作為β-分泌酶(BACE)抑制劑的4-氨基-6-苯基-5,6-二氫咪唑并[1,5-A]吡嗪-3(2H)-酮衍生物的制作方法
【專利說明】作為β-分泌酶(BACE)抑制劑的4-氨基-6-苯基-5,6-二氫咪唑 并[1 ,5-A]吡嗪-3(2H)-酮衍生物 發明領域
[0001 ]本發明涉及作為β-分泌酶抑制劑的新穎的5，6-二氫咪唑并[1，5-a]啦嗪-3 (2H)-酮衍生物，β-分泌酶也稱作β-位點淀粉樣蛋白裂解酶、BACE，特別是BACE1和/或BACE2 (其中 BACE1也稱作Asp2或膜天冬氨酸蛋白酶2,并且BACE2也稱作Aspl、膜天冬氨酸蛋白酶1或 DRAP)。本發明還涉及包含此類化合物的藥物組合物，涉及用于制備此類化合物和組合物的 方法，并且涉及此類化合物和組合物用于預防和治療其中涉及β-分泌酶的障礙的用途，這 些障礙是如阿爾茨海默病(AD )、輕度認知損傷、衰老、癡呆、路易體癡呆、唐氏綜合征、與中 風相關的癡呆、與帕金森氏病相關的癡呆、阿爾茨海默型癡呆、與淀粉樣蛋白相關的癡 呆。除阿爾茨海默病、唐氏綜合征和相關疾病之外，BACE抑制可以在以下病癥的治療性和/ 或預防性治療中使用，這些病癥是如創傷性腦損傷(ΤΒΙ)、顳葉癲癇(TLE)、缺氧、局部缺血、 細胞應激、神經炎性障礙、大腦新陳代謝的破壞、年齡相關性黃斑變性、干燥綜合征、脊髓小 腦性共濟失調1型、脊髓小腦性共濟失調7型、惠普爾氏病(Whippel's disease)和威爾遜氏 病(Wilson' s disease)、年齡相關性黃斑變性、肌萎縮性側索硬化癥(ALS)、動脈血栓形成、 自身免疫/炎性疾病、心血管疾病如心肌梗塞和中風、皮肌炎、胃腸疾病、多形性成膠質細胞 瘤、格雷夫斯病、亨廷頓氏病、包涵體肌炎（IBM)、炎癥反應、卡波西氏肉瘤、科斯特曼疾病 (Kostmann Disease)、紅斑狼瘡、巨噬細胞肌筋膜炎、幼年特發性關節炎、肉芽腫性關節炎、 2型糖尿病和其他代謝障礙、惡性黑色素瘤、多發性骨髓瘤以及類風濕性關節炎、高血壓、惡 性黑色素瘤和多發性黑素瘤以及乳腺癌。
[0002]發明背景
[0003]阿爾茨海默病(AD)是一種神經退行性疾病并且是最常見的癡呆病因。超出正常衰 老的早期記憶問題及認知功能的逐漸和漸進性減退是AD的特征。死后研究已經顯示該疾病 的神經病理學標志包括主要由以下各項組成的細胞外淀粉樣蛋白斑:稱作A抑太的38至43個 氨基酸的長肽以及具有作為特征組分的過度磷酸化TAU蛋白的細胞內神經原纖維纏結。
[0004] A抑太在促淀粉樣蛋白生成途徑中產生自淀粉樣前體蛋白（APP)。在此途徑中，A抑太 是通過兩種蛋白酶(β-分泌酶和γ-分泌酶）的順序作用產生的。通過β-位點app裂解酶1 (BACE1)發揮β-分泌酶活性并且BACE1介導的ΑΡΡ裂解導致細胞外ΑΡΡ胞外結構域(sAPPi3)脫 落。剩余的膜結合C-末端片段(C99)被γ -分泌酶進一步加工，該分泌酶催化跨膜區內的不 尋常蛋白水解，從而導致ΑΡΡ胞內結構域(AI CD)在胞液中的釋放以及Α抑太在胞外環境中的 胞吐。產生的大多數如的長度是40個氨基酸殘基(ΑΜ0)。盡管42殘基形式(AM2)是一個次 要種，但是它更容易凝集以產生原纖維并且最終產生淀粉樣蛋白斑。
[0005] 居于病理學之后，人類遺傳學研究也強力表明Αβ在AD發病機制中發揮核心作用。 目前，已經在ΑΡΡ和衰老蛋白（γ-分泌酶的活性亞基）的基因中發現了超過200個引起家族 性AD(FAD)的常染色體顯性突變。這些突變總是導致增加的AM2比ΑΜ0比率或總Αβ的過度 產生。值得注意的是，發現ΑΡΡ中的FAD突變靠近β-分泌酶和γ -分泌酶裂解位點并且使得 ΑΡΡ成為供通過這些分泌酶而內切蛋白酶解用的更有效底物。在此尤其相關的是與β-分泌 酶裂解位點相鄰的K670N;M671L(瑞典)雙突變和A673V突變，并且通過增加 β-分泌酶加工和 總Αβ產生而引起FAD。令人感興趣的是，已經鑒定出保護對抗AD的遺傳變體。最近顯示ΑΡΡ中 的低頻度突變(A673T編碼取代）與減少的AD風險以及老年人降低的認知減退相關（瓊森 (Jonsson)等人，2012,《自然》（似加代）488,96-99)。帶有46731'取代（將兩個(：-末端氨基酸 定位至β-分泌酶裂解位點）的APP被β-分泌酶裂解的效率較低，從而導致體外Αβ產生降低約 40% 〇
[0006] 通過β-位點ΑΡΡ裂解酶l(BACEl)裂解ΑΡΡ是如肽產生中的限速步驟。BACE1是一種 膜結合天冬氨酰蛋白酶，它在弱酸性pH下具有最佳活性。雖然BACE1位于多種細胞器中，其 活性被報道為在核內體中是最高的并且在反面高爾基體管網狀結構（TGN)中到較低的程 度，因此大部分的APP被胞吞區室中的BACE1裂解。BACE-1是腦中唯一的β-分泌酶活性的證 據由以下觀察結果來提供:BACE-1基因敲除小鼠完全缺乏β-分泌酶酶活性以及β-裂解的產 物CTF99兩者（羅伯茨(Roberds)等人，2001，《人類分子遺傳學》(Hum.Mol .Genet. )10,1317-1324,羅(Luo)等人，2001，《自然神經科學》(Nat.Neurosci) .4,231-232)。正用BACE1抑制劑 進行的臨床試驗證實BACE1是人腦中唯一的β-分泌酶活性，因為藥理學BACE1抑制阻滯Αβ產 生。
[0007] 發現BACE1之后不久，鑒定出一種與BACE1享有64%氨基酸相似性的相關膜結合天 冬氨酸蛋白酶BACE2。雖然BACE2可以在體外產生Αβ，但如以上所提及的，它似乎在體內并不 這樣做。BACE1及其同系物BACE2是天冬氨酸蛋白酶(組織蛋白酶D和Ε、胃蛋白酶Α和C、腎素、 新天冬氨酸蛋白酶A(napsin A))的胃蛋白酶樣家族的成員。它們顯示一個典型的雙葉結 構，該結構具有位于N-末端葉與C-末端葉之間的交界面處的催化位點（洪（Hong)等人， 2000,《科學》(Science)290，150-153,奧斯特曼(Ostermann)等人，2006,《分子生物學雜志》 (Journal of molecular biology)，355,（2) ,249-61) aBACEl和BACE2連同若干獨特的氨基 酸節段經由跨膜結構域被錨定到細胞膜，并且三個二硫鍵的排列（哈牛(Haniu)等人，2000， 《生物化學雜志》(J. Biol. Chem. )275,21099-21106)將BACE與其余的胃蛋白酶家族區分開 來，并且促進產生BACE1和BACE2的相對特異性抑制劑。
[0008] 居于APP之后，多種CNS和外周BACE1底物以及相關功能已經被描述（赫明 (Hemming)等人2009,《公共科學圖書館期刊》（PLoS 0NE)4，e8477;庫恩（Kuhn)等人2012， 《歐洲分子生物學學會雜志》(ΕΜΒ0 J.)31，3157-3168;周(Zhou)等人2012，《生物化學雜志》 (J.Biol .Chem. )287,25927-25940 ;史圖策（Stutzer)等人 2013,《生物化學雜志》288， 10536-10547,在瓦薩（Vassar)等人，《神經化學雜志》（J. Neuro chem) (2014)10.1111/ jnc · 12715中所綜述的）3ACE1 底物的實例是LI、CHL1、GLG1、PAM、SEZ6、SEZ6L、Jagl、NRG1、 NaVf32、VEGFRl以及APLP1。因此，BACE1具有多種多樣的潛在生理學功能，這些功能包括但不 排他地包括:細胞分化、免疫調節、髓鞘形成、突觸發育和可塑性、細胞死亡、神經發生以及 軸突引導（王（Wang)等人《藥理科學趨勢》（Trends in Pharmacological Sciences)，2013 年4月，第34卷，第4期，第215-225頁；閆（Yan)和瓦薩(Vassar)《柳葉刀神經病學》(Lancet 此1^〇1.)2014，第13卷，第319-329頁；_等人《阿爾茨海默病雜志》(了厶121^丨11^^8〇18·) 2014,第 38 卷，第 4 期，第 705-718頁）。
[0009] 例如，在BACE 1基因敲除小鼠中，神經調節蛋白1 (NRG 1) III型的裂解損失導致PNA 和CNS中的產后髓鞘形成受損（弗萊克（Fleck)等人2012,《當今阿爾茨海默研究》 (Curr.Alzheimer Res. )9,178-183;威勒姆(Willem)等人2009,《細胞及發育生物學討論會 文集》（Semin.Cell Dev.Biol. )20,175-182) JRG1I型的裂解損失導致肌梭形成和維持異 常以及在協調運動中的相關缺陷（查爾特(Cheret)等人，2013)。電壓門控鈉通道的β-亞基 的BACE1加工控制細胞表面NaV通道密度、神經元興奮性以及發作敏感性(金姆(Kim)等人， 2011，《生物化學雜志》(J. Biol. Chem.)286,8106-8116)。已知BACE1依賴性CHL1裂解參與軸 突生長和神經元存活(諾斯(Naus)等人2004,《生物化學雜志》(J.Biol.Chem. )279,16083-16090) 3ACE1依賴性Jagl裂解通過調制Notch 1信號傳導來調節產后神經發生和星形細胞 發生（astrogenesis) 〇
[0010] 因此，除阿爾茨海默病、唐氏綜合征和相關疾病之外，BACE抑制可以在以下病癥的 治療性和/或預防性治療中使用，這些病癥是如創傷性腦損傷(TBI)、顳葉癲癇(TLE)、缺氧、 局部缺血、細胞應激、神經炎性障礙、大腦新陳代謝的破壞、年齡相關性黃斑變性、干燥綜合 征、脊髓小腦性共濟失調1型、脊髓小腦性共濟失調7型、惠普爾氏病和威爾遜氏病、年齡相 關性黃斑變性、肌萎縮性側索硬化癥(ALS)、動脈血栓形成、自身免疫/炎性疾病、心血管疾 病如心肌梗塞和中風、皮肌炎、胃腸疾病、多形性成膠質細胞瘤、格雷夫斯病、亨廷頓氏病、 包涵體肌炎（IBM)、炎癥反應、卡波西氏肉瘤、科斯特曼疾病、紅斑狼瘡、巨噬細胞肌筋膜炎、 幼年特發性關節炎、肉芽腫性關節炎、惡性黑色素瘤、多發性骨髓瘤以及類風濕性關節炎。
[0011] 而且，BACE2具有寬的表達譜，其中在外周的最不同的細胞類型和器官中的表達水 平相對較高并且在腦中的星形細胞中的表達水平較低。如上所提及的，BACE2還具有廣譜的 底物，如通過以上提及的胰島中的研究所示例的(史圖策(Stutzer)等人，2013)。
[0012] BACE2表達于胰β細胞中，在那里它裂解Tmem27(埃斯特哈齊(Esterhazy)等人，《細 胞代謝》(Cel 1 Metabolism)2011)。因此，抑制BACE2可以提供一種潛在機制以導致增加的β 細胞物質，并且提供一種治療或預防2型糖尿病的潛在作用方式。
[0013] 還已知BACE2參與裂解ΑΡΡ(王（Wang)等人《藥理科學趨勢》（Trends in Pharmacological Sciences)，2013年4月，第34卷，第4期，第215-225頁）、IL_1R2(庫恩 (Kuhn)等人《生物化學雜志》（J.Biol. Chem. )2007，第282卷，第16期，第11982-11995頁）以 及色素細胞特異性黑素細胞蛋白（PMEL)(羅莎（Rochin)等人《美國國家科學院院刊》 (PNAS)，2013年6月25,第110卷，第26期，第10658-10663頁），因此指示BACE2抑制劑在治療 唐氏綜合征、高血壓、惡性黑色素瘤和多發性黑素瘤中的潛在應用。BACE2在人類乳腺癌中 被上調（近藤(Kondoh)等人《乳腺癌研究治療》(Breast Cancer Res .Treat)，2003,第78卷， 第37-44頁），并且因此BACE2抑制劑可以提供治療乳腺癌的潛力。
[0014] BACE1和/或BACE2的抑制劑因此可以有用于治療性和/或預防性治療阿爾茨海默 病(AD)、輕度認知損傷、衰老、癡呆、路易體癡呆、唐氏綜合征、與中風相關的癡呆、與帕金森 氏病相關的癡呆、阿爾茨海默型癡呆、與淀粉樣蛋白相關的癡呆。除阿爾茨海默病和相關 疾病之外，BACE抑制可以在以下病癥的治療性和/或預防性治療中使用，這些病癥是如創傷 性腦損傷(ΤΒΙ)、顳葉癲癇(TLE)、缺氧、局部缺血、細胞應激、神經炎性障礙、大腦新陳代謝 的破壞、年齡相關性黃斑變性、干燥綜合征、脊髓小腦性共濟失調1型、脊髓小腦性共濟失調 7型、惠普爾氏病和威爾遜氏病、年齡相關性黃斑變性、肌萎縮性側索硬化癥(ALS)、動脈血 栓形成、自身免疫/炎性疾病、心血管疾病如心肌梗塞和中風、皮肌炎、胃腸疾病、多形性成 膠質細胞瘤、格雷夫斯病、亨廷頓氏病、包涵體肌炎(IBM)、炎癥反應、卡波西氏肉瘤、科斯特 曼疾病、紅斑狼瘡、巨噬細胞肌筋膜炎、幼年特發性關節炎、肉芽腫性關節炎、惡性黑色素 瘤、多發性骨髓瘤以及類風濕性關節炎、2型糖尿病和其他代謝障礙、高血壓、惡性黑色素瘤 和多發性黑素瘤以及乳腺癌。
[0015] WO 2012/120023(楊森制藥有限公司（Janssen Pharmaceutica NV))披露了作為 BACE抑制劑有用的3，4_二氫-吡咯并[l，2-a]吡嗪-1-基胺化合物。WO 2012/057247(日本鹽 野義制藥株式會社（Shionogi&Co.，Ltd.))描述了作為BACE抑制劑有用的稠合氨基二氫嘧 啶衍生物。
[0016] 發明概述
[0017] 本發明的目的是提供具有BACE抑制活性的化合物。本發明涉及具有化學式（I)的 5，6-二氫咪唑并[1，5-a]吡嗪-3 (2H)-酮衍生物
[0018]
[0019] 及其立體異構形式，其中
[0020] R選自以下各項的組:任選地被一個或多個取代基取代的烷基，這些取代基各 自獨立地選自鹵素、-CN、任選地被一個或多個鹵素取代基取代的C3-7環烷基和任選地被一 個或多個鹵素取代基取代的CP4烷氧基；以及任選地被一個或多個取代基取代的C 3-7環烷 基，這些取代基各自獨立地選自鹵素、-CN和任選地被一個或多個鹵素取代基取代的Q-4烷 氧基；
[0021] R1選自以下各項的組:氫；鹵素;和&-4烷基；
[0022] R2選自以下各項的組:任選地被一個或多個各自獨立地選自以下各項的取代基取 代的Cl-4烷基:氣和Cl-4烷氧基；以及C3-7環烷基；
[0023] R3在每種情況下是一個獨立選擇的鹵素取代基；
[0024] η是選自1和2的整數；
[0025] R4選自（a)和（b):
[0026]
[0027]其中礦和浐各自獨立地選自以下各項的組:芳基和雜芳基，其各自可以任選地被一 個或多個各自獨立地選自以下各項的組的取代基取代：鹵素、-CN、任選地被一個或多個鹵 素取代基取代的&-4烷基以及任選地被一個或多個鹵素取代基取代的烷氧基；
[0028] 其中芳基是苯基；
[0029] 其中雜芳基是一種選自下組的5元芳香族雜環，該組由以下各項組成：噁唑和吡 P坐;或是一種選自下組的6元芳香族雜環，該組由以下各項組成:啦啶基、啼啶基和P比嗪基；
[0030] 及其藥學上可接受的鹽和溶劑化物。
[0031] 本發明例證了一種包含藥學上可接受的載體以及任何以上所述的化合物的藥物 組合物。本發明的一個例證是一種通過混合任何以上所述的化合物與藥學上可接受的載體 制成的藥物組合物。本發明例證了一種用于制備藥物組合物的方法，該方法包括將任何以 上所述的化合物與藥學上可接受的載體混合。
[0032] 本發明例示了治療由β-分泌酶介導的障礙的方法，這些方法包括向對其有需要的 受試者給予治療有效量的任何在此所述的化合物或藥物組合物。
[0033] 本發明進一步例示了抑制β-分泌酶的方法，這些方法包括向對其有需要的受試者 給予治療有效量的任何在此所述的化合物或藥物組合物。
[0034] 本發明的一個實例是一種治療或預防選自下組的障礙的方法，該組由以下各項組 成:阿爾茨海默病(AD)、輕度認知損傷(MCI )、記憶損傷、衰老、癡呆、路易體癡呆、伴有漸進 性核麻痹的癡呆、伴有皮質基底節變性的癡呆、阿爾茨海默及血管型混合性癡呆、伴有彌散 性路易體疾病的阿爾茨海默障礙、淀粉樣蛋白血管病、大腦淀粉樣血管病、多發梗塞性癡 呆、唐氏綜合征、與帕金森氏病相關的癡呆、阿爾茨海默型癡呆、阿爾茨海默型老年性癡呆、 血管性癡呆、歸因于HIV病的癡呆、歸因于頭部創傷的癡呆、歸因于亨廷頓氏病的癡呆、歸因 于皮克氏病的癡呆、歸因于克雅二氏病(Creutzfeldt-Jakob disease)的癡呆、額顳癡呆、 拳擊員癡呆、與β-淀粉樣蛋白相關的癡呆、腦和其他器官的淀粉樣變性(年齡和非年齡相 關）、伴有淀粉樣變性的荷蘭型遺傳性腦出血、創傷性腦損傷(ΤΒΙ)、顳葉癲癇(TLE)、缺氧、 局部缺血、大腦新陳代謝的破壞、年齡相關性黃斑變性、2型糖尿病和其他代謝障礙、肌萎縮 性側索硬化癥(ALS)、多發性硬化癥(MS)、動脈血栓形成、自身免疫/炎性疾病、癌癥如乳腺 癌、心血管疾病如心肌梗塞和中風、高血壓、皮肌炎、朊病毒病(克雅二氏病）、胃腸疾病、多 形性成膠質細胞瘤、格雷夫斯病、亨廷頓氏病、包涵體肌炎(IBM)、炎癥反應、卡波西氏肉瘤、 科斯特曼疾病、紅斑狼瘡、巨噬細胞肌筋膜炎、幼年特發性關節炎、肉芽腫性關節炎、惡性黑 色素瘤、多發性骨髓瘤、類風濕性關節炎、干燥綜合征、脊髓小腦性共濟失調1型、脊髓小腦 性共濟失調7型、惠普爾氏病和威爾遜氏病。本發明的一個另外的實例是一種治療選自下組 的障礙的方法，該組由以下各項組成:阿爾茨海默病、輕度認知損傷、衰老、癡呆、路易體癡 呆、大腦淀粉樣血管病、多發梗塞性癡呆、唐氏綜合征、與中風相關的癡呆、與帕金森氏病相 關的癡呆、阿爾茨海默型癡呆以及與淀粉樣蛋白相關的癡呆，優選地是阿爾茨海默病，該 方法包括向對其有需要的受試者給予治療有效量的任何在此所述的化合物或藥物組合物。
[0035] 本發明的一個另外的實例是一種治療神經認知障礙(NCD)的方法，該神經認知障 礙選自歸因于阿爾茨海默病、歸因于創傷性腦損傷(ΤΒΙ)、歸因于路易體疾病、歸因于帕金 森氏病或血管性NCD (如表現為多發性梗塞的血管性NCD)的神經認知障礙，該方法包括向對 其有需要的受試者給予治療有效量的任何在此所述的化合物或藥物組合物。
[0036] 本發明的另一個