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ペネムプロドラッグ
説明

ペネムプロドラッグ

経口で生物利用可能なスロペネムのプロドラッグ、例えば式(I)、ならびにその溶媒和物および水和物、その調製、その製剤、ならびにヒトなどの哺乳動物において感染を治療および予防するための使用。
【化1】


【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、抗感染剤、抗生物質、経口抗生物質、およびプロドラッグ、特にスロペネム(sulopenem)プロドラッグ、それらの調製、ならびに使用に関する。
【背景技術】
【0002】
米国特許第5013729号は、(5R,6S)−6−[(1R)−1−ヒドロキシエチル]−7−オキソ−3−[[(1R,3S)−テトラヒドロ−1−オキシド−3−チエニル]チオ]−4−チア−1−アザビシクロ[3.2.0]ヘプト−2−エン−2−カルボン酸と称することのできる広域抗生物質である、スロペネムを記載している。J.Org.Chem.、57、4352〜61(1992)も参照されたい。
【0003】
他のペネムおよびプロドラッグは、例えば米国特許第4952577号、米国特許第5506225号、国際公開第1992/003444号、および国際公開第2004/067532号で論じられている。
【0004】
スロペネムおよびある種のそのプロドラッグを用いて、様々な前臨床試験および臨床試験が行われてきた。スロペネム自体は、明らかには経口で生物学的に利用可能ではない。米国特許第5013729号はスロペネムプロドラッグを論じており、スロペネムのピバロイルオキシメチルプロドラッグが包含される(スロペネムPOMエステル)。2種の立体異性体の混合物として経口投与されたとき、このPOMエステルは、ヒトにおいて経口で生物学的に利用可能であることが示された。Fouldsら、Antimicrobial Agents and Chemotherapy、665〜671頁(1991年、4月)を参照されたい。しかしながら、POMエステルプロドラッグは、加水分解およびピバル酸またはトリメチル酢酸放出後の組織カルニチン枯渇を伴う。Brass、Pharmacological Reviews、54、589〜598(2002)を参照されたい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、高度経口暴露または生物学的利用能、組織カルニチンを枯渇させる傾向の欠如、実用的な医薬製剤および使用に好ましく適している物理化学的特性、例えば結晶化度、融点、水溶解度、および透過性などの1つまたは複数を兼ね備える新規なスロペネムプロドラッグへの要求に対処する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
いくつかの態様において、本発明は、式Iの化合物を包含する。
【0007】
【化1】

【0008】
他の態様において、本発明は、式IIの化合物を包含する。
【0009】
【化2】

【0010】
本発明はさらに、細菌感染を治療または予防するための製剤および化合物の使用を包含する。
【発明を実施するための形態】
【0011】
化合物
本発明は、上に示し記載した、式IおよびIIのプロドラッグ化合物を包含する。立体中心でのRおよびS立体配置の両方を可能にし、それらを含む、上図に示したすべての立体異性体およびその混合物が企図され包含される。
【0012】
式IおよびIIの化合物の好ましい立体配置は、以下のとおりである。
【0013】
【化3】

特に、オキソチオラニル部分は、以下に示すとおり、好ましくは立体配置1R,3Sである。
【0014】
【化4】

【0015】
例えば、(2−エチル−1−オキソブトキシ)メチル(5R,6S)−6−[(1R)−1−ヒドロキシエチル]−7−オキソ−3−[[(1R,3S)−テトラヒドロ−1−オキシド−3−チエニル]チオ]−4−チア−1−アザビシクロ[3.2.0]ヘプト−2−エン−2−カルボキシラート(本明細書では化合物1)が提供され、これを下に図示する。
【0016】
【化5】

【0017】
他の例は、(2−エトキシ−2−メチル−1−オキソプロポキシ)メチル(5R,6S)−6−[(1R)−1−ヒドロキシエチル]−7−オキソ−3−[[(1R,3S)−テトラヒドロ−1−オキシド−3−チエニル]チオ]−4−チア−1−アザビシクロ[3.2.0]ヘプト−2−エン−2−カルボキシラート(本明細書では化合物2)が提供され、これを下に図示する。
【0018】
【化6】

【0019】
本発明のプロドラッグは、非晶質であることができ、または種々の結晶形態もしくは多形として存在することができ、溶媒和物および水和物が包含される。プロドラッグの多形は本発明の一部を形成し、種々の条件下で本発明のプロドラッグを結晶化することによって調製できる。多形は、プロドラッグを加熱または溶融し、その後、徐冷却または急速冷却して得ることもできる。多形の存在は、固体プローブNMR分光法、IR分光法、示差走査熱量測定、粉末X線回折、または他のそのような技法によって求めることができる。したがって、化合物自体の詳述はその多形に開かれており、それに結合する水または溶媒分子を包含する。
【0020】
調製
本発明のプロドラッグは、例えば、本明細書、またはそれらすべての全体が参照により本明細書に組み込まれている、米国特許第3951954号、第4234579号、第4287181号、第4452796号、第4342693号、第4348264号、第4416891号、第4457924号、および第5013729号に開示されているものなどの既知の方法に従って、スロペネムの遊離酸から調製できる。
【0021】
使用
本発明のプロドラッグは、ヒトにおいて、気道、外科、中枢神経系、胃腸、泌尿生殖器、婦人科、皮膚軟組織、および眼の感染、ならびに市中肺炎などの多様な院内および市中感染を治療するために用いることができる。これらのプロドラッグの抗菌活性は、予防的使用にも有利に利用することができる。経口投与が好ましい。生物活性データは以下に示す。
【0022】
投与されるプロドラッグの最小量は、最小治療有効量である。投与されるプロドラッグの最大量は、毒物学的に許容できる量である。いくつかの実施形態において、投与されるスロペネムプロドラッグの量は、投与間隔の少なくとも約30%の間(例えば、BID(2回/日)投与では少なくとも約3.6時間、またはTID(3回/日)では少なくとも約2.4時間)、スロペネムの血漿抗生物質濃度を感染病原体のMIC90(90%最小阻止濃度)(例えば、約0.5μg/mL、または約1μg/mL)より高く維持する量である。いくつかの実施形態において、血中レベルは、投与間隔の少なくとも約40%の間(例えば、BIDでは少なくとも約4.8時間、またはTIDでは少なくとも約3.2時間)、目標レベルまたはそれを超えるレベルに維持される。
【0023】
一般に、成人のスロペネムプロドラッグの日用量は、約500mgA(ミリグラムスロペネム当量)から約6gA、または約1gAから約5gAであることができる。成人のスロペネムプロドラッグのレジメンは、約12時間間隔で1日2回投与の約500mgAから約1500mgAであることができる。レジメンは約1週間から約2週間の期間にわたって投与することができる。ある種の感染では、これらの範囲外の用量を用いることが必要であるか、または望ましい可能性がある。
【0024】
本発明のプロドラッグの日用量は、通常、普通は等しい用量で1日1から4回投与できる。いくつかの実施形態において、プロドラッグ用量は、約500から約2500mgBIDもしくはTID、約800mgから約1gBID、またはより重度の感染の場合、約2gBIDもしくはTIDであり得る。いくつかの実施形態において、用量は、約7から約25mg/kgBID、約17から約45mg/kgBID、または約17から約45mg/kgTIDであり得る。
【0025】
いくつかの実施形態において、治療はスロペネム自体または他の抗生物質によって静脈内で開始し、その後、治療は本発明の経口プロドラッグによって継続する。
【0026】
さらに以下で論じるとおり、化合物1のプロドラッグは、プロドラッグ1000mg(約730mgスロペネム当量)の経口投与により、3.18から4.84時間の間、約0.5μg/mLを超えるヒト血中レベルを提供することが見出された。異なる実験において、化合物1のプロドラッグは、プロドラッグ2000mg(約1460mgスロペネム当量)の経口投与により、4.28から5.94時間の間、約1μg/mLを超えるヒト血中レベルを提供することが見出された。
【0027】
プロドラッグの使用は、他の活性剤と併用できる。スロペネムまたはスロペネムプロドラッグの使用は、腎尿細管分泌の抑制作用を有するプロベネシドまたは類似の活性剤と併用できる。
【0028】
製剤
本発明は、1種または複数の賦形剤および/または1種または複数の他の活性成分を用いてまたは用いずに、経口投与用に製剤化された本発明のプロドラッグ化合物を含む医薬組成物を包含する。プロドラッグは溶媒和物または水和物の形態であり得る。
【0029】
本発明の経口投与形態は、標準的な製薬の慣例に従って、チュアブル錠剤を包含する錠剤、カプセル剤、丸剤、ロゼンジ、トローチ、粉剤、シロップ、エリキシル、液剤、懸濁剤などであり得る。本発明の医薬組成物は、経鼻胃管を通して患者の胃腸管に直接送達することもできる。
【0030】
経口投与形態は、いくつかの実施形態において、プロドラッグ約800から約2500mgを含有できる。
【0031】
賦形剤は、意図される投与形態に基づいて選択できる。非限定的な例には、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、スクロース、ゼラチン、アカシア、トラガカントゴム、またはトウモロコシデンプン;充填剤、例えば微結晶性セルロース、ラクトース、クエン酸ナトリウム、炭酸カルシウム、第二リン酸カルシウム、グリシン、およびデンプンなど;崩壊剤、例えばトウモロコシデンプン、ジャガイモデンプン、アルギン酸、デンプングリコール酸ナトリウム、クロスカルメロースナトリウム、およびある種の複合ケイ酸塩など;潤滑剤、例えばステアリン酸マグネシウム、ラウリル硫酸ナトリウム、およびタルクなど;ならびに甘味剤、例えばスクロース、ラクトース、またはサッカリンなどが包含される。投与単位形態がカプセル剤であるとき、上記の種類の材料に加えて、脂肪油などの液体担体を含有することができる。賦形剤はまた、キサンタンゴムまたはヒドロキシプロピルメチルセルロースなどの懸濁助剤、コロイド状シリカなどの滑剤、希釈剤、および二酸化ケイ素などの増量剤、特に小児用経口懸濁剤およびサシェ剤の場合、香味剤を包含することもできる。コハク酸などの安定剤も用いることができる。コーティングとして、または投与単位の物理的形態を変更するために、他の種々の材料が存在してもよい。例えば、錠剤は、シェラック、糖、またはその両方で被覆することができる。調節放出投与形態も企図される。
【0032】
プロドラッグは、本明細書に記載の範囲内で所望の治療投与量を提供するのに充分な量で医薬組成物に存在する。プロドラッグと賦形剤の割合の比は、当然ながら活性成分の化学的性質、溶解性、および安定性、ならびに企図される投与形態などの要因によって決まる。典型的に、本発明の医薬組成物は、プロドラッグ約20重量%から約95重量%を含有できる。
【0033】
スロペネムの生物活性
スロペネムは、院内病原体を包含する広範囲の病原体に対して活性である。これには、セファロスポリンに耐性を与える基質拡張型β−ラクタマーゼを発現する腸内細菌科(Enterobacteriaceae)のメンバー(クレブシエラ・ニューモニエ(K.pneumoniae)、ESBL+)に対する強力な活性が包含される。さらに、これらの分離菌の多くはフルオロキノロンにも耐性がある。スロペネムは、臨床的に関連のある多くの嫌気性菌種に対して非常に活性である。
【0034】
スロペネム(親酸(5R,6S)−6−[(1R)−1−ヒドロキシエチル]−7−オキソ−3−[[(1R,3S)−テトラヒドロ−1−オキシド−3−チエニル]チオ]−4−チア−1−アザビシクロ[3.2.0]ヘプト−2−エン−2−カルボン酸)のin vitro活性を、表1に要約したとおり、市中および院内感染に関与する病原体に対して評価した。
【0035】
【表1】

【0036】
このように、スロペネムは、セファロスポリンおよびフルオロキノロンに耐性がある院内病原体を包含する、広範な病原体に対して活性である。この範囲は、感染病原体が同定されており、スロペネムに対する感受性が確認されている場合、病院での広い使用を支持している。これには混合微生物叢の関与が見込まれる場合、特に混合感染が疑われるとき多剤レジメンの一部として、呼吸器適応症および外科的適応症の広範なリストが包含される。
【0037】
プロドラッグ経口有効性
化合物を、3種の異なるin vivo感染モデルで、経口有効性に関してプロファイルした。それぞれの感染を確立するために用いた細菌性病原体は、それらの耐性プロファイル、およびヒト疾患に関連するモデルで感染を引き起こす能力に基づいて選択した。クレブシエラ・ニューモニエ(Klebsiella pneumoniae)分離菌1109および6485は、基質拡張型β−ラクタマーゼ陽性(ESBL)株の最近の臨床分離菌のコレクションに由来し、シプロフロキサシンおよびセフタジジム、ならびに他のβ−ラクタム抗生物質に対して高いMICを有している。両分離菌は、マウスで致死性全身感染を引き起こす能力が実証されている。ストレプトコッカス・ニューモニエ(Streptococcus pneumoniae)1095は、マウス全身および気道感染モデルにおいて病原性である、ペニシリン耐性、マクロライド耐性株である。ヘモフィルス・インフルエンザ株Rd/AH5−3は実験室株Rdから得たものであり、PBP3での特定部位変異はこのβ−ラクタマーゼ陰性株をアンピシリン耐性にする(BLNAR)。この株は、この疾患のスナネズミ(Mongolian gerbil)モデルで中耳炎を起こすことができる。結果を下の表2に要約する。
【0038】
マウス急性全身感染モデル:このモデルでは、CF−1マウスを、致死接種源のクレブシエラ・ニューモニエ1109、6485、またはストレプトコッカス・ニューモニエ1095の腹腔内注射によって感染させた。広範囲の用量レベルを網羅するために、群当たり8から10頭のマウスからなる4つの用量群を感染および処置した。マウスに感染後30分/4時間、または感染後1/5時間にBID療法を投与し、感染後第4日の生存動物数に基づいて、PD50(感染、処置マウスの50%が生存する用量)を算出した。
【0039】
マウス気道感染モデル:このモデルは致死惹起(challenge)のストレプトコッカス・ニューモニエ1095の鼻腔内接種によって開始し、肺炎を引き起こした。広範囲の用量レベルを網羅するために、群当たり8から10頭のマウスからなる4つの用量群を感染および処置した。感染後18時間にBID療法を開始し、2日間継続した。感染後第10日に各用量群で生存しているマウスの数を用いて、PD50を求めた。
【0040】
スナネズミ中耳炎モデル:中耳炎を確立するために、スナネズミを、ヘモフィルス・インフルエンザのBLNAR株で胞内(intrabulla)接種によって感染させた。広範囲の用量レベルを網羅するために、群当たり5頭のスナネズミからなる4つの用量群を感染および処置した。感染後18時間にTID療法を開始し、2日間継続した。感染後第4日に、動物を安楽死させ、中耳液洗浄物を収集し、そこに含有される細菌数を求めた。細菌レベルに基づいてED50を算出し、100コロニー形成単位/ml未満のカウント数を有する中耳液洗浄試料は浄化されているとみなした。
【0041】
化合物1および2の化合物、化合物A(下に示す)、および下に示すスロペネムのピバロイルオキシメチルエステル(POM−エステル)((1R,3S)オキソチオラン立体化学)である化合物B1に関してデータを収集した。化合物B2は、ジアステレオマー混合物である(下に示す)。
【0042】
【化7】

【0043】
【化8】

【0044】
【化9】

【0045】
【表2】

【0046】
プロドラッグの臨床薬物動態
スロペネムプロドラッグ化合物の化合物1、化合物B2(Fouldsらのデータ)、および化合物Aの健常人志願者から得た臨床薬物動態(PK)データを下記の表3に要約する。化合物B2は、オキソチオラニル部分の立体配置が(1R,3S)であるジアステレオマーが化合物B1であるジアステレオマー混合物である(上図参照)。プロドラッグ化合物2の臨床データは得られない。
【0047】
化合物1および化合物Aでは、6人の被験者が増量様式で投与を受けた。投与前、ならびに投与後0.5、1、2、3、4、6、8、および12時間に全血試料を得て、血漿に処理した。次いで血清および血漿試料を、バリデーションされたHPLC法を用いて、スロペネム濃度に関して定量した。化合物AのTmaxデータを中央値および範囲として示す。
【0048】
合計10人の被験者に化合物B2を単回投与した。上記Fouldsらを参照されたい。投与前、ならびにスロペネム親化合物500mg当量(5被験者)およびスロペネム親化合物1000mg当量(5被験者)で化合物B2を経口投与後、0.08、0.17、0.33、0.5、1、1.5、2、3、4、6、および8時間に血液試料を得て、血清に処理した。Fouldsらは、化合物B2に存在する1R,3S(化合物B1)および1S,3RジアステレオマーのPKへの寄与も推定している。
【0049】
【表3】

【0050】
化合物B2経口投与後のスロペネムへの暴露は、同じ試験の静脈内AUCと比較して吸収率として表した(表4、Fouldsら)。吸収率は、205から409mgスロペネム当量用量の化合物B2では、38.5から33.5%の範囲であった。Fouldsらの表4の同じ静脈内データを用いて、それぞれ292および438mgスロペネム当量用量の化合物1の場合、吸収率37.1および28.0%が推定できる。
【0051】
種々の用量当量が投与されたが、これらのプロドラッグの傾向は、用量に比例した全身暴露増加には達しない。化合物Aのデータは、少なくともプロドラッグ脂肪親和性の増大は必ずしも経口暴露の向上と解釈されないことを実証している。脂肪親和性(ClogP)は、ACDLabs9.0ソフトウェア(LogP/DB;www.acdlabs.com)を用いて算出し、以下の結果を得た。化合物1:−0.29、化合物A:0.83、化合物B1:−1.0、化合物B2:−1.0。化合物Aのさらなる評価は、胃腸管での固有の不安定性を明らかにした。in vitroでヒト腸液を用いて化合物1によって実証される胃腸安定性の向上は、用量に対する経口暴露の増大と相関する。
【0052】
プロドラッグの評価および選択
好ましいPK、例えばヒトにおける経口投与による高度暴露または生物学的利用能など、組織カルニチンを枯渇させる傾向の欠如、ならびに実用的な医薬製剤および使用に好ましく適した物理化学的特性の1つまたは複数を示すか、または示すことが予測される化合物を同定する最終目的でプロドラッグを評価した。
【0053】
化合物Aの評価は、特にプロドラッグ胃腸安定性は経口生物学的利用能において重要な役割を果たすことが予測されるという結論をもたらした。新規なプロドラッグ化合物を、下記に詳述のとおり、ブタパンクレリパーゼ(PPE)の存在下での安定性、およびヒト腸液(HIJ)での安定性に関して評価し、ランク付けした。ヒト肝臓ホモジネートにおけるスロペネムへの転換効率も、プロドラッグ経口生物学的利用能に関連する重要なパラメータとみなした。肝S9、PPE、およびHIJのin vitroエンドポイントを表4に要約する。プロドラッグは以下の一般的な手順に従って試験した。
【0054】
肝S9転換効率
プロドラッグを、ヒト肝臓ホモジネート(S9画分)における安定性および転換効率に関して評価した。肝S9は、各分析完了のために−70℃で貯蔵した肝塊(liver chunk)から新しく調製した。凍結肝組織約5gを、氷冷100mMリン酸カリウム(pH7.4)緩衝液15mlで均一にホモジナイズした。次いで、ホモジネートを5℃、9000gで20分間遠心分離し、S9上清画分を単離した。S9上清の100mMリン酸カリウム(pH7.4)緩衝液中1:10希釈で、それぞれインキュベーションを行った。37℃で基質(50μM最終)を添加して、反応(1mL)を開始した。0、0.5、1、2、3、5、10、および20分にアリコート(75μL)を得て、内部標準(アンピシリン、5μg/mL)を含有する80/20アセトニトリル/100mM酢酸アンモニウムpH4.5 150μLでクエンチした。試料を3000gで10分間遠心分離し、上清を注射バイアルに移した。プロドラッグの一次分解を、下記のとおりLC/MS/MSでモニターした。スロペネムへの転換は、強化試料でモル当量(50μM)のパーセントとして表した。転換効率が約75%以上に達する化合物を一般にさらなる評価に進めた。
【0055】
安定性
これらの実験では、ku−zyme(登録商標)HP(以下からなるUSPパンクレリパーゼ調剤:リパーゼ8000USP単位、プロテアーゼ30000USP単位、およびアミラーゼ30000USP単位;Schwarz Pharma Inc.、Milwaukee、WI)カプセル1つの内容物を100mMリン酸カリウムpH7.4 50mL中で攪拌し、均一に混合した。37℃でそれぞれインキュベーション(1mL)を行い、基質(50μM最終)を添加して開始した。基質添加後0、0.5、1、2、3、5、10、および20分にアリコート(100μL)を取り、内部標準(アンピシリン、5μg/mL)を含有する80/20アセトニトリル/100mM酢酸アンモニウムpH4.5 200μLでクエンチした。試料を3000gで10分間遠心分離し、上清を注射バイアルに移した。プロドラッグの一次分解を、下記のとおりLC/MS/MSでモニターした。安定性半減期が約10分以上に達する化合物をさらなる評価に進めた。
【0056】
表4において、単一値は2つの二重測定の平均を示す。所与の化合物に関してさらなる測定が行われた場合、データは平均および標準偏差として表す。すべての化合物はku−zymeの第1ロット(ロット1)を用いて行った。
【0057】
化合物1、A、B1、およびB2はさらに、ku−zymeの第2ロット(ロット2)を用いて評価したが、そのデータを括弧内に示す。
【0058】
HIJ実験では、4人の個体被験者のHIJ(各1mL)を、600mMリン酸カリウム緩衝液pH7.4 1mLを用いてプールした。300、100、30、10、3、および1μMの濃度で基質を強化した後、緩衝化ヒト腸液のアリコート300μL×6を37℃でインキュベートした。2つのプロドラッグ化合物を一度に実行できる。0、0.5、1、2、10、および20分に試料35μLを取り、内部標準(アンピシリン、5μg/mL)を含有する80/20アセトニトリル/100mM酢酸アンモニウムpH4.5 70μLでクエンチした。試料を3000gで10分間遠心分離し、上清を注射バイアルに移した。プロドラッグの一次分解を、下記のとおりLC/MS/MSでモニターした。各濃度の時間に対する残存プロドラッグのパーセントを一次減衰関数にフィッティングし、基質枯渇速度定数、すなわちkdepを求めた。濃度に対するkdepの線形/対数プロットは、以下の等式でフィッティングできる。
【0059】
【数1】

【0060】
無限小に低い基質濃度でのkdepの値は(kdep〜kdep[S]=0)は、最大消費速度または系の固有クリアランスを表し、Kは、系の最大速度(Vmax)の半分に達する濃度である。ミカエリス−メンテン項では、固有クリアランスCLintは、[S]がKをかなり下回るとき、Vmax/Kの比を表す。これらのK試験の基質単位はμM、固有クリアランス(Clint)はmL/分で報告される。一般に、固有クリアランス<0.1mL/分、またはその水溶解度に比べて3倍低いK(酵素作用を飽和するため)を有する化合物をさらなる評価に進めた。
【0061】
溶解度
平衡溶解度は25mMリン酸緩衝液(pH5)において周囲温度で求めた。リン酸緩衝液中の過剰プロドラッグを含有するバイアルを48時間まで回転させた。平衡期間後、試料を取り出し、0.45μm Gelman Acrodisc Nylonシリンジフィルタを通して濾過し、HPLCを用いて薬物濃度を分析した。HPLC条件は以下のとおりであった。カラム:C18、SymmetryShield RP、Waters、4.6×150mm、3.5ミクロン;移動相A:アセトニトリル;移動相B:0.1%TFA水溶液;流速:1mL/分;実行時間:30分;注入量:20μL;検出:210nm;溶解溶媒:アセトニトリル/水(50:50v:v)。結果を表4に示す。
【0062】
【表4】

【0063】
融点
融点はMEL−TEMP3.0キャピラリー融点装置で求め、補正はしていない。
【0064】
プロドラッグの定量
これらのin vitro実験から得たクエンチ試料を、LC/MS/MSを用いて定量した。分離は、溶媒A(95%水/5%アセトニトリル/0.1%酢酸)および溶媒B(5%水/95%アセトニトリル/0.1%酢酸)からなる二元勾配を用いて、Phenomonex Primesphere C18−HCカラム(5μm、30×2.0mm)で達成した。注入量は20μLであった。カラムを平衡化し、勾配を流速1000μL/分で100%Aから開始した。勾配を0.4分以内に100%Bまで傾斜させ、次いで0.9分で100%Aに戻した。内部標準としてアンピシリンを用いた(5μg/mL)。ターボイオンスプレーインターフェイスを備え、デクラスタリング電位10V、温度400℃、および衝突エネルギー25Vを用い正イオンモードで操作した、質量分析計検出器(Sciex API 3000)によって溶出液を分析した。衝突誘起解離スペクトルにおけるプロトン化親質量の主要フラグメントイオンへのMRMトランジションによって、すべてのプロドラッグ、スロペネム、およびアンピシリンをモニターした。このアッセイの典型的なダイナミックレンジは、10.0から10000ng/mLの範囲であった。
【0065】
【表5−1】

【0066】
【表5−2】

【0067】
【表5−3】

【0068】
【表5−4】

【0069】
【表5−5】

【0070】
【表5−6】

【0071】
カルニチン枯渇
カルボキシラートのアルファ位の炭素で完全に置換されているピバル酸のような小アルキル酸は、β酸化によって充分には異化されない。結果として、カルニチンはアシル化され、アシルカルニチンが組織および血流に蓄積されて、カルニチンの遊離濃度が枯渇する。したがって、α炭素で完全に置換されている酸は、体内のカルニチン貯蔵を低下させる可能性をもたらす。上記のBrassを参照されたい。これはピバル酸含有プロドラッグによる短期療法において示されており、ここではカルニチン枯渇が脂肪酸酸化障害およびケトン体生成障害をもたらした。Abrahamssonら、Biochem.Med.Metab.Biol.、52、18〜21(1994)を参照されたい。迅速かつ安全に除去され、体内のカルニチン貯蔵を枯渇しないプロドラッグ側鎖が望ましいであろう。ある種の小アルキル酸のグルクロニド抱合体への代謝転換は、体内からの効率的な除去経路を提供する。例えば、バルプロ酸は、グルクロニド化によって広く除去されることが示されているが(Zaccaraら、Clin.Pharmacol.、15、367〜389(1988)参照)、ピバル酸はヒトにおいてほとんどすべてがそのアシルカルニチン抱合体として排出される。Totsukaら、Antimicrob.Agents and Chemother.、36、757〜761(1992)を参照されたい。構造の微細な変化がこれらのアルキル酸の代謝においては相当な差異となり得ることが理解できる。
【0072】
ある種の小アルキル酸のグルクロニド抱合体への代謝転換は、体内からの効率的な除去経路を提供する。例えば、バルプロ酸は、グルクロニド化によって広く除去されることが示されているが(Zaccaraら、Clin.Pharmacol.、15、367〜389(1988)参照)、ピバル酸はヒトにおいてほとんどすべてがそのアシルカルニチン抱合体として排出される。
【0073】
興味深いのは、完全体(intact)プロドラッグの代謝後にプロドラッグ側鎖が血漿カルニチンを枯渇させる傾向またはその欠如に関しての化合物1と化合物B1の比較であった。これはSprague−Dawleyラットでのカルニチン枯渇急性モデルを用いて、in vivoで評価した。in vivoでの潜在的影響を理解するために、放射性標識ピバル酸(化合物B1側鎖)および2−エチル酪酸(化合物1側鎖)を、用量200mg/kgBIDで4日間、2つの別の動物群に経口投与した。ピバル酸は、カルボニル炭素(1位)において14Cで標識し、比放射能0.482μCi/mgを有した。2−エチル酪酸は、カルボニル炭素に隣接する炭素(2位)において14Cで標識し、比放射能0.503μCi/mgを有した。用量は、用量体積10mL/kg、100mMリン酸ナトリウムpH6.6中で投与した。試験開始後、24時間間隔で血液試料を得て、血漿に処理し、LC/MS/MSによってカルニチンレベルをアッセイした。化合物を含まない等量の緩衝液を経口投与することからなるビヒクル対照をベースライン比較として完了させた。図1に示すとおり、ピバル酸200mg/kgBIDを与えられる動物は、ビヒクル対照と比べて血漿カルニチンレベルの低下を示した。対照的に、4日間にわたって同じ用量の2−エチル酪酸を与えられた動物は、統計的に有意でない血漿カルニチンの変化を実証し、この化合物がカルニチン枯渇を起こさないことを示唆した。
【0074】
経口投与後の用量の全身暴露を求めるために、ラットにおいて各放射性標識化合物(ピバル酸および2−エチル酪酸)の単回200mg/kg用量を用いて別の試験を行った。プロドラッグの加水分解の大部分は、体循環に入る前に腸内で起こることが予期されるため、経口投与経路が選択された。投与前、投与後0.25、0.5、1、4、8、および24時間に、血漿試料を得た。液体シンチレーションカウンティングによって、試料を放射能に関して定量し、計数をμg当量/mLに変換した。表5および図2に示すように、ひとたび吸収されると、2−エチル酪酸に伴う放射能はピバル酸より4.5倍速く浄化され、この化合物の効率的な代謝処理および排出を示している。
【0075】
したがって、化合物B1の投与はカルニチン枯渇をもたらすことが予期されるが、プロドラッグ化合物1の経口投与はカルニチン枯渇をもたらすことが予期されない。
【0076】
【表6】

【0077】
他の特性
医薬製品として好都合な製剤および適合性のために、いくつかの実施形態において、化合物は、好ましくは室温で固体であり、好ましくは容易に結晶性固体を形成し、分解に対して適度に安定である。
【0078】
考察
化合物1は好ましい特性の組合せを示すことが判明した。結晶性であり、適切に水溶性であることに加えて、化合物1は、肝S9実験において完全にスロペネムに転換され、比較的長いPPE半減期、ならびにヒト腸液において比較的低い固有クリアランスおよび腸内酵素の飽和を示した。このデータに基づいて、化合物1は、好ましい臨床PKを示すことが予測され、これは上記の臨床データによって確認された。さらに、その構造および本明細書に記載のカルニチン試験から明らかなように、化合物1はカルニチン障害(carnitine liability)を伴わない。このように、化合物1は、少なくとも良好な経口生物学的利用能、カルニチン障害の欠如、および好ましい物理的特性のすべてを兼ね備える。対照的に、他のプロドラッグ、特にアルキル側鎖を有する他のプロドラッグは、これらの属性に適合することは予測されなかった。例えば、化合物CからAAのいくつかは、プロ部分(promoiety)のエステルカルボニル基のアルファ位に第三級炭素を有する(例えば、化合物C)。これらは潜在的カルニチン障害を有することが予測される。他の試験化合物は、比較的低いPPE安定性および/またはS9転換を有し、より低いGI安定性および経口生物学的利用能が予測された。さらに他の化合物は、容易に試験可能な試料を得ることが困難であるため、試験を行わなかった。表4を参照されたい。
【0079】
プロドラッグ化合物2も好ましい属性を有することが示され、それにはその予測GI安定性および生物学的利用能、ならびに物理的特性が包含される。表4を参照されたい。
【実施例】
【0080】
化合物実施例
本発明を以下の非限定的な実施例によってさらに例示する。本発明の例証に用いた結晶性スロペネムは、米国特許第5013729号の実施例11に従って調製した。
【0081】
(実施例1)
(2−エチル−1−オキソブトキシ)メチル(5R,6S)−6−[(1R)−1−ヒドロキシエチル]−7−オキソ−3−[[(1R,3S)−テトラヒドロ−1−オキシド−3−チエニル]チオ]−4−チア−1−アザビシクロ[3.2.0]ヘプト−2−エン−2−カルボキシラート(化合物1)
表題化合物を以下のスキームおよび説明に従って調製した。
【0082】
【化10】

【0083】
ステップ1:2−エチル酪酸(1500g)を塩化チオニル(1800g)のジクロロメタン(0.75L)溶液に1時間かけて添加した。混合物を加熱還流し、GC(ガスクロマトグラフィ)でモニターした。約2時間後、反応混合物を大気圧で蒸留によって濃縮した。その後、22℃に冷却し、ジクロロメタン(0.75L)を添加し、混合物を再び大気圧で濃縮した。用いた試薬の極度の腐食性のため、すべての排出ガスを湿式苛性スクラバに通した。
【0084】
ステップ2:一方で、塩化亜鉛(18g)とパラホルムアルデヒド(480g)の混合物を調製した。半粗製ニート酸塩化物を、機械的に攪拌しながら周囲温度で1時間かけてこの混合物に添加した。短い誘導期間の後、著しい発熱が観察された。反応混合物の温度は、5分かけて周囲温度(25℃)から50℃に上昇した。発熱を制御するために、添加速度を落とし、反応を50℃に維持した。添加完了後、反応混合物を冷まし、周囲温度でさらに18時間攪拌した。
【0085】
次いで、n−ヘプタン(4L)および10%重炭酸ナトリウム水溶液(9L)を充填し、相を分離した。水相をn−ヘプタン(3.4L)で抽出した。合わせた有機相を濾過し、真空下で蒸留して、粗生成物を得た。生成物を減圧蒸留(10〜20mmHg)で精製して、587gの2−エチル酪酸クロロメチルエステルを得た。
【0086】
ステップ3:2−エチル酪酸クロロメチルエステル(700g)をアセトン(3L)に溶解した。この溶液にヨウ化ナトリウム(1.0kg)を添加した。得られた反応混合物を反応が完了するまで加熱還流した(2時間、GCでモニター)。次いで、溶液を周囲温度に冷却し、t−ブチルメチルエーテル(7L)および5%チオ硫酸ナトリウム水溶液(4L)を添加した。相を分離し、有機相をチオ硫酸ナトリウム水溶液(4L)、低発熱物質水(4L)、および10%塩化ナトリウム溶液(4L)で洗浄した。有機層を硫酸マグネシウム(350g)で乾燥し、濾過し、濾過ケーキをt−ブチルメチルエーテル(2×0.7L)で洗浄した。濾液を小容量(約2L)に蒸発させ、t−ブチルメチルエーテル溶液として、2−エチル酪酸ヨードメチルエステルを得た。
【0087】
ステップ4:ステップ3の半粗製2−エチル酪酸ヨードメチルエステルのt−ブチルメチルエーテル溶液を、スロペネム(750g)のアセトン(5.9L)スラリーに添加した。アセトン(0.5L)中のN,N−ジイソプロピルエチルアミン(DIEA)(319g)を添加し、反応が完了するまで、混合物を周囲温度で攪拌した。低発熱物質水(6.5L)およびヘプタン(3.75L)を添加し、相を分離した。水層を最初にヘプタン(5L)で抽出し、次いで酢酸エチル(2×6L)で抽出した。酢酸エチル抽出物を合わせ、5%チオ硫酸ナトリウム水溶液(6L)、低発熱物質水(6L)、および10%塩化ナトリウム水溶液(6L)で洗浄した。有機抽出物を活性炭(75g)および硫酸マグネシウム(150g)で処理し、次いで濾過した。濾過ケーキを酢酸エチル(2×1L)で洗浄し、濾液を蒸発乾固して、粗生成物(0.8kg)を得た。酢酸エチル(2.4L)を添加し、溶液を加熱(45℃)して溶解させた。次いで、この溶液を熱濾過し、t−ブチルメチルエーテル(4.7L)を添加した。得られたスラリーを40℃から50℃で10分間粒状にし、その後、ゆっくりと10℃未満に冷却した。得られた固体を集め、酢酸エチルとt−ブチルメチルエーテルの1:2混合物(4×0.5L)で洗浄し、50℃までの温度で真空下、恒量まで乾燥して、0.57kgの所望の生成物を得た(収率60%)。
【0088】
ステップ5:半粗製生成物(0.55kg)を、周囲温度で酢酸エチル(1.65L)のスラリーにした。その後、温度を約50℃に調節して溶解させた。この溶液を熱濾過して不溶性不純物を除去し、次いでt−ブチルメチルエーテル(3.6L)を添加した。得られた溶液をゆっくりと5℃未満に冷却して、結晶化を開始した。固体生成物を集め、酢酸エチルとt−ブチルメチルエーテルの1:2混合物(4×150mL)で洗浄し、50℃までの温度で真空下、恒量まで乾燥して、0.48kgの所望の生成物を得た(収率86%)。この結晶性材料は非溶媒和物であることが判明した。
H NMR(DMSO−d,400MHz):5.71(m,3H)、5.19(d,1H,J=4.56Hz)、3.92(m,2H)、3.81(m,1H)、3.70(m,1H)、2.96(m,1H)、2.80(m,1H)、2.65(m,2H)、2.36(m,1H)、2.19(m,1H)、1.45(m,4H)、1.10(d,3H,J=6.22Hz)、0.78(t,6H)
MP:105℃;マススペクトル:(M+H)478
MW:477.92g/モル;分子式:C1927NO
水溶解度(pH5リン酸緩衝液、25℃):1209μg/mL
【0089】
上記のステップ5の方法で調製した化合物1の結晶を、X線粉末回折に供した。50kV、40mAで操作するCu(λ=1.54Å)X線源およびグラファイトモノクロメータを備えたSiemens D500自動粉末回折計で試料を分析した。2シータ較正は、NBSマイカ標準を用いて行った。試料の調製は、ゼロバックグラウンド試料プレートを用いて行った。化合物1のこれらの結晶の回折パターンを図3に示し、図5で表にする。
【0090】
(実施例2)
(2−エトキシ−2−メチル−1−オキソプロポキシ)メチル(5R,6S)−6−[(1R)−1−ヒドロキシエチル]−7−オキソ−3−[[(1R,3S)−テトラヒドロ−1−オキシド−3−チエニル]チオ]−4−チア−1−アザビシクロ[3.2.0]ヘプト−2−エン−2−カルボキシラート(化合物2)
表題化合物を以下のスキームおよび説明に従って調製した。
【0091】
【化11】

【0092】
ステップ1〜4では、2−ヒドロキシ−イソ酪酸を臭化ベンジルで保護し、ヨウ化エチルでアルキル化し、脱保護し、エステル化して、2−エトキシ−イソ酪酸クロロメチルエステルを得た。
【0093】
ステップ5では、適切な反応フラスコで、ヨウ化ナトリウム(23.9g、159.45mmol、1.6当量)をアセトン(96mL)に溶解した。その後、2−エトキシ−イソ酪酸クロロメチルエステル(18g、99.65mmol、1当量)を追加のアセトン(18mL)の溶液として添加し、得られた反応混合物を窒素雰囲気下で約2時間、加熱還流した。反応をGCでモニターした。転換が完了したら、反応物を攪拌しながら室温に冷ました。次いで、反応物をヘプタン(120mL)と10%チオ硫酸ナトリウム水溶液(105mL)に分配した。反応容器の内容物を少なくとも5分間攪拌し、その後、相を分離させた。軽い有機相を取り置き、重い水相を廃棄した。次いで、有機物をさらなる10%チオ硫酸ナトリウム水溶液(105mL)で洗浄し、分離後、重い相を再び廃棄した。次いで、有機相を10%塩化ナトリウム水溶液(105mL)で洗浄した。重い水相を廃棄し、有機物を減圧下で濃縮した(<35℃)。これにより16.26gの2−エトキシ−イソ酪酸ヨードメチルエステルを得て、それをさらに精製することなく次の化学に用いた(アッセイ:〜60%)。
【0094】
ステップ6では、窒素雰囲気下、適切な反応容器にスロペネム(13.92g、39.83mmol、1当量)およびアセトン(110mL)を添加した。次いで、アセトン(14mL)中の2−エトキシ−イソ酪酸ヨードメチルエステル(16.26g、59.9mmol、効力100%で1.5当量)を添加し、懸濁液を最低10分間攪拌した。次いで、アセトン(14mL)中のN,N−ジイソプロピルエチルアミン(5.11g、39.54mmol、1当量)を添加し、内部温度を<35℃に維持した(発熱)。反応混合物を一晩周囲温度で攪拌した(約2時間後、スロペネムは溶解した)。その後、反応混合物をヘプタン(80mL)と水(129mL)に分配し、反応容器の内容物を少なくとも5分間攪拌した。相を分離し、軽い有機相を廃棄した。重い相を追加のヘプタン(80mL)で洗浄した。再び、相を分離し、軽い有機相を廃棄した。その後、内部温度を35℃未満に維持しながら、反応容器の内容物を減圧下でおよそ50%に濃縮した。酢酸エチル(120mL)を添加し、反応容器の内容物を少なくとも5分間攪拌した。相を分離させ、軽い有機相を取り置いた。重い水相を追加の酢酸エチル(2×120mL)で逆抽出した。合わせた有機物を10%チオ硫酸ナトリウム水溶液(120mL)、水(120mL)、および10%塩化ナトリウム水溶液(120mL)で洗浄した。次いで、有機物を周囲温度で、活性炭(2.9g)、セライト(2.9g)、および硫酸マグネシウム(MgSO)(8.2g)で処理し、少なくとも1時間攪拌した。これらの固体を濾過によって除去した後、内部温度を45℃未満に維持しながら、溶液を減圧下で濃縮した(酢酸エチル沸点76.5〜77.5℃)。
【0095】
ステップ7:酢酸エチル(100mL)中の得られた粗化合物2(23g)をほぼ還流まで温めて固体を完全に溶解し、その後、内部温度を60℃から還流に維持しながら、t−ブチルメチルエーテル(100mL)を徐々に添加した。得られた混合物を60℃から還流で5分間ゆっくりと攪拌し、その後、5〜15℃で最低1時間、粒状にした。白色からオフホワイト色の生成物を濾過し、メチルt−ブチルエーテル(MTBE)(28mL)で洗浄し、周囲温度で少なくとも16時間、真空下で乾燥した。これにより白色固体として生成物(化合物2)を得た(12.57g、収率63.9%)。
【0096】
この生成物による結晶を、X線粉末回折に供した。50kV、40mAで操作するCu(λ=1.54Å)X線源およびグラファイトモノクロメータを備えたSiemens D500自動粉末回折計で試料を分析した。2シータ較正は、NBSマイカ標準を用いて行った。試料の調製は、ゼロバックグラウンド試料プレートを用いて行った。回折パターンを図4に示し、図6で表にする。
H NMR:(d−DMSO,400MHz):5.83(d,1H,J=5.81Hz)5.73(m,2H)、5.20(m,1H)、3.92(m,2H)、3.81(m,1H)、3.70(m,1H)、3.28(q,2H,J=7.05Hz)、2.96(m,1H)、2.80(m,1H)、2.65(m,2H)、2.36(m,1H)、1.29(s,6H)、1.10(d,3H,J=6.63Hz)、1.00(t,3H,J=6.63Hz)
MP:111〜113℃
MW:493.62g/モル;分子式:C1927NO
水溶解度(pH5リン酸緩衝液、25℃):2900μg/mL
【図面の簡単な説明】
【0097】
【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
下式の化合物。
【化1】

【請求項2】
(2−エチル−1−オキソブトキシ)メチル(5R,6S)−6−[(1R)−1−ヒドロキシエチル]−7−オキソ−3−[[(1R,3S)−テトラヒドロ−1−オキシド−3−チエニル]チオ]−4−チア−1−アザビシクロ[3.2.0]ヘプト−2−エン−2−カルボキシラートである、請求項1に記載の化合物。
【請求項3】
図3および5に示したものと実質的に同じX線粉末回折パターンを有する結晶形態の(2−エチル−1−オキソブトキシ)メチル(5R,6S)−6−[(1R)−1−ヒドロキシエチル]−7−オキソ−3−[[(1R,3S)−テトラヒドロ−1−オキシド−3−チエニル]チオ]−4−チア−1−アザビシクロ[3.2.0]ヘプト−2−エン−2−カルボキシラートである、請求項1に記載の化合物。
【請求項4】
下式の化合物。
【化2】

【請求項5】
2−エトキシ−2−メチル−1−オキソプロポキシ)メチル(5R,6S)−6−[(1R)−1−ヒドロキシエチル]−7−オキソ−3−[[(1R,3S)−テトラヒドロ−1−オキシド−3−チエニル]チオ]−4−チア−1−アザビシクロ[3.2.0]ヘプト−2−エン−2−カルボキシラートである、請求項4に記載の化合物。
【請求項6】
図4および6に示したものと実質的に同じX線粉末回折パターンを有する結晶形態の2−エトキシ−2−メチル−1−オキソプロポキシ)メチル(5R,6S)−6−[(1R)−1−ヒドロキシエチル]−7−オキソ−3−[[(1R,3S)−テトラヒドロ−1−オキシド−3−チエニル]チオ]−4−チア−1−アザビシクロ[3.2.0]ヘプト−2−エン−2−カルボキシラートである、請求項4に記載の化合物。
【請求項7】
1種または複数の賦形剤および/または1種または複数の他の活性成分を用いてまたは用いずに経口投与用に製剤化された、請求項1から6のいずれか一項に記載の化合物を含む医薬組成物。
【請求項8】
1種または複数の賦形剤および/または1種または複数の他の活性成分を用いてまたは用いずに経口投与用に製剤化された、請求項1から6のいずれか一項に記載の化合物およびプロベネシドを含む医薬組成物。
【請求項9】
1種または複数の賦形剤および/または1種または複数の他の活性成分を用いてまたは用いずに経口投与用に製剤化された、請求項2、3、5、または6のいずれか一項に記載の化合物約800mgから約2.5gを含む医薬組成物。
【請求項10】
治療有効量の請求項1から6のいずれか一項に記載の化合物を、それを必要としているヒトに経口投与することを含む、細菌感染を治療する方法。
【請求項11】
治療有効量の請求項1から6のいずれか一項に記載の化合物およびプロベネシドを、それを必要としているヒトに経口投与することを含む、細菌感染を治療する方法。
【請求項12】
経口投与によってそれを必要としているヒトにおいて細菌感染を治療するための薬剤の製造における、請求項1から6のいずれか一項に記載の化合物の使用。
【請求項13】
治療有効量の請求項2、3、5、または6のいずれか一項に記載の化合物を、それを必要としているヒトに経口投与することを含む、細菌感染を治療する方法。
【請求項14】
化合物が、約500から約2500mgBIDまたはTIDの量で経口投与される、請求項13に記載の方法。
【請求項15】
化合物が、約800から約1000mgBIDの用量で経口投与される、請求項13に記載の方法。
【請求項16】
化合物が、約2000mgBIDの用量で経口投与される、請求項13に記載の方法。
【請求項17】
化合物が、約2000mgTIDの用量で経口投与される、請求項13に記載の方法。
【請求項18】
化合物が、約7から約25mg/kgBIDの用量で経口投与される、請求項13に記載の方法。
【請求項19】
化合物が、約17から約45mg/kgBIDの用量で経口投与される、請求項13に記載の方法。
【請求項20】
化合物が、約17から約45mg/kgTIDの用量で経口投与される、請求項13に記載の方法。





【公表番号】特表2009−542616(P2009−542616A)
【公表日】平成21年12月3日(2009.12.3)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−517474(P2009−517474)
【出願日】平成19年6月18日(2007.6.18)
【国際出願番号】PCT/IB2007/001843
【国際公開番号】WO2008/001212
【国際公開日】平成20年1月3日(2008.1.3)
【出願人】(397067152)ファイザー・プロダクツ・インク (504)
【Fターム(参考)】