CN1192219A - 可逆的半胱氨酸蛋白酶抑制剂 - Google Patents

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Abstract

一个包含由一个1,2－乙二胺或一个取代的1,2－乙二胺连接的两个N－取代基的可逆的半胱氨酸蛋白酶抑制剂,其中抑制剂对蛋白酶的抑制解离常数Ki不超过约100微摩尔/升,且所说的N－取代基选自酰基,酰基肽基,烷氧基羰基,烷氧基羰基肽基,磺酰基,磺酰基肽基,肽基,氨磺酰基,氨磺酰基肽基,亚磺酰基,亚磺酰基肽基,氨基甲酰基,氨基甲酰基肽基。

Description

可逆的半胱氨酸蛋 白酶抑制剂
本发明涉及新颖的可逆蛋白酶抑制剂，这些抑制剂对半胱氨酸蛋白酶有选择性。
半胱氨酸或含硫蛋白酶在决定蛋白水解作用的活性位点处含有半胱氨酸残基。由于半胱氨酸蛋白酶已涉及许多疾病，这些疾病包括关节炎，肌肉营养不良，炎症，肿瘤侵入，肾小球性肾炎，疟疾，和其他源于寄生虫的传染病，选择性地并不可逆地钝化它们的方法为新药待选物提供了机会。例如，参阅Esser，R.E.等，“关节炎和风湿病”(Arthritis & Rheumatism)(1994)37，236；Meijers，M.H.M.等，Agents Actions(1993)，39(特别会议发表)，C219；Machleidt，W.等，“纤溶”(Fibrinolysis)(1992)，6增刊，4，125；Sloane，B.F等，“生物医学和生物化学学报”(Biomed.Biochim.Acta)(1991)，50，549；Duffy，M.J.，“临床与实验性转移”(Clin.Exp.Metastasis)(1992)，10，145；Rosenthal，P.J.，Wollish，W.S.，Palmer，J.T.，Rasnick，D，“临床研究杂志”(J.Clin.Ivestigations)(1991)，88，1467；Baricos，W.H.等，“生物化学和生物物理学文献”(Arch.Biochem.Biophys.)(1991)，288，468；Thomberry，NA.等，“自然”(Nature)(1992)，356，768。
半胱氨酸蛋白酶的低分子量抑制剂已由Rich，《蛋白酶抑制剂》(第4章“半胱氨酸蛋白酶的抑制剂”)[Proteinase Inhibitors(Chapter 4，“Inhibitors ofCyteine Proteinase”)]，Elsevier科学出版社(1986)描述。这类抑制剂包括肽醛，它与蛋白酶活性位点的半胱氨酸一起形成半硫缩醛。例如，可参阅：Cheng H.，Keitz，P和Jones，J.B.，“有机化学杂志”(J.Org.Chem.)(1994)，59，7671。醛的缺点是它们的体内和化学不稳定性。
选择性和不可逆地抑制半胱氨酸蛋白酶的方法曾依赖于烷基化作用，这又是通过肽α-氟甲基酮(Rasnick，D.，“分析生物化学”(Anal.Biochem.)(1985)，149，416)，重氮甲基酮(Kirschke，H.，Shaw，E.“生物化学和生物物理研究通讯”(Biochem.Biophys.Res.Commun.)(1981)，101，454)，酰氧基甲基酮(Krantz，A.等，“生物化学”(Biochemistry)(1991，30，4678；Krantz，A.等，美国专利5,055,451，公布于1991年10月8日)，和酮锍盐(Walker，B.，Shaw，E.“美国实验生物学联合会会报”(Fed.Proc.Fed：Am.Soc.Exp.Biol.)，(1985)，44，1433)实现的。
其他族半胱氨酸蛋白酶抑制剂包括环氧琥珀酰肽，后者又包括E-64及其类似物(Hanada，K.等，“农业生物化学”(Agric.Biol.Chem.)(1978)，42，523；Sumiya，S.等，“化学药物公报”(Chem.Pharm.Bull.)(1992)，40，299；Gour-Salin，B.J等，“医学化学”(J.Med.Chem.)(1993)，36，720)，由Mehdi，S.，“生物有机化学”(Bioorganic Chemistry)(1993)，21，249评述的α-二羰基化合物，和N-肽基-O-酰基羟肟酸酯(Bromme，D.，Neumann，U.，Kirschke，H.，Demuth，H-U.，“生物化学和生物物理学学报”(Biochim.Biophys.Acta)(1993)，1202，271)。对可逆或不可逆性抑制半胱氨酸蛋白酶的方法的另外的总结最近已编篡好，见Shaw，E.的“酶学及分子生物学相关领域的进展”(Advances in Enzymology and Related Areas of Molecular Biology)(1990)，63，271。
本发明的一个目的是提供其可逆性的作用导致抑制剂与目标酶之间紧密结合(低解离常数)的新型半胱氨酸蛋白酶抑制剂。进一步的目标是提供将这些新型的半胱氨酸蛋白酶抑制剂用于各种治疗实用中的用途。
根据前述的目标，本发明的一个实施方案是提供一个包含由一个1，2-乙二胺或一个取代的1，2-乙二胺连接的2个N-取代基的可逆的半胱氨酸蛋白酶抑制剂，其中抑制剂对蛋白酶的抑制解离常数K1不超过约100μM，且所说的N-取代基选自于以下基团：酰基，酰基肽基，烷氧基羰基，烷氧基羰基肽基，磺酰基，磺酰基肽基，肽基，氨磺酰基，氨磺酰基肽基，亚磺酰基，亚磺酰基肽基，氨基甲酰基，氨基甲酰基肽基。
也提供了具有下式的可逆性的半胱氨酸蛋白酶抑制剂：
Figure A9619585800131
此式中，A和X选自以下基团的N-取代基：酰基，酰基肽基，烷氧基羰基，烷氧基羰基肽基，磺酰基，磺酰基肽基，肽基，氨基磺酰基，氨基磺酰基肽基，亚磺酰基，亚磺酰基肽基，氨基甲酰基，氨基甲酰基肽基，R1或是氢或是氨基酸侧链，R2是H或氨基酸侧链，但是要么R1和R2都是H，要么R1或R2之一是一氨基酸侧链，R1或R2中另一个则是H。R3和R4是氢，或键接起来形成1，2-亚乙基或取代的1，2-亚乙基。另外，蛋白酶和抑制剂的抑制解离常数Ki不大于约100μM。
本发明也提供了含有下式的可逆性的半胱氨酸蛋白酶抑制剂：
本发明进一步提供了含有下式的可逆性的半胱氨酸蛋白酶的抑制剂：
另外，本发明提供了具有下式的可逆性的半胱氨酸蛋白酶的抑制剂，下式包括：
Figure A9619585800143
式中，n从1到10，PG是一保护基团，AA是一氨基酸，R1可是H或一氨基酸侧链，R2是H或一氨基酸侧链，但是或者R1和R2都是H，或者R1或R2之一是氨基酸侧链，R1或R2中的另一个为H，R3和R4是H，或结合在一起形成1，2-亚乙基或取代的1，2-亚乙基，-SO2R9是一磺酰基部分。另外抑制剂对蛋白酶的抑制解离常数Ki不大于约100μM。
本发明中进一步提供了具有下式的可逆性的半胱氨酸蛋白酶的抑制剂，下式包括：n从1到10，AA是一氨基酸，R1是H或一氨基酸侧链，R2是H或一氨基酸侧链，但或者R1和R2全是H，或者R1或R2之一是一氨基酸侧链且R1或R2中另一个是H，R3和R4是H，或连接在一起形成1，2-亚乙基或取代的1，2-亚乙基，-SO2R9是一磺酰基部分。此外，抑制剂对蛋白酶的抑制解离常数Ki不大于约100μM。
此发明的另外方面提供了具有下式的可逆性的半胱氨酸蛋白酶的抑制剂，下式包含：
Figure A9619585800152
n从1到10，PG是一保护基，AA是一氨基酸，R1是H或一氨基酸侧链，R2是H或一氨基酸侧链，但是或者R1和R2都是H，或者R1或R2之一是氨基酸侧链，且R1或R2中另一个是H，R3和R4是氢，或连接在一起形成1，2-亚乙基或取代的1，2-亚乙基，-SO2R9是一磺酰基部分。此外，抑制剂对蛋白酶的抑制解离常数Ki不大于约100μM。
本发明的另一方面提供了用抑制剂抑制一种半胱氨酸蛋白酶的方法，它包含把本发明的半胱氨酸蛋白酶抑制剂可逆性地结合到半胱氨酸蛋白酶上。
本发明的另一方面提供了被本发明的半胱氨酸蛋白酶抑制剂抑制的半胱氨酸蛋白酶。
进一步地，本发明提供了治疗与半胱氨酸蛋白酶有关的紊乱的方法，它包括对病人给药一治疗上有效剂量的本发明的半胱氨酸蛋白酶抑制剂，和包含本发明的半胱氨酸蛋白酶的抑制剂的药物组合物。
另外，本发明提供了检测样品中半胱氨酸蛋白酶的方法，它包括用一蛋白酶底物分析样品中蛋白酶的活性，然后在已知浓度的本发明的半胱氨酸蛋白酶的抑制剂存在下，分析样品中蛋白酶活性，测定半胱氨酸蛋白酶的量。
图1A，1B，1C，1D，1E，1F，1G，1H，1I，1J，1K，1L，1M，1N，1O，1P，1Q，1R，1S，1T，1U，1V，1W，1X，1Y，1Z，1AA，1BB，1CC，和1DD描述了本发明的一些半胱氨酸蛋白酶的抑制剂的结构，表示出了结构，缩写名称和动力学数据，这在实施例中描述更全面。动力学数据的单位是微摩尔。
图2描述了在1，2-亚乙基部分具R2取代基的半胱氨酸蛋白酶抑制剂的合成流程图。1.碳酰二咪唑，氨/四氢呋喃(THF)；2.盐酸/二氧杂环己烷，二氯甲烷/醚；3.R9SO2Cl，三乙胺(TEA)，THF；4.氢化铝锂(LAH)或合适的还原剂，THF，回流；5.HCl/二氧杂环己烷，二氯甲烷/醚；6.PG-AA，-OH，NMM，IBCF，THF，-10℃。
图3描述了用在1，2-二乙胺部分具R1取代基的半胱氨酸蛋白酶抑制剂的合成流程图。1.四氢铝锂(LAH)或合适的还原剂，THF，回流；2.HCl/二氧杂环己烷；CH2Cl2/醚；3.R9SO2Cl，TEA，THF，-10℃；4.H2/钯/碳或合适的催化剂，HCl/二氧杂环己烷，乙醇；5.PG-AA-OH，4甲基吗啉(NMM)；异丁基氯甲酸酯(IBCF)，THF，-10℃。
图4描述了在哌嗪部分具R2和R5取代基的半胱氨酸蛋白酶抑制剂的合成流程图。1.酸的活化：吡啶(pyr)，亚硫酰氯(TC)，THF，-10℃；2.双(三甲基硅烷基)乙酰胺(BSA)，TEA，THF；3.溴化氢/乙酸(ArOH)；4.TEA，EtOH；5.LAH或合适的还原剂，THF，回流；6.HCl/二氧杂环己烷，CH2Cl2/醚；7.R9SO2Cl，TEA，THF；8.H2/Pd/C或合适的催化剂，EtOH；9.pyr，TC，THF，-10℃；10.化合物2，BSA，TEA，THF。
图5描述了在哌嗪部分具R1和R6取代基的半胱氨酸蛋白酶抑制剂的合成流程图。步骤1是酸的活化：吡啶(pyr)，亚硫酰氯(TC)，THF，-10℃；2.BSA，TEA，THF；3.HBr/AcOH；4.TEA，EtOH；5.LAH或合适的还原剂，THF，回流；6.HCl/二氧杂环己烷，CH2Cl2/醚；7.pyr，Tc，THF；8.化合物1，BSA，TEA，THF；9.H2/Pd/C或合适的催化剂，HCl/二氧杂环己烷，***(Et2O)； 10.R9SO2Cl，TEA，THF。
本发明涉及新型半胱氨酸蛋白酶抑制剂。据认为由抑制剂的N-封闭基团和R1或R2基与酶的结合部位表面通过氢键和疏水相互作用来可逆性地抑制酶。
一般而言，本发明的抑制剂抑制半胱氨酸蛋白酶，不抑制丝氨酸，天冬氨酰，锌蛋白酶。丝氨酸蛋白酶的作用机理由Walsh，C.，于“酶反应机理”(Enzymatic Reaction Mechanisms)的94-97页，W.H.Freeman and Co.，SanFransisco，1979中描述。在活性部位，丝氨酸同底物的羰基反应，形成四面体中间体。本发明的抑制剂在亲核攻击部位无羰基，且不易受丝氨酸蛋白酶的攻击。
但是，在一些实施方案中，本发明的蛋白酶抑制剂可以有抗其它类型的蛋白酶，如丝氨酸，天冬氨酰或其它金属蛋白酶的活性，但是这是在较低的程度上。特别地，本发明的蛋白酶抑制剂可能有抗丝氨酸蛋白酶活性，例如它们有抗胰凝乳蛋白酶的活性。
半胱氨酸蛋白酶是在活性部位有一个巯基的蛋白酶家族。于细菌、病毒，真核微生物，植物和动物中发现了这些酶。半胱氨酸蛋白酶一般可归于四或更多个不同的超家族之一。可被本发明的新型半胱氨酸蛋白酶抑制剂抑制的半胱氨酸蛋白酶的例子包括，但是半不仅限于，植物半胱氨酸蛋白酶如木瓜蛋白酶、无花果蛋白酶、aleurian、oryzain、和猕猴桃蛋白酶(actinidin)；哺乳动物半胱氨酸蛋白酶如组织蛋白酶B、H、J、L、N、S、T、O、O2及C(组织蛋白酶C也被称为二肽基肽酶)、白细胞介素转化酶(ICE)、钙活化的中性蛋白酶、需钙蛋白酶I和II；博来霉素水解酶，病毒半胱氨酸蛋白酶如Picornian 2A和3C，aphthovirus内肽酶，心病毒内肽酶，豇豆花叶病毒组内肽酶，马铃薯Y病毒组内肽酶I和II，腺病毒内肽酶，栗树枯萎病病毒中的2个内肽酶，披膜病毒半胱氨酸蛋白酶，和脊髓灰质炎病毒和鼻病毒的半胱氨酸蛋白酶；和已知为寄生虫生活周期所必需的半胱氨酸蛋白酶，如来自疟原虫属、内变形虫属、盘尾丝虫属、锥虫属(Trypansoma)、利什曼原虫属、Haemonchus、网柄菌属(Dictyostlium)、Therileria、和血吸虫属的种类的蛋白酶，如那些与疟疾(恶性疟原虫，P.falciparium)。锥虫(克氏锥虫，T.cruzi，此酶被称为cruzain或cruzipain)，murine P.vinckei，和C.elegans半胱氨酸蛋白酶有关的蛋白酶。至于能被本发明的半胱氨酸蛋白酶抑制的半胱氨酸蛋白酶的详细列表，请参见Rawlings等的“生物化学杂志”290：205-218(1993)，文中特别收作参考。
相应地，半胱氨酸蛋白酶抑制剂可用于多种用途。例如，本发明的抑制剂可用于定量样品中半胱氨酸蛋白酶，因而可对血液，淋巴，唾液或其他组织样品中的半胱氨酸蛋白酶量的分析和诊断试剂盒，另外也可用于细菌、真菌、植物，酵母，病毒或哺乳动物的细胞培养物中的半胱氨酸蛋白酶量的分析和诊断试剂盒。因而，在一优选的实施方案中，用一标准的蛋白酶底物来分析样品，加入已知浓度的半胱氨酸蛋白酶抑制剂，使其与一存在的特定的半胱氨酸蛋白酶相结合，再进行蛋白酶的分析，用本领域中技术人员所熟知的技术来将活性的丧失与半胱氨酸蛋白酶的活性关联起来。
因而提供了抑制蛋白酶的方法，其中本发明的半胱氨酸蛋白酶抑制剂可以加到半胱氨酸蛋白酶的样品中以形成一个半胱氨酸蛋白酶/半胱氨酸蛋白酶抑制剂的复合物。
另外，半胱氨酸蛋白酶抑制剂也被用在除去、鉴定或抑制样品中污染的半胱氨酸蛋白酶。例如，本发明中的半胱氨酸蛋白酶抑制剂加入到不希望有污染的半胱氨酸蛋白酶的蛋白水解降解的样品中。或者，本发明的半胱氨酸蛋白酶抑制剂可以结合到色谱支持物上，采用本领域中周知的技术来形成亲和色谱柱。使一个含有一种不希望有的半胱氨酸蛋白酶的样品过柱以除去蛋白酶。或者，同样的方法也可用于鉴定新的蛋白酶。
在一个优选的实施方案中，此半胱氨酸蛋白酶抑制剂可用于抑制涉及许多疾病的半胱氨酸蛋白酶，尤其抑制组织蛋白酶B、L和S、Cruzain、需钙蛋白酶I和II、白细胞介素1β转化酶。这些酶是牵涉到以组织降解为特点的多种疾病的溶酶体半胱氨酸蛋白酶的例子，这些疾病包括，但是并不限于，关节炎、肌肉营养不良、发炎、肿瘤入侵，肾小球性肾炎、源于寄生虫的传染病、阿尔茨海默氏病、牙周疾病、癌症转移。例如，哺乳动物的溶酶体含硫蛋白酶在蛋白的细胞内降解和一些肽类激素加工中起着重要的作用。与组织蛋白酶B和L类似的酶从肿瘤中释放出并且可能涉及肿瘤转移，组织蛋白酶L存在于病人的滑液和变形的组织中，类似地，观察到在创伤及发炎中组织蛋白酶B和从多形核粒细胞及巨噬细胞来的其他溶酶体的蛋白酶的释放。
半胱氨酸蛋白酶抑制剂也用于多种其他疾病，这些疾病包括，但并不限于，牙龈炎、疟疾、利什曼病、丝虫病、骨质巯松症和骨关节炎及其他的细菌和源于寄生虫的传染病。这些化合物也用于病毒疾病，这是基于抑制病毒复制所必须的蛋白酶的方式，例如包括脊髓灰质炎病毒，足和口疾病毒以及鼻病毒的许多细小核糖核酸病毒编码对于病毒多蛋白裂解所必需的半胱氨酸蛋白酶。
此外，这些化合物可用于涉及细胞白介素1β转化酶(ICE)(一种进行细胞白介素1β加工的半胱氨酸蛋白酶)的紊乱，例如，可用于对肺、导气管、中枢神经***和外周的膜、眼、耳、关节、骨、***、包括心包的心血管***、胃肠和泌尿生殖***、皮肤和粘膜的炎症和基于免疫的紊乱的治疗中。这些病症包括于身体任何部位存在有效感染的传染性疾病，如脑膜炎和输卵管炎；包括败血症性休克、分散性血管内凝血(disseminated intravascularcoagulation)和/或成人呼吸窘迫综合症的传染并发症；由于抗原，抗体和/或补体沉积的急性或慢性炎症；包括关节炎、chalangitis、结肠炎、大脑炎，心内膜炎、肾小球性肾炎、肝炎、心肌炎、胰腺炎、心包炎、再灌注损伤和血管炎的炎症状态。基于免疫的疾病包括但不限于涉及T细胞和/或巨噬细胞的病症如急性和延迟的过敏，移植排斥、移植物抗宿主疾病；包括I型糖尿病和多发性硬化的自体免疫疾病。骨和软骨再吸收和引起胞外基质过度沉积的疾病如间质肺纤维化、硬变、全身硬变和瘢痕瘤形成，也可用本发明的抑制剂来治疗。这种抑制剂也可用于处理某些肿瘤，产品1L1用做一种内分泌生长因子，以及用于防治与某些肿瘤相关的恶病质。编程性细胞死亡和细胞死亡也与ICE和ICE样活性相关联，且可由本发明中的抑制剂来治疗。
而且，本发明中的半胱氨酸蛋白酶抑制剂可用于药物增强作用方面。例如，治疗剂如抗生素或抗肿瘤药物可通过由内源半胱氨酸蛋白酶的蛋白酶解而失活，因而使施用的药物效用低和失活。例如，已证实博来毒素，一种抗肿瘤药物，可被博来霉素水解酶[一种半胱氨酸蛋白酶(见Sebti等，“癌症研究”(Cancer Res.)，1991年1月，227-232页]来水解。相应地，本发明的半胱氨酸蛋白酶抑制剂可以与一种治疗剂结合给药于患者以加强或增加药物的活性。这种一起给药可以通过同时给药，例如通过给药半胱氨酸蛋白酶抑制剂和药物的混合物，或通过分离的同时给药或相继的给药。
另外，已证实半胱氨酸蛋白酶抑制剂可抑制细菌尤其是人的致病细菌(见Bjorck等，“自然”(Nature)337：385(1989))的生长。因此，本发明的半胱氨酸蛋白酶抑制剂抗菌剂来延迟或抑制某些细菌生长。
本发明的半胱氨酸蛋白酶抑制剂也可用作减小细菌的半胱氨酸蛋白酶对寄主生物损伤的试剂。例如，葡萄球菌属产生一种高活性的细胞外半胱氨酸蛋白酶，其能降解不可溶的弹性蛋白，这可能有助于在诸如败血症，脓毒关节炎和耳炎中的细菌感染所见的***破坏，参见Potempa等，“生物化学杂志”(J.Biol.Chem.)263(6)：2664-2667(1988)。因此，本发明的半胱氨酸蛋白酶抑制剂可以被用来治疗细菌性感染以防止组织损伤。
本发明一般提供基于肽的或仿肽的新型半胱氨酸蛋白酶抑制剂来用作可逆的半胱氨酸蛋白酶抑制剂。这里的“半胱氨酸蛋白酶抑制剂”指能抑制半胱氨酸蛋白酶的一种抑制剂。在一个优选的实施方案中，半胱氨酸蛋白酶抑制剂对半胱氨酸蛋白酶是专一性的，即它们不抑制其它类型的蛋白酶，如丝氨酸，天冬氨酰或其他的金属蛋白酶。但是，在另外的实施方案中，本发明的半胱氨酸蛋白酶抑制剂也可以抑制其他类型的蛋白酶，例如，它们有抗丝氨酸蛋白酶的活性。
这儿的“可逆的”指抑制剂非共价地结合到酶上，与不可逆性的抑制不同，见Walsh，“酶反应机理”(Enzymatic Reaction Mechanics)，Freeman & Co.，N.Y.，1979。本上下文中的“可逆的”术语能被本领域的技术人员理解。另外，可逆的半胱氨酸蛋白酶抑制剂是竞争性抑制剂，即，它们在可逆性地与酶结合的底物竞争。抑制剂与底物的结合是不相容的。此外，抑制的化学计量是1∶1，也就是说，一个单个的抑制剂分子足够抑制一个单个的酶分子。
除非另外的说明，定义用在说明书和权利要求书中的以下术语来说明本申请，且有以下所给的含义：
“烷基”，如在烷基，烷氧基，烷基硫代基，烷基磺酰基，烷基氨甲酰基，二烷基氨甲酰基，杂芳烷基，芳烷基等中，指一个直链或有支链的，饱和或不饱和的烃基，此基有1到10个碳原子或指出的碳原子数目(如甲基，乙基，丙基，异丙基，丁基，仲丁基，异丁基，叔丁基，乙烯基，烯丙基，1-丙烯基，异丙烯基，1-丁烯基，2-丁烯基，3-丁烯基，2-甲基烯丙基，乙炔基，1-丙炔基，2-丙炔基等)。
“环烷基”，如在环烷基和环烷基烷基中，指一个饱和或不饱和的，单环或多环的烃基，含3到20个碳原子或指出的碳原子数，其中有自由价的碳原子是非芳环，及其任何碳环酮和其硫酮衍生物的一员(例如，术语“环烷基”指包括环丙基，环丁基，环戊基，环己基，环己烯基，二环[2.2.2]辛基，1，2，3，4-四氢-1-萘基，氧代环己基，二氧代环己基，硫代环己基，9-芴基等)。
“杂环烷基”，如在杂环烷基，杂环烷基链烷醇胺基，杂环烷基羰基，杂环烷基羰基等，指如以上定义的环烷基，其中1到5个所指碳原子N，O，S，P或As的杂原子来置换，其中有自由原子价的原子是一个非芳环及其任何杂环酮，硫酮，砜，或亚砜衍生物的一员(例如，术语“杂环烷基”指包括哌啶基、吡咯烷基、吡咯啉基、咪唑烷基、二氢吲哚基、奎宁环基，吗啉基、哌嗪基、N-甲基哌嗪基、piperadinyl、4，4-二氧-4-硫代哌啶基(4，4-dioxo-4-thiopiperidinyl)、1，2，3，4-四氢-3-异喹啉基、2，4-二氢-3-氧-7-硫-6-二环[3.3.0]辛基，等)。因此杂(C6)环烷基包括吗啉基，哌嗪基、piperidinyl等基。
“芳基”指一个含有6到14个碳原子或指定碳原子数目的芳香单环或多环烃基，及其任何碳环酮或硫酮衍生物，其中有自由价的碳原子是芳环的一员(如，芳基包括苯基、萘基、蒽基、菲基、1，2，3，4-四氢-5-萘基、1-氧-1，2-二氢-5-萘基、1-硫代-1，2-二氢-5-萘基，等)。为说明本申请，芳基包括杂芳基。“杂芳基”指含有总共从5到14个原子或指明原子数的一个芳香单环或多环的烃基，其中1到5个指定的碳原子由选自N，O，S，P或As的杂原子置换，有自由价的原子是一个芳环，及其任何杂环酮和硫酮衍生物的一员(例如，术语“杂芳基”指包括噻吩基、呋喃基、吡咯基，嘧啶基、异噁唑基、噁唑基、吲哚基、苯并[b]噻吩基、异苯并呋喃基、嘌呤基、异喹啉基、喋啶基(pterdinyl)、嘧啶基、咪唑基、吡啶基、吡唑基、吡嗪基、4-氧-1，2-二氢-1-萘基、4-硫-1，2-二氢-5-萘基等)。所以，杂(C6)芳基包括吡啶基，嘧啶基等。
“1，2-苯二甲基”指式-CH2C6H4CH2-的二价基。例如，基团R13-Y-Z-X3-，其中Y是-N(R14)，Z是-CH(R16)-，X3是一羰基，且R14与R16一起形成1，2-苯二甲基，是1，2，3，4-四氢-3-异喹啉基羰基和取代的衍生物及单一的立体异构体及其立体异构体的混合物。1，2-苯二甲基二价基的取代衍生物可以在环体系的任何碳上含有一个羟基或在任一个不饱和环的碳原子上具有氧代基。
如在“(C3-4)亚甲基”和“(C3-7)亚甲基”中的“亚甲基”指有指定碳原子数目的一个直的，饱和的二价基。例如“(C3-4)亚甲基”包括三亚甲基(-(CH2)3-)及四亚甲基(-(CH2)4-)。因而，基团R13-Y-Z-X3-[其中Y是-N(R4)，Z是-CH(R16)-，X3是羰基，而且R14与R16一起形成三亚甲基]是2-吡咯烷基羰基，且是单一立体异构体或其立体异构体的混合物。三亚甲基或四亚甲基的二价基的取代衍生物可以包含一个羟基，或其被保护的衍生物，或是任一环上碳原子上的氧代基。合适的羟基保护基由如以下定义。
“氧杂(C3-7)亚甲基”和“氮杂(C3-7)亚甲基”指如上定义的亚甲基，其中所指碳原子分别被一个氧或氮原子取代。例如，“氧杂(C5)亚甲基”包括3-氧代亚戊基(-CH2CH2OCH12CH2-)和2-氧杂亚戊基(-CH2OCH2CH2CH2-)。因此，当-C(O)NR10R11中R10和R11一起形成3-氧杂亚戊基时指4-吗啉基羰基，以及当R10和R11一起形成3-氮代亚戊基时指1-哌嗪基羰基。
如短语“R16与一个相邻的R14一起”中所用的“相邻的”指R16和R14基团所分别连结的原子本身又相互连结。
在最广泛的实施方案中，本发明的半胱氨酸蛋白酶抑制剂包含通过一个1，2-乙二胺或哌嗪基连接的2个N-取代基。
合适的N-取代基包括，但不限于，酰基，烷氧基羰基，磺酰基，氨磺酰基，肽基，氨甲酰基，亚磺酰基，芳烷基，或H，或它们的组合，这包括，但不限于，酰基肽基，烷氧基羰基肽基，磺酰基肽基，氨磺酰基肽基，氨甲酰肽基和亚磺酰基肽基。
在一优选的实施方案中，本发明的可逆性的半胱氨酸蛋白酶抑制剂具有式1中所述的组成：
                       式1在这个实施方案中，A和X是选自于酰基，酰基肽基，烷氧基羰基，烷氧基羰基肽基，磺酰基，磺酰基肽基，肽基，氨磺酰基，氨磺酰基肽基，氨甲酰基，氨甲酰肽基，亚磺酰基和亚磺酰基肽基的N-取代基。R1和R2是H或氨基酸侧链，其中R1或R2中只有1个是氨基酸侧链，R1或R2中另一个是H。R3和R4是氢，或结合在一起形成1，2-亚乙基或取代的1，2-亚乙基。
此处的“酰基”指一个-COR7基，合适的R7基团包括，但并不限于，一个烷基(形成链烷酰基)，一个环烷基(形成环烷基羰基)，一个环烷基烷基，一个环烷基链烯基，一个芳基(形成芳酰基)或一个芳烷基。这种情况下，烷基优选有1到5个碳原子，特别是乙基；环烷基优选有3到7个碳原子，优选是环戊基和环己基；环烷基烷基或环烷基亚烷基优选为环烷基上有3到7个碳原子，特别是有5或6个碳原子，而在烷基或链烯基部分有1到5个碳原子，特别是1个碳原子。杂环烷基(形成杂环烷基羰基)也是优选的，任选地由选自于羟基，烷基，杂环烷基，链烷酰基，烷氧基羰基，芳烷氧基羰基和杂环烷基羰基的基取代。芳基优选的是苯基，芳烷基优选的是有7到12个碳原子的苯烷基，特别为苄基。芳基或芳烷基部分的任选取代基优选为一或2个有1到5个碳原子的烷基，1到5个碳原子的烷氧基，原子数目为9到35的卤素，羟基和/或氨基，优选地一或2个甲基，甲氧基，氯，溴，氟，羟基或氨基，特别一个是羟基，氨基，氯，溴或氟，任选以合适处被护的形式存在，硝基，烷基或芳磺酰基，或有1到5个碳原子的卤代烷基，特别是三氟甲基。全氟代基团也包括在其中，如全氟的烷基，芳基和芳烷基。
对于R7，特别优选的是：(1)(C1-C5)烷基，优选乙基；(2)(C3-C7)环烷基，优选环戊基或环己基；(3)(C3-C7)环烷基-(C1-C5)烷基，特别为(C5-C6)环烷基-甲基；(4)(C3-C7)环烷基-(C1-C5)链烯基，尤其(C5-C6)环烷基-亚甲基；(5)苯基；(6)(C7-C12)苯烷基，特别为苄基，(7)由1或2个C1-C5烷基，C1-C5烷氧基，卤素，羟基或氨基取代的芳基或芳烷基，取代基中优选1或2个甲基，甲氧基，氯，溴、氟、羟基或氨基，特别优选的是羟基，氨基，氯，溴或氟；(11)由1或2个卤代C1-C5烷基尤其是三氟甲基取代的芳基或芳烷基；硝基；磺酰基；或芳基磺酰基，以在合适处被保护的形式存在；(12)全氟基，如全氟烷基，芳基和芳烷基。最优选的R7酰基包括苯基和4-吗啉基。
因而，优选的酰基是烷氧基羰基链烷酰基，芳基链烷酰基，芳酰基和链烷酰基(任选地用选自于羧基，烷氧基羰基和杂环烷基链烷酰基氨基的基来取代)，环烷基羰基，杂环烷基羰基(任选地用选自于羟基，烷基，杂环烷基，链烷酰基，烷氧羰基，芳烷氧基羰基和杂环烷基羰基的基取代)，芳基链烷酰基和芳酰基。
此处的“酰基肽基”或“肽基酰基”指连结到一个酰基上的肽基。要理解肽基连结到1，2-乙二胺或哌嗪部分的一个N原子上，且酰基连到肽基上。这样，一个酰基肽基的自由末端官能团是R7基。因而，官能团顺序根据A基还是X基是酰基酞基而不同；当描述A基时此基团称为一个酰基酞基部分，而描述X基时称为一个肽基酰基部分。式2示一个半胱氨酸蛋白酶抑制剂，其在A处有一个酰基肽基，并且在X处有一个肽基酰基，其中，n从1到10。
                  式2
Figure A9619585800241
如以下所描述的，根据将要抑制的蛋白酶来选择肽基。
此处“肽基”意味一个肽或仿肽的结构。在一些实施方案中，肽基是一个单一的氨基酸；在其他的实施方案中，肽基包括至少2个由肽键或电子等排物连结的氨基酸。肽基可包括多至约10个氨基酸，优选1到7个，尽管半胱氨酸蛋白酶抑制剂一般长度为约1到约4个氨基酸，因为在治疗应用中一般愿意用较小的抑制剂。
肽基可以包括天然氨基酸和肽键，或合成的仿肽结构，即“类似物”。因而，此处所用的“氨基酸，“肽残基”或“肽基”既指天然也指合成的氨基酸，即氨基酸类似物。例如，为说明本发明，同型苯丙氨酸被认为是一个氨基酸。“氨基酸”也包括亚氨基酸残基如脯氨酸和羟脯氨酸。此处所用的术语也指一个氨基酸的部分，例如一个氨基酸的侧链。因而，例如，R1，R2，R5，R6和R16可以是氨基酸侧链，包括文中所述的天然氨基酸铡链和非天然氨基酸侧链的类似物。侧链可以是(R)也可是(S)构象，在一个优选的实施方案中，氨基酸是(S)或L-构象。
如果所用的是非天然侧链，即氨基酸类似物，也可使用非氨基酸取代基，例如为了预防或延缓体内降解。这类非氨基酸取代基将一般包括，但不限于，一个烷基(任选地用选自于羟基，氨基，烷基氨基，二烷基氨基，脲基(uriedo)，烷基脲基，巯基，烷基硫代基，羧基，氨甲酰基，烷基氨甲酰基，二烷基氨甲酰基，烷基亚磺酰基，烷基磺酰基，胍基，-P(O)(OR12)2，-OP(O)(OR12)2或-OP(O)(R12)2(其中每个R12独立地是H)或烷基或其被护衍生物的基来取代)，环烷基，环烷基烷基，环烷基链烯基，一个基团选自于芳基(包括杂芳基)和芳基烷基(包括杂芳基烷基和杂芳基链烯基)的基团(这个基团在其芳环上任选用1-3个选自下列基团的基团取代：羟基，氨基，胍基，卤素，任选卤代的烷基，烷氧基和芳基，或其一个保护的衍生物)，烷氧基，氰基，羧基、烷氧羧基，链烯酰基，氨甲酰基，烷基氨甲酰基，二烷基氨甲酰基，烷氧(烷基)氨甲酰基，或氨基烷基氨甲酰基。此种情况下，烷基优选为有1到5个碳原子，优选为有支链的，特别是异丁基；环烷基优选为有3到7个碳原子，优选的环戊基或环己基；环烷基烷基或环烷基链烯基优选的是在环烷基上有3到7个碳原子，特别是有5或6个碳原子，而在烷基或亚烷基部分为有1到5个碳原子，特别是1个碳原子；芳基优选为苯基或萘基，特别是2-萘基；杂芳基优选为吡啶基，噻吩基，尤其2-噻吩基，或是呋喃基，特别2-呋喃基；杂芳烷基或杂链烯基优选在烷基或亚烷基部分有1到6个碳原子，特别是一个碳原子。杂芳烷基和杂芳亚烷基的杂芳基部分有如对杂芳基为优选的上述重要性。芳烷基优选为有7到12个碳原子的苯烷基，特别是萘甲基，苄基和苯乙基；烷氧基优选有1到5个碳原子，优选是甲氧基；酰氧基优选有2到6个碳原子，优选为乙酰氧基；芳基或芳烷基部分的任选取代基优选为1到3个有1-5个碳原子的烷基，1到5个碳原子的烷氧基，9到35个原子的卤素基羟基和/或氨基，优选的1或2个基团是甲基，甲氧基，氯，溴，氟，羟基或氨基，特别一个是羟基，氨基，氯，溴或氟，在合适处任选地以被护的形式存在，有1到5个碳原子的卤代烷基，特别是三氟甲基。
从氨基酸侧链的定义中特意除开的是氧代，因而1，2-乙二胺并不含有肽键。
肽官能团也可如式(a)和(b)中所示来描述：
Figure A9619585800261
其中n是0到9；X3-X4示选自于-C(O)NR14-，-CH2NR14-，-C(O)CH2-和-NR14C(O)-的连键；Y是-CH(R14)-或-NR14-；Z是-(CH2)2-，-C(R15)(R16)-或-N(R16)-；其中R14是H或如下所定义，R15是H或甲基且每个R16是一个氨基酸侧链，因而每个R16独立地是H，烷基(它任选地用一个选自下列基团的基团取代：羟基，烷氧基，氨基，烷基氨基，二烷基氨基，脲基，烷基脲基，巯基，烷基硫基，氨甲酰基，烷基氨甲酰基，二烷基氨甲酰基，硫基亚磺酰基，烷基磺酰基，胍基，-P(O)(OR12)27-OP(O)(OR12)2或-OP(O)(R12)2，其中每个R12独立地为H或烷基，或其一个被保护的衍生物)，环烷基，环烷烷基，一个选自于芳基或芳烷基的基团(这个基团在其芳环处可以任选地用1到3个选自于羟基，氨基，胍基，卤基，任选的卤代的烷基，烷氧基和芳基或其一个被保护的衍生物的基取代)或与相邻的R14一起形成一个二价基，该二价基选自于(C3-4)亚甲基和1，2-苯二甲基(这个基任选地用羟基，或一个被保护的衍生物或氧代来取代)。
肽基也可含有另外的官能性基团，如以下式3的“PG”所描述的。因而，这些术语如在以下定义，式3的保护基团“PG”可以是一个肽的氨基末端保护基团或一个标记，。此处的术语“肽的氨基末端保护基团”指，例如，包括但不限于烷氧基羰基链烷酰基(优选总共有2到10个碳原子)，烷氧基羰基(优选总共有2到10个碳原子，特别是叔-丁氧基羰基(BOC)或苄氧羰基(CBZ，Z))，链烷酰基(优选为总共2到10个碳原子，且任选地用选自于羧基，烷氧基羰基和杂环烷基链烷酰基氨基的基来取代)，环烷羰基(优选总共有4到8个碳原子)，杂环烷基羰基(优选为总共有6到10个碳原子且任选地用选自下列基团的基团取代：羟基，烷基，杂环烷基，链烷酰基，烷氧羰基，芳烷氧羰基和杂环烷羰基和特别是一个式为-C(O)NR10R11的杂环烷羰基，其中R10和R11一起形成氮杂(C2-6)亚甲基，氯杂(C2-6)亚甲基或(C3-7)亚甲基，特别是由氧杂亚戊基取代而形成4-吗啉基羰基(Mu))，芳烷氧羰基(优选为包括具6到10个碳原子的芳基和1到5个碳原子的烷氧基)，氨甲酰基，烷基氨甲酰基(优选为总共有2到6个碳原子)，二烷基氨甲酰基(优选为总共有2到11个碳原子)，芳基氨甲酰基(优选为总共有7到11个碳原子)，芳烷基氨甲酰基(优选包括有6到10个碳原子的芳基和1到5个碳原子的烷基)，芳基链烷酰基(优选包含有6到10个碳原子的芳基和总共有1到6个碳原子的链烷酰基)，芳酰基(优选为总共有7到11个碳原子和特别为苯甲酰基)，烷基磺酰基(优选有1到10个碳原子)，芳烷基磺酰基(优选包括有6到10个碳原子的芳基和1到5个碳原子的烷基)，烷基氨磺酰基(优选1到5个碳原子)，二烷基氨磺酰基(优选2到10个碳原子)，芳磺酰基(6到10个碳原子的，包括杂芳基磺酰基，优选的是包含总共4到8个原子的杂芳基)，芳基氨磺酰基(优选有6到10个碳原子的，包括杂芳基磺酰基，优选包含4到8个原子的杂芳基)，烷基亚磺酰基(优选有1到5个碳原子)，二烷基氨基亚磺酰基(优选有2到10个碳原子)，芳基亚磺酰基(优选有6到10个碳原子，包含杂芳基亚磺酰基，优选是4到8个原子的杂芳基)。暂时的保护基团在本领域中已知，参阅Greene，“有机合成中的保护性基团”(Protective Groups in OrganicSynthesis)，John Wiley & Sons，1991，本文收作参考。
式3描述了在A和X位置都有肽基的一个半胱氨酸蛋白酶抑制剂，其中的n从1到5：
                      式3
Figure A9619585800271
氨基酸，或肽残基，一般通过一个肽键或连键(即肽氨甲酰基，-CONH-)来连结起来。在一个优选的实施方案中，1，2-乙二胺或哌嗪部分以及A和X基间的键是一个肽键。类似地，当肽基含有2个或更多氨基酸时，它们二者之间的键优选为一个肽键，但是，肽基的氨基酸之间的键可以是一个肽等排物或仿肽的键，例如CO-CH2，CH2-NH，氮杂肽和逆转的键，如式(a)和(b)中由X3-X4描述的。
                          式4
式4描述了-个有包含作为A和X基团的2个氨基酸肽基的半胱氨酸蛋白酶抑制剂。因而，在式4中，A-B连键是一个肽或仿肽键，PG在这里所定义的是一个保护基，而Q可是碳或氮。如将要评价的，另外的氨基酸可以用同样方式加入，类似地，应该理解到这些结构并不能准确地反映1或更多氨基酸是脯氨酸的情况。
一般而言，根据决定半胱氨酸蛋白酶中底物专一性的原则，首先选择本发明的肽基的合适的氨基酸，也就是，要用把使要抑制的酶具有专一性的氨基酸组合。
要理解的是抑制剂中氨基酸侧链的顺序在使抑制剂具有导向性能中是重要的，因而，像以下要另外描述的那样，在抑制剂结合到酶上时，一般在此指为“R1”或“R2”的结合到抑制剂上的1，2-乙二胺或哌嗪结构的氨基酸侧链，将会占据酶的底物结合位点的S1位置，也就是说，例如，导向基团的“R2”氨基酸侧链是抑制剂的P1残基。类似地，如果在A位置有一个肽基，在抑制剂结合到酶时，最靠近乙二胺部分的肽基的氨基酸侧链将占据酶的底物结合位点的S2位置，因而是P2残基。如果存在肽基的另外氨基酸侧链，它们将占据P3，P4等位置。
相反地，如果肽基占据X位置，氨基酸侧链占据酶的底物结合位点的S1′，S2′等位置。这些氨基酸侧链被认为是抑制剂的P1′，P2′等残基。如将被那些本领域的技术人员所理解的那样，可能在A和X位置都有肽基使对要被抑制的特定半胱氨酸蛋白酶的抑制专一性。
要理解的是本发明的抑制剂可能有某种会影响命名的对称性。因而，例如，如果A和X基团是相同的，此抑制剂可被认为是有一种构象的R1基或相反的构象中有R2基。不受理论上的限制，假定A基结合在P位置，X基结合到酶的P′位置。
R1，R2，R5和R6基的氨基酸侧链以及A和X基的氨基酸的选择将用可获得的关于蛋白酶底物专一性的资料来进行，且对那些使用市售底物的本领域技术人员来说是经常性的。例如，白细胞介素1β转化酶显示了最大的半胱氨酸蛋白酶对底物的特异性，该特异性被证实是P1位置需要一个天冬氨酰侧链。半胱氨酸蛋白酶的木瓜蛋白酶超家族有一个扩展的含有5到7个重要亚位点的特异性位点，S2为主导，它是一个疏水性的口袋，能很好地结合类苯丙氨酰的侧链。与木瓜蛋白酶类似，组织蛋白酶在S2接受一个苯丙氨酸侧链，和一个精氨酰侧链。一般评述参见“蛋白酶抑制剂”，“细胞和组织生理学研究专题著作”(“Proteinase Inhibitors”，in Research Monographs in Cell andTissue Physiology)(1986)，Barrett等编辑，12卷，第4章：半胱氨酸蛋白酶抑制剂，Daniel Rich，Elsevier， New Yrk，在此收作本文参考。而且，白细胞介素1β转化酶(ICE)的特异性已由Thomberry等进行研究，文中也特意收作参考。表1列出了一些对半胱氨酸蛋白酶P1和P2(R1或R2)位置有利的氨基酸侧链。
                           表1
    酶          P2       P1(R1或R2)
  木瓜蛋白酶   苯丙氨酸，酪氨酸，2-萘基，亮氨酸，Nle，异亮氨酸，丙氨酸 Arg，赖氨酸，赖氨酸(ε-Z)，胍基-苯丙氨酸，Hph，Nle
  组织蛋白酶B   苯丙氨酸，酪氨酸，酪氨酸(l2)，2-萘基，精氨酸，胍基-苯丙氨酸，瓜氨酸* 精氨酸，赖氨酸，赖氨酸(ε-Z)，胍基-苯丙氨酸Hph，Cit，Nle
  组织蛋白酶L或cruzain   苯丙氨酸，酪氨酸，2-萘基 精氨酸，赖氨酸，赖氨酸(ε-Z)，胍基-苯丙氨酸，Hph，Cit，Nle
  组织蛋白酶S   苯丙氨酸，酪氨酸，2-萘基，缬氨酸，亮氨酸，Nle，异亮氨酸，丙氨酸 精氨酸，赖氨酸，赖氨酸(ε-Z)，胍基-苯丙氨酸，Hph，Cit，Nle
  DPP-1   甘氨酸，丙氨酸 苯丙氨酸、酪氨酸
  需钙蛋白酶   缬氨酸，亮氨酸，Nle，异亮氨酸，苯丙氨酸   酪氨酸，苯丙氨酸，蛋氧酸，蛋氨酸(O2)，缬氨酸
  白细胞介素转化酶   丙氨酸，缬氨酸，组氨酸   天冬氨酸
  组织蛋白酶O2   亮氨酸，蛋氨酸，Nle   精氨酸，赖氨酸，赖氨酸(ε-Z)，胍基-苯丙酸，Hph，Nle
*瓜氨酸
正如本领域普通技术人员会认识到的，当用非天然的氨基酸侧链类似物时，将根据空间及生物化学方面与天然侧链的相似性来选择。
这儿的“烷氧基羰基”指一个-COOR8基，其中C是碳，O是氧。在这个实施方案中，合适的R8基包括，但不限于，一个烷基，一个环烷基，一个环烷基烷基，一个芳基，或一个芳烷基(形成一个芳烷氧基羰基)。这种情况中，烷基优选1到5个碳原子，特别是乙基。环烷基优选有3到7个碳原子，优选是环戊基或环己基。环烷基烷基优选在环烷基有3到7个碳原子，特别是5或6个碳原子，而其烷基部分有1到5个碳原子，特别是一个碳原子。优选的芳基是苯基。优选的芳烷基是7到12个碳原子的苯烷基，特别是苄基。一个芳基或芳烷基部分的任选取代基优选地有1或2个基团，它们独立地选自于：1到5个碳的烷基，原子数从9到35的卤素，羟基和/或氨基，优选有1或2个甲基，甲氧基，氯，溴，氟，羟基或氨基，特别一个是羟基，氨基，氯，溴，或氟，在合适处任选地以被保护的形式存在，硝基，烷基或芳磺酰基，或有1到5个碳原子的卤代烷基，特别是三氟甲基。
特别优选的是：(1)C1-C5烷基，特别是乙基；(2)C3-C7环烷基，优选环戊基或环己基；(3)C3-C7(环烷基)-C1-C5烷基，尤其C5-C6(环烷基)甲基；(4)C3-C7(环烷基链烯基)-C1-C5烷基，优选C5-C6环烷基链烯基甲基；(5)苯基；(6)C7-C12苯烷基，优选苄基；(7)被C1-C5烷氧基，卤素，羟基或氨基取代的C1-C5烷基，优选用一个或2个选自于甲基，甲氧基，氯，溴，氟，羟基或氨基的基团取代的C1-C5烷基，最优选的是用羟基，氨基，氯，溴或氟取代的C1-C5烷基；(8)用硝基，烷基或芳磺酰基取代的C1-C5烷基，在合适处任选地被保护；(9)用卤素取代的C1-C5烷基，优选三氟甲基；(10)由下列基团取代的芳基或芳烷基：1或2个C1-C5烷基，C1-C5烷氧基，卤素，羟基或氨基中的1或2个基团，优选的1或2个甲基，甲氧基，氯，溴，氟，羟基或氨基，且特别优选羟基，氨基，氯，溴或氟；(11)由以下基团取代的芳基或芳烷基，1或2个卤代C1-C5烷基，特别是三氟甲基；硝基；磺酰基或芳磺酰基，在合适处以被保护的形式存在。
优选的烷氧羰基包括，但不限于，Boc，CBZ和Z。
此处的“肽基烷氧羰基”或“烷氧羰基肽基”指一个连到烷氧羰基的肽基。要理解的是肽基连接到1，2-乙二胺或哌嗪部分上的一个N，且烷氧羰基连到肽基上，因而，一个烷氧基羰基肽基的游离端的官能团是式5的R8基。如以上对芳酰肽基的描述，官能团的顺序根据是A基还是X基是烷氧羰基肽基而不同；当描述A基时，此基可称为一烷氧羰基肽基部分，而描述X基时，称为一肽基烷氧羰基部分。式5显示在A和X位置均有烷氧羰基肽基的半胱氨酸蛋白酶抑制剂，其中n从1到5，且AA是一氨基酸：
                         式5
Figure A9619585800311
此处“磺酰基”指一个-SO2R9基，其中S为硫，O为氧。硫原子连结到乙二胺或哌嗪部分的一个氮上，因为连结到氮基上，因而磺酰基也是一个氨磺酰基。磺酰基的R9部分可包括，但不限于，一个烷基(形成烷基磺酰基)，一个取代的烷基，一个环烷基，一个环烷基烷基，一个环烷基链烯基，一个芳基(形成芳磺酰基，包括杂芳基(形成杂芳基磺酰基))，或一个芳烷基(形成芳烷基磺酰基)。这种情况下，烷基优选有1到5个碳原子，特别是甲基；取代的烷基优选有1到5个碳原子，具有的取代基是具1列5个碳原子的烷氧基，原子数9到35的卤素，羟基和/或氨基，优选的1或2个甲基，甲氧基，氯，溴，氟，羟基或氨基，特别1个是羟基，氨基，氯，溴或氟，优选在合适处任选地以被保护的形式，硝基，烷基，或芳磺酰，或有1到5个碳原子的卤代烷基，特别是三氟甲基；环烷基优选3到7个碳原子，优选环戊基或环己基；环烷烷基或环烷链烯基优选有3到7个碳原子在环烷基上。特别是有5到6个碳原子，而在烷基或链烯基部分为有1到5个碳原子，特别是1个碳原子；芳基优选为苯基，五氟苯基或萘基；优选的芳烷基是有7到12个碳原子的苯烷基，特别是苄基和苯乙基；一个芳基或芳烷基部分任选的取代基是优选是1或2个具1到5个碳原子的烷基，1到5个碳原子的烷氧基，9到35个原子数的卤素，羟基和/或氨基，优选1或2个甲基，甲氧基，氯，溴，氟，羟基或氨基，特别是羟基，氨基、氯，溴或氟，任选在合适处以被保护的形式，硝基，烷基或芳磺酰基，或卤代的有1到5个碳原子的烷基，特别是三氟甲基。
磺酰基特别优选的R9部分包括(1)C1-C5烷基，特别是甲基；(2)C3-C7环烷基，优选环戊基或环己基；(3)C3-C7(环烷基)-C1-C5烷基，优选C5-C6(环烷基)甲基；(4)C3-C7(环烷基链烯基)-C1-C5烷基，优选C5-C6(环烷基链烯基)-甲基；(5)苯基，优选五氟苯基或萘基；(6)C7-C12苯烷基，优选苄基；(7)被C1-C5烷氧基，卤素，羟基或氨基取代的C1-C5烷基，C1-C5烷基优选地被1到2个选自于甲基，甲氧基，氯，溴，氟，羟基或氨基的基团取代，最优选的是用羟基，氨基，氯，溴或氟取代；(8)C1-C5烷基由硝基，烷基或芳磺酰基取代，任选地在合适处被保护；(9)用卤素取代的C1-C5烷基，优选为三氟甲基；(10)被1或2个C1-C5烷基，C1-C5烷氧基，卤素，羟基或氨基取代的芳基或芳烷基，优选的1到2个基团是甲基，甲氧基，氯，溴，氟，羟基或氨基，而尤其优选的是羟基，氨基，氯，溴或氟；(11)由1-2个以下基团取代的芳基或芳烷基：被1到2个卤素取代的C1-C5烷基，尤其是三氟甲基；硝基；磺酰基或芳磺酰基，在合适处以被保护形式存在。
特别优选的是苯基，萘基或苄基。
此处“肽基磺酰基”或“磺酰肽基”指连接到一个磺酰基的一个肽基。如以上的，肽基连接到乙二胺或哌嗪部分的一个氮上，且磺酰基连接到肽基上，因而，一个磺酰肽基的游离末端的官能团是R9基。如以上对酰肽基的描述，官能团的顺序根据A基还是X基是磺酰肽基而不同；当描述A基时，此基团可被称为一个磺酰肽基部分，而描述X基时称为一肽基磺酰基部分。式6示在A和X位置都有磺酰肽基的一个半胱氨酸蛋白酶抑制剂，其中n从1到5，且AA是一个氨基酸。
                         式6
Figure A9619585800331
此处“氨磺酰基”指一个-SO2NR10R11基，其中S是硫，O是氧，N是氮。砜的硫原子连到乙二胺或哌嗪部分的一个氮原子上。在一些实施方案中，氨磺酰基包含一个SO2NHR10基，其中H是氢，而在其他实施方案中，它包含一个-SO2NR10R11基。
合适的-NHR10和-NR10R11基包括，但并不限于，一个NH2，或一个NH-烷基(形成烷基氨磺酰基)，一个NH-环烷基，一个NH-环烷基烷基，一个NH-芳基(形成芳基氨磺酰基或杂芳基氨磺酰基)，一个NH-芳烷基，一个N-二烷基(形成二烷基氨磺酰基)和N-烷基芳烷基。环烷基优选有3到7个碳原子，优选环戊基或环己基；环烷烷基优选环烷基是3到7个碳原子，特别是5或6个碳原子，且在其烷基部分优选1到5个碳原子，特别是1个碳原子；芳基优选是苯基或杂芳基；芳烷基优选7到12个碳原子的苯烷基，特别是苄基；一个芳基或芳烷基部分的任选取代基优选为1或2个有1到5个碳原子的烷基，1到5个碳原子的烷氧基，9到35个原子数的卤素，羟基和/或氨基，优选的1或2个基团是甲基，甲氧基，氯，溴或氟，在合适处任选地以被保护的形式，硝基，烷基或芳磺酰基，或卤代的有1到5个碳原子的烷基，特别是三氟甲基。特别优选的是R10和R11均为甲基。
在一个优选的实施方案中，-NR10R11的R10和R11基键接在一起形成5节或6节的脂环或杂脂环部分，优选的是哌啶，吗啉，吡咯烷，哌嗪，或取代的哌嗪，此处“肽基氨磺酰基”指连到一个氨磺酰基的肽基。如以上的，肽基连接到乙二胺或哌嗪部分的一个氮原子上，且氨磺酰基连到肽基上。因而，一个氨磺酰基肽基的游离末端官能团是R10基。如以上对酰基肽基的描述，官能团的顺序根据A基还是X基是氨磺酰基肽基而不同；当描述A基时，此基被称为一个氨磺酰基肽基部分，而描述X基时，称为一个肽基氨磺酰基部分。式7给出了在A位置为一氨磺酰基肽基和X位置为一肽基氨磺酰基的一个半胱氨酸蛋白酶抑制剂，其中n从1到10，且AA是一氨基酸。
                             式7
Figure A9619585800341
此处“亚磺酰基”指一个-SOR9基，其中S是硫，O是氧，R9是此文中定义的基团。硫和氧原子一起成双键。硫原子连结到乙二胺或哌嗪部分的一个氮原子上。优选的亚磺酰基包括烷基亚磺酰基，二烷基氨基亚磺酰基，和芳基亚磺酰基，包括杂芳基亚磺酰基。
此处的“亚磺酰基肽基”指一个连接到一亚磺酰基的肽基。如以上一样，肽基连到乙二胺或哌嗪部分的一个氮原子上，且亚磺酰基连到肽基上。因此，一个亚磺酰基肽基的游离末端官能团是R9部分。如上所描述的，官能团的顺序根据是A基还是X基是亚磺酰基肽基而不同；当描述A部分时，此基团可被称为亚磺酰基肽基，而描述X基时，被称为肽基亚磺酰基。式8描述了在A位置有一亚磺酰基肽基和X位置有一肽基亚磺酰基的一种半胱氨酸蛋白酶抑制剂，其中n从1到10，且AA是一氨基酸。
                             式8
Figure A9619585800342
此处“氨甲酰基”指一个-CONR10R11基，H是氢，C是碳和O是氧，R10和R11如以上所定义。
此处“氨甲酰肽基”指连到一个肽基上的一个氨甲酰基。术语“氨甲酰肽基”包括“氨甲酰肽基”和“肽基氨甲酰基”，即，在一个实施方案中氨甲酰基连接到乙二胺或哌嗪部分的一个氮上。在此方案中，末端官能团是肽基。相应地，肽基部分可连到乙二胺或哌嗪部分上，且氨甲酰部分连到肽基上，在这个实施方案中，末端官能团是氨甲酰。这2个实施方案描述在以下的式9(氨甲酰肽基)和式10(肽基氨甲酰)，包含X部分。应该理解到式9和10并不能准确反映在一个氨基酸是脯氨酸处的结构。
                      式9
Figure A9619585800351
                      式10
Figure A9619585800352
本发明的2个N-取代基通过一个1，2-乙二胺或取代的1，2-乙二胺基连接起来。此处的“1，2-乙二胺基”指一个-NH-CH2-CH2-NH-基，其中N是氮，C是碳，H是氢。这儿描述的“A”和“X”2个N-取代基，每个都连到1，2-乙二胺的-个氮原子上。此处的“连接”指一种共价连结。因此，在一个实施方案中，本发明的半胱氨酸蛋白酶抑制剂有式11中所示的结构：
                      式11
应该理解式11中对1，2-乙二胺基和其他有某种构象的描述仅只是图示的，因而式11和其他1，2-乙二胺部分可描述成如式11A中所示的那样：
                      式11A
Figure A9619585800354
在一个优选的实施方案中，N-取代基是通过一个取代的1，2-乙二胺部分来连结的。此处的“取代的1，2-乙二胺”指有被一个取代基置换的1或更多个氢原子的一个1，2-乙二胺基。应理解取代的1，2-乙二胺并不含有一个肽键；即R1或R2位置都不能是羰基。
在一个优选的实施方案中，1，2-乙二胺在其1，2-亚乙基的任何一个碳原子上被一个R基取代。因而，如式12中所示的，R1和R2可以是H或一氨基酸侧链。要理解R1和R2只有1个是氨基酸侧链，R1和R2中另一个是H，优选地，R2是一氨基酸而R1是H。
                      式12
如将要在技术中评价的那些，可以进行许多可能的A和X组合。任何A基可与任何X基相组合。在一个实施方案中，A和X基相同；例如，A基可是一磺酰肽基且X基可是一肽基磺酰基。但是，要理解既使A和X基都是磺酰基，但是，例如每个磺酰基的R9基不必相同。这对于其他实施方案中也是类似的事实。在另外的一个实施方案中，A基和X基不同。
当R2是一氨基酸侧链和R1是H，优选的A和X基组合见表2中。
             表2
    优选的A基     优选的X基
    PAEBG-氨基酸     磺酰基
    PAEBG-肽基     磺酰基
    烷氧羰基肽基     磺酰基
    磺酰肽基     磺酰基
    氨甲酰肽基     磺酰基
    氨磺酰基肽基     磺酰基
    酰基肽基     磺酰基
    亚磺酰基肽基     磺酰基
    PG-氨基酸     肽基-PAEBG
    烷氧羰基肽基     肽基-PAEBG
    磺酰肽基     肽基-PAEBG
    氨甲酰肽基     肽基-PAEBG
    氨磺酰基肽基     肽基-PAEBG
    酰基肽基     肽基-PAEBG
    亚磺酰基肽基     肽基-PAEBG
*PAEBG＝肽的氨基末端保护基，或PG
当R1是一氨基酸侧链且R2是H时，优选的A和X基组合见表3中。
             表3
    优选的A基     优选的X基
    磺酰基     肽基-PAEBG
    磺酰基     肽基烷氧羰基
    磺酰基     肽基磺酰基
    磺酰基     肽基氨甲酰基
    磺酰基     肽基氨磺酰基
    磺酰基     肽基酰基
    磺酰基     肽基亚磺酰基
    PAEBG肽基     氨基酸-PG
    PAEBG肽基     肽基烷氧羰基
    PAEBG肽基     肽基磺酰基
    PAEBG肽基     肽基氨甲酰基
    PAEBG肽基     肽基氨磺酰基
    PAEBG肽基     肽基酰基
    PAEBG肽基     肽基亚磺酰基
表2和表3中列出的优选的A和X基也适用于以下描述的哌嗪部分。
在一优选的实施方案中，乙二胺在其氮原子上被取代，如式1中所示。在此实施方案中，R3和R4可都是H或它们键接在一起形成亚乙基或取代的亚乙基。这里的“亚乙基”或“亚乙基团”是指一个(-CH2-CH2-)基，即一个饱和的碳一碳键，用于连接2个SP3杂化的碳原子；也就是说，亚乙基的2个碳原子不是一起成双键。此处的“取代的亚乙基”指亚乙基有一个氢原子被一个取代基取代，即一个(-CH2CHR-)基，其中R是R5或R6，如下所描述的，当R3和R4形成亚乙基或取代的亚乙基时，那么这个取代的1，2-乙二胺部分是一个哌嗪部分，它本身又可是被取代的或不被取代的。即哌嗪部分的碳原子可以无取代基，即只有如式13中所示的H，一个如式14中所示的R1或R2基，1个如式15中所示的R5或R6基，或图示有1个R1和R6或一个R2和R5(式16和17)。
                       式13
Figure A9619585800381
                       式14
在一优选的实施方案中，R2是一氨基酸侧链而R1是H。
                       式15
              式16                 式17
Figure A9619585800384
在式16和17中，要理解哌嗪六节杂环的2个取代基彼此成对位；也就是，取代基可以在R1和R6或R2和R5。R1，R2，R5和R6可独立地是H或氨基酸侧链。
在一个优选的实施方案中，本发明的半胱氨酸蛋白酶抑制剂有一肽基部分即“A”基和一磺酰基即“X”基，和一个R2基，因此它有见式18和式18A中所示的通式。如将要被本领域技术人员所理解的，式18并不精确地表示在1个或更多肽基的氨基酸是脯氨酸时结构。
                        式18
Figure A9619585800391
                        式18A
当半胱氨酸蛋白酶抑制剂有如式18和18A中所描述的式时，抑制剂优选有R2基。另外，优选n＝1或2。在一个优选的实施方案中，R3和R4是H；在另一个优选的实施方案中，R3和R4一起形成未取代的亚乙基，形成一个在R2处有单一取代基的哌嗪。
在一优选的实施方案中，半胱氨酸蛋白酶抑制剂有一个磺酰肽基部分“A”基和一个磺酰基部分“X”基，和一个R2基，因此有如式19和19A中所示的通式(其中氨基酸不是脯氨酸)。
                       式19
Figure A9619585800401
                       式19A
当半胱氨酸蛋白酶抑制剂有如式19和19A中所描述的式时，抑制剂优选有一R2基，另外，优选n＝1或2。如上所述，当肽的1个或更多氨基酸是脯氨酸时，此结构并不准确。在一个实施方案中，R3和R4是H；在一个优选的实施方案中，R3和R4一起形成未取代的亚乙基，形成在R2有单一取代基的哌嗪。
在一个优选的实施方案中，本发明的半胱氨酸蛋白酶抑制剂有如式20和式20A(当氨基酸不是脯氨酸时)所描述的酰基肽基部分“A”基和磺酰基部分“X”基，                式20
Figure A9619585800403
                         式20A
Figure A9619585800404
当半胱氨酸蛋白酶有如在式20和20A中所描述的式时，抑制剂优选为有一R2基，优选n＝1或2。在一个实施方案中，R3和R4是H；在另一个实施方案中R3和R4一起形成未取代的亚乙基，以形成一个在R2有单一取代基的哌嗪。
因此，优选的实施方案包括式I的化合物及药学上可以接受的盐，单一的异构体或是异构体的混合物：其中：A和X独立地是R13-X1-，其中R13是H，烷氧羰基链烷酰基，烷氧羰基，链烷酰基(任选用选自羧基，烷氧羰基和杂环烷基链烷酰基氨基的一个基取代)，环烷基羰基，杂环烷基羰基(任选用选自羟基，烷基，杂环烷基，链烷酰基，烷氧羰基，芳烷氧羰基和杂环烷基羰基的一个基取代)，芳烷氧羰基，氨甲酰基，烷基氨甲酰基，二烷基氨甲酰基，芳氨甲酰基，芳烷氨甲酰基，芳基链烷酰基，芳酰基，烷基磺酰基，芳磺酰基，芳烷基磺酰基，烷基氨磺酰基，二烷基氨磺酰基，芳基氨磺酰基，杂芳基氨磺酰基，烷基亚磺酰基，二烷基氨基亚磺酰基或芳基亚磺酰基，且X1是一个键或如式(a)或(b)的二价基：其中n从0到9；X3-X4代表选自于-C(O)NR14-，-CH2NR14-，-C(O)CH2-和-NR14C(O)-的一个连键；Y是-CH(R14)-或-NR14-；Z是-(CH2)2-，-C(R15)(R16)-或-N(R16)-；其中R14是H或如下所定义的，R15是H或甲基且每个R16是独立的H，烷基(任选用选自下列基的基取代：羟基，烷氧基，氨基，烷基氨基，二烷基氨基，脲基，烷基脲基，巯基，烷基硫代基，羧基，氨甲酰基，烷基氨甲酰基，二烷基氨甲酰基，烷基亚磺酰基，烷基磺酰基，胍基，-P(O)(OR12)2，-OP(O)(OR12)2和-OP(O)(R12)2，其中每个R12是独立地H或烷基，或其一个被保护的衍生物)，环烷基，环烷基烷基，一个选自于芳基和芳烷基的基团(这个基团任选地在其芳环上用1到3个基取代，此基选自于：羟基，氨基，胍基，卤，任选卤代的烷基，烷氧基和芳基，或其一个被保护的衍生物)或与一个相邻的R14一起形成一个选自于(C3-4)亚甲基和1，2-苯二甲基的二价基(这个基任选地用羟基，或其一个被保护的衍生物，或氧代来取代)，且以X和A不都是H为条件；R1和R2都是H或者R1或R1中一个是氰基，羧基，烷氧羰基，链烷酰基，氨甲酰基，烷基氨甲酰基，二烷基氨甲酰基，烷氧基(烷基)氨甲酰基，氨基烷基氨甲酰基，R16，其如以上定义，或R13-X2-，其中R13如以上定义的且X2是如以上定义的式(a)或(b)的二价基；R3和R4一起形成任选取代的亚乙基或独立地是R14，其如以上定义。
优选的式I化合物包括其中A是R13-X1-，其中R13是H，总共有3到10个碳原子的烷氧羰基链烷酰基，(C1-9)烷氧羰基，(C2-10)链烷酰基的化合物(任选地用一种选自于羧基，(C2-10)烷氧羰基和杂(C4-8)环烷基(C2-10)链烷酰基氨基的基取代)，(C4-8)环烷基羰基，杂(C4-8)环烷基羰基(任选地用一个选自于羟基，(C1-5)烷基，杂(C4-8)环烷基，(C1-5)链烷酰基，(C1-5)烷氧羰基，(C6-10)芳基(C1-5)烷氧羰基和杂(C4-8)环烷基羰基的基来取代)，(C6-10)芳基(C1-5)烷氧羰基，氨甲酰基，(C1-5)烷基氨甲酰基，二(C1-5)烷基氨甲酰基，(C6-10)芳基氨甲酰基，(C6-10)芳基(C1-5)烷基氨甲酰基，(C6-10)芳基(C1-5)链烷酰基，(C7-11)芳酰基，(C1-5)烷基磺酰基，二(C1-5)烷基氨磺酰基，(C6-10)芳磺酰基，(C6-10)芳基(C1-5)烷基磺酰基或杂(C4-8)芳基磺酰基；且X1是一式(a)的二价基，其中n从0到5；X1-X2表示一种选自-C(O)NR14-的连键；Y是-N(R14)-；Z是-CH(R16)；R16是H或如下定义的；R8是(C3-7)环烷基，(C3-7)环烷基(C1-5)烷基，吡啶基，噻吩基，呋喃基，咪唑基，吲哚基，吡啶(C1-6)烷基，噻吩基(C1-6)烷基，呋喃基(C1-6)烷基，咪唑基(C1-6)烷基，吲哚基(C1-6)烷基，(C1-5)烷基(任选地用选自于巯基，羧基，氨基，甲硫基，甲基磺酰基，氨甲酰基，二甲基氨甲酰，胍基和羟基，或其一个被保护的衍生物中的基取代)，一个选自于苯基，萘基，苯基(C1-6)烷基，萘基(C1-6)烷基的基团(这个基团任选地在其环上用1到3个选自于氨基，羟基，氯，溴，氟，碘，甲基，三氟甲基，甲氧基和苯基或其一个被保护的衍生物的基来取代)或与邻近的R14一起形成一个选自于(C3-4)亚甲基和1，2-苯二甲基的二价基(这个基任选地用羟基，或以其被保护的衍生物，或氧基来取代)；X是-S(O)2R9，其中R9是(C1-5)烷基(任选地用选自于氨基，氯，溴，氟，羟基和甲氧基或其被保护的衍生物的1到2个基)，全卤代(C1-5)烷基磺酰基，(C3-7)环烷基，(C3-7)环烷基(C1-5)烷基或是一个选自于苯基，五氟苯基，萘和苯基(C1-6)烷基的基团(这个基团在其芳环上可任选地用选自于氨基，氯，溴，氟，羟基，甲氧基和任选卤代的甲基或其被保护的衍生物的基取代)；R是H和R2是R16，如以上定义的；R3和R4每个是H或一起形成任意取代的亚乙基。
本实施方案的进一步优选的化合物包括n是0到2；R2是R16，如以下定义的；R3和R4一起形成任意取代的亚乙基；R13是H，(C4-8)烷氧羰基，(C2-6)链烷酰基(任选地用选自于羧基，(C1-5)烷氧基羰基和杂(C4-8)环烷基(C4-6)链烷酰氨基的一个基取代)，-C(O)NR10R11，其中R10和R11一起形成氮杂(C2-6)亚甲基，氧杂(C2-6)亚甲基或(C3-7)亚甲基，(C4-8)环烷基羰基，苄氧羰基，乙酰基，苄甲酰基或二甲基氨磺酰基；R8是(C5-6)环烷基，(C5 -6)环烷基甲基，3-吡啶基，2-噻吩基，2-呋喃基，4-咪唑基，3-吲哚基，3-吡啶基甲基，2-噻吩基甲基，2-呋喃基甲基，4-咪唑基甲基，3-吲哚基甲基；甲氧基，乙酸基，(C1-5)烷基(任选地用一个选自于巯基，羧基，氨基，甲硫基，甲基磺酰基，氨甲酰基，二甲基氨甲酰基，胍基和羟基，或其一个被保护的衍生物，的基取代)，一个基团选自于苯基，1-苯基，2-萘基，苄基，1-萘甲基，2-萘甲基和2-苯乙基(这基团在其芳环可任选地用选自于羟基，氨基，氯，溴和氟，或一个被保护的形式，的一个基取代)或与一个相邻的R14一起形成一个选自于(C3-4)亚甲基和1，2-苯二亚甲基的一个二价基(这个基任选地用选自于羟基，或其一个被保护的衍生物或氧基来取代)；且R9是(C1-5)烷基(任选地用1或2个选自于氨基，氯，溴，氟和羟基或其一个被保护的衍生物的基来取代)，全氟(C1-5)烷基，(C5-6)环烷基中基或一个选自于苯基，萘基和苄基的基团(此基团任选地用一个选自于氨基羟基，氯，溴或氟或其一个被保护的衍生物的基来取代)。
此实施方案中尤其优选的化合物包括：n是0到1；R2是丁基，2-苯乙基，2-甲基磺酰乙基，2-叔-丁氧羰基乙基，2-叔-丁氧羰基甲基，4-叔-丁氧羰基氨基丁基，4-苯甲酰氨基丁基或苯甲氧甲基；R13是H，叔-丁氧羰基，苯甲氧羰基，乙酰基，3-羧基丙酰基，3-甲氧羰基丙酰，生物素氨基己酰基，苯乙酰基，苯甲酰基，二甲基氨磺酰基，苯甲基磺酰基，1-piperizinyl-羰基，4-甲基-1-哌嗪基羰基或4-吗啉基羰基；R16是3-吡啶基甲基，2-噻吩基甲基，2-呋喃基甲基，4-咪唑基甲基，3-吲哚基甲基，(C1-5)烷基(任选地用选自于巯基，羧基，氨基，甲硫基，甲基磺酰基，氨甲酰基，二甲基氨甲酰基，胍基和羟基或其一个被保护的衍生物的基来取代)，一个选自于苄基，1-萘基甲基，2-萘基甲基和2-苯乙基的基团(这个基团在其芳环上可以任选用一个选自羟基，氨基，氯，溴和氟或其一个被保护的形式的基来取代)或是与相邻的R3或R13一起形成一个选自于(C3-4)亚甲基和1，2-苯二甲基的基(这个基可以任选地用羟基，或其一个被保护的衍生物或氧基来取代)；且R9是甲基，三氟甲基，任选取代的苯基，2-萘基或2-萘乙基。
特别优选的实施方案包括n是0；R2是丁基，2-苯乙基或2-甲基磺酰乙基；R13是H，叔-丁氧羰基，苯甲氧羰基，生物素氨基己酰基，苯甲酰基，1-piperizinyl-羰基，4-甲基-1-哌嗪基羰基或4-吗啉基羰基； R16是(C1-5)烷基，任选取代的苄基，1-萘基甲基，2-萘基甲基，3-吡啶基甲基或2-甲基磺酰基乙基；且R9是苯基，1-萘基或2-苯乙基。
如图1中所描述的，本发明的抑制剂包括(首先是缩写)：Mu-Phe-retro-(D.L)-PheSO2Ph：2-苄基-4-(吗啉羰基苯丙氨酰基)-1-苯磺酰乙二胺；Mu-Phe-retro-(D，L)-LeuSO2Ph：2-异丁基-4-(吗啉羰基苯丙氨酰基)-1-苯磺酰乙二胺；Mu-Tyr-retro-(D，L)-LeuSO2Ph：2-异丁基-4-(吗啉羰基酪氨酰)-1-苯磺酰乙二胺；Mu-Phe-retro-(D，L)-HphSO2Ph：4-(吗啉羰基苯丙氨酰)-2-苯乙基-1-苯磺酰乙二胺；Mu-Tyr-retro-(D，L)Hph-SO2Ph：4-(吗啉羰基酪氨酰)-2-苯乙基-1-苯磺酰乙二胺；Mu-Tyr-retro-(D，L)-NleSO2Ph：2-丁基-4-(吗啉羰基酪氨酰)-1-苯磺酰乙二胺；Mu-Np2-retro-(D，L)-NleSO2Ph：2-丁基-4-(吗啉羰基-2-萘基丙氨酰)-1-苯磺酰乙二胺； Boc-Np2-retro-(D，L)-NleSO2Ph：4-(叔-丁氧羰基-2-萘基丙氨酰)-2-丁基-1-苯磺酰乙二胺；Pir-Np2-retro-(D，L)-NleSO2Ph：2-丁基-4-(新戊酰-2-苯丙氨酰)-1-苯磺酰乙二胺；Mu-Np2-retro-(D，L)-HphSO2Ph：4-(吗啉羰基-2-萘基丙氨酰)-2-苯乙基-1-苯磺酰乙二胺；Boc-Np2-retro-(D，L)-HphSO2Ph：4-(叔-丁氧羰基-2-萘基丙氨酰)-2-苯乙基-1-苯磺酰乙二胺；Mu-Phe-pip-retro-(D，L)-LeuSO2Ph：2-异丁基-4-(吗啉羰基苯丙氨酰)-1-苯磺酰-1，4-哌嗪；Mu-Phe-pip-retro-(D，L)-HphSO2Ph：4-(吗啉羰基苯丙氨酰)-2-苯乙基-1-苯磺酰-1，4-哌嗪；Z-Np2-retro-(D，L)-NleSO22Np：4-(苯甲氧羰基-2-萘丙氨酰)-2-丁基-1-(2-萘磺酰)-乙二胺；Bzac-Np2-retro-(D，L)-NleSO22Np：4-(苯甲基氨基羰基-2-萘丙氨酰)-2-丁基-1-(2-萘磺酰)-乙二胺；BzlSO2-Np2-retro-(D，L)-NleSO22Np：4-(苯甲磺酰-2-萘丙氨酰)-2-丁基-1-(2-萘磺酰)-乙二胺；Mu-Np2-pip-retro-(D，L)-NleSO22Np：2-丁基-4-(吗啉羰基-2-萘丙氨酰)-1-(2-萘磺酰)-1，4-哌嗪；MeOSuc-Np2-pip-retro-(D，L)-NleSO22Np：2-丁基-4-(甲氧羰基丙酰-2-萘丙氨酰)-1-(2-萘磺酰)-1，4-哌嗪；Z-Np2-pip-retro-(D，L)-NleSO22Np：4-(苯甲氧羰基-2-萘丙氨酰)-2-丁基-1-(2-萘磺酰)-1，4-哌嗪；Bzac-Np2-pip-retro-(D，L)-NleSO22Np：4-(苯甲基氨基羰基-2-萘丙氨酰)-2-丁基-1-(2-萘磺酰基)-1，4-哌嗪；BzlSO2-nP2-pip-retro-(D，L)-NleSO22NP：4-(苄磺酰-2-萘磺酰)-2-丁基-1-(2-萘磺酰)-1，4-哌嗪；PhSO2-Np2-pip-retro-(D，L)-NleSO22Np：2-丁基-1-(2-萘磺酰基)-4-(苯磺酰基-2-萘丙氨酰)-1，4-哌嗪；tBac-Np2-pip-retro-(D，L)-NleSO22Np：2-丁基-4-(叔-丁基氨基羰基-2-萘丙氨酰)-1-(2-萘磺酰基)-1，4-哌嗪；Mu-Phe-pip-GlySO2Ph：4-(吗啉羰基苯甲氨酰)-1-苯磺酰基-1，4-哌嗪；Z-Np2-pip-GlySO22Np：4-(苯甲氧羰基-2-萘丙氨酰)-1-(2-萘磺酰)-1，4-哌嗪；Phac-Np2-pip-GlySO22Np：1-(2-萘磺酰)-4-(苯乙酰-2-萘丙氨酰-1，4-哌嗪；t-Buac-Np2-pip-GlySO22Np：4-(叔-丁乙酰-2-萘丙氨酰)-1-(2-萘磺酰)-1，4-哌嗪；Boc-Np2-pip-GlySO22Np：4-(叔-丁氧碳基-2-萘丙氨酰)-1-(2-萘磺酰)-1，4-哌嗪；Z-Np2-pip-GlySO2Bzl：4-(苯甲氧羰基-2-萘丙氨酰)-1-苯甲磺酰-1，4-哌嗪；和Phac-Np2-pip-GlySO2Bzl：1-苯甲磺酰-4-(苯乙酰-2-萘丙氨酰)-1，4-哌嗪。
另外优选的化合物(图1中没有画出)包括：Z-Leu-pip-GlySO2Np2：4-(苯甲氧羰基亮氨酰)-1-(2-萘磺酰)-1，4-哌嗪；Z-ala-pip-glySO2Np2：4-(苯甲氧羰基丙氨酰)-1-(2-萘磺酰)-1，4-哌嗪；NplSO2-Leu-pip-GlySO2Np2：4-(1-萘磺酰亮氨酰)-1-(2-萘磺酰)-1，4-哌嗪；Np2SO2-Leu-pip-GlySO2Np2：4-(2-萘磺酰亮氨酰)-1-(2-萘磺酰)-1，4-哌嗪：PP-Leu-pip-GlySO2Np2：4-[4-(1-哌啶基)-哌啶-1-酰基亮氨酰]-1-(2-萘磺酰)-1，4-哌嗪{4-[4-(1-piperidyl)-1-piperidolleucyl]-1-(2-naphthylsulfonyl)-1，4-piperazine}；Np2-arg-pip-Glyz：4-(2-萘磺酰精氨酰)-1-苯甲氧羰基-1，4-哌嗪；Np2-tyr-Z-Le-pip-GlySO2Np2：4-(2-萘磺酰酪氨酰)-1-(2-萘磺酰)-1，4-哌嗪；MP-Leu-pip-retro-(D，L)--HphSO2Np2：4-(甲基哌嗪-4-酰基-亮氨酰)-1-(2-萘磺酰)-2-(2-苯乙基)-1，4-哌嗪；iBoc-nap2-pip-Z-Le-pip-GlySO2Np2：4-[异丁氧羰基-(2-萘)丙氨酰-1-(2-萘磺酰)-1，4-哌嗪；MP-nap2-pip-GlySO2Np2：4-[4-吡啶基甲氧羰基-(2-萘)丙氨酰]-1-(2-萘磺酰)-1，4-哌嗪；B1-nap2-pip-SO2Np2：4-[苯并咪唑-6-酰基-(2-萘基)-丙氨酰]-1-(2-萘磺酰)-1，4-哌嗪；及MP-Leu-pip-retro-(D，L)-NleSO2Np2：2-丁基-4-(甲基哌嗪-4-酰基亮氨酰)-1-(2-萘磺酰)-1，4-哌嗪。
本发明另外优选的化合物包括：tBoc-Leu-pip-(D，L)-(MeO)-(Me)NCOGlySO2Np2：4-(叔-丁氧羰基亮氨酰)-3-(N-甲氧基)(N-甲基)氨甲酰-1-(2-萘磺酰)-1，4-哌嗪；Z-leu-pip-retro-(D，L)-MeOCOGlySO2Np2：4-(苯甲氧羰基亮氨酰)-2-甲氧羰基-1-(2-萘磺酰)-1，4-哌嗪；Z-leu-pip-retro-(D，L)-HOCOGlySO2Np2：4-(苯甲氧羰基亮氨酰)-2-羧基-1-(2-萘磺酰)-1，4-哌嗪；Z-Leu-pip-retro-(D，L)-EtAcOGlySO2Np2：4-(苯甲氧羰基亮氨酰)-2-乙基氨甲酰基-1-(2-萘磺酰基)-1，4-哌嗪；和Z-leu-pip-retro-(D，L)-AEtACOGlySO2Np2：4-(苯甲氧羰基亮氨酰)-2-(2-氨基乙基氨甲酰)-1-(2-萘磺酰基)-1，4-哌嗪。
在一些实施方案中，在R1，R2，R5和R6位置处氨基酸侧链的主体化学是重要的。就是说，该氨基酸侧链可以成(D)或(R)构象，或是(L)或(S)构象。
在一优选的实施方案中，用抑制剂对一种蛋白酶的抑制解离常数，本领域技术人员一般称为Ki，最大值约为100μm。此处的术语“结合常数”或“解离常数”或语法上的等同语指抑制剂和酶可抑结合的平衡解离常数。此解离常数的定义和测定如下。
解离常数的测定在本领域中已知。例如，对于如本发明中的那些可逆性的抑制反应，反应的流程图如下：
                           方程式1
Figure A9619585800471
酶和抑制剂结合生成一个酶-抑制剂复合物，E.I这一步骤被假定是迅速和可逆的，并没有化学变化发生；酶和抑制剂通过非共价力而连到一起。在这个反应中，Ki是可逆复合物E.I形成的二级速度常数，而对于可逆性的E.I复合物的解离，k2是一级速度常数。此反应中，Ki＝k2/k1。
平衡常数Ki的测定根据本领域中熟知的技术进行，正如在实施例中所描述的。例如，分析一般使用合成的生色或荧光底物。
各个Ki值的测定可以用由Irwin Segel在“酶动力学：快速平衡和稳态酶体系的行为和分析”(Enzyme Kinetics：Behavior and analysis of rapid equilibriumand steady-state enzyme systems.)，1975，Wiley-Interscience Publication，JohnWilley & Sons，New York，所描述的Dixon图，或是从下面的计算估计竞争性结合的抑制剂的Ki值：
                           方程式2
             1-(Vi/Vo)＝[I]/([I]+Ki(1+([S]/KM)))其中Vo是无抑制剂下底物的水解速度，Vi是竞争性抑制性剂存在下的水解速度。
要理解解离常数是一个特别有用的定量特定底物或抑制剂对酶的效果的方法，并且通常应用在类似领域中。如果一个抑制剂表现有很低的Ki值，则它是一个有效的抑制剂。因此，本发明的半胱氨酸蛋白酶抑制剂解离常数Ki，最大约为100μM。优选的实施方案的抑制剂表现出的解离常数，最大约10μM，最大约1μM，而最优选的实施方案的解离常数最大约100nM。
在优选的实施方案中，半胱氨酸蛋白酶抑制剂是手性的。此处术语“手性”或语法上的等同语指一个化合物表现出不对称性，也就是说，手性化合物与它的镜象是不相同的。因此在一个优选的实施方案中，本发明的化合物是纯的非对映异构体。手性的化合物，而且尤其是手性的半胱氨酸蛋白酶抑制剂在本发明中很有用，因为生物体系以及尤其是酶，是立体专一性的，优选为(S)或L-型的氨基酸。因此在一个优选的实施方案中，本发明的半胱氨酸蛋白酶抑制剂的A和X基将有成(S)或L-构型的氨基酸侧链，尽管，一些抑制剂也利用(R)或D-构型的氨基酸侧链。
在另外的实施方案中，本发明的组合物不是纯的差向异构体，而是含有二种差向异构体的混合物。
本发明的半胱氨酸蛋白酶抑制剂的合成进行如下：
有通过取代的乙二胺连结的A和X基的半胱氨酸蛋白酶抑制剂的合成一般描述于图2和3中。对于未取代的乙二胺连接，R1和R2是H。图3描述R1的合成，图4描述R2的合成。这2个流程图描述均用一个肽基作为代表性的“A”部分和一个磺酰基作为代表性的“X”部分来描述；但是，那些本领域的技术人员会认识到这些流程图也可用于合成有其它A或X基的半胱氨酸蛋白酶抑制剂。
以R2和R5取代的哌嗪作为连键的半胱氨酸蛋白酶抑制剂的合成一般被描述于图4中。对于未取代的哌嗪，R2和R5是H。如上所述，肽基以代表性的“A”基表示，且磺酰基以代表性的“X”基表示；如上，本领域的技术人员会认识到这个流程图可被用于合成有其它A和X基的半胱氨酸蛋白酶抑制剂。
以R1和R6取代的哌嗪作为连键的半胱氨酸蛋白酶抑制剂的合成一般被描述于图5中。对于未取代的哌嗪，R1和R6是H。如上所述，肽基以代表性的“A”基表示，且磺酰基以代表性的“X”基表示；如上，本领域的技术人员会认识到这个流程图可被用于合成有其它A和X基的半胱氨酸蛋白酶抑制剂。
对于用于制备本发明的化合物的中间物，其中R1或R2是羰基，氨甲酰基，烷基氨甲酰基，二烷基氨甲酰基，烷氧(烷基)氨甲酰基或氨基烷基氨甲酰基，这些中间物可以买到或由本领域的普通技术人员容易地制备。例如，其中R1或R2形成一种酰胺衍生物的反应的哌嗪中间物可用一种合适的其被保护的羧酸(如N-保护的2-哌嗪羧酸)酰化一种合适的胺或它的被保护的衍生物，然后去保护来制备。通过标准保护化学从可购得的原材料制备被保护的哌嗪羧酸。
如本领域中将认识到的，以上的合成技术可被用于合成本发明的半胱氨酸蛋白酶抑制剂。这些合成的代表性的例子概括于实施例中。
在一个实施方案中，如需要本发明的半胱氨酸蛋白酶抑制剂在合成后，被进一步纯化，例如以除去未反应的材料。例如，本发明的半胱氨酸蛋白酶抑制剂可以结晶，或通过一个色谱柱用溶剂混合物来洗脱纯的抑制剂。
一旦制出，可以容易地筛选本发明的半胱氨酸蛋白酶抑制剂的抑制效应。如以上概括的，首先针对胱氨酸蛋白酶来测试抑制剂，选择抑制剂的导向基团。或者，可以购得许多半胱氨酸蛋白酶和它们的相应的生色底物。因此，在有或无半胱氨酸蛋白酶抑制剂存在下，用合成的生色底物，用本领域中熟知的技术，来常规地分析各种半胱氨酸蛋白酶以验证化合物的抑制作用。然后对有效的抑制剂进行动力学分析以计算Ki值和测定解离常数。
如果一个化合物抑制至少一种半胱氨酸蛋白酶，它就是用于本发明目的的一种半胱氨酸蛋白酶抑制剂。优选的实施方案的抑制剂至少对目标半胱氨酸蛋白酶表现出有正确的动力学参数。
在一些情况下，购买不到纯的半胱氨酸蛋白酶，本发明的半胱氨酸蛋白酶抑制剂也可用生物学测定来分析其功效。例如，这些抑制剂可被加到含有半胱氨酸蛋白酶的细胞或组织中，测量生物学效应。
在一个实施方案中，本发明的半胱氨酸蛋白酶抑制剂合成或改性，以减少或阻止抑制剂的体内或体外蛋白酶降解。一般而言，这是通过将合成的氨基酸、衍生物或取代物掺入到半胱氨酸蛋白酶抑制剂而完成的。优选地，将只有1个非天然氨基酸或氨基酸侧链掺入到半胱氨酸蛋白酶抑制剂中，以使不显著影响抑制剂对酶的定向。但是，一些用含有许多导向残基的长的半胱氨酸蛋白酶抑制剂的实施方案可以容许一种以上的合成的衍生物，而且，可以设计非天然氨基酸取代物来模仿天然侧链对酶的结合，这样就可以容许有一种以上的合成的取代物。另外，肽等排物可被用于减少或阻止抑制剂降解。
在这个实施方案中，可以测试改性的半胱氨酸蛋白酶抑制剂对许多已知的市售的蛋白酶的体外抗性来确定它们的蛋白酶解稳定性。在动物模型中，可以常规地筛选有前途的候选物。例如用标记的抑制剂来测定体内的稳定性和效力。
在一个实施方案中，本发明的半胱氨酸蛋白酶抑制剂被标记。此处的“标记的半胱氨酸蛋白酶抑制剂”指一个半胱氨酸蛋白酶抑制剂，它至少有一个结合的元素，同位素或化合物以使能检测到半胱氨酸蛋白酶抑制剂或结合到一个半胱氨酸蛋白酶上的半胱氨酸蛋白酶抑制剂。一般而言，标记分为三类：a)同位素标记，其可是放射性的或重同位素；b)免疫标记物，这可是抗体或抗原；和c)有色或荧光染料。标记物可被掺入到半胱氨酸蛋白酶抑制剂的任何位置，有用的标记物的例子包括本领域中已知的14C，3H，维生素H，和荧光标记物。
在优选的实施方案中，向患者给药本发明的半胱氨酸蛋白酶抑制剂来治疗与半胱氨酸蛋白酶相关的。此处的“与半胱氨酸蛋白酶相关的”或语法上的等同语指与氨酸蛋白酶相关的病理状态。在一些紊乱中，其状态与半胱氨酸蛋白酶的水平升高有关；例如，关节炎，肌肉营养不良，发炎，肿瘤侵入，和肾小球性肾炎都和半胱氨酸蛋白酶的水平升高有关；在其它的疾病或疾病中，疾病与在正常组织中不存在的细胞外的半胱氨酸蛋白酶活性的出现有关。在其它实施方案中，半胱氨酸蛋白酶与病原体如病毒的感染和在宿主机体中的复制能力有关，
与半胱氨酸蛋白酶相关的紊乱或疾病的特定例子包括，但并不限于，关节炎，肌肉营养不良，炎症，肿瘤侵入，肾小球性肾炎，疟疾，阿尔茨海默氏病，与自身免疫***破坏相关的紊乱，牙周疾病，癌转移，创伤，炎症，龈炎，利什曼病，丝虫病，骨质巯松症和骨关节炎，和其它细菌和源于寄生虫的感染(parasite-borne infections)，以及其他以上概括的。尤其，与白细胞介素1β转换酶(ICE)所相关的紊乱也包括于其中，正如以上所概括的。
在此实施方案中，向患者给药治疗上有效剂量的半胱氨酸蛋白酶。此处“治疗上有效剂量”指对其给药的病产生效果的剂量。准确的剂量将根据要治疗的紊乱和要抑制的半胱氨酸蛋白酶的量，且可由本领域的普通工作人员用已知的技术确定。一般而言，本发明中的半胱氨酸蛋白酶抑制剂以约1到1000mg/天来给药。例如，如以上概括的，一些紊乱与升高的半胱氨酸蛋白酶水平有关，由于抑制反应的化学计量是1∶1，要给药的剂量直接与多余的半胱氨酸蛋白酶量相关。另外，正如在本领域中已知的，需要对抑制剂降解，全身-局部的运送，和新蛋白酶合成的速率，以及年龄，体重。总体健康状况，性别，饮食，给药时间，药物相互作用和疾病严重性进行调整，并且是那些本领域的普通技术人员用常规的实验可以肯定的。
为说明本发明，“患者”包括人和其它动物及生物，因此这些方法用于人的治疗和兽医用途中。例如，兽医应用包括，但不限于，犬，牛，猫，猪，山羊，马和绵羊，还有其它家畜，包括爬行动物，如  晰，龟和蛇，鸟类如雀科的鸣鸟和鹦鹉科的成员，lagomorphs如兔，啮齿动物如大鼠，小鼠，豚鼠和仓鼠，两栖动物，鱼和节肢动物，有价值的非家养动物，如动物园的动物，也可治疗。在优选的实施方案中，患者是一哺乳动物，而在最优选的实施方案中，患者是人。
可以以各种方法给药本发明的半胱氨酸蛋白酶抑制剂，这些方法包括，但不限于，经口，皮下，静脉内，鼻内，脑内，腹膜内，肌内，肺内，经***，经直肠，或经眼内。在一些情况下，例如在治疗创伤和炎症中，半胱氨酸蛋白酶抑制剂可以以溶液或喷雾剂直接应用。
本发明的药物组合物包含以适合于向患者给药的形式的半胱氨酸蛋白酶抑制剂。在一优选的实施方案中，药物组成物以可水溶的形式，例如以药物上可接受的盐，其意欲包括酸和碱加成盐。“药学上可接受的酸加成盐”指的盐是保留自由碱的生物效应且在生物学上或其它方面不是不良的，与下列无机酸或有机酸形成：无机酸如盐酸，氢溴酸，硫酸，硝酸，磷酸等，和有机酸如乙酸，丙酸，羟基乙酸(glycolic acid)，丙酮酸，草酸，马来酸，丙二酸、丁二酸，富马酸、酒石酸、柠檬酸，苯甲酸，肉桂酸，扁桃酸，甲磺酸，乙磺酸，对-甲苯磺酸，水杨酸等。“药物上接受的碱加成盐”包括那些衍生于无机碱如钠，钾，锂，铵，钙，镁，铁，锌，铜，锰，铝盐等。尤其优选的是铵，钾，钠，钙和镁盐。衍生于药物上可接受的有机的非毒性碱的盐包括伯，仲和叔胺的盐，取代的胺包括天然取代胺，环状胺和碱性离子交换树脂，如异丙胺，三甲胺，二乙胺，三乙胺，三丙胺和乙醇胺。
药物组合物也包括以下的一或更多种物质：载体蛋白如血清白蛋白；缓冲液；填料如微晶纤维素，乳糖，玉米和其它淀粉；粘合剂；增甜剂和其它的调味剂；着色剂；和聚乙二醇。添加剂在本领域技术中众所周知，用于多种配方中。
以下的范例用于更全面地描述使用以上描述的发明的方式，也提出了所设想的实现本发明各个方面的最好方式。要理解这些范例并不是限制本发明的真实范围，而是用于说明的目的，此处所引用的所有文献都收作参考。
                        实施例
实施例#1：半胱氨酸蛋白酶抑制剂的合成，它有一氨甲酰肽基的A基，一磺酰基的X基，和乙二胺骨架
除非另外说明，所有的反应是在氩的惰性气氛中于室温下进行的。THF由二苯甲羰钠(sodium benzophenone ketyl)蒸馏，所有其它溶剂和商业上可得的材料未经进一步纯化而直接使用，除非另外注明，所有的试剂均购于Aldrich，Inc.。
(4-吗啉羰基苯丙氨酰)-2-苯乙基-苯磺酰基乙二胺(Mu-Phe-retro-(D，L)-Hph-SO2Ph)
在同型苯丙氨酰(Synthetech)(7g，39.1mmol)于蒸馏水(21.5ml)的悬浮液中加入2M的NaOH(21.5m)水溶液；5分钟后，悬浮液澄清且加入苯磺酰氯(5.48mL，43mmol)；2小时后，用2M NaOH水溶液(5mL)将反应混合物的pH调节到12，并用Et2O(***)(2×100mL)萃取；用6M HCl(10mL)将水层的pH调节到1，产物用醋酸乙酯EtOAc(100mL)来萃取，用MgSO4干燥，过滤，并减压除去溶剂；残留物用Et2O(2×100mL)研制，过滤，抽干燥，生成8.74g(70％)的苯磺酰同型苯丙氨酸。
在-10℃下，在4-吗啉羰基苯丙氨酸(Mu-PheOH，0.14g，048mmol，根据Esser，R.等，“关节炎和风湿病”(Arthrs & Rheumatism)，(1994)，37，236)描述的方法制备，于THF(10mL)中。)的溶液加入4-甲基吗啉(0.11mL，0.96mmol)，然后加入氯甲酸异丁酯(isobutyl chloroformate，64μL，0.48mmol)；5分钟活化后，加入2-苯乙基-1-苯磺酰乙二胺盐酸盐(0.15，0.44mmol，其通过下列方法制备：CD1/NH3/THF反应，将N-苯磺酰同型苯丙氨酸转化为酰胺，然后用氢化锂铝还原此碳基酰胺成其相应的胺，然后用二氧杂环己烷中的HCl处理)；1小时后，反应混合物用CH2Cl2(50mL)稀释并用1MHCl(50mL)洗涤，然后用饱和的NaHCO3(50mL)水溶液洗涤，用MgSO4干燥，过滤，且在减压下除去溶剂；残留物用CH2Cl2(5mL)稀释并从己烷(200mL)中沉淀下来，过滤，以及真空干燥产生0.22g(89％)的所需的产物。
对每个样品进行薄层层析(TLC)，用254nm处的紫外光，然后用茚三酮，溴甲酚绿(bromocreosol green)，或茴香醛染色来显色。Mu-Phe-retro-(D，L)-Hph-SO2Ph的保留系数是0.67(10％MeOH/CH2Cl2)。
实施例#2：合成有一个酰基肽基的A基，一个磺酰基的X基及一个乙二胺骨架的半胱氨酸蛋白酶抑制剂
合成2-丁基-4-(新戊酰-2-萘丙氨酰)-1-苯磺酰乙二胺(缩写为Piv-Np2-retro-(D，L)-NleSO2Ph)。在盐酸正亮氨酸甲酯(4.87g，26.8mmol)于THF(20mL)的溶液中加入三乙基胺(8.22mL，59mmol)和苯磺酰氯(3.76mL，30mmol)；16小时后，减压除去溶剂；残留物溶于EtOAc(100mL)并用1MHCl洗涤，然后用饱和的NaHCO3洗涤，用MgSO4干燥，以及过滤；减压除去溶剂，产生6.04g(79％)的N-苯磺酰正亮氨酸甲基酯。
在-10℃下，在t-丁氧羰基-2-萘丙氨酸(Synthetech)(0.59g，1.88mmol)于THF(25mL)的溶液中加入4-甲基吗啉(0.41mL，3.8mmol)，然后加入氯甲酸异丁酯(0.25mL，1.88mmol)；5分钟活化后，加入盐酸2-(D.L)-丁基-苯磺酰乙二胺(0.5g，1.7mmol，通过以下方法制备：用NaOH水溶液处理将N-苯磺酰正亮氨酸甲基酯转化为其相应的酸；形成酰胺CD1/NH3；将酰胺还原为它相应的胺；然后用二氧杂环己烷中的HCl处理)；1小时后，反应用EtOAc(100mL)稀释且用1M HCl(50mL)和饱和NaHCO3(50mL)水溶液洗涤，MgSO4干燥，以及过滤；减压除去溶剂，用己烷(15mL)研制并真空干燥，产生0.40g(76％)的Boc-Np2-retro-(D.L)-NleSO2Ph。
于-10℃下，在HCl*Np2-retro-(D.L)-NleSO2Ph(0.97g，1.98mmol，通过HCl/二氧杂环己烷将Boc-Np2-retro-(D.L)-NleSO2Ph转化为HCl*Np2-retro-(D.L)-NleSO2Ph来制备)于THF(25ml)的溶液中，加入新戊酰氯(0.27mL，2.2mmol)和4-甲基吗啉(0.48mL，4.4mol)；1小时后，用CH2Cl2(100mL)稀释反应混合物并用1M HCl(100mL)，饱和NaHCO3(100mL)水溶液，用MgSO4干燥，并过滤；减压除去溶剂，生成0.66g(66％)的Piv-Np2-retro-(D.L)-NleSO2Ph：TLC：Rf＝0.3(20％EtOAc/CH2Cl2)。
实施例#3：含一个磺酰肽基的A基，一个磺酰的X基，和一个哌嗪骨架的半胱氨酸蛋白酶抑制剂的合成
合成2-丁基-1-(2-萘磺酰)-4-(苯磺酰-2-萘丙氨酰)-1，4-哌嗪，缩写为PhSO2-Np2-pip-retro-(D.L)-NleSO22Np
于-10℃下，在Z-Nle-OH(10g，38mmol)于THF(100ml)的溶液中，加入吡啶(6.7mL，83mmol)，和亚磺酰基氯(3.02mL，42mmol)；30分钟后，加入三乙胺(11.6mL，83mmol)和N-苯甲基甘氨酸乙酯(5.4mL，42mmol)；2小时后，反应混合物用EtOAc(200mL)稀释，用1M HCl(150mL)和饱和的NaHCO3水溶液(150mL)洗涤，用MgSO4干燥，且过滤；减压除溶剂，产生16.61(100％)的Z-正亮氨酰-N-苯甲基甘氨酸乙酯。
在HBr*亮氨酰-N-苯甲酰甘氨酸乙酯(14.6g，38mmol，用30％HBr于AcOH中将Z-正亮氨酰-N-苯甲基甘氨酸乙酯转化为其氢溴酸盐而制备)于乙醇(50mL)的溶液中加入三乙胺(13.2ml，94mmol)；2小时后减压下除去溶剂；残留物溶于EtOAc(100mL)，用1M HCl(100mL)，饱和NaHCO3溶液(100mL)洗涤，用MgSO4干燥，且过滤；用Et2O(300mL)稀释并置于0℃下2小时；过滤溶剂并对固体真空干燥，生成6.3g(64％)的1-苯甲基-3-丁二酮基-1，4-哌嗪。
在2(HCl)*1-苯甲基-3-丁基-1，4-哌嗪(2.2g，8.2mmol，通过用氢化锂铝还原及HCl/二氧杂环己烷处理转化1-苯甲基-3-丁二酮基-1，4-哌嗪成4-苯甲基-3-丁基-1，4-哌嗪来制备)的THF(50mL)溶液中加入BSA(4.4mL，18mmol)，三乙胺(2.5mL，18mmol)和2-萘磺酰氯(2g，9mmol)；16小时后，反应混合物用EtOAc(100mL)稀释，并用1MHCl(100mL)，饱和NaHCO3水溶液(100mL)洗涤，用MgSO4干燥，并过滤；减压除去溶剂，而残留物用CH2Cl2(100mL)稀释；MgSO4/活性炭/二氧化硅(1∶1∶1，5g)的混合物加入到溶液中，加热回流5分钟，并过滤；减压除去溶剂生成2.7g(80％)的4-苯甲基-2-丁基-1-(2-萘磺酰)-1，4-哌嗪。
在-10℃下，在Z-(2-萘丙氨酸)(2.1g，5.9mmol，用苯甲氧碳酰氯把2-萘丙氨酰(Synthetech)转化为它的Z-衍生物而制备)的THF(50mL)溶液中加入吡啶(0.96mL，12mmol)，亚磺酰基氯(0.43mL，5.9mmol)；30分后，盐酸-2-丁基-1-(2-萘磺酰)-1，4-哌嗪(2.4g，5.4mmol，通过以下方法制备：用H2/5％Pd/IPA(异丙醇)于Parr设备中转化1-苯甲基-3-丁基-1-(2-萘磺酰)-1，4-哌嗪成2-丁基-1-(2-萘磺酰)-1，4-哌嗪，随后用HCl/二氧杂环己烷处理)溶液中加入BSA(1.5mL，5.9mmol)和三乙胺(1.7mL，12mmol)于CH2Cl2(50mL)；1小时后，反应混合物用CH2Cl2(100mL)稀释并用1M HCl(100mL)，饱和NaHCO3水溶液洗涤，用MgSO4干燥，过滤，减压除去溶剂，用Et2O(10mL)稀释，用己烷(100ml)中沉淀出来，过滤，真空干燥，生成1.7g(43％)的4-(Z-(2-萘丙氨酰))-2-丁基-1-(2-萘磺酰)-1，4-哌嗪。
于-10℃下，在4-(2-萘丙氨酰)-2-丁基-1-(2-萘磺酰)-1，4-哌嗪氢溴酸盐(0.2g，0.35mmol，通过30％HBr于AcOH从Z衍生物制备)的THF(20mL)溶液加入BSA(0.19mL，0.76mmol)，苯磺酰氯(50μL，0.38mmol)和三乙胺(0.11mL，0.76mmol)；1小时后，用EtOAc(50mL)稀释反应物，用1MHCl(50mL)，饱和NaHCO3水溶液(100mL)洗涤，用MgSO4干燥，并且过滤；减压除去溶剂，并将残留物用CH2Cl2(5mL)稀释，用二异丙醚(50mL)沉淀，过滤，并真空下干燥，生成0.1g(43％)的最终产物；TLC：Rf＝0.78(50％EtOAc/CH2Cl2)。
实施例#4：含有一个烷氧羰基肽基的A基，一个磺酰基的X基，和一个哌嗪骨架的半胱氨酸蛋白酶抑制剂的合成
4-(苯甲氧羰基-2-萘丙氨酰)-1-(2-萘磺酰)-1，4-哌嗪(缩写为Z-Np2-pip-GlySO2Np)的合成
于-10℃下，在哌嗪(3.4g，40mmol)的THF(100mL)悬浮液中，加入BSA(9.8mL，40mmol)和2-萘磺酰氯(3g，13mmol)；30分钟后，过滤反应液并在减压下除去溶剂；残留物用CH2Cl2(100mL)稀释，用饱和NaHCO3水溶液(100mL)洗涤，MgSO4干燥，并过滤；减压除溶剂，用Et2O(20mL)/己烷(20mL)进行研制，并真空干燥制出3.4g(92％)的1-(2-萘磺酰)-1，4-哌嗪。
于0℃下，在Z-(2-萘丙氨酸)(2.1g，5.8mmol)的THF(50mL)溶液中加入吡啶(0.97mL，11mmol)来亚磺酰基氯(0.43mL，6mmol)；30分钟后，加入1-(2-萘磺酰)-1，4-哌嗪(1.5g，5.4mmol)和三乙胺(1.7mL，12mmol)；1小时后，反应用EtOAc(100mL)稀释，用1MHCl(100mL)，饱和NaHCO3水溶液(100mL)洗涤，MgSO4干燥，过滤；减压下除去溶剂，以及用CH2Cl2(20mL)稀释，用己烷(200mL)沉淀，过滤，真空干燥，生成1.8g(55％)的所需产物；TLC：Rf＝0.39(50％EtOAc/己烷)。
实施例#5：含一个酰基肽基的A基，一个磺酰基的X基，和一个哌嗪骨架的半胱氨酸蛋白酶抑制剂的合成
1-苯甲磺酰-4-(苯乙酰-(2-萘丙氨酰)-1，4-哌嗪(缩写为Phac-Np2-pip-GlySO2Bzl)的合成
于-10℃下，在哌嗪(4g，46mmol)的THF(100mL)悬浮液加入BSA(11.5mL，46mmol)和2-甲苯磺酰氯(3g，15mmol)；1小时后，过滤反应液，用EtOAc(100ml)稀释，以饱和NaHCO3水溶液洗涤，MgSO4干燥，并过滤；减压除去溶剂，残留物用Et2O(20ml)/己烷(20ml)进行研制，抽干成固体为2.5g(67％)的1-苯甲磺酰-1，4-哌嗪。
在Z-(2-萘丙氨酸)(0.81g，6.9mmol)的THF(50mL)溶液中加入吡啶(1.12mL，13.7mmol)和亚磺酰基氯(0.5mL，6.9mmol)；30分钟后，1-苯甲磺酰-1，4-哌嗪(1.5g，6.2mmol)，BSA(3.4mL，13.7mmol)和三乙胺(1.9mL，13.7mmol)的THF(50ml)溶液；2小时后，用EtOAc(200mL)稀释反应混合物，用1M HCl(200mL)，饱和NaHCO3(200mL)水溶液洗涤，MgSO4干燥，并过滤；减压除去溶剂；残留物溶于CH2Cl2(30mL)，用己烷(200mL)沉淀，并真空干燥得到1.5g(70％)的4-(苯甲氧羰基-(2-苯丙氨酰)-1-苯甲磺酰-1，4-哌嗪，Z-Np2-pip-GlySO2Bzl。
在-10℃下，在4-(2-萘丙氨酰)-1-苯甲磺酰-1，4-哌嗪(0.40g，0.77mmol，用在AcOH中的30％HBr将Z-Np2-pip-GlySO2Bzl转化为它的氢溴酸盐来制备)的THF(50mL)溶液中加入苯乙酰氯(0.11mL，0.84mmol)和三乙胺(0.23mL，1.7mmol)；1小时后，用EtOAc(100mL)稀释此反应液，用1M HCl(100mL)，饱和NaHCO3水溶液(100mL)洗涤，用MgSO4干燥，并过滤；减压除溶剂，残留物溶于CH2Cl2(10mL)，用己烷(100mL)沉淀，过滤，真空干燥产生0.28g(65％)的所需产物；TLC：Rf＝0.39(20％EtOAc/CH2Cl2)。
用以上的技术来合成图1中所描述的其余的化合物。
实施例6：抑制动力学
用于组织蛋白酶B的条件；50mM的磷酸盐溶液，pH6.0，2.5mM乙二胺四乙酸钠(EDTA)，2.5mM二硫苏糖醇(DTT)；底物：[Z-Arg-Arg-AMC]＝50μM(Km＝190μM)。分析于25℃下通过加入组织蛋白酶B(catB)(最终浓度约10nM)而开始，在380nm激发后的两分钟内450nm的荧光的增加持续2分钟。加入不同浓度的抑制剂后，底物水解速率的抑制被记录下来。在整个所观察范围内，测试是线性的，测量重复的试验。
用于组织蛋白酶L的条件：50mM乙酸盐液，pH5.5，2.5mMEDTA，2.5mM DDT；底物：[Z-Phe-Arg-AMC]＝5μM(Km＝2μM)。分析于25℃通过加入cat L(最终浓度约1nM)，在380nm激发后的两分钟内450nm的荧光的增加。加入不同浓度的抑制剂后，记录底物水解速率的抑制。在整个所观察范围内，测试是线性的，测量重复的试验。
用于组织蛋白酶S的条件：50mM磷酸盐液，pH6.5，2.5Mm EDTA，2.5mM DDT；底物：[Z-Val-Val-Arg-AMC]＝10μM(Km＝18μM)。分析于25℃通过加入cat S(最终浓度约30pM)，且380nm激发后的两分钟内450nm的荧光增加。加入不同浓度的抑制剂后，记录底物水解速率的抑制。在所观察范围内，分析是线性的，测量重复的试验。
用于Cruzain的条件与用于组织蛋白酶的相同，只是底物的Km是1μM。
用由Irwin Segel在“酶动力学：快速平衡和稳态酶体系的行为和分析”，1975，Wiley-Interscience Publication，John Wiley & Sons，New York中描述的Dixon绘图来估计各个Ki值，而竞争性结合的抑制剂的Ki值通过以下计算来估计： 1 - v i v o = [ I ] [ I ] + K 1 ( 1 + [ S ] K m ) . Vo是无抑制剂存在下的底物水解速度，而Vi是竞争性抑制剂存在下底物的水解速度。

Claims (19)

1.一种可逆性的半胱氨酸蛋白酶抑制剂，它包含由一个1，2-乙二胺或一取代的1，2-乙二胺连结的两个N-取代基，其中抑制剂对蛋白酶的抑制解离常数Ki不超过约100μM，并且其中所述的N-取代基是选自于以下的基团：酰基，酰基肽基，烷氧羰基，烷氧羰基肽基，磺酰基，磺酰肽基，肽基，氨磺酰基，氨磺酰基肽基，亚磺酰基，亚磺酰基肽基，氨甲酰基和氨甲酰肽基。
2.一种可逆性的半胱氨酸蛋白酶抑制剂，它的式包含：
Figure A9619585800021
其中，A和X是N-取代基，其选自：酰基，酰基肽基，烷氧羰基，烷氧羰基肽基，磺酰基，磺酰肽基，肽基，氨磺酰基，氨磺酰基肽基，亚磺酰基，亚磺酰基肽基，氨甲酰基，和氨甲酰肽基；R1是(a)氨基酸侧链或(b)氢；R2是(a)氨基酸侧链或(b)氢，其中或者(1)R1和R2都是氢，或者(2)R1或R2之一是氨基酸侧链而R1或R2中另一个是H；以及R3和R4是氢，或结合在一起形成亚乙基或取代的亚乙基；其中抑制剂对蛋白酶的抑制解离常数Ki，不大于约100μM。
3.如权利要求2的可逆的半胱氨酸蛋白酶抑制剂，其中R2是一个氨基酸侧链。
4.如权利要求2的可逆性的半胱氨酸蛋白酶抑制剂，其式包含：
Figure A9619585800022
5.如权利要求2的可逆性的半胱氨酸蛋白酶抑制剂，其式包含：其中，R5是(a)一个氨基酸侧链或(b)氢，其中或者R2和R5是氢，或者R2或R5之中一个是氨基酸侧链，而R2和R5中另一个是氢。
6.如权利要求2的半胱氨酸蛋白酶抑制剂，其式包含：其中：n是1到10；PG是一种保护基；AA是一种氨基酸；R是一个氨基酸侧链；和-SO2R9是一个磺酰基部分。
7.如权利要求2的半胱氨酸蛋白酶抑制剂，其式包含：
Figure A9619585800033
其中：n从1到10；PG是一个保护基；AA是一个氨基酸；和-SO2R9是一个磺酰基部分。
8.如权利要求2的半胱氨酸蛋白酶抑制剂，其式包含：
Figure A9619585800041
其中n从1到10；AA是一个氨基酸；和-SO2R9是一个磺酰基部分。
9.如权利要求2的半胱氨酸蛋白酶抑制剂，其式包含：
Figure A9619585800042
10.一种抑制半胱氨酸蛋白酶抑制剂的方法，该方法包括可逆性地结合一种半胱氨酸蛋白酶抑制剂，该半胱氨酸蛋白酶抑制剂的式包含：其中：A和X是N-取代基，选自酰基，酰基肽基，烷氧羰基，烷氧羰基肽基，磺酰，磺酰肽基，肽基，氨磺酰基，氨磺酰基肽基，亚磺酰基，亚磺酰基肽基，氨甲酰基，和氨甲酰肽基；R1是(a)一氨基酸侧链或(b)氢；R2是(a)一氨基酸侧链或(b)氢，其中，或者R1和R2都是氢，或者R1或R2之一是氨基酸侧链且R1和R2的另外一个是氢；及R3和R4是氢，或键接在一起形成亚乙基或取代的亚乙基；其中抑制剂对蛋白酶的抑制解离常数，Ki，不大于约100μM。
11.一种半胱氨酸蛋白酶，其被一有下式的半胱氨酸蛋白酶抑制剂所抑制：其中A和X是N-取代基，选自酰基，酰基肽基，烷氧羰基，烷氧羰基肽基，磺酰，磺酰肽基，肽基；氨磺酰基，氨磺酰基肽基，亚磺酰基，亚磺酰基肽基，氨甲酰基，和氨甲酰肽基；R1是(a)一氨基酸侧链或(b)氢；R2是(a)一氨基酸侧链或(b)氢，其中或者是R1和R2都是氢，或者R1或R2之一为氨基酸侧链而R1和R2的另外一个是氢；和R3和R4是氢，或键接在一起形成亚乙基或取代的亚乙基；其中抑制剂对蛋白酶的抑制解离常数，Ki，不大于约100μM。
12.一种治疗半胱氨酸蛋白酶相关的紊乱的方法，包含对一患者给药治疗上有效剂量的半胱氨酸蛋白酶抑制剂，该半胱氨酸蛋白酶抑制剂的式包含：
Figure A9619585800061
其中A和X是N-取代基，选自酰基，酰基肽基，烷氧羰基，烷氧羰基肽基，磺酰，磺酰肽基，肽基，氨磺酰基，氨磺酰基肽基，亚磺酰基，亚磺酰基肽基，氨甲酰基，和氨甲酰肽基；R1是(a)一氨基酸侧链或(b)氢；R2是(a)一氨基酸侧链或(b)氢，其中或R1和R2全是氢，或者R1或R2之一是氨基酸侧链而R1和R2中的另外一个是氢；及R3和R4是氢，或键结在一起形成亚乙基或取代的亚乙基；其中抑制剂和蛋白酶的抑制解离常数，Ki，不超过约100μM。
13.一种含有下式的半胱氨酸蛋白酶抑制剂的药物组合物，该抑制剂的式包含：其中A和X是N-取代基，选自酰基，酰基肽基，烷氧羰基，烷氧羰基肽基，磺酰基，磺酰肽基，肽基，氨磺酰基，氨磺酰基肽基，亚磺酰基，亚磺酰基肽基，氨甲酰基，和氨甲酰肽基；R1是(a)一氨基酸侧链或(b)氢；R2是(a)一氨基酸侧链或(b)氢，其中或者R1和R2都是氢，或者R1或R2之一是氨基酸侧链以及中R1和R2的另一个是氢；及R3和R4是氢，或键接在一起形成亚乙基或取代的亚乙基；其中抑制剂对蛋白酶的抑制解离常数，Ki，不大于约100μM。
14.一种检测样品中的半胱氨酸蛋白酶的方法，该方法包含：
a)用一种蛋白酶底物分析所述样品的蛋白酶活性：
b)在一已知浓度的半胱氨酸蛋白酶抑制剂存在下分析蛋白酶活性，所述的抑制剂的式包含：
Figure A9619585800071
其中A和X是N-取代基，选自酰基，酰基肽基，烷氧羰基，烷氧羰基肽基，磺酰基，磺酰肽基，肽基，氨磺酰基，氨磺酰基肽基，亚磺酰基，亚磺酰基肽基，氨甲酰基，及氨甲酰肽基；R1是(a)一氨基酸侧链或(b)氢；R2是(a)一氨基酸侧链或(b)氢，其中或R1和R2都是氢，或R1或R2之一是氨基酸侧链而R1和R2中的另一个是氢；及R3和R4是氢，或键接在一起形成亚乙基或取代的亚乙基；其中抑制剂对一蛋白酶的抑制解离常数，Ki，不大于约100μM。
15.一种式I的化合物和其药学上可接受的盐，单一的异构体及异构体的混合物，式I如下：
Figure A9619585800072
其中：A和X独立地为R13-X-，其中R13是氢，烷氧羰基链烷酰基，烷氧羰基，链烷酰基(任选地用一个选自于羧基，烷氧羰基和杂环烷基链烷酰基氨基的基取代)，环烷羰基，杂环烷羰基(任选地用一个选自于羟基，烷基，杂环烷基，链烷酰基，烷氧羰基，芳烷氧羰基和杂环烷基羰基的基取代)，芳烷氧羰基，氨甲酰基，烷基氨甲酰基，二烷基氨甲酰基，芳氨甲酰基，芳烷基氨甲酰基，芳链烷酰基，芳酰基，烷基磺酰基，芳基磺酰基，芳烷基磺酰基，烷基氨磺酰基，二烷基氨磺酰基，芳基氨磺酰基，烷基亚磺酰基，二甲基氨基亚磺酰基或芳基亚磺酰基且X1是式(a)或(b)的一个键或二价基：其中n是0到9；X3-X4代表选自-C(O)NR14-，-CH2NR14-，-C(O)CH2-和-NR14C(O)-的一种连键；Y是-CH(R14)-或-NR14-；和Z是-(CH2)2-，-(R15)(R16)-或-N(R16)-；其中R14是氢或如下定义的，R15是氢或甲基且R16独立地是氢，烷基(任选地用选自下列基的基取代：羟基，烷氧基，氨基，烷基氨基，二烷基氨基，脲基，烷基脲基，巯基，烷基硫基，羟基氨甲酰基，烷基氨甲酰基，二烷基氨甲酰，烷基亚磺酰基，烷基磺酰，胍基，-P(O)(OR12)2，-OP(O)(CR12)2或-OP(O)(R12)2，其中每个R12是独立地为氢或烷基，或其一个被保护的衍生物)，环烷基，环烷基烷基，一个选自于芳基或芳烷基的基团(这个基团在其芳环处任选地用1到3个选自于羟基，氨基，胍基，卤素，任选卤代的烷基，烷氧基和芳基，或其一个被保护的衍生物的基取代)或与相邻的R14一起形成一个选自于(C3-4)亚甲基及1，2-苯二亚甲基的二价基(此基可任选地用羟基，或其被保护的衍生物，或氧代来取代)，条件是X和A不都是氢；R1和R2全是氢或R1或R2之一是氰基，羧基，烷氧羰基，链烷酰基，氨甲酰基，烷基氨甲酰基，二烷基氨甲酰基，烷氧(烷基)氨甲酰基，氨基烷基氨甲酰基，如上定义的R16，或R13-X2-，其中R13如上定义且X2是如上定义的式(a)或(b)的一个二价基；及R3和R4一起形成任选取代的亚乙基或独立地为以上定义的R14。
16.如权利要求15的化合物，其中A是R13-X1-，而其中R13是氢，总共3到10个碳原子的烷氧羰基链烷酰基，(C1-9)烷氧羰基，(C2-10)链烷酰基(任选用一个选自于羧基，(C1-9)烷氧羰基和杂(C4-8)环烷基(C2-10)链烷酰基氨基的基取代)，(C4-8)环烷基羰基，杂(C4-8)环烷基羰基(任选用一个选自于羟基(C1-5)烷基，杂(C4-8)环烷基，(C1-5)链烷酰基，(C1-5)烷氧羰基，(C6-10)芳基(C1-5)芳基烷氧羰基和杂(C4-8)环烷羰基的基取代)，(C6-10)芳基(C1-5)烷氧羰基，氨甲酰基，(C1-5)烷基氨甲酰基，二(C1-5)烷基氨甲酰基，(C6-10)芳基氨甲酰基，(C6-10)芳基(C1-5)烷基氨甲酰基，(C6-10)芳基(C1-5)链烷酰基，(C7-11)芳酰基，(C1-10)烷基磺酰基，二(C1-5)烷基磺酰基，(C6-10)芳磺酰基，(C6-10)芳基(C1-5)烷基磺酰或杂(C4-8)芳磺酰；且X1是式(a)的一个二价基，其中n是0到5；X1-X2表示选自于-C(O)NR14-的一种连接；Y是-N(R14)-；Z是-CH(R16)；R16是氢或以下定义的；以及R8是(C3-7)环烷基，(C3-7)环烷基(C1-5)烷基，吡啶基，噻吩基，呋喃基，咪唑基，吲哚基，吡啶基(C1-6)烷基，噻吩基(C1-6)烷基，呋喃基(C1-6)烷基，咪唑(C1-6)烷基，吲哚基(C1-6)烷基，(C1-5)烷基(任选地用一个选自于巯基，羧基，氨基，甲硫基，甲基磺酰，氨甲酰，二甲基氨甲酰，胍基和羟基，或一个被保护的衍生物的基取代)，一个选自于苯基，萘基，苯基(C1-6)烷基，萘基(C1-6)烷基的基团(此基团在其芳环任选地用1到3个选自于氨基，羟基，氯，溴，氟，碘，甲基，三氟甲基，甲氧基和苯基，或一个被保护的衍生物的基取代)或与一个邻近的R14一起形成一个选自于(C3-4)亚甲基和1，2-苯二亚甲基的二价基(该基任选地用羟基，或一个被保护的衍生物，或氧代取代)；X是-S(O)2R9，其中R9是(C1-5)烷基(用1或2个选自于氨基，氯，溴，氟，羟基和甲氧基，或一个被保护的衍生物的基任选地取代)；全卤(C1-5)烷基磺酰基，(C3-7)环烷基，(C3-7)环烷基(C1-5)烷基或一个基团是选自于苯基，五氟苯基，萘基和苯基(C1-6)烷基(此基团任选地在其芳环处用1到2个选自于氨基，氯，溴、氟、羟基，甲氧基和任选卤代的甲基，或一个被保护的衍生物的基取代)；R1是氢且R2是如上定义的R16；及R3和R4均是氢或一起形成任选取代的亚乙基。
17.权利要求16的化合物，其中n是0到2；R2是如下定义的R16；R3和R4一起形成任意取代的亚乙基；R13是氢，(C4-8)烷氧基羰基，(C2-6)链烷酰基(任选用一个选自于羧基，(C1-5)烷氧基羰基和杂(C4-8)环烷基(C4-6)链烷酰基氨基的基取代)，-C(O)NR10R11，其中R10和R11一起形成氮杂(C2-6)亚甲基，氧杂(C2-6)亚甲基或(C3-7)亚甲基，(C4-8)环烷基羰基，苯甲氧羰基，乙酰基，苯甲酰基或二甲基氨磺酰基；R8是(C5-6)环烷基，(C5-6)环烷基甲基，3-吡啶基，2-噻吩基，2-呋喃基，4-咪唑基，3-吲哚基，3-吡啶基甲基，2-噻吩基甲基，2-呋喃基甲基，4-咪唑基甲基、3-吲哚基甲基，甲氧基，乙酰氧基，(C1-5)烷基(任选地用一个选自于巯基，羧基，氨基，甲基硫基，甲基磺酰基，氨甲酰基，二甲基氨甲酰基，胍基和羟基，或其一被保护的衍生物的基取代)，一个基团选自于苯基，1-萘基，2-萘基，苯甲基，1-萘甲基，2-萘甲基，2-萘甲基和2-苯乙基(这个基团在任选地其芳环上用一个选自于羟基，氨基，氯，溴，和氟，或一个被保护的形式的基取代)或与一个相邻的R14一起形成一个选自于(C3-4)亚甲基和1，2-苯二甲基的二价基(该基可任选地用羟基，或一个被保护的衍生物，或氧代取代)；和R9是(C1-5)烷基(任选地用1或2个选自于氨基，氯，溴，氟和羟基，或其一被保护的衍生物的基取代)，全氟(C1-5)烷基，(C5-6)环烷基，(C5-6)环烷基甲基或是一个选自于苯基，萘基和苯甲基的基团(这个基团任选地用一个选自于氨基，羟基，氯，溴或氟，或其一个被保护的衍生物的基取代)。
18.如权利要求17中的化合物，其中n是0到1；R2是丁基，2-苯乙基，2-甲基磺酰乙基，2-叔-丁氧羰基乙基，2-叔-丁氧羰基甲基，4-叔-丁氧羰基氨基丁基，4-苯甲酰氨基丁基或苯甲氧甲基；R13是氢，叔-丁氧羰基，苯甲氧羰基，3-羧基丙酰基，3-甲氧羰基丙酰基，生物素酰氨基己酰基，苯乙酰基，苯甲酰基，二甲基氨磺酰基，苯甲酰磺酰基，1-哌嗪基羰基，4-甲基-1-哌嗪基羰基或4-吗啉基羰基；R16是3-吡啶基甲基，2-噻吩基甲基，2-呋喃基甲基，4-咪唑基甲基，3-吲哚基甲基，(C1-5)烷基(任选地用一个选自巯基，羧基，氨基，甲硫基，甲基磺酰基，氨甲酰基，二甲基氨甲酰基，胍基和羟基，或一被保护的衍生物的基取代)，一个选自于苯甲基，1-萘基甲基，2-萘甲基和2-苯乙基的基团(该基团任选地在其芳环上用一个选自羟基，氨基，氯，溴和氟，或其一被保护的形式的基取代)或与一邻近的R3或R13一起形成一个选自于(C3-4)亚甲基和1，2-苯二亚甲基的二价基(此基可任选地用羟基，或其一被保护的衍生物，或氧代来取代)；且R9是甲基，三氟甲基，任意取代的苯基，2-萘基或2-苯乙基。
19.权利要求18中的化合物，其中n是0；R2是丁基，2-苯乙基或2-甲基磺酰乙基；R13是氢，叔-丁氧羰基，苯甲氧羰基，生物素酰氨基己酰基，苯甲酰基，1-哌嗪基-羰基，4-甲基-1-哌嗪基羰基或4-吗啉基羰基；R16是(C1-5)烷基，任意取代的苯甲基，1-萘甲基，2-萘甲基，3-吡啶基甲基或2-甲基磺酰乙基；且R9是苯基，1-萘基或2-苯乙基。
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