EPÓXIDOS Y AZIRIDINAS DE CICLOHEXANO RELACIONADOS ESTRUCTURALMENTE CON LA GALACTOSA COMO INHIBIDORES SELECTIVOS DE GALACTOSIDASAS.

Epóxidos y aziridinas de ciclohexano relacionados estructuralmente con la galactosa como inhibidores selectivos de galactosidasas.

La presente invención se refiere a una familia de epóxidos y aziridinas derivadas de ciclohexano que poseen una similitud estructural con la galactosa y presentan propiedades como inhibidores de galactosidasas. Además la presente invención también se refiere al uso de estos compuestos como herramienta biotecnológica, como reactivo de biología molecular, así como, para la preparación de un medicamento para el tratamiento de enfermedades asociadas a la glicosilación de lípidos y proteínas.

Epóxidos y aziridinas de ciclohexano relacionados estructuralmente con la galactosa como inhibidores selectivos de galactosidasas SECTOR DE LA TÉCNICA

La presente invención se encuadra dentro de los campos de la química y la farmacia. En particular, se refiere a una familia de compuestos estructuralmente relacionados con la molécula de galactosa y su uso como inhibidores de galactosidasas con actividad terapéutica.

ESTADO DE LA TÉCNICA

Las galactosidasas son una clase de las glicosil hidrolasas, enzimas que catalizan la hidrólisis de sacáridos, que están especializadas en la degradación de galactósidos y que desarrollan su función en todos los seres vivos. Estas enzimas tienen funciones biológicas muy diversas asociadas a la degradación de mono o polisacáridos, liberando galactosa y un lípido, péptido, proteína u otro sacárido.

En función de la estereoquímica alfa o beta del galactósido que actúa como sustrato de las enzimas, se pueden distinguir dos clases de galactosa hidrolasas, las a-galactosidasas y las º-galactosidasas, respectivamente.

En los seres vivos las a-galactosidasas y las º-galactosidasas son enzimas esenciales, cuyas deficiencias están asociadas a diversas enfermedades que tienen su origen en la acumulación del sustrato de la enzima. Una actividad exacerbada de estas enzimas puede también conducir a diversas disfunciones o incluso estados patógenicos, debido a una insuficiente o aberrante glicosilación de lípidos o proteínas. Aparte de sus funciones generales en el mantenimiento de la homeostasis de los carbohidratos celulares y de las funciones en la digestión de los mismos, existen algunas funciones específicas de dichos enzimas en otros importantes procesos celulares tales como el papel de una º-galactosidasa en el operon Lac de bacterias que metabolizan lactosa y que se usa ampliamente en biología molecular, biotecnología, genética y otras ciencias de la vida (Nolan, G.P. et al. Proc Natl Acad Sci USA 1988 , 85, 2603-2607; Joung J, Ramm E, Pabo C Proc Natl Acad Sci USA 2000, 97, 7382–7) .

Además de sus actividades biológicas en células y en organismos vivos, las galactosidasas son útiles industrialmente, por ejemplo en la degradación de materiales naturales que contienen galactosa, en la industria alimentaria y cómo catalizadores en la preparación de productos químicos.

En estas circunstancias, se puede comprender el interés en la reducción total o parcial de la actividad de dichos enzimas, ya sea en un organismo vivo o en una célula para regular la hidrólisis de galactósidos y obtener así mejoras biológicas o terapéuticas. En los usos de galactosidasas como catalizadores industriales, la regulación de la actividad enzimática puede mejorar la eficiencia de los procesos y las propiedades o naturaleza de los productos resultantes del mismo. Finalmente, la reducción de actividad en el enzima es de interés en aplicaciones de los enzimas en biología, microbiología y otras ciencias de la vida como reactivos o catalizadores para lograr un mejor control de su actividad.

El desarrollo de inhibidores irreversibles selectivos de a-galactosidasas y º-galactosidasas puede resultar de gran utilidad para el control de la actividad de dichos enzimas, ya que son capaces de formar una unión química estable (normalmente un enlace covalente) con los aminoácidos que componen el enzima, de manera que el inhibidor queda unido de manera permanente al interaccionar con la proteína, que pierde de manera definitiva la capacidad de actuar como catalizador en la reacción enzimática y por tanto queda inactivada.

Se han descrito diversos inhibidores irreversibles de glicosidasas (B.P. Rempel, S.G. Withers Glycobiology 2008, 8, 570–586) . Entre estos destacan los fluoroglicósidos, que se basan en explotar el mecanismo de reacción enzimático para conseguir la inactivación del enzima mediante el suministro de análogos fluorados del carbohidrato sustrato del enzima (Mosi, R. M.; Withers, S. G. Methods Enzymol 2002, 354, 64-84; Wicki, J.; Rose, D. R.; Withers, S.

G. Methods Enzymol 2002, 354, 84-105) . Sin embargo, el uso general de estos compuestos se restringe casi exclusivamente a º-glicosidasas, si bien se conoce alguna aplicación en la inhibición de algunas a-glicosidasas (McCarter, J. D.; Withers, S. G. J. Am. Chem. Soc. 1996, 118, 241-242; Zhang, R.; McCarter, J. D.; Braun, C.; Yeung, W.; Brayer, G. D.; Withers, S. G. J. Org. Chem. 2008, 73, 3070-3077) . Sin embargo, el desarrollo de fluorogalactósidos como inhibidores de galactosidasas es relativamente escaso (Gebler, J. C.; Aebersold, R.; Withers, S.G. J. Biol. Chem.

1992, 267, 11ಝ126–11ಝ130; Vocadlo, D.J.; Bertozzi, C.R, Angew. Chem. Int Ed. 2004. 43, 5338–5342; Hart D.O., et al 2000, Biochemistr y 39, 9826–9836, Kurogochi, M.; Nishimura S.I.; Lee Y.C., J. Biol. Chem. 2004, 279, 44704–44712) y se limita a º-galactosidasas.

Otra familia de inhibidores irreversibles de glicosidasas son los ciclohexano epóxidos, que mimetizan los carbohidratos sustratos de las enzimas y son capaces de formar un enlace con alguno de los residuos del centro activo del enzima. (Marco-Contelles, J.; Molina, M. T.; Anjum, S. Chem. Rev. 2004, 104, 2857-2899.; Marco-Contelles, J. Eur.

J. Org. Chem. 2001, 1607-1618; Serrano, P.; Egido-Gabas, M.; Llebaria, A.; Delgado, A. Tetrahedron: Asymmetr y 2007, 18, 1971-1974) . Estos compuestos suelen ser inhibidores complementarios de los fluroglucósidos, ya que pueden actúar

tanto sobre a-glicosidasas como sobre º-glicosidasas. Sin embargo, la gran mayoría de compuestos conocidos se dirigen a glucosidasas. No se conocen compuestos potentes y selectivos en la familia de los epoxiciclohexanos con actividad sobre galactosidasas, siendo el único compuesto descrito como inhibidor de estas enzimas el conduritol C epóxido (Legler, G., Herrchen, M. FEBS Lett. 1981, 135, 139-144) que es un inhibidor dual de º-glucosidasas y galactosidasas.

Relacionadas estructuralmente con los epoxiciclohexanos, se han descrito que las ciclohexanoaziridinas tienen actividad inhibitoria irreversible sobre glicosidasas, si bien su uso es escaso y limitado a glucosidasas (Kapferer P., Birault V., Poisson J.F., Vasella A. Helv Chim Acta 2003, 86, 2210-2227; Tong M.K., Ganem B. J Am Chem Soc 1988, 110, 312-313; Caron G., Withers S.G. Biochem Biophys Res Commun 1989, 163, 495-499) .

Sería por tanto deseable obtener nuevos compuestos inhibidores irreversibles específicos para agalactosidasas o º-galactosidasas, que fueran potentes y selectivos frente a otras glicosidasas, y que mantuvieran su actividad en enzima aislado, células o incluso organismos vivos.

DESCRIPCION

La presente invención se refiere a una familia de compuestos de fórmula general (I) , mediante los cuales se consigue la inhibición de galactosidasas.

Con estos compuestos se consigue la inactivación de manera irreversible y selectiva de los enzimas galactosidasa y a-galactosidasa, de forma más eficaz que los compuestos descritos en el Estado de la Técnica, llegándose a obtener resultados muy prometedores a concentraciones muy bajas (nM) en ensayos celulares, lo cual indica una mayor actividad y selectividad de estos nuevos compuestos respecto a los descritos anteriormente.

Por lo tanto, un primer aspecto de la presente invención se refiere a un compuesto de fórmula general (I)

(CH2) nOH

HO HO

OH

Fórmula general (I) y cualquiera de sus sales o solvatos farmacéuticamente aceptables,

donde:

A es seleccionado dentro del grupo compuesto por: O, NR1, NSOR1, NSO2R1, NCONR1R2 y NCOOR1, donde R1 y R2 se seleccionan independientemente entre hidrógeno, alquilo (C1-C10) , cicloalquilo, heterociclo no

aromático, arilo y heteroarilo;

n es un número entero seleccionado entre 1 y 2, y más preferiblemente n es igual a 1;

el signo * representa un centro estereogénico de configuración (R) o (S) , indistintamente;

donde los grupos alquilo (C1-C10) , cicloalquilo, heterociclo no aromático, arilo y heteroarilo de R1 y R2, están

opcionalmente sustituidos por al menos un sustituyente seleccionado independientemente entre halógeno, OR3, OCF3, SR3, NO2, NR3R4, CONR3R4, COOR3, OCOR3, CN, heterociclo no aromático, arilo y heteroarilo, donde R3 y R4 se seleccionan independientemente entre hidrógeno, alquilo (C1-C10) , cicloalquilo, heterociclo no

aromático, arilo y heteroarilo.

El término “alquilo (C1-C10) ” se refiere, en la presente invención, a radicales de cadenas hidrocarbonadas,

lineales o ramificadas, que tienen de 1 a 10 átomos de carbono, y que se unen al resto de la molécula mediante un enlace sencillo, por ejemplo,... [Seguir leyendo]

1. Compuesto de fórmula general (I)

(CH2) nOH

OH

Fórmula general (I)

y cualquiera de sus sales o solvatos farmacéuticamente aceptables, donde:

A es seleccionado dentro del grupo compuesto por: O, NR1, NSOR1, NSO2R1, NCONR1R2 y NCOOR1, donde R1 y R2 se seleccionan independientemente entre hidrógeno, alquilo (C1-C10) , cicloalquilo, heterociclo no aromático, arilo y heteroarilo;

n es un número entero seleccionado entre 1 y 2;

el signo * representa un centro estereogénico de configuración (R) o (S) , indistintamente;

donde los grupos alquilo (C1-C10) , cicloalquilo, heterociclo no aromático, arilo y heteroarilo de R1 y R2, están opcionalmente sustituidos por al menos un sustituyente seleccionado independientemente entre halógeno, OR3, OCF3, SR3, NO2, NR3R4, CONR3R4, COOR3, OCOR3, CN, heterociclo no aromático, arilo y heteroarilo, donde R3 y R4 se seleccionan independientemente entre hidrógeno, alquilo (C1-C10) , cicloalquilo, heterociclo no aromático,

arilo y heteroarilo.

2. Compuesto según la reivindicación 1 donde n es 1.

3. Compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2 donde A es O.

4. Compuesto según una cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2 donde A es NH.

5. Compuesto según la reivindicación 1 caracterizado en que es seleccionado entre:20 - (1S, 2R, 3S, 4S, 5R, 6R) -5-hidroximetil-7-oxabiciclo[4.1.0]heptan-2, 3, 4-triol,

- (1R, 2R, 3S, 4S, 5R, 6S) -5-hidroximetil-7-oxabiciclo[4.1.0]heptan-2, 3, 4-triol,

- (1S, 2R, 3S, 4S, 5R, 6R) -5-hidroximetil-7-aza-biciclo[4.1.0]heptan-2, 3, 4-triol y cualquiera de sus sales o solvatos farmacéuticamente aceptables.

6. Procedimiento de obtención de un compuesto definido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado 25 porque comprende las siguientes etapas:

a. llevar a cabo una reacción aldólica entre un aldehído de fórmula 3 con un derivado del ácido crotónico de fórmula 4,

Fórmula 3

X

Fórmula 4

donde:

-P1 y P2 son seleccionados independientemente entre hidrógeno y grupos protectores de funciones OH,

- X es un grupo auxiliar quiral activador y director.

b. elongar y/o reducir un grupo carbonilo del producto obtenido en la etapa anterior, para obtener un derivado de fórmula 6,

(CH2) nOH

P1O OH Fórmula 6 10 donde:

-P1 y P2 son seleccionados independientemente entre hidrógeno y grupos protectores de funciones OH,

-n es un número entero seleccionado entre 1 y 2;

c. formar un producto intermedio de fórmula general 8,

Fórmula general 8

donde:

P1, P2, P3 y P4 son seleccionados independientemente entre hidrógeno y grupos protectores de funciones OH, n es un número entero seleccionado entre 1 y 2;

por reacción de metátesis de olefinas intramolecular, opcionalmente combinado con protección de al menos un grupo OH libre;

d. obtener un derivado bicíclico de ciclohexano fusionado a un anillo cíclico de tres eslabones seleccionado entre un anillo de oxirano o un anillo de aziridina opcionalmente N-sustituido, por transformación de un doble enlace ciclohexénico del producto intermedio de fórmula 8.

7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque posteriormente a la obtención del derivado bicíclico de la etapa d, comprende desproteger al menos una función OH protegida.

8. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque el grupo auxiliar quiral X del compuesto de fórmula 4 es una oxazolidinona de Evans.

9. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado porque la reacción de metátesis de olefinas de la etapa c 30 comprende el uso de un catalizador de Grubbs.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque el producto intermedio de fórmula general 8 obtenido es un producto intermedio donde n es igual a 1, y P1, P2, P3 y P4 son grupos bencilo.

11. Producto intermedio de fórmula general 8

n

P1O

P2O

OP3 OP4 Fórmula general 8 donde: P1, P2, P3 y P4 son seleccionados independientemente entre hidrógeno y grupos protectores de funciones OH, n es un número entero seleccionado entre 1 y 2; y cualquiera de sus sales o solvatos farmacéuticamente aceptables.

12. Uso de un compuesto definido en una de las reivindicaciones 1 a 5 como inhibidor de galactosidasa.

13. Uso de un compuesto según la reivindicación 12 donde la galactosidasa está seleccionada entre a-galactosidasa y º-galactosidasa.

14. Uso de un compuesto definido en una de las reivindicaciones 1 a 5 para la preparación de una composición farmacéutica.

15. Composición farmacéutica caracterizada porque comprende al menos un compuesto definido en una de las reivindicaciones 1 a 5.

16. El compuesto definido en una de las reivindicaciones 1 a 5, o la composición farmacéutica definida en la reivindicación 15, para uso en medicina.

17. El compuesto definido en una de las reivindicaciones 1 a 5, o la composición farmacéutica definida en la reivindicación 15, para uso en el tratamiento o prevención de una enfermedad seleccionada entre cáncer, malaria, artritis reumatoide, infección vírica e infección bacteriana.

18. El compuesto definido en una de las reivindicaciones 1 a 5, o la composición farmacéutica definida en la reivindicación 15, para uso en el tratamiento o prevención de una enfermedad seleccionada entre cáncer, artritis reumatoide e infección vírica.

19. Uso de un compuesto definido en una de las reivindicaciones 1 a 5, o la composición farmacéutica definida en la reivindicación 15, para la elaboración de un medicamento.

20. Uso de un compuesto definido en una de las reivindicaciones 1 a 5, o la composición farmacéutica definida en la reivindicación 15, para la fabricación de un medicamento para el tratamiento o prevención de una enfermedad seleccionada entre cáncer, malaria, artritis reumatoide, infección vírica e infección bacteriana.

21. Uso de un compuesto definido en una de las reivindicaciones 1 a 5, o la composición farmacéutica definida en la reivindicación 15, para la fabricación de un medicamento para el tratamiento o prevención de una enfermedad seleccionada entre cáncer, artritis reumatoide e infección vírica.

22. Uso de un compuesto definido en una de las reivindicaciones 1 a 5 como una herramienta biotecnológica en glicoingeniería de proteínas o en proteómica.

23. Uso de un compuesto definido en una de las reivindicaciones 1 a 5 como una herramienta biotecnológica seleccionada entre marcador intracelular de galactosidasa y sonda de actividad galactosidasa.

24. Uso de un compuesto definido en una de las reivindicaciones 1 a 5 como reactivo de biología molecular para el operon Lac.