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3-Amido-3-aryl-pipéridines: Une nouvelle classe d’inhibiteurs GlyT1 puissants, sélectifs et oralement actifs

Schizophrénie

est une maladie mentale dévastatrice et chronique qui affecte près de

1% de la population. Les symptômes de la schizophrénie, qui surviennent généralement

à un jeune âge (adolescence ou début de l’âge adulte), sont classés

positif, négatif ou cognitif. Les médicaments actuellement approuvés sont efficaces

dans le traitement des symptômes positifs, mais ne répondent pas au négatif

et les symptômes cognitifs. De nombreuses sources de données suggèrent que l’hypofonction

de la transmission glutamatergique via les récepteurs N-méthyl-d-aspartate (NMDA) peut représenter la voie commune finale

conduisant à des symptômes chez les patients schizophrènes.1 Une approche pour normaliser l’activité réduite des récepteurs NMDA est

pour élever la concentration de la glycine coagoniste à son modulateur

site sur le récepteur par le biais du blocage du type transporteur de la glycine

1 (GlyT1), qui est colocalisée avec le récepteur NMDA.2 Au cours de la dernière décennie, d’importants efforts ont été concentrés

sur la découverte et le développement d’inhibiteurs sélectifs de GlyT1.3 Les premiers exemples rapportés étaient des dérivés de sarcosine

incluant 1 (4) et 2 (5) (Figure ​ (Figure 11) .Figure 1Sélection

d’inhibiteurs de GlyT1 publiés. Plus récemment, des composés à base de nonsarcosine6 ont été décrits tels que DCCCyB (3), 7 GSK1018921 (4), 8 et bitopertin (5), 9,10

tous ont progressé vers des études cliniques (Figure ​ (Figure1) .1). Dans une étude de preuve de concept de phase II, Bitopertin a démontré

un effet bénéfique chez les patients atteints de schizophrénie caractérisés par

symtômes négatifs prédominants.11 Cependant,

récemment, Hoffmann-La Roche a annoncé que deux études de phase III

bitopertin n’a pas atteint ses objectifs cliniques.12 Quatre autres études de phase III sur la bitopertine sont en cours. Dans le cadre de notre effort continu pour découvrir et développer des

inhibiteurs sélectifs de GlyT1, nous avons considéré le pyrrolidino-éthyl-amide 4 comme un point de départ potentiel pour d’autres modifications structurelles.

Dans la conformation de basse énergie obtenue pour le composé 4 (figure ​ (figure2), 2), le carbone (C1) adjacent au

l’azote de la pyrrolidine et le carbone benzylique (C2) portant le phényle

et les substituants amides apparaissaient comme des points d’attache appropriés pour

former, via un linker, un nouveau système cyclique (Figure ​ (Figure2) .2). Nous avons donc décidé d’étudier cette approche de la cyclisation

plus loin. Comme éléments de liaison entre C1 et C2, une liaison, un méthylène,

et une unité d’éthylène a été évaluée (en rouge, Figure ​ Figure2) .2). Pour rendre nos molécules conçues chimiquement traitables, le

le groupe diméthyle gem et le cycle pyrrolidine présent dans 4 ont été supprimés. En conséquence, notre approche nous a conduit à la génération

de la N-méthyl-azétidine substituée en 3,3 et de la pyrrolidine 7, et de la pipéridine 8 (Figure 2) .2). Dans une inhibition de l’absorption de la glycine

Le dosage effectué dans des cellules CHO transfectées avec hGlyT1, azétine 6 et pyrrolidine 7 a été trouvé inactif ou mal

actif. En revanche, et pour notre plus grand plaisir, la pipéridine 8 a montré une puissance GlyT1 prometteuse avec une IC50 de 140

nM. La structure cristalline aux rayons X de 8 (13) (Figure ​ (Figure2) 2) a montré que l’amide

et des substituants phényle en position 3 sur le cycle pipéridine adoptés,

respectivement, une orientation axiale et équatoriale. En outre, parce que

de la présence des deux groupes ortho du côté benzamide, le

la fonction carbonyle a adopté une orientation fortement tordue avec une torsion

angle de 78 &#x000b0 ;. Dans l’ensemble, comme représenté sur la figure ​ Figure2,2, la structure cristalline de 8 aligné très bien

avec la conformation basse énergie de 4, un résultat parfaitement

en ligne avec la bonne puissance GlyT1 mesurée pour 8. A

la littérature et la recherche de brevets ont révélé que, bien que tout à fait structurellement

simples, les 3-amido-3-aryl-pipéridines telles que 8

été décrit précédemment. Ainsi, la découverte de 8 offerts

nous l’occasion unique de développer une nouvelle série de GlyT1 puissant

inhibiteurs ayant un statut intellectuel intellectuel exquis. Dans

cette lettre, nous rapportons sur notre relation de structure – activiy

(SAR) dans cette série14 qui a abouti à l’identification de puissants, sélectifs, et

les inhibiteurs de GlyT1 actifs par voie orale tels que le composé 29.Figure 2Design

les principes conduisant à l’identification de la 3-amido-3-aryl-pipéridine active 8 en utilisant le pyrrolidino-éthyl-amide 4 comme structure de la graine.Série 1Synthèse des 3-amido-3-aryl-pipéridines 8 – 43N-Méthyl-3 les dérivés de l’amido-3-aryl-pipéridine 8 et 18 & 43 ont été synthétisés

dans des conditions de couplage d’amide standard à partir de N-méthyl-3-amino-3-aryl-pipéridines 44 (Schéma 1). Dérivés 10 – 17 ayant différents groupes R1 sur

l’azote de la pipéridine a été obtenu par alkylation, amination réductrice,

acylation, ou sulfonylation de la pipéridine non substituée 9, elle-même préparée à partir de 3-amino-3-phényl-pipéridine protégée par N-Boc

bloc de construction 45. N-Méthyl-3-amino-3-aryl-pipéridine

intermédiaires 44a – d portant le

les substituants aromatiques R3 indiqués dans le schéma 2 ont été préparés à partir des dérivés de 3-aryl-3-pipéridinol-46a et d dans des conditions de réaction de Ritter modifiées 15 en présence d’azoture de sodium et de trifluoroacétique.

acide, suivie de la réduction des intermédiaires azido obtenus 47a avec de l’hydrure de lithium et d’aluminium.Schéma 2Synthèse des N-méthyl-3-amino-3-aryl-pipéridines 44a & d; cependant, cette approche synthétique s’est révélée être assez polyvalent.

En particulier, la réaction d’azidation effectuée sur les 3-aryl-3-pipéridinols

portant des groupes aryle riches en électrons R3 tels que 4-OMe-Ph

échoué. Lors de la recherche d’une voie d’accès plus générale, nous avons découvert

que les intermédiaires N-méthyl-3-amino-3-aryl-pipéridine 44 pouvaient être préparés efficacement à partir de 4-aryl-4-nitro-butyrique facilement accessible

esters méthyliques d’acide 51 via une nouvelle voie impliquant

une étape clé d’une réaction de lactamisation in situ Mannich tel que représenté dans

Schéma 3. Lorsqu’il est effectué en présence de

méthylamine et de formaldéhyde, cette séquence a fourni bon à

excellents rendements N-méthyl-5-aryl-5-nitro-pipéridin-2-one

les intermédiaires 52, qui ont conduit aux blocs de construction cibles 44 après la réduction des fonctions nitro et carbonyle.

En outre, la voie d’accès synthétique que nous avons établie pour 44 a été appliquée avec succès à la préparation du bloc de construction N-Boc-3-amino-3-phénylpipéridine 45 en utilisant l’acétate d’ammonium et le formaldéhyde comme réactifs dans la clé Mannich

Réaction de lactamisation in situ (Schéma 3) .Synthèse des N-méthyl-3-amino-pipéridines 44f et n-Boc-3-amino-3-phényl-pipéridine 45Notre premier effort visant à établir le SAR à la pipéridine

azote (tableau 1). A partir de 8, la délétion du groupe méthyle (composé 9) conduit à

Réduction de 5 fois l’activité de GlyT1. Une baisse d’activité était également

observé lors du remplacement du groupe méthyle par des groupes alkyle (10, 11) ou cycloalkyle plus grands (12, 13). De plus, la N-benzylation (14) ainsi que la N-acylation et la sulfonylation

(15 – 17) a pratiquement aboli le

La puissance de GlyT1 suggérant qu’un certain niveau de basicité de la pipéridine

l’azote est nécessaire pour l’activité de GlyT1. Dans l’ensemble, notre exploration

à cette position a révélé un SAR très restreint avec le méthyle

Le groupe étant le seul substituant bien toléré. Table 1In activité inhibitrice de Vitro de 9 – 17 à GlyT1aNext, en gardant le N-méthyl préféré

En place, l’évaluation SAR dans la région de benzamide a été menée

(Tableau 2). À partir de 8, sélectif

la délétion des substituants ortho, ortho ′ et para (composés 18 à 21) a entraîné une chute significative de GlyT1

la puissance suggérant que la substitution aux trois positions sur le

La fraction benzamide est importante pour atteindre un bon niveau de puissance. En particulier, le manque d’activité observé pour le composé monosubstitué p-CF3 21, dépourvu

de tous les groupes ortho suggéré que pour l’activité GlyT1 l’amide carbonyle

groupe devrait adopter une orientation torsadée comme on le voit dans la structure de rayons X

de notre composé initial 8. Ensuite, à partir de inactif

composé 21 et en maintenant le groupe p-CF3 en place, nous avons exploré divers substituants à l’ortho

position (composés 22 – 26). Pas d’amélioration

d’activité a été observée avec des groupes polaires en place tels que le nitrile

(22) ainsi qu’avec de petits substituants comme le fluor

(23). Avec des groupes lipophiles plus grands tels que le méthyle (24) ou le brome (25), l’activité s’est améliorée de

plus de 30 fois. Une exploration plus poussée dans cette direction a entraîné

enfin dans l’identification du groupe thiométhyle comme l’un des

meilleurs substituants à la position ortho fournissant un composé affichant

une activité nanomolaire faible (26, 67 nM). Notre SAR initial

études (voir ci-dessus) ont suggéré qu’un nouveau gain d’activité pourrait

être prédit lors de l’introduction d’un second groupe ortho sur 26 cliquez ici pour acheter. Heureusement, en ajoutant un groupe méthoxy (27), un très

composé puissant a été généré démontrant une CE50 de

24 nM. Ce composé existant sous forme de mélange racémique a ensuite été

séparés par HPLC chirale pour fournir les deux énantiomères 28 (énantiomère (S)) et 29 (énantiomère (R)). L’isomère R-configuré 29 (16) a montré la meilleure puissance de GlyT1, atteignant

une EC50 aussi basse que 10 nM au hGlyT1 (5 nM chez la souris

GlyT1) .Table 2In activité inhibitrice Vitro de 18 – 30 à GlyT1aFinalement, le

SAR autour du groupe aryle à la position 3 sur l’anneau pipéridine était

exploré (Tableau 3) .Table 3In Vitro

Activité inhibitrice de 31 – 43 à GlyT1aCette étude a été réalisée en gardant

le groupe 2-thiométhyl-2-méthoxy-4-trifluorométhyl-phényle optimisé

en place au niveau de la fraction benzamide. Un SAR très similaire a été vu au

position para et meta sur le fragment aryle. En effet, aux deux postes,

l’introduction de groupes électrogènes comme le fluor ou le chlore (composés 31 – 32 et 35 – 36) a été bien tolérée (EC50 = 23 – 48 nM), tandis que

avec des EDG tels que le groupe méthoxy (34, 37)

la puissance a diminué de manière significative (EC50 = 110 – 170

nM). De plus, un scanner à 6 chaînons-hétéroaryles a révélé que

les positions méta et para étaient les meilleurs centres pour insérer un azote

atome comme exemplifié avec les composés 38 (54 nM) et 39 (60 nM). Tous les dérivés hétéroaryles synthétisés ayant

un atome d’azote en ortho (40 – 43)

montré des puissances beaucoup réduites. De notre SAR et optimisation

études, le composé 29 a émergé comme le congénère le plus puissant

de notre série de pipéridine nouvellement découverte. Plus de profilage révélé

que 29 avait une excellente sélectivité contre GlyT2 (15 μ M)

ainsi qu’un assez bon profil de sélectivité dans un écran CEREP réalisé

contre un panel de 80 cibles, y compris transmembranaires et solubles

En outre, comme indiqué dans le tableau 4, 29 ont montré de bonnes propriétés physicochimiques avec

une lipophilie modérée, une bonne solubilité aqueuse et une perméabilité membranaire.

La stabilité métabolique de 29 dans le foie de la souris et de l’homme

microsomes a été trouvé pour être intermédiaire avec une intrinsèque mesurée

clairance des protéines 54 et 19 μ L / min / mg, respectivement. ne pas

étonnamment, des études de métabolisme in vitro sur 29 ont révélé

que le dérivé de N-des-méthyl pipéridine correspondant

était un métabolite majeur après incubation dans les hépatocytes humains. En accord

avec nos résultats SAR (voir ci-dessus), ce composé n’a montré que faible

Activité GlyTl (CE50 = 0,45 μ M). Gratifiantement, 29 ont montré une activité inhibitrice faible sur le canal potassique hERG

(IC20 = 5.4 μ M), un résultat qui peut être attribué

à la basicité relativement faible de son azote pipéridine (pKa = 7,72). A titre de comparaison, pyrrolidino-éthyl-amide

structure de graine 4, qui a montré une basicité plus élevée (pKa = 9,12), a montré un hERG significativement plus élevé

activité (IC20 = 0,7 μ M). De plus, 29 ont démontré un faible niveau d’inhibition au métabolisme majeur du médicament

Enzymes du CYP450 (IC50 > 16 μ M) et était inactif

dans les essais de génotoxicité (tests Ames et MNT). Enfin, 29 n’était pas un substrat pour les systèmes d’efflux de P-gp chez l’homme et la souris. Tableau 4In Vitro Propriétés de 29In vivo pharmacocinétique

Des études sur la souris (Tableau 5) ont révélé, en

29 avaient un profil attrayant, avec notamment

une biodisponibilité orale complète malgré une clairance systémique moyenne

et une excellente pénétration cérébrale (cerveau / plasma = 4,3), un résultat

en accord avec son faible taux d’efflux de P-gp (1,5) et un grand volume

de distribution. Fait intéressant, 29 ont démontré beaucoup

un profil supérieur de pénétration dans le cerveau par rapport au composé de graine 4 pour lequel un rapport d’efflux de P-gp de 3,9 et un rapport cerveau / plasma de

seulement 0,4 a été mesurée chez la souris.Tableau 5Pharmacocinétique

Propriétés de 29 dans MouseThese données favorables nous a conduit

pour évaluer l’effet oral de 29 chez la souris induite par L-687,414

test hyperlocomotion, un dépistage fonctionnel novateur et simple

modèle, 20 qui permet la détection de la

activité in vivo des inhibiteurs de GlyT1 (Figure ​ (Figure3) .3). Heureusement, 29 affichaient une pharmacodynamique robuste

après administration orale et a atteint une DI50 (dose

produisant 50% d’inhibition de l’hyperlocomotion induite par L-687 414) de

1,5 mg / kg po. À noter, l’efficacité in vivo de 29 était

atteint à une concentration plasmatique très faible (8 ng / mL), un résultat

peut être expliqué par sa puissance élevée GlyT1 et son excellent cerveau

la pénétration chez la souris. Figure 3Dose inhibition de L-687,414-induite

Hyper-locomotion de 29 chez la souris. Les données représentent la moyenne

nombre d’activités horizontales par groupe enregistré sur une période de 60 minutes;

les barres d’erreur indiquent SEM (n = 8 par groupe). ##, p < 0,01 versus véhicule ... En outre, l'effet de 29 sur le

niveau extracellulaire de glycine dans le striatum de rat dans une microdialyse

l’étude a été évaluée (tableau 6). Nous étions heureux

observer qu’à une dose orale de 10 mg / kg, 29 produits

une augmentation de la glycine 1,7 fois sur les niveaux de base.Tableau 6Effet de 29 sur les niveaux de glycine extracellulaire

Striatum de rat à 10 mg / kg poa et son plasma

et les expositions au cerveauAprès 3 h, à quel moment l’échantillonnage de liquide extracellulaire

a été arrêté, l’effet PD a été légèrement diminué (1,5 fois). Détermination

de l’exposition au plasma et au cerveau à 3 h post-dosage a révélé beaucoup

pénétration cérébrale inférieure (B / P: 0.08) pour 29 chez ce rat

expérience par rapport à sa pénétration mesurée chez la souris (B / P:

4.3) (voir ci-dessus). Malgré cela, 27 ont réalisé un total de

l’exposition du cerveau au-dessus de son GlyT1 EC50 (13 fois), suffisante

pour produire l’effet sur les niveaux de glycine observés au point de temps de 3 h.2Noteworthy, dans un mécanisme mécaniste dédié

étude réalisée chez le rat, nous avons observé que le rapport cerveau / plasma

augmenté de 4 fois après la coadministration de 29

l’inhibiteur de la gp-P tariquidar22 indiquant

ce 29 est un substrat de P-gp de rat. Ce résultat est net

contraste avec la faible activité de la P-gp de 29 mesurée en

la souris (voir ci-dessus). La différence marquée dans la pénétration du cerveau

observé chez la souris et chez le rat peut ainsi être attribué à

profil d’activité différenciée P-gp de 29 dans ces deux

espèces de rongeurs. Le composé 29, qui n’est pas un substrat

de la P-gp humaine, est donc prédit pour afficher chez l’homme un excellent

pénétration cérébrale, assez similaire à celle mesurée chez la souris.En résumé, nous rapportons ici la découverte de 3-amido-3-aryl-pipéridines,

une nouvelle classe structurelle d’inhibiteurs de GlyT1 conçus en utilisant le précédemment

pyrrolidino-éthyl-amide 4 comme structure de graine.

À partir du composé initial 8, l’exploration du SAR

aux trois vecteurs de sortie a conduit à l’identification de puissants

et des composés sélectifs tels que 29, qui ont démontré

propriétés similaires à un médicament, un profil de sécurité in vitro prometteur et in vivo

Efficacité chez les rongeurs après administration orale.