ES2336952T3 - Compuesto de carbamato como agonistas del recepttor 5-ht4. - Google Patents

Compuesto de carbamato como agonistas del recepttor 5-ht4. Download PDF

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Seok-Ki Choi
Paul R. Fatheree
Adam Goldblum
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Abstract

Compuesto de fórmula (I): **(Ver fórmula)** donde: R1 es halo o C1-3 alquilo, donde C1-3 alquilo es sustituido opcionalmente con hidroxi o halo; R2 es hidrógeno o C1-3 alquilo, donde C1-3 alquilo es sustituido opcionalmente con hidroxi; R3 es C1-3 alquilo o hidrógeno; R4 es -(CH2)1-3C(O)NRa Rb, **(Ver fórmula)** o R3 y R4 con el átomo de nitrógeno al cual están unidos forman una fracción seleccionada de: (i) una fracción de fórmula (a): **(Ver fórmula)** (ii) una fracción de fórmula (b): **(Ver fórmula)** y (iii) una fracción de fórmula (c): **(Ver fórmula)** donde: R5 es -OC(O)NRaRb, -C(O)NRa Rb, -NRdS(O)2C1-3 alquilo, -NRdC(O)Rc, -NRd S(O)2NRaRb o -NRdC(O)0Re; R6 es -C(O)Rf, -(CH2)2ORg, -S(O)2NRaRb, -S(O)2 C1-3 alquilo o -S(O)2(CH2)1-3 S(O)2C1-3 alquilo; Ra, Rb y Rc son independientemente hidrógeno o C1-3 alquilo; Rd es hidrógeno o C1-3 alquilo, donde C1 alquilo es sustituido opcionalmente con hidroxi; Re es C1-3 alquilo; Rf es hidrógeno, C1-3 alquilo, tetrahidrofuranilo o -NRaRb; Rg es hidrógeno o C1-3 alquilo; a es 0, 1 o 2; b es 0, 1, 2 o 3; c es 0, 1, o 2; d es 1 o 2 y e es 1 o 2; a condición de que cuando c es 0, d es 2 y R5 es -C(O)NRa Rb; y cuando c es 2, d es 1; o una sal farmacéuticamente aceptable o solvato o estereoisómero de la misma.

Description

Compuestos de carbamato como agonistas del receptor 5-HT_{4}.
Antecedentes de la invención Campo de la invención
La invención se refiere a compuestos de carbamato derivados de benzoimidazolona carboxamida que son útiles como agonistas del receptor 5-HT_{4}. La invención también se refiere a composiciones farmacéuticas que comprenden tales compuestos y encuentra utilidad en métodos de uso de tales compuestos para tratar o evitar las condiciones médicas mediadas por actividad del receptor 5-HT_{4}. También se proporcionan los procesos y los productos intermedios útiles para preparar tales compuestos.
Nivel de la técnica
La serotonina (5-hidroxitriptamina, 5-HT) es un neurotransmisor que es ampliamente distribuido en todas partes del cuerpo, tanto en el sistema central nervioso como en los sistemas periféricos. Al menos siete subtipos de receptores de serotonina han sido identificados y la interacción de la serotonina con estos diferentes receptores está vincula con una amplia variedad de funciones fisiológicas. En consecuencia, ha habido un considerable interés en el desarrollo de agentes terapéuticos que se concentran en subtipos específicos del receptor 5-H.
En particular, la caracterización de los receptores 5-HT_{4} y la identificación de agentes farmacéuticos que interactúan con éstos ha sido el centro de actividad significativa reciente. (Ver, por ejemplo, la revisión por Langlois y Fischmeister, J. Med. Chem. 2003, 46, 319-344.) Los agonistas del receptor 5-HT_{4} son útiles para el tratamiento de trastornos de motilidad reducida del tracto gastrointestinal. Este tipo de trastornos incluye el síndrome de intestino irritable (IBS, por sus siglas en inglés), estreñimiento crónico, dispepsia funcional, vaciado gástrico retardado, enfermedad de reflujo gastroesofágico (GERD, por sus siglas en inglés), gastroparesia, íleo postoperatorio, pseudo-obstrucción intestinal y tránsito retardado inducido por fármacos. Además, se ha sugerido que algunos compuestos de agonista de receptor 5-HT_{4} se pueden utilizar en el tratamiento de trastornos del sistema nervioso central incluidos trastornos cognitivos, trastornos de la conducta, trastornos de humor y trastornos de control de función autonómica.
A pesar de la amplia utilidad de los agentes farmacéuticos que modulan la actividad del receptor 5-HT_{4}, pocos compuestos de agonistas de receptor 5-HT_{4} están en uso clínico actualmente. EP 908 459 A describe una serie de indazol- y 2-oxobenzamidazol-3-carboxamidas que son antagonistas del receptor 5-HT_{4} de la serotonina y J. Med. Chem 1998, 41, 1943-1955 se refiere a un tema similar. WO 2005/080389 A se refiere a compuestos de indazol-carboxamida como agonistas de 5-HT_{4}.
Por consiguiente, hay una necesidad de nuevos agonistas del receptor 5-HT_{4} que consigan los efectos deseados con efectos secundarios mínimos. Los agentes preferidos pueden poseer, entre otras propiedades, selectividad, fuerza, propiedades farmacocinéticas y/o duración de la acción mejoradas.
Resumen de la invención
La invención proporciona compuestos nuevos que poseen actividad de agonista de receptor 5-HT_{4}. Se ha descubierto que, entre otras propiedades, los compuestos de la invención son agonistas del receptor 5-HT_{4} potentes y selectivos. Además, se ha descubierto que los compuestos de la invención muestran propiedades farmacocinéticas favorables que son predictivas de buena biodisponibilidad por administración oral.
Por consiguiente, la invención proporciona un compuesto de fórmula (I): caracterizado por le hecho de que:
1
R^{1} es halo o C_{1-3} alquilo, donde C_{1-3} alquilo es sustituido opcionalmente con hidroxi o halo;
R^{2} es hidrógeno o C_{1-3} alquilo, donde C_{1-3} alquilo es sustituido opcionalmente con hidroxi;
R^{3} es C_{1-3} alquilo o hidrógeno;
R^{4} es -(CH_{2})_{1-3} C(O)NR^{a} R^{b},
2
o R^{3} y R^{4} con el átomo de nitrógeno al cual están unidos forman una fracción seleccionada de:
(i) una fracción de fórmula (a):
3
(ii) una fracción de fórmula (b):
4
y
(iii) una fracción de fórmula (c):
5
donde:
R^{5} es -OC(O)NR^{a}R^{b}, -C(O)NR^{a}R^{b}, -NR^{d}S(O)_{2}C_{1-3} alquilo, -NR^{d}C(O)R^{c}, -NR^{d}S(O)_{2} NR^{a}R^{b} o -NR^{d}C(O)OR^{c};
R^{6} es -C(O)R^{f}, -(CH_{2})_{2}OR^{g}, -S(O)_{2} NR^{a}R^{b}, -S(O)_{2}C_{1-3} alquilo o -S(O)_{2}(CH_{2})_{1-3}S(O)_{2}C_{1-3} alquilo;
R^{a}, R^{b} y R^{c} son independientemente hidrógeno o C_{1-3} alquilo;
R^{d} es hidrógeno o C_{1-3} alquilo, donde C_{1-3} alquilo es sustituido opcionalmente con hidroxi;
R^{e} es C_{1-3} alquilo;
R^{f} es hidrógeno, C_{1-3} alquilo, tetrahidrofuranilo o -NR^{a}R^{b};
R^{g} es hidrógeno o C_{1-3} alquilo;
a es 0, 1 o 2;
b es 0, 1, 2 o 3;
c es 0, 1, o 2;
d es 1 o 2 y
e es 1 o 2;
a condición de que cuando c es 0, d es 2, y R^{5} es -C(O)NR^{a}R^{b}; y cuando c es 2, d es 1;
o una sal farmacéuticamente aceptable o solvato o estereoisómero de la misma.
La invención también proporciona una composición farmacéutica que comprende un compuesto de la invención y un portador farmacéuticamente aceptable.
La invención encuentra utilidad en un método para el tratamiento de una enfermedad o condición asociada a la actividad del receptor 5-HT_{4}, p. ej. un trastorno de motilidad reducida del tracto gastrointestinal. El método comprende la administración al mamífero de una cantidad terapéuticamente eficaz de un compuesto o de una composición farmacéutica de la invención.
Los compuestos de la invención también pueden ser usados como herramientas de investigación, es decir, para estudiar sistemas biológicos o muestras, o para estudiar la actividad de otros compuestos químicos. Por consiguiente, en otro de sus aspectos del método, la invención proporciona un método para el uso de un compuesto de fórmula (I), o una sal aceptable farmacéuticamente o solvato o estereoisómero de la misma, como una herramienta de investigación para estudiar un sistema biológico o muestra in vitro o para descubrir nuevos agonistas del receptor 5-HT_{4}. El método comprende el contacto de un sistema biológico o muestra in vitro con un compuesto de la invención y la determinación de los efectos provocados por el compuesto en el sistema biológico o muestra.
En aspectos separados y diferentes, la invención también proporciona procesos sintéticos y productos intermedios descritos en la presente, que son útiles para preparar compuestos de la invención.
La invención también proporciona un compuesto de la invención como se describe en este caso para el uso en terapia médica, al igual que el uso de un compuesto de la invención en la producción de una formulación o medicamento para tratar una enfermedad o condición asociada a la actividad del receptor 5-HT_{4}, p. ej., un trastorno de motilidad reducida del tracto gastrointestinal, en un mamífero.
Descripción detallada de la invención
La invención proporciona nuevos agonistas del receptor 5-HT_{4} de carbamato derivados de benzoimidazolona carboxamida de fórmula (I), o sales farmacéuticamente aceptables o solvatos o estereoisómeros de las mismas. Los siguientes sustituyentes y valores tienen por objeto proporcionar ejemplos representativos de diferentes aspectos de esta invención. Estos valores representativos tienen por objeto definir aún más tales aspectos y no tienen por objeto excluir otros valores ni limitar el ámbito de la invención.
En aspectos específicos de la invención, R^{1} es halo o C_{1-3} alquilo; o R^{1} es fluoro, cloro, bromo o metilo.
En un aspecto específico, R^{2} es hidrógeno.
En otro aspecto específico, R^{2} es C_{1-3} alquilo, donde C_{1-3} alquilo es sustituido opcionalmente con hidroxi.
En otro aspecto específico, R^{2} es hidrógeno o C_{1-3} alquilo.
En otros aspectos específicos de la invención, R^{2} es metilo, etilo, propilo o isopropilo; R^{2} es etilo o isopropilo; o R^{2} es isopropilo.
En aspectos específicos, R^{3} es C_{1-3} alquilo; R^{3} es metilo o etilo; o R^{3} es metilo.
En un aspecto específico, R^{4} es -(CH_{2})_{1-3} C(O)NR^{a}R^{b}.
En otro aspecto específico, R^{4} es
6
En otro aspecto específico, R^{4} es -(CH_{2})_{1-3} C(O)NR^{a} R^{b} o
7
En un aspecto específico de la invención, R^{3} y R^{4} con el átomo de nitrógeno al que están unidos forman una fracción seleccionada de una fracción de fórmula (a), una fracción de fórmula (b) y una fracción de fórmula (c).
En un aspecto específico, R^{3} y R^{4} con el átomo de nitrógeno al que están unidos forman una fracción de fórmula (b). En otro aspecto específico, R^{3} y R^{4} con el átomo de nitrógeno al que están unidos forman una fracción de fórmula (a), donde R^{5} es -OC(O)NR^{a}R^{b} o -C(O)NR^{a}R^{b}.
En un aspecto específico, R^{3} y R^{4} con el átomo de nitrógeno al que están unidos forman una fracción de fórmula (b). En otros aspectos específicos, R^{3} y R^{4} con el átomo de nitrógeno al que están unidos forman una fracción de fórmula (b), donde R^{6} es -C(O)R^{f}, -(CH_{2})_{2}OR^{g}, o -S(O)_{2} NR^{a}R^{b}; o R^{6} es -C(O)R^{f} y e es 1.
En otro aspecto de la invención, R^{3} y R^{4} con el átomo de nitrógeno al que están unidos forman una fracción de fórmula (c).
En aspectos específicos, R^{a}, R^{b}, R^{c}, R^{d} y R^{8} son independientemente hidrógeno, metilo, o etilo; o R^{a}, R^{b}, R^{c}, R^{d} y R^{g} son independientemente hidrógeno o metilo.
En aspectos específicos, R^{e} es metilo o etilo; o R^{e} es metilo.
En aspectos específicos, R^{f} es C_{1-3} alquilo, tetrahidrofuranilo, o NR^{a}R^{b}; o RF es metilo, tetrahidrofuranilo, o
-NR^{a}R^{b}.
En otro aspecto específico, R^{f} es tetrahidrofuranilo.
En otros aspectos específicos, R^{f} es C_{1-3} alquilo, o R^{f} es metilo.
En otro aspecto específico, R^{f} es -NR^{a}R^{b}, caracterizado por el hecho de que R^{a} y R^{b} son tal y como se define en la presente.
En aspectos específicos, a es 0 o 1; o a es 0 o 2. En otro aspecto específico, a es 0.
En aspectos específicos, b es 0, 1, o 2; o b es 1 o 2. En otro aspecto específico, b es 1.
En un aspecto específico, c es 1 o 2. En otro aspecto específico, c es 1.
En un aspecto específico, d es 1.
En un aspecto específico, e es 1.
En un aspecto, la invención proporciona un compuesto de fórmula (I) donde c es 1 o 2; d es 1 y e es 1.
\vskip1.000000\baselineskip
En otro aspecto, la invención proporciona un compuesto de fórmula (I)
donde:
R^{3} es C_{1-3} alquilo; y
R^{4} es -(CH_{2})_{1-3} C(O)NR^{a}R^{b} o
8
o R^{3} y R^{4} con el átomo de nitrógeno al que están unidos forman una fracción seleccionada de una fracción de fórmula (a), una fracción de fórmula (b) y una fracción de fórmula (c);
donde:
R^{5} es -OC(O)NR^{a} R^{b} o -C(O)NR^{a} R^{b}; y
R^{6} es -C(O)R^{f}, -(CH_{2})_{2} OR^{g}, o -S(O)_{2} NR^{a} R^{b}.
\newpage
En otro aspecto, la invención proporciona un compuesto de fórmula (I) donde R^{3} y R^{4} con el átomo de nitrógeno al que están unidos forman una fracción seleccionada de una fracción de fórmula (a), una fracción de fórmula (b) y una fracción de fórmula (c);
donde:
R^{5} es -OC(O)NR^{a} R^{b} o -C(O)NR^{a} R^{b};
R^{6} es -C(O)R^{f}, -(CH_{2})_{2}OR^{g}, o -S(O)_{2} NR^{a}R^{b};
R^{a}, R^{b} y R^{g} son independientemente hidrógeno o metilo;
R^{f} es metilo, tetrahidrofuranilo o -NR^{a}R^{b};
c es 1 o 2; d es 1 y e es 1.
\vskip1.000000\baselineskip
En otro aspecto, la invención proporciona un compuesto de fórmula (I)
donde:
R^{2} es etilo o isopropilo
R^{3} es C_{1-3} alquilo y
R^{4} es -(CH_{2})_{1-3} C(O)NR^{a}R^{b} o
9
o R^{3} y R^{4} con el átomo de nitrógeno al que están unidos forman una fracción seleccionada de una fracción de fórmula (a), una fracción de fórmula (b) y una fracción de fórmula (c);
donde
R^{5} es -OC(O)NR^{a} R^{b} o -C(O)NR^{a} R^{b};
R^{6} es -C(O)R^{f}, -(CH_{2})_{2} OR^{g}, o -S(O)_{2} NR^{a} R^{b};
R^{a}, R^{b} y R^{g} son independientemente hidrógeno o metilo;
R^{f} es metilo, tetrahidrofuranilo o -NR^{a} R^{b};
a es 0; c es 1 o 2; d es 1 y e es 1.
\vskip1.000000\baselineskip
Se ilustran las convenciones de nomenclaturas químicas usadas en la presente para el compuesto del ejemplo 1:
10
que es designado 3-{(1S,3R,5R)-3-[(3-isopropil-2-oxo-2,3-dihidrobenzoimidazol-1-carbonil)amino]-8-aza-biciclo[3,2,1]oct-8-il}propil éster de ácido 4-(tetrahidrofurano-2-carbonil)piperazina-1- carboxílico, según el software AutoNom, proporcionado por MDL Information Systems, GmbH (Frankfurt, Alemania). La designación (1S,3R,5R) describe la orientación relativa de los enlaces asociados al sistema de anillos bicíclico que son representados como cuñas sólidas y discontinuas. En todos los compuestos de la invención representados anteriormente, la benzoimidazolona-carboxamida es endo al grupo azabiciclooctano.
Se puede hacer mención particular de los siguientes compuestos:
3-{(1S,3R,5R)-3-[(3-isopropil-2-oxo-2,3-dihidrobenzoimidazol-1-carbonil)amino]-8-azabiciclo-[3,2,1]oct-8-il}
propil éster de ácido 4-(tetrahidrofurano-2-carbonil)piperazina-1-carboxílico;
3-{(1S,3R,SR)-3-[(3-isopropil-2-oxo-2 carbonil)amino]-8-azabiciclo-[3,2,1]oct-8-il}propil éster de ácido 4-(2-hidroxietil)piperazina-1-carboxíllico;
3-{(1S,3R,5R)-3-[(3-isopropil-2-oxo-2,3-dihidro-benzoimidazol-1-carbonil) amino]-8-azabiciclo[3,2,1]oct-8-il}
propil éster de ácido 4-acetil-piperazina-1- carboxílico;
3-{(1S,3R,5R)-3-[(3-isopropil-2-oxo-2,3-dihidrobenzoimidazol-1-carbonil)amino]-8-aza-biciclo[3,2,1]oct-8-il}
propil éster de ácido 4-dimetilcarbamoiloxipiperidina-1-carboxílico;
3-{(1S,3R,5R)-3-[(3-isopropil-2-oxo-2,3-dihidro-benzoimidazol-1-carbonil)amino]-8-azabiciclo[3,2,1]oct-8-il}
propil éster de ácido 3-carbamoilpiperidina-1-carboxílico;
3-{(1S,3R,5R)-3-[(3-isopropil-2-oxo-2,3-dihidrobenzoimidazol-1-carbonil)amino]-8-azabiciclo[3.2.1]oct-8-il}
propil ester de ácido 1,1-dioxo-1\lambda^{6}-tiomorfolina-4-carboxílico;
3-{(1S,3R,5R)-3-[(3-isopropil-2-oxo-2,3-dihidrobenzoimidazol-1-carbonil)amino]-8-azabiciclo-[3.2.1]oct-8-il}
propil ester de ácido (1,1-dioxotetrahidro-1\lambda^{6}-tiofen-3-il)metilcarbámico;
3-{(1S,3R,5R)-3-[(3-isopropil-2-oxo-2,3-dihidrobenzoimidazol-1-carbonil)amino]-8-azabiciclo[3,2,1]oct-8-il}
propil éster de ácido (R)-2-carbamoilpirrolidina-1-carboxílico;
3-{(1S,3R,5R)-3-[(3-isopropil-2-oxo-2,3-dihidro-benzoimidazol-1-carbonil)amino]-8-azabiciclo[3.2.1]oct-8-il}
propil éster de ácido 4-acetil-[1,4]diazepan-1-carboxílico;
3-{(1S,3R,5R)-3-[(3-isopropil-2-oxo-2,3-dihidrobenzoimidazol-1-carbonil)amino]-8-azabiciclo[3,2,1]oct-8-il}
propil éster de ácido dimetilcarbamoilmetil-metilcarbámico;
3-{(1S,3R,5R)-3-[(3-isopropil-2-oxo-2,3-dihidrobenzoimidazol-1-carbonil)amino]-8-azabiciclo[3,2,1]oct-8-il}
propil éster de ácido 4-dimetilcarbamoilpiperazina-1-carboxílico; y
3-{(1S,3R,SR)-3-[(3-isopropil-2-oxo-2,3-dihidrobenzoimidazol-1-carbonil)amino]-8-azabicicio[3,2,1]oct-8-il}
propil éster de ácido 4-dimetilsulfamoilpiperazina-1-carboxílico.
Como lo ejemplifican los compuestos particulares presentados anteriormente, los compuestos de la invención pueden contener uno o más centros quirales. Por consiguiente, la invención incluye mezclas racémicas, estereoisómeros puros y mezclas estereoisómeras enriquecidas con isómeros de este tipo, a menos que se indique lo contrario. Cuando se muestra un estereoisómero particular, los expertos en la técnica entenderán que cantidades menores de otros estereoisómeros pueden estar presentes en las composiciones de la invención a menos que se indique lo contrario, a condición de que cualquier utilidad del conjunto de la composición no es eliminada por la presencia de esos otros isómeros.
Definiciones
Al describir los compuestos, las composiciones y los métodos de la invención, los siguientes términos tienen los siguientes significados, a menos que se indique lo contrario.
El término "alquilo" significa un grupo hidrocarburo monovalente saturado que puede ser lineal o ramificado o combinaciones de los mismos. Los grupos alquilo representativos incluyen, a modo de ejemplo, metilo, etilo, n-propilo (n-Pr), isopropilo (i-Pr), n-butilo (n-Bu), sec-butilo, isobutilo, terc-butilo y similares.
El término "halo" significa fluoro, cloro, bromo o yodo.
El término "compuesto" significa un compuesto que fue sintéticamente preparado o producido de cualquier otra manera, tal como por metabolismo.
El término "cantidad terapéuticamente eficaz" significa una cantidad suficiente para efectuar el tratamiento administrado a un paciente que necesita tratamiento.
El término "tratamiento" según se utiliza en este caso significa el tratamiento de una enfermedad, trastorno o condición médica en un paciente, tal como un mamífero (particularmente un humano) que incluye:
(a)
prevención de la aparición de la enfermedad, trastorno o condición médica, es decir, tratamiento profiláctico de un paciente;
(b)
mejora de la enfermedad, trastorno o condición médica, es decir, eliminación o provocación de regresión de la enfermedad, trastorno o condición médica en un paciente;
(c)
supresión de la enfermedad, trastorno o condición médica, es decir, enlentecimiento o detención del desarrollo de la enfermedad, trastorno o condición médica en un paciente; o
(d)
alivio de los síntomas de la enfermedad, trastorno o condición médica en un paciente.
El término "sal farmacéuticamente aceptable" significa una sal obtenida a partir de un ácido o base que es aceptable para la administración a un paciente, tal como un mamífero. Las sales de este tipo pueden ser derivadas de ácidos inorgánicos u orgánicos farmacéuticamente aceptables y de bases farmacéuticamente aceptables. Típicamente, las sales farmacéuticamente aceptables de compuestos de la presente invención se obtienen a partir de ácidos.
Las sales derivadas de ácidos farmacéuticamente aceptables incluyen, pero no se limitan a, ácido acético, adípico, bencenosulfónico, benzoico, canforsulfónico, cítrico, etanosulfónico fumárico, glucónico, glutámico, bromhídrico, clorhídrico, láctico, maléico, málico, mandélico, metanosulfónico, múcico, nítrico, pantoténico, fosfórico, succínico, sulfúrico, tartárico, p-toluenosulfónico, xinafoato, ácido 1-hidroxi-2-naftoico), naftaleno-1,5-disulfónico y similares.
El término "solvato" significa un complejo o agregado formado por una o más moléculas de un soluto, es decir, un compuesto de la invención o un derivado de sal farmacéuticamente aceptable y una o más moléculas de un solvente. Tales solvatos típicamente son sólidos cristalinos con una proporción molar sustancialmente fija de soluto y solvente. Los solventes representativos incluyen, por ejemplo, agua, metanol, etanol, isopropanol, ácido acético y similares. Cuando el solvente es agua, el solvato formado es un hidrato.
Se apreciará que el término "o una sal farmacéuticamente aceptable o solvato de estereoisómero de la misma" se destina a incluir todas las permutaciones de sales, solvatos y estereoisómeros, tal como un solvato de una sal farmacéuticamente aceptable de un estereoisómero de un compuesto de fórmula (I).
El término "grupo saliente" significa un grupo funcional o átomo que puede ser desplazado por otro grupo funcional o átomo en una reacción de sustitución, tal como una reacción de sustitución nucleofílica. Por ejemplo, los grupos salientes representativos incluyen grupos de cloro, bromo y yodo; grupos de éster sulfónico, tales como mesilato, tosilato, brosilato, nosilato y similares; grupos aciloxi, tal como acetoxi, trifluoroacetoxi y similares. El término "grupo saliente" además incluye grupos tales como -OC_{6}F_{5}, -CCl_{3}, para-OC_{6}H_{4}NO_{2} e imidazolilo.
El término "derivado protegido de los mismos" significa un derivado del compuesto especifico en el que uno o más grupos funcionales del compuesto están protegidos de reacciones indeseadas con un grupo de protección o bloqueo. Los grupos funcionales que pueden ser protegidos incluyen, por ejemplo, grupos de ácido carboxilico, grupos amino, grupos hidróxilo, grupos tiol, grupos carbonilo y similares. Los grupos de protección representativos para ácidos carboxílicos incluyen ésteres (tales como éster ap-metoxibencílico), amidas e hidrazidas; para grupos amino, carbamatos (tales como terc-butoxicarbonilo) y amidas; para grupos hidróxilo, éteres y ésteres; para grupos tiol, tioéteres y tioésteres; para grupos carbonilo, acétales y cetales y similares. Los grupos de protección de este tipo son bien conocidos por los expertos en la técnica y son descritos, por ejemplo, en T.W. Greene y G.M. Wuts, Protecting Groups in Organic Synthesis, Tercera edición, Wiley, New York, 1999, y referencias citadas en la misma.
El término "grupo amino protegido" significa un grupo de protección adecuado para prevenir reacciones indeseadas en un nitrógeno amino. Los grupos de protección de amino representativos incluyen, pero no se limitan a, grupos formilo; acilo, por ejemplo, grupos alcanoilo, tales como grupos acetilo; alcoxicarbonilo, tales como terc-butoxicarbonilo (Boc); grupos arilmetoxicarbonilo, tales como benciloxicarbonilo (Cbz) y 9-fluorenilmetoxicarbonilo (Fmoc); grupos arilmetilo, tales como bencilo (Bn), tritilo (Tr), y 1,1-di-(4'-metoxifenil)metilo; grupos sililo, tales como trimetilsililo (TMS) y tertbutildimetilsililo (TBDMS) y similares.
Procedimientos sintéticos generales
Los compuestos de la invención pueden ser obtenidos a partir de materiales de inicio fácilmente disponibles usando los siguientes métodos y procedimientos generales. Aunque un aspecto particular de la presente invención se ilustra en los esquemas a continuación, los expertos en la técnica reconocen que todos los aspectos de la presente invención pueden ser preparados usando los métodos descritos en la presente o usando otros métodos, reactivos y materiales de inicio conocidos por los expertos en la técnica. También se apreciará que donde están dadas las condiciones del proceso típicas o preferidas (es decir, temperaturas de reacción, tiempos, proporciones molares de reactivos, solventes, presiones, etc.), otras condiciones del proceso también pueden ser usadas a menos que se indique lo contrario. Las condiciones de reacción óptimas pueden variar con los reactivos o solventes particulares utilizados pero tales condiciones pueden ser determinadas por expertos en la técnica por procedimientos de optimización de rutina.
Adicionalmente, como les resultará aparente a los expertos en la técnica, los grupos de protección convencionales pueden ser necesarios para prevenir que determinados grupos funcionales experimenten reacciones indeseadas. La elección de un grupo de protección adecuado para un grupo funcional particular, al igual que las condiciones adecuadas para la protección y la desprotección, son conocidas en la técnica. Por ejemplo, numerosos grupos de protección y su introducción y eliminación, son descritos en T. W. Greene y G. M. Wuts, Protecting Groups in Organic Synthesis, Tercera edición, Wiley, New York, 1999 y referencias citadas allí.
Los sustituyentes y variables mostrados en los siguientes esquemas tienen las definiciones proporcionadas en la presente a menos que se indique lo contrario.
En un método de síntesis, los compuestos de la fórmula (I) pueden ser preparados como se ilustra en el esquema A.
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Esquema A
11 
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Un producto intermedio de tropano benzoimidazolona-carboxamida (III) es reaccionado con un compuesto de fórmula (IV), donde L^{1} es un grupo saliente, para proporcionar un compuesto de fórmula (I). Típicamente, L^{1} es un grupo saliente favorecedor de S_{N}2 tal como cloro, yodo o bromo. Un compuesto de fórmula (IV) entra en contacto con 0,25 aproximadamente a aproximadamente 1,5 equivalentes del tropano benzoimidazolona-carboxamida (III), en un diluyente inerte, en presencia de una base, tal como N,N-diisopropiletilamina (DIPEA) y de un catalizador, tal como yoduro sódico. Los diluyentes inertes adecuados incluyen dimetilformamida, acetonitrilo, tetrahidrofurano, N-metil-2-pirrolidona y similares. Las bases adecuadas también incluyen, por ejemplo, trietilamina, 1,8-diazabiciclo-[5,4,0]undec-7-eno (DBU), y carbonato potásico. Los catalizadores adecuados también incluyen, por ejemplo, yoduro potásico y yoduro de tetrabutilamonio. Esta reacción típicamente es conducida a una temperatura de 40ºC aproximadamente a 100ºC aproximadamente entre aproximadamente 2 y aproximadamente 24 horas o hasta que la reacción esté sustancialmente completa.
El producto de fórmula (I) es aislado y purificado por procedimientos convencionales. Por ejemplo, el producto puede ser concentrado a sequedad bajo presión reducida, absorbido en una solución acuosa de ácido débil y purificada por cromatografía líquida de alto rendimiento (HPLC).
Se entenderá que, en el proceso del esquema A y en otros procesos descritos en la presente que utilizan un compuesto de fórmula (III), se puede suministrar un compuesto de fórmula (III) en forma de la base libre o en una forma de sal, con ajuste apropiado de condiciones de reacción, según sea necesario, como lo conocen los expertos en la técnica.
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Un compuesto de fórmula (III) puede ser preparado como se muestra en esquema B a continuación.
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Esquema B
12 
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En el esquema B, el producto intermedio (a), una 1,3-dihidrobenzoimidazol-2-ona opcionalmente sustituida, es reaccionado con el producto intermedio (b), donde W es un grupo saliente (tal como halo, es decir, flúor, cloro o bromo) y A es un grupo saliente elegido de manera que reaccione bajo condiciones diferentes que W (tal como
-OC_{6}F_{5}, -CCl_{3}, para-OC_{6}H_{4}NO_{2} o imidazol-1-il); o W y A son cada uno imidazol-1-il; para proporcionar un compuesto de fórmula (V), que es reaccionado con el producto intermedio (c), donde P^{1} representa un grupo amino protector, tal como Boc, para proporcionar el producto intermedio (d). El grupo de protección P^{1} es quitado del producto intermedio (d) por procedimientos estándar para proporcionar un compuesto de fórmula (III).
Si bien las condiciones de reacción óptimas pueden variar dependiendo de los reactivos o solventes particulares usados, tales condiciones pueden ser determinadas fácilmente por el experto en la técnica por procedimientos de optimización de rutina.
Por ejemplo, en un proceso ilustrativo que usa 4-nitrofenil cloroformato como producto intermedio (b), la benzoimidazolona intermedia (a) es disuelta bajo una atmósfera inerte en un diluyente inerte, tal como tetrahidrofurano, éter, DMF, o una combinación de los mismos, en presencia de una base fuerte, tal como hidruro sódico, diisopropilamina de litio y n-butil litio, y entra en contacto con entre 1 aproximadamente y aproximadamente 1,3 equivalentes de 4-nitrofenil cloroformato. La mezcla es agitada entre aproximadamente 0ºC a aproximadamente 40ºC durante aproximadamente 12 a aproximadamente 24 horas o hasta que la reacción esté sustancialmente completa para formar un éster activado, un compuesto de fórmula (V). El compuesto de fórmula (V) es aislado y purificado, o puede ser reaccionado, in situ, con un aminotropano protegido, producto intermedio (c), en presencia de un diluyente inerte, tal como tetrahidrofurano, a una temperatura de aproximadamente 30ºC a aproximadamente 90ºC por entre aproximadamente 10 y aproximadamente 24 horas para proporcionar el producto intermedio protegido (d).
Utilizando métodos convencionales, el grupo amino protector, P^{1} se quita del producto intermedio (d), para proporcionar un compuesto de tropano benzoimidazolona-carboxamida de fórmula (III). Una variación del proceso de preparación mencionado del producto intermedio (III) usando 4-nitrofenil cloroformato como producto intermedio (b) es descrita en el ejemplo 13 a continuación.
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De forma alternativa, un compuesto de fórmula (I) puede ser preparado como se muestra en el esquema C a continuación.
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Esquema C
13 
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Un producto intermedio benzoimidazolona-carboxamida (V) es reaccionado con un compuesto de la tropano-alquileno-carboxamida de fórmula (VI) para proporcionar un compuesto de fórmula (I). El compuesto de fórmula (V), cuya síntesis es descrita en el esquema B, es aislado y purificado, o reaccionado in situ, con un compuesto de fórmula (VI), en presencia de un diluyente inerte, tal como tetrahidrofurano, a una gama de temperatura de aproximadamente 30ºC a aproximadamente 90ºC durante entre aproximadamente 10 y aproximadamente 24 horas, o hasta que la reacción esté completa, para proporcionar un compuesto de fórmula (I).
El producto intermedio de benzoimidazolona (a) puede ser preparado como se muestra a continuación en el esquema D.
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Esquema D
14 
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En el esquema D, un 2-fluoronitrobenceno opcionalmente sustituido es reaccionado con una amina primaria, el producto intermedio (e), para proporcionar el producto intermedio (f), que es reducido a un diaminofenilo, producto intermedio (g). El diaminofenilo es reaccionado con carbonildiimidazol en presencia de un diluyente inerte, tal como tetrahidrofurano, a una temperatura de aproximadamente 20ºC a aproximadamente 40ºC durante entre aproximadamente 12 y aproximadamente 30 horas, para proporcionar un producto intermedio de benzoimidazolona (a).
A continuación se describe una síntesis representativa de un compuesto de producto intermedio (a) en la preparación 1. También se puede preparar fácilmente un compuesto sustituido de producto intermedio (a) por procedimientos similares a los descritos en la bibliografía. Ver, por ejemplo, The Journal of Chemical Research (1), 21-22 (2005); Heteroatom Chemistry, 5(5/6):437-40 (1994); y Ger. Offen., 3839743, 31 de mayo de 1990.
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El aminotropano protegido, producto intermedio (c) empleado en las reacciones descritas en la presente solicitud se obtiene a partir de materiales de inicio fácilmente disponibles. Por ejemplo, cuando el grupo amino protegido P^{1} es Boc, el aminotropano protegido puede ser preparado como se muestra a continuación en el esquema E.
Esquema E
15
Como se describe en detalle en la preparación 2 a continuación, para preparar el producto intermedio Boc protegido (c'), 2,5- dimetoxitetrahidrofurano entra en contacto con entre aproximadamente 1 y 2 equivalentes de bencil amina y un exceso ligero, por ejemplo aproximadamente 1,1 equivalentes, de 1,3-ácido acetonadicarboxílico en una solución acídica acuosa en presencia de un agente tampón, tal como hidrógeno fosfato de sodio. La mezcla reactiva se calienta entre aproximadamente 60ºC y aproximadamente 100ºC para asegurar la descarboxilación de cualquier producto intermedio carboxilado en el producto, 8-bencil-8-azabiciclo-[3.2.1]octan-3-ona, comúnmente N-benciltropanona.
El producto intermedio de N-benciltropanona típicamente es reaccionado con un exceso ligero de dicarbonato de di-terc-butilo (comúnmente (Boc)_{2}O), por ejemplo, aproximadamente 1,1 equivalentes, bajo una atmósfera de hidrógeno en presencia de un catalizador del metal de transición para proporcionar terc-butil éster de ácido 3-oxo-8-azabiciclo[3.2.1]octano-8-arboxílico. La reacción típicamente es conducida a temperatura ambiente durante aproximadamente 12 a aproximadamente 72 horas. Finalmente, el terc-butil éster de ácido 3-oxo-8-azabiciclo[3.2.1]octano-8-carboxílico entra en contacto con un exceso grande, por ejemplo al menos aproximadamente 25 equivalentes, de formato de amonio en un diluyente inerte, tal como metanol, en presencia de un catalizador de metal de transición para proporcionar el producto, intermedio (c), en la configuración endo con estereospecificidad alta, por ejemplo proporción endo a exo de >99:1. La reacción típicamente es conducida a temperatura ambiente por aproximadamente 12 a aproximadamente 72 horas o hasta que la reacción esté sustancialmente completa. Es ventajoso añadir el reactivo del formato de amonio en partes. Por ejemplo, terc-butil éster de ácido 3-oxo-8-azabiciclo[3.2.1]octano-8-carboxílico entra en contacto con una parte inicial de formato de amonio de aproximadamente 15 a aproximadamente 25 equivalentes. Después de un intervalo de aproximadamente 12 a aproximadamente 36 horas, se añade una parte adicional de aproximadamente 5 a aproximadamente 10 equivalentes de formato de amonio. La adición posterior puede ser repetida después de un intervalo similar. El producto, intermedio (c), puede ser purificado por procedimientos convencionales, tales como la extracción alcalina.
Un compuesto de fórmula (IV) puede ser fácilmente preparado por procedimientos estándar de materiales de inicio comunes, como se describe a continuación en el esquema F.
Esquema F
16
En el esquema F, el producto intermedio (h), donde L^{1} y L^{2} son grupos salientes, se reacciona con una amina secundaria (i) para proporcionar un compuesto de fórmula (IV). La amina secundaria (i) es disuelta en un diluyente inerte, tal como diclorometano, y se añade el producto intermedio (h), en presencia de una base, tal como N,N-diisopropiletilamina; a una temperatura que varía de aproximadamente 0ºC a aproximadamente 40ºC, por aproximadamente 30 minutos a aproximadamente 4 horas. El producto, un compuesto de fórmula (IV), puede ser purificado por procedimientos convencionales, como por HPLC.
Típicamente, L^{1} y L^{2} son grupos salientes de halo, tales como cloro, yodo, bromo; el mesilato también puede ser usado como grupo saliente L^{1}. Las bases adecuadas pueden incluir, por ejemplo, trietil amina, DBU y carbonato potásico. Los diluyentes inertes adecuados pueden incluir acetonitrilo, tetrahidrofurano y N,N-dimetilformamida.
Los compuestos intermedios de fórmula (h) e (i) están disponibles comercialmente o pueden ser sintetizados de materiales de inicio fácilmente disponibles. La síntesis de muchas aminas secundarias, es decir, compuestos intermedios de fórmula (i) que pueden ser usados en el esquema F, es descrita en la sección de ejemplos de la presente.
Un compuesto de fórmula (VI) puede ser preparado como se muestra en el esquema G.
Esquema G
17
En el esquema G, el producto intermedio (j), donde P^{2} es un grupo aminoprotegido, es reaccionado con un compuesto de fórmula (IV) para proporcionar el producto intermedio protegido (K), que luego es desprotegido para proporcionar un compuesto de fórmula (VI) La reacción del esquema G típicamente es conducido bajo las condiciones de acoplamiento de aminas descritas anteriormente para la reacción del esquema A.
Un compuesto de fórmula (j) puede ser preparado protegiendo el nitrógeno amino del producto intermedio protegido de aminotropano (c), con un grupo aminoprotector de P^{2} y eliminando luego P^{1} del nitrogeno del grupo azabiciclooctano. Los grupos protectores P^{1} y P^{2} son elegidos de manera que sean eliminados bajo condiciones diferentes. Por ejemplo, cuando P^{1} es elegido como Boc, entonces Cbz puede ser usado como P^{2}. El grupo protector Boc es típicamente eliminado por tratamiento con un ácido, tal como ácido trifluoroacético, proporcionando la sal ácida del producto intermedio. La sal ácida del producto intermedio puede ser convertida a la base libre, si se desea, por tratamiento convencional con base. El grupo protector Cbz convenientemente es eliminado por hidrogenólisis con un catalizador metálico adecuado tal como paladio sobre carbón. Los detalles adicionales respecto de las condiciones de reacción específicas y otros procedimientos para preparar compuestos representativos de la invención o productos intermedios a ellos son descritos en los ejemplos a continuación.
Por consiguiente, en un aspecto del método, la invención proporciona un proceso para preparar un compuesto de fórmula (I) o una sal o solvato o estereoisómero del mismo, caracterizado por el hecho de que R^{1}, R^{2}, R^{3}, R^{4}, a y b son tal y como se define en la presente. El proceso comprende:
(a) reaccionar un compuesto de fórmula (III):
18
con un compuesto de fórmula (IV):
19
caracterizado por el hecho de que L1 es un grupo saliente; o
(b) reaccionar un compuesto de fórmula (V):
20
donde A es un grupo saliente;
con un compuesto de fórmula (VI):
21
para proporcionar un compuesto de fórmula (I), o una sal o solvato o estereoisómero del mismo.
En formas de realización adicionales, esta invención se refiere a los otros procesos descritos en la presente; y a los productos preparados por cualquiera de los procesos descritos en la presente.
Composiciones farmacéuticas
Los compuestos del carbamato derivados de benzoimidazolona-carboxamida de la invención típicamente son administrados a un paciente en forma de una composición farmacéutica. Las composiciones farmacéuticas de este tipo pueden ser administradas al paciente por cualquier vía de administración aceptable incluida, de forma no limitativa, oral, rectal, vaginal, nasal, inhalada, tópica (incluida transdérmica) y vías de administración parenterales.
Por consiguiente, en uno de sus aspectos de las composiciones, la invención se refiere a una composición farmacéutica que comprende un portador o un excipiente farmacéuticamente aceptable y una cantidad terapéuticamente eficaz de un compuesto de fórmula (I) o una sal derivada farmacéuticamente aceptable. Opcionalmente, las composiciones farmacéuticas de este tipo pueden contener otros agentes de formulación y/o terapéuticos si se desea.
Las composiciones farmacéuticas de la invención típicamente contienen una cantidad terapéuticamente eficaz de un compuesto de la presente invención o una sal derivada farmacéuticamente aceptable. Típicamente, las composiciones farmacéuticas de este tipo contendrán aproximadamente 0,1 a aproximadamente 95% en peso del agente activo; preferiblemente, de aproximadamente 5 a aproximadamente 70% en peso; y más preferiblemente de aproximadamente 10 a aproximadamente 60% en peso del agente activo.
Cualquier portador o excipiente convencional puede ser usado en las composiciones farmacéuticas de la invención. La elección de un portador o excipiente particular, o combinaciones de portadores o excipientes, dependerán del modo de administración que se use para tratar a un paciente particular o tipo de condición médica o estado de la enfermedad. A este respecto, la preparación de una composición farmacéutica adecuada para un modo particular de administración está dentro del alcance de los expertos en la técnica farmacéutica. Adicionalmente, los ingredientes para este tipo de composiciones están comercialmente disponibles de, por ejemplo, Sigma, P.O. Box 14508, St. Louis, MO 63178. A modo de ilustración adicional, las técnicas de formulación convencionales son descritas en Remington: The Science and Practice of Pharmacy, 20ª Edición, Lippincott Williams & White, Baltimore, Maryland (2000); y H.C. Ansel et al., Pharmaceutical Dosage Forms and Drug Delivery Systems, 7a edición, Lippincott Williams & White, Baltimore, Maryland (1999).
Los ejemplos representativos de los materiales que pueden servir como portadores farmacéuticamente aceptables incluyen, de forma no limitativa, lo siguiente: (1) azúcares, tales como lactosa, glucosa y sacarosa; (2) almidones, tales como almidón de maíz y almidón de patata; (3) celulosa, tales como celulosa microcristalina, y sus derivados, tal como carboximetilcelulosa de sodio, etilcelulosa y acetato de celulosa; (4) tragacanto en polvo; (5) malta; (6) gelatina; (7) talco; (8) excipientes, tales como manteca de cacao y ceras de supositorio; (9) aceites, tales como aceite de cacahuete, aceite de semilla de algodón, aceite de alazor, aceite de sésamo, aceite de oliva, aceite de maíz y aceite de soja; (10) glicoles, tales como propilenglicol; (11) polioles, tales como glicerina, sorbitol, manitol y polietilenglicol; (12) ésteres, tales como oleato de etilo y laureato de etilo; (13) agar; (14) agentes tampones, tales como hidróxido de magnesio e hidróxido de aluminio; (15) ácido algínico; (16) agua sin pirógeno; (17) solución salina isotónica; (18) solución de Ringer; (19) alcohol etílico; (20) soluciones de tampón fosfato y (21) otras sustancias no tóxicas compatibles empleadas en composiciones farmacéuticas.
Las composiciones farmacéuticas de la invención típicamente son preparadas mezclando o combinando íntegramente e íntimamente un compuesto de la invención con un portador farmacéuticamente aceptable y uno o más ingredientes opcionales. Si es necesario o se desea, la mezcla uniformemente homogenizada resultante después puede ser moldeada o cargada en comprimidos, cápsulas, pildoras y similares usando procedimientos y equipamiento convencionales.
Las composiciones farmacéuticas de la invención son preferiblemente envasadas en una forma de dosificación unitaria. El término "forma de dosificación unitaria" significa una unidad físicamente discreta adecuada para la dosificación de un paciente, es decir, cada unidad contiene una cantidad predeterminada de agente activo calculada para producir el efecto terapéutico ya sea sola o bien en combinación con una o más unidades adicionales. Por ejemplo, tales formas de dosificación unitaria pueden ser cápsulas, comprimidos, píldoras y similares.
En una forma de realización preferida, las composiciones farmacéuticas de la invención son adecuadas para la administración oral. Las composiciones farmacéuticas adecuadas para la administración oral pueden ser en forma de cápsulas, comprimidos, píldoras, pastillas, pastilla para chupar, obleas, grageas, polvos, gránulos; o como una solución o una suspensión en un líquido acuoso o no acuoso; o como una emulsión líquida de aceite en agua o de agua en aceite; o como un elixir o jarabe y similares. Cada uno contiene una cantidad predeterminada de un compuesto de la presente invención como una sustancia activa.
Cuando están destinadas a la administración oral en una dosificación unitaria sólida (es decir, como cápsulas, comprimidos, píldoras y similares), las composiciones farmacéuticas de la invención típicamente comprenderán un compuesto de la presente invención como la sustancia activa y uno o más portadores farmacéuticamente aceptables, tales como citrato sódico o fosfato dicálcico. Opcionalmente o de forma alternativa, tales formas de dosificación sólida también pueden comprender: (1) productos de relleno o extendedores, tales como almidones, celulosa microcristalina, lactosa, sacarosa, glucosa, manitol, y/o ácido silícico; (2) ligantes, tales como carboximetilcelulosa, alginatos, gelatina, polivinilpirrolidona, sacarosa y/o acacia; (3) humectantes, tales como glicerol; (4) agentes desintegrantes, tales como agar-agar, carbonato de calcio, patata o almidón de tapioca, ácido algínico, silicatos determinados, y/o carbonato sódico; (5) agentes retardadores de la solución, tales como parafina; (6) aceleradores de la absorción, tales como compuestos de amonio cuaternario; (7) agentes de humidificación, tales como alcohol cetílico y/o monoestearato de glicerol; (8) absorbentes, tales como caolín y/o arcilla de bentonita; (9) lubricantes, tales como talco, estearato de calcio, estearato de magnesio, glicoles de polietileno sólidos, lauril sulfato de sodio y/o mezclas derivadas; (10) agentes colorantes y (11) agentes tampón.
En las composiciones farmacéuticas de la invención, también pueden estar presentes agentes de liberación, agentes de humidificación, agentes de revestimiento, agentes endulzantes, saborizantes y aromatizantes, conservantes y antioxidantes. Los ejemplos de antioxidantes farmacéuticamente aceptables incluyen: (1) antioxidantes hidrosolubles, tales como ácido ascórbico, hidrocloruro de cisteína, bisulfato de sodio, sulfito de sodio de metabisulfato de sodio y similares; (2) antioxidantes solubles en aceite, tales como palmitato de ascorbilo, guayacol butilado (BHA), hidroxitolueno butilado (BHT), lecitina, galato de propilo, alfatocoferol y similares; y (3) agentes quelantes de metal, tales como ácido cítrico, ácido de etilenodiamina tetraacético (EDTA), sorbitol, ácido tartárico, ácido fosfórico y similares. Los agentes de revestimiento para comprimidos, cápsulas, pildoras y similares, incluyen los utilizados para revestimientos entéricos, tal como ftalato de acetato de celulosa (CAP), ftalato de acetato de polivinilo (PVAP), ftalato de hidroxipropil metilcelulosa, copolímeros de ácido metacrílico-éster de ácido metacrílico, trimelitato de acetato de celulosa (CAT), carboximetil etilcelulosa (CMEC), succinato de acetato de hidroxipropilo metilcelulosa (HPMCAS) y similares.
Si se desea, las composiciones farmacéuticas de la presente invención también pueden ser formuladas para proporcionar liberación lenta o controlada de la sustancia activa usando, por ejemplo, hidroxipropil metilcelulosa en proporciones variables; u otras matrices del polímero, liposomas y/o microesferas.
Además, las composiciones farmacéuticas de la presente invención opcionalmente pueden contener agentes opacificantes y pueden ser formuladas de modo que liberen la sustancia activa sólo, o preferentemente, en una parte determinada del tracto gastrointestinal, opcionalmente, de manera retardada. Los ejemplos de composiciones de imbibición que pueden ser utilizadas incluyen sustancias poliméricas y ceras. La sustancia activa también puede estar en forma micro encapsulada, si es apropiado, con uno o más de los excipientes descritos anteriormente.
Las formas de dosificación líquida adecuadas para la administración oral incluyen, a modo de ilustración, emulsiones farmacéuticamente aceptables, microemulsiones, soluciones, suspensiones, jarabes y elixires. Tales formas de dosificación líquida típicamente comprenden la sustancia activa y un diluyente inerte, tal como, por ejemplo, agua u otros solventes, agentes de solubilización y emulsionantes, tales como alcohol etílico, alcohol isopropílico, carbonato de etilo, acetato de etilo, alcohol bencílico, benzoato de bencilo, propilenglicol, 1,3-butilenglicol, aceites (tales como aceites de semilla de algodón, chufa, maíz, germen, aceituna, castóreo y sésamo), glicerol, alcohol tetrahidrofurilo, politilenglicoles y ésteres de ácido graso de sorbitan y sus mezclas derivadas. Las suspensiones, además de la sustancia activa, pueden contener agentes de suspensión tales como, por ejemplo, alcoholes etoxilados de isoestearilo, ésteres de sorbitol de polioxietileno y sorbitán, celulosa microcristalina, metahidróxido de aluminio, bentonita, agar-agar y tragacanto y sus mezclas derivadas.
De forma alternativa, las composiciones farmacéuticas de la invención están formuladas para la administración por inhalación. Las composiciones farmacéuticas adecuadas para la administración por inhalación típicamente serán en la forma de un aerosol o un polvo. Tales composiciones generalmente son administradas usando dispositivos de administración bien conocidos, tales como un inhalador de dosis medida, un inhalador de polvo seco, un nebulizador o un dispositivo de administración similar.
Administradas por inhalación usando un contenedor presurizado, las composiciones farmacéuticas de la invención típicamente comprenderán la sustancia activa y un propulsor adecuado, tal como diclorodifluorometano, triclorofluorometano, diclorotetrafluoroetano, dióxido de carbono u otro gas adecuado.
Adicionalmente, la composición farmacéutica puede ser en forma de una cápsula o cartucho (hecho, por ejemplo, de gelatina) con un compuesto de la invención y un polvo adecuado para el uso en un inhalador de polvo. Las bases de polvo adecuadas incluyen, por ejemplo, lactosa o almidón.
Los compuestos de la invención también pueden ser administrados por vía transdérmica utilizando sistemas de administración transdérmica y excipientes conocidos. Por ejemplo, un compuesto de la invención puede ser mezclado con potenciadores de permeación, tales como propilenglicol, monolaurato de polietilenglicol, azacicloacan-2-onas y similares, e incorporado en un parche o sistema de aplicación similar. Los excipientes adicionales incluidos agentes gelificantes, emulsionantes y tampones, pueden ser usados en composiciones transdérmicas de este tipo, si se desea.
Las siguientes formulaciones ilustran composiciones farmacéuticas representativas de la presente invención:
Ejemplo de formulación A
Las cápsulas de gelatina dura para administración oral se preparan de la siguiente manera:
22
Procedimiento representativo: los ingredientes son mezclados íntegramente y luego son cargados en una cápsula de gelatina dura (260 mg de composición por cápsula).
Ejemplo de formulación B
Las cápsulas de gelatina dura para la administración oral se preparan de la siguiente manera:
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Procedimiento representativo: los ingredientes son íntegramente mezclados y luego son pasados a través de un tamiz U.S. de malla n.º 45 y cargados en una cápsula de gelatina dura (200 mg de composición por cápsula).
Ejemplo de formulación C
Las cápsulas para la administración oral se preparan de la siguiente manera:
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Procedimiento representativo: los ingredientes son íntegramente mezclados y luego son cargados en una cápsula de la gelatina (310 mg de composición por cápsula).
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Ejemplo de formulación D
Los comprimidos para la administración oral se preparan de la siguiente manera:
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25 
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Procedimiento representativo: la sustancia activa, almidón y celulosa se pasan a través de un tamiz U.S. de malla n.º 45 y mezclados íntegramente. La solución de polivinilpirrolidona se mezcla con los polvos resultantes, y esta mezcla es luego pasada a través de un tamiz U.S. con malla n.º 14. Los gránulos producidos de esta manera se secan a 50-60ºC y se pasan a través de un tamiz U.S. de malla n.º 18. El almidón del carboxímetilo del sodio, el estearato de magnesio y el talco (previamente pasados a través de un tamiz U.S. con malla n.º 60) luego son añadidos a los gránulos. Después de mezclar, la mezcla se comprime en una máquina de comprimidos para proporcionar un comprimiddo con un peso de 100 mg.
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Ejemplo de formulación E
Los comprimidos para la administración oral se preparan de la siguiente manera:
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26 
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Procedimiento representativo: los ingredientes son íntegramente mezclados y luego son comprimidos para formar comprimidos (440 mg de composición por comprimido).
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Ejemplo de formulación F
Comprimidos de una ranura para la administración oral se preparan de la siguiente manera:
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27 
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Procedimiento representativo: los ingredientes son íntegramente mezclados y son comprimidos para formar una pastilla con una ranura (215 mg de las composiciones por pastilla).
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Ejemplo de formulación G
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Una suspensión para la administración oral se prepara de la siguiente manera:
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29 
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Procedimiento representativo: los ingredientes se mezclan para formar una suspensión que contiene 10 mg de sustancia activa por 10 ml de suspensión.
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Ejemplo de formulación H
Un polvo seco para la administración por inhalación se prepara de la siguiente manera:
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Procedimiento representativo: la sustancia activa es micronizada y luego es mezclada con lactosa. Esta mezcla mezclada luego es cargada en un cartucho de inhalación de gelatina. El contenido del cartucho es administrado usando un inhalador del polvo.
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Ejemplo de formulación I
Un polvo seco para la administración por inhalación en un inhalador de dosis medida se prepara de la siguiente manera:
Procedimiento representativo: Una suspensión con un 5% en peso de un compuesto de la invención y un 0,1% en peso de lecitina se prepara dispersando 10 g de compuesto activo como partículas micronizadas con tamaño medio inferior a 10 \mum en una solución formada de 0,2 g de lecitina disuelta en 200 ml de agua desmineralizada. La suspensión es secada por pulverización y el material resultante se microniza a partículas con un diámetro medio inferior a 1,5 \mum. Las partículas se cargan en cartuchos con 1,1,1,2-tetrafluoroetano presurizado.
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Ejemplo de formulación J
Una formulación inyectable se prepara de la siguiente manera:
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Procedimiento representativo: los ingredientes mencionados son mezclados y el pH se ajusta a 4 \pm 0,5 usando 0,5 N HCl o 0,5 N NaOH.
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Ejemplo de formulación K
Cápsulas para la administración oral se preparan de la siguiente manera:
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33 
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Procedimiento representativo: los ingredientes son íntegramente mezclados y luego son cargados en una cápsula de gelatina (tamaño n.º1, blanco, opaco) (264 mg de composición por cápsula).
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Ejemplo de formulación L
Las cápsulas para la administración oral se preparan de la siguiente manera:
34 
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Procedimiento representativo: los ingredientes son íntegramente mezclados y luego son cargados en una cápsula de gelatina (tamaño n.º1, blanco, opaco) (148 mg de composición por cápsula).
Se entenderá que cualquier forma de los compuestos de la invención, (es decir, base libre, sal farmacéutica, o solvato) que sea adecuada para el modo particular de administración, puede ser usada en las composiciones farmacéuticas mencionadas anteriormente.
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Utilidad
Los compuestos del carbamato derivado de benzoimidazolona carboxamida de la invención son agonistas del receptor 5-HT_{4} y en consecuencia se espera que sean útiles para tratar condiciones médicas mediadas por receptores 5-HT_{4} o asociadas con la actividad del receptor 5-HT_{4}, es decir, condiciones médicas que son mejoradas por tratamiento con un agonista del receptor 5-HT_{4}. Las condiciones médicas de este tipo incluyen de forma no limitativa, síndrome de intestino irritable (IBS), estreñimiento crónico, dispepsia funcional, vaciado gástrico retardado, enfermedad de reflujo gastroesofágico (GERD), gastroparesia, íleo postoperatorio, pseudo-obstrucción intestinal y tránsito retardado inducido por fármacos. Además, se ha sugerido que algunos compuestos de agonista del receptor 5-HT_{4} pueden ser usados en el tratamiento de trastornos del sistema nervioso central incluidos trastornos cognitivos, trastornos de la conducta, trastornos de humor y trastornos de control de la función autonómica.
En particular, los compuestos de la invención aumentan la motilidad del tracto gastrointestinal (GI) y por consiguiente se espera que sean útiles para tratar trastornos del tracto GI provocado por motilidad reducida en mamíferos, incluidos los seres humanos. Tales trastornos de motilidad del GI incluyen, a modo de ilustración, estreñimiento crónico, síndrome de intestino irritable con estreñimiento predominante (C-IBS), gastroparesia diabética e idiopática y dispepsia funcional.
En un aspecto, en consecuencia, la invención encuentra utilidad en una motilidad del método para aumentar el tracto gastrointestinal en un mamífero. El método de administración comprende la administración al mamífero de una cantidad terapéuticamente eficaz de una composición farmacéutica que comprende un portador farmacéuticamente aceptable y un compuesto de la invención.
Cuando se utiliza para tratar trastornos de motilidad reducida del tracto GI u otras condiciones mediadas por receptores 5-HT_{4}, los compuestos de la invención típicamente serán administrados oralmente en una única dosis diaria o dosis múltiples por día, aunque se pueden utilizar otras formas de administración. La cantidad de agente activo administrado por dosis o la cantidad total administrada al día típicamente será determinada por un médico, a la luz de las circunstancias pertinentes, incluidas la condición que será tratada, la forma de administración elegida, el compuesto real administrado y su actividad relativa, la edad, el peso y la respuesta del paciente individual, la gravedad de los síntomas del paciente y similares.
Las dosis adecuadas para tratar trastornos de motilidad reducida del tracto GI u otros trastornos mediados por receptores 5-HT_{4} variará de aproximadamente 0,0007 a aproximadamente 20 mg/kg/día de agente activo, incluido de aproximadamente 0,0007 a aproximadamente 1 mg/kg/día. Para un humano de 70 kg de promedio, esta cantidad sería de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 70 mg al día de agente activo.
En un aspecto de la invención, los compuestos de la invención se utilizan para tratar estreñimiento crónico. Cuando se usan para tratar estreñimiento crónico, los compuestos de la invención típicamente serán administrados oralmente en una única dosis diaria o dosis múltiples por día. Preferiblemente, la dosis para tratar estreñimiento crónico variará de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 70 mg al día.
En otro aspecto de la invención, los compuestos de la invención se utilizan para tratar el síndrome del intestino irritable. Cuando se usan para tratar el síndrome del intestino irritable con estreñimiento predominante, los compuestos de la invención típicamente serán administrados oralmente en una única dosis diaria o dosis múltiples por día. Preferiblemente, la dosis para tratar el síndrome de intestino irritable con estreñimiento predominante variará de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 70 mg por día.
En otro aspecto de la invención, los compuestos de la invención se utilizan para tratar la gastroparesia diabética. Cuando se utilizan para tratar la gastroparesia diabética, los compuestos de la invención típicamente serán administrados oralmente en una única dosis diaria o dosis múltiples por día. Preferiblemente, la dosis para tratar la gastroparesia diabética variará de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 70 mg por día.
En otro aspecto de la invención, los compuestos de la invención se utilizan para tratar la dispepsia funcional. Cuando se utilizan para tratar la dispepsia funcional, los compuestos de la invención típicamente serán administrados oralmente en una única dosis diaria o dosis múltiple por día. Preferiblemente, la dosis para tratar la dispepsia funcional variará de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 70 mg por día.
La invención también encuentra utilidad en un método de tratamiento de un mamífero con una enfermedad o condición asociada a la actividad del receptor 5-HT_{4}. El método comprende la administración al mamífero de una cantidad terapéuticamente eficaz de un compuesto de la invención o de una composición farmacéutica que comprende un compuesto de la invención.
Ya que los compuestos de la invención son agonistas del receptor 5-HT_{4}, los compuestos de este tipo también son útiles como herramientas de investigación para investigar o estudiar los sistemas biológicos o muestras que tienen receptores 5-HT_{4}, o para descubrir nuevos agonistas del receptor 5-HT_{4}. Además, ya que los compuestos de la invención exhiben selectividad de unión para los receptores 5-HT_{4} cuando se compara con la unión a receptores de otros subtipos de 5-HT, particularmente receptores 5-HT_{3}, los compuestos de este tipo son particularmente útiles para estudiar los efectos de agonismo selectivo de los receptores 5-HT_{4} en un sistema biológico o muestra. Cualquier muestra o sistema biológico adecuado que tiene receptores 5-HT_{4} puede ser empleado en esos estudios que pueden ser conducidos ya sea in vitro o in vivo. Las muestras o los sistemas biológicos representativos adecuados para este tipo de estudios incluyen, de forma no limitativa, células, extractos celulares, membranas plasmáticas, muestras de tejido, mamíferos (tales como ratones, ratas, conejillos de Indias, conejos, perros, cerdos, etc.) y similares.
En este aspecto de la invención, un sistema biológico o muestra que comprende un receptor 5-HT_{4} entra en contacto con una cantidad de agonistas del receptor 5-HT_{4} de un compuesto de la invención. Los efectos de agonizar el receptor 5-HT_{4} luego son determinados usando procedimientos y equipamiento convencionales, tales como ensayos de enlace del radioligando y ensayos funcionales. Tales ensayos funcionales incluyen cambios mediados por ligandos en monofosfato de adenosina cíclica intracelular (AMPc), cambios mediados por ligandos en la actividad de la adenilciclasa enzimática (que sintetiza AMPc), cambios mediados por ligandos en la incorporación de análogos de trifosfato de guanosina (GTP), tales como [^{35}S]GTP\gammaS (guanosina 5'-O-(\gamma-tio)trifosfato) o GTP-Eu, en membranas aisladas vía intercambio catalizado de receptores de análogos de GTP por análogos de GDP, cambios mediados por ligandos en iones de calcio intracelulares libres (medidos, por ejemplo, con un lector de platina de imágenes fluorométrico o FLIPR® de Molecular Devices, Inc.), y la medición de la activación de proteínas quinasas activadas por mitógeno (MAPK). Un compuesto de la invención puede agonizar o aumentar la activación de los receptores 5-HT_{4}en cualquiera de los ensayos funcionales catalogados anteriormente, o ensayos de naturaleza similar. Una cantidad agonizante del receptor 5-HT_{4} de un compuesto de la invención típicamente variará de aproximadamente 1 nanomolar hasta aproximadamente 500 nanomolar.
Adicionalmente, los compuestos de la invención pueden ser usados como herramientas de investigación para descubrir nuevos agonistas del receptor 5-HT_{4}. En esta forma de realización, la información funcional o de unión al receptor 5-HT_{4} para un compuesto de prueba o un grupo de compuestos de prueba es comparada con la información funcional o de unión al receptor 5-HT_{4} para un compuesto de la invención para identificar compuestos de prueba que tengan actividad funcional o de unión superior, si la hay. Este aspecto de la invención incluye, como formas de realización separadas, la generación de datos de comparación (usando los ensayos apropiados) y el análisis de los datos de prueba para identificar los compuestos de prueba de interés.
Entre otras propiedades, se ha descubierto que los compuestos de la invención son agonistas potentes del receptor 5-HT_{4} y muestran selectividad sustancial para el subtipo de receptor 5-HT_{4} sobre el subtipo de receptor 5-HT_{3} en ensayos de enlace de radioligando. Además, los compuestos representativos de la invención han demostrado propiedades farmacocinéticas superiores en un modelo de rata. Por consiguiente, se espera que los compuestos de la invención demuestren buena biodisponibilidad tras la administración oral. Además, se ha demostrado que los compuestos representativos de la invención evaluados en un modelo voltaje-clamp in vitro que usan células enteras aisladas que expresan el canal de potasio cardíaco hERG no exhiben un nivel inaceptable de inhibición de la corriente de ion potasio. El ensayo de voltaje-clamp es un método preclínico aceptado de evaluación del potencial para agentes farmacéuticos para cambiar el modelo de repolarización cardiaca, específicamente para causar la denominada prolongación QT, que ha sido asociada a arritmia cardiaca. (Cavero et al., Opinión on Pharmacotherapy, 2000, 1, 947-73, Fermini et al., Nature Reviews Drug Discovery, 2003, 2, 439-447). Por consiguiente, se espera que las composiciones farmacéuticas que comprenden compuestos de la invención tengan un perfil cardíaco aceptable.
Estas propiedades, al igual que la utilidad de los compuestos de la invención, pueden ser demostradas usando diferentes ensayos in vitro e in vivo bien conocidos por los expertos en la técnica. Los ensayos representativos son descritos en más detalle en los siguientes ejemplos.
Ejemplos
Los siguientes ejemplos sintéticos y biológicos se ofrecen para ilustrar la invención y no se debe interpretar de ninguna manera que limitan el ámbito de la invención. En los ejemplos a continuación, las siguientes abreviaturas tienen los siguientes significados a menos que se indique lo contrario. Las abreviaturas no definidas a continuación tienen sus significados generalmente aceptados.
Boc
= terc-butoxicarbonilo
(Boc)_{2}O
= dicarbonato de di-terc butilo
DCM
= diclorometano
DMF
= N,N-dimetilformamida
DMSO
= dimetilsulfóxido
EtOAc
= acetato de etilo
mCPBA
= ácido m-cloroperbenzoico
MeCN
= acetonitrilo
MTBE
= metil terc-butil éter
PyBop
= benzotriazol-1-iloxitripirrolidino-fosfonio hexafluorofosfato
R^{f}
= factor de retención
RT
= temperatura ambiente
TFA
= ácido trifluoroacético
THF
= tetrahidrofurano
Los reactivos (incluidas las aminas secundarias) y los solventes fueron comprados a proveedores comerciales (Aldrich, Fluka, Sigma, etc.) y fueron utilizados sin purificación adicional. Las reacciones fueron realizadas bajo atmósfera de nitrógeno, a menos que se indique lo contrario. El progreso de las mezclas de reacción fue controlado por cromatografía en capa fina (TLC), cromatografía en fase líquida de alto rendimiento analítica (HPLC anal.) y espectrometría de masas, cuyos detalles se proporcionan a continuación y separadamente en ejemplos específicos de las reacciones. Las mezclas de reacción fueron elaboradas como se describe específicamente en cada reacción; comúnmente fueron purificadas por extracción y otros métodos de purificación tales como cristalización dependiente de la temperatura y el solvente y precipitación. Además, las mezclas de reacción fueron purificadas rutinariamente por HPLC preparatoria: a continuación se describe un protocolo general. La caracterización de los productos reactivos fue realizada rutinariamente por espectrometría de masas y ^{1}H-NMR. Para la medición de RMN, las muestras fueron disueltas en solvente deuterizado (CD_{3}OD, CDCl_{3}, o DMSO-d_{6}) y se adquirieron espectros de ^{1}H-NMR con un instrumento Varian Gemini 2000 (300 MHz) bajo condiciones de observación estándar. A menos que se indique lo contrario, la identificación espectrométrica de masas de compuestos fue realizada por un método de ionización por electrospray (ESMS) con un instrumento Applied Biosystems (Foster City, CA) modelo API 150 EX o un instrumento Agilent (Palo Alto, CA) modelo 1100 LC/MSD.
Un protocolo general para HPLC analítica: Cada uno de compuestos crudos fue disuelto en MeCN/H_{2}O al 50% (con TFA al 0,1%) a concentración 0,5-1.0 mg/ml y fue analizado usando anal. HPLC: 1) anal, de fase inversa Columna: Zorbax Bonus-RP (3,5 \muM de tamaño de partícula, 2,1 x 50 mm); 2) velocidad de flujo: 0,5 mL/min; 3) MeCN/H_{2}O al 5% con 0,1% TFA (isocrático; 0 - 0,5 min); MeCN/H_{2}O al 5% con TFA al 0,1% a MeCN/H_{2}O al 75% con TFA al 0,1% (gradiente lineal; 0.5 - 4 min); 4) detección: 214, 254 y 280 nm. Otras condiciones utilizadas se indican siempre que sea necesario.
Un protocolo general para la purificación de HPLC preparatoria: los compuestos crudos fueron disueltos en ácido acético al 50% en agua en una concentración 50-100 mg/ml, fueron filtrados y fraccionados usando HPLC preparatoria: 1) columna; YMC Pack-Pro C18 (50a x 20 mm; ID = 5 \mum); 2) gradiente lineal: 10% A/90% B a 50% A/50% B durante 30 min; 3) velocidad de flujo: 40 ml/min; 4) detección: 214 nm.
Preparación de aminas secundarias
A continuación se describe la preparación de diferentes aminas secundarias usadas como productos intermedios en la síntesis de un compuesto de fórmula (I).
Los derivados de N-sulfonil piperazina fueron preparados a partir de N-Boc piperazina reaccionando con sulfonil cloruro respectivo (iPr_{2}NEt, CH_{2}Cl_{2}, 0ºC) y desprotegiendo el grupo N-Boc (CF_{3}CO_{2}H, CH_{2}Cl_{2})). 1-Metanosulfonilpiperazina: ^{1}H-NMR (CDCl_{3}; neutro): \delta (ppm) 3,1 (t, 4H), 2,9 (t, 4H), 2,7 (s, 3H). La metanosulfonilpiperazina también fue preparada reaccionando cloruro de metanosulfonilo con piperazina en exceso (>2 equivalentes) en agua.
Los N-derivados de piperazina tales como 1-(dimetilaminocarbonil)piperazina y 1 (dimetilaminosulfonil)piperazina fueron preparados reaccionando piperazina con dimetilamino cloroformato o cloruro de sulfamoil dimetilamino, respectivamente.
Las formas del isómero quiral únicas o racémicas de 3-acetilaminopirrolidina fueron preparadas mediante el tratamiento de N^{1}-Boc-3- aminopirrolidina (racemato, 3R o 3S) con cloruro de acetilo (iPr_{2}NEt, CH_{2}Cl_{2}, 0ºC) y desprotección del grupo N-Boc (CF_{3}CO_{2}H, CH_{2}Cl_{2}). 3-(acetamido)pirrolidina: ^{1}H-NMR (DMSO-d_{6}; sal TFA): \delta (ppm) 4.2 (quin, 1H), 3,3-3.1 (m, 3H), 2,9 (m, 1H), 2,0 (m, 1H), 1,8 (brs, 4H).
Los derivados de N^{3}-alcanosulfonilo de (3R)-aminopirrolidina fueron obtenidos mediante el tratamiento de N^{1}-Boc-(3R)-aminopirrolidina con cloruro de propionilsulfonilo o cloruro de ciclohexilmetilsulfonilo (i-Pr_{2}NEt, CH_{2}Cl_{2}, 0ºC) y desprotección del grupo N-Boc (CF_{3}CO_{2}H, CH_{2}Cl_{2}).
Los derivados de tetrahidro-3-tiofenamina-1,1-dióxido fueron preparados siguiendo el protocolo de Loev, B. J. Org. Chem. 1961, 26, 4394-9 reaccionando 3-sulfoleno con una amina primaria requerida en metanol (cat. KOH, rt). N-Metil- 3-tetrahidrotiofeno-amina-1,1-dióxido (sal TFA): ^{1}H-NMR (DMSO-d_{6}): \delta (ppm) 9,4 (br s, 2H), 4.0-3,8 (quin, 1H), 3,6- 3.5 (dd, 1H), 3,4-3,3 (m, 1H), 3,2-3,1 (m, 2H), 2,5 (s, 3H), 2,4 (m, 1H), 2,1 (m, 1H).
La (S)-1,1-Dioxo-tetrahidro-1\lambda^{6}-tiofen-3-ilamina fue preparada de la siguiente manera:
1) Protección de N-Boc de (S)-3-tetrahidrotiofenamina ((Dehmlow, E. V.; Westerheide, R Synthesis 1992, 10, 947-9) mediante tratamiento con (Boc)_{2} O en metanol a temperatura ambiente por aproximadamente 12 h; 2) oxidación mediante tratamiento con mCPBA en diclorometano a N-Boc protegido (S)-1,1-dioxo-tetrahidro-1\lambda^{6}-tiofen-3-ilamina a 0ºC por aproximadamente 5 h; y 3) desprotección de N-Boc del derivado de la sulfona con TFA en diclorometano a temperatura ambiente durante 1h a la amina libre que fue aislada como una sal de la TFA. (R)-1,1-dioxotetrahidro-1\lambda^{6} -tiofen-3-ilamina fue preparada usando el mismo método, pero sustituyendo la (S)-3-tetra-hidroiofenamina con (R)-3-tetrahidrotiofenamina.
El N-Metil-tetrahidro-2H-tiopiran-4-amina-1,1-dióxido fue obtenido a partir de tetrahidro-4H-tiopiran-4-ona: i) MeNH_{2}, NaBH_{4}; ii) (Boc)_{2}O, MeOH; iii) mCPBA, CH_{2}Cl_{2}, 0ºC; iv) CF_{3}CO_{2}H, CH_{2}Cl_{2}. (m/z): [M+H]^{+} calculado para C_{6}H_{13}NO_{2}S 164.07; encontrado, 164,9. ^{1}H-NMR (CD_{3}OD; sal TFA): \delta (ppm) 3,4-3,1 (m, 5H), 2,7 (s, 3H), 2,4 (br d, 2H), 2,1 (br m, 2H).
La prolina dimetilamida, la isonipecotamida (piperidina-4-carboxamida) y la 1-(tetrahidro-2-furoil)piperazina están disponibles comercialmente y fueron adquiridas de fuentes comerciales.
El 4-Piperidinol-dimetilcarbamato fue preparado reaccionando dimetilaminocloroformato con 4-piperidinol N-Boc protegido.
Preparación 1
Preparación de 1-isopropil-1,3-dihidro-2H-benzimidazol-2-ona a. Preparación de N-isopropil-N-(2-nitrofenil)amina
A una solución fría de 2-fluoro-nitrobenzeno (31,8 g, 0,225 mol) en etanol (300 ml) enfriada en un baño de hielo se añadió isopropilamina (54,0 ml, 0,634 mol), seguido de la adición de una solución de carbonato potásico (31,1 g, 0,225 mol) en agua (120 ml). La mezcla fue agitada a 0ºC durante 1h, luego fue refluida durante 6 h. La reacción fue terminada enfriando la mezcla a temperatura ambiente y evaporándola bajo presión reducida produciendo un residuo color naranja. El residuo fue dividido entre éter etílico (800 ml) y una solución de la solución salina (300 mL). La capa orgánica fue secada y filtrada para proporcionar el producto intermedio del título (39 g) como un líquido de color naranja. ^{1}H-NMR (CDCl_{3}, 300 MHz): \delta (ppm) 8,06 (d, 1H), 7,30 (t, 1H), 6,74 (d, 1H), 6,48 (t, 1H), 3,73 (hept, 1H), 1,20 (d, 6H).
b. Preparación de N(2-aminofenil)-N-isopropilamina
A una mezcla de etanol (600 mL) y 2 M de solución de hidróxido sódico (320 mL) enfriada en un baño de hielo se añadió Zn en polvo (59,5 g) lentamente. Mientras se agitaba la mezcla de Zn, se añadió N-isopropil-N-(2-nitrofenil)amina (41 g, 0.228 mol) disuelta en etanol (50 ml). La mezcla fue agitada a 0ºC durante 30 min, luego fue calentada a 85ºC. La mezcla fue agitada a 85ºC durante aproximadamente 12 h hasta que la solución refluida de la mezcla se convirtió en una solución incolora. La mezcla luego fue enfriada a 0ºC y filtrada. El sólido recogido fue enjuagado con EtOAc (200 ml). La solución filtrada y enjuagada fue combinada y evaporada al vacío para eliminar el exceso de solventes volátiles. Durante la concentración, la mezcla se volvió de color marrón pálido/amarillo. El concentrado acuoso fue extraído con EtOAc (800 ml). La solución orgánica fue concentrada a sequedad, para proporcionar el producto intermedio del título (33 g) como un aceite rosa-marrón que fue usado en el siguiente paso sin otro tratamiento. ^{1}H-NMR (CDCl_{3}, 300 MHz): \delta (ppm) 6,73-6,5 (m, 4H), 3,58-3,55 (hept, 1H), 1.2 (d, 6H).
c. Preparación de 1-isopropil-1,3-dihidro-2H-benzimidazol-2-ona
A una solución del producto de fase (b), N-(2-aminofenil)-N-isopropilamina (34 g, 0,226 mol), en tetrahidrofurano (500 ml) se añadió carbonildiimidazol (36,7 g, 0,226 mol) como un sólido. La mezcla fue agitada bajo una atmósfera de gas nitrógeno a temperatura ambiente durante aproximadamente 24 h. La mezcla fue concentrada al vacío y un residuo oscuro resultante fue distribuido entre EtOAc (700 ml) y solución salina (300 ml). La capa orgánica luego fue lavada con 1 M de ácido fosfórico múltiples veces (\sim3 x 300 ml) hasta que el color de la capa orgánica se volvió de color marrón oscuro a amarillo pálido. La solución orgánica fue evaporada a sequedad para proporcionar el producto intermedio del título (34 g) como un aceite amarillo pálido que se solidificó lentamente en reposo. La pureza del material fue evaluada por ^{1}H-NMR la cual no indicó ninguna impureza detectable: ^{1}H-NMR (CD_{3}OD, 300 MHz): \delta (ppm) 7,2 (m, 1H), 7,0 (m, 3H), 4,6 (hept, 1H), 1,46 (d, 6H). (m/z): [M+H]^{+} calculado para C_{10}H_{12}N_{2}O 177,09; encontrado 177,2.
HPLC analítica: tiempo de retención = 2,7 min (pureza del 99%): 1) columna: Zorbax, Bonus-RP, 3,5 \mum de tamaño de partícula, 2,1 x 50 mm; 2) velocidad de flujo: 0,5 ml/min; 3) condición isocrática (solvente B al 10%/solvente A al 90%) durante 0 a 0,5 min; luego el gradiente lineal a solvente B al 50% /solvente A al 50% durante 5 min (solvente
A = agua al 98%/MeCN al 2%/TFA al 0,1%; solvente B = MeCN al 90%/agua al 10%/TFA al 0,1%). Análisis de TLC (placa de gel de sílice): R_{f} = 0,5 (CH_{2}Cl_{2}). Espectrometría de masas por cromatografía en fase líquida (LCMS) (m/z): [M+H]^{+} calculado para C_{10}H_{12}N_{2}O 177,09; encontrado 177,3.
Preparación 2
Preparación de terc-butil éster de ácido (1S,3R,5R)-3-amino-8-azabiciclo[3.2.1]octano-8-carboxílico a. Preparación de 8-bencil-8-azabiciclo[3.2.1]octan-3-ona
El ácido clorhídrico concentrado (30 ml) fue añadido a una solución heterogénea de 2,5-dimetoxi tetrahidrofurano (82,2 g, 0,622 mol) en agua (170 mi) mientras se agitaba. En un matraz separado enfriado a 0ºC (baño de hielo), el ácido clorhídrico concentrado (92 ml) fue añadido lentamente a una solución de bencil amina (100 g, 0,933 mol) en agua (350 ml). La solución de 2,5-dimetoxitetrahidrofurano fue agitada durante aproximadamente 20 min., fue diluida con agua (250 ml) y luego se añadió la solución de bencil amina, seguido de la adición de una solución de 1,3-ácido acetonadicarboxílico (100 g, 0,684 mol) en agua (400 ml) y luego la adición de fosfato de hidrógeno de sodio (44 g, 0,31 mol) en agua (200 ml). El pH fue ajustado de pH 1 a pH \sim 4,5 usando NaOH al 40%. La solución resultante fue agitada durante toda la noche. La solución luego fue acidificada a pH 3 desde pH 7,5 usando ácido clorhídrico al 50%, fue calentada a 85ºC y agitada durante 2 horas. La solución fue enfriada a temperatura ambiente, basificada a pH 12 usando NaOH al 40% y extraída con DCM (3 x 500 ml). Las capas orgánicas combinadas fueron lavadas con solución salina, secadas, filtradas y concentradas bajo presión reducida para producir el producto intermedio del título crudo como un aceite marrón viscoso (52 g).
A una solución del producto intermedio crudo en metanol (1000 ml) se añadió dicarbonato de di-terc-butilo
(74,6 g, 0,342 mol) a 0ºC. Se dejó que la solución se calentara a temperatura ambiente y se agitó durante toda la noche. El metanol fue eliminado bajo presión reducida y el aceite resultante fue disuelto en diclorometano (1000 ml). El producto intermedio fue extraído en 1 M de H_{3}PO_{4} (1000 ml) y lavado con diclorometano (3 x 250 ml). La capa acuosa fue basificada a pH 12 usando NaOH acuoso y extraída con diclorometano (3 x 500 ml). Las capas orgánicas combinadas fueron secadas, filtradas y concentradas bajo presión reducida para proporcionar el producto intermedio del título como un aceite marrón claro viscoso. ^{1}H- NMR (CDCl_{3}) \delta (ppm) 7,5-7,2 (m, 5H, C_{6}H_{5}), 3.7 (s, 2H, CH_{2}Ph), 3,45 (amplio s, 2H, CH-NBn), 2.7-2.6 (dd, 2H, CH_{2}CO), 2,2-2,1 (dd, 2H, CH_{2}CO), 2,1-2,0 (m, 2H, CH_{2}CH_{2}), 1,6 (m, 2H, CH_{2}CH_{2}). (m/z): [M+H]^{+} calculado para C_{14}H_{17}NO 216.14; encontrado, 216,0.
b. Preparación de terc-butil éster de ácido 3-oxo-8-azabiciclo[3.2.1]octano-8-carboxílico
A una solución de 8-bencil-8-azabiciclo[3.2.1]octan-3-ona (75 g, 0,348 mol) en EtOAc (300 ml) se añadió una solución de dicarbonato de di-terc-butilo (83,6 g, 0,383 mol, 1,1 eq) en EtOAc (300 ml). La solución y el enjuague resultantes (100 ml EtOAc) fueron añadidos a un vaso de hidrogenación Parr de 1 L con 23 g de hidróxido de paladio (20% en peso de Pd, base seca, en carbono, \sim50% húmedo con agua; p. ej. catalizador de Pearlman) bajo una corriente de nitrógeno. El recipiente de reacción fue desgasificado (alternando vacío y N_{2} cinco veces) y presurizado a 60 psi de gas H_{2}. La solución de la reacción fue agitada durante dos días y recargada con H_{2} según fuera necesario para mantener la presión del H2 a 60 psi hasta que la reacción estuviera completa según el control por cromatografía en capa fina de sílice. La solución negra luego se filtró a través de una almohadilla de Celite® y se concentró bajo presión reducida para proporcionar el producto intermedio base como un aceite viscoso de color amarillo a naranja. Se utilizó la siguiente fase sin tratamiento adicional. ^{1}H NMR (CDCl_{3}) \delta (ppm) 4,5 (amplio, 2H, CH-NBoc), 2,7 (amplio, 2H, CH_{2}CO), 2.4-2.3 (dd, 2H, CH_{2}CH_{2}), 2,1 (amplio m, 2H, CH_{2}CO), 1,7-1,6 (dd, 2H, CH_{2}CH_{2}), 1,5 (s, 9H, (CH_{3})_{3}COCON)).
c. Preparación de terc-butil éster de ácido (1s.3R.5R)-3-amino-8-azabiciclof3.2.1loctano-8-carboxílico
A una solución del producto de la fase precedente (75,4 g, 0,335 mol) en metanol (1 L) se añadió formato de amonio (422,5 g, 6,7 mol), agua (115 ml) y 65 g de paladio en carbón activado (10% en base seca, \sim50% humedecido con agua; E101NE/Wtipo Degussa) bajo una corriente de N2 mientras se agitaba con agitador mecánico. Después de 24 y 48 horas, se añadieron partes adicionales de formato de amonio (132g, 2,1 mol) cada vez. Una vez que cesó la progresión de la reacción, según el control vigilado por HPLC anal., se añadió Celite® (>500g) y se filtró la suspensión gruesa resultante y luego se enjuagó el sólido recogido con metanol (\sim500 ml). Los filtrados se combinaron y concentraron bajo presión reducida. La solución bifásica turbia resultante fue luego diluida con ácido fosfórico 1M a un volumen final de \sim1,5 a 2.0 L a pH 2 y fue lavada con diclorometano (3 x 700 ml). La capa acuosa fue basificada a pH 12 usando NaOH acuoso al 40% y extraída con diclorometano (3 x 700 ml). Las capas orgánicas combinadas fueron secadas, filtradas, y concentradas por evaporación giratoria, después a alto vacío para proporcionar el producto intermedio del título (52 g), comúnmente N-Boc-endo-3-aminotropano, como sólido blanco a amarillo pálido. La proporción del isómero de endo a exo amina del producto fue >99:1 basado en análisis de ^{1}H-NMR (pureza >96% por HPLC analítica). ^{1}H NMR (CDCl_{3}) \delta (ppm) 4,2-4,0 (amplio d, 2H, CHNBoc), 3,25 (t, ^{1}H, CHNH_{2}), 2,1-2,05 (m, 4H), 1,9 (m, 2H), 1,4 (s, 9H, (CH_{3})_{3}OCON), 1,2-1,1 (amplio, 2H). (m/z): [M+H]^{+} calculado para C_{12}H_{22}N_{2}O_{2} 227,18; encontrado, 227.2. HPLC analítica (método isocrático; 2:98 (A:B) a 90:10 (A:B) durante 5 min): tiempo de
retención = 3,68 min.
Ejemplo 1 Síntesis de 3-{(1S,3R,5R)-3-[(3-isopropil-2-oxo-2,3-dihidrobenzoimidazol-1-carbonil) amino]-8-aza-biciclo[3,2,1] oct-8-il}propil éster de ácido 4-(tetrahidrofuran-2-carbonil)piperazina-1-carboxílico
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a. Preparación de terc-butil éster de ácido (1S.3R.5R)-3-f(3-isopropil-2-oxo-2.3-dihidrobenzoimidazol-1-carbonil)amino1-8-azabiciclo[3.2.1]octano-8-carboxílico
A una suspensión fría de hidruro sódico (9,25 g; 231,4 mmol; dispersión en aceite mineral al 60%) en THF seco (1000 L) en un baño de hielo se añadió el producto de la preparación 1, 1-isopropil-1,3-dihidro-2H-benzimidazol-2-ona (27,2 g, 154,2 mmol), en THF (50 ml) bajo atmósfera de nitrógeno. La mezcla fue agitada a \sim0-5ºC durante 30 min., después se añadió cloroformato de 4-nitrofenilo (34,2 g, 170 mmol) en THF (50 ml). La mezcla fue agitada durante toda la noche mientras se permitió que la mezcla se entibiara gradualmente a temperatura ambiente. Al éster activado formado luego se añadió terc-butil éster de ácido (1S,3R, 5R)-3-amino-8-azabiciclo[3.2.1]octano-8-carboxílico (36,7 g, 162 mmol) en THF (50 ml). La mezcla fue agitada a temperatura ambiente durante aproximadamente 12 h, y a aproximadamente 75ºC por aproximadamente 3 h, tiempo en el cual una LCMS de la muestra de la reacción indicó la finalización de la reacción de acoplamiento. La mezcla fue concentrada al vacío, disuelta en diclorometano (1 L), y lavada primero con 1M de H_{3}PO_{4} y después una solución de NaHCO_{3} saturada. Tras el secado, la solución orgánica fue evaporada para proporcionar el producto intermedio del título como un residuo amarillo pálido que se utilizó en la siguiente fase sin tratamiento adicional.
b. Preparación de ácido N-[(1S.3R.5R-3-isopropil-2-oxo-2.3-dihidrobenzoimidazol-1-carboxílico (8-azabiciclo[3.2.1]oct-3-il)amida como una sal del trifluoroacetato
A una solución fría de terc-butil éster de ácido (1S,3R,5R)-3-[(3-isopropil-2-oxo-2 azabiciclo[3,2,1]octano-8-carboxílico (el producto de la fase precedente) en diclorometano (260 ml) en un baño de hielo se añadió ácido trifluoroacético (200 ml). La mezcla fue agitada por aproximadamente 30 min. a 5ºC y a temperatura ambiente por aproximadamente 1 h. Después de la evaporación de la mezcla, se añadió éter etílico (\sim500 ml) al residuo aceitoso, causando la solidificación del residuo. El precipitado fue recogido, enjuagado con copiosas cantidades de éter etílico y secado al vacío para proporcionar el producto intermedio del título (47 g) como una sal de TFA. El producto intermedio del título también es denominado comúnmente endo-N-(8-azabiciclo[3,2,1]oct-3-il)-3-isopropil-2-oxo-2,3-dihidrobenzimidazol-1-carboxamida.
c. Preparación de ácido-(1S,3R,5R)-3-isopropil-2-oxo-2,3-dihidrobenzoimidazol-1-carboxílico(8-azabiciclo [3.2.1]oct-3-il)amida (base libre)
A una suspensión del producto de la fase precedente (15 g, 33, 9 mmol) en diclorometano (500 ml) se añadió agua (500 ml). Se añadió N,N-diisopropiletilamina (20 ml) a la mezcla reactiva para llevar la capa acuosa a un pH de 8-9. Las capas fueron separadas, reteniendo la capa orgánica. La capa acuosa fue extraída una segunda vez con diclorometano (100 ml). Los extractos resultantes fueron combinados y luego fueron lavados con solución salina. Tras el secado con Na_{2}SO_{4} y filtración, la eliminación del solvente produjo el compuesto del título (9,7 g) como una base libre como un polvo amarillo. ^{1}H NMR (DMSO-d_{6}): 1,48 (d, 6H), 1.40-2.00 (m, 8H), 3.53 (m, 2H), 4.07 (m, 1H), 4,69 (septeto, 1H), 7,21 (m, 2H), 7,45 (d, 1H), 8,08 (d, 1H), 9,31 (d, 1H). (m/z): [M+H]^{+} calculado para C_{18}H_{24}N_{4}O_{2} 329,20; encontrado 329.2. HPLC analítica: (MeCN/H_{2}O al 2-50% durante 6 min) tiempo de retención = 3,67 min.
d. Preparación de 3-cloropropil-4-(tetrahidrofuran-2-ilcarboníl)piperazina-1-carboxilato
A una solución a 0ºC de 1-(tetrahidrofuran-2-ilcarbonil)piperazina (202 mg, 1,1 mmol) en diclorometano (5 ml) se añadió cloroformato de 3-cloropropilo (133 \mul, 1,1 mmol) seguido de N,N-diisopropiletilamina (192 \mul, 1,1 mmol). Se permitió que la reacción alcanzara la temperatura ambiente durante 2 h, tiempo en el cual la reacción fue evaporada para producir el compuesto del título como un aceite color trigo que fue usado sin purificación adicional.
e. Síntesis de 3-((1S.3R.5RV3-f(3-isopropil-2-oxo-2.3-dihidrobenzoimidazol-1-carbonil)aminol-8-aza-biciclo [3.2.1]oct-8-il)propil éster de ácido 4-(tetrahidrofuran-2-carbonil)piperazina-1-carboxílico
Se disolvió 3-cloropropil-4-(tetrahidrofuran-2-ilcarbonil)piperazina-1-carboxilato (335 mg, 1,1 mmol) en dimetilformamida (5,0 ml) y se añadió al producto sólido de base libre de la fase (c) (118 mg, 0,36 mmol) y Nal (164 mg, 0,72 mmol). Se añadió N,N-diisopropiletilamina (64 \mul, 0,36 mmol) y se agitó la mezcla a 90ºC durante toda la noche. Se eliminaron los volátiles y se realizó la purificación mediante HPLC preparatoria (fase inversa) en un gradiente de 15-45% durante 50 min.; velocidad de flujo 20 ml/min para proporcionar el compuesto del título como un sólido blanco como una al de TFA (45 mg). (m/z): [M+H]^{+} calculado para C_{31}H_{44}N_{6}O_{6} 597,33; encontrado 597,1. HPLC analítica: (5-65% MeCN/H_{2} O durante 4 min.) tiempo de retención = 2,58.
Ejemplo 2 Síntesis de 3-{(1 S,3R,5R)-3-[(3-isopropil-2-oxo-2,3-dihidrobenzoimidazol-1-carbonil)amino]-8-azabiciclo-[3,2,1] oct-8-il}propil éster de ácido 4-(2-hidroxietil)piperazina-1-carboxílico
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Usando los procesos descritos en el ejemplo 1, excepto en la fase (d) que sustituye 1-(tetrahidrofuran-2-ilcarbonil) piperazina con 2-piperazin-1-iletanol, se preparó el compuesto del título (13,8 mg) como una sal de TFA. (m/z): [M+H]^{+} calculado para C_{28}H_{42}N_{6}O_{5} 543,32; obsd. 543.5.
Ejemplos 3-12
Usando los procesos descritos en el ejemplo 1, excepto en la fase (d) que sustituye 1-(tetrahidrofuran-2-ilcarbonil) piperazina con los reactivos apropiados, se prepararon los compuestos siguientes de los ejemplos 3 -12.
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Ejemplo 13 Síntesis alternativa de 3-{(1S,3R,5R)-3-[(3-isopropil-2-oxo-2,3-dihidrobenzoimidazol-1-carbonil)amino]-8-azabiciclo[3,2,1]oct-8-il}propil éster de ácido 1,1-dioxo-1\lambda^{6}-tiomorfolina-4-carboxílico
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a. Preparación de terc-butil éster de ácido (1S,3R.5R)-3-f(3-isopropil-2-oxo-2.3-dihidrobenzoimidazol-1-carbonil)amino-8-azabiciclo[3,2,1]octano-8-carboxílico
A un matraz de reacción de 500 ml con 1-isopropil-1,3-dihidro-2H-benzimidazol-2-ona (17,6 g, 100 mmol) y cloroformato de 4-nitrofenilo (20,2 g, 100 mmol) bajo atmósfera de nitrógeno se añadió diclorometano (350 ml) y después se añadió trietilamina (30,5 ml, 220 mmol) lentamente. La solución fue agitada durante 15 min, y luego se añadió terc-butil éster de ácido (1S,3R,5R)- 3-amino-8-azabiciclo[3.2.1]octano-8-carboxilico (22.6 g, 100 mmol). Se permitió que la reacción se agitara durante toda la noche a temperatura ambiente. La mezcla reactiva fue lavada con bicarbonato sódico acuoso saturado (2 x 200 ml). El diclorometano fue eliminado por destilación y se añadió MTBE (350 ml). La solución de MTBE fue lavada con ácido fosfórico 1N (2 x 200 ml), bicarbonato sódico saturado (200 ml) y agua (200 ml). La capa orgánica fue secada sobre sulfato de sodio anhidro (40 g) y fue filtrada y después el solvente fue eliminado por destilación para producir el producto intermedio del título como un sólido color canela (35,7 g, rendimiento de 83%).
b. Preparación de sal de trifluoroacetato de (8-azabiciclo[3,2,1]oct-3-il)amida de ácido N-[(1S,3R,5R)-3-isopropil-2-oxo-2,3-dihidrobenzoimidazol-1-carboxílico
En un matraz de 500 ml, se disolvió terc-butil éster de ácido (1S,3R,5R)-3-[(3-isopropil-2-oxo-2 azabiciclo[3,2,1]octano-8-carboxílico (21,4 g, 50 mmol) en diclorometano (200 ml). Se añadió ácido trifluoroacético (37 ml, 500 mmol) y se permitió que la mezcla reactiva se agitara a temperatura ambiente durante 3 h. La mezcla reactiva fue lavada con agua (2 x 100 ml). El solvente en la capa orgánica fue eliminado por destilación y el residuo del producto crudo fue triturado por adición de MTBE (200 ml). Después de agitarlos durante 1 h a temperatura ambiente, los sólidos fueron aislados por filtración, lavados con MTBE (2 x 25 ml) y secados al vacío para proporcionar el producto intermedio del título (21,0 g, rendimiento de 97%).
c. Preparación de 3-cloropropil éster de ácido 1.1-dioxo-1\lambda^{6}-tiomorfolina-4-carboxílico
En un matraz de 500 ml, se disolvió el dióxido de tiomorfolina (13.5 g, 100 mmol) en diclorometano (150 ml) a temperatura ambiente y se añadió N,N-diisopropiletilamina (19,2 ml, 110 mmol). Después de agitarla a temperatura ambiente durante 10 min., se enfrió la mezcla reactiva en un baño de hielo a aproximadamente 5ºC. A la mezcla reactiva, se añadió 1 cloro-3-clorometoxipropano (11,8 ml, 100 mmol) por medio de embudo de adición a una proporción que mantenía la temperatura de la reacción por debajo de 10ºC. Cuando se completó la adición, se permitió que la mezcla reactiva se entibiara a temperatura ambiente. La mezcla reactiva fue lavada con agua (2 x 100 ml) y la fase orgánica fue secada sobre sulfato de sodio anhidro (25 g). Después de la filtración, se eliminó el solvente por destilación para producir el compuesto del título como un sólido aceitoso que se solidificó en reposo (24,0 g, rendimiento del 94%).
e. Síntesis de 3-1(1S,3R,5R)-3-{(3-isopropil-2-oxo-2.3-dihidrobenzoimidazol-1-carbonil)amino1-8-azabiciclo [3.2.1]oct-8-il}propil éster de ácido 1,1-dioxo-1\lambda^{6}-tiomorfolina-4-carboxílico
A una solución de sal de trifluoroacetato de (8-azabiciclo[3,2,1]oct-3-il)amida de ácido N-[(1S,3R,5R)-3-isopropil-2-oxo-2,3-dihidrobenzoimidazol-1- carboxílico (8,8 g, 20 mmol) en diclorometano (100 ml) se añadió agua (100 ml). El pH de la capa acuosa se ajustó a \sim12 para proporcionar la base libre de la sal. La capa orgánica fue separada, secada sobre sulfato de sodio y se eliminó el solvente por destilación. Se disolvió la base libre en N-metil-2-pirrolidona (100 ml) y se transfirió la solución a un matraz de 250 ml con 3-cloropropil éster de ácido 1,1-dioxo-\lambda^{6}-tiomorfolina-4-carboxílico (7,2 g, 28 mmol) y Nal (3,0 g, 20 mmol). Se añadió N,N-diisopropiletilamina (4.2 ml, 24 mmol) y se calentó la mezcla reactiva a 50ºC durante 18 h. El solvente fue eliminado por destilación. Se disolvió el residuo del producto crudo en EtOAc (200 ml), se lavó con agua (2 x 50 ml) y se secó sobre sulfato de sodio (10 g). El solvente fue eliminado por destilación para proporcionar residuo de producto crudo (12 g).
El residuo del producto crudo fue purificado por HPLC preparatoria en una columna de 2''; embalaje: sílice de base desactivado (BDS), velocidad de flujo: 200 ml/min.; eluyente A: TFA al 0,1% en agua; eluyente B: acetonitrilo al 90%/TFA al 10% 0,1% en agua; gradiente (tiempo,% B): (0,5); (25, 30); (35, 80); (45, 80); (50,5); (60, 5). El producto fue aislado por liofilización de las fracciones puras para proporcionar el compuesto del título (3,4 g, rendimiento del 26%). ^{1}H-NMR (DMSO-d_{6}) \delta (ppm): 9,35 (d, 1H), 8,07 (d, 1H), 7,46 (d, 1H), 7,22 (t, 1H), 7.,16 (t, 1H), 4,69 (septeto, 1H), 4,20-4.00 (m, 3H), 4,12 (t, 2H), 3,90-3,70 (m, 4H), 3,70 (t, 2H), 3,25-3,05 (m, 4H), 2,5-2,0 (m, 8H), 2,15 (dt, 2H), 1,49 (d, 6H). (m/z): [M+H]^{+} calculado para C_{26}H_{37}N_{5}O_{6}S 548.2; encontrado, 548,4.
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Ensayo 1
Ensayo de enlace de radioligando en receptores humanos 5-HT_{4(c)} a. Preparación de la membrana 5-HT_{4(c)}
Las células de HEK-293 (riñón embrionario humano) transfectadas establemente con ADNc humano del receptor 5-HT_{4(c)} (Bmax = \sim6,0 pmol/mg de proteína, como se determina usando el ensayo de enlace del radioligando de membrana [^{3}H]-GR113808) fueron cultivadas en matraces T-225 en Dulbecco's Modified Eagles Médium (DMEM) con 4,500 mg/l D-glucosa e hidrocloruro de piridoxina (GIBCO-Invitrogen Corp., Carlsbad CA: Cat #11965) suplementado con 10% de suero fetal bovino (FBS) (GIBCO-Invitrogen Corp.: Cat #10437), L-glutamina 2 mM y (100 unidades) penicilina-(100 \mug) estreptomicina/ml (GIBCO-Invitrogen Corp.: Cat #15140) en una incubadora humedecida de CO_{2} al 5% a 37ºC. Se cultivaron las células bajo continua presión de selección por la adición de geneticina 800 \mug/ml (GIBCO-Invitrogen Corp.: Cat #10131) al medio.
Se cultivaron las células a confluencia de aproximadamente 60-80% (< 35 pasajes de subcultivo). 20-22 horas antes de la recogida, se lavaron las células dos veces y se alimentaron con DMEM sin suero. Todas las fases de la preparación de la membrana se realizaron en hielo. La monocapa celular fue elevada por agitación mecánica suave y trituración con una pipeta de 25 ml. Las células fueron recogidas por centrifugado a 1000 r.p.m. (5 min).
Para la preparación de la membrana, se resuspendieron los granulados celulares en ácido 4-(2-hidroxietil)-1- piperazinaetanosulfónico (HEPES) 50 mM congelado, pH 7,4 (tampón de preparación de membrana) (40 mi/ rendimiento de célula total de 30-40 matraces T225) y se homogenizaron usando un disruptor Polytron (ajuste 19, 2 x 10 s) en hielo. Los homogenizados resultantes fueron centrifugados a 1200 g durante 5 min a 4ºC. El granulado fue descartado y el sobrenadante fue centrifugado a 40 000 g (20 min). El granulado fue lavado una vez por resuspensión con tampón de preparación de membrana y centrifugado a 40 000 g (20 min). El granulado final fue resuspendido en HEPES 50 mM, pH 7,4 (tampón de ensayo) (equivalente 1 matraz T225 /1 ml). Se determinó la concentración de proteínas de la suspensión de membrana por el método de Bradford (Bradford, 1976). Las membranas fueron almacenadas congeladas en alícuotas a -80ºC.
b. Ensayos de enlace del radioligando
Los ensayos de enlace del radioligando se realizaron en placas de ensayo de polipropileno de 96 pozos profundos 1.1 ml (Axygen) en un volumen de ensayo total de 400 \mul con 2 \mug de proteínas de la membrana en HEPES 50 mM pH 7,4, con albúmina de suero bovino (BSA) al 0,025%. Se realizaron estudios de ligadura de saturación para la determinación de valores kD del radioligando utilizando [^{3}H]-GR113808 (Amersham Inc., Bucks, Reino Unido: Cat #TRK944; actividad específica \sim82 Ci/mmol) a diferentes concentraciones 8-12 que varían de 0,001 nM - 5,0 nM. Los ensayos de desplazamiento para la determinación de los valores pK_{i} de los compuestos fueron realizados con [^{3}H]-GR113808 a 0,15 nM y once concentraciones diferentes de compuesto que varían de 10 pM -100 \muM.
Los compuestos de prueba fueron recibidos como soluciones madre 10 mM en DMSO y diluidos a 400 \muM en HEPES 50 mM pH 7,4 a 25ºC, con BSA al 0,1% y luego se hicieron diluciones en serie (1:5) en el mismo tampón. Se determinó ligadura no específica en presencia de GR113808 del \muM no marcado. Los ensayos fueron incubados durante 60 min. a temperatura ambiente, y luego se determinaron las reacciones de la ligadura por filtración rápida sobre placas de filtro con fibra de vidrio GF/B de 96 pozos (Packard BioScience Co., Meriden, CT) premojadas con polietilenoimina al 0,3%. Las placas de filtro fueron lavadas tres veces con tampón de filtración (HEPES 50mM congelado, pH 7,4) para eliminar la radioactividad no unida. Las placas fueron secadas, se añadió fluido de centelleo líquido Microscint-20 de 35 \mul (Packard BioScience Co., Meriden, CT) a cada pozo y se contaron las placas en un contador de centelleo líquido Packard Topcount (Packard BioScience Co., Meriden, CT).
Los datos de ligadura fueron analizados por análisis de regresión no lineal con el paquete de software GraphPad Prism Software (GraphPad Software, Inc., San Diego, CA) usando el modelo de 3 parámetros la para competición por un solo sitio. El FONDO (curva mínima) fue fijado al valor para la unión no específica, como se determina en presencia de GR113808 de 1 \muM. Los valores K_{i} para los compuestos de prueba fueron calculados, en Prism, a partir de los valores IC_{50} mejor ajustados y el valor K_{d} del radioligando, usando la ecuación de Cheng-Prusoff (Cheng y Prusoff, Biochemical Pharmacology, 1973, 22, 3099-108): K_{i} = IC_{50}/ (1 + [L]/K_{d}) donde [L] = concentración [^{3}H]- GR113808. Los resultados son expresados como el logaritmo negativo decimal de los valores K_{i}, pK_{i}.
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Los compuestos de prueba con un valor pK más alto en este ensayo tienen una afinidad de enlace superior para el receptor 5-HT_{4}. Los compuestos de la invención que fueron evaluados en este ensayo tuvieron un valor pK_{i} que varía de aproximadamente 7,0 a aproximadamente 9,0, que varía típicamente de aproximadamente 7,5 a aproximadamente 8,5. Por ejemplo, el compuesto del ejemplo 1 exhibió un valor pK_{i} de 7,9 en este ensayo.
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Ensayo 2
Ensayo de enlace del radioligando en receptores humanos 5-HT_{3}A: Determinación de selectividad de subtipo de receptor a. Preparación de membrana 5-HTaA
Las células HEK-293 (riñon embrionario humano) transfecadas establemente con ADNc de receptor humano 5-HT_{3A} fueron obtenidas de Dr. Michael Bruess (Universidad de Bonn, GDR) (Bmax = \sim 9,0 pmol/mg proteína, como se determina usando ensayo de unión de radioligando de membrana [^{3}H]- GR65630). Las células fueron cultivadas en matraces T-225 o fábricas de célula en Dulbecco's Modified Eagles Médium (DMEM) 50% (GIBCO-Invitrogen Corp., Carlsbad, CA: Cat #11965) y Ham's F12 50% (GIBCO- Invitrogen Corp.: Cat #11765) suplementado con suero fetal bovino inactivado por calor (FBS) al 10% (Hyclone, Logan, UT: Cat #SH30070.03) y (50 unidades) penicilina-(50 \mug) estreptomicina/ml (GIBCO-Invitrogen Corp.: Cat #15140) en una incubadora humedecida con CO2 al 5% a 37ºC.
Las células fueron cultivadas hasta aproximadamente el 70-80% de confluencia (< 35 pasajes de subcultivo). Todas las fases de la preparación de la membrana se realizaron en hielo. Para recoger las células, se aspiró el medio y se enjuagaron las células con suero salino tamponado con fosfato de Dulbecco sin Ca^{2+}, Mg^{2+} (dPBS) La monocapa celular fue elevada por agitación mecánica suave. Las células fueron recogidas por centrifugado a 1000 r.p.m. (5 min). Las fases posteriores de la preparación de la membrana siguieron el protocolo descrito anteriormente para las membranas que expresan receptores 5-HT_{4(c)}.
b. Ensayos de enlace del radioligando
Los ensayos de enlace del radioligando fueron realizados en placas de ensayo de polipropileno de 96 pozos en un volumen de ensayo total de 200 \mul con proteína del membrana de 1,5-2 \mug en HEPES 50 mM pH 7,4, con tampón de ensayo de BSA al 0,025%. Los estudios de ligadura de saturación para la determinación de los valores Kd del radioligando fueron realizados usando [^{3}H]-GR65630 (PerkinElmer Life Sciences Inc., Boston, MA: Cat #NET1011, actividad específica \sim85 Ci/mmol) a doce concentraciones diferentes que varían de 0,005 nm a 20 nm. Los ensayos de desplazamiento para la determinación de los valores pK_{i} de los compuestos fueron realizados con [^{3}H]-GR65630 a 0,50 nm y once concentraciones diferentes de compuesto que varían de 10 pM a 100 \muM. Los compuestos fueron recibidos como soluciones madre de 10 mM en DMSO (ver la sección 3.1), diluidos a 400 \muM en HEPES 50 mM pH 7,4 a 25ºC, con BSA al 0,1%, y diluciones en serie (1:5) hechas luego en el mismo tampón. La unión no específica fue determinada en presencia de 10 \muM de MDL72222 no marcado. Los ensayos fueron incubados durante 60 min. a temperatura ambiente, después las reacciones de la unión fueron terminadas por filtración rápida sobre placas de la filtro con fibra de vidrio GF/B de 96 pozos (Packard BioScience Co., Meriden, CT) premojadas en polietilenoimina al 0,3%. Las placas de filtro fueron lavadas tres veces con tampón de filtración (HEPES 50 mM congelado, pH 7,4) para eliminar la radioactividad no unida. Las placas fueron secadas, se añadió fluido de centelleo líquido Microscint-20 de 35 \mul (Packard BioScience Co., Meriden, CT) a cada pozo y se contaron las placas en un contador de centelleo líquido Packard Topcount (Packard BioScience Co., Meriden, CT).
Se analizaron los datos de unión usando el procedimiento de regresión no lineal anteriormente descrito para determinar valores K_{i}. El FONDO (curva mínima) fue fijado al valor para la unión no específica, como se determina en presencia de 10 \muM de MDL72222. Se definió la cantidad [L] en la ecuación de Cheng-Prusoff como la concentración [^{3}H]-GR65630.
La selectividad para el subtipo de receptor 5-HT_{4}con respecto al subtipo de receptor 5-HT_{3} fue calculada como la proporción K_{i} (5-HT_{3A})/K_{i} (5-HT_{4(c)})). Los compuestos de la invención que fueron evaluados en este ensayo tuvieron una selectividad de subtipo de receptor 5-HT_{4}/5-HT_{3} que varía de aproximadamente 10 a aproximadamente 950, típicamente varía de aproximadamente 50 a aproximadamente 500. Por ejemplo, el compuesto del ejemplo 1 exhibió una selectividad del subtipo de 160.
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Ensayo 3
Ensayo en Flashplate de acumulación de AMPc de célula entera con células HEK-293 que expresan receptores humanos 5-HT_{4(c)}
En este ensayo, se determinó la fuerza funcional de un compuesto de prueba midiendo la cantidad de AMP cíclico producido cuando las células HEK-293 que expresan receptores 5-HT_{4} entraron en contacto con concentraciones diferentes del compuesto de prueba.
a. Cultivo celular
Las células HEK-293 (riñon embrionario humano) transfectadas establemente con ADNc de receptor 5-HT_{4}(c) humano clonado fueron preparadas expresando el receptor a dos densidades diferentes: (1) a una densidad de aproximadamente 0,5-0,6 pmol/mg proteína, como se ha determinado usando un ensayo de enlace de radioligando de membrana [^{3}H]-GR113808 y (2) a una densidad de aproximadamente 6,0 pmol/mg proteína. Las células fueron cultivadas en matraces T-225 en Dulbecco's Modified Eagles Médium (DMEM) con 4,500 mg/L de D-glucosa (GIBCO-Invitrogen Corp.: Cat #11965) suplementado con 10% suero fetal bovino (FBS) (GIBCO-Invitrogen Corp.: Cat #10437) y (100 unidades) penicilina-(100 \mug) estreptomicina/ml (GIBCO-Invitrogen Corp.: Cat #15140) en una incubadora humedecida con CO_{2} al 5% a 37ºC. Las células fueron cultivadas bajo continua presión de selección por la adición de geneticina (800 \mug/ml: GIBCO-Invitrogen Corp.: Cat #10131) al medio.
b. Preparación celular
Las células fueron cultivadas a aproximadamente 60-80% de confluencia. Veinte a ventidós horas antes del ensayo, las células fueron lavadas dos veces, y alimentadas con DMEM sin suero con 4,500 mg/L D-glucosa (GIBCO-Invitrogen Corp.: Cat #11965). Para cultivar las células, se aspiró el medio y se añadió Versene 10 ml (GIBCO-Invitrogen Corp.: Cat #15040) a cada matraz T-225. Las células fueron incubadas durante 5 min a RT y después fueron desalojadas del matraz por agitación mecánica. La suspensión de la célula fue transferida a un tubo de centrifugado conteniendo un volumen igual de dPBS precalentado (37ºC) y centrifugada durante 5 min a 1000 r.p.m. El sobrenadante fue descartado y el granulado fue resuspendido en tampón de estimulación precalentado (37ºC) (10mL equivalente por 2-3 matraces T-225). Esta vez fue anotado y marcado como tiempo cero. Las células fueron contadas con un contador Coulter (recuento por encima de 8 \mum, rendimiento de matraz fue 1-2 x 10^{7} células/matraz). Las células fueron resuspendidas a una concentración de 5 x 10^{5} células/ml en tampón de estimulación precalentado (37ºC) (como se proporciona en el equipo de Flashplate) y preincubadas a 37ºC durante 10 min.
Los ensayos de AMPc fueron realizados en un formato de radioinmunoanálisis usando el Flashplate Adenylyl Cyclase Activation Assay System con 125 l-AMPc (SMP004B, PerkinElmer Life Sciences Inc., Boston, MA), según las instrucciones del fabricante.
Las células fueron cultivadas y preparadas como se ha descrito anteriormente. Las concentraciones celulares finales en el ensayo fueron 25 x 10^{3} células/pozo y el volumen del ensayo final fue 100 \mul. Los compuestos de prueba fueron recibidos como soluciones madre 10 mM en DMSO, diluidos a 400 \muM en HEPES 50 mM pH 7,4 a 25ºC, con BSA al 0,1%, y diluciones en serie (1:5) hechas después en el mismo tampón. Los ensayos de acumulación de AMP cíclico fueron realizados con 11 concentraciones diferentes de compuesto que varían de 10 pM a 100 \muM (concentraciones de ensayo finales). En todas las placas se incluyó una curva de concentración-respuesta de 5-HT (10 pM a 100 \muM). Las células fueron incubadas, con agitación, a 37ºC durante 15 min. y la reacción fue terminada por adición de 100 \mul de tampón de detección congelado (como se proporciona en el equipo Flashplate) a cada pozo. Las placas fueron selladas e incubadas a 4ºC durante toda la noche. La radioactividad ligada fue cuantificada por espectroscopia de proximidad de centelleo usando Topcount (Packard BioScience Co., Meriden, CT).
La cantidad de AMPc producida por ml de reacción fue extrapolada de la curva del estándar del AMPc, según las instrucciones proporcionadas en el manual del usuario del fabricante. Los datos fueron analizados por análisis de regresión no lineal con el paquete de software de GraphPad Prism usando el modelo sigmoide de dosis-respuesta de 3 parámetros (pendiente restringida a la unidad). Los datos de fuerza son proporcionados como valores pEC_{50}, el logaritmo negativo decimal del valor EC_{50'}, donde EC_{50} es la concentración eficaz para una respuesta máxima del 50%.
Los compuestos de prueba que muestran un valor pEC_{50} más alto en este ensayo tienen una fuerza superior para agonizar el receptor 5-HT_{4}. Los compuestos de la invención que fueron evaluados en este ensayo usando la línea celular (1) con una densidad de aproximadamente 0,5-0,6 pmol/mg proteína, tuvieron un valor pEC_{50} en la gama de aproximadamente 7,5 a aproximadamente 9,0, típicamente en la gama de aproximadamente 8,0 a aproximadamente 9,0. Por ejemplo, el compuesto del ejemplo 1 tuvo un valor pEC_{50} de 8,4.
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Ensayo 4
Ensayo de voltaje-clamp in vitro de inhibición de corriente de iones potasio en células enteras que expresan el canal de potasio cardíaco hERG
Las células CHO-K1 transfectadas establemente con ADNc de hERG fueron obtenidas de Gail Robertson en la Universidad de Wisconsin. Las células fueron conservadas en almacenamiento criogénico hasta ser necesitadas. Las células se expandieron y transfirieron en Dulbecco's Modified Eagles Medium/F12 suplementado con suero fetal bovino al 10% y geneticina 200 \mug/ml. Las células fueron sembradas sobre cubreobjetos de vidrio revestidos con poli D-lisina (100 \mug/ml), en platos de 35 mm^{2} (con 2 ml de medio) a una densidad que permitía a las células aisladas ser seleccionadas para estudios de voltaje-clamp de células completas. Los platos fueron mantenidos en un medio ambiente humedecido con CO_{2} al 5% a 37ºC.
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La solución extracelular fue preparada al menos cada 7 días y fue almacenada a 4ºC cuando no se encontraba en uso. La solución extracelular contenía (mM): NaCl (137), KCI (4), CaCl_{2} (1.8), MgCl_{2} (1), Glucosa (10), ácido 4-(2-hidroxietil)-1- piperazinaetanisulfónico (HEPES) (10), pH 7,4 con NaOH. La solución extracelular, en ausencia o presencia del compuesto de prueba, fue contenida en depósitos, desde donde fluía en la cámara de registro a aproximadamente 0,5 ml/min. La solución intracelular fue preparada, dividida en alícuotas y almacenada a -20ºC hasta el día de su uso. La solución intracelular contenía (mM): KCI (130), MgCl_{2} (1), etilenglicol-bis(beta-aminoetil éter) de sal de ácido N,N,N',N'-tetra acético (EGTA) (5), MgATP (5), ácido 4-(2-hidroxietil)-1-piperazinaetanosulfónico (HEPES) (10), pH 7,2 con KOH. Todos los experimentos fueron realizados a temperatura ambiente (20-22ºC).
Los cubreobjetos sobre los cuales se sembraron las células fueron transferidos a una cámara de registro y perfundidos continuamente. Se formaron sellos Gigaohm entre la célula y el electrodo del parche. Una vez que se consiguió un parche estable, comenzó el registro en el modo de voltaje-clamp, con el potencial de retención inicial a -80 mV. Después de que se consiguiera una corriente de la célula entera estable, las células fueron expuestas al compuesto de prueba. El protocolo del voltaje estándar fue: fase del potencial de la retención de -80 mV a +20 mV durante 4,8 seg, repolarizar a -50 mV durante 5 seg. y luego volver al potencial de retención original (- 80 mV). Este protocolo del voltaje fue realizado una vez cada 15 seg. (0,067 Hz). Las amplitudes de corriente máximas durante la fase de repolarización fueron determinadas usando el software pClamp. Los compuestos de prueba a una concentración de 3 \muM fueron perfundidos sobre las células durante 5 minutos, seguidos de un periodo de lavado de 5 minutos en ausencia del compuesto. Finalmente, se añadió un control positivo (cisapride, 20 nm) al perfusado para evaluar la función de la célula. La fase de -80 mV a +20 mV activa el canal de hERG, dando como resultado una corriente externa. La fase regresiva a -50 mV da como resultado una corriente de la cola externa, cuando el canal se recupera de la inactivación y se desactiva.
Las amplitudes de corrientes máximas durante la fase de la repolarización fueron determinadas usando el software pClamp. Los datos de control y artículo de prueba fueron exportados a Origin® (OriginLab Corp., Northampton MA) donde las amplitudes de corriente individuales fueron normalizadas a la amplitud de corriente inicial en ausencia de compuesto. Los medios de la corriente normalizada y los errores estándar para cada condición fueron calculados y fijados en comparación con el curso del tiempo del experimento.
Se realizaron comparaciones entre las inhibiciones corrientes de K^{+} observadas después de la exposición durante cinco minutos ya sea al artículo de la prueba o al control del vehículo (normalmente DMSO al 0,3%). Se realizaron comparaciones estadísticas entre grupos experimentales usando una prueba T independiente de dos poblaciones (Microcal Origin v. 6.0). Las diferencias fueron consideradas significativas a P < 0,05.
A medida que más pequeño era el porcentaje de inhibición de la corriente de iones de potasio en este ensayo, más pequeño era el potencial de compuestos de la prueba para cambiar el modelo de repolarización cardíaca al usarse como agentes terapéuticos. Los compuestos de la invención que fueron evaluados en este ensayo a una concentración de 3 \muM típicamente exhibieron una inhibición de la corriente de iones potasio inferior al 40% aproximadamente, más típicamente, inferior al 25% aproximadamente. Por ejemplo, el compuesto del ejemplo 1 exhibió una inhibición de aproximadamente el 9% en este ensayo.
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Ensayo 5
Modelo de biodisponibilidad oral in vitro: Ensayo de permeación de Caco-2
El ensayo de permeación de Caco-2 fue realizado para modelar la capacidad de los compuestos de la prueba para atravesar el intestino e introducirse en el flujo sanguíneo después de la administración oral. Se determinó el nivel en el cual los compuestos de la prueba en solución impregnan una monocapa celular diseñada para imitar la estrecha conjunción de las pequeñas monocapas intestinales humanas.
Las células Caco-2 (colon, adenocarcinoma; humanas) fueron obtenidas de ATCC (American Type Culture Collection; Rockville, MD). Para el estudio de la permeación, se sembraron las células a una densidad de 63 000 células/cm^{2} en filtros de policarbonato Transwell prehumedecidos (Costar; Cambridge, MA). Se formó una monocapa celular después de 21 días en cultivo. Después del cultivo celular en la placa Transwell, la membrana con la monocapa celular fue despegada de la placa Transwell y fue insertada en la cámara de difusión (Costar; Cambridge, MA). La cámara de difusión fue insertada en el bloque de calentamiento que fue equipado con agua termostáticamente regulada a 37ºC de circulación externa para regular la temperatura. El colector de aire entregó O_{2} al 95% /CO_{2} al 25% a cada mitad de una cámara de difusión y creó un modelo de flujo laminar a través de la monocapa celular, que fue eficaz de reducir la capa límite no agitada.
El estudio de permeación se realizó con concentraciones del compuesto de la prueba a 100 \muM y con ^{14}C-manitol para controlar la integridad de la monocapa. Todos los experimentos fueron conducidos a 37ºC durante 60 min. Las muestras fueron tomadas a 0, 30 y 60 min. del lado donante y receptor de la cámara. Las muestras fueron analizadas por HPLC o recuento por escintilación líquido para averiguar las concentraciones del compuesto de prueba y manitol. El coeficiente de permeación (K_{p}) fue calculado en cm/seg.
\newpage
En este ensayo, un valor K_{p} superior a aproximadamente 10 x 10^{-6} cm/seg es considerado indicativo de biodisponibilidad favorable. Los compuestos de la invención que fueron evaluados en este ensayo típicamente exhibieron valores K_{p} de entre aproximadamente 20 x 10^{-6} cm/seg y aproximadamente 60 x 10^{-6} cm/seg, más típicamente entre aproximadamente 30 x10''6 cm/seg y aproximadamente 60 x 10''6 cm/seg. Por ejemplo, el compuesto del ejemplo 1 exhibió un valor K_{p} de 60 x 10^{-6} cm/seg.
Ensayo 6
Estudio farmacocinético en la rata
Las formulaciones de solución acuosa de los compuestos de la prueba fueron preparadas en ácido láctico al 0,1% a un pH de entre 5 aproximadamente y 6 aproximadamente. Las ratas macho de Sprague-Dawley (CD strain, Charles River Laboratories, Wilmington, MA) recibieron dosis de los compuestos de la prueba por administración intravenosa (IV) a una dosis de 2,5 mg/kg o por alimentación oral forzada (PO) a una dosis de 5 mg/kg. El volumen de la dosificación fue 1 ml/kg para IV y 2 ml/kg para administración PO. Se recogieron muestras de sangre en serie de los animales antes de la dosis y a 2 (IV solamente), 5, 15, y 30 min. y a 1, 2, 4, 8, y 24 horas después de la dosis. Las concentraciones de los compuestos de la prueba en el plasma sanguíneo fueron determinadas por análisis de espectrometría de masas - cromatografía líquida (LC-MS/MS) (MDS SCIEX, API 4000, Applied Biosystems, Foster City, CA) con un límite inferior de cantidad de 1 ng/ml.
Los parámetros farmacocinéticos estándar fueron evaluados por análisis no compartimental (modelo 201 para IV y modelo 200 para PO) usando WinNonlin (Versión 4.0.1, Pharsight, Mountain View, CA). El máximo en la curva de concentración del compuesto de la prueba en plasma sanguíneo vs. el tiempo es denominado C_{max}. El área bajo la concentración vs. la curva en función del tiempo del tiempo de dosificación a la última concentración medible (AUC(0-t)) fue calculada por la regla trapezoidal lineal. La biodisponibilidad oral (F(%)), es decir la proporción normalizada de dosis de AUC(0-t) a administración PO para AUC(0-t) para IV administración, puede ser calculada como:
F%=AUC_{PO}/AUC_{IV} x Dosis_{IV}/Dosis_{PO} x 100%
Se espera que los compuestos de la prueba que muestran valores superiores de los parámetros C_{max}, AUC(0-t) y F(%) en este ensayo tengan biodisponibilidad superior cuando son administrados oralmente. Los compuestos de la invención que fueron evaluados en este ensayo tuvieron valores C_{max} entre 0,15 aproximadamente a aproximadamente 0,35 \mug/ml y valores AUC(0-t) entre 0,5 aproximadamente a aproximadamente 1,1 \mug- hr/ml. En particular, el compuesto del ejemplo 1 tuvo los siguientes valores: C_{max} de 0,32 \mug/mL; AUC(0-t) de 0,97 \mug hr/mL; y biodisponibilidad oral F(%) de 55%.
Aunque la presente invención ha sido descrita con referencia a las formas de realización específicas de la misma, expertos en la técnica deben entender que se pueden realizar diferentes cambios y los equivalentes pueden ser sustituidos sin salirse del espíritu real y el ámbito de la invención. Además, se pueden hacer muchas modificaciones para adaptar una situación, material, composición de materia, proceso, fase de proceso o fases particulares al objetivo, espíritu y alcance de la presente invención. Todas esas modificaciones tienen por objeto estar dentro del campo de las reivindicaciones anexas en la presente. Adicionalmente, todas las publicaciones, patentes y documentos de patentes citadas anteriormente se incorporan de manera completa en la presente como referencia, como si fueran incorporadas individualmente a modo de referencia.
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Referencias citadas en la descripción Esta lista de referencias citada por el solicitante ha sido recopilada exclusivamente para la información del lector. No forma parte del documento de patente europea. La misma ha sido confeccionada con la mayor diligencia; la OEP sin embargo no asume responsabilidad alguna por eventuales errores u omisiones. Documentos de patentes citados en la descripción
\sqbullet EP 908459 A [0004]
\sqbullet WO 2005080389 A [0004]
Bibliografía distinta de patentes citada en la descripción
\sqbulletLanglois Fischmeister J. Med. Chem., 2003, vol. 46, 319-344 [0003]
\sqbulletJ. Med. Chem, 1998, vol. 41, 1943-1955 [0004]
\sqbullet T.W. Greene G.M. Wuts Protecting Groups in Organic Synthesis Wiley 1999. [0056]
\sqbullet T. W. Greene G. M. Wuts Protecting Groups in Organic Synthesis Wiley 1999. [0059]
\sqbulletThe Journal of Chemical Research, 2005, 21-22 [0074]
\sqbulletHeteroatom Chemistry, 1994, vol. 5, no. 5/6. 437-40 [0074]
\sqbulletGer. Offen., 1990, 3839743- [0074]
\sqbullet Remington: The Science and Practice of Pharmacy Lippincott Williams & White2000. [0090]
\sqbullet H.C. Ansel et al. Pharmaceutical Dosage Forms and Drug Delivery Systems Lippincott Williams & White1999. [0090]
\sqbulletCavero et al. Opinión on Pharmacotherapy, 2000, vol. 1, 947-73 [0131]
\sqbulletFermini et al. Nature Reviews Drug Discovery, 2003, vol. 2, 439-447 [0131]
\sqbulletDehmlow, E. V. Westerheide, R Synthesis, 1992, vol. 10, 947-9 [0143]
\sqbullet Cheng Prusoff Biochemical Pharmacology, 1973, vol. 22, 3099-108 [0175]

Claims (18)

1. Compuesto de fórmula (I):
41 
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donde:
R^{1} es halo o C_{1-3} alquilo, donde C_{1-3} alquilo es sustituido opcionalmente con hidroxi o halo;
R^{2} es hidrógeno o C_{1-3} alquilo, donde C_{1-3} alquilo es sustituido opcionalmente con hidroxi;
R^{3} es C_{1-3} alquilo o hidrógeno;
R^{4} es -(CH_{2})_{1-3}C(O)NR^{a} R^{b},
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42 
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o R^{3} y R^{4} con el átomo de nitrógeno al cual están unidos forman una fracción seleccionada de:
(i) una fracción de fórmula (a):
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43 
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(ii) una fracción de fórmula (b):
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44 
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y
\newpage
(iii) una fracción de fórmula (c):
45 
\vskip1.000000\baselineskip
donde:
R^{5} es -OC(O)NR^{a}R^{b}, -C(O)NR^{a} R^{b}, -NR^{d}S(O)_{2}C_{1-3} alquilo, -NR^{d}C(O)R^{c}, -NR^{d} S(O)_{2}NR^{a}R^{b} o -NR^{d}C(O)0Re;
R^{6} es -C(O)R^{f}, -(CH_{2})_{2}OR^{g}, -S(O)_{2}NR^{a}R^{b}, -S(O)_{2} C_{1-3} alquilo o -S(O)_{2}(CH_{2})_{1-3} S(O)_{2}C_{1-3} alquilo;
R^{a}, R^{b} y R^{c} son independientemente hidrógeno o C_{1-3} alquilo;
R^{d} es hidrógeno o C_{1-3} alquilo, donde C1 alquilo es sustituido opcionalmente con hidroxi;
R^{e} es C_{1-3} alquilo;
R^{f} es hidrógeno, C_{1-3} alquilo, tetrahidrofuranilo o -NR^{a}R^{b};
R^{g} es hidrógeno o C_{1-3} alquilo;
a es 0, 1 o 2;
b es 0, 1, 2 o 3;
c es 0, 1, o 2;
d es 1 o 2 y
e es 1 o 2;
a condición de que cuando c es 0, d es 2 y R^{5} es -C(O)NR^{a} R^{b}; y cuando c es 2, d es 1;
o una sal farmacéuticamente aceptable o solvato o estereoisómero de la misma.
2. Compuesto de la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que a es 0.
3. Compuesto de la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que R^{2} es etilo o isopropilo.
4. Compuesto de la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que b es 1.
5. Compuesto de la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que R^{3} y R^{4} con el átomo de nitrógeno al que están unidos forman una fracción de fórmula (b).
6. Compuesto de la reivindicación 1, caracterizado por le hecho de que R^{3} y R^{4} con el átomo de nitrógeno al que están unidos forman una fracción de fórmula (c).
7. Compuesto de la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que:
R^{2} es etilo o isopropilo
R^{3} es C_{1-3} alquilo y
R^{4} es -(CH_{2})_{1-3} C(O)NR^{a}R^{b} o
46
o R^{3} y R^{4} con el átomo de nitrógeno al que están unidos forman una fracción seleccionada de una fracción de fórmula (a), una fracción de fórmula (b) y una fracción de fórmula (c);
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donde
R^{5} es -OC(O)NR^{a}R^{b} o -C(O)NR^{a}R^{b};
R^{6} es -C(O)R^{f}, -(CH_{2})_{2}OR^{g}, o -S(O)_{2} NR^{a}R^{b};
R^{a}, R^{b} y R^{g} son independientemente hidrógeno o metilo;
R^{f} es metilo, tetrahidrofuranilo o -NR^{a} R^{b};
a es 0;
b es 1;
c es 1 o 2;
d es 1; y
e es 1.
\vskip1.000000\baselineskip
8. Compuesto de la reivindicación 7, donde R^{3} y R^{4} con el átomo de nitrógeno al que están unidos forman una fracción de fórmula (b), donde R^{6} es -C(O)R^{f}.
9. Compuesto de la reivindicación 1, donde el compuesto es seleccionado de:
3-{(1S,3R,5R)-3-[(3-isopropil-2-oxo-2,3-dihidrobenzoimidazol-1-carbonil)amino]-8-azabiciclo-[3,2,1]oct-8-il}
propil éster de ácido 4-(tetrahidrofurano-2-carbonil)piperazina-1-carboxílico;
3-{(1S,3R,5R)-3-[(3-isopropil-2-oxo-2,3-dihidrobenzoimidazol-1-carbonil)amino]-8-azabiciclo-[3,2,1]oct-8-il}
propil éster de ácido 4-(2-hidroxietil)piperazina-1-carboxílico;
3-{(1S,3R,5R)-3-[(3-isopropil-2-oxo-2,3-dihidrobenzoimidazol-1-carbonil)amino]-8-azabiciclo[3,2,1]oct-8-il}
propil éster de ácido 4-acetil-piperazina-1 -carboxílico;
3-{(1S,3R,5R)-3-[(3-isopropil-2-oxo-2,3-dihidrobenzoimidazol-1-carbonil)amino]-8-aza-biciclo[3,2,1]oct-8-il}
propil éster de ácido 4-dimetilcarbamoiloxipiperidina-1-carboxílico;
3-{(1S,3R,5R)-3-[(3-isopropil-2-oxo-2,3-dihidrobenzoimidazol-1-carbonil)amino]-8-azabiciclo[3,2,1]oct-8-il}
propil éster de ácido 3-carbamoilpiperidina-1-carboxílico;
3-{(1S,3R,5R)-3-[(3-isopropil-2-oxo-2,3-dihidrobenzoimidazol-1-carbonil)amino]-8-azabiciclo[3.2.1]oct-8-il}
propil éster de ácido 1,1-dioxo-1\lambda^{6}-tiomorfolina-4-carboxílico;
éster; 3-{(1S,3R,5R)-3-[(3-isopropil-2-oxo-2,3-dihidrobenzoimidazol-1-carbonil)amino]-8-azabiciclo-[3.2.1]oct-8-il}propil éster de ácido (1,1-dioxotetrahidro-1\lambda^{6}-tiofen-3-il)metilcarbámico;
3-{(1S,3R,5R)-3-[(3-isopropil-2-oxo-2,3-dihidrobenzoimidazol-1-carbonil)amino]-8-azabiciclo[3,2,1]oct-8-il}
propil éster de ácido (R)-2-carbamoilpirrolidina-1-carboxílico;
3-((1S,3R,5R)-)-3-[(3-isopropil-2-oxo-2,3-dihidrobenzoimidazol-1-carbonil)amino]-8-azabiciclo[3,2,1]-oct-8-il}
propil éster de ácido 4-acetil-[1,4]diazepan-1-carboxílico;
3-{(1S,3R,5R)-3-[(3-isopropil-2-oxo-2,3-dihidrobenzoimidazol-1-carbonil)amino]-8-azabiciclo[3.2.1]oct-8-il}
propil éster de ácido dimetilcarbamoilmetil-metilcarbámico;
3-{(1S,3R,SR)-3-[(3-isopropil-2-oxo-2,3-dihidrobenzoimidazol-1-carbonil)amino]-8-azabiciclo[3.2.1]oct-8-il}
propil éster de ácido 4-dimetilcarbamoilpiperazina-1-carboxílico;
3-{(1S,3R,5R)-3-[(3-isopropil-2-oxo-2,3-dihidrobenzoimidazol-1-carbonil)amino]-8-azabiciclo[3.2.1]oct-8-il}
propil éster de ácido 4-dimetilsulfamoilpiperazina-1-carboxílico y sales farmacéuticamente aceptables o solvatos o estereoisómeros de los mismos.
10. Compuesto según la reivindicación 1, donde en el compuesto es 3-{(1S,3R,SR)-3-[(3-isopropil-2-oxo-2,3-dihidrobenzoimidazol-1-carbonil)amino]-8-azabiciclo[3,2,1]oct-8-il}propil éster de ácido 1,1-dioxo-1\lambda^{6}-tiomorfolina-4-carboilico o una sal farmacéuticamente aceptable o solvato o estereoisómero del mismo.
\global\parskip1.000000\baselineskip
11. Composición farmacéutica que comprende una cantidad terapéuticamente eficaz del compuesto de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 y un portador farmacéuticamente aceptable.
12. Compuesto según se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 para el uso en terapia.
13. Compuesto según la reivindicación 12, para el uso en el tratamiento de una condición médica en un mamífero, seleccionado del síndrome de intestino irritable, estreñimiento crónico, dispepsia funcional, vaciado gástrico retardado, enfermedad de reflujo gastroesofágico, gastroparesia, íleo postoperatorio, pseudo-obstrucción intestinal y tránsito retardado inducido por fármacos.
14. Uso de un compuesto de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 para la producción de un medicamento para el tratamiento de una condición médica en un mamífero, seleccionado del síndrome de intestino irritable, estreñimiento crónico, dispepsia funcional, vaciado gástrico retardado, enfermedad de reflujo gastroesofágico, gastroparesia, íleo postoperatorio, pseudo-obstrucción intestinal y tránsito retardado inducido por fármacos.
15. Compuesto según la reivindicación 12, para el uso en el tratamiento de un trastorno de motilidad reducida del tracto gastrointestinal en un mamífero.
16. Uso según la reivindicación 14 donde la condición médica se selecciona del estreñimiento crónico, síndrome de intestino irritable con estreñimiento predominante, gastroparesia diabética e idiopática y dispepsia funcional.
17. Proceso para preparar un compuesto de fórmula (I):
\vskip1.000000\baselineskip
47 
\vskip1.000000\baselineskip
donde R^{1}, R^{2}, R^{3}, R^{4}, a y b son tal y como se define en la reivindicación 1, o una sal o solvato o estereoisómero de la misma, el proceso comprendiendo:
\vskip1.000000\baselineskip
(a) reaccionar un compuesto de fórmula (III):
\vskip1.000000\baselineskip
48 
\vskip1.000000\baselineskip
\newpage
con un compuesto de fórmula (IV):
49
donde L^{1} es un grupo saliente; o
\vskip1.000000\baselineskip
(b) reaccionar un compuesto de fórmula (V):
50
donde A es un grupo saliente;
con un compuesto de fórmula (VI):
51
para proporcionar un compuesto de fórmula (I), o una sal o solvato o estereoisómero del mismo.
18. Método de estudio de una muestra o un sistema biológico in vitro que comprende un receptor 5-HT_{4} comprendiendo:
(a) poner en contacto la muestra o el sistema biológico in vitro con un compuesto de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 y
(b) determinar el efecto provocado por el compuesto en la muestra o sistema biológico.
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