可被cd26裂解的hiv前藥的制作方法

專利名稱：可被cd26裂解的hiv前藥的制作方法
技術領域：
本發明涉及HIV抑制劑化合物的前藥，HIV抑制劑化合物通過肽部分的蛋白水解被釋放或激活。本發明還涉及增加HIV抑制劑化合物的口服攝取、調節血清蛋白結合、血腦屏障滲透或溶解性和生物利用度的方法。
背景技術：
現代藥物發現技術(例如組合化學、高輸出量藥理學篩選、基于結構的藥物設計)提供了非常明確而有效的藥物分子。然而，相當普遍的是，這些新的化學結構具有不利的物理化學和生物藥學特性。此外，在開發新的治療劑的過程中，研究人員通常將注意力集中在藥理學和/或生物學特性上，較少關注物理化學特性。然而，藥物分子的物理化學特性(分解常數、溶解性、分配系數、穩定性)對其藥學和生物藥學表現具有顯著影響。因此，在藥物開發過程中，如果需要，就必須對物理化學特性予以確定并改良。而且，很多市場上現有的藥物分子的物理化學特性都不是最佳的。
現今，候選藥物經常間斷，其原因在于不良的水溶解性或不充分的吸收，使得無數醫學進步無法實現。盡管其它產品成功推向了市場，但由于安全性或功效上的考慮而從未實現它們全部的商業潛能。前藥具有克服這兩方面問題的可能性。該技術利用了使前藥向藥物的活性形式進行選擇性生物轉化的內源酶。這種技術能夠通過開發使有價值的新候選藥物保持不斷涌現，并改進現有藥物產品的安全性和效能。
前藥大多數是藥物分子的無活性衍生物，其需要化學或酶的生物轉化以便在體內釋放活性母藥。對藥物加以設計以克服不合需要的藥物特性。因此，該技術可以用于改進各種藥物的物理化學、生物藥劑學和/或藥物動力學特性。通常，像這樣的前藥是生物學無活性的。因此，一旦到達藥物靶點，前藥就需要盡可能快地有效地轉化為母藥以達到所述功效。一般情況下，對前藥進行設計以改善藥物滲透通過生物膜，從而獲得改善的藥物吸收，延長藥物作用的持續時間(母藥從前藥的緩慢釋放、降低的藥物首過代謝)，靶向藥物作用(例如腦或腫瘤靶向)，改進藥物的水溶解性和穩定性(靜脈內給藥制劑、滴眼劑等)，改進局部藥物遞送(例如真皮和眼藥物遞送)，改進藥物的化學/酶穩定性(例如肽)或降低藥物副作用。
根據轉化的藥物種類，已經對許多前藥技術進行了開發。這些前藥技術一般包括用于肽和肽模擬物的環狀前藥化學，和用于叔胺、苯酚和和受阻醇的助溶的膦酰基氧基甲基(POM)化學和通常的酯化。同樣，靶向策略是通過可以由特定酶裂解的基團的偶聯來實現的，所述特定酶例如，裂解肽的N-末端甲酰基的細菌的肽去甲酰基酶或用來靶向前列腺癌的PSA(前列腺特異性抗原)。
在過去，出于一些原因，人們一直致力于肽或氨基酸與治療劑的偶聯。在反義-抗原領域，已經將寡核苷酸或嵌入劑結合到肽上以便增加治療劑的細胞攝入。然而，在細胞滲透后這些寡核苷酸和嵌如劑沒有被釋放，因此不能將其看作前藥。偶聯到治療化合物上的氨基酸的一個實例是Valgancyclovir，其為用于巨細胞病毒的預防和治療的更昔洛韋的L-纈氨酰基酯前藥。口服給藥后，前藥迅速被腸和肝酯酶轉化為更昔洛韋。近來，已經對新的抗腫瘤苯并噻唑類藥物的丙氨酸和賴氨酸前藥進行了研究。核苷類似物的氨基酸酯前藥的肽載體介導的膜傳輸已被證實[Han等人Pharm.Res.(1998)151154-1159；等人Phare.Res.(1998)151382-1386]。已經的確證明，藥物的口服生物利用度可以由含有氨基酸(優選L構型)的氨基酸前藥衍生物介導。對于腸吸收來說，L-纈氨酸在氨基酸的β-碳上似乎具有最佳的鏈長和分支組合。已經發現，hPEPT-1可以作為增加L-纈氨酸酯前藥的全身遞送的主要吸收途徑。近來已經證明，hPEPT-1轉運蛋白需要與自由NH2、羰基和親脂實體具有最佳相互作用，并且可以與它的靶點分子目標形成幾個額外的H-橋。對于有效的hPEPT-1底物活性來說，L-纈氨酸連接的核苷類似物酯可以滿足這些要求[Friedrichsen等人Eur.J.Pharm.Sci.(2002)161-13]。然而，改善溶解性和生物利用度水平的現有技術只是揭示了小有機分子的氨基酸前藥(僅偶聯一個氨基酸)，氨基酸幾乎都是通過酯鍵偶聯的，因為它們很容易通過酯酶轉化回自由治療劑。
現有技術描述了用若干蛋白酶例如氨基肽酶(PCT申請WO01/68145)和氨基三肽酶(PCT申請WO02/00263)制備前藥的方法。PCT申請WO99/67278描述了CD26/DPPIV抑制劑的靶向策略，所述CD26/DPPIV抑制劑一經CD26/DPPIV處理就變為活性并隨后滅活蛋白酶。
然而仍然需要新的、可供選擇的和更好的前藥技術，并且，隨著組合化學和高輸出量篩選繼續產生大量的具有高分子量、高log P[分配系數]、或不良水溶解性的新化合物，這種需要預計將不斷增加。
發明概述本發明涉及提供能夠用于改善治療化合物的溶解性和/或生物利用度的新前藥技術。本發明包括治療化合物的衍生化以便改善它們的溶解性和/或生物利用度。本發明提供治療化合物與肽部分的偶聯物，其中所述偶聯物是可以被二肽基肽酶例如CD26裂解的。此外，本發明技術可以用于調節治療化合物D的蛋白質結合并靶 向哺乳動物的特定部位。具體的治療化合物是HIV抑制化合物，更特別是式(Ia)化合物。
本發明提供新的前藥技術和新的前藥以便調節藥物的蛋白質結合和/或生物利用度。在本發明中，前藥是治療化合物D和肽的偶聯物，其中所述偶聯物可以被二肽基肽酶(更優選二肽基肽酶IV)裂解。此外，本發明提供提供制備所述前藥的方法。本發明還提供更為選擇性地靶向前藥、調節尤其是提高藥物的腦和淋巴遞送和/或延長血漿中藥物半衰期的前藥技術。
一方面，本發明涉及包含治療化合物D的前藥的藥物組合物。該治療化合物D不是肽或蛋白質，并且包括能夠與氨基酸的羧基結合的伯或仲氨基。或者，該治療化合物被結合到包含能夠與氨基酸的羧基結合的伯或仲氨基的接頭Am上。這種前藥的特征在于，所述前藥包含連接到寡肽上的所述治療化合物D，所述寡肽具有一般結構H-[X-Y]n，其中n是1-5，在每一重復單元[Y-X]中的X和Y是彼此獨立地選擇的，并且相對于其它重復單元是獨立地選擇的，其中X是氨基酸，Y是選自下列的L氨基酸脯氨酸、丙氨酸、羥基脯氨酸、二羥基脯氨酸、噻唑烷甲酸(硫代脯氨酸)、脫氫脯氨酸、哌啶酸(L-高脯氨酸)、氮雜環丁烷甲酸、氮雜環丙烷甲酸、甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸和蘇氨酸，其中H-[X-Y]n的羧基末端與D的氨基或它的接頭Am之間的連接是通過酰胺發生的。H-[X-Y]n肽具有自由氨基末端，即未修飾的NH2基團。在一個實施方案中，治療化合物是抗病毒藥物，特別是HIV蛋白酶抑制劑，更特別是式(Ia)化合物和具有式(I)的前藥。
在一個實施方案中，肽具有2-5個CD26可裂解的重復單元。在另一個實施方案中，CD26可裂解的寡肽H-[X-Y]n是四肽或六肽，其中至少一個X是疏水性或芳族氨基酸，或者，至少一個X是中性或酸性氨基酸，或者，其中至少一個X是堿性氨基酸。在一個特別的實施方案中，寡肽H-[X-Y]n是選自Val-Y-[X-Y]1-2、更特別是Val-Pro-[X-Y]1-2的四肽或六肽，以便具有良好的腸吸收，以及兼有改善了溶解性的治療化合物的緩慢或快速釋放，釋放的緩慢或快速取決于對X和Y的選擇。在一個實施方案中，四肽或六肽具有一般結構Val-Y-[X-Y]或Val-Y-[X-Y]2。
按照一個實施方案，Y是脯氨酸或羥基脯氨酸或二羥基脯氨酸或丙氨酸。按照另一個實施方案，X選自纈氨酸、天冬氨酸、絲氨酸、賴氨酸、精氨酸、組氨酸、苯基丙氨酸、異亮氨酸或亮氨酸。按照另一個實施方案，X選自酸性氨基酸天冬氨酸或谷氨酸以便具有緩慢的斷裂，選自帶正電荷的氨基酸精氨酸、組氨酸或賴氨酸以便具有治療化合物D的快速釋放。
寡肽[X-Y]n可以經由酰胺鍵偶聯到氨基上，所述氨基存在于有機分子/原子例如治療化合物的芳基上，存于碳水化合物或存在于核苷或雜環基團或烷基、烯基或炔基或存在于無機分子/原子上。
在一個實施方案中，寡肽H-[X-Y]n經由酰胺鍵偶聯到氨基上，所述氨基存在于治療化合物的芳基上，存在于碳水化合物或存在于核苷上。或者，寡肽H-[X-Y]n經由包含氨基的接頭間接地偶聯到治療化合物D上。這樣的接頭可以具有寡肽Am的一般結構，其中m為1-15而特別是1-3或m＝1。Am結構中的A可以是任何氨基酸。按照一個實施方案，m＝1而A是纈氨酸。包含這樣接頭的前藥具有通式H-[X-Y]n-Am-D。寡肽Am或氨基酸A在其氨基末端經由酰胺鍵連接到寡肽H-[X-Y]n上。寡肽Am或氨基酸A在其羧基末端經由酰胺鍵或酯鍵連接到治療化合物D上。藥物組合物可以包含用于預防或治療病毒感染的藥物的前藥。在一個實施方案中，治療化合物是抗病毒藥物，特別是HIV蛋白酶抑制劑，更特別是式(Ia)化合物或具有式(I)的前藥。
在另一方面，本發明涉及治療化合物D的前藥構成物，其中治療化合物D不是肽或蛋白質，并且其中治療化合物D包含能夠與氨基酸的羧基連接的末端伯或仲氨基，或者其中治療化合物D連接到包含能夠與氨基酸的羧基連接的伯或仲氨基的接頭上，所述前藥包含連接到具有一般結構H-[X-Y]n的寡肽上的所述治療化合物D，并且特征在于n＝1-5，其中在每一重復單元[Y-X]中的X和Y是彼此獨立地選擇的，并且相對于其它重復單元是獨立地選擇的，并且其中X是氨基酸，Y是選自下列的L氨基酸脯氨酸、丙氨酸、羥基脯氨酸、二羥基脯氨酸、噻唑烷甲酸(硫代脯氨酸)、脫氫脯氨酸、哌啶酸(L-高脯氨酸)、氮雜環丁烷甲酸、氮雜環丙烷甲酸、甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸和蘇氨酸，其中H-[X-Y]n的羧基末端與D的氨基的連接經由酰胺發生。在一個實施方案中，治療化合物是抗病毒藥物，特別是HIV蛋白酶抑制劑，更特別是(Ia)化合物和具有式(I)的前藥。
按照一個實施方案，這種前藥在激活時對CD26/DPPIV酶沒有抑制作用。在一個實施方案中，寡肽H-[X-Y]n是四肽或六肽，其中X是疏水性或芳族氨基酸，或者其中至少一個X是中性或酸性氨基酸，或者其中至少一個X是堿性氨基酸。在一個特定的實施方案中，寡肽H-[X-Y]n是由選自下列的[X-Y]重復單元構成的Val-Pro、Asp-Pro、Ser-Pro、Lys-Pro、Arg-Pro、His-Pro、Phe-Pro、Ile-Pro、Leu-Pro、Val-Ala、Asp-Ala、Ser-Ala、Lys-Ala、Arg-Ala、His-Ala、Phe-Ala、Ile-Ala和Leu-Ala。按照一個實施方案，Y是脯氨酸或羥基脯氨酸或二羥基脯氨酸或丙氨酸。
按照一個實施方案，寡肽[X-Y]n經由酰胺鍵偶聯到氨基上，所述氨基存在于治療化合物的芳基上，存在于碳水化合物上或存在于核苷上。或者，寡肽[X-Y]n經由包含氨基的接頭間接偶聯到治療化合物D上。該接頭包括有機分子(即烷基氨基、肽或兩者的組合)。在一個實施方案中，CD26可裂解的寡肽與治療化合物之間的接頭中的氨基酸的數目m為1-15。在一個特定的實施方案中，這樣的接頭可以具有寡肽Am的一般結構，其中m為1-15而更為特別的是1-3，或m＝1。結構Am中的A可以是任何氨基酸。按照一個實施方案，m＝1并且A是纈氨酸。包含這樣接頭的前藥具有一般結構H-[X-Y]n-Am-D。按照一個實施方案，前藥是用于預防或治療病毒感染的化合物的前藥。按照另一個實施方案，前藥是具有式(I)的一般結構的HIV蛋白酶抑制劑前藥。
在另一方面，本發明涉及通過將肽偶聯到所述治療化合物上，調節(提高或降低)治療化合物D的水溶解性、和/或血漿蛋白結合和/或生物利用度的方法，其中，所得偶聯物是可以被二肽基肽酶裂解的。按照一個實施方案，二肽基肽酶是CD26而治療化合物不是肽或蛋白質，并且治療化合物D包括能夠與氨基酸的羧基結合的末端伯或仲氨基，或者治療化合物D連接到包含能夠與氨基酸的羧基連接的伯或仲氨基的接頭上，并且其中寡肽是由一般結構H-[X-Y]n構成的，其中n為1-5，在每一重復單元[Y-X]中的X和Y是彼此獨立地選擇的，并且相對于其它重復單元是獨立地選擇的，并且X是氨基酸，Y是選自下列的L氨基酸脯氨酸、丙氨酸、羥基脯氨酸、二羥基脯氨酸、噻唑烷甲酸(硫代脯氨酸)、脫氫脯氨酸、哌啶酸(L-高脯氨酸)、氮雜環丁烷甲酸、氮雜環丙烷甲酸、甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸和蘇氨酸，并且其中H-[X-Y]n的羧基末端與D的氨基之間的連接經由酰胺發生。按照一個實施方案，寡肽H-[X-Y]n是四肽或六肽，其中至少一個X是是疏水性或芳族氨基酸，或者其中至少一個X是中性或酸性氨基酸，或者，其中至少一個X堿性氨基酸。在一個實施方案中，治療化合物是抗病毒藥物，特別是HIV蛋白酶抑制劑，更特別是(Ia)化合物和具有式(I)的前藥。
本發明的另一個方面涉及制備前藥的方法，其中前藥是可以被二肽基肽酶裂解的，所述方法包括將治療活性藥物D與具有結構H-[X-Y]n的肽連接的步驟，而所得偶聯物是可以被CD26裂解的。按照一個實施方案，二肽基肽酶是CD26而治療化合物D不是肽或蛋白質，并且治療化合物D包括能夠與氨基酸的羧基連接的末端伯或仲氨基，或者治療化合物D連接到包含能夠與氨基酸的羧基連接的伯或仲氨基的接頭上，并且其中寡肽是由一般結構H-[X-Y]n構成的，其中n為1-5，其中在每一重復單元[Y-X]中的X和Y是彼此獨立地選擇的，并且相對于其它重復單元是獨立地選擇的，并且X是氨基酸，Y是選自下列的L氨基酸脯氨酸、丙氨酸、羥基脯氨酸、二羥基脯氨酸、噻唑烷甲酸(硫代脯氨酸)、脫氫脯氨酸、哌啶酸(L-高脯氨酸)、氮雜環丁烷甲酸、氮雜環丙烷甲酸、甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸和蘇氨酸，并且H-[X-Y]n的羧基末端與D的氨基之間的連接經由酰胺發生。按照一個實施方案，寡肽H-[X-Y]n是四肽或六肽，其中至少一個X是疏水性或芳族氨基酸，或者其中至少一個X是中性或酸性氨基酸，或者，其中至少一個X是堿性氨基酸。在一個實施方案中，治療化合物是抗病毒藥物，特別是HIV蛋白酶抑制劑，更特別是(Ia)化合物和具有式(I)的前藥。
在另一個方面，本發明涉及治療化合物D的前藥在制備用于治療或預防病毒感染的藥物中的應用。治療化合物D不是肽或蛋白質，并且治療化合物D包括能與氨基酸的羧基連接的末端伯或仲氨基，或者治療化合物D連接到包含能與氨基酸的羧基連接的伯或仲氨基的接頭上，并且其特征在于所述前藥包含連接到寡肽上的所述治療化合物D上，所述寡肽是由一般結構H-[X-Y]n構成的，其中n為1-5，其中在每一重復單元[Y-X]中的X和Y是彼此獨立地選擇的，并且相對于其它重復單元是獨立地選擇的，并且X是氨基酸，Y是選自下列的L氨基酸脯氨酸、丙氨酸、羥基脯氨酸、二羥基脯氨酸、噻唑烷甲酸(硫代脯氨酸)、脫氫脯氨酸、哌啶酸(L-高脯氨酸)、氮雜環丁烷甲酸、氮雜環丙烷甲酸、甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸和蘇氨酸，并且H-[X-Y]n的羧基末端與D的氨基之間的連接經由酰胺發生。在一個實施方案中，治療化合物是抗病毒藥物，特別是HIV蛋白酶抑制劑，更特別是(Ia)化合物和具有式(I)的前藥。
本發明的另一個方面，涉及使用具有一般結構H-[X-Y]n的肽制備治療化合物D的CD26可裂解的前藥的制備方法。治療化合物D不是肽或蛋白質，并且治療化合物D包括能與氨基酸的羧基連接的末端伯或仲氨基，或者治療化合物D連接到包含能與氨基酸的羧基連接的伯或仲氨基的接頭上，并且其特征在于所述前藥包含連接到寡肽上的所述治療化合物，所述寡肽是由一般結H-[X-Y]n構成的，其中n為1-5，其中在每一重復單元[Y-X]中的X和Y是彼此獨立地選擇的，并且相對于其它重復單元是獨立地選擇的，并且X是氨基酸，Y是選自下列的L氨基酸脯氨酸、丙氨酸、羥基脯氨酸、二羥基脯氨酸、噻唑烷甲酸(硫代脯氨酸)、脫氫脯氨酸、哌啶酸(L-高脯氨酸)、氮雜環丁烷甲酸、氮雜環丙烷甲酸、甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸和蘇氨酸，并且H-[X-Y]n的羧基末端與D的氨基之間的連接經由酰胺發生。在一個實施方案中，治療化合物是抗病毒藥物，特別是HIV蛋白酶抑制劑，更特別是(Ia)化合物和具有式(I)的前藥。
在一個實施方案中，肽具有2-5個CD26可裂解重復單元。在另一個實施方案中，CD26可裂解的寡肽與治療化合物之間的接頭中的氨基酸數目m為1并且A是纈氨酸。在另一個實施方案中，CD26可裂解的寡肽H-[X-Y]n是四肽或六肽，其中至少一個X是疏水性或芳族氨基酸，或者，至少一個X是中性或酸性氨基酸，或者，其中至少一個X是堿性氨基酸。在一個特別的實施方案中，寡肽H-[X-Y]n是選自Val-Pro-[X-Y]1-2的四肽或六肽，以便具有良好的腸吸收，然后是治療化合物的緩慢或快速釋放，釋放的緩慢或快速取決于對X的選擇。在前藥結構H-[X-Y]n-D中，治療化合物D具有連接到H-[X-Y]n肽的羧基末端氨基酸的COOH基團上的伯(NH2)或仲(NH)氨基。當治療化合物D沒有NH2或NH基團，或者NH或NH2基團不能反應(由于例如空間位阻)時，治療化合物D可以與接頭反應，其在反應后具有NH2或NH基團，所述基團能夠與H-[X-Y]n肽的羧基末端氨基酸的COOH基團反應。
按照一個實施方案，每一個Y獨立地是脯氨酸或羥基脯氨酸或二羥基脯氨酸或丙氨酸。在一個實施方案中，寡肽H-[X-Y]n經由酰胺鍵偶聯到氨基上，所述氨基存在于治療化合物的芳基上，存在于碳氫化合物上或存在于核苷上。或者，寡肽H-[X-Y]n經由包含一個或多個氨基的接頭間接偶聯到治療化合物D上。這樣的接頭可以具有寡肽Am的一般結構，其中m為1-15而更特別是1-3，或者m＝1。結構Am中的A可以是任何氨基酸。按照一個實施方案，m＝1并且A是纈氨酸。包含這樣接頭的前藥具有一般結構H-[X-Y]n-Am-D。寡肽Am或氨基酸A是在其氨基末端經由酰胺鍵連接到寡肽H-[X-Y]n上的。寡肽Am或氨基酸A是在其羧基末端經由酰胺或酯鍵連接到治療化合物D上的。藥物組合物可以包含用于預防或治療病毒感染的藥物的前藥。在一個實施方案中，治療化合物是抗病毒藥物，特別是HIV蛋白酶抑制劑，更特別是式(Ia)的化合物和具有式(I)的前藥。
附圖的簡要描述

圖1顯示不同濃度的二肽Val-Pro在反應5(左柱)、10(中柱)或15分鐘(右柱)時，對CD26催化的生色底物GP-pNA(25μM)轉化為GP+pNA的抑制作用。通過記錄在400nm由pNA釋放引起的吸收度增加，來測定CD26的催化反應。
圖2顯示隨著時間Val-Pro-PI 1前藥向PI 1(HIV蛋白酶抑制劑)的轉化。ACD26；B牛血清；C人血清(均為10％在PBS中)。
圖3顯示隨著時間Val Pro-PI 1前藥向PI 1(HIV蛋白酶抑制劑)的轉化。圖3a牛血清(2％在PBS中)，圖3b人血清(2％在PBS中)。
圖4顯示Val-Pro-PI 1對CD26催化的GP-pNa轉化為GP+pNA(黃色)的抑制(競爭)作用。
圖5顯示在2％人血清(在PBS中)中Val-Pro-PI 1對CD26催化的GPpNA轉化為GP+pNA(黃色)的抑制(競爭)作用。
圖6顯示在2％牛血清(在PBS中)中Val-Pro-PI 1對CD26催化的GPpNA轉化為GP+pNA(黃色)的抑制(競爭)作用。
發明詳細描述本文所用術語“前藥”是指治療化合物的基本上無活性的衍生物(或者強力降低活性的衍生物，即低于未衍生藥物分子活性的20％、低于10％、低于5％或甚至低于1％)，所述衍生物需要化學或酶轉化以便釋放出活性母藥。本發明前藥具有一般結構H-[X-Y]n-D。下面對所述前藥的化學性質予以詳細闡述。對前藥進行設計以克服藥物不合乎需要的特性。因此本發明技術可以用于改善各種藥物的物理化學、生物藥學和/或藥動學特性。通常，像這樣的前藥是生物學惰性的。因此，前藥一到達藥物靶點就需要被盡可能快地有效地轉化為母藥以便獲得所述功效。這種激活可以由酶來進行，所述酶存在于體內，或者將酶與前藥一同給藥。
通常，對前藥加以設計來改善藥物的生物膜滲透性，以便獲得改善的藥物吸收，延長藥物作用持續時間(母藥從前藥的緩慢釋放，降低的藥物首過代謝)，靶向藥物作用(例如腦或腫瘤靶向)，改善藥物的水溶性和穩定性(靜脈內給藥制劑、滴眼劑等)，改善局部藥物遞送(例如經皮和經眼藥物遞送)，改善藥物的化學/酶穩定性(例如肽)或降低藥物的副作用。
本文所用術語“治療化合物D”是指任何對疾病具有有益效果的藥劑，任何被用作或將被用作治療一定疾病或病癥的藥劑。這也是指仍在發明或開發階段并且還未證明它們的功效和安全性的所有分子。這包括小有機分子、蛋白質、肽、寡肽、碳水化合物、脂族碳鏈、芳族化合物和類似物以及衍生物。
具有(末端)氨基而更特別是伯或仲氨基的治療化合物D，是指具有自由氨基(伯或仲)即NHR基團的治療化合物，其中R可以是氫(伯)或任何本領域已知的其它化學基團。氨基可以經由飽和或不飽和的碳連接到治療化合物D上，偶聯到羰基上，或者可以是其中包含氨基的其它較寬官能團(酰胺、氨基甲酸酯)的部分，但是氨基在任何情況下必須能夠與氨基酸反應以便形成穩定的酰胺鍵。在特定的實施方案中，治療化合物的氨基NHR屬于胺官能團而不屬于較寬的一般官能團例如酰胺或氨基甲酸酯。
治療化合物也可以經由接頭連接到寡肽上。這種接頭可以具有任何有機結構，因此包括氨基酸，并且包含如上面所述的NHR基團。
如本文所用，“CD26”是指其膜結合和自由型的二肽基肽酶IV(EC3.4.14.5)。CD26的同義詞是DPPIV、DPP4、CD26/DPPIV或ADCP2(腺苷脫氨酶結合蛋白質2)。
如本文所用，“二肽基肽酶”是指具有二肽基氨肽酶活性的酶，即通過裂解底物中的仲CO-NH酰胺鍵，從底物側鏈的氨基末端側去除二肽。CD26以外的、具有與CD26相差不大的活性和蛋白水解特性的其它酶(即聚合寡肽酶)被歸類于“二肽基肽酶”。“二肽基肽酶IV”是指CD26.
如本文所用，術語“肽”或“寡肽”是指由酰胺鍵連接的兩個或多個氨基酸。在與治療化合物一同提及時，肽或寡肽是指由酰胺鍵連接的兩個或多個氨基酸，所述酰胺鍵由肽的COOH基團和治療化合物D上的NH2或NH基團或者連接到治療化合物的接頭形成。肽的長度由位于單詞-肽前面的希臘數字表示(二肽、三肽、四肽、五肽、六肽、七肽、八肽、九肽、十肽等)。
在本發明中，新的前藥技術的提供是基于將肽偶聯到治療藥劑上，其中偶聯物的酰胺鍵可以被二肽基肽酶例如CD26裂解。因此可以對治療化合物D的溶解性、生物利用度和功效進行更大程度的調節。淋巴細胞表面糖蛋白CD26屬于一類獨特的膜結合的肽酶。它的特征在于一系列各種各樣的功能特性，并且是和二肽基肽酶IV(DPP IV，EC3.4.14.5)完全一樣的。DPP IV是脯氨酰寡肽酶(POP；EC3.4.21.26)家族中的成員，是能夠水解脯氨酰鍵的一類非典型絲氨酸蛋白酶。766-氨基酸長的CD26通過單疏水區段錨定到細胞脂質雙層膜上，并且具有六個氨基酸的短胞質尾區[Abbott等人，免疫遺傳學(1994)40331-338]。膜錨連接到大胞外糖基化區、半胱氨酸富集區和C-末端催化域(上文引用的Abott等人的文獻)。CD26在上皮細胞(即腎近端小管、腸)和在若干類型的內皮細胞和成纖維細胞以及白細胞亞群上被強表達[Hegen，M.InLeukocyte Typing VI.Kishimoto，T.，ed.GarlandPublishing，(1997)，pp.478-481]。CD26也作為可溶形式出現，存在于精液、血漿和腦脊髓液中。它缺乏胞內尾區和跨膜區[De Meester等人Rev.Immunol.Today(1999)20367-375]。除了它的外切肽酶活性以外，CD26還特異性地結合到其底物連接部位以外的幾種蛋白質上[即腺苷脫氨酶[Trugnan等人InCell-Surface Peptidases in Healthand Disease.Kenny，& Boustead，ends.BIOS，(1997)，pp.203-217]、纖連蛋白[Gonzalez-Gronow，等人Fibrinolysis(1996)，10(Suppl.3)32]、膠原蛋白[Lster等人Biochem.Biophys.Res.Commun.(1995)，217341-348]。CD26具有有意義的(二肽基)肽酶催化活性，并且在各種天然肽N-末端的倒數第二位置上對具有脯氨酸或丙氨酸的肽具有高度選擇性。
幾種細胞因子、造血生長因子、神經肽和激素在它們的N-末端上共有X-Pro或X-Ala基元，并顯示充當酶的有效底物[參閱De Meester等人Rev.Immunol.Today(1999)20367-375和Mentlein Regul.Pept.(1999)859-24]。P物質是在其H-末端上含有Arg-Pro-Lys-Pro[SEQID NO1]序列的11氨基酸的天然肽的實例，并且被CD26分裂為活性七肽而逐步釋放出Arg-Pro和Lys-Pro [Ahmad等人Pharmacol.Exp.Ther.(1992)，2601257-1261]。CD26可以從非常小的天然肽[即戊肽enterostatin(Val-Pro-Asp-Pro-Arg)[SEQ ID NO2][Bouras等人Peptides(1995)，16399-405]至較大的肽[包括趨化因子RANTES和SDF-1α和IP-10(68-77氨基酸)]切割二肽，所述肽在其氨基末端上分別含有Ser-Pro、Lys-Pro和Val-Pro序列[Oravecz等人J.Exp.Med.(1997)，1861865-1872；Proost等人J Biol.Chem.(1998)，2737222-7227；Ohtsuki等人FEBSLett.(1998)，431236-240；Proost等人FEBSLett.(1998)，43273-76]。
雖然觀察到CD26具有較有限的底物特異性(倒數Pro或Ala)，當倒數氨基酸是Gly、Ser、Val或Leu而不是Pro或Ala時，還是觀察到較低的裂解率(在前引用De Meester等人)。同樣，末端氨基酸的性質在CD26的最終催化效力中起作用。作為在氨基末端被CD26有效切去肽的優選的第一氨基酸(在前引用De Meester等人)，從疏水(即脂肪族Val、Ile、Leu、Met和芳族Phe、Tyr、Trp)至堿性(即Lys、Arg、His)至中性(即Gly、Ala、Thr、Cys Pro、Ser、Gln、7Asn)再至酸性(即Asp、Glu)氨基酸，優選性是逐步降低的。同時，非天然的氨基酸也是如此。可以觀察到CD26將巨噬細胞衍生的趨化因子(MDC)雙截斷，由此隨后發生Gly1-Pro2繼之Tyr3-Gly4的松動，這表明與通常所認為相比，CD26的底物活性較輕地限制于倒數Pro或Ala[Proost，P.等人J Biol.Chem.(1999)，2743988-3993]。
許多其它水解酶(EC 3)，更特別地是肽酶(EC 3.4)而更特別地是氨基肽酶(EC 3.4.11)例如脯氨酰氨基肽酶(EC 3.4.11.5)和X-Pro氨基肽酶(EC 3.4.11.9)已被鑒定。并且其它二肽酶(EC 3.4.13)、肽基二肽酶(EC3.4.15)和二肽基肽酶(EC 3.4.14，該EC種類也包括三肽基肽酶)在CD26鄰近存在。除了當X1是Arg或Lys或X2或X3是Pro時，二肽基肽酶I(EC 3.4.14.1)存在于溶酶體體中并從具有一致序列X1-X2-X3的肽中裂解二肽。二肽基肽酶II(EC 3.4.14.2)是在酸性pH下活性最大并從具有序列X1-X2-X3的寡肽(優選三肽)中釋放出二肽的溶酶體肽酶，其中X2優選是Ala或Pro。DPPm(EC 3.4.14.4)是胞質肽酶并從包含四個或多個殘余二肽基二肽酶(EC 3.4.14.6)的肽中將二肽裂解。X-Pro二肽基肽酶(EC 3.4.14.11)是具有與CD26類似活性的微生物肽酶。它們中的某些是在人和其它哺乳動物中發現的，而其它的是由微生物例如酵母和真菌產生的。它們不但在氨基酸序列上有差別，并且在它們識別氨基酸序列的特異性方面也是不同的。另外，用DPPIV篩選的數據庫顯示新的脯氨酸特異性二肽酶(DPP8，DPP9，DPP10)[Qi等人Biochem J.(2003)373，179-189]。這些脯氨酸特異性二肽酶在溶酶體中細胞內存在，并且在酸性pH起作用。只有DPPIV作為細胞外的膜結合蛋白質或作為分泌的蛋白質存在。按照一個實施方案，本發明化合物可以由細胞外或膜結合的二肽基肽酶在中性pH裂解。
本發明證實可以通過CD26的外切二肽基肽酶的活性將肽基前藥衍生物有效地轉化為母化合物。本發明還證實肽基前藥衍生物是細胞外加工為母治療化合物的。
因為L纈氨酸部分可以被包括在二肽基前藥方法中，所以這種技術可以提供一種強有力的工具，這種工具使得親脂性化合物不但具有顯著更高的水溶性和較低的蛋白質結合，而且還提高母分子的生物利用度和血漿遞送，以及將母藥更具選擇性地遞送到表達CD26的細胞。
鑒于這種觀察，本發明提供了一種旨在調節藥物的溶解度、血漿蛋白質結合和/或提高生物利用度的新的前藥技術。在本發明的其它實施方案中，遞送前藥以便更為選擇性地靶向藥物，提高藥物的腦和淋巴遞送和/或延長藥物在血漿中的半衰期。本發明提供新的前藥，其特征在于所述前藥可以由二肽基肽酶CD26或其它具有與CD26相同活性和蛋白水解特異性的酶裂解。在優選的實施方案中，本發明前藥是肽-藥偶聯物和它的衍生物，其包括含有二肽基肽酶例如CD26裂解位點的氨基酸序列。因此，本發明也提供包含經由酰胺鍵連接到肽上的治療化合物D的治療前藥組合物，所述酰胺鍵可以由二肽基肽酶例如CD26裂解。
治療化合物D可以被直接或通過接頭基團連接到氨基酸的羧基上。在一個優選的實施方案中，治療化合物D與肽是直接經由酰胺鍵偶聯的。治療化合物D可以具有可與氨基酸的羧基而更優選與α-羧基偶聯的自由氨基(伯或仲)酰胺。在另一個優選的實施方案中，治療化合物D與肽是經由接頭偶聯的，其中接頭可以是非肽或肽性質的。如果治療化合物D與肽之間的連接是通過接頭進行的，接頭與第一個氨基酸之間的連接優選是酰胺鍵。接頭可以通過本領域技術人員已知的鍵類型和化學基團，更優選通過共價鍵連接到治療化合物D上。接頭可以在裂解后無限期地保留在治療化合物D上，或者可以在裂解后通過與存在于哺乳動物中的物質進一步反應或在自裂解階段中被除去。可以影響接頭裂解的外界物質包括酶、蛋白質、有機或無機試劑、質子以及其它物質。在接頭仍然連接在藥物上的實施方案中，接頭可以是在肽裂解后基本上不會抑制藥物活性的任何基團。在其它實施方案中，接頭是自裂解的。自裂解接頭是在肽被二肽基肽酶例如CD26裂解后是那些傾向于從藥物裂解的接頭。與接頭自裂解有關的機制是例如分子內環化或自發的SN1溶劑分解并在肽裂解時釋放藥物。Atwell等人提供了接頭的一些實例(Atwell等人J.Med.Chem.1994，37371-380)。接頭通常含有形成鍵合到肽上羧基末端的酰胺鍵的伯胺。接頭也可以含有形成鍵合到存于藥物上的伯胺的酰胺鍵的羧酸。通過本領域技術人員可選擇的一個或多個反應，可以將接頭偶聯到藥物上。
在一個實施方案中，可以被用于前藥水解的蛋白酶是CD26。獲得的試驗數據顯示，CD26只是依靠二肽結構進行其裂解。在脯氨酸與藥物部分之間的酰胺鍵剛形成后，它的活性并不為治療化合物D的存在所妨礙。在同樣的情況下，二肽藥物之間因而沒有必要具有另外的肽或其它接頭，而且，由于其在不同器官(從高水平到低水平腎、肺、腎上腺、空腸、肝、腮腺、脾、睪丸、以及皮膚、心臟、胰腺、腦、脊髓、血清)上的組織表達和不同細胞的類型(例如胸腺細胞、內皮細胞、淋巴細胞、小膠質細胞)，若干應用和若干治療應用是可以預計的。通過修飾氨基末端的氨基酸和/或第二氨基酸，可以調節二肽的水解速率。通過共同或獨立地調節水解，可以修飾二肽前藥的物理化學特性。
可以用于本發明前藥的治療化合物，包括可以直接或間接連接到肽而偶聯物可以被二肽基肽酶例如CD26裂解的任何藥物(蛋白質或肽藥物例如肽激素除外)。除了已知的治療化合物以外，本發明也可以應用于目前正在被開發的新藥物分子或已經在臨床中使用的藥物分子。在另一個優選的實施方案中，治療化合物D是小有機分子而不是肽、蛋白質、嵌入劑或寡核苷酸或它們的類似物(例如HNA、PNA等)。治療分子可以在心血管、神經病學、呼吸、腫瘤學、代謝疾病，免疫學，泌尿學，抗感染，炎癥和其它治療領域具有活性。在另一個優選的實施方案中，治療化合物D具有抗病毒活性。在一個優選的實施方案中，治療化合物D抗HIV活性。
優選的前藥是含有伯胺的前藥。伯胺的存在使得藥物與肽之間能夠形成酰胺鍵。伯胺可以如通常所提供那樣存在于藥物中，或者可以通過化學合成將它們連接到藥物中。
按照FDA′s Biopharmaceutics Classification System(BCS)，將藥物按如下分類I類-高滲透性，高溶解性；II類-高滲透性，低溶解性；III類-低滲透性，高溶解性和IV類-低滲透性，低溶解性。在該分類體系中如何對藥物進行分類描述于BCS準則中。在優選的實施方案中，可以被用于本發明的化合物D選自II、III和IV類。
本發明提供可以由二肽基肽酶裂解的前藥。二肽基肽酶可以選自肽酶類(EC 3.4)而更特別地是氨基肽酶(EC 3.4.11)例如脯氨酰基氨基肽酶(EC 3.4.11.5)和X-Pro氨基肽酶(EC 3.4.11.9)，選自二肽酶類(EC3.4.13)，肽基二肽酶(EC 3.4.15)和二肽基肽酶(EC 3.4.14，該EC類也包括三肽基肽酶)例如二肽基肽酶I(EC 3.4.14.1)、II(EC 3.4.14.2)、III(EC 3.4.14.4)、IV(EC 3.4.14.5)，二肽基二肽酶(EC 3.4.14.6)和X-Pro二肽基肽酶(EC 3.4.14.11)。在一個優選的實施方案中，前藥可以被存在于哺乳動物或更優選存在于人中的二肽基肽酶裂解。在一個更優選的實施方案中，前藥可以被二肽基肽酶IV(CD26)裂解，所述CD26是細胞表面結合形式，或者以可溶形式存在于精液、血漿和腦脊髓液中。兩個不同類型的CD26的存在可以使前藥在細胞膜上和體液中活化。這是本發明前藥的另外一個優點。
在一個特別的實施方案中，本發明涉及式(I)的前藥化合物 其立體異構形式或鹽，其中n是1、2、3、4或5；Y是脯氨酸、丙氨酸、羥基脯氨酸、二羥基脯氨酸、噻唑烷甲酸(硫代脯氨酸)、脫氫脯氨酸、哌啶酸(L-高脯氨酸)、氮雜環丁烷甲酸、氮雜環丙烷甲酸、甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸和蘇氨酸；X選自D-或L-構型的任何氨基酸；在每一重復單元[Y-X]中的X和Y是彼此獨立地選擇的，并且相對于其它重復單元是獨立地選擇的；Z是直接的鍵或者具有1-4個碳原子的二價直鏈或支鏈飽和烴基；R1是芳基、雜芳基、芳氧基、雜芳氧基、芳氧基C1-4烷基、雜環烷氧基、雜環烷基C1-4烷氧基、雜芳氧基C1-4烷基、雜芳基C1-4烷氧基；R2是芳基C1-4烷基；R3是C1-10烷基、C2-6鏈烯基或C3-7環烷基C1-4烷基；R4是氫或C1-4烷基；芳基，當單獨使用或與另一個基團聯合使用時，是指任選被一個或多個分別獨立地選自下列的取代基取代的苯基C1-4烷基、羥基、C1-4烷氧基、硝基、氰基、鹵素、氨基、一或二(C1-4烷基)氨基或酰氨基；雜芳基，當單獨使用或與另一個基團聯合使用時，是指具有一個或多個氧、硫、氮雜原子的單環或雙環芳族雜環，其中芳族雜環可以任選在一個或多個碳原子上被選自下列的取代基取代C1-4烷基、C1-4烷氧基、氨基、羥基、芳基、酰氨基、一或二(C1-4烷基)氨基、鹵素、硝基、雜環烷基和C1-4烷氧基羰基，并且其中芳族雜環也可以任選在仲氮原子上被C1-4烷基或芳基C1-4烷基取代；雜環烷基，當單獨使用或與另一個基團聯合使用時，是指具有一個或多個氧、硫或氮雜原子的飽和或部分飽和的單環或雙環雜環，其中雜環可以任選在一個或多個碳原子上被選自下列的取代基取代C1-4烷基、C1-4烷氧基、羥基、鹵素和氧代基，其中雜環也可以任選在仲氮原子上被C1-4烷基或芳基C1-4烷基取代。
作為基團或基團的部分的術語C1-4烷基是指合有1-4個碳原子的直鏈或支鏈的飽和單價烴基。這樣的C1-4烷基的實例包括甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基等。
作為基團或基團的部分的術語C1-6烷基是指含有1-6個碳原子的直鏈或支鏈的飽和單價烴基。這樣的C1-6基的實例包括甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、異丁基、仲丁基、叔丁基、2-甲基丁基、戊基、異戊基、己基、3-甲基戊基等。
作為基團或基團的部分的術語C1-10烷基是指含有1-10個碳原子的直鏈或支鏈的飽和單價烴基。這樣的C1-10烷基的實例包括C1-6烷基和庚基、辛基、壬基、癸基、3-乙基-庚基等。
作為基團或基團的部分的術語C2-6鏈烯基是指具有至少一個雙鍵并且含有2-6個碳原子的直鏈或支鏈的飽和單價烴基。這樣的C2-6鏈烯基包括乙烯基、丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、異丁烯基、2-甲基-1-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、1-己烯基、2-己烯基、3-己烯基、3-甲基-2-戊烯基等。
術語“鹵”或“鹵素”，當單獨使用或與另一個基團聯合使用時，一般指氟、氯、溴、碘。
術語C3-7環烷基，當單獨使用或與另一個基團聯合使用時，通指環丙基、環丁基、環戊基、和環庚基。
對于治療使用來說，本發明前藥化合物的鹽是其中抗衡離子是藥物學或生理學可接受的那些鹽。然而，具有藥物學可接受的抗衡離子的鹽也可以應用于例如本發明可藥用化合物的制備或純化中。所有的鹽，不管可以藥用的還是不可藥用的都包括于本發明的范圍之內。
本發明前藥化合物能夠形成的可以藥用或生理學可耐受的酸加成鹽形式，可以用適宜的酸來方便地制備，所述酸例如，無機酸例如氫鹵酸例如氫氯酸或氫溴酸、硫酸、硝酸、磷酸等；或有機酸例如乙酸、丙酸、羥基乙酸、乳酸、丙酮酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、馬來酸、富馬酸、蘋果酸、酒石酸、檸檬酸、甲磺酸、乙磺酸、苯磺酸、對甲苯磺酸、環己烷氨基磺酸、水楊酸、對氨基水楊酸、雙羥萘酸等。
相反地，可以通過用適宜的堿處理而將所述酸式加成鹽轉化為游離堿形式。
通過用適宜的有機或無機堿處理，也可以將含有酸性質子的本發明前藥化合物轉化為它們的無毒金屬或胺加成鹽形式。適宜的堿式鹽形式包括例如銨鹽，季銨鹽，堿金屬和堿土金屬鹽例如鋰、鈉、鉀、鎂、鈣鹽等，與有機堿例如芐星(benzathine)、N-甲基、-D-葡糖胺、哈胺(hydrabamine)形成的鹽，以及與氨基酸例如精氨酸、賴氨酸等形成的鹽。
相反地，通過用適宜的酸處理可以將所述堿式加成鹽形式轉化為自由酸形式。
術語“鹽”還包括本發明前藥化合物能夠形成的水合物和溶劑加成形式。這樣形式的實例是例如水合物、醇化物等。術語“鹽”也包括本發明化合物氮原子的季銨化。用本領域技術人員所知的任何物質可以將堿性氮季銨化，所述物質包括，例如，低級烷基鹵化物、二烷基硫酸鹽、長鏈鹵化物和芳基烷基鹵化物。
本發明前藥化合物也可以以它們的互變異構形式存在。這樣的形式，雖然在上式中沒有明確表示，但還是意圖包括于本發明的范圍之內。
在一個實施方案中，由-(Y-X)n形成的肽鍵的末端氨基酸的末端氨基，可以任選含有一個或兩個選自下列的封端基團乙酰基、琥珀酰基、芐氧基羰基、戊二酰基、嗎啉代羰基和C1-4烷基。
在一個實施方案中每一個X獨立地選自天然存在的氨基酸。
在一個實施方案中，每一個X獨立地是選自下列的L-氨基酸丙氨酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、甘氨酸、組氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、蛋氨酸、苯基丙氨酸、脯氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、色氨酸、酪氨酸或纈氨酸。
在一個實施方案中，每一個Y獨立地是脯氨酸、丙氨酸、甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸或亮氨酸；優選每一個Y獨立地是脯氨酸或丙氨酸。
在一個實施方案中，n是1、2或3。
在一個實施方案中，-(Y-X)n是-(Y-X)1或2-Y-Val，更特別地-(Y-X)n是(Y-X)1或2-Pro-Val。
在一個實施方案中，(Y-X)n寡肽是由選自下列的(Y-X)重復單元構成的Pro-Val、Pro-Asp、Pro-Ser、Pro-Lys、Pro-Arg、Pro-His、Pro-Phe、Pro-Ile、Pro-Leu、Ala-Val、Ala-Asp、Ala-Ser、Ala-Lys、Ala-Arg、Ala-His、Ala-Phe、Ala-Ile和Ala-Leu。
在一個實施方案中，R1是雜環烷氧基、雜芳基、雜芳基C1-4烷氧基、芳基或芳氧基C1-4烷基。
在一個實施方案中，R1是六氫呋喃并[2，3-b]呋喃基-氧基、四氫呋喃基-氧基、喹啉基、噻唑基甲氧基、芳基、芳氧基甲基。
在一個實施方案中，R1是六氫呋喃并[2，3-b]呋喃-3-基-氧基、四氫呋喃-3-基-氧基、喹啉-2-基、噻唑-5-基甲氧基、3-羥基-2-甲基-1-苯基、2，6-二甲基-苯氧基甲基。
在一個實施方案中，R1是(3R，3aS，6aR)-六氫呋喃并[2，3-b]呋喃-3-基-氧基、(3S)-四氫呋喃-3-基-氧基、喹啉-2-基、噻唑-5-基甲氧基、3-羥基-2-甲基-1-苯基、2，6-二甲基苯氧基甲基。
值得關注的化合物組是具有一個或多個以下限定條件的式(I)化合物的組·n是1、2、3；·Y脯氨酸；·每一個X獨立地選自纈氨酸、天冬氨酸、賴氨酸或脯氨酸；·Z是亞甲基；·R1是雜環烷氧基；·R2是苯甲基；·R3是C1-10烷基；·R4是氫。
值得關注的化合物是式(I)化合物或它們中任何所定義的亞類化合物，其中R2是苯甲基。
值得關注的化合物是式(I)化合物或它們中任何所定義的亞類化合物，其中R3是C1-4烷基，尤其是R3為異丁基。
值得關注的化合物是式(I)化合物或它們中任何所定義的亞類化合物，其中R4是氫。
值得關注的化合物是式(I)化合物或它們中任何所定義的亞類化合物，其中R2是苯甲基；R3是異丁基而R4是氫。
值得關注的化合物是式(I)化合物或它們中任何所定義的亞類化合物，其中Z4是亞甲基。
值得關注的化合物是式(I)化合物或它們中任何所定義的亞類化合物，其中R1是六氫呋喃并[2，3-b]呋喃基-氧基、四氫呋喃基-氧基、喹啉基、噻唑基甲氧基、芳基、芳氧基甲基；R2是苯甲基；R3是異丁基而R4是氫。
特別類的化合物是式(I)的化合物或它們中任何所定義的亞類化合物，其中n是1、2或3；Y是脯氨酸或丙氨酸；每一個X獨立地選自天然存在的氨基酸；Z是直接的鍵或亞甲基；R1是雜環烷氧基、雜芳基、雜芳基C1-4烷氧基、芳基或芳氧基C1-4烷基；
R2是苯甲基；R3是異丁基；R4是氫。
同樣特定類的化合物是式(I)的化合物或它們中任何所定義的亞類化合物，其中n是1、2或3；Y是脯氨酸；每一個X獨立地選自天然存在的氨基酸；Z是亞甲基；R1是六氫呋喃并[2，3-b]呋喃基-氧基、四氫呋喃基-氧基、喹啉基、噻唑基甲氧基、芳基、芳氧基甲基；R2是苯甲基；R3是異丁基；R4是氫。
優選的前藥是其中治療化合物是下式的那些前藥 優選的前藥包括
和它們的鹽形式。
尤其是，前藥中的肽的氨基末端包含X-Pro、X-Ala、X-Gly、X-Ser、X-Val或X-Leu，其中X代表任何氨基酸或它們的異構體(即L-或D-構型)。其它的二肽，其在第二位上具有羥基脯氨酸、二羥基脯氨酸、噻唑烷甲酸(硫代脯氨酸)、脫氫脯氨酸、哌啶酸(L-高脯氨酸)、氮雜環丁烷甲酸和氮雜環丙烷甲酸也可以被CD26裂解。在一個優選的實施方案中，肽包含以氨基為末端的X-脯氨酸和X-丙氨酸。因此，氨基酸可以選自丙氨酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、甘氨酸、組氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、賴氨酸、蛋氨酸、苯基丙氨酸、脯氨酸、絲氨酸、蘇氨酸、色氨酸、酪氨酸、纈氨酸和它們的衍生物。同樣，修飾的(即羥基脯氨酸)或非天然的氨基酸也可以被包括在內。在另一個優選的實施方案中，肽的長度為2-10個氨基酸，因而可以具有2、3、4、5、6、7、8、9或10個氨基酸長度。在另一個優選的實施方案中，肽包含[X-Y]n重復單元，其中X代表任何氨基酸，Y選自Pro、Ala、Gly、Ser、Val或Leu而n選自1、2、3、4或5。在另一個更優選的實施方案中，所述肽是二肽。在還一個更優選的實施方案中，二肽是Lys-Pro。在另一個還更優選的實施方案中，氨基酸具有L-構型。肽的氨基末端也可以含有常規的封端基團。這樣的封端基團包括乙酰基、琥珀酰基、芐氧基羰基、戊二酰基、嗎啉代羰基、甲基和本領域已知的許多其它的基團。本領域的技術人員能夠作出取代來獲得與溶解性、生物利用度和偶聯物靶向有關的更好特性的肽。因此，本發明包括上面所描述的肽序列，以及它們的類似物，條件是偶聯物仍然可以被二肽基肽酶例如CD26裂解。
在另一個實施方案中，本發明接頭肽由一個或多個重復性的具有[X-Y]n結構的X-Y二肽構成，所述X-Y二肽可以被CD26裂解并在CD26可裂解肽與前藥之間具有一個或多個氨基酸并且具有一般結構[X-Y]n-Am.其中A是任何氨基酸。[X-Y]n寡肽與相鄰的A氨基酸之間的鍵是CD26能水解的酰胺鍵。兩個A氨基酸之間和A氨基酸與前藥之間的鍵可以是酰胺鍵或酯鍵。m可以在長度1-15之間變化。在一個實施方案中，m是1并且m可以被酯酶或氨基肽酶從前藥上水解下來。
在另一個實施方案中，CD26可裂解寡肽[X-Y]n是其中至少一個X是疏水性或芳族氨基酸，或者其中至少一個X是中性或酸性氨基酸，或者其中至少一個X是堿性氨基酸的肽。為了調節較長的肽(n是3、4、5)的疏水性和/或水解速率，一個以上的X將具有側鏈的特別類型以獲得要求的效果。
同樣Y的選擇也可以影響前藥的水解速率、疏水性、溶解性、生物利用度和效力。
在還另一個實施方案中，具有一般結構[X-y]n的肽是具有選自下列結構的四肽或六肽XF-Y-XF-Y、XF-Y-XS-Y、XS-Y-XF-Y、XS-Y-XS-Y XB-Y-X-Y，X-Y-XB-Y和XB-Y-XB-Y，或者具有選自下列結構的六肽XF-Y-XF-Y-XF-Y、XS-Y-XF-Y-XF-Y、XF-Y-XS-Y-XF-Y、XF-Y-XF-Y-XS-Y、XF-Y-XS-Y-XS-Y、XS-Y-XF-Y-XS-Y，XS-Y-XS-Y-XF-Y和XS-Y-XS-Y-XS-Y、XB-Y-X-Y-X-Y、XB-Y-XB-Y-X-Y、X-Y-XB-Y-XB-Y、XB-Y-X-Y-XB-Y和XB-Y-XB-Y-XB。其中F代表快速而XF是通過CD26產生二肽快速釋放的氨基酸(例如酸性和中性氨基酸例如天冬氨酸和谷氨酸)。此中S代表緩慢而XS是通過CD26產生二肽緩慢釋放的氨基酸(例如帶電荷的和中性的氨基酸)。其中B代表堿性而XB是產生帶電荷和疏水二肽的中等速度釋放的堿性氨基酸(Lys、Arg和His)。這種組合使產生前藥的末端構成的肽的組合能夠具有良好的確定的降解速率和確定的疏水性。例如，通過另外的氨基末端Gly-Pro二肽的存在，可以延遲具有Tyr/Phe-Pro二肽的疏水前藥的降解，從而產生Gly-Pro-Tyr/Phe-Pro [SEQ IDNO3]四肽前藥。甚至可以通過加入另外的Tyr/Phe-Pro二肽將疏水性提高，從而產生六肽前藥Gly-Pro-Tyr/Phe-Pro-Tyr/Phe-Pro[SEQ ID NO4]。如果具有緩慢釋放的帶電荷的肽前藥是所期望的，那么比起Gly-Pro來，Asp-Pro-Lys-Pro[SEQ ID NO5]可以是優選的。本領域的技術人員可以開發出其它組合，其中四肽或六肽可以通過CD26調節肽前藥的溶解性和降解速率。對于其應用來說，可以用丙氨酸代替脯氨酸。未吸收的、部分吸收的和全部吸收的前藥的物理化學特性和降解速率，可以通過反相色譜法測定它的存留時間來進行評估。
本發明證實，通過CD26的外切二肽基-肽酶活性，式(I)的肽基前藥衍生物能夠有效地轉化為式(Ia)的母治療化合物
其中R1、R2、R3、R4和Z如式(I)中所定義。
這些式(Ia)的治療化合物已知具有HIV蛋白酶抑制活性并被描述于EP656887、EP715618、EP810209、US5744481、US5786483、US5830897、US5843946、US5968942、US6046190、US6060476、US6248775、WO99/67417中，此中全部引用做參考。
由于式(Ia)的治療化合物是HIV復制的抑制劑的事實，所以式(I)的前藥化合物可以用于治療感染HIV的溫血動物，特別是人。可以用本發明化合物預防或治療的與HIV有關的疾病包括AIDS、AIDS相關的并發癥(ARC)、進行性全身性淋巴結病(PGL)、以及由反錄病毒引起的慢性CNS疾病例如HIV為媒介的癡呆和多發性硬化癥。
本發明前藥化合物可以被用作抗上述疾病的藥物或被用于治療上述疾病的方法中。所述作為藥物或治療方法的應用，包括系統給藥有效量的式(I)化合物于HIV感染的溫血動物，特別是HIV感染的人。因此，本發明前藥化合物可以被用來制備用于治療與HIV感染有關的疾病的藥物。
如上文所使用，術語本發明化合物的立體化學異構體形式的定義是，本發明化合物可以具有的，由通過鍵的相同序列鍵合的相同原子構成的，但是具有位置不可互換的不同三維結構的所有可能的化合物。除非另有敘述或說明，化合物的化學名稱包含所述化合物可以具有的所有可能的立體化學異構體形式的混合物。所述混合物可以包含所述化合物的基本分子結構的所有非對映體和/或對映體。以純形式或以相互混合形式存在的本發明化合物的所有立體化學異構體形式，都意圖被包含于本發明范圍之內。
如本文所述，化合物的純立體異構體形式被定義為基本上沒有所述化合物或中間體的相同基本分子結構的其它對映體或非對映體形式。特別是，術語“立體異構純”涉及這樣的化合物或中間體，所述化合物或中間體具有至少80％的立體異構體過量(即最少80％的一種異構體和最多20％的其它可能的異構體)最高至100％立體異構體過量(即100％的一種異構體而沒有其它的異構體)，更特別地是，化合物或中間體具有90％最高至100％的立體異構體過量，甚至更特別地是具有94％最高至100％的立體異構體過量而最特別地是具有97％最高至100％的立體異構體過量。應當以類似的方式來理解術語“對映體純”，但是分別考慮所述混合物的對映體過量和非對映體過量。
應用本領域已知的方法，可以獲得化合物和中間體的純立體異構體形式。例如，通過用旋光性酸將它們的非對映體進行選擇性結晶，可以把對映體彼此分離。或者，用手性固定相，通過色譜法技術，可以將對映體分離。所述純立體化學異構體形式也可以衍生自相應的適宜材料的純立體化學異構體形式，條件是反應立體有擇地發生。優選地，如果特定的立體異構體是意欲得到的，通過立體有擇方法制備，就會合成所述化合物。這些方法將有利地使用對映體純的材料。
本發明化合物的非對映體可以通過常規方法分別獲得。可以有利地使用的適宜的物理分離方法是例如選擇性結晶和色譜法，例如柱色譜法。
化合物可以包含一個或多個不對稱中心，因此可以存在不同的立體異構體形式。可以存在于化合物的每一不對稱中心的絕對構型，可以用立體化學描述符R和S來表示，該R和S符號與描述于Pure Appl.Chem.1976，45，11-30中的規則相對應。
在一個實施方案中，攜帶R2取代基的碳原子具有“S”構型，而承載羥基取代基的相鄰碳原子具有“R”構型。
本發明也意圖包括所有存在于本發明化合物上的同位素原子。同位素包括那些具有相同原子序數但不同質量數的那些原子。作為一般實例而不是限制，氫的同位素包括氚和氘。碳的同位素包括C-13和C-14。
本發明此外還提供制備式(I)的前藥的方法，其中前藥是可以被二肽基肽酶例如CD26裂解的。這種制備式(I)前藥的方法包括將式(Ia)的治療活性藥物與肽連接起來的步驟。在更優選的實施方案中，治療活性藥物或肽在第一步驟被衍生化，以便能夠在后面的步驟中將式(Ia)的治療化合物與肽經由酰胺鍵連接起來。許多可接受的將羧基與氨基偶聯以形成酰胺鍵的方法在本領域是已知的。
通常，式(Ia)的治療化合物可以如描述于EP656887、EP715618、EP810209、US5744481、US5786483、US5830897、US5843946、US5968942、US6046190、US6060476、US6248775、WO99/67417中的方法制備。
一般的肽化學對于本領域的技術人員來說是簡單明了的，并且包括將天然氨基酸偶聯以便形成肽。幾種化學策略是可用的，芴基甲氧基羰基(Fmoc)和叔丁氧基羰基(Boc)化學被最廣泛地加以應用。FieldsG.B.對能夠應用于將氨基酸相互偶聯或將氨基酸偶聯到治療化合物D上的肽化學給予了廣泛的描述[Fieldsin Methods in Molecular Biology，VoL35Peptide Synthesis Protocols Hurnana Press Inc.Totawa，(1994)，pp.17-27]。固相以及液相化學能夠加以應用[Atherton &Sheppard Solid Phase Peptide Synthesis IRL PressOxford-New York-Tokyo，(1989)]。將在前藥制備步驟中不能反應的治療化合物的官能團通過保護基的偶聯加以保護，這樣的保護策略是必須予以使用的。
更特別地是，可以使用本領域已知的肽化學，從式(Ia)的治療化合物開始，制備式(I)的前藥化合物。
反應方案1 例如，可以將氨基酸偶聯到治療化合物上以形成反應方案1中所描述的肽鍵。所述與式PG-Y-OH氨基保護的氨基酸的偶聯反應，其中PG(保護基)可以例如是Boc(叔丁氧基羰基)、Cbz(芐氧基羰基)或Fmoc，可以在下列條件下進行在適宜的反應惰性溶劑中，所述反應惰性溶劑例如N，N-二甲基甲酰胺、乙腈、二氯甲烷、四氫呋喃或溶解試劑的任何其它溶劑，在偶聯劑存在下，所述偶聯劑例如DCC(二環己基碳二亞胺)或EDCI(1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽)和HOAt(1-羥基-7-氮雜苯并三唑)或其功能等同物。然后將如此形成的肽用常規脫保護技術，例如用三氟乙酸在二氯甲烷中進行脫保護。
可以用PG-X-OH作為試劑，將所述偶聯和隨后的脫保護反應步驟重復進行以形成意欲獲得的肽鍵。
某些氨基酸例如賴氨酸和天冬氨酸可以需要第二保護基并且可以將其在式PG-(XPG)-OH或PG-(YPG)-OH中代表。
或者，可以將式PG-X-Y-OH、或PG-(X)n-OH、或PG-(X-Y)n-OH的試劑用于上面的反應步驟中。
在上面所述的制備中，可將反應產物從反應介質中分離出來，如果需要的話，按照本領域通常所知的方法例如萃取、結晶、蒸餾、研制和色譜法進一步純化。
可以將按照上文所述方法制備的式(I)化合物合成作為立體異構體形式混合物，特別是以對映體的外消旋混合物的形式的混合物合成，而所述混合物可以按照本領域已知的拆分方法彼此分離。通過與適宜的手性酸反應，可以將式(I)的外消旋化合物轉化為相應的非對映體鹽的形式。通過例如選擇性或分級結晶，將所述非對映體鹽的形式分離出來，通過堿將對映體釋放出來。分離式(I)化合物的對映體型的可選擇方法包括使用手性固定相的液相色譜法。所述純立體化學異構體形式也可以衍生自適宜材料的相應純立體化學異構體形式，條件是反應立體有擇地發生。優選地，如果特定的立體異構體是意欲得到的，所述化合物將通過立體有擇制備方法來予以合成。這些方法將會有利地使用對映體純的材料。
有預測化合物的溶解性的方法。例如在J Chem Inf Comput Sci1998 May-Jun；38(3)450-6中，描述了基于分子拓撲學和神經網絡模型的藥物水溶解性。
事實上，所有與溶解性和生物利用度有關的參數(pKa，分配系數等)是可以測定的。“藥物生物利用度溶解性的評估、滲透性、吸收和生物利用度”(″Drug BioavailabilityEstimation of Solubility，Permeability，Absorption and Bioavailability″)綜合概述了這些參數和它們的測定和預測(ISBN 352730438X)。
分配系數是親脂性的計算單位。數字表示為“log P”值，它們是兩種不混溶相的物質(例如水/辛醇或水/脂質體)的濃度的比率，并且是能夠容易計算的。具有高log P值的物質在脂肪和油中比在水中能夠更好地溶解。這就提高了它們通過被動擴散進入脂質(基于脂肪的)膜的能力，從而提高了它們的吸收潛力。
許多藥物具有1-4的log P值，這使它們適合于口服遞送方法。具有高log P的藥物通常是不溶于水的。它們可以是脂質可溶的，但是在GI道中是不能溶解的，所以不能擴散進入腸壁中。如果的確進入膜，它們就會集聚，從而造成中毒效果。
也可以計算分配系數。在Molinspiration(miLogP1.2)上發展的logP預測方法是基于基團貢獻。基團貢獻是這樣獲得的對于一組幾千種藥物樣分子，將計算的logP與實驗logP進行擬合。該方法可通過在www.molinspiration.com/services/logp.html(QSAR 15，403(1996))上使用來進行應用。也可以采用很多其它LogP測定程序。
在本發明的一實施方案中，可以將式(I)前藥用作藥物。在另一個實施方案中，式(I)前藥可以被用作制備預防或治療HIV感染的藥物。
本發明此外還提供通過給藥本發明式(I)前藥來預防或治療HIV感染的方法。可以有效預防或治療HIV感染的量，將式(I)前藥給藥于任何宿主，包括人、非人動物和哺乳動物。
為了最優化式(I)前藥的藥動學特性，可以將其與用于在疾病部位保持前藥或治療化合物D的必要濃度的適宜遞送載體(例如微膠囊、生物可降解聚合物薄膜、基于脂質的遞送系統例如脂質體和脂質泡沫、粘性滴注器和可吸收的機械載體)聯合給藥。
可以通過專業人員所知曉的任何方法給藥前藥或“藥物”。本領域已知的給藥治療藥劑的方式包括腸胃外例如靜脈內(例如用于抗體抑制劑)、腹膜內、肌內、皮內、和表皮包括皮下和皮內、口服、或者施用于粘膜表面例如通過使用吸入氣霧懸浮劑的鼻內給藥，以及通過植入受治療者的肌肉或其它組織。藥栓和局部施用的制劑也是預料中的。根據給藥的途徑和位置，前藥的更為疏水或親水的肽部分是可以考慮的。
在本發明中，以足以預防、減輕或治療HIV感染的量引入式(I)前藥。
在本發明方法中的前藥或“藥物”的給藥最有效方式和劑量方案，取決于HIV感染的嚴重性、受治療者的健康狀況、先前的內科學歷史、年齡、體重、性別和對治療的反應以及治療醫師的判斷。因此，前藥的給藥量以及隨后給藥的數量和周期，由實施治療的內科專業人員根據個體受治療者的反應來確定。最初，這樣的參數是在動物模型中對安全性和有效性進行試驗，并且在人受治療者中進行前藥制劑的臨床試驗過程中，由技術人員容易地加以確定。給藥后，通過各種方法包括臨床實況評定，對使用前藥治療的功效予以評定。
因而可以將本發明化合物用于動物，優選用于人，特別是在人中作為與相互混合的混合物或藥物制劑形式的藥物。
而且，本發明涉及除了通常的藥物學無毒賦形劑和輔助物以外，含有有效劑量的至少一種式(I)前藥的藥物制劑。藥物制劑通常含有0.1-90％重量的前藥。藥物制劑可以用本質上為本領域技術人員所知的方法制備。對于這種目的來說，將至少一種本發明前藥與一種和多種固體或液體藥物賦形劑和/或輔助劑，如果需要，與其它藥物活性化合物合并，制成適宜的給藥形式或劑型中，然后可以將其用作人藥或獸藥中的藥物。
用于所述藥物組合物及其制劑的適宜藥物載體是為本領域技術人員所眾所周知的，并且在本發明中對它們的選擇是沒有限制的。本領域技術人員所知的適宜載體或賦形劑是鹽水、林格溶液、葡萄糖溶液、Hank′s溶液、不揮發性油、油酸乙酯、5％葡萄糖在鹽水中的溶液、提高等張性和化學穩定性的物質(例如糖和氯化鈉)、緩沖劑和防腐劑。其它適宜的載體包括自身不會引起對接受組合物的個體有害的抗體的產生的任何載體，例如，蛋白質、多糖、聚乳酸、聚乙醇酸、聚氨基酸和氨基酸共聚物。它們也可以包含添加物例如濕潤劑、分散劑、粘著劑、粘合劑、乳化劑、溶劑、包衣、抗細菌和抗真菌劑(例如苯酚、山梨酸、氯丁醇)等，條件同樣是與藥物的實施相一致，即載體和添加劑不能對哺乳動物產生永久的損害。可以用任何已知方法制備本發明藥物組合物，例如通過在一步驟或多步驟操作中將活性組分與選擇的載體材料以及適宜的其它添加劑例如表面活性劑，均勻混合、包衣和/或研磨，藥物組合物也可以通過超微粉碎來制備，例如為了獲得通常具有直徑1-10μm的微球體的藥物組合物，即為了制備控制或持續釋放活性組分的微膠囊。
用于本發明藥物組合物的適宜的表面活性劑是具有良好乳化、分散和/或濕潤特性的非離子、陽離子和/或陰離子材料。適宜的陰離子型表面活性劑包括水溶性肥皂和水溶性合成表面活性劑。適宜的肥皂是高級脂肪酸(C10-C22)的堿金屬或堿土金屬鹽、未取代或取代的銨鹽，例如油酸或硬脂酸的鈉或鉀鹽，或者可以得自椰子油或牛油的天然脂肪酸混合物的所述鹽。合成表面活性劑包括聚丙烯酸的鈉或鈣鹽；脂肪磺酸鹽和硫酸鹽；磺化苯并咪唑衍生物和烷基芳基-磺酸鹽。脂肪磺酸鹽或硫酸鹽通常是堿金屬或堿土金屬鹽、未取代的銨鹽或被具有8-22碳原子的烷基或酰基取代的銨鹽，例如木素磺酸或十二烷基磺酸的鈉鹽或鈣鹽或得自天然脂肪酸的脂族醇硫酸鹽的混合物，或硫酸、或磺酸酯以及脂肪醇/環氧乙烷加成物的磺酸的堿金屬或堿土金屬鹽(例如月桂基硫酸鈉)。適宜的磺化苯并咪唑衍生物優選含有8-22個碳原子。烷基芳基磺酸鹽的實例是十二烷基苯磺酸或二丁基萘磺酸或萘磺酸/甲醛縮合產物的鈉、鈣或醇胺鹽。同樣適宜的是相應的磷酸鹽，例如磷酸酯和對壬基苯酚與環氧乙烷和/環氧丙烷加成物的或磷脂的鹽。用于這種目的的適宜的磷脂是天然的(來源于動物或植物細胞的)或腦磷脂或卵磷脂型的合成磷脂，所述卵磷脂類例如磷脂酰乙醇胺、磷脂酰絲氨酸、磷脂酰甘油、溶血卵磷脂、心磷脂、二辛酰基磷脂酰膽堿、二棕櫚酰基磷脂酰膽堿和它們的混合物。
適宜的非離子型表面活性劑包括烷基苯酚的聚乙氧基化和聚丙氧基化衍生物，脂肪醇，脂肪酸，在分子中含有至少12個碳原子的脂族胺或酰胺，烷基芳烴磺酸酯和二烷基磺基琥珀酸酯，例如脂族和環脂族醇的聚乙二醇醚衍生物、飽和和不飽和脂肪酸和烷基苯酚的衍生物，所述衍生物優選在(脂族)烴部分含有3-10個乙二醇醚基團8-20個碳原子，而在烷基苯酚的烷基部分含有6-18個碳原子。更適宜的非離子型表面活性劑是聚環氧乙烷與在烷基鏈上含有1-10個碳原子的聚乙二醇和乙二氨基聚丙二醇水可溶加成物，所述加成物包含20-250個乙二醇醚基團和/或10-100個丙二醇醚基團。這樣的化合物通常含有每個丙二醇單元1-5個乙二醇單元。非離子型表面活性劑的代表性實例是壬基苯酚-聚乙氧基乙醇、蓖麻油聚乙二醇醚、聚環氧丙烷/聚環氧乙烷加成物、三丁基-苯氧基聚乙氧基乙醇、聚乙二醇和辛基苯氧基聚乙氧基乙醇。聚乙烯脫水山梨醇(例如聚氧乙烯脫水山梨醇三油酸酯)、甘油、脫水山梨醇、蔗糖和季戊四醇的脂肪酸酯也是適宜的非離子型表面活性劑。
適宜的陽離子表面活性劑包括季銨鹽，優選鹵化物，所述季銨鹽具有被鹵素、苯基、取代的苯基或羥基取代的4個烴基；例如季銨鹽含有作為N-取代基的至少一個C8-C22烷基(例如鯨蠟基、月桂基、棕櫚基、肉豆蔻基、油基等)以及，作為另外的取代基，未取代的或鹵代低級烷基、芐基和/或羥基-低級烷基。
適用于這種目的的表面活性劑的更為詳細的描述可以見之于例如″McCutcheon′s Detergents and Emulsifiers Annual″(MC PublishingCrop.，Ridgewood，New Jersey，1981)，“Tensid-Taschenbuch”，2nd ed.(Hanser Verlag，Vienna，1981)和“Encyclopaedia of Surfactants”，(Chemical Publishing Co.，New York，1981)。
為了控制組合物中活性組分的作用持續時間，可以包括另外的組分。通過選擇適宜的聚合物載體，可以此方式取得控制釋放組合物，所述聚合物載體例如聚酯、聚氨基酸、聚乙烯吡咯烷酮、乙烯-乙烯基乙酸鹽共聚物、甲基纖維素、羥基甲基纖維素、硫酸魚精蛋白等。通過將活性組分摻入聚合物物質的微粒例如微膠囊中，可以控制藥物釋放速率和作用持續時間，所述聚合物物質例如水凝膠、聚乳酸、羥基甲基纖維素、聚甲基丙烯酸甲酯和其它上述聚合物。
這樣的方法包括膠體藥物遞送系統如膠質體、微球體、微乳液、微粒、微膠囊等。根據給藥途徑，藥物組合物可以要求保護性包衣。適合可注射使用的藥物形式包括水溶液或非水溶液或分散體(懸浮液、乳化液)和用于臨時配制制劑藥物組合物的無菌粉末。用于這種目的的典型載體包括生物相容的水緩沖劑、乙醇、甘油、丙二醇、聚乙二醇、植物油例如橄欖油、和可注射有機酯例如油酸乙酯等和它們的混合物。腸胃外載體包括氯化鈉溶液、林格葡萄糖溶液、葡萄糖和氯化鈉溶液、乳酸鹽林格溶液、和不揮發性油。靜脈內載體包括液體和有營養的顯影液再生劑、電解質顯影液再生劑(例如基于林格葡萄糖的那些)等。也可以存在防腐劑和其它添加劑例如，抗微生物劑、抗氧化劑、螯合劑和惰性氣體等。
在下面實施例中將對本發明進行進一步的描述，所述實施例并不限制權利要求中所描述的本發明范圍。
實施例制備式(I)化合物的實驗部分描述制備式(I)前藥化合物的實施例將以具有下式的HIV蛋白酶抑制劑為基礎 下文稱作PI 1實施例1Val-Pro-PI 1步驟1 將化合物1.1(0.95g；1.69mmol)和Boc-Val-Pro-OH(0.53g；1.7mmol)溶解入10ml N，N-二甲基甲酰胺中。加入EDCI(0.36g；1.9mmol)和HOAt(0.023g；0.17mmol)并在室溫攪拌20小時。把反應混合物倒入H2O中并用乙酸乙酯萃取兩次。將合并的有機層用鹽水洗滌，然后用Na2SO4干燥。除去溶劑，并將獲得的粗產物通過柱色譜法純化(洗脫劑乙酸乙酯)。獲得化合物1.2，為白色固體(產率，純度95％LC-MS).
步驟2 向化合物1.2(0.77g；0.9mmol)在10ml CH2Cl2中的溶液中加入10ml三氟乙酸。把反應混合物在室溫攪拌3小時后，除去溶劑。將粗混合物用柱色譜法純化，獲得0.42g化合物1.3(產率61％，純度95％LC-MS)。
實施例2Asp-Pro-PI 1步驟1 把化合物2.1(3.16g；5.63mmol)和Boc-Pro-OH(1.33g；6.18mmol)溶解入30ml N，N-二甲基甲酰胺中。加入EDCI(1.18g；6.18mmol)和HOAt(0.077g；0.5mmol)并攪拌36小時。加入乙酸乙酯和0.1N HCl，并將反應混合物用乙酸乙酯萃取3次。將合并的有機層用0.1N HCl、H2O、飽和NaHCO3、水和鹽水洗滌。用Na2SO4干燥并蒸發去溶劑后，獲得白色泡沫狀物(4.39g，103％)。在二異丙醚中研制后，獲得3.9g化合物2.2(產率93％，純度97％LC-MS)。
步驟2 將化合物23(3.7g；4.8mmol)與15ml三氟乙酸在40ml CH2Cl2中的混合物在室溫攪拌2小時。溶劑蒸發后，將粗混合物在乙酸乙酯與飽和NaHCO3之間分配。把有機相分離，用鹽水洗滌，并用Na2SO4干燥。將所得固體在二異丙醚中重漿化并過濾，獲得2.73g化合物2.3(產率85％，純度＞90％NMR)。
步驟3
向化合物2.3(1.0g；1.5mmol)和Boc-Asp(OtBu)-OH(0.48g；1.7mmol)在30ml N，N-二甲基甲酰胺中的溶液加入EDCI(0.32g；1.7mmol)和HOAt(0.02g；0.15mmol)。在室溫攪拌過夜后，將反應混合物在乙酸乙酯與0.1N HCl之間分配。把H2O層萃取3次，并將合并的有機相用0.1N HCl、H2O、飽和NaHCO3和H2O洗滌。在Na2SO4上干燥后，除去溶劑，將殘留物在二異丙醚中研制。獲得1.12g化合物2.4(產率79％，純度94％LC-MS)。
步驟4 化合物2.4-2.5的脫保護用與化合物2.2-化合物2.3的脫保護方法類似的方式進行。
實施例3Asp-Pro-Lys-Pro-PI 1
用實施例1和2中描述的類似反應方法，將Boc-Lys(Fmoc)-OH偶聯到化合物3.1(如實施例2中所制備)上，獲得化合物3.2。在Boc-脫保護后，獲得化合物3.3。然后把Boc-Pro-OH偶聯到化合物3.3上，獲得化合物3.4，隨后將其Boc-脫保護，由此獲得化合物3.5。將化合物3.5用Boc-Asp(OtBu)-OH偶聯，獲得化合物3.6，將其用二甲胺在四氫呋喃中的溶液首先Boc-脫保護，然后Fmoc-脫保護，由此獲得與Asp-Pro-Lys-Pro-PI 1相符的化合物3.8。
實施例4用純化的CD26、人和牛血清將Val-Pro-PI 1轉化為PI 1把PI 1(Val-Pro-PI 1)的二肽(Val-Pro)衍生物暴露于純化的CD26(圖10)、和10％或2％人或牛血清中，在PBS(磷酸鹽緩沖的鹽水)中稀釋(圖10和11)。在全部試驗的條件下，Val-Pro-PI 1有效地轉化為PI 1。60分鐘內，Val-Pro-PI 1被純化的CD26完全轉化為PI 1。在1小時內，10％的BS或HS將40-70％的Val-Pro-PI 1轉化為PI 1(圖10)。2％的BS和HS分別將Val-Pro-PI 1轉化為8％和25％的PI 1。4小時后，35％和95％的化合物分別被BS和HS水解(圖11)。
在50I GP-pNA(甘氨酰脯氨酰基-對硝基苯胺)存在下，100μMVal-Pro-PI 1有效地與底物競爭CD26(圖12)。同樣，20μM Val-Pro-PI 1抑制pNA從GP-pNA中釋放，據推測是通過競爭性地抑制D26-催化的反應。由2％BS在PBS中的混合物進行的GP-pNA向pNA的轉化，被Val-Pro-PI 1比純化的CD26更為有效地抑制(圖13)。同時，HS(2％在PBS中的混合物)-催化的GP-pNA向pNA的轉化受到Val-Pro-PI 1的競爭性抑制(圖14)。
實施例5分離Val-Pro-PI 1和PI 1化合物將化合物在Reverse Phase RP-8(Merck)上分離，用緩沖液A(50mM NaH2PO4+5mM庚烷磺酸pH 3.2)和緩沖液B(乙腈)進行梯度洗脫。
0→2min2％緩沖液B；2→8min20％緩沖液B；8→10min25％緩沖液B；10→12min35％緩沖液B；12→30min50％緩沖液B；30→35min50％緩沖液B；35→40min2％緩沖液B；40→45min2％緩沖液B。Val-Pro-PI 1和PI 1的Rt值分別為18.7和17.7min。
實施例6藥物組合物膠囊把式(I)化合物溶解于有機溶劑例如乙醇、甲醇或二氯甲烷，優選乙醇與二氯甲烷的混合物中。將聚合物例如聚乙烯吡咯烷酮與乙酸乙烯酯共聚物(PVP-VA)或羥基丙基甲基纖維素(HPMC)，一般5mPa.s，溶解入有機溶劑例如乙醇、甲醇、二氯甲烷中。適宜地是將聚合物溶解于乙醇中。把聚合物與化合物溶液混合并隨后噴霧干燥。化合物/聚合物的比率選自1/1-1/6。中間范圍為1/1.5-1/3。適宜的比率為1/6。隨后將噴霧干燥的粉末(固體分散物)裝填入給藥膠囊中。一個膠囊中的藥物裝填量為50-100mg，這取決于使用膠囊的大小。
薄膜包衣的片劑片劑核芯的制備將100g式(I)化合物、570g乳糖和200g淀粉的混合物充分混合，然后用5g十二烷基硫酸鈉和10g聚乙烯吡咯烷酮在大約200ml水中的溶液濕潤。把濕潤的粉末混合物過篩、干燥并再次過篩。然后加入100g微晶纖維素和15g氫化植物油。將全部混合物充分混合然后壓制成片，獲得10,000片，每片含有10mg式(I)化合物。
包衣向10g甲基纖維素在75ml變性乙醇中的溶液中加入5g乙基纖維素在150ml二氯甲烷中的溶液。然后加入75ml二氯甲烷和2.5ml1，2，3-丙三醇。將10g丙二醇熔化并溶解于75ml二氯甲烷中。把后一溶液加到前一溶液中，然后加入2.5g硬脂酸鎂、5g聚乙烯吡咯烷酮和30ml濃縮的色素懸浮液，然后將整個混合物均勻混合。在包衣裝置中將片劑核芯用如此獲得的混合物包衣。
序列表<110>Tibotec pharmaceuticals Ltd<120>可被CD26裂解的HIV前藥<130>TIP072<140>-<141>2004-05-10<150>GB 0310593.9<151>2003-05-08<160>5<170>PatentIn Ver.2.1<210>1<211>4<212>PRT<213>人工序列<220>
<223>人工序列的描述肽<400>1Arg Pro Lys Pro1<210>2<211>5<212>PRT<213>人工序列<220>
<223>人工序列的描述肽<400>2Val Pro Asp Pro Arg1 5<210>3<211>4<212>PRT<213>人工序列<220>
<223>人工序列的描述肽<220>
<221>變型<222>(3)<223>Tyr可被Phe替換<400>3Gly Pro Tyr Pro1<210>4<211>6<212>PRT<213>人工序列<220>
<223>人工序列的描述肽
<220>
<221>變型<222>(3)<223>Tyr可被Phe替換<220>
<221>變型<222>(5)<223>Tyr可被Phe替換<400>4Gly Pro Tyr Pro Tyr Pro1 5<210>5<211>4<212>PRT<213>人工序列<220>
<223>人工序列的描述肽<400>5Asp Pro Lys Pro權利要求
1.具有下式的前藥 其立體異構形式或鹽，其中n是1、2、3、4或5；Y是脯氨酸、丙氨酸、羥基脯氨酸、二羥基脯氨酸、噻唑烷甲酸(硫代脯氨酸)、脫氫脯氨酸、哌啶酸(L-高脯氨酸)、氮雜環丁烷甲酸、氮雜環丙烷甲酸、甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸和蘇氨酸；X選自D-或L-構型的任何氨基酸；在每一重復單元[Y-X]中的X和Y是彼此獨立地選擇的，并且相對于其它重復單元是獨立地選擇的；Z是直接的鍵或者具有1-4個碳原子的二價直鏈或支鏈飽和烴基；R1是芳基、雜芳基、芳氧基、雜芳氧基、芳氧基C1-4烷基、雜環烷氧基、雜環烷基C1-4烷氧基、雜芳氧基C1-4烷基、雜芳基C1-4烷氧基；R2是芳基C1-4烷基；R3是C1-10烷基、C2-6鏈烯基或C3-7環烷基C1-4烷基；R4是氫或C1-4烷基；芳基，當單獨使用或與另一個基團聯合使用時，是指任選被一個或多個分別獨立地選自下列的取代基取代的苯基C1-4烷基、羥基、C1-4烷氧基、硝基、氰基、鹵素、氨基、一或二(C1-4烷基)氨基或酰氨基；雜芳基，當單獨使用或與另一個基團聯合使用時，是指具有一個或多個氧、硫、氮雜原子的單環或雙環芳族雜環，其中芳族雜環可以任選在一個或多個碳原子上被選自下列的取代基取代C1-4烷基、C1-4烷氧基、氨基、羥基、芳基、酰氨基、一或二(C1-4烷基)氨基、鹵素、硝基、雜環烷基和C1-4烷氧基羰基，并且其中芳族雜環也可以任選在仲氮原子上被C1-4烷基或芳基C1-4烷基取代；雜環烷基，當單獨使用或與另一個基團聯合使用時，是指具有一個或多個氧、硫或氮雜原子的飽和或部分飽和的單環或雙環雜環，其中雜環可以任選在一個或多個碳原子上被選自下列的取代基取代C1-4烷基、C1-4烷氧基、羥基、鹵素和氧代基，其中雜環也可以任選在仲氮原子上被C1-4烷基或芳基C1-4烷基取代。
2.權利要求1的前藥，其中每一個X獨立地選自天然存在的氨基酸。
3.權利要求1或2的前藥，其中n是1、2或3。
4.權利要求1-3任一項的前藥，其中n是2或3，并且其中至少一個X是疏水性或芳族氨基酸。
5.權利要求1-4任一項的前藥，其中n是2或3，并且其中至少一個X是中性或酸性氨基酸。
6.權利要求1-5任一項的前藥，其中n是2或3，并且其中至少一個X是堿性氨基酸。
7.權利要求1-6任一項的前藥，其中-(Y-X)n包含以氨基為末端的X-Pro、X-Ala、X-Gly、X-Ser、X-Val或X-Leu。
8.權利要求1-7任一項的前藥，其中-(Y-X)n包含以氨基為末端的X-脯氨酸或X-丙氨酸。
9.權利要求1-8任一項的前藥，其中每一個Y獨立地是脯氨酸、丙氨酸、甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸或亮氨酸。
10.權利要求1-9任一項的前藥，其中每一個Y獨立地是脯氨酸或羥基脯氨酸或二羥基脯氨酸或丙氨酸。
11.權利要求1-10任一項的前藥，其中每一個Y獨立地是脯氨酸或丙氨酸。
12.權利要求1-11任一項的前藥，其中-(Y-X)n是-(Y-X)1或2-Y-Va1。
13.權利要求1-12任一項的前藥，其中-(Y-X)n是-(Y-X)1或2-Pro-Val。
14.權利要求1-13任一項的前藥，其中(Y-X)n寡肽是由選自下列的(Y-X)重復單元構成的Pro-Val、Pro-Asp、Pro-Ser、Pro-Lys、Pro-Arg、Pro-His、Pro-Phe、Pro-Ile、Pro-Leu、Ala-Val、Ala-Asp、Ala-Ser、Ala-Lys、Ala-Arg、Ala-His、Ala-Phe、Ala-Ile和Ala-Leu。
15.權利要求1-14任一項的前藥，其中R1是雜環烷氧基、雜芳基、雜芳基C1-4烷氧基、芳基或芳氧基C1-4烷基。
16.權利要求1-15任一項的前藥，其中R1是六氫呋喃并[2，3-b]呋喃-3-基-氧基、四氫呋喃-3-基-氧基、喹啉-2-基、噻唑-5-基甲氧基、3-羥基-2-甲基-1-苯基、2，6-二甲基苯氧基甲基。
17.權利要求1-16任一項的前藥，其中R1是六氫呋喃并[2，3-b]呋喃-3-基-氧基、四氫呋喃-3-基-氧基、喹啉-2-基、噻唑-5-基甲氧基、3-羥基-2-甲基-1-苯基、2，6-二甲基苯氧基甲基。
18.權利要求1-17任一項的前藥，其中R1是(3R，3aS，6aR)-六氫呋喃并[2，3-b]呋喃-3-基-氧基。
19.權利要求1-18任一項的前藥，其中R2是苯基甲基；R3是異丁基，且R4是氫。
20.權利要求1-19任一項的前藥，其中Z是亞甲基。
21.權利要求1的前藥，其中所述前藥是 或其鹽。
22.權利要求1的前藥，其中所述前藥是 或其鹽。
23.權利要求1的前藥，其中所述前藥是 或其鹽。
24.用作藥物的權利要求1-23任一項的前藥。
25.權利要求1-23任一項的前藥在制備用于預防或治療HIV感染的藥物中的應用。
26.預防或治療HIV感染的方法，所述方法包括將權利要求1-23任一項的前藥以有效預防或治療HIV感染的量給藥于任何宿主，包括人、非人動物和哺乳動物。
27.藥物制劑，所述藥物制劑包含有效劑量的至少一種權利要求1-23任一項的前藥以及常規無害藥物賦形劑和輔助劑。
28.調節下式所示治療化合物的水溶解性、血漿蛋白質結合和/或生物利用度的方法 所述方法包括將式H-(X-Y)n的肽與所述前藥偶聯，其中n、X、Y、R1、R2、R3、R4和Z如權利要求1-23任一項所定義，并且其中所得偶聯物是可以被二肽基肽酶裂解的。
29.權利要求28的方法，其中所述二肽基肽酶是CD26。
30.制備下式所示治療化合物的前藥的方法 其中所述前藥是可以被二肽基肽酶裂解的，所述方法包括將該治療化合物與式H-(X-Y)n的肽連接的方法，其中n、X、Y、R1、R2、R3、R4和Z如權利要求1-20任一項所定義，并且其中所得偶聯物是可以被二肽基肽酶裂解的。
31.權利要求30的方法，其中所述二肽基肽酶是CD26。
全文摘要
本發明提供其為治療化合物和肽的偶聯物的新前藥，其中所述偶聯物是可以被二肽基肽酶而更優選被CD26裂解的，CD26也被稱作DPPIV(二肽基氨基二肽酶IV)。本發明前藥具有式(I)、立體異構體形式和它們的鹽，其中，n是1－5；Y是脯氨酸、丙氨酸、羥基脯氨酸、二羥基脯氨酸、噻唑烷甲酸(硫代脯氨酸)、脫氫脯氨酸、哌啶酸(L－高脯氨酸)、氮雜環丁烷甲酸、氮雜環丙烷甲酸、甘氨酸、絲氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸和蘇氨酸；X選自D－或L－構型的任何氨基酸；在每一重復單元[Y－X]中的X和Y是彼此獨立地選擇的，并且相對于其它重復單元是獨立地選擇的；Z是直接的鍵或者具有1－4個碳原子的二價直鏈或支鏈飽和烴基；R
文檔編號C07H15/252GK1784244SQ200480012260
公開日2006年6月7日 申請日期2004年5月10日 優先權日2003年5月8日
發明者H·A·德科克, P·T·B·P·維格林克, J·巴爾扎里尼 申請人:泰博特克藥品有限公司