专利名称：蕈毒碱性激动剂与拮抗剂的制作方法
本申请要求保护1998年8月18日提交的美国临时申请No.60/096,977的利益。
背景技术：
很多外周疾病状态都以胆碱能驱动过强为基础。胆碱能拮抗剂因此可用于这些病症。蕈毒碱拮抗剂例如可用于膀胱机能障碍、胃肠能动性紊乱和气道梗阻性疾病，例如COPD和哮喘。
特别是在科学/医学界，人们为了研制非鸦片类镇痛剂已经作出巨大努力，这些药物保持了鸦片制剂对严重性和慢性疼痛的功效，但没有鸦片制剂带来的呼吸抑制、便秘和依赖性等副作用。不同作者和研究人员所作的研究证明，在抗伤害感受(治疗疼痛)时，使用没有不良副作用的高度选择性蕈毒碱性激动剂是非常重要的。在很多出版物中都描述了选择性蕈毒碱性激动剂对阻滞疼痛的好处。例如参见Sauerburg等《生命科学》(Life Sci.)56,807-814(1995)；Naguib等《麻醉与止痛》(Anesth.Analg.)85,847-85(1997)；Eglen & Watson,《药理学与毒理学》(Pharmacol.Toxicol.)78,59-68(1996)。
Jeppesen等在发明名称为“杂环化合物及其制备和用途”的WO97/36906中公开了这样的化合物，该化合物包含直接与取代或未取代的芳族杂环基连接的未取代的氮杂三环庚烷，该芳族杂环基是1,2,5-噻二唑。声称该化合物可用于治疗由蕈毒碱性胆碱能系统机能不良导致的中枢神经系统(“CNS”)疾病。
Macleod等在发明名称为“4-氮杂三环并[2.2.1.02,6]庚烷和药物组合物”的WO 92/11261中公开了这样的化合物，该化合物包含直接与取代或未取代的5元芳族杂环基连接的未取代的氮杂三环庚烷，该芳族杂环基包含两个或三个杂原子，其中至少有一个是氮，另一个是氧或硫。优选的芳族杂环基包括1,2,4-噻二唑和1,3,4-噻二唑。声称该化合物可用于治疗临床表现归因于胆碱能缺乏的神经病和精神病。
Sauerberg等在发明名称为“某些1-氮杂二环并[3.3.1]壬烯衍生物及其药学用途”的U.S.5,578,602中公开了包含取代或未取代的氮杂二环的化合物，该环包含总共四至十个原子，直接与取代或未取代的5元芳族杂环基连接，该芳族杂环基是1,2,5-噻二唑或1,2,5-噁二唑。优选的实施方式阐述了这些氮杂二环，包含1-氮杂二环并[3.3.1]壬烯、1-氮杂二环并[3.2.3]辛烷、1-氮杂二环并[2.2.2]辛烷或1-氮杂二环并[2.2.1]庚烷。声称该化合物可用作蕈毒碱性激动剂。
Sauerberg等在发明名称为“杂环化合物及其制备和用途”的U.S.5,641,791中公开了这样的化合物，该化合物包含直接与取代或未取代的5元芳族杂环基连接的取代或未取代的氮杂二环辛烷，该芳族杂环基是1,2,5-噻二唑或1,2,5-噁二唑。该氮杂二环是1-氮杂二环并[2.2.2]辛烷。声称该化合物可用作蕈毒碱性激动剂。
Georgiev等在发明名称为“金刚烷螺-吡咯烷衍生物”的U.S.4,739,074中公开了这样的化合物，该化合物包含直接与取代或未取代的5元非芳族杂环基连接的未取代的三环癸烷，该非芳族杂环基包含一个杂原子，是氮。声称该化合物表现抗帕金森活性。
Olesen等在“3-(3-烷硫基-1,2,5-噻二唑-4-基)-1-氮杂二环对由中枢蕈毒碱性受体介导的抗伤害感受的结构-活性关系”中公开了下列结构的化合物，如发明名称所示 其中n是1(氮杂降冰片烷基噻二唑)或2(奎宁环基噻二唑)，R是烷基，它们对蕈毒碱性受体显示高度亲和性，并诱发体内抗伤害感受作用。
Shannon等在“丁硫基[2.2.2](LY297802/NNCC11-1053)的体内药理学口服起效的抗伤害感受蕈毒碱性激动剂”中公开了(+)-3(S)-3-[4-丁硫基-1,2,5-噻二唑-3-基]-1-氮杂二环并[2.2.2]辛烷。根据Olesen等(出处同上)所提出的结果，选择该化合物作进一步研究。Shannon等暗示该氮杂二环化合物可能是选择性M4受体激动剂。
尽管本领域迄今已完成一定工作，但对抗伤害感受剂仍有需求。
发明概述本发明以新产物的形式提供了解决方案，该产物可用作胆碱能受体激动剂和拮抗剂。在优选的实施方式中，本发明化合物能够选择性地作用于某些蕈毒碱性受体，特别是M4受体，并减少胆碱能副作用。因此，它们特别适合用于治疗疼痛和其它神经病与精神病。本发明化合物属于新型的氮杂金刚烷、氮杂降金刚烷和氮杂高金刚烷。
另外，本发明提供包含本发明化合物的药物组合物和用该药物组合物治疗疼痛和神经病与精神病的方法。
本文所引用的所有专利申请、专利和其它出版物全文结合在此作为参考文献。
优选实施方式的详细说明化合物本发明的新化合物是式Ⅰ的氮杂环系 包括几何异构体、对映体、非对映体、外消旋物、酸加成盐、与药学上可接受的酸的盐和药物前体，其中Q是 X是CH2、NH、O或S；V、W、Y和Z独立地是CH或N；n和m独立地是0、1、2、3或4；R1和R2在氮杂环的任意位置，包括杂环Q的连接点，并且独立地是氢，-OH，卤素，-NH2，羧基，直链或支链C1-10烷基、C1-10烯基或C1-10炔基，直链或支链C1-10-烷氧基，或者被-OH、-CN、-CHO、-OH、-OR3、-SR3、-NH2、-NHR3、-NR3R4、-NO2、-SOR3、-SO2R3、-COR3、-CO2R3、-CONH2、-CONHR3、-CONR3R4或-CH=NOR3取代的直链或支链C1-10烷基；或者
R1和R2独立地是苯基、苯氧基、苯甲酰基、苄基或苄氧基羰基，它们各自是未取代的或者被卤素、-CN、C1-10烷基、C1-10烷氧基或C1-10烷硫基取代；R是氢、卤素、-CN、-CHO、-OH、-OR3、-SR3、-NH2、-NHR3、-NR3R4、-NO2、-SOR3、-SO2R3、-COR3、-CO2R3、-CONH2、-CONHR3、-CONR3R4或-CH=NOR3；或者R是苯基、苯氧基、苯甲酰基、苄基或苄氧基羰基，它们各自是未取代的或者被卤素、-CN、C1-15烷基、C1-10烷氧基或C1-10烷硫基取代；或者R是含有一至三个杂原子的5或6元的、饱和、部分饱和或芳族杂环；和R3和R4独立地是直链、支链或环状C1-15烷基、C2-15烯基、C2-15炔基或它们的组合，或者R3和R4独立地是苯基、苯氧基、苯甲酰基、苄基或苄氧基羰基，前述它们各自是未取代的或者被H、卤素、-CN、C1-15烷基、C1-10烷氧基、C1-10烷硫基或芳基取代；或者R3和R4独立地是含有一至三个杂原子的5或6元的、饱和、部分饱和或芳族杂环。
在优选的实施方式中，结构式Ⅰ中的m和n都是1，本发明化合物具有下列结构式 其中Q是
X是S；Y和Z是N，和R是OR3或SR3。
在特别优选的结构式Ⅱ化合物的实施方式中，R3是-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2CH3、-CH2CH2CH2CH3或-CH2CH(CH3)2。
本发明化合物(即式Ⅰ和式Ⅱ)通过选择性激动蕈毒碱性M4受体，特别可用于诱导痛觉缺失。它们既是体内有用的(例如在必要时用于治疗哺乳动物、特别是人的疼痛)，也是体外有用的(例如用于研究蕈毒碱性M4受体在生物过程中的作用)。
定义除非另有表述，本文采用下列定义术语烷基是指饱和的直链、支链或环状(或它们的组合)C1-C10烃，具体包括但不限于甲基、乙基、丙基、异丙基、环丙基甲基、环丁基甲基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、环戊基、异戊基、新戊基、己基、异己基、环己基、3-甲基戊基、2,2-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、庚基、辛基、壬基和癸基。
本文所用的术语低级烷基是指C1到C6饱和直链、支链或环状(在C6的情况下)烃，具体包括但不限于甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、环丙基甲基、戊基、环戊基、环丁基甲基、异戊基、新戊基、己基、异己基、环己基、3-甲基戊基、2,2-二甲基丁基和2,3-二甲基丁基。
术语烷氨基是指带有烷基取代基的氨基。
术语炔基是指带有至少一条叁键的C2到C10直链或支链烃。
术语低级炔基是指C2到C6炔基，具体包括但不限于乙炔基和丙炔基。
术语芳基是指苯基、取代的苯基或杂芳基(下文会进一步定义)，其中该取代基是卤素、烷基、烷氧基、烷硫基、卤代烷基、羟基烷基、烷氧基烷基、亚甲二氧基、氰基、C(O)(低级烷基)、羧基、CO2烷基、酰胺、氨基、烷氨基和二烷基氨基，其中该芳基可以具有至多3个取代基。
本文所用的术语卤素包括氟、氯、溴和碘。
术语芳烷基是指带有烷基取代基的芳基。
术语烷芳基是指带有芳基取代基的烷基，包括苄基、取代的苄基、苯乙基或取代的苯乙基，其中该取代基是如芳基取代基所定义的。杂原子是N、S或O。
术语杂环基、杂环的、杂环等不同说法都是指在环中被一个或多个杂原子取代的环烷基部分。杂环的例子包括但不限于吡咯烷基、哌啶基和哌嗪基。
本文所用的术语杂芳基或杂芳族是指在芳环内包括至少一个杂原子的芳族部分。例子包括但不限于呋喃基、吡啶基、嘧啶基、噻吩基、异噻唑基、咪唑基、吡嗪基、苯并呋喃基、喹啉基、异喹啉基、苯并噻吩基、异苯并呋喃基、吡唑基、吲哚基、异吲哚基、苯并咪唑基、嘌呤基、咔唑基、噁唑基、噻唑基、异噻唑基、1,2,5-噻二唑基、异噁唑基、吡咯基、吡唑基、喹唑啉基、哒嗪基、吡嗪基、噌啉基、2,3-二氮杂萘基、喹喔啉基、黄嘌呤基、次黄嘌呤基、蝶啶基、5-氮杂胞苷基、5-氮杂尿嘧啶基、三唑并吡啶基、咪唑并吡啶基、吡咯并嘧啶基和吡唑并嘧啶基。
术语有机或无机阴离子是指携带负电荷并且在盐中能够作为阴性部分的有机或无机部分。
术语“药学上可接受的阳离子”是指携带正电荷并且能够与药剂缔合给药，例如作为盐中的抗衡离子。
术语“对映体富集的组合物或化合物”是指包括至少95重量％单一化合物对映体的组合物或化合物。
术语药学上的活性衍生物是指任意这样的化合物，一旦对接受者给药，能够直接或间接提供本文所公开的化合物。
术语“药物前体”是指这样的化合物，在体内快速转化为上式母体化合物，例如通过在血液内的水解作用。详细的讨论参见T.Higuchi和V.Stella《作为新颖释放系统的药物前体》(“Pro-drugs as NovelDelivery Systems”)第14卷，A.C.S.专题论文集丛书；Edward B.Roche编《药物设计中的生物可逆载体》(Bioreversible Carriers inDrug Design),American Pharmaceutical Association andPergamon Press,1987，二者均结合在此作为参考文献。
合成流程下列合成流程阐述根据本发明的化合物怎样制备。本领域技术人员将能够例行地修改和/或调整下列流程，以合成任意的本发明化合物。
1-氮杂金刚烷-4-酮原料的合成 从1-氮杂金刚烷-4-酮合成氮杂金刚烷 如下文实施例所述，按上述流程制备下列化合物
表1氮杂金刚烷衍生物 从1-氮杂金刚烷-4-酮合成噁二唑衍生物 3-氮杂降金刚烷-9-酮的合成参见Bok等《杂环》(Heterocycles)12,343(1979)；Speckamp等《四面体》(Tetrahedron)27,3143(1971)；Bok等《四面体》35,267(1979)；Bok等《四面体》33,787(1977)。 3-氮杂降金刚烷-9-酮衍生物的合成 表2氮杂降金刚烷衍生物 3-氮杂降金刚烷-6-酮的合成参见Bok等《杂环》12,343(1979)。 或者，也可以采用另一种相似方法 3-氮杂降金刚烷-6-(氯噻二唑)的合成 氮杂高金刚烷的合成 药物组合物、治疗和给药方法本发明化合物可用作胆碱能受体激动剂与拮抗剂。在优选的实施方式中，本发明化合物选择性地作用于M4中枢蕈毒碱性受体，从而阻滞疼痛。
患有疼痛的人、马、犬、牛和其它动物(特别是哺乳动物)可以这样治疗将药学上可接受的载体或稀释剂中的有效量的一种或多种上述化合物或其药学上可接受的衍生物或盐对患者给药，以减少氧基的形成。活性物质可以通过任意适当的途径给药，例如口服、肠胃外、静脉内、皮内、皮下或局部给药，并且可为液体、霜剂、凝胶或固体剂型。
本文所用的术语药学上可接受的盐或配合物是指保留上述化合物的所需生物学活性并且表现出最小不良的毒理学作用的盐或配合物。盐的例子包括但不限于与无机酸(例如氢氯酸、氢溴酸、硫酸、磷酸、硝酸等)所形成的酸加成盐和与有机酸所形成的盐，有机酸例如乙酸、草酸、酒石酸、琥珀酸、苹果酸、抗坏血酸、苯甲酸、鞣酸、扑酸、海藻酸、聚谷氨酸、萘磺酸、萘二磺酸和聚半乳糖醛酸。化合物也可以以本领域技术人员已知的药学上可接受的季盐形式给药，具体包括式-NR+Z-的季铵盐，其中R是烷基或苄基，Z是抗衡离子，包括氯化物、溴化物、碘化物、-O-烷基、甲苯磺酸盐、甲磺酸盐、磺酸盐、磷酸盐或羧酸盐(例如苯甲酸盐、琥珀酸盐、乙酸盐、甘醇酸盐、马来酸盐、苹果酸盐、柠檬酸盐、酒石酸盐、抗坏血酸盐、苯甲酸盐、肉桂酸盐、扁桃酸盐、苄酸盐(benzyloate)和二苯基乙酸盐)。
活性化合物在药学上可接受的载体或稀释剂中的含量足以向患者释放治疗学上的有效量，而不会对所治疗患者导致严重的毒性作用。满足所有上述条件的活性化合物的优选剂量为约0.01至300mg/kg，优选为0.1至100mg/kg/天，更通常为0.5至约25mg每千克接受者体重每天。在适合的载体中，典型的局部剂量应为0.01-3％wt/wt。药学上可接受的衍生物的有效剂量范围可以根据所要释放的母体化合物重量加以计算。如果衍生物本身表现出活性，那么可以利用衍生物的重量或通过其它本领域技术人员已知的方式对有效剂量如上进行估计。
本发明方法包括将根据本发明的药物组合物对缓有疼痛的哺乳动物(优选为人)给药，给药量足以缓解疼痛。化合物适宜以任意适合的单位剂型给药，包括但不限于含有1至3000mg、优选为5至500mg活性成分每单位剂型的那些。口服剂量通常适宜为1-500、优选为10-250、更优选为25-250mg。
活性成分在给药后，活性化合物的峰血浆浓度应当达到约0.001-30μM、优选为约0.01-10μm。例如可以这样实现静脉内注射活性成分的溶液或制剂，可选地在盐水或含水介质中，或者以活性成分的药团形式给药。
药物组合物中活性化合物的浓度将取决于药物的吸收、分布、失效和排泄速率以及本领域技术人员已知的其它因素。值得注意的是，剂量值也将因所要缓解的病症严重性而异。进而不言而喻的是，对任意特定的受治疗者来说，具体剂量方案应当随时根据个体需要和进行给药或指导给药的人员的专业判断进行调整，另外，本文所列出的浓度范围仅供例证，无意限制所要求保护的组合物的范围或实施。活性成分可以同时给药，或者可以分为若干小剂量，以不同时间间隔给药。
口服组合物一般将包括惰性稀释剂或食用载体。它们可以包封在胶囊内或者压制成片。为了实现口服治疗给药的目的，活性化合物可与赋形剂掺合，以片剂、锭剂或胶囊剂的方式使用。还可以包括药学上相容的粘合剂和/或辅助性原料作为组合物的一部分。
片剂、丸剂、胶囊剂、锭剂等可以含有任意下列成分或相似性质的化合物粘合剂，例如微晶纤维素、黄蓍胶或明胶；赋形剂，例如淀粉或乳糖；分散剂，例如藻酸、Primogel或玉米淀粉；润滑剂，例如硬脂酸镁或Sterores；滑动剂，例如胶体二氧化硅；甜味剂，例如蔗糖或糖精；或矫味剂，例如薄荷、水杨酸甲酯或橙味剂。若单位剂型是胶囊剂，除上述类型的原料以外，它还可含有液体载体，例如脂油。另外，单位剂型可以含有各种其它原料来调整其物理形态，如糖衣、紫胶或肠溶剂。
活性化合物或其药学上可接受的盐或衍生物也可作为酏剂、悬浮液、糖浆剂、糯米纸囊剂、口香糖等的组分。除活性化合物以外，糖浆剂还可含有蔗糖作为甜味剂，和某些防腐剂、染料、着色剂和矫味剂。
活性化合物或其药学上可接受的衍生物或盐也可与其它不损害所需作用的活性物质或与补充所需作用的活性物质混合，例如抗生素、抗真菌剂、其它消炎剂或抗病毒化合物。
用于肠胃外、真皮内、皮下或局部用药的溶液或悬浮液可以包括下列组分无菌稀释剂，例如注射用水、盐水溶液、固定油、聚乙二醇、甘油、丙二醇或其它合成溶剂；抗菌剂，例如苯甲醇或对羟基苯甲酸甲酯；抗氧化剂，例如抗坏血酸或亚硫酸氢钠；螯合剂，例如乙二胺四乙酸；缓冲剂，例如乙酸盐、柠檬酸盐或磷酸盐；和张力调节剂，例如氯化钠或葡萄糖。母体制剂可以包封在安瓿、由玻璃或塑料制成的一次性注射器或多剂小瓶内。
如果静脉内给药，优选的载体是生理盐水或磷酸盐缓冲盐水(PBS)。
在一种实施方式中，活性化合物与可防止化合物快速排出体外的载体一起制备，例如控释制剂，包括植入物和微囊包封的释放系统。可以使用生物可降解的、生物相容性聚合物，例如乙烯乙酸乙烯酯、聚酐、聚乙醇酸、胶原、聚原酸酯和聚乳酸。这些制剂的制备方法对本领域技术人员来说将是显而易见的。原料也可以在商业上从Alza Corporation(CA)和Scios Nova(Baltimore,Md.)得到。脂质体悬浮液也可以是药学上可接受的载体。这些可以按照本领域技术人员已知的方法加以制备，例如美国专利No.4,522,811(全文结合在此作为参考文献)。例如，脂质体制剂可以这样制备将适当的脂质(例如硬脂酰磷脂酰乙醇胺、硬脂酰磷脂酰胆碱、花生四烯酰(arachadoyl)磷脂酰胆碱和胆固醇)溶于无机溶剂，然后蒸发，在容器表面上留下干燥脂质的薄膜。然后向容器内加入活性化合物或其一磷酸盐、二磷酸盐和/或三磷酸盐衍生物的水溶液。然后用手旋转容器，使脂质原料从容器侧壁松动下来，并分散脂质聚集物，从而形成脂质体悬浮液。
提供下列实施例仅供举例说明，无论如何既无意也不应被解释为限制发明。本领域技术人员将领会到，在不超出本发明精神或范围的前提下，可以对下列实施例进行变更和修改。
实施例实施例12-(5-氮杂三环并[3.3.1.1<3,7>]亚癸-2-基)-2-氰基乙酸乙酯(2)将5-(氮杂三环并[3.3.1.1<3,7>]癸烷-2-酮(Becker和Flynn《合成》，1992,1080)(1,5.0g,33mmol)、氰基乙酸乙脂(7.0ml,66mmol)与三乙胺(6.9ml,49.5mmol)的混合物在80℃下加热3小时。将混合物冷却至室温后，向其中加入甲苯(250ml)。甲苯溶液用水洗涤(3×200ml)，经NaHCO3干燥，旋转蒸发。残余物在高真空泵上干燥，得到2(4.5g，棕色的油，55％)，无需进一步纯化即可用于下面的步骤。
实施例22-(5-氮杂三环并[3.3.1.1<3,7>]癸-2-基)-2-氰基乙酸乙酯(3)将粗产物2(4.5g,18.3mmol)溶于绝对乙醇(100ml)。向溶液中通入氩气泡进行脱气，加入冰乙酸(5ml)和Pd/C(10％,500mg)。混合物在氢气氛下搅拌过夜，通过硅藻土垫过滤，旋转蒸发，在高真空泵上干燥，得到所需产物的乙酸盐。将该残余物溶于二氯甲烷(300ml)和NaHCO3饱和溶液(150ml)。分离有机层，用NaHCO3饱和溶液洗涤(150ml×3)，经硫酸钠干燥，旋转蒸发，得到3，为黄色的油(4.5g,99％)。
实施例33-(5-氮杂-2-氯三环并[3.3.1.1<3,7>]癸-2-基)-4-氯-1,2,5-噻二唑(4)将氢化钠(400mg,60％油悬液，10mmol)加入到甲醇/乙醇混合物(1∶1,15ml)中。加入3(2.5g,10mmol)在相同甲醇/乙醇混合物(2ml)中的溶液，所得反应混合物在室温下搅拌30分钟。冷却至0℃，向其中加入亚硝酸异戊酯(1.5ml,11mmol)。搅拌10分钟。在旋转蒸发器上除去溶剂，将残余物与添加的甲苯共沸3次。将残余物溶于DMF(5ml)，冷却至0℃，在搅拌下滴加到冷却(0℃)的S2Cl2(2.4ml,30mmol)的2ml DMF溶液中。混合物在室温下搅拌48小时。加入冰冷却的水(50ml)以终止反应。反应混合物在70℃下加热30分钟，过滤，冷却至室温，用4N NaOH水溶液碱化。所得混合物用甲苯萃取(3×100ml)。合并萃取液，用盐水洗涤，经NaHCO3干燥。在旋转蒸发器上除去溶剂，使残余物通过小硅胶柱，用含氨饱和的甲醇(5％)的氯仿洗脱，得到异构体4的混合物(800mg,28％)，含有少量杂质，无需进一步纯化即可使用。
实施例43-(5-氮杂三环并[3.3.1.1<3,7>]癸-2-基)-4-氯-1,2,5-噻二唑(5)将异构体4混合物(800mg,2.76mmol)溶于50ml乙醇，向所得溶液中通入氩气泡进行脱气。加入Pd/C(300mg,10％)，反应混合物在氢气氛下搅拌2天。混合物通过硅藻土过滤，催化剂用含有15％氨饱和的甲醇的二氯甲烷(200ml)洗涤。滤液旋转蒸发，利用chromatotron对残余物进行径向色谱法(洗脱剂含5％氨饱和的甲醇的二氯甲烷)，得到异构体5混合物。利用HPLC将一部分该混合物分离为两种组分6和7(C18，含7％乙腈的水+0.1％TFA)。利用NOE差异和同核质子COSY实验赋予这两种组分的假不对称性(6为‘r’,7为‘s’)。将其余混合物5溶于含2N含水HCl的甲醇(5ml)，在真空下浓缩，得到淡黄色固体8(300mg,37％)。
实施例53-(5-氮杂三环并[3.3.1.1<3,7>]癸-2-基)-4-烷氧基-1,2,5-噻二唑一般操作将NaH(35mg,60％油悬液，0.9mmol)加入到相应的醇(5ml)中搅拌，得到醇钠。在室温下继续搅拌30分钟。将氯噻二唑8(25mg,0.08mmol)加入到所得醇盐溶液中，反应混合物在60-70℃下搅拌过夜。在真空下除去溶剂，将残余物溶于二氯甲烷(20ml)，用水(2×20ml)和盐水(20ml)洗涤，经碳酸钠干燥，旋转蒸发。残余物通过小硅石柱过滤，在chromatotron上对残余物进行径向色谱法，用含5％氨饱和的甲醇的二氯甲烷洗脱，或者进行反相HPLC(YMC-pack ODS-AQ,20×10mm I.D.,S-5μM；移动相为含0.1％TFA的水∶乙腈)，得到‘r’和‘s’异构体，再用甲醇-HCl处理，得到相应的盐酸盐。
实施例63-(5-氮杂三环并[3.3.1.1<3,7>]癸-2-基)-4-甲氧基-1,2,5-噻二唑(20和21)按照上述一般操作，使用甲醇作为醇，得到‘r’和‘s’异构体的粗混合物(10mg,50％)。将一部分该混合物用于在HPLC上分离异构体(水∶乙腈/80∶20，含0.1％TFA)，然后转化为它们的HCl盐，得到0.5mg的20和1.3mg的21。
实施例73-(5-氮杂三环并[3.3.1.1<3,7>]癸-2-基)-4-乙氧基-1,2,5-噻二唑(22和23)按照上述一般操作，使用乙醇作为醇，得到‘r’和‘s’异构体的粗混合物(10mg,50％)。将一部分该混合物用于在HPLC上分离异构体(水∶乙腈/75∶25，含0.1％TFA)，然后转化为它们的HCl盐，得到1.5mg的22和0.8mg的23。
实施例83-(5-氮杂三环并[3.3.1.1<3,7>]癸-2-基)-4-丙氧基-1,2,5-噻二唑(11和12)按照上述一般操作，使用正丙醇作为醇，得到11(12mg)和12(6mg,11和12的合并收率为71％)。
实施例93-(5-氮杂三环并[3.3.1.1<3,7>]癸-2-基)-4-丁氧基-1,2,5-噻二唑(13和14)按照上述一般操作，使用正丁醇作为醇，得到13(6mg)和14(2.5mg,13和14的合并收率为33％)。
实施例10
3-(5-氮杂三环并[3.3.1.1<3,7>]癸-2-基)-4-(环丙基甲氧基)-1,2,5-噻二唑(15和16)按照上述一般操作，使用环丙基甲醇作为醇，得到15(2mg)和16(2mg,15和16的合并收率为16％)。
实施例113-(5-氮杂三环并[3.3.1.1<3,7>]癸-2-基)-4-(2-甲基-丙氧基)-1,2,5-噻二唑(17和18)按照上述一般操作，使用异丁醇作为醇，得到17(4.6mg)和18(2mg,17和18的合并收率为26％)。
实施例123-(5-氮杂三环并[3.3.1.1<3,7>]癸-2-基)-4-(环丙基乙氧基)-1,2,5-噻二唑(24和25)按照上述一般操作，使用环丙基乙醇作为醇，得到24(2.2mg)和25(2.7mg,24和25的合并收率为20％)。
实施例133-(5-氮杂三环并[3.3.1.1<3,7>]癸-2-基)-4-(1-甲基-丙氧基)-1,2,5-噻二唑(26和27)按照上述一般操作，使用仲丁醇作为醇，得到26(1.3mg)和27(2.4mg,26和27的合并收率为15％)。
实施例144-(5-氮杂三环并[3.3.1.1<3,7>]癸-2-基)-4-烷硫基-1,2,5-噻二唑一般操作将3-(5-氮杂三环并[3.3.1.1<3,7>]癸-2-基)-4-氯-1,2,5-噻二唑(8,34mg,0.117mmol)与无水碳酸钾(18mg,0.130mmol)和无水氢硫化钠(8mg,0.142mmol)合并。在氩下，向该干燥的、没有空气的混合物中加入无水二甲基甲酰胺(4ml)。将该混合物在室温下搅拌20分钟后，TLC显示没有氯噻二唑残留(Rf0.31，在SiO2分析板上监测，使用10％MeOH(NH3)/CHCl3)。此时将混合物冷却至0℃，向其中加入相应的1-溴烷烃(0.40mmol)。在0℃下搅拌30分钟后，蒸发混合物，利用柱色谱法纯化(中性氧化铝；1％MeOH(NH3)/CHCl3)，得到s和r异构体。
实施例154-(5-氮杂三环并[3.3.1.1<3,7>]癸-2-基)-4-丙硫基-1,2,5-噻二唑(28和29)按照上述一般操作，使用1-溴丙烷作为烷基溴，得到28(7.5mg)、29(4.2mg,28和29的合并收率为33％)和10mg两者的混合物。
实施例164-(5-氮杂三环并[3.3.1.1<3,7>]癸-2-基)-4-乙硫基-1,2,5-噻二唑(30)按照上述一般操作，使用39mg 8，并使用溴乙烷作为烷基溴，得到30(4.8mg,13％)。
实施例174-(5-氮杂三环并[3.3.1.1<3,7>]癸-2-基)-4-丁硫基-1,2,5-噻二唑(31)按照上述一般操作，使用36mg 8，并使用1-溴丁烷作为烷基溴，得到31(2.6mg,7％)。
实施例184-(5-氮杂三环并[3.3.1.1<3,7>]癸-2-基)-4-(环丙基甲基)硫基-1,2,5-噻二唑(32)按照上述一般操作，使用32mg 8，并使用环丙基甲基溴作为烷基溴，得到32(5.1mg,15％)。
实施例194-(3-氮杂三环并[3.3.1.0<3,7>]壬-9-基)-3-氯-1,2,5-噻二唑(40)按照与从1合成8相同的合成流程，从39(参见Bok等《杂环》12,343(1979)；Speckamp等《四面体》27,3143(1971)；Bok等《四面体》35,267(1979)；Bok等《四面体》33,787(1977))合成40。
实施例204-(3-氮杂三环并[3.3.1.0<3,7>]壬-9-基)-3-烷氧基-1,2,5-噻二唑一般操作将NaH(15mg,60％油悬液，0.4mmol)加入到相应的醇(2ml)中搅拌，得到醇钠。在室温下继续搅拌30分钟。将氯噻二唑40(10mg,0.04mmol)加入到所得醇盐溶液中，反应混合物在60-70℃下搅拌过夜。在真空下除去溶剂，将残余物溶于二氯甲烷(20ml)，用水(2×20ml)和盐水(20ml)洗涤，经碳酸钠干燥，旋转蒸发。残余物通过小硅石柱过滤，然后对残余物进行反相HPLC(YMC-pack ODS-AQ,20×10mmI.D.,S-5μM；移动相为含0.1％TFA的水∶乙腈)，得到‘r’和‘s’异构体，再用甲醇-HCl处理，得到相应的盐酸盐。
实施例214-(3-氮杂三环并[3.3.1.0<3,7>]壬-9-基)-3-乙氧基-1,2,5-噻二唑(33和34)按照上述一般操作，使用乙醇作为醇，得到33(1.1mg)和34(0.9mg，合并收率为19.2％)。
实施例224-(3-氮杂三环并[3.3.1.0<3,7>]壬-9-基)-3-丙氧基-1,2,5-噻二唑(35和36)按照上述一般操作，使用丙醇作为醇，得到35(2.95mg)和36(2.11mg,合并收率为47％)。
实施例234-(3-氮杂三环并[3.3.1.0<3,7>]壬-9-基)-3-异丁氧基-1,2,5-噻二唑(37和38)按照上述一般操作，使用丁醇作为醇，得到37(2.51mg)和38(1.68mg，合并收率为47％)。
实施例24弹尾测定(tail-flick assay)弹尾测定是常用的动物痛觉缺失模型。该测定法是足够严格的，在该模型中鸦片制剂(例如吗啡)显示出活性，而非甾体抗炎剂(NSAD)例如布洛芬是无效的。因此，该测定系统可用于研究新化合物在严重性和慢性疼痛治疗中的应用。
从Charles River实验室(Wilmington,MA,USA)得到雌性CD-1小鼠，体重20-30克。使用商业上可得到的弹尾痛觉缺失测量计(TF-6型痛觉缺失测量计，Emdie Instrument Co.,Maidens,Virginia)。设置辐射热源，使对照小鼠弹尾的潜伏期为2-4秒。采用10秒的截止时间作为最大潜伏期，以避免对鼠尾造成损害。注射化合物后，在0(给药前立刻)、5、15、30和60分钟的时间点得到每只小鼠的潜伏期(每个时间点进行两个单独的试验，结果取平均)，利用下式计算最大可能效果(％MPE)∶％MPE=[(药物后潜伏期-药物前潜伏期)÷(截止时间-药物前潜伏期)]×100。结果列在下表1中。
多涎的评分用肉眼密切观察动物口部，注意到有多涎现象，按照下列等级评分0，动物口内没有涎水；1，动物口内出现涎水，但是动物口套上没有；2，动物口内和动物口套上出现涎水。每只动物在注射化合物后的5、15、30和60分钟时间点进行评分。
体温在环境温度下，将温度探针(T型热电偶温度计，BAT-10；Physitemp Inc.,Clifton,NJ)插入小鼠直肠1.0cm处，测量它们的体内温度，在注射化合物后的0(给药前，作为对照基线)、10、25和55分钟记录之。
镇静作用用肉眼密切观察动物，注意到有镇静作用。
实施例25与在CHO-K1细胞内表达的克隆化人M4 nAChRs的结合作用下列方案用于检测与在CHO-K1细胞内表达的克隆化人M4 mAChRs的结合作用。
从表达人M4 mAChRs的CHO-K1细胞制得膜制剂。将膜的等分试样贮存在-70℃下，在测定当天融化。在每次测定时，将CHO-K1 M4膜制剂(大约20μg蛋白质)与供试化合物和2.5nM3H-氧化震颤素M(DuPont,NEN)在pH 7的20mM HEPES缓冲液中保温，测定体积为200μl。在室温下，将待测定物在96孔聚丙烯板内保温40分钟。测定用10μM阿托品(Sigma)代替供试化合物而并列保温的样本的非特异性结合。用快速真空过滤法终止保温，该方法采用Packard平板收获器，通过预先浸泡在0.5％聚乙烯亚胺中的96孔Whatman GF/B滤板进行过滤。滤板用水的0.2ml等分试样快速洗涤四次。将滤板放置在热源灯下5分钟进行干燥。加入35μl Microscint 20闪烁流体后，用Packard闪烁计数器计数滤板。用非线性回归分析法分析数据。
该测定结果用于显示本发明化合物与蕈毒碱性M4受体的激动剂结合部位结合的能力。与该部位结合的化合物在疼痛、精神分裂症和认知性疾患(例如AD)的治疗中具有特殊的应用。
表权利要求
1.式Ⅰ的氮杂环系 包括几何异构体、对映体、非对映体、外消旋物、酸加成盐、与药学上可接受的酸的盐和药物前体，其中Q是 X是-CH2-、-NH-、-O-或-S-；V、W、Y和Z独立地是CH或N；n和m独立地是0、1、2、3或4；R1和R2在氮杂环的任意位置，包括杂环Q的连接点，并且独立地是氢，-OH，卤素，-NH2，羧基，直链或支链C1-10烷基、C1-10烯基或C1-10炔基，直链或支链C1-10-烷氧基，或者被-OH、-CN、-CHO、-OH、-OR3、-SR3、-NH2、-NHR3、-NR3R4、-NO2、-SOR3、-SO2R3、-COR3、-CO2R3、-CONH2、-CONHR3、-CONR3R4或-CH=NOR3取代的直链或支链C1-10烷基；或者R1和R2独立地是苯基、苯氧基、苯甲酰基、苄基或苄氧基羰基，它们各自是未取代的或者被卤素、-CN、C1-10烷基、C1-10烷氧基或C1-10烷硫基取代；R是氢、卤素、-CN、-CHO、-OH、-OR3、-SR3、-NH2、-NHR3、-NR3R4、-NO2、-SOR3、-SO2R3、-COR3、-CO2R3、-CONH2、-CONHR3、-CONR3R4或-CH=NOR3；或者R是苯基、苯氧基、苯甲酰基、苄基或苄氧基羰基，它们各自是未取代的或者被卤素、-CN、C1-15烷基、C1-10烷氧基或C1-10烷硫基取代；或者R是含有一至三个杂原子的5或6元的、饱和、部分饱和或芳族杂环；和R3和R4独立地是直链、支链或环状C1-15烷基、C2-15烯基、C2-15炔基或它们的组合，或者R3和R4独立地是苯基、苯氧基、苯甲酰基、苄基或苄氧基羰基，它们各自是未取代的或者被H、卤素、-CN、C1-15烷基、C1-10烷氧基、C1-10烷硫基或芳基取代；或者R3和R4独立地是含有一至三个杂原子的5或6元的、饱和、部分饱和或芳族杂环。
2.根据权利要求1的化合物，其中m和n都是1，具有下列结构式 其中Q是 X是S；Y和Z是N，和R是OR3或SR3。
3.根据权利要求2的化合物，其中R3是-CH3、-CH2CH3、-CH2CH2CH3或-CH2CH(CH3)2。
4.根据权利要求1的化合物，选自由下列化合物组成的组a)2-(5-氮杂三环并[3.3.1.1<3,7>]亚癸-2-基)-2-氰基乙酸乙酯；b)2-(5-氮杂三环并[3.3.1.1<3,7>]癸-2-基)-2-氰基乙酸乙酯；c)3-(5-氮杂-2-氯三环并[3.3.1.1<3,7>]癸-2-基)-4-氯-1,2,5-噻二唑；d)3-(5-氮杂三环并[3.3.1.1<3,7>]癸-2-基)-4-氯-1,2,5-噻二唑；e)3-(5-氮杂三环并[3.3.1.1<3,7>]癸-2-基)-4-甲氧基-1,2,5-噻二唑；f)3-(5-氮杂三环并[3.3.1.1<3,7>]癸-2-基)-4-乙氧基-1,2,5-噻二唑；g)3-(5-氮杂三环并[3.3.1.1<3,7>]癸-2-基)-4-丙氧基-1,2,5-噻二唑；h)3-(5-氮杂三环并[3.3.1.1<3,7>]癸-2-基)-4-丁氧基-1,2,5-噻二唑；i)3-(5-氮杂三环并[3.3.1.1<3,7>]癸-2-基)-4-(环丙基甲氧基)-1,2,5-噻二唑；和j)3-(5-氮杂三环并[3.3.1.1<3,7>]癸-2-基)-4-(2-甲基丙氧基)-1,2,5-噻二唑。
5.药物组合物，包含根据权利要求1的化合物和药学上可接受的载体。
6.药物组合物，包含根据权利要求2的化合物和药学上可接受的载体。
7.药物组合物，包含根据权利要求3的化合物和药学上可接受的载体。
8.药物组合物，包含根据权利要求4的化合物和药学上可接受的载体。
9.诱导痛觉缺失的方法，该方法包括在需要时将痛觉缺失诱导量的根据权利要求5的药物组合物对哺乳动物给药。
10.诱导痛觉缺失的方法，该方法包括在需要时将痛觉缺失诱导量的根据权利要求6的药物组合物对哺乳动物给药。
11.诱导痛觉缺失的方法，该方法包括在需要时将痛觉缺失诱导量的根据权利要求7的药物组合物对哺乳动物给药。
12.诱导痛觉缺失的方法，该方法包括在需要时将痛觉缺失诱导量的根据权利要求8的药物组合物对哺乳动物给药。
全文摘要
本发明提供新颖的化合物及其药物组合物,可用于疼痛的治疗。本发明化合物是氮杂金刚烷、氮杂降金刚烷和氮杂高金刚烷。
文档编号C07D487/18GK1312812SQ9980977
公开日2001年9月12日 申请日期1999年8月16日 优先权日1998年8月18日
发明者G·格雷瓦尔, A·特伊－帕尔莫, 蔡雄, G·M·拉萨姆 申请人:Ucb公司