation) (J. Med. Microbiol. ,2005,Μ, 101-111 JAMA, 1993,269,71-5 ；Postgrad. Med. J.，1990，巡(777)，582)。用作標準的單獨藥劑或與抗菌劑結合(聯用)的供替換療法旨在試圖重建天然的腸道微生物種群、降低艱難梭菌毒素的水平或刺激免疫系統(綜述參見Antibiotic Treatment for Clostridium difficile-Associated Diarrhea in Adults, Cochrane Database of Systematic Reviews 2007, Issue 3.Art. No. :CD004610. ；Clin. Inf. Dis., 2008，巡(Si)，S32-S42 ；Clin. Inf. Dis.，2007,45(S2)，S122-S128 ；J. Med. Microbiol.， 2005,Μ, 101-111及其中的參考文獻)。因而，供替換的CDAD療法包括提供布拉氏酵母菌 (Saccharomyces boulardii)或嗜酸乳酸桿菌(Lactobacillus acidophilus)連同抗生素、 排泄物(faecal)移植，并且在所有療法選擇都失敗的嚴重情況下提供手術。雖然結腸切除率低(達3%的病例)，但它與高死亡率關聯(多達60%)。因此，迫切需要新的有效藥劑來治療與產芽孢細菌關聯的疾病，特別是梭菌屬和芽孢桿菌屬成員引起的那些疾病，且特別是與艱難梭菌感染關聯的疾病。考慮到艱難梭菌為許多廣譜抗生素(包括內酰胺和喹諾酮抗生素)難治的性質以及耐藥性出現的頻率，這種需要就特別強烈(Antimicrob. Agents Chemother. , 1985,28(6) :842-844)。(b)現有技術W02007056330、W02003105846 和 W02002060879 公開了用作抗菌劑(抗細菌劑， antibacterial agents)的各種2-氨基苯并咪唑。W02007148093公開了用作抗菌劑的各種2_氨基苯并噻唑。W02006076009.W02004041209 和 Bowser 等人(Bioorg. Med. Chem. Lett.，2007,17, 5652-5655)公開了各種取代的苯并咪唑化合物，其用作降低微生物的耐藥性、病毒性或生長的抗感染藥物。據說該化合物在活體外沒有表現出固有的抗微生物活性。US 5，824，698公開了作為廣譜抗生素的各種二苯并咪唑，公開了它們對抗包括葡萄球菌屬Staphylococcus spp.)和腸球菌屬(Enterococcus spp.)在內的革蘭氏陰性和革蘭氏陽性細菌的活性。然而，這篇文獻沒有公開它們對抗厭氧產芽孢細菌的活性，特別沒有公開它們對抗任何梭菌屬(包括艱難梭菌)的活性。US 2007/0112048A1公開了作為廣譜抗生素的各種二芳基咪唑啉和三芳基咪唑啉以及二芳基脒和三芳基脒，公開了它們對抗包括葡萄球菌屬、腸球菌屬和梭菌屬在內的革蘭氏陰性和革蘭氏陽性細菌的活性。然而，這篇文獻沒有公開本文描述的通式(I)化合物。Chaudhuri 等人(J. Org. Chem.，2007,72,1912-1923)描述了作為 DNA 結合劑的各種雙-2-(吡啶基)-IH-苯并咪唑(包括本文描述的式I化合物)。這篇文獻對于潛在的抗菌活性只字未提。
發明內容
因此，在本發明的第一方面，提供了通式⑴化合物
權利要求
1. 一種式(I)化合物
2.根據權利要求1所述的化合物，其中，X1和/或X2是N。
3.根據權利要求1或2所述的化合物，其中，X3是NR4。
4.根據前述權利要求中任一項所述的化合物，其中，R1和R2各自獨立地選自H和芳基。
5.根據權利要求4所述的化合物，其中，R1和R2各自獨立地選自H和可選地被OR6和 N(R6)2取代的芳基。
6.根據前述權利要求中任一項所述的化合物，其中，R1和R2各自為環狀的。
7.根據前述權利要求中任一項所述的化合物，其中，R6選自H和C1-C6烷基。
8.根據前述權利要求中任一項所述的化合物，其中，R5為H。
9.根據前述權利要求中任一項所述的化合物，其中，Ll是直連鍵，例如每個環的5和/ 或6位置之間的直連鍵。
10.根據權利要求1 8中任一項所述的化合物，其中，Ll選自0、S、S02、NR7、C(R7)2和 C = 0。
11.根據前述權利要求中任一項所述的化合物，所述化合物是對稱的，例如其中R1和R2 相同。
12.根據權利要求1 10中任一項所述的化合物，所述化合物是不對稱的，例如其中R1 和R2不同。
13.根據前述權利要求中任一項所述的化合物，其中，R1和/或R2是雜環基或雜芳基。
14.根據權利要求13所述的化合物，其中，R1和/或R2是(a)被選自鹵素、CN、N02、R6、OR6、N (R6)2, COR6、CO2R6, SO2R6, NR7COR6、NR7CO2R6, NR7SO2R6, NR7CONR6R7、CONR6R7 禾Π SO2NR6R7 的一個或多個取代基取代的雜環基；或(b)被選自鹵素、CN、NO2, R6、OR6、N(R6)2, COR6、CO2R6, SO2R6, NR7COR6, NR7CO2R6, NR7SO2R6, NR7CONR6R7, CONR6R7 和 S&NR6R7 的一個或多個取代基取代的雜芳基。
15.根據權利要求13所述的化合物，其中，R1和/或R2是吡啶基。
16.根據權利要求15所述的化合物，其中，R1和R2是吡啶基。
17.根據權利要求15或權利要求16所述的化合物，其中，所述吡啶基被選自鹵素、CN、 NO2, R6、OR6、N(R6)2, COR6、CO2R6, SO2R6, NR7COR6, NR7CO2R6, NR7SO2R6, NR7CONR6R7, CONR6R7 禾口 SO2NR6R7的一個或多個取代基取代。
18.根據權利要求16所述的化合物，所述化合物是2，2'-二(吡啶-4-基)-1Η， 1' H-5,5' - 二苯并[d]咪唑，或其藥學上可接受的N-氧化物、鹽、水合物、溶劑化物、復合物、生物電子等排體、代謝物或前藥。
19.根據權利要求1所述的化合物，所述化合物選自本文表1所列的化合物1 12。
20.根據前述權利要求中任一項所述的化合物，所述化合物用于治療CDAD，同時不損害正常腸道菌群。
21.根據前述權利要求中任一項所述的化合物，其中，所述CDAD選自(a)結腸炎、(b) 偽膜性結腸炎、(c)腹瀉、和(d)抗生素相關性疾病。
22.根據權利要求21所述的化合物，其中，所述抗生素相關性疾病選自(a)抗生素相關性腹瀉、和(b)抗生素相關性結腸炎。
23.根據前述權利要求中任一項所述的化合物，所述化合物是選擇性艱難梭菌藥劑。
24.一種結合物，包含前述權利要求中任一項限定的化合物以及選自本文所述那些中的輔劑。
25.根據權利要求M所述的結合物，包含前述權利要求中任一項限定的化合物和選自以下的輔劑(a)萬古霉素、(b)甲硝噠唑、(c)益生菌、(d)益生元、(e)細菌毒素螯合劑 (例如，離子交換樹脂)、(f)靜脈內免疫球蛋白、和(g)抗腹瀉劑。
26.根據權利要求M或權利要求25所述的結合物，包含前述權利要求中任一項限定的化合物和選自酵母菌屬(Saccharomyces spp.)和/或乳酸桿菌屬(Lactobacillus spp.) 的益生菌。
27.根據權利要求M或權利要求25所述的結合物，其中，前述權利要求中任一項限定的化合物和輔劑是物理關聯或非物理關聯的。
28.一種治療主體中細菌感染或細菌疾病的方法，包括向所述主體給予有效量的權利要求1 23中任一項限定的化合物或權利要求M 27中任一項限定的結合物。
29.一種殺滅細菌或抑制、減少或阻止其生長的方法，包括使所述細菌與權利要求1 23中任一項限定的化合物或權利要求M 27中任一項限定的結合物接觸。
30.一種藥物組合物，包含權利要求1 23中任一項限定的化合物或權利要求M 27中任一項限定的結合物。
31.一種權利要求1 23中任一項限定的化合物，例如選自4,4' -(3'-甲基-1H，3' H-5，5' - 二苯并[d]咪唑-2，2‘ - 二基)二苯胺4,4' -(1-甲基-1H，1' H-5，5' - 二苯并[d]咪唑-2，2‘ - 二基)二苯胺·4,4' -(1H,1' H-5,5' - 二苯并[d]咪唑-2，2‘ - 二基)雙(N-甲基苯胺)·4-(lH,l' H-5,5' - 二苯并[d]咪唑-2-基)苯胺·4-(2'-苯基-1H，1' H-5,5' - 二苯并[d]咪唑-2-基)苯胺·2' -甲氧基苯基)-2-苯基-1H，3' H-5，5' - 二苯并[d]咪唑·5,5' -(1H,1' H-5,5' - 二苯并[d]咪唑-2，2‘ _ 二基)二吡啶 _2_ 胺。
32.根據權利要求31所述的化合物，所述化合物用于治療或預防，例如用于在治療細菌感染或疾病中的治療或預防。
33.根據前述權利要求中任一項所述的本發明，用于治療選自以下的患者亞群(a)已經或正在用質子泵抑制劑治療的主體、(b)已經或正在用H2受體拮抗劑治療的主體、(c)已經或正在用利尿劑治療的主體、(d)住院的主體、(e)帶有留置飼管的主體、(f)經受機械通氣的主體、(g)已經或正在用益生菌治療的主體、和(g)已經或正在用萬古霉素和/或甲硝噠唑治療的主體。
全文摘要
本發明披露了用于治療細菌疾病和感染的式(I)化合物、包含這些化合物的組合物、以及利用化合物治療細菌疾病和感染的方法。特別地，該化合物可用于治療艱難梭菌(Clostridium difficile)感染和艱難梭菌引起的疾病。
文檔編號A61K31/4184GK102227411SQ200980148065
公開日2011年10月26日 申請日期2009年12月1日 優先權日2008年12月2日
發明者保羅·詹姆斯·戴維斯, 奧利維耶·德穆爾, 弗朗西斯·澤維爾·威爾遜, 彼得·戴維·約翰遜, 格雷厄姆·邁克爾·溫內, 理查德·斯托爾, 理查德·維克斯, 科林·理查德·多爾甘, 艾倫·杰弗里·羅奇 申請人:薩米特公開有限公司