制备环烷基甲酰胺基-吲哚化合物的方法
【专利说明】制备环烷基甲酿胺基-吲哚化合物的方法
[0001] 本申请是申请日为2011年04月21日、发明名称为"制备环烷基甲酰胺基-吲哚 化合物的方法"、申请号为2011800313195的发明专利申请的分案申请。
[0002] 相关申请的夺叉引用
[0003] 本申请要求美国临时专利申请系列号61/333, 870 (2010年5月12日 提交）；61/327,095(2010 年 4 月 22 日提交）；61/327,057(2010 年 4 月 22 日提 交）；61/329,493(2010 年 4 月 29 日提交）；61/327,091(2010 年 4 月 22 日提交）； 61/329,510(2010 年 4 月 29 日提交）；61/327, 099 (2010 年 4 月 22 日提交）；和 61/329, 500(2010年4月29日提交）的优先权，所有申请的全部内容通过引用方式并入本 文中。
技术领域
[0004] 本发明的特征是制备可用于治疗CFTR介导的疾病如囊性纤维化的化合物的方 法。
【背景技术】
[0005]CFTR是在多种细胞类型（包括吸收性和分泌性上皮细胞）中表达的cAMP/ATP-介 导的阴离子通道，其中它调节跨膜阴离子流以及其它离子通道和蛋白质的活性。在上皮细 胞中，CFTR的正常有功能对维持电解质在整个身体（包括呼吸道和消化道组织）中的输送 是关键的。CFTR由编码蛋白质的大约1480个氨基酸组成，所述蛋白质由跨膜结构域的串联 重复序列构成，每个串联重复序列含有6个跨膜螺旋和一个核苷酸结合结构域。这两种跨 膜结构域由一个大的极性调节性（R)-结构域连接，所述大的极性调节性（R)-结构域带有 调节通道活动性和细胞转运的多个磷酸化位点。
[0006] 已经鉴定和测序编码CFTR的基因（参见Gregory，R.J.等人，（1990)Nature347 : 382-386 ;Rich，D.P.等人，（1990)Nature347:358-362)、（Riordan，J.R.等人，（1989) Science245 :1066-1073)。这种基因中的缺陷引起CFTR中的突变，所述突变导致囊性纤维 化（"CF")，人类中最常见的致命性遗传疾病。在美国，每2, 500个婴儿中的大约1个婴儿 患有囊性纤维化。在美国总体人口中，高达一千万人携带单拷贝的这种有缺陷的基因，但无 明显疾病效应。相反，带有2拷贝CF相关基因的个体遭受CF的使人虚弱和致命的影响，包 括慢性肺病。
[0007] 在罹患囊性纤维化的患者中，在呼吸道上皮中内源表达的CFTR中的突变导致减 少的顶端阴离子分泌，造成离子和流体输送的不平衡。所导致的阴离子输送的减少促进肺 中增强的粘液积累和伴随而来的最终引起CF患者死亡的微生物感染。除呼吸道疾病之外， CF患者通常患有胃肠道问题和胰功能不全，这些病症如果不进行治疗，则导致死亡。此外， 大部分患有囊性纤维化的男性不育并且在患有囊性纤维化的女性当中生育力下降。与两个 拷贝的CF相关基因的严重影响相反，带有单拷贝CF相关基因的个体显示对霍乱和因腹泻 引起的脱水的抵抗力增强-这可能解释CF基因在人口中较高的频率。
[0008]CF染色体的CFTR基因的序列分析已经揭示多种造成疾病的突变（Cutting， G.R.等人，（1990)Nature346 :366-369 ;Dean，M.等人，（1990)Cell61 :863 :870 ;和Kerem， B-S.等人，（1989)Science245:1073-1080 ;Kerem，B-S等人，（1990)ProcNatlAcadSci USA87 :8447-8451)。迄今，已经鉴定造成疾病的多于1000种CF基因突变（http://www. genet,sickkids.on.ca/cftr/)。最流行的突变是苯丙氨酸在CFTR氨基酸序列的位置508 处的缺失并且常称作AF508-CFTR。这种突变在大约70 %的囊性纤维化病例中出现并且与 严重疾病相关。其他突变包括R117H和G551D。
[0009] 残基508在AF508-CFTR中的缺失阻止新生蛋白质正确折叠。这导致突变体蛋白 质不能离开ER并输送至质膜。因此，膜中存在的通道的数目远少于在表达野生型CFTR的细 胞中所观察到的通道数目。除减少的转运之外，突变还导致有缺陷的通道门控。再者，膜中 减少的通道数目和有缺陷的通道门控导致减少的跨上皮阴离子转运，这导致缺损的离子和 流体转运。（Quinton，P.M. (1990)，FASEBJ. 4:2709-2727)。然而，研究已经显示，膜中数目 减少的AF508-CFTR是有功能的，尽管小于野生型CFTR。（Dalemans等人，（1991)，Nature Lond. 354 :526_528;Denning等人，上文；Pasyk和Foskett(1995)，J.Cell.Biochem. 270 : 12347-50)。除AF508-CFTR之外，导致有缺陷的转运、合成和/或通道门控的其他造成疾 病的CFTR突变可能被上调或下调以改变阴离子分泌并改变病情进展和/或严重性。
[0010] 虽然除阴离子之外CFTR还转运多种分子，但是，清楚的是，这种作用（转运阴离 子）代表跨上皮转运离子和水的重要机制中的一种要素。其他要素包括上皮Na+通道、 ENaC、Na+/2Cl/K+共转运蛋白、NaMC-ATP酶栗和基底侧膜K+通道，它们负责将氯离子摄入 细胞。
[0011] 这些要素一起作用以通过它们在细胞内的选择性表达和定位实现跨上皮定向转 运。氯离子吸收通过存在于顶端膜上的ENaC和CFTR和细胞基底侧表面上表达的Na+-K+-ATP 酶栗和Cl-通道的协调活动进行。氯离子从细胞腔侧的继发主动转运导致细胞内氯离子 的积累，所述氯离子随后可以通过C1通道被动地离开细胞，导致向量转运（vectorial transport)。基底侧表面上的Na+/2C1 /K+共转运蛋白、NaMC-ATP酶栗和基底侧膜K+通道 以及细胞腔侧上的CFTR的安排通过细胞腔侧上的CFTR来协调氯离子的分泌。因为水绝不 可能自身主动转运，所它的跨上皮流动依赖于由大流量钠和氯离子流产生的微小跨上皮渗 透梯度。
[0012] 如上文讨论，认为AF508-CFTR中残基508的缺失阻止新生蛋白质正确地折叠， 导致这种突变体蛋白质不能离开ER并且运输至质膜。因此，不足量的成熟蛋白质存在于 质膜上并且上皮组织内的氯离子转运显著地减少。实际上，由ER组织对ABC转运蛋白的 缺陷性ER加工的这种细胞现象已经显示不仅是CF疾病而且还是广泛范围的其他独立和遗 传疾病的潜在基础。ER组织可能功能异常的两种方式是或者与蛋白质的ER输出的偶联的 丧失（从而导致降解），或者这些缺陷型/错误折叠的蛋白质的ER积累[AridorM等人， NatureMed?，豆（7)，第745-751 页（1999) ;Shastry，B.S.等人，Neurochem.International， M，第 1-7 页（2003) ;Rutishauser，J.等人，SwissMedWkly，l翌，第 211-222 页（2002); Morello,JP等人，TIPS，^i，第 466-469 页（2000);BrossP.等人，HumanMut.，11，第 186-198 页（1999)]。
[0013] (R) _1_ (2, 2_ 二氣苯并[d] [1，3]二氧杂环戊稀 _5_ 基）-N-(1_ (2, 3_ 二轻丙 基）-6-氟-2-(1-羟基-2-甲基丙-2-基）-1H-吲哚-5-基）环丙烷甲酰胺在美国公开的 专利申请US20090131492 (所述公开通过引用方式完整地并入本文）中公开，该化合物作为 CFTR活性的调节剂并且因此用于治疗CFTR介导的疾病例如囊性纤维化。然而，仍需要用于 制备本文所述的环烷基甲酰胺基-吲哚化合物的经济的方法。
【发明内容】
[0014] 如本文中所述，本发明提供制备可用于治疗CFTR介导的疾病例如囊性纤维化的 CFTR矫正剂（corrector)的方法。此类化合物包括（R)-l-(2,2-二氟苯并[d][l，3]二氧 杂环戊烯-5-基）-N- (1- (2, 3-二羟丙基）-6-氟-2- (1-羟基-2-甲基丙-2-基）-1H-吲 哚-5-基）环丙烷甲酰胺（下文"化合物1"），其具有以下结构：
[0015]
[0016] 化合物1及其药学上可接受的组合物可用于治疗CFTR介导的疾病例如囊性纤维 化或减轻其严重性。化合物1可以几种不同的固体形式例如基本上晶状的形式或无定形形 式存在。
【具体实施方式】
[0017]
[0018] 如本文中所用的，除非另外说明，否则以下定义应当适用。
[0019] 如本文中所用的，术语"CFTR"意指囊性纤维化跨膜传导调节剂或能够具有调节剂 活性的其突变体，包括但不限于AF508CFTR和G551DCFTR(对于CFTR突变，参见例如，http://www. genet, sickkids. on. ca/cftr/)〇
[0020] 如本文中所用的，术语"调节"意指以可测量的量增加或减少例如活性。
[0021] 如本文中所用的，术语"化学稳定的"意指固体形式的化合物1在特定的时间段内 经历特定的条件时不分解成一种或更多种不同的化合物，所述特定的条件例如40°C/75% 相对湿度，特定的时间段例如1天、2天、3天、1周、2周或更长时间。在一些实施方案中，少 于25%的固体形式的化合物1分解，在一些实施方案中，少于约20%、少于约15%、少于约 10%、少于约5%、少于约3%、少于约1 %、少于约0. 5%的该形式的化合物1在特定的条件 下分解。在一些实施方案中，没有可检测量的固体形式的化合物1分解。
[0022] 如本文所用的，术语"物理稳定的"意指固体形式的化合物1在特定时间段内经 历特定条件时不变成一种或更多种不同物理形式的化合物1 (例如，如通过XRPD、DSC等测 定），所述特定条件例如40°C/75%相对湿度，所述特定时间段例如1天、2天、3天、1周、2 周或更长时间。在一些实施方案中，少于25%的固体形式的化合物1在经历特定的条件时 变成一种或更多种不同的物理形式。在一些实施方案中，少于约20%、少于约15%、少于约 10%、少于约5%、少于约3%、少于约1 %、少于约0. 5%的固体形式的化合物1在经历特定 的条件时变成一种或更多种不同的物理形式的化合物1。在一些实施方案中，没有可检测量 的固体形式的化合物1变成一种或更多种物理上不同的固体形式的化合物1。
[0023] 如本文中所用的，术语"约"和"大约"在与组合物或剂型的剂量、量或成分的重量 百分比结合使用时意指本领域普通技术人员可确认的剂量、量或重量百分比，以提供等同 于从指定剂量、量或重量百分比获得的药理学效果的药理学效果。具体而言，术语"约"或 "大约"意指由本领域普通技术人员所测定的特定值的可接受的误差，这部分地取决于该值 是如何测量或测定的。在某些实施方案中，术语"约"或"大约"意指在1、2、3或4标准偏差 范围内。在某些实施方案中，术语"约"或"大约"意指在给定值或范围的30%、25%、20%、 15%、10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0. 5%、0. 1%或 0? 05%的范围内。
[0024] 除非另外声明，否则本文中所述的结构还意在包括该结构的所有异构体（例如， 对映异构形式、非对映异构形式和几何异构（或构象异构））形式；例如，每个不对称中心的 R和S构型、⑵和（E)双键异构体以及⑵和（E)构象异构体。因此，本发明化合物的单 一立体化学异构体以及对映异构体、非对映异构体和几何异构体（或构象异构体）的混合 物属于本发明的范围内。本文中包括化合物1的所有互变异构形式。例如，化合物1可以 作为互变异构体存在，二者均包括于本文中：
[0025]
[0026]另外，除非另外声明，否则，本文中所述的结构还意在包括仅在一个或多个同位素 富集的原子存在方面不同的化合物。例如，化合物1，其中一个或多个氢原子由氘或氚替换， 或一个或多个碳原子由 13c-或14C富集的碳替换，属于本发明的范围内。此类化合物例如可 用作生物学分析中的分析工具、探针或具有改进的治疗性能（therapeuticprofile)的化 合物、。
[0027] 如本文所用的，术语"保护基"（缩写为P)指为了在后续化学反应中获得化学选 择性而通过官能团的化学改性而引入分子中的任何化学基团。醇保护基的非限制性实例包 括乙酰基（Ac)、苯甲酰基（Bz)、苄基（Bn)、0 -甲氧基乙氧基甲基醚（MEM)、二甲氧基三苯 甲基（DMT)、甲氧基甲基醚（M0M)、甲氧基三苯甲基（MMT)、对甲氧基苄基醚（PMB)、新戊酰基 (Piv)、四氢吡喃基（THP)、三苯甲基（Tr)和三甲基甲硅烷基（TMS)。在一个实施方案中，保 护基是具有结构-〇12〇^5的Bn。
[0028] 缩写"DCM"代表二氯甲烷。缩写"IPA"代表异丙醇。缩写"DMS0"代表二甲基亚 砜。缩写"MTBE"代表甲基叔丁基醚。缩写"THF"代表四氢呋喃。缩写"TEA"代表三乙胺。 如Pd(dba) 2中的缩写"dba"代表二亚苄基丙酮。如Pd(dppf)C12中的缩写"dppf"代表1， 1' -双（二苯基膦）二茂铁。
[0029] 在一个方面，本发明的特征是一种用于制备式I化合物的方法：
[0030]
[0031] 其中，对于每次出现而言独立地：
[0032] 环A是稠合的环烷基、杂环烷基、芳基或杂芳基环；
[0033]札独立地选自_R\ _0R\ -N(RJ)2、_N02、卤素、-CN、4卤代烷基、-C丨4卤代烷氧 基、-C(0)N(RJ) 2、-NRJC(0)RJ、-S0RJ、-S02RJ、-S02N(RJ) 2、-NRJS02RJ、-C0RJ、-C02RJ、-NRJS02N(RJ) 2、-cocorJ;
[0034] 是氢或C: 6脂族基团；
[0035]X是CN或C02R;
[0036] R是Q6脂族基团或芳基；并且
[0037] m是0至3的整数（包括端点）；
[0038] 所述方法包括以下步骤：
[0039]a)在第一有机溶剂中使式IA的化合物
[0040]
[0041] 其中，对于每次出现而言独立地：
[0042] 环A是稠合的环烷基、杂环烷基、芳基或杂芳基环；
[0043]札独立地选自_R\ _0R\ -N(RJ)2、_N02、卤素、-CN、4卤代烷基、-C丨4卤代烷氧 基、-C(0)N(RJ) 2、-NRJC(0)RJ、-S0RJ、-S02RJ、-S02N(RJ) 2、-NRJS02RJ、-C0RJ、-C02RJ、-NRJS02N(RJ) 2、-cocorJ;
[0044] 是氢或C: 6脂族基团；
[0045] m是0至3的整数（包括端点）；并且
[0046]Hal是卤素；
[0047] 与式IB的化合物反应：
[0048]
[0049]其中，RJ是氢或C丨6脂族基团，
[0050] 以形成式1C的化合物：
[0051]
[0052] 其中，对于每次出现而言独立地：
[0053] 环A是稠合的环烷基、杂环烷基、芳基或杂芳基环；
[0054] 札独立地选自_R\ _0R\ -N(RJ)2、_N02、卤素、-CN、4卤代烷基、-C丨4卤代烷氧 基、-C(0)N(RJ) 2、-NRJC(0)RJ、-S0RJ、-S02RJ、-S02N(RJ) 2、-NRJS02RJ、-C0RJ、-C02RJ、-NRJS02N(RJ) 2、-cocorJ;
[0055] 是氢或C丨6脂族基团；
[0056] X是CN或C02R;
[0057] R是Q6脂族基团或芳基；并且
[0058] m是0至3的整数（包括端点）；并且
[0059] b)在第二有机溶剂中从化合物1C除去-C02W基团以形成式I的化合物。
[0060] 在另一个实施方案中，本发明的特征是以上方法，其中环A是稠合的杂环烷基或 杂芳基。在另一个实施方案中，环A选自
[0061] 在另一个实施方案中，本发明的特征是以上方法，其中X是CN。在另一个实施方案 中，X是C02Et。
[0062] 在另一个实施方案中，本发明的特征是以上方法，其中m是0。
[0063] 在另一个实施方案中，本发明的特征是以上方法，其中W是C16脂族基团。在另一 个实施方案中，W是-ch2ch3。
[0064] 在另一个实施方案中，本发明的特征是以上方法，其中Hal是Br。
[0065] 在另一个实施方案中，本发明的特征是以上方法，其中第一有机溶剂是疏质子溶 剂。在另一个实施方案中，第一有机溶剂选自1，2-二甲氧基乙烷、二噁烷、乙腈、甲苯、苯、 二甲苯、甲基叔丁基醚、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、丙酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基 乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙酸乙酯、二氯甲烷或二甲基亚砜。在另一个实施方案中，第一 有机溶剂选自乙腈、甲苯、苯或二甲苯。在另一个实施方案中，第一有机溶剂是甲苯。
[0066] 在另一个实施方案中，本发明的特征是以上方法，其中步骤a)在过渡金属催化剂 存在下进行。在另一个实施方案中，步骤a)在钯催化剂存在下进行。在另一个实施方案中， 步骤3)在选自乙酸钯（11)、？(1((^口〇(：1 2、？(1(此&)2、四（三苯基膦）合钯（0)或三（二亚 苄基丙酮）合二钯（〇)的钯催化剂存在下进行。在另一个实施方案中，步骤a)在Pd(dba)2 存在下进行。
[0067] 在另一个实施方案中，本发明的特征是以上方法，其中步骤a)在约50°C至90°C进 行。在另一个实施方案中，步骤a)在约60 °C至80 °C下进行。在另一个实施方案中，步骤a) 在约70 °C下进行。
[0068] 在另一个实施方案中，本发明的特征是以上方法，其中第二有机溶剂是疏质子溶 剂。在另一个实施方案中，第二有机溶剂选自1，2-二甲氧基乙烷、二噁烷、乙腈、甲苯、苯、 二甲苯、甲基叔丁基醚、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、丙酮、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基 乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、乙酸乙酯、二氯甲烷或二甲基亚砜。在另一个实施方案中，第二 有机溶剂是二甲基亚砜。
[0069] 在另一个实施方案中，本发明的特征是以上方法，其中步骤b)在无机酸存在下进 行。在另一个实施方案中，步骤b)在选自盐酸、硫酸、硝酸、磷酸或硼酸的无机酸存在下进 行。在另一个实施方案中，步骤b)在盐酸存在下进行。
[0070] 在另一个实施方案中，本发明的特征是以上方法，其中步骤b)在约55°C至95°C进 行。在另一个实施方案中，步骤b)在约65°C至85°C进行。在另一个实施方案中，步骤b) 在约75 °C进行。
[0071] 在另一个方面，本发明的特征是一种用于制备式II化合物的方法：
[0072]
[0073] 其中，对于每次出现而言独立地：
[0074] 环A是稠合的环烷基、杂环烷基、芳基或杂芳基环；
[0075]Hal是卤素；
[0076]札独立地选自_R\ _0R\ -N(RJ)2、_N02、卤素、-CN、4卤代烷基、-C丨4卤代烷氧 基、-C(0)N(RJ) 2、-NRJC(0)RJ、-S0RJ、-S02RJ、-S02N(RJ) 2、-NRJS02RJ、-C0RJ、-C02RJ、-NRJS02N(RJ) 2、-cocorJ;
[0077] 是氢或C丨6脂族基团；
[0078] m是0至3的整数（包括端点）；并且
[0079]n是1至4的整数（包括端点）；
[0080] 所述方法包括以下步骤：
[0081]a)在第一有机溶剂中使式IIA的化合物
[0082]
[0083] 其中，对于每次出现而言独立地：
[0084] 环A是稠合的环烷基、杂环烷基、芳基或杂芳基环；
[0085]札独立地选自_R\ _0R\ -N(RJ)2、_N02、卤素、-CN、4卤代烷基、-C丨4卤代烷氧 基、-C(0)N(RJ) 2、-NRJC(0)RJ、-S0RJ、-S02RJ、-S02N(RJ) 2、-NRJS02RJ、-C0RJ、-C02RJ、-NRJS02N(RJ) 2、-cocorJ;
[0086] 是氢或Ci6脂族基团；
[0087] m是0至3的整数（包括端点）；并且
[0088]Hal是卤素；
[0089] 与式IIB的化合物反应：
[0090]
[0091] 其中
[0092]X是CN或C02R;
[0093]R是Q6脂族基团或芳基；并且
[0094]R1是氢或C: 6脂族基团，
[0095] 以形成式IIC的化合物：
[0096]
[0097] 其中，对于每次出现而言独立地：