L’obésité est une affection médicale grave et chronique est devenu un problème majeur de santé mondiale. Aux États-Unis, les taux d’obésité chez les adultes ont doublé et les taux pour les enfants ont triplé au cours des 30 dernières années. Actuellement, environ un tiers des adultes américains et 16% des enfants américains sont considérés comme obèses1. Dans de nombreux cas, un poids excessif est à l’origine des comorbidités subséquentes, notamment le diabète de type 2, l’hypertension, les maladies cardiovasculaires, le cancer et l’arthrite. 2 L’approche privilégiée pour gérer l’obésité nécessite des changements de style de vie, y compris le contrôle de l’apport calorique et l’augmentation des activités physiques. Cependant, cette approche à elle seule est souvent insuffisante ou insoutenable. Aux États-Unis, orlistat3 est le seul médicament approuvé pour le traitement de l’obésité et a une tolérance sous-optimale et une efficacité limitée (l’autre médicament contre l’obésité, la sibutramine, a récemment été retiré du marché par Abbott Laboratories4). Par conséquent, de nouveaux agents anti-obésité sont hautement souhaitables. Nos laboratoires sont intéressés par la recherche de nouveaux mécanismes pour le traitement de l’obésité. L’implication du sous-type 3 du récepteur de la bombésine (BRS-3) dans la régulation de l’homéostasie énergétique a été démontrée dans des modèles animaux. D’autre part, un agoniste de BRS-3 a provoqué une réduction de l’apport alimentaire et une augmentation du taux métabolique chez des souris obèses induites par l’alimentation (eDIO), ce qui suggère que les BRS-3 développent des anomalies métaboliques et l’obésité. Récemment, des efforts de chimie médicinale pour identifier de petites molécules agonistes BRS-3 ont été rapportés par d’autres7,7b et nos laboratoires.8 − 8e Dans cette lettre, nous décrivons notre Les efforts continus dans ce domaine ont mené à la découverte d’une nouvelle classe d’agonistes de BRS-3. Nos efforts ont commencé avec un plomb de criblage à haut débit (1), comme le montre la Figure   Ce plomb présentait une activité modérée de BRS-3 chez l’homme et chez la souris et de faibles propriétés pharmacocinétiques chez le rat (Clp = 164 mL / min / kg, F = 1%, t1 / 2 = 1,6 h). Notre objectif initial était de déterminer si le cœur de la diazépine était optimal. Une modification systématique de la structure du noyau a été entreprise, qui consistait à déplacer la pyridine N, à rompre le cycle diazépine et à saturer le cycle phényle du côté gauche. Chaque cas a entraîné une perte complète de puissance. Par conséquent, le noyau de diazépine a été préservé pour d’autres études de structure (SAR) de structure qui se sont concentrées sur la variation des substituants des anneaux aromatiques.Figure 1Structures d’orlistat, de sibutramine et de plomb de HTS 1.La synthèse des analogues de diazépine sulfonamide était simple (schéma 1). La condensation de la phényldiamine substituée 2 et de l’acide 2-chloronicotinique 3 dans des conditions micro-ondes ou thermiques a fourni un mélange régioisomérique de 4 et 5, en favorisant l’isomère souhaité 4 dans un rapport de 3: 1 à 9: 1 bain de bouche. Ce mélange a été réduit par le borane en diazépine 6 qui, après réaction avec le chlorure de sulfonyle a donné le diazépine sulfonamide 8. Typiquement, le régioisomère indésirable a été conduit à l’étape finale où 7 ont été séparés de 8 par Chromatographie sur gel de silice.Scheme 1 La chromatographie sur gel et la chromatographie liquide à haute performance en phase inverse (HPLC) ont échoué à fournir une séparation acceptable de 7a de 8. Ensuite, nous avons soumis le mélange à une colonne ChiralCel OD, en attendant deux pics correspondant aux deux régioisomères. À notre grande surprise, trois pics étaient présents dans la trace HPLC. Alors qu’un pic correspondait au régioisomère indésirable 7a, les deux composés obtenus correspondant aux deux autres pics présentaient exactement la même RMN 1H mais la rotation opposée (8a, [α] D = − 157 &#x000b0 ;; 8b , [α] D = + 155 °), suggérant une paire énantiomérique (Figure ​ (Figure2) .2). Du fait que la molécule ne possède pas de centre chiral, les causes possibles de l’atropisomérie observée9 comprennent une inversion entravée de l’azote du sulfonamide, une rotation restreinte autour de la simple liaison N et du système de cycle diazépine à sept chaînons sous contrainte conformationnelle. Sur la base de l’analyse aux rayons X de 8a et 8b, les distances de liaison entre le sulfonamide N et les atomes connectés sont toutes typiques des longueurs de liaison simple, mais la géométrie autour de ce N est presque plane (Figure 3). ) .3). La modélisation moléculaire et l’analyse par rayons X ont révélé qu’aucune barrière d’énergie évidente n’existait pour la rotation de la liaison N ou l’inversion de l’azote sulfonamide presque planaire. Au contraire, le cycle diazépine plissé était fortement conformationnel, et un retournement de cycle placerait le groupe sulfonyle et le substituant 7-Me du cycle phényle dans le même plan, entraînant des interactions de Van der Waals sévères entre ces groupes.La modélisation a suggéré une barrière de ∼ 33 kcal / mol pour l’interconversion en anneau. L’étude chirale LC de 8b a donné une cinétique de premier ordre avec une constante de vitesse de 1.35 × 10 – 8 s – 1 à 25 ° C et 1,03 × 10 – 7 s – 1 à 40 ° C, correspondant à l’énergie d’activation de 25,2 kcal / mol. Bien que la racémisation soit lente à < 50 ° C (t1 / 2 = 296 jours à 25 ° C; 39 jours à 40 ° C), le taux d'interconversion est significativement plus élevé à > 100 ° C, et une racémisation complète a été observée après 4 h à 100 ° C.10Figure 2Discovery de l’atropisomérie.L’analyse par rayons X de la figure 3 a révélé une chiralité planaire.11The “ SAR ” de l’atropisomérie est compatible avec la chiralité planaire où l’encombrement stérique entre le groupe sulfonyle et le substituant voisin RA sur le cycle Ph représente la barrière d’interconversion (Figure 4) .4). Les atropoisomères des analogues 7-H et 7-F n’étaient pas séparables par HPLC à température ambiante, ni le composé 9 avec seulement une paire électron-solitaire sur la position RA. De manière non surprenante, l’analogue 10 du cycle fusionné présentait un atropisomérisme et les deux énantiomères étaient facilement séparés. de l’atropisomérie. RA = H (8k) ou F (8l), pas d’atropisomérie; 9 n’a pas présenté d’atropisomérie. Si RA > F, 8 présentait un atropisomérisme, par exemple, 8i (RA = Cl), 8 m (RA = OH), et 10. Comme prévu, les deux atropisomères, 8a et 8b, se comportaient très différemment vers les récepteurs BRS-3. L’isomère (S) 8a présentait une IC50 hBRS-3 de 1,4 nM (le peptide 125I-dY était utilisé comme radioligand dans l’essai de liaison) et la CE50 de 97 nM, plus de 100 fois plus puissante que l’isomère (R). 8b (tableau 1) .12 Par rapport à la dérivation initiale 1, CF3 en position 2 (8a) a amélioré l’affinité de liaison de hBRS-3 de 30 fois et l’activité fonctionnelle de la souris de 8 fois. Alors que la position 2 tolérait une variété de fonctionnalités, telles que le méthyle (8c), le cyano (8d) et le chloro (8e), la position 3 ne préférait aucun substituant (8f contre 1; 8g contre 8e). Pour l’anneau aromatique de gauche, la deletion de la 8-méthyl (8h) puissance légèrement améliorée; cependant, l’élimination du 7-méthyl (8j) ou des deux méthyls (8k) diminue la puissance. Le remplacement du groupe 7-méthyle par du chloro (8i), du fluoro (8l) ou de l’hydroxyle (8 m) a donné une puissance comparable. L’analogue du noyau fusionné 10 était parmi les composés les plus puissants avec hBRS-3 CI50 de 0,7 nM. Tableau 1 Effets de substitution sur l’activité BRS-3 humaine et de la souris Ensuite, le SAR du groupe arylsulfonyle a été exploré.13 Analogues 11a – dans le tableau 2 ont été synthétisés comme décrit dans le schéma 1 en utilisant le chlorure de sulfonyle approprié. phényle para-substitué a été préféré, et une variété de substituants ont été tolérés. Tandis que les groupes isopropyle (lia) et trifluorométhoxy (lld) pouvaient servir de substituts au tert-butyle (8a), le groupe méthylsulfonyle (llc) provoquait une perte de puissance. En plus des analogues phényliques, des analogues hétérocycliques, tels que le thiazole (11g) et les analogues du thiophène (11h et 11i), présentaient également une puissance BRS-3 raisonnable. Tableau 2Human et souris BRS-3 Activité de 11A nombre d’agonistes BRS-3 plus puissants ont été évalués pour leurs propriétés pharmacocinétiques et plusieurs ont présenté un profil PK amélioré (Tableau 3). Par rapport à la dérivation initiale 1, ces composés présentaient une clairance plus faible et une AUC et une biodisponibilité plus élevées chez le rat. Les propriétés pharmacocinétiques de 8a ont également été évaluées chez le singe rhésus dont la biodisponibilité était de 17% et la demi-vie de 1,8 h. Tableau 3Rata Pharmacokinetic Datab de composés sélectionnés Le composé 8a présentait une excellente activité contre les récepteurs BRS-3 du chien et du rhésus: chien IC50 = 1,6 nM, CE50 = 36 nM, 97% Loi; rhésus IC50 = 3,0 nM, CE50 = 70 nM, 97% Act. Ce composé a été criblé contre les récepteurs 100, les canaux ioniques et les enzymes; sept cibles hors cible ont été identifiées avec des valeurs IC50 comprises entre 1 – 10 μ M, mais aucune n’a été considérée comme significative. Le composé 8a était très sélectif sur les deux canaux ioniques clés, hERG IC50 > 10 μ M et DLZ IC50 > 10 μ M, mais était un puissant activateur de la PXR humaine (CE50 = 678 nM; 42% Agissent à 10 μ M) .14 Le composé 8a a été évalué pour son efficacité aiguë chez les rats de type sauvage et BRS. 3 souris KO. Chez les souris WT, le composé a provoqué une réduction importante de l’apport alimentaire et une perte de poids corporel, d’une manière dose-dépendante à 3 et 30 mpk 18 h après l’administration orale. Chez les souris KO, aucun effet n’a été observé à 3 et 30 mpk. Après une administration subchronique (20 mpk, BID) chez des souris e-DIO, le composé a entraîné une perte de poids corporel de 5,2% au jour 4 (figure 55) .15 La perte de poids corporel a été causée par une réduction de la consommation alimentaire En résumé, nous avons découvert une nouvelle classe d’agonistes BRS-3 à base de benzodiazépine sulfonamide ainsi que la chiralité planaire inhabituelle qui provient d’une diazépine conformationally retenue système d’anneau.Les études SAR ont conduit à la synthèse d’une série d’agonistes BRS-3 ayant une puissance et des propriétés pharmacocinétiques améliorées, dont le composé 8a a provoqué une réduction de l’apport alimentaire en fonction du mécanisme, dose-dépendante et une perte de poids après dosage oral chez la souris eDIO.