CN102459273A - 用于研究、成像以及治疗疼痛的方法和组合物 - Google Patents

用于研究、成像以及治疗疼痛的方法和组合物 Download PDF

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约翰·马尔卡希
布赖恩·安德烈森
戴维·C·约曼斯
桑迪普·比斯沃
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Abstract

本申请涉及石房蛤毒素类似化合物、组合物、药物组合物、石房蛤毒素类似物的合成方法、成像方法、治疗方法，该治疗方法包括治疗疼痛的方法。石房蛤毒素(STX)、膝沟藻毒素(GTX)和斑足蟾毒、以及STX变体化合物与钠通道结合，并能有效降低或阻断钠离子从该通道流过。该通道的阻断能影响神经和肌肉动作，并且可有效降低或阻断疼痛感觉、使肌肉放松、降低肌肉痉挛以及减少皱纹。STX类似物与钠通道结合可能对于定位、成像或标记钠通道也是有用的，因此，在研究钠通道和钠通道疾病中，以及在诊断和治疗患有钠通道疾病的病人中也是有用的。在实施方案中，STX变体化合物包括在施用于受试者时，与STX相比其血清半衰期延长的轭合物。在实施方案中，本申请公开提供了为需要接受治疗的受试者减轻疼痛的方法，该方法包括给受试者施用有效量的石房蛤毒素类似化合物、或其可药用的盐、同分异构体、互变异构体或前体药物，从而减轻所述受试者的疼痛。

Description

用于研究、成像以及治疗疼痛的方法和组合物
对相关申请的交叉引用
根据35U.S.C.§119(e)，本申请要求2009年5月7日提交的名称为“METHODS AND COMPOSITIONS FOR STUDYING，IMAGING，AND TREATING PAIN”(用于研究、成像以及治疗疼痛的方法和组合物)的美国临时专利申请61/176,172的优先权，通过引用的方式将其全部内容并入本申请中。
本申请涉及Du Bois等人于2010年5月7日提交的序号为XX/XXX,XXX、名称为“METHODS AND COMPOSITIONS FORSTUDYING，IMAGING，AND TREATING PAIN”(用于研究、成像以及治疗疼痛的方法和组合物)的美国发明专利申请，通过引用的方式将其全部内容并入本申请中。
关于联邦政府资助研究的声明
本发明是在政府支持的合同/批准号为5R01NS045684-07(由美国国立卫生研究院颁发)的项目下作出的。政府对本发明拥有特定的权利。
背景技术
“赤潮”水域充斥着有毒物质，其中最臭名昭著的是麻痹性贝类毒素(PSP)(参见文献Seafood and Freshwater Toxins：Pharmacology，Physiology，and Detection；Botana，L.M.，Ed.；MarcelDekker：New York，2000)。形式和功能都很独特的小分子双胍基结构——石房蛤毒素、新石房蛤毒素和膝沟藻毒素——代表了PSP的主要成分。(参见前沿技术综述：(a)Llewellyn，L.E.Nat.Prod.Rep.2006，23，200-222；(b)Hall，S.；Strichartz，G.；Moczydlowski，E.；Ravindran，A.；Reichardt，P.B.ACS Symp.Series 1990，418，29-65。)这些强极性的富含杂原子的化合物是精巧设计的能够起到阻塞离子流通过电压门控Na+通道(NaV)作用的塞子，从而抑制细胞中的电传导。(参见文献：例如，Tetrodotoxin，Saxitoxin，and the MolecularBiology of the Sodium Channel；Eds.C.Y.Kao；S.R.Levinson；Ann.New York Acad.Sci.：New York，Vol 479，1986；Tikhonov，D.B.；Zhorov，B.S.Biophys.J.2005，88，184-197，及其中引用的参考文献。)
这些毒素所共有的复杂的分子形状、以及这些毒素作为研究离子通道的药理学工具的重要性，激励了人们努力对它们进行从头组装(de novo assembly)。三篇现有技术文献已经描述了石房蛤毒素(STX)以及一种脱氨基甲酰氧基形式的制备。(参见文献：例如，(a)Tanino，H.；Nakata，T.；Kaneko，T.；Kishi，Y.J.Am.Chem.Soc.1977，99，2818-2819；(b)Kishi，Y.Heterocycles 1980，14，1477-1495；(c)Jacobi，P.A.；Martinelli，M.J.；Polanc，S.J.Am.Chem.Soc.1984，106，5594-5598；(d)Martinelli，M.J.；Brownstein，A.D.；Jacobi，P.A.；Polanc，S.Croat.Chem.Acta 1986，59，267-295；(e)Fleming，J.J.；DuBois，J.J.Am.Chem.Soc.2006，128，3926-3927；(f)Fleming，J.J.；McReynolds，M.D.；Du Bois，J.J.Am.Chem.Soc.2007，129，9964-9975。在他们的早期报道之后，Kishi等描述了不对称合成(-)-脱氨基甲酰基石房蛤毒素，参见文献：Hong，C.Y.；Kishi，Y.J.Am.Chem.Soc.1992，114，7001-7006；还可参见文献如Iwamoto，O.；Koshino，H.；Hashizume，D.；Nagasawa，K.Angew.Chem.Int.Ed.2007，46，8625-8628。)
痛感包括锐痛、钝痛、疼痛以及其他形式的痛感。疼痛是一种强度和持续时间可能各不相同的感觉，并且可能由各种原因引起。例如，疼痛可能是急性的，如损伤、疾病或创伤所造成的疼痛；可能是慢性的，如慢性疾病或病症、炎症、癌症或其他原因导致的疼痛；可能是局灶性或弥漫性的；可能是低强度、中等强度、或高强度的。因此，疼痛是不同的感觉，包括如急性疼痛、慢性疼痛、内脏痛、手术疼痛、关节痛、骨痛、背痛、头痛、神经性疼痛、假肢痛以及其他各种形式和经历的疼痛。然而，在一般情况下，无论强度或持续时间如何，也不管出于何种原因，人们更优选尽可能的减轻或消除痛感。
往往可以通过给受试者用药来缓解疼痛。减轻痛感的机制之一是阻断神经信号的传输，如通过阻断神经冲动沿着神经纤维的传导来实现。例如，可以通过降低、阻断或改变钠通道的活动来阻断这种神经冲动。诸如石房蛤毒素、膝沟藻毒素、斑足蟾毒以及其他已知的“1位钠通道阻断剂”之类的化合物可以影响钠通道。(参见文献如Llewellyn，Nat.Prod.Rep.23：200-222(2006))。然而如其名称中的“毒素”一词所暗示的那样，这类分子还有除了阻断痛感之外的影响。因此希望鉴定出能够有效减轻痛感而没有危险副作用的分子。
慢性疼痛是主要的、普遍的健康问题，并且是人们就医时最常见的原因之一。“为什么我会(慢性)疼痛？”“是什么导致我疼痛？”或者“疼痛来自哪里？”，这些问题通常是患有慢性疼痛的个体努力要得到答案的难题中的一部分。缺乏客观的诊断检测、有限的有效医疗设备和安全药物，毫无疑问使慢性疼痛患者和他们的看护者更为烦恼。目前用于诊断患者疼痛的方法非常主观并且依赖于患者的自我报告。患有慢性疼痛的个体需要忍受大量的检测，并且往往被送去接受经验止痛检测和外科手术，而这类治疗仅基于有限的客观基础。另外，由于目前采用的现有水平的医学成像技术如X射线、计算机断层扫描(CT)、超声检查和常规磁共振成像(MRI)很大程度上依赖于解剖学异常，因此它们在评估慢性疼痛综合征方面仍存在不足之处。例如采用常规MRI可在27％-31％无症状受试者中发现显著的椎间盘异常。另外，个体的退行性椎间盘疾病的自然进程与疼痛症状学的进展没有关联性，并且刺激性椎间盘造影术和基于MR的形态测量与背痛事件只有微弱的关联性。最近发现，在有症状和无症状的中年人和老年人的膝盖中，MRI检测到半月板撕裂几乎同样普遍(～60％)，这再一次加强了MR结果和疼痛原因之间的关联性较弱。然而，尽管有这类相反的证据，但不幸的是，对多种疾病而言，这些基于解剖学的成像结果的运用仍然是治疗规程的重要组成部分！因此，大量的患者遭受不必要的手术和不适当的治疗。
发明内容
简言之，本发明的实施方案包括化合物、组合物、药物组合物、研究疼痛的方法、对疼痛进行成像的方法、治疗疼痛的方法等。
在一个实施方案中，本发明提供了一种如下所示结构A、B、C或D的化合物、或其可药用的盐、同分异构体、互变异构体或前体药物。
在实施方案中，本发明提供了涉及石房蛤毒素(STX)、膝沟藻毒素(GTX)和斑足蟾毒的化合物，以及STX变体化合物。在实施方案中，所述STX变体化合物包括这样的轭合物，在施用于受试者时，与STX相比，该轭合物的血清半衰期延长，以及在施用于受试者时，与STX相比，该轭合物的作用持续时间延长。
在一个实施方案中，本发明提供了一种治疗受试者的方法，其中所述方法包括对受试者施用治疗其疼痛有效量的下列结构A、B、C或D中任意一种结构的化合物、或其可药用的盐、同分异构体、互变异构体或前体药物。
在实施方案中，本发明提供了一种使需要接受治疗的受试者减轻疼痛的方法，该方法包括对受试者施用有效量的下列结构A、B、C或D中任意一种结构的化合物、或其可药用的盐、同分异构体、互变异构体或前体药物，从而减轻所述受试者的疼痛。
在一个实施方案中，本发明提供了一种治疗受试者的电压门控钠通道增强激活疼痛途径的方法，该方法包括对受试者施用治疗其疼痛有效量的下列结构A、B、C或D中任意一种结构的化合物、或其可药用的盐、同分异构体、互变异构体或前体药物。
在一个实施方案中，本发明提供了一种制备石房蛤毒素类似物的方法，包括：使九元环的胍反应生成C13-Troc碳酸盐；在路易斯酸的存在下，使(i)的产物中的胍环闭合；以及将(ii)的产物氧化并脱保护，从而生成石房蛤毒素类似物。
在一个实施方案中，本发明提供了一种制备石房蛤毒素类似物的方法，包括：使l-丝氨酸甲酯反应形成醛；将(i)的醛与胺缩合；使(ii)的产物反应而有效地将环闭合并生成脲化合物；使(iii)的产物在这样的过程中发生反应，所述过程包括烯丙基脱保护和异硫脲的形成；以及将(iv)的产物胺化，从而生成石房蛤毒素类似物。
本发明公开的化合物可作为止痛药用于治疗受试者的疼痛，包括缓解疼痛、降低疼痛的程度以及消除疼痛和/或痛感。
例如它们可用于下列(并非限定)待治疗疼痛的疼痛类型的治疗：急性疼痛、肛裂疼痛、关节炎疼痛、背痛、眼睑痉挛疼痛、癌症疼痛、慢性疼痛、牙科疼痛、纤维性肌痛、关节痛、偏头痛、颈部疼痛、内脏痛、神经性疼痛、产痛、带状疱疹后神经性疼痛、手术后疼痛、交感神经维持性疼痛、带状疱疹痛、紧张性头痛、三叉神经性疼痛、肌炎痛、肌肉骨骼痛；腰痛、扭伤和拉伤疼痛；与机能性肠道疾病如非溃疡性消化不良、非心源性胸痛和过敏性肠综合征相关的疼痛；与心肌缺血相关的疼痛；牙痛；以及痛经引起的疼痛。
本文公开的石房蛤毒素类似化合物还可以用于治疗下列疾病以及减轻与这些疾病相关的疼痛和不适：眼睑痉挛、心律失常、癫痫、局灶性肌张力障碍、多汗症、肌肉痉挛和膀胱松弛。
本文公开的石房蛤毒素类似化合物也可连接到标记物、寡核苷酸、蛋白质、脂类、类固醇、抗体或抗体片段。标记物可以为(例如)选自由以下物质组成的组：放射性同位素、荧光结构部分、化学发光结构部分、酶、抗体、抗体片段、磁性颗粒和量子点。
上述连接可为共价键或其他连接。含有与标记物、寡核苷酸、蛋白质、抗体或抗体片段连接的石房蛤毒素类似化合物的轭合化合物，可通过分析被检测到，并且可在施用了所述轭合化合物的受试者体内被检测到。所述含有与寡核苷酸、蛋白质、脂类、类固醇、抗体或抗体片段连接的石房蛤毒素类似化合物的轭合化合物，可被引导到所需位置、器官组织、细胞、细胞室。例如，所述轭合化合物的寡核苷酸、蛋白质、脂类、类固醇、抗体或抗体片段结构部分可有效地将石房蛤毒素类似物引导到特定的电压门控钠通道同工型(isoform)或表达NaV的细胞类型，或者可有效地将石房蛤毒素类似物定位或锚定到电压门控钠通道附近。
本文公开的含石房蛤毒素类似物的药物组合物包括含有本文所述的石房蛤毒素类似化合物、或其同分异构体、其互变异构体、或这些物质中任意一者的前体药物、或这些物质中任意一者的可药用的盐的药物组合物。
本文所述的化合物和药物组合物可用于治疗受试者的方法中，所述方法包括以能够有效地治疗受试者所患疾病的量，对受试者施用石房蛤毒素类似化合物、或其同分异构体、其互变异构体、或这些物质中任意一者的前体药物、或这些物质中任意一者的药物组合物或可药用的盐。所述疾病例如可为疼痛。待治疗的疼痛疾病包括(例如)急性疼痛、肛裂疼痛、关节炎疼痛、背痛、眼睑痉挛疼痛、癌症疼痛、慢性疼痛、牙科疼痛、纤维性肌痛、关节痛、偏头痛、颈部疼痛、内脏痛、神经性疼痛、产痛、带状疱疹后神经性疼痛、手术后疼痛、交感神经维持性疼痛、带状疱疹痛、紧张性头痛、三叉神经性疼痛、肌炎痛、肌肉骨骼痛；腰痛、扭伤和拉伤疼痛；与机能性肠道疾病如非溃疡性消化不良、非心源性胸痛和过敏性肠综合征相关的疼痛；与心肌缺血相关的疼痛；牙痛；以及痛经引起的疼痛。
治疗受试者的方法还包括以下方法，该方法包括以能够有效地治疗电压门控钠通道增强型疾病的量，对受试者施用石房蛤毒素类似化合物、或其同分异构体、其互变异构体、或这些物质中任意一者的前体药物、或这些物质中任意一者的药物组合物或可药用的盐。在实施方案中，所述电压门控钠通道增强型疾病选自由以下疾病组成的组：急性疼痛、肛裂、关节炎、背痛、慢性疼痛、牙科疼痛、纤维肌痛、关节痛、偏头痛、颈部疼痛、神经性疼痛、产痛、带状疱疹后神经性疼痛、手术后疼痛、带状疱疹、紧张性头痛或三叉神经性疼痛、眼睑痉挛、癌症、心律失常、癫痫、局灶性肌张力障碍、多汗症、肌肉痉挛和膀胱松弛。
治疗受试者的方法还包括以下方法，该方法包括以能够有效地治疗以下疾病、以及减轻与这些疾病相关的疼痛和不适的量，对受试者施用石房蛤毒素类似化合物、或其同分异构体、其互变异构体、或这些物质中任意一者的前体药物、或这些物质中任意一者的药物组合物或可药用的盐，所述疾病选自(例如)：眼睑痉挛、心律失常、癫痫、局灶性肌张力障碍、多汗症、肌肉痉挛和膀胱松弛。
其他方法还包括降低受试者的神经元活性或者使得受试者的肌肉放松的方法，包括以能够有效地降低其神经元活性或者使其肌肉放松的量，对受试者施用石房蛤毒素类似化合物、或其同分异构体、其互变异构体、或这些物质中任意一者的前体药物、或这些物质中任意一者的药物组合物或可药用的盐。
其他方法还包括治疗受试者的方法，其包括以能够有效地减轻或消除皱纹的量，对受试者施用石房蛤毒素类似化合物、或其同分异构体、其互变异构体、或这些物质中任意一者的前体药物、或这些物质中任意一者的可药用的盐。
其他方法还包括对受试者进行诊断的方法，该方法包括以能够有效地将电压门控钠通道增强型疾病定位于受试者体内特定区域的量，对受试者施用石房蛤毒素类似化合物、或其同分异构体、其互变异构体、或这些物质中任意一者的前体药物、或这些物质中任意一者的可药用的盐。例如可在成像过程之前或期间(如在CAT扫描过程之前或期间、PET扫描过程之前或期间、MRI过程之前或期间、以及SPECT成像过程之前或期间)，对受试者施用石房蛤毒素类似化合物，其可为标记的石房蛤毒素类似化合物。
本文还公开了合成方法，包括通过图4或图10所示的化学合成方法制备如图1所示的天然生成的石房蛤毒素类似物的方法。例如本文还公开了制备膝沟藻毒素的方法，如图10所示。
附图简要说明
图1示出了本文所述的石房蛤毒素类似物(包括石房蛤毒素、膝沟藻毒素和斑足蟾毒)的结构。
图2A示出了石房蛤毒素在结合于钠通道中时的位置。
图2B进一步示出了在结合于钠通道中时位于适当位置的石房蛤毒素分子的示图。
图3A示出了在细胞暴露于不同浓度的石房蛤毒素时记录的钠电流(图中示出的值以纳摩(nM)计量)。
图3B示出了在CHO细胞中，不同浓度的石房蛤毒素对钠电流的影响随着石房蛤毒素的浓度而变化的曲线(顶部曲线)、以及随着石房蛤毒素类似物N，N-二甲基STX(化合物2)的浓度而变化的曲线(底部曲线)。
图4示出了可用于制备石房蛤毒素类似物的合成流程图。
图5示出了石房蛤毒素类似物，并提供了这些类似物对抗钠电流(rNav1.4)的效力值。
图6示出了用于修饰石房蛤毒素类似物的连接策略(ligationstrategy)。
图7示出了通过与不同的荧光基团(标记物)共价连接来修饰的石房蛤毒素类似物的例子。
图8示出了不存在、以及存在不同浓度的带标记的石房蛤毒素类似物STX-马来酰亚胺(图7所示的化合物19)情况下的的钠电流。
图9示出了合成石房蛤毒素类似物膝沟藻毒素3(GTX3)的合成方案的一个例子。
图10提供了对合成石房蛤毒素类似物GTX3的合成方案的一个例子的进一步图示说明。
图11示出了石房蛤毒素类似物GTX3和膝沟藻毒素2(GTX2)的结构及二者之间的关系。
图12提供了用于合成适合于成像研究的、连接到标记物的石房蛤毒素类似物的合成方案的一个例子。
图13提供了与对照组大鼠相比较，通过微针贴片(microneedlepatch)对大鼠施用STX(0.44μg)进行对比研究的结果的图示说明。相比于对照组，经STX处理的皮肤对有害刺激(热)的响应显著降低。
图14A示出了几种C-13修饰的STX形式对钠电流的影响的实验结果(CHO细胞中的rNav1.4电流)。图14A示出了由0、1纳摩(nM)、3nM和5nM STX导致的钠电流的降低。
图14B示出了以归一化电流对用药浓度作的图，并且标注了STX和石房蛤毒素类似物N，N-二甲基-石房蛤毒素(图14B中示出的化合物10)的IC50值。
图14C列出了具有如图所示的取代基R的几种石房蛤毒素类似物的IC50值。
图15示出了合成荧光STX轭合物的方法，并且示出了结合到CHO细胞中的钠通道的这种分子的荧光。
图16示出了将STX-Cy5轭合物(红色所示)或STX(蓝色所示)直接注射到小鼠后爪中之后进行机械刺激所测量的相对局部麻醉的结果。
图17示出了N-琥珀酰亚胺4-[18F]氟苯甲酸酯([18F]SFV)的放射性化学合成、以及化学选择性连接到NH2-STX，以生成针对TTX-sNav同工型的体内成像药剂。
图18示出了左侧保留神经损伤(SNI)大鼠的显微PET-MRI图像(PET：正电子发射断层扫描；MRI：磁共振成像)。
图19示出了合成石房蛤毒素类似物如膝沟藻毒素的合成流程图。
图20示出了合成石房蛤毒素类似物如R7-取代的STX类似物的合成流程图。
图21示出了一系列N7-取代的石房蛤毒素类似物，并且标注了IC50数据，该数据是以所述化合物引起的钠电流阻断来计量的。
图22示出了能够有效地在R3位置提供正丙基的合成流程图，并进一步示出了制备GTX3的C10-取代类似物的化学步骤。
发明详述
在对本发明进行更详细的描述之前，应当理解的是，本发明公开的内容不限于所描述的具体实施方案，因而，本发明的实施方案当然是可以变化的。还应当理解，由于本发明公开的内容仅由随附的权利要求书所限定，因而本文所使用的术语只是为了描述具体实施方案，而不是旨在限定。
除非另有定义，否则本文所用的所有的技术和科学术语与所属领域技术人员通常理解的含义相同。
本说明书中涉及的所有出版物和专利均以引用的方式并入本文，如同专门针对每一份出版物或专利分别单独地指明将其以引用的方式并入本文中一样，并且以引用的方式并入本文中是为了公开和描述与所引用的出版物相关的方法和/或材料。
在阅读了本申请的公开内容之后，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本文描述和示出的每一个实施方案都具有分离的成分和特征，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，其可以容易地彼此分离或与其他若干实施方案中的任意一者的特征结合。所叙述的任何方法均可以以叙述事件的先后顺序或逻辑上可行的其他顺序来实施。
除非另外指明，否则本申请的实施方案将采用本领域技术范围内的有机合成化学、生物化学、生物学、分子生物学、DNA重组技术、药理学等。这类技术在文献中有充分说明。
本文列举了实施例，以便为本领域技术人员提供如何实施本文所披露并且要求保护的方法、以及如何使用本文所披露并且要求保护的化合物的示例性公开和描述。除非另外指明，否则份数均以重量份数计，温度均以℃计，压力均为大气压或接近大气压。标准温度和压力定义为20℃和1个大气压。
在详细描述本发明的实施方案之前，应当理解的是，除非另外指明，否则本发明不局限于特定的材料、试剂、反应材料、制备过程等，因而这些都是可以变化的。还应当理解，本文所使用的术语只是为了描述具体实施方案，而不是旨在限定。此外可行的是，本文公开的步骤在逻辑上可行的情况下可以以不同的顺序进行。
必须指出，在本说明书和随附的权利要求书中，除非上下文明确规定，否则单数形式“一种”、“一个”、“该”以及未指明数量的方式涵盖了具有多个所指物的情况。因此，例如，提到“化合物”时，包括具有多种化合物的情况。在本说明书及随附的权利要求书中将会涉及许多术语，除非明显有相反的意思表示，否则这些术语被定义为具有如下的含义。
定义
在描述和要求保护本申请公开的主题时，按照如下定义使用下列术语。
术语“石房蛤毒素类似物”包括石房蛤毒素、新石房蛤毒素、膝沟藻毒素和斑足蟾毒AB以及相关化合物。所述相关化合物的结构将在下文中更详细地讨论，但是应该理解为包括图1所示化合物和相关化合物，所述相关化合物包括与本文描述的分子相关的变体化合物。如下所述，石房蛤毒素类似物与钠通道结合。“石房蛤毒素”的缩写为“STX”。膝沟藻毒素的缩写为“GTX”。
术语“天然生成的石房蛤毒素类似物”是指在自然中发现的石房蛤毒素、新石房蛤毒素、膝沟藻毒素和其他相关化合物。
其他可与钠通道结合的化合物包括：河豚毒素(TTX)；以及局部麻醉剂，如赛罗卡因(xylocaine)、布比卡因(bupivacaine)和利多卡因(lidocaine)。尽管大多数钠通道对河豚毒素敏感(TTX-s)，但是也有一些钠通道对TTX“不敏感”。
如本文所用，“疼痛”一般是指身体或生理疼痛的生理和心理的感觉或感受。如本文所用，“疼痛”还包括伤害感受，其为通过受体和神经递质及神经系统其他方面介导的生物感受的疼痛。因此，如本文所用，“疼痛成像”是指进行成像的受试者的身体或生理疼痛感受的视觉指示形式。“疼痛”可特别定位于受伤部位，或者可能是全身性的；同样，疼痛的图像可直观地表明疼痛感受的总体状态，或者可以具体指示出疼痛的位置或来源。疼痛包括但不限于：急性疼痛、慢性疼痛、内脏痛、手术疼痛、关节痛、骨痛、背痛、头痛、神经性疼痛、假肢痛以及其他形式的疼痛。因此，待治疗的疼痛包括但不限于：急性疼痛、肛裂疼痛、关节炎疼痛、背痛、眼睑痉挛疼痛、癌症疼痛、慢性疼痛、牙科疼痛、纤维性肌痛、关节痛、偏头痛、颈部疼痛、内脏痛、神经性疼痛、产痛、带状疱疹后神经性疼痛、手术后疼痛、交感神经维持性疼痛、带状疱疹痛、紧张性头痛、三叉神经性疼痛、肌炎痛、肌肉骨骼痛；腰痛、扭伤和拉伤疼痛；与机能性肠道疾病如非溃疡性消化不良、非心源性胸痛和过敏性肠综合征相关的疼痛；与心肌缺血相关的疼痛；牙痛；以及痛经引起的疼痛。
本文所公开的石房蛤毒素类似化合物也可用于治疗眼睑痉挛、癌症、心律失常、癫痫、局灶性肌张力障碍、多汗症、肌肉痉挛和膀胱松弛，以及减轻与这些疾病相关的疼痛和不适。
神经性疼痛综合征习惯上是根据促成该综合征的疾病或情况来分类的。神经性疼痛综合征包括：糖尿病神经病变；坐骨神经痛；非特异性腰痛；多发性硬化疼痛；纤维肌痛；与艾滋病相关的神经病变；带状疱疹后神经痛；三叉神经痛；以及由身体创伤、截肢、癌症、毒素或慢性炎症状况造成的疼痛。这些状况难以治疗，并且尽管已知有几种药物具有有限的疗效，但是很少能完全控制疼痛。神经性疼痛的症状具有令人难以置信的异质性，并且往往被描述为自发性剧烈刺痛，或持续性灼痛。另外，还有与常规非疼痛感觉相关的疼痛，例如，“如坐针毡”(感觉异常和感觉迟钝)、对触摸的敏感性增强(感觉过敏)、无伤害性刺激后产生的疼痛感(动、静或热异常性疼痛)、对伤害性刺激的敏感性增强(热、冷、机械性痛觉过敏)、去除刺激后的持续疼痛感(痛觉过敏)、或者选择性的感觉途径缺失或不足(痛觉减退)。
如本文所用，术语“疗法”、“医治”和“治疗”定义为采用本申请公开的化合物或组合物减轻或改善疼痛和/或其症状的产生、感觉、感知和/或影响。如本文所用，“疗法”涵盖了治疗主体(如哺乳动物，通常为人或兽医关注的非人类动物)疼痛的任何疗法，并且包括：(a)减少受试者发生疼痛的可能性，(b)阻碍疼痛的启动，以及(c)减轻疼痛，即，使疼痛退行和/或缓解一种或多种疼痛症状。因此，术语“疗法”、“医治”和“治疗”以及诸如此类的表述包括：缓解疼痛、减轻疼痛、限制疼痛、减少疼痛、镇痛、改善疼痛、阻断疼痛、抑制疼痛，以及其他作用于疼痛感觉、疼痛感知、疼痛信号在神经系统中的传播、或者其他作用于疼痛的行为方式。
如本文所用，术语“预防性医治”或“预防性治疗”是指完全或部分地抑制疼痛或其症状，以及/或者在部分或完全缓解疼痛和/或减轻由疼痛引起的不利影响方面可起到治疗作用。
如本文所用，术语“主体”、“受试者”或“患者”包括人和哺乳动物(如小鼠、大鼠、猪、猫、狗和马)。可施用本申请公开的化合物的典型主体为哺乳动物，特别是灵长类动物，尤其是人类。就兽医应用而言，有多种多样的受试者都是合适的，例如为：牲畜，如牛、绵羊、山羊、奶牛、猪等；家禽，如小鸡、鸭、鹅、火鸡等；以及家养动物，特别是宠物，如狗和猫。就诊断或研究应用而言，有多种多样的哺乳动物都是合适的受试者，包括啮齿动物(如小鼠、大鼠、仓鼠)、兔、灵长类动物和猪(如近交系猪)等。术语“活主体”指的是上述提到的主体或其他有生命的有机体。术语“活主体”是指整个主体或有机体，而不是仅从活主体切取的一部分(如肝脏或其他器官)。
术语“分离的化合物”是指已大体上从其天然生成时所伴生的其他化合物中分离出来，或相对于伴生的其他化合物而富集的化合物。分离的化合物纯度通常为至少约80重量％、至少约90重量％、至少约98重量％或至少约99重量％。本申请公开旨在包括非对映异构体、以及它们的外消旋形式和拆分得到的对映异构的纯形式、及其可药用的盐。
如本文所用，术语“单位剂型”是指适合作为人和/或动物受试者的单位剂量的物理分离的单元，每个单元包含预定量的化合物以及与之联用的可药用的稀释剂、载体或赋形剂，所述预定量是经过计算足以产生预期效应的量。单位剂型的规格取决于采用的具体化合物、给药途径和频率、所要达到的效果，以及各化合物在主体中的药效学。
“可药用的赋形剂”、“可药用的稀释剂”、“可药用的载体”或“可药用的佐剂”是指这样的赋形剂、稀释剂、载体和/或佐剂，其可用于制备总体上安全、无毒并且没有生物学或其他方面不期望情况的药物组合物，并且包括可为兽用和/或人类药用的赋形剂、稀释剂、载体和佐剂。本说明书和权利要求书中所用的“可药用的赋形剂、稀释剂、载体和/或佐剂”包括一种或多种这样的赋形剂、稀释剂、载体和佐剂的情况。
如本文所用，“药物组合物”旨在包括适合施用于受试者(如哺乳动物，特别是人)的组合物。“药物组合物”一般是无菌的，并且优选不含那些能引起受试者产生不良反应的污染物(例如，药物组合物中的化合物为医药级)。可将药物组合物设计成能够通过多种不同的给药途径施用于需要该药物组合物的受试者或患者，给药途径包括经口、静脉内、含服、直肠、肠胃外、腹膜内、皮内、气管内、肌内、皮下、吸入等。
如本文所用，术语“治疗有效量”和“有效的量”可替换使用，是指所施用的、足以使预期应用生效的化合物(也可称为药剂、药物化合物或药物，并且被包含于组合物或药物组合物中)的量，所述预期应用包括但不限于治疗疼痛或者治疗疾病或病症。例如，有效量的化合物能在一定程度上缓解所治疗的疼痛、病症或疾病的一种或多种症状，以及/或者能在一定程度上抑制正接受治疗的主体已有的或者有可能要产生的疼痛、病症或疾病的一种或多种症状。治疗有效量根据预期应用(体外或体内)、或受试者(如受试者的体重和年龄)、以及所治疗的疼痛、病症或疾病(如疼痛、病症或疾病的轻重程度)、给药途径等会有所不同，本领域技术人员可以容易地确定治疗有效量。该术语也适用于能诱发靶细胞的特定应答的剂量。根据所选的具体化合物、采用的给药方式、是否与其他化合物联合给药、给药时间、给药组织和携带化合物的物理给药系统，具体剂量会有所不同。
在本文中，术语“血清半衰期”和“血浆半衰期”如本领域所理解的那样使用，并且指的是给药后该物质在受试者的血清中的量或浓度降到初始值的一半所用的时间。血清半衰期和血浆半衰期可用于确定或推断化合物(如药物化合物、示踪剂或其他可施用于受试者的化合物)的作用持续时间；较长的血清半衰期和较长的血浆半衰期表明所述化合物具有较长的作用持续时间。
如本文所用，术语“作用持续时间”是指给药后，该化合物对用药的受试者产生显著效果的持续时间长度。例如，在化合物具有麻醉作用的情况下，作用持续时间包括施用该化合物后受试者经历麻醉作用的时间。比参照化合物具有更长的作用持续时间的化合物是这样的化合物，该化合物的作用(如麻醉)比参考化合物的作用(如麻醉)持续的时间更长。
如本文所用，“钠通道”为一大类大分子中的任意一种，其天然存在于生物膜(如神经细胞膜)中。当存在于自然就有的膜中时，钠通道对这些膜两侧的电压差敏感，并且可以允许钠离子通过细胞膜。与某些毒素相结合，能够阻断钠离子通过(否则，如果没有该毒素，则钠离子就会通过)。自然产生的钠通道有多种形式(如在哺乳动物细胞中已鉴别出了编码十种独特的Na+通道同工型(NaV1.1-1.9，NaX，其中x指钠通道亚型)的基因(参见文献Hille，B.Ion Channelsof Excitable Membranes，第三版，Sinauer：Sunderland，MA，2001.第73-78页)。本文所用的术语“钠通道”包括钠通道变体，无论是基因变体、剪接变体、糖基化变体、翻译后加工变体、还是其他变体(包括人工变体)。
膜上的钠通道能传递带电离子(特别是钠离子)，并且能产生可通过各种实验技术测量的“钠电流”。钠电流的幅度和时间进程会受到外部因素(包括施用药物和毒素)的影响。STX化合物(包括本文公开的石房蛤毒素类似物)可减小钠电流的幅度。这种减小可称为“阻断”或“阻塞”或其他表示幅度降低的术语，并且可部分或完全阻断离子从钠通道流过。
钠通道是神经和肌肉系统正常行使功能的关键。钠电流的阻断(如通过石房蛤毒素类似物与钠通道结合来阻断)能阻断神经传导，如阻断沿痛觉纤维以及其他神经纤维的传导、阻止肌肉收缩，因此可以影响受试者的感觉、运动以及其他生理属性。痛觉纤维的阻塞能导致痛觉丧失和感觉缺失；肌肉运动的阻断能导致受影响的肌肉的弱化或麻痹，并能导致受影响的肌肉的松弛。该松弛作用可有效减少或消除皮肤皱纹，其中受影响的肌肉包括皮肤附近的肌肉或连接到皮肤的肌肉。钠电流的阻断(如通过石房蛤毒素类似物与钠通道结合来阻断)能影响心血管系统、胃肠道系统、膀胱、心脏、感觉器官和其他器官和器官系统。对受试者施用能够有效降低或消除其钠通道活性(无论是在特定位置处，还是在某一组织、器官、器官系统中，或者是全身)的石房蛤毒素类似物，有益于治疗或改善疾病、失调和病症以及减轻与这些失调相关的疼痛和不适，其中包括疼痛、肌肉痉挛、癫痫、眼睑痉挛、局灶性肌张力障碍、多汗症和膀胱松弛、心脏失调和病症(包括心律失常)、消化道失调和病症、感觉失调和病症、癌症、皮肤病症、其他本文公开的失调和病症。
如本文所用，“受体”是指结合配体的分子或分子的一部分；例如当STX结合到钠通道时，钠通道作为STX受体。不同的分子以不同的特异性与受体结合；某些配体以高的特异性与受体结合。
如本文所用，术语“配体”是指结合到受体的分子；在实施方案中，配体可能会比其结合的受体更易移动。在实施方案中，配体可以是比其结合的受体更小、或质量更低的分子。例如在生理条件下STX分子通常比钠通道更小、质量更低并且更易移动。
如本文所用，术语“受体特异性”是指特定配体与受体结合的特异性。受体特异性的测量结果提供了针对受体和配体之间相互作用的药物动力学特性的理解和细节。
“可药用的盐”是指保持标准品(free base)的生物学效力以及任选的其他特性的那些盐(有机盐或无机盐)。因此，“可药用的盐”包括任何可药用以及具有预期药理特性的盐。“可药用的盐”可以为衍生自无机或有机酸或者无机或有机碱的任意盐。术语“可药用的阴离子”是指该酸加成盐的阴离子。术语“可药用的阳离子”是指由碱加成而形成的阳离子。该盐和/或阴离子或阳离子被选择为在生物学或其他方面没有不利之处。可药用的盐可通过与无机或有机酸反应而获得，所述的酸例如为盐酸、氢溴酸、硫酸、硝酸、磷酸、甲磺酸、乙磺酸、对甲苯磺酸、水杨酸、苹果酸、马来酸、琥珀酸、酒石酸、柠檬酸等。这样的盐包括衍生自无毒也不会以任何方式产生不良影响的无机或有机酸或者无机或有机碱(包括氨基酸)的盐。合适的无机盐包括与碱金属(如钠、钾、镁、钙和铝)形成的那些盐。合适的有机盐包括与有机碱(如胺类的碱，例如乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、氨基丁三醇、N-甲葡糖胺等)形成的那些盐。所述的盐还包括与无机酸(如盐酸和氢溴酸)和有机酸(如乙酸、柠檬酸、马来酸，以及烷烃磺酸和芳烃磺酸，如甲磺酸和苯磺酸)形成的酸加成盐。
“可药用的酯”是指可药用的且具有期望的药理学特性的任意酯。可药用的酯包括由化合物中存在的羧基、磺酰氧基和膦酰氧基基团形成的酯，如C1-6烷基酯。当存在两个酸性基团时，可药用的盐或酯可为单酸单盐或单酸单酯、或者为二盐或二酯；类似地，当存在超过两个酸性基团时，酸性基团的一部分或全部可成盐或酯化。
在所公开的具体化合物形成盐的情况中，这些盐也在本申请公开的范围内。除非另有说明，否则提到本文任意结构式的化合物应被理解为包括提到其盐。本文所用的术语“盐”是指用无机和/或有机酸和碱形成的酸式盐和/或碱式盐。另外，当化合物同时包含碱性结构部分和酸性结构部分时，可形成两性离子(“内盐”)，这也包括在本文所用的术语“盐”的范围内。优选可药用的盐(如无毒、生理上可接受的盐)，但是其他的盐也是有用的，例如在制备过程可能采用的分离或纯化步骤中使用。化合物的盐例如可通过以下方式形成：在诸如能够使盐析出的介质中或者在水性介质中，使该化合物与一定量的酸或碱(例如等量)反应，然后冻干。
包含碱性结构部分的药剂可与各种有机或无机酸形成盐。示例性的酸加成盐包括乙酸盐(如与乙酸或三卤乙酸(如三氟乙酸)形成的盐)、己二酸盐、藻酸盐、抗坏血酸盐、天冬氨酸盐、苯甲酸盐、苯磺酸盐、硫酸氢盐、硼酸盐、丁酸盐、柠檬酸盐、樟脑盐(camphorate)、樟脑磺酸盐、环戊烷丙酸盐、二葡糖酸盐、十二烷基硫酸盐、乙磺酸盐、延胡索酸盐、葡糖庚酸盐、甘油磷酸盐、半硫酸盐、庚酸盐、己酸盐、盐酸盐(与盐酸形成的盐)、氢溴酸盐(与溴化氢形成的盐)、氢碘酸盐、2-羟乙磺酸盐、乳酸盐、苹果酸盐(与苹果酸形成的盐)、马来酸盐(与马来酸形成的盐)、乙磺酸盐(与乙磺酸形成的盐)、甲磺酸盐(与甲磺酸形成的盐)、2-萘磺酸盐、烟酸盐、硝酸盐、草酸盐、果胶酸盐、过硫酸盐、3-苯基丙酸盐、磷酸盐(与磷酸形成的盐)、苦味酸盐、特戊酸盐、丙酸盐、水杨酸盐、琥珀酸盐、硫酸盐(例如与硫酸形成的盐)、磺酸盐(如本文提到的那些，包括与对甲苯磺酸形成的盐)、酒石酸盐、硫氰酸盐、甲苯磺酸盐如对甲苯磺酸盐、十一酸盐等。
在具有本申请公开的特征的实施方案中，石房蛤毒素类似物可包括或者可形成盐，包括：氯化物、乙酸盐、抗坏血酸盐、天冬氨酸盐、苯甲酸盐、苯磺酸盐、硫酸氢盐、硼酸盐、葡糖酸盐、柠檬酸盐、硫酸盐、酒石酸盐和甲苯磺酸盐。
含有酸性结构部分的化合物可与各种有机或无机碱形成盐。示例性的碱式盐包括铵盐、碱金属盐(如钠、锂和钾盐)、碱土金属盐(如钙和镁盐)、与有机碱形成的盐(所述有机碱例如为有机胺，如苄星青霉素、二环己基胺、海巴青霉素(由N，N-双(脱氢松香)乙二胺形成)、N-甲基-D-葡糖胺、N-甲基-D-葡糖酰胺、叔丁胺)、以及与氨基酸(如精氨酸、赖氨酸等)形成的盐。
含氮碱性基团可被下述化合物季铵化，所述化合物例如为低级烷基卤化物(如甲基、乙基、丙基和丁基氯化物、及其溴化物和碘化物)、二烷基硫酸盐(如二甲基、二乙基、二丁基和二戊基硫酸盐)、长链卤代烃(如癸基、月桂基、肉豆寇基和硬脂基氯化物、及其溴化物和碘化物)、芳烷基卤化物(如苯甲基溴和苯乙基溴)等。在此还考虑到本申请公开的化合物的溶剂化物。
在一个实施方案中，本申请公开的化合物可具有一个或多个手性中心，因而可被制成单独的立体异构体或立体异构体混合物，这取决于初始材料是采用单独的立体异构体还是采用立体异构体混合物。除非另有说明，否则化合物或化合物组的描述或命名旨在同时包括单独的异构体或立体异构体混合物(外消旋或其他)。确定立体化学属性和分离立体异构体的方法为本领域技术人员所公知[参见文献March J.：Advanced Organic Chemistry(第4版，John Wiley and Sons，纽约，N.Y.，1992)中第4章的讨论]。
在所公开的活性化合物及其盐可以以其互变异构体形式存在的情况下，所有这类互变异构体形式也考虑为本申请公开内容的一部分。
化合物的所有立体异构体(例如，由于各种取代基上的不对称碳原子而可能存在的那些立体异构体；包括对映异构形式(即使没有不对称碳原子也可存在)和非对映异构形式)均被考虑在本申请公开的范围内。本申请公开的化合物的单独立体异构体可以(例如)实质上不含其他异构体，或者可混合(例如)成为外消旋物、或与所有其他的或其他所选的立体异构体混合。本申请公开的化合物的立体中心可具有如IUPAC1974 Recommendations所定义的S或R构型。
术语“前体药物”是指化合物的非活性前体，其在体内转化为生物活性形式。前体药物通常是有益的，这是由于在某些情况下前体药物比母体化合物更容易给药。前体药物例如可以是口服时为生物可利用的，而母体化合物则并非如此。在药物组合物中，前体药物还可能比母体药物具有更好的溶解性。前体药物可通过各种机制转化为母体药物，所述机制包括酶促过程和代谢水解。参见以下文献：Harper，N.J.(1962).Drug Latentiation in Jucker，ed.Progress in Drug Research，4：221-294；Morozowich等，(1977).Application of Physical OrganicPrinciples to Prodrug Design in E.B.Roche ed.Design ofBiopharmaceutical Properties through Prodrugs and Analogs，APhA；Acad.Pharm.Sci.；E.B.Roche，ed.(1977).Bioreversible Carriers inDrug in Drug Design，Theory and Application，APhA；H.Bundgaard，ed.(1985)Design of Prodrugs，Elsevier；Wang等，(1999)Prodrugapproaches to the improved delivery of peptide drug，Curr.Pharm.Design.5(4)：265-287；Pauletti等，(1997).Improvement in peptidebioavailability：Peptidomimetics and Prodrug Strategies，Adv.Drug.Delivery Rev.27：235-256；Mizen等，(1998).The Use of Esters asProdrugs for Oral Delivery of β-Lactam antibiotics，Pharm.Biotech.11，：345-365；Gaignault等，(1996).Designing Prodrugs andBioprecursors I.Carrier Prodrugs，Pract.Med.Chem.671-696；M.Asgharnejad(2000).Improving Oral Drug Transport Via Prodrugs，in G.L.Amidon，P.I.Lee and E.M.Topp，Eds.，Transport Processes inPharmaceutical Systems，Marcell Dekker，p.185-218；Balant等，(1990)Prodrugs for the improvement of drug absorption via different routes ofadministration，Eur.J.Drug Metab.Pharmacokinet.，15(2)：143-53；Balimane and Sinko(1999).Involvement of multiple transporters in theoral absorption of nucleoside analogue，Adv.Drug Delivery Rev.，39(1-3)：183-209；Browne(1997).Fosphenytoin(Cerebyx)，Clin.Neuropharmacol.20(1)：1-12；Bundgaard(1979).Bioreversiblederivatization of drugs--principle and applicability to improve thetherapeutic effects of drugs，Arch.Pharm.Chemi.86(1)：1-39；H.Bundgaard，ed.(1985)Design of Prodrugs，New York：Elsevier；Fleisher等，(1996).Improved oral drug delivery：solubility limitationsovercome by the use of prodrugs，Adv.Drug Delivery Rev.19(2)：115-130；Fleisher等，(1985).Design of prodrugs for improvedgastrointestinal absorption by intestinal enzyme targeting，MethodsEnzymol.112：360-81；Farquhar D等，(1983).Biologically ReversiblePhosphate-Protective Groups，J.Pharm.Sci.，72(3)：324-325；Han，H.K.等，(2000).Targeted prodrug design to optimize drug delivery，AAPSPharmSci.，2(1)：E6；Sadzuka Y.(2000).Effective prodrug liposomeand conversion to active metabolite，Curr.Drug Metab.，1(1)：31-48；D.M.Lambert(2000)Rationale and applications of lipids as prodrugcarriers，Eur.J.Pharm.Sci.，11Suppl 2：S15-27；Wang，W.等，(1999)Prodrug approaches to the improved delivery of peptide drugs.Curr.Pharm.Des.，5(4)：265-87。
如本文所用，术语“取代”优选是指：用指定的一种取代基或多种取代基取代，可允许多种程度的取代，除非另有说明。
如本文所用，术语“任选”是指随后描述的情况可发生也可以不发生，并且既包括发生的情况，也包括不发生的情况。
如本文所用，术语“衍生物”及其语法上变形的表述方式优选是指本申请公开的化合物的任何化学衍生物，例如酯或酰胺，并且优选为具有药学功能的化合物，其在施用于哺乳动物时能(直接或间接)提供本申请公开的化合物或其活性代谢物。这样的衍生物是本领域技术人员不需要经过过多实验就能清楚知道的，并且可参考文献：Burger′s Medicinal Chemistry And Drug Discovery，5th Edition，Vol1：Principles and Practice(以引用的方式将该文献所教导的生理学功能性衍生物的内容并入到本文中)。这样的衍生物包括所谓的前体药物化合物，例如经烷基、酰基、糖或肽(如寡肽)衍生化、并且容易降解或代谢为本申请公开的活性化合物的那些根据本申请公开的化合物。这样的衍生物包括本申请公开的化合物的生物降解性聚合物衍生物。合适的聚合物和制备生物降解性聚合物衍生物的方法是本领域已知的，例如参见文献：Int.J.Pharm.115，61-67(1995)。
在本文中，术语“脂类”如本领域所理解的那样使用，并且指的是一大类化学化合物，其包括但不限于(例如)甾醇、单酸甘油酯、甘油二酯、甘油三酯、磷脂、鞘脂、聚酮化合物、脂肪和蜡。
在本文中，术语“类固醇”如本领域所理解的那样使用，并且指的是一大类化学品，其中一个示例性实例为胆固醇，其包括一个包含四个稠合环(三个环己烷环和一个环戊烷环)的甾烷母核，还包括具有不同程度氧化的环结构的化合物，以及包括在环结构上具有所有可能的取代基的化合物。
术语“给药”是指将本申请公开的化合物引入主体中。一种优选的给药途径为口服给药。另一优选的途径为静脉内给药。但是可采用任意给药途径，例如局部、皮下、腹膜、动脉内、吸入、阴道、直肠、鼻腔、引入脑脊液中、或滴注到体腔(body compartment)内。
术语“脂族基团”是指饱和或不饱和的直链或支链烃基团，包括例如烷基、烯基和炔基基团。
术语“烷”或“烷基”是指这样的直链或支链烃基团，其具有1至24个碳原子、或具有1至12个碳原子、或具有2至5个碳原子、或具有6至18个碳原子、或优选具有2至12个碳原子，例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基、庚基、正辛基、十二烷基、十八烷基、戊基、2-乙基己基等。除非另外说明，否则烷基基团任选地被一个或多个选自以下的基团取代：芳基(任选取代的)、杂环(任选取代的)、碳环(任选取代的)、卤素、羟基、受保护的羟基、烷氧基(如C1至C7)(任选取代的)、酰基(如C1至C7)、芳氧基(如C1至C7)(任选取代的)、烷基酯(任选取代的)、芳基酯(任选取代的)、烷酰基(任选取代的)、芳酰基(任选取代的)、羧基、受保护的羧基、氰基、硝基、氨基、取代氨基、(单取代)氨基、(双取代)氨基、受保护的氨基、酰氨基、氨基甲酸酯、内酰胺、脲、尿烷、磺酰基等。
术语“烯基”是指这样的直链或支链烃基团，其具有2至12个碳原子、或具有2至4个碳原子、或具有2至5个碳原子、或具有6至18个碳原子、或优选具有2至12个碳原子，并且具有至少一个C＝C双键(顺式或反式)，例如乙烯基。除非另外说明，否则烯基基团任选地被一个或多个选自以下的基团取代：芳基(包括取代芳基)、杂环(包括取代杂环)、碳环(包括取代碳环)、卤素、羟基、烷氧基(任选取代的)、芳氧基(任选取代的)、烷基酯(任选取代的)、芳基酯(任选取代的)、烷酰基(任选取代的)、芳酰基(任选取代的)、氰基、硝基、氨基、取代氨基、酰氨基、氨基甲酸酯、内酰胺、脲、尿烷、磺酰基等。
术语“炔基”是指这样的直链或支链烃基团，其具有2至12个碳原子、或具有2至4个碳原子、或具有2至5个碳原子、或具有6至18个碳原子、或优选具有2至12个碳原子，并且具有至少一个C≡C三键，例如乙炔基。除非另外说明，否则炔基基团任选地被一个或多个选自以下的基团取代：芳基(包括取代芳基)、杂环(包括取代杂环)、碳环(包括取代碳环)、卤素、羟基、烷氧基(任选取代的)、芳氧基(任选取代的)、烷基酯(任选取代的)、芳基酯(任选取代的)、烷酰基(任选取代的)、芳酰基(任选取代的)、氰基、硝基、氨基、取代氨基、酰氨基、氨基甲酸酯、内酰胺、脲、尿烷、磺酰基等。
术语“烷氧基”是指连接到氧的烷基基团，即R-O-。该式中R代表烷基基团。其一个例子为甲氧基基团CH3O-。
“有机基团”可为官能化的、或者包含与该有机基团相连的附加官能团(如羧基、氨基、羟基等)，其可为受保护的、或未受保护的。例如，术语“烷基基团”不仅包括纯的开链饱和烃烷基取代基，如甲基、乙基、丙基、叔丁基等等，还包括具有本领域所知的其他取代基(如羟基、烷氧基、烷基磺酰基、卤素原子、氰基、硝基、氨基、氨基甲酸酯、羧基等)的烷基取代基。因此，“烷基基团”包括醚、酯、卤代烷基、硝基烷基、羧烷基、羟烷基、磺烷基等。
“氰基”是指-CN官能团。
术语“卤”和“卤素”是指氟、氯、溴或碘基。可以具有一个或多个(相同或不同)卤素原子。
术语“卤代烷基”是指由一个或多个卤素原子取代的上述定义的烷基。该卤素原子可相同或不同。术语“二卤代烷基”是指由两个可以相同或不同的卤基取代的上述定义的烷基。术语“三卤代烷基”是指由三个可以相同或不同的卤基取代的上述定义的烷基。术语“全卤代烷基”是指烷基基团中的每个氢原子都被卤素原子取代的上述定义的卤代烷基。术语“全氟烷基”是指烷基基团中的每个氢原子都被氟基取代的上述定义的卤代烷基。
术语“环烷基”是指全饱和或部分不饱和的单、双或三环饱和环。该基团的例子包括环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、金刚烷基、环辛基、顺式或反式萘烷、二环[2.2.1]庚-2-烯、环己-1-烯基、环戊-1-烯基、1，4-环辛二烯基等。除非另外说明，否则环烷基基团任选地被一个或多个选自以下的基团取代：芳基(包括取代芳基)、杂环(包括取代杂环)、碳环(包括取代碳环)、卤素、羟基、受保护的羟基、烷氧基(如C1至C7)(任选取代的)、酰基(如C1至C7)、芳氧基(如C1至C7)(任选取代的)、烷基酯(任选取代的)、芳基酯(任选取代的)、烷酰基(任选取代的)、芳酰基(任选取代的)、羧基、受保护的羧基、氰基、硝基、氨基、取代氨基、(单取代)氨基、(双取代)氨基、受保护的氨基、酰氨基、氨基甲酸酯、内酰胺、脲、尿烷、磺酰基等。
术语“(环烷基)烷基”是指由上述定义的烷基基团取代的上述定义的环烷基基团。该基团的例子包括(环己基)甲基、3-(环丙基)-正丙基、5-(环戊基)己基、6-(金刚烷基)己基等。除非另外说明，否则(环烷基)烷基基团任选地被一个或多个选自以下的基团取代：烷基(包括取代烷基)、芳基(包括取代芳基)、杂环(包括取代杂环)、碳环(包括取代碳环)、卤素、羟基、受保护的羟基、烷氧基(如C1至C7)(任选取代的)、酰基(如C1至C7)、芳氧基(如C1至C7)(任选取代的)、烷基酯(任选取代的)、芳基酯(任选取代的)、烷酰基(任选取代的)、芳酰基(任选取代的)、羧基、受保护的羧基、氰基、硝基、氨基、取代氨基、(单取代)氨基、(双取代)氨基、受保护的氨基、酰氨基、氨基甲酸酯、内酰胺、脲、尿烷、磺酰基等。
术语“取代苯基”是指由一个或多个(在某些情况下为一个、两个或三个)选自以下的结构部分所取代的苯基基团：卤素、羟基、受保护的羟基、氰基、硝基、三氟甲基、C1至C7烷基、C1至C7烷氧基、C1至C7酰基、C1至C7酰氧基、羧基、氧羧基、受保护的羧基、羧甲基、受保护的羧甲基、羟甲基、受保护的羟甲基、氨基、受保护的氨基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、甲酰胺、受保护的甲酰胺、N-(C1至C6烷基)甲酰胺、受保护的N-(C1至C6烷基)甲酰胺、N，N-二(C1至C6烷基)甲酰胺、三氟甲基、N-((C1至C6烷基)磺酰基)氨基、N-(苯磺酰基)氨基或苯基(取代或未取代的，从而形成例如联苯基或萘基基团)。
术语“取代苯基”的例子包括：单(卤代)或二(卤代)苯基基团，如2，3或4-氯苯基、2，6-二氯苯基、2，5-二氯苯基、3，4-二氯苯基、2，3或4-溴苯基、3，4-二溴苯基、3-氯-4-氟苯基、2，3或4-氟苯基等；单(羟基)或二(羟基)苯基基团，如2，3或4-羟苯基、2，4-二羟苯基、其受保护的羟基衍生物等；硝基苯基基团，如2，3或4-硝基苯基；腈基苯基基团，如2，3或4-腈基苯基；单(烷基)或二(烷基)苯基基团，如2，3或4-甲苯基、2，4-二甲基苯基、2，3或4-(异丙基)苯基、2，3或4-乙基苯基、2，3或4-(正丙基)苯基等；单(烷氧基)或二(烷氧基)苯基基团，如2，6-二甲氧基苯基、2，3或4-(异丙氧基)苯基、2，3或4-(叔丁氧基)苯基、3-乙氧基-4-甲氧基苯基等；2，3或4-三氟甲基苯基；单羧基或二羧基苯基或(受保护的羧基)苯基基团，如2，3或4-羧基苯基或2，4-二(受保护的羧基)苯基；单(羟甲基)或二(羟甲基)苯基或(受保护的羟甲基)苯基，如2，3或4-(受保护的羟甲基)苯基或3，4-二(羟甲基)苯基；单(氨甲基)或二(氨甲基)苯基或(受保护的氨甲基)苯基，如2，3或4-(氨甲基)苯基或2，4-(受保护的氨甲基)苯基；或单(N-(甲磺酰基氨基))或二(N-(甲磺酰基氨基))苯基，如2，3或4-(N-(甲磺酰基氨基))苯基。此外，术语“取代苯基”还表示其中取代基不同的双取代苯基基团，例如3-甲基-4-羟苯基、3-氯-4-羟苯基、2-甲氧基-4-溴苯基、4-乙基-2-羟苯基、3-羟基-4-硝基苯基、2-羟基-4-氯苯基等。
术语“(取代苯基)烷基”是指连接到上述定义的烷基基团中的一种上的上述取代苯基基团中的一种。该(取代苯基)烷基连接到另一结构部分上。(取代苯基)烷基的例子包括诸如下列所述的基团：如2-苯基-1-氯乙基、2-(4′-甲氧基苯基)乙基、4-(2′，6′-二羟基苯基)正己基、2-(5′-氰基-3′-甲氧基苯基)正戊基、3-(2′，6′-二甲基苯基)正丙基、4-氯-3-氨基苄基、6-(4′-甲氧基苯基)-3-羧基(正己基)、5-(4′-氨甲基苯基)-3-(氨甲基)正戊基、5-苯基-3-氧代-正戊-1-基、(4-羟基萘-2-基)甲基等。
术语“芳”或“芳基”是指含有芳香同素环(即烃)形式的单、双或三环的基团，优选为6至12元，如苯基、萘基和联苯基。除非另外说明，否则芳基基团任选地被一个或多个选自以下的基团取代：烷基(任选取代的烷基)、烯基(任选取代的)、芳基(任选取代的)、杂环(任选取代的)、卤素、羟基、烷氧基(任选取代的)、芳氧基(任选取代的)、烷酰基(任选取代的)、芳酰基(任选取代的)、烷基酯(任选取代的)、芳基酯(任选取代的)、氰基、硝基、氨基、取代氨基、酰氨基、氨基甲酸酯、内酰胺、脲、尿烷、磺酰基等。可任选地，相邻取代基及其连接的原子形成3至7元环。
术语“杂芳基”是指具有1至4个杂原子的任选取代的五元环或六元环，杂原子例如为氧、硫和/或氮原子(单独的，或者与另外的氮、硫或氧环原子连接)。另外，上述任选取代的五元或六元环可任选地与芳香五元或六元环体系稠合。例如，该环可任选地与诸如苯、吡啶或三唑体系之类的芳香五元或六元环体系稠合。
下述的环体系为术语“杂芳基”所指的杂环(取代或未取代的)官能团的例子：噻吩基、呋喃基、吡咯基、咪唑基、吡唑基、噁唑基、异噁唑基、噻唑基、异噻唑基、三唑基、噻二唑基、噁二唑基、四唑基、噻三唑基、噁三唑基、吡啶基、嘧啶基、吡嗪基、哒嗪基、噁嗪基、三嗪基、四唑并噻二嗪、1，5-[b]哒嗪基和嘌呤基、以及苯并衍生物(如苯并噁唑基、苯并噻唑基、苯并咪唑基和吲哚基)。
除非另外说明，否则杂芳基基团任选地被一个或多个选自以下的基团取代：一至三个卤素、三卤甲基、氨基、受保护的氨基、氨基盐、单取代氨基、双取代氨基、羧基、受保护的羧基、羧酸盐、羟基、受保护的羟基、羟基基团的盐、低级烷氧基、低级烷硫基、烷基(任选取代的)、环烷基(任选取代的)、(环烷基)烷基(任选取代的)、苯基(任选取代的)、苯基烷基(任选取代的苯基烷基)。杂芳基基团的取代基的定义如上所述，或者在三卤甲基的情况下可为三氟甲基、三氯甲基、三溴甲基或三碘甲基。在与杂芳基环的上述取代基关联使用时，“低级烷氧基”是指C1至C4烷氧基基团，类似地，“低级烷硫基”是指C1至C4烷硫基基团。
术语“杂环”、“杂环型基团”、“杂环基团”或“杂环状基团”涉及完全饱和、部分不饱和或完全不饱和的基团，其包括在至少一个含碳原子环中具有至少一个杂原子的芳香环基团(“杂芳基”)或非芳香环状基团(例如3至13元单环、7至17元双环、或10至20元三环体系，优选总共含有3至10个环原子)。包含杂原子的杂环基团的每个环可包含1、2、3或4个选自氮原子、氧原子和/或硫原子的杂原子，其中氮和硫杂原子可任选地被氧化，并且氮杂原子可任选地被季铵化。杂环基团可在环或环体系的任意杂原子或碳原子上被连接。在杂环的氮原子上被连接的杂环基团称为N-连接的杂环，在杂环的碳原子上被连接的杂环基团称为C-连接的杂环。多环杂环的环可通过一个或多个螺接而稠合、桥连和/或连接。
示例性的单环杂环基团包括：吡咯烷基、吡咯基、吡唑基、环氧丙烷基、吡唑啉基、咪唑基、咪唑啉基、咪唑烷基、噁唑基、噁唑烷基、异噁唑啉基、异噁唑基、噻唑基、噻二唑基、噻唑烷基、异噻唑基、异噻唑烷基、呋喃基、四氢呋喃基、噻吩基、噁二唑基、呱啶基、哌嗪基、2-氧代哌嗪基、2-氧代哌啶基、2-氧代吡咯烷基、2-氧代氮杂卓基(2-oxoazepinyl)、氮杂卓基、4-哌啶酮基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、三嗪基、四氢吡喃基、四唑基、三唑基、吗啉基、噻吗啉基、噻吗啉基亚砜、噻吗啉基砜、1，3-二氧戊环和四氢-1，1-二氧代噻吩基等。
示例性的双环杂环基团包括：吲哚基、苯并噻唑基、苯并噁唑基、苯并噻吩基、奎宁环基、喹啉基、四氢异喹啉基、异喹啉基、苯并咪唑基、苯并吡喃基、吲嗪基、苯并呋喃基、苯并氧茂基(benzofuranly)、二氢苯并呋喃基、色酮基、香豆素基、苯并二氧杂环戊二烯基(benzodioxolyl)、二氢苯并二氧杂环戊二烯基(dihydrobenzodioxolyl)、苯并二噁英基(benzodioxinyl)、噌啉基、喹喔啉基、吲唑基、吡咯并吡啶基、呋喃并吡啶基(如呋喃并[2，3-c]吡啶基、呋喃并[3，2-b]吡啶基或呋喃并[2，3-b]吡啶基)、二氢异吲哚基、二氢喹唑啉基(如3，4-二氢-4-氧代-喹唑啉基)、四氢喹啉基、氮杂环烷基(如6-氮杂双环[3.2.1]辛烷)、氮杂螺烷基(如1，4二氧杂-8-氮杂螺[4.5]癸烷)、咪唑并吡啶基(如咪唑并[1，5-a]吡啶-3-基)、三唑并吡啶基(如1，2，4-三唑并[4，3-a]吡啶-3-基)和六氢咪唑并吡啶基(如1，5，6，7，8，8a-六氢咪唑并[1，5-a]吡啶-3-基)等。
示例性的三环杂环基团包括：咔唑基、苯并吲哚基(benzidolyl)、菲咯啉基、吖啶基、菲啶基、夹氧蒽基等。
除非另外说明，否则杂环基团任选地被一个或多个选自以下的基团取代：烷基(包括取代烷基)、烯基、氧代、芳基(包括取代芳基)、杂环(包括取代杂环)、碳环(任选取代的)、卤素、羟基、烷氧基(任选取代的)、芳氧基(任选取代的)、烷酰基(任选取代的)、芳酰基(任选取代的)、烷基酯(任选取代的)、芳基酯(任选取代的)、氰基、硝基、酰氨基、氨基、取代氨基、内酰胺、脲、尿烷、磺酰基等，其中任选地，一对或多对取代基与连接的原子一起形成3至7元环。
术语“烷酰基”是指连接到羰基基团的烷基基团(可以如上述的那样，为任选取代的)(即，-C(O)-烷基)。类似地，术语“芳酰基”是指连接到羰基基团的芳基基团(可以如上述的那样，为任选取代的)(即，-C(O)-芳基)。
术语“(单取代)氨基”是指具有一个选自由以下基团组成的组中的取代基的氨基基团：苯基、取代苯基、烷基(包括取代烷基)、C1至C4酰基、C2至C7烯基(包括C2至C7取代烯基)、C2至C7炔基、C7至C16烷基芳基(包括C7至C16取代烷基芳基)以及杂芳基基团。该(单取代)氨基还可具有氨基保护基团，如术语“受保护的(单取代)氨基”所涵盖的那样。术语“(双取代)氨基”是指具有两个选自由以下基团组成的组中的取代基的氨基基团：苯基、取代苯基、烷基、取代烷基、C1至C7酰基、C2至C7烯基、C2至C7炔基、C7至C16烷基芳基、C7至C16取代烷基芳基以及杂芳基。所述两个取代基可相同或不同。
术语“杂芳基(烷基)”是指在任意位置被上述定义的杂芳基取代的上述定义的烷基基团。
“电子等排体”为具有不同分子式的不同原子、分子或离子，但是其具有相似或相同的外壳电子排列，并且也具有类似的特性(如药理学特性(如药物动力学和药效学特性))。
“结构部分”(moiety)是指分子的特定区段或官能团。化学结构部分通常是嵌入分子中或与分子附接的可识别的化学单元。
如本文所用，术语“R”及其相关术语R1、R2、R3等是指取代基，如本文所定义的那样。
“硫酸根”是指SO3 -。
“硝基”是指-NO2基。
“氧杂”是指-O-基。
“氧代”是指＝O基。
“磺酰基”是指下列基团：-S(O2)-H、-S(O2)-(烷基)、-S(O2)-(环烷基)、-S(O2)-(氨基)、-S(O2)-(芳基)、-S(O2)-(杂芳基)和-S(O2)-(杂环烷基)。“亚磺酰胺基”(Sulfonamidyl)或“亚磺酰氨基”是指-S(＝O)2-NRR基，其中每个R独立地选自由以下基团组成的组：氢、烷基、环烷基、芳基、杂芳基(通过环上的碳连接)以及杂脂环基(通过环上的碳连接)。-S(＝O)2-NRR基的-NRR中的R基团可以与其连接的氮一起形成4、5、6或7元环(-S(O2)-(杂环烷基)。在一些实施方案中为C1-C10亚磺酰氨基，其中亚磺酰氨基中的每个R共包含1个、2个、3个或4个碳。亚磺酰氨基任选地被一个或多个如本文中针对烷基、环烷基、芳基、杂芳基分别所述的取代基取代。“砜”是指-S(O2)-(烷基)、-S(O2)-(芳基)、-S(O2)-(杂芳基)或-S(O2)-(杂环烷基)(这时，砜基团附接在杂环烷基的碳原子上)。亚磺酰氨基任选地被一个或多个如本文中针对烷基、环烷基、芳基、杂芳基分别所述的取代基取代。
如本文所用，“标记物”及其语法上变形的表述方式是指可检测到的化合物或组合物，其直接或间接地与另一化合物轭合，如与石房蛤毒素类似物轭合，从而产生“标记的”化合物。标记物包括可检测到的结构部分。可检测到的结构部分能直接或间接产生可检测到的信号。标记物可以是自身可被检测到的(如放射性同位素标记物或荧光标记物)，或者，在酶标记物的情况下，可以催化底物化合物或组合物发生可检测的化学改变。
化合物可与提供可检测信号的标记物直接或间接轭合，所述标记物例如为放射性同位素、荧光剂、酶、抗体、粒子如磁性颗粒、化学发光体、量子点、或特异性结合分子等。优选的标记物包括但不限于荧光标记物、标记酶和放射性同位素。合适的标记物包括：例如，荧光或化学发光化合物，如荧光素、异硫氰酸荧光素、罗丹明、四甲基罗丹明、伊红、藻红、香豆素、甲基香豆素、芘、孔雀绿(Malacitegreen)、均二苯乙烯、荧光黄(Lucifer Yellow)、CASCADE 
Figure BDA0000129181990000291
TEXAS
Figure BDA0000129181990000292
IAEDANS、EDANS、BODIPY FL、LC红640、Cy5、Cy5.5、LC红705和OREGON GREENTM。在Richard P.Haugland所著的Molecular Probes Handbook(1996)中描述了合适的光学染料，在此通过引用方式明确地将其内容并入本文。
合适的标记物还包括：荧光蛋白或肽(如绿色荧光蛋白(GFP)和GFP变体以及相关的肽)；(GFP，参见文献：Chalfie等，Science263(5148)：802-805(1994年2月11日)；以及EGFP，Clontech公司-基因库登录号(Genbank Accession Number)U55762)、蓝色荧光蛋白(BFP；Quantum Biotechnologies公司，地址为：1801de MaisonneuveBlvd.West，8th Floor，Montreal(Quebec)Canada H3H 1J9；参见文献：Stauber，R.H.Biotechniques 24(3)：462-471(1998)；3.Heim，R.andTsien，R.Y.Curr.Biol.6：178-182(1996))、增强型黄色荧光蛋白(EYFP；Clontech Laboratories公司，地址为1020East Meadow Circle，Palo Alto，Calif.94303)、荧光素酶(参见文献：Ichiki等，J.Immunol.150(12)：5408-5417(1993)以及Renilla WO 92/15673；WO 95/07463；WO 98/14605；WO 98/26277；WO 99/49019；美国专利5,292,658；美国专利5,418,155；美国专利5,683,888；美国专利5,741,668；美国专利5,777,079；美国专利5,804,387；美国专利5,874,304；美国专利5,876,995；以及美国专利5,925,558)。
合适的标记物还包括：放射性标记物(如125I、35S、32P、18F、14C、3H等)；生物标记物，包括特异性结合分子(如生物素、链霉亲和素、地高辛以及抗地高辛等)，酶如碱性磷酸酯酶、β-半乳糖苷酶(参见文献：Nolan等，Proc Natl Acad Sci USA 85(8)：2603-2607(1988年4月))、或辣根过氧化物酶；及其他标记物。所有上述文献均通过引用方式明确地并入本文中。
可采用本领域任何已知的方法，将可检测的结构部分并到或并入石房蛤毒素类似物中、或将该石房蛤毒素类似物与可检测的结构部分轭合，包括以下文献所述的那些方法：Hunter等，Nature，144：945(1962)；David等，Biochemistry，13：1014(1974)；Pain等，J.Immunol.Meth.，40：219(1981)；以及Nygren，J.Histochem.and Cytochem.，30：407(1982)。
在本文中使用的术语“抗体”具有最广泛的含义，其包括：例如，多克隆抗体、单克隆抗体、具有多表位特异性的抗体组合物、单链以及抗体片段。如本文所用，术语“单克隆抗体”是指从一群本质上同源的抗体中获得的抗体，即，除了可能自然产生的极少量存在的变异，该群的单个抗体是相同的。
“特异性结合到”或者对特定多肽或特定多肽的表位“具有特异性”的抗体这样的抗体，其结合到该特定多肽或特定多肽的表位，而没有实质性地结合到任何其他的多肽或多肽的表位。
如本文所用，术语“抗体片段”及其语法上变形的表述方式是指包含完整抗体的一部分的分子，优选为该完整抗体的抗原结合区或可变区。抗体片段的例子包括Fab、Fab′、F(ab′).sub.2和Fv片段；微型双功能抗体(diabodies)；线性抗体(参见文献：Zapata等，ProteinEng.8(10)：1057-1062[1995])；单链抗体分子；以及由抗体片段形成的多特异性抗体。木瓜蛋白酶消化抗体，产生两个相同的抗原结合片段(称为“Fab”片段，每个具有一个单独的抗原结合位点)，以及“Fc”残基片段(反映结晶难易能力的标识)。胃蛋白酶处理产生具有两个抗原结合位点的F(ab′)2片段，并且该片段仍然能使抗原交联。
如本文所用，术语“Fv”是指包含完全抗原的识别和结合位点的最小抗体片段。该区域由一个重链可变区和一个轻链可变区紧密地非共价缔合而成的二聚体构成。正是在这种构造中，每个可变区的三个CDR互相作用而限定VH-VL二聚体表面的抗原结合位点。总体来说，六个CDR赋予抗体以抗原结合特异性。然而，即使是单个可变区(或Fv的一半，只含对抗原具有特异性的三个CDR)也能够识别并结合抗原，但是比完整结合位点的亲和力低。
如本文所用，术语“Fab片段”是指含有轻链恒定区和重链第一恒定区(CH1)的抗体片段。Fab片段与Fab′片段的不同之处在于：Fab′片段在重链CH1区的羧基末端添加了几个残基(包括来自抗体铰链区的一个或多个半胱氨酸)。本文将恒定区的半胱氨酸残基带有巯基自由基的Fab′记为Fab′-SH。最初，F(ab′)2抗体片段被制备成一对二者之间具有铰链半胱氨酸的Fab′片段。抗体片段的其他化学偶联方式也是本领域已知的。
来自任意脊椎动物的抗体(免疫球蛋白)的“轻链”可根据它们恒定区的氨基酸序列而归为以下两种完全不同的类型中的一种，所述两种类型称为κ和λ。
“单链Fv”或“sFv”抗体片段包含抗体的VH和VL区，这些区域存在于单个多肽链中。该Fv多肽还优选地包含位于VH和VL区之间的多肽接头，该多肽接头能使sFv形成结合抗原所需的结构。关于sFv的综述可参见文献：Rosenburg和Moore，Pluckthun in ThePharmacology of Monoclonal Antibodies，第113卷，Springer-Verlag，New York，pp.269-315(1994)。
根据重链恒定区的氨基酸序列，可将免疫球蛋白分为不同种类。主要有五种免疫球蛋白：IgA、IgD、IgE、IgG和IgM，并且其中某些还可分为亚型(同工型)，如IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、IgA和IgA2。
如本文所用，术语“微型双功能抗体”是指具有两个抗原结合位点的小抗体片段，该片段在同一多肽链中包含连接到轻链可变区(VL)的重链可变区(VH)。通过在同一条链上的所述两个区域之间采用很短而使其不能配对的接头，从而强制使所述区域与另一条链的互补区域配对，并产生两个抗原结合位点。微型双功能抗体在下列文献中有更详细的描述，所述文献例如为：EP 404,097；WO 93/11161；以及Hollinger等，Proc.Natl.Acad.Sci.USA，90：6444-6448(1993)。
本文所述的石房蛤毒素类似化合物可连接于另一分子上，该另一分子可作为标记物和/或可将石房蛤毒素类似物引导到特定位置、器官、组织、细胞或细胞室。例如，抗体或抗体片段可连接到石房蛤毒素类似物上，从而有效地将石房蛤毒素类似物引导到特异性电压门控钠通道同工型或表达NaV的细胞类型。如本文所用，短语“将石房蛤毒素类似物引导到...”中的“引导”用于表明石房蛤毒素类似物可结合于、或可定位于预期位置、器官、组织、细胞或细胞室的附近。
如本文所用，术语“成像”是指采用成像装置和方法产生受试者或受试者的一部分的图像，如X射线成像、计算机辅助断层扫描(CAT)成像、正电子发射断层扫描(PET)成像、磁共振成像(MRI)、单光子发射计算机断层(SPECT)成像等。
例如，PET成像包括建立目标受试者的正电子发射放射性核素的断层图像。将放射性核素标记的药品，即放射性药物，施用于要进行成像的受试者。将该受试者置于PET成像系统中，该成像系统包括探测环和探测用电子设备。由于放射性核素的衰变，发射出被称为“正电子”的带正电荷的光子。对于常用的放射性药物，如FDG(即18F-氟代脱氧葡萄糖)，这些正电子只能穿过受试者的组织运动几毫米，之后与电子碰撞而导致互相湮灭。该正电子/电子湮灭会导致发射出一对反向的能量约为511keV的伽玛射线。
探测环的闪烁体组件所要探测的就是这些伽玛射线。当受到伽马射线的撞击时，该组件中的闪烁材料发出光，其被光电探测器组件(如光电二极管或光电倍增管)探测到。随伽玛射线的入射而处理光电探测器的信号。当两个伽玛射线在几乎相同的时刻撞击相反位置的闪烁体时，记录下一次符合事件。数据分类单元处理该符合事件以确定真正的符合事件，并挑选出表示死时间和单伽玛射线探测的那些数据。将符合事件二进制化并整合形成PET数据帧，其可重建为示出放射性核素标记的药品在受试者体内的分布情况的图像。
MRI是这样一种医学成像方式，其可以不采用X射线或其他电离辐射而构建人体内部图像。MRI采用强磁铁建立一个强的、均一的静态磁场(即“主磁场”)。当人体或人体的一部分置于主磁场中时，与组织水中的氢原子核相关的核自旋极化。这意味着，与这些自旋相关的磁矩优选地沿主磁场的方向排列，导致小的净组织沿该轴(按照惯例为“Z轴”)磁化。MRI系统还包括所谓的梯度线圈部件，当施加电流时其产生较小幅度的空间变化磁场。通常情况下，将梯度线圈设计成产生沿Z轴排列的磁场分量，并且其幅度随着沿X、Y或Z轴中一者的位置而线性变化。梯度线圈的作用是沿单一轴向使磁场强度小幅度斜线上升并随之使核自旋共振频率小幅度斜线上升。三个具有正交轴的梯度线圈通过在机体的各个位置产生信号共振频率而用于“空间编码”MR信号。射频(RF)线圈用于产生在氢原子核的共振频率或其附近的射频能量脉冲。该线圈用于以可控的方式为核自旋系统增加能量。由于核自旋后松弛回到静息能量状态，因此它们以射频信号的形式放出能量。MRI系统探测到该信号，并采用计算机和已知算法将其与多个另外的该类信号相组合，以用于重建MR图像。
讨论
本申请公开的实施方案提供了用于研究、成像以及治疗疼痛的方法和组合物。本申请公开的实施方案提供了可用于研究疼痛、治疗疼痛和对疼痛成像的石房蛤毒素类似化合物(如石房蛤毒素型化合物、新石房蛤毒素型化合物和膝沟藻毒素型化合物)的制备方法。特别是，本申请公开的实施方案提供了在体内具有钠离子通道拮抗剂功能效力的石房蛤毒素类似化合物。本申请公开的实施方案提供了制备石房蛤毒素类似化合物的新型和新颖性的方法。本方法的实施方案允许对结构进行选择性修饰，从而使设计的化合物可具有改善的受体特异性和/或药动学特性。另外，本申请公开的实施方案提供了制备石房蛤毒素类似化合物的荧光和/或放射性标记形式的方法，从而使得石房蛤毒素类似物(包括膝沟藻毒素型化合物)可用于对疼痛成像并确定疼痛的位置和/或来源。另外，可将石房蛤毒素类似化合物的实施方案设计成对特异性钠通道同工型显示出抑制效果。
结构A
所述化合物的实施方案包括结构A、其同分异构体、其互变异构体、或这些物质中任意一者的前体药物、或这些物质中任意一者的可药用的盐。
结构A
R1可为诸如下列所述的基团：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基、砜、-ORA、＝O、-C(＝O)RA、-OC(＝O)RA、-OC(＝O)ORA、-OC(＝O)N(RA)2、-CO2RA、-CN、-SCN、-SRA、-SORA、-SO2RA、-NO2、-N(RA)2、-NHC(O)RA或-C(RA)3，其中每个RA可独立地为诸如下列所述的基团：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基或砜。
R2可为诸如下列所述的基团：氢、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、杂芳基(烷基)、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基、砜、-ORA、-C(＝O)RA、-OC(＝O)RA、-OC(＝O)ORA、-OC(＝O)N(RA)2、-CO2RA、-CN、-SO2RA、-NO2或-C(RA)3，其中每个RA可独立地为诸如下列所述的基团：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基或砜。
R3可为诸如下列所述的基团：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基、砜、-ORA、＝O、-C(＝O)RA、-OC(＝O)RA、-OC(＝O)ORA、-OC(＝O)N(RA)2、-CO2RA、-CN、-SCN、-SRA、-SORA、-SO2RA、-N(RA)2、-NHC(O)RA或-C(RA)3，其中每个RA可独立地为诸如下列所述的基团：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基或砜。
R4可为诸如下列所述的基团：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基、砜、-ORA、＝O、-C(＝O)RA、-OC(＝O)RA、-OC(＝O)ORA、-OC(＝O)N(RA)2、-CO2RA、-CN、-SCN、-SRA、-SORA、-SO2RA、-N(RA)2、-NHC(O)RA或-C(RA)3，其中每个RA可独立地为诸如下列所述的基团：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基或砜。
R5可为诸如下列所述的基团：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、硫酸根、亚磺酰氨基、砜、-ORA、＝O、-C(＝O)RA、-OC(＝O)RA、-OC(＝O)ORA、-OC(＝O)N(RA)2、-CO2RA、-CN、-SCN、-SRA、-SORA、-SO2RA、-NO2、-N(RA)2、-NHC(O)RA或-C(RA)3，其中每个RA可独立地为诸如下列所述的基团：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基或砜。
R6可为诸如下列所述的基团：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、硫酸根、亚磺酰氨基、砜、-ORA、＝O、-C(＝O)RA、-OC(＝O)RA、-OC(＝O)ORA、-OC(＝O)N(RA)2、-CO2RA、-CN、-SCN、-SRA、-SORA、-SO2RA、-NO2、-N(RA)2、-NHC(O)RA或-C(RA)3，其中每个RA可独立地为诸如下列所述的基团：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基或砜。
R7可为诸如下列所述的基团：氢、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基、砜、-ORA、＝O、-C(＝O)RA、-OC(＝O)RA、-OC(＝O)ORA、-OC(＝O)N(RA)2、-CO2RA、-CN、-SO2RA、-NO2或-C(RA)3，其中每个RA可独立地为诸如下列所述的基团：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基或砜。
在一个实施方案中，R1可为诸如下列所述的基团：羟基、烷氧基、氰基、杂芳基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、-ORA、＝O、-OC(＝O)RA、-OC(＝O)ORA、-OC(＝O)N(RA)2、-CN、-SCN、-SRA、-SORA、-SO2RA、-NO2、-N(RA)2或-NHC(O)RA，其中每个RA可独立地为诸如下列所述的基团：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基或砜。
R2可为氢。R3可为氢或正丙基。R4可为氢或正丙基。
R5可为诸如下列所述的基团：氢、硫酸根、-ORA、＝O、-OC(＝O)RA、-OC(＝O)ORA、-OC(＝O)N(RA)2，其中每个RA可独立地为诸如下列所述的基团：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基或砜。
R6可为诸如下列所述的基团：氢、硫酸根、-ORA、＝O、-OC(＝O)RA、-OC(＝O)ORA、-OC(＝O)N(RA)2，其中每个RA可独立地为诸如下列所述的基团：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基或砜。
R7可为诸如下列所述的基团：氢、烷氧基、烷酰基、-(CH2)2C(＝O)RA、-(CH2)2C(＝O)N(RA)2，其中每个RA可独立地为诸如下列所述的基团：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基或砜。
在一个实施方案中，R1可为诸如下列所述的基团：羟基、-OC(＝O)NHRA、-OC(＝O)N(RA)2，其中每个RA可独立地为诸如下列所述的基团：氢、甲基、异丙基、十四烷基或以下基团中的任意一种：
Figure BDA0000129181990000401
R2为氢。R3可为诸如下列所述的基团：氢或丙基。R4可为诸如下列所述的基团：氢或丙基。R5可为诸如下列所述的基团：氢、硫酸根、-OC(＝O)RA，其中RA为正丙基或苯基。R6可为诸如下列所述的基团：氢、硫酸根、-OC(＝O)RA，其中RA为正丙基或苯基。R7可为诸如下列所述的基团：氢或-(CH2)2C(＝O)N(RA)。R2至R7中的每个RA可独立地为诸如下列所述的基团：氢、羟基或烷氧基。
结构B
所述化合物的实施方案包括结构B、其同分异构体、其互变异构体、或这些物质中任意一者的前体药物、或这些物质中任意一者的可药用的盐。结构B为膝沟藻毒素3的一般结构。参见图1。
Figure BDA0000129181990000411
结构B
R1可为诸如下列所述的基团：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基、砜、-ORA、＝O、-C(＝O)RA、-OC(＝O)RA、-OC(＝O)ORA、-OC(＝O)N(RA)2、-CO2RA、-CN、-SCN、-SRA、-SORA、-SO2RA、-NO2、-N(RA)2、-NHC(O)RA或-C(RA)3，其中每个RA可独立地为诸如下列所述的基团：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基或砜。
在一个实施方案中，R1可为诸如下列所述的基团：羟基、烷氧基、氰基、杂芳基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、-ORA、＝O、-OC(＝O)RA、-OC(＝O)ORA、-OC(＝O)N(RA)2、-CN、-SRA、-SORA、-SO2RA、-NO2、-N(RA)2或-NHC(O)RA，其中每个RA可独立地为诸如下列所述的基团：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基或砜。
在一个实施方案中，R1可为诸如下列所述的基团：羟基、-OC(＝O)NHRA、-OC(＝O)N(RA)，其中每个RA可独立地为诸如下列所述的基团：氢、甲基或十四烷基。
结构C
所述化合物的实施方案包括结构C(图1)、其同分异构体、其互变异构体、或这些物质中任意一者的前体药物、或这些物质中任意一者的可药用的盐。结构C为膝沟藻毒素2的一般结构。参见图1。
Figure BDA0000129181990000421
结构C
R1可为以下基团：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基、砜、-ORA、＝O、-C(＝O)RA、-OC(＝O)RA、-OC(＝O)ORA、-OC(＝O)N(RA)2、-CO2RA、-CN、-SCN、-SRA、-SORA、-SO2RA、-NO2、-N(RA)2、-NHC(O)RA或-C(RA)3，其中每个RA可独立地为诸如下列所述的基团：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基或砜。
在一个实施方案中，R1可为诸如下列所述的基团：羟基、烷氧基、氰基、杂芳基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、-ORA、＝O、-OC(＝O)RA、-OC(＝O)ORA、-OC(＝O)N(RA)2、-CN、-SRA、-SORA、-SO2RA、-NO2、-N(RA)2或-NHC(O)RA，其中每个RA可独立地为诸如下列所述的基团：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基或砜。
在一个实施方案中，R1可为诸如下列所述的基团：羟基、-OC(＝O)NHRA、-OC(＝O)N(RA)，其中每个RA可独立地为诸如下列所述的基团：氢、甲基或十四烷基。
结构D
所述化合物的实施方案包括结构D(图1)、其同分异构体、其互变异构体、或这些物质中任意一者的前体药物、或这些物质中任意一者的可药用的盐。结构D为石房蛤毒素的一般结构。参见图1。
Figure BDA0000129181990000431
结构D
R1可为诸如下列所述的基团：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基、砜、-ORA、＝O、-C(＝O)RA、-OC(＝O)RA、-OC(＝O)ORA、-OC(＝O)N(RA)2、-CO2RA、-CN、-SCN、-SRA、-SORA、-SO2RA、-NO2、-N(RA)2、-NHC(O)RA或-C(RA)3，其中每个RA可独立地为诸如下列所述的基团：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基或砜。
在一个实施方案中，R1可为诸如下列所述的基团：羟基、烷氧基、氰基、杂芳基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、-ORA、＝O、-OC(＝O)RA、-OC(＝O)ORA、-OC(＝O)N(RA)2、-CN、-SCN、-SRA、-SORA、-SO2RA、-NO2、-N(RA)2或-NHC(O)RA，其中每个RA可独立地为诸如下列所述的基团：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基或砜。
在一个实施方案中，R1可为诸如下列所述的基团：羟基、-OC(＝O)NHRA、-OC(＝O)N(RA)，其中每个RA可独立地为诸如下列所述的基团：氢、甲基、异丙基、十四烷基或以下基团中的任意一种：
Figure BDA0000129181990000451
在结构A、结构B、结构C和结构D中任意一者的实施方案中，基团(例如R1到R7基团，如每个结构所适用的那样)不被选择成得到具有石房蛤毒素、新石房蛤毒素、膝沟藻毒素或斑足蟾毒AB结构的化合物。换言之，组合物、药物组合物、治疗方法等可包括结构A、结构B、结构C或结构D中的一个或多个，前提条件是：R基团不被选择成得到石房蛤毒素、新石房蛤毒素、膝沟藻毒素或斑足蟾毒AB中的任意一者。在一个实施方案中，对结构A、结构B、结构C和结构D中的每一个的R基团进行选择，以排除对应于石房蛤毒素、新石房蛤毒素、膝沟藻毒素或斑足蟾毒AB的结构。关于这些结构，参见图1所示，不选择这些结构来得到本文公开的新化合物。
对受试者进行治疗的方法也可采用在对结构A-D的讨论以及本文相关讨论中所述的化合物的各实施方案的前体药物。示例性的前体药物可通过肝脏中的酶活化(如，被以下基团取代的环-1，3-丙烷基酯，所述基团为通过CYP3A等促进氧化剪切反应的基团)。这些修饰可使本申请公开的组合物在抵达肝脏之前失活或活性降低(参见文献：Current Opinion in Investigational Drugs 2006 Vol 7No2，109-117；J.Med.Chem.2008，51，2328-2345；和Nucleosides，Nucleotides，andNucleic Acids，24(5-7)：375-381，(2005)，通过引用的方式将相应讨论的内容引入到本文中)。
合成方法
一般而言，本发明提供化合物的实施方案(包括在对图1中结构A-D的讨论以及本申请相关讨论中所述的每个化合物实施方案)可根据本领域技术人员已知的有机合成技术和/或根据本发明提供的合成流程图进行。具体而言，本文提供的实施例提供了制备本发明公开的化合物的详情和指导。
根据需要，从市售可得的化学制剂和/或化学文献中描述的化合物开始进行题述化合物的合成。“市售可得的化学制剂”可通过以下标准市售渠道获得，包括：Acros Organics(位于美国宾夕法尼亚州匹兹堡市)、Aldrich Chemical(位于美国威斯康星州密尔沃基市，包括Sigma Chemical and Fluka)、Apin化学有限公司(位于英国Milton Park)、Avocado Research(位于英国蓝开夏郡)、BDH公司(位于加拿大多伦多市)、Bionet(位于英国康沃尔郡)、Chemservice有限公司(位于美国宾夕法尼亚州西切斯特市)、Crescent化学公司(位于美国纽约州Hauppauge市)、Eastman有机化学试剂、EastmanKodak公司(位于美国纽约州罗切斯特市)、Fisher科技公司(位于美国宾夕法尼亚州匹兹堡市)、Fisons化学公司(位于英国莱斯特郡)、Frontier Scientific(位于美国犹他州Logan市)、ICN生物药品有限公司(位于美国加利佛尼亚州科斯塔梅萨市)、Key Organics(位于英国康沃尔郡)、Lancaster Synthesis(位于美国新罕布什尔州Windham市)、Maybridge化学有限公司(位于英国康沃尔郡)、Parish化学公司(位于美国犹他州奥勒姆市)、Pfaltz & Bauer有限公司(位于美国康涅狄格州沃特伯里市)、Polyorganix(位于美国田纳西州休斯顿市)、Pierce化学公司(位于美国伊利诺斯州罗克福德市)、Riedelde Haen AG(位于德国汉诺威市)、Spectrum Quality Product公司(位于美国新泽西州新宾士威克市)、TCI America(位于美国俄勒冈州波特兰市)、Trans World化学公司(位于美国马里兰州罗克维尔市)以及Wako Chemicals USA公司(位于美国维吉尼亚州里奇蒙市)。
另外，本领域技术人员已知的方法可通过各种参考书籍和数据库而确定。详细描述了可用于制备本发明化合物的反应物的合成、或提供了描述制备的参考论文的那些合适的参考书籍和论文包括：例如，“Synthetic Organic Chemistry”，John Wiley & Sons，Inc.，NewYork；S.R.Sandler等，“Organic Functional Group Preparations”，第二版，Academic Press，New York，1983；H.O.House，“ModernSynthetic Reactions”，第二版，W.A.Benjamin，Inc.Menlo Park，Calif.1972；T.L.Gilchrist，“Heterocyclic Chemistry”，第二版，John Wiley& Sons，New York，1992；J.March，“Advanced Organic Chemistry：Reactions，Mechanisms and Structure”，第四版，Wiley-Interscience，New York，1992。详细描述了可用于制备本发明化合物的反应物的合成、或提供了描述制备的参考论文的其他合适的参考书籍和论文包括：例如，Fuhrhop，J.和Penzlin G.“Organic Synthesis：Concepts，Methods，Starting Materials”，Second，Revised and Enlarged Edition(1994)John Wiley & Sons ISBN：3-527-29074-5；Hoffman，R.V.“Organic Chemistry，An Intermediate Text”(1996)Oxford UniversityPress，ISBN 0-19-509618-5；Larock，R.C.“Comprehensive OrganicTransformations：A Guide to Functional Group Preparations”，第二版(1999)Wiley-VCH，ISBN：0-471-19031-4；March，J.“AdvancedOrganic Chemistry：Reactions，Mechanisms，and Structure”第四版(1992)John Wiley & Sons，ISBN：0-471-60180-2；Otera，J.(editor)“Modern Carbonyl Chemistry第二版(2000)Wiley-VCH，ISBN：3-527-29871；Patai，S.“Patai′s 1992 Guide to the Chemistry ofFunctional Groups”(1992)Interscience ISBN：0-471-93022-9；Solomons，T.W.G.“Organic Chemistry”第七版(2000)John Wiley &Sons，ISBN：0-471-19095-0；Stowell，J.C.，“Intermediate OrganicChemistry”第二版(1993)Wiley-Interscience，ISBN：0-471-57456-2；“Industrial Organic Chemicals：Starting Materials and Intermediates：An Ullmann′s Encyclopedia”(1999)John Wiley & Sons，ISBN：3-527-29645-X，in 8volumes；“Organic Reactions”(1942-2000)JohnWiley & Sons，超过55个卷；以及“Chemistry of Functional Groups”John Wiley & Sons，73个卷。除非特别指明为相反意义，否则本申请中所述的反应是在大气压、通常在-78℃至200℃的温度范围内进行的。另外，除非特别指明，否则反应时间和条件倾向于近似，如反应在大约为大气压的条件以及约-78℃至约110℃的温度范围内进行约1至约24小时；剩余的过夜反应平均持续期约为16小时。
除非特别指明为相反意义，否则本申请所述反应中所用的溶剂为惰性有机溶剂。除非特别指明为相反意义，否则对于每克所限制的药剂而言，1cc(或mL)溶剂构成体积当量。
如果需要，可以通过任何合适的分离或纯化过程(例如过滤、萃取、结晶、柱色谱法、薄层色谱法或厚层色谱法，或这些方法的组合)，来实施本申请所述的化学物质和中间体的分离和纯化。对适当的分开或分离过程的具体说明可参见实施例。然而也可使用其他等价的分开或分离方法。
应当理解，化学合成可能是不对称的。在需要的情况下，如果本申请公开的化合物中存在(R)和(S)异构体，则可以由本领域技术人员已知的方法进行拆分，例如通过以下方法：形成可以分开(如通过结晶而分开)的非对应异构的盐或络合物；形成可以分开(如通过结晶、气液或液相色谱而分开)的非对映异构的衍生物；使一种对映体与对映体特异性试剂发生选择性反应(例如酶促氧化或还原)，之后分离出修饰或未修饰的对映体；或在手性环境中进行气-液或液相色谱过程，所述手性环境例如为在手性支持物(如结合有手性配体的二氧化硅)上，或存在手性溶剂。可供选择的方式是，可采用光学活性的试剂、底物、催化剂或溶剂通过非对称合成来合成特定的对映体，或者通过不对称转换将一种对映体转化为另一种对映体。
本申请所述化合物的实施方案可任选地与可药用的酸接触而形成相应的酸加成盐。
许多任选取代的起始化合物和其他反应物均为市售可得的，例如可得自Aldrich化学公司(位于美国威斯康星州密尔沃基市)；或本领域技术人员可采用普遍采用的合成方法容易地制备得到。
可通过本领域已知的合成方法和本申请公开方法的适当结合来合成本申请公开的化合物。下面的讨论是为了说明制备本申请公开的化合物可用的多种方法中的若干，而并非旨在限定在制备本申请公开的化合物中可采用的反应或反应顺序的范围。
这些实施例描述了结构A-D的合成，以及合成放射性标记的石房蛤毒素和膝沟藻毒素衍生物、以及荧光石房蛤毒素和膝沟藻毒素衍生物。
使用方法
本申请也公开了石房蛤毒素类似物的用途，包括：
石房蛤毒素类似物在制备用于对需要接受治疗的受试者进行治疗的药物中的用途，所述药物包含本申请所述的石房蛤毒素类似物，包括其同分异构体、其互变异构体、或这些物质中任意一者的前体药物、或这些物质中任意一者的可药用的盐。所述石房蛤毒素类似物在所述药物中的量优选为有效量。
石房蛤毒素类似物在制备用于降低受试者的神经元活性或者使得受试者的肌肉放松的药物中的用途，所述药物包含本申请所述的石房蛤毒素类似物、其同分异构体、其互变异构体、或这些物质中任意一者的前体药物、或这些物质中任意一者的可药用的盐。所述石房蛤毒素类似物在所述药物中的量优选为能有效降低受试者的神经元活性或者使得受试者的肌肉放松的量。
石房蛤毒素类似物在制备用于降低受试者的神经元活性或者使得受试者的肌肉放松的药物中的用途，所述药物包含本申请所述的石房蛤毒素类似物、其同分异构体、其互变异构体、或这些物质中任意一者的前体药物、或这些物质中任意一者的可药用的盐，其中所述受试者患有电压门控钠通道增强型疾病。在实施方案中，电压门控钠通道增强型疾病选自由下列疾病组成的组：急性疼痛、肛裂、关节炎、背痛、慢性疼痛、牙科疼痛、纤维肌痛、关节痛、偏头痛、颈部疼痛、神经性疼痛、产痛、带状疱疹后神经性疼痛、手术后疼痛、带状疱疹、紧张性头痛或三叉神经性疼痛、眼睑痉挛、癌症、心律失常、癫痫、局灶性肌张力障碍、多汗症、肌肉痉挛、以及膀胱松弛。
石房蛤毒素类似物在制备用于对需要接受疼痛治疗的受试者进行治疗的药物中的用途，所述药物包含本申请所述的石房蛤毒素类似物，包括其同分异构体、其互变异构体、或这些物质中任意一者的前体药物、或这些物质中任意一者的可药用的盐。所述石房蛤毒素类似物在所述药物中的量优选为有效量。
石房蛤毒素类似物在制备用于对需要接受疼痛治疗的受试者进行治疗的药物中的用途，其中所述疼痛选自：急性疼痛、肛裂疼痛、关节炎疼痛、背痛、眼睑痉挛疼痛、癌症疼痛、慢性疼痛、牙科疼痛、纤维性肌痛、关节痛、偏头痛、颈部疼痛、内脏痛、神经性疼痛、产痛、带状疱疹后神经性疼痛、手术后疼痛、交感神经维持性疼痛、带状疱疹痛、紧张性头痛、三叉神经性疼痛、肌炎痛、肌肉骨骼痛；腰痛、扭伤和拉伤疼痛；与机能性肠道疾病如非溃疡性消化不良、非心源性胸痛和过敏性肠综合征相关的疼痛；与心肌缺血相关的疼痛；牙痛；以及痛经引起的疼痛。
石房蛤毒素类似物在制备用于诊断受试者所患疾病的组合物中的用途，该用途包括制备一种组合物，所述组合物包含本申请所述的石房蛤毒素类似物，包括其同分异构体、其互变异构体、或这些物质中任意一者的前体药物、或这些物质中任意一者的可药用的盐。在实施方案中，所述石房蛤毒素类似化合物的用量为能够有效地将电压门控钠通道增强型疾病定位于受试者体内特定区域的量。
石房蛤毒素类似物在制备用于对受试者进行成像的组合物中的用途，该用途包括制备一种组合物，所述组合物包含本申请所述的石房蛤毒素类似物，包括其同分异构体、其互变异构体、或这些物质中任意一者的前体药物、或这些物质中任意一者的可药用的盐。在实施方案中，所述石房蛤毒素类似化合物的用量为能够有效地在成像过程中检测出所述化合物在所述受试者体内的位置的量。
石房蛤毒素类似物在制备用于治疗皱纹的药物中的用途，所述药物包含本申请所述的石房蛤毒素类似物，包括其同分异构体、其互变异构体、或这些物质中任意一者的前体药物、或这些物质中任意一者的可药用的盐。在实施方案中，所述石房蛤毒素类似化合物的量为能够有效地减轻或消除皱纹的量。
药物的配制和给药途径
本申请公开的实施方案提供了药物组合物，该药物组合物包括在对结构A-D的讨论以及本申请相关讨论中所述的化合物实施方案中的一种或多种，并且含有或不含可药用的赋形剂、稀释剂、载体和/或佐剂。在一些实施方案中，包含该化合物的药物组合物被配制成基本上不含赋形剂。在其他实施方案中，可将该化合物或组合物与一种或多种可药用的辅助物质一起配制成药。
在一个实施方案中，可将该化合物与其他药剂联用从而制备本申请公开的组合物，并且该组合物可包括一种或多种可药用的赋形剂、稀释剂、载体和/或佐剂。
多种多样的可药用的赋形剂是本领域已知的。许多出版物中已经详细地描述了可药用的赋形剂，包括：例如，A.Gennaro(2000)“Remington：The Science and Practice of Pharmacy”，第20版，Lippincott，Williams，& Wilkins；Pharmaceutical Dosage Forms andDrug Delivery Systems(1999)H.C.Ansel等著，第7版，Lippincott，Williams，& Wilkins；以及Handbook of Pharmaceutical Excipients(2000)A.H.Kibbe等著，第3版，Amer.Pharmaceutical Assoc。
可药用的赋形剂(如媒介物、佐剂、载体或稀释剂)为公众容易获得的。另外，可药用的辅助物质(如pH调节和缓冲剂、张度调节剂(tonicity adjusting agent)、稳定剂、润湿剂等)也均为公众容易获得的。
在本申请公开的一个实施方案中，将该化合物或组合物通过能达到期望效果(如治疗疼痛、减轻疼痛等)的任何方法而施用于主体。因此，可将化合物或组合物并入用于治疗给药的多种多样的剂型中。例如可将该化合物或组合物与合适的可药用的载体或稀释剂掺和而配制成药物组合物，也可配制为固体、半固体、液体或气体形式的制剂，如片剂、胶囊剂、粉剂、颗粒剂、膏剂、溶液、栓剂、注射剂、吸入剂和气溶胶。
在实施方案中，可将化合物或组合物配制为适于局部给药，如液体、凝胶、软膏、乳膏、油膏、药膏、油、糊剂、粉剂或其他适合局部给药的剂型。可将该化合物和组合物配制成适于直接应用于皮肤、或组织、或患者的体外或体内表面或一部分，或者可将其配制成适于被整合到敷料、绷带、膏药、胶布、钉(staple)、导管、针、补给式输送系统(depot delivery system)中，或者配制成适于被整合到可用于将具有本申请公开特征的化合物或组合物给药的其他装置或设备中。本申请公开的化合物的局部或透皮给药的剂型包括：软膏、糊剂、乳膏、洗剂、凝胶、粉剂、溶液、喷雾剂、吸入剂或膏药。在无菌条件下将活性成分与可药用的载体以及可能需要的任意所需的防腐剂或缓冲剂混合。眼用制剂、滴耳液和滴眼液也考虑在本申请公开的范围内。另外，本申请公开还考虑到采用透皮膏药，其具有额外的有益效果，即提供了化合物在体内的可控输送。该剂型是通过将化合物溶解或分散在适当的介质中来制备的。吸收促进剂也可用于提高穿过皮肤的化合物的量。可通过速率控制膜或将化合物分散在聚合物基质或凝胶中来控制速率。
在药物剂型中，该化合物或组合物可以以其可药用的盐的形式给药，或者可单独采用题述活性药剂、或将其与其他药学活性化合物适当地联用以及组合使用。下述方法和赋形剂仅为示例之用，而决非用于限定本申请。
对于口服制剂而言，该化合物或组合物可单独使用或与合适的添加剂联用，以制备片剂、粉剂、颗粒剂或胶囊剂，例如，可与常规添加剂联用，常规添加剂例如为乳糖、甘露糖醇、玉米淀粉或马铃薯淀粉；可与粘合剂联用，粘合剂例如为结晶纤维素、纤维素衍生物、阿拉伯胶、玉米淀粉或明胶；可与崩解剂联用，崩解剂例如为玉米淀粉、马铃薯淀粉或羧甲基纤维素钠；可与润滑剂联用，润滑剂例如为滑石或硬脂酸镁；如果需要的话，可与稀释剂、缓冲剂、润湿剂、防腐剂和调味剂联用。
可通过在水性或非水性溶剂中将该化合物或组合物溶解、悬浮或乳化，而将化合物或组合物配制成注射制剂，所述溶剂例如为植物油或其他类似的油、合成脂肪酸甘油酯、高级脂肪酸或丙二醇的酯；如果需要，可与常规添加剂联用，常规添加剂例如为增溶剂、等渗剂、悬浮剂、乳化剂、稳定剂和防腐剂。
可以将化合物或组合物用于经吸入给药的气溶胶剂型中。可以将化合物或组合物配入可加压的推进剂中，推进剂例如为二氯二氟甲烷、丙烷、氮气等。
另外，可以通过将化合物或组合物与各种基质(如乳化基质或可溶于水的基质)混合而制成栓剂。化合物或组合物可通过栓剂经直肠给药。栓剂可包括赋形剂，如可可脂、卡波蜡(carbowax)和聚乙二醇，其在体温下融化，但在室温下凝固。
可提供用于口服或直肠给药的单位剂型，如糖浆、酏剂和混悬剂，其中每个剂量单位(例如一茶匙、一汤匙、一片、或一个栓剂)包含预先确定量的组合物，该组合物含有本申请公开的一种或多种化合物。类似地，用于注射或静脉内给药的单位剂型可包含处于组合物中的化合物，该组合物为在无菌水、生理盐水或其他可药用的载体中的溶液。
根据本申请公开可将化合物或组合物配制成可注射的组合物。通常情况下，将可注射组合物制备为液体溶液或悬浮液；也可制备成固体形式，其中该固体形式适合于在注射前被溶解或悬浮于液体载体中。根据本申请公开也可将该制剂乳化或将活性成分(化合物)封装在脂质体载体中。
在一个实施方案中，将化合物或组合物配制为适于通过连续输送系统进行输送。在本文中，术语“连续输送系统”与“受控输送系统”可互换使用，并且包括连续(如受控)输送装置(如泵)与导管、注射装置等的组合，多种多样的这类输送系统是本领域已知的。
机械或机电灌注泵也可以适合应用于本申请公开。这类设备的例子包括：例如，美国专利No.4,692,147、4,360,019、4,487,603、4,360,019、4,725,852、5,820,589、5,643,207、6,198,966等中描述的那些。一般情况下，化合物的输送可采用多种可再填充的泵系统中的任何一种来完成。泵提供一致的时间控释。在一些实施方案中，该化合物为装在药物不可透过的贮存器中的液体剂型，并且以持续的方式输送给个体。
在一个实施方案中，药物输送系统为至少部分可植入式装置。可采用本领域已知的方法和装置将该可植入式装置植入任意合适的植入位点。植入位点是在受试者体内引入和放置给药装置的位点。植入位点包括但不必局限于：皮肤下(subdermal)、皮下(subcutaneous)、肌肉内或受试者体内其他合适的位点。在一些实施方案中采用皮下植入位点，是由于这样便于植入和移除给药装置。
适合于本申请公开中采用的药物释放装置可基于多种操作模式中的任何一种。例如，药物释放装置可基于扩散系统、对流系统或可蚀性系统(如侵蚀型系统(erosion-based system))。例如，药物释放装置可以为电化学泵、渗透泵、电渗泵、蒸汽压泵、或渗透胀破性基质(osmotic bursting matrix)(例如，在这种情况下，药物被引入聚合物中，伴随着经药物浸渍的聚合物材料(例如可生物降解的、经药物浸渍的聚合物材料)的降解，该聚合物使得药物制剂得以释放)。在其他实施方案中，药物释放装置基于电扩散系统、电解泵、泡腾型泵、压电泵、水解系统等。
基于机械或机电输送泵的药物释放装置也可以适合用于本申请公开中。这类装置的例子包括在以下专利文献中所述的那些：例如，美国专利No.4,692,147；4,360,019；4,487,603；4,360,019；4,725,852等。一般情况下，题述治疗方法可采用多种可再填充的非互换式泵系统中的任何一种来完成。通常优选泵和其他对流系统，这是由于它们通常会产生更一致的时间控释。在一些实施方案中采用渗透泵，这是由于其兼具更一致的控释以及相对较小的尺寸这两方面的优势(参见专利文献：例如，PCT公开申请No.WO 97/27840，美国专利No.5,985,305和5,728,396)。适合用于本申请公开中的示例性的渗透驱动型装置包括但不必局限于下列专利中所述的那些：美国专利No.3,760,984、3,845,770、3,916,899、3,923,426、3,987,790、3,995,631、3,916,899、4,016,880、4,036,228、4,111,202、4,111,203、4,203,440、4,203,442、4,210,139、4,327,725、4,627,850、4,865,845、5,057,318、5,059,423、5,112,614、5,137,727、5,234,692、5,234,693、5,728,396等。
在一些实施方案中，药物输送装置是可植入式装置。可采用本领域已知的方法和装置将药物输送装置植入任意合适的植入位点。如本文所述，植入位点是在受试者体内引入和放置给药装置的位点。植入位点包括但不必局限于皮肤下、皮下、肌肉内或受试者体内其他合适的位点。
在一些实施方案中，采用可植入式药物输送系统输送化合物或组合物，例如采用可编程式系统给药。示例性的可编程可植入式系统包括可植入式灌注泵。示例性的可植入式灌注泵或者可与其结合的装置在下列专利中有描述：如美国专利No.4,350,155、5,443,450、5,814,019、5,976,109、6,017,328、6,171,276、6,241,704、6,464,687、6,475,180和6,512,954。其他可适合于本申请公开的示例性设备为Synchromed灌注泵(Medtronic公司)。
化合物或组合物的合适的赋形剂例如为水、生理盐水、葡萄糖、甘油、乙醇等、以及其组合。另外，如果需要的话，该赋形剂可含有少量的辅助物质，如润湿剂或乳化剂或pH缓冲剂。制备该剂型的方法是本领域技术人员已知的，或者在考虑本申请公开的内容之后是显而易见的。参见文献：例如，Remington′s Pharmaceutical Sciences，Mack出版公司(位于美国宾夕法尼亚州伊斯顿市)，第17版，1985年。在任何情况下，待施用的组合物或制剂均含有足以在接受治疗的受试者体内获得预期效果的量的化合物或组合物。
本申请公开的组合物包括含有缓释或控释基质的组合物。另外，本申请公开的实施方案可与其他采用缓释制剂的疗法联用。如本文所用，缓释基质为采用可通过酶促或酸促水解或通过溶解而降解的材料(通常为聚合物)制成的基质。一旦进入体内，该基质就经酶或体液作用。可取的是，缓释基质选自生物相容性材料，如脂质体、聚丙交酯(聚乳酸)、聚乙交酯(羟基乙酸聚合物)、聚乙丙交酯(乳酸和羟基乙酸的共聚物)、聚酐、聚原酸酯、多肽、透明质酸、胶原蛋白、硫酸软骨素、羧酸、脂肪酸、磷脂、多糖、核酸、聚氨基酸、氨基酸(如苯丙氨酸、酪氨酸、异亮氨酸)、多聚核苷酸、聚乙烯丙烯(polyvinyl propylene)、聚乙烯吡咯烷酮和有机硅。示例性的可生物降解基质包括聚丙交酯基质、聚乙交酯基质和聚乙丙交酯(乳酸和羟基乙酸的共聚物)基质。类似地，本申请公开的实施方案的缓释制剂可以有助于较长时间地维持病毒抑制浓度。
在另一实施方案中，可在控释系统中输送本申请公开的药物组合物(以及联用组合物)。例如，可采用静脉灌注、可植入式渗透泵、透皮膏药、脂质体或其他给药模式施用该化合物。在一个实施方案中，可采用泵(参见文献：Sefton(1987)，CRC Crit.Ref.Biomed.Eng.14：201；Buchwald等，(1980)，Surgery 88：507；Saudek等，(1989).N.Engl.J. Med.321：574)。在另一实施方案中可采用聚合物材料。在又一实施方案中，控释系统被放置于治疗目标(如肝脏)附近，从而只需要施用全身剂量的一部分。在另一实施方案中，控释系统被放置于治疗目标附近，从而只需要施用全身剂量的一部分。其他控释系统在如下综述中有所描述：Langer(1990)Science 249：1527-1533。
在另一实施方案中，本申请公开的组合物(以及分开或一起联用的组合物)包括通过将本申请所述的化合物浸渍到吸收性材料(例如为缝合线、绷带和纱布)中而形成的组合物，或者通过涂敷到固相材料表面(如手术钉、拉链和导管)来输送组合物。根据本申请公开，这种类型的其他输送系统对本领域技术人员是非常显而易见的。
可将本申请公开的具体化合物配制成包含针对其使用目的为有效量的化合物的药物组合物。例如，可将本申请公开的化合物配制成约1μg至10mg的单位剂型用于治疗疼痛。在一些实施方案中，可将本申请公开的化合物或组合物配制成约1μg至20μg、或约20μg至1mg、或约1mg至10mg、或约10mg至100mg以及约50mg至500mg的单位剂量。具体而言，包含化合物的实例可被配制成0.1μg、0.2μg、0.5μg、1μg、20μg、50μg、100μg、200μg、500μg、1mg、2mg、5mg、10mg、20mg、50mg、100mg、200mg以及500mg的单位剂型。在一个实施方案中，单位剂型为片剂；在另一个实施方案中，单位剂型为胶囊。可将片剂配制为速释剂型或缓释剂型。在另一实施方案中，单位剂型为液体。
化合物和药物组合物的用途
题述化合物及其药物组合物在研究、成像、治疗疼痛或疼痛相关病症方面特别有用。本申请公开的方法还提供了靶定、诊断和/或研究与疼痛相关的各种疾病的能力。这包括非典型的疼痛综合征，例如但不限于：纤维肌痛、慢性疲劳综合征、反射性交感神经营养不良以及外周神经损伤综合征。
能够将疼痛成像的能力提供了针对这些病症的客观指标，以及提供了确定疼痛和/或压力的程度和/或强度的可能性。就疼痛而言，如果在对受试者进行检查时其疼痛的来源或起源不明显的话，这种能够将疼痛成像的能力还可以允许将疼痛的来源或起源定位。
治疗方法通常包括以一剂或多剂的方式，对需要接受疼痛治疗的受试者施用治疗有效量的结构A-D以及相关讨论的实施方案中的任意一个。对于已患有疼痛的受试者，通常本申请公开的方法在经过几天、几周或几个月的一段时间后能有效地治疗(如减轻或改变疼痛)。
本申请公开的实施方案还提供了预防性治疗疼痛的方法，包括对需要的受试者施用有效量的结构A-D以及相关讨论的实施方案中的任意一个。此外，对于不能耐受其他止痛药物的患者或者在其他止痛药物对治疗疼痛无济于事的情况下，施用本申请公开的化合物或组合物可能也会是有益的。
可以以一剂或多剂的方式对受试者施用本发明的化合物和包含所述化合物的药物组合物。在一个实施方案中，可以以如下所述的量来施用所述化合物或组合物：每剂约1μg至10mg，例如，每剂约1μg至5μg、约5μg至10μg、约10μg至50μg、约50μg mg至100μg、约100μg至200μg、约200μg至400μg、约400μg至800μg、约800μg至1mg、约1mg至2mg、约2mg至3mg、约3mg至4mg、约4mg至5mg、约5mg至6mg、约6mg至7mg、约7mg至8mg、约8mg至9mg、或约9mg至10mg。
在一个实施方案中，每剂中所述化合物或组合物的量基于单位体重而定。例如，基于单位体重而定，每剂中化合物或组合物的量可以为例如约10ng/kg、约15ng/kg、约20ng/kg、约50ng/kg、约100ng/kg、约200ng/kg、约500ng/kg、约1μg/kg、约2μg/kg、约5μg/kg、约10μg/kg、约20μg/kg、约50μg/kg、约100μg/kg、约200μg/kg、约500μg/kg、约1mg/kg、约2mg/kg和约5mg/kg。
例如在一个实施方案中，可以以如下所述的量来施用所述化合物或组合物：约15ng/kg至150μg/kg，例如约15ng/kg至30ng/kg、约30ng/kg至60ng/kg、约60mg/kg至120ng/kg、约120ng/kg至240ng/kg、约240ng/kg至480ng/kg、约480ng/kg至700ng/kg、约700mg/kg至1μg/kg、约1μg/kg至2μg/kg、约2μg/kg至4μg/kg、约4μg/kg至8μg/kg、约8μg/kg至15μg/kg、约15μg/kg至20μg/kg、约20μg/kg至30μg/kg、约30μg/kg至40μg/kg、约40μg/kg至60μg/kg、约60μg/kg至90μg/kg、或约90μg/kg至120mg/kg、或大于约120μg/kg。
本领域技术人员容易理解，剂量水平可随着具体施用的化合物或组合物、症状的严重程度和受试者对副作用的易感性的不同而变化。本领域技术人员根据各种手段可容易地确定给定化合物的优选剂量。
在一个实施方案中，施用多剂所述化合物或组合物。施用所述化合物或组合物的频率可根据诸如症状严重程度等多种因素中的任何因素而变化。例如，在一个实施方案中，化合物或组合物的给药方式为：每月1次、每月2次、每月3次、每隔1周(qow)、每周1次(qw)、每周2次(biw)、每周3次(tiw)、每周4次、每周5次、每周6次、每隔1天(qod)、一天1次(qd)、一天2次(bid)或一天三次(tid)。如上所述，在一个实施方案中，持续施用所述化合物或组合物。
施用化合物或组合物的持续期，如施用化合物或组合物的时间段，可根据诸如病人的反应等多种因素中的任何因素而变化。例如，施用化合物或组合物的持续时间可为：约1天至1周、约2周至4周、约1个月至2个月、约2个月至4个月、约4个月至6个月、约6个月至8个月、约8个月至1年、约1年至2年或约2年至4年、或更长。
实施本申请公开的方法通常包括施用有效剂量的化合物、组合物或包含该化合物的药物组合物。根据所选的具体化合物、要遵循的给药方案、是否与其他化合物联用、给药时间、给药组织以及载药的物理输送系统，具体剂量会有所不同。
可采用任何可获得的方法和适合输送药物的途径，包括体内和体外方法、以及全身和局部给药途径，将具体化合物、组合物及其药物组合物应用于受试者。
给药途径包括经鼻内、肌肉内、气管内、皮下、皮内、局部施用、静脉内、直肠、鼻、口腔和其他肠内和肠胃外给药途径。给药途径可根据需要联用，或根据药剂和/或需要的效果而加以调整。可以以一剂或多剂的方式施用具体化合物或组合物。
可采用常规可得的方法和适合输送常规药物的途径(包括全身或局部途径)，将本申请公开的具体物质施用于主体。总体上，本申请公开考虑到的给药途径包括但不限于肠内、肠胃外或吸入途径。
吸入给药方式以外的其他肠胃外给药途径包括但不限于，局部、透皮、皮下、肌肉内、眼眶内、囊内、脊柱内、胸骨内以及静脉内途径，即通过消化道以外的任何给药途径。可进行肠道外给药以实现该化合物或组合物的全身或局部输送。当需要全身性输送时，药物制剂的给药通常包括侵入性给药或全身吸收式局部给药或粘膜给药。
也可通过肠内给药将该化合物或组合物输送到受试者体内。肠内给药途径包括但不限于：口腔和直肠(如使用栓剂)输送。
通过皮肤或粘膜将该化合物或组合物给药的方法包括但不限于：局部应用合适的药物制剂、透皮传送、注射和表皮给药。合适的透皮传送方法为吸收促进剂法或离子电渗疗法。在实施方案中，仅使皮肤、粘膜或其他机体组织与化合物接触就能有效地施用该化合物。另外，载体、增强剂以及其他化合物可用于加快或增强该化合物的给药。离子电渗传送可采用市售可得的“膏药”来实现，其通过穿透完好皮肤的电脉冲而在数天或更长的时间内持续输送其产品。在一些实施方案中，本申请公开的组合物通过经口、静脉内、透皮、舌下、肌肉内或直肠途径给药。
实施例
列举以下实施例，以便为本领域技术人员提供如何实施和应用本发明的完整公开和描述，而不是要限定发明人所认为的其披露内容的范围，也并非要表示以下实验为所有或唯一实施过的实验。申请人已尽力保证所用数字的精确性(如量、温度等)，但一些实验误差和偏差在所难免。除非另有说明，否则份数是以重量计的份数，分子量为重均分子量，温度以摄氏度计(℃)，并且压力为大气压或接近大气压。可采用标准缩写，如bp，碱基对；kb，千碱基；pl，皮升；s或sec，秒；min，分钟；h或hr，小时；aa，氨基酸；kb，千碱基；bp，碱基对；nt，核苷酸；i.m.，肌内(地)；i.p.，腹膜内(地)；s.c，皮下(地)；等等。
实施例1：
电压门控钠离子通道(NaV)在生物电的产生中起到不可缺少的作用并且对于所有的生命过程也是必需的。(参见文献：例如，Hille，B.Ion Channels of Excitable Membranes，第三版，Sinauer：Sunderland，MA，2001)。已经在哺乳动物细胞中鉴别出了编码10种独特的钠通道同工型(NaV1.1-1.9，NaX)的基因(参见文献：(a)Catterall，W.A.；Yu，F.H.Genome Biology 2003，4，207。(b)Catterall，W.A.；Goldin，A.L.；Waxman，S.G.Pharm.Rev.2005，57，397)。这些蛋白质亚型之间的生物物理特性的差异、它们的膜浓度和空间分布限定了神经元的信号特征。(参见文献：例如，(a)Novakovic，S.D.；Eglen，R.M.；Hunter，J.C.Trends in Neurosci.2001，24，473。(b)Lai，H.C.；Jan，L.Y.；Nat.Rev.Neurosci.2006，7，548；(c)Rush，A.M.；Cummins，T.R.；Waxman，S.G.J.Physiol.2007，579，1。)通常认为异常的NaV功能和/或表达与多种疾病状态相关，包括心律失常、癫痫、神经性疼痛和先天性痛觉丧失症。(参见文献：例如，(a)Keating，M T.；Sanguinetti，M.C.Cell 2001，104，569。(b)Lossin，C.；Wang，D.W.；Rhodes，T.H.；Vanoye，C.G.；George，A.L.Jr.Neuron，2002，34，877。(c)Rogers，M.；Tang，L.；Madge，D.J.；Stevens，E.B.Semin.Cell.Dev.Biol.2006，17，571。(d)Cox，J.J.；Reimann，F.；Nicholas，A.K.；Thornton，G.；Roberts，E.；Springell，K.；Karbani，G.；Jafri，H.；Mannan，J.；Raashid，Y.；Al-Gazali，L.；Hamamy，H.；Valente，E.M.；Gorman，S.；Williams，R.；McHale，D.P.；Wood，J.N.；Gribble，F.M.；Woods，C.G.Nature 2006，444，894。)因此，人们寻求用于探索蛋白质的结构、用于调节特异性NaV同工型的活性以及用于跟踪与NaV调控和表达相关的动态事件的化学工具，以进一步理解与通道功能相关的病理生理学。(参见文献：例如，(a)Anger，T.；Madge，D.J.；Mulla，M.；Ridall，D.J.Med.Chem.2001，44，115。(b)Priest，B.T.；Kaczorowski，G.J.PNAS 2007，104，8205。)在此，我们描述了我们对这类药剂的开发，其中贝毒(+)-石房蛤毒素1(STX)(特定NaV亚型的单数位纳摩抑制剂)为其提供了分子蓝图(图2)。迄今为止，我们的研究已经显示出了与STX在通道口中的结合态的现有可得的模型之间的差异。另外，我们建立了获得该毒素的氨基甲酸酯修饰形式的手段，并且证实了该结构改变不会大大降低底物-受体的结合亲和力。
完全功能性电压门控Na+通道是由1个大的异聚α亚单位(～260kDa)和1或2个辅助β亚单位(33-36kDa)组成的。(参见文献：(a)Catterall，W.A.；Yu，F.H.Genome Biology 2003，4，207。(b)Catterall，W.A.；Goldin，A.L.；Waxman，S.G.Pharm.Rev.2005，57，397。)在缺乏蛋白质晶体学数据的情况下，小分子药理探针与蛋白质突变和电生理学为该大分子家族提供了大量现有的结构理解。(参见文献：例如，Choudhary，G.；Shang，L.；Li，X.F.；Dudley，S.C.Biophys.J.2002，83，912。)这些数据连同相关K+离子通道的X射线结构(Kcsa和MthK)使构建NaVα亚单位的同源模型成为可能。(参见文献：例如，(a)Lipkind，G.M.；Fozzard，H.A.Biochemistry 2000，39，8161。(b)Tikhonov，D.B.；Zhorov，B.S.Biophys.J.2005，88，184。)通道外口(即所谓的I位点)包括离子选择性过滤器，并且被认为是STX和相关胍基毒物的受体位点(图2)。(参见文献：Llewellyn，L.E.Nat.Prod.Rep.2006，23，200。)五个羧酸残基在该孔道区排列成行(D400、E755、E403、E758、D1532，NaV1.4编号)，根据定点突变研究，它们的存在是实现高亲和力STX结合的关键。(参见文献：(a)Terlau，H.；Heinemann，S.H.；Stühmer，W.；Pusch，M.；Conti，F.；Imoto，K.；Numa，S.Febs Lett，1991，293，93。(b)Heinemann，S.H.；Terlau，H.；Stühmer，W.；Imoto，K.；Numa，S.Nature 1992，356，441。(c)Schlief，T.；
Figure BDA0000129181990000621
R.；Imoto，K.；Heinemann，S.H.Eur.Biophys.J.1996，25，75。(d)Chiamvimonvat，N.；Pérez-García，M.T.；Tomaselli，G.F.；Marban，E.J.Physiol.1996，491，51。(e)Chiamvimonvat，N.；Pérez-García，M.T.；Ranjan，R.；marban，E.；Tomaselli，G.F.Neuron 1996，16，1037。(f)Hui，L.；McIntyre，D.；French，R.J.J.Gen.Physiol.2003，122，63。)Lipkind和Fozzard、Dudley和Zhorov建立的计算模型都假定：STX的7，8，9-胍指向组成选择性过滤器的四氨基酸环(又称为DEKA环)。(参见文献：(a)Lipkind，G.M.；Fozzard，H.A.Biochemistry 2000，39，8161。(b)Tikhonov，D.B.；Zhorov，B.S.Biophys.J.2005，88，184。(c)Llewellyn，L.E.Nat.Prod.Rep.2006，23，200。)C13-氨基甲酸酯单元、C12-水合酮、以及1，2，3-胍基结构部分与前庭环(outervestibule loop)的羧酸残基之间的特异性接触也是研究热点。
作为研究的出发点，我们选择首先检查作为氢键供体的伯氨基甲酸酯对总的毒素结合亲和力的贡献。相比于STX，自然发生脱氨基甲酰基的STX(dc-STX)的效力减小20-40％。(参见文献：(a)Koehn，F.E.；Schnoes，H.K.；Kao，C.Y.Biochim.Biophys.Acta：Biomembranes 1983，734，129。(b)Strichartz，G.R.；Hall，S.；Magnani，B.；Hong，C.Y.；Kishi，Y.；Debin，J.A.Toxicon 1995，33，723。)之前的通过dc-STX的半合成修饰来改变该官能团的成果局限于单一的琥珀酸酯衍生物。(参见文献：(a)Schlager，J.J.；Williams，K.C.；Hornyak，M.J.；Courtney，B.C.；Smith，J.R.Medical DefenseBioscience Review，Proceedings，Baltimore，May 12-16，1996。(b)Robillot，C.；Kineavy，D.；Burnell，J.；Llewellyn，L.E.Toxicon 2009，53，460。)由于可以从头合成STX，使得我们能够随意改变该C13侧的元素。由此，制备并评估了N，N-二甲基-STX2阻断Na+电流的能力。在全细胞电压钳形式中针对异源表达的大鼠骨骼肌通道NaV1.4的α亚单位(CHO细胞)进行电生理学测量。(参见文献：例如，Moran，O.；Picollo，A.；Conti，F.Biophys.J.2003，84，2999。)图3显示了在10ms的、相对于保持电位-100mV其振幅为100mV的去极化脉冲后的电流记录。将浓度增加的2灌注到外部溶液中，导致峰电流下降。将这些数据拟合成朗谬尔(Langmuir)等温线，得到2的IC50为2.1±0.1nM，该值几乎等于我们合成的(+)-STX的IC50记录值。该结果似乎表明，在天然产物中的伯氨基甲酸酯的作用不是作为氢键供体。(关于背景技术，参见文献：Tikhonov，D.B.；Zhorov，B.S.Biophys.J.2005，88，184。)这一发现也提供了进一步探索C13氨基甲酰残基附近的蛋白质孔道的立体环境的动机。
已经设计出了对我们之前公开的(+)-STX路线之一进行的策略性调整，以制备可供替代的C13氨基甲酸酯形式(图4)。(参见文献：Fleming，J.J.；McReynolds，M.D.；Du Bois，J.J.Am.Chem.Soc.2007，129，9964。)三环噁唑烷酮4代表我们新的合成计划的基础，我们假设亲核性胺会选择性打开该张力杂环。这种结构可从9元环胍3(目前我们实验室通常以＞5g的规模合成该材料)经过仅仅3个步骤而形成。要获得4，已证实依序形成C13-Troc碳酸盐以及使环闭合是必要的；使用其他羰基化试剂(如光气、羰二咪唑)则导致几乎仅产生C4-C13烯。在伯胺的存在下，噁唑烷酮实际上顺利地发生开环，得到相应的仲氨基甲酸酯。随后经过两次转化，其中包括路易斯酸介导的胍环闭合和脱保护以及C12氧化，从而完成定制的石房蛤毒素的组装。
已经评价了石房蛤毒素C13-衍生物8-12对rNaV1.4的效力(如图5所述)。如8那样引入线性N-己基结构部分，导致相比于天然产物的IC50仅略有减小。该结果与支链N-异丙基结构9的测量结果(其表现出结合亲和力显著降低)形成对照。不受限于特定的理论，似乎氨基甲酸酯结构部分保持在相当狭窄的、有可能延伸到细胞外空间的峡谷中。(参见文献：Sato，C.；Ueno，Y.；Asai，K.；Takahashi，K.；Sato，Masahiko，S.；Engel，A.；Fujiyoshi，Y.Nature 2001，409，1047。)其他数据，即来自电压钳记录的10和12的结果，支持了这一结论。然而，有趣的是，在石房蛤毒素母核的远端引入羧酸残基(即11)降低了药物效力。二苯甲酮标记的毒素12旨在为C 13单元附近的近邻氨基酸接触提供直接的实验证据。据我们所知，该化合物是任何该类光子亲和性STX轭合物中的第一个。(已经制备了基于河豚毒素的光子亲和性探针，参见文献：(a)Guillory，R.J.；Rayner，M.D.；D’Arrigo，J.S.Science 1977，196，883。(b)Uehara，S.；Uyemura，K.Neurochem.Res.1985，1O，1119。(c)Yoshida，E.；Nakayama，H.；Hatanaka，Y.；Kanaoka，Y.Chem.Pharm.Bull.(Tokyo)1990，38，982。(d)Nakayama，H.；Hatanaka，Y.；Yoshida，E.；Oka，K.；Takanohashi，M.；Amano，Y.；Kanaoka，Y.Biochem.Biophys.Res.Commun.1992，184，900。)
为了最终展示从头合成得到STX新形式的能力，我们开发了化合物如10用于“合成后”修饰(图6)。尽管存在两个胍基基团，但是10与N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)苯甲酸酯发生选择性偶联而产生所需的酰胺13。这最后一步的偶联反应使得结构复杂的有效载荷(即荧光基团、生物标记物)连接到STX母核上，另外的与所述化学结构不相容的侧链元素用于胍脱保护或C12氧化(参见图4)。目前为止，我们已经通过在10上进行的偶联反应，将结构不同的荧光基团(图7中14、15、16)，生物素标记(17)、用于光亲和标记的双吖丙啶类(18)、半胱氨酸反应性官能团(19)和亲脂性类固醇(如胆固醇(20))连接到STX。由于含马来酰亚胺的化合物19似乎不可逆地抑制电压门控钠通道(参见图8)，因此化合物19是特别受关注的种类。
通过不对称全合成来获得(+)-STX使得能够开发该独特的天然产物的非天然类似物。已经采用全细胞、电压钳技术评价了新的石房蛤毒素类似物阻断NaV功能的效力。这些发现已经表明了有可能用多种多样的不同结构基团中的任何一个来重新设计STX的C13-氨基甲酰基单元。此类研究连同分子生物学工具使研究人员能够更详细地绘制通道孔的三维结构。我们认为，这些研究是实现利用经过设计的化学工具来质询与NaV功能相关的动态过程的更大计划中的一个必要步骤。
材料和方法  除非另有说明，否则所有试剂均为市售可得的。反应在干燥氮气环境下于烘干的玻璃器皿中进行。通过注射器或不锈钢导管转移空气敏感和湿气敏感的液体和溶液。在减压条件下(约15托)旋转蒸发浓缩有机溶液。在即将使用之前，使二氯甲烷、四氢呋喃(THF)和乙腈(MeCN)以及N，N-二甲基甲酰胺穿过两根活性氧化铝柱子。用氢化钙蒸馏吡啶。根据Dondone的方法制备N-Boc-L-丝氨酸甲酯。(参见文献：Dondoni，A.；Perrone，D.Synthesisof 1，1-Dimethylmethyl(s)-4-Formyl-2，2-Dimethyl-3-Oxazolidine-carboxylate by Oxidation of the Alcohol.Org.Syn.2004，10，64-70。)根据Quan和Baldwin的方法两步制备N-(对甲氧苄基)羟胺。(参见文献：(a)Quan，C.；Kurth，M.Solid-Phase Synthesis of 5-Isoxazol-4-yl-[1，2，4]oxaciazoles.J.Org.Chem.2004，69，1470-1474。(b)Baldwin，J.E.；Cah，J.K.；Kruse，L.I.Total Synthesis of Antitumor AgentAT-125，(aS，5S)-a-Amino-3-Chloro-4，5-Dihydro-5-IsoxazolieaceticAcid.Tetrahedron 1985，41，5241-5260。)根据Fleming的方法制备β-石房蛤毒素酚(β-Saxitoxinol)和石房蛤毒素。(参见文献：Fleming，J.J.；Du Bois，J.A synthesis of(+)-saxitoxin.J.Am.Chem.Soc.2006，128，3926-3927。)根据Phanstiel的方法制备叔丁基-6-氨基己基氨基甲酸酯。(参见文献：Gardner，R.A.；Ghobrial，G.；Nasser，S.A.；Phanstiel，O.，IV Synthesis and Biological Evaluation of NewAcinetoferrin Homologues for Use as Iron Transport Probes inMycobacteria.J.Med.Chem.2004，47，4933。)根据Dijkgraaf的方法制备叔丁基-2-氨基乙基氨基甲酸酯。(Dijkgraaf，I.；Rijnders，A.Y.；Soede，A.；Dechesne，A.C.；van Esse，G.W.；Brouwer，A.J.；Corstens，F.H.；Boerman，O.C.；Rijkers，D.T.；Liskamp，R.M.Synthesis ofDOTA-Conjugated Multivalent Cyclic-RGD Peptide Dendrimers via1，3-Dipolar Cycloaddition and their Biological Evaluation：Implicationsfor Tumor Targeting and Tumor Imaging Purposes.Org.Biomolec.Chem.2007，5，935-944。)根据Bauer所述，将三(三氟乙酸)硼制备成在三氟乙酸中的0.5M溶液，并储存在-5℃下的施伦克(Schlenk)瓶中。(参见文献：例如，Pless，J.；Bauer，W.BoronTris(Trifluoroacetate)for Removal of Protecting Groups in PeptideChemistry.Angew.Chem.，Int.Ed.1973，12，147-148。)在Silicycle超纯硅胶(40-63μm)上采用强制流动色谱法对产物进行色谱法纯化。在型号为320的Varian ProStar上进行半制备型高效液相色谱(HPLC)。在EM Science硅胶60F254板(250μm)上进行薄层色谱法。通过荧光淬灭以及通过用钼酸铵铈(CAM)水溶液染色来实现展开的色谱图的可视化。
在Varian Mercury分光计上在400和100MHz下分别检测1H和13C，或是在Varian Inova分光计上在500和125MHz下分别检测1H和13C，获得核磁共振(NMR)谱图，并将残留溶剂信号作为内参。1H NMR数据记录如下：化学位移(δ，ppm)、多重性(s，单峰；d，双峰；t，三重峰；q，四重峰；quint，五重峰；m，多重峰；br，宽峰)、积分、耦合常数(Hz)。13CNMR的数据以化学位移(δ，ppm)来报告。在Thermo-Nicolet300FT-IR分光计上记录采用NaCl盐片的薄膜的红外光谱(IR)，并且以吸收频率报告。通过将样品装入位于在Na D线下工作的Jasco DIP-1000数字旋光仪上的50mm的池中，获得旋光数据。高分辨率质谱来自斯坦福大学的Vincent Coates基金会质谱实验室。
Figure BDA0000129181990000671
BMA.3：向5.0mL吡啶中的BMA.1(155mg，0.27mmol)乙醇溶液中加入二甲基氨基甲酰氯(555μL，6.0mmol，22当量)。为烧瓶配备回流冷凝器，并加热混合物至90℃。在该温度下搅拌12h后，将反应混合物冷却至室温，并减压浓缩。通过硅胶色谱法(96∶4CH2Cl2/MeOH→93∶7CH2Cl2/MeOH梯度洗脱)来纯化油状残留物，获得所需产物BMA.2，为白色固体(65mg，37％)。TLCRf＝0.55(92∶8CH2Cl2/MeOH)；1H NMR(CD3CN，400MHz，65℃)δ7.78-7.70(m，4H)，7.05-6.96(m，4H)，6.28-6.20(m，2H)，5.85(brd，1H，J＝8.2Hz)，4.82-4.74(m，2H)，4.67-4.63(m，1H)，4.20(dd，1H，J＝11.4，3.2Hz)，4.11(dd，1H，J＝11.4，5.5Hz)，3.92-3.87(m，1H)，3.88(s，3H)，3.86(s，3H)，3.49-3.36(m，2H)，2.89(s，3H)，2.84(s，3H)，2.69-2.61(m，1H)，2.20-2.10(m，1H)ppm。将分离出的物质BMA.2(17mg，0.027mmol)溶于680μL的11∶2MeCN/H2O中，然后向其中加入OsCl3溶液(36mM，在H2O中，74μL，3.0μmol，0.1当量)。然后向获得的棕色溶液中加入570μL的EtOAc，一份Na2CO3(28mg，0.027mmol，10.0当量)，以及一份过硫酸氢钾制剂(Oxone)(125mg，0.20mmol，7.6当量)。观察到有气体温和地释放出来，剧烈搅拌所获得的浅黄色悬浮液达60h。滴加1mL的Na2S2O3饱和溶液使该反应淬灭，搅拌5min，并转移到含10mL的EtOAc的分液漏斗中。收集有机层并用10mL的EtOAc萃取水层。合并有机层并用5mL的NaCl饱和水溶液洗涤，用硫酸镁干燥，并减压浓缩。通过硅胶色谱法(94∶6CH2Cl2/MeOH)来纯化白色残余物，获得为白色固体(4mg，24％)BMA.3，并回收BMA.2(10mg，57％)。获得的产物为同分异构的5/6双环的9∶1混合物(HPLC确定)。可通过反相HPLC(NovaPakC18，采用30∶70MeCN/0.1％CF3CO2H水溶液作为洗脱液，流速为4mL/min)进一步纯化样品。在上述条件下洗脱BMA.3，保留时间为10.1min。TLC Rf＝0.37(92∶8CH2Cl2/MeOH)；1H NMR(CD3CN，500MHz)δ7.75(s，1H)，7.74-7.69(m，4H)，6.99-6.94(m，4H)，6.57(brs，2H)，6.38(brd，1H，J＝8.9Hz)，4.26(brd，1H，J＝10.9Hz)，4.02-3.99(m，1H)，3.91(d，1H，J＝3.8Hz)，3.84(s，6H)，3.72(dd，1H，J＝11.1，6.8Hz)，3.68(ddd，1H，J＝10.8，6.7，2.4Hz)，3.57-3.47(m，2H)，2.85(brs，3H)，2.73(brs，3H)，2.20-2.15(m，1H)，1.81(dd，1H，J＝13.4，6.6Hz)ppm；IR(薄膜)v3333，1686，1578，1536，1499，1259，1202，1133，1081，853cm-1；HRMS(ES+)：C26H35N7O10S2计算值为669.1887，实际值为692.1783(MNa+)。
Figure BDA0000129181990000681
BMA.4：将0.5M的B(O2CCF3)3的CF3CO2H溶液(400μL，30当量)滴加到装有BMA.3(4.5mg，6.7μmol)的烧瓶中(事先放于冰水浴中)。剧烈搅拌该浅棕色混合物，同时用5h的时间使内容物缓慢升温至20℃。在该温度搅拌14h后，将溶液冷却至-78℃，并滴加1mL的MeOH使该反应淬灭。将该溶液减压浓缩为固状残余物，然后再溶于1mL的MeOH中。再一次浓缩该溶液。将该过程重复一次。然后将分离出的物质溶于0.5mL的H2O中，并使之通过20x100mm离子交换树脂柱(Dowex1x8-200-OH型)，采用H2O作为洗脱液。收集按pH(～7.5-8.0)确定的含产物的级分，并用20μL的1.0MHCl水溶液酸化至pH为2。冻干溶液，获得BMA.4，为白色粉末(2.0mg，75％)。1H NMR(D2O，500MHz)δ4.76(d，1H，J＝1.4Hz)，4.31(d，1H，J＝4.0Hz)，4.26(dd，1H，J＝11.5，9.0Hz)，4.04(dd，1H，J＝11.5，5.5，Hz)，3.83(ddd，1H，J＝9.0，5.4，1.5Hz)，3.74(ddd，1H，J＝10.2，10.2，2.1Hz)，3.66(ddd，1H，J＝9.8，9.8，8.4Hz)，2.91(s，3H)，2.86(s，3H)，2.39(dddd，1H，J＝14.7，10.2，10.2，4.4Hz)，2.21(ddd，1H，J＝15.0，8.2，1.5Hz)；HRMS(ES+)：C12H21N7O3计算值为311.1706，实际值为312.1782(MH+)。
Figure BDA0000129181990000691
BMA.5：将β-DMC-STX BMA.4(2.0mg，5.2μmol)与粉状
Figure BDA0000129181990000692
分子筛混入500μL的DMSO中并搅拌30min。向该混合物中加入二环己基碳二亚胺(13mg，63μmol，12.1当量)和三氟乙酸吡啶盐(8.2mg，42μmol，8.1当量)。立即形成稠的沉淀物，剧烈搅拌获得的浑浊悬浮液达17h。冻干反应混合物，得到固体产物，将其重悬于1mL的H2O中并过滤。另外用1mL的H2O以保证该物质的定量转移。冻干合并的滤液，并用反相HPLC纯化分离出的固体产物(AltimaC18，10μm，10x250mm柱，10∶90MeCN/10mM C3F7CO2H水溶液→25∶75MeCN/10mM C3F7CO2H水溶液梯度洗脱30min，214nm UV检测)。流速为6mL/min，二甲基氨基甲酰基石房蛤毒素·2C3F7CO2H的保留时间为20.8min，分离得到白色吸湿性固体(1.2mg，60％)。1HNMR(D2O，500MHz)δ4.73(d，1H，J＝1.0Hz)，4.29(dd，1H，J＝11.6，9.5Hz)，4.03(dd，1H，J＝11.6，5.3Hz)，3.84(ddd，1H，J＝9.3，5.2，0.9Hz)，3.78(ddd，1H，J＝9.7，9.7，1.7Hz)，3.55(ddd，1H，J＝9.7，9.7，8.2Hz)，2.91(s，3H)，2.86(s，3H)，2.40(ddd，1H，J＝13.6，7.8，1.7Hz)，2.32(ddd，1H，J＝13.7，9.7，9.7Hz)ppm；HRMS(ES+)：C12H19N7O3计算值为309.1549，实际值为310.1633(MH+)。
Figure BDA0000129181990000701
BMA.6：将氯甲酸三氯乙酯(49mL，0.35mmol)滴加到冰冷的BMA.1(200mg，0.35mmol)的3.5mL吡啶溶液中。立即形成胶粘性的固体，其缓慢溶解。搅拌该混合物10min，加入第二份氯甲酸三氯乙酯(49mL，0.35mmol，1.0当量)。在0℃下另外搅拌该混合物20min。加入10mL的NaHCO3饱和水溶液使该反应淬灭。将混合物转移至装有10mL的CH2Cl2的分液漏斗中。收集有机相，并用3x10mL的CH2Cl2萃取水层。合并的有机级分用硫酸镁干燥，过滤并减压浓缩为白色固体。用硅胶色谱法(94∶6CH2Cl2/MeOH)纯化该物质，获得BMA.6，为白色固体(244mg，93％)。TLC Rf＝0.34(9∶1CH2Cl2/MeOH)；1H NMR(CD3CN，500MHz，70℃)δ7.76-7.70(m，4H)，7.02-6.94(m，4H)，6.78(brs，1H)，6.16(s，2H)，5.62(d，1H，J＝7.0Hz)，4.87(d，1H，J＝12.0Hz)，4.82(d，1H，J＝12.0Hz)，4.82-4.76(m，1H)，4.64(brs，1H)，4.61(dd，1H，J＝7.5，7.5Hz)，4.31(dd，1H，J＝18.0，11.0Hz)，4.28(ddd，1H，J＝11.5，11.5，3.5Hz)，4.00-3.92(m，1H)，3.85(s，3H)，3.84(s，3H)，3.48-3.34(m，2H)，2.74-2.64(m，1H)，2.19-2.12(m，1H)ppm；IR(薄膜)v3333，1764，1597，1531，1499，1255，1131，1081cm-1；HRMS(ES+)：C26H31N6O9S2计算值为740.0481，实际值为763.0546(MNa+)。
Figure BDA0000129181990000711
BMA.7：将二异丙基乙胺(535mL，3.1mmol，10.0当量)加入到BMA.6(228mg，0.31mmol)的6.0mL MeCN悬浮液中，并在60℃下搅拌该混合物12h，在此期间固体物质溶解。将该反应冷却至室温，并将溶液减压浓缩，产生米色固体。在5mL Et2O的存在下将未经纯化的物质磨碎；过滤收集该米色固体，并用5mL冰冷的Et2O洗涤，获得2.54(156mg，86％)。TLC Rf＝0.34(9∶1CH2Cl2/MeOH)；1H NMR(CD3CN，500MHz)δ7.80(dd，2H，J＝7.0，2.0Hz)，7.70(dd，2H，J＝7.0，2.0Hz)，7.04(dd，2H，J＝7.0，2.0Hz)，6.95(dd，2H，J＝7.0，2.0Hz)，6.25(br s，2H)，5.66(br s，1H)，4.73(ddd，1H，J＝14.5，11.0，5.0Hz)，4.66(br s，1H)，4.61(dd，1H，J＝11.0，7.5Hz)，4.38(dd，1H，J＝8.0，8.0Hz)，4.22(ddd，1H，J＝10.0，10.0，1.5Hz)，4.14(dd，1H，J＝9.0，2.5Hz)，3.85(s，3H)，3.82(s，3H)，3.61(ddd，1H，J＝14.5，7.5，3.0Hz)，3.40(m，1H)，2.55-2.46(m，1H)，2.23-2.17(m，1H)ppm；IR(薄膜)v3326，3307，1776，1596，1533，1499，1398，1259，1138，1084cm-1；HRMS(ES+)：C24H28N6O8S2计算值为592.1410，实际值为615.1308(MNa+)。
Figure BDA0000129181990000712
BMA.8：向冰冷的BMA.7(20mg，0.034mmol)的1mL乙酸酐溶液中加入固体KMnO4(11mg，0.067mmol，2.0当量)。在0℃下搅拌该亮紫色溶液4h。然后加入2mL的Na2S2O3饱和水溶液使该反应淬灭，并用5mL的EtOAc和5mL的H2O稀释。将混合物转移到分液漏斗中并收集有机层。用3x5mL EtOAc萃取水层。将合并的有机层用10mL的NaCl饱和水溶液洗涤，用硫酸镁干燥，过滤并减压浓缩，得到油状残余物。用硅胶色谱法(95∶5CH2Cl2/MeOH)纯化该物质，获得乙酸盐BMA.8，为白色固体(12mg，53％)。TLCRf＝0.40(9∶1CH2Cl2/MeOH)；1H NMR(CD3CN，400MHz)δ823(brs，1H)，7.84-7.80(m，2H)，7.75-7.71(m，2H)，7.06-7.03(m，2H)，6.98-6.94(m，2H)，6.48(br s，2H)，6.04(d，1H，J＝6.0Hz)，5.18(d，1H，J＝4.0Hz)，4.65(ddd，1H，J＝8.8，7.2，2.4Hz)，4.48(s，1H)，4.46(d，1H，J＝1.2Hz)，4.35(ddd，1H，J＝6.4，4.0，2.8Hz)，3.85(s，3H)，3.83-3.78(m，1H)，3.82(s，3H)，3.56-3.50(m，1H)，2.66(dd，2H，J＝6.8，5.2Hz)，2.07(s，3H)ppm；IR(薄膜)v3447，3356，1783，1720，1621，1597，1525，1500，1399，1260，1138，1082，836cm-1；HRMS(ES+)：C25H28N6O12S2计算值为668.1207，实际值为689.1312(MNa+)。
BMA.9：向冰冷的BMA.7(20mg，34.0μmol)的976μL50∶10∶1丙酮/H2O/AcOH溶液中加入KMnO4(11mg，67.0μmol，2.0当量)。在0℃下搅拌2.5h后，加入2mL的Na2S2O3饱和水溶液使该反应淬灭。用5mL的EtOAc和5mL的H2O稀释该混合物，并转移到分液漏斗中。收集有机层并用3x5mL的EtOAc萃取水层。将合并的有机层用3x10mL的NaHCO3饱和水溶液和1x10mL的NaCl饱和水溶液洗涤，用硫酸镁干燥并减压浓缩。用硅胶色谱法纯化分离出的物质，获得酮醇BMA.9，为白色固体(11mg，54％)。TLC Rf＝0.36(9∶1CH2Cl2/MeOH)；1H NMR(CD3CN，500MHz)δ8.18(br s，1H)，7.81-7.78(m，2H)，7.76-7.73(m，2H)，6.43(br s，2H)，6.03(d，1H，J＝6.0Hz)，4.57(dd，1H，J＝6.0，6.0Hz)，4.50(ddd，1H，J＝6.0，6.0，2.0Hz)，4.47-4.42(m，1H)，4.32-4.29(m，1H)，4.24(ddd，1H，J＝6.5，5.0，1.5Hz)，3.90(ddd，1H，J＝14.5，9.0，3.0Hz)，3.85(s，3H)，3.82(s，3H)，3.57(ddd，1H，J＝15.0，6.5，4.5Hz)，2.89(ddd，1H，J＝14.0，6.0，3.0Hz)，2.59(ddd，1H，J＝14.0，9.5，4.0Hz)ppm；IR(薄膜)v3363，1784，1691，1614，1539，1403，1262，1135，1075，833，763cm-1。
BMA.10：将一份过硫酸氢钾制剂(436mg，0.71mmol，7.0当量)加入到OsCl3(36mM的H2O溶液，282mL，0.010mmol，0.10当量)和Na2CO3(107mg，1.0mmol，10当量)的4.3mL的3∶3∶1EtOAc/MeCN/H2O混合物中。观察到有气体温和地释放出来，将所得的米色悬浮液混合物搅拌2min，然后加入噁唑烷酮BMA.9(60mg，0.10mmol)。剧烈搅拌该内容物48h。加入5mL的饱和Na2S2O3使该反应淬灭，然后将混合物转移到含10mL的H2O和20mL的EtOAc的分液漏斗中。收集有机层，并用3x15mL的EtOAc萃取水层。将合并的有机提取物用10mL的NaCl饱和水溶液洗涤，用硫酸镁干燥并减压浓缩。用硅胶色谱法(92∶8CH2Cl2/MeOH)纯化固体残余物，获得BMA.10，为白色固体(28mg，44％)。TLC Rf＝0.21(9∶1CH2Cl2/MeOH)；1H NMR(CD3CN，500MHz)δ7.80-7.76(m，4H)，7.01-6.95(m，4H)，6.51(br s，2H)，6.07(br s，1H)，4.83(br s，1H)，4.46-4.40(m，2H)，4.32(br s，1H)，4.12(d，1H，J＝6.0Hz)，3.92(d，1H，J＝3.5Hz)，3.83(s，3H)，3.81(s，3H)，3.81-3.75(m，1H)，3.44(ddd，1H，J＝12.0，12.0，2.0Hz)，2.25(1H，信号被DHO掩盖)，1.84(dd，1H，J＝12.5，7.5Hz)ppm；IR(薄膜)v3326，3307，1776，1596，1533，1499，1398，1259，1138，1084cm-1；HRMS(ES+)：C24H28N6O10S2计算值为624.1308，实际值为625.1359(MH+)。
Figure BDA0000129181990000741
BMA.11：向冰冷的BMA.9(30mg，51.0μmol)的2.5mL的2∶2∶1EtOAc/MeCN/H2O溶液中加入RuCl3(0.53mg，2.5μmol，0.05当量)，然后加入固体NaIO4(13.1mg，61.2mmol，1.2当量)。在0℃下搅拌进行反应达45min，然后加入2mL的Na2S2O3饱和水溶液使该反应淬灭。用5mL的EtOAc和5mL的H2O稀释该反应，并转移到分液漏斗中。收集有机层并用3x5mL的EtOAc萃取水层。将合并的有机级分用10mL的NaCl饱和水溶液洗涤，用硫酸镁干燥，过滤，并减压浓缩。用硅胶色谱法对分离出的物质进行纯化，获得二醇BMA.11，为白色固体(23mg，72％)。TLC Rf＝0.30(9∶1CH2Cl2/MeOH)；1H NMR(CD3CN，400MHz)δ7.90(br s，1H)，7.82-7.79(m，2H)，7.76-7.73(m，2H)，7.06-7.02(m，2H)，7.00-6.96(m，2H)，6.36(br s，2H)，5.67(br d，1H，J＝3.6Hz)，4.57-4.52(m，1H)，4.31(dd，1H，J＝11.2，5.6Hz)，4.30-4.27(m，1H)，3.88-3.79(m，1H)，3.84(s，3H)，3.82(s，3H)，3.73-3.64(m，2H)，3.45-3.37(m，1H)，3.32-3.17(m，2H)，1.91-1.81(m，1H)，1.70-1.61(m，1H)ppm；IR(薄膜)v3325，1767，1618，1596，1534，1499，1400，1260，1134，1083cm-1。
采用一般的三步法将噁唑烷酮BMA.10转化为STX衍生物BMA.14-BMA.18。将BMA.10转化为BMA.14的实验详情是具有代表性的。
Figure BDA0000129181990000751
BMA.12：将叔丁基-6-氨基己基氨基甲酸酯(28mg，0.13mmol，5.0当量)加入BMA.10(16mg，26.0μmol)的1.3mL THF溶液中。搅拌该混合物4h，减压浓缩，用硅胶色谱法(94∶6CH2Cl2/MeOH)纯化分离出的物质，获得BMA.12，为无色的油(22mg，99％)。TLC Rf＝0.30(9∶1CH2Cl2/MeOH)；1H NMR(CD3CN，500MHz，60℃)δ7.75(dd，4H，J＝9.0，1.5Hz)，6.98(dd，4H，J＝9.0，2.5Hz)，6.37(brs，2H)，5.81(br s，1H)，5.53(br s，1H)，5.11(br s，1H)，4.81(br s，1H)，4.29(br d，1H，J＝11.5Hz)，4.13(s，1H)，4.03(br t，1H，J＝8.0Hz)，3.94(t，1H，J＝3.5Hz)，3.85(s，6H)，3.75(dd，1H，J＝12.0，4.5Hz)，3.67-3.63(m，1H)，3.58-3.50(m，2H)，3.07(br s，2H)，2.99(ddd，2H，J＝6.5，6.5，6.5Hz)，2.23-2.16(m，1H)，1.85-1.81(m，1H)，1.51-1.40(m，4H)，1.42(s，9H)，1.34-1.25(m，4H)ppm；IR(薄膜)v3330，2932，1701，1578，1535，1499，1256，1132，1082cm-1；HRMS(ES+)：C35H52N8O12S2计算值为840.3146，实际值为863.3033(MNa+)。
Figure BDA0000129181990000752
BMA.13：将装有BMA.12(23mg，0.027mmol)的10mL圆底烧瓶放于冰浴中，缓慢向其中加入B(O2CCF3)3(0.5M的CF3CO2H溶液，1.64mL，0.82mmol，30当量)。搅拌所得的淡棕色溶液，经5h缓慢升温至室温。在该温度下继续加热14h后，将该溶液冷却至0℃，并滴加1.0mL的MeOH使该反应淬灭。减压浓缩该混合物，获得油状残余物。将未经纯化的产物再溶于～2mL的MeOH中，并浓缩该溶液。将上述过程重复一次。然后将分离出的物质溶于1mL的H2O，并使之通过2x10cm Dowex1x8-200(-OH型)柱。收集按pH确定(＞7.5)的含有产物的级分，并用100mL的1.0M HCl水溶液酸化。冻干溶液，获得BMA.13，为白色粉末(12mg，92％)。1H NMR(D2O，400MHz)δ4.77(d，1H，J＝1.2Hz)，4.33(d，1H，J＝3.6Hz)，4.26(dd，1H，J＝11.6，9.2Hz)，4.01(dd，1H，J＝11.6，5.6Hz)，3.81(dd，1H，J＝9.2，5.6Hz)，3.77(ddd，1H，J＝10.0，10.0，2.0Hz)，3.67(ddd，1H，J＝18.8，8.8，1.6Hz)，3.15-3.05(m，2H)，2.97(dd，2H，J＝7.6，7.6Hz)，2.46-2.36，(m，1H)，2.23(ddd，1H，J＝14.8，8.4，1.6Hz)，1.68-1.61(m，2H)，1.52-1.45(m，2H)，1.41-1.31(m，4H)ppm；HRMS(ES+)：C16H30N8O3计算值为3822441，实际值为383.2514(MH+)。
Figure BDA0000129181990000761
BMA.14：向BMA.13(9mg，0.018mmol)的1.4mLDMSO溶液中加入粉状
Figure BDA0000129181990000762
分子筛。搅拌该悬浮液20min，然后加入二环己基碳二亚胺(45mg，0.22mmol，12当量)和三氟乙酸吡啶盐(27mg，0.14mmol，7.5当量)。立即生成白色沉淀；剧烈搅拌该浆料达17h。冻干反应混合物，获得固体产物，将其重悬于1mL的H2O中，并用硅藻土薄垫过滤。另外用2x1mL的H2O以保证该物质的定量转移。将合并的滤液冻干，并用反相HPLC纯化分离出的固体产物(AltimaC18，10μm，10x250mm柱，20∶80MeCN/10mM C3F7CO2H水溶液→27∶73MeCN/10mM C3F7CO2H水溶液梯度洗脱14min，214nm UV检测)。流速为6mL/min，BMA.14的保留时间为7.1min，冻干分离，产物为白色粉末(12mg，63％)。1H NMR(D2O，500MHz)δ4.68(s，1H)，4.23(dd，1H，J＝11.5，9.5Hz)，3.97(dd，1H J＝11.5，5.5Hz)，3.78-3.74(m，2H)，3.52(ddd，1H，J＝18.5，8.5，1.5Hz)，3.09-3.01(m，2H)，2.93(dd，2H，J＝6.4，6.4Hz)，2.38(ddd，1H，J＝14.0，8.0，2.0Hz)，2.33-2.26(m，1H)，1.63-1.57(m，2H)，1.48-1.42(m，2H)，1.35-1.28(m，4H)ppm；HRMS(ES+)：C16H30N8O4计算值为398.2390，实际值为399.2472(MH+)。
Figure BDA0000129181990000771
BMA.15：1H NMR(D2O，400MHz)δ4.70(s，1H)，4.27(dd，1H，J＝11.6，8.8Hz)，3.99(dd，1H，J＝11.6，5.2Hz)，3.80-3.76(m，2H)，3.54(dd，1H，J＝7.6，7.6Hz)，3.11-3.04(m，2H)，2.39-2.30(m，2H)，1.45(dd，2H，J＝6.8，6.8Hz)，1.26-1.21(m，8H)，0.83(t，3H，J＝6.8Hz)ppm；HRMS(ES+)：C17H31N7O4计算值为397.2438，实际值为398.2505(MH+)。
Figure BDA0000129181990000772
BMA.16：1H NMR(D2O，500MHz)δ4.70(s，1H)，4.26(dd，1H，J＝11.5，9.0Hz)，3.99-3.95(m，1H)，3.80-3.75(m，2H)，3.66-3.60(m，1H)，3.54(ddd，1H，J＝18.0，10.0，1.5Hz)，2.40(ddd，1H，J＝14.0，8.0，1.5Hz)，2.34-2.28(m，1H)，1.09(d，6H，J＝7.0Hz)ppm；HRMS(ES+)：C13H23N7O4计算值为341.1812，实际值为342.1890(MH+)。
Figure BDA0000129181990000781
BMA.17：1H NMR(D2O，500MHz)δ4.69(d，1H，J＝1.5Hz)，4.27(dd，1H，J＝12.0，9.5Hz)，3.97(dd，1H，J＝11.5，5.0Hz)，3.78-3.71(m，2H)，3.52(dd，1H，J＝9.0，9.0Hz)，3.08(dd，2H，J＝6.5，6.5Hz)，2.15(t，2H，J＝7.0Hz)，1.55-1.49(m，2H)，1.49-1.43(m，2H)，1.31-1.23(m，2H)ppm(注：由于与D2O交换，所以没有C11甲叉的1H信号)；HRMS(ES+)：C16H27N7O6计算值为413.2023，实际值为414.2122(MH+)。
Figure BDA0000129181990000782
BMA.18：1H NMR(D2O，400MHz)δ7.87(d，2H，J＝9.2Hz)，7.85(d，2H，J＝9.2Hz)，7.81(dd，2H，J＝8.0，1.2Hz)，7.73(tt，1H，J＝7.6，1.6Hz)，7.57(t，2H，J＝8.0Hz)，4.64(d，1H，J＝1.2Hz)，4.17(dd，1H，J＝11.6，9.6Hz)，3.96(dd，1H，J＝11.6，4.8Hz)，3.74-3.69(m，2H)，3.53(dd，2H，J＝5.2，5.2Hz)，3.41-3.34(m，3H)，2.34-2.26(m，2H)ppm；HRMS(ES+)：C26H30N8O6计算值为550.2288，实际值为551.2388(MH+)。
Figure BDA0000129181990000783
BMA.20：向BMA.13(2.5mg，2.4mmol)在240μL的pH 9.5缓冲液(0.1M NaHCO3/Na2CO3)和DMF为1∶3的混合物中的溶液里加入4-氟苯甲酸N-羟基琥珀酰亚胺酯(1.6mg，7.2mmol，3.0当量)。在室温下搅拌该溶液5h，然后用30mL的1.0M HCl水溶液酸化。冻干该混合物，获得固体物质，用反相HPLC纯化(Altima C18，10μm，10x250mm柱，10∶90MeCN/10mM C3F7CO2H水溶液→40∶60MeCN/10mM C3F7CO2H水溶液梯度洗脱30min，254nm UV检测)。流速为6mL/min，BMA.20的保留时间为16.2min，冻干分离，产物为白色粉末(2.2mg，96％)。1H NMR(D2O，500MHz)δ7.75-7.72(m，2H)，7.21-7.18(m，2H)，4.68(s，1H)，4.21(dd，1H，J＝12.0，9.5Hz)，3.84(dd，1H，J＝12.0，5.5Hz)，3.78-3.74(m，2H)，3.54-3.49(m，1H)，3.34(dd，2H，J＝7.0，7.0Hz)，3.10-3.03(m，2H)，2.40-2.26(m，2H)，1.61-1.55(m，2H)，1.48-1.43(m，2H)，1.38-1.28(m，4H)ppm；HRMS(ES+)计算值为C23H33FN8O5520.2558，实际值为521.2639(MH+)。
TLC Rf＝0.08(9∶1CH2Cl2/MeOH)；1H NMR(CDCl3，400MHz)δ7.91(d，2H，J＝8.0Hz)，7.81-7.75(m，4H)，7.43(d，2H，J＝8.4Hz)，6.78(br s，1H)，4.63(br s，1H)，3.96(s，2H)，3.45(q，2H，J＝6.8Hz)，3.11(q，2H，J＝6.4Hz)，1.66-1.57(m，4H)，1.51-1.32(m，4H)ppm；IR(薄膜)v3361，3305，2931，2859，1686，1648，1523，1280，1174，932cm-1。
Figure BDA0000129181990000801
BMA.23：向搅拌的BMA.22(4.0mg，4.1μmol)在200μL的MeCN和pH 9.5缓冲液(NaHCO3/Na2CO3)为1∶1的混合物中的溶液里加入生物素NHS酯(2.1mg，6.2μmol，1.5当量)。搅拌该混合物6h，然后加入21μL的1.0MHCl水溶液使该反应淬灭，减压移除溶剂。用反相HPLC纯化分离出的物质(Altima C18，10μm，10x250mm柱，20∶80MeCN/H2O(含0.1％CF3CO2H水溶液)→80∶20MeCN/H2O(含0.1％CF3CO2H水溶液)梯度洗脱30min，254nm UV检测)。流速为6mL/min，BMA.23的保留时间为8.9min，冻干分离，产物为白色粉末(0.71mg，20％)。1H NMR(D2O，400MHz)δ7.84(s，4H)，7.79(d，2H，J＝8.0Hz)，7.46(d，2H，J＝7.6Hz)，4.72(s，1H)，4.47(dd，1H，J＝7.6，5.2Hz)，4.40(d，2H，J＝6.0Hz)，4.31-4.27(m，2H)，4.05(dd，1H，J＝12.0，5.2Hz)，3.83-3.74(m，2H)，3.56-3.49(m，1H)，3.39(t，2H，J＝6.8Hz)，3.21-3.13(m，3H)，2.85(dd，1H，J＝12.8，4.8Hz)，2.63(d，1H，J＝13.2Hz)，2.42-2.26(m，2H)，2.14(t，2H，J＝7.2Hz)，1.65-1.57(m，4H)，1.55-1.44(m，4H)，1.39-1.26(m，6H)ppm。
Figure BDA0000129181990000802
1H NMR(D2O，400MHz)δ4.68(s，1H)，4.28(dd，1H，J＝11.6，9.6Hz)，3.96(dd，1H，J＝12.0，5.2Hz)，3.78(ddd，1H，J＝10.0，10.0，2.0Hz)，3.77-3.74(m，1H)，3.54(ddd，1H，J＝18.4，10.4，2.8Hz)，3.15(s，2H)，2.39ddd，1H，J＝14.4，8.4，2.0Hz)，2.30(ddd，1H，J＝14.4，10.0，10.0Hz)，1.00(s，3H)ppm；HRMS(ES+)：C13H21N9O4计算值为367.1717，实际值为368.1789(MH+)。
Figure BDA0000129181990000811
BMA.25：向搅拌的BMA.13(2.6mg，2.5μmol)在125μL pH9.5缓冲液(0.1M NaHCO3/Na2CO3水溶液)中的溶液里加入Oregon GreenNHS酯(4.0mg，7.8μmol，3当量)的125μL MeCN溶液。室温搅拌该混合物4h，然后用37.5μL的1.0MHCl水溶液酸化。减压浓缩该溶液，并用反相HPLC纯化固体物质(Altima C18，10μm，10x250mm柱，10∶90MeCN/10mM C3F7CO2H水溶液→40∶60MeCN/10mMC3F7CO2H水溶液梯度洗脱30min，254nm UV检测)。流速为6mL/min。BMA.25的保留时间为28.5min，冻干分离，产物为橙色固体(0.37mg，19％)：1H NMR(D2O，400MHz)δ8.47(d，1H，J＝1.6Hz)，8.10(dd，1H，J＝8.0，1.6Hz)，7.44(d，1H，J＝8.0Hz)，7.00(s，1H)，6.99(s，1H)，6.91(s，1H)，6.88(s，1H)，4.66(s，1H)，4.19(dd，1H，J＝11.6，9.2Hz)，3.95(dd，1H，J＝11.6，5.2Hz)，3.78-3.71(m，2H)，3.50(dd，1H，J＝18.4，10.0Hz)，3.43(t，2H，J＝6.8Hz)，3.11-3.03(m，2H)，2.36(ddd，1H，J＝14.0，8.4，1.6Hz)，2.28(ddd，1H，J＝14.0，9.6，9.6Hz)，1.68-1.61(m，2H)，1.51-1.44(m，2H)，1.41-1.34(m，4H)ppm；HRMS(ES+)：C37H38F2N8O10计算值为792.2679，实际值为793.2753(MH+)。
Figure BDA0000129181990000821
BMA.26：向搅拌的BMA.13(7.0mg，6.7μmol)在340μLMeCN/pH 9.5缓冲液(0.1M NaHCO3/Na2CO3水溶液)为1∶1的混合物中的溶液里加入Cy5-NHS酯(6.2mg，10μmol，1.5当量)。室温搅拌该混合物4h，然后用68μL的1.0MHCl水溶液酸化。减压浓缩该溶液，并用反相HPLC纯化固体物质(Altima C18，10μm，10x250mm柱，20∶80MeCN/含0.1％CF3CO2H的H2O→50∶50MeCN/含0.1％CF3CO2H的H2O梯度洗脱30min，254nm UV检测)。流速为6mL/min。BMA.26的保留时间为26.0min，冻干分离，产物为深蓝色固体(1.03mg，18％)：1H NMR(D2O，400MHz)δ8.01-7.94(m，2H)，7.50-7.47(m，2H)，7.41-7.37(m，2H)，7.24(t，4H，J＝7.6Hz)，6.51(t，1H，J＝12.8Hz)，6.23(d，1H，J＝2.4.hz)，6.20(d，1H，J＝2.4Hz)，4.64(d，1H，J＝1.2Hz)，4.10(dd，1H，J＝11.6，9.2Hz)，4.97(t，2H，J＝6.4Hz)，3.81(dd，1H，J＝11.6，5.6Hz)，3.75(ddd，1H，J＝10.0，10.0，2.4Hz)，3.69(dd，1H，J＝9.2，6.0Hz)，3.54(s，3H)，3.48(dd，1H，J＝18.0，10.0Hz)，3.00-2.93(m，4H)，2.37(ddd，1H，J＝14.0，8.4，2.4Hz)，2.29(ddd，1H，J＝13.6，10.4，10.4Hz)，2.15(t，2H，J＝6.4Hz)，1.85-1.78(m，2H)，1.62(s，6H)，1.62(s，6H)，1.61-1.54(m，2H)，1.37-1.24(m，6H)，1.20-1.16(m，2H)ppm；HRMS(ES+)：C48H67N10O5 +计算值为863.5290，实际值为430.7580(MH+/2)。
Figure BDA0000129181990000831
BMA.27：向搅拌的BMA.13在MeCN/pH 9.5缓冲液(0.1MNaHCO3/Na2CO3水溶液)为1∶1的混合物中的溶液里加入DCDHF-NHS酯。室温搅拌下进行该反应达3h，然后用40μL的1.0MHCl水溶液酸化。减压浓缩该溶液后，用反相HPLC纯化固体物质(Altima C18，10μm，10x250mm柱，20∶80MeCN/含0.1％CF3CO2H的H2O→80∶20MeCN/含0.1％CF3CO2H的H2O梯度洗脱30min，254nm UV检测)。流速为6mL/min。BMA.27的保留时间为14.6min，冻干分离，产物为深紫色固体(1.3mg，44％)：1H NMR(D2O，500MHz)δ7.73(d，1H，J＝16.5Hz)，7.55(d，2H，J＝8.0Hz)，6.82(d，2H，J＝8.5Hz)，6.57(d，1H，J＝15.5Hz)，4.68(s，1H)，4.20(dd，1H，J＝11.0，11.0Hz)，3.96(dd，1H，J＝10.5，4.5Hz)，3.78-3.73(m，2H)，3.53-3.48(m，3H)，3.08(s，3H)，3.01-2.99(m，4H)，2.38(dd，1H，J＝14.0，5.6Hz)，2.33-2.25(m，3H)，1.97-1.92(m，2H)，1.41-1.36(m，2H)，1.33-1.28(m，2H)，1.22-1.17(m，4H)ppm。
Figure BDA0000129181990000832
WHP.3：向WHP.1(1.5mg，0.0015mmol)在700μL MeCN和pH 8.5缓冲液(0.1M NaH2PO4/Na2HPO4)为2∶1的混合物中的溶液里加入3-马来酰亚胺丙酸N-羟基琥珀酰亚胺酯(2.1mg，0.0077mmol，5.0当量)。室温搅拌该混合物4h，然后用50μL的1.0M HCl水溶液酸化。冻干该混合物，获得固体物质，然后用反相HPLC纯化(AltimaC18，10μm，10x250mm柱，20∶80MeCN/10mM C3F7CO2H水溶液→27∶73MeCN/10mM C3F7CO2H水溶液梯度洗脱14min，214nm UV检测)。流速为6mL/min，WHP.3的保留时间为7.1min，冻干分离，产物为白色粉末(0.38mg，28％)。1H NMR(D2O，500MHz)δ6.81(s，2H)，4.60(s，1H)，4.31(dd，1H，J＝11.3，9.5Hz)，3.96(dd，1H，J＝12.0，5.0Hz)，3.81-3.76(m，2H)，3.75(t，2H，J＝6.0Hz)，3.58-3.54(m，1H)，3.31-3.20(m，2H)，3.14(t，2H，J＝10.5Hz)，2.47(t，2H，J＝6.5Hz)，2.41-2.29(m，2H)ppm；LRMS(ES+)C19H27N9O7计算值为493.47，实际值为494.59(MH+)。
实施例2：
本实施例提供了石房蛤毒素类似物及相关分子的合成路径，以膝沟藻毒素3(GTX3)的合成为例，其为具有类似于其他石房蛤毒素类似物(如石房蛤毒素、新石房蛤毒素和其他膝沟藻毒素)结构的小分子双胍基结构的麻痹性贝类毒素。超过20种的已知的硫酸化毒素——膝沟藻毒素3(GTX3)中的任意一者的第一合成路径在如下文献中有所描述(图9)。(参见文献：(a)Shimizu，Y.；Buckley，L.J.；Alam，M.；Oshima，Y.；Fallon，W.E.；Kasai，H.；Miura，I.；Gullo，V.P.；Nakanishi，K.J.Am.Chem.Soc.1976，98，5414-5416。(b)Boyer，G.L.；Schantz，E.J.；Schnoes，H.K.J.Chem.Soc.，Chem.Comm.1978，889-890.。(c)Onodera，H.；Satake，M.；Oshima，Y.；Yasumoto，T.；Carmichael，W.W.Natural Toxins 1997，5，146-151。以下文献描述了GTX2和3的不完全合成方法：Hannick，S.M.；Kishi，Y.J.Org.Chem.1983，48，3833-3835。)
我们最近公开了用于形成2-氨基咪唑的氧化方法，之后GTX3中的五元环胍成为我们合成分析的焦点。(参见文献：Kim，M.；Mulcahy，J.V.；Espino，C.G.，Du Bois，J.Org.Lett.2006，8，1073-1076。)这种转换被认为是通过Rh结合的胍氮宾(能够修饰C-H键和π键这二者的活性物质)介导的。为了制备GTX3，由胍类氮烯(guanidine nitrenoid)将吡咯核氨化是该技术的新应用(图9)。图9示出了吡咯氧化，并突出了GTX3的合成方法。该反应可通过张力吖丙啶3或偶极物4而发生，其中C10或C12受亲核攻击会产生所需的三环母核。(类似的与吲哚衍生物的氧化反应给出了两性离子中间体的证据，参见文献：Padwa，A.；Flick，A.C.；Leverett，C.A.；Stengel，T.J.Org.Chem.2004，69，6377-6386。)尽管存在该区域化学(regiochemical)问题，但是这样的策略将GTX问题简化为相当不起眼的双环中间体1。根据该办法，制定了这样的合成双胍1的途径，其采用吡咯与活性亚胺的分子内加成。虽然先例有限，但是由于必要的前体2很容易从丝氨酸获得，所以可以快速评价这种类型的Pictet-Spengler反应。
GTX3的合成从将l-丝氨酸甲酯转化为醛5的三步转化序列开始(图10)。(参见文献：Boger，D.L.；Patel，M.J.Org.Chem.1987，52，2319-2323。)将该醛与烯丙胺缩合，然后用BF3·OEt2处理，其可实现所需的环的闭合，从而以＞20∶1的非对映选择性生成反式取代的脲6。(该中间体的修饰形式的X射线晶体结构证实了该反式立体排布。)假定该产物的C5/C6立体化学结构(GTX编号)建立在动力学控制下，则降低C6和N7上的取代基之间的烯丙基张力的构象可能是导致所观察到的非对映立体选择性的原因。通过四步转化序列有效地将6转化为必要的氨化前体7；注意的是，开发了一步过程，用于顺序进行烯丙基脱保护和异硫脲的形成(参见步骤e，6→7，Tces＝SO3CH2CCl3)。
成功应用胍7的Rh催化胺化反应以独一无二的定义事件(singular，defining event)的方式组装成了GTX 3的三环框架。由于插入到邻近的C6中心的C-H键似乎不与吡咯修饰发生竞争，因此该反应是化学选择性的。在这一转变中产生的副产物醋酸为推定的吖丙啶增加了区域选择性和立体选择性，从而产生唯一的产物N，O-缩醛8(基于对反应混合物的1H NMR分析)。(这种材料在SiO2上的不稳定性可能会造成分离收率降低。溶剂的选择也对该步骤的表现有相当显著的影响，CH2Cl2为唯一的其中观察到起始胍7被完全消耗的介质。)尽管醋酸酯仅攻击C10而非C12，但是适当地处理分离出的三环8以完成GTX的合成。
8针对处理和纯化操作的稳定性被证明是有些变幻莫测的，从而促使作出决定要减少可能不稳定的N，O-缩醛单元。在Et3SiH和BF3·OEt2存在下该转化顺利进行，产生收率为81％的C11-C12烯。在这些条件下未检测到互变烯烃(transposed olefin)产物。采用C13CC(O)NCO使得能够引入伯氨基甲酸酯。(参见文献：Kocovsky，P.Tetrahedron Lett.1986，27，5521-5524。)中间体9包含在天然产物中发现的所有必要的碳中心。
已研究了将烯烃9转化为相应的α-酮醇的替代方法。区域选择性的酮羟基化作用为所需目标提供了最便捷的途径；但是尚未确定这样的条件。(酮羟基化作用的先例参见文献：Fleming，J.J.；McReynolds，M.D.；Du Bois，J.J. Am.Chem.Soc.2007，129，9964-9975。)相比之下，采用2mol％的OsO4和N-甲基吗啉-N-氧化物进行的烯烃二羟基化是相当有效的，并产生二醇10，其为单一的立体异构体。分子模型分析表明，9中的烯烃的β-面是更加暴露的，这与观察到的选择性是一致的。在采用苯甲酰氰和DMAP的高度优化的条件下，实现C11-OH的保护。另外，更多的标准酰化剂(如PhC(O)Cl)与3°胺或吡啶碱基联用，产生不可分离的同分异构的苯甲酰化物的混合物。虽然可在C11上安装其他阻断基团如tBuMe2Si-，但是它们所具有的较大的立体体积抑制了C12醇的随后氧化。采用戴斯-马丁氧化剂(Dess-Martin periodinane)能够使11在C12位上形成酮(基于六价铬、TEMPO和DMSO的氧化方案普遍会消耗起始物而不生成酮12。)
通过一步操作移除12中的所有3个保护基团，得到了11β-羟基石房蛤毒素，其以双-C3F7CO2 -盐的形式被分离出来。该物质的分析数据(1H NMR，HRMS)与文献中所述一致。(参见文献：(a)Wichmann，C.F.；Boyer，G.L.；Divan，C.L.；Schantz，E.J.；Schnoes，H.K.Tetrahedron Lett.1981，22，1941-1944。(b)Shimizu，Y.；Kobayashi，M.；Genenah，A.；Oshima，Y.Tetrahedron 1984，40，539-544。)
为了完成GTX 3的合成，采用DMF·SO3与2，6-二叔丁基-4-甲基吡啶(作为酸清除剂)来实现C11醇的选择性硫酸化。反相HPLC后获得纯毒素，其为C3F7CO2 -加成物。这种物质在各方面与报道的天然GTX3的物理性质一致，并能阻断异源表达的NaV1.4离子通道中的电传导，其IC50值为～20nM(报道的IC50＝13.2-33.5nM)。(参见文献：(a)Choudhary，G.；Shang，L.；Li，X.；Dudley，Jr，S.C.Biophys.J.2002，83，912-919。(b)Kao，C.Y.；Kao，P.N.；James-Kracke，M.R.；Koehn，F.E.；Wichmann，C.F.；Schnoes，H.K.Toxicon 1985，23，647-655。)将GTX3的pH＝8的水溶液静置后，在C11位发生差向异构而产生GTX2，这也与公开的观察报告一致(图11)。(参见文献：例如，(a)Shimizu，Y.；Buckley，L.J.；Alam，M.；Oshima，Y.；Fallon，W.E.；Kasai，H.；Miura，I.；Gullo，V.P.；Nakanishi，K.J.Am.Chem.Soc.1976，98，5414-5416。(b)Wichmann，C.F.；Boyer，G.L.；Divan，C.L.；Schantz，E.J.；Schnoes，H.K.Tetrahedron Lett.1981，22，1941-1944。)图11示出了静置后C11位发生的差向异构。
GTX3的全合成为制备这一族的石房蛤毒素类似物及其相关结构提供了独特的策略方案，同时要强调Rh催化胺化对于杂环组装的功效。(以下文献已经描述了试图利用胍C-H键插入来组装天然产物的溴吡咯衍生物：Wang，S.；Romo，D.Angew.Chem.Int.Ed.2008，47，1284-1286。这一族分子的近期综述可参见文献：
Figure BDA0000129181990000871
M.；Grube，A.；Seiple，I.B.；Baran，P.S.Angew.Chem.Int.Ed.2007，46，6586-6594。)
材料和方法除非另有说明，否则所有试剂均为市售可得的。反应在干燥氮气环境下于烘干的玻璃器皿中进行。通过注射器或不锈钢导管来转移空气敏感和湿气敏感的液体和溶液。减压条件下(约15托)旋转蒸发浓缩有机溶液。在即将使用之前，使二氯甲烷(CH2Cl2)、四氢呋喃(THF)、乙腈(MeCN)、N，N-二甲基甲酰胺、丙酮(PhMe)通过活性氧化铝柱子。在Silicycle硅胶60(40-63μm)上采用强制流动色谱法对产物进行色谱法纯化。在EM Science硅胶60F254板(250μm)上进行薄层色谱法。通过荧光淬灭以及通过用茴香醛乙醇(ethanolic anisaldehyde)、高锰酸钾水溶液或钼酸铵铈(CAM)水溶液染色来实现展开的色谱图的可视化。采用Varian设备及Alltima C18，10x250mm，10μm柱，采用含有0.1％CF3CO2H缓冲液或10mMC3F7COOH的MeCN/H2O作为洗脱液进行高效液相色谱(HPLC)纯化(如下文)。
在Varian Inova分光计上在400、500或600以及100、125或150MHz下分别检测1H和13C，并将残留溶剂信号作为内参。1H NMR数据记录如下：化学位移(δ，ppm)、多重性(s，单峰；d，双峰；t，三重峰；q，四重峰；quint，五重峰；m，多重峰；br，宽峰)、积分、耦合常数(Hz)。13C的数据以化学位移(δ，ppm)报告。在Thermo-Nicolet300FT-IR分光计上记录采用NaCl盐片的薄膜的红外光谱(IR)，并且以吸收频率报告。通过将样品装入位于在Na D线下工作的JascoDIP-1000数字旋光仪上的50mm的池中，获得旋光数据。高分辨率质谱来自斯坦福大学的Vincent Coates基金会质谱实验室。
实验方案和表征数据：
向冰冷的KOtBu(46.0g，409.9mmol，1.1当量)的1.2L1∶1Et2O/THF溶液中缓慢加入吡咯(26.0mL，372.0mmol)。将反应混合物加热至室温并搅拌30min。之后，从烧瓶顶端缓慢加入过量的固体CO2(～200g)，导致剧烈冒泡，并且反应温度降低。将该反应容器放于室温水浴中，并静置至烧瓶底部不再有固体CO2。加入300mL的H2O，并将内容物转移到分液漏斗中。收集水层，并将有机相用300mL的H2O洗涤。将合并的水相提取物用1.0MHCl水溶液酸化至pH＜1。然后向该水溶液中加入400mL的Et2O，并将内容物再次转移到分液漏斗中。收集有机相，并用2x400mL的Et2O萃取水相。将合并的有机提取物用Na2SO4干燥，过滤，并减压浓缩，得到吡咯-1-羧酸，为白色固体(35.6g，86％)。mp为114-116℃；1HNMR(CDCl3，400MHz)8.54(br s，1H)，7.31(t，2H，J＝2.4Hz)，6.31(t，2H，J＝2.4Hz)ppm.，其与文献中报道的数据一致。(参见文献：Boger，D.L.；Patel，M.″Activation and coupling of pyrrole-1-carboxylicacid in the formation of pyrrole N-carbonyl compounds-pyrrole-1-carboxylic acid anhydride.″Journal of Organic Chemistry1987，52，2319-2323。)
向吡咯羧酸(35.6g，323.3mmol，2.0当量)的1.25L CH2Cl2溶液中加入一份固体二环己基碳二亚胺(68.3g，331.1mmol，2.05当量)。剧烈搅拌该混合物20min后，加入一份磨得很细的l-丝氨酸甲酯盐酸盐(25.2g，161.7mmol)和三乙胺(36.7mL，242.2mmol，1.5当量)在550mL CH2Cl2中的悬浮液。再搅拌该混合物22h，然后通过硅藻土垫过滤。用冷的CH2Cl2洗涤烧瓶和滤饼，将合并的过滤液减压浓缩。用硅胶色谱法纯化分离出的物质(梯度洗脱：7∶1→1∶1己烷/EtOAc)，得到脲JVM.1，为浅黄色的油(22.9g，67％)。TLC Rf＝0.24(1∶1己烷/EtOAc)；1H NMR(CDCl3，400MHz)δ7.30-7.26(m，2H)，7.11-7.05(m，1H)，7.24-7.21(m，2H)，4.67-4.64(m，1H)，4.03(dd，1H，J＝11.2，4.0Hz)，3.92(dd，1H，J＝11.6，3.6Hz)，3.73(s，3H)ppm；13C NMR(CDCl3，100MHz)δ171.4，151.5，119.0，112.4，62.7，56.1，53.1ppm；IR(薄膜)v3371，2953，1741，1685，1548，1529，1475，1357，1306，1216，1076，740cm-1。
Figure BDA0000129181990000892
向醇JVM.1(16.3g，76.8mmol)的110mL DMF溶液中顺序加入咪唑(6.80g，99.9mmol，1.3当量)和t-BuPh2SiCl(20.6ml，80.7mmol，1.05当量)。搅拌反应混合物14h，用300mL的Et2O稀释，然后用250mL的H2O淬灭。将内容物转移到分液漏斗中，收集有机相并用2x250mL的H2O和1x250mL的NaCl饱和水溶液洗涤。将该醚提取物用硫酸镁干燥并减压浓缩。用硅胶色谱法纯化油状残留物(梯度洗脱：1∶0→4∶1己烷/EtOAc)，得到甲硅烷基醚JVM.2，为浅黄色的油(32.1g，93％)。TLC Rf＝0.51(3∶1己烷/EtOAc)；1H NMR(CDCl3，400MHz)δ7.60-7.57(m，4H)，7.46-7.30(m，6H)，7.16(dd，2H，J＝2.4，2.4Hz)，6.41(d，1H，J＝8.0Hz)，6.29(dd，2H，J＝2.4，2.4Hz)，4.70(ddd，1H，J＝8.0，2.4，2.4Hz)，4.20(dd，1H，J＝10.4，2.4Hz)，4.01(dd，1H，J＝10.4，3.2Hz)，3.79(s，3H)，1.05(s，9H)ppm；13C NMR(CDCl3，100MHz)δ170.5，150.2，135.4，135.3，132.6，132.4，130.00，129.98，127.85，127.82，118.4，112.1，64.2，55.4，52.7，26.7，19.2ppm；IR(薄膜)v3361，2954，2858，1748，1711，1508，1473，1357，1113，736，703cm-1；HRMS(ES+)：C25H30N2O4Si计算值为450.1975，实测值为473.1869(MNa+)。
Figure BDA0000129181990000901
将甲酯JVM.2(10.3g，22.9mmol)的230mL CH2Cl2溶液冷却至-91℃，向其中滴加iBu2AlH(22.9mL的1.50M PhMe溶液，34.3mmol，1.5当量)15min。在-91℃下搅拌该混合物4h，然后加入第二份iBu2AlH(7.6mL的1.50M PhMe溶液，11.4mmol，0.5当量)。再搅拌进行该反应达1.5h，然后在该温度下缓慢加入30mL的EtOAc使反应淬灭。将内容物倒入装有220mL的1.0M酒石酸钠钾水溶液和440mL的EtOAc的厄伦美厄(Erlenmeyer)烧瓶，并且剧烈搅拌3.5h。然后将内容物转移到分液漏斗中。收集有机相，用MgSO4干燥并减压浓缩，得到浅黄色的油。不经纯化而直接使用该物质以使光学纯度的损耗达到最小。通过硅胶色谱法(9∶1→3∶1己烷/EtOAc)获得纯醛的样品。TLC Rf＝0.51(3∶1己烷/EtOAc)；1H NMR(CDCl3，400MHz)δ9.72(s，1H)，7.63-7.57(m，4H)，7.52-7.36(m，6H)，7.21(dd，2H，J＝2.4，2.4Hz)，6.49(br d，1H，J＝6.4Hz)，6.35(dd，2H，J＝2.4，2.4Hz)，4.72-4.68(m，1H)，4.40(dd，1H，J＝11.2，2.8Hz)，4.12(dd，1H，J＝10.8，3.6Hz)，1.12(s，9H)ppm。
将未纯化的醛(22.9mmol，假定收率为100％)的220mL CH2Cl2溶液冷却至0℃，向其中加入烯丙胺(1.71mL，22.9mmol)。用20min将该混合物加热至室温，然后冷却至-78℃。用10min将BF3·OEt2(10.2mL，80.0mmol，3.5当量)滴加至该溶液中。之后，将内容物加热至23℃。搅拌进行该反应达1h，然后加入220mL的饱和NaHCO3水溶液使该反应淬灭。剧烈搅拌该内容物20min，用440mL的EtOAc稀释，然后转移至分液漏斗中。收集有机相并用2x140mL的EtOAc萃取水层。将合并的有机提取物用硫酸镁干燥并减压浓缩。用硅胶色谱法(梯度洗脱：4∶1→1∶1己烷/EtOAc)纯化油状残留物，得到胺JVM.3，为浅黄色泡沫状(5.9g，两步获得56％)。TLC Rf＝0.21(1∶1己烷/EtOAc)；[α]Na-93.7°(c＝4.11，CDCl3)；1H NMR(CDCl3，400MHz)δ7.61-7.55(m，4H)，7.43-7.31(m，6H)，7.28(dd，1H，J＝3.2，1.6Hz)，6.17(dd，1H，J＝3.2，3.2Hz)，6.11-6.09(m，1H)，5.88-5.78(m，2H)，5.18(dd，1H，J＝17.2，1.6Hz)，5.10(dd，1H，J＝10.4，1.6Hz)，3.96(d，1H，J＝3.2)，3.73(ddd，1H，J＝10.4，6.8，3.6Hz)，3.60-3.52(m，2H)，3.30-3.17(m，2H)，1.02(s，9H)ppm；13C NMR(CDCl3，100MHz)δ149.6，136.2，135.41，135.38，132.7，132.6，129.80，129.77，128.8，127.73，127.69，117.9，116.5，110.6，110.4，64.2，58.2，49.13，49.07，26.6，19.0ppm；IR(薄膜)v3247，2931，2858，1716，1428，1113，733，703cm-1；HRMS(ES+)：C27H33N3O2Si计算值为459.2342，实测值为482.2235(MNa+)。
Figure BDA0000129181990000921
混合胺JVM.3(5.50g，12.0mmol)、1，3-二甲基巴比妥酸(5.61g，35.9mmol，3.0当量)和Pd(PPh3)4(277mg，0.24mmol，0.02当量)，并用N2将烧瓶吹扫几分钟。向反应容器中加入120mL的脱氧CH2Cl2(3x冷冻/泵送/融化循环)。搅拌该反应混合物8h，之后顺序加入125mL的1.0MNa2CO3水溶液和亚胺酯JVM.4(3.84g，12.0mmol)。搅拌该两相混合物20min，然后用240mL的EtOAc稀释，并转移至分液漏斗中。收集有机相，并用1x120mL的EtOAc萃取水层。将合并的有机提取物用硫酸镁干燥并减压浓缩。用硅胶色谱法(梯度洗脱：9∶1→2∶1己烷/EtOAc)纯化油状残留物，得到异硫脲JVM.5，为黄色泡沫状(8.1g，96％)。TLC Rf＝0.45(3∶2己烷/EtOAc)；[α]Na-83.2°(c＝1.0，MeOH)；1H NMR(C6D6，400MHz)δ8.35(br d，1H，J＝8.0Hz)，7.64-7.56(m，4H)，7.41(dd，1H，J＝3.2，1.6Hz)，7.26-7.20(m，6H)，6.14(br s，1H)，5.95(dd，1H，J＝3.2，3.2Hz)，5.31(br s，1H)，5.02(br s，1H)，4.50(br s，2H)，3.33-3.24(m，2H)，2.83(br s，1H)，1.82(br s，3H)，1.09(s，9H)ppm；13C NMR(CDCl3，100MHz)δ170.5，148.9，135.50，135.47，132.3，132.1，130.3，130.1，128.0(2)，124.5，119.3，112.4，111.6，93.6，78.6，63.1，57.7，47.5，26.8，19.2，14.7ppm；IR(薄膜)v3287，2931，2858，1717，1428，1349，1164，1113，738，703cm-1；HRMS(ES+)：C28H33Cl3N4O5S2Si计算值为702.0727，实测值为725.0629(MNa+)。
向装有磁力搅拌棒的100mL厚壁试管中加入异硫脲JVM.5(1.95g，2.76mmol)、NH4OAc(1.1g，13.8mmol，5.0当量)、和NH3(27mL的2.0M MeOH溶液，54.0mmol，19.6当量)。用特氟龙(Teflon)螺旋帽封闭该容器，并在60℃下加热内容物24h。将该反应混合物冷却至室温并减压浓缩。用硅胶色谱法(梯度洗脱：己烷1∶1己烷/EtOAc)纯化，得到胍JVM.6，为白色固体(1.64g，88％)。TLC Rf＝0.37(1∶1己烷/EtOAc)；1H NMR(CD3OD，400MHz)δ7.62-7.56(m，4H)，7.42-7.32(m，6H)，7.26-7.24(m，1H)，6.28-6.26(m，1H)，6.21(dd，1H，J＝3.2，3.2Hz)，5.46(br s，1H)，4.62(s，2H)，3.80-3.76(m，1H)，3.66(dd，1H，J＝10.4，4.8Hz)，3.45(dd，1H，J＝10.0，7.6Hz)，0.99(s，9H)ppm；13C NMR(CD3OD，100MHz)δ156.5，150.2，135.6，135.5，132.7，132.5，129.90，129.87，127.83，127.81，127.2，117.9，111.19，111.14，94.5，78.2，64.3，57.4，43.6，26.2，18.9ppm；IR(薄膜)v3355，2932，2859，2455，1695，1544，1445，1298，1114，1019，848，739cm-1。
Figure BDA0000129181990000931
向100mL圆底烧瓶中加入Tces胍JVM.6(422mg，0.63mmol)、Rh2(esp)2(33mg，44μmol，0.07当量)、PhI(OAc)2(404mg，1.25mmol，2.0当量)、和MgO(114mg，2.8mmol，4.4当量)。向合并的固体中加入25mL的甲苯。将获得的深绿色反应混合物在40-45℃之间加热3h。然后将混合物冷却至室温并直接过硅胶柱。梯度洗脱(己烷→1∶1己烷/EtOAc)，得到胍JVM.7，为白色固体(200mg，43％)。TLCRf＝0.41(1∶1己烷/EtOAc)；1H NMR(CD3OD，400MHz)δ7.63-7.60(m，4H).7.47-7.37(m，6H)，6.44(d，1H，J＝2.0Hz)，6.25(d，1H，J＝5.6Hz)，6.07(dd，1H，J＝5.6，2.0Hz)，4.63(s，1H)，4.62(s，1H)，4.46(d，1H，J＝1.4Hz)，3.65-3.60(m，1H)，3.48(dd，1H，J＝3.0，6.0Hz)，2.05(s，3H)，1.05(s，9H)ppm；13C NMR(CDCl3，125MHz)δ170.5，157.9，154.3，135.79，135.77，133.4，132.3，132.2，130.6，130.5，130.4，128.36，128.33，94.1，85.8，83.6，78.4，63.9，56.4，55.7，27.1，21.5，19.4ppm；IR(薄膜)v3345，2932，2859，1685，1612，1428，1114，734，703cm-1。
Figure BDA0000129181990000941
将乙酸烯丙酯JVM.7(171mg，0.23mmol)和三乙基硅烷(188μL，1.17mmol，5.0当量)在5.0mL CH2Cl2中的溶液冷却至-78℃，并加入BF3·OEt2(68μL，0.54mmol，2.3当量)。使反应内容物缓慢升温至室温，并搅拌3h。然后加入5mL的NaHCO3饱和水溶液使该反应淬灭，并剧烈搅拌该混合物15min。用10mL的EtOAc稀释该内容物并转移至分液漏斗中。收集有机层并用2x10mL的EtOAc萃取水层。将合并的有机提取物用硫酸镁干燥并减压浓缩。用硅胶色谱法(梯度洗脱：己烷→2∶1己烷/EtOAc)纯化分离出的物质，得到烯烃JVM.8，为白色固体(121mg，77％)。TLC Rf＝0.22(1∶1己烷/EtOAc)；1H NMR(CD3OD，400MHz)δ7.64-7.60(m，4H)，7.46-7.38(m，6H)，6.15-6.12(m，1H)，5.92-5.89(m，1H)，4.60(s，2H)，4.43(d，1H，J＝1.2Hz)，4.13(ddd，17.0，2.2，2.2Hz，3.81(ddd，1H，J＝17.0，2.2，2.2Hz)，3.59-3.51(m，1H)，3.45(dd，1H，J＝7.2，9.6Hz)，1.04(s，9H)ppm；13C NMR(CDCl3，125MHz)δ157.8，156.2，135.82，135.77，132.5，132.4，131.3，130.5，130.4，128.3，128.2，94.1，84.3，78.4，64.0，57.8，57.3，52.2，(30.0)，27.1，19.4ppm；IR(薄膜)v3231，2930，1673，1631，1526，1183，1114，732，702cm-1。
向异硫脲JVM.5(6.62g，9.4mmol)和2，4，6-三叔丁基嘧啶(8.64g，34.8mmol，3.7当量)在19.0mL CH2Cl2的溶液中加入三氟甲磺酸乙酯(7.3mL，56.3mmol，6.0当量)。用玻璃塞封闭反应容器，加热该溶液至37℃并搅拌14h。然后，冷却反应体系至室温，加入50mL的CH2Cl2稀释，并转移至含570mL NaHCO3饱和水溶液的厄伦美厄(Erlenmeyer)烧瓶中。剧烈搅拌该两相混合物12h，用150mL的EtOAc稀释，并转移至分液漏斗中。收集有机层并用2x150mL的EtOAc萃取水层。将合并的有机提取物用硫酸镁干燥并减压浓缩。用硅胶色谱法(梯度洗脱：1∶0→3∶1己烷/EtOAc)纯化油状残留物，得到异脲JVM.9，为黄色泡沫状(5.30g，77％)。TLC Rf＝0.34(3∶1己烷/EtOAc)；1H NMR(CDCl3，400MHz)δ8.08(d，1H，J＝8.8Hz)，7.65-7.58(m，4H)，7.43-7.30(m，6H)，7.03(dd，1H，J＝3.2，1.6Hz)，6.35(dd，1H，J＝3.2，0.8Hz)，6.19(dd，1H，J＝3.2，3.2Hz)，5.38(dd，1H，J＝8.6，3.4Hz)，4.62(s，2H)，4.36-4.19(m，2H)，4.02(ddd，1H，J＝7.6，3.8，3.8Hz)，3.75(dd，1H，J＝10.2，4.0Hz)，3.25(dd，1H，J＝10.2，8.2Hz)，2.50(s，3H)，1.35(t，3H，J＝7.0Hz)，1.04(s，9H)ppm；13C NMR(CDCl3，100MHz)δ170.6，146.7，135.5，135.4，132.8，132.7，129.8，129.7，127.7，127.6，125.2，117.0，111.0，110.4，93.6，78.4，63.4，62.8，60.8，47.7，26.6，19.1，14.5，14.0ppm；IR(薄膜)v3289，2932，2858，1669，1561，1428，1333，1160，1113，732cm-1；HRMS(ES+)：C30H37Cl3N4O5S2Si计算值为730.1040，实测值为753.0940(MNa+)。
Figure BDA0000129181990000951
向装有磁力搅拌棒的100mL厚壁试管中加入异脲JVM.9(1.98g，2.71mmol)、NH4OAc(1.0g，13.0mmol，4.8当量)和NH3(40mL的2.0M MeOH溶液，80.0mmol，29.5当量)。用特氟龙螺旋帽封闭该容器，在70℃下加热该内容物24h。将该反应混合物冷却至室温并减压浓缩。对未纯化产物进行的1H NMR分析表明，所得物质的纯度足以满足后续使用。
将未纯化的胍溶于13.0mL的MeCN，并加入iPr2NEt(2.36mL，13.5mmol，5.0当量)。冷却该溶液至0℃，并加入纯的CF3CO2Et(966μL，8.12mmol，3.0当量)。加热内容物至室温并搅拌24h。然后加入额外份数的iPr2NEt(2.36mL，13.5mmol，5.0当量)和CF3CO2Et(966μL，8.12mmol，3当量)。搅拌该混合物24h后，减压移除所有挥发物。用硅胶色谱法(梯度洗脱：己烷→2∶1己烷/EtOAc)纯化分离出的产物，得到双胍JVM.10，为白色固体(1.64g，79％)。TLCRf＝0.43(2∶1己烷/EtOAc)；1H NMR(CD3OD，400MHz)δ7.58-7.52(m，5H)，7.42-7.23(m，6H)，6.40-6.38(m，1H)，6.30(dd，1H，J＝3.2，3.2Hz)，5.41(brs，1H)，4.64(d，1H，J＝11.2Hz)，4.60(d，1H，J＝11.2Hz)，4.07(ddd，1H，J＝5.2，5.2，2.4Hz)，3.78-3.66(m，2H)，0.94(s，9H)ppm；13CNMR(CDCl3，100MHz)δ169.2(q，J＝36.4Hz)，155.9，154.6，135.54，135.50，132.13，132.10，130.3(2H)，128.1(2H)，125.0，120.1，116.4(d，J＝284Hz)，114.5，113.2，94.0，78.3，63.5，57.2，43.7，26.8，19.1ppm；IR(薄膜)v3448，3351，1645，1535，1261，1202，1116，855，736，702cm-1。
Figure BDA0000129181990000961
向50mL圆底烧瓶中加入Tces胍JVM.10(131mg，0.17mmol)、Rh2(esp)2(6.5mg，8.6μmol，0.05当量)、PhI(OAc)2(137mg，0.43mmol，2.5当量)和MgO(31mg，0.77mmol，4.5当量)。向合并的固体中加入6.8mL的甲苯。在42℃下加热获得的深绿色反应混合物达3h。然后，将该混合物冷却至室温，并直接过硅胶柱。梯度洗脱(己烷→1∶1己烷/EtOAc)，得到胍JVM.11，为白色固体(74mg，52％)。TLC Rf＝0.39(3∶2己烷/EtOAc)；1H NMR(CD3OD，400MHz)δ7.63-7.56(m，4H)，7.48-7.39(m，6H)，6.80(dd，1H，J＝2.0，0.8Hz)，6.31(dd，1H，J＝6.0，0.4Hz)，6.09(dd，1H，J＝6.0，2.0Hz)，4.65(d，1H，J＝11.2Hz)，4.62(d，1H，J＝11.2Hz)，4.33(d，1H，J＝2.8Hz)，3.86-3.82(m，1H)，3.74(dd，1H，J＝10.4，4.4Hz)，3.51(dd，1H，J＝7.6，10.4Hz)，2.07(s，3H)，1.01(s，9H)；13C NMR(CDCl3，125MHz)δ169.8，168.1(q，J＝36.5Hz)，159.1，157.7，135.55，135.52，132.5，131.9，131.7，130.6，130.5，130.4，128.2，128.1，116.6(d，J  ＝285.0Hz)，93.7，84.7，81.4，78.2，63.4，57.0，55.8，26.7，20.9，19.1ppm；IR(薄膜)v3282，2933，2860，1743，1622，1429，1351，1150，1017，853，703cm-1。
Figure BDA0000129181990000971
将乙酸烯丙酯JVM.11(352mg，0.43mmol)和三乙基硅烷(688μL，4.26mmol，10.0当量)在9.0mL CH2Cl2中的溶液冷却至-78℃，并加入BF3·OEt2(216μL，1.70mmol，4.0当量)。使反应内容物缓慢升温至0℃并在该温度下搅拌3h。然后，加入15mL的NaHCO3饱和水溶液使该反应淬灭。剧烈搅拌获得的两相溶液15min。然后将该混合物用25mL的EtOAc稀释，并转移至分液漏斗中。收集有机层并用2x 25mL的EtOAc萃取水相。将合并的有机提取物用硫酸镁干燥并减压浓缩。用硅胶色谱法(梯度洗脱：己烷→2∶1己烷/EtOAc)纯化分离出的物质，得到烯烃JVM.12，为白色固体(251mg，73％)。TLC Rf＝0.45(1.5∶1己烷/EtOAc)；)；1H NMR(CD3OD，400MHz)δ7.64-7.57(m，4H)，7.48-7.37(m，6H)，6.17(ddd，1H，J＝6.0，2.0，2.0Hz)，5.93(ddd，1H，J＝6.0，2.0，2.0Hz)，4.62(d，1H，J＝11.2Hz)，4.59(d，1H，J＝11.2Hz)，4.35(m，2H)，4.09(ddd，17.0，2.2，2.2Hz，3.81-3.77(m，1H)，3.71(dd，1H，J＝11.2，5.2Hz)，3.54(dd，1H，J＝11.2，8.4Hz)，1.01(s，9H)ppm；13C NMR(CDCl3，125MHz)δ167.8.(q，J＝35.6Hz)，160.2，157.8，135.79，135.77，132.2，132.1，131.9，130.50，130.48，128.3(2H)，127.1，116.8(d，J＝285Hz)，93.9，82.4，78.4，63.7，59.1，56.1，53.9，26.9，19.3ppm；IR(薄膜)v3286，2933，1634，1569，1429，1114，907，736cm-1。
Figure BDA0000129181990000981
向装有磁力搅拌棒的100mL厚壁试管中加入异脲JVM.9(3.98g，5.44mmol)、NH4OAc(2.10g，27.2mmol，5.0当量)和NH3(32mL的2.0M MeOH溶液，64.0mmol，11.8当量)。用特氟龙螺旋帽封闭该容器，并在70℃下加热该内容物24h。将该反应混合物冷却至室温并减压浓缩。用硅胶色谱法(梯度洗脱：1∶1己烷/EtOAc→3∶17MeOH/EtOAc)纯化分离出的物质，得到双胍JVM.13，为白色泡沫状(3.38g，85％)。TLCRf＝0.31(6∶1EtOAc/MeOH)；1H NMR(CD3OD，500MHz)δ7.56-7.61(m，4H)，7.36-7.45(m，7H)，6.45(d，1H，J＝3.4Hz)，6.42(dd，1H，J＝3.4，3.4Hz)，5.44(bs，1H)，4.61(d，1H，J＝2.5Hz)，3.91-3.95(m，1H)，3.70(dd，1H，J＝10.8，4.5Hz)，3.60(dd，1H，J＝10.6，5.8Hz)，1.91(s，3H)，0.96(s，9H)ppm；13C NMR(CD3OD，125MHz)δ157.7，151.9，136.73，136.72，133.59，133.47，131.2(2H)，129.09，129.08，128.5，119.2，115.5，114.2，95.7，79.3，65.3，57.6，44.8，27.4，20.0ppm；IR(薄膜)v2932，1699，1627，1542，1427，1330，1184，1114，1019，846，703cm-1。
Figure BDA0000129181990000982
将双胍JVM.13(3.24g，4.43mmol)的44mL CH2Cl2溶液冷却至-20℃，向其中顺序加入iPr2NEt(1.54mL，8.84mmol，2.0当量)和三氯乙酰氯(572μL，5.10mmol，1.15当量)。在-20℃下搅拌该反应混合物1h，然后加入50mL的NaHCO3饱和水溶液使该反应淬灭。用100mL的EtOAc稀释该两相内容物，并转移至分液漏斗中。收集有机层并用2x50mL的EtOAc萃取水相。将合并的有机提取物用硫酸镁干燥并减压浓缩。用硅胶色谱法(梯度洗脱：1∶0→3∶1己烷/EtOAc)纯化分离出的物质，得到胍JVM.14，为白色固体(3.14g，89％)。TLCRf＝0.43(2∶1己烷/EtOAc)；mp 174-176℃；[α]Na-51.6°(c＝0.71，MeOH)；1H NMR(CD3OD，400MHz)δ7.59(dd，1H，J＝3.2，1.6Hz)，7.58-7.53(m，4H)，7.40-7.32(m，6H)，6.40-6.37(m，1H)，6.28(dd，1H，J＝3.2，3.2Hz)，5.42(br s，1H)，4.65(d，1H，J＝11.2Hz)，4.61(d，1H，J＝11.2Hz)，4.12(ddd，1H，J＝5.2，5.2，2.4)，3.75-3.66(m，2H)，0.93(s，9H)ppm；13C NMR(CD3OD，125MHz)δ173.9，157.5，155.5，136.57，136.55，133.4，133.3，131.0(2)，128.96，128.92，127.3，120.5，114.0，113.4，97.3，95.5，79.2，65.4，58.2，44.9，27.2，19.8ppm；IR(薄膜)v3464，3358，2931，2859，1603，1589，1363，1212，1115，840，739cm-1；HRMS(ES+)：C29H32Cl6N6O5SSi计算值为814.0055，实测值为836.9949(MNa+)。
Figure BDA0000129181990000991
向200mL圆底烧瓶中加入Tces胍JVM.14(1.675g，2.05mmol)、Rh2(esp)2(78mg，0.10mmol，0.05当量)、PhI(OAc)2(1.65g，5.12mmol，2.5当量)和MgO(372mg，9.23mmol，4.5当量)。向合并的固体中加入81mL的CH2Cl2。用玻璃塞封闭该烧瓶，在42℃下加热获得的深绿色反应混合物达2.5h。然后，通过一小块硅藻土垫过滤该悬浮液。用CH2Cl2涮洗该烧瓶和滤饼。向合并的滤液中加入80mL的1∶1NaHCO3饱和水溶液/饱和Na2S2O3的溶液。将该混合物转移至分液漏斗，收集有机层，并用2x50mL的EtOAc提取水相。将合并的有机提取物用硫酸镁干燥并减压浓缩。用硅胶色谱法(梯度洗脱：1∶0→2∶1己烷/EtOAc)纯化油状残留物，得到所需的三环JVM.15，为白色固体(1.12g，62％)。TLC Rf＝0.27(2∶1己烷/EtOAc)；1H NMR(CD3OD，400MHz)δ7.64-7.58(m，4H)，7.47-7.40(m，6H)，6.86(d，1H，J＝2.0Hz)，6.32(d，1H，J＝6.0Hz)，6.10(dd，1H，J＝5.8，2.2Hz)，4.67(d，1H，J＝11.2Hz)，4.63(d，1H，J＝11.0Hz)，4.36(d，1H，J＝2.4Hz)，3.86(ddd，1H，J＝8.0，4.4，2.4Hz)，3.73(dd，1H，J＝10.4，4.4Hz)，3.51(dd，1H，J＝10.6，7.8Hz)，2.09(s，3H)，1.02(s，9H)ppm；13C NMR(CDCl3，125MHz)δ172.6，169.6，158.8，157.4，135.52，135.50，132.4，131.8，131.7，130.6，130.4，130.3，128.17，128.13，95.8，93.7，85.2，81.4，78.2，63.6，56.8，55.7，26.8，21.1，19.1ppm；IR(薄膜)v3286，2932，2859，1742，1624，1574，1374，1179，1088，1015，909，831，735，703cm-1；HRMS(ES+)：C31H34Cl6N6O7SSi计算值为872.0110，实测值为895.0004(MNa+)。
将乙酸烯丙酯JVM.15(1.02g，1.16mmol)和三乙基硅烷(940μL，5.82mmol，5.0当量)在24.0mL CH2Cl2中的溶液冷却至-78℃，并加入BF3·OEt2(339μL，2.68mmol，2.3当量)。使反应内容物缓慢升温至室温并搅拌1.5h。然后，加入40mL的NaHCO3饱和水溶液使该反应淬灭。剧烈搅拌获得的两相溶液达15min。将该混合物用50mL的EtOAc稀释，并转移至分液漏斗中。收集有机层并用2x25mL的EtOAc萃取水层。将合并的有机提取物用硫酸镁干燥并减压浓缩。用硅胶色谱法(梯度洗脱：己烷→2∶1己烷/EtOAc)纯化分离出的物质，得到烯烃JVM.16，为白色固体(792mg，83％)。TLCRf＝0.48(2∶1己烷/EtOAc)；1H NMR(CD3OD，400MHz)δ7.65-7.59(m，4H)，7.46-7.37(m，6H)，6.17(ddd，1H，J＝6.0，1.8，1.8Hz)，5.95(ddd，1H，J＝6.0，2.2，2.2Hz)，4.63(d，1H，J＝11.2Hz)，4.60(d，1H，J＝11.2Hz)，4.37(ddd，1H，J＝17.0，2.2，2.2Hz)，4.32(d，1H，J＝2.4Hz)，4.17(ddd，1H，J＝17.0，2.0，2.0Hz)，3.82(ddd，1H，J＝8.0，4.4，2.0Hz)，3.70(dd，1H，J＝10.6，4.8Hz)，3.55(dd，1H，J＝10.6，8.0Hz)，1.02(s，9H)ppm；13CNMR(CDCl3，125MHz)δ172.4，159.7，157.7，135.6(2)，131.9(2)，131.7，130.3(2)，128.1(2)，127.0，96.3，93.8，82.3，78.2，63.8，58.3，55.8，53.8，26.8，19.1ppm；IR(薄膜)v3281，2933，2859，1631，1565，1377，1179，1113，908，840，734cm-1；HRMS(ES+)：C29H32Cl6N6O5SSi计算值为814.0055，实测值为836.9951(MNa+)。
Figure BDA0000129181990001011
将烯烃JVM.16(206mg，0.25mmol)的5.0mL THF溶液冷却至-78℃，并加入四丁基氟化铵(305μL的1.0M THF溶液，0.305mmol，1.2当量)。将该混合物加热至0℃并在该温度下搅拌20min。然后，加入5.0mL的NH4Cl饱和水溶液使该反应淬灭。用10mL的EtOAc稀释该内容物，并转移至分液漏斗中。收集有机层并用3x10mL的EtOAc萃取水相。将合并的有机提取物用硫酸镁干燥并减压浓缩。1H NMR分析表明该物质的纯度合适，可直接在后续反应中使用。用硅胶色谱法(2∶1→1∶2己烷/EtOAc)获得纯的脱甲硅基醇样品。TLCRf＝0.33(1∶2己烷/EtOAc)；1H NMR(CD3OD，400MHz)δ6.28(ddd，1H，J＝6.2，2.0，2.0Hz)，6.08(ddd，1H，J＝6.2，2.2，2.2Hz)，4.67(d，1H，J＝11.2Hz)，4.64(d，1H，J＝11.2Hz)，4.43(m，2H)，4.35(d，1H，J＝2.8Hz)，3.69-3.63(m，2H)，3.57(dd，1H，J＝12.4，8.4Hz)ppm；13C NMR(CDCl3，125MHz)δ172.3，159.4，157.9，130.9，127.4，96.5，94.1，83.1，78.4，61.7，55.5，55.2，54.5ppm；IR(薄膜)v3289，1616，1562，1379，1175，905，841，730cm-1。
将未纯化的醇的10.0mL CH2Cl2溶液冷却至-20℃，并滴加三氯乙酰异氰酸酯(508μL的0.5M CH2Cl2溶液，0.25mmol)。将该混合物在-20℃下搅拌15min，用20mL EtOAc稀释，并加入10mL的NaHCO3饱和水溶液使该反应淬灭。将内容物转移至分液漏斗并收集有机层。用2x10mL的EtOAc萃取水层。将合并的有机提取物用硫酸镁干燥、过滤并减压浓缩。将分离出的物质再溶于10.0mL的MeOH中并搅拌该溶液12h。然后，将该混合物减压浓缩。用硅胶色谱法(梯度洗脱：己烷→1∶2己烷/EtOAc)纯化油状残留物，得到氨基甲酸酯JVM.17，为白色固体(121mg，两步获得76％)。TLCRf＝0.18(1∶2己烷/EtOAc)；1H NMR(CD3OD，400MHz)δ6.32(ddd，1H，J＝6.2，2.0，2.0Hz)，6.04(ddd，1H，J＝6.2，2.2，2.2Hz)，4.64(d，1H，J＝11.2Hz)，4.61(d，1H，J＝11.2Hz)，4.44(d，1H，J＝2.4Hz)，4.43-4.40(m，2H)，4.15-4.03(m，2H)，3.86(ddd，1H，J＝7.4，4.8，2.4Hz)ppm；13C NMR(CD3OD，125MHz)δ172.9，161.3，159.0，158.6，131.7，129.0，97.7，95.5，83.3，79.4，64.3，60.5，55.0，54.7ppm；IR(薄膜)v3292，2951，2457，1723，1617，1565，1494，1341，1175，1086，895，842，752cm-1；HRMS(ES+)：C14H15Cl6N7O6S计算值为618.8936，实测值为641.8830(MNa+)。
Figure BDA0000129181990001021
向烯烃JVM.17(117mg，0.20mmol)的4.0mL THF溶液中依次加入N-甲基吗啉-N-氧化物(44mg，0.38mmol，2.0当量)和OsO4(24μL的4％水溶液，3.8μmol，0.02当量)。搅拌该反应混合物12h，然后加入4mL的Na2S2O3饱和水溶液使反应淬灭。用8mL的EtOAc稀释该内容物，并转移至分液漏斗中。收集有机层并用2x4mL的EtOAc萃取水相。将合并的有机提取物用硫酸镁干燥并减压浓缩。用硅胶色谱法(梯度洗脱：2∶1→0∶1己烷/EtOAc)纯化油状残留物，得到二醇JVM.18，为白色固体(102mg，82％)。TLC Rf＝0.33(neatEtOAc)；1H NMR(CD3OD，400MHz)δ4.63(s，2H)，4.56(d，1H，J＝2.8Hz)，4.54(ddd，1H，J＝7.6，7.6，4.0Hz)，4.21-4.14(m，2H)，3.98(dd，1H，J＝11.6，8.0Hz)，3.95(d，1H，J＝4.0Hz)，3.79(ddd，1H，J＝7.2，6.0，2.8Hz)，3.45(dd，1H，J＝11.6，7.6Hz)ppm；13C NMR(CD3OD，125MHz)δ171.6，160.4，158.2，157.8，96.7，94.3，80.7，78.2，76.1，67.9，63.0，55.7，53.4，50.0ppm；IR(薄膜1)v3299，2985，1711，1618，1567，1376，1321，1177，1088，902，845，760cm-1；HRMS(ES+)：C14H17Cl6N7O8S计算值为652.8990，实测值为675.8892(MNa+)。
Figure BDA0000129181990001031
将苯甲酰氰(1.64mL的0.1M CH2Cl2溶液，0.164mmol，1.1当量)滴加到-78℃的二醇JVM.18(98mg，0.149mmol)和4-二甲基氨基吡啶(72.8mg，0.60mmol，4.0当量)在6.0mL 3∶1CH2Cl2/MeCN混合物中的溶液里。在-78℃下搅拌进行该反应达1.5h，然后用50μL的MeOH淬灭。用10mL的EtOAc和5mL的NaHCO3饱和水溶液稀释该内容物，并转移至分液漏斗中。收集有机层并用2x10mL的EtOAc萃取水相。将合并的有机提取物用硫酸镁干燥并减压浓缩。用硅胶色谱法(梯度洗脱：己烷→1∶2己烷/EtOAc)纯化油状残留物，得到苯甲酸酯JVM.19，为白色固体(78mg，69％)。1H NMR(CD3OD，400MHz)δ8.12-8.09(m，2H)，7.66-7.61(m，1H)，7.53-7.48(m，2H)，5.61(ddd，1H，J＝8.4，7.6，4.0Hz)，4.67(d，1H，J＝10.8)，4.64(d，1H，J＝10.8Hz)，4.63(d，1H，J＝3.2Hz)，4.40(d，1H，J＝4.0Hz)，4.29-4.15(m，3H)，3.85(ddd，1H，J＝8.4，5.2，2.8Hz)，3.77(dd，1H，J＝11.8，7.4Hz)ppm；13C NMR((CD3)2CO，100MHz)δ171.0，165.5，160.0，158.1，156.15，133.5，129.8，129.5，128.6，94.4，81.0，77.9，74.3，71.0，62.5，54.4，53.1，47.9ppm；IR(薄膜)v3294，2985，1715，1620，1274，1177，902，846，760，716cm-1。
Figure BDA0000129181990001032
向苯甲酸酯JVM.19(12.7mg，16.7μmol)的700μL CH2Cl2溶液中加入戴斯-马丁氧化剂(10.9mg，26.0μmol，1.5当量)。搅拌进行该反应达20min，然后加入700μL的1∶1NaHCO3饱和水溶液/Na2S2O3饱和水溶液使反应淬灭。剧烈搅拌该两相混合物达10min，用1mL的CH2Cl2稀释，并转移至分液漏斗中。收集有机层并用1x1mL的CH2Cl2萃取水相。将合并的有机提取物直接过硅胶柱。用硅胶色谱法(梯度洗脱：己烷→1∶2己烷/EtOAc)纯化，得到JVM.20，为白色固体(10mg，78％)。1H NMR((CD3)2CO，400MHz)δ9.44(brs，1H)，8.20-8.17(m，2H)，7.70-7.65(m，1H)，7.56-7.50(m，2H)，6.76(brs，1H)，6.65(brs，1H)，6.00(brs，2H)，5.72(dd，1H，J＝8.6，7.0Hz)，4.87(d，1H，J＝2.4Hz)，4.61(s，2H)，4.35(dd，1H，J＝12.2，8.6Hz)，4.28-4.25(m，2H)，4.08(m，1H)，3.62(dd，1H，J＝12.2，7.2Hz)ppm；13C NMR((CD3)2CO，100MHz)δ171.0，165.9，160.2，158.6，156.2，133.7，130.0，129.2，128.5，98.4，96.8，94.4，80.6，77.9，73.6，62.6，54.9，53.7，47.5ppm；IR(薄膜)v3286，1714，1618，1566，1318，1274，1175，1088，1016，903cm-1。
Figure BDA0000129181990001041
向二醇JVM.20(5.8mg，7.6μmol)的2.0mL MeOH溶液中加入50μL的CF3CO2H。搅拌进行该反应达30min，然后加入Pd/C(22mg的10wt.％，0.021mmol，2.75当量)。将反应容器放于高压帕尔(Parr)贮罐中，将其密封并用H2气(800psi)冲洗六次。将该贮罐加压至800psi的H2，在该压力下搅拌内容物12h。然后将该贮罐放空，用菲歇尔(Fisher)0.2μm PTFE注射器式过滤器过滤反应混合物。用2mL的MeOH洗涤烧瓶和过滤器，并将滤液减压浓缩。将薄膜残余物溶于1.0mL NH3的2.0M MeOH溶液中。搅拌该溶液15min后，减压移除所有挥发性物质。将分离出的物质直接溶于2.0mL的0.5MCF3CO2H水溶液并搅拌24h。减压浓缩该溶液，得到薄膜状产物，用反相HPLC纯化(Alltima C18，10μM，10x250mm柱，1∶99→30∶70MeCN/10mM C3F7CO2H水溶液梯度洗脱20min，214nm UV检测)。流速为6mL/min，11β-OH-STX的保留时间为13.7-15.5min，分离得到白色吸湿性固体(4.6mg，83％)。1H NMR(D2O，400MHz)δ4.80(1H)，4.45(dd，1H J＝8.0，7.2Hz)，4.33(dd，1H，J＝11.6，9.6Hz)，4.07-3.98(m，2H)，3.82(dd，1H，J＝9.6，4.4Hz)，3.27(dd，1H，J＝10.4，7.2Hz)ppm；13CNMR(D2O，600MHz，HMBC和HSQC确定)δ158.7，157.6，155.5，97.6，81.7，70.5，63.0，57.5，53.0，48.5ppm；HRMS(ES+)：C10H17N7O5计算值为315.1291，实测值为316.1366(MH+)。
Figure BDA0000129181990001051
向11β-OH-STX(7.3mg，9.8μmol)和2，6-二叔丁基-4-甲基吡啶(55mg，0.27mmol，27.5当量)的溶液中滴加DMF·SO3(893μL的0.1M N-甲基吡咯烷酮溶液，89.3μmol，9.1当量)。搅拌该反应混合物3h，然后加入300μL的H2O使反应淬灭。真空浓缩该溶液，并用反相HPLC纯化该薄膜残余物(Alltima C18柱，10μM，10x250mm柱，1∶99MeCN/10mM C3F7CO2H水溶液梯度洗脱20min，214nm UV检测)。流速为6mL/min，GTX 3的保留时间为6.8-7.9min，分离得到白色吸湿性固体(4.2mg，71％)。[α]Na+43.3°(c＝0.40(CF3CF2CF2CO2 -盐)；1H NMR(D2O，400MHz)δ4.96(dd，1H，J＝8.2，6.8Hz)，4.82(d，1H，J＝1.2Hz)，4.30(dd，1H，J＝11.8，9.4Hz)，4.17(dd，1H，J＝10.6，8.2Hz)，4.06(dd，1H，J＝11.8，5.4Hz)，3.82(ddd，1H，J＝9.0，5.4，1.2Hz)，3.58(dd，1H，J＝10.6，6.8Hz)ppm；13C NMR(D2O，600MHz，由HMBC和HSQC确定)δ158.7，157.6，155.5，97.3，81.6，75.7，63.0，57.2，53.1，47.4ppm；HRMS(ES+)：C10H15N7O7S计算值为377.0754，实测值为378.0833(MH+)。
合成的和天然的(+)-膝沟藻毒素3(参见文献：Onodera，H.；Satake，M.；Oshima，Y.；Yasumoto，T.；Carmichael，W.W.Nat.Toxins.1997，5，146-151)的光谱数据的对比
实施例3：
在利用前面的噁唑烷酮中间体获得了许多具有线性长支链的石房蛤毒素衍生的分子探针之后，我们进一步利用该化学性质合成了许多支链衍生物。这些分子在石房蛤毒素母核附近有较大的空间体积，这潜在地使毒素的结合不稳定。我们设想采用这些分子并结合突变钠通道，从而绘制出当STX结合到所述通道中时其侧链周围的立体环境。此外，可以想到引入额外的化学结构部分(“凸点”(bump))来设计石房蛤毒素衍生物，使其对野生型通道具有低的结合亲和力而对具有相应“孔”的突变体具有高的结合亲和力。(参见文献：AnnualReview of Cell and Developmental Biology 2001，17，405-433，通过引用的方式将其内容并入本文中)。
在最初的研究中，我们设计了一组分子，其在氨基甲酸酯侧链的氮以及该氮附近的碳上具有支链。通过定点突变构建两个突变通道。在实施例3的表1中示出了最初的膜片钳结果。收集β-STX酚(β-STXol)数据点，表明了STX及其衍生物在通道孔内类似地定向。STX对β-STX酚以及环己基STX对环己基β-STX酚的亲和力类似地降低，为该两种分子都以类似的定向方式位于通道孔中提供了强有力的初步证据。
虽然这些石房蛤毒素衍生物对所述两种突变体之一都没有显示出比野生型通道更高的亲和力，但是与天然STX相比，它们确实表现出显著的亲和力差异。尤其当针对M1240A突变体进行测试时，母体化合物的失稳程度达大约40倍，而环己胺衍生物的失稳程度仅为4倍。这种差异可能暗示了甲硫氨酸突变为较小的丙氨酸，为氨基甲酸酯的占据提供了更大的空间，从而更好地容纳环己基侧链。正在考察钠通道的另外的突变以进一步研究创建“洞”以容纳较大的氨基甲酸酯侧链(“凸点”)的可能性。
实施例3表1：各种STX衍生物对Nav1.4及其突变体的亲和力
Figure BDA0000129181990001081
除了这些结构方面的研究，我们还设计了用于在体内对钠通道成像的其他探针。具体而言，我们设计了这样的STX衍生物，其中可通过生理学稳定的肟键而引入18F-标记的苯甲醛。(参见文献：Journal of Nuclear Medicine 2008，49，804-813，通过引用的方式将其内容并入本文中。)从我们通常采用的己胺封端的中间体合成该分子的示例性合成途径如图12所示。图12示出了合成PET成像探针的合成流程图。合成研究表明，可以成功地进行最初的偶联，而Cheng等人的工作证实了肟键可容易地形成并且在体内是稳定的。
实施例4：
实施例4描述了皮肤微针应用(+)-石房蛤毒素的效果。当通过微针输送来测试石房蛤毒素的止痛功效时，所有大鼠都用异氟醚(2.5％)深度麻醉。每只雄性Sprague-Dawley大鼠(Harlan，250g)的左、右面颊均被完全脱毛，之后用乙醇擦拭使其彻底清洁。
在深度麻醉的情况下，对每只大鼠施用微针贴片。测试仪用一对钝缘的镊子将一侧面颊的皮肤向后拉，以使大鼠的皮肤绷紧。此时，测试仪将推动含石房蛤毒素的微针贴片向下进入皮肤。同样，在相对一侧的面颊上进行相同的操作过程；然而，该贴片起对照的作用，并且在微针针头内不含药物。每个测试组由施用了石房蛤毒素的6只大鼠组成。
微针贴片在大鼠皮肤上停留约20分钟，以确保足够的药物输送。在这段时间里，大鼠受异氟醚的作用减弱，并允许其在各自的笼子里恢复。一旦移除贴片，就腹膜内注射25％的尿烷(1mg/kg)，使大鼠轻微麻醉，从而允许在没有破坏性运动的情况下进行行为测量。开始20min后，在30min的时间内以10min的时间间隔、以及在接下来的2.5h中每30分钟一次地重复评估针对持续的伤害性加热的缩颊反应时间(cheek withdrawal latencies)。使用加热灯(设定为40V且定位于大鼠的面颊以上7厘米处)，对大鼠的左颊集中施加辐射热；记录大鼠回应热刺激所耗的时间。在右颊重复同样的过程。受热20秒后大鼠没有回应则认为是无响应。
结果：
用石房蛤毒素贴片处理过的皮肤对伤害性加热的反应显著(p＜0.05，ANOVA)低于对照皮肤(图13)。因此，观测到的热响应反应时间比用对照微针贴片处理过的皮肤要高2-2.5s，这表示疼痛敏感性适度降低。
实施例5：
5.1可合成和修饰石房蛤毒素和膝沟藻毒素。我们实验室已经实现了石房蛤毒素和膝沟藻毒素2/3的合成，以及修饰这些独特毒素的形式和功能的方法(图14)。我们对STX问题进行分析的详细讨论已经出现文献中。(参见文献：(a)Fleming，J.J.，M.D.McReynolds，and J.Du Bois，(+)-saxitoxin：a first and second generationstereoselective synthesis.J Am Chem Soc，2007.129(32)：p.9964-75。(b)Fleming，J.J.and J.Du Bois，A synthesis of(+)-saxitoxin.J AmChem Soc，2006.128(12)：p.3926-7。)我们的研究已经证明，对STX中伯氨基甲酸酯单元(C13)的修饰没有显著改变该化合物对TTX-sNaV通道的亲和力。基于这些数据，我们已经制备了胺衍生的STX(NH2-STX)，其可连接不同的辅基(如荧光团、18F-标记物、生物素)。该化合物及相关结构的合成路线已被高度优化，以便于以多克的规模制备关键中间体。我们已采用这些化学品制备Oregon-Green-STX和Cy5-STX轭合物，并已测试这些化合物对CHO细胞中表达的rNaV1.4的效力。全细胞电压钳记录表明，这两种分子都保留对该NaV同工型具有中纳摩尔级的亲和力。我们目前对异源rNaV1.7进行了电生理学测量，并计划采用rNaV1.8作为对照，对rNaV1.3和TTX-r通道也进行结合研究。
我们已经证明，NH2-STX可以有效地偶联到4-氟苯甲酸(SFB)的N-羟基琥珀酰亚胺酯上，从而生成[19F]苯甲酰胺-STX。经全细胞电生理学测量确定，我们的第一代PET药剂的非放射性类似物显示出了对rNaV1.4的IC50为46±7nM。重要的是，将SFB连接至NH2-STX的条件适合于生成该[18F]类似物(参见下文)。
膝沟藻毒素(GTXs)包括与STX在结构和功能上都密切相关的硫酸胍毒素家族。这些分子显示出针对TTX-s NaVs具有低到中纳摩尔级的效力。有趣的是，我们实验室的定性测量显示，相比于STX，GTX3具有慢得多的脱离速率结合动力学(off-rate binding kinetics)。由于我们能够通过从头合成而获得这些毒素，所以已经采取类似步骤来制备氨基甲酸酯衍生物，并评估这些新的构造对通道结合的影响。另外，我们已合成了NH2-GTX3类似物，并已证明这种物质会顺利地与荧光染料的反应性NHS酯发生一步式化学反应(图15)。我们现在所处的独特地位在于，除了这些毒素的其他那些对通道的结合亲和力和结合动力学发生改变(即较慢的脱离速率动力学，参见下面)的非天然衍生物以外，还进行STX和GTX3的标记形式之间的体内对比研究(即生物学分布、排泄速率、代谢)。只能通过这些毒素的从头组装的合成方案才能使这些研究成为可能。
5.2氨基甲酸酯修饰的STXs保留对NaV的纳摩尔亲和力并且能具有更长的作用持续时间。
一个要解决的关键问题在于是否可用成像剂将石房蛤毒素官能化而不显著干扰结合效力。我们已经通过设计这样的流程而制备了新的STX的荧光轭合物和PET轭合物，该流程利用了STX衍生物如4(图15)可用于选择性化学连接到亲电性酯试剂的性质。例如，化合物4，在温和的碱性条件下用Cy5-N-羟基琥珀酰亚氨基(NHS)酯处理时，仅得到偶联产物。该连接步骤通常是在小于3h内完成的，并且与各种NHS酯衍生物兼容，从而使得Oregon Green、Cy5和p-19F-苯甲酰胺衍生物的合成成为可能。电生理学记录确定了这些化合物都保留对NaV1.4具有低到中纳摩尔级的效力。
我们已经观察到，当向鼠科动物的后脚掌皮下注射Cy5-STX或天然STX时，在麻醉期(敏感性下降或痛阈值提高)内，针对机械性刺激，STX和Cy5-STX之间表现出明显的差异(图16)。就Cy5-STX而言，其局部麻醉作用持续60h或比STX本身长20倍以上。为了解释药物作用持续时间上的这种显著差异，据信，大的亲脂性Cy5染料分子可能与质膜紧密缔合，从而有效地起到膜“锚”的作用，而STX结构部分则位于通道孔的外口中。
5.3[18F]苯甲酰胺-STX的合成。
我们已经表明，NH2-STX可以选择性偶联到反应性NHS酯(如[19F]-4-氟苯甲酸)上。最近，用[18F]-SFB成功地复制了该偶联反应，生成了放射性标记的[18F]苯甲酰胺-STX(图17)。[18F]-SFB的制备详情如前所述。(参见文献：(a)Li，Z.B.等，18F-Labeled BBN-RGDHeterodimer for Prostate Cancer Imaging.J Nucl Med，2008.49(3)：p.453-61。(b)Wu，Z.等，18F-labeled mini-PEG spacered RGD dimer(18F-FPRGD2)：synthesis and microPET imaging of alphavbeta3integrin expression.Eur J Nucl Med Mol Imaging，2007.34(11)：p.1823-31。)在pH 9.5的水性CH3CN中进行与NH2-STX的偶联，并通过制备性HPLC来纯化产物。所有该化学反应可通过采用修改的GE TRACERlab FX-FN合成模块(GE Medical Systems；位于美国威斯康星州密尔沃基市)半自动完成。用无菌过滤器对[18F]苯甲酰胺-STX的纯化级分进行除菌，从而获得最终产物。通过为预装配的批料管瓶(batch vial)一部分的无菌注射器将制备的[18F]苯甲酰胺-STX的样品从所制备的批料的管瓶中取出。分配该等分试样，用于进行以下QC测试：外观检验、放射性化学和化学纯度、比放射性活度、无菌性、致热原性、pH值、残留溶剂分析、放射性核种识别(radionuclidicidentity)和细菌内毒素(LAL试验)。
5.4[18F]苯甲酰胺-STX的初步生物分布研究表明体内示踪剂的稳定性。
在将[18F]STX静脉内注射到小鼠体内(n＝3)后，获取器官以确定放射性标记的生物学分布。未观察到统计学相关的骨摄取量(0.05±0.03％ID/gm)，这表明氟苯甲酰胺基团不会在体内发生脱氟化作用。另外，在肾脏中发现了10.7±8.9％ID/g，看来尿排泄是主要的示踪剂清除途径。正如预期的那样，鉴于STX探针的双阳离子性，在脑中没有检测到示踪剂(0.03±0.02％ID/gm)；因此，预计该放射性示踪剂对中枢神经系统没有影响。
5.5在神经性疼痛大鼠模型中，[18F]苯甲酰胺-STX小动物PET-MRI(显微PET-MRI)表明示踪剂对神经损伤位点的结合作用提高。
在我们第一次尝试将NaV表达进行成像时，对遭受保留神经损伤(SNI)的Sprague-Dawely大鼠进行[18F]苯甲酰胺-STX显微PET-MRI，其中SNI是广泛接受的神经性疼痛模型，其涉及坐骨神经的3个主要分支中的2个发生连接。(参见文献：例如，Decosterd，I.and C.J.Woolf，Spared nerve injury：an animal model of persistentperipheral neuropathic pain.Pain，2000.87(2)：p.149-58。)由于MRI提供强烈的软组织反差以及外周神经和背根神经节的轮廓，我们利用了7.0T小动物MRI(可得自我们的小动物成像机构(Small AnimalImaging Facility))产生坐骨神经的解剖图。在该具体例子中，动物在受损伤后5周的时候(在手术后炎症已消散之后过了相当长的时间)进行成像。在异氟醚麻醉下，将动物牢固地定位于可转移的固定器上，其将小鼠或大鼠承载在固定位置，以用于周身研究以下两种成像模式：显微PET(GEHC(Suisna)公司的eXplore Vista microPET)以及显微MRI(通用电气公司的“MicroSigna 7.0”7T)。静脉内注射500μCi的[18F]苯甲酰胺-STX后，用显微PET对大鼠成像10min(注射放射性示踪剂后20min)，然后转移至显微MRI。固定在固定器上的基准标记物以及动物使得能够共同记录显微PET和显微MRI数据组。鼠固定器在任何所讨论的成像模式中均不会干扰成像过程。
在图18中，通过股骨的左侧坐骨神经损伤水平面的横向显微MR图像(左边的图像)显示出扩大的神经瘤，而右侧坐骨神经的尺寸和直径是正常的。中间的图像是在同一观察处得到的[18F]苯甲酰胺-STX显微PET实验的图像，右图示出了两个共同记录的图像。增强的显微PET信号出现在SNI产生的神经瘤的附近。相比之下，右侧神经中没有看到信号。另外，在受损神经附近的软组织中也表现出了反射性示踪剂摄取量的增加(红色箭头)。在神经瘤以外发现的活性可能描述了与神经损伤相关的其他变化，这可能是疼痛体验的重要组成部分。在神经瘤以外发现的[18F]STX活性表明，神经损伤附近的未受损组织的NaV上调也可能是慢性疼痛综合征发展的一个重要因素。其他人已在受损神经及其邻近的未受损神经中均观察到这样的前疼痛事件(pro-nociceptive event)。例如，已经在受损胫骨和正常的腓骨神经的细胞体和外周轴突以及SNI模型中的未受损腓肠神经中观测到NaV的β2亚单位的上调。(参见文献：例如，Pertin，M.等，Upregulation of the voltage-gated sodium channel beta2 subunit inneuropathic pain models：characterization of expression in injured andnon-injured primary sensory neurons.J Neurosci，2005.25(47)：p.10970-80。)另外经von Frey试验确定，在神经损伤中观测到的增加的[18F]苯甲酰胺-STX与动物左脚掌的触痛感增强相关联。图像的中心和前方的显微PET信号与排泄出的放射性示踪剂物质相关。
实施例6：
我们在此提供了修改的制备路线，其能够获得C11-硫酸化的钠离子通道阻断剂的衍生物(称为膝沟藻毒素)。我们的操作从醇1开始(图19)，其可按照实施例2所述的那样来制备。用亲电咪唑盐2处理该物质，获得碳酸苯酯。可将伯胺和仲胺添加到该物质中，从而产生氨基甲酸酯修饰的中间体如4a和4b。由五个步骤的序列完成STX/GTX的N21取代类似物如5a和5b的合成。
实验方案和表征数据：
Figure BDA0000129181990001151
将烯烃JVM.16(792mg，0.97mmol)的20mL THF溶液冷却至-78℃，并加入四丁基氟化铵(1.16mL的1.0M THF溶液，1.16mmol，1.2当量)。将该混合物加热至0℃并在该温度下搅拌20min。然后，加入20.0mL的NH4Cl饱和水溶液使该反应淬灭。用40mL的EtOAc稀释该内容物，并转移至分液漏斗中。收集有机层并用3x40mL的EtOAc萃取水相。将合并的有机提取物用硫酸镁干燥并减压浓缩。用硅胶色谱法(2∶1→1∶2己烷/EtOAc)纯化，得到JVM.21，为白色固体(424mg，75％)。TLC Rf＝0.33(1∶2己烷/EtOAc)；1H NMR(CD3OD，400MHz)δ6.28(ddd，1H，J＝6.2，2.0，2.0Hz)，6.08(ddd，1H，J＝6.2，2.2，2.2Hz)，4.67(d，1H，J＝11.2Hz)，4.64(d，1H，J＝11.2Hz)，4.43(m，2H)，4.35(d，1H，J＝2.8Hz)，3.69-3.63(m，2H)，3.57(dd，1H，J＝12.4，8.4Hz)ppm；13C NMR(CDCl3，125MHz)δ172.3，159.4，157.9，130.9，127.4，96.5，94.1，83.1，78.4，61.7，55.5，55.2，54.5ppm；IR(薄膜)n3289，1616，1562，1379，1175，905，841，730cm-1。
Figure BDA0000129181990001161
向乙醇JVM.21(424mg，0.73mmol)的7.3mL THF溶液中加入JVM.22(297mg，0.84mmol，1.2当量)。在室温下搅拌进行该反应达23h，然后加入15mL的NaHCO3饱和水溶液和20mL的EtOAc使反应淬灭。将内容物转移到分液漏斗中并收集有机相。用2x10mL的EtOAc萃取水相。将合并的有机提取物用硫酸镁干燥并减压浓缩。用硅胶色谱法(己烷→1∶2己烷/EtOAc)纯化，得到JVM.23，为白色固体(357mg，70％)。TLC Rf＝0.52(1∶2己烷/EtOAc)；1H NMR(CD2Cl2，400MHz)δ9.57(d，1H，J＝2.8Hz)，7.44-7.39(m，2H)，7.32-727(m，1H)，7.20-7.16(m，2H)，6.36(ddd，1H，J＝6.2，2.0，2.0Hz)，6.04(ddd，1H，J＝6.2，2.2，2.2Hz)，4.64(s，2H)，4.60-4.54(m，1H)，4.51-4.45(m，1H)，4.40(dd，1H，J＝12，6.4Hz)，4.35(d，1H，J＝3.2Hz)，4.31(dd，1H，J＝12.0，5.2Hz)，3.98-3.93(m，1H)ppm。
Figure BDA0000129181990001162
向JVM.23(53mg，0.075mmol))溶于750μL CH2Cl2的溶液中加入十四烷胺(150μL的1.0M CH2Cl2溶液，0.15mmol，2.0当量)。在室温下搅拌进行该反应达5h，然后加入附加的十四烷胺(300μL的1.0M CH2Cl2溶液)。在室温下再搅拌进行反应达12h，然后直接转移至硅胶柱。用硅胶色谱法(己烷→1∶2己烷/EtOAc)纯化残余物，得到JVM.24，为白色固体(22.1mg，36％)。TLC Rf＝0.53(1∶2己烷/EtOAc)；1H NMR(CD2Cl2，400MHz)δ9.61(br s，1H)，6.33(ddd，1H，J＝6.2，2.0，2.0Hz)，6.05(ddd，1H，J＝6.2，2.2，2.2Hz)，4.98(dd，1H，J＝5.6，5.6Hz)，4.67-4.60(m，3H)，4.48-4.41(m，1H)，4.23(dd，1H，J＝12.0，7.2Hz)，4.16(dd，1H，J＝12.0，5.2Hz)，4.11(d，1H，J＝4.0Hz)，3.87-3.81(m，1H)，3.17-3.10(m，2H)，1.53-1.44(m，2H)，1.27(br s，22H)，0.89(t，3H，J＝6.8Hz)ppm。
1H NMR(CD3OD，500MHz)δ4.81(s，1H)，4.41(dd，1H，J＝7.0，7.0Hz)，4.31(dd，1H，J＝11.5，9.5Hz)，4.06(dd，1H，J＝11.5，4.5Hz)，3.79-3.72(m，1H)，3.22(dd，1H，J＝10.5，7.0Hz)，3.18-3.06(m，2H)，1.51(br s，2H)，1.31(br s，22H)，0.92(t，3H，J＝7.0Hz)ppm。
1H NMR(D2O，500MHz)δ4.83(dd，1H，J＝7.5，7.5Hz)，4.63(d，1H，J＝0.5Hz)，4.19(dd，1H，J＝11.5，9.0Hz)，4.04(dd，1H，J＝10.5，8.0Hz)，3.96(dd，1H，J＝11.5，5.5Hz)，3.72(dd，1H，J＝5.0，9.0Hz)，3.44(dd，1H，J＝11.0，7.5Hz)，2.79(s，3H)，2.74(s，3H)ppm。
实施例7：
我们已经研究出使结构A描述的双胍基构架中的R7位置发生选择性官能化的条件。最为通常的是，这些物质由实施例2所述的烯烃JVM.16或JVM.17制备得到，但是也可从相关结构制备得到。可采用各种亲电试剂实现R7位置的选择性官能化，并且在所述的制备11β-OH-STX(实施例2)的一般途径之后，可通过一系列步骤将产物转化为完全脱保护的STX类似物。图20示出了在此位置装配丙烯酸酯和羟基亚甲基结构部分，并将该产物加工成STX的R7-取代类似物。图21示出了一系列根据相关方法制备的N7-取代的STX类似物及其电生理学数据，所述的电生理学数据涉及该化合物抑制哺乳动物的钠通道同工型NaV1.4的能力。
实验方案和表征数据：
Figure BDA0000129181990001181
向JVM.16(100mg，0.12mmol)的3.5mL CH2Cl2溶液中加入1，1，3，3-四甲基胍(15μL，0.12mmol，1.0当量)。搅拌该混合物1min，然后加入AW.1(65mg，0.21mmol，1.7当量)。1.5h后用短硅胶塞过滤该反应物。用硅胶色谱法(2∶1己烷/EtOAc)纯化，得到AW.2，为白色固体(98mg，71％)。TLC Rf＝0.31(2∶1己烷/EtOAc)；1H NMR(CDCl3，500MHz)δ9.52(s，1H)，7.65-7.60(m，4H)，7.50-7.27(m，16H)，6.91(s，1H)，6.12(d，1H，J＝6.0Hz)，5.82(d，1H，J＝6.0Hz)，5.30(s，2H)，4.91(q，2H，J＝10.0Hz)，4.63(s，2H)，4.45-4.39(m，2H)，4.21-4.15(m，1H)，3.92-3.85(m，1H)，3.80-3.74(br s，1H)，3.67-3.58(m，2H)，3.43-3.35(m，1H)，3.33-3.26(m，1H)，3.06-2.99(m，1H)，1.06(s，9H)ppm；13C NMR(CDCl3，125MHz)δ172.7，169.9，160.1，155.7，152.5，135.8，134.5，133.8，132.1，130.8，130.5，130.1，129.3，128.8，128.3，94.2，81.5，78.6，69.8，63.7，62.5，53.7，53.3，47.0，37.7，35.9，31.9，27.0，22.9，19.3，14.4ppm。
Figure BDA0000129181990001191
将JVM.16(30mg，0.037mmol)的1.48mL CH2Cl2溶液冷却至-20℃，然后顺序加入2-叔丁基-1，1，3，3-四甲基胍(7.1μL，0.037mmol，1.0当量)和AW.3(13.5mg，0.044mmol，1.2当量)。将该反应混合物缓慢加热至室温并搅拌1.5h。然后将内容物直接过硅胶柱。用硅胶色谱法(2.5∶1己烷/EtOAc)纯化，得到AW.4(30mg，0.029mmol，78％)。TLC Rf＝0.36(2∶1己烷/EtOAc)；1H NMR(CDCl3，500MHz)δ9.46(s，1H)，7.90(d，2H，J＝9.0Hz)，7.55-7.32(m，15H)，7.19(s，1H)，7.08(d，2H，J＝9.0Hz)，6.21-6.14(m，2H)，5.24-5.14(m，3H)，4.60-4.49(m，3H)，4.43(br s，1H)，4.38-4.23(m，2H)，3.74(br s，1H)，3.60(dd，1H，J＝10.5，6.5Hz)，3.47(dd，1H，J＝10.5，7.5Hz)，0.93(s，9H)ppm。
Figure BDA0000129181990001192
1H NMR(D2O，500MHz)δ4.72(s，1H)，4.39(dd，1H，J＝7.0，7.0Hz)，3.97(dd，1H，J＝10.0，8.0Hz)，3.86-3.78(m，1H)，3.77-3.63(m，4H)，3.70(s，3H)，2.40(dd，1H，J＝10.5，7.0Hz)，2.55-2.49(m，2H)ppm。
实施例8：
我们已经研究出了使得结构A描述的双胍基构架中的R3位置发生选择性官能化的条件。图22示出了在该位置装配正丙基，并将该产物加工成GTX3的C10-取代类似物。也研究了在C10位置装配甲基基团的类似条件，并在本实施例的以下实验部分直接说明。这些过程证明了我们能够制备STX和GTX的R3-取代类似物。
实验方案和表征数据：
Figure BDA0000129181990001201
将JVM.15(20mg，0.023mmol)的460μL CH2Cl2溶液冷却至-78℃，然后顺序加入Me2Zn(57μL的2.0M甲苯溶液，0.11mmol，5.0当量)和BF3·OEt2(6.61μL，0.053mmol，2.3当量)。使反应内容物缓慢升温至室温并搅拌1h。然后，加入1mL的NaHCO3饱和水溶液使该反应淬灭。剧烈搅拌获得的两相溶液达15min。然后将该混合物用3mL的EtOAc稀释，并转移至分液漏斗中。收集有机层并用2x 3mL的EtOAc萃取水相。将合并的有机提取物用硫酸镁干燥并减压浓缩。用硅胶色谱法(梯度洗脱：己烷→2∶1己烷/EtOAc)纯化分离出的物质，得到烯烃JW.1，为白色固体(11.7mg，61％)。1H NMR(CD3OD，500MHz)δ7.64-7.59(m，4H)，7.47-7.36(m，6H)，6.13(dd，1H，J＝7.5，2.5Hz)，5.89(dd，1H，J＝7.5，2.0Hz)，4.64(d，1H，J＝13.5Hz)，4.60(d，J＝13.5Hz)，4.58-4.51(m，1H)，4.20(d，1H，J＝3.5Hz)，3.79-3.75(m，1H)，3.72(dd，1H，J＝13.0，5.5Hz)，3.52(dd，1H，J＝13.0，10.0Hz)，1.55(d，3H，J＝8.5Hz)，1.01(s，9H)ppm。
Figure BDA0000129181990001202
将JVM.15(150mg，0.171mmol)的3.42mL CH2Cl2溶液冷却至-78℃，然后顺序加入烯丙基三甲基硅烷(136μL，0.86mmol，5.0当量)和BF3·OEt2(50μL，0.39mmol，2.3当量)。使反应内容物缓慢升温至室温并搅拌1.5h。然后，加入5mL的NaHCO3饱和水溶液使该反应淬灭。剧烈搅拌获得的两相溶液达15min。将该混合物用15mL的EtOAc稀释，并转移至分液漏斗中。收集有机层并用2x10mL的EtOAc萃取水相。将合并的有机提取物用硫酸镁干燥并减压浓缩。用硅胶色谱法(梯度洗脱：己烷→2∶1己烷/EtOAc)纯化分离出的物质，得到烯烃JW.2，为白色固体(102mg，70％)。1H NMR(CD3OD，500MHz)δ7.64-7.58(m，4H)，7.46-7.36(m，6H)，6.15(dd，1H，J＝7.5，2.5Hz)，5.95(dd，1H，J＝7.5，2.5Hz)，5.84-5.72(m，1H)，5.23-5.14(m，2H)，4.61(d，2H，J＝1.0Hz)，4.53-4.48(m，1H)，4.19(d，1H，J＝3.5Hz)，3.78-3.70(m，2H)，3.54-3.48(m，1H)，2.99-2.92(m，1H)，2.68(ddd，1H，J＝17.0，10.5，10.5Hz)，1.02(s，9H)ppm；13C NMR(CD3OD，125MHz)δ171.5，160.2，157.9，135.7，135.6，134.1，133.5，132.4，132.3，130.1，127.9，127.5，119.0，94.3，82.0，78.2，67.1，63.8，58.0，55.8，47.4，26.3，18.8ppm。
Figure BDA0000129181990001211
在N2环境中，向固体JW.2(102mg，0.12mmol)和Ru(PPh3)3Cl(1.1mg，0.0002mmol，0.01当量)中加入12mL脱氧的1∶1甲苯/EtOH。引入氢气气氛，并在室温下搅拌该反应混合物1h。然后，将反应物减压浓缩。用硅胶色谱法(梯度洗脱：己烷→2∶1己烷/EtOAc)纯化分离出的物质，得到JW.3，为白色固体(96mg，94％)。1HNMR(CD3OD，500MHz)δ7.67-7.62(m，4H)，7.49-7.40(m，6H)，6.28(dd，1H，J＝6.0，2.0Hz)，5.95(dd，1H，J＝6.0，2.0Hz)，4.67(d，1H，11.5Hz)，4.64(d，1H，11.5Hz)，4.52-4.48(m，1H)，4.21(d，1H，J＝3.0Hz)，3.82-3.76(m，2H)，3.55(dd，1H，J＝9.5，7.0Hz)，2.45-2.36(m，1H)，1.71-1.62(m，1H)，1.53-1.36(m，2H)，1.05(s，9H)，1.01(t，3H，J＝7.5Hz)ppm；13C NMR(CD3OD，125MHz)δ171.4，160.0，158.2，135.7，135.6，134.8，132.4，130.0，127.93，127.90，127.0，81.6，78.3，67.2，63.9，58.2，55.6，37.0，26.3，19.1，18.8，13.3，0.3ppm。
Figure BDA0000129181990001221
1H NMR(D2O，500MHz)δ4.35(d，1H，J＝6.0Hz)，4.16-4.13(m，2H)，4.04(d，1H，J＝6.0Hz)，3.67-3.62(m，1H)，3.53-3.48(m，1H)1.80(br s，1H)，1.63(br s，1H)，1.35(br s，2H)，0.86(t，3H，J＝7.5Hz)ppm。
应当指出本申请中的比率、浓度、数量、和其他数值数据均可表述为范围格式。可以理解，使用范围格式是为了方便和简洁，因此，应以灵活的方式理解，其不仅包括作为范围极限而明确叙述的数值，而且还包括所有包含在该范围内的每一个数值或亚范围，如同已经明确叙述了每一个数值或亚范围一样。例如，浓度范围“约0.1％至约5％”，应解释为不仅包括明确叙述的约0.1％到约5％的浓度，而且还包括所述范围内的每一种浓度(如1％、2％、3％、4％)和亚范围(如0.5％、1.1％、2.2％、3.3％、4.4％)。在实施方案中，术语“约”可包括根据该数值的有效数字所作的常规的四舍五入。另外，短语“约‘x’至‘y’”包括“约‘x’至约‘y’”。
可对上述实施方案进行各种变化和修改。所有这些修改和变化都包括在本申请公开和所附权利要求书保护的范围内。

Claims (21)

1.一种具有下述结构A的化合物、其同分异构体、其互变异构体、或这些物质中任意一者的前体药物、或这些物质中任意一者的可药用的盐：
Figure FDA0000129181980000011
结构A
其中R1选自由下列基团组成的组：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基、砜、-ORA、＝O、-C(＝O)RA、-OC(＝O)RA、-OC(＝O)ORA、-OC(＝O)N(RA)2、-CO2RA、-CN、-SCN、-SRA、-SORA、-SO2RA、-NO2、-N(RA)2、-NHC(O)RA和-C(RA)3，其中每个RA能独立地为诸如下列所述的基团：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基和砜；
其中R2选自由下列基团组成的组：氢、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、杂芳基(烷基)、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基、砜、-ORA、-C(＝O)RA、-OC(＝O)RA、-OC(＝O)ORA、-OC(＝O)N(RA)2、-CO2RA、-CN、-SO2RA、-NO2和-C(RA)3，其中每个RA能独立地为氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基和砜；
其中R3选自由下列基团组成的组：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基、砜、-ORA、＝O、-C(＝O)RA、-OC(＝O)RA、-OC(＝O)ORA、-OC(＝O)N(RA)2、-CO2RA、-CN、-SCN、-SRA、-SORA、-SO2RA、-N(RA)2、-NHC(O)RA和-C(RA)3，其中每个RA能独立地为氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基和砜；
其中R4选自由下列基团组成的组：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基、砜、-ORA、＝O、-C(＝O)RA、-OC(＝O)RA、-OC(＝O)ORA、-OC(＝O)N(RA)2、-CO2RA、-CN、-SCN、-SRA、-SORA、-SO2RA、-N(RA)2、-NHC(O)RA和-C(RA)3，其中每个RA能独立地为氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基和砜；
其中R5选自由下列基团组成的组：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、硫酸根、亚磺酰氨基、砜、-ORA、＝O、-C(＝O)RA、-OC(＝O)RA、-OC(＝O)ORA、-OC(＝O)N(RA)2、-CO2RA、-CN、-SCN、-SRA、-SORA、-SO2RA、-NO2、-N(RA)2、-NHC(O)RA和-C(RA)3，其中每个RA能独立地为氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基和砜；
其中R6选自由下列基团组成的组：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、硫酸根、亚磺酰氨基、砜、-ORA、＝O、-C(＝O)RA、-OC(＝O)RA、-OC(＝O)ORA、-OC(＝O)N(RA)2、-CO2RA、-CN、-SCN、-SRA、-SORA、-SO2RA、-NO2、-N(RA)2、-NHC(O)RA和-C(RA)3，其中每个RA能独立地为氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基和砜；以及
其中R7选自由下列基团组成的组：氢、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基、砜、-ORA、＝O、-C(＝O)RA、-OC(＝O)RA、-OC(＝O)ORA、-OC(＝O)N(RA)2、-CO2RA、-CN、-SO2RA、-NO2和-C(RA)3，其中每个RA能独立地为氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基和砜，
前提条件是：具有结构A的化合物不是选自石房蛤毒素、新石房蛤毒素、膝沟藻毒素、斑足蟾毒AB和图1所示化合物中的化合物。
2.一种具有下述结构B的化合物、其同分异构体、其互变异构体、或这些物质中任意一者的前体药物、或这些物质中任意一者的可药用的盐：
Figure FDA0000129181980000041
结构B
其中R1选自由下列基团组成的组：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基、砜、-ORA、＝O、-C(＝O)RA、-OC(＝O)RA、-OC(＝O)ORA、-OC(＝O)N(RA)2、-CO2RA、-CN、-SCN、-SRA、-SORA、-SO2RA、-NO2、-N(RA)2、-NHC(O)RA和-C(RA)3，其中每个RA能独立地为氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基和砜，
前提条件是：具有结构B的化合物不是选自石房蛤毒素、新石房蛤毒素、膝沟藻毒素、斑足蟾毒AB和图1所示化合物中的化合物。
3.一种具有下述结构C的化合物、其同分异构体、其互变异构体、或这些物质中任意一者的前体药物、或这些物质中任意一者的可药用的盐：
Figure FDA0000129181980000051
结构C
其中R1选自由下列基团组成的组：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基、砜、-ORA、＝O、-C(＝O)RA、-OC(＝O)RA、-OC(＝O)ORA、-OC(＝O)N(RA)2、-CO2RA、-CN、-SCN、-SRA、-SORA、-SO2RA、-NO2、-N(RA)2、-NHC(O)RA和-C(RA)3，其中每个RA能独立地为氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基和砜，
前提条件是：具有结构C的化合物不是选自石房蛤毒素、新石房蛤毒素、膝沟藻毒素、斑足蟾毒AB和图1所示化合物中的化合物。
4.一种具有下述结构D的化合物、其同分异构体、其互变异构体、或这些物质中任意一者的前体药物、或这些物质中任意一者的可药用的盐：
Figure FDA0000129181980000061
结构D
其中R1选自由下列基团组成的组：氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基、砜、-ORA、＝O、-C(＝O)RA、-OC(＝O)RA、-OC(＝O)ORA、-OC(＝O)N(RA)2、-CO2RA、-CN、-SCN、-SRA、-SORA、-SO2RA、-NO2、-N(RA)2、-NHC(O)RA和-C(RA)3，其中每个RA能独立地为氢、卤素、烷基、烯基、炔基、烷氧基、氰基、卤代烷基、二卤代烷基、三卤代烷基、全卤代烷基、全氟烷基、环烷基、(环烷基)烷基、取代苯基、(取代苯基)烷基、芳基、杂芳基、杂环型基团、杂环状基团、烷酰基、(单取代)氨基、受保护的(单取代)氨基、(双取代)氨基、杂芳基(烷基)、硝基、氧杂、氧代、磺酰基、亚磺酰氨基或砜，
前提条件是：具有结构D的化合物不是选自石房蛤毒素、新石房蛤毒素、膝沟藻毒素、斑足蟾毒AB和图1所示化合物中的化合物。
5.一种化合物，其包含与标记物、寡核苷酸、蛋白质、脂类、类固醇、抗体或抗体片段连接的权利要求1-4中任意一项所述化合物。
6.如权利要求5所述的化合物，其中所述的权利要求1-4中任意一项所述化合物通过共价键与标记物、寡核苷酸、蛋白质、脂类、类固醇、抗体或抗体片段连接。
7.如权利要求5所述的化合物，其包含寡核苷酸、蛋白质、脂类、类固醇、抗体或抗体片段，其中所述寡核苷酸、蛋白质、脂类、类固醇、抗体或抗体片段结构部分能有效地将石房蛤毒素类似物引导到钠通道、特异性电压门控钠通道同工型或表达NaV的细胞类型的附近。
8.如权利要求5所述的化合物，其中所述标记物选自由下列物质组成的组：放射性同位素、荧光结构部分、化学发光结构部分、酶、抗体、抗体片段、磁性颗粒和量子点。
9.一种药物组合物，其包含权利要求1-8中任意一项所述的化合物、其同分异构体、其互变异构体、或这些物质中任意一者的前体药物、或这些物质中任意一者的可药用的盐。
10.权利要求1-9中任意一项所述的化合物、其同分异构体、其互变异构体、或这些物质中任意一者的前体药物、或这些物质中任意一者的可药用的盐用于对需要接受治疗的受试者进行治疗的用途，其用量为能够有效治疗所述受试者的量。
11.权利要求1-9中任意一项所述的化合物、其同分异构体、其互变异构体、或这些物质中任意一者的前体药物、或这些物质中任意一者的可药用的盐用于降低受试者的神经元活性或者使得受试者的肌肉放松的用途，其用量为能够有效降低所述受试者的神经元活性或者能够有效使所述受试者的肌肉放松的量。
12.如权利要求10所述的用途，其中所述受试者患有电压门控钠通道增强型疾病。
13.如权利要求12所述的用途，其中所述电压门控钠通道增强型疾病选自由下列疾病组成的组中：急性疼痛、肛裂、关节炎、背痛、慢性疼痛、牙科疼痛、纤维肌痛、关节痛、偏头痛、颈部疼痛、神经性疼痛、产痛、带状疱疹后神经性疼痛、手术后疼痛、带状疱疹、紧张性头痛或三叉神经性疼痛、眼睑痉挛、癌症、心律失常、癫痫、局灶性肌张力障碍、多汗症、肌肉痉挛、以及膀胱松弛。
14.如权利要求10所述的用途，其中所述受试者遭受疼痛。
15.如权利要求14所述的用途，其中所述疼痛选自：急性疼痛、肛裂疼痛、关节炎疼痛、背痛、眼睑痉挛疼痛、癌症疼痛、慢性疼痛、牙科疼痛、纤维性肌痛、关节痛、偏头痛、颈部疼痛、内脏痛、神经性疼痛、产痛、带状疱疹后神经性疼痛、手术后疼痛、交感神经维持性疼痛、带状疱疹痛、紧张性头痛、三叉神经性疼痛、肌炎痛、肌肉骨骼疼痛、腰痛、扭伤和拉伤疼痛、与机能性肠道疾病如非溃疡性消化不良、非心源性胸痛和过敏性肠综合征相关的疼痛、与心肌缺血相关的疼痛、牙痛、以及痛经引起的疼痛。
16.权利要求1-9中任意一项所述的化合物、其同分异构体、其互变异构体、或这些物质中任意一者的前体药物、或这些物质中任意一者的可药用的盐用于诊断受试者所患疾病的用途，其用量为能够有效地将电压门控钠通道增强型疾病定位于受试者体内特定区域的量。
17.权利要求1-9中任意一项所述的化合物、其同分异构体、其互变异构体、或这些物质中任意一者的前体药物、或这些物质中任意一者的可药用的盐用于对受试者进行成像以及使所述受试者经历成像过程的用途，其用量为能够有效地在成像过程中检测出所述化合物在所述受试者体内的位置的量。
18.权利要求1-9中任意一项所述的化合物、其同分异构体、其互变异构体、或这些物质中任意一者的前体药物、或这些物质中任意一者的可药用的盐用于治疗皱纹的用途，其用量为能够有效地减轻或消除皱纹的量。
19.一种制备石房蛤毒素类似物的方法，包括：
(i)使九元环的胍反应生成C13-Troc碳酸盐；
(ii)在路易斯酸的存在下，使(i)的产物中的胍环闭合；以及
(iii)将(ii)的产物氧化并脱保护，
从而生成石房蛤毒素类似物。
20.一种制备石房蛤毒素类似物的方法，包括：
(i)使l-丝氨酸甲酯反应形成醛；
(ii)将(i)的醛与胺缩合；
(iii)使(ii)的产物反应而有效地将环闭合并生成脲化合物；
(iv)使(iii)的产物在这样的过程中发生反应，所述过程包括烯丙基脱保护和异硫脲的形成；以及
(v)将(iv)的产物胺化，
从而生成石房蛤毒素类似物。
21.如权利要求1-9中任意一项所述的石房蛤毒素类似化合物，其中所述化合物的作用持续时间比石房蛤毒素长。
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