Cathepsin l inhibitors

Abstract

Provided herein is a plurality of the compounds. The compounds are capable of inhibiting Cathepsin L (CatL). A composition including at least one of these compounds is also provided. A method for treating or preventing one or more CatL-related diseases in a subject is further provided. The method may include administering the composition to the subject.

Description

CATHEPSIN L INHIBITORSCROSS-REFERENCE TO RELATED APPLICATIONS

[0001] This application claims priority to International Application No. PCT / CN2024 / 109854, filed on August 5, 2024, the entire contents of which are hereby incorporated by reference.TECHNICAL FIELD

[0002] The present disclosure generally relates to inhibitors of proteases, in particular, to inhibitors of Cathepsin L (CatL) and their pharmaceutical use for the treatment or prevention of CatL-related diseases.BACKGROUND

[0003] Human cathepsins are found to be involved in multiple physiological processes and are highly related to most human diseases, including osteoimmunology, osteoarthritis, oral diseases, cancer, liver diseases, pulmonary fibrosis, kidney diseases, atherosclerosis, Alzheimer’s disease, Parkinson’s disease and neuroinflammation. Cathepsin is a lysosomal protease with serine, cysteine, or aspartic acid residues as the nucleophiles, which is vital for digestion, coagulation, immune response, peptide synthesis, etc. There are generally three families of cathepsin: serine proteases (cathepsins A and G) , aspartic proteases (cathepsin D and E) , and eleven cysteine proteases (cathepsins B, C, F, H, K, L, O, S, V, X, and W) .

[0004] As a member of the cysteine protease family of cathepsin, CatL plays a key role in various biological and disease processes through intracellular and extracellular protein degradation. CatL is produced as preprocathepsin L, transported via the Golgi apparatus as procathepsin L in secretory vesicles and then stored as mature cathepsin L in lysosomes. In contrast to most of the other cysteine cathepsins, CatL is nearly ubiquitously expressed in all tissues and it is involved in multiple physiological processes, including apoptosis, and extracellular matrix modeling. CatL regulated intracellular protein turnover is involved in several important processes. Cell cycle was affected by CatL as it is able to degrade nuclear transcription factors. CatL also plays a role in the immune system, in particular by degrading the invariant chain in MHC class II processing which is a critical step in antigen presentation. The expression of CatL in the thymus was shown to be essential for development of natural killer cells. In central nervous system and neurodegenerative diseases, CatL is involved in recycling processes during axon outgrowth and synapse formation. Increased extracellular release of CatL from α-Syn-activated microglia through exosomes amplifies and aggravates of the neurotoxic effect of microglia, implying that CTSL is involved in a fresh mechanism of Parkinson’s disease (PD) pathogenesis. Recently, CatL is known to be involved in some oral diseases, uncluding oral lichen planus and dental caries. It is also implicated in pathological conditions, such as tumor invasion and metastasis. CatL expression is dysregulated in a variety of cancers, including glioma, melanoma, pancreatic, breast, oral squamous cell carcinoma, and prostate carcinoma. Extensive empirical evidence indicates their direct participation in cancer growth, angiogenic processes, metastatic dissemination, and the development of treatment resistance. Recently, CaL has been reported to play a major proangiogenic role and plays a critical role in endothelial progenitor cell mediated neovascularization. In addition, large amounts of CatL could be activated in inflammatory cells under inflammatory conditions and CatL has a significant involvement in chronic inflammation, diabetes, cardiovascular disease, renal disease, bone disease, as well as viral infection. Besides its above roles, CatL is also significantly involved in the development of proteinuria and deterioration of renal function contribute to glomerular fltration barrier dysfunction through enhanced production of reactive oxygen species and the cleavage of the large GTPase, dynamin as well as synaptopodin in podocytes. Long-term increased tubular protein load further increases CatL activity in the proximal tubule and degrades tubular protein in the progression of renal disease.

[0005] Thus, it is desirable to develop novel CatL inhibitors for therapeutic uses in treating or preventing CatL-related diseases.SUMMARY

[0006] According to an aspect of the present disclosure, a compound is provided. The compound may be represented by formula (I) : wherein X is an alkyl group, an alkoxy group, or a 4-6 membered heterocyclic ring; and Y is H,  halogen, an alkyl group, an amino group, a hydroxyl group, a haloalkyl group, an alkoxy group, a cyclopropyl, or a 4-6 membered heterocyclic ring, wherein the alkyl group and the alkoxy group is optionally substituted with a 4-6 membered heterocyclic ring.

[0007] According to another aspect of the present disclosure, a composition is provided. The composition may include the compound described previously, an isomer thereof, an enantiomer thereof, a diastereomer thereof, a racemate thereof, a solvate thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof, in a pharmaceutically effective amount.

[0008] According to yet another aspect of the present disclosure, a method of treating a disease in a subject is provided. The method may include administering the compound or the composition described earlier to the subject.

[0009] According to still another aspect of the present disclosure, a method of inhibiting cathepsin L in a subject is provided. The method may include administering the compound or the composition described earlier to the subject.

[0010] According to yet another aspect of the present disclosure, a use of the compound for inhibiting cathepsin L in a subject is provided.

[0011] According to still another aspect of the present disclosure, a use of the compound for preparing a medicament for treating a disease is provided.

[0012] Additional features will be set forth in part in the description which follows, and in part will become apparent to those skilled in the art upon examination of the following and the accompanying drawings or may be learned by production or operation of the examples. The features of the present disclosure may be realized and attained by practice or use of various aspects of the methodologies, instrumentalities, and combinations set forth in the detailed examples discussed below.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0013] The present disclosure is further described in terms of exemplary embodiments. These exemplary embodiments are described in detail with reference to the drawings. It should be noted that the drawings are not to scale. These embodiments are non-limiting exemplary embodiments, in which like reference numerals represent similar structures throughout the several views of the drawings, and wherein:

[0014] FIG. 1 shows an exemplary procedure for preparing test Compound III-aaccording to some embodiments of the present disclosure;

[0015] FIG. 2 shows an exemplary procedure for preparing test Compound III-b according to some embodiments of the present disclosure;

[0016] FIG. 3 shows an exemplary procedure for preparing test Compound III-c according to some embodiments of the present disclosure; and

[0017] FIG. 4 shows an exemplary procedure for preparing test Compound III-d according to some embodiments of the present disclosure.DETAILED DESCRIPTION

[0018] The following description is presented to enable any person skilled in the art to make and use the present disclosure and is provided in the context of a particular application and its requirements. Various modifications to the disclosed embodiments will be readily apparent to those skilled in the art, and the general principles defined herein may be applied to other embodiments and applications without departing from the spirit and scope of the present disclosure. Thus, the present disclosure is not limited to the embodiments shown but is to be accorded the widest scope consistent with the claims.

[0019] The terminology used herein is to describe particular example embodiments only and is not intended to be limiting. As used herein, the singular forms “a, ” “an, ” and “the” may be intended to include the plural forms as well, unless the context clearly indicates otherwise. It will be further understood that the terms “comprises, ” “comprising, ” “includes, ” and / or “including” when used in this specification, specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, and / or components, but do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, and / or groups thereof.

[0020] These and other features, and characteristics of the present disclosure, as well as the methods of operation and functions of the related elements of structure and the combination of parts and economies of manufacture, may become more apparent upon consideration of the following description with reference to the accompanying drawing (s) , all of which form a part of this specification. It is to be expressly understood, however, that the drawing (s) is for the purpose of illustration and description only and are not intended to limit the scope of the present disclosure. It is understood that the drawings are not to scale.

[0021] According to an aspect of the present disclosure, a plurality of compounds are provided. The compounds are capable of inhibiting CatL and may be used for treating or preventing a CatL-related disease in a subject. As used herein, the term “inhibiting CatL” refers to decreasing the activity of CatL and / or the content of CatL in a local part (e.g., in vitro and / or in vivo) . These compounds provided by the present disclosure are referred to as “Compounds” herein for convenience. In some embodiments, the Compounds may be represented by formula (I) :

[0022] In some embodiments, X may be an alkyl group, an alkoxy group, or a 4-6 membered heterocyclic ring. In some embodiments, Y may be H, halogen, an alkyl group, a hydroxyl group, an amino group, a haloalkyl group, an alkoxy group, a cyclopropyl, or a 4-6 membered heterocyclic ring, wherein the alkyl group and the alkoxy group may be optionally substituted with a 4-6 membered heterocyclic ring.

[0023] In some embodiments,  may be selected from the group consisting of formula (II-a-1) , formula (II-a-2) , formula (II-b-1) , formula (II-b-2) , formula (II-c-1) , formula (II-c-2) , and formula (II-c-3) :

[0024] In some embodiments, R1 may be selected from the group consisting of H, halogen, an alkyl group, a hydroxyl group, a haloalkyl group, or a cyclopropyl.

[0025] In some embodiments, R1 may be F or Cl.

[0026] In some embodiments, R1 may be -CH3, -CH2-CH3, or -CH2-CH2-CH3.

[0027] In some embodiments, R1 may be -CHF2, -CF3.

[0028] In some embodiments, R1 may be -CH2-CHF2, -CH2-CF3.

[0029] In some embodiments, R1 may be -OH, -CH2-OH, or -CH2-CH2-OH.

[0030] In some embodiments, R2 may be selected from the group consisting of H, an alkyl group, a haloalkyl group, or a cyclopropyl.

[0031] In some embodiments, R2 may be -CH3, -CH2-CH3, or -CH2-CH2-CH3.

[0032] In some embodiments, R2 may be -CHF2, -CF3.

[0033] In some embodiments, R2 may be -CH2-CHF2, -CH2-CF3.

[0034] In some embodiments, R2 may be selected from formula (II-f) , formula (II-g) , formula (II-h) , formula (II-i) , or formula (II-j) :

[0035] In some embodiments,  may be selected from the group consisting of -CH2-CHF2, -CH2-CF3, formula (II-d-1) , formula (II-d-2) , formula (II-d-3) , and formula (II-d-4) :

[0036] In some embodiments, R1 may be selected from the group consisting of H, halogen, an alkyl group, a hydroxyl group, a haloalkyl group, or a cyclopropyl.

[0037] In some embodiments,  may be selected from the group consisting of formula (II-e-1) , formula (II-e-2) , formula (II-e-3) , formula (II-e-4) , formula (II-e-5) , and formula (II-e-6) :

[0038] In some embodiments, the compound may be represented by formula (III-a) , formula (III-b) , formula (III-c) , or formula (III-d) :

[0039] In some embodiments, the compound may be represented by formula (III-e) , formula (III-f) , formula (III-g) , formula (III-h) , formula (III-i) , or formula (III-j) :

[0040] In some embodiments, the compound may be represented by formula (IV-a) , formula (IV-b) , formula (IV-c) , formula (IV-d) , or formula (IV-e) :

[0041] In some embodiments, the compound may be represented by formula (V-a) , formula (V-b) :

[0042] In some embodiments, the compound may be represented by formula (VI-a) , formula (VI-b) , formula (VI-c) , formula (VI-d) , formula (VI-e) , formula (VI-f) , formula (VI-g) , or formula (VI-h) :

[0043] In some embodiments, the compound may be represented by formula (VII-a) , formula (VII-b) , formula (VII-c) , formula (VII-d) , formula (VII-e) , formula (VII-f) , formula (VII-g) , or formula (VII-h) :

[0044] In some embodiments, the compound may be represented by formula (VIII-a) , formula (VIII-b) , formula (VIII-c) , formula (VIII-d) , formula (VIII-e) , formula (VIII-f) , formula (VIII-g) , formula (VIII-h) , formula (VIII-i) , formula (VIII-j) , formula (VIII-k) , or formula (VIII-l) :

[0045] It should be noted that the compounds listed above (i.e., formula (III-a) , formula (III-b) , formula (III-c) , or formula (III-d) ) are provided merely for illustration purposes. Other Compounds represented by the formulas presented in the present disclosure (e.g., formula (I) ) are also within the scope of the present disclosure.

[0046] According to another aspect of the present disclosure, a composition is provided. The composition may include at least one of the Compounds described previously, an isomer thereof, an enantiomer thereof, a diastereomer thereof, a racemate thereof, a solvate thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof, in a pharmaceutically effective amount.

[0047] In some embodiments, the composition may further include a pharmaceutically acceptable carrier. For instance, the carrier may include a coating layer, a capsule, a microcapsule, a nano-capsule, or the like, or any combination thereof. It should be noted that the carrier may need to be non-toxic and may not have significant impacts on the activity of the key ingredients in the pharmaceutical composition (e.g., the Compound described above) . In some embodiments, the carrier may protect the key ingredients against some undesired conditions, such as oxidation, decomposition, or inactivation of the key ingredients. For instance, enzymes or relatively low-pH in the stomach may cause the decomposition or inactivation of the key ingredients. The carrier may help maintain or increase the efficacy of the pharmaceutical composition by protecting the key ingredients in the pharmaceutical composition. In some embodiments, the carrier may be used for the controlled release of the key ingredients. The controlled release may include but is not limited to slow release, sustained release, targeted release, or the like. For instance, the carrier may include hydrogel capsules, microcapsules, or nano-capsules made of collagen, gelatin, chitosan, alginate, polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, starch, cross-linked starch, or the like, or any combination thereof. In some embodiments, the carrier may facilitate a controlled release of the key ingredients (e.g., at least one of the Compounds described previously) in the pharmaceutical composition.

[0048] In some embodiments, the composition may be administered to the subject via an oral administration, an injection administration, or a topical administration. In some embodiments, the injection administration may include subcutaneous injection, intramuscular injection, intravenous injection, or the like. In some embodiments, the injection administration may include the injection of the composition into a tumor or a region close to the tumor. In some embodiments, the injection administration may include injection of the composition into the kidney, liver, heart, thyroid, or joints. In some embodiments, the topical administration may include applying the composition on the skin to attenuate cancer such as skin cancer, or lymphoma. In some embodiments, the topical administration may include vaginal administration, rectal administration, nasal administration, auricular administration, intramedullary administration, intra-articular administration, intra-pleural administration, or the like, or any combination thereof. In some embodiments, the composition may be administered to the subject via a combination of different means of administration. In some embodiments, the method may include administering the composition to the subject three times a day, two times a day, one time a day, once every two days, etc.

[0049] In some embodiments, a method of treating a disease in a subject is provided. The method may include administering the compound or the composition described earlier to the subject.

[0050] In some embodiments, the subject is a human. In some embodiments, the subject is a non-human animal. In some embodiments, the subject is male. In some embodiments, the subject is female. In some embodiments, the subject is suffering from a disease or pathological condition.

[0051] In some embodiments, the disease may be caused by a viral infection.

[0052] In some embodiments, the disease may include a severe acute respiratory syndrome (SARS) , or a coronavirus disease 19 (COVID-19) .

[0053] Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2) is a coronavirus that has caused the coronavirus disease 2019 (COVID-19) pandemics in the past three years. It imposes a great threat to public health and social-economical systems worldwide. To date, most COVID-19 treatments have been focused on targeting the viral spike protein (Sprotein) and viral proteases (mainly 3C-like protease and papain-like protease) . These treatments have been proven to be effective in preventing SARS-CoV-2 infection and severe COVID-19 symptoms. However, more immune-evasive and contagious SARS-CoV-2 variants continue emerging and spreading around the world. This demands innovative strategies to develop new antiviral medicines to combat COVID-19.

[0054] For instance, the Compounds provided by the present disclosure exhibit remarkable anti-virus effects against pseudovirus infections. Thus, the Compounds may be used for treating diseases related to virus infections, such as SARS and COVID-19. As another example, the Compounds may be used for treating the long-term effects of coronavirus (long COVID) or post-acute sequelae of COVID-19 (PASC) .

[0055] In some embodiments, the disease may be acute respiratory distress syndrome (ARDS) , ARDS-induced multiple organ failures (e.g., of lung, kidney, liver) , or chronic obstructive pulmonary disease (COPD) .

[0056] In some embodiments, the disease may be puimonary fibrosis.

[0057] In some embodiments, the disease may be acute kidney injury (AKI) , diabetic nephropathy, or kidney fibrosis. For example, the AKI may be caused by anti-cancer drugs, microbial infections, parasites, etc.

[0058] In some embodiments, the disease may be liver injury or liver fibrosis.

[0059] In some embodiments, the disease may be oral disease.

[0060] In some embodiments, the disease may be a cancer.

[0061] In some embodiments, the disease may be osteoporosis.

[0062] In some embodiments, the disease may be osteoimmunology.

[0063] In some embodiments, the disease may be inflammation.

[0064] In some embodiments, the disease may be atherosclerosis.

[0065] In some embodiments, the disease may be a renal disease.

[0066] In some embodiments, the disease may be a bone disease.

[0067] In some embodiments, the disease may be diabetes.

[0068] In some embodiments, the disease may be Alzheimer’s disease, Parkinson’s disease, or other neuroinflammaton or neurodegenerative diseases.

[0069] In some embodiments, the method may include orally administering the composition to the subject, injecting the composition to the subject, or administering the composition to the subject via a topical administration.

[0070] According to another aspect of the present disclosure, a method of inhibiting cathepsin L in a subject is provided. The method may include administering the compound or the composition described earlier to the subject.

[0071] In some embodiments, administering the composition to the subject may include: orally administering the composition to the subject, injecting the composition to the subject, or administering the composition to the subject via a topical administration.

[0072] According to another aspect of the present disclosure, a use of the Compounds described earlier for inhibiting cathepsin L in a subject. The use of the Compounds may include steps mentioned in the method for inhibiting CatL.

[0073] According to yet another aspect of the present disclosure, a use of at least one of the Compounds described earlier for preparing a medicament for treating a disease in a subject is provided.

[0074] The present disclosure is further described according to the following examples, which should not be construed as limiting the scope of the present disclosure. EXAMPLES Abbreviations DCM = dichloromethane DMSO = dimethyl sulfoxide KOAc = potassium acetate MeOH = methanol Pd (dppf) 2Cl2 = [1, 1′-Bis (diphenylphosphino) ferrocene] dichloropalladium (II) Example 1-Preparation of Test Compounds (III-a) - (III-d) Example 1.1: Preparation of Test Compound III-a: (2S) -N- (1-cyanocyclopropyl) -2- { [2- cyclopropyl-5- (1-methylcyclopropyl) pyrazol-3-yl] formamido} -3- [6- (2-methylpyrimidin-5-yl) -1, 3-benzoxazol-2-yl] propanamide

[0075] FIG. 1 shows an exemplary procedure for preparing test Compound III-aaccording to some embodiments of the present disclosure.

[0076] Step 1: Preparation of (S) -N- (1- ( (1-cyanocyclopropyl) amino) -1-oxo-3- (6- (4, 4, 5, 5-tetramethyl-1, 3, 2-dioxaborolan-2-yl) benzo [d] oxazol-2-yl) propan-2-yl) -1-cyclopropyl-3- (1-methylcyclopropyl) -1H-pyrazole-5-carboxamide.

[0077] To a solution of (S) -N- (3- (6-bromobenzo [d] oxazol-2-yl) -1- ( (1-cyanocyclo propyl) amino) -1-oxopropan-2-yl) -1-cyclopropyl-3- (1-methylcyclopropyl) -1H-pyrazole-5-carboxamide (500 mg, 0.93 mmol) in dioxane (15 mL) was added 4, 4, 5, 5-tetramethyl-2- (4, 4, 5, 5-tetramethyl-1, 3, 2-dioxaborolan-2-yl) -1, 3, 2-dioxaborolane (354 mg, 1.39 mmol) , KOAc (183 mg, 1.86 mmol) and Pd (dppf) Cl2 (68 mg, 0.09 mmol) . The reaction mixture was stirred at 90℃ under N2 for 16 hrs. The solvent was removed under reduced pressure and the residue was purified by Combiflash column (DCM / MeOH = 0 ～ 5%) to give the product (S) -N- (1- ( (1-cyanocyclopropyl) amino) -1-oxo-3- (6- (4, 4, 5, 5-tetramethyl-1, 3, 2-dioxaborolan-2-yl) benzo [d] oxazol-2-yl) propan-2-yl) -1-cyclopropyl-3- (1-methylcyclopropyl) -1H-pyrazole-5-carboxamide as brown oil (400 mg, 73 %) . Mass (m / z) : 585.3 [M+H] +.

[0078] Step 2: Preparation of (2S) -N- (1-cyanocyclopropyl) -2- { [2-cyclopropyl-5- (1-methylcyclopropyl) pyrazol-3-yl] formamido} -3- [6- (2-methylpyrimidin-5-yl) -1, 3-benzoxazol-2-yl] propenamide.

[0079] To a solution of (S) -N- (1- ( (1-cyanocyclopropyl) amino) -1-oxo-3- (6- (4, 4, 5, 5-tetramethyl-1, 3, 2-dioxaborolan-2-yl) benzo [d] oxazol-2-yl) propan-2-yl) -1-cyclopropyl-3- (1-methylcyclopropyl) -1H-pyrazole-5-carboxamide (200 mg, 0.35 mmol) in dioxane / H2O (10: 1, 10 mL) was added 5-bromo-2-methylpyrimidine (50 mg, 0.29 mmol) , K3PO4 (123 mg, 0.58 mmol) and Pd (dppf) Cl2 (21 mg, 0.03 mmol) . The reaction mixture was stirred at 90℃ under N2 for 16 hrs. The solvent was removed under reduced pressure and the residue was purified by Combiflash (DCM / MeOH = 0 ～ 10%) to give the product (2S) -N- (1-cyanocyclopropyl) -2- { [2-cyclopropyl-5- (1-methylcyclopropyl) pyrazol-3-yl] formamido} -3- [6- (2-methylpyrimidin-5-yl) -1, 3-benzoxazol-2-yl] propanamide as a yellow solid (95 mg, 60%) . Mass (m / z) : 551.1 [M+H] +. 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 9.10 (d, J = 14.2 Hz, 3H) , 8.77 (d, J = 8.0 Hz, 1H) , 8.15 (d, J = 1.0 Hz, 1H) , 7.77 (dt, J = 8.2, 4.8 Hz, 2H) , 6.60 (s, 1H) , 4.96 (d, J = 5.6 Hz, 1H) , 4.19 (dd, J = 7.6, 3.8 Hz, 1H) , 3.52 (dd, J = 15.4, 5.8 Hz, 1H) , 3.40 –3.34 (m, 1H) , 2.67 (s, 3H) , 1.47 (t, J = 4.6 Hz, 2H) , 1.34 (s, 3H) , 1.16 –1.07 (m, 2H) , 0.96 (ddd, J = 15.6, 8.4, 5.2 Hz, 2H) , 0.81 (tt, J = 8.3, 4.2 Hz, 4H) , 0.68 (q, J = 3.8 Hz, 2H) . Example 1.2: Preparation of Test Compound III-b: (S) -N- (1- ( (1-cyanocyclopropyl) amino) -1- oxo-3- (6- (pyridazin-4-yl) benzo [d] oxazol-2-yl) propan-2-yl) -1-cyclopropyl-3- (1-methylcyclopropyl) -1H-pyrazole-5-carboxamide

[0080] FIG. 2 shows an exemplary procedure for preparing test Compound III-b according to some embodiments of the present disclosure.

[0081] To a solution of (S) -N- (1- ( (1-cyanocyclopropyl) amino) -1-oxo-3- (6- (4, 4, 5, 5-tetramethyl-1, 3, 2-dioxaborolan-2-yl) benzo [d] oxazol-2-yl) propan-2-yl) -1-cyclopropyl-3- (1-methylcyclopropyl) -1H-pyrazole-5-carboxamide (146 mg, 0.25 mmol) in dioxane / H2O (10: 1, 10 mL) was added 4-bromopyridazine hydrobromide (50 mg, 0.21 mmol) , K3PO4 (88 mg, 0.42 mmol) and Pd (dppf) Cl2 (15 mg, 0.02 mmol) . The reaction mixture was stirred at 90℃ under N2 for 16 hrs. The solvent was removed under reduced pressure and the residue was purified by Combiflash (DCM / MeOH = 0 ～ 10%) to give the product (S) -N- (1- ( (1-cyanocyclopropyl) amino) -1-oxo-3- (6- (pyridazin-4-yl) benzo [d] oxazol-2-yl) propan-2-yl) -1-cyclopropyl-3- (1-methylcyclopropyl) -1H-pyrazole-5-carboxamide as a white solid (40 mg, 35%) . Mass (m / z) : 537.1 [M+H] +. 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 9.72 (d, J = 1.2 Hz, 1H) , 9.29 (dd, J = 5.6, 0.8 Hz, 1H) , 9.12 (s, 1H) , 8.78 (d, J = 8.0 Hz, 1H) , 8.34 (d, J = 1.2 Hz, 1H) , 8.09 (dd, J = 5.6, 2.4 Hz, 1H) , 7.93 (dd, J = 8.2, 1.6 Hz, 1H) , 7.85 (d, J = 8.4 Hz, 1H) , 6.60 (s, 1H) , 4.97 (d, J = 5.8 Hz, 1H) , 4.24 –4.16 (m, 1H) , 3.54 (dd, J =15.6, 5.6 Hz, 1H) , 3.42 –3.34 (m, 1H) , 1.53 –1.44 (m, 2H) , 1.34 (s, 3H) , 1.13 (d, J = 9.2 Hz, 2H) , 0.96 (ddd, J = 15.8, 8.2, 5.0 Hz, 2H) , 0.85 –0.75 (m, 4H) , 0.67 (q, J = 3.8 Hz, 2H) . Example 1.3: Preparation of Test Compound III-c: (S) -N- (1- ( (1-cyanocyclopropyl) amino) -3-  (6- (1-methyl-1H-pyrazol-4-yl) benzo [d] oxazol-2-yl) -1-oxopropan-2-yl) -1-cyclopropyl-3- (1-methylcyclopropyl) -1H-pyrazole-5-carboxamide

[0082] FIG. 3 shows an exemplary procedure for preparing test Compound III-c according to some embodiments of the present disclosure.

[0083] To a solution of (S) -N- (3- (6-bromobenzo [d] oxazol-2-yl) -1- ( (1-cyanocyclopropyl) amino) -1-oxopropan-2-yl) -1-cyclopropyl-3- (1-methylcyclopropyl) -1H-pyrazole-5-carboxamide (2500 mg, 4.65mmol) in dioxane / H2O (10: 1, 55 mL) was added (1-methyl-1H-pyrazol-4-yl) boronic acid (703 mg, 5.58 mmol) , K3PO4 (1975 mg, 9.30 mmol) and 1, 1’-Bis (diphenylphosphino) ferrocenepalladiumdichloride (340 mg, 0.465 mmol) . The reaction mixture was stirred at 90℃ under N2 for 16 hrs. The resulting mixture was concentrated. The residue was purified by Combiflash (DCM / MeOH = 0 ～ 10%) to give the product (2.0 g) . The product was separated by SFC [Column: CHIRALPAK AD-H, 250 mm×20 mm, 5 μm; Modifier: 40%MeOH (NH4OH 0.2%)  / 60%CO2; total Flow: 40 g / min] to give the product (S) -N- (1- ( (1-cyanocyclopropyl) amino) -3- (6- (1-methyl-1H-pyrazol-4-yl) benzo [d] oxazol-2-yl) -1-oxopropan-2-yl) -1-cyclopropyl-3- (1-methylcyclopropyl) -1H-pyrazole-5-carboxamide as a white solid (1 g, 40%) . Mass (m / z) : 539.1 [M+H] +. 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 9.08 (s, 1H) , 8.71 (s, 1H) , 8.19 (s, 1H) , 7.92 (s, 1H) , 7.84 (s, 1H) , 7.61 (d, J = 8.4 Hz, 1H) , 7.55 (s, 1H) , 6.59 (s, 1H) , 4.92 (d, J = 5.6 Hz, 1H) , 4.18 (s, 1H) , 3.87 (s, 3H) , 3.46 (dd, J = 15.4, 5.8 Hz, 1H) , 3.33 (d, J = 5.6 Hz, 1H) , 1.47 (d, J = 2.6 Hz, 2H) , 1.34 (s, 3H) , 1.10 (q, J = 10.6 Hz, 2H) , 1.03 –0.88 (m, 2H) , 0.80 (d, J = 1.8 Hz, 4H) , 0.67 (d, J = 2.4 Hz, 2H) . Example 1.4: Preparation of Test Compound III-d: (2S) -N- (1-cyanocyclopropyl) -2- { [2- cyclopropyl-5- (1-methylcyclopropyl) pyrazol-3-yl] formamido} -3- [6- (1H-pyrazol-4-yl) -1, 3-benzoxazol-2-yl] propanamide

[0084] FIG. 4 shows an exemplary procedure for preparing test Compound III-d according to some embodiments of the present disclosure.

[0085] To a solution of (S) -N- (1- ( (1-cyanocyclopropyl) amino) -1-oxo-3- (6- (4, 4, 5, 5-tetramethyl-1, 3, 2-dioxaborolan-2-yl) benzo [d] oxazol-2-yl) propan-2-yl) -1-cyclopropyl-3- (1-methylcyclopropyl) -1H-pyrazole-5-carboxamide (119 mg, 0.2 mmol) in dioxane / H2O (10: 1, 10 mL) was added tert-butyl (4-iodopyrazol-1-yl) formate (50 mg, 0.17 mmol) , Na2CO3 (36 mg, 0.34 mmol) and Pd (t-Bu3P) 2 (9 mg, 0.02 mmol) . The reaction mixture was stirred at 105℃ under N2 for 16 hrs. The solvent was removed under reduced pressure and the residue was purified by Combiflash  (DCM / MeOH = 0 ～ 5%) to give the product (2S) -N- (1-cyanocyclopropyl) -2- { [2-cyclopropyl-5- (1-methylcyclopropyl) pyrazol-3-yl] formamido} -3- [6- (1H-pyrazol-4-yl) -1, 3-benzoxazol-2-yl] propenamide as a white solid (40 mg, 35%) . Mass (m / z) : 525.2 [M+H] +. 1H NMR (400 MHz, DMSO-d6) δ 12.95 (s, 1H) , 9.10 (s, 1H) , 8.74 (d, J = 8.0 Hz, 1H) , 8.13 (d, J = 96.8 Hz, 2H) , 7.90 (s, 1H) , 7.60 (s, 2H) , 6.60 (s, 1H) , 4.93 (d, J = 5.6 Hz, 1H) , 4.18 (s, 1H) , 3.45 (s, 1H) , 3.29 (d, J =8.8 Hz, 1H) , 1.47 (d, J = 2.6 Hz, 2H) , 1.34 (s, 3H) , 1.10 (d, J = 12.6 Hz, 2H) , 1.04 –0.88 (m, 3H) , 0.80 (dd, J = 5.8, 4.0 Hz, 4H) , 0.71 –0.65 (m, 2H) . Example 2-Inhibition of CatL by the Test Compounds In Vitro Biological Data Human Cathepsin L (CatL) Enzymatic Assay

[0086] Human cathepsin L enzymatic assay was performed in assay buffer (50 mM MES pH 5.5, 2.5 mM DTT, 0.5 mM EDTA) to assess the inhibition of human CatL by the test compounds. 60 μL of the test compounds were added to 384-well dilution plate. The compound solution was diluted for 1: 3 in succession in DMSO for each column for 10 pts. 0.05 μL diluted compound solution was added in each row to 384 assay plates (Corning 4514) using Echo (LABCYTE 655) , each column containing 2 replicates. 5 μL working solution of human CatL enzyme (Abcam#ab81780) was added to 384-well assay plate, centrifuge 1000 rpm for 1 min. The mixture was incubated at 25℃ for 15 min, then add 5 μL working solution of CatL substrate (Genscript #C7360HB140_5) to initiate the reaction (CatL: 0.05 nM, Substrate: 500 nM) . Incubate at 25℃for 30 min. Reading Ex370 nm and Em460 nm fluorescence signals with BMG CLARIO Star Plusaucu. Percent inhibition for each compound was calculated and IC50 (half maximal inhibitory concentration) was fitted from non-linear regression by XLfit 5.5.0. The results of CatL enzymatic assays are shown in the following Table 1. Table 1: IC50 of Test Compounds (III-a) - (III-d) for inhibiting CatL

[0087] This example shows that test compounds provided by the present disclosure may be used effectively as CatL inhibitors. According to the results, all the test compounds (III-a) - (III-d) exhibit remarkable inhibition capacities with respect to CatL. Specifically, the IC50 of test Compounds (III-a) - (III-d) for inhibiting CatL was less than 10 nM. Example 3-The stability of test compounds in animal liver microsome  In Vitro ADME Data

[0088] Preparation of Phosphate Buffer: weigh 8.709 g of K2HPO4, add into 950 mL of water. Adjust pH value to 7.4 with HCl solution, then make the final volume to 1000 mL by adding water. Filter the buffer with a 0.22 μm filter and store the filtrate in 4℃ refrigerator for future use.

[0089] Preparation of Liver Microsome Working Solutions: human or dog liver microsomes were freshly thawed in a 37℃ water bath and diluted to 0.629 mg / mL with phosphate buffer. The information for human and dog liver microsomes is shown in Table 2. Table 2. information for human and dog liver microsomes

[0090] Add 1.5 μL control  / test compound working solution to 238.5 μL of the human or dog liver microsome working solution, gently mix. The structural formula of control compounds are shown in Table 3. Pre-incubate in a 37℃ shaking water bath for 5 min. Start the reaction by adding 60 μL of the NADPH working solution. Mix by pipetting up and down. At each time point: 0, 5, 15, 30, and 60 min, transfer 30 μL of the reaction mixture to 300 μL of the quenching solution, mix well by pipetting. Vortex vigorously for 1 min and centrifuge at 4,000 rpm at 4℃for 15 min. Mix 100 μL of the supernatant with 100 μL of distilled water for LC-MS / MS analysis. The concentrations of test compounds and control compounds in the liver microsomes were quantitatively determined by LC-MS / MS after protein precipitation. The percent remaining test compound was calculated by the follow equations (1) - (4) . Ct = C0 × e-ke·t        (1) T1 / 2 = Ln2 / ke      (2) In vitro CLint = ke × (Incubation volume / Microsomal protein amount)    (3) CLint = In vitro CLint × (Liver weight / Body weight) × (Microsomal protein / Liver  weight)    (4)

[0091] The equation of first order kinetics was used to calculate T1 / 2 and Clint. The results of calculated T1 / 2 were shown in below Table 4-5. Table 3. Structural formula of Control Compounds Table 4. Results of compounds stability in human liver microsome

[0092] This example shows that test compound (III-a) , test compound (III-b) , test compound (III-d) have much improved stability in human liver microsome. The half-life of the test compounds (III-a) - (III-d) was extended by 5 to 30-fold compared to that of the control compounds. Table 5. Results of compounds stability in Dog liver microsome

[0093] This example shows that test compounds (III-a) - (III-d) have much improved stability in dog liver microsome. The half-life of the test compounds (III-a) - (III-d) was extended by 5 to 30-fold compared to that of the control compounds.

[0094] As shown by these experiments, the test compounds demonstrated significantly superior stability when compared to the control compounds. Such stable CatL inhibitors are capable of increasing drug efficacy, improving drug half-life, reducing side effects, optimizing pharmacokinetics, promoting drug formation, and presenting long-term effectiveness. For example, stabler compounds produce fewer metabolites, which would reduce the potential for metabolite-induced side effects, thus improving the safety of the drug. During prolonged treatment, stabler compounds can be maintained longer at sufficient concentrations in the body to have a sustained therapeutic effect on the disease.

[0095] Having thus described the basic concepts, it may be rather apparent to those skilled in the art after reading this detailed disclosure that the foregoing detailed disclosure is intended to be presented by way of example only and is not limiting. Various alterations, improvements, and modifications may occur and are intended to those skilled in the art, though not expressly stated herein. These alterations, improvements, and modifications are intended to be suggested by this disclosure, and are within the spirit and scope of the exemplary embodiments of this disclosure.

[0096] Moreover, certain terminology has been used to describe embodiments of the present disclosure. For example, the terms “one embodiment, ” “an embodiment, ” and “some embodiments” mean that a particular feature, structure or characteristic described in connection with the embodiment is included in at least one embodiment of the present disclosure. Therefore, it is emphasized and should be appreciated that two or more references to “an embodiment” or “one embodiment” or “an alternative embodiment” in various portions of this specification are not necessarily all referring to the same embodiment. Furthermore, the particular features, structures or characteristics may be combined as suitable in one or more embodiments of the present disclosure.

[0097] Furthermore, the recited order of processing elements or sequences, or the use of numbers, letters, or other designations, therefore, is not intended to limit the claimed processes and methods to any order except as may be specified in the claims. Although the above disclosure discusses through various examples what is currently considered to be a variety of useful embodiments of the disclosure, it is to be understood that such detail is solely for that purpose and that the appended claims are not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, are intended to cover modifications and equiv. alent arrangements that are within the spirit and scope of the disclosed embodiments. For example, although the implementation of various components described above may be embodied in a hardware device, it may also be implemented as a software-only solution, e.g., an installation on an existing server or mobile device.

[0098] Similarly, it should be appreciated that in the foregoing description of embodiments of the present disclosure, various features are sometimes grouped together in a single embodiment, figure, or description thereof to streamline the disclosure aiding in the understanding of one or more of the various embodiments. This method of disclosure, however, is not to be interpreted as reflecting an intention that the claimed subject matter requires more features than are expressly recited in each claim. Rather, claim subject matter lie in less than all features of a single foregoing disclosed embodiment.

Claims

1.A compound represented by formula (I) : wherein X is an alkyl group, an alkoxy group, or a 4-6 membered heterocyclic ring; andY is H, halogen, an alkyl group, a hydroxyl group, an amino group, a haloalkyl group, an alkoxy group, a cyclopropyl, or a 4-6 membered heterocyclic ring, wherein the alkyl group and the alkoxy group is optionally substituted with a 4-6 membered heterocyclic ring.2.The compound of claim 1, wherein is selected from the group consisting of formula (II-a-1) , formula (II-a-2) , formula (II-b-1) , formula (II-b-2) , formula (II-c-1) , formula (II-c-2) , and formula (II-c-3) : wherein,R1 is H, halogen, an alkyl group, a hydroxyl group, a haloalkyl group, or a cyclopropyl; andR2 is H, an alkyl group, a haloalkyl group, a cyclopropyl, formula (II-f) , formula (II-g) , formula (II-h) , formula (II-i) , or formula (II-j) :3.The compound of claim 1, wherein is selected from the group consisting of -CH2-CHF2, -CH2-CF3, formula (II-d-1) , formula (II-d-2) , formula (II-d-3) , and formula (II-d-4) : wherein R1 is H, halogen, an alkyl group, a hydroxyl group, a haloalkyl group, or a cyclopropyl.4.The compound of claim 1, wherein is selected from the group consisting of formula (II-e-1) , formula (II-e-2) , formula (II-e-3) , formula (II-e-4) , formula (II-e-5) , and formula (II-e-6) : 5.The compound of claim 1, wherein the compound is represented by formula (III-a) , formula (III-b) , formula (III-c) , or formula (III-d) : 6.A composition, comprising the compound of any one of claims 1-5, an isomer thereof, an enantiomer thereof, a diastereomer thereof, a racemate thereof, a solvate thereof, or a pharmaceutically acceptable salt thereof, in a pharmaceutically effective amount.7.A method of treating a disease in a subject, comprising:administering the compound of any one of claims 1-5 or the composition of claim 6 to the subject.8.The method of claim 7, wherein the disease is caused by a viral infection.9.The method of claim 8, wherein the disease includes a severe acute respiratory syndrome (SARS) , a coronavirus disease 19 (COVID-19) , long-term effects of coronavirus (long COVID) , post-acute sequelae of COVID-19 (PASC) , or chronic obstructive pulmonary disease (COPD) .10.The method of claim 7, wherein the disease is acute respiratory distress syndrome (ARDS) or ARDS-induced multiple organ failures.11.The method of claim 7, wherein the disease is acute kidney injury (AKI) , diabetic nephropathy, kidney fibrosis, liver injury, or liver fibrosis.12.The method of claim 7, wherein the disease is an oral disease.13.The method of claim 7, wherein the disease is a cancer.14.The method of claim 7, wherein the disease is osteoporosis or osteoimmunology.15.The method of claim 7, wherein the disease is inflammation.16.The method of claim 7, wherein the disease is atherosclerosis.17.The method of claim 7, wherein the disease is a renal disease or a bone disease.18.The method of claim 7, wherein the disease is diabetes.19.The method of claim 18, wherein the disease is Alzheimer’s disease, Parkinson’s disease, or other neuroinflammaton or neurodegenerative diseases.20.The method of claim 7, wherein the administering the composition to the subject includes:orally administering the composition to the subject,injecting the composition to the subject, oradministering the composition to the subject via a topical administration.21.A method of inhibiting cathepsin L in a subject, comprising:administering the compound of any one of claims 1-5 or the composition of claim 6 to the subject.22.The method of claim 21, wherein the administering the composition to the subject includes:orally administering the composition to the subject,injecting the composition to the subject, oradministering the composition to the subject via a topical administration.23.A use of the compound of any one of claims 1-5 for inhibiting cathepsin L in a subject.24.A use of the compound of any one of claims 1-5 for preparing a medicament for treating a disease in a subject.

Images