CN105209030B - 用于稳定兰尼碱受体使其免于异常水平的钙释放的化合物 - Google Patents

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Abstract

本文公开了包含能够使神经元钙稳态失衡正常化的化合物的组合物和方法。还公开了包括将这些化合物用于治疗神经元紊乱或神经紊乱的方法，所述神经元紊乱或神经紊乱包括：阿尔茨海默氏病、帕金森氏病、亨廷顿氏病、额颞叶痴呆、匹克氏病、慢性创伤性脑病、创伤性脑损伤、中风、小脑性共济失调、多发性硬化、唐氏综合症以及衰老相关的CNS紊乱。

Description

用于稳定兰尼碱受体使其免于异常水平的钙释放的化合物
背景技术
用于治疗神经退行性疾病的有效的药物疗法仍然难以找到，神经退行性疾病包括：阿尔茨海默氏病(AD)、帕金森氏病、亨廷顿氏病、额颞叶痴呆以及脑损伤(如创伤性脑损伤(TBI)以及相关的认知缺陷、CTE(慢性创伤性脑病))。
迄今为止，用于治疗AD和其它神经退行性疾病的多中心III期临床试验并不成功，不一定是因为其没有达成目标，而是该目标可能与期望的治疗结果(即，保留认知能力)无关。用于AD疗法的大多数临床试验关注的是淀粉样前体蛋白(APP)的处理，而虽然在许多临床试验中淀粉样蛋白水平降低，但是对记忆性能没有积极效果。此外，出现并发症、如毒性问题和认知功能的恶化(Golde等，2009，Science，324:603-604；Kerchner&Boxer，2010，Expert Opinion on Biological Therapy，10:1121-1130；Chakroborty和Stutzmann，2013，Dec.6,Eur J Pharmacol.，pii：S0014-2999(13)00883-2.doi:10.1016/j.ejphar.2013.11.012[Epub ahead of print])。这些化合物未能成功的可能原因是在细胞病症和突触病症发生后给予这些化合物太晚，而且在此阶段清除淀粉样蛋白并不能改善突触受损。
治疗AD和其它神经退行性疾病的可选途径是靶向至异常的致病的钙信号传导级联。钙信号的稳定化对准了如下致病机制，该致病机制与神经退行性疾病的许多重要特征和危险因素相关。该策略并非针对单个的诊断点(如淀粉样蛋白的聚集)，而是旨在使致病的促进物(即，持续的钙稳态失衡)正常化，持续的钙稳态失衡与淀粉样蛋白病症、tau蛋白高度磷酸化、细胞凋亡、突触病理生理学和记忆缺陷相关联。
神经元中的钙信号是众多的关键功能的基础，包括基因转录、细胞死亡、突触完整性、突触可塑性和记忆编码。例如，在AD模型的主体中以及在来自家族性和分散性的AD患者的细胞中发生通过兰尼碱(ryanodine)受体(RyR)通道的内质网(ER)钙释放的早期增加。值得注意的是，RyR同工型2(RyR2)的表达在AD患者和小鼠模型中也发生改变。神经元钙稳态失衡与所有限定AD的主要危险因素、组织病理学特征、突触缺陷和认知障碍有关；因此，稳定ER钙能够广泛影响AD相关的一系列病症。最近的多项研究表明，用硝苯呋海因(可临床上使用的RyR稳定剂)对AD小鼠的神经元进行治疗减少了淀粉样蛋白沉积，改善了记忆性能，逆转了细胞内钙的改变并使RyR表达正常化(Chakroborty和Stutzmann，2013，Dec.6，Eur JPharmacol.，pii：S0014-2999(13)00883-2.doi：10.1016/j.ejphar.2013.11.012[Epubahead of print]；Oules等，2012，Journal of Neuroscience，32：11820-11834)。创伤性脑损伤(TBI)模型的类似的治疗效果也很明显。暴露至轻微的TBI后，TgCRND8小鼠中的长期的硝苯呋海因治疗降低了病理性的tau蛋白磷酸化的量(图5)。然而，硝苯呋海因可能是致病性的；发现用硝苯呋海因进行长期口服治疗(10+个月)加重了淀粉样蛋白病症(Zhang等，2010，Journal of Neuroscience，30：8566-8580)。
因此，本领域中需要能够稳定兰尼碱受体通道的新型化合物。
发明内容
相比于现有技术，本公开提供了一些益处和进步。特别是，本公开提供了包含新型RyR-靶向小分子化合物的组合物和方法。用本文公开的RyR通道稳定剂进行的治疗使异常的ER钙信号正常化，并保持突触治疗神经退行性疾病(如阿尔茨海默氏病)的功能，其中，RyR通道稳定剂降低了淀粉样蛋白病症。
因此，本公开一方面提供了式I化合物或其药学上可接受的盐；
其中，
Ar是芳基或杂芳基，各自任选被1个、2个、3个、4个或5个R6基团取代；
W是S或O；
Y是取代的(芳基)C1-6烷基-或
其中，
Z是C1-6烷基、苄基、芳基、杂芳基或NR4R5，其中，所述烷基、苄基、芳基或杂芳基任选被1个、2个、3个、4个或5个独立选择的R7基团取代；
R3是氢，或者R3与Z一起任选形成杂环，所述杂环任选被一个或多个R7基团取代；
R1和R2各自独立地选自氢、卤素、CN、硝基、羟基、C1-6烷基、C1-6卤代烷基、C1-6烷氧基、C1-6卤代烷氧基、氨基、C1-6烷基氨基、二-C1-4-烷基氨基、羧基、氨甲酰基、C1-6烷基氨甲酰基、二(C1-4烷基)氨甲酰基、C1-6烷基羰基、C1-6烷氧基羰基、C1-6烷基羰基氧基、C1-6烷基磺酰基、C1-6烷基羰基氨基、C1-6烷基磺酰基氨基、氨基磺酰基、C1-6烷基氨基磺酰基、二-C1-4烷基氨基磺酰基、氨基磺酰基氨基、C1-6烷基氨基磺酰基氨基和二-C1-4烷基氨基磺酰基氨基；其中，上述各基团任选在适当的位置被独立选自如下的1个、2个或3个基团取代：卤素、CN、羟基、C1-3烷基、C1-3烷氧基、氨基、C1-3烷基氨基和二-C1-3烷基氨基；
R4和R5各自独立地选自氢、C1-6烷基、C1-6卤代烷基、氨基、C1-6烷基氨基、二-C1-4烷基氨基、羧基、氨甲酰基、C1-6烷基氨甲酰基、二(C1-4烷基)氨甲酰基、C1-6烷基羰基、C1-6烷氧基羰基、C1-6烷基羰基氧基、C1-6烷基磺酰基、C1-6烷基羰基氨基、C1-6烷基磺酰基氨基、氨基磺酰基、C1-6烷基氨基磺酰基、二-C1-4烷基氨基磺酰基、氨基磺酰基氨基、C1-6烷基氨基磺酰基氨基、二-C1-4烷基氨基磺酰基氨基以及(芳基)-杂芳基-CH＝N-，或R4和R5与它们相连接的氮一起形成杂环，其中，各部分任选在适当的位置被独立选自如下的1个、2个或3个基团取代：卤素、CN、羟基、C1-3烷基、C1-3烷氧基、氨基、C1-3烷基氨基和二-C1-3烷基氨基；以及
R6和R7各自独立地选自卤素、CN、硝基、羟基、C1-6烷基、C1-6卤代烷基、C1-6烷氧基、C1-6卤代烷氧基、氨基、C1-6烷基氨基、二-C1-4烷基氨基、羧基、氨甲酰基、C1-6烷基氨甲酰基、二(C1-4烷基)氨甲酰基、C1-6烷基羰基、C1-6烷氧基羰基、C1-6烷基羰基氧基、C1-6烷基磺酰基、C1-6烷基羰基氨基、C1-6烷基磺酰基氨基、氨基磺酰基、C1-6烷基氨基磺酰基、二-C1-4烷基氨基磺酰基、氨基磺酰基氨基、C1-6烷基氨基磺酰基氨基、二-C1-4烷基氨基磺酰基氨基以及氧，其中，上述各基团任选在适当的位置被独立选自如下的1个、2个或3个基团取代：卤素、CN、羟基、C1-3烷基、C1-3烷氧基、氨基、C1-3烷基氨基和二-C1-3烷基氨基；
但是该化合物不是1-{[5-(4-硝基苯基)-2-呋喃基]亚甲基氨基}咪唑烷-2,4-二酮或1-{[5-(4-溴苯基)-2-呋喃基]亚甲基氨基}咪唑烷-2,4-二酮。
在一些实施方式中，Ar是任选被1个、2个、3个、4个或5个R6基团取代的芳基。
在一些实施方式中，本公开提供了式I化合物，其中，该化合物具有如下的式II：
其中，Ra1、Ra2和Ra3独立地选自氢、卤素、CN、硝基、羟基、C1-6烷基、C1-6卤代烷基、C1-6烷氧基、C1-6卤代烷氧基、氨基、C1-6烷基氨基、二-C1-4-烷基氨基、羧基、氨甲酰基、C1-6烷基氨甲酰基和二(C1-4烷基)氨甲酰基。
在一些实施方式中，W为O。在一些实施方式中，R1和R2均为氢。在一些实施方式中，本公开提供了式I或式II的化合物，其中，Y为
其中，Z是C1-6烷基、苄基、芳基、杂芳基或NR4R5，其中，所述烷基、苄基、芳基或杂芳基任选被1个、2个、3个、4个或5个独立选择的R7基团取代；并且R3为氢。
在一些实施方式中，Z是甲基或乙基。在一些实施方式中，Z是苄基。在一些实施方式中，Z是吡啶基。在一些实施方式中，Z是NR4R5。在一些实施方式中，R4和R5是氢。在一些实施方式中，R4和R5与氮一起形成哌嗪环，该哌嗪环任选被C1-3烷基、C1-3烷氧基、氨基、C1-3烷基氨基和二-C1-3烷基氨基取代。
在一些实施方式中，本公开提供了式I或式II的化合物，其中，Z是C1-6烷基、苄基、芳基、杂芳基或NR4R5，其中，所述烷基、苄基、芳基或杂芳基任选被1个、2个、3个、4个或5个独立选择的R7基团取代；并且R3与Z一起任选形成杂环，该杂环任选被一个或多个R7基团取代。
在一些实施方式中，本公开提供了式I化合物，其中，该化合物选自于由以下化合物或其药学上可接受的盐所组成的组：
以及
本公开还提供了合成中间体，该合成中间体用于制造式I或式II的化合物。本公开还提供了制备本公开的化合物和用于这些方法中的中间体的方法。
本公开的另一方面提供了药物组合物，该药物组合物包含药学上可接受的载体、溶剂、辅料或稀释剂以及一种或多种式I或式II的化合物。
在另一方面，本公开提供了使受试者中的神经元钙稳态失衡正常化的方法，该方法包括向受试者给予有效量的一种或多种式I或式II的化合物。在一些实施方式中，受试者是人类受试者。
在另一方面，本公开提供了对受试者中的神经紊乱(neurological disorder)或神经退行性紊乱进行治疗的方法，该方法包括向受试者给予有效量的一种或多种式I或式II的化合物。
在另一方面，本公开提供了用于对神经紊乱或神经退行性紊乱进行治疗的组合物，该组合物包含一种或多种式I或式II的化合物。
在另一方面，本公开提供了一种或多种式I或式II的化合物的用途，将该化合物用于制备对神经紊乱或神经退行性紊乱进行治疗的组合物。
在一些实施方式中，神经紊乱或神经退行性紊乱是阿尔茨海默氏病、帕金森氏病、亨廷顿氏病、额颞叶痴呆、匹克氏病、慢性创伤性脑病、创伤性脑损伤、中风、小脑性共济失调、多发性硬化、唐氏综合症以及衰老相关的CNS紊乱。在一些实施方式中，神经紊乱或神经退行性紊乱是阿尔茨海默氏病。在一些实施方式中，受试者是人类受试者。
本发明的这些和其它特征以及优势将由本发明的以下详细描述与所附权利要求得到更充分的理解。值得注意的是，权利要求的范围由本文的叙述限定，而不是由本说明书中所阐明的特征和优点的具体讨论所限定。
附图说明
结合以下附图，能够更好地理解本发明实施方式的以下的详细描述，其中：
图1示出了来自NonTg海马CA1神经元的胞体(图1A)或树突(图1B)内的RyR-诱导的Ca2+响应的示意图。图1C和图1D除了是在AD神经元内之外，示出了与上述相同的内容。这些结果表明在3xTg-AD神经元中RyR-诱导的Ca2+释放增加。图1E是示出了NonTg神经元(浅灰色)和AD神经元(深灰色)的各区室平均的RyR-诱导的Ca2+响应的条形图。在所有区室中，AD的值显著大于NonTg的值；p<0.05。
图2示出了在用硝苯呋海因处理4周后，AD小鼠模型中的AD病症的逆转。经盐水(Sal)处理的APP/PS1小鼠在胞体(图2A)和树突(图2B)中具有显著增加的ER钙响应，而4周的硝苯呋海因处理使该钙响应正常化，对于NonTg对照组没有效果。代表性的灰度2-光子图像示于图2C中。如图2D中所示，通过4G8免疫染色示出了经硝苯呋海因处理的小鼠的皮质和海马中的β淀粉样蛋白水平降低45％。图2E表明通过突触前标记和突触后标记(分别对突触素和PSD-95进行免疫染色)的共定位(cololization)用共聚焦显微镜进行测量，突触完整性在经硝苯呋海因处理的AD小鼠中得到恢复。*＝p<0.05。
图3示出了在用硝苯呋海因处理4周后，AD转基因小鼠中的RyR2表达水平的正常化。条形图显示了来自用0.9％盐水或10mg/kg硝苯呋海因处理的NonTg小鼠和AD-Tg小鼠(3xTg-AD，已示出；APP/PS1，未示出)海马的RyR2(图3A)和RyR3(图3B)同工型的相对的mRNA表达水平。相对于经盐水处理的AD-Tg小鼠，经硝苯呋海因处理的AD-Tg小鼠显示出正常化的RyR2表达水平。*＝p<0.05。
图4示出了在长期的硝苯呋海因(Ryanodex；10mg/kg IP；4周)处理之后，TG-CRND8AD小鼠的海马中的磷酸化-tau蛋白水平降低。用CP13针对磷酸化-tau蛋白进行的免疫染色在经盐水处理的小鼠(4月龄)(而并不在经硝苯呋海因处理的小鼠中(图4B))的齿状回中显示出广泛染色(图4A)。当用硝苯呋海因使RyR-钙信号稳定时，磷酸化-tau蛋白染色显著降低。图4C是显示出齿状回中的CP13荧光染色的平均的面积％的柱状图。*p<0.05。n＝9片切片/3只动物/组。
图5示出了在长期的硝苯呋海因(Ryanodex；10mg/kg IP；4周)处理之后，由C57小鼠中的单一的创伤性脑损伤(对照皮层影响)引起的病理性磷酸化-tau蛋白水平的降低。用CP13针对磷酸化-tau蛋白进行的免疫染色在经盐水处理的小鼠(而并不在经硝苯呋海因处理的小鼠中(图5B))的齿状回中显示出广泛染色(图5A)。当用硝苯呋海因使RyR-钙信号稳定时，CP13磷酸化-tau蛋白染色显著降低。图5C是显示出齿状回中的CP13荧光染色的平均的面积％的柱状图。*p<0.05。n＝6-9片切片/3只动物/组。
图6示出了RyR-稳定分子RD05和RD14的结构，与硝苯呋海因相比，RD05和RD14对Ca2+释放具有相当或更好的效果，并具有显著改善的溶解度和CNS渗透率。
图7A和图7B是示出当用RyR激动剂咖啡因(10mM)进行强力刺激时的经培养的N2a细胞中的最大钙响应的柱状图。在图7A中，平均最大的RyR-诱导的钙响应以浅灰色实心条图示出，其右侧的深灰色条图示出了在用RyR通道稳定剂硝苯呋海因预孵育(Ryanodex，10mM)30分钟的细胞中针对相同激动剂的降低的钙响应。此处，所诱导的RyR-钙响应降低了超过60％。随后的(图案化的)条图显示了在本文所公开的多种RyR通道稳定剂(10μM)中孵育的细胞，并且与硝苯呋海因相比，这些RyR通道稳定剂中的大多数显示出类似的增强的钙稳定性质(虚线表示效果的期望范围)。图7B显示了用额外组的化合物进行的相同系列的实验。N＝每个化合物3-6个培养板；*p<0.05，单向ANOVA。
图8示出了新型RyR稳定化合物对3xTg-AD小鼠模型中的神经元钙信号和电生理膜特性的影响。在对照(ctrl)条件下、或者在硝苯呋海因或本文所公开的RyR通道稳定化合物的一种中进行孵育后(10μM，1小时)，将海马脑切片暴露至作为RyR激动剂的咖啡因。随后，用2-光子显微镜和全细胞膜片钳记录法在CA1锥体神经元中对RyR诱导的钙响应(图8A)和电压门控钙响应(图8B)进行测定。在这些条件下，还对静息膜电位(RMP；图8C)和膜输入电阻(Ri；图8D)进行测定。在图8A中，采用硝苯呋海因、CK013和CK017，在对照条件下的AD神经元中的增强的RyR诱导的钙响应显著降低至生理水平内。虚线表示RyR诱导的钙响应的大约期望水平。当用多种化合物进行孵育时，电压-门控钙响应(图8B)、RMP(图8C)或Ri(图8D)中无显著的差异。*p<0.05。n＝4-7种神经元/组。
图9示出了在用RyR通道稳定剂CK013和CK017进行长期的处理之后(10mg/kg，ip；4周)，来自成年3xTg-AD小鼠的急性海马脑切片中的RyR诱导的钙响应正常化。通过施用10mM咖啡因浴诱发CA1海马神经元中的RyR诱导的钙响应的峰值。相对于经盐水处理的NonTg小鼠和经CK013和CK017处理的3xTg-AD小鼠，经盐水处理的3xTg-AD小鼠产生显著更大的钙响应。经CK013和CK017药物处理的3xTg-AD小鼠的钙响应与作为对照的经盐水处理的NonTg小鼠的钙响应并无不同。*＝单向ANOVA：F(3,38)＝60.6；p<0.001。
本领域技术人员应明了的是，出于简洁和清楚的目的将图中的要素示出，而并非必须按比例绘制。例如，相对于其它要素，将图中的一些要素的尺寸扩大以有助于改善对本发明实施方式的理解。
具体实施方式
本文引用的所有出版物、专利和专利申请在此明确地以引用方式并入本文中，以用于各种目的。
在详细描述本发明之前，对一些术语给出定义。除非上下文另有清楚说明，如本文所使用的，单数形式“一个/一种(a/an)”和“所述/该(the)”包括复数对象。例如，提及“蛋白质”是指一种或多种蛋白质。
应当指出的是，术语如“优选”、“通常”和“一般”在本文中并非用于限制所请求保护的发明的范围或者暗示某些特征对所请求保护的发明的结构或功能而言是关键的、必不可少的或甚至是重要的。相反，这些术语仅旨在凸显可用于或不可用于本发明的具体实施方式中的可选特征或额外特征。
为了描述和限定本发明，应指出的是，本文所用的术语“大体上”代表可归于任何的定量比较、值、测量、或者其它表述的内在的不确定度。在本文中，术语“大体上”还用来代表在未引起所讨论的主题的基本功能发生改变的情况下，定量的表述能够自所描述的参考而发生改变的程度。
当使用商品名时，旨在独立地包括商品名产品配方、普通药物和商品名产品的活性药物成分。
可在本文中使用的术语的前方和/或后方加上单破折号“-”或双破折号“＝”，以表示指定取代基和其母体部分之间的键的键级；单破折号表示单键，双破折号表示双键，意为单键或双键。不存在单破折号或双破折号时，应当理解的是在取代基和其母体部分之间形成单键；此外，除非破折号另有指明，规定从“左至右”阅读取代基。例如，C1-C6烷氧基羰基氧基和-OC(O)C1-C6烷基表示相同的官能度；类似地，芳基烷基和-烷基芳基表示相同的官能度。
当描绘或描述化学结构时，除非另有明确说明，认为所有碳具有符合四价的氢取代。例如，如在右侧结构中所示，在下述示意图的左侧的结构中暗示了存在9个氢。有时，结构中的具体原子以文本化学式描述为具有氢作为取代基(明确定义的氢)，例如-CH2CH2-。本领域技术人员能理解的是，上述的描述技术在化学领域中是常见的，以对另外的复杂结构提供简洁、扼要的描述。
本文中使用的术语“烷氧基”是指如本文所定义的烷基通过氧原子连接至母体分子部分。烷氧基的代表性实例包括但不局限于：甲氧基、乙氧基、丙氧基、2-丙氧基、丁氧基、叔丁氧基、戊氧基和己氧基。
除非另有指明，本文中使用的术语“烷基”是指包含1个-20个碳原子的直链或支链烃。烷基的代表性实例包括但不限于：甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、新戊基、正己基、3-甲基己基、2,2-二甲基戊基、2,3-二甲基戊基、正庚基、正辛基、正壬基和正癸基。术语“亚烷基”是指二价烷基，其中，所述烷基如本文所定义。
本文中使用的术语“芳基”是指苯基(即，单环芳基)、或包含至少一个苯环的双环环系、或在芳香双环环系中仅包含碳原子的芳香双环环系、或包含至少一个苯环的多环环系。双环芳基可为薁基(azulenyl)、萘基或稠合至单环环烷基、单环环烯基或单环杂环基的苯基。双环芳基通过双环环系的苯基部分中包含的任何碳原子或者萘环或薁环的任何碳原子连接至母体分子部分。
本文中使用的术语“氰基”和“腈”是指-CN基团。
本文中使用的术语“卤代”或“卤素”是指-Cl、-Br、-I或-F。
视情况而定，本文中使用的术语“卤代烷基”和“卤代烷氧基”是指用一种或多种卤素原子取代的烷基或烷氧基。
本文中使用的术语“杂芳基”是指单环杂芳基或包含至少一个杂芳环的双环环系。单环杂芳基可为5元环或6元环。5元环由2个双键和1个、2个、3个或4个氮原子以及任选的1个氧原子或硫原子组成。6元环由3个双键以及1个、2个、3个或4个氮原子组成。5元杂芳基或6元杂芳基通过杂芳基内包含的任何碳原子或任何氮原子连接至母体分子部分。双环杂芳基由稠合至苯基、单环环烷基、单环环烯基、单环杂环基或单环杂芳基的单环杂芳基组成。双环杂芳基可通过环部分中的任一者连接(例如，通过杂芳基或通过苯基)。杂芳基的代表性实例包括但不限于：呋喃基、咪唑基、异噁唑基、异噻唑基、噁二唑基、噁唑基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、吡唑基、吡咯基、四唑基、噻二唑基、噻唑基、噻吩基、三唑基、三嗪基、苯并咪唑基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、苯并噁二唑基、苯并噁噻二唑基(benzoxathiadiazolyl)、苯并噻唑基、噌啉基、5,6-二氢喹啉-2-基、5,6-二氢异喹啉-1-基、呋喃吡啶基、吲唑基、吲哚基、异喹啉基、萘啶基、喹啉基或嘌呤基。
本文中使用的术语“杂环基”是指单环杂环或双环杂环。单环杂环是包含独立地选自于由O、N和S所组成的组中的至少一种杂原子的3元、4元、5元、6元或7元环，其中，该环是饱和或不饱和的，但不是芳香性的。3元或4元环包含选自于由O、N和S所组成的组中的1种杂原子。5元环可包含零或一个双键以及选自于由O、N和S所组成的组中的1种、2种或3种杂原子。6元或7元环包含零、一个或两个双键以及选自于由O、N和S所组成的组中的1种、2种或3种杂原子。双环杂环为单环杂环稠合至苯基、单环环烷基、单环环烯基、单环杂环或单环杂芳基中的任一者。双环杂环可通过环部分中的任一者连接(例如，通过杂环或通过苯基)。杂环的代表性实例包括但不限于：氮丙啶基、二氮杂环庚烷基、1,3-二噁烷基、1,3-二氧戊环基、1,3-二四氢噻吩基(1,3-dithiolanyl)、1,3-二噻烷基、咪唑啉基、咪唑烷基、异噻唑啉基、异噻唑烷基、异噁唑啉基、异噁唑烷基、吗啉基、噁二唑啉基、噁二唑烷基、噁唑啉基、噁唑烷基、哌嗪基、哌啶基、吡喃基、吡唑啉基、吡唑烷基、吡咯啉基、吡咯烷基、四氢呋喃基、四氢噻吩基、噻二唑啉基、噻二唑烷基、噻唑啉基、噻唑烷基、硫代吗啉基、1,1-二氧硫代吗啉基(硫代吗啉砜)、噻喃基、三噻烷基、2,3-二氢苯并呋喃-2-基和二氢吲哚基。
本文中使用的短语“一个或多个”取代基是指在满足上述的稳定性和化学可行性的条件下，从一个到与基于可用键合位点的数目的可能的取代基的最大数目等同的取代基数目。除非另有说明，任选取代的基团可在该基团的各可取代位置上具有取代基，并且取代基可相同或不同。本文中使所用的术语“独立选择”意味着可选择用于单一化合物中的给定变量的多个实例的相同或不同的值。
“任选的”或“任选”意味着随后描述的事件或情况可能发生或可能不发生，并且该描述包括其中所述事件或情况发生的实例和其中所述事件或情况不发生的实例。本领域普通技术人员将理解的是，对于描述为包含一个或多个任选的取代基的任何分子，仅意在包含立体学上(sterically)可实现的化合物和/或合成学上可行的化合物。除非另有说明，“任选取代的”是指术语后的所有的修饰成分。
本文中使用的术语“取代的”意味着在取代得到稳定化合物或化学上可行的化合物的前提下，将指定部分的氢基团用特定取代基的自由基进行替换。用于提及指定的原子时，术语“可取代的”意味着与该原子连接的是氢基团，所述氢基团可用合适的取代基的自由基进行替换。
本文公开的是能够使神经元钙稳态失衡正常化的化合物、能够使RyR通道稳定的化合物、和/或使异常的神经元钙信号(例如，异常的神经元内质网(ER)钙信号)正常化的化合物。在一些实施方式中，本公开提供了包含用于治疗神经元紊乱或神经退行性紊乱(例如阿尔茨海默氏病)的这些化合物的组合物和方法。
本文中使用的术语“正常化”是指使异常或不正常的生物量恢复至正常水平或一般水平，例如健康神经元的代表性水平；或者，“正常化”是指例如在健康神经元、代表性神经元或正常功能神经元中，使失调或稳态失衡的状态恢复到受调控状态或稳态状态。
本文中使用的术语“钙稳态失衡”是指细胞(例如神经元)中的胞内钙离子失调(例如，由于钙通道(如RyR通道)渗透性的改变)。
钙离子(Ca2+)是主要的化学信使，帮助将突触活动和去极化状态传递至神经元的生化系统。因此，调节Ca2+水平(维持“钙稳态”)是神经元中的关键过程，该过程依赖于广泛且错综复杂的Ca2+信号通路。本文中使用的术语“钙信号”是指在神经元内发生的所有的钙离子信号。
当相对于离子通道(例如RyR通道)使用时，本文中使用的术语“使···稳定”是指调节通过通道的离子流量或通量，例如，降低异常高的离子通量或增加异常低的离子通量。在本文公开的方法和组合物的一些实施方式中，用RyR通道稳定化合物稳定RyR通道降低了通过该通道的Ca2+通量，从而使神经元中的钙稳态失衡或失调正常化并使钙稳态得到恢复。
与本文公开的组合物和方法尤其相关的是通过兰尼碱受体介导的增高的ER-Ca2+释放。兰尼碱受体(RyRs)是一类定位至多种形式的可兴奋动物组织(如肌肉和神经元)中的内质网(ER)的胞内钙离子通道。在称为Ca2+诱导的Ca2+释放(CICR)的再生过程中，通过Ca2+本身活化RyRs。
在阿尔茨海默氏病(AD)模型中，诱导CICR的阈值显著降低，从而使正常无害的Ca2+进入(由突触刺激或N-甲基-D-天冬氨酸受体(NMDAR)的活化触发)如今将会触发异常的CICR响应。不仅释放的RyR-Ca2+的量异常的高，而且发生上述异常的细胞区室也不正常，从而极大地增大了突触区室(如远端树突和棘头)中的RyR-诱导的Ca2+释放；通常，在NonTg神经元的这些区域中观察到的RyR-Ca2+释放处于较低水平(参见图1)。突触钙稳态失衡破坏了突触传递和可塑性编码，并能促使树突棘丧失。
神经元钙稳态失衡很可能是AD的核心组成，驱动了早期病理发生，并维持了散发性AD中的淀粉样蛋白病症。此外，在AD模型中观察到的突触钙信号失调与突触功能障碍和结构毁损密切相关。RyR直接牵涉到淀粉样蛋白的加速沉积(Querfurth等，1997，Journalof Neurochemistry，69：1580-1591)，并且在人脑研究中，在MCI和AD患者中观察到RyRs的升高，且与认知衰退和突触病症相关联(Kelliher等，1999，Neuroscience，92:499-513；Galeotti等，2008，Learning&Memory，15:315-323)。在人类MCI患者以及多个AD小鼠模型中还观察到RyR2同工型表达的增高(Chakroborty等，2009，J.Neurosci.，29(30)：9458-70；Goussakov等，2010，J Neurosci，30：12128-12137；Bruno等，2012，Neurobiology ofAging，33:1001.e1001-1001.e106.；Antonell等，2013，Neurobiology of Aging，34:1772-1778)，并且其他人发现，与Aβ1-42的聚集一致，在疾病后期RyR3上调(Supnet等，2006，Journal of Biological Chemistry，281：38440-38447)。
在一些实施方式中，本文公开的方法和组合物包含变构调节RyR通道的化合物，而非如同常规的药理学拮抗剂一样的非选择性地阻断活性的化合物。以该方式，所公开的化合物使异常的Ca2+信号正常化并预防或使由钙稳态失衡导致的病症停止，而同时保留功能性Ca2+信号的完整性。
兰尼碱受体有多种同工型：主要在骨骼肌中表达的兰尼碱受体同工型1(RyR1)；如下讨论的主要在心肌(心脏肌肉)中表达但也在海马中高度表达的兰尼碱受体同工型2(RyR2)；更广泛表达但特别是在大脑中表达的兰尼碱受体同工型3(RyR3)。
本文公开的方法和组合物的感兴趣的具体靶标是RyR2同工型，RyR2同工型在海马中高度表达，参与记忆编码并在AD小鼠模型和人类MCI患者中在早期上调。然而，RyR2是主要的心脏同工型，并且系统性地“阻断”这一通道可能产生不期望的脱靶效应。因此，在一些实施方式中，本公开提供了比起其它同工型对RyR2同工型具有更高亲和力的化合物。
在一些实施方式中，所公开的RyR2-稳定化合物使早期和中期AD患者中的认知衰退速率下降，并伴随着淀粉样蛋白沉积和高度磷酸化tau蛋白的降低，以及从MCI向AD转化的降低。这些效果可能是由于突触结构和突触可塑性得以保留，突触结构和突触可塑性的保留在持续的钙失调条件下受到危害(例如，在AD病症期间可见)。
所公开的化合物被设计用于通过变构调节RyR通道磷酸化和氧化位点来稳定RyR通道的释放性质，而并不会充当阻断或降低通道活性的经典拮抗剂，很可能对心脏功能没有深远的副作用(心肌细胞表达RyR2)。相反，本文公开的化合物维持了正常的生理功能，而非不加选择地阻断钙从RyR通道的释放。
在一些实施方式中，药物组合物包含可口服且每日服用的公开的RyR稳定化合物。在一些实施方式中，将本文公开的化合物和组合物进行皮下给予，并且在一些实施方式中，每隔一天给予。在一些实施方式中，化合物的效果持续多周到多个月。在其它实施方式中，例如当钙稳态失衡是已有病症的下游时，化合物的效果持续较短的时间段。然而，在其它实施方式中，例如当RyR钙失调是前馈通路的主要的促进剂时，本文公开的组合物和化合物具有长远的治疗效果。
本领域技术人员能理解的是，取决于例如组合物和方法的期望的最终性质，本文公开的任何化合物可作为衍生物或前药提供。例如，RyR通道稳定剂可用合适的前药基团修饰，该前药基团在用于产生RyR通道稳定剂的条件下进行代谢或者发生转化。用于本公开的组合物和方法的RyR通道稳定剂的衍生物处于本领域技术人员使用常规试验和实验的能力内。
术语“药物剂型”是指处于允许活性成分的生物活性生效的形式的制剂，并且不含额外的对将给予该剂型的受试者而言不可接受的毒性组分。
在一些实施方式中，将本文公开的方法和组合物的活性成分配制为药学上可接受的盐。本文中使用的术语“药学上可接受的盐”包括酸加成盐和碱加成盐。
“药学上可接受的酸加成盐”是指保留游离碱的生物有效性且在生物学或其它方面期望的、与无机酸和有机酸形成的盐，所述无机酸如盐酸、氢溴酸、硫酸、硝酸、磷酸等，所述有机酸如乙酸、三氟乙酸、丙酸、乙醇酸、丙酮酸、草酸、马来酸、丙二酸、琥珀酸、富马酸、酒石酸、柠檬酸、苯甲酸、肉桂酸、扁桃酸、甲磺酸、乙磺酸、对甲苯磺酸、水杨酸等。
“药学上可接受的碱加成盐”包括衍生自无机碱的物质(如钠、钾、锂、铵、钙、镁、铁、锌、铜、锰、铝的盐等)。示例性的盐是铵盐、钾盐、钠盐、钙盐和镁盐。衍生自药学上可接受的有机非毒性碱的盐包括但不限于，伯胺、仲胺和叔胺、包括天然存在的取代胺在内的取代胺、环胺以及碱性离子交换树脂的盐，例如如下物质的盐：异丙胺、三甲胺、二乙胺、三乙胺、三丙胺、乙醇胺、2-二甲基氨基乙醇、2-二乙基氨基乙醇、二环己基胺、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、咖啡因、普鲁卡因、hydrabamine、胆碱、甜菜碱、乙二胺、葡萄糖胺、甲葡糖胺、可可碱、嘌呤、哌嗪、哌啶、N-乙基哌啶、多胺树脂等。示例性的有机碱是异丙胺、二乙胺、乙醇胺、三甲胺、二环己基胺、胆碱和咖啡因(参见例如S.M.Berge等，“Pharmaceutical Salts”，J.Pharm.Sci.，1977；66：1-19，以引用的方式并入本文)。
一方面，本公开提供了式(I)化合物或其药学上可接受的盐：
其中，
Ar是芳基或杂芳基，各自任选被1个、2个、3个、4个或5个R6基团取代；
W是S或O；
Y是取代的(芳基)C1-6烷基-或
其中，
Z是C1-6烷基、苄基、芳基、杂芳基或NR4R5，其中，所述烷基、苄基、芳基或杂芳基任选被1个、2个、3个、4个或5个独立选择的R7基团取代；
R3是氢，或R3与Z一起任选形成杂环，该杂环任选被一个或多个R7基团取代；
R1和R2各自独立地选自氢、卤素、CN、硝基、羟基、C1-6烷基、C1-6卤代烷基、C1-6烷氧基、C1-6卤代烷氧基、氨基、C1-6烷基氨基、二-C1-4烷基氨基、羧基、氨甲酰基、C1-6烷基氨甲酰基、二(C1-4烷基)氨甲酰基、C1-6烷基羰基、C1-6烷氧基羰基、C1-6烷基羰基氧基、C1-6烷基磺酰基、C1-6烷基羰基氨基、C1-6烷基磺酰基氨基、氨基磺酰基、C1-6烷基氨基磺酰基、二-C1-4烷基氨基磺酰基、氨基磺酰基氨基、C1-6烷基氨基磺酰基氨基和二-C1-4烷基氨基磺酰基氨基；其中，上述各基团任选在适当的位置被独立选自如下的1个、2个或3个基团取代：卤素、CN、羟基、C1-3烷基、C1-3烷氧基、氨基、C1-3烷基氨基和二-C1-3烷基氨基；
R4和R5各自独立地选自氢、C1-6烷基、C1-6卤代烷基、氨基、C1-6烷基氨基、二-C1-4烷基氨基、羧基、氨甲酰基、C1-6烷基氨甲酰基、二(C1-4烷基)氨甲酰基、C1-6烷基羰基、C1-6烷氧基羰基、C1-6烷基羰基氧基、C1-6烷基磺酰基、C1-6烷基羰基氨基、C1-6烷基磺酰基氨基、氨基磺酰基、C1-6烷基氨基磺酰基、二-C1-4烷基氨基磺酰基、氨基磺酰基氨基、C1-6烷基氨基磺酰基氨基、二-C1-4烷基氨基磺酰基氨基和(芳基)-杂芳基-CH＝N-，或R4和R5与它们相连接的氮一起形成杂环，其中，各部分任选在适当的位置被独立选自如下的1个、2个或3个基团取代：卤素、CN、羟基、C1-3烷基、C1-3烷氧基、氨基、C1-3烷基氨基和二-C1-3烷基氨基；以及
R6和R7各自独立地选自卤素、CN、硝基、羟基、C1-6烷基、C1-6卤代烷基、C1-6烷氧基、C1-6卤代烷氧基、氨基、C1-6烷基氨基、二-C1-4烷基氨基、羧基、氨甲酰基、C1-6烷基氨甲酰基、二(C1-4烷基)氨甲酰基、C1-6烷基羰基、C1-6烷氧基羰基、C1-6烷基羰基氧基、C1-6烷基磺酰基、C1-6烷基羰基氨基、C1-6烷基磺酰基氨基、氨基磺酰基、C1-6烷基氨基磺酰基、二-C1-4烷基氨基磺酰基、氨基磺酰基氨基、C1-6烷基氨基磺酰基氨基、二-C1-4烷基氨基磺酰基氨基和氧，其中，上述各基团任选在适当的位置被独立选自如下的1个、2个或3个基团取代：卤素、CN、羟基、C1-3烷基、C1-3烷氧基、氨基、C1-3烷基氨基和二-C1-3烷基氨基；
但是该化合物不是1-{[5-(4-硝基苯基)-2-呋喃基]亚甲基氨基}咪唑烷-2,4-二酮或1-{[5-(4-溴苯基)-2-呋喃基]亚甲基氨基}咪唑烷-2,4-二酮。
本公开还提供了用于制造式II化合物的合成中间体。本公开还提供了制备本公开的化合物和用于这些方法中的中间体的方法。
本公开的另一方面提供了药物组合物，该药物组合物包含药学上可接受的载体、溶剂、辅料或稀释剂以及一种或多种式I化合物。
本公开还提供了式I化合物，其中，Ar是任选被1个、2个、3个、4个或5个R6基团取代的芳基。
基于式I的具体实施方式包括其中的Ar是任选被1个、2个或3个R6基团取代的苯基的情况。其它的实施方式提供了如下化合物，其中，R6为独立选自如下的基团：卤素、CN、硝基、羟基、C1-6烷基、C1-6卤代烷基、C1-6烷氧基、C1-6卤代烷氧基、氨基、C1-6烷基氨基、二-C1-4-烷基氨基、羧基、氨甲酰基、C1-6烷基氨甲酰基和二(C1-4烷基)氨甲酰基。例如，Ar可为苯基、4-氯苯基、3-硝基苯基、2-甲氧基苯基和2,3-二甲基-4-硝基苯基。
其它的具体实施方式提供了如下化合物，其中，Ar为任选被1个、2个、3个、4个或5个R6基团取代的杂芳基。
基于式I的具体实施方式包括式II的化合物：
其中，Ra1、Ra2和Ra3独立地选自氢、卤素、CN、硝基、羟基、C1-6烷基、C1-6卤代烷基、C1-6烷氧基、C1-6卤代烷氧基、氨基、C1-6烷基氨基、二-C1-4-烷基氨基、羧基、氨甲酰基、C1-6烷基氨甲酰基和二(C1-4烷基)氨甲酰基；并且R1、R2、W和Y如本文所定义。其它的实施方式提供了式II化合物，其中，Ra1、Ra2和Ra3独立地选自氢、卤素、硝基、羟基、C1-6烷基、C1-6卤代烷基、C1-6烷氧基和C1-6卤代烷氧基。在又一实施方式中，Ra1、Ra2和Ra3独立地选自氢、卤素、硝基和C1-6烷氧基。
基于式I或式II以及任何前述实施方式的具体实施方式包括其中的W为O的情况。
基于式I或式II以及任何前述实施方式的其它的具体实施方式包括其中的W为S的情况。
基于式I或式II以及任何前述实施方式的实施方式包括其中的R1和R2各自独立地选自如下基团的情况：氢、C1-6烷基、C1-6卤代烷基、C1-6烷氧基、C1-6卤代烷氧基、氨基、C1-6烷基氨基和二-C1-4烷基氨基。其它的实施方式提供了式I或式II的化合物，其中，R1和R2均为氢。在一个实施方式中，R1和R2中的一个是氢，另一个是C1-6烷基。
基于式I或式II以及任何前述实施方式的具体实施方式包括其中的Y为(芳基)C1-6烷基-的情况。一个实施方式提供了如下化合物，其中，Y为苄基。在另一实施方式中，Y为1-苯基-乙基-。
基于式I或式II以及任何前述实施方式的具体实施方式包括其中的Y为如下基团的情况：
其中，
Z是C1-6烷基、苄基、芳基、杂芳基或NR4R5，其中，所述烷基、苄基、芳基或杂芳基任选被1个、2个、3个、4个或5个独立选择的R7基团取代；以及
R3是氢。
这一实施方式提供了如下化合物，其中，Z是C1-6烷基、苄基、芳基或杂芳基，各自任选被1个、2个、3个、4个或5个独立选择的R7基团取代。例如，在一个实施方式中，Z可为C1-6烷基，如甲基或乙基。在另一示例性实施方式中，Z是苄基。其它的实施方式提供了如下化合物，其中，Z是芳基或杂芳基，各自任选被1个、2个、3个、4个或5个独立选择的R7基团取代。在一个示例性实施方式中，Z是任选被1个、2个或3个R7基团取代的芳基。在另一示例性实施方式中，Z是任选被1个、2个或3个R7基团取代的苯基。其它的实施方式提供了如下化合物，其中，Z是任选被1个或2个R7基团取代的杂芳基。在一个示例性实施方式中，Z为吡啶基。
这一实施方式还提供了如下化合物，其中，Z为NR4R5。
在一个实施方式中，R4和R5各自独立地选自氢、C1-6烷基、C1-6卤代烷基、氨基、C1-6烷基氨基、二-C1-4烷基氨基、羧基、氨甲酰基、C1-6烷基氨甲酰基、二(C1-4烷基)氨甲酰基、C1-6烷基羰基、C1-6烷氧基羰基、C1-6烷基羰基氧基、C1-6烷基磺酰基、C1-6烷基羰基氨基、C1-6烷基磺酰基氨基、氨基磺酰基、C1-6烷基氨基磺酰基、二-C1-4烷基氨基磺酰基、氨基磺酰基氨基、C1-6烷基氨基磺酰基氨基、二-C1-4烷基氨基磺酰基氨基和(芳基)-杂芳基-CH＝N-，其中，上述各基团任选在合适的位置被独立选自如下的1个、2个或3个基团取代：卤素、CN、羟基、C1-3烷基、C1-3烷氧基、氨基、C1-3烷基氨基和二-C1-3烷基氨基。一些实施方式提供了如下化合物，其中，R4和R5为氢。其它的实施方式提供了如下化合物，其中，R4为氢，并且R5为C1-6烷基。
在另一实施方式中，R4和R5与它们所连接的氮一起任选形成杂环，该杂环任选在合适的位置被独立选自如下的1个、2个或3个基团取代：卤素、CN、羟基、C1-3烷基、C1-3烷氧基、氨基、C1-3烷基氨基和二-C1-3烷基氨基。其它的实施方式提供了如下化合物，其中，R4和R5与氮一起形成哌嗪环，该哌嗪环任选被C1-3烷基、C1-3烷氧基、氨基、C1-3烷基氨基和二-C1-3烷基氨基取代。
基于式I或式II以及任何前述实施方式的具体实施方式包括其中的Y是如下基团的情况：
其中，
Z是C1-6烷基、苄基、芳基、杂芳基或NR4R5，其中，所述烷基、苄基、芳基或杂芳基任选被1个、2个、3个、4个或5个独立选择的R7基团取代；以及
R3与Z一起任选形成杂环，该杂环任选被一个或多个R7基团取代。
这一实施方式提供了如下化合物，其中，R3与Z一起任选形成咪唑烷-2,5-二酮基。
在一些实施方式中，式(I)化合物选自表1和表2中示出的化合物或其药学上可接受的盐。
在另一方面，本发明提供了药物组合物，该药物组合物包含一种或多种式(I)化合物和药学上可接受的载体、赋形剂或稀释剂。可通过任何可接受的给予方式或起到类似效用的试剂，以纯的形式或以适当的药物组合物给予本发明的化合物或它们的药学上可接受的盐。因此，可通过例如口服、鼻部、肠胃外(静脉内、肌内或皮下)、局部、经皮、阴道内、膀胱内、脑池内(intracistemally)、直肠、或经尿道、眼部瘤内、心室内、鞘内、肺部和灌注的方法，以固体、半固体、冻干粉或液体剂型(例如片剂、栓剂、丸剂、软弹性明胶胶囊剂和硬明胶胶囊剂、散剂、溶液剂、混悬剂或气雾剂等)的形式，优选以适于简单给予精确剂量的单位剂型进行给予。
组合物包含常规药物载体或赋形剂以及作为活性剂的本发明的化合物，并且另外可包含其它药用试剂、制药试剂、载体、辅料等。本发明的组合物可与通常向正在治疗癌症或其它紊乱的患者给予的抗癌剂或其它试剂联合使用。辅料包括防腐剂、润湿剂、悬浮剂、甜味剂、矫味剂、芳香剂、乳化剂和分散剂。可通过各种抗细菌剂和抗真菌剂来确保预防微生物的活动，抗细菌剂和抗真菌剂为例如对羟基苯甲酸酯、氯丁醇、苯酚、山梨酸等。包含等渗剂(例如糖、氯化钠等)也是期望的。可注射药物形式的持久吸收可通过使用延缓吸收的试剂(例如单硬脂酸铝和明胶)来实现。
如果期望的话，本发明的药物组合物还可包含少量的辅助物质，如润湿剂或乳化剂、pH缓冲剂、抗氧化剂等，例如柠檬酸、脱水山梨醇单月桂酸酯、三乙醇胺油酸酯、丁基化羟基甲苯等。剂型可被设计成持续释放或定时释放。
适合肠胃外注射的组合物可包含生理上可接受的无菌水溶液或非水溶液、分散剂、混悬剂或乳剂和用于复水成无菌可注射溶液或分散剂的无菌粉末。合适的含水载体和非水载体、稀释剂、溶剂或溶媒的实例包括水、乙醇、多元醇(丙二醇、聚乙二醇、甘油等)、右旋糖、甘露醇、聚乙烯吡咯烷酮、明胶、羟基纤维素、阿拉伯胶、它们的合适的混合物、植物油(如橄榄油)和可注射的有机酯如油酸乙酯。例如通过使用包衣如卵磷脂，在分散剂的情况下通过维持所需的粒径以及通过使用表面活性剂，可维持适当的流动性。液体制剂可为缓冲的等渗溶液。
口服给予的固体剂型包括胶囊剂、片剂、丸剂、散剂和颗粒剂。在此类固体剂型中，将活性化合物与至少一种非活性的惯常的赋形剂(或载体)混合，赋形剂(或载体)为例如柠檬酸钠或磷酸二钙或者如下物质：(a)填料或增充剂，例如淀粉、乳糖、蔗糖、葡萄糖、甘露醇和硅酸；(b)粘合剂，例如纤维素衍生物、淀粉、藻酸盐/酯(alignates)、明胶、聚乙烯吡咯烷酮、蔗糖和阿拉伯树胶；(c)保湿剂，例如甘油；(d)崩解剂，例如琼脂、碳酸钙、马铃薯或木薯淀粉、藻酸、交联羧甲基纤维素钠、复合硅酸盐/酯和碳酸钠；(e)溶液缓凝剂，例如石蜡；(f)吸收促进剂，例如季铵化合物；(g)润湿剂，例如鲸蜡醇、单硬脂酸甘油酯、硬脂酸镁等；(h)吸附剂，例如高岭土和膨润土；(i)润滑剂，例如滑石、硬脂酸钙、硬脂酸镁、固体聚乙二醇、月桂基硫酸钠或它们的混合物。在胶囊、片剂和丸剂的情况下，剂型还可包含缓冲剂。
上述的固体剂型可用包衣和壳(如肠溶包衣和本领域公知的其它物质)制备。固体剂型可包含安抚剂(pacifying agents)，并且还可为如下组合物，该组合物以延缓的方式在肠道的某一部分释放活性化合物或化合物。可使用的包埋组合物(embeddedcompositions)的实例是聚合化物质和蜡。活性化合物还可处于微囊化形式，如果适当的话，具有一种或多种上述赋形剂。
用于口服给予的液体剂型包含药学上可接受的乳剂、溶液剂、混悬剂、糖浆剂和酏剂。例如通过如下制备此类剂型，将本发明的化合物或其药学上可接受的盐以及任选的药物辅料在如下物质中溶解、分散等，由此形成溶液或悬浮液：载体(例如水、盐水、右旋糖水溶液、甘油、乙醇等)、增溶剂和乳化剂(例如乙醇、异丙醇、碳酸乙酯、乙酸乙酯、苄醇、苯甲酸苄酯、丙二醇、1,3-丁二醇、二甲基甲酰胺；油，特别是，棉籽油、花生油、玉米胚芽油、橄榄油、蓖麻油、芝麻油、甘油、四氢糠醇、聚乙二醇和脱水山梨醇脂肪酸酯)、或这些物质的混合物等。
除活性化合物外，悬浮液可包含混悬剂，例如乙氧基化异硬脂醇、聚氧乙烯山梨醇和脱水山梨醇酯、微晶纤维素、偏氢氧化铝、膨润土、琼脂和黄蓍胶、或这些物质的混合物等。
用于直肠给予的组合物为例如栓剂，栓剂可通过将本发明的化合物与例如适合的无刺激性的赋形剂或载体(如可可脂、聚乙二醇或栓剂蜡)混合来制备，赋形剂或载体在常温下为固体但在体温下为液体，当在合适的体腔内时融化并在其中释放活性成分。
本发明的化合物的用于局部给予的剂型包括软膏剂、散剂、喷雾剂和吸入剂。在无菌条件下，将活性组分与可能需要的生理学上可接受的载体以及任何防腐剂、缓冲剂或推进剂混合。眼用制剂、眼膏、散剂和溶液剂也涵盖在本发明的范围之内。
通常，取决于意图的给予模式，药学上可接受的组合物将包含约0.01wt％至约99.99wt％的一种或多种本发明的化合物或其药学上可接受的盐、以及99.99wt％至0.01wt％的合适的药用赋形剂。在一个实例中，组合物具有约0.5wt％至约75wt％的本发明的化合物或其药学上可接受的盐，其余是合适的药用赋形剂。
制备此类剂型的实际方法是已知的、或对本领域技术人员来说是显而易见的，例如参见Remington's Pharmaceutical Sciences，18th Ed.，(Mack Publishing Company，Easton，Pa.，1990)。在任何情况下，待给予的组合物包含治疗上有效量的本发明的化合物或其药学上可接受的盐，以用于治疗本发明教导的疾病症状。
在另一方面，本公开提供了用于使受试者中的神经元钙稳态失衡正常化的方法，所述方法包括向受试者给予一种或多种式(I)化合物。在一些实施方式中，受试者是人类受试者。
在另一方面，本公开提供了用于治疗受试者中的神经紊乱或神经退行性紊乱的方法，所述方法包括向受试者给予一种或多种式(I)化合物。在一些实施方式中，神经紊乱或神经退行性紊乱是阿尔茨海默氏病、帕金森氏病、亨廷顿氏病、额颞叶痴呆、匹克氏病、慢性创伤性脑病、创伤性脑损伤、中风、小脑性共济失调、多发性硬化症、唐氏综合症或衰老相关的CNS紊乱。在一些实施方式中，神经紊乱或神经退行性紊乱是阿尔茨海默氏病。在一些实施方式中，受试者是人类受试者。
以“有效量”或“治疗有效量”给予本发明的化合物或它们的药学上可接受的盐，“有效量”或“治疗有效量”取决于多种因素，所述因素包括所采用的特定化合物的活性、化合物的代谢稳定性和作用时长、年龄、体重、一般健康状况、性别、饮食、给予方式和时间、排泄速率、药物组合、具体疾病状态的严重程度和主体经受的治疗。本发明的化合物能够以约70mg/天至约1400mg/天的剂量水平给予患者。对于具有约70千克体重的正常成人，剂量例如为约1mg/千克体重/天至约20mg/千克体重/天。然而，所使用的具体剂量可有所不同。例如，剂量可取决于许多因素，所述因素包括患者的需求、所治疗的症状的严重程度以及所使用的化合物的药理活性。本领域的普通技术人员已知对于特定患者而言的最佳剂量的确定。
实施例
下面的实施例是对本发明具体实施方式及其各种用途的说明。它们仅用于说明的目的，而不应被视为对本发明的限制。
通过下面的实施例对本公开的化合物的制备作进一步的说明，不应被理解为将本公开的范围和精神限定于实施例中所述的具体程序和化合物。在所有的情况下，除非另有说明，使用固相硅胶实施柱色谱法。
本领域技术人员应理解的是，如通过以下的实施例所示，起始原料和反应条件可发生变化、可改变反应顺序并可使用额外的步骤以生产本公开涵盖的化合物。可利用许多提供了通常已知的用于合成所公开的化合物的化学合成方案和条件的一般参考文献(参见例如Smith和March，March's Advanced Organic Chemistry：Reactions，Mechanisms，andStructure，Fifth Edition，Wiley-Interscience，2001；或Vogel，A Textbook ofPractical Organic Chemistry，Including Qualitative Organic Analysis，FourthEdition，New York：Longman，1978)。
可从商业来源获得起始原料或通过本领域普通技术人员已知的已得到确认的文献方法制备起始原料。反应在适于所采用的试剂和材料的溶剂中进行，并适于有效地进行转化。有机合成领域的技术人员能够理解的是，分子上存在的官能度应与所提出的转化一致。为获得本公开所期望的化合物，有时需要判断以修改合成步骤的顺序或选择一个特定的工艺方案替代另一方案。
在一些情况中，为实现上述的一些转化，保护一些反应性的官能度可能是必要的。一般情况下，所需要的此类保护基团以及连接或移除此类基团所需的条件对于有机合成领域的技术人员而言是显而易见的。对于受过训练的从业者，描述了许多可选方案的权威性著作为：JFW McOmie，“Protective Groups in Organic Chemistry”，Plenum Press，London和New York 1973，T.W.Greene和P.G.M.Wuts，“Protective Groups in OrganicSynthesis”，第三版，Wiley，New York 1999，“The Peptides”；卷3(E.Gross和J.Meienhofer编著)，Academic Press，London和New York 1981，“Methoden derorganischen Chemie”，Houben-Weyl，4.sup.th edition，Vol.15/l，Georg ThiemeVerlag，Stuttgart 1974，H.-D.Jakubke和H.Jescheit，“Aminosauren，Peptide，Proteine”，Verlag Chemie、Weinheim、Deerfield Beach和Basel 1982和/或JochenLehmann，“Chemie der Kohlenhydrate：Monosaccharide and Derivate”，Georg ThiemeVerlag，Stuttgart 1974。可在后续合适阶段使用本领域已知的方法移除保护基团。实施例1：材料和方法
脑切片Ca2+信号和电生理学。在机构内部饲养3xTg-AD小鼠、TgCRND8小鼠、PS1/APP小鼠以及非转基因的(NonTg)J29/C57BL6对照小鼠。使用3月龄-5月龄的成年雌性小鼠和雄性小鼠。依照Rosalind Franklin大学医学和科学动物照料和使用委员会(Medicine andScience Animal Care and Use Committee)批准的方案对动物进行照料和使用。如此前所述(Briggs等，Neurobiol.Aging，2013，34：1632-1643)制备海马脑切片(300μm)。用氟烷将小鼠麻醉、断头，并将脑移入冰预冷的蔗糖切割液中(200mM蔗糖、1.5mM KCl、0.5mM CaCl2、4.0mM MgCl2、1.0mM KH2PO4、25mM NaHCO3、10mM抗坏血酸钠和20mM右旋糖，用95％O2/5％CO2平衡)。在具有填充了冰预冷的蔗糖切割液的腔室的Camden Instruments振动切片机中制备水平海马切片，然后转移入并维持在标准人工脑脊液中(aCSF；130mM NaCl、2.5mM KCl、2.0mM CaCl2、1.2mM MgSO4、1.25mM NaH2PO4、25mM NaHCO3和10mM右旋糖(305-310mOsm)，用95％O2/5％CO2平衡、pH 7.3-7.4)，该人工脑脊液在使用前处于32℃下至少1小时。在室温下(23℃)于连续灌流的aCSF(1.5-2.0mL/min)中，进行全细胞膜片钳记录。膜片吸管(5-7MΩ)填充有胞内溶液(135mM葡萄糖酸钾、2.0mM MgCl2、4.0mM Na2-ATP、0.4mM Na-GTP、10mM磷酸肌酸钠、用KOH调节至pH 7.3的10mM HEPES)，以及作为Ca2+荧光传感器的50μM的bis-fura-2hexapotassium(Life Technologies)。通过红外微分干涉相差(IR-DIC)光学元件对海马CA1锥体神经元进行可视化识别，并通过它们的被动膜性质和脉冲频率调节(spikefrequency accommodation)进行电生理学识别。在电流钳模式中获得膜电位，该模式在10kHz下用Digidata 1322A-D转换器和Multiclamp 700B放大器获得，并使用pClamp 10.2(Molecular Devices)进行记录和分析。将Minianalysis 6.0.7(Synaptosoft，Fort Lee，NJ)用于检测和测量最小振幅为0.2mV和最小面积为3mV*msec的自发兴奋性突触后电位(sEPSP)事件。进一步的实验细节参见Chakroborty等，2012，J.Neurosci.32(24)：8341-53。
除了对aCSF浴进行连续灌流并通过浴灌流对咖啡因(10mM，1分钟)进行施用外，通过上述的2-光子成像，在单独的填充了fura-2的锥体神经元中对Ca2+信号进行测量。通过膜片吸管注入的电流由去极化作用引起电压-门控Ca2+通道(VGCC)响应，该膜片吸管的电流水平被调节至连续引起8-10个脉冲序列(spikes)。在咖啡因RyR Ca2+测量之前的3-4分钟，对VGCC Ca2+响应进行测量，并且在暴露至咖啡因后将各切片弃置。在1小时的预处理期间引入待测定的测试抑制剂化合物，并在施用咖啡因之前、施用咖啡因期间和之后，维持在aCSF灌流液中。
诱导创伤性脑损伤。使用异氟烷将小鼠深度麻醉，在感觉运动皮质(3×3mm)上施行小的开颅手术，然后给予单一的CCI(受控的皮质影响)并使用Benchmark ImpactorStereotaxic TBI设备以设置产生轻度TBI。使用先前开发的改性程序(Sutton等，1993，J.Neurotrauma 10(2)：135-49)引入皮质挫伤。通过平整的圆形冲击器的端部(直径为2mm)产生损伤。冲击器与垂直线形成18.0度的角度，使得平整的冲击器端部与处于损伤部位的大脑表面垂直。一旦到位，基于立体定向的小鼠脑图谱，冲击器端部以3.0m/s的速度刺入暴露的大脑至皮质表面下0.6mm的深度处。损伤单向递送，并通过CCI之后的细胞结构分布的变化来界定皮质的受损范围。在该程序后，使用连续缝合法或间断缝合模式对头皮用单丝尼龙缝线进行缝合，并用利多卡因进行处理。在TBI诱导1天、7天或30天中的任一者后，对小鼠经心脏进行灌注，并将脑用4％多聚甲醛固定。对经盐水处理和经药物处理的小鼠中使用标准规程进行后续的免疫染色，以测量磷酸化tau蛋白的类型和淀粉样蛋白的类型。
经心脏的灌注。用尿烷将小鼠深度麻醉，打开胸腔，将插管插入左心室并向右心房中切割小孔。通过循环系统灌注冰预冷的盐水(3mL)以及随后的4％多聚甲醛(5mL)或者4％多聚甲醛/1％戊二醛。在此之后，用锋利的剪刀将小鼠断头，准备大脑用于染色或显微镜检查。
细胞培养和染料负载。将N2a细胞(ATCC#CCL-131)培养在具有5％胎牛血清(Gibco26140-079)和1％ABAM(Gibco 15240)的50:50的DMEM培养基(Dulbecco’s modifiedEagle’s medium):OptiMEM培养基(Opti-modified Eagl’s medium)(Gibco 11995-065:Gibco 31985-070)中，在37℃和10％CO2下孵育。在室温下，使用0.05％胰蛋白酶-EDTA(Gibco 25300-062)将细胞传代5分钟，用于从培养板中非机械解离。用处于DMEM中的10％FBS将酶活性终止，将细胞在30％的融合状态下接种于包被有Poly-L的圆形玻璃滑盖上(Chemglass CLS-1760-012)，然后在处于50:50的DMEM:OptiMEM中的2.5％FBS中于37℃和10％CO2下生长过夜。将荧光钙指示剂fura-2AM(Invitrogen F1201)在DMSO中稀释至1mM。将N2a细胞在5μM的fura-2AM(在新鲜培养基中稀释)中孵育30分钟，然后在1×PBS中漂洗，加入新鲜培养基(50:50)并使得能够脱酯化至少15分钟。加入10μM的硝苯呋海因或测试化合物并孵育30分钟。所有的孵育和漂洗均处于37℃和10％CO2下。
Ca2+成像和化合物施用。将具有填充了2-AM的N2a细胞的玻璃盖玻片置于直立式Olympus BX51显微镜(耦合至2-光子激光成像系统)载物台上的浸渍腔室中。为诱发RyR-介导的钙响应，通过重力驱动的灌流系统向在对照培养基、硝苯呋海因或测试化合物中的一种(10μM)中孵育(30分钟)的N2a细胞施加咖啡因浴(5mM)。使用定制的视频-速率2-光子成像系统完成单个细胞的Ca2+成像。激光激发通过来自Ti:蓝宝石激光(Mai Tai Broadband，Spectra-Physics)的780nm(80MHz)下的100fs脉冲提供。通过谐振式检流计(GeneralScanning Lumonics)扫描激光束，使得能够在x-轴上进行快速(7.9kHz)的双向扫描，并通过y-轴上的常规线性检流计扫描激光束，从而提供30帧/s的全帧扫描速率。通过Olympus40×水浸物镜(数值孔径0.8)将激光束聚焦到细胞上。通过宽视野的光电倍增管(电子管)检测发射的荧光，从而得到通过Video Savant 5.0软件(IO公司)捕获和分析的视频信号。使用MetaMorph软件对背景-校正图像进行进一步的分析。为了清楚起见，结果以反比表示，从而使[Ca2+]的增加与增高的比例相对应。百分比(％)变化计算为[(F0/ΔF)-1]*100，其中，F0是基准的平均静止荧光，并且ΔF是反映Ca2+释放的荧光下降。使用双向ANOVA和Scheffe post hoc分析来评价处理组之间的差异的显著性(p<0.05)。排除核区，对视野中的所有细胞中的胞体Ca2+响应进行分析(n＝8-20)。所有的化合物以三重复进行测试。实施例2：通过硝苯呋海因稳定RyR
将实施例1中阐明的程序用于研究RyR稳定化合物(硝苯呋海因)是否能够影响与AD发病机理和创伤性脑损伤有关的神经元性质。
在两种AD模型(3xTg-AD和PS1/APP)中，用硝苯呋海因(1-{[5-(4-硝基苯基)-2-呋喃基]亚甲基氨基}咪唑烷-2,4-二酮；硝苯呋海因钠的纳米晶体制剂的商标名为)进行4周的亚长期处理(5-10mg/kg，与人群中的临床剂量一致)，使树突棘中过大的ER-Ca2+释放恢复到NonTg水平(图1)，恢复突触传递性质和突触完整性(图2)，显著降低可溶性和不溶性Aβ沉积(图2E)，并使RyR2表达正常化(图3)。这些发现不仅支持了RyR-Ca2+失调在AD发病机理和β淀粉样蛋白聚集中的核心作用，它们还表明了甚至在疾病后期也可获得治疗效果，这支持了涉及Ca2+稳态失衡、淀粉样蛋白病症和突触功能障碍的前馈疾病机制。
还证实了除淀粉样蛋白病症以外，用硝苯呋海因稳定RyR功能降低了AD的TgCRND8小鼠模型中的磷酸化tau蛋白(图4)。同样地，在TBI小鼠模型中，硝苯呋海因处理显著降低了海马齿状回中的磷酸化tau蛋白染色量(图5)。
需要注意的是，已经发现硝苯呋海因的长期口服处理(10+个月)加重了淀粉样蛋白病症(Zhang等，2010，Journal of Neuroscience，30：8566-8580)，表明了对RyR2-靶向化合物(不像硝苯呋海因一样致病)的需求。
实施例3：RyR2-稳定化合物的从苗头物到先导物(Hit-to-lead)的优化
虽然最初基于硝苯呋海因的骨架类似物，已经开发出新型且完全不同的保持强的体外活性并显示出改善的药物性质的类药类似物(参见图6)。将亚结构特征并入硝苯呋海因样骨架中，以赋予改善的药物性质，由此使得能够系统性地开发用于AD和其它神经退行性疾病的活性候选物。
不同的RyR稳定剂的合成通过已确证的Suzuki化学反应以及随后的腙形成而完成。将20种不同的芳基卤化物和5种肼用于生成100种新的候选物。简言之，在Suzuki反应条件下，在碱(如碳酸铯)的存在下，使用催化性的四(三苯基膦)钯(0)用芳基卤化物(R1)处理5-甲酰基-2-呋喃基硼酸。然后，使所得到的二芳基物质接受利用1％乙酸/二甲基甲酰胺中的肼衍生物(R2)的腙形成。20种芳基卤化物R1衍生物包括多种取代的苯和杂芳香族的芳基卤化物。5种R2肼包含乙内酰脲、脲和酰胺官能度以及赋予不同的药物代谢动力学(DMPK)性质的不同的芳基。
方案1
对化合物进行纯化，然后通过HPLC-MS进行测试，纯度>95％。在pH 7.4下，化合物显示出的水溶解度为15mg/mL至>200mg/mL。具体的重点放在引入增溶部分，以改善相对于硝苯呋海因而言的水溶解度。
实施例4：第一代化合物的结构-活性关系
对化合物进行筛选以确定它们是否经历进一步的试验或将从进一步的研究中排除。筛选级联包括药物化学实验、细胞培养实验中的快速通量筛选试验、来自非转基因(NonTg)对照小鼠和AD小鼠的急性脑切片的制备以及经长期处理的AD小鼠中的效力。实施例1中讨论了这些试验的方法。先导化合物在主要表达RyR2同工型的N2a细胞中有效。
表1中鉴别了筛选后所选择的化合物，同时还给出了这些化合物的结构-活性关系信息。
表1：选自初始轮合成的化合物的结构-活性关系
当在10μM下进行测试时，多种类似物有效地阻断了N2a细胞中的RyR-诱导的Ca2+(表1)。硝苯呋海因将咖啡因相对于基线而言增加的3.09倍的Ca2+降低至1.96，并且还在AD小鼠模型中显示出疗效。因此，可以合理地推断出，认为显示出类似或更好的降低的类似物有活性。具体而言，RD09、RD11和RD05比起硝苯呋海因在更大程度上阻断了钙释放，并且RD95和RD14对咖啡因刺激的Ca2+释放的作用与硝苯呋海因相当。
看起来苯环左侧上的硝基取代基对活性而言很重要，因为硝苯呋海因和活性最好的化合物RD09和RD11均具有这一官能度。然而，硝基基团与溶解度和生物利用度的降低有关。值得注意且出乎预料的是，RD05不具有硝基，但仍保持了全部的活性。同样出乎预料的是，RD05的脑水平比起硝苯呋海因的脑水平>50倍。这些官能团的取代赋予了额外的代谢稳定性和溶解度，与硝苯呋海因相比，提高了整体的生物利用度。
另外还探索了对硝苯呋海因的乙内酰脲官能度的取代。在多种化合物中，这一官能团被乙酰基和尿素特征(urea features)取代，并且所得到的化合物保留了活性(例如，化合物RD09、RD95和RD14)。还引入了芳香族特征来取代硝苯呋海因的乙内酰脲基团(例如，在化合物RD11中)，由于可电离的吡啶基部分可转化为多种盐，从而增加了整体DMPK的改善。
如下为表1中示出的化合物的合成方法：
RD05。将5-苯基-2-糠醛(1.0mmol)溶于二甲基甲酰胺(2mL)中。将该溶液滴加至3-氨基咪唑烷-2,4-二酮(1.0mmol)和1.0M盐酸溶液(260μL)的二甲基甲酰胺(2mL)溶液中。滴加完成后，将混合物在室温下搅拌25h。将该混合物用水稀释，并用2体积的二氯甲烷萃取。将有机层收集并将溶剂通过旋转蒸发仪移出。通过制备型反相HPLC使用水-乙腈梯度将余留物纯化，以得到期望的产物。ESI-MS：m/z 270[M+H]+。
RD09。将5-(3-硝基苯基)-2-糠醛(1.0mmol)溶于二甲基甲酰胺(2mL)中。将该溶液滴加至乙酰肼(1.0mmol)和1.0M盐酸水溶液(260μL)的二甲基甲酰胺(2mL)溶液中。滴加完成后，将混合物在室温下搅拌25h。将该混合物用水进行稀释，并用2体积的二氯甲烷萃取。将有机层收集并将溶剂通过旋转蒸发仪移出。通过制备型反相HPLC使用水-乙腈梯度将余留物纯化，以得到期望的产物。ESI-MS:m/z 274[M+H]+。
RD10。将5-(2-氯-4-硝基苯基)-2-糠醛(1.0mmol)溶于二甲基甲酰胺(2mL)中。将该溶液滴加至4-N-甲基-N-1-哌嗪卡巴肼(1.0mmol)和1.0M盐酸溶液(260μL)的二甲基甲酰胺(2mL)溶液中。滴加完成后，将混合物在室温下搅拌25h。将该混合物用水稀释，并用2体积的二氯甲烷萃取。将有机层收集并将溶剂通过旋转蒸发仪移出。通过制备型反相HPLC使用水-乙腈梯度将余留物纯化，以得到期望的产物。ESI-MS:m/z 350[M+H]+。
RD11。将5-(3-硝基苯基)-2-糠醛(1.0mmol)溶于二甲基甲酰胺(2mL)中。将该溶液滴加到2-吡啶卡巴肼(1.0mmol)和1.0M盐酸溶液(260μL)的二甲基甲酰胺(2mL)溶液中。滴加完成后，将混合物在室温下搅拌25h。将该混合物用水稀释，并用2体积的二氯甲烷萃取。将有机层收集并将溶剂通过旋转蒸发仪移出。通过制备型反相HPLC使用水-乙腈梯度将余留物纯化，以得到期望的产物。ESI-MS:m/z 337[M+H]+。
RD14。将5-(4-硝基-2,3-二甲基苯基)-2-糠醛(1.0mmol)溶于二甲基甲酰胺(2mL)中。将该溶液滴加到氨基脲(1.0mmol)和1.0M盐酸溶液(260μL)的二甲基甲酰胺(2mL)溶液中。滴加完成后，将混合物在室温下搅拌25h。将该混合物用水稀释，并用2体积的二氯甲烷萃取。将有机层收集并将溶剂通过旋转蒸发仪移出。通过制备型反相HPLC使用水-乙腈梯度将余留物纯化，以得到期望的产物。ESI-MS:m/z 303[M+H]+。
RD54。将5-(2-氯-4-硝基苯基)-2-糠醛(1.0mmol)溶于二甲基甲酰胺(2mL)中。将该溶液滴加到4-苯基氨基脲(1.0mmol)和1.0M盐酸溶液(260μL)的二甲基甲酰胺(2mL)溶液中。滴加完成后，将混合物在室温下搅拌25h。将该混合物用水稀释，并用2体积的二氯甲烷萃取。将有机层收集并将溶剂通过旋转蒸发仪移出。通过制备型反相HPLC使用水-乙腈梯度将残留物纯化，以得到期望的产物。ESI-MS:m/z 386[M+H]+。
RD77。将5-(4-溴苯基)-2-糠醛(1.0mmol)溶于二甲基甲酰胺(2mL)中。将该溶液滴加到4-硝基苯肼(1.0mmol)和1.0M盐酸溶液(260μL)的二甲基甲酰胺(2mL)溶液中。滴加完成后，将混合物在室温下搅拌25h。将该混合物用水稀释，并用2体积的二氯甲烷萃取。将有机层收集并将溶剂通过旋转蒸发仪移出。通过制备型反相HPLC使用水-乙腈梯度将余留物纯化，以得到期望的产物。ESI-MS:m/z 415[M+H]+。
RD83。将5-(4-硝基苯基)-2-糠醛(1.0mmol)溶于二甲基甲酰胺(2mL)中。将该溶液滴加至2,4-二氯苯肼(1.0mmol)和1.0M盐酸溶液(260μL)的二甲基甲酰胺(2mL)溶液中。滴加完成后，将混合物在室温下搅拌25h。将该混合物用水稀释，并用2体积的二氯甲烷萃取。将有机层收集并将溶剂通过旋转蒸发仪移出。通过制备型反相HPLC使用水-乙腈梯度将余留物纯化，以得到期望的产物。ESI-MS:m/z 405[M+H]+。
RD91。将5-(2,3-二氯苯基)-2-糠醛(1.0mmol)溶于二甲基甲酰胺(2mL)中。将该溶液滴加到2-吡啶卡巴肼(1.0mmol)和1.0M盐酸溶液(260μL)的二甲基甲酰胺(2mL)溶液中。滴加完成后，将混合物在室温下搅拌25h。将该混合物用水稀释，并用2体积的二氯甲烷萃取。将有机层收集并将溶剂通过旋转蒸发仪移出。通过制备型反相HPLC使用水-乙腈梯度将余留物纯化，以得到期望的产物。ESI-MS:m/z 361[M+H]+。
RD95。将5-(2-甲氧基苯基)-2-糠醛(1.0mmol)溶于二甲基甲酰胺(2mL)中。将该溶液滴加到氨基脲(1.0mmol)和1.0M盐酸溶液(260μL)的二甲基甲酰胺(2mL)溶液中。滴加完成后，将混合物在室温下搅拌25h。将该混合物用水稀释，并用2体积的二氯甲烷萃取。将有机层收集并将溶剂通过旋转蒸发仪移出。通过制备型反相HPLC使用水-乙腈梯度将残留物纯化，以得到期望的产物。ESI-MS:m/z 260[M+H]+。
实施例5：第二代化合物的合成
进行药物化学优化是为了提供在体内有效的选择性的全身性可用的化合物。关注RyR稳定剂体内性质优化的研究工作相对较少，特别是当在体内全身性给予RyR稳定剂时，药代动力学(PK)参数和提高大脑暴露的研究工作相对较少。因此，第二代合成研究工作关注的是开发具有理想的整体性质的RyR稳定剂。
合成化学策略基于已确定的先导系列药效团，以化合物RD05为例，化合物RD05在体外表现出显著的钙释放阻断能力、在体内表现出合理的脑-血浆浓度，以及表现出了在我们的AD小鼠模型中起效的潜能。
鉴别了使Ca2+释放正常化所需要的关键结构特征，并使用迭代策略合成了>100种的类似物，系统性地研究了药效团的各区域，以提供具有整体的期望的物理性质和生物性质的优化的候选物。将选自优化步骤中的候选物以及来自实施例3中描述的第一代合成化合物的先导候选物示于表2中。
表2：第二代合成后选择的化合物
如下所述为表2中示出的(而未在表1中示出的)化合物的合成方法：
CK008。将5-(4-氯苯基)-2-糠醛(1.0mmol)溶于二甲基甲酰胺(2mL)中。将该溶液滴加到乙酰肼(1.0mmol)和1.0M盐酸溶液(260μL)的二甲基甲酰胺(2mL)溶液中。滴加完成后，将混合物在室温下搅拌25h。将该混合物用水稀释，并用2体积的二氯甲烷萃取。将有机层收集并将溶剂通过旋转蒸发仪移出。通过制备型反相HPLC使用水-乙腈梯度将余留物纯化，以得到期望的产物。ESI-MS:m/z 263[M+H]+。
CK0010。将5-(4-氯苯基)-2-糠醛(1.0mmol)溶于二甲基甲酰胺(2mL)中。将该溶液滴加到丙酰肼(1.0mmol)和1.0M盐酸溶液(260μL)的二甲基甲酰胺(2mL)溶液中。滴加完成后，将混合物在室温下搅拌25h。将该混合物用水稀释，并用2体积的二氯甲烷萃取。将有机层收集并将溶剂通过旋转蒸发仪移出。通过制备型反相HPLC使用水-乙腈梯度将余留物纯化，以得到期望的产物。ESI-MS:m/z 277[M+H]+。
CK012。将5-苯基-2-糠醛(1.0mmol)溶于二甲基甲酰胺(2mL)中。将该溶液滴加到卡巴肼(1.0mmol)和1.0M盐酸溶液(260μL)的二甲基甲酰胺(2mL)溶液中。滴加完成后，将混合物在室温下搅拌25h。将该混合物用水稀释，并用2体积的二氯甲烷萃取。将有机层收集并将溶剂通过旋转蒸发仪移出。通过制备型反相HPLC使用水-乙腈梯度将余留物纯化，以得到期望的产物。ESI-MS:m/z 245[M+H]+。
CK013。将5-苯基-2-糠醛(1.0mmol)溶于二甲基甲酰胺(2mL)中。将该溶液滴加到苯基乙酰肼(1.0mmol)和1.0M盐酸溶液(260μL)的二甲基甲酰胺(2mL)溶液中。滴加完成后，将混合物在室温下搅拌25h。将该混合物用水稀释，并用2体积的二氯甲烷萃取。将有机层收集并将溶剂通过旋转蒸发仪移出。通过制备型反相HPLC使用水-乙腈梯度将余留物纯化，以得到期望的产物。ESI-MS:m/z 305[M+H]+。
CK017。将5-(4-氯苯基)-2-糠醛(1.0mmol)溶于二甲基甲酰胺(2mL)中。将该溶液滴加到卡巴肼(0.5mmol)和1.0M盐酸溶液(260μL)的二甲基甲酰胺(2mL)溶液中。滴加完成后，将混合物在室温下搅拌25h。将该混合物用水稀释，并用2体积的二氯甲烷萃取。将有机层收集并将溶剂通过旋转蒸发仪移出。通过制备型反相HPLC使用水-乙腈梯度将余留物纯化，以得到期望的产物。ESI-MS:m/z 468[M+H]+。
DL041。将5-(3-硝基苯基)-2-糠醛(1.0mmol)溶于二甲基甲酰胺(2mL)中。将该溶液滴加到苯基乙酰肼(1.0mmol)和1.0M盐酸溶液(260μL)的二甲基甲酰胺(2mL)溶液中。滴加完成后，将混合物在室温下搅拌25h。将该混合物用水稀释，并用2体积的二氯甲烷萃取。将有机层收集并将溶剂通过旋转蒸发仪移出。通过制备型反相HPLC使用水-乙腈梯度将余留物纯化，以得到期望的产物。ESI-MS:m/z 350[M+H]+。
SM008。将5-苯基-2-糠醛(1.0mmol)溶于二甲基甲酰胺(2mL)中。将该溶液滴加到1-苯基乙胺(1.0mmol)和1.0M盐酸溶液(260μL)的二甲基甲酰胺(2mL)溶液中。滴加完成后，将混合物在室温下搅拌25h。将该混合物用水稀释，并用2体积的二氯甲烷萃取。将有机层收集并将溶剂通过旋转蒸发仪移出。通过制备型反相HPLC使用水-乙腈梯度将余留物纯化，以得到期望的产物。ESI-MS:m/z 275[M+H]+。
实施例6：在细胞培养系统和AD小鼠神经元中的快速筛选试验
在实施例1公开的高速自动成像系统上，使用表达RyR2的N2a细胞系(在96孔板上生长)对实施例5中给出的RyR2-稳定化合物进行测试。对化合物响应于强的激动剂刺激而降低RyR-诱导的钙的能力进行筛选，类似于用硝苯呋海因所证实的(图7)。
还在实施例1公开的非转基因(NonTg)小鼠和AD(PS1/APP)小鼠的海马脑切片制品中对化合物进行了测试，以确定它们使通过AD小鼠中的生理刺激诱发的异常的RyR-调节的钙信号正常化的能力。如图8A中所示，如同用硝苯呋海因进行的处理，用CK013和CK017进行处理使异常的RyR-诱导的钙信号正常化。用所有的经测试的化合物进行处理时，对于对照的NonTg小鼠而言具有最小的影响，也未影响到其它的基础的Ca2+信号事件(在AD小鼠中未发生改变)，例如电压门控Ca2+通道流入、被动膜性质或脉冲(spiking)性质(图8B-图8D)。
实施例7：体内研究
在NonTg小鼠和AD小鼠中，用体内亚长期处理范例对化合物进行测试，以确定AD小鼠中的异常的RyR-钙响应是否正常化，同时并不会妨碍AD中未受影响的不同的钙通路。
依据实施例1中公开的方案对海马脑切片中的CA1锥体神经元的Ca2+信号和电生理性质进行研究。简言之，用盐水(0.9％)、CK013或CK017中的任一者对3xTg-AD小鼠处理四周(10mg/kg；ip)，然后制备急性海马脑切片，从而在CA1锥体神经元中进行全细胞膜片钳记录和2-光子钙成像。目的在于确定我们的化合物是否能够恢复AD小鼠中的正常的RyR-介导的钙信号并维持正常的膜生理学。如图9所示，结果表明，经CK013和经CK017处理过的3xTg-AD小鼠中的RyR-诱导的钙响应与NonTg对照的响应不同，并且相比于经盐水处理的3xTg-AD小鼠中的异常的RyR-钙响应显著降低。
另外，被动膜性质(如静息膜电位和膜输入电阻)没有受到这些化合物的影响。如表3中所示，不同组之间在静息膜电位(RMP)和膜输入电阻(Ri)方面不存在统计学上的显著差异(p>0.05)。此外，各处理组之间在心脏重量:体重的比例方面不存在统计学上的显著差异(表4；p>0.05)，各组之间在绝对体重或心脏重量方面也不存在差异(数据未示出；p>0.05)。
表3：来自CA1神经元的被动膜性质
表4：用RyR-稳定剂处理后的心脏重量:体重的比例。
品系/处理(n＝动物) 心脏重量:体重的比例
NonTg盐水(4) 4.4×10-3
3xTg-AD盐水(4) 4.05×10-3
3xTg-AD CK013(4) 4.06×10-3
3xTg-AD CK017(4) 3.6×10-3
参考具体实施方式对本发明进行详细描述，明显的是可在不脱离所附的权利要求中限定的本发明范围的情况下进行修改和变化。具体而言，尽管在本文中的本发明的一些方面被认为是特别有利的，但是在考虑之列的是本发明不必限于本发明的这些特定方面。

Claims (3)

1.一种化合物，所述化合物选自以下化合物及其药学上可接受的盐：
2.一种用于治疗受试者中的阿尔茨海默氏病和创伤性脑损伤的药物组合物，所述药物组合物包含权利要求1所述的化合物和药学上可接受的载体或辅料。
3.化合物在制备用于治疗受试者中的阿尔茨海默氏病和创伤性脑损伤的药物中的用途，其中，所述化合物选自以下化合物及其药学上可接受的盐：
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