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CN104039786A - 用于治疗脆性x综合征的pak抑制剂 - Google Patents

用于治疗脆性x综合征的pak抑制剂 Download PDF

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CN104039786A
CN104039786A CN201280066130.4A CN201280066130A CN104039786A CN 104039786 A CN104039786 A CN 104039786A CN 201280066130 A CN201280066130 A CN 201280066130A CN 104039786 A CN104039786 A CN 104039786A
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CN
China
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unsubstituted
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alkyl
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Pending
Application number
CN201280066130.4A
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English (en)
Inventor
J.C.麦丘
W.黄
D.坎贝尔
S.G.杜龙
M.本克
M.申
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
United States, Is Represented By Health And Minister Of Mankind Service Department
Ah Not's Clarke Xi Si Holding Co Ltd
Original Assignee
United States, Is Represented By Health And Minister Of Mankind Service Department
Ah Not's Clarke Xi Si Holding Co Ltd
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Publication date
Application filed by United States, Is Represented By Health And Minister Of Mankind Service Department, Ah Not's Clarke Xi Si Holding Co Ltd filed Critical United States, Is Represented By Health And Minister Of Mankind Service Department
Publication of CN104039786A publication Critical patent/CN104039786A/zh
Pending legal-status Critical Current

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    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D471/00—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00
    • C07D471/02—Heterocyclic compounds containing nitrogen atoms as the only ring hetero atoms in the condensed system, at least one ring being a six-membered ring with one nitrogen atom, not provided for by groups C07D451/00 - C07D463/00 in which the condensed system contains two hetero rings
    • C07D471/04—Ortho-condensed systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P25/00—Drugs for disorders of the nervous system
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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Abstract

本申请提供了PAK抑制剂和利用PAK抑制剂治疗脆性X综合征的方法。

Description

用于治疗脆性X综合征的PAK抑制剂
对政府利益的声明
本发明是在与美国国家卫生研究院(National Institute of Health)达成的合作研究开发协议(Cooperative Research and Development Agreement)的施行中创建的，美国国家卫生研究院是美国卫生与公众服务部(Department ofHealth and Human Services)的机构。美国政府享有本发明的一定权利。
对相关申请的交叉参考
本申请要求2011年11月4日提交的美国临时申请61/555,902的优先权，将其引入本申请作为参考，所达到的程度就如同提供在本申请中。
背景技术
脆性X综合征(fragile X syndrome，FXS)是一种遗传性综合征，是孤独症最广为人知的单基因起因和男孩中智力低下最常见的遗传起因。它导致了范围从轻度至重度的智力残疾以及身体特征如伸长的脸部、巨大的或突出的耳朵和巨大的睾丸(巨睾丸)，以及行为特征如刻板运动(stereotypicmovements)(例如拍手)和社交焦虑。
脆性X综合征与影响X染色体上的脆性X智力低下1(FMR1)基因的CGG三核苷酸串联重复的扩张相关，这导致了不能表达脆性X智力低下蛋白(FMRP)，所述蛋白是正常神经发育所需的。根据CGG重复的长度，等位基因可分类为正常的(未受所述综合征侵袭的)、前突变(面临脆性X相关疾病的风险)，或完全突变(通常受到所述综合征的侵袭)。脆性X综合征的确定诊断是通过确定CGG重复的数目的基因测试进行的。也可进行前突变载体的测试从而允许基因咨询。
发明内容
本申请描述了通过给予个体治疗有效量的p21-活化激酶(PAK)的抑制剂来治疗患有脆性X综合征(FXS)的个体的化合物、组合物和方法，所述抑制剂如本申请所述的PAK1、PAK2、PAK3或PAK4的抑制剂。已显示PAK活化在棘形态发生(spine morphogenesis)中起着关键作用。在一些情形中，PAK活性的弱化降低、预防或逆转了棘形态发生的缺陷。在一些实施方案中，给予第I组PAK(PAK1、PAK2和/或PAK3)和/或第II组PAK(PAK4、PAK5和/或PAK6)的抑制剂中的一种或多种以挽救患有其中树突棘形态、密度和/或功能异常的病症的患者棘形态发生缺陷，使突触功能、认知和/或行为改善，所述异常包括但不限于异常的棘密度、棘尺寸、棘形状、棘可塑性、棘运动性或棘可塑性。
一个方面为具有式I、式II或式III结构的化合物或其药用盐或N-氧化物：
其中：
环T为芳环或杂芳基环；
R1为H或取代的或未取代的烷基；
R2为取代有-OH、-OMe、-SH、-SMe或卤素的烷基；
R3为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的氨基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的环烷基烷基、取代的或未取代的杂环烷基烷基、取代的或未取代的芳基、取代的或未取代的芳烷基、取代的或未取代的杂芳基或取代的或未取代的杂芳基烷基；
R4为经由R4的碳原子与环T或苯环相连的取代的或未取代的杂芳基，或经由R4的碳原子与环T或苯环相连的取代的或未取代的杂环烷基；
各R5独立为卤素、-CN、-NO2、-OH、-OCF3、-OCH2F、-OCF2H、-CF3、-SR8、-NR10S(＝O)2R9、-S(＝O)2N(R10)2、-S(＝O)R9、-S(＝O)2R9、-C(＝O)R9、-OC(＝O)R9、-CO2R10、-N(R10)2、-C(＝O)N(R10)2、-NR10C(＝O)R10、-NR10C(＝O)OR10、-NR10C(＝O)N(R10)2、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的杂烷基或取代的或未取代的杂环烷基；或取代的或未取代的环烷基；或取代的或未取代的芳基；或取代的或未取代的杂芳基；
各R8独立为H或R9；
各R9独立为取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基；
各R10独立为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基；或两个R10与它们所连接的原子一起形成杂环；以及
s为0-4。
在一些实施方案中，提供了具有式I结构的化合物。
在一个优选的实施方案中，具有式I结构的化合物具有式Ia的结构：
在另一个优选的实施方案中，式I的化合物具有式Ib的结构：
其中s为0-3。
在一些实施方案中，式I化合物中的环T选自吡咯基、呋喃基、噻吩基、吡唑基、咪唑基、异唑基、唑基、异噻唑基、噻唑基、1,2,3-三唑基、1,3,4-三唑基、1-氧杂-2,3-二唑基、1-氧杂-2,4-二唑基、1-氧杂-2,5-二唑基、1-氧杂-3,4-二唑基、1-硫杂-2,3-二唑基、1-硫杂-2,4-二唑基、1-硫杂-2,5-二唑基、1-硫杂-3,4-二唑基、四唑基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、三嗪基、吲哚基、苯并呋喃基、苯并咪唑基、吲唑基、吡咯并吡啶基，以及咪唑并吡啶基。
在一些实施方案中，提供了具有式II结构的化合物。在一些实施方案中提供了具有式III结构的化合物。
在一个优选的实施方案中，具有式III结构的化合物具有式IIIa的结构：
其中s为0-3。
在另一个优选的实施方案中，具有式III结构的化合物具有式IIIb的结构：
其中s为0-2。
另一方面为具有式IV结构的化合物或其药用盐或N-氧化物，
其中：
R1为H或取代的或未取代的烷基；
R2取代有-OH、-OMe、-SH、-SMe或卤素；
R3为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的氨基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的环烷基烷基、取代的或未取代的杂环烷基烷基、取代的或未取代的芳基、取代的或未取代的芳烷基、取代的或未取代的杂芳基或取代的或未取代的杂芳基烷基；
R4为经由R4的碳原子与苯环相连的取代的或未取代的6-元单环杂芳基环，经由R4的碳原子与苯环相连的取代的或未取代的二环杂芳基环，或经由R4的碳原子与苯环相连的取代的或未取代的杂环烷基；
各R5独立为卤素、-CN、-NO2、-OH、-OCF3、-OCH2F、-OCF2H、-CF3、-SR8、-NR10S(＝O)2R9、-S(＝O)2N(R10)2、-S(＝O)R9、-S(＝O)2R9、-C(＝O)R9、-OC(＝O)R9、-CO2R10、-N(R10)2、-C(＝O)N(R10)2、-NR10C(＝O)R10、-NR10C(＝O)OR10、-NR10C(＝O)N(R10)2、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的杂烷基或取代的或未取代的杂环烷基；或取代的或未取代的环烷基；或取代的或未取代的芳基；或取代的或未取代的杂芳基；
各R8独立为H或R9；
各R9独立为取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基；
各R10独立为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基；或两个R10与它们所连接的原子一起形成杂环；以及
s为0-4。
在一些实施方案中,式IV中R4为取代的或未取代的C-连接的6-元单环杂芳基环或取代的或未取代的C-连接的二环杂芳基环。在一个优选的实施方案中，R4选自吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、吲哚基、苯并呋喃基、苯并咪唑基、吲唑基、吡咯并吡啶基，或咪唑并吡啶基。
在一些实施方案中,式I-IV中R4为取代的或未取代的C-连接的杂芳基。在一个优选的实施方案中，R4选自吡咯基、呋喃基、噻吩基、吡唑基、咪唑基、异唑基、唑基、异噻唑基、噻唑基、1,2,3-三唑基、1,3,4-三唑基、1-氧杂-2,3-二唑基、1-氧杂-2,4-二唑基、1-氧杂-2,5-二唑基、1-氧杂-3,4-二唑基、1-硫杂-2,3-二唑基、1-硫杂-2,4-二唑基、1-硫杂-2,5-二唑基、1-硫杂-3,4-二唑基、四唑基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、三嗪基、吲哚基、苯并呋喃基、苯并咪唑基、吲唑基、吡咯并吡啶基，以及咪唑并吡啶基。
在一些实施方案中，式I-IV中R4为C-连接的杂环烷基。在一个优选的实施方案中，杂环烷基选自吡咯烷基、四氢呋喃基、哌啶基、四氢吡喃基、四氢噻喃基、吗啉基或哌嗪基。
在一些实施方案中，式I-IV中各R5独立选自卤素、-CN、-OH、-OCF3、-OCF3、-OCF2H、-CF3、-SR8、-N(R10)2、取代的或未取代的烷基或取代的或未取代的烷氧基。
在一些实施方案中，式I-IV中各R5独立选自卤素、-N(R10)2或取代的或未取代的烷基。
在一些实施方案中，式I-IV中s为0。在一些实施方案中，式I-IV中s为1。在一些实施方案中，式I-IV中s为2。
在一些实施方案中，式I-IV中R3为H。在一些实施方案中，式I-IV中R3为取代的或未取代的烷氧基或取代的或未取代的氨基。在一些实施方案中，式I-IV中R3为为取代的或未取代的烷基或取代的或未取代的杂烷基。
在一些实施方案中，式I-IV中R3为取代的或未取代的环烷基，或取代的或未取代的杂环烷基。在一个优选的实施方案中，所述环烷基为环丙基、环丁基、环戊基、环己基或环庚基。在另一个优选的实施方案中，所述杂环烷基为吡咯烷基、四氢呋喃基、哌啶基、四氢吡喃基、四氢噻喃基、吗啉基或哌嗪基。
在一些实施方案中，式I-IV中R3为取代的或未取代的环烷基烷基或取代的或未取代的杂环烷基烷基。
在一些实施方案中，式I-IV中R3为取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基。在一个优选的实施方案中，所述芳基为苯基。在另一个优选的实施方案中，所述杂芳基为吡咯基、呋喃基、噻吩基、吡唑基、咪唑基、异唑基、唑基、异噻唑基、噻唑基、1,2,3-三唑基、1,3,4-三唑基、1-氧杂-2,3-二唑基、1-氧杂-2,4-二唑基、1-氧杂-2,5-二唑基、1-氧杂-3,4-二唑基、1-硫杂-2,3-二唑基、1-硫杂-2,4-二唑基、1-硫杂-2,5-二唑基、1-硫杂-3,4-二唑基、四唑基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、三嗪基、吲哚基、苯并呋喃基、苯并咪唑基、吲唑基、吡咯并吡啶基或咪唑并吡啶基。
在一些实施方案中，式I-IV中R3为取代的或未取代的芳基烷基或取代的或未取代的杂芳基烷基。
在一些实施方案中，式I-IV中R2为取代有羟基的C1-C4烷基或取代有甲氧基的C1-C4烷基。在一些实施方案中，式I-IV中R2为-CH(CH2CH2OH)2。
在一些实施方案中，式I-IV中R1为H。在一些实施方案中，式I-IV中R1为取代的或未取代的烷基。
另一方面为选自以下的化合物：
或其药用盐或N-氧化物。
本申请提供了药物组合物，其包含治疗有效量的式I-IV化合物或其药用盐或N-氧化物，以及药用载体，其中式I-IV化合物如本申请所述。
在一些实施方案中，本申请提供了治疗脆性X综合征的方法，其中所述方法包括给予有需要的个体治疗有效量的具有式A、式B或式C结构的化合物或其药用盐或N-氧化物：
其中：
环T为芳环或杂芳基环；
R1为H或取代的或未取代的烷基；
R2为取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的芳烷氧基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的环烷基烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的杂环烷基烷基、螺-环烷基-杂环烷基、-亚烷基-S(＝O)R9、-亚烷基-S(＝O)2R9或-S(＝O)2R9；
R3为H、取代的或未取代的烷基，取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的氨基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的环烷基烷基、取代的或未取代的杂环烷基烷基、取代的或未取代的芳基、取代的或未取代的芳烷基、取代的或未取代的杂芳基或取代的或未取代的杂芳基烷基；
R4为经由R4的碳原子与环T或苯环相连的取代的或未取代的杂芳基，或经由R4的碳原子与环T或苯环相连的取代的或未取代的杂环烷基；
各R5独立为卤素、-CN、-NO2、-OH、-OCF3、-OCH2F、-OCF2H、-CF3、-SR8、-NR10S(＝O)2R9、-S(＝O)2N(R10)2、-S(＝O)R9、-S(＝O)2R9、-C(＝O)R9、-OC(＝O)R9、-CO2R10、-N(R10)2、-C(＝O)N(R10)2、-NR10C(＝O)R10、-NR10C(＝O)OR10、-NR10C(＝O)N(R10)2、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的杂烷基、或取代的或未取代的杂环烷基；或取代的或未取代的环烷基；或取代的或未取代的芳基；或取代的或未取代的杂芳基；
各R8独立为H或R9；
各R9独立为取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基；
各R10独立为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基；或两个R10与它们所连接的原子一起形成杂环；以及s为0-4。
在一些实施方案中，给药治疗有效量的式A-C的化合物使与脆性X综合征相关的异常突触可塑性正常化或部分正常化。在一些实施方案中，给药治疗有效量的式A-C的化合物使与脆性X综合征相关的异常长时程抑制(long term depression,LTD)正常化或部分正常化。在一些实施方案中，给药治疗有效量的式A-C的化合物使与脆性X综合征相关的异常长时程增强(long term potentiation,LTP)正常化或部分正常化。
附图说明
本申请特征具体描述在所附权利要求书中。通过参考以下详细描述的利用本发明原理的示例性实施方案和以下附图将更好地理解本发明特征和优点：
图1描述了树突棘的示例性形状。
图2描述了通过小分子PAK抑制剂调节树突棘头部直径。
图3描述了通过小分子PAK抑制剂调节树突棘长度。
具体实施方式
本申请提供通过向有需要的个体给药一些p21活化激酶的抑制剂来治疗脆性X综合征的方法。所述激酶抑制剂为PAK1、PAK2、PAK3、PAK4、PAK5或PAK6激酶中的一种或多种的抑制剂。在一些实施方案中，所述受试者已被诊断患有或被怀疑患有脆性X综合征。在一些情况下，本申请提供用于治疗脆性X综合征的方法，所述病症的特征为异常的树突棘形态和/或棘密度和/或棘长度和/或棘厚度，所述方法包括通过向被诊断患有或被怀疑患有脆性X综合征的个体给药治疗有效量的PAK抑制剂来抑制PAK的活性。
如本申请提及的多项研究所描述的那样，多种CNS障碍的特征为异常的树突棘形态、棘尺寸、棘可塑性和/或棘密度。在棘形态发生、成熟和维持中涉及PAK激酶的活性。参见例如Kreis et al(2007),J Biol Chem,282(29):21497-21506；Hayashi et al(2007),Proc Natl Acad Sci USA.,104(27):11489-11494；Hayashi et al(2004),Neuron,42(5):773-787；Penzes etal(2003),Neuron,37:263-274。在一些实施方案中，对一种或多种PAK的抑制或部分抑制使异常的树突棘形态和/或突触功能正常。
在一些情况下，脆性X综合征与异常的树突棘形态、棘尺寸、棘可塑性、棘运动性、棘密度和/或异常突触功能相关。在一些情况下，在有缺陷的棘形态发生、成熟和维持中涉及PAK1、PAK2、PAK3、PAK4、PAK5和/或PAK6激酶中的一种或多种的活化。本申请描述了用于遏制或降低与本申请所述脆性X综合征相关的PAK活性的方法(例如通过给药PAK抑制剂来挽救棘形态、棘尺寸、棘可塑性、棘运动性和/或棘密度的缺陷)。因此，在一些实施方案中，本申请描述的方法用于治疗患有脆性X综合征的个体，其中所述脆性X综合征与异常的树突棘密度、棘尺寸、棘可塑性、棘形态、棘可塑性或棘运动性相关。
在一些实施方案中，本申请描述的一种或多种p21活化激酶的任意抑制剂逆转或部分逆转树突棘形态和/或树突棘密度和/或突触功能的与脆性X综合征相关的缺陷。在一些实施方案中，对树突棘形态和/或树突棘密度和/或突触功能进行的调节缓解或逆转与脆性X综合征例如精神病相关的认知缺损和/或阴性行为症状(例如回避社交、兴趣缺失等)。在一些实施方案中，对树突棘形态和/或树突棘密度和/或突触功能进行的调节使与脆性X综合征相关的认知缺损和/或躯体功能丧失的进展停止或延迟。
在一些情况下，脑细胞中的细胞变化促进脆性X综合征的发病。在一些情况下，脑中的异常树突棘密度促进脆性X综合征的发病。在一些情况下，异常的树突棘形态促进脆性X综合征的发病。在一些情况下，树突棘或突触在青春期的异常修剪(pruning)促进脆性X综合征的发病。在一些情况下，异常的突触功能促进脆性X综合征的发病。在一些情况下，一种或多种PAK的活化与异常的树突棘密度和/或树突形态和/或突触功能相关并促进脆性X综合征的发病。在一些情况下，对PAK活性的调节(例如对PAK活性的削弱、抑制或部分抑制)逆转或降低异常的树突棘形态和/或树突棘密度和/或突触功能。在一些实施方案中，对一种或多种第I组PAK(PAK1、PAK2和/或PAK3中的一种或多种)的活性进行的调节逆转或降低与脆性X综合征相关的异常树突棘形态和/或树突棘密度和/或突触功能。
树突棘
树突棘为小的自神经元的树突发起的膜凸起物，其以特异性结构形式用于突触的形成、维持和/或功能。树突棘在尺寸和形状上有变化。在一些情况下，棘具有不同形状的球根头(棘头)和将棘的头与树突的轴(shaft)连接的细颈。在一些情况下，棘数目和形状是由生理和病理事件调节的。在一些情况下，树突棘头为突触接触的位点。在一些情况下，树突棘轴为突触接触的位点。图1显示了不同形状的树突棘的实例。树突棘为“塑性的”。换言之，在高度调节的过程中，棘在形状、体积和数目上是动态和不断变化的。在一些情况下，棘的形状、体积、长度、厚度或数目在几个小时内变化。在一些情况下，棘的形状、体积、长度、厚度或数目在几分钟内变化。在一些情况下，棘的形状、体积、长度、厚度或数目的变化是响应突触传递和/或突触可塑性的诱导而发生的。例如，树突棘是无头的(丝足，如例如图1a中所示)、细的(如例如图1b中所示)、短粗的(如例如图1c中所示)、蘑菇形(具有带粗颈的球形门把手头，例如如图1d所示)、椭圆体(具有带细颈的扁长球形头，例如如图1e中所示)、扁平的(带有细颈的扁平头，例如如图1f中所示)或支状的(例如如1g图中所示)。
在一些情况下，成熟的棘具有形状变化的球根顶端或头，直径为～0.5-2μm，通过0.1-1μm长的细茎与母体树突相连。在一些情况下，不成熟的树突棘为丝足样的，长度为1.5-4μm且无可察觉的棘头。在一些情况下，棘密度的范围为每微米长度的树突1至10个棘且随着所述棘和/或神经元细胞的成熟阶段而变化。在一些情况下，在中型多棘神经元中，树突棘密度的范围为每10微米1至40个棘。
在一些情况下，所述树突棘头的形状决定了突触功能。树突棘形态和/或功能中的缺陷已被描述为与脆性X综合征相关。例如，来自患有脆性X智力低下的患者的神经元表现出树突棘总密度的显著增加和“不成熟的”、丝足样棘比例的增加和“成熟的”、蘑菇形状的棘的相应降低(Irvin et al,Cerebral Cortex,2000；10:1038-1044)。在多种情况下，在来自人脑的样品中发现的所述树突棘缺陷已在所述疾病的啮齿动物模型中重现且与有缺陷的突触功能和/或可塑性有关。在一些情况下，与具有较小头部直径的树突棘相比，具有较大棘头部直径的树突棘形成更稳定的突触。在一些情况下，蘑菇形状的棘头与正常或部分正常的突触功能相关。在一些情况下，与具有降低的棘头尺寸、棘头部体积和/或棘头部直径的棘相比，蘑菇形状的棘为较健康的棘(例如具有正常或部分正常的突触)。在一些情况下，抑制或部分抑制PAK活性导致棘头部直径和/或棘头部体积的增加和/或棘长度的降低，从而使患有或被怀疑患有脆性X综合征的个体中的突触功能正常或部分正常。
p21活化激酶(PAK)
PAK构成了丝氨酸-苏氨酸激酶家族，该家族由“常规的”或第I组PAK(包括PAK1、PAK2和PAK3)和“非常规的”或第II组PAK(包括PAK4、PAK5和PAK6)构成。参见例如Zhao et al(2005),Biochem J,386:201-214。这些激酶在小鸟苷三磷酸酶Rac和/或Cdc42的下游发挥作用以调节多种细胞功能，包括树突形态发生和维持(参见例如Ethell et al(2005),Prog in Neurobiol,75:161-205；Penzes et al(2003),Neuron,37:263-274)、运动性、形态发生、血管发生和细胞凋亡(参见例如Bokoch et al,2003,Annu.Rev.Biochem.,72:743；和Hofmann et al,2004,J.Cell Sci.,117:4343；)。GTP-结合的Rac和/或Cdc42与无活性PAK结合，释放由PAK自动抑制区施加的空间限制和/或允许PAK磷酸化和/或活化。多种磷酸化位点已被识别出来，用作经活化的PAK的标志物。
在一些情况下，PAK的上游效应子包括但不限于TrkB受体；NMDA受体；腺苷受体；雌激素受体；整联蛋白、EphB受体；CDK5、FMRP；Rho-家族鸟苷三磷酸酶，包括Cdc42、Rac(包括但不限于Rac1和Rac2)、Chp、TC10和Wrnch-1；鸟嘌呤核苷酸交换因子(“GEF”)，例如但不限于GEFT、α-p-21-活化激酶相互作用交换因子(αPIX)、Kalirin-7和Tiam1；G蛋白偶联受体激酶相互作用蛋白1(GIT1)和鞘氨醇。
在一些情况下，PAK的下游效应子包括但不限于PAK激酶的底物例如肌球蛋白轻链激酶(MLCK)、调节性肌球蛋白轻链(R-MLC)、肌球蛋白I重链、肌球蛋白II重链、肌球蛋白VI、钙调结合蛋白、结蛋白、Op18/stathmin、Merlin、丝蛋白A、LIM激酶(LIMK)、Ras、Raf、Mek、p47phox、BAD、胱天蛋白酶3、雌激素和/或孕酮受体、RhoGEF、GEF-H1、NET1、Gαz、磷酸甘油酸变位酶-B、RhoGDI、促乳素、p41Arc、皮层蛋白和/或Aurora-A(参见例如Bokoch et al,2003,Annu.Rev.Biochem.,72:743；和Hofmann et al,2004,J.Cell Sci.,117:4343)。与细胞中的PAK结合的其它底物包括CIB；鞘脂；溶血磷脂酸、G-蛋白β和/或γ亚单元；PIX/COOL；GIT/PKL；Nef；桩蛋白；NESH；含SH3的蛋白(例如Nck和/或Grb2)；激酶(例如Akt、PDK1、PI3-激酶/p85、Cdk5、Cdc2、Src激酶、Abl和/或蛋白激酶A(PKA))；和/或磷酸酶(例如磷酸酶PP2A、POPX1和/或POPX2)。
PAK抑制剂
本申请描述了治疗与脆性X综合征相关的一种或多种症状的PAK抑制剂。本申请还描述了药物组合物，其包含用于逆转或降低与脆性X综合征相关的认知缺损和/或痴呆和/或阴性症状和/或阳性症状中的一种或多种的PAK抑制剂(例如本申请描述的PAK抑制剂化合物)。本申请还描述了药物组合物，其包含用于阻止或延迟与脆性X综合征相关的认知缺损和/或痴呆和/或阴性症状和/或阳性症状的进展的PAK抑制剂(例如本申请描述的PAK抑制剂化合物)。本申请描述了PAK抑制剂制备用于治疗脆性X综合征的一种或多种症状的药物的用途。
在一些实施方案中，所述PAK抑制剂为第I组PAK抑制剂，所述第I组PAK抑制剂抑制例如一种或多种第I组PAK多肽(例如PAK1、PAK2和/或PAK3)。在一些实施方案中，所述PAK抑制剂为PAK1抑制剂。在一些实施方案中，所述PAK抑制剂为PAK2抑制剂。在一些实施方案中，所述PAK抑制剂为PAK3抑制剂。在一些实施方案中，所述PAK抑制剂为混合型PAK1/PAK3抑制剂。在一些实施方案中，所述PAK抑制剂为混合型PAK1/PAK2抑制剂。在一些实施方案中，所述PAK抑制剂为混合型PAK1/PAK4抑制剂。在一些实施方案中，所述PAK抑制剂为混合型PAK1/PAK2/PAK4抑制剂。在一些实施方案中，所述PAK抑制剂为混合型PAK1/PAK2/PAK3/PAK4抑制剂。在一些实施方案中，所述PAK抑制剂以相同或类似的效力抑制全部三种第I组PAK同工型(PAK1、2和PAK3)。在一些实施方案中，所述PAK抑制剂为第II组PAK抑制剂，所述第II组PAK抑制剂抑制一种或多种第II组PAK多肽(例如PAK4、PAK5，和/或PAK6)。在一些实施方案中，所述PAK抑制剂为PAK4抑制剂。在一些实施方案中，所述PAK抑制剂为PAK5抑制剂。在一些实施方案中，所述PAK抑制剂为PAK6抑制剂。
在一些实施方案中，本申请描述的PAK抑制剂降低或抑制PAK1、PAK2、PAK3和/或PAK4中的一种或多种的活性，同时不影响PAK5和PAK6的活性。在一些实施方案中，本申请描述的PAK抑制剂降低或抑制PAK1、PAK2和/或PAK3中的一种或多种的活性，同时不影响PAK4、PAK5和/或PAK6的活性。在一些实施方案中，本申请描述的PAK抑制剂降低或抑制了PAK1、PAK2、PAK3中一种或多种的活性和/或PAK4、PAK5和/或PAK6中一种或多种的活性。在一些实施方案中，本申请描述的PAK抑制剂为一种或多种PAK的基本完全抑制剂。本申请所用的“基本完全抑制”是指例如，对一种或多种靶向PAK具有>95％的抑制。在其它实施方案中，“基本完全抑制”是指例如对一种或多种靶向PAK具有>90％的抑制。在一些其它实施方案中，“基本完全抑制”是指例如，对一种或多种靶向PAK具有>80％的抑制。在一些实施方案中，本申请描述的PAK抑制剂为一种或多种PAK的部分抑制剂。本申请使用的“部分抑制”是指例如，对一种或多种靶向PAK具有约40％至约60％的抑制。在其它实施方案中，是指例如，对一种或多种靶向PAK具有约50％至约70％的抑制。当本申请使用“PAK抑制剂基本抑制或部分抑制某种PAK同工型的活性，但不影响另一种同工型的活性”时，其是指例如，当未受影响的同工型与被基本抑制或部分抑制的其它同工型所接触的PAK抑制剂浓度相同的PAK抑制剂接触时，所述未受影响的同工型的小于约10％受到抑制。在其它情况下，当PAK抑制剂基本抑制或部分抑制某种PAK同工型的活性，但不影响另一种同工型的活性时，其是指例如，当未受影响的同工型与其它被基本抑制或部分抑制的同工型所接触的PAK抑制剂浓度相同的PAK抑制剂接触时，所述未受影响的同工型的小于约5％受到抑制。在其它情况下，当PAK抑制剂基本抑制或部分抑制某种PAK同工型的活性，但不影响另一种同工型的活性时，其是指例如，当未受影响的同工型与其它被基本抑制或部分抑制的同工型所接触的PAK抑制剂浓度相同的PAK抑制剂接触时，所述未受影响的同工型的小于约1％受到抑制。
本申请公开的化合物
在一些实施方案中，本申请提供具有式I结构的化合物或其药用盐或N-氧化物：
其中：
环T为芳环或杂芳基环；
R1为H，或取代的或未取代的烷基；
R2为取代有-OH、-OMe、-SH、-SMe或卤素的烷基；
R3为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的氨基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的环烷基烷基、取代的或未取代的杂环烷基烷基、取代的或未取代的芳基、取代的或未取代的芳烷基、取代的或未取代的杂芳基、或取代的或未取代的杂芳基烷基；
R4为经由R4的碳原子与环T连接的取代的或未取代的杂芳基，或经由R4的碳原子与环T连接的取代的或未取代的杂环烷基；
各R5独立为卤素、-CN、-NO2、-OH、-OCF3、-OCH2F、-OCF2H、-CF3、-SR8、-NR10S(＝O)2R9、-S(＝O)2N(R10)2、-S(＝O)R9、-S(＝O)2R9、-C(＝O)R9、-OC(＝O)R9、-CO2R10、-N(R10)2、-C(＝O)N(R10)2、-NR10C(＝O)R10、-NR10C(＝O)OR10、-NR10C(＝O)N(R10)2、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的杂烷基、或取代的或未取代的杂环烷基；或取代的或未取代的环烷基；或取代的或未取代的芳基；或取代的或未取代的杂芳基；
各R8独立为H或R9；
各R9独立为取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基；
各R10独立为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基、或取代的或未取代的杂芳基；或两个R10与它们所连接的原子一起形成杂环；以及
s为0-4。
一个实施方案为式I化合物，其中环T为芳基。在一个优选的实施方案中，芳基为苯基。在另一个优选的实施方案中，芳基为萘。
一个实施方案为式I化合物，其中环T选自吡咯基、呋喃基、噻吩基、吡唑基、咪唑基、异唑基、唑基、异噻唑基、噻唑基、1,2,3-三唑基、1,3,4-三唑基、1-氧杂-2,3-二唑基、1-氧杂-2,4-二唑基、1-氧杂-2,5-二唑基、1-氧杂-3,4-二唑基、1-硫杂-2,3-二唑基、1-硫杂-2,4-二唑基、1-硫杂-2,5-二唑基、1-硫杂-3,4-二唑基、四唑基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、三嗪基、吲哚基、苯并呋喃基、苯并咪唑基、吲唑基、吡咯并吡啶基，以及咪唑并吡啶基。在一些实施方案中，环T为吡咯基。在一些实施方案中，环T为呋喃基。在一些实施方案中，环T为噻吩基。在一些实施方案中，环T为吡唑基。在一些实施方案中，环T为咪唑基。在一些实施方案中，环T为异唑基。在一些实施方案中，环T为唑基。在一些实施方案中，环T为异噻唑基。在一些实施方案中，环T为噻唑基。在一些实施方案中，环T为1,2,3-三唑基。在一些实施方案中，环T为1,3,4-三唑基。在一些实施方案中，环T为1-氧杂-2,3-二唑基。在一些实施方案中，环T为1-氧杂-2,4-二唑基。在一些实施方案中，环T为1-氧杂-2,5-二唑基。在一些实施方案中，环T为1-氧杂-3,4-二唑基。在一些实施方案中，环T为1-硫杂-2,3-二唑基。在一些实施方案中，环T为1-硫杂-2,4-二唑基。在一些实施方案中，环T为1-硫杂-2,5-二唑基。在一些实施方案中，环T为1-硫杂-3,4-二唑基。在一些实施方案中，环T为四唑基。在一些实施方案中，环T为吡啶基。在一些实施方案中，环T为哒嗪基。在一些实施方案中，环T为嘧啶基。在一些实施方案中，环T为吡嗪基。在一些实施方案中，环T为三嗪基。在一些实施方案中，环T为吲哚基。在一些实施方案中，环T为苯并呋喃基。在一些实施方案中，环T为苯并咪唑基。在一些实施方案中，环T为吲唑基。在一些实施方案中，环T为吡咯并吡啶基。在一些实施方案中，环T为咪唑并吡啶基。
另一个实施方案为式I化合物，其中R4为取代的或未取代的C-连接的杂环烷基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为吡咯烷基、四氢呋喃基、哌啶基、四氢吡喃基、四氢噻喃基、吗啉基或哌嗪基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为吡咯烷基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为四氢呋喃基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为哌啶基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为四氢吡喃基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为四氢噻喃基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为吗啉基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为哌嗪基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂环烷基取代有至少一个C1-C6烷基或卤素。在另一个实施方案中，所述C1-C6烷基为甲基、乙基，或正丙基。
一个实施方案为式I化合物，其中R4为取代的或未取代的C-连接的杂芳基。在一个实施方案中，R4选自C-连接的吡咯基、呋喃基、噻吩基、吡唑基、咪唑基、异唑基、唑基、异噻唑基、噻唑基、1,2,3-三唑基、1,3,4-三唑基、1-氧杂-2,3-二唑基、1-氧杂-2,4-二唑基、1-氧杂-2,5-二唑基、1-氧杂-3,4-二唑基、1-硫杂-2,3-二唑基、1-硫杂-2,4-二唑基、1-硫杂-2,5-二唑基、1-硫杂-3,4-二唑基、四唑基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、三嗪基、吲哚基、苯并呋喃基、苯并咪唑基、吲唑基、吡咯并吡啶基，以及咪唑并吡啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡咯基。在一些实施方案中，R4为C-连接的呋喃基。在一些实施方案中，R4为C-连接的噻吩基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的咪唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的异唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的异噻唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的噻唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1,2,3-三唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1,3,4-三唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-氧杂-2,3-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-氧杂-2,4-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-氧杂-2,5-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-氧杂-3,4-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-硫杂-2,3-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-硫杂-2,4-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-硫杂-2,5-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-硫杂-3,4-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的四唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的哒嗪基。在一些实施方案中，R4为C-连接的嘧啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡嗪基。在一些实施方案中，R4为C-连接的三嗪基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吲哚基。在一些实施方案中，R4为C-连接的苯并呋喃基。在一些实施方案中，R4为C-连接的苯并咪唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吲唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡咯并吡啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的咪唑并吡啶基。
再一个实施方案为式I化合物，其中R4为C-连接的杂芳基、其取代有至少一个选自以下的基团：卤素、-CN、-NO2、-OH、-SR8、-S(＝O)R9、-S(＝O)2R9、NR10S(＝O)2R9、-S(＝O)2N(R10)2、-C(＝O)R8、-OC(＝O)R9、-CO2R10、-N(R10)2、-C(＝O)N(R10)2、-NR10C(＝O)R10、-NR10C(＝O)OR10、-NR10C(＝O)N(R10)2、-OR10、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的环烷基、或取代的或未取代的杂环烷基。在一个实施方案中、所述C-连接的杂芳基取代有C1-C6烷基。在另一个实施方案中、C1-C6烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、或叔丁基。在另一个实施方案中、所述C-连接的杂芳基取代有甲基。在另一个实施方案中、所述C-连接的杂芳基取代有乙基。在另一个实施方案中、所述C-连接的杂芳基取代有正丙基或异丙基。
另一个实施方案为式I化合物，其具有式Ia结构：
其中环T、R1、R2、R3、R4、R5和s如前文所述。
另一个实施方案为式I化合物，其具有式Ib结构：
其中环T、R1、R2、R3、R4、R5如前文所述，且s为0-3。
另一实施方案为具有式Ic结构的化合物或其药用盐或N-氧化物：
其中：
环T为芳基或杂芳基环；
R1为H或取代的或未取代的烷基；
R2为取代有-OH、-OMe、-SH、-SMe或卤素的烷基；
R3为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的氨基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的环烷基烷基、取代的或未取代的杂环烷基烷基、取代的或未取代的芳基、取代的或未取代的芳烷基、取代的或未取代的杂芳基，或取代的或未取代的杂芳基烷基；
R4为取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的芳基、经由R4的碳原子与环T连接的取代的或未取代的杂芳基，或经由R4的碳原子与环T连接的取代的或未取代的杂环烷基；
各R5独立为卤素、-CN、-NO2、-OH、-OCF3、-OCH2F、-OCF2H、-CF3、-SR8、-NR10S(＝O)2R9、-S(＝O)2N(R10)2、-S(＝O)R9、-S(＝O)2R9、-C(＝O)R9、-OC(＝O)R9、-CO2R10、-N(R10)2、-C(＝O)N(R10)2、-NR10C(＝O)R10、-NR10C(＝O)OR10、-NR10C(＝O)N(R10)2、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的杂烷基、或取代的或未取代的杂环烷基；或取代的或未取代的环烷基；或取代的或未取代的芳基；或取代的或未取代的杂芳基；
各R8独立为H或R9；
各R9独立为取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基；
各R10独立为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基；或两个R10与它们所连接的原子一起形成杂环；以及
s为0-4。
一个实施方案为式I化合物，其中环T为芳基。在一个优选的实施方案中，芳基为苯基。在另一个优选的实施方案中，芳基为萘。
一个实施方案为式Ic化合物，其中环T选自吡咯基、呋喃基、噻吩基、吡唑基、咪唑基、异唑基、唑基、异噻唑基、噻唑基、1,2,3-三唑基、1,3,4-三唑基、1-氧杂-2,3-二唑基、1-氧杂-2,4-二唑基、1-氧杂-2,5-二唑基、1-氧杂-3,4-二唑基、1-硫杂-2,3-二唑基、1-硫杂-2,4-二唑基、1-硫杂-2,5-二唑基、1-硫杂-3,4-二唑基、四唑基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、三嗪基、吲哚基、苯并呋喃基、苯并咪唑基、吲唑基、吡咯并吡啶基，以及咪唑并吡啶基。在一些实施方案中，环T为吡咯基。在一些实施方案中，环T为呋喃基。在一些实施方案中，环T为噻吩基。在一些实施方案中，环T为吡唑基。在一些实施方案中，环T为咪唑基。在一些实施方案中，环T为异唑基。在一些实施方案中，环T为唑基。在一些实施方案中，环T为异噻唑基。在一些实施方案中，环T为噻唑基。在一些实施方案中，环T为1,2,3-三唑基。在一些实施方案中，环T为1,3,4-三唑基。在一些实施方案中，环T为1-氧杂-2,3-二唑基。在一些实施方案中，环T为1-氧杂-2,4-二唑基。在一些实施方案中，环T为1-氧杂-2,5-二唑基。在一些实施方案中，环T为1-氧杂-3,4-二唑基。在一些实施方案中，环T为1-硫杂-2,3-二唑基。在一些实施方案中，环T为1-硫杂-2,4-二唑基。在一些实施方案中，环T为1-硫杂-2,5-二唑基。在一些实施方案中，环T为1-硫杂-3,4-二唑基。在一些实施方案中，环T为四唑基。在一些实施方案中，环T为吡啶基。在一些实施方案中，环T为哒嗪基。在一些实施方案中，环T为嘧啶基。在一些实施方案中，环T为吡嗪基。在一些实施方案中，环T为三嗪基。在一些实施方案中，环T为吲哚基。在一些实施方案中，环T为苯并呋喃基。在一些实施方案中，环T为苯并咪唑基。在一些实施方案中，环T为吲唑基。在一些实施方案中，环T为吡咯并吡啶基。在一些实施方案中，环T为咪唑并吡啶基。
另一个实施方案为式Ic化合物，其中R4为取代的或未取代的C-连接的杂环烷基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为吡咯烷基、四氢呋喃基、哌啶基、四氢吡喃基、四氢噻喃基、吗啉基或哌嗪基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为吡咯烷基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为四氢呋喃基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为哌啶基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为四氢吡喃基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为四氢噻喃基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为吗啉基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为哌嗪基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂环烷基取代有至少一个C1-C6烷基或卤素。在另一个实施方案中，所述C1-C6烷基为甲基、乙基，或正丙基。
一个实施方案为式Ic化合物，其中R4为取代的或未取代的C-连接的杂芳基。在一个实施方案中，R4选自C-连接的吡咯基、C-连接的呋喃基、C-连接的噻吩基、C-连接的吡唑基、C-连接的咪唑基、C-连接的异唑基、C-连接的唑基、C-连接的异噻唑基、C-连接的噻唑基、C-连接的1,2,3-三唑基、C-连接的1,3,4-三唑基、C-连接的1-氧杂-2,3-二唑基、C-连接的1-氧杂-2,4-二唑基、C-连接的1-氧杂-2,5-二唑基、C-连接的1-氧杂-3,4-二唑基、C-连接的1-硫杂-2,3-二唑基、C-连接的1-硫杂-2,4-二唑基、C-连接的1-硫杂-2,5-二唑基、C-连接的1-硫杂-3,4-二唑基、C-连接的四唑基、C-连接的吡啶基、C-连接的哒嗪基、C-连接的嘧啶基、C-连接的吡嗪基、C-连接的三嗪基、C-连接的吲哚基、C-连接的苯并呋喃基、C-连接的苯并咪唑基、C-连接的吲唑基、C-连接的吡咯并吡啶基，以及C-连接的咪唑并吡啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡咯基。在一些实施方案中，R4为C-连接的呋喃基。在一些实施方案中，R4为C-连接的噻吩基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的咪唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的异唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的异噻唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的噻唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1,2,3-三唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1,3,4-三唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-氧杂-2,3-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-氧杂-2,4-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-氧杂-2,5-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-氧杂-3,4-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-硫杂-2,3-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-硫杂-2,4-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-硫杂-2,5-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-硫杂-3,4-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的四唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的哒嗪基。在一些实施方案中，R4为C-连接的嘧啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡嗪基。在一些实施方案中，R4为C-连接的三嗪基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吲哚基。在一些实施方案中，R4为C-连接的苯并呋喃基。在一些实施方案中，R4为C-连接的苯并咪唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吲唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡咯并吡啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的咪唑并吡啶基。
再一个实施方案为式Ic化合物，其中R4为C-连接的杂芳基，其取代有至少一个选自以下的基团：卤素、-CN、-NO2、-OH、-SR8、-S(＝O)R9、-S(＝O)2R9、NR10S(＝O)2R9、-S(＝O)2N(R10)2、-C(＝O)R8、-OC(＝O)R9、-CO2R10、-N(R10)2、-C(＝O)N(R10)2、-NR10C(＝O)R10、-NR10C(＝O)OR10、-NR10C(＝O)N(R10)2、-OR10、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的环烷基，或取代的或未取代的杂环烷基。在一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有C1-C6烷基。在另一个实施方案中，C1-C6烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有甲基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有乙基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有正丙基或异丙基。
另一个实施方案为式Ic化合物，其中R4为取代的或未取代的环烷基。在另一个实施方案中，环烷基选自环丙基、环丁基、环戊基或环己基。在另一个实施方案中，R4为环戊基。在另一个实施方案中，R4为环己基。
另一个实施方案为式Ic化合物，其中R4为取代的或未取代的芳基。另一个实施方案为式Ic化合物，其中R4为取代的或未取代的苯基。
另一个实施方案为具有式II结构的化合物或其药用盐或N-氧化物：
其中：
R1为H或取代的或未取代的烷基；
R2为取代有-OH、-OMe、-SH、-SMe或卤素的烷基；
R3为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的氨基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的环烷基烷基、取代的或未取代的杂环烷基烷基、取代的或未取代的芳基、取代的或未取代的芳烷基、取代的或未取代的杂芳基、或取代的或未取代的杂芳基烷基；
R4为经由R4的碳原子与苯环相连的取代的或未取代的杂芳基或经由R4的碳原子与苯环相连的取代的或未取代的杂环烷基；
各R5独立为卤素、-CN、-NO2、-OH、-OCF3、-OCH2F、-OCF2H、-CF3、-SR8、-NR10S(＝O)2R9、-S(＝O)2N(R10)2、-S(＝O)R9、-S(＝O)2R9、-C(＝O)R9、-OC(＝O)R9、-CO2R10、-N(R10)2、-C(＝O)N(R10)2、-NR10C(＝O)R10、-NR10C(＝O)OR10、-NR10C(＝O)N(R10)2、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的杂烷基、或取代的或未取代的杂环烷基；或取代的或未取代的环烷基；或取代的或未取代的芳基；或取代的或未取代的杂芳基；
各R8独立为H或R9；
各R9独立为取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基；
各R10独立为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基；或两个R10与它们所连接的原子一起形成杂环；以及
s为0-4。
另一个实施方案为式II化合物，其中R4为取代的或未取代的C-连接的杂环烷基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为吡咯烷基、四氢呋喃基、哌啶基、四氢吡喃基、四氢噻喃基、吗啉基或哌嗪基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为吡咯烷基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为四氢呋喃基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为哌啶基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为四氢吡喃基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为四氢噻喃基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为吗啉基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为哌嗪基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂环烷基取代有至少一个C1-C6烷基或卤素。在另一个实施方案中，所述C1-C6烷基为甲基、乙基或正丙基。
一个实施方案为式II化合物，其中R4为取代的或未取代的C-连接的杂芳基。在一个实施方案中，R4选自C-连接的吡咯基、C-连接的呋喃基、C-连接的噻吩基、C-连接的吡唑基、C-连接的咪唑基、C-连接的异唑基、C-连接的唑基、C-连接的异噻唑基、C-连接的噻唑基、C-连接的1,2,3-三唑基、C-连接的1,3,4-三唑基、C-连接的1-氧杂-2,3-二唑基、C-连接的1-氧杂-2,4-二唑基、C-连接的1-氧杂-2,5-二唑基、C-连接的1-氧杂-3,4-二唑基、C-连接的1-硫杂-2,3-二唑基、C-连接的1-硫杂-2,4-二唑基、C-连接的1-硫杂-2,5-二唑基、C-连接的1-硫杂-3,4-二唑基、C-连接的四唑基、C-连接的吡啶基、C-连接的哒嗪基、C-连接的嘧啶基、C-连接的吡嗪基、C-连接的三嗪基、C-连接的吲哚基、C-连接的苯并呋喃基、C-连接的苯并咪唑基、C-连接的吲唑基、C-连接的吡咯并吡啶基，以及C-连接的咪唑并吡啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡咯基。在一些实施方案中，R4为C-连接的呋喃基。在一些实施方案中，R4为C-连接的噻吩基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的咪唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的异唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的异噻唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的噻唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1,2,3-三唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1,3,4-三唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-氧杂-2,3-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-氧杂-2,4-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-氧杂-2,5-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-氧杂-3,4-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-硫杂-2,3-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-硫杂-2,4-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-硫杂-2,5-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-硫杂-3,4-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的四唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的哒嗪基。在一些实施方案中，R4为C-连接的嘧啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡嗪基。在一些实施方案中，R4为C-连接的三嗪基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吲哚基。在一些实施方案中，R4为C-连接的苯并呋喃基。在一些实施方案中，R4为C-连接的苯并咪唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吲唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡咯并吡啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的咪唑并吡啶基。
再一个实施方案为式II化合物，其中R4为C-连接的杂芳基，其取代有至少一个选自以下的基团：卤素、-CN、-NO2、-OH、-SR8、-S(＝O)R9、-S(＝O)2R9、NR10S(＝O)2R9、-S(＝O)2N(R10)2、-C(＝O)R8、-OC(＝O)R9、-CO2R10、-N(R10)2、-C(＝O)N(R10)2、-NR10C(＝O)R10、-NR10C(＝O)OR10、-NR10C(＝O)N(R10)2、-OR10、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的环烷基或取代的或未取代的杂环烷基。在一个实施方案中、所述C-连接的杂芳基取代有C1-C6烷基。在另一个实施方案中、C1-C6烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基。在另一个实施方案中、所述C-连接的杂芳基取代有甲基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有乙基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有正丙基或异丙基。
另一个实施方案为具有式III结构的化合物或其药用盐或N-氧化物：
其中：
R1为H或取代的或未取代的烷基；
R2为取代有-OH、-OMe、-SH、-SMe或卤素的烷基；
R3为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的氨基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的环烷基烷基、取代的或未取代的杂环烷基烷基、取代的或未取代的芳基、取代的或未取代的芳烷基、取代的或未取代的杂芳基或取代的或未取代的杂芳基烷基；
R4为经由R4的碳原子与苯环相连的取代的或未取代的杂芳基，或经由R4的碳原子与苯环相连的取代的或未取代的杂环烷基；
各R5独立为卤素、-CN、-NO2、-OH、-OCF3、-OCH2F、-OCF2H、-CF3、-SR8、-NR10S(＝O)2R9、-S(＝O)2N(R10)2、-S(＝O)R9、-S(＝O)2R9、-C(＝O)R9、-OC(＝O)R9、-CO2R10、-N(R10)2、-C(＝O)N(R10)2、-NR10C(＝O)R10、-NR10C(＝O)OR10、-NR10C(＝O)N(R10)2、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的杂烷基或取代的或未取代的杂环烷基；或取代的或未取代的环烷基；或取代的或未取代的芳基；或取代的或未取代的杂芳基；
各R8独立为H或R9；
各R9独立为取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基；
各R10独立为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基；或两个R10与它们所连接的原子一起形成杂环；以及
s为0-4。
另一个实施方案为式III化合物，其中R4为取代的或未取代的C-连接的杂环烷基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为吡咯烷基、四氢呋喃基、哌啶基、四氢吡喃基、四氢噻喃基、吗啉基或哌嗪基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为吡咯烷基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为四氢呋喃基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为哌啶基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为四氢吡喃基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为四氢噻喃基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为吗啉基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为哌嗪基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂环烷基取代有至少一个C1-C6烷基或卤素。在另一个实施方案中，所述C1-C6烷基为甲基、乙基或正丙基。
一个实施方案为式III化合物，其中R4为取代的或未取代的C-连接的杂芳基。在一个实施方案中，R4选自C-连接的吡咯基、C-连接的呋喃基、C-连接的噻吩基、C-连接的吡唑基、C-连接的咪唑基、C-连接的异唑基、C-连接的唑基、C-连接的异噻唑基、C-连接的噻唑基、C-连接的1,2,3-三唑基、C-连接的1,3,4-三唑基、C-连接的1-氧杂-2,3-二唑基、C-连接的1-氧杂-2,4-二唑基、C-连接的1-氧杂-2,5-二唑基、C-连接的1-氧杂-3,4-二唑基、C-连接的1-硫杂-2,3-二唑基、C-连接的1-硫杂-2,4-二唑基、C-连接的1-硫杂-2,5-二唑基、C-连接的1-硫杂-3,4-二唑基、C-连接的四唑基、C-连接的吡啶基、C-连接的哒嗪基、C-连接的嘧啶基、C-连接的吡嗪基、C-连接的三嗪基、C-连接的吲哚基、C-连接的苯并呋喃基、C-连接的苯并咪唑基、C-连接的吲唑基、C-连接的吡咯并吡啶基，以及C-连接的咪唑并吡啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡咯基。在一些实施方案中，R4为C-连接的呋喃基。在一些实施方案中，R4为C-连接的噻吩基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的咪唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的异唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的异噻唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的噻唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1,2,3-三唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1,3,4-三唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-氧杂-2,3-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-氧杂-2,4-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-氧杂-2,5-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-氧杂-3,4-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-硫杂-2,3-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-硫杂-2,4-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-硫杂-2,5-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-硫杂-3,4-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的四唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的哒嗪基。在一些实施方案中，R4为C-连接的嘧啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡嗪基。在一些实施方案中，R4为C-连接的三嗪基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吲哚基。在一些实施方案中，R4为C-连接的苯并呋喃基。在一些实施方案中，R4为C-连接的苯并咪唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吲唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡咯并吡啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的咪唑并吡啶基。
再一个实施方案为式III化合物，其中R4为C-连接的杂芳基，其取代有至少一个选自以下的基团：卤素、-CN、-NO2、-OH、-SR8、-S(＝O)R9、-S(＝O)2R9、NR10S(＝O)2R9、-S(＝O)2N(R10)2、-C(＝O)R8、-OC(＝O)R9、-CO2R10、-N(R10)2、-C(＝O)N(R10)2、-NR10C(＝O)R10、-NR10C(＝O)OR10、-NR10C(＝O)N(R10)2、-OR10、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的环烷基，或取代的或未取代的杂环烷基。在一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有C1-C6烷基。在另一个实施方案中，C1-C6烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有甲基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有乙基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有正丙基或异丙基。
另一个实施方案为式III化合物，其具有式IIIa的结构：
其中R1、R2、R3、R4、R5如前文所述且s为0-3。
另一个实施方案为式III化合物，其具有式IIIb的结构：
其中R1、R2、R3、R4、R5如前文所述且s为0-2.
另一个实施方案为具有式IV的结构的化合物或其药用盐或N-氧化物：
其中：
R1为H或取代的或未取代的烷基；
R2为取代有-OH、-OMe、-SH、-SMe或卤素的烷基；
R3为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的氨基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的环烷基烷基、取代的或未取代的杂环烷基烷基、取代的或未取代的芳基、取代的或未取代的芳烷基、取代的或未取代的杂芳基或取代的或未取代的杂芳基烷基；
R4为经由R4的碳原子与苯环相连的取代的或未取代的6-元单环杂芳基环，经由R4的碳原子与苯环相连的取代的或未取代的二环杂芳基环，或经由R4的碳原子与苯环相连的取代的或未取代的杂环烷基；
各R5独立为卤素、-CN、-NO2、-OH、-OCF3、-OCH2F、-OCF2H、-CF3、-SR8、-NR10S(＝O)2R9、-S(＝O)2N(R10)2、-S(＝O)R9、-S(＝O)2R9、-C(＝O)R9、-OC(＝O)R9、-CO2R10、-N(R10)2、-C(＝O)N(R10)2、-NR10C(＝O)R10、-NR10C(＝O)OR10、-NR10C(＝O)N(R10)2、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的杂烷基、或取代的或未取代的杂环烷基；或取代的或未取代的环烷基；或取代的或未取代的芳基；或取代的或未取代的杂芳基；
各R8独立为H或R9；
各R9独立为取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基；
各R10独立为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基；或两个R10与它们所连接的原子一起形成杂环；以及
s为0-4。
另一个实施方案为式IV化合物，其中R4为取代的或未取代的C-连接的杂环烷基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为吡咯烷基、四氢呋喃基、哌啶基、四氢吡喃基、四氢噻喃基、吗啉基或哌嗪基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为吡咯烷基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为四氢呋喃基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为哌啶基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为四氢吡喃基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为四氢噻喃基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为吗啉基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为哌嗪基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂环烷基取代有至少一个C1-C6烷基或卤素。在另一个实施方案中，所述C1-C6烷基为甲基、乙基或正丙基。
另一个实施方案为式IV化合物，其中R4为取代的或未取代的C-连接的6-元单环杂芳基环。在一些实施方案中，R4选自C-连接的吡啶基、C-连接的哒嗪基、C-连接的嘧啶基、C-连接的吡嗪基，以及C-连接的三嗪基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的哒嗪基。在一些实施方案中，R4为C-连接的嘧啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡嗪基。在一些实施方案中，R4为C-连接的三嗪基。
另一个实施方案为式IV化合物，其中R4为取代的或未取代的C-连接的二环杂芳基环。在一些实施方案中，R4选自C-连接的吲哚基、C-连接的苯并呋喃基、C-连接的苯并咪唑基、C-连接的吲唑基、C-连接的吡咯并吡啶基，以及C-连接的咪唑并吡啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吲哚基。在一些实施方案中，R4为C-连接的苯并呋喃基。在一些实施方案中，R4为C-连接的苯并咪唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吲唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡咯并吡啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的咪唑并吡啶基。
另一个实施方案为式IV化合物，其中R4为C-连接的6-元单环杂芳基环，其取代有至少一个选自以下的基团：卤素、-CN、-NO2、-OH、-SR8、-S(＝O)R9、-S(＝O)2R9、NR10S(＝O)2R9、-S(＝O)2N(R10)2、-C(＝O)R8、-OC(＝O)R9、-CO2R10、-N(R10)2、-C(＝O)N(R10)2、-NR10C(＝O)R10、-NR10C(＝O)OR10、-NR10C(＝O)N(R10)2、-OR10、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的环烷基或取代的或未取代的杂环烷基。在一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有C1-C6烷基。在另一个实施方案中，C1-C6烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基，或叔丁基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有甲基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有乙基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有正丙基或异丙基。
再一个实施方案为式IV化合物，其中R4为C-连接的二环杂芳基环，其取代有至少一个选自以下的基团：卤素、-CN、-NO2、-OH、-SR8、-S(＝O)R9、-S(＝O)2R9、NR10S(＝O)2R9、-S(＝O)2N(R10)2、-C(＝O)R8、-OC(＝O)R9、-CO2R10、-N(R10)2、-C(＝O)N(R10)2、-NR10C(＝O)R10、-NR10C(＝O)OR10、-NR10C(＝O)N(R10)2、-OR10、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的环烷基或取代的或未取代的杂环烷基。在一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有C1-C6烷基。在另一个实施方案中，C1-C6烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基，或叔丁基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有甲基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有乙基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有正丙基或异丙基。
在任何前述的实施方案的另外的实施方案中，各R5独立为卤素、-CN、-NO2、-OH、-OCF3、-OCH2F、-OCF2H、-CF3、-SR8、-NR10S(＝O)2R9、-S(＝O)2N(R10)2、-S(＝O)R9、-S(＝O)2R9、-C(＝O)R9、-OC(＝O)R9、-CO2R10、-N(R10)2、-C(＝O)N(R10)2、-NR10C(＝O)R10、-NR10C(＝O)OR10、-NR10C(＝O)N(R10)2、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的杂烷基，或取代的或未取代的杂环烷基；或取代的或未取代的环烷基；或取代的或未取代的芳基；或取代的或未取代的杂芳基。在另一个实施方案中，各R5独立为卤素、-CN、-NO2、-OH、-OCF3、-OCH2F、-OCF2H、-CF3、-SR8、-NR10S(＝O)2R9、-S(＝O)2N(R10)2、-C(＝O)R9、-OC(＝O)R9、-CO2R10、-N(R10)2、-C(＝O)N(R10)2、-NR10C(＝O)R10、-NR10C(＝O)OR10、-NR10C(＝O)N(R10)2、取代的或未取代的烷基或取代的或未取代的烷氧基。在又一个实施方案中，各R5独立为卤素、-N(R10)2或取代的或未取代的烷基。在一些实施方案中，R5为卤素。在一些实施方案中，R5为氟。在一些实施方案中，R5为氯。在一些实施方案中，R5为-N(R10)2。在一些实施方案中，R5为二甲基氨基。在一些实施方案中，R5为取代的或未取代的烷基。在一些实施方案中，R5为甲基。在一些实施方案中，R5为乙基。在一些实施方案中，R5为丙基。在一些实施方案中，R5为异丙基。
在任何前述的实施方案的另外的实施方案中，s为0。在任何前述的实施方案的另外一个实施方案中，s为1。在任何前述的实施方案的另外一个实施方案中，s为2。
在任何前述的实施方案的另外的实施方案中，R3为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的氨基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的环烷基烷基、取代的或未取代的杂环烷基烷基、取代的或未取代的芳基、取代的或未取代的芳烷基、取代的或未取代的杂芳基或取代的或未取代的杂芳基烷基。在另一个实施方案中，R3为H。在另一个实施方案中，R3为取代的或未取代的烷氧基或取代的或未取代的氨基。在另一个实施方案中，R3为取代的或未取代的烷基或取代的或未取代的杂烷基。在另一个实施方案中，R3为取代的或未取代的环烷基或取代的或未取代的杂环烷基。在另一个实施方案中，R3为取代的或未取代的环烷基烷基或取代的或未取代的杂环烷基烷基。在另一个实施方案中，R3为取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基。在另一个实施方案中，R3为取代的或未取代的芳烷基或取代的或未取代的杂芳基烷基。在另一个实施方案中，R3为取代的或未取代的烷基。在另一个实施方案中，R3为甲基。在另一个实施方案中，R3为乙基。在另一个实施方案中，R3为丙基。在另一个实施方案中，R3为异丙基。在另一个实施方案中，R3为取代的或未取代的烷氧基。在另一个实施方案中，R3为取代的或未取代的甲氧基。在另一个实施方案中，R3为取代的或未取代的乙氧基。在另一个实施方案中，R3为取代的或未取代的氨基。在另一个实施方案中，R3为取代的或未取代的杂烷基。在另一个实施方案中，R3为取代的或未取代的杂环烷基。在另一个实施方案中，R3为吡咯烷基、四氢呋喃基、哌啶基、四氢吡喃基、四氢噻喃基、吗啉基或哌嗪基。在另一个实施方案中，R3为取代的或未取代的环烷基。在另一个实施方案中，R3为环丙基、环丁基、环戊基、环己基或环庚基。在另一个实施方案中，R3为取代的或未取代的环烷基烷基。在另一个实施方案中，R3为取代的或未取代的杂环烷基烷基。在另一个实施方案中，R3为取代的或未取代的芳基。在另一个实施方案中，R3为取代的或未取代的苯基。在另一个实施方案中，R3为取代的或未取代的芳烷基。在另一个实施方案中，R3为取代的或未取代的杂芳基。在另一个实施方案中，R3为吡咯基、呋喃基、噻吩基、吡唑基、咪唑基、异唑基、唑基、异噻唑基、噻唑基、1,2,3-三唑基、1,3,4-三唑基、1-氧杂-2,3-二唑基、1-氧杂-2,4-二唑基、1-氧杂-2,5-二唑基、1-氧杂-3,4-二唑基、1-硫杂-2,3-二唑基、1-硫杂-2,4-二唑基、1-硫杂-2,5-二唑基、1-硫杂-3,4-二唑基、四唑基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、三嗪基、吲哚基、苯并呋喃基、苯并咪唑基、吲唑基、吡咯并吡啶基或咪唑并吡啶基。在另一个实施方案中，R3为取代的或未取代的杂芳基烷基。
在任何前述的实施方案的另外一个实施方案中，R2为取代有羟基的C1-C4烷基或取代有甲氧基的C1-C4烷基。在一个优选的实施方案中，R2为-CH2CH2OH。在另一个优选的实施方案中，R2为-CH2CH2OCH3。在另一个优选的实施方案中，R2为-CH2CH2CH2OH。在另一个优选的实施方案中，R2为-CH2CH2CH2OCH3。在另一个优选的实施方案中，R2为-CH2C(CH3)2OH。
在前述的实施方案的另外一个实施方案中，R2为-CH(CH2CH2OH)2。
在任何前述的实施方案的另外一个实施方案中，R1为H。在任何前述的实施方案的另外一个实施方案中，R1为取代的或未取代的烷基。在另一个实施方案中，R1为甲基。在另一个实施方案中，R1为乙基。在另一个实施方案中，R1为丙基。在另一个实施方案中，R1为异丙基。
另一方面为具有以下结构的化合物：
和或其药用盐或N-氧化物。
在一些实施方案中，本申请描述的化合物具有一个或多个手性中心。因此，本申请包括所有立体异构体。在各个实施方案中，本申请描述的化合物以光学活性或外消旋形式存在。应当理解的是，本申请描述的化合物包括具有本申请所述治疗有用性的外消旋、光学活性、区域异构和立体异构形式或它们的组合。光学活性形式的制备以任意适当的方式来实现，包括但不限于通过重结晶技术来拆分外消旋形式、由光学活性原料来合成、手性合成或使用手性固定相来进行色谱分离。在一些实施方案中，一种或多种异构体的混合物用作本申请描述的治疗化合物。在一些实施方案中，本申请描述的化合物含有一个或多个手性中心。这些化合物通过任意手段来制备，包括对映异构体选择性合成和/或分离对映异构体和/或非对映异构体的混合物。化合物及其异构体的拆分通过任意手段来实现，包括但不限于化学法、酶法、分步结晶、蒸馏、色谱等。
在各个实施方案中，本申请描述的药用盐包括但不限于硝酸盐、盐酸盐、氢溴酸盐、磷酸盐、硫酸盐、乙酸盐、六氟磷酸盐、枸橼酸盐、葡萄糖酸盐、苯甲酸盐、丙酸盐、丁酸盐、磺基水杨酸盐、马来酸盐、月桂酸盐、苹果酸盐、富马酸盐、琥珀酸盐、酒石酸盐、氨芪磺酸盐、扑酸盐、对甲苯磺酸盐、甲磺酸盐等。另外，药用盐包括但不限于碱土金属盐(例如钙盐或镁盐)、碱金属盐(例如钠-依赖性盐或钾盐)、铵盐等。
本申请描述的化合物还包括经同位素标记的化合物，其中一个或多个原子被与在自然界中通常发现的原子具有相同原子数但不同原子量或质量数的原子所代替。适于包含在本申请所述化合物中的同位素的实例包括但不限于2H、3H、11C、13C、14C、36CI、18F、123I、125I、13N、15N、15O、17O、18O、32P、35S等。在一些实施方案中，经同位素标记的化合物可用于药物和/或底物组织分布研究。在一些实施方案中，用较重的同位素例如氘进行的代替得到由于较大的代谢稳定性而带来的一些治疗益处(例如体内半衰期的延长或剂量需求的降低)。在一些实施方案中，用正电子发射同位素例如11C、18F、15O和13N进行的代替在用于检查底物受体占据的正电子发射断层扫描术(PET)研究中是有用的。经同位素标记的化合物通过任意适当的方法或使用经适当同位素标记的试剂代替在其它情况下使用的未经标记的试剂来制备。
本申请描述的化合物和具有不同取代基的其它相关化合物使用本申请描述的和在例如以下文献中描述的技术和物质来合成：Fieser and Fieser’sReagents for Organic Synthesis,Volumes1-17(John Wiley and Sons,1991)；Rodd’s Chemistry of Carbon Compounds,Volumes1-5andSupplementals(Elsevier Science Publishers,1989)；Organic Reactions,Volumes1-40(John Wiley and Sons,1991),Larock’s Comprehensive OrganicTransformations(VCH Publishers Inc.,1989),March,Advanced OrganicChemistry4th Ed.,(Wiley1992)；Carey and Sundberg,Advanced OrganicChemistry4th Ed.,Vols.A and B(Plenum2000,2001)；和Green and Wuts,Protective Groups in Organic Synthesis3rd Ed.,(Wiley1999)(将所有这些文献公开的内容引入到本申请中作为参考)。为了引入在本申请提供的化学式中发现的各种基团，通过使用适当的试剂和条件对用于制备本申请所述化合物的一般方法进行调整。作为指导，使用以下合成方法。
本申请描述的化合物使用任意适当的操作由商购化合物开始来合成或使用本申请描述的操作来制备。
通过使亲电试剂与亲核试剂反应来形成共价连接物
使用各种亲电试剂和/或亲核试剂对本申请描述的化合物进行修饰以形成新的官能团或取代基。题目为“共价连接物及其前体的实例”的表A列举了就共价连接物和得到共价连接物的前体官能团所选择的非限制性实例。表A用作可用于得到共价连接物的各种亲电试剂与亲核试剂的组合的指导。前体官能团显示为亲电基团和亲核基团。
表A：共价连接物及其前体的实例
共价连接物产物 亲电试剂 亲核试剂
酰胺 活化酯 胺/苯胺
酰胺 酰基叠氮 胺/苯胺
酰胺 酰卤 胺/苯胺
酯 酰卤 醇/苯酚
酯 酰基腈 醇/苯酚
酰胺 酰基腈 胺/苯胺
亚胺 醛 胺/苯胺
腙 醛或酮 肼
肟 醛或酮 羟胺
烷基胺 烷基卤化物 胺/苯胺
酯 烷基卤化物 羧酸
硫醚 烷基卤化物 硫醇
醚 烷基卤化物 醇/苯酚
硫醚 烷基磺酸酯 硫醇
酯 烷基磺酸酯 羧酸
醚 烷基磺酸酯 醇/苯酚
酯 酸酐 醇/苯酚
酰胺 酸酐 胺/苯胺
苯硫酚 芳基卤化物 硫醇
芳基胺 芳基卤化物 胺
硫醚 氮丙啶 硫醇
共价连接物产物 亲电试剂 亲核试剂
硼酸酯 硼酸 二醇
酰胺 羧酸 胺/苯胺
酯 羧酸 醇
肼 酰肼 羧酸
N-酰基脲或酸酐 碳二亚胺 羧酸
酯 重氮烷 羧酸
硫醚 环氧化物 硫醇
硫醚 卤代乙酰胺 硫醇
氨基三嗪 卤代三嗪 胺/苯胺
三嗪基醚 卤代三嗪 醇/苯酚
脒 亚氨基酯 胺/苯胺
脲 异氰酸酯 胺/苯胺
尿烷 异氰酸酯 醇/苯酚
硫脲 异硫氰酸酯 胺/苯胺
硫醚 马来酰亚胺 硫醇
亚磷酸酯 亚磷酰胺 醇
硅烷基醚 硅烷基卤化物 醇
烷基胺 磺酸酯 胺/苯胺
硫醚 磺酸酯 硫醇
酯 磺酸酯 羧酸
醚 磺酸酯 醇
磺酰胺 磺酰卤 胺/苯胺
磺酸酯 磺酰卤 苯酚/醇
保护基的使用
在所述反应中，在最终产物需要反应性官能团例如羟基、氨基、亚氨基、硫基或羧基的情况下需要保护这些反应性官能团以避免它们参与不期望的反应。保护基用于阻断一些或所有反应性基团并防止所述基团参与化学反应，然后除去所述保护基。在一些实施方案中，所考虑的是每个保护基可通过不同的手段来除去。在完全不同的反应条件下断裂的保护基满足对差异脱除的需要。
在一些实施方案中，保护基通过酸、碱、还原条件(例如氢解)和/或氧化条件来除去。三苯甲基、二甲氧基三苯甲基、缩醛基和叔丁基二甲基甲硅烷基等基团是对酸敏感的并在用Cbz基团(其可通过氢解来除去)和Fmoc基团(其是对碱敏感的)保护的氨基存在下用于保护羧基和羟基反应性基团。在用对酸敏感的基团例如氨基甲酸叔丁酯或对酸和碱都是稳定的但可水解除去的氨基甲酸酯阻断的胺存在下，羧酸和羟基反应性基团用对碱敏感的基团例如但不限于甲基、乙基和乙酰基阻断。
在一些实施方案中，羧酸和羟基反应性基团用可水解除去的保护基例如苄基阻断，而能够与酸形成氢键的氨基用对碱敏感的基团例如Fmoc阻断。如本申请所示例的那样，羧酸反应性基团通过转化成简单的酯化合物(包括转化成烷基酯)来保护或用可氧化除去的保护基例如2,4-二甲氧基苄基阻断，而共存的氨基用对氟化物敏感的硅烷基氨基甲酸酯阻断。
烯丙基阻断基在存在酸保护基和碱保护基的情况下是有用的，这是因为烯丙基阻断基是稳定的且随后通过金属或π酸催化剂来除去。例如，在对酸敏感的氨基甲酸叔丁酯或对碱敏感的乙酸酯胺保护基存在下，烯丙基所阻断的羧酸通过用Pd0催化的反应来脱保护。保护基的另一种形式为与化合物或中间体连接的树脂。只要官能团与树脂连接，官能团即被阻断且不发生反应。一旦从树脂上释放，官能团即可发生反应。
常见的阻断基/保护基选自：
其它保护基及关于可用于产生和除去保护基的技术的详细描述参见Greene and Wuts,Protective Groups in Organic Synthesis,3rd Ed.,John Wiley&Sons,New York,NY,1999和Kocienski,Protective Groups,Thieme Verlag,NewYork,NY,1994，将这些文献公开的内容引入到本申请中作为参考。
一些定义
本申请使用的术语“治疗”包括实现治疗益处和/或预防益处。治疗益处意在包括根除或缓解所治疗的根本障碍或病症。例如，在患有亨廷顿病的个体中，治疗益处包括缓解所述疾病或使所述疾病的进展部分和/或完全停止或部分或完全逆转所述疾病。治疗益处还可如下实现：根除或缓解与根本病症相关的一种或多种生理或心理症状，从而在患者中观察到好转，而不论所述患者是否仍受困于所述病症。例如，在患有癫痫的个体中，治疗益处包括缓解癫痫发作或使癫痫发作部分和/或完全停止或降低癫痫发作的频率。治疗的预防益处包括预防病症、阻止病症的进展或降低病症的发生可能性。本申请使用的“治疗”包括预防。
本申请使用的短语“异常的棘尺寸”是指与脆性X综合征相关的树突棘体积或树突棘表面积(例如棘头部和/或棘颈部的体积或表面积)，其与相同年龄的正常个体(例如小鼠、大鼠或人类)的相同脑区域中的棘体积或表面积相比是显著偏差的；所述异常按需通过以下方法来确定，所述方法包括例如组织样品、相关动物模型、死后分析或其它模型系统。
短语“有缺陷的棘形态”或“异常的棘形态”或“失常的棘形态”是指与脆性X综合征相关的与在相同年龄的正常个体(例如小鼠、大鼠或人类)的相同脑区域中观察到的树突棘形状、体积、表面积、长度、宽度(例如颈部直径)、棘密度、成熟棘与不成熟棘的比例、棘体积与棘长度的比例等相比，异常的树突棘形状、体积、表面积、长度、宽度(例如颈部直径)、棘头部直径、棘头部体积、棘头部表面积、棘密度、成熟棘与不成熟棘的比例、棘体积与棘长度的比例等；所述异常或缺陷按需通过以下方法来确定，所述方法包括例如组织样品、相关动物模型、死后分析或其它模型系统。
短语“异常的棘功能”或“有缺陷的棘功能”或“失常的棘功能”是指与脆性X综合征相关的与相同年龄的正常个体的相同脑区域中的树突棘相比，经历刺激物依赖性形态或功能变化(例如在AMPA和/或NMDA受体活化、LTP、LTD等后)的树突棘缺陷。棘功能的“缺陷”包括例如树突棘可塑性的降低(例如树突棘形态或树突棘中肌动蛋白重排的异常小变化)或过度水平的树突可塑性(例如树突棘形态或树突棘中肌动蛋白重排的异常大变化)。所述异常或缺陷按需通过以下方法来确定，所述方法包括例如组织样品、相关动物模型、死后分析或其它模型系统。
短语“异常的棘运动性”是指与脆性X综合征相关的与相同年龄的正常个体的相同脑区域中的树突棘相比显著低或高的树突棘运动。棘形态(例如棘长度、密度等)或突触可塑性或突触功能(例如LTP、LTD等)或棘运动性的任何缺陷出现在脑的任何区域中，包括例如额皮质、海马体、扁桃体、CA1区、额前皮质等。所述异常或缺陷按需通过以下方法来确定，所述方法包括例如组织样品、相关动物模型、死后分析或其它模型系统。
本申请使用的短语“生物活性”是指在生物系统和/或有机体中具有活性的任意物质的特征。例如，当给药于有机体时对所述有机体具有生物作用的物质被认为是生物活性的。在具体实施方案中，在蛋白质或多肽是生物活性的情况下，该蛋白质或多肽中承担其至少一种生物活性的部分通常被称为“生物活性”部分。
本申请使用的术语“有效量”为以下量，所述量当系统给药时足以引起有益的或所期望的结果例如有益的或所期望的临床结果或改善的认知、改善的记忆、改善的心境或所期望的其它作用。有效量还为产生预防作用的量例如以下量，所述量延迟、减少或消除与脆性X综合征相关的病理上的或不期望的病症的出现。有效量任选一次或多次给药。就治疗而言，本申请所述组合物的“有效量”为以下量，所述量足以减轻、缓解、改善、稳定、逆转或减慢脆性X综合征的进展。“有效量”包括单独使用或与一种或多种用于治疗疾病或障碍的药物联用的任意PAK抑制剂。本申请所述治疗剂的“有效量”将由患者的主治医师或其它医疗护理提供者确定。影响治疗有效量的因素包括PAK抑制剂的吸收分布(例如其被摄入到脑中的速率)、发病以来的时间和所治疗的个体的年龄、身体状况、其它病症的存在和营养状况。另外，患者正在接受的其它药物例如与PAK抑制剂联用的抗抑郁药通常将影响对待给药的治疗剂的治疗有效量的确定。
本申请使用的术语“抑制剂”是指以下分子，其能够抑制(包括部分抑制或变构抑制)靶标分子例如p21活化激酶的一种或多种生物活性。例如，抑制剂通过降低或遏制靶标分子的活性和/或降低或遏制信号转导来发挥作用。在一些实施方案中，本申请描述的PAK抑制剂基本完全抑制一种或多种PAK。在一些实施方案中，短语“部分抑制剂”是指以下分子，其可例如通过部分降低或遏制靶标分子的活性和/或部分降低或遏制信号转导而引起部分应答。在一些情况下，部分抑制剂模拟抑制剂的空间排布、电子性质或一些其它物理化学和/或生物性质。在一些情况下，在升高水平的抑制剂存在下，部分抑制剂与抑制剂竞争占领靶标分子且与单独的抑制剂相比提供降低的效力。在一些实施方案中，本申请描述的PAK抑制剂为一种或多种PAK的部分抑制剂。在一些实施方案中，本申请描述的PAK抑制剂为PAK的变构调节剂。在一些实施方案中，本申请描述的PAK抑制剂阻断PAK的p21结合域。在一些实施方案中，本申请描述的PAK抑制剂阻断PAK的ATP结合位点。在一些实施方案中，PAK抑制剂为“II型”激酶抑制剂。在一些实施方案中，PAK抑制剂使PAK稳定在其无活性构象。在一些实施方案中，PAK抑制剂使PAK的“DFG-out”构象稳定。
在一些实施方案中，PAK抑制剂减少、废止和/或消除PAK与至少一种其天然结合配偶体(例如Cdc42或Rac)的结合。在一些情况下，PAK与至少一种其天然结合配偶体的结合在不存在PAK抑制剂的情况下比在存在PAK抑制剂的情况下强(例如强90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％或20％)。可选择地或另外地，PAK抑制剂抑制PAK的磷酸转移酶活性，例如通过与PAK的催化位点直接结合或通过改变PAK的构象以使催化位点不能与底物接近。在一些实施方案中，PAK抑制剂抑制PAK使其至少一种靶标底物例如LIM激酶1(LIMK1)、肌球蛋白轻链激酶(MLCK)、皮层蛋白或其本身发生磷酸化的能力。PAK抑制剂包括无机和/或有机化合物。
在一些实施方案中，本申请描述的PAK抑制剂增加树突棘长度。在一些实施方案中，本申请描述的PAK抑制剂减少树突棘长度。在一些实施方案中，本申请描述的PAK抑制剂增加树突颈部直径。在一些实施方案中，本申请描述的PAK抑制剂减少树突颈部直径。在一些实施方案中，本申请描述的PAK抑制剂增加树突棘头部直径。在一些实施方案中，本申请描述的PAK抑制剂减少树突棘头部直径。在一些实施方案中，本申请描述的PAK抑制剂增加树突棘头部体积。在一些实施方案中，本申请描述的PAK抑制剂减少树突棘头部体积。在一些实施方案中，本申请描述的PAK抑制剂增加树突棘表面积。在一些实施方案中，本申请描述的PAK抑制剂减少树突棘表面积。在一些实施方案中，本申请描述的PAK抑制剂增加树突棘密度。在一些实施方案中，本申请描述的PAK抑制剂减少树突棘密度。在一些实施方案中，本申请描述的PAK抑制剂增加蘑菇形棘的数目。在一些实施方案中，本申请描述的PAK抑制剂减少蘑菇形棘的数目。
在一些实施方案中，适于本申请所述方法的PAK抑制剂为直接的PAK抑制剂。在一些实施方案中，适于本申请所述方法的PAK抑制剂为间接的PAK抑制剂。在一些实施方案中，适于本申请所述方法的PAK抑制剂使PAK活性相对于PAK活性的基础水平减少约1.1倍至约100倍例如至约1.2倍、1.5倍、1.6倍、1.7倍、2.0倍、3.0倍、5.0倍、6.0倍、7.0倍、8.5倍、9.7倍、10倍、12倍、14倍、15倍、20倍、30倍、40倍、50倍、60倍、70倍、90倍、95倍或相对于基础PAK活性减少约1.1倍至约100倍中的任意其它量。在一些实施方案中，PAK抑制剂为可逆的PAK抑制剂。在其它实施方案中，PAK抑制剂为不可逆的PAK抑制剂。直接的PAK抑制剂任选用于制备用于治疗脆性X综合征的药物。
在一些实施方案中，用于本申请所述方法的PAK抑制剂针对PAK活化具有以下体外ED50：小于100μM(例如小于10μM、小于5μM、小于4μM、小于3μM、小于1μM、小于0.8μM、小于0.6μM、小于0.5μM、小于0.4μM、小于0.3μM、小于0.2μM、小于0.1μM、小于0.08μM、小于0.06μM、小于0.05μM、小于0.04μM、小于0.03μM、小于0.02μM、小于0.01μM、小于0.0099μM、小于0.0098μM、小于0.0097μM、小于0.0096μM、小于0.0095μM、小于0.0094μM、小于0.0093μM、小于0.00092μM或小于0.0090μM)。
在一些实施方案中，用于本申请所述方法的PAK抑制剂针对PAK活化具有以下体外ED50：小于100μM(例如小于10μM、小于5μM、小于4μM、小于3μM、小于1μM、小于0.8μM、小于0.6μM、小于0.5μM、小于0.4μM、小于0.3μM、小于0.2μM、小于0.1μM、小于0.08μM、小于0.06μM、小于0.05μM、小于0.04μM、小于0.03μM、小于0.02μM、小于0.01μM、小于0.0099μM、小于0.0098μM、小于0.0097μM、小于0.0096μM、小于0.0095μM、小于0.0094μM、小于0.0093μM、小于0.00092μM或小于0.0090μM)。
本申请使用的“突触功能”是指突触传递和/或突触可塑性，包括突触可塑性的稳定。本申请使用的“突触可塑性的缺陷”或“异常的突触可塑性”是指刺激突触后该突触的异常可塑性。在一些实施方案中，突触可塑性的缺陷为LTP的减少。在一些实施方案中，突触可塑性的缺陷为LTD的增加。在一些实施方案中，突触可塑性的缺陷为不稳定的(例如波动的、随机增加或减少的)突触可塑性。在一些情况下，突触可塑性的衡量指标为LTP和/或LTD(例如就LTP而言通过θ短阵快速脉冲刺激、高频刺激来诱导且就LTD而言通过低频(例如1Hz)刺激来诱导)和稳定后的LTP和/或LTD。在一些实施方案中，LTP和/或LTD的稳定发生在脑的任意区域中，包括额皮质、海马体、额前皮质、扁桃体或它们的任意组合。
本申请使用的“突触可塑性的稳定”是指诱导(例如就LTP而言通过θ短阵快速脉冲刺激、高频刺激且就LTD而言通过低频(例如1Hz)刺激)后稳定的LTP或LTD。
“突触传递的异常稳定化”(例如LTP或LTD的异常稳定化)是指在诱导范例(例如就LTP而言通过θ短阵快速脉冲刺激、高频刺激且就LTD而言通过低频(例如1Hz)刺激)后不能建立突触传递的稳定基线或通过药理学或电生理学手段而实现的延长时段的破坏易损性。
本申请使用的“突触传递”或“基线突触传递”是指正常个体(例如未患有脆性X综合征的个体)的EPSP和/或IPSP振幅和频率、神经元兴奋性或群峰电位阈值或就针对正常个体的动物模型所预测的EPSP和/或IPSP振幅和频率、神经元兴奋性或群峰电位阈值。本申请使用的“异常的突触传递”或“有缺陷的突触传递”是指与正常个体的突触传递或就针对正常个体的动物模型所预测的突触传递相比突触传递的偏差。在一些实施方案中，患有脆性X综合征的个体在基线突触传递中具有缺陷，所述缺陷为与正常个体的基线突触传递或就针对正常个体的动物模型所预测的基线突触传递相比基线突触传递的减少。在一些实施方案中，患有脆性X综合征的个体在基线突触传递中具有缺陷，所述缺陷为与正常个体的基线突触传递或就针对正常个体的动物模型所预测的基线突触传递相比基线突触传递的增加。
本申请使用的“感觉运动门控”例如通过测量前脉冲抑制(PPI)和/或人惊恐反应习惯性来评估。在一些实施方案中，感觉运动门控的缺陷为感觉运动门控的不足。在一些实施方案中，感觉运动门控的缺陷为感觉运动门控的增强。
本申请使用的“异常突触可塑性的正常化”是指在患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中的异常突触可塑性变化至与正常个体的突触可塑性基本相同的突触可塑性水平或变化至从正常个体的动物模型所预测的突触可塑性水平。本申请使用的基本相同是指例如，达到在正常个体中所测量的突触可塑性的约90％至约110％或达到从正常个体的动物模型所预测的突触可塑性的约90％至约110％。在其它实施方案中，基本相同是指例如达到在正常个体中所测量的突触可塑性的约80％至约120％或达到从正常个体的动物模型所预测的突触可塑性的约80％至约120％。在其它实施方案中，基本相同是指例如，达到在正常个体中所测量的突触可塑性的约70％至约130％或达到从正常个体的动物模型所预测的突触可塑性的约70％至约130％。本申请使用的“异常突触可塑性的部分正常化”是指在患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中的异常突触可塑性的任意变化，所述变化趋势为向着正常个体的突触可塑性或向着从正常个体的动物模型所预测的突触可塑性。本申请使用的“部分正常化的突触可塑性”或“部分正常的突触可塑性”为例如达到正常个体的突触可塑性的±约25％、±约35％、±约45％、±约55％、±约65％或±约75％或达到从正常个体的动物模型所预测的突触可塑性的±约25％、±约35％、±约45％、±约55％、±约65％或±约75％。在一些实施方案中，患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中的异常突触可塑性的正常化或部分正常化为在异常突触可塑性比正常个体的突触可塑性(或比从正常个体的动物模型所预测的突触可塑性)高的情况下将所述异常突触可塑性降低。在一些实施方案中，患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中的异常突触可塑性的正常化或部分正常化为在异常突触可塑性比正常个体的突触可塑性(或比从正常个体的动物模型所预测的突触可塑性)低的情况下使所述异常突触可塑性增加。在一些实施方案中，患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中的突触可塑性的正常化或部分正常化为与正常个体的突触可塑性相比或与从正常个体的动物模型所预测的突触可塑性相比，从不稳定的(例如波动的、随机增加或减少的)突触可塑性变为正常的(例如稳定的)或部分正常的(例如较小波动的)突触可塑性。在一些实施方案中，患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中的突触可塑性的正常化或部分正常化为与正常个体的突触可塑性相比或与从正常个体的动物模型所预测的突触可塑性相比，从非稳定突触可塑性变为正常的(例如稳定的)或部分正常的(例如部分稳定的)突触可塑性。
本申请使用的“异常基线突触传递的正常化”是指在患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中，异常基线突触传递变为与正常个体的基线突触传递或与从正常个体的动物模型所预测的基线突触传递基本相同的基线突触传递水平。本申请使用的基本相同是指例如，达到在正常个体中所测量的基线突触传递的约90％至约110％或达到从正常个体的动物模型所预测的基线突触传递的约90％至约110％。在其它实施方案中，基本相同是指例如达到在正常个体中所测量的基线突触传递的约80％至约120％或达到从正常个体的动物模型所预测的基线突触传递的约80％至约120％。在其它实施方案中，基本相同是指例如，达到在正常个体中所测量的基线突触传递的约70％至约130％或达到从正常个体的动物模型所预测的基线突触传递的约70％至约130％。本申请使用的“异常基线突触传递的部分正常化”是指在患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中的异常基线突触传递的任意变化，所述变化趋势为向着正常个体的基线突触传递或向着从正常个体的动物模型所预测的基线突触传递。本申请使用的“部分正常化的基线突触传递”或“部分正常的基线突触传递”为例如达到正常个体所测量的基线突触传递的±约25％、±约35％、±约45％、±约55％、±约65％或±约75％或达到从正常个体的动物模型所预测的基线突触传递的±约25％、±约35％、±约45％、±约55％、±约65％或±约75％。在一些实施方案中，患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中的异常基线突触传递的正常化或部分正常化为在异常基线突触传递比正常个体的基线突触传递(或比从正常个体的动物模型所预测的基线突触传递)高的情况下将所述异常基线突触传递降低。在一些实施方案中，患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中的异常基线突触传递的正常化或部分正常化为在异常基线突触传递比正常个体的基线突触传递(或比从正常个体的动物模型所预测的基线突触传递)低的情况下使所述异常基线突触传递增加。在一些实施方案中，患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中的基线突触传递的正常化或部分正常化为与正常个体的基线突触传递相比或与从正常个体的动物模型所预测的基线突触传递相比，从不稳定的(例如波动的、随机增加或减少的)基线突触传递变为正常的(例如稳定的)或部分正常的(例如较小波动的)基线突触传递。在一些实施方案中，患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中的基线突触传递的正常化或部分正常化为与正常个体的基线突触传递相比或与从正常个体的动物模型所预测的基线突触传递相比，从非稳定基线突触传递变为正常的(例如稳定的)或部分正常的(例如部分稳定的)基线突触传递。
本申请使用的“异常突触功能的正常化”是指在患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中，异常突触功能变为与正常个体的突触功能或与从正常个体的动物模型所预测的突触功能基本相同的突触功能水平。本申请使用的基本相同是指例如，达到正常个体的突触功能的约90％至约110％或达到从正常个体的动物模型所预测的突触功能的约90％至约110％。在其它实施方案中，基本相同是指例如达到正常个体的突触功能的约80％至约120％或达到从正常个体的动物模型所预测的突触功能的约80％至约120％。在其它实施方案中，基本相同是指例如，达到正常个体的突触功能的约70％至约130％或达到从正常个体的动物模型所预测的突触功能的约70％至约130％。本申请使用的“异常突触功能的部分正常化”是指在患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中的异常突触功能的任意变化，所述变化趋势为向着正常个体的突触功能或向着从正常个体的动物模型所预测的突触功能。本申请使用的“部分正常化的突触功能”或“部分正常的突触功能”为例如达到正常个体所测量的突触功能的±约25％、±约35％、±约45％、±约55％、±约65％或±约75％或达到从正常个体的动物模型所预测的突触功能的±约25％、±约35％、±约45％、±约55％、±约65％或±约75％。在一些实施方案中，患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中的异常突触功能的正常化或部分正常化为在异常突触功能比正常个体的突触功能(或比从正常个体的动物模型所预测的突触功能)高的情况下将所述异常突触功能降低。在一些实施方案中，患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中的异常突触功能的正常化或部分正常化为在异常突触功能比正常个体的突触功能(或比从正常个体的动物模型所预测的突触功能)低的情况下使所述异常突触功能增加。在一些实施方案中，患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中的突触功能的正常化或部分正常化为与正常个体的突触功能相比或与从正常个体的动物模型所预测的突触功能相比，从不稳定的(例如波动的、随机增加或减少的)突触功能变为正常的(例如稳定的)或部分正常的(例如较小波动的)突触功能。在一些实施方案中，患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中的突触功能的正常化或部分正常化为与正常个体的突触功能相比或与从正常个体的动物模型所预测的突触功能相比，从非稳定突触功能变为正常的(例如稳定的)或部分正常的(例如部分稳定的)突触功能。
本申请使用的“异常长时程增强(LTP)的正常化”是指在患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中，异常LTP变为与正常个体的LTP或与从正常个体的动物模型所预测的LTP基本相同的LTP水平。本申请使用的基本相同是指例如，达到正常个体的LTP的约90％至约110％或达到从正常个体的动物模型所预测的LTP的约90％至约110％。在其它实施方案中，基本相同是指例如达到正常个体的LTP的约80％至约120％或达到从正常个体的动物模型所预测的LTP的约80％至约120％。在其它实施方案中，基本相同是指例如，达到正常个体的LTP的约70％至约130％或达到从正常个体的动物模型所预测的LTP的约70％至约130％。本申请使用的“异常LTP的部分正常化”是指在患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中的异常LTP的任意变化，所述变化趋势为向着正常个体的LTP或向着从正常个体的动物模型所预测的LTP。本申请使用的“部分正常化的LTP”或“部分正常的LTP”为例如达到正常个体所测量的LTP的±约25％、±约35％、±约45％、±约55％、±约65％或±约75％或达到从正常个体的动物模型所预测的LTP的±约25％、±约35％、±约45％、±约55％、±约65％或±约75％。在一些实施方案中，患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中的异常LTP的正常化或部分正常化为在异常LTP比正常个体的LTP(或比从正常个体的动物模型所预测的LTP)高的情况下将所述异常LTP降低。在一些实施方案中，患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中的异常LTP的正常化或部分正常化为在异常LTP比正常个体的LTP(或比从正常个体的动物模型所预测的LTP)低的情况下使所述异常LTP增加。在一些实施方案中，患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中的LTP的正常化或部分正常化为与正常个体的LTP相比或与从正常个体的动物模型所预测的LTP相比，从不稳定的(例如波动的、随机增加或减少的)LTP变为正常的(例如稳定的)或部分正常的(例如较小波动的)LTP。在一些实施方案中，患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中的LTP的正常化或部分正常化为与正常个体的LTP相比或与从正常个体的动物模型所预测的LTP相比，从非稳定LTP变为正常的(例如稳定的)或部分正常的(例如部分稳定的)LTP。
本申请使用的“异常长时程抑制(LTD)的正常化”是指在患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中，异常LTD变为与正常个体的LTD或与从正常个体的动物模型所预测的LTD基本相同的LTD水平。本申请使用的基本相同是指例如，达到正常个体的LTD的约90％至约110％或达到从正常个体的动物模型所预测的LTD的约90％至约110％。在其它实施方案中，基本相同是指例如达到正常个体的LTD的约80％至约120％或达到从正常个体的动物模型所预测的LTD的约80％至约120％。在其它实施方案中，基本相同是指例如，达到正常个体的LTD的约70％至约130％或达到从正常个体的动物模型所预测的LTD的约70％至约130％。本申请使用的“异常LTD的部分正常化”是指在患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中的异常LTD的任意变化，所述变化趋势为向着正常个体的LTD或向着从正常个体的动物模型所预测的LTD。本申请使用的“部分正常化的LTD”或“部分正常的LTD”为例如达到正常个体所测量的LTD的±约25％、±约35％、±约45％、±约55％、±约65％或±约75％或达到从正常个体的动物模型所预测的LTD的±约25％、±约35％、±约45％、±约55％、±约65％或±约75％。在一些实施方案中，患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中的异常LTD的正常化或部分正常化为在异常LTD比正常个体的LTD(或比从正常个体的动物模型所预测的LTD)高的情况下将所述异常LTD降低。在一些实施方案中，患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中的异常LTD的正常化或部分正常化为在异常LTD比正常个体的LTD(或比从正常个体的动物模型所预测的LTD)低的情况下使所述异常LTD增加。在一些实施方案中，患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中的LTD的正常化或部分正常化为与正常个体的LTD相比或与从正常个体的动物模型所预测的LTD相比，从不稳定的(例如波动的、随机增加或减少的)LTD变为正常的(例如稳定的)或部分正常的(例如较小波动的)LTD。在一些实施方案中，患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中的LTD的正常化或部分正常化为与正常个体的LTD相比或与从正常个体的动物模型所预测的LTD相比，从非稳定LTD变为正常的(例如稳定的)或部分正常的(例如部分稳定的)LTD。
本申请使用的“异常感觉运动门控的正常化”是指在患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中，异常感觉运动门控变为与正常个体的感觉运动门控或与从正常个体的动物模型所预测的感觉运动门控基本相同的感觉运动门控水平。本申请使用的基本相同是指例如，达到正常个体的感觉运动门控的约90％至约110％或达到从正常个体的动物模型所预测的感觉运动门控的约90％至约110％。在其它实施方案中，基本相同是指例如达到正常个体的感觉运动门控的约80％至约120％或达到从正常个体的动物模型所预测的感觉运动门控的约80％至约120％。在其它实施方案中，基本相同是指例如，达到正常个体的感觉运动门控的约70％至约130％或达到从正常个体的动物模型所预测的感觉运动门控的约70％至约130％。本申请使用的“异常感觉运动门控的部分正常化”是指在患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中的异常感觉运动门控的任意变化，所述变化趋势为向着正常个体的感觉运动门控或向着从正常个体的动物模型所预测的感觉运动门控。本申请使用的“部分正常化的感觉运动门控”或“部分正常的感觉运动门控”为例如达到正常个体所测量的感觉运动门控的±约25％、±约35％、±约45％、±约55％、±约65％或±约75％或达到从正常个体的动物模型所预测的感觉运动门控的±约25％、±约35％、±约45％、±约55％、±约65％或±约75％。在一些实施方案中，患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中的异常感觉运动门控的正常化或部分正常化为在异常感觉运动门控比正常个体的感觉运动门控(或比从正常个体的动物模型所预测的感觉运动门控)高的情况下将所述异常感觉运动门控降低。在一些实施方案中，患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中的异常感觉运动门控的正常化或部分正常化为在异常感觉运动门控比正常个体的感觉运动门控(或比从正常个体的动物模型所预测的感觉运动门控)低的情况下使所述异常感觉运动门控增加。在一些实施方案中，患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中的感觉运动门控的正常化或部分正常化为与正常个体的感觉运动门控相比或与从正常个体的动物模型所预测的感觉运动门控相比，从不稳定的(例如波动的、随机增加或减少的)感觉运动门控变为正常的(例如稳定的)或部分正常的(例如较小波动的)感觉运动门控。在一些实施方案中，患有、被怀疑患有或易患有脆性X综合征的个体中的感觉运动门控的正常化或部分正常化为与正常个体的感觉运动门控相比或与从正常个体的动物模型所预测的感觉运动门控相比，从非稳定感觉运动门控变为正常的(例如稳定的)或部分正常的(例如部分稳定的)感觉运动门控。
本申请使用的核酸序列的“表达”是指以下事件中的一种或多种:(1)从DNA序列产生RNA模板(例如通过转录)；(2)加工RNA转录物(例如通过剪接、编辑、5’帽形成，和/或3’末端形成)；(3)RNA翻译成多肽或蛋白；(4)多肽或蛋白的翻译后修饰。
本申请使用的术语“PAK多肽”或“PAK蛋白”或“PAK”是指属于p21-活化的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族的蛋白。这些包括PAK的哺乳动物同工型，例如第I组PAK蛋白(有时称为组A PAK蛋白)(包括PAK1、PAK2、PAK3)及第II组PAK蛋白(有时称为组B PAK蛋白)(包括PAK4、PAK5，和/或PAK6)。还以PAK多肽或PAK蛋白形式包括的是低级真核同工型，例如酵母Ste20(Leberter et al.,1992,EMBO J.,11:4805；引入到本申请中作为参考)和/或盘基网柄菌单头式肌球蛋白I重链激酶(Wu et al.,1996,J.Biol.Chem.,271:31787；引入到本申请中作为参考)。PAK氨基酸序列的代表性实例包括但不限于人PAK1(GenBank登录号：AAA65441)、人PAK2(GenBank登录号：AAA65442)、人PAK3(GenBank登录号：AAC36097)、人PAK4(GenBank登录号：NP_005875和CAA09820)、人PAK5(GenBank登录号：CAC18720和BAA94194)、人PAK6(GenBank登录号：NP_064553和AAF82800)、人PAK7(GenBank登录号：Q9P286)、秀丽隐杆线虫PAK(GenBank登录号：BAA11844)、黑腹果蝇PAK(GenBank登录号：AAC47094)和大鼠PAK1(GenBank登录号：AAB95646)。在一些实施方案中，PAK多肽包含与以下GenBank登录号的序列具有至少70％-100％同一性的氨基酸序列，例如具有至少75％、80％、85％、86％、87％、88％、90％、91％、92％、94％、95％、96％、97％、98％或约70％至约100％中的任意其它百分数的同一性，所述GenBank登录号为：AAA65441、AAA65442、AAC36097、NP_005875、CAA09820、CAC18720、BAA94194、NP_064553、AAF82800、Q9P286、BAA11844、AAC47094和/或AAB95646。在一些实施方案中，第I组PAK多肽包含与GenBank登录号AAA65441、AAA65442，和/或AAC36097的序列具有至少70％-100％同一性的核苷酸序列，例如至少75％、80％、85％、86％、87％、88％、90％、91％、92％、94％、95％、96％、97％、98％或约70％至约100％中任意其它百分数的同一性。
编码PAK蛋白的PAK基因的代表性实例包括但不限于人PAK1(GenBank登录号：U24152)、人PAK2(GenBank登录号：U24153)、人PAK3(GenBank登录号：AF068864)、人PAK4(GenBank登录号：AJ011855)、人PAK5(GenBank登录号：AB040812)和人PAK6(GenBank登录号：AF276893)。在一些实施方案中，PAK基因包含与以下GenBank登录号具有至少70％-100％同源性的核苷酸序列，例如具有至少75％、80％、85％、86％、87％、88％、90％、91％、92％、94％、95％、96％、97％、98％或约70％至约100％中任意其它百分数的同源性，所述GenBank登录号为：U24152、U24153、AF068864、AJ011855、AB040812和/或AF276893。在一些实施方案中，第I组PAK基因包含与GenBank登录号U24152、U24153和/或AF068864具有至少70％-100％同源性的核苷酸序列，例如具有至少75％、80％、85％、86％、87％、88％、90％、91％、92％、94％、95％、96％、97％、98％或约70％至约100％中任意其它百分数的同源性的核苷酸序列。
为了确定两个氨基酸序列或两种核酸的同源性百分比，对所述序列进行比对以用于最佳对比目的(例如可在第一氨基酸或核酸序列中引入裂隙用于与第二氨基酸或核酸序列最佳比对)。然后将在相应氨基酸位置或核苷酸位置的所述氨基酸残基或核苷酸进行比较。当第一序列中的位置被与第二位置中相应位置的相同氨基酸残基或核苷酸占据，则在该位置的所述分子是同一的。两个序列之间的同源性百分比是由所述序列共有的同源位置的数目的函数(即同源性％＝#同源位置/#总位置(例如重叠位置)x100)。在一个实施方案中，两个序列为相同长度。
为了确定两个序列之间的同源性百分比，使用Karlin和Altschul(1990)的算法(Proc.Natl.Acad.Sci.USA87:2264-2268，其由Karlin和Altschul(1993)(Proc.Natl.Acad.Sci.USA90:5873-5877)进行了修改)。将该算法结合到Altschul,et al(1990)J.Mol.Biol.215:403-410的NBLAST和XBLAST程序中。用NBLAST程序进行BLAST核苷酸搜索(分数＝100,字长＝12)，从而获得与本申请描述或披露的核酸分子同源的核苷酸序列。用XBLAST程序进行BLAST蛋白质搜索，分数＝50,字长＝3。为了获得缺口比对从而实现比较目的，如Altschul et al(1997)Nucleic Acids Res.25:3389-3402中所述采用缺口BLAST。当采用BLAST和缺口BLAST程序时，使用各程序的缺省参数(例如XBLAST和NBLAST)。更多细节参见National Center forBiotechnology Information的网址(网址为www.ncbi.nlm.nih.gov)。适于用在本申请所述方法中的蛋白质还包括具有1-15个氨基酸变化的蛋白质，例如与本申请描述的任意蛋白PAK抑制剂的氨基酸序列相比，取代、删除或添加了1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或15个氨基酸。在其它实施方案中，所述改变的氨基酸序列与本申请描述的任意蛋白PAK抑制剂相比为至少75％同一的，例如77％、80％、82％、85％、88％、90％、92％、95％、97％、98％、99％或100％同一的。只要所述改变的氨基酸序列保留足够的生物活性以在本申请所述组合物和方法中发挥作用，则所述序列变异的蛋白质就适于本申请描述的方法。在进行氨基酸取代的情况下，所述取代应为保守氨基酸取代。例如，在常见氨基酸中，“保守氨基酸取代”解释为被包括在下面每一组中的氨基酸取代:(1)甘氨酸、丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸，(2)苯基丙氨酸、酪氨酸和色氨酸，(3)丝氨酸和苏氨酸，(4)天冬氨酸和谷氨酸，(5)谷氨酰胺和天冬酰胺，和(6)赖氨酸、精氨酸和组氨酸。BLOSUM62表为源自蛋白序列段的约2,000个局部多比对的氨基酸取代矩阵，代表了多于500个相关蛋白组的高保守区域(Henikoff et al(1992),Proc.Natl Acad.Sci.USA,89:10915-10919)。因此，BLOSUM62取代频率用于定义可被引入到本申请描述或披露的氨基酸序列中的保守氨基酸取代。尽管可仅根据化学性质设计氨基酸取代(如上所讨论)，“保守氨基酸取代”优选是指由大于-1的BLOSUM62值表示的取代。例如，如果所述取代的特征在于BLOSUM62值为0、1、2或3，则氨基酸取代为保守的。根据该系统，优选的氨基酸取代的特征在于BLOSUM62值为至少1(例如1、2或3)，而更优选的保守氨基酸取代的特征在于BLOSUM62值为至少2(例如2或3)。
除非另有说明，本申请使用的术语“PAK活性”包括但不限于一种或多种PAK同工型的PAK蛋白-蛋白相互作用、PAK磷酸转移酶活性(分子间或分子内的)、异位等中的至少一种。
本申请使用的“PAK抑制剂”是指直接或间接减小PAK活性的任意分子、化合物或组合物。在一些实施方案中，PAK抑制剂抑制、减小和/或消除PAKmRNA和/或蛋白的水平或PAK mRNA和/或蛋白的半衰期，这样的抑制剂被称为“清除剂”。在一些实施方案中，PAK抑制剂为抑制、减小和消除PAK活性的PAK拮抗剂。在一些实施方案中，PAK抑制剂还破坏、抑制或消除PAK与其天然结合配偶体(例如PAK激酶的底物、Rac蛋白、cdc42蛋白、LIM激酶)之间或与在病理条件下为PAK的结合配偶体的蛋白之间的相互作用，其是用标准方法测量的。在一些实施方案中，所述PAK抑制剂为第I组PAK抑制剂，其抑制例如，一种或多种第I组PAK多肽例如，PAK1、PAK2和/或PAK3。在一些实施方案中，所述PAK抑制剂为PAK1抑制剂。在一些实施方案中，所述PAK抑制剂为PAK2抑制剂。在一些实施方案中，所述PAK抑制剂为PAK3抑制剂。在一些实施方案中，所述PAK抑制剂为混合型PAK1/PAK3抑制剂。在一些实施方案中，所述PAK抑制剂以相同或类似的效力抑制第I组PAK的全部三个同工型(PAK1、PAK2和PAK3)。在一些实施方案中，所述PAK抑制剂为第II组PAK抑制剂，其抑制一个或多个第II组PAK多肽例如PAK4、PAK5和/或PAK6。在一些实施方案中，所述PAK抑制剂为PAK4抑制剂。在一些实施方案中，所述PAK抑制剂为PAK5抑制剂。在一些实施方案中，所述PAK抑制剂为PAK6抑制剂。在一些实施方案中，所述PAK抑制剂为PAK7抑制剂。本申请使用的PAK5多肽与PAK7多肽基本是同源的。
在一些实施方案中，PAK抑制剂降低、消除和/或除去PAK与其至少一种天然结合配偶体(例如Cdc42或Rac)之间的结合。在一些情况下，PAK与其至少一种天然结合配偶体之间的结合在不存在PAK抑制剂的情况下比在存在PAK抑制剂的情况下强(增强了例如，90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％或20％)。在一些实施方案中，PAK抑制剂阻止、降低或消除了PAK与在疾病状态的细胞或组织中异常累积或聚集的蛋白之间的结合。在一些情况下，PAK与在疾病状态的细胞或组织中异常累积或聚集的蛋白之间的结合在不存在PAK抑制剂的情况下比在存在抑制剂的情况下强(增强了例如，90％、80％、70％、60％、50％、40％、30％或20％)。
本申请使用的“个体”为哺乳动物。在一些实施方案中，个体为动物，例如大鼠、小鼠、狗或猴子。在一些实施方案中，个体为人类患者。在一些实施方案中，“个体”为人。在一些实施方案中，个体患有脆性X综合征或被怀疑患有脆性X综合征或易患有脆性X综合征。
在一些实施方案中，包含PAK抑制剂的药物组合物被外周给药。本申请使用的这些术语是指向个体以非直接给药于CNS的任意形式给药试剂例如治疗剂，亦即，使所述试剂与血脑屏障的非脑侧接触。本申请使用的“外周给药”包括静脉内给药、动脉内给药、皮下给药、肌内给药、腹膜内给药、透皮给药、吸入给药、含服给药、鼻内给药、直肠给药、口腔给药、肠胃外给药、舌下给药或经鼻给药。在一些实施方案中，通过脑内途径给药PAK抑制剂。
术语“多肽”和“蛋白”在本申请互换使用，其是指氨基酸残基的聚合物。亦即，涉及多肽的描述同样适用于对蛋白质的描述，反之亦然。所述术语适用于天然存在的氨基酸聚合物及一个或多个氨基酸残基为非天然存在的氨基酸(例如氨基酸类似物)的氨基酸聚合物。本申请使用的术语包括任意长度的氨基酸链，包括全长蛋白质(即抗原)，其中所述氨基酸残基是通过共价肽键连接的。
术语“氨基酸”是指天然存在的和以与天然存在的氨基酸类似的方式发挥作用的非天然存在的氨基酸及氨基酸类似物和氨基酸模拟物。天然编码的氨基酸为20常见氨基酸(丙氨酸、精氨酸、天冬酰胺、门冬氨酸、半胱氨酸、谷氨酰胺、谷氨酸、甘氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯基丙氨酸、脯氨酸、丝氨酸、苏氨酸、色氨酸、酪氨酸和缬氨酸)和吡咯赖氨酸和硒代半胱氨酸。氨基酸类似物是指具有与天然存在的氨基酸相同基础化学结构的化合物，即与氢连接的α碳、羧基、氨基基团和R基团，例如高丝氨酸、正亮氨酸、蛋氨酸亚砜、蛋氨酸甲基锍。所述类似物具有经修饰的R基团(例如正亮氨酸)或经修饰的肽骨架，但保留与天然存在的氨基酸相同的基础化学结构。
本申请提及氨基酸时，可通过它们通常已知的三字母符号或通过由IUPAC-IUB生物化学命名委员会推荐的一个字母符号来提及。同样，可通过核苷酸公认的单-字母编码来提及它们。
术语“核酸”是指单链或双链形式的脱氧核糖核苷酸、脱氧核糖核苷、核糖核苷或核糖核甘酸和它们的聚合物。除非具体限定，所述术语包括含有天然核苷酸已知类似物的核酸，其具有与对照核酸类似的结合性质且以与天然存在的核苷酸类似的方式代谢。除非另有具体限定，所述术语还指寡核苷酸类似物，包括PNA(肽核酸)、用在反义技术中的DNA类似物(硫代磷酸酯、氨基磷酸酯等)。除非另有说明，具体的核酸序列也隐含地包括其经保守修饰的变体(包括但不限于，简并密码子取代)和互补序列及明确说明的序列。具体地，简并密码子取代可通过生成其中一个或多个(或全部)所选密码子取代有混合型碱基和/或脱氧肌酐残基的序列来实现(Batzer et al,Nucleic AcidRes.19:5081(1991)；Ohtsuka et al,J.Biol.Chem.260:2605-2608(1985)；和Cassol et al(1992)；Rossolini et al,Mol.Cell.Probes8:91-98(1994))。
术语“经分离的”和“经纯化的”是指被大体上或基本上移出其自然环境或在其自然环境中浓缩的物质。例如，经分离的核酸是从样品中通常位于其侧面的核酸或其它核酸或组分(蛋白、脂质等)分离的核酸。在另一个实例中，如果多肽被大体上从其自然环境中移出或在其自然环境中浓缩，则所述多肽是经纯化的。核酸和蛋白的纯化和分离方法为有文献记载的方法。
术语“任选取代”或“取代”是指所提及的基团取代有一个或多个其它基团。在一些实施方案中，所述一个或多个其它基团各自并独立选自酰胺基、酯基、烷基、环烷基、杂烷基、芳基、杂芳基、杂脂环基、羟基、烷氧基、芳基氧基、烷基硫基、芳基硫基、烷基亚砜基、芳基亚砜基、酯基、烷基砜基、芳基砜基、氰基、卤素、烷酰基、烷酰基氧基、异氰酸基、硫氰酸基、异硫氰酸基、硝基、卤代烷基、卤代烷氧基、氟代烷基、氨基、烷基氨基、二烷基氨基、酰基氨基。
“烷基”是指脂族烃基。所提及的烷基包括“饱和烷基”和/或“不饱和烷基”。无论是饱和的还是不饱和的，烷基都包括支链、直链或环状基团。仅举例而言，烷基包括甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基、异戊基、新戊基和己基。在一些实施方案中，烷基包括但不限于甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基、乙烯基、丙烯基、丁烯基、环丙基、环丁基、环戊基、环己基等。“低级烷基”为C1-C6烷基。“杂烷基”用连接有适当数目氢原子的杂原子代替烷基中的任意一个碳(例如将CH2替换为NH或O)。
“烷氧基”是指(烷基)O-基团，其中烷基如本申请所定义。
术语“烷基氨基”是指-N(烷基)xHy基团，其中烷基如本申请所定义且x和y选自x＝1且y＝1和x＝2且y＝0。当x＝2时，烷基与它们所连接的氮一起任选形成环状环系。
“酰胺基(amide)”为具有式-C(＝O)NRR’的化学部分，其中R和R’独立选自氢、烷基、环烷基、芳基、杂芳基(通过环碳连接)和杂脂环基(通过环碳连接)；或其中R和R’与它们连接的氮一起形成杂脂环基。
“酰基氨基(amido)”是指RC(＝O)NR’-，其中R和R’独立选自烷基、环烷基、芳基、杂芳基和杂脂环基。
术语“酯基”是指具有式-C(＝O)OR的化学部分，其中R选自烷基、环烷基、芳基、杂芳基和杂脂环基。
“烷酰基氧基”是指RC(＝O)O-基团，其中R选自烷基、环烷基、芳基、杂芳基和杂脂环基。
“烷酰基”是指RC(＝O)-基团，其中R选自烷基、环烷基、芳基、杂芳基和杂脂环基。
“氰基”是指CN基团。
“异氰酸基”是指-NCO基团。
“硫氰酸基”是指-CNS基团。
“异硫氰酸基”是指-NCS基团。
本申请使用的术语“芳基”是指其中形成环的每个原子都为碳原子的芳族环。本申请描述的芳基环包括具有5、6、7、8、9或多于9个碳原子的环。芳基为任选取代的。芳基的实例包括但不限于苯基和萘基。
术语“环烷基”是指单环或多环非芳族基团，其中形成环的每个原子(即骨架原子)都为碳原子。在各个实施方案中，环烷基为饱和或部分不饱和的。在一些实施方案中，环烷基与芳族环稠合。环烷基包括具有3-10个环原子的基团。环烷基的示例性实例包括但不限于以下部分：
等。单环环烷基包括但不限于环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基和环辛基。二环环烷基包括但不限于四氢萘基、茚满基、四氢并环戊二烯等。多环环烷基包括金刚烷、降莰烷等。术语“环烷基”包括“不饱和非芳族碳环基”或“非芳族不饱和碳环基”，所述两种基团都是指含有至少一个碳碳双键或一个碳碳叁键的如本申请所定义的非芳族碳环。
术语“杂环基”是指含有1-4个各自选自O、S和N的杂原子的杂芳基和杂脂环基。在一些情况下，每个杂环基在其环系中具有4-10个原子，条件是所述基团的环不含有两个相邻的O或S原子。非芳族杂环基包括在其环系中具有3个原子的基团，但芳族杂环基在其环系中必须具有至少5个原子。杂环基包括苯并稠合环系。3元杂环基的实例为氮丙啶基(衍生自氮丙啶)。4元杂环基的实例为氮杂环丁烷基(衍生自氮杂环丁烷)。5元杂环基的实例为噻唑基。6元杂环基的实例为吡啶基且10元杂环基的实例为喹啉基。非芳族杂环基的实例为吡咯烷基、四氢呋喃基、二氢呋喃基、四氢噻吩基、四氢吡喃基、二氢吡喃基、四氢噻喃基、哌啶子基、吗啉代、硫吗啉代、硫杂氧杂环己基、哌嗪基、氮丙啶基、氮杂环丁烷基、氧杂环丁烷基、硫杂环丁烷基、高哌啶基、氧杂环庚烷基、硫杂环庚烷基、氧杂氮杂基、二氮杂基、硫杂氮杂基、1,2,3,6-四氢吡啶基、2-吡咯啉基、3-吡咯啉基、二氢吲哚基、2H-吡喃基、4H-吡喃基、二氧杂环己基、1,3-二氧杂环戊基、吡唑啉基、二硫杂环己基、二硫杂环戊基、二氢吡喃基、二氢噻吩基、二氢呋喃基、吡唑烷基、咪唑啉基、咪唑烷基、3-氮杂二环[3.1.0]己基、3-氮杂二环[4.1.0]庚基、3H-吲哚基和喹嗪基。芳族杂环基的实例为吡啶基、咪唑基、嘧啶基、吡唑基、三唑基、吡嗪基、四唑基、呋喃基、噻吩基、异唑基、噻唑基、唑基、异噻唑基、吡咯基、喹啉基、异喹啉基、吲哚基、苯并咪唑基、苯并呋喃基、噌啉基、吲唑基、吲嗪基、酞嗪基、哒嗪基、三嗪基、异吲哚基、喋啶基、嘌呤基、二唑基、噻二唑基、呋咱基、苯并呋咱基、苯并噻吩基、苯并噻唑基、苯并唑基、喹唑啉基、喹喔啉基、二氮杂萘基和呋喃并吡啶基。
术语“杂芳基”或“杂芳族基团”是指包括一个或多个选自氮、氧和硫的环杂原子的芳基。含有N的“杂芳族基团”或“杂芳基”是指其中环骨架原子中的至少一个为氮原子的芳族基团。在一些实施方案中，杂芳基为任选取代的。在一些实施方案中，杂芳基为单环或多环的。单环杂芳基的实例包括但不限于：
二环杂芳基的实例包括但不限于：
“杂脂环基”或“杂环烷基”是指以下环烷基，其中至少一个骨架环原子为选自氮、氧和硫的杂原子。在一些实施方案中，所述基团与芳基或杂芳基稠合。饱和杂环烷基的实例包括：
部分不饱和杂环烷基的实例包括：
杂环烷基(也被称为非芳族杂环)的其它示例性实例包括：
等。
术语“杂脂环基”还包括所有环形式的碳水化合物，包括但不限于单糖、二糖和寡糖。
术语“卤代”或“卤素”是指氟、氯、溴和碘。
术语“卤代烷基”和“卤代烷氧基”包括取代有一个或多个卤素的烷基和烷氧基。在所述基团包含多于一个卤素的实施方案中，所述卤素为相同或不同的。术语“氟代烷基”和“氟代烷氧基”分别包括其中卤素为氟的卤代烷基和卤代烷氧基。
术语“杂烷基”包括任选取代的烷基，其具有一个或多个选自非碳原子例如氧、氮、硫、磷、硅或其组合的骨架链原子。当所述一个或多个杂原子为氧或硫时，所述一个或多个杂原子位于杂烷基的任意内部位置，所述位置不紧邻骨架链的末端的碳原子。当所述一个或多个杂原子不为氧或硫时，所述一个或多个杂原子位于杂烷基的任意内部位置。杂烷基的实例包括但不限于，-CH2-O-CH2-CH3，-CH2-CH2-O-CH2-CH3，-CH2-O-CH2-CH2-CH3，-CH2-CH2-O-CH2-CH2-CH3，-CH2-NH-CH3，-CH2-CH2-NH-CH2-CH3，-CH2-N(CH3)-CH2-CH3，-CH2-CH2-NH-CH2-CH2-CH3，-CH2-CH2-N(CH3)2，-CH2-CH2-CH2-N(CH3)2，-CH2-S-CH2-CH3，-CH2-CH2-S(O)-CH2-CH3，-CH2-CH2-S(O)2-CH2-CH3，-CH2-CH2-O-CH2-CH2-NH2，-CH2-CH2-O-CH2-CH2-N(CH3)2，-CH2-CH2-CH2-O-CH2-CH2-CH2-NH2，-CH2-CH2-CH2-O-CH2-CH2-CH2-N(CH3)2和-Si(CH3)3。在一些实施方案中，至多两个杂原子是相邻的，例如-CH2-NH-O-CH2-CH3和-CH2-O-Si-CH2-CH3。当所述一个或多个杂原子为氧或硫且紧邻骨架链的末端的碳原子处时，如在-CH2-O-CH3、-CH2-CH2-O-CH3、-CH2-CH2-S-CH3和-CH2-S-CH3，所述基团不被表征为杂烷基。相反，在本公开中所述基团表征为取代有甲氧基或硫代甲氧基的烷基。
化合物的合成
在一些实施方案中，式I-IV和A-D的化合物根据方案1中描述的操作合成。
方案1
一般而言，本申请描述的式X化合物如下合成：将I转化为其乙基酯衍生物II，接着形成二氯嘧啶III。将氯用含有R3的胺取代形成取代的化合物IV。还原为醇V，接着氧化为醛，得到底物VI，所述底物用官能化的T环VII进行缩合和分子内环化，形成VIII。最后，将氯用合适的NR1R2替换，得到靶标分子X。
本申请公开的治疗脆性X综合征的方法
除了本申请在“本申请公开的化合物”标题下描述的化合物之外，其他化合物也适用于治疗本申请所述的脆性X综合征的方法，所述其他化合物如式I-IV的化合物，其中R2为未取代的烷基或取代有以下基团的烷基：取代的或未取代的氨基、酰基氨基、硝基、芳基硫基、烷基亚砜基、芳基亚砜基、烷基砜基、芳基砜基、芳基氧基、烷酰基氧基、酰胺基、酯基、烷酰基、氰基、芳基或杂芳基；取代的或未取代的烷氧基；取代的或未取代的芳烷氧基；取代的或未取代的杂烷基；取代的或未取代的环烷基；取代的或未取代的环烷基烷基；取代的或未取代的杂环烷基；取代的或未取代的杂环烷基烷基；螺-环烷基-杂环烷基；-亚烷基-S(＝O)R9；-亚烷基-S(＝O)2R9；或-S(＝O)2R9，其描述在同时提交的PCT申请(案件号36367-724.601)中。尽管这些化合物(披露于同时提交的PCT申请中)不是本公开所涉及的化合物的一部分，但是它们是本公开涉及治疗脆性X综合征的方法的一部分。
在一些实施方案中，本申请提供了治疗脆性X综合征的方法，其中所述方法包括给予有需要的个体治疗有效量的具有式A、式B或式C结构的化合物或其药用盐或N-氧化物：
其中：
环T为杂芳基环；
R1为H或取代的或未取代的烷基；
R2为取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的芳烷氧基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的环烷基烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的杂环烷基烷基、螺-环烷基-杂环烷基、-亚烷基-S(＝O)R9、-亚烷基-S(＝O)2R9或-S(＝O)2R9；
R3为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的氨基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的环烷基烷基、取代的或未取代的杂环烷基烷基、取代的或未取代的芳基、取代的或未取代的芳烷基、取代的或未取代的杂芳基或取代的或未取代的杂芳基烷基；
R4为经由R4的碳原子与环T或苯环相连的取代的或未取代的杂芳基，或经由R4的碳原子与环T或苯环相连的取代的或未取代的杂环烷基；
各R5独立为卤素、-CN、-NO2、-OH、-OCF3、-OCH2F、-OCF2H、-CF3、-SR8、-NR10S(＝O)2R9、-S(＝O)2N(R10)2、-S(＝O)R9、-S(＝O)2R9、-C(＝O)R9、-OC(＝O)R9、-CO2R10、-N(R10)2、-C(＝O)N(R10)2、-NR10C(＝O)R10、-NR10C(＝O)OR10、-NR10C(＝O)N(R10)2、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的杂烷基或取代的或未取代的杂环烷基；或取代的或未取代的环烷基；或取代的或未取代的芳基；或取代的或未取代的杂芳基；
各R8独立为H或R9；
各R9独立为取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基；
各R10独立为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基；或两个R10与它们所连接的原子一起形成杂环；以及s为0-4。
在治疗脆性X综合征的方法的一些实施方案中，所述化合物具有式A结构或其药用盐或N-氧化物：
其中：
环T为杂芳基环；
R1为H或取代的或未取代的烷基；
R2为取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的芳烷氧基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的环烷基烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的杂环烷基烷基、螺-环烷基-杂环烷基、-亚烷基-S(＝O)R9、-亚烷基-S(＝O)2R9或-S(＝O)2R9；
R3为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的氨基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的环烷基烷基、取代的或未取代的杂环烷基烷基、取代的或未取代的芳基、取代的或未取代的芳烷基、取代的或未取代的杂芳基或取代的或未取代的杂芳基烷基；
R4为经由R4的碳原子与环T连接的取代的或未取代的杂芳基或经由R4的碳原子与环T连接的取代的或未取代的杂环烷基；
各R5独立为卤素、-CN、-NO2、-OH、-OCF3、-OCH2F、-OCF2H、-CF3、-SR8、-NR10S(＝O)2R9、-S(＝O)2N(R10)2、-S(＝O)R9、-S(＝O)2R9、-C(＝O)R9、-OC(＝O)R9、-CO2R10、-N(R10)2、-C(＝O)N(R10)2、-NR10C(＝O)R10、-NR10C(＝O)OR10、-NR10C(＝O)N(R10)2、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的杂烷基，或取代的或未取代的杂环烷基；或取代的或未取代的环烷基；或取代的或未取代的芳基；或取代的或未取代的杂芳基；
各R8独立为H或R9；
各R9独立为取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基；
各R10独立为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基；或两个R10与它们所连接的原子一起形成杂环；以及
s为0-4。
在一个实施方案中，式A的环T选自吡咯基、呋喃基、噻吩基、吡唑基、咪唑基、异唑基、唑基、异噻唑基、噻唑基、1,2,3-三唑基、1,3,4-三唑基、1-氧杂-2,3-二唑基、1-氧杂-2,4-二唑基、1-氧杂-2,5-二唑基、1-氧杂-3,4-二唑基、1-硫杂-2,3-二唑基、1-硫杂-2,4-二唑基、1-硫杂-2,5-二唑基、1-硫杂-3,4-二唑基、四唑基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、三嗪基、吲哚基、苯并呋喃基、苯并咪唑基、吲唑基、吡咯并吡啶基，以及咪唑并吡啶基。在一些实施方案中，环T为吡咯基。在一些实施方案中，环T为呋喃基。在一些实施方案中，环T为噻吩基。在一些实施方案中，环T为吡唑基。在一些实施方案中，环T为咪唑基。在一些实施方案中，环T为异唑基。在一些实施方案中，环T为唑基。在一些实施方案中，环T为异噻唑基。在一些实施方案中，环T为噻唑基。在一些实施方案中，环T为1,2,3-三唑基。在一些实施方案中，环T为1,3,4-三唑基。在一些实施方案中，环T为1-氧杂-2,3-二唑基。在一些实施方案中，环T为1-氧杂-2,4-二唑基。在一些实施方案中，环T为1-氧杂-2,5-二唑基。在一些实施方案中，环T为1-氧杂-3,4-二唑基。在一些实施方案中，环T为1-硫杂-2,3-二唑基。在一些实施方案中，环T为1-硫杂-2,4-二唑基。在一些实施方案中，环T为1-硫杂-2,5-二唑基。在一些实施方案中，环T为1-硫杂-3,4-二唑基。在一些实施方案中，环T为四唑基。在一些实施方案中，环T为吡啶基。在一些实施方案中，环T为哒嗪基。在一些实施方案中，环T为嘧啶基。在一些实施方案中，环T为吡嗪基。在一些实施方案中，环T为三嗪基。在一些实施方案中，环T为吲哚基。在一些实施方案中，环T为苯并呋喃基。在一些实施方案中，环T为苯并咪唑基。在一些实施方案中，环T为吲唑基。在一些实施方案中，环T为吡咯并吡啶基。在一些实施方案中，环T为咪唑并吡啶基。
在另一个实施方案中，式A中R4为取代的或未取代的C-连接的杂环烷基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为吡咯烷基、四氢呋喃基、哌啶基、四氢吡喃基、四氢噻喃基、吗啉基或哌嗪基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为吡咯烷基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为四氢呋喃基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为哌啶基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为四氢吡喃基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为四氢噻喃基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为吗啉基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为哌嗪基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂环烷基取代有至少一个C1-C6烷基或卤素。在另一个实施方案中，所述C1-C6烷基为甲基、乙基或正丙基。
在一个实施方案中，式A中R4为取代的或未取代的C-连接的杂芳基。在一个实施方案中，R4选自C-连接的吡咯基、呋喃基、噻吩基、吡唑基、咪唑基、异唑基、唑基、异噻唑基、噻唑基、1,2,3-三唑基、1,3,4-三唑基、1-氧杂-2,3-二唑基、1-氧杂-2,4-二唑基、1-氧杂-2,5-二唑基、1-氧杂-3,4-二唑基、1-硫杂-2,3-二唑基、1-硫杂-2,4-二唑基、1-硫杂-2,5-二唑基、1-硫杂-3,4-二唑基、四唑基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、三嗪基、吲哚基、苯并呋喃基、苯并咪唑基、吲唑基、吡咯并吡啶基，以及咪唑并吡啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡咯基。在一些实施方案中，R4为C-连接的呋喃基。在一些实施方案中，R4为C-连接的噻吩基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的咪唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的异唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的异噻唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的噻唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1,2,3-三唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1,3,4-三唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-氧杂-2,3-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-氧杂-2,4-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-氧杂-2,5-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-氧杂-3,4-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-硫杂-2,3-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-硫杂-2,4-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-硫杂-2,5-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-硫杂-3,4-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的四唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的哒嗪基。在一些实施方案中，R4为C-连接的嘧啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡嗪基。在一些实施方案中，R4为C-连接的三嗪基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吲哚基。在一些实施方案中，R4为C-连接的苯并呋喃基。在一些实施方案中，R4为C-连接的苯并咪唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吲唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡咯并吡啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的咪唑并吡啶基。
在另一个实施方案中，式A中R4为C-连接的杂芳基，其取代有至少一个选自以下的基团：卤素、-CN、-NO2、-OH、-SR8、-S(＝O)R9、-S(＝O)2R9、NR10S(＝O)2R9、-S(＝O)2N(R10)2、-C(＝O)R8、-OC(＝O)R9、-CO2R10、-N(R10)2、-C(＝O)N(R10)2、-NR10C(＝O)R10、-NR10C(＝O)OR10、-NR10C(＝O)N(R10)2、-OR10、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的环烷基或取代的或未取代的杂环烷基。在一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有C1-C6烷基。在另一个实施方案中，C1-C6烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有甲基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有乙基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有正丙基或异丙基。
在另一个实施方案中，式A化合物具有结构式A1：
其中环T、R1、R2、R3、R4、R5和s如前文所述。
在另一个实施方案中，式A化合物具有式A2结构：
其中环T、R1、R2、R3、R4、R5如前文所述且s为0-3。
在另一个实施方案中，式A化合物具有式A3结构：
其中：
环T为芳基或杂芳基环；
R1为H或取代的或未取代的烷基；
R2为取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的芳烷氧基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的环烷基烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的杂环烷基烷基、取代的或未取代的芳烷基、取代的或未取代的杂芳基烷基、螺-环烷基-杂环烷基、-亚烷基-S(＝O)R9、-亚烷基-S(＝O)2R9或-S(＝O)2R9；
R3为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的氨基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的环烷基烷基、取代的或未取代的杂环烷基烷基、取代的或未取代的芳基、取代的或未取代的芳烷基、取代的或未取代的杂芳基或取代的或未取代的杂芳基烷基；
R4为取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的芳基、经由R4的碳原子与环T连接的取代的或未取代的杂芳基或经由R4的碳原子与环T连接的取代的或未取代的杂环烷基；
各R5独立为卤素、-CN、-NO2、-OH、-OCF3、-OCH2F、-OCF2H、-CF3、-SR8、-NR10S(＝O)2R9、-S(＝O)2N(R10)2、-S(＝O)R9、-S(＝O)2R9、-C(＝O)R9、-OC(＝O)R9、-CO2R10、-N(R10)2、-C(＝O)N(R10)2、-NR10C(＝O)R10、-NR10C(＝O)OR10、-NR10C(＝O)N(R10)2、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的杂烷基或取代的或未取代的杂环烷基；或取代的或未取代的环烷基；或取代的或未取代的芳基；或取代的或未取代的杂芳基；
各R8独立为H或R9；
各R9独立为取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基；
各R10独立为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基；或两个R10与它们所连接的原子一起形成杂环；以及
s为0-4。
在一个实施方案中，式A3中环T选自吡咯基、呋喃基、噻吩基、吡唑基、咪唑基、异唑基、唑基、异噻唑基、噻唑基、1,2,3-三唑基、1,3,4-三唑基、1-氧杂-2,3-二唑基、1-氧杂-2,4-二唑基、1-氧杂-2,5-二唑基、1-氧杂-3,4-二唑基、1-硫杂-2,3-二唑基、1-硫杂-2,4-二唑基、1-硫杂-2,5-二唑基、1-硫杂-3,4-二唑基、四唑基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、三嗪基、吲哚基、苯并呋喃基、苯并咪唑基、吲唑基、吡咯并吡啶基，以及咪唑并吡啶基。在一些实施方案中，环T为吡咯基。在一些实施方案中，环T为呋喃基。在一些实施方案中，环T为噻吩基。在一些实施方案中，环T为吡唑基。在一些实施方案中，环T为咪唑基。在一些实施方案中，环T为异唑基。在一些实施方案中，环T为唑基。在一些实施方案中，环T为异噻唑基。在一些实施方案中，环T为噻唑基。在一些实施方案中，环T为1,2,3-三唑基。在一些实施方案中，环T为1,3,4-三唑基。在一些实施方案中，环T为1-氧杂-2,3-二唑基。在一些实施方案中，环T为1-氧杂-2,4-二唑基。在一些实施方案中，环T为1-氧杂-2,5-二唑基。在一些实施方案中，环T为1-氧杂-3,4-二唑基。在一些实施方案中，环T为1-硫杂-2,3-二唑基。在一些实施方案中，环T为1-硫杂-2,4-二唑基。在一些实施方案中，环T为1-硫杂-2,5-二唑基。在一些实施方案中，环T为1-硫杂-3,4-二唑基。在一些实施方案中，环T为四唑基。在一些实施方案中，环T为吡啶基。在一些实施方案中，环T为哒嗪基。在一些实施方案中，环T为嘧啶基。在一些实施方案中，环T为吡嗪基。在一些实施方案中，环T为三嗪基。在一些实施方案中，环T为吲哚基。在一些实施方案中，环T为苯并呋喃基。在一些实施方案中，环T为苯并咪唑基。在一些实施方案中，环T为吲唑基。在一些实施方案中，环T为吡咯并吡啶基。在一些实施方案中，环T为咪唑并吡啶基。
在另一个实施方案中，式A3中R4为取代的或未取代的C-连接的杂环烷基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为吡咯烷基、四氢呋喃基、哌啶基、四氢吡喃基、四氢噻喃基、吗啉基或哌嗪基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为吡咯烷基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为四氢呋喃基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为哌啶基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为四氢吡喃基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为四氢噻喃基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为吗啉基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为哌嗪基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂环烷基取代有至少一个C1-C6烷基或卤素。在另一个实施方案中，所述C1-C6烷基为甲基、乙基或正丙基。
在另一个实施方案中，式A3中R4为取代的或未取代的C-连接的杂芳基。在一个实施方案中，R4选自C-连接的吡咯基、呋喃基、噻吩基、吡唑基、咪唑基、异唑基、唑基、异噻唑基、噻唑基、1,2,3-三唑基、1,3,4-三唑基、1-氧杂-2,3-二唑基、1-氧杂-2,4-二唑基、1-氧杂-2,5-二唑基、1-氧杂-3,4-二唑基、1-硫杂-2,3-二唑基、1-硫杂-2,4-二唑基、1-硫杂-2,5-二唑基、1-硫杂-3,4-二唑基、四唑基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、三嗪基、吲哚基、苯并呋喃基、苯并咪唑基、吲唑基、吡咯并吡啶基，以及咪唑并吡啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡咯基。在一些实施方案中，R4为C-连接的呋喃基。在一些实施方案中，R4为C-连接的噻吩基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的咪唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的异唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的异噻唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的噻唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1,2,3-三唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1,3,4-三唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-氧杂-2,3-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-氧杂-2,4-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-氧杂-2,5-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-氧杂-3,4-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-硫杂-2,3-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-硫杂-2,4-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-硫杂-2,5-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-硫杂-3,4-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的四唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的哒嗪基。在一些实施方案中，R4为C-连接的嘧啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡嗪基。在一些实施方案中，R4为C-连接的三嗪基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吲哚基。在一些实施方案中，R4为C-连接的苯并呋喃基。在一些实施方案中，R4为C-连接的苯并咪唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吲唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡咯并吡啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的咪唑并吡啶基。
在另一个实施方案中，其中式A3中R4为C-连接的杂芳基，其取代有至少一个选自以下的基团：卤素、-CN、-NO2、-OH、-SR8、-S(＝O)R9、-S(＝O)2R9、NR10S(＝O)2R9、-S(＝O)2N(R10)2、-C(＝O)R8、-OC(＝O)R9、-CO2R10、-N(R10)2、-C(＝O)N(R10)2、-NR10C(＝O)R10、-NR10C(＝O)OR10、-NR10C(＝O)N(R10)2、-OR10、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的环烷基或取代的或未取代的杂环烷基。在一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有C1-C6烷基。在另一个实施方案中，C1-C6烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有甲基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有乙基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有正丙基或异丙基。
在另一个实施方案中，式A3中R4为取代的或未取代的环烷基。在另一个实施方案中，环烷基选自环丙基、环丁基、环戊基或环己基。在另一个实施方案中，R4为环戊基。在另一个实施方案中，R4为环己基。
在另一个实施方案中，式A3中R4为取代的或未取代的芳基。在另一个实施方案中，式A3中R4为取代的或未取代的苯基。
在治疗脆性X综合征的方法的一些实施方案中，所述化合物具有式B结构或为其药用盐或N-氧化物：
其中：
R1为H或取代的或未取代的烷基；
R2为取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的芳烷氧基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的环烷基烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的杂环烷基烷基、螺-环烷基-杂环烷基、-亚烷基-S(＝O)R9、-亚烷基-S(＝O)2R9或-S(＝O)2R9；
R3为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的氨基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的环烷基烷基、取代的或未取代的杂环烷基烷基、取代的或未取代的芳基、取代的或未取代的芳烷基、取代的或未取代的杂芳基或取代的或未取代的杂芳基烷基；
R4为经由R4的碳原子与苯环相连的取代的或未取代的杂芳基，或经由R4的碳原子与苯环相连的取代的或未取代的杂环烷基；
各R5独立为卤素、-CN、-NO2、-OH、-OCF3、-OCH2F、-OCF2H、-CF3、-SR8、-NR10S(＝O)2R9、-S(＝O)2N(R10)2、-S(＝O)R9、-S(＝O)2R9、-C(＝O)R9、-OC(＝O)R9、-CO2R10、-N(R10)2、-C(＝O)N(R10)2、-NR10C(＝O)R10、-NR10C(＝O)OR10、-NR10C(＝O)N(R10)2、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的杂烷基或取代的或未取代的杂环烷基；或取代的或未取代的环烷基；或取代的或未取代的芳基；或取代的或未取代的杂芳基；
各R8独立为H或R9；
各R9独立为取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基；
各R10独立为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基；或两个R10与它们所连接的原子一起形成杂环；以及
s为0-4。
在一个实施方案中，式B中R4为取代的或未取代的C-连接的杂环烷基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为吡咯烷基、四氢呋喃基、哌啶基、四氢吡喃基、四氢噻喃基、吗啉基或哌嗪基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为吡咯烷基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为四氢呋喃基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为哌啶基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为四氢吡喃基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为四氢噻喃基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为吗啉基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为哌嗪基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂环烷基取代有至少一个C1-C6烷基或卤素。在另一个实施方案中，所述C1-C6烷基为甲基、乙基或正丙基。
在另一个实施方案中，式B中R4为取代的或未取代的C-连接的杂芳基。在一个实施方案中，R4选自C-连接的吡咯基、C-连接的呋喃基、C-连接的噻吩基、C-连接的吡唑基、C-连接的咪唑基、C-连接的异唑基、C-连接的唑基、C-连接的异噻唑基、C-连接的噻唑基、C-连接的1,2,3-三唑基、C-连接的1,3,4-三唑基、C-连接的1-氧杂-2,3-二唑基、C-连接的1-氧杂-2,4-二唑基、C-连接的1-氧杂-2,5-二唑基、C-连接的1-氧杂-3,4-二唑基、C-连接的1-硫杂-2,3-二唑基、C-连接的1-硫杂-2,4-二唑基、C-连接的1-硫杂-2,5-二唑基、C-连接的1-硫杂-3,4-二唑基、C-连接的四唑基、C-连接的吡啶基、C-连接的哒嗪基、C-连接的嘧啶基、C-连接的吡嗪基、C-连接的三嗪基、C-连接的吲哚基、C-连接的苯并呋喃基、C-连接的苯并咪唑基、C-连接的吲唑基、C-连接的吡咯并吡啶基，以及C-连接的咪唑并吡啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡咯基。在一些实施方案中，R4为C-连接的呋喃基。在一些实施方案中，R4为C-连接的噻吩基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的咪唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的异唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的异噻唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的噻唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1,2,3-三唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1,3,4-三唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-氧杂-2,3-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-氧杂-2,4-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-氧杂-2,5-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-氧杂-3,4-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-硫杂-2,3-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-硫杂-2,4-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-硫杂-2,5-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-硫杂-3,4-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的四唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的哒嗪基。在一些实施方案中，R4为C-连接的嘧啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡嗪基。在一些实施方案中，R4为C-连接的三嗪基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吲哚基。在一些实施方案中，R4为C-连接的苯并呋喃基。在一些实施方案中，R4为C-连接的苯并咪唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吲唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡咯并吡啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的咪唑并吡啶基。
在另一个实施方案中，式B中R4为C-连接的杂芳基，其取代有至少一个选自以下的基团：卤素、-CN、-NO2、-OH、-SR8、-S(＝O)R9、-S(＝O)2R9、NR10S(＝O)2R9、-S(＝O)2N(R10)2、-C(＝O)R8、-OC(＝O)R9、-CO2R10、-N(R10)2、-C(＝O)N(R10)2、-NR10C(＝O)R10、-NR10C(＝O)OR10、-NR10C(＝O)N(R10)2、-OR10、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的环烷基或取代的或未取代的杂环烷基。在一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有C1-C6烷基。在另一个实施方案中，C1-C6烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有甲基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有乙基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有正丙基或异丙基。
在治疗脆性X综合征的方法的一些实施方案中，所述化合物具有式C结构或为其药用盐或N-氧化物：
其中：
R1为H或取代的或未取代的烷基；
R2为取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的芳烷氧基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的环烷基烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的杂环烷基烷基、螺-环烷基-杂环烷基、-亚烷基-S(＝O)R9、-亚烷基-S(＝O)2R9或-S(＝O)2R9；
R3为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的氨基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的环烷基烷基、取代的或未取代的杂环烷基烷基、取代的或未取代的芳基、取代的或未取代的芳烷基、取代的或未取代的杂芳基或取代的或未取代的杂芳基烷基；
R4为经由R4的碳原子与苯环相连的取代的或未取代的杂芳基，或经由R4的碳原子与苯环相连的取代的或未取代的杂环烷基；
各R5独立为卤素、-CN、-NO2、-OH、-OCF3、-OCH2F、-OCF2H、-CF3、-SR8、-NR10S(＝O)2R9、-S(＝O)2N(R10)2、-S(＝O)R9、-S(＝O)2R9、-C(＝O)R9、-OC(＝O)R9、-CO2R10、-N(R10)2、-C(＝O)N(R10)2、-NR10C(＝O)R10、-NR10C(＝O)OR10、-NR10C(＝O)N(R10)2、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的杂烷基或取代的或未取代的杂环烷基；或取代的或未取代的环烷基；或取代的或未取代的芳基；或取代的或未取代的杂芳基；
各R8独立为H或R9；
各R9独立为取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基；
各R10独立为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基；或两个R10与它们所连接的原子一起形成杂环；以及
s为0-4。
在一个实施方案中，式C中R4为取代的或未取代的C-连接的杂环烷基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为吡咯烷基、四氢呋喃基、哌啶基、四氢吡喃基、四氢噻喃基、吗啉基或哌嗪基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为吡咯烷基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为四氢呋喃基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为哌啶基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为四氢吡喃基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为四氢噻喃基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为吗啉基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为哌嗪基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂环烷基取代有至少一个C1-C6烷基或卤素。在另一个实施方案中，所述C1-C6烷基为甲基、乙基或正丙基。
在另一个实施方案中，式C中R4为取代的或未取代的C-连接的杂芳基。在一个实施方案中，R4选自C-连接的吡咯基、C-连接的呋喃基、C-连接的噻吩基、C-连接的吡唑基、C-连接的咪唑基、C-连接的异唑基、C-连接的唑基、C-连接的异噻唑基、C-连接的噻唑基、C-连接的1,2,3-三唑基、C-连接的1,3,4-三唑基、C-连接的1-氧杂-2,3-二唑基、C-连接的1-氧杂-2,4-二唑基、C-连接的1-氧杂-2,5-二唑基、C-连接的1-氧杂-3,4-二唑基、C-连接的1-硫杂-2,3-二唑基、C-连接的1-硫杂-2,4-二唑基、C-连接的1-硫杂-2,5-二唑基、C-连接的1-硫杂-3,4-二唑基、C-连接的四唑基、C-连接的吡啶基、C-连接的哒嗪基、C-连接的嘧啶基、C-连接的吡嗪基、C-连接的三嗪基、C-连接的吲哚基、C-连接的苯并呋喃基、C-连接的苯并咪唑基、C-连接的吲唑基、C-连接的吡咯并吡啶基，以及C-连接的咪唑并吡啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡咯基。在一些实施方案中，R4为C-连接的呋喃基。在一些实施方案中，R4为C-连接的噻吩基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的咪唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的异唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的异噻唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的噻唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1,2,3-三唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1,3,4-三唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-氧杂-2,3-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-氧杂-2,4-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-氧杂-2,5-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-氧杂-3,4-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-硫杂-2,3-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-硫杂-2,4-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-硫杂-2,5-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的1-硫杂-3,4-二唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的四唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的哒嗪基。在一些实施方案中，R4为C-连接的嘧啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡嗪基。在一些实施方案中，R4为C-连接的三嗪基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吲哚基。在一些实施方案中，R4为C-连接的苯并呋喃基。在一些实施方案中，R4为C-连接的苯并咪唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吲唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡咯并吡啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的咪唑并吡啶基。
在另一个实施方案中，式C中R4为C-连接的杂芳基，其取代有至少一个选自以下的基团：卤素、-CN、-NO2、-OH、-SR8、-S(＝O)R9、-S(＝O)2R9、NR10S(＝O)2R9、-S(＝O)2N(R10)2、-C(＝O)R8、-OC(＝O)R9、-CO2R10、-N(R10)2、-C(＝O)N(R10)2、-NR10C(＝O)R10、-NR10C(＝O)OR10、-NR10C(＝O)N(R10)2、-OR10、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的环烷基，或取代的或未取代的杂环烷基。在一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有C1-C6烷基。在另一个实施方案中，C1-C6烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有甲基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有乙基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有正丙基或异丙基。
在另一个实施方案中，式C化合物具有式C1结构：
其中R1、R2、R3、R4、R5如前文所述且s为0-3。
在另一个实施方案中，式C化合物具有式C2结构：
其中R1、R2、R3、R4、R5如前文所述且s为0-2。
在治疗脆性X综合征的方法的一些实施方案中，所述化合物具有式D结构或为其药用盐或N-氧化物：
其中：
R1为H或取代的或未取代的烷基；
R2为取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的芳烷氧基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的环烷基烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的杂环烷基烷基、螺-环烷基-杂环烷基、-亚烷基-S(＝O)R9、-亚烷基-S(＝O)2R9或-S(＝O)2R9；
R3为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的氨基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的环烷基烷基、取代的或未取代的杂环烷基烷基、取代的或未取代的芳基、取代的或未取代的芳烷基、取代的或未取代的杂芳基，或取代的或未取代的杂芳基烷基；
R4为经由R4的碳原子与苯环相连的取代的或未取代的6-元单环杂芳基环、经由R4的碳原子与苯环相连的取代的或未取代的二环杂芳基环，或经由R4的碳原子与苯环相连的取代的或未取代的杂环烷基；
各R5独立为卤素、-CN、-NO2、-OH、-OCF3、-OCH2F、-OCF2H、-CF3、-SR8、-NR10S(＝O)2R9、-S(＝O)2N(R10)2、-S(＝O)R9、-S(＝O)2R9、-C(＝O)R9、-OC(＝O)R9、-CO2R10、-N(R10)2、-C(＝O)N(R10)2、-NR10C(＝O)R10、-NR10C(＝O)OR10、-NR10C(＝O)N(R10)2、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的杂烷基或取代的或未取代的杂环烷基；或取代的或未取代的环烷基；或取代的或未取代的芳基；或取代的或未取代的杂芳基；
各R8独立为H或R9；
各R9独立为取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基；
各R10独立为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基；或两个R10与它们所连接的原子一起形成杂环；以及
s为0-4。
在一个实施方案中，式D中R4为取代的或未取代的C-连接的杂环烷基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为吡咯烷基、四氢呋喃基、哌啶基、四氢吡喃基、四氢噻喃基、吗啉基或哌嗪基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为吡咯烷基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为四氢呋喃基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为哌啶基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为四氢吡喃基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为四氢噻喃基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为吗啉基。在一些实施方案中，所述C-连接的杂环烷基为哌嗪基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂环烷基取代有至少一个C1-C6烷基或卤素。在另一个实施方案中，所述C1-C6烷基为甲基、乙基或正丙基。
在另一个实施方案中，式D中R4为取代的或未取代的C-连接的6-元单环杂芳基环。在一些实施方案中，R4选自C-连接的吡啶基、C-连接的哒嗪基、C-连接的嘧啶基、C-连接的吡嗪基，以及C-连接的三嗪基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的哒嗪基。在一些实施方案中，R4为C-连接的嘧啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡嗪基。在一些实施方案中，R4为C-连接的三嗪基。
在另一个实施方案中，式D中R4为取代的或未取代的C-连接的二环杂芳基环。在一些实施方案中，R4选自C-连接的吲哚基、苯并呋喃基、苯并咪唑基、吲唑基、吡咯并吡啶基，以及咪唑并吡啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吲哚基。在一些实施方案中，R4为C-连接的苯并呋喃基。在一些实施方案中，R4为C-连接的苯并咪唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吲唑基。在一些实施方案中，R4为C-连接的吡咯并吡啶基。在一些实施方案中，R4为C-连接的咪唑并吡啶基。
在另一个实施方案中，式D中R4为C-连接的6-元单环杂芳基环，其取代有至少一个选自以下的基团：卤素、-CN、-NO2、-OH、-SR8、-S(＝O)R9、-S(＝O)2R9、NR10S(＝O)2R9、-S(＝O)2N(R10)2、-C(＝O)R8、-OC(＝O)R9、-CO2R10、-N(R10)2、-C(＝O)N(R10)2、-NR10C(＝O)R10、-NR10C(＝O)OR10、-NR10C(＝O)N(R10)2、-OR10、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的环烷基或取代的或未取代的杂环烷基。在一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有C1-C6烷基。在另一个实施方案中，C1-C6烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有甲基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有乙基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有正丙基或异丙基。
在另一个实施方案中，式D中R4为C-连接的二环杂芳基环，其取代有至少一个选自以下的基团：卤素、-CN、-NO2、-OH、-SR8、-S(＝O)R9、-S(＝O)2R9、NR10S(＝O)2R9、-S(＝O)2N(R10)2、-C(＝O)R8、-OC(＝O)R9、-CO2R10、-N(R10)2、-C(＝O)N(R10)2、-NR10C(＝O)R10、-NR10C(＝O)OR10、-NR10C(＝O)N(R10)2、-OR10、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的环烷基或取代的或未取代的杂环烷基。在一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有C1-C6烷基。在另一个实施方案中，C1-C6烷基为甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基或叔丁基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有甲基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有乙基。在另一个实施方案中，所述C-连接的杂芳基取代有正丙基或异丙基。
在用于治疗脆性X综合征的方法的一些实施方案中，具有式A结构的化合物选自：
以及或其药用盐或N-氧化物。
本申请提供了治疗脆性X综合征的方法，其包括向有需要的个体给药治疗有效量的p21-活化激酶抑制剂(如式I-IV和A-D化合物)。在本申请提供的方法的一些实施方案中，给药p21-活化激酶抑制剂减轻或逆转脆性X综合征的一种或多种行为症状(例如回避社交、人格解体、厌食、卫生感丧失、妄想、幻觉、抑郁、感情迟钝、做事消极、兴趣缺失、失语、感觉被外界力量控制等)。在本申请提供的方法的一些实施方案中，给药p21-活化激酶抑制剂(如式I-IV和A-D化合物)减轻或逆转与脆性X综合征相关的一种或多种阴性症状和/或认知受损。
本申请还提供用于调节树突棘形态和/或突触功能的方法，包括给予有需要的个体(如脆性X综合征)治疗有效量的PAK抑制剂(如式I-IV和A-D化合物)。在一些实施方案中，调节树突棘形态和/或突触功能减轻或逆转了与脆性X综合征相关的阴性症状和/或认知缺损。在一些实施方案中，调节树突棘形态和/或突触功能使与脆性X综合征相关的症状的进一步恶化停止或延迟。在一些实施方案中，调节树突棘形态和/或突触功能稳定或逆转脆性X综合征的症状。在本申请提供的方法的一些实施方案中，给药p21活化激酶抑制剂使与脆性X综合征相关的记忆和/或认知的进行性丧失停止或延迟。
本申请提供了调节突触功能或突触可塑性的方法，包括给予有需要的个体(如患有或被怀疑患有本申请所述的脆性X综合征的个体)治疗有效量的PAK抑制剂(如式I-IV和A-D化合物)。调节突触功能或可塑性包括，例如减轻或逆转LTP、LTD等中的缺陷。
LTP中的缺陷包括例如在患有或被怀疑患有脆性X综合征的个体的脑的任一区域中LTP增加或LTP减少。LTD中的缺陷包括例如在患有或被怀疑患有脆性X综合征的个体的脑的任一区域(例如颞叶、顶叶、额皮质、扣带回、额前皮质、皮质或海马或脑中的任意其它区域或它们的组合)中LTD减少或LTD增加。
在所述方法的一些实施方案中，给药PAK抑制剂(例如式I-IV和A-D化合物)通过增加患有或被怀疑患有脆性X综合征的个体中的长时程增强(LTP)来调节突触功能(例如突触传递和/或可塑性)。在本申请所述方法的一些实施方案中，向有需要的个体给药PAK抑制剂(例如式I-IV和A-D化合物)通过增加脑中额前皮质或皮质或海马或任意其它区域或它们的组合中的长时程增强(LTP)来调节突触功能(例如突触传递和/或可塑性)。在本申请所述方法的一些实施方案中，给药PAK抑制剂通过减少患有或被怀疑患有脆性X综合征的个体中的长时程抑制(LTD)来调节突触功能(例如突触传递和/或可塑性)。在本申请所述方法的一些实施方案中，向有需要的个体给药PAK抑制剂通过减少脑中颞叶、顶叶、额皮质、扣带回、额前皮质、皮质或海马或任意其它区域或它们的组合中的长时程抑制(LTD)来调节突触功能(例如突触传递和/或可塑性)。
在本申请所述方法的一些实施方案中，给药PAK抑制剂逆转由可溶性Aβ(Abeta)二聚体或低聚物诱导的突触功能(即，突触传递和/或突触可塑性)中的缺陷。在本申请所述方法的一些实施方案中，给药PAK抑制剂逆转由不可溶Aβ低聚物和/或含Aβ斑块诱导的突触功能(即，突触传递和/或突触可塑性)中的缺陷。
本申请提供了稳定突触可塑性的方法，包括向有需要的个体(例如患有或被怀疑患有脆性X综合征)给药治疗有效量的PAK抑制剂(例如式I-IV和A-D化合物)。在本申请所述方法的一些实施方案中，给药PAK抑制剂稳定诱导(例如，对于LTP，通过θ-短阵快速脉冲刺激、高频刺激，对于LTD，通过低频(例如1Hz)刺激)后的LTP或LTD。
本申请提供了用于稳定突触传递的方法，包括向有需要的个体(例如患有或被怀疑患有脆性X综合征的个体)给药治疗有效量的PAK抑制剂(例如式I-IV和A-D化合物)。在本申请所述方法的一些实施方案中，给药PAK抑制剂稳定诱导(例如，对于LTP，通过θ-短阵快速脉冲刺激，高频刺激，对于LTD，通过低频(例如1Hz)刺激)后的LTP或LTD。
本申请还提供用于缓解或逆转认知任务执行过程中皮质额叶功能低下(cortical hypofrontality)的方法，包括向有需要的个体(例如患有或被怀疑患有脆性X综合征的个体)给药治疗有效量的PAK抑制剂(例如式I-IV和A-D化合物)。在本申请所述方法的一些实施方案中，向患有或被怀疑患有脆性X综合征的个体给药PAK抑制剂减轻认知任务(例如威斯康星卡片分类测验、简易精神状态检查表(MMSE)、MATRICS认知成套测验、BACS评分、阿尔茨海默氏病评定量表-认知亚量表(ADAS-认知)、阿尔茨海默氏病评定量表-行为亚量表(ADAS-行为)、霍普金斯词汇学习测验-修订版等)执行过程中额皮质中的不足例如额皮质活化中的不足，并提高所述个体的认知评分。
本申请提供了用于逆转由高风险基因中的突变(例如淀粉样前蛋白(APP)中的突变，早老素1和2、ε4等位基因、12q的端粒区中91bp等位基因、载脂蛋白E-4(APOE4)基因、SORL1基因、颤蛋白基因(reelin gene)、DISC1基因或任意其它高风险等位基因中的突变)造成的树突棘形态或突触功能异常的方法，包括向有需要的个体给药治疗有效量的PAK抑制剂(例如式I-IV和A-D化合物)。在本申请所述方法的一些实施方案中，向处于面临发展成脆性X综合征高风险的个体预防性给药PAK抑制剂，从而逆转树突棘形态和/或突触功能中的异常并阻止所述脆性X综合征的发展。
本申请提供了用于稳定、降低或逆转由突触处增加的PAK活化造成的树突棘形态或突触功能异常的方法，包括向有需要的个体(例如患有或被怀疑患有脆性X综合征的个体)给药治疗有效量的PAK抑制剂(例如式I-IV和A-D化合物)。在本申请所述方法的一些实施方案中，突触处增加的PAK活化是由Aβ造成的。在一些情况下，突触处增加的PAK活化是由PAK自胞质溶胶向突触的再分配造成的。在本申请所述方法的一些实施方案中，向有需要的个体(例如患有或被怀疑患有脆性X综合征的个体)给药治疗有效量的PAK抑制剂(例如式I-IV和A-D化合物)降低或阻止神经元中PAK自胞质溶胶向突触的再分配，从而稳定、降低或逆转由突触处增加的PAK活化造成的树突棘形态或突触功能异常。
本申请提供了用于延迟脆性X综合征发病的方法，包括向有需要的个体(例如具有针对NC的高风险等位基因的个体)给药治疗有效量的PAK抑制剂(例如式I-IV和A-D化合物)。本申请提供了用于延迟树突棘密度丧失的方法，包括向有需要的个体(例如具有针对脆性X综合征的高风险等位基因的个体)给药治疗有效量的PAK抑制剂。本申请提供了用于调节棘密度、形状、棘长度、棘头部体积或棘颈部直径等的方法，包括向有需要的个体(例如患有或被怀疑患有脆性X综合征的个体)给药治疗有效量的PAK抑制剂(例如式I-IV和A-D化合物)。本申请提供了调节成熟树突棘与不成熟树突棘的比例的方法，包括向有需要的个体(例如患有或被怀疑患有脆性X综合征的个体)给药治疗有效量的PAK抑制剂。本申请提供了调节树突棘头部体积与树突棘长度的比例的方法，包括向有需要的个体(例如患有或被怀疑患有脆性X综合征的个体)给药治疗有效量的PAK抑制剂(例如式I-IV和A-D化合物)。
在本申请所述方法的一些实施方案中，给药PAK抑制剂(例如维持剂量的PAK抑制剂)降低一种或多种症状或病状在个体中复发的发病率(例如精神病发作、癫痫性癫痫发作等的复发)。在本申请所述方法的一些实施方案中，给药PAK抑制剂造成对PAK的基本完全抑制并使树突棘形态和/或突触功能恢复至正常水平。在本申请所述方法的一些实施方案中，给药PAK抑制剂造成对PAK的部分抑制并将树突棘形态和/或突触功能恢复至正常水平。
本申请提供了用于稳定、降低或逆转与脆性X综合征相关的神经元枯萎和/或萎缩或神经组织和/或神经组织退化。在本申请所述方法的一些实施方案中，向患有或被怀疑患有脆性X综合征的个体给药PAK抑制剂稳定、减轻或逆转神经元枯萎和/或萎缩和/或颞叶、顶叶、额皮质、扣带回等中的退化。在本申请所述方法的一些实施方案中，向患有或被怀疑患有脆性X综合征的个体给药PAK抑制剂稳定、降低或逆转记忆和/或认知和/或躯体功能控制中的不足。
在一些情况下，脆性X综合征与树突棘密度减少相关。在本申请所述方法的一些实施方案中，给药PAK抑制剂增加了树突棘密度。在一些情况下，脆性X综合征与树突棘长度增加相关。在本申请所述方法的一些实施方案中，给药PAK抑制剂减小树突棘长度。在一些情况下，脆性X综合征与树突棘颈部直径减小相关。在本申请所述方法的一些实施方案中，给药PAK抑制剂增加了树突棘颈部直径。在一些情况下，脆性X综合征与树突棘头部直径和/或树突棘头部表面积和/或树突棘头部体积的减小相关。在本申请所述方法的一些实施方案中，给药PAK抑制剂增加了树突棘头部直径和/或树突棘头部体积和/或树突棘头部表面积。
在一些情况下，脆性X综合征与不成熟棘的增加和成熟棘的减少相关。在本申请所述方法的一些实施方案中，给药PAK抑制剂调节不成熟棘与成熟棘的比例。在一些情况下，脆性X综合征与短粗棘的增加和蘑菇形棘的减少相关。在本申请所述方法的一些实施方案中，给药PAK抑制剂调节短粗棘与蘑菇形棘的比例。
在本申请所述方法的一些实施方案中，相比于不存在PAK抑制剂情况下的棘:头比例，给药PAK抑制剂调节棘:头比例，例如棘体积与头体积的比例、棘长度与棘头部直径的比例、棘表面积与棘头部的表面积的比例等。在一些实施方案中，适于本申请所述方法的PAK抑制剂调节棘头部体积、棘头部的宽度、棘头部的表面积、棘轴的长度、棘轴的直径或它们的组合。在一些实施方案中，本申请提供了通过使包含树突棘的神经元与有效量的本申请描述的PAK抑制剂接触来调节棘头部的体积、棘头部的宽度、棘头部的表面积、棘轴的长度、棘轴的直径或它们的组合的方法。在具体的实施方案中，使所述神经元在体内与所述PAK抑制剂接触。
其它药物
在一些实施方案中，将一种或多种PAK抑制剂与调节树突棘形态或突触功能的一种或多种药物联用。调节树突棘形态的药物的实例包括米诺环素、营养因子(例如脑源性神经营养因子、神经胶质细胞源性神经营养因子)或调节调节棘运动性的麻醉剂等。在一些实施方案中，将一种或多种PAK抑制剂与调节认知的一种或多种药物联用。在一些实施方案中，第二种治疗剂为增强认知的益智药。益智药的实例包括但不限于吡拉西坦(piracetam)、普拉西坦(pramiracetam)、奥拉西坦(oxiracetam)和茴拉西坦(aniracetam)。
血脑屏障促进剂
在一些情况下，将PAK抑制剂与血脑屏障促进剂联合给药。在一些实施方案中，将促进PAK抑制剂运输的药物与所述PAK抑制剂共价连接。在一些情况下，将本申请描述的PAK抑制剂通过共价连于亲脂性载体来修饰或与亲脂性载体共同配制。在一些实施方案中，将PAK抑制剂共价连于亲脂性载体例如，DHA或脂肪酸。在一些实施方案中，将PAK抑制剂共价连于人造低密度脂蛋白颗粒。在一些情况下，载体系统促进本申请描述的PAK抑制剂穿过所述血脑屏障，并且包括但不限于使用二氢吡啶吡啶鎓盐载体氧化还原系统将药物种类递送穿过所述血脑屏障。在一些情况下，本申请描述的PAK抑制剂与亲脂性磷酸酯衍生物偶联。在一些情况下，将本申请描述的PAK抑制剂共轭结合于PEG-低聚物/聚合物或抑肽酶衍生物和类似物。在一些情况下，本申请描述的PAK抑制剂穿过血脑屏障的流量增加是通过修饰本申请描述的PAK抑制剂(例如通过减少或增加所述化合物上的带电基团的数目)和增强对血脑屏障转运蛋白的亲和力实现的。在一些情况下，将PAK抑制剂与降低或抑制流出穿过血脑屏障的药物(例如P-糖蛋白泵(PGP)介导的流出的抑制剂(例如环胞菌素、SCH66336(lonafarnib，Schering)))共同给药。
在一些实施方案中，将式I-IV和A-D化合物任选与例如以下文献中描述的化合物联合给药：美国专利5,863,532、6,191,169、6,248,549和6,498,163；美国专利申请200200045564、20020086390、20020106690、20020142325、20030124107、20030166623、20040091992、20040102623、20040208880、200500203114、20050037965、20050080002和20050233965、20060088897；欧洲专利公开文本1492871；PCT专利公开文本WO9902701；PCT专利公开文本WO2008/047307；Kumar et al.,(2006),Nat.Rev.Cancer,6:459；andEswaran et al.,(2007),Structure,15:201-213，将所有这些文献中就激酶抑制剂和/或PAK抑制剂所公开的内容并入本申请作为参考。
在一些实施方案中，将式I-IV和A-D化合物任选与以下化合物联合给药，所述化合物包括但不限于BMS-387032；SNS-032；CHI4-258；TKI-258；EKB-569；JNJ-7706621；PKC-412；十字孢碱(staurosporine)；SU-14813；舒尼替尼；N-(3-氯-4-氟-苯基)-7-甲氧基-6-(3-吗啉-4-基丙氧基)喹唑啉-4-胺(吉非替尼)、VX-680；MK-0457；它们的组合；或它们的盐、前药。
在一些实施方案中，将式I-IV和A-D化合物任选与包含以下氨基酸序列的多肽联合给药，所述氨基酸序列与下面的氨基酸序列具有约80％至约100％同一性，例如85％、90％、92％、93％、95％、96％、97％、98％、99％或约80％至约100％中任意其它百分数的同一性：
HTIHVGFDAVTGEFTGMPEQWARLLQTSNITKSEQKKNPQAVLDVLEFYNSKKTSNSQKYMSFTDKS
上面的序列对应于例如Zhao et al(1998)中描述的PAK1多肽的PAK自动抑制区(PAD)多肽氨基酸83-149。在一些实施方案中，所述PAK抑制剂为包含上述PAD氨基酸序列的融合蛋白。在一些实施方案中，为了促进细胞渗透，所述融合多肽(例如N-末端或C-末端)进一步包含多元蛋白转导域(PTD)氨基酸序列，例如:RKKRRQRR；YARAAARQARA；THRLPRRRRRR；或GGRRARRRRRR。
在一些实施方案中，为了增强吸收进入脑，所述融合多肽进一步包含如美国专利申请11/245,546中所述的人胰岛素受体抗体。
在一些实施方案中，将式I-IV和A-D化合物任选与肽抑制剂联合给药，所述肽抑制剂包含的序列与例如Zhao et al(2006)、Nat Neurosci、9(2):234-242中描述的下面的氨基酸序列具有至少60％至100％的同一性，例如具有65％、70％、75％、80％、85％、90％、92％、93％、95％、96％、97％、98％、99％或约60％至约100％中任意其它百分数的同一性：PPVIAPREHTKSVYTRS。在一些实施方案中，所述肽序列进一步包含如上所述的PTD氨基酸序列。
在一些实施方案中，将式I-IV和A-D化合物任选与包含以下氨基酸序列的多肽联合给药，所述氨基酸序列与FMRP1蛋白(GenBank登录号.Q06787)具有至少80％至100％同一性，例如具有85％、90％、92％、93％、95％、96％、97％、98％、99％或约80％至约100％中任意其它百分数的同一性，其中所述多肽能够与PAK(例如PAK1、PAK2、PAK3、PAK4、PAK5和/或PAK6)结合。在一些实施方案中，将式I-IV和A-D化合物任选与包含以下氨基酸序列的多肽联合给药，所述氨基酸序列与FMRP1肽(GenBank登录号：Q06787)具有至少80％至100％同一性，例如具有85％、90％、92％、93％、95％、96％、97％、98％、99％或约80％至约100％中任意其它百分数的同一性，其中所述多肽能够与组I PAK例如PAK1(参见例如Hayashi et al(2007),Proc Natl Acad Sci USA,104(27):11489-11494)结合。在一些实施方案中，将式I-IV和A-D化合物任选与包含人FMRP1蛋白的片段的多肽联合给药，所述人FMRP1蛋白的片段的氨基酸序列与人FMRP1蛋白的氨基酸207-425的序列(即，包含KH1和KH2域)具有至少80％至100％同一性，例如具有85％、90％、92％、93％、95％、96％、97％、98％、99％或约80％至约100％中任意其它百分数的同一性，其中所述多肽能够与PAK1结合。
在一些实施方案中，将式I-IV和A-D化合物任选与包含以下氨基酸序列的多肽联合给药，所述氨基酸序列与亨廷顿(htt)蛋白(GenBank登录号：NP002102,gi90903231)的至少5个、至少10个、至少20个、至少30个、至少40个、至少50个、至少60个、至少70个、至少80个、至少90个连续的氨基酸具有至少80％至100％的同一性，例如具有85％、90％、92％、93％、95％、96％、97％、98％、99％或约80％至约100％中任意其它百分数的同一性，其中所述多肽能够结合于第1组PAK(例如PAK1、PAK2和/或PAK3)。在一些实施方案中，将式I-IV和A-D化合物任选与包含以下氨基酸序列的多肽联合给药，所述氨基酸序列与所述亨廷顿(htt)蛋白(GenBank登录号.NP002102,gi90903231)的至少一部分具有至少80％至100％的同一性，例如具有85％、90％、92％、93％、95％、96％、97％、98％、99％或约80％至约100％中任意其它百分数的同一性，其中所述多肽能够结合于PAK1。在一些实施方案中，将式I-IV和A-D化合物任选与包含人亨廷顿蛋白的片段的多肽联合给药，所述人亨廷顿蛋白的片段的氨基酸序列与人亨廷顿蛋白(在由所述htt基因的外显子1编码的序列的外部(即，不含有多谷氨酸域的片段))的至少5个、至少10个、至少20个、至少30个、至少40个、至少50个、至少60个、至少70个、至少80个、至少90个或至少100个连续氨基酸的序列具有至少80％至100％的同一性，例如具有85％、90％、92％、93％、95％、96％、97％、98％、99％或约80％至约100％中任意其它百分数的同一性，其中所述多肽结合PAK。在一些实施方案中，将式I-IV和A-D化合物任选与包含人亨廷顿蛋白的片段的多肽联合给药，所述人亨廷顿蛋白的片段的氨基酸序列与人亨廷顿蛋白(在由所述htt基因的外显子1编码的序列的外部(即，不含有多谷氨酸域的片段))的序列具有至少80％的同一性，其中所述多肽结合PAK1。
p21活化激酶的上游调整子
在一些实施方案中，将式I-IV和A-D化合物任选与PAK间接调节剂(例如PAK间接抑制剂)联合给药，所述PAK间接调节剂影响作用在PAK信号传导途径上游的分子的活性(PAK的上游调整子)。PAK的上游效应物包括但不限于：TrkB受体；NMDA受体；EphB受体；腺苷受体；雌激素受体；整联蛋白；FMRP；Rho-家族鸟苷三磷酸酶，包括Cdc42、Rac(包括但不限于Rac1和Rac2)、CDK5、PI3激酶、NCK、PDK1、EKT、GRB2、Chp、TC10、Tcl和Wrch-1；鸟嘌呤核苷酸交换因子(“GEFs”)，例如但不限于GEFT、GEFs的Dbl家族的成员、p21活化激酶相互作用交换因子(PIX)、DEF6、Zizimin 1、Vav1、Vav2、Dbs、DOCK180家族的成员、Kalirin-7和Tiam1；G蛋白偶联受体激酶相互作用蛋白1(GIT1)、CIB1、丝蛋白A、Etk/Bmx和鞘氨醇。
NMDA受体的调节剂包括但不限于：1-氨基金刚烷、右美沙芬(dextromethorphan)、右啡烷(dextrorphan)、伊波加因(ibogaine)、氯胺酮(ketamine)、氧化亚氮(nitrous oxide)、苯环利定(phencyclidine)、利鲁唑(riluzole)、替来他明(tiletamine)、美金刚(memantine)、奈拉美生(neramexane)、地佐环平(dizocilpine)、阿替加奈(aptiganel)、remacimide、7-氯犬尿烯酸酯(盐)、DCKA(5,7-二氯犬尿烯酸)、犬尿烯酸、1-氨基环丙羧酸(ACPC)、AP7(2-氨基-7-膦酰基庚酸)、APV(R-2-氨基-5-膦酰基戊酸酯)、CPPene(3-[(R)-2-羧基哌嗪-4-基]-丙-2-烯基-1-磷酸)；(+)-(1S,2S)-1-(4-羟基-苯基)-2-(4-羟基-4-苯基哌啶子基)-1-丙醇；(1S,2S)-1-(4-羟基-3-甲氧基苯基)-2-(4-羟基-4-苯基哌啶子基)-1-丙醇；(3R,4S)-3-(4-(4-氟苯基)-4-羟基哌啶-1-基-)-色满-4,7-二醇；(1R*,2R*)-1-(4-羟基-3-甲基苯基)-2-(4-(4-氟-苯基)-4-羟基哌啶-1-基)-丙-1-醇-甲磺酸盐；和/或它们的组合。
雌激素受体的调节剂包括但不限于PPT(4,4',4″-(4-丙基-[1H]-吡唑-1,3,5-三苯甲基)三苯酚)；SKF-82958(6-氯-7,8-二羟基-3-烯丙基-1-苯基-2,3,4,5-四氢-1H-3-苯并氮杂)；雌激素；雌二醇；雌二醇衍生物，包括但不限于17-β雌二醇、雌酮、雌三醇、ERβ-131、植物雌激素、MK 101(bioNovo)；VG-1010(bioNovo)；DPN(二芳基丙腈)；ERB-041；WAY-202196；WAY-214156；金雀异黄素(genistein)；雌激素；雌二醇；雌二醇衍生物，包括但不限于在美国专利7,279,499和Parker et al Bioorg. & Med. Chem. Ltrs. 16:4652-4656(2006)中披露的17-β雌二醇、雌酮、雌三醇、苯并吡喃和三唑并-四氢芴酮，将这两篇文献各自就所述公开的内容并入本申请作为参考。
TrkB的调节剂包括(举例而言)神经营养因子包括BDNF和GDNF。EphB的调节剂包括XL647(Exelixis)、WO/2006081418和US Appl. Pub. No.20080300245中描述的EphB调节剂化合物(将这些文献就所述公开的内容并入本申请作为参考)等。
整联蛋白的调节剂包括(举例而言)ATN-161、PF-04605412、MEDI—522、Volociximab、那他珠单抗(natalizumab)、Volociximab、Ro 27-2771、Ro 27-2441、etaracizumab、CNTO-95、JSM6427、西仑吉肽(cilengitide)、R411(Roche)、EMD121974、J.Med.Chem.,2002,45(16),pp3451-3457中描述的整联蛋白拮抗剂化合物(将该文献就所述公开的内容并入本申请作为参考)等。
腺苷受体调节剂包括(举例而言)茶碱、8-环戊基-1,3-二甲基黄嘌呤(CPX)、8-环戊基-1,3-二丙基黄嘌呤(DPCPX)、8-苯基-1,3-二丙基黄嘌呤、PSB36、istradefylline、SCH-58261、SCH-442,416、ZM-241,385、CVT-6883、MRS-1706、MRS-1754、PSB-603、PSB-0788、PSB-1115、MRS-1191、MRS-1220、MRS-1334、MRS-1523、MRS-3777、MRE3008F20、PSB-10、PSB-11、VUF-5574、N6-环戊基腺苷、CCPA、2'-MeCCPA、GR79236、SDZWAG99、ATL-146e、CGS-21680、Regadenoson、5'-N-乙基甲酰胺基腺苷、BAY60-6583、LUF-5835、LUF-5845、2-(1-己炔基)-N-甲基腺苷、CF-101(IB-MECA)、2-Cl-IB-MECA、CP-532,903、MRS-3558、罗苏伐他汀(Rosuvastatin)、KW-3902、SLV320、甲氟喹(mefloquine)、regadenoson等。
在一些实施方案中，降低PAK水平的化合物减少PAK转录或翻译或降低RNA或蛋白水平。在一些实施方案中，减少PAK水平的化合物为PAK的上游效应物。在一些实施方案中，在细胞中，活化形式的Rho家族鸟苷三磷酸酶(GTPase)Chp和cdc42的外源性表达导致PAK活化增加，与此同时增加PAK蛋白的转换，显著降低其在细胞中的水平(Hubsman et al.(2007)Biochem.J.404:487-497)。PAK清除剂包括使一种或多种Rho家族鸟苷三磷酸酶和/或一种或多种调节Rho家族鸟苷三磷酸酶的活性的鸟嘌呤核苷酸交换因子(GEF)的表达增加，其中Rho家族鸟苷三磷酸酶和/或GEF的过表达导致细胞中PAK蛋白水平较低。PAK清除剂也包括Rho家族鸟苷三磷酸酶的激动剂以及活化Rho家族鸟苷三磷酸酶的GTP交换因子的激动剂，例如但不限于活化Rho家族鸟苷三磷酸酶的Dbl家族的GEF的激动剂。
Rho家族鸟苷三磷酸酶的过表达任选是通过将核酸表达构建物引入到细胞中或者是通过给药诱导编码鸟苷三磷酸酶的内源性基因的转录的化合物实现的。在一些实施方案中，所述Rho家族鸟苷三磷酸酶为Rac(例如Rac1、Rac2或Rac3)、cdc42、Chp、TC10、Tcl或Wrnch-1。例如，Rho家族鸟苷三磷酸酶包括Rac1、Rac2、Rac3或cdc42。被引入到细胞中的编码Rho家族鸟苷三磷酸酶的基因任选编码所述基因的突变体形式，例如更具活性形式(例如组成性活化形式，Hubsman et al.(2007)Biochem.J.404:487-497)。在一些实施方案中，PAK清除剂为例如编码Rho家族鸟苷三磷酸酶的核酸，其中所述Rho家族鸟苷三磷酸酶是从组成性或可诱导的启动子表达的。在一些实施方案中，通过直接或间接增强编码Rho家族鸟苷三磷酸酶的内源性基因的表达的化合物来降低PAK水平。
在一些实施方案中，将式I-IV和A-D化合物任选与PAK清除剂联合给药。
在一些实施方案中，将式I-IV和A-D化合物任选与直接或间接减少PAK的上游效应物的活化或活性的化合物联合给药。例如，在一些实施方案中，抑制小Rho-家族鸟苷三磷酸酶例如Rac和cdc42的鸟苷三磷酸酶活性的化合物由此降低了PAK激酶的活化。在一些实施方案中，减少PAK活化的化合物是通过抑制cdc42活化的Secramine，在细胞中结合于膜和GTP(Pelish etal.(2005)Nat.Chem.Biol.2:39-46)。在一些实施方案中，PAK活化被EHT1864降低，所述EHT1864为一种小分子，其通过阻止结合于鸟嘌呤核苷酸缔合和阻止与下游效应子啮合来抑制Rac1、Rac1b、Rac2和Rac3功能(Shuteset al.(2007)J.Biol.Chem.49:35666-35678)。在一些实施方案中，PAK活化也被NSC23766小分子降低，所述NSC23766小分子直接结合于Rac1并阻止其被Rac-特异性RhoGEFs活化(Gao et al.(2004)Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.101:7618-7623)。在一些实施方案中，PAK活化也被促乳素的16kDa片段(16kPRL)降低，所述促乳素的16kDa片段是通过各种组织和细胞类型中的基质金属蛋白酶和组织蛋白酶D自23kDa促乳素激素的裂解生成的。在应答细胞刺激例如创伤时，16k PRL通过降低Rac1活化使Ras-Tiam1-Rac1-Pak1信号传导途径下调(Lee et al.(2007)Cancer Res67:11045-11053)。在一些实施方案中，通过抑制NMDA和/或AMPA受体减少PAK活化。AMPA受体的调节剂的实例包括但不限于氯胺酮、MK801、CNQX(6-氰基-7-硝基喹喔啉-2,3-二酮)；NBQX(2,3-二羟基-6-硝基-7-氨磺酰基-苯并[f]喹喔啉-2,3-二酮)；DNQX(6,7-二硝基喹喔啉-2,3-二酮)；犬尿烯酸；2,3-二羟基-6-硝基-7-氨磺酰基苯并-[f]喹喔啉；PCP等。在一些实施方案中，通过抑制TrkB活化减少PAK活化。在一些实施方案中，通过抑制TrkB的BDNF活化减少PAK活化。在一些实施方案中，将式I-IV和A-D化合物任选与BDNF的抗体联合给药。在一些实施方案中，通过抑制以下方面来减少PAK活化：TrkB受体；NMDA受体；EphB受体；腺苷受体；雌激素受体；整联蛋白；Rho-家族鸟苷三磷酸酶，包括Cdc42、Rac(包括但不限于Rac1和Rac2)、CDK5、PI3激酶、NCK、PDK1、EKT、GRB2、Chp、TC10、Tcl和Wrch-1；鸟嘌呤核苷酸交换因子(“GEF”)，例如但不限于GEFT、GEF的Dbl家族的成员、p21活化激酶相互作用交换因子(PIX)、DEF6、Zizimin1、Vav1、Vav2、Dbs、DOCK180家族的成员、Kalirin-7和Tiam1；G蛋白偶联受体激酶相互作用蛋白1(GIT1)、CIB1、丝蛋白A、Etk/Bmx和/或结合于FMRP和/或鞘氨醇。
在一些实施方案中，将式I-IV和A-D化合物任选与减少细胞中PAK水平的化合物联合给药，例如直接或间接增加促进Rho家族鸟苷三磷酸酶的活性状态的鸟嘌呤交换因子(GEF)的活性的化合物，例如活化Rho家族鸟苷三磷酸酶(例如但不限于Rac或cdc42)的GEF激动剂。GEF的活化也受活化TrkB、NMDA或EphB受体的化合物的影响。
在一些实施方案中，PAK清除剂为编码活化Rho家族鸟苷三磷酸酶的GEF的核酸，其中所述GEF是从组成性或可诱导的启动子表达的。在一些实施方案中，鸟嘌呤核苷酸交换因子(GEF)(例如但不限于活化Rho家族鸟苷三磷酸酶的GEF)在细胞中过表达，从而增加一种或多种Rho家族鸟苷三磷酸酶的活化水平，并因此降低细胞中的PAK水平。GEF包括例如鸟苷三磷酸酶的Dbl家族的成员，例如但不限于GEFT、PIX(例如αPIX、βPIX)、DEF6、Zizimin1、Vav1、Vav2、Dbs、DOCK180家族的成员、hPEM-2、FLJ00018、kalirin、Tiam1、STEF、DOCK2、DOCK6、DOCK7、DOCK9、Asf、EhGEF3或GEF-1。在一些实施方案中，PAK水平也被直接或间接增强编码GEF的内源性基因的表达的化合物降低。在一些实施方案中，从被引入到细胞中的核酸构建物表达的GEF为突变体GEF，例如相对于野生型而言具有增强活性的突变体。
所述清除剂任选为细菌毒素例如用作GEF以促进cdc42核苷酸交换的鼠伤寒沙门菌毒素(Salmonella typhinmurium toxin)SpoE(Buchwald et al.(2002)EMBO J.21:3286-3295；Schlumberger et al.(2003)J.Biological Chem.278:27149-27159)。毒素例如SopE、其片段或具有以下氨基酸序列的肽或多肽也任选用作PAK活性的下调剂，所述氨基酸序列与所述毒素的至少5个、至少10个、至少20个、至少30个、至少40个、至少50个、至少60个、至少70个、至少80个、至少90个或至少100个连续氨基酸的序列具有至少80％至100％的同一性，例如具有85％、90％、92％、93％、95％、96％、97％、98％、99％或约80％至约100％中任意其它百分数的同一性。所述毒素任选是在细胞中自引入到细胞中的核酸构建物产生的。
PAK上游调整子的调节剂
在一些实施方案中，将式I-IV和A-D化合物任选与PAK的上游调整子的调节剂联合给药。在一些实施方案中，PAK的上游调整子的调节剂为PAK的间接抑制剂。在一些情况下，PAK的上游调整子的调节剂为PDK1的调节剂。在一些情况下，PDK1的调节剂抑制PDK1的活性。在一些情况下，PDK1抑制剂为反义化合物(例如美国专利6,124,272中描述的任意PDK1抑制剂，将该PDK1抑制剂并入本申请作为参考)。在一些情况下，PDK1抑制剂为例如美国专利7,344,870和7,041,687中描述的化合物，将该PDK1抑制剂并入本申请作为参考。在一些实施方案中，PAK的间接抑制剂为PI3激酶的调节剂。在一些情况下，PI3激酶的调节剂为PI3激酶抑制剂。在一些情况下，PI3激酶抑制剂为反义化合物(例如WO2001/018023中描述的任意PI3激酶抑制剂，将该PI3激酶抑制剂并入本申请作为参考)。在一些情况下，PI3激酶的抑制剂为3-吗啉代-5-苯基萘-1(4H)-酮(LY294002)或LY294002的基于肽的共价轭合物(例如SF1126，Semaphore pharmaceuticals)。在一些实施方案中，PAK的间接抑制剂为Cdc42的调节剂。在一些实施方案中，Cdc42的调节剂为Cdc42的抑制剂。在一些实施方案中，Cdc42抑制剂为反义化合物(例如美国专利6,410,323中描述的任意Cdc42抑制剂，将该Cdc42抑制剂并入本申请作为参考)。在一些情况下，PAK的间接抑制剂为GRB2的调节剂。在一些情况下，GRB2的调节剂为GRB2的抑制剂。在一些情况下，GRB2抑制剂为例如，美国专利7,229,960中描述的GRb2抑制剂，将该GRB2抑制剂并入本申请作为参考。在一些实施方案中，PAK的间接抑制剂为NCK的调节剂。在一些实施方案中，PAK的间接抑制剂为ETK的调节剂。在一些情况下，ETK的调节剂为ETK的抑制剂。在一些情况下，ETK抑制剂为化合物例如，α-氰基-(3,5-二-叔丁基-4-羟基)硫代肉桂酰胺(AG879)。
在一些实施方案中，间接PAK抑制剂通过减少PAK的转录和/或翻译发挥作用。在一些实施方案中，间接PAK抑制剂减少PAK的转录和/或翻译。例如，在一些实施方案中，调节PAK转录或翻译是通过给药PAK转录或翻译的特异性或非特异性抑制剂发生的。在一些实施方案中，使用转录和翻译测定对结合PAK基因的上游区或PAK mRNA的5’UTR的蛋白或非蛋白因子对转录或翻译的影响进行测定(参见例如Baker,et al.(2003)J.Biol.Chem.278:17876-17884；Jiang et al.(2006)J.Chromatography A1133:83-94；Novoaet al.(1997)Biochemistry36:7802-7809；Brandi et al.(2007)Methods Enzymol.431:229-267)。PAK抑制剂包括降低转录或翻译水平的DNA或RNA结合蛋白或因子或它们的修饰版本。在其它实施方案中，将式I-IV和A-D化合物任选与下述药物联合给药，所述药物为正性调节PAK的转录或翻译的蛋白或其它化合物的修饰形式(例如突变体形式或化学修饰形式)，其中所述修饰形式降低PAK的转录或翻译。在其它实施方案中，转录或翻译抑制剂为正性调节PAK的转录或翻译的蛋白或化合物的拮抗剂或为抑制转录或翻译的蛋白的激动剂。
非所述转录起始位点的上游的那些基因的基因区和非5’UTR的mRNA区(例如但不限于所述基因的3’区或在mRNA的3’UTR中的区域或在基因或mRNA的内含子序列内的区域)也包括转录、翻译、mRNA加工、mRNA转运和mRNA稳定性的效应物所结合的序列。在一些实施方案中，将式I-IV和A-D化合物任选与清除剂联合给药，所述清除剂包含与影响mRNA加工、转运或稳定性的内源性蛋白具有同源性的多肽，或为一种或多种影响mRNA加工、转运或转换的蛋白的拮抗剂或激动剂，从而使所述抑制剂通过干扰PAK mRNA转运或加工或通过降低PAK mRNA的半衰期来降低PAK蛋白的表达。在一些实施方案中，PAK清除剂干扰PAK mRNA的转运或加工或降低PAK mRNA的半衰期。
例如，PAK清除剂例如通过直接影响mRNA和/或蛋白稳定性减少PAK同工型的RNA和/或蛋白半衰期。在一些实施方案中，PAK清除剂使PAKmRNA和/或蛋白更易受核酸酶、蛋白酶和/或蛋白酶体影响和/或对核酸酶、蛋白酶和/或蛋白酶体更敏感。在一些实施方案中，将式I-IV和A-D化合物任选与减少PAK mRNA加工从而降低PAK活性的药物联合给药。例如，PAK清除剂对以下方面的水平发挥作用：前-mRNA剪接、5’端形成(例如加帽)、3’端加工(例如裂解和/或多腺苷酸化)、核输出和/或与翻译机(translationalmeachinery)和/或细胞质中的核糖体的缔合。在一些实施方案中，PAK清除剂使PAK mRNA和/或蛋白的水平、PAK mRNA和/或蛋白的半衰期减少了至少约5％、至少约10％、至少约20％、至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约60％、至少约80％、至少约90％、至少约95％或基本上100％。
在一些实施方案中，所述清除剂包含定向抗一种或多种PAK同工型RNA的一种或多种RNAi或反义寡核苷酸。在一些实施方案中，将式I-IV和A-D化合物任选与下述药物联合给药，所述药物包含一种或多种定向抗一种或多种PAK同工型RNA的核酶。RNAi构建物、反义寡核苷酸和核酶的设计、合成和用途可参见例如，Dykxhoorn et al.(2003)Nat.Rev.Mol.Cell.Biol.4:457-467；Hannon et al.(2004)Nature431:371-378；Sarver et al.(1990)Science247:1222-1225；Been et al.(1986)Cell47:207-216)。在一些实施方案中，也可将诱导三螺旋结构的核酸构建物引入到细胞中以抑制PAK基因的转录(Helene(1991)Anticancer Drug Des.6:569-584)。
例如，在一些实施方案中，清除剂为RNAi分子或产生RNAi分子的核酸构建物。RNAi分子包含至少约17个碱基的双链RNA，在所述双链结构的每一端具有2-3个核苷酸单链突出端，其中所述双链RNA的一个链与被期望下调的目标PAK RNA分子是基本互补的。“基本互补的”是指在所述双链区域内的一种或多种核苷酸与相反链核苷酸(一个或多个)不是互补的。任选针对各个RNAi结构根据它们下调目标RNA或蛋白的能力来评估错配物的耐受性。在一些实施方案中，将RNAi以一种或多种短发夹结构RNA(“shRNAs”)形式或以一种或多种经转录产生一种或多种shRNAs的DNA构建物的形式引入到细胞中，其中所述shRNA在细胞内经加工产生一种或多种RNAi分子。
将用于表达siRNA、shRNA、反义RNA、核酶的核酸构建物和用于生成三螺旋结构的核酸任选以RNA分子形式或以重组DNA构建物形式引入。任选使用已知方法对用于降低基因表达的DNA构建物进行设计，从而使所期望的RNA分子在所述细胞中自下述启动子表达，所述启动子在哺乳动物细胞中是转录活性的，例如SV40启动子、人巨细胞病毒介导的-早期启动子(CMV启动子)或pol III和/或pol II启动子。出于一些目的，期望的是使用基于病毒或质粒的核酸构建物。病毒构建物包括但不限于逆转录病毒构建物、慢病毒构建物，或基于痘病毒、单纯疱疹病毒、腺病毒或腺伴随病毒(AAV)。
在其它实施方案中，将式I-IV和A-D化合物任选与减少PAK活性的多肽联合给药。PAK的蛋白和肽抑制剂任选基于PAK的天然底物，例如肌球蛋白轻链激酶(MLCK)、调节性肌球蛋白轻链(R-MLC)、肌球蛋白I重链、肌球蛋白II重链、肌球蛋白VI、钙调结合蛋白、结蛋白、Op18/stathmin、膜突样蛋白、丝蛋白A、LIM激酶(LIMK)、皮层蛋白、肌动蛋白丝切蛋白、Ras、Raf、Mek、p47(phox)、BAD、胱天蛋白酶3、雌激素和/或孕酮受体、NET1、Gαz、磷酸甘油酸变位酶-B、RhoGDI、促乳素、p41Arc、皮层蛋白和/或Aurora-A。在一些实施方案中，将式I-IV和A-D化合物任选与基于PAK本身的序列的药物联合给药，例如当PAK分子处于其同二聚体状态时与同伴PAK分子的催化域结合的PAK蛋白的N-末端部分中的自动抑制区(Zhaoet al.(1998)Mol.Cell Biol.18:2153-2163；Knaus et al.(1998)J.Biol.Chem.273:21512-21518；Hofman et al.(2004)J.Cell Sci.117:4343-4354)。在一些实施方案中，PAK的多肽抑制剂包含肽模拟物，其中所述肽具有与PAK的天然结合配偶体或底物类似的结合特征。
本申请一些实施方案提供的是下调PAK蛋白水平的化合物。在一些实施方案中，本申请所述的化合物活化或增加了PAK的上游调节剂或下游靶点的活性。在一些实施方案中，本申请描述的化合物下调了PAK的蛋白水平。在一些情况下，本申请描述的化合物通过降低细胞中PAK的量减少与脆性X综合征有关的至少一种症状。在一些实施方案中，减少细胞中PAK蛋白水平的化合物也减小细胞中PAK的活性。在一些实施方案中，减小PAK蛋白水平的化合物对细胞中的PAK活性不具有实质影响。在一些实施方案中，增加细胞中PAK活性的化合物减小了所述细胞中PAK蛋白水平。
在一些实施方案中，减少细胞中PAK蛋白量的化合物通过调节PAK的上游效应物或下游调整子的活性减少了PAK的转录和/或翻译或增加PAKmRNA或蛋白的转换率。在一些实施方案中，PAK表达或PAK水平受基于构象、化学修饰、结合状态或PAK本身的活性的反馈调节的影响。在一些实施方案中，PAK表达或PAK水平受基于构象、化学修饰、结合状态或直接或间接作用于PAK信号传导途径的分子活性的反馈调节的影响。本申请使用的“结合状态”是指以下情况中的任一种或它们的组合：PAK、PAK的下游调整子或PAK的下游效应子是否为单体状态或为与其自身的低聚络合物状态，或者其是否与其它多肽或分子结合。例如，在一些实施方案中，当PAK的下游靶点被PAK磷酸化时，其直接或间接下调PAK表达或减少PAKmRNA或蛋白的半衰期。PAK的下游靶点包括但不限于：肌球蛋白轻链激酶(MLCK)、调节性肌球蛋白轻链(R-MLC)、肌球蛋白I重链、肌球蛋白II重链、肌球蛋白VI、钙调结合蛋白、结蛋白、Op18/stathmin、膜突样蛋白、丝蛋白A、LIM激酶(LIMK)、Ras、Raf、Mek、p47phox、BAD、胱天蛋白酶3、雌激素和/或孕酮受体、NET1、Gαz、磷酸甘油酸变位酶-B、RhoGDI、促乳素、p41Arc、皮层蛋白和/或Aurora-A。PAK水平的下调剂包括磷酸化状态的PAK的下游靶点或其片段和高度磷酸化状态的PAK的下游靶点或其片段。
PAK的下游靶点的片段包括具有以下氨基酸序列的任意片段，所述氨基酸序列与下游调整子的至少5个、至少10个、至少20个、至少30个、至少40个、至少50个、至少60个、至少70个、至少80个、至少90个或至少100个连续氨基酸的序列具有至少80％至100％的同一性，例如具有85％、90％、92％、93％、95％、96％、97％、98％、99％或约80％至约100％中任意其它百分数的同一性，其中PAK下游靶点的片段能够下调PAKmRNA或蛋白表达或增加PAK mRNA或蛋白的转换。在一些实施方案中，PAK下游调整子的片段包含包括被PAK识别的磷酸化位点的序列，其中所述位点是被磷酸化的。
在一些实施方案中，将式I-IV和A-D化合物任选与减小PAK水平的化合物联合给药，所述化合物包括抑制PAK下游靶点去磷酸化的肽、多肽或小分子，从而使所述下游靶点的磷酸化维持在使PAK水平下调的水平。
在一些实施方案中，通过活化和/或抑制PAK下游调整子和/或下游靶点来降低或抑制PAK活性。在一些实施方案中，PAK的蛋白表达被下调了。在一些实施方案中，细胞中PAK的量减少。在一些实施方案中，减小细胞中PAK蛋白水平的化合物也减小所述细胞中PAK的活性。在一些实施方案中，减小PAK蛋白水平的化合物不减小细胞中PAK活性。在一些实施方案中，增加细胞中PAK活性的化合物减小所述细胞中PAK蛋白水平。
在一些情况下，将式I-IV和A-D化合物任选与下述多肽联合给药，通过给药病毒表达载体例如，AAV载体、慢病毒载体、腺病毒载体或HSV载体将所述多肽递送至个体的一个或多个脑区域。用于递送治疗蛋白的多种病毒载体描述在例如，美国专利7,244,423、6,780,409、5,661,033中。在一些实施方案中，所要表达的PAK抑制剂多肽受可诱导的启动子(例如含有tet-操纵基因的启动子)的控制。可诱导的病毒表达载体包括例如在美国专利6,953,575中描述的那些。PAK抑制剂多肽的可诱导的表达通过改变给药于个体的诱导剂(例如四环素)的剂量使PAK抑制剂多肽表达受到经严密控制的且可逆的增加。
药物组合物和给药方法的实例
本申请在一些实施方案中提供组合物，其包含治疗有效量的本申请所述的任意化合物(例如式I-IV化合物)。
药物组合物用一种或多种生理学可接受的载体来配制，所述载体包括有利于将所述活性化合物加工成药用制剂的赋形剂和助剂。合适的制剂依赖于所选择的给药途径。药物组合物的总结参见例如，Remington:The Science andPractice of Pharmacy,Nineteenth Ed(Ea hston,Pa.:Mack Publishing Company,1995)；Hoover,John E.,Remington’s Pharmaceutical Sciences,Mack PublishingCo.,Easton,Pennsylvania1975；Liberman,H.A.and Lachman,L.,Eds.,Pharmaceutical Dosage Forms,Marcel Decker,New York,N.Y.,1980；andPharmaceutical Dosage Forms and Drug Delivery Systems,SeventhEd.(Lippincott Williams&Wilkins,1999)。
本申请提供药物组合物，其包括一种或多种PAK抑制剂和药用稀释剂(一种或多种)、赋形剂(一种或多种)或载体(一种或多种)。此外，任选将所述PAK抑制剂以其中混合有其它活性成分的药物组合物形式给药，其为联用疗法形式。在一些实施方案中，所述药物组合物包括其它医用或药用试剂、载体、助剂例如防腐剂、稳定剂、润湿剂或乳化剂、促溶解剂、调节渗透压的盐和/或缓冲剂。此外，所述药物组合物也含有其它有治疗价值的物质。
本申请使用的药物组合物是指PAK抑制剂与其它化学组分(例如载体、稳定剂、稀释剂、分散剂、助悬剂、增稠剂和/或赋形剂)的混合物。所述药物组合物有利于将所述PAK抑制剂给药于有机体。在实施本申请提供的治疗方法或用途时，将治疗有效量的PAK抑制剂置于药物组合物中来给药于患有待被治疗的病症、疾病或障碍的哺乳动物。优选地，所述哺乳动物为人。治疗有效量依据所述病症的严重程度和阶段、个体的年龄和相对健康状况、所使用的PAK抑制剂的效力和其它因素而变化。任选单独使用所述PAK抑制剂或将其与一种或多种治疗剂联合作为混合物的组分来使用。
任选将本申请描述的药物制剂通过多种给药途径给药于个体，所述给药途径包括但不限于，口服给药途径、肠胃外给药途径(例如静脉内、皮下、肌内)、鼻内给药途径、含服给药途径、局部给药途径、直肠给药途径或透皮给药途径。仅举例而言，实施例26a描述了肠胃外制剂，实施例26f描述了直肠制剂。本申请描述的药物制剂包括但不限于，水性液体分散剂、自乳化分散剂、固体溶液剂、脂质体分散剂、气雾剂、固体剂型、粉末剂、立即释放制剂、控制释放制剂、快速融解制剂、片剂、胶囊剂、丸剂、延迟释放制剂、延长释放制剂、脉冲式释放制剂、多颗粒制剂和混合型立即和控制释放制剂。
所述药物组合物包括至少一种PAK抑制剂，其为游离酸或游离碱形式或药用盐形式的活性成分。此外，本申请所述方法和药物组合物包括使用这些PAK抑制剂的具有相同活性类型的N-氧化物、结晶形式(也称作多晶型物)以及活性代谢物。在一些情况中，PAK抑制剂以互变异构体形式存在。所有互变异构体都包括在本申请提供的化合物的范围内。此外，所述PAK抑制剂以非溶剂化形式以及与药用溶剂例如水、乙醇等形成的溶剂化形式存在。本申请提供的PAK抑制剂的溶剂化形式也被认为由本申请披露了。
“载体物质”包括药剂学中任意常用的赋形剂并且应当在以下方面的基础上进行选择：与本申请披露的化合物(例如PAK抑制剂)的相容性和所期望剂型的释放分布性质。示例性载体物质包括例如粘合剂、助悬剂、崩解剂、填充剂、表面活性剂、增溶剂、稳定剂、润滑剂、润湿剂、稀释剂等。
此外，将包括PAK抑制剂的本申请描述的药物组合物配制成任意适当的剂型，所述剂型包括但不限于，用于由患者口服摄入的水性口服分散剂、液体剂、凝胶剂、糖浆剂、酏剂、浆剂(slurry)、混悬剂等；固体口服剂型、气雾剂、控制释放制剂、快速融解制剂、泡腾剂、冻干剂、片剂、粉末剂、丸剂、锭剂、胶囊剂、延迟释放制剂、延长释放制剂、脉冲式释放制剂、多颗粒制剂和混合型立即释放和控制释放制剂。在一些实施方案中，包含PAK抑制剂的制剂为固体药物分散剂。固体分散剂为一种或多种活性成分于固态惰性载体或基质中的分散剂，其是通过熔化(或熔融)、溶剂(solvent)或熔化剂方法制备的。(Chiou and Riegelman,Journal of Pharmaceutical Sciences,60,1281(1971))。一种或多种活性剂在固体稀释剂中的分散是在无机械搅拌的情况下实现的。固体分散剂也被称作固态分散剂。在一些实施方案中，将本申请描述的任意化合物(例如式I-IV和A-D化合物)配制成喷雾干燥制剂(SDD)。SDD为药物于聚合物基质中的单相无定形分子分散剂。其为通过以下方法制备的固体溶液剂：将所述药物和聚合物溶解在溶剂(例如丙酮、甲醇等)中并喷雾干燥所述溶液。所述溶剂自液滴中快速蒸发，这使所述聚合物和药物的混合物快速固化，将所述药物锁定为无定形形式，其为无定形分子分散剂。在一些实施方案中，将所述无定形分散剂填充到胶囊中和/或构建成用于重构的口服粉末剂。包含药物的SDD的溶解度高于结晶形式药物或非SDD无定形形式药物的溶解度。在本申请所述方法的一些实施方案中，将PAK抑制剂以被构建成本申请所述适当剂型的SDD形式给药。
任选通过以下方式获得口服用药物制剂：将一种或多种固体赋形剂与PAK抑制剂混合，任选研磨所得混合物，并且在视情况加入适当的助剂后，加工所述颗粒混合物得到片剂或锭剂芯。适当的赋形剂包括例如填料如糖，包括乳糖、蔗糖、甘露醇或山梨糖醇；纤维素制剂，例如玉米淀粉、小麦淀粉、稻谷淀粉、马铃薯淀粉、明胶、西黄蓍胶、甲基纤维素、微晶纤维素、羟基丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠；或其它赋形剂，例如:聚乙烯吡咯烷酮(PVP或聚维酮)或磷酸钙。视情况加入崩解剂，例如交联羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮、琼脂或海藻酸或其盐例如海藻酸钠。
向锭剂芯提供适当的包衣。为了该目的，通常使用糖的浓溶液，其任选含有阿拉伯胶、滑石、聚乙烯吡咯烷酮、卡泊波凝胶、聚乙二醇和/或二氧化钛、漆溶液(lacquer solution)和适当的有机溶剂或溶剂混合物。任选向所述片剂或锭剂包衣中添加染料或色素，用以识别或表征活性化物剂量的不同组合。
在一些实施方案中，本申请披露的固体剂型为片剂形式(包括混悬片剂、快速融解片剂、咀嚼崩解片剂(bite-disintegration tablet)、快速崩解片剂、泡腾片或小胶囊)、丸剂、粉末剂(包括无菌包装粉末剂、可分散粉末剂或泡腾粉末剂)、胶囊剂(包括软胶囊或硬胶囊，例如从动物源明胶或植物源HPMC制备的胶囊剂或“喷撒式胶囊(sprinkle capsule)”)、固体分散剂、固体溶液剂、可生物蚀解的剂型、控制释放制剂、脉冲式释放剂型、多颗粒剂型、小药丸剂、颗粒剂或气雾剂。举例而言，实施例26b描述了为胶囊的固体剂型。在其它实施方案中，所述药物制剂为粉末剂形式。在其它实施方案中，所述药物制剂为片剂形式，包括但不限于快速融解片剂。此外，任选将PAK抑制剂的药物制剂以单一胶囊或多胶囊剂型形式给药。在一些实施方案中，将所述药物制剂分成两个或三个或四个胶囊或片剂来给药。
在另一个方面中，剂型包括微囊化剂型。在一些实施方案中，一种或多种其它相容物质存在于微囊化物质中。示例性物质包括但不限于pH修饰剂、腐蚀促进剂(erosion facilitator)、消泡剂、抗氧化剂、矫味剂和载体物质例如粘合剂、助悬剂、崩解剂、填充剂、表面活性剂、增溶剂、稳定剂、润滑剂、润湿剂和稀释剂。
示例性的用于延迟包括PAK抑制剂的制剂的释放的微囊化物质包括但不限于，羟基丙基纤维素醚(HPC)例如或Nisso HPC；低取代羟基丙基纤维素醚(L-HPC)；羟基丙基甲基纤维素醚(HPMC)例如Seppifilm-LC、Metolose SR、Opadry YS、PrimaFlo、BenecelMP824和Benecel MP843；甲基纤维素聚合物例如乙酸硬脂酸羟基丙基甲基纤维素Aqoat(HF-LS、HF-LG、HF-MS)和乙基纤维素(EC)和它们的混合物例如E461、聚乙烯醇(PVA)例如Opadry AMB；羟基乙基纤维素例如羧基甲基纤维素和羧基甲基纤维素的盐(CMC)例如聚乙烯醇和聚乙二醇共聚物例如甘油一酯(Myverol)；甘油三酯(KLX)；聚乙二醇；改性食物淀粉；丙烯酸酯聚合物和丙烯酸酯聚合物与纤维素醚的混合物例如 40D；乙酸邻苯二甲酸纤维素；sepifilms例如HPMC和硬脂酸的混合物；环糊精和这些物质的混合物。
任选将包括PAK抑制剂的所述药物固体口服剂型(包括本申请所述的制剂)进一步配制以提供所述PAK抑制剂的控制释放。控制释放是指历时延长的一段时间，使所述PAK抑制剂按照所期望的分布从结合所述PAK抑制剂的剂型中释放。控制释放分布包括例如持续释放分布、延长释放分布、脉冲式释放分布和延迟释放分布。与立即释放组合物不同，控制释放组合物允许历时延长的一段时间按照预先设定的分布向个体递送药物。所述释放速度提供治疗有效水平的药物，保持延长的一段时间，并因此提供与常规快速释放剂型相比较长期的药理学应答，同时使副反应最小。所述较长期的应答提供用相应短效立即释放制剂所无法实现的多种潜在益处。
在其它实施方案中，用脉冲式剂型递送包括PAK抑制剂的本申请所述的制剂。脉冲式剂型能够在控制的滞后时间后的预定的时间点或在具体位点提供一种或多种立即释放脉冲。任选用多种脉冲式制剂给药包括PAK抑制剂的脉冲式剂型(包括本申请描述的制剂)，所述多种脉冲式制剂包括但不限于在美国专利5,011,692、5,017,381、5,229,135和5,840,329中描述的那些。适于用于本发明制剂的其它脉冲式释放剂型包括但不限于例如，美国专利4,871,549、5,260,068、5,260,069、5,508,040、5,567,441和5,837,284。
用于口服给药的液体制剂剂型任选为选自下组的水性混悬剂，所述组包括但不限于药用水性口服分散剂、乳剂、溶液剂、酏剂、凝胶剂和糖浆剂。参见例如Singh et al.,Encyclopedia of Pharmaceutical Technology,2nd Ed.,pp.754-757(2002)。除了所述PAK抑制剂，所述液体剂型任选包括添加剂，例如:(a)崩解剂；(b)分散剂；(c)润湿剂；(d)至少一种防腐剂，(e)粘度增强剂，(f)至少一种增甜剂，和(g)至少一种矫味剂。在一些实施方案中，所述水性分散剂进一步包括晶体形成抑制剂。
在一些实施方案中，本申请描述的药物制剂为自乳化药物递送系统(SEDDS)。乳剂为一种不混溶相于另一种不混溶相中的分散体，通常为微滴形式。一般而言，乳剂是通过剧烈机械分散产生的。与乳剂或微乳剂不同，当将SEDDS加至过量水中时，其自发形成乳剂，无需任何额外的机械分散或搅拌。SEDDS的优点为仅需轻微搅拌便将微滴分散在整个溶液中。此外，水或水相任选在即将给药前加入，这确保不稳定或疏水性活性成分的稳定性。因此，所述SEDDS为口服和肠胃外递送疏水性活性成分提供有效递送系统。在一些实施方案中，SEDDS改善了疏水性活性成分的生物利用度。生产自乳化剂型的方法包括但不限于例如，美国专利5,858,401、6,667,048和6,960,563。
适当的鼻内制剂包括在例如，美国专利4,476,116、5,116,817和6,391,452中描述的那些。除了所述活性成分外，鼻腔剂型还通常含有大量的水。任选存在少量的其它成分例如pH调整剂、乳化剂或分散剂、防腐剂、表面活性剂、凝胶剂或缓冲剂和其它稳定剂和增溶剂。
对于通过吸入给药，所述PAK抑制剂任选为气雾剂(aerosol)、薄雾剂(mist)或粉末剂形式。本申请描述的药物组合物便利地以自加压包装或喷雾器提供的气雾剂喷雾的形式递送，使用适当的推进剂，例如二氯二氟甲烷、三氯氟甲烷、二氯四氟乙烷、二氧化碳或其它适当的气体。在加压气雾剂的情况下，通过提供递送计量量的阀来确定剂量单位。用在吸入器或吹入器中的胶囊和弹射剂(仅举例而言，例如明胶胶囊和明胶弹射剂)经配制含有PAK抑制剂和适当的粉末剂基质(例如乳糖或淀粉)的粉末混合物。举例而言，实施例26e描述了吸入制剂。
包括PAK抑制剂的含服制剂包括但不限于，美国专利4,229,447、4,596,795、4,755,386和5,739,136。此外，本申请描述的含服剂型任选进一步包括也用于将所述剂型粘附于口腔黏膜的可生物蚀解的(可水解的)聚合载体。所述含服剂型经制造在预定的时间段内逐渐蚀解，其中基本在整个过程中进行PAK抑制剂的递送。含服药物递送避免了口服药物给药遇到的缺点，例如吸收慢、活性剂被胃肠道中存在的流体降解和/或在肝脏中首过失活。所述可生物蚀解的(可水解的)聚合载体通常包含粘附于口腔黏膜湿表面的亲水性(水溶的和水溶胀的)聚合物。本申请中有用的聚合载体的实例包括丙烯酸聚合物和共聚物，例如已知为“卡波姆”((可从B.F.Goodrich获得)为一种这样的聚合物)的那些。也可结合到本申请描述的含服剂型中的其它组分包括但不限于，崩解剂、稀释剂、粘合剂、润滑剂、矫味剂、着色剂、防腐剂等。对于含服或舌下给药，所述组合物任选采取以常规方式配制的片剂、糖锭剂或凝胶剂形式。举例而言，实施例26c和26d描述了舌下制剂。
PAK抑制剂的透皮制剂通过例如以下文献中描述的那些来给药：美国专利3,598,122、3,598,123、3,710,795、3,731,683、3,742,951、3,814,097、3,921,636、3,972,995、3,993,072、3,993,073、3,996,934、4,031,894、4,060,084、4,069,307、4,077,407、4,201,211、4,230,105、4,292,299、4,292,303、5,336,168、5,665,378、5,837,280、5,869,090、6,923,983、6,929,801和6,946,144。举例而言，实施例26g描述了局部制剂。
本申请描述的透皮制剂包括至少三种组分：(1)PAK抑制剂的制剂；(2)渗透增强剂；和(3)水性助剂。此外，透皮制剂包括例如(但不限于)以下组分：凝胶剂、乳膏剂和软膏剂基质等。在一些实施方案中，所述透皮制剂进一步包括织造或非织造基底材料，从而增强吸收并防止所述透皮制剂从皮肤上脱离。在其它实施方案中，本申请描述的透皮制剂维持饱和或超饱和状态以促进扩散到皮肤内。
在一些实施方案中，适于透皮给药PAK抑制剂的制剂采用透皮递送装置和透皮递送贴剂并且为溶解和/或分散在聚合物或粘合剂中的亲脂性乳液或经缓冲的水溶液。所述贴剂任选被构造用于连续、脉冲式或按需递送药物。进一步，PAK抑制剂的透皮递送任选借助离子电渗贴剂等来完成。此外，透皮贴剂提供PAK抑制剂的控制递送。任选通过使用速度控制膜或通过将PAK抑制剂锁定在聚合物介质或凝胶内来减慢吸收速度。反过来，吸收增强剂用于增加吸收。吸收增强剂或载体包括帮助穿过皮肤的可吸收药用溶剂。例如，透皮装置为绷带形式，其包含背衬膜、含有PAK抑制剂(任选含有载体)的储库、任选的速度控制屏障(从而在延长的时间段内以受控且预定的速度将所述PAK抑制剂递送至宿主的皮肤)和将所述装置固定到皮肤的装置。
适于肌内、皮下或或静脉内注射的包括PAK抑制剂的制剂包括生理学可接受的无菌水性或非水性溶液剂、分散剂、混悬剂或乳剂，和用于重构在无菌可注射溶液或分散液中的无菌粉末剂。适当的水性和非水性载体、稀释剂、溶剂或媒介物的实例包括水、乙醇、多元醇(丙二醇、聚乙二醇、甘油、克列莫佛(Cremophor)等)、它们的适当混合物；植物油(例如橄榄油)和可注射有机酯例如油酸乙酯。维持适当的流动性，这例如通过使用包衣例如卵磷脂、在分散剂的情况下通过维持所需的粒径和通过使用表面活性剂实现。适于皮下注射的制剂也含有任选的添加剂例如防腐剂、润湿剂、乳化剂和分散剂。
对于静脉内注射，任选将PAK抑制剂配制成水溶液，优选配制于生理学相容的缓冲液例如汉克斯溶液(Hank’s solution)、林格溶液(Ringer’s)或生理盐水缓冲液中。对于透粘膜给药，将适于待要渗过的屏障的渗透剂用在所述制剂中。对于其它肠胃外注射，适当的制剂包括水性或非水性溶液剂，优选含有生理学相容的缓冲剂或赋形剂。
肠胃外注射任选包括弹丸注射或连续输注。用于注射的制剂任选以单位剂型形式存在，例如于安瓿中或于多剂量容器中，添加有防腐剂。在一些实施方案中，本申请描述的药物组合物为适于肠胃外注射的形式(其为于油性或水性媒介物中的无菌混悬剂、溶液剂或乳剂)并含有配制用试剂例如混悬剂、稳定剂和/或分散剂。用于肠胃外给药的药物制剂包括水可溶形式的PAK抑制剂的水溶液。此外，PAK抑制剂的混悬液任选以适当的油性注射混悬液形式来制备。
在一些实施方案中，局部给药所述PAK抑制剂并将其配制成多种可局部给药的组合物，例如溶液剂、混悬剂、洗剂、凝胶剂、糊剂、药棒(medicatedstick)、药膏(balm)、乳膏剂或软膏剂。所述药物组合物任选含有增溶剂、稳定剂、张度增强剂、缓冲剂和防腐剂。
将所述PAK抑制剂也任选配制成直肠组合物，例如灌肠剂、直肠凝胶剂、直肠泡沫剂、直肠气雾剂、栓剂、胶冻样栓剂或贮留灌肠剂，其含有常规栓剂基质例如可可脂或其它甘油酯以及合成聚合物例如聚乙烯吡咯烷酮、PEG等。在栓剂形式的组合物中，首先将低熔点蜡(例如但不限于脂肪酸甘油酯的混合物(任选结合有可可脂))融化。
给药方法和治疗方案的实例
将PAK抑制剂任选用在用于预防性和/或治疗性处置本申请所述疾病的药物的制备中，所述疾病会从症状改善中受益或至少部分受益。此外，在需要所述治疗的个体中治疗本申请所述任一种疾病或病症的方法包括给药药物组合物，所述药物组合物含有对所述个体为治疗有效量的至少一种本申请所述的PAK抑制剂或其药用盐、药用N-氧化物、药学活性代谢物、药用前药或药用溶剂化物。
在患者的状况未得到改善的情况下，在经医生慎重考虑后，任选长期给药所述PAK抑制剂，即保持延长的一段时间(包括所述患者生命的整个期间)，目的是改善或控制或限制患者疾病或病症的症状。
在其中患者的状态未得到改善的情况下，在经医生慎重考虑后，任选连续给药所述PAK抑制剂；可选择地，将所给药药物的剂量临时减少或临时暂停一定长度时间(即，“休药期”)。休药期的长度在2天至1年之间变化，包括(仅举例而言)2天、3天、4天、5天、6天、7天、10天、12天、15天、20天、28天、35天、50天、70天、100天、120天、150天、180天、200天、250天、280天、300天、320天、350天或365天。休药期间剂量减少包括10％-100％，包括(仅举例而言)减少10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或100％。
在患者的状况已发生好转的情况下，视情况给予维持剂量。随后，将给药剂量和/或给药频率降至(其为所述症状的函数)所改善的疾病、障碍或病症得以维持的水平。在一些实施方案中，患者需要长期间歇治疗以防止症状的任意复发。
在一些实施方案中，本申请所述的药物组合物为适于单一给药精确剂量的单位剂型。在单位剂型中，将所述制剂分成含有适当量的一种或多种PAK抑制剂的单位剂量。在一些实施方案中，所述单位剂量为含有离散量的制剂的包装形式。非限制性实例为包装片剂或胶囊和装在小瓶或安瓿中的粉末剂。在一些实施方案中，将水性混悬液组合物包装在单一剂量、不可重新盖紧的容器中。可选择地，使用多剂量、可重新盖紧的容器，在该情况下，通常在所述组合物中包含防腐剂。仅举例而言，用于肠胃外注射的制剂以单位剂型(包括但不限于安瓿)存在或存在于多剂量容器中，添加有防腐剂。
适于PAK抑制剂的每日剂量为约0.01至约2.5mg/kg体重。在较大型动物(包括但不限于人)中的指示日剂量范围为约0.5mg至约1000mg，便利地以分份剂量给药，包括但不限于每日最高四次或延长释放形式。用于口服给药的适当单位剂型包括约1至约500mg活性成分、约1至约250mg活性成分或约1至约100mg活性成分。前述范围仅为建议性的，因为就单个治疗方案而言的变量的数目庞大，并且从这些推荐值产生的相当大的偏差是不常见的。任选根据多种变量来改变所述剂量，所述变量为但不限于所使用的PAK抑制剂的活性、待治疗的疾病或病症、给药模式、个体的需要量、所治疗疾病或病症的严重程度和执业医师的判断。
所述治疗方案的毒性和治疗效力任选在细胞培养物或实验动物中确定，包括但不限于确定LD50(使群体的50％致死的剂量)和ED50(在群体的50％中有效的剂量)。毒性作用和治疗作用之间的剂量比为治疗指数，其被表达为LD50和ED50之间的比。表现出高治疗指数的PAK抑制剂是优选的。将从细胞培养物测定和动物研究获得的数据任选用在配制一定范围的人用剂量中。所述PAK抑制剂的剂量优选在具有最小毒性的包括ED50的循环浓度(circulating concentration)范围内。所述剂量任选在该范围内根据所采用的剂型和所使用的给药途径而变化。
用于识别和表征PAK抑制剂的测定
任选在高通量体外测定或细胞测定中识别小分子PAK抑制剂，所述测定如例如，Yu et al(2001),J Biochem(Tokyo)；129(2):243-251；Rininsland etal(2005),BMC Biotechnol,5:16；and Allen et al(2006),ACS Chem Biol；1(6):371-376中所述。适于本申请所述方法的PAK抑制剂是从多种来源获得的，所述来源包括天然来源(例如植物提取物)和合成来源。例如，从组合库分离出的候选PAK抑制剂，所述组合库即为经由化学合成或生物合成通过组合多个化学“构建块(building block)”生成的不同化学性化合物的集合。例如，线性组合化学库例如多肽库是通过将一套被称为氨基酸的化学构建块以每种可能方式组合成给定的化合物长度(即，多肽化合物中氨基酸的数目)形成的。可视需要通过化学构建块的所述组合性混合合成数百万化学化合物。理论上，100个可互换化学构建块的所述系统性组合性混合导致合成1亿个四聚化合物或100亿个五聚化合物。参见Gallop et al.(1994),J.Med.Chem.37(9),1233。库的每个成员可为单个的和/或可为混合物的一部分(例如“压缩库”)。所述库可包含经纯化的化合物和/或可为“脏的(dirty)”(即，含有一定量的杂质)。组合化学库的制备和筛选是文献记载的方法。参见Cabilly,ed.,Methods in Molecular Biology,Humana Press,Totowa,NJ,(1998)。组合化学库包括但不限于：多样异构体例如乙内酰脲、苯并二氮杂和肽，如例如，Hobbs et al.(1993),Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.90,6909中所述；小化合物库的类似有机合成，如Chen et al.(1994),J.Amer.Chem.Soc.,116:2661；低聚氨基甲酸酯类，如Cho,et al.(1993),Science261,1303中所述；肽基膦酸酯类，如Campbell et al.(1994),J.Org.Chem.,59:658中所述；和小的有机分子库，其含有例如，噻唑烷酮类和间甲噻嗪烷酮(metathiazanone)(美国专利5,549,974)、吡咯烷(美国专利5,525,735和5,519,134)、苯并二氮杂基(美国专利5,288,514)。此外，多种组合库是可从例如ComGenex(Princeton,NJ)；Asinex(Moscow,Russia)；Tripos,Inc.(St.Louis,MO)；ChemStar,Ltd.(Moscow,Russia)；3D Pharmaceuticals(Exton,PA)；和Martek Biosciences(Columbia,MD)商购的。
用于制备组合库的装置是商购的(参见例如357MPS,390MPS fromAdvanced Chem Tech,Louisville,KY；Symphony from Rainin,Woburn,MA；433A from Applied Biosystems,Foster City,CA；and9050Plus from Millipore,Bedford,MA)。也已开发出多种机器人系统用于溶液相化学。这些系统包括自动工作站如由Takeda Chemical Industries,LTD(Osaka,Japan)开发的自动合成装置和使用机械臂的多种机器人系统(Zymate II)。上述装置中的任一种任选用于生成用来识别和表征PAK抑制剂的组合库，所述组合库模拟通过适于本申请所述方法的小分子PAK抑制剂进行的人工合成操作。上述装置中的任一种任选用于识别和表征适于本申请披露的方法的小分子PAK抑制剂。在本申请披露的多个实施方案中，披露的PAK抑制剂、PAK结合分子和PAK清除剂为多肽或蛋白形式(其中多肽包含两个或多个氨基酸)。在这些实施方案中，发明人还认为PAK抑制剂、结合分子和清除剂也包括基于多肽的肽模拟物，其中所述肽模拟物通过复制PAK或其调整子的结合或底物相互作用性质来与PAK或其上游或下游调整子相互作用。核酸适体(aptamer)也被认为是PAK抑制剂、结合分子和清除剂，其为非肽或核酸的小分子。例如，在一些实施方案中，小分子PAK结合配偶体、抑制剂或清除剂或PAK调节剂或靶标的小分子激动剂或拮抗剂是基于对PAK或其调节剂或靶标的结构和与相互作用分子的结合相互作用的分析，使用“推理性药物设计”设计或选择的(参见例如Jacobsen et al.(2004)Molecular Interventions4:337-347；Shi etal.(2007)Bioorg.Med.Chem.Lett.17:6744-6749)。
潜在抑制剂的识别是通过例如在候选抑制剂存在下测定PAK的体外激酶活性。在所述测定中，在含有放射性标记的磷酸根的磷酸供体(例如ATP)的存在下，使通过重组手段产生的PAK和/或特征性PAK片段与底物接触，并测量PAK-依赖性结合。“底物”包括含有适当羟基部分的任意底物，所述羟基部分在由PAK催化的反应中可接受来自供体分子例如ATP的γ-磷酸根基团。所述底物可为PAK的内源性底物(即在未经修饰的细胞中被天然存在的PAK磷酸化的天然存在的底物)或为在生理条件下通常不被PAK磷酸化但在所采用的条件下可被磷酸化的任意其它底物。所述底物可为蛋白或肽，并且所述磷酸化反应可在所述底物的丝氨酸和/或苏氨酸残基上进行。例如，通常用在所述测定中的特异性底物包括但不限于组蛋白蛋白质和髓磷脂碱蛋白。在一些实施方案中，PAK抑制剂是用技术识别的。
对底物的PAK依赖性磷酸化的检测可通过多种不同于测量放射标记的磷酸根结合的手段来量化。例如，磷酸根的结合可影响所述底物的生理化学性质例如电泳泳动度、色谱性质、光吸收、荧光和磷光。可选择地，可生成单克隆或多克隆抗体，其选择性地识别区分所述底物的磷酸化形式和非磷酸化形式，从而使抗体作为PAK激酶活性的指示剂发挥作用。
高通量PAK激酶测定可在例如微量滴定板上进行，其中每个孔含有PAK激酶或其活性片段、共价连于每个孔的底物、P32放射标记的ATP和潜在的PAK抑制剂候选物。微量滴定板可含有96个孔或1536个孔(用于大规模筛选组合库化合物)。在所述磷酸化反应结束后，将所述板洗涤，剩余结合的底物。然后经由放射自显影或抗体检测检测所述板的磷酸根基团结合。通过以下方式识别候选PAK抑制剂：与单独的PAK磷酸转移酶能力相比，PAK磷酸转移酶对底物能力减少的量。
识别潜在PAK抑制剂也可例如通过例如以下方式确定：体外竞争性结合测定PAK的催化位点例如ATP结合位点和/或底物结合位点。对于对ATP结合位点的结合测定，使用与所述ATP结合位点具有高亲和力的已知蛋白激酶抑制剂，例如十字孢碱。将十字孢碱固定并可将其荧光性标记、放射标记或以允许检测的任意方式标记。将标记的十字孢碱与潜在的PAK抑制剂候选物一起引入至重组表达的PAK蛋白或其片段。测试所述候选物与经固定的十字孢碱以浓度依赖方式竞争结合于PAK蛋白的能力。十字孢碱结合的PAK的量与候选抑制剂对PAK的亲和力成反比。潜在的抑制剂将减少十字孢碱与PAK的可计量结合。参见例如Fabian et al(2005)Nat.Biotech.,23:329。然后对于从该竞争性结合测定PAK的ATP结合位点的测定识别出的候选物，进一步筛选其抗其它激酶的选择性，从而确定针对PAK的特异性。
对潜在PAK抑制剂的识别也可例如通过在抑制剂候选物存在下细胞内测定PAK的活性来确定。可使用各种细胞系和组织，包括为了该目的被专门工程化的细胞。细胞内筛选抑制剂候选物可通过监测PAK活性的下游效应来测定PAK活性。所述效应包括但不限于形成外周肌动蛋白微端丝和/或张力丝的相关丢失以及其它细胞应答例如生长、生长停滞、分化或细胞凋亡。参见例如Zhao et al.,(1998)Mol.Cell.Biol.18:2153。例如，在PAK酵母测定中，酵母细胞在葡萄糖介质中正常生长。然而，一旦暴露于半乳糖，细胞内PAK表达被诱导，随后所述酵母细胞死亡。抑制PAK活性的候选物化合物是通过它们阻止所述酵母细胞因PAK活化而死亡的能力识别的。
可选择地，可通过以下方式在基于细胞的测定中观察到PAK下游靶点的PAK-介导的磷酸化：先用PAK抑制剂候选物处理各种细胞系或组织，然后将所述细胞溶解并检测PAK介导的事件。用在该实验中的细胞系可包括为了该目的被专门工程化的细胞。PAK介导的事件包括但不限于下游PAK介质的PAK介导的磷酸化。例如，下游PAK介质的磷酸化可用特异性识别磷酸化PAK介质但不识别非磷酸化形式的抗体来检测。这些抗体已在文献中描述并已广泛用在激酶筛选运动中。在一些情况下，在处理用EGF或鞘氨醇刺激的HeLa细胞细胞以检测下游PAK信号传导事件后，使用磷酸LIMK抗体。
对潜在PAK抑制剂的识别也可例如通过牵涉使用动物模型的体内测定来确定，所述动物模型包括已被工程化以具有具体缺陷或携带标记物的转基因动物，所述标记物可用于测量候选物物质到达和/或影响有机体内不同细胞的能力。例如，DISC1敲除的小鼠由于增加数目的树突棘和大量长且不成熟棘而在突触可塑性和行为方面存在缺陷。因此，识别PAK抑制剂可包括向DISC1敲除小鼠给予候选物并观察突触可塑性和行为缺陷中的逆转，其为PAK抑制的表现。
例如，脆性X智力低下1(FMR1)敲除小鼠由于增加数目的树突棘和大量长且不成熟棘而在突触可塑性和行为方面存在缺陷。参见例如Comery etal.,(1997)Proc.Natl.Acad.Sci.USA,94:5401-04。由于PAK是FMR1基因的下游效应子，因此在使用抑制内源性PAK活性的PAK的显性负性转基因物后，所述缺陷被逆转。参见Hayashi et al.(2007)Proc.Natl.Acad.Sci.USA,104:11489-94。因此，识别PAK抑制剂可包括向FMR1敲除小鼠给予候选物并观察突触可塑性和行为缺陷中的逆转，其为PAK抑制的表现。
例如，阿尔茨海默氏病的适当动物模型为人突变基因的基因嵌入动物或转基因动物，包括APP(APPswe)“瑞典”突变的转基因动物、表达早老素1和早老素2的突变形式(在家族/早期发病AD中找到的)的转基因动物。因此，识别PAK抑制剂可包括向基因嵌入动物给予候选物并观察突触可塑性和行为缺陷中的逆转，其为PAK抑制的表现。
向所述动物给药所述候选物是经由任何临床或非临床途径，包括但不限于口服给药、鼻腔给药、含服给药和/或局部给药。此外或可选择地，给药可为气管内滴注、支气管滴注、皮内注射、皮下注射、肌内注射、腹膜内注射、吸入和/或静脉内注射。
棘形态中的变化是用任意合适的方法检测的，例如通过使用3D和/或4D实时交互成像和可视化。在一些情况下，产物的Imaris suite(从BitplaneScientific Solutions获得)为从共聚焦和宽场显微镜数据获得的3D和4D显微镜数据库的可视化、分割和判读提供功能性。
实施例
以下具体实施例应被理解为仅是示例性的，并且无论如何也绝不是限制说明书的剩余部分。
除非实施例中另有说明，所有合成化学是在标准实验室玻璃器皿中进行的。商购试剂原样使用。
分析性LC/MS A在带有可变波长检测器和Agilent6110单四极质谱仪的Agilent1200系统上进行，阳离子和阴离子扫描交替(AN/B)。
分析性LC/MS B在带有可变波长检测器和Agilent G1956A单四极质谱仪的Agilent1200系统上进行，阳离子或阴离子扫描(N)。
分析性LC/MS C在带有可变波长检测器和Agilent G1946D单四极质谱仪的Agilent1100系统上进行，阳离子或阴离子扫描(AY)。
分析性LC/MS D是在带有可变波长检测器和Agilent6110单四极质谱仪的Agilent1200系统上进行，阳离子或阴离子扫描(AS/F)。
分析性LC/MS E是在带有可变波长检测器和Agilent G1946A单四极质谱仪的gilent1100系统上进行，阳离子或阴离子扫描(AX)。
分析性LC/MS F是在带有可变波长检测器和Agilent G1946A单四极质谱仪的Agilent1100系统上进行，阳离子或阴离子扫描(I/E/W)。
分析性LC/MS G是在带有可变波长检测器和SHIMADZU2010EV单四极质谱仪的SHIMADZU LC-20AB系统上进行，阳离子扫描(R)。
保留时间是从提取出的220nm色谱图确定的。在Bruker DRX-400上在400MHz进行1H NMR。在Biotage Initiator中进行微波反应，使用设备软件来控制加热时间和压力。手动进行硅胶色谱法。
制备性HPLC方法A:制备性HPLC在Waters1525/2487上进行，在220nm进行UV检测，手动收集。
HPLC柱:ASB-C1821.2x150mm。
HPLC梯度:25mL/min，(0.01％HCL)水:乙腈；针对各个分离对梯度形状进行优化。
制备性HPLC方法B:
HPLC柱:Phenomenex21.2x150mm。
HPLC梯度:25mL/min，(0.1％FA)水:乙腈；针对各个分离对梯度形状进行优化。
实施例1:合成6-(2-氯-4-(6-甲基吡嗪-2-基)苯基)-8-乙基-2-((3-羟基丙基)氨基)吡啶并[2,3-d]嘧啶-7(8H)-酮(5)
步骤1:合成3-(三甲基甲硅烷基氧基)丙-1-胺(2)
在15℃，将TMSCl(3.2mL,25.4mmol)加到3-氨基-1-丙醇(1.5mL,20.0mmol)、Et3N(2.42g,24.0mmol,1.2当量)和DMAP(24mg,1mol％)于CH2Cl2(60mL)中的溶液中。将反应混合物温热至室温并搅拌16h。反应混合物用水(30mL)洗涤，干燥(Na2SO4)，经硅藻土过滤并浓缩，得到化合物2(2.63g,89％)，为黄色液体。
步骤2:合成6-(2-氯-4-(6-甲基吡嗪-2-基)苯基)-8-乙基-2-((3-((三甲基甲硅烷基)氧基)丙基)氨基)吡啶并[2,3-d]嘧啶-7(8H)-酮(4)
将2-氯-6-(2-氯-4-(6-甲基吡嗪-2-基)苯基)-8-乙基吡啶并[2,3-d]嘧啶-7(8H)-酮3(0.5g,1.21mmol)、3-((三甲基甲硅烷基)氧基)丙-1-胺(0.36g,2.42mmol)2和Et3N(122mg,1.21mol)于异丙醇(5mL)中的混合物回流搅拌18h。通过LCMS监测反应，直到反应完成。将该混合物蒸发得到4(0.5g)，其为黄色固体。化合物不经进一步纯化直接用在下一步骤中。LCMS m/z523.10(M+H)+。
步骤3:合成6-(2-氯-4-(6-甲基吡嗪-2-基)苯基)-8-乙基-2-((3-羟基丙基)氨基)吡啶并[2,3-d]嘧啶-7(8H)-酮(5)
将制备性HCl-MeOH(10mL,4N)滴加到化合物4(0.5g,粗制的)于MeOH(5mL)中的混合物中，将混合物在N2下搅拌过夜，浓缩并经制备性HPLC纯化，得到5(107mg)。LCMS m/z451.2(M+H)+。1H NMR(400MHz,DMSO-d6)δ9.17(s,1H),8.76(s,1H),8.57(s,1H),8.37-8.35(br,1H),8.28(s,1H),7.89(s,1H),7.57-7.55(dd,1H),4.33(br,2H),3.53-3.48(m,4H),2.69(s,3H),1.76-1.70(br,2H),1.24-1.20(t,3H)。
表1中的化合物是使用实施例1描述的方法用适当的苯基乙酸酯、醛和胺制得的。通常在经制备性HPLC纯化后获得化合物。
表1:
生物学实施例
实施例2:体外PAK抑制测定
测定条件
将化合物在孔中在1％DMSO(最终)中进行筛选。对于10点滴定，进行3-倍连续稀释。将所有肽/激酶混合物在适当的激酶缓冲液中稀释至2X工作浓度。
激酶特异性测定条件
PAK1
在50mM HEPES(pH7.5)、0.01％BRIJ-35、10mM MgCl2、1mM EGTA中准备2X PAK1/Ser/Thr19混合物。最终的10μL激酶反应混合物由2.71-30.8ng PAK1和2μM Ser/Thr19于50mM HEPES(pH7.5)、0.01％BRIJ-35、10mM MgCl2、1mM EGTA中的混合物组成。将激酶反应混合物孵育1小时后，加入显色剂A(Development Reagent A)的1:128稀释液，5μL。
PAK2(PAK65)
在50mM HEPES(pH7.5)、0.01％BRIJ-35、10mM MgCl2、1mM EGTA中准备2X PAK2(PAK65)/Ser/Thr20混合物。最终的10μL激酶反应混合物由0.29-6ng PAK2(PAK65)和2μM Ser/Thr20于50mM HEPES(pH7.5)、0.01％BRIJ-35、10mM MgCl2、1mM EGTA中的混合物组成。将激酶反应混合物孵育1小时后，加入显色剂A的1:256稀释液，5μL。
PAK3
在50mM HEPES(pH7.5)、0.01％BRIJ-35、10mM MgCl2、1mM EGTA中准备2X PAK3/Ser/Thr20混合物。最终的10μL激酶反应混合物由2.25-22ng PAK3和2μM Ser/Thr20于50mM HEPES(pH7.5)、0.01％BRIJ-35、10mMMgCl2、1mM EGTA中的混合物组成。将激酶反应混合物孵育1小时后，加入显色剂A的1:256稀释液，5μL。
PAK4
在50mM HEPES(pH7.5)、0.01％BRIJ-35、10mM MgCl2、1mM EGTA中准备2X PAK4/Ser/Thr20混合物。最终的10μL激酶反应混合物由0.1-0.75ng PAK4和2μM Ser/Thr20于50mM HEPES(pH7.5)、0.01％BRIJ-35、10mM MgCl2、1mM EGTA中的混合物组成。将激酶反应混合物孵育1小时后，加入显色剂A的1:256稀释液，5μL。
测定对照物
制备以下针对每种单独激酶的对照并且将其放在与所述激酶相同的板上：
0％磷酸化对照(100％抑制对照)
通过0％磷酸化对照(100％抑制对照)建立最大发射比，所述对照不含有ATP并因此表现出无激酶活性。该对照在显色反应中得到100％裂解的肽。
100％磷酸化对照
100％磷酸化对照(其由与肽底物相同序列的合成性磷酸化肽构成)被设计用于计算磷酸化百分比。
该对照在显色反应中得到非常低百分比的裂解肽。
所述0％磷酸化和100％磷酸化使人们能够计算在具体反应孔中实现的磷酸化百分比。对照孔不包括任何激酶抑制剂。
0％抑制对照
通过0％抑制对照建立筛选中的最小发射比，其含有活性激酶。该对照经设计在激酶反应中产生10-50％*磷酸化肽。
已知抑制剂
在与激酶相同的板上针对每种单独的所述激酶运行已知抑制剂对照标准曲线(10点滴定)，从而确保所述激酶在之前确定的预期IC50范围内被抑制。
针对所测定的测试化合物的每种浓度制备以下对照：
显色反应干扰
显色反应干扰是通过将不含有ATP的测试化合物对照孔与0％磷酸化对照(不含有测试化合物)相比较建立的。非-干扰化合物的预期值应为100％。对90％至110％外的任何值加以标记。
测试化合物荧光干扰
测试化合物荧光干扰是通过将不含有激酶/肽混合物(零肽对照)的测试化合物对照孔与0％抑制对照相比较建立的。非-荧光化合物的预期值应为0％。对任何>20％的值加以标记。
测定方案
具有条形码的Corning，小容量NBS，黑色384-孔板(Corning编号#3676)
1.将下面的溶液加至384-孔板的孔中：
2.5μL4X测试化合物OR(100nL100X测试化合物+2.4μL激酶缓冲液)
5μL2X肽/激酶(PAK)混合物
2.5μL4X ATP溶液
2.将所述板振摇30秒
3.将PAK激酶反应混合物在室温孵育60分钟
4.向每个孔中加入5μL显色剂溶液
5.将所述板振摇30秒
6.将所述显色反应混合物孵育60分钟
7.用荧光板读数仪确定荧光
8.分析荧光数据
数据分析
下面的方程用于每组数据点：
FI＝荧光强度
C100％＝100％磷酸化对照的平均香豆素发射信号
C0％＝0％磷酸化对照的平均香豆素发射信号
F100％＝100％磷酸化对照的平均荧光素发射信号
F0％＝0％磷酸化对照的平均荧光素发射信号
DRI＝显色反应干扰
TCFI＝测试化合物荧光干扰
绘图软件
激酶分布服务Kinase Profiling Service)使用来自IDBS的XLfit。剂量应答曲线为适配模型数目205(s形剂量应答模型)的曲线。如果所述曲线的底部不在-20％&20％抑制之间，则将其调整为0％抑制。如果所述曲线的顶部不在70％至130％抑制之间，则将其调整为100％抑制。
激酶ATP Km Bins和抑制剂验证表
下表提供关于每种激酶的说明和数据。已知抑制剂对每种激酶的代表性IC50值在离ATP Km app最近的ATP bin处确定。
表：PAK抑制IC50
A，IC50<50nM；B，50nM≤IC50<500nM；C，0.5μM<IC50<5μM；D，IC50≥5μM
实施例3:另外的体外PAK抑制测定
针对用于治疗脆性X综合征的化合物进行类似的体外PAK1和PAK4抑制测定，但是ATP浓度为10uM和1mM。结果列于下表中。
A，IC50<50nM；B，50nM≤IC50<500nM；C，0.5μM<IC50<5μM；D，IC50≥5μM
实施例4:体外p-PAK1(S144)和p-MEK1(S298)细胞测定
使治疗脆性X综合征的一些化合物接受针对p-PAK1(S144)和p-MEK1(S298)的体外细胞HTRF测定。细胞系为RT4-D6P2T。HTRF测定试剂盒获自Cisbio,135South Road,Bedford,MA01730,USA。结果列于下表中。
A，IC50<50nM；B，50nM≤IC50<500nM；C，0.5μM<IC50<5μM；D，IC50≥5μM
实施例5:在用本申请披露的PAK抑制剂化合物治疗的双转基因GFP-M/DN-DISC1小鼠中体内监测树突棘可塑性
在下面的实验中，在用本申请披露的化合物治疗的或安慰剂处置的双转基因GFP-M/DN-DISC1小鼠中，通过双光子激光扫描显微术(two photon laserscanning microscopy，TPLSM)体内直接监测树突棘可塑性。使在皮层5神经元亚组中表达GFP的小鼠(C57BL/6)(Feng et al,2000,Neuron28:41-51中描述的转基因系GFP-M)与DN-DISC1C57BL/6DN-DISC1小鼠(Hikida et al(2007),Proc Natl Acad Sci USA,104(36):14501-14506)杂交得到杂合转基因小鼠，然后使其杂交得到在该研究中使用的纯合的双转基因GFPM/DN-DISC1小鼠。
将28-61天龄的GFP-M/DN-DISC1动物用阿佛丁(16μl/g体重；Sigma,St.Louis,MO)麻醉。将颅骨暴露，擦洗并用乙醇清洁。根据立体定位坐标(stereotaxic coordinate)识别初级视觉皮层、躯体感觉皮层、听觉皮层和运动皮层，并且利用示踪剂注射来确认它们的位置(见下)。
在P40时开始长期成像实验。如Grutzendler et al,(2002),Nature,420:812-816中所述，使所述颅骨在整个成像区内薄化(thin)。将小的金属棒固定在所述颅骨上。然后为了在成像过程中保持稳定，将所述金属棒用螺丝拧到直接与显微镜载物台相连的板中。所述金属棒也允许在不同成像期过程中维持头部角度和位置。在成像期结束时，将动物缝合并送回到它们的笼中。然后将之前在P40时成像的三十只动物分成接受1％糖液(口腔管饲，一次/日)的对照组和被给药本申请披露的化合物(于0.1％DMSO中(口腔管饲，1mg/kg，一次/日))的治疗组。在随后的成像期过程中(在P45、P50、P55或P70时)，将动物再次麻醉并将颅骨再次薄化(rethin)。根据血管样式和总树突样式识别相同的成像区，所述成像区在该时间段内大体保持稳定。
在最后一次成像期结束时，定像后，在邻近被成像区注射偶联于AlexaFluor594的霍乱毒素亚单元B以利于识别所成像的细胞和皮质区。向小鼠颈动脉插管灌注多聚甲醛并用多聚甲醛固定，切割冠状面切片以核实被成像细胞的位置。然后将切片固定在缓冲液中、用盖玻片盖住并密封。用Fluoview共聚焦显微镜(Olympus Optical,Melville,NY)收集图像。
对于体内双光子成像，如Majewska et al,(2000),Pflügers Arch,441:398-408中所述使用双光子激光扫描显微镜。所述显微镜由改良的Fluoview共聚焦扫描头(Olympus Optical)和通过10W固态源(Millenia；Spectra-Physics)泵出的钛/硫激光(在80MHz和在波长920nm提供100fs脉冲)(Tsunami；Spectra-Physics,Menlo Park,CA)组成。使用光电倍增管(HC125-02；Hamamatsu,Shizouka,Japan)以全场检测模式检测荧光。视觉皮质内的开颅术最初是在全场荧光照明下识别的，并且具有表层树突的区域是用20x,0.95数值孔径镜片(IR2；Olympus Optical)识别的。棘状树突(spinydendrite)是使用双光子成像在数字变焦(7-10x)下进一步识别的，并且对软膜表面下的50-200μm棘进行研究。用Fluoview软件完成图像采集。对于运动性测量，每5分钟获取间隔0.5-1μm进行的Z栈(Z stack)，保持2小时。对于突触周转实验，在P40时获取树突和轴突的Z栈，然后在P50或P70时再次获取。对位于层1-3的树突和轴突进行研究。尽管对该研究使用的小鼠中的层5和层6神经元都进行了标记，但仅层5神经元向接近软膜表面处延伸(send)清晰的顶端树突，因此数据来自层5神经元顶端簇上的棘和浅表皮层中的轴突。
将图像输出送至Matlab(MathWorks,Natick,MA)，在所述Matlab中，用自定义编写(custom-written)算法对它们进行处理，以供图像增强和时间序列比对。为了测量运动性(参见Majewska et al,(2003),Proc Natl Acad Sci USA,100:16024-16029)，在含有5-30个单独图像的二维投影上分析棘；因此，未分析z维度中的运动。将棘运动性定义为每单位时间长度上的平均变化(微米/分钟)。测量长度，其为从所述凸起的底部至其顶端。比较在不同成像日的棘的位置。比它们之前位置横向距离超过0.5μm的棘被认为是不同的棘。稳定棘的值被定义为在成像的第二天存在的原始棘群的百分比。考虑对仅在所有成像期都显示高信噪比的区域进行分析。分析是在不知晓动物年龄和感觉皮质区的情况下进行的。然后比较对照组和治疗组之间的棘运动性(例如棘周转)、形态和密度。预期的是，相对于在未经治疗对照动物中观察到的有缺陷的棘形态，用本申请化合物治疗将挽救有缺陷的棘形态。
实施例6:药物组合物
实施例6a:肠胃外组合物
为了制备适于通过注射给药的肠胃外药物组合物，将100mg式I-IV和A-D化合物的水溶性盐溶解在DMSO中，然后与10mL0.9％无菌盐水混合。将所述混合物引入适于通过注射给药的单位剂型中。
实施例6b:口服组合物
为了制备用于口服递送的药物组合物，将100mg式I-IV和A-D化合物与750mg淀粉混合。将所述混合物引入适于口服给药的口服单位剂型例如硬明胶胶囊中。
实施例6c:舌下(硬锭剂)组合物
为了制备用于含服递送的药物组合物例如硬锭剂，将100mg式I-IV和A-D化合物与420mg糖粉、1.6mL轻型玉米糖浆、2.4mL蒸馏水和0.42mL薄荷提取物混合。将所述混合物轻柔共混并倒入模具中以形成适于含服给药的锭剂。
实施例6d:快速崩解舌下片剂
快速崩解舌下片剂是通过将48.5重量％式I-IV和A-D化合物、44.5重量％微晶纤维素(KG-802)、5重量％低取代羟丙基纤维素(50μm)和2重量％硬脂酸镁混合制备的。通过直接压缩来制备片剂(AAPS PharmSciTech.2006；7(2):E41)。将经压缩片剂的总重量维持在150mg。所述制剂是如下制备的：通过使用三维手动混合器Bioengineering AG,Switzerland)将所述量的式I-IV和A-D化合物与全部量的微晶纤维素(MCC)和三份之二量的低取代羟丙基纤维素(L-HPC)混合4.5分钟。在混合物结束前的30秒加入所有硬脂酸镁(MS)和剩余的三分之一量的L-HPC。
实施例6e:吸入组合物
为了制备用于吸入递送的药物组合物，将20mg式I-IV和A-D化合物与50mg无水柠檬酸和100mL0.9％氯化钠溶液混合。将所述混合物引入适于吸入给药的吸入递送单元例如喷雾器中。
实施例6f:直肠凝胶组合物
为了制备用于直肠递送的药物组合物，将100mg式I-IV和A-D化合物与2.5g甲基纤维素(1500mPa)、100mg对羟基苯甲酸甲酯、5g甘油和100mL纯净水混合。然后将所得凝胶混合物引入适于直肠给药的直肠递送单元例如注射器中。
实施例6g:局部凝胶组合物
为了制备药用局部凝胶组合物，将100mg式I-IV和A-D化合物与1.75g羟丙基纤维素、10mL丙二醇、10mL肉豆蔻异丙酯和100mL纯化酒精USP混合。然后将所得凝胶混合物引入适于局部给药的容器例如管中。
实施例6h:眼科溶液组合物
为了制备药用眼科溶液组合物，将100mg式I-IV和A-D化合物与0.9gNaCl在100mL纯净水中混合并用0.2微米滤器过滤。然后将所得等渗溶液引入适于眼科递送的眼用递送单元例如滴眼容器中。
实施例6i:鼻腔喷雾溶液
为了制备药用鼻腔喷雾溶液，将10g式I-IV和A-D化合物与30mL0.05M磷酸盐缓冲溶液(pH4.4)混合。将所述溶液置于被设计为每次应用递送100μl喷雾剂的鼻腔递送器中。
本申请已显示和描述了本公开的一些实施方案，但所述实施方案仅作为实施例提供。预期的是随附权利要求定义了本公开的范围，并且在这些权利要求范围内的方法和结构及它们的等同物也被所述权利要求覆盖。

Claims (42)

1.具有式I、式II或式III结构的化合物或其药用盐或N-氧化物，所述式I、式II和式III为：
其中：
环T为芳环或杂芳基环；
R1为H或取代的或未取代的烷基；
R2为取代有-OH、-OMe、-SH、-SMe或卤素的烷基；
R3为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的氨基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的环烷基烷基、取代的或未取代的杂环烷基烷基、取代的或未取代的芳基、取代的或未取代的芳烷基、取代的或未取代的杂芳基或取代的或未取代的杂芳基烷基；
R4为经由R4的碳原子与环T或苯环相连的取代的或未取代的杂芳基，或经由R4的碳原子与环T或苯环相连的取代的或未取代的杂环烷基；
各R5独立为卤素、-CN、-NO2、-OH、-OCF3、-OCH2F、-OCF2H、-CF3、-SR8、-NR10S(＝O)2R9、-S(＝O)2N(R10)2、-S(＝O)R9、-S(＝O)2R9、-C(＝O)R9、-OC(＝O)R9、-CO2R10、-N(R10)2、-C(＝O)N(R10)2、-NR10C(＝O)R10、-NR10C(＝O)OR10、-NR10C(＝O)N(R10)2、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的杂烷基或取代的或未取代的杂环烷基；或取代的或未取代的环烷基；或取代的或未取代的芳基；或取代的或未取代的杂芳基；
各R8独立为H或R9；
各R9独立为取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基；
各R10独立为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基；或两个R10与它们所连接的原子一起形成杂环；以及
s为0-4。
2.权利要求1的化合物，其具有式I的结构。
3.权利要求2的化合物，其具有式Ia的结构：
4.权利要求2的化合物，其具有式Ib结构：
其中s为0-3。
5.权利要求1的化合物，其中环T选自吡咯基、呋喃基、噻吩基、吡唑基、咪唑基、异唑基、唑基、异噻唑基、噻唑基、1,2,3-三唑基、1,3,4-三唑基、1-氧杂-2,3-二唑基、1-氧杂-2,4-二唑基、1-氧杂-2,5-二唑基、1-氧杂-3,4-二唑基、1-硫杂-2,3-二唑基、1-硫杂-2,4-二唑基、1-硫杂-2,5-二唑基、1-硫杂-3,4-二唑基、四唑基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、三嗪基、吲哚基、苯并呋喃基、苯并咪唑基、吲唑基、吡咯并吡啶基和咪唑并吡啶基。
6.权利要求1的化合物，其具有式II的结构。
7.权利要求1的化合物，其具有式III的结构。
8.权利要求7的化合物，其具有式IIIa的结构：
其中s为0-3。
9.权利要求7的化合物，其具有式IIIb的结构：
其中s为0-2。
10.具有式IV结构的化合物或其药用盐或N-氧化物，式IV为：
其中：
R1为H或取代的或未取代的烷基；
R2为取代有-OH、-OMe、-SH、-SMe或卤素的烷基；
R3为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的氨基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的环烷基烷基、取代的或未取代的杂环烷基烷基、取代的或未取代的芳基、取代的或未取代的芳烷基、取代的或未取代的杂芳基或取代的或未取代的杂芳基烷基；
R4为经由R4的碳原子与苯环相连的取代的或未取代的6-元单环杂芳基环、经由R4的碳原子与苯环相连的取代的或未取代的二环杂芳基环或经由R4的碳原子与苯环相连的取代的或未取代的杂环烷基；
各R5独立为卤素、-CN、-NO2、-OH、-OCF3、-OCH2F、-OCF2H、-CF3、-SR8、-NR10S(＝O)2R9、-S(＝O)2N(R10)2、-S(＝O)R9、-S(＝O)2R9、-C(＝O)R9、-OC(＝O)R9、-CO2R10、-N(R10)2、-C(＝O)N(R10)2、-NR10C(＝O)R10、-NR10C(＝O)OR10、-NR10C(＝O)N(R10)2、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的杂烷基或取代的或未取代的杂环烷基；或取代的或未取代的环烷基；或取代的或未取代的芳基；或取代的或未取代的杂芳基；
各R8独立为H或R9；
各R9独立为取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基；
各R10独立为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基；或两个R10与它们所连接的原子一起形成杂环；以及
s为0-4。
11.权利要求10的化合物，其中R4为取代的或未取代的C-连接的6-元单环杂芳基环或取代的或未取代的C-连接的二环杂芳基环。
12.权利要求11的化合物，其中R4为吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、吲哚基、苯并呋喃基、苯并咪唑基、吲唑基、吡咯并吡啶基或咪唑并吡啶基。
13.权利要求1的化合物，其中R4为取代的或未取代的C-连接的杂芳基。
14.权利要求13的化合物，其中R4选自吡咯基、呋喃基、噻吩基、吡唑基、咪唑基、异唑基、唑基、异噻唑基、噻唑基、1,2,3-三唑基、1,3,4-三唑基、1-氧杂-2,3-二唑基、1-氧杂-2,4-二唑基、1-氧杂-2,5-二唑基、1-氧杂-3,4-二唑基、1-硫杂-2,3-二唑基、1-硫杂-2,4-二唑基、1-硫杂-2,5-二唑基、1-硫杂-3,4-二唑基、四唑基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、三嗪基、吲哚基、苯并呋喃基、苯并咪唑基、吲唑基、吡咯并吡啶基和咪唑并吡啶基。
15.权利要求1的化合物，其中R4为C-连接的杂环烷基。
16.权利要求15的化合物，其中所述杂环烷基为吡咯烷基、四氢呋喃基、哌啶基、四氢吡喃基、四氢噻喃基、吗啉基或哌嗪基。
17.权利要求1的化合物，其中各R5独立为卤素、-CN、-OH、-OCF3、-OCF3、-OCF2H、-CF3、-SR8、-N(R10)2、取代的或未取代的烷基或取代的或未取代的烷氧基。
18.权利要求17的化合物，其中各R5独立为卤素、-N(R10)2或取代的或未取代的烷基。
19.权利要求18的化合物，其中s为0。
20.权利要求18的化合物，其中s为1。
21.权利要求18的化合物，其中s为2。
22.权利要求1的化合物，其中R3为H。
23.权利要求1的化合物，其中R3为取代的或未取代的烷氧基或取代的或未取代的氨基。
24.权利要求1的化合物，其中R3为取代的或未取代的烷基或取代的或未取代的杂烷基。
25.权利要求1的化合物，其中R3为取代的或未取代的环烷基或取代的或未取代的杂环烷基。
26.权利要求25的化合物，其中所述环烷基为环丙基、环丁基、环戊基、环己基或环庚基。
27.权利要求25的化合物，其中所述杂环烷基为吡咯烷基、四氢呋喃基、哌啶基、四氢吡喃基、四氢噻喃基、吗啉基或哌嗪基。
28.权利要求1的化合物，其中R3为取代的或未取代的环烷基烷基或取代的或未取代的杂环烷基烷基。
29.权利要求1的化合物，其中R3为取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基。
30.权利要求29的化合物，其中所述芳基为苯基。
31.权利要求29的化合物，其中所述杂芳基为吡咯基、呋喃基、噻吩基、吡唑基、咪唑基、异唑基、唑基、异噻唑基、噻唑基、1,2,3-三唑基、1,3,4-三唑基、1-氧杂-2,3-二唑基、1-氧杂-2,4-二唑基、1-氧杂-2,5-二唑基、1-氧杂-3,4-二唑基、1-硫杂-2,3-二唑基、1-硫杂-2,4-二唑基、1-硫杂-2,5-二唑基、1-硫杂-3,4-二唑基、四唑基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、三嗪基、吲哚基、苯并呋喃基、苯并咪唑基、吲唑基、吡咯并吡啶基或咪唑并吡啶基。
32.权利要求1的化合物，其中R3为取代的或未取代的芳基烷基或取代的或未取代的杂芳基烷基。
33.权利要求1的化合物，其中R2为取代有羟基的C1-C4烷基或取代有甲氧基的C1-C4烷基。
34.权利要求1的化合物，其中R2为-CH(CH2CH2OH)2。
35.权利要求1的化合物，其中R1为H。
36.权利要求1的化合物，其中R1为取代的或未取代的烷基。
37.选自下述的化合物：
以及
或其药用盐或N-氧化物。
38.药物组合物，其包含权利要求1的化合物和其药用赋形剂、载体或粘合剂。
39.在有需要的个体中治疗脆性X综合征的方法，包括给予受试者治疗有效量的具有式I、式II或式III结构的化合物或其药用盐或N-氧化物，式I、式II和式III为：
其中：
环T为芳环或杂芳基环；
R1为H或取代的或未取代的烷基；
R2为取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的芳烷氧基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的环烷基烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的杂环烷基烷基、螺-环烷基-杂环烷基、-亚烷基-S(＝O)R9、-亚烷基-S(＝O)2R9或-S(＝O)2R9；
R3为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的氨基、取代的或未取代的杂烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的环烷基烷基、取代的或未取代的杂环烷基烷基、取代的或未取代的芳基、取代的或未取代的芳烷基、取代的或未取代的杂芳基或取代的或未取代的杂芳基烷基；
R4为经由R4的碳原子与环T或苯环相连的取代的或未取代的杂芳基或经由R4的碳原子与环T或苯环相连的取代的或未取代的杂环烷基；
各R5独立为卤素、-CN、-NO2、-OH、-OCF3、-OCH2F、-OCF2H、-CF3、-SR8、-NR10S(＝O)2R9、-S(＝O)2N(R10)2、-S(＝O)R9、-S(＝O)2R9、-C(＝O)R9、-OC(＝O)R9、-CO2R10、-N(R10)2、-C(＝O)N(R10)2、-NR10C(＝O)R10、-NR10C(＝O)OR10、-NR10C(＝O)N(R10)2、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的烷氧基、取代的或未取代的杂烷基或取代的或未取代的杂环烷基；或取代的或未取代的环烷基；或取代的或未取代的芳基；或取代的或未取代的杂芳基；
各R8独立为H或R9；
各R9独立为取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基；
各R10独立为H、取代的或未取代的烷基、取代的或未取代的环烷基、取代的或未取代的杂环烷基、取代的或未取代的芳基或取代的或未取代的杂芳基；或两个R10与它们所连接的原子一起形成杂环；以及
s为0-4。
40.权利要求39的方法，其中给药治疗有效量的所述化合物使得与脆性X综合征相关的异常突触可塑性正常化或部分正常化。
41.权利要求39的方法，其中给药治疗有效量的所述化合物使得与脆性X综合征相关的异常长时程抑制(LTD)正常化或部分正常化。
42.权利要求39的方法，其中给药治疗有效量的所述化合物使得与脆性X综合征相关的异常长时程增强(LTP)正常化或部分正常化。
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