CN106714770A - 羟基类固醇化合物、其中间体、制备方法、组合物及其用途 - Google Patents

羟基类固醇化合物、其中间体、制备方法、组合物及其用途 Download PDF

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Abstract

本发明涉及新的式(I)类固醇化合物、其制备方法和包含这些化合物的组合物。

Description

羟基类固醇化合物、其中间体、制备方法、组合物及其用途
技术领域
本发明涉及羟基类固醇(hydroxysteroid)化合物及其中间体、包含所述化合物的组合物及其制备方法和本发明化合物的用途。
背景技术
线粒体是细胞的动力室，其负责产生超过90％的身体所需能量以维持生命并支持生长。当线粒体功能失效时，在细胞内产生较少的能量，导致细胞损伤并最终导致细胞死亡。线粒体易于由于其自身代谢过程产生的氧自由基而降解。损伤的线粒体随后被细胞排出。它们被新的线粒体替代，这称为线粒体生物发生(mitochondrial biogenesis)。线粒体增殖或其过度肥大以满足提高的代谢需求也称为线粒体生物发生。额外的线粒体蛋白质(特别是与氧化磷酸化相关的那些)的表达表明了这样的情况。线粒体生物发生的能力随着年龄而显著损失。因此，许多衰老疾病与多种组织中的线粒体丢失相关，其特定功能在降低的线粒体功能和/或数量的背景下减弱。许多疾病状态(例如具有神经肌肉疾病症状的疾病状态、肌肉减少症、肌营养不良、糖尿病、痴呆、帕金森病、亨廷顿病、肌萎缩侧索硬化(amyotrophic lateral sclerosis，ALS)、肥胖症、高脂血症、心力衰竭、狼疮，以及眼部病症如年龄相关性黄斑变性(age-related macular degeneration，AMD))与多种组织中的进行性线粒体损失相关。许多药物和药物类别也对线粒体功能和生物发生具有影响，并且可以影响器官功能，甚至导致器官变性或与这些药物对线粒体的毒性作用直接相关的其他副作用。
缺血性和缺血/再灌注损伤伴随着线粒体功能和数量的降低，导致在缺血性病症(例如心肌梗死和卒中)中的凋亡性细胞死亡、坏死和功能性器官恶化。尽管在此类病症的诊断和治疗中有相当大的进步，但仍然需要用于治疗这些病症的预防和医疗方法。
对线粒体活性具有功能的化合物目前有限，并且仍然需要新的化合物预防和治疗方法以用于治疗这些与慢性线粒体功能障碍和毒性相关的病症。因此，需要这样的化合物和治疗，其刺激那些响应于代谢需求提高的线粒体功能并诱导响应于引起一种或更多种组织中线粒体消耗之试剂或条件的线粒体复制。为反映这种理解，本文中使用的短语“线粒体毒性”是指由向对象施用化学组合物而导致的线粒体失效。
线粒体对于细胞功能是关键的，并且线粒体疾病的影响可以变化，并可以呈现独特的特征。具体缺陷的严重程度可大可小，并且通常更严重地影响线粒体和多种组织的运作，导致多系统疾病。骨骼肌线粒体的损伤或功能障碍通常导致肌肉无力和萎缩，称为严重状态的肌肉减少症。在泛发性肌无力(generalized muscle weakness)的情况下，骨密度的降低可以是泛发性的，这是被称为骨质疏松症的骨疾病的原因之一。心脏中线粒体耗尽可导致发生充血性心力衰竭的症状和最终的死亡。脑中线粒体密度的损失与神经变性状态(例如亨廷顿病、阿尔茨海默病和帕金森病)有关。线粒体(包括肝线粒体)的泛发性丧失可导致高脂血症、高血压、以及胰岛素抵抗进展为2型糖尿病。肝线粒体被果糖摄取损伤。果糖、尿酸和其他对肝线粒体有害的物质可引起细胞内脂质(特别是导致肝脂肪变性综合征的甘油三酯)的累积，以及导致全身性高脂血症并最终导致肥胖和胰岛素抵抗的甘油三酯的合成和输出提高。
羟基类固醇是具有固醇结构的羟基化化合物，并且已知当线粒体暴露于高水平的内源性H2O2时其在细胞中产生，其随后通过线粒体酶11β-羟化酶的作用来羟基化多种类固醇，包括胆固醇、孕烯醇酮、孕酮等。羟基化可以发生在许多位置，包括7、16和11位。这些称为羟基类固醇的分子随后被硫酸化并分泌到细胞外空间中，其中在脑中它们调节质膜上的GABA受体和钙通道。先前没有描述羟基类固醇的细胞内活性。
本发明公开了新的羟基类固醇、其中间体、合成羟基类固醇及其中间体的方法以及包含它们的对线粒体发挥其作用的组合物。
发明目的
本发明的一个目的是提供新的类固醇化合物、用于合成羟基类固醇及其中间体的方法和包含它们的组合物以及所述化合物对线粒体的作用。
发明概述
本发明提供了式(I)的羟基类固醇及其中间体：
或其盐，其中：
独立地为单键、双键或环丙基环，前提是不允许相邻的双键；
A1、A2、A3独立地选自包含以下的组：氢、羟基、羟甲基、卤素、C1-C6烷基；
B和C各自独立地选自包含以下的组：氢、羟基、卤素、-OR6、-COR6、-COOR6、OCOR6、CH2OH、CH2OR6、-CONHR6、CONHR6R7、-C(OH)R6R7、NHR6、NHR5CONHR6、-R6NHCOOR7、-NR6R7、C(O)杂芳基、C(O)杂环基、C1-C12直链或支链烷基、5至6元杂环烷基、5至6元杂芳基；
其中所述C1-C12直链或支链烷基或者5至6元杂环烷基或5至6元杂芳基可进一步任选地被一个或更多个选自包含以下的组的取代基取代：卤素、C1-C6烷基、-OR6、-COOR6、-CONHR6、-OCOR6、＝NOH、NR6R7、-NR6COR7、5至6元杂环烷基或5至6元杂芳基；被C1-C12烷基取代的5至6元杂环烷基或被C1-C12烷基取代的5至6元杂芳基；
或者B和C可组合在一起以形成＝O、＝NOR6、NHR6、5至6元杂环烷基或5至6元杂芳基；
其中所述5至6元杂环烷基、5至6元杂芳基可任选地含有一个或更多个杂原子；
其中，所述杂原子可以是O、N、S；
R1、R2和R4独立地选自包含以下的组：氢、氘、羟基、卤素、＝O、-OR6、-NR6R7、-COR6、-COOR6、-OCOR6、-CONR6R7、C1-C6烷基、-O叔丁基二甲基甲硅烷基；
R3是羟基、羰基、OCOR6；
其中R3为β构型；
R5选自氢、羟基、卤素、OR6；
R6和R7各自独立地选自包含以下的组：氢、卤素、羟基、C1-C12烷基、-NH2、-(CH2)nNH2、3至6元环烷基、4至6元杂环烷基、5至6元杂芳基；
X选自CH、NH、NR6、O或S；
n为0至3。
本发明公开了用于制备式I化合物的方法、包含所述式化合物的组合物以及本发明化合物在线粒体生物发生和AMP激酶活化中的用途。
本发明还公开了11β-羟基孕烯醇酮和11β-羟基孕酮在线粒体生物发生和AMP激酶活化中的用途。
附图简述
图1a描述了线粒体生物发生，图1b描述了通过11β-羟基孕烯醇酮在暴露(I)后3小时刺激线粒体转录因子的表达；
图2a描述了通过11β-羟基孕烯醇酮暴露后1小时的AMP激酶的活化，图2b描述了通过11β-羟基孕烯醇酮在3小时内活化APPL1并易位至细胞核；
图3a描述了通过11β-羟基孕烯醇酮暴露(II)后3小时刺激线粒体转录因子的表达，图3b描述了通过11β-羟基孕烯醇酮暴露后24小时线粒体DNA含量的提高；
图4描述了通过11β-羟基孕烯醇酮引起的线粒体超氧化物之产生的降低；
图5描述了通过11β-羟基孕烯醇酮的肝糖异生降低和脂肪氧化刺激。
定义
术语“烷基”是指直链或支链饱和一价烃，其中亚烷基可任选地如本文中所述被取代。除非另有说明，术语“烷基”还涵盖直链和支链烷基。在某些实施方案中，烷基是具有指定数目的碳原子的直链饱和一价烃，或具有指定数目碳原子的支链饱和一价烃。本文中使用的直链C1-C6和支链C3-C6烷基也称为“低级烷基”。烷基的实例包括但不限于甲基、乙基、丙基(包括异构体形式)、正丙基、异丙基、丁基(包括所有异构体形式)、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、戊基(包括所有异构体形式)和己基(包括所有异构体形式)。例如，C1-C6烷基是指1至6个碳原子的直链饱和一价烃或3至6个碳原子的支链饱和一价烃。
本文中使用的术语“环烷基”是指含有3至12个环原子或所示原子数的饱和或部分不饱和的单环、稠合双环或桥连多环的环组合。环烷基可包含任何数目的碳，例如C3-6、C4-6、C5-6、C3-8、C4-8、C5-8和C6.8。饱和单环环烷基环包括例如环丙基、环丁基、环戊基、环己基和环辛基。饱和双环和多环环烷基环包括例如降冰片烷(norborane)、[2.2.2]双环辛烷、十氢萘和金刚烷。环烷基也可以是部分不饱和的，在环中具有一个或更多个双键。部分不饱和的代表性环烷基包括但不限于环丁烯、环戊烯、环己烯、环己二烯(1，3-异构体和1，4-异构体)、环庚烯、环辛烯、环辛二烯(1，3-异构体、1，4-异构体和1，5-异构体)、降冰片烯和降冰片二烯。除非另有说明，环烷基是未取代的。“取代的环烷基”基团可以被一个或更多个选自以下的部分(moiety)取代：卤素、羟基、氨基、烷基氨基、硝基、氰基和烷氧基。
术语“杂芳基”是指含有至少一个芳环的单环芳基和/或多环芳基，其中至少一个芳环含有一个或更多个独立地选自O、S和N的杂原子。杂芳基的每个环可含有一个或两个O原子、一个或两个S原子和/或1至4个N原子，前提是每个环中杂原子的总数为4个或更少，且每个环含有至少一个碳原子。在某些实施方案中，杂芳基具有5至20个、5至15个或5至10个环原子。单环杂芳基的实例包括但不限于：呋喃基、咪唑基、异噻唑基、异唑基、二唑基、二唑基、唑基、吡嗪基、吡唑基、哒嗪基、吡啶基、嘧啶基、吡咯基、噻二唑基、噻唑基、噻吩基、四唑基、三嗪基和三唑基。双环杂芳基的实例包括但不限于苯并呋喃基、苯并咪唑基、苯并异唑基、苯并吡喃基、苯并噻二唑基、苯并噻唑基、苯并噻吩基(benzothienyl)、苯并噻吩基(benzothiophenyl)、苯并三唑基、苯并唑基、呋喃并吡啶基、咪唑并吡啶基、咪唑并噻唑基、吲嗪基、吲哚基、吲唑基、异苯并呋喃基、异苯并噻吩基、异吲哚基、异喹啉基、异噻唑基、萘啶基、唑并吡啶基、酞嗪基、蝶啶基、嘌呤基、吡啶并吡啶基、吡咯并吡啶基、喹啉基、喹喔啉基、喹唑啉基、噻二唑并嘧啶基和噻吩并吡啶基。三环杂芳基的实例包括但不限于：吖啶基、苯并吲哚基、咔唑基、二苯并呋喃基、呸啶(perimidinyl)、菲咯啉基(phenanthrolinyl)、菲啶基、吩砒嗪基(phenarsazinyl)、吩嗪基、吩噻嗪基、吩嗪基和呫吨基(xanthenyl)。在某些实施方案中，杂芳基也可以任选地如本文中所述被取代。
术语杂芳烷基是指如上定义的芳烷基，其中一个或更多个(优选1、2、3或4)个碳原子已被氧、氮、硅、硒、磷、硼或硫原子(优选氧、硫或氮)替代，也就是说根据上述定义的基团包含芳基或杂芳基和烷基、烯基、炔基和/或杂烷基和/或环烷基和/或杂环烷基。杂芳烷基优选含有一个或两个具有5或6至10个碳原子的芳环体系(1或2个环)和一个或两个具有1或2至6个碳原子的烷基、烯基和/或炔基，和/或具有5或6个环碳原子的环烷基，其中这些碳原子中的1、2、3或4个被氧、硫或氮原子替代。实例是芳基-杂烷基、芳基-杂环烷基、芳基-杂环烯基、芳基烷基-杂环烷基、芳基烯基-杂环烷基、芳基炔基-杂环烷基、芳基烷基-杂环烯基、杂芳基烷基、杂芳基烯基、杂芳基炔基、杂芳基-杂烷基、杂芳基环烷基、杂芳基环烯基、杂芳基-杂环烷基、杂芳基-杂环烯基、杂芳基烷基环烷基、_g_杂芳基烷基-杂环烯基、杂芳基-杂烷基-环烷基、杂芳基-杂烷基环烯基和杂芳基-杂烷基-杂环烷基，环状基团是饱和的或单不饱和、二不饱和或三不饱和的。具体实例是四氢异喹啉基、苯甲酰基、2-乙基吲哚基或3-乙基吲哚基、4-甲基吡啶基、2-甲氧基苯基、3-甲氧基苯基或4-甲氧基苯基、4-乙氧基苯基和2-羧基苯基烷基、3-羧基苯基烷基或4-羧基苯基烷基。
术语“杂环烷基”是指包含碳和氢原子和至少一个杂原子(优选1至4个选自氮、氧和硫的杂原子)的非芳族单环或多环。杂环烷基可在环中具有一个或更多个碳-碳双键或碳-杂原子双键，只要该环通过其存在不呈现芳族性。杂环烷基的实例包括氮杂环丙烷基、吡咯烷基、吡咯烷基、哌啶基、哌啶子基(piperidino)、哌嗪基、哌嗪子基(piperazino)、吗啉基、吗啉代、硫代吗啉基、硫代吗啉代、四氢呋喃基、四氢噻吩基、四氢吡喃基和吡喃基。杂环烷基可以是未取代的或被一个或两个合适的取代基取代的。优选地，杂环烷基是单环或双环，更优选单环，其中所述环包含2至6个碳原子和1至3个杂原子，本文中称为(C1-C6)杂环烷基。
本文中使用的术语“非芳族”是指环状部分，其可以是不饱和的，但不具有芳族特性。
术语“取代的”是指分子上的氢基团已被其他原子基团、官能团基团或部分基团取代；这些基团通常称为“取代基”。
在描述本发明的上下文(尤其是在所附权利要求的上下文中)中没有数量词修饰的名词应解释为一个/种或更多个/种，除非本文中另有说明或与上下文明显相矛盾。
本文中使用的术语“盐”表示与无机和/或有机酸和碱形成的酸式和/或碱式盐。两性离子(内盐)包括在本文中使用的术语“盐”内(并且可在例如在其中R取代基包含碱性部分(例如氢基)的情况下形成)。本文中还包括季铵盐，例如烷基铵盐。优选可药用(即，无毒的、生理学上可接受的)盐。
术语“可药用盐”是指与合适的酸形成的酸加成盐化合物，所述酸选自无机酸如盐酸、氢溴酸；或有机酸如苯磺酸、马来酸、草酸、富马酸、琥珀酸、对甲苯磺酸和苹果酸。
本文中使用的术语“水合物”表示其中水分子并入到晶格中的结晶分子化合物。一般来说，水合物因此表示分子化合物的结晶形式，其中并入到晶格中的仅有的其他分子是水分子。
术语“立体异构体”是指具有相同分子式和原子连接但在三维空间中具有不同原子排列的至少两种化合物。鉴于本公开内容，立体异构体可以是例如对映体、非对映体或内消旋化合物。
本文中使用的术语“预防性”多样地指防止和/或有助于防止感染的药物、量或数量、方法、用途和效果等。
本文中使用的术语“治疗”是指防止、改良、治疗、改善或治愈疾病或病症。
本文中使用的术语“约”旨在限定其修饰的数值，将这样的值表示为在误差范围内的变量。当没有列出具体的误差范围(例如在图表或数据表中给出的平均值的标准偏差)时，术语“约”应当被理解为意在涵盖所列举值的范围以及考虑有效数字通过向上或向下舍入到该数值而包括的范围。
本文中使用的术语“疾病”旨在与术语“病状”、“综合征”和“病症”(如在医学病症中)一般同义并且可互换使用，因为所有这些都反映了损害正常功能的人或动物体或其一部分的异常状况，其通常通过区别病征和症状来显示，并使人或动物的生命持续时间或生活质量降低。
术语“肌肉疾病”是指与受损的骨骼肌或心肌细胞数量或功能相关的疾病。
术语“组合治疗”是指施用两种或更多种治疗剂以治疗本公开内容中所述的治疗病症或障碍。这样的施用包括以基本上同时的方式共施用这些治疗剂，例如以具有固定比例的活性成分的单个胶囊或在用于每种活性成分的多个单独的胶囊中共施用。此外，这样的施用还包括以顺序方式使用每种类型的治疗剂。在任一情况下，治疗方案将在治疗本文中所述的病症或病状中提供药物组合的有益效果。在某些实施方案中，施用化合物的组合，使得每种化合物从身体中的清除半衰期至少部分地彼此重叠。例如，第一药物具有1小时的清除半衰期并且在时间＝0时施用，并且第二药物具有1小时的清除半衰期并且在时间＝45分钟时施用。
短语“治疗有效”旨在限定用于治疗疾病或病症或者影响临床终点的活性成分的量。
术语“治疗上可接受的”是指这样的那些化合物(或盐、前药、互变异构体、两性离子形式等)，其适合用于与患者的组织接触而没有异常的毒性、刺激和过敏反应，与合理的利益/风险比相称，并且对于其预期用途是有效的。
如本文所用，提及患者的“治疗”旨在包括预防。治疗实质上也可以是抢先性的，即其可包括预防疾病。疾病的预防可涉及完全防止疾病，例如在预防病原体感染的情况下，或可涉及阻止疾病进展。例如，预防疾病可不意在以任何水平与疾病相关的任何效果的完全拒斥(foreclosure)，而是可意指将疾病的症状预防到临床上显著或可检测的水平。疾病的预防还可意指防止疾病进展到疾病的晚期。
术语“患者”通常与术语“对象”同义，并且包括所有哺乳动物，包括人。患者的实例包括人、家畜例如牛、山羊、绵羊、猪和兔，以及伴侣动物例如狗、猫、兔和马。优选地，患者是人。
本文公开内容的化合物和组合物以“有效量”施用。该术语在下文中定义。除非另有明确或以其他方式规定，否则“有效量”不限于足以改善病症的最小量，或不限于导致病症的最佳或最大改善的量。在两种或更多种化合物一起施用的情况下，一种这样的化合物本身的有效量可不是有效量，但是当与其他化合物一起使用时可以是有效量。
虽然本文中使用的短语“一起施用”可以指在同一药物组合物中提供化学组合物，但是本文中使用的短语并不旨在意味着这必须是这样。相反，如果每种组合物从身体中清除的T1/2彼此至少部分地重叠，则两种或更多种化学组合物“一起施用”。例如，如果第一药物具有的清除T1/2为1小时，并且在时间＝0时施用，并且第二药物具有的清除T1/2为1小时，并在时间＝45分钟时施用，则认为这些药物一起给药。相反，如果第二药物在时间＝2小时时施用，则不认为这些药物一起施用。
发明详述
A.本发明的化合物
本发明提供了式(I)的羟基类固醇及其中间体：
或其盐，其中：
独立地为单键、双键或环丙基环，前提是不允许相邻的双键；
A1、A2、A3独立地选自包含以下的组：氢、羟基、羟甲基、卤素、C1-C6烷基；
B和C各自独立地选自包含以下的组：氢、羟基、卤素、-OR6、-COR6、-COOR6、OCOR6、CH2OH、CH2OR6、-CONHR6、CONHR6R7、-C(OH)R6R7、NHR6、NHR5CONHR6、-R6NHCOOR7、-NR6R7、C(O)杂芳基、C(O)杂环基、C1-C12直链或支链烷基、5至6元杂环烷基、5至6元杂芳基；
其中所述C1-C12直链或支链烷基或者5至6元杂环烷基或5至6元杂芳基可进一步任选地被一个或更多个选自包含以下的组的取代基取代：卤素、C1-C6烷基、-OR6、-COOR6、-CONHR6、-OCOR6、＝NOH、NR6R7、-NR6COR7、5至6元杂环烷基或5至6元杂芳基；被C1-C12烷基取代的5至6元杂环烷基或被C1-C12烷基取代的5至6元杂芳基；
或者B和C可组合在一起以形成＝O、＝NOR6、NHR6、5至6元杂环烷基或5至6元杂芳基；
其中所述5至6元杂环烷基、5至6元杂芳基可任选地含有一个或更多个杂原子；
其中，所述杂原子可以是O、N、S；
R1、R2和R4独立地选自包含以下的组：氢、氘、羟基、卤素、＝O、-OR6、-NR6R7、-COR6、-COOR6、-OCOR6、-CONR6R7、C1-C6烷基、-O叔丁基二甲基甲硅烷基；
R3是羟基、羰基、OCOR6；
其中R3为β构型；
R5选自氢、羟基、卤素、OR6；
R6和R7各自独立地选自包含以下的组：氢、卤素、羟基、C1-C12烷基、-NH2、-(CH2)nNH2、3至6元环烷基、4至6元杂环烷基、5至6元杂芳基；
X选自CH、NH、NR6、O或S；
n为0至3。
本发明提供了式(II)的羟基类固醇及其中间体：
或其盐，其中：
独立地为单键、双键或环丙基环，前提是不允许相邻的双键；
A1、A2独立地选自包含以下的组：氢、羟基、羟甲基、卤素、C1-C6烷基；
B和C各自独立地选自包含以下的组：氢、羟基、卤素、-OR6、-COR6、-COOR6、OCOR6、CH2OH、CH2OR6、-CONHR6、CONHR6R7、-C(OH)R6R7、NHR6、NHR5CONHR6、-R6NHCOOR7、-NR6R7、C(O)杂芳基、C(O)杂环基、C1-C12直链或支链烷基、5至6元杂环烷基、5至6元杂芳基；
其中所述C1-C12直链或支链烷基或者5至6元杂环烷基或5至6元杂芳基可进一步任选地被一个或更多个选自包含以下的组的取代基取代：卤素、C1-C6烷基、-OR6、-COOR6、-CONHR6、-OCOR6、＝NOH、NR6R7、-NR6COR7、5至6元杂环烷基或5至6元杂芳基；被C1-C12烷基取代的5至6元杂环烷基或被C1-C12烷基取代的5至6元杂芳基；
或者B和C可组合在一起以形成＝O、＝NOR6、NHR6、5至6元杂环烷基或5至6元杂芳基；
其中所述5至6元杂环烷基、5至6元杂芳基可任选地含有一个或更多个杂原子；
其中，所述杂原子可以是O、N、S；
R1和R4独立地选自包含以下的组：氢、氘、羟基、卤素、＝O、-OR6、-NR6R7、-COR6、-COOR6、-OCOR6、-CONR6R7、C1-C6烷基、-O叔丁基二甲基甲硅烷基；
R6和R7各自独立地选自包含以下的组：氢、卤素、羟基、C1-C12烷基、-NH2、-(CH2)nNH2、3至6元环烷基、4至6元杂环烷基、5至6元杂芳基；
n为0至3。
本发明提供了式(III)的羟基类固醇及其中间体：
或其盐，其中：
A1和A2独立地选自包含以下的组：氢、羟基、羟甲基、卤素、C1-C6烷基；
B和C各自独立地选自包含以下的组：氢、羟基、卤素、-OR6、-COR6、-COOR6、OCOR6、CH2OH、CH2OR6、-CONHR6、CONHR6R7、-C(OH)R6R7、NHR6、NHR5CONHR6、-R6NHCOOR7、-NR6R7、C(O)杂芳基、C(O)杂环基、C1-C12直链或支链烷基、5至6元杂环烷基、5至6元杂芳基；
其中所述C1-C12直链或支链烷基或者5至6元杂环烷基或5至6元杂芳基可进一步任选地被一个或更多个选自包含以下的组的取代基取代：卤素、C1-C6烷基、-OR6、-COOR6、-CONHR6、-OCOR6、＝NOH、NR6R7、-NR6COR7、5至6元杂环烷基或5至6元杂芳基；被C1-C12烷基取代的5至6元杂环烷基或被C1-C12烷基取代的5至6元杂芳基；
或者B和C可组合在一起以形成＝O、＝NOR6、NHR6、5至6元杂环烷基或5至6元杂芳基；
其中所述5至6元杂环烷基、5至6元杂芳基可任选地含有一个或更多个杂原子；
其中，所述杂原子可以是O、N、S；
R4独立地选自包含以下的组：氢、氘、羟基、卤素、＝O、-OR6、-NR6R7、-COR6、-COOR6、-OCOR6、-CONR6R7、C1-C6烷基、-O叔丁基二甲基甲硅烷基；
R6和R7各自独立地选自包含以下的组：氢、卤素、羟基、C1-C12烷基、-NH2、-(CH2)nNH2、3至6元环烷基、4至6元杂环烷基、5至6元杂芳基；
n为0至3。
本发明提供了式(IV)的羟基类固醇及其中间体：
或其盐，其中：
A1和A2独立地选自包含以下的组：氢、羟基、羟甲基、卤素、C1-C6烷基；
B和C各自独立地选自包含以下的组：氢、羟基、卤素、-OR6、-COR6、-COOR6、OCOR6、CH2OH、CH2OR6、-CONHR6、CONHR6R7、-C(OH)R6R7、NHR6、NHR5CONHR6、-R6NHCOOR7、-NR6R7、C(O)杂芳基、C(O)杂环基、C1-C12直链或支链烷基、5至6元杂环烷基、5至6元杂芳基；
其中所述C1-C12直链或支链烷基或者5至6元杂环烷基或5至6元杂芳基可进一步任选地被一个或更多个选自包含以下的组的取代基取代：卤素、C1-C6烷基、-OR6、-COOR6、-CONHR6、-OCOR6、＝NOH、NR6R7、-NR6COR7、5至6元杂环烷基或5至6元杂芳基；被C1-C12烷基取代的5至6元杂环烷基或被C1-C12烷基取代的5至6元杂芳基；
或者B和C可组合在一起以形成＝O、＝NOR6、NHR6、5至6元杂环烷基或5至6元杂芳基；
其中所述5至6元杂环烷基、5至6元杂芳基可任选地含有一个或更多个杂原子；
其中，所述杂原子可以是O、N、S；
R4独立地选自包含以下的组：氢、氘、羟基、卤素、＝O、-OR6、-NR6R7、-COR6、-COOR6、-OCOR6、-CONR6R7、C1-C6烷基、-O叔丁基二甲基甲硅烷基；
R6和R7各自独立地选自包含以下的组：氢、卤素、羟基、C1-C12烷基、-NH2、-(CH2)nNH2、3至6元环烷基、4至6元杂环烷基、5至6元杂芳基；
n为0至3。
本发明的化合物可由表1中提供的实例来举例说明，但不限于此。
表1：本发明的举例说明性化合物
本发明的化合物包括：
i.(10R，11S，13S，17S)-2，3，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-11-羟基-10，13-二甲基-3-氧代-1H-环戊二烯并[a]菲-17-羧酸
ii.(3S，8S，9S，10S，11S，13S，14S，17S)-十六氢-3，11-二羟基-N，10，13-三甲基-1H-环戊二烯并[a]菲-17-甲酰胺
iii.(3S，8S，9S，10S，11S，13S，14S，17S)-N-(2-氨基乙基)-十六氢-3，11-二羟基-10，13-二甲基-1H-环戊二烯并[a]菲-17-甲酰胺
iv.(3S，5R，6R，10R，11S，13S，17S)-十六氢-6-甲氧基-10，13-二甲基-17-(2-甲基-1，3-二氧杂环戊烷-2-基)-1H-环戊二烯并[a]菲-3，5，11-三醇
v.(4aR，5S，6aS)-5-羟基-4a，6a-二甲基-4，4a，4b，5，6，6a，9，9a，9b，10-十氢-1H-茚并[5，4-f]喹啉-2，7(3H，8H)-二酮(4a’R，5’S，6a’S)-5’-羟基-4a’，5’，6a’-三甲基-3’，4’，4a’，4b’，5’，6’，6a’，8’，9’，9a’，9b’，10’-十二氢螺[[1，3]二氧杂环戊烷-2，7’-茚并[5，4-f]喹啉]-2’(1’H)-酮
vi.(4aR，5S，6aS)-4，4a，4b，5，6，6a，9，9a，9b，10-十氢-5-羟基-4a，6a-二甲基-1H-茚并[5，4-f]喹啉-2，7(3H，8H)-二酮
vii.(4aR，5S，6aS)-7-乙酰基-4，4a，4b，5，6，6a，7，8，9，9a，9b，10-十二氢-5-羟基-4a，5，6a-三甲基-1H-茚并[5，4-f]喹啉-2(3H)-酮
viii.(11S)-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-3，11-二羟基-6H-环戊二烯并[a]菲-17-羧酸
ix.(4aR，6aS)-2，3，4，4a，4b，5，6，6a，7，8，9，9a，9b，10-十四氢-4a，6a-二甲基-2，5-二氧代-1H-茚并[5，4-f]喹啉-7-羧酸
x.(17S)-17-乙酰基-7，8，13，15，16，17-六氢-3-羟基-1-甲基-6H-环戊二烯并[a]菲-11(9H，12H，14H)-酮
xi.(13S，17S)-17-乙酰基-7，8，13，15，16，17-六氢-3-羟基-13-甲基-6H-环戊二烯并[a]菲-11(9H，12H，14H)-酮
xii.(10R，11S，13S，17S)-11-羟基-10，13-二甲基-3-氧代-6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十二氢-3H-环戊二烯并[a]菲-17-羧酸
xiii.(10R，11S，13S，17S)-11-羟基-N，N，10，13-四甲基-3-氧代-6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十二氢-3H-环戊二烯并[a]菲-17-甲酰胺
xiv.(10R，11S，13S，17S)-17-乙酰基-11-羟基-10，13-二甲基-6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十二氢-3H-环戊二烯并[a]菲-3-酮
xv.(10R，11S，13S，17S)-11-羟基-17-((R)-1-羟基乙基)-10，13-二甲基-6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十二氢-3H-环戊二烯并[a]菲-3-酮
xvi.(4a’R，5’S，6a’S)-5’-羟基-4a’，6a’-二甲基-3’，4’，4a’，4b’，5’，6’，6a’，8’，9’，9a’，9b’，10’-十二氢螺[[1，3]二氧杂环戊烷-2，7’-茚并[5，4-f]喹啉]-2’(1’H)-酮
xvii.(4aR，5R，6aS)-5-羟基-4a，5，6a-三甲基-4，4a，4b，5，6，6a，9，9a，9b，10-十氢-1H-茚并[5，4-f]喹啉-2，7(3H，8H)-二酮
xviii.(4aR，5S，6aS)-5，7-二羟基-4a，6a-二甲基-4，4a，4b，5，6，6a，7，8，9，9a，9b，10-十二氢-1H-茚并[5，4-f]喹啉-2(3H)-酮
xix.(4aR，5S，6aS)-7-氟-5-羟基-4a，6a-二甲基-4，4a，4b，5，6，6a，7，8，9，9a，9b，10-十二氢-1H-茚并[5，4-f]喹啉-2(3H)-酮
xx.(4aR，5S，6aS，Z)-5-羟基-7-(羟亚胺基)-4a，6a-二甲基-4，4a，4b，5，6，6a，7，8，9，9a，9b，10-十二氢-1H-茚并[5，4-f]喹啉-2(3H)-酮
xxi.(4aR，5S，6aS)-5，7-二羟基-1，4a，6a-三甲基十二氢-1H-茚并[5，4-f]喹啉-2(3H)-酮
xxii.(4aR，5S，6aS)-5，7-二羟基-1，4a，6a-三甲基-4，4a，4b，5，6，6a，7，8，9，9a，9b，10-十二氢-1H-茚并[5，4-f]喹啉-2(3H)-酮
xxiii.(4aR，5S，6aS)-7-氢基-5-羟基-4a，6a-二甲基十四氢-1H-茚并[5，4-f]喹啉-2(3H)-酮
xxiv.(4aR，5S，6aS，7S)-5-羟基-4a，6a-二甲基-7-(2-甲基-1，3-二氧杂环戊烷-2-基)-4，4a，4b，5，6，6a，7，8，9，9a，9b，10-十二氢-1H-茚并[5，4-f]喹啉-2(3H)-酮
xxv.(4aR，5S，6aS，7S)-5-羟基-4a，5，6a-三甲基-7-(2-甲基-1，3-二氧杂环戊烷-2-基)-4，4a，4b，5，6，6a，7，8，9，9a，9b，10-十二氢-1H-茚并[5，4-f]喹啉-2(3H)-酮
xxvi.(4aR，5S，6aS，7S)-5-羟基-4a，6a-二甲基-2-氧代-2，3，4，4a，4b，5，6，6a，7，8，9，9a，9b，10-十四氢-1H-茚并15，4-f]喹啉-7-羧酸
xxvii.(11S，13S)-17-(1-羟基乙基)-13-甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-3，11-二醇
xxviii.1-((11S，13S)-3，11-二羟基-13-甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-17-基)乙酮
xxix.(11S，13S)-17-(1-羟基乙基)-3-甲氧基-13-甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-11-醇
xxx.(11S，13S)-3-((叔丁基二甲基甲硅烷基)氧基)-13-甲基-17-(2-甲基-1，3-二氧杂环戊烷-2-基)-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-11-醇
xxxi.(11S，13S)-13-甲基-17-(2-甲基-1，3-二氧杂环戊烷-2-基)-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-3，11-二醇
xxxii.(10R，11S，13S，17S)-11，17-二羟基-10，13-二甲基-6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十二氢-3H-环戊二烯并[a]菲-3-酮
xxxiii.(10R，11S，13S)-11-羟基-10，13-二甲基-7，8，9，10，11，12，13，14，15，16-十氢-3H-环戊二烯并[a]菲-3，17(6H)-二酮
xxxiv.(11S，13S，17S)-4，11-二羟基-1，13-二甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-17-羧酸
xxxv.(11S，13S，17S)-13-甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-3，11，17-三醇
xxxvi.(4aR，5S，6aS，7S)-7-乙酰基-5-羟基-4a，6a-二甲基-4，4a，4b，5，6，6a，7，8，9，9a，9b，10-十二氢-1H-茚并[5，4-f]喹啉-2(3H)-酮
xxxvii.(4aR，5S，6aS，7S)-5-羟基-7-(2-羟基丙烷-2-基)-4a，6a-二甲基-4，4a，4b，5，6，6a，7，8，9，9a，9b，10-十二氢-1H-茚并[5，4-f]喹啉-2(3H)-酮
xxxviii.1-((8S，9S，10R，11S，13S，14S)-3，11-二羟基-10，13-二甲基-2，3，4，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-1H-环戊二烯并[a]菲-17-基)乙酮
xxxix.(8S，9S，10R，11S，13S，14S)-17-乙酰基-11-羟基-10，13-二甲基-6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十二氢-1H-环戊二烯并[a]菲-3(2H)-酮
xl.(10R，11S，13S，17S)-11-羟基-10，13-二甲基-3-氧代-6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十二氢-3H-环戊二烯并[a]菲-17-甲酰胺
xli.(10R，11S，13S，17S)-11-羟基-17-(羟甲基)-10，13-二甲基-6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十二氢-3H-环戊二烯并[a]菲-3-酮
xlii.(10R，11S，13S，17S)-17-((二甲基氨基)甲基)-11-羟基-10，13-二甲基-6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十二氢-3H-环戊二烯并[a]菲-3-酮
xliii.(11S，13S，17S)-4，11-二羟基-1，13-二甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-17-羧酸甲酯
xliv.(11S，13S，17S)-4，11-二羟基-1，13-二甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-17-甲酰胺
xlv.(11S，13S，17S)-4，11-二羟基-N，N，1，13-四甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-17-甲酰胺
xlvi.((11S，13S，17S)-4，11-二羟基-1，13-二甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-17-基)(哌嗪-1-基)甲酮
xlvii.(11S，13S，17S)-17-(羟甲基)-1，13-二甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-4，11-二醇
xlviii.(11S，13S，17S)-11-羟基-4-甲氧基-1，13-二甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-17-羧酸
xlix.(11S，13S，17S)-17-((二甲基氨基)甲基)-1，13-二甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-4，11-二醇
l.1-((11S，13S)-11-羟基-3-甲氧基-13-甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-17-基)乙酮
li.(E)-1-((11S，13S)-3，11-二羟基-13-甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-17-基)乙酮肟
lii.(E)-1-((11S，13S)-3，11-二羟基-13-甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-17-基)乙酮肟
liii.(11S，13S)-17-(2-羟基丙烷-2-基)-13-甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-3，11-二醇
liv.(11S，13R)-17-乙基-13-甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-3，11-二醇
lv.(8S，9S，10R，11S，13S，14S，Z)-11-羟基-17-(羟亚胺基)-10，13-二甲基-6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十二氢-3H-环戊二烯并[a]菲-3-酮
lvi.(8S，9S，10R，11S，13S，14S)-17-氨基-11-羟基-10，13-二甲基-6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十二氢-3H-环戊二烯并[a]菲-3-酮
lvii.(8S，9S，10R，11S，13S，14S)-11-羟基-10，13-二甲基-6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十二氢-3H-环戊二烯并[a]菲-3-酮
lviii.(8S，9S，10R，11S，13S，14S，17S)-11，17-二羟基-10，13，17-三甲基-6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十二氢-3H-环戊二烯并[a]菲-3-酮
lix.(11R，13S，17S)-11，13，17-三甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-3，11，17-三醇
lx.(11S，13S)-13-甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-3，11-二醇
lxi.(11S，13S，17S)-17-氨基-13-甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-3，11-二醇
lxii.(11S，13S，Z)-3，11-二羟基-13-甲基-7，8，9，11，12，13，15，16-八氢-6H-环戊二烯并[a]菲-17(14H)-酮肟
lxiii.(4aR，5S，6aS，7S)-5-羟基-4a，6a-二甲基-7-(2-甲基-1，3-二氧杂环戊烷-2-基)-4，4a，4b，5，6，6a，7，8，9，9a，9b，10-十二氢-1H-茚并[5，4-f]喹啉-2(3H)-酮
lxiv.(4aR，5S，6aS，7S)-5-羟基-4a，6a-二甲基-2-氧代-2，3，4，4a，4b，5，6，6a，7，8，9，9a，9b，10-十四氢-1H-茚并[5，4-f]喹啉-7-羧酸
本发明在其范围内包括其盐和异构体。本发明的化合物除了新颖之外可在一些情况下形成盐，其也在本发明的范围内。本文中使用的术语“盐”表示与无机和/或有机酸和碱形成的酸式和/或碱式盐。两性离子(内盐)包括在本文中使用的术语“盐”内(并且可在例如其中R取代基包含碱性部分(例如氨基)的情况下形成)。本文中还包括季铵盐，例如烷基铵盐。优选可药用(即，无毒的、生理学上可接受的)盐。
本发明化合物的所有立体异构体(例如由于化合物的R取代基上的不对称碳而可存在的那些，包括对映体和非对映体形式)被考虑在本发明的范围内。本发明的化合物可以以其对映体纯形式或其混合物存在。
B.盐和异构体和反荷离子
本发明在其范围内包括其盐和异构体。本发明的化合物除了新颖之外可在一些情况下形成盐，其也在本发明的范围内。本文中使用的术语“盐钟表示与无机和/或有机酸和碱形成的酸式和/或碱式盐。两性离子(内盐)包括在本文中使用的术语“盐”内(并且可以在例如其中R取代基包含碱性部分(例如氨基)的情况下形成)。优选可药用(即，无毒的、生理学上可接受的)盐。本发明化合物的所有立体异构体(例如由于化合物的R取代基上的不对称碳原子而可存在的那些包括对映体和非对映体形式)被考虑在本发明的范围内。本发明的化合物可以以其对映体纯形式或其混合物存在。
C.本发明的组合物
因此，本发明提供了本文中限定的新化合物用于人或兽医药物中的用途。用作药物的化合物可以作为药物组合物存在。因此，本发明在另一方面提供了包含本发明的新化合物及其可药用赋形剂/载体和任选的其他治疗和/或预防成分的药物组合物。赋形剂/载体在与组合物的其他成分相容的意义上必须是“可接受的”，并且对其接受者无害。合适地，药物组合物将处于适当的制剂中。
药物制剂可以是任何制剂，并且包括适于经口、鼻内或肠胃外(包括肌内和静脉内)施用的那些。在适当的情况下，制剂可方便地以离散剂量单位存在，并且可通过药学领域中公知的任何方法制备。所有方法包括使活性化合物与液体载体或细碎固体载体或两者相组合的步骤，随后如果必需的话，将产物成形为期望的制剂。
为了这些目的，本发明的化合物可以以含有常规无毒的可药用载体、辅料和载剂的剂量单位制剂来经口、表面、鼻内、肠胃外、通过吸入喷雾或经直肠施用。本文中使用的术语肠胃外包括皮下注射、静脉内、肌内、胸骨内(intrasteral)注射或输液技术。除了治疗温血动物例如小鼠、大鼠、马、狗、猫等之外，本发明的化合物在治疗人中是有效的。
D.本发明化合物的用途
本发明的化合物用于与线粒体生物发生有关的疾病和病症。线粒体生物发生介导的疾病选自包含以下的组：与缺血或者血流受损或不足相关的骨骼肌或心肌疾病，与直接或间接影响线粒体的数量、结构或功能的遗传病症相关的疾病，与线粒体数量或功能下降相关的神经功能受损相关的疾病，与骨骼肌细胞或心肌细胞的数量损失、功能损失或正确的最佳地高效的内部组织(internal organization)损失相关的疾病，代谢性疾病和与肝细胞损伤和改变的脂肪酸代谢相关的病症。
线粒体生物发生介导的疾病选自包含以下的组：急性冠脉综合征、心肌梗死、心绞痛、肾损伤、肾缺血、主动脉及其分支的疾病、由医学干预引起的损伤、动脉粥样硬化、创伤、糖尿病、高脂血症、血管狭窄、外周动脉疾病、血管病变(vasculopathy)、以及血管炎。线粒体生物发生介导的疾病选自：弗里德赖希共济失调(Friedreich’s ataxia)、肌营养不良、迪谢内肌营养不良(Duchenne muscular dystrophy)、贝克肌营养不良(Becker musculardystrophy)、肢带型肌营养不良(limb girdle muscular dystrophy)、先天性肌营养不良(congenital muscular dystrophy)、面肩肱型肌营养不良(facioscapulohumeralmuscular dystrophy)、强直性肌营养不良(myotonic muscular dystrophy)、眼咽型肌营养不良(oculopharyngeal muscular dystrophy)、远端型肌营养不良(distal musculardystrophy)、脊髓性肌萎缩和埃-德二氏肌营养不良(Emery-Dreifuss musculardystrophy)、亨廷顿病(Huntington’s disease)、帕金森病(parkinson’s disease)、阿尔茨海默病(alzheimer’s disease)、以及肌萎缩侧索硬化(amyotrophic lateralsclerosis)。线粒体生物发生介导的疾病选自包含以下的组：肌肉减少症(sarcopenia)、充血性心力衰竭、衰老、心肌炎、肌炎、风湿性多肌痛(polymyalgia rheumatic)、多肌炎(polymyositis)、HIV、癌症和/或靶向癌症之化学治疗的副作用、营养不良、衰老、先天性代谢缺陷(inborn errors of metabolism)、创伤、以及卒中或其他类型的神经损伤如肝脂肪变性、肝纤维化、肝硬化(cirrhosis)、以及肝细胞或星状细胞损伤(stellate cellinjury)。
本发明的化合物可用于治疗或预防施用表现出线粒体毒性之化合物的不良作用。
本发明的化合物能够改善肌肉结构或功能；改善与运动相关的线粒体效应；增强受年龄、无活力、饮食或疾病限制的运动能力；增强响应于运动的肌肉健康和功能；增强在运动能力受限的临床环境中的肌肉健康和功能；增强肌肉从剧烈活动或从与剧烈或持续活动相关损伤中的恢复。
本发明的化合物能够增强运动表现和耐力、建立肌肉形状和强度、或者促进从训练或比赛中与肌肉相关的副作用中恢复。
E.本发明化合物的剂量
在另一些实施方案中，本文中公开的方法包括以约0.001mg/kg/剂至约10mg/kg/剂或者约0.3mg/kg/剂至约3mg/kg/剂的总每日剂量施用本公开内容的化合物。在另一个实施方案中，剂量范围为约0.1至约1mg/kg/天。一般可施用约0.01mg至约0.1g/天；或者可施用约2.5mg至约200mg。剂量可方便地以多个分开的剂量施用。
在另一些实施方案中，保持期望的浓度至少30分钟、1小时、3小时、6小时、12小时、24小时、48小时、72小时或更久。在另一些实施方案中，在至少24小时、48小时、72小时、1周、1个月或更长时间内，在每12小时期间至少一次达到期望的浓度；或在至少48小时、72小时、1周、1个月或更长时间内，在每24小时期间至少一次达到期望的浓度。为了在期望的时间内保持期望的浓度，可使用多剂量的一种或更多种化合物。给药间隔可以基于每种目的化合物从自身体中的清除半衰期来确定。
在本发明的范围内考虑化合物可与其他治疗剂组合施用。化合物可以一起或先后施用。
不受理论限制，提出本发明的新化合物表现出显著不同的药动学和药效学特征。在下文中相对于以下实施例详细地描述本发明，所述实施例仅为举例说明而提供。然而，这些实施例不可被解释为限制本发明的范围。对于本领域技术人员明显的任何实施方案被视为落入本发明的范围内。
实施例1：本发明化合物的制备
步骤1：将化合物[1](500mg，1.38mmol)溶于ACN(200ml)中，滴加三甲基甲硅烷基碘(1.17ml，8.28mmol)。将反应混合物在室温下搅拌20分钟。完成后，将反应用10％硫代硫酸钠(50ml)淬灭，用饱和NaHCO3洗涤，并用乙酸乙酯萃取。分离有机层；用Na2SO4干燥并在减压下蒸发以得到作为淡黄色固体的[2](450mg，94％)。MS(ESI)m/z(M++1)347。
步骤2：向[2](1.0g，2.89mmol)在丙酮中的搅拌溶液中添加NaIO4(2.47g，11.5mmol)的水(50ml)溶液，将反应混合物在室温下搅拌2小时。用水(25ml)将反应淬灭，用EtOAc萃取。分离有机层，用Na2SO4干燥并在减压下蒸发以得到作为白色固体的[1001](850mg，88％)，MS(ESI)m/z(M++1)333。
步骤3：在0℃下，用TBDMSCl(0.022g，0.152mmol)，随后用DDQ(0.90g，3.95mmol)处理化合物[1001](1.0g，3.01mmol)在二氧六环(50ml)中的溶液。将混合物在室温(RT)下搅拌2小时。将反应混合物用乙酸乙酯稀释，并用饱和碳酸钠溶液和盐水洗涤，经硫酸钠干燥，浓缩并通过用3％MeOH∶DCM洗脱的硅胶柱色谱纯化以得到作为浅黄色固体的化合物[1013](0.61g，61％产率)。MS(ESI)m/z(M++1)331。
步骤4：将化合物[1013](0.5g，1.51mmol)溶于吡啶(15mL)中并向其中添加锌粉(19.6g，30.2mmol)，随后添加水(0.5ml)。将反应混合物在115℃下加热90分钟，冷却，过滤，用0.1N HCl洗涤，用DCM(2×100mL)萃取。将有机层用Na2SO4干燥，浓缩并通过用40％乙酸乙酯：己烷洗脱的硅胶柱色谱纯化以得到作为白色固体的化合物[24]，从而得到作为灰白色固体的产物[1035]。产率(0.38g，76％产率)。MS(ESI)m/z(M++1)331。
步骤-5：添加[1013](0.2mg，0.606mmol)在DMF(3ml)中的溶液、EDC.HCI(0.17mg，0.909mmol)，并将混合物在室温下搅拌30分钟。添加二甲胺在THF中的2M溶液(1.5ml，3.03mmol)，随后添加N-甲基吗啉(0.15g，1.51mmol)，并在室温下继续搅拌18小时。将反应混合物用盐水(50ml)淬灭，用乙酸乙酯(3×100ml)萃取。将合并的有机萃取物干燥(Na2SO4)浓缩以得到粗制产物，其通过柱色谱法(硅胶100-200目)纯化以得到作为灰白色固体的化合物[1014](0.125g，58％产率)。MS(ESI)m/z(M++1)358。
基于实施例1合成的该系列的一些举例说明性实例包括1014、1041-1050。
实施例2(a)：本发明化合物的制备
步骤1：在0℃下，用TBDMSCl(0.022g，0.152mmol)，随后用DDQ(0.90g，3.95mmol)处理化合物[30](1.0g，3.04mmol)在二氧六环(50ml)中的溶液。将混合物在室温下搅拌2小时。将反应混合物用乙酸乙酯稀释，并用饱和碳酸钠溶液和盐水洗涤，经硫酸钠干燥并通过用40％乙酸乙酯：己烷洗脱的硅胶柱色谱纯化以得到作为白色固体的化合物[30a](0.45g，45％产率)。MS(ESI)m/z(M++1)325。
步骤2：取化合物[30a](1g，3.08mmol)在无水THF(5ml)中的溶液。在-80℃下向其中添加PCl5(1.15g，5.55mmol)并搅拌30分钟。完成后，添加10％NaOH溶液以将pH调节至7，并用乙酸乙酯萃取有机层。有机相经硫酸钠干燥并在减压下蒸发以得到粗制残余物。粗制残余物通过用15-20％乙酸乙酯：己烷洗脱的硅胶柱色谱纯化以得到棕色固体[31]。(0.80g，77％产率)。MS(ESI)m/z(M++1)313。
步骤3：将化合物[31](0.5g，1.60mmol)溶于吡啶(15mL)中并向其中添加Zn粉(20.8g，32mmol)，随后添加0.5ml水。将反应混合物在115℃下加热90分钟以完成。将反应混合物冷却，过滤，用0.1N HCl洗涤，并用DCM(2×100mL)萃取。将有机层用Na2SO4干燥，浓缩以得到作为灰白色固体的产物[32]。(0.35g，73％产率)，MS(ESI)m/z(M++1)297。
实施例2b：本发明化合物的制备
步骤1：在室温下用咪唑(0.6g，9.9mmol)处理化合物[32](1.0g，3.3mmol)在DCM(20ml)中的溶液，随后添加TBDMSCl(0.99g，6.6mmol)。将反应物料在40℃加热4小时。将反应混合物用水淬灭并用乙酸乙酯萃取。有机相用饱和碳酸钠溶液和盐水洗涤，经硫酸钠干燥并在减压下蒸发以得到粗制产物。通过使用2-3％乙酸乙酯：己烷作为洗脱剂的硅胶柱色谱纯化粗制产物以得到作为白色固体的化合物[33](1.2g，87％产率)。MS(ESI)m/z(M++1)411。
步骤2：将[33](0.5mg，1.21mmol)、对甲苯磺酸一水合物(20mg)和乙二醇(3ml)在苯(100ml)中的混合物回流并随之共沸除水4小时。将混合物用乙酸乙酯稀释，用饱和碳酸氢钠溶液和盐水洗涤，经硫酸钠干燥并通过旋转蒸发(rotovap)浓缩以得到作为浅黄色固体(130mg)的化合物[34]，产率为87％。MS(ESI)m/z(M+H+)455。
步骤3：取化合物[34](1g，2.44mmol)在无水THF(5ml)中的溶液。在室温下向其中添加BH3.DMS(2.3ml，24.4mmol)，并将反应物料在40℃下加热3小时。完成后，在-30℃下添加2ml水淬灭，随后滴加作为混合物的10％NaOH溶液和H2O2(1∶1；20ml)。将反应物料用乙酸乙酯萃取。有机层经硫酸钠干燥并浓缩。粗制残余物通过使用60％乙酸乙酯：己烷作为洗脱剂的硅胶柱色谱纯化以得到黄色固体[35]。(0.6g，52％产率)。MS(ESI)m/z(M+-1).473。
步骤4：将化合物[35](0.5g，1.16mmol)在DCM(20ml)中的溶液在室温下用戴斯马丁高碘烷(Dess martin periodinane)(1.97g，4.65mmol)处理20小时。将反应混合物用DCM稀释，用饱和碳酸钠溶液和盐水洗涤，经硫酸钠干燥，并通过使用在己烷中的30％乙酸乙酯作为洗脱剂的硅胶柱色谱纯化以得到作为白色固体的化合物[36](0.31g，62％产率)。MS(ESI)m/z(M++1).471。
步骤5：在0℃下，向化合物[36](0.2g，0.47mmol)在乙醇(50ml)中的溶液中添加硼氢化钠(0.034g，0.93mmol)。将反应在冰浴中搅拌8小时。将反应用水(5ml)淬灭并在真空下浓缩直到出现固体。固体残余物通过硅胶柱色谱(2％MeOH∶DCM作为洗脱剂)纯化以得到作为白色固体的化合物[1031](0.15g，产率75％)。MS(ESI)m/z(M++1).473。
步骤6：在0℃下，用TBAF 1M在THF(0.85ml，0.847mmol)中的溶液处理化合物[1031](0.2g，0.423mmol)在THF(10ml)中的溶液。将混合物在室温下搅拌1小时。将反应混合物用乙酸乙酯稀释，用饱和碳酸钠溶液和盐水洗涤，经硫酸钠干燥并通过用己烷中的40％乙酸乙酯洗脱的硅胶柱色谱纯化以得到作为淡黄色固体的化合物[1032](0.125g，82％产率)。MS(ESI)m/z(M++1)359。
步骤7：在0℃下，用浓硫酸(0.5ml)处理化合物[1032](0.1g，0.21mmol)在丙酮(7ml)和水(3ml)中的溶液。将混合物搅拌2小时。将反应混合物用乙酸乙酯稀释并用饱和碳酸钠溶液和盐水洗涤，经硫酸钠干燥，并通过用40％乙酸乙酯：己烷(Haxene)洗脱的硅胶柱色谱纯化以得到作为白色固体的化合物[1029](0.05mg，75％产率)。MS(ESI)m/z(M++1)315。
步骤8：在0℃下，向化合物[1029](0.1g，0.317mmol)在乙醇(50ml)中的溶液中添加硼氢化钠(0.024g，0.634mmol)。将反应在冰浴中搅拌4小时。将反应用水(5ml)淬灭并在真空下浓缩直到出现固体。固体残余物通过硅胶柱色谱(2％MeOH∶DCM作为洗脱剂)纯化以得到作为白色固体的化合物[1028](0.080g，产率80％)。MS(ESI)m/z(M++1)319。基于实施例2b合成的该系列的一些举例说明性实例包括1028、1051-1055。
实施例3：本发明化合物的制备
步骤1：将化合物[32](1.0g，3.3mmol)在DMF：丙酮(20ml)中的溶液在室温下用MeI(1.4g，9.9mm0l)和K2CO3(1.36g，9.9mmol)和催化量的18-冠-6(18-crown-6)处理。将反应物料在40℃下加热14小时，并通过TLC监测反应进程。将反应混合物冷却至室温并过滤。在减压下浓缩滤液以蒸发过量的溶剂。将残余物料溶于水中并用乙酸乙酯萃取。有机层用水和盐水洗涤，经硫酸钠干燥并通过使用在己烷中的2-3％乙酸乙酯作为洗脱剂的硅胶柱色谱纯化以得到作为白色固体的化合物[37](1.2g，87％产率)，MS(ESI)m/z(M++1)311。
步骤2：使用与实施例2b中所述相同的方法合成化合物[38]。产率54％。MS(ESI)m/z(M++1)331。
步骤3：使用与实施例2b中所述相同的方法合成化合物[39]。产率65％。MS(ESI)m/z(M++1)327。
步骤4：使用与实施例2b中所述相同的方法合成化合物[1030]。产率70％。MS(ESI)m/z(M++1)331。
实施例4：本发明化合物的制备
步骤1：将三氧化铬(3.3g，33.3mmol)的水(4mL)溶液滴加至[1040](10g，30.3mmol)的乙酸(300ml)溶液。将反应搅拌1.5小时，并通过添加甲醇(30mL)淬灭，搅拌0.5小时。将混合物通过旋转蒸发器在70℃下浓缩，溶于乙酸乙酯/甲醇中，用饱和碳酸氢钠和盐水洗涤，经硫酸钠干燥并浓缩以得到灰白色固体[41](9.0g)。90％产率)。MS(ESI)m/z(M++1)329。
步骤2：在0℃下，用TBDMSCl(0.022g，0.152mmol)，随后用DDQ(0.90g，3.95mmol)处理化合物[41](1.0g，3.04mmol)在二氧六环(50ml)中的溶液。将混合物在40℃下搅拌20小时。将反应混合物用乙酸乙酯稀释并用饱和碳酸钠溶液和盐水洗涤，经硫酸钠干燥，通过用2-3％MeOH∶DCM洗脱的硅胶柱色谱纯化以得到作为浅黄色固体的化合物[42](0.45g，45％产率)。MS(ESI)m/z(M++1)327。
步骤3：使用与实施例2b中所述相同的方法合成化合物[43]。产率78％。MS(ESI)m/z(M++1)371。
步骤4：使用与实施例2b中所述相同的方法合成化合物[44]。产率78％。MS(ESI)m/z(M++1)373。
步骤5：使用与实施例2b中所述相同的方法合成化合物[45]。产率78％。MS(ESI)m/z(M++1)329。
步骤6：使用与实施例2b中所述相同的方法合成化合物[1016]。产率78％。MS(ESI)m/z(M++1)331。
实施例5：本发明化合物的制备
步骤1：将化合物[50](0.21mg，0.6mmol)在THF(4ml)和甲醇(2ml)中的溶液用偏高碘酸钠(sodium metaperiodate)(383mg，1.8mmol)在水中的热溶液处理并在室温下搅拌1小时。将混合物用水(10ml)稀释并通过旋转蒸发浓缩，直到沉淀形成，将其过滤，用水洗涤并在强真空下干燥以得到作为白色固体的化合物[10](0.15mg)。产率86％。MS(ESI)m/z(M-1)303。
步骤2：合成方法与实施例2相同以得到[1034]。产率80％。MS(ESI)m/z(M++1)301。
步骤3：合成方法与实施例2相同以得到[1033]。产率75％。MS(ESI)m/z(M++1)303。
基于实施例5合成的该系列的一些举例说明性实例包括1033、1056-1059。
实施例6a：本发明化合物的制备
步骤1：使用与实施例2a中所述相同的方法合成化合物以得到[1034]。产率75％。MS(ESI)m/z(M++1)301。
步骤2：使用与实施例2a中所述相同的方法合成化合物以得到[61]。产率80％。MS(ESI)m/z(M++1)283。
步骤3：使用与实施例2a中所述相同的方法合成化合物以得到[62]。产率78％。MS(ESI)m/z(M++1)269。
实施例6b：
步骤1：使用与实施例2b中所述相同的方法合成化合物以提供[64]。产率70％。MS(ESI)m/z(M++1)383。
步骤2：使用与实施例2b中所述相同的方法合成化合物以提供[65]。产率56％。MS(ESI)m/z(M++1)403。
步骤3：使用与实施例2b中所述相同的方法合成化合物以提供[66]。产率71％。MS(ESI)m/z(M++1)399。
步骤4：使用与实施例2b中所述相同的方法合成化合物以得到[67]。产率78％。MS(ESI)m/z(M++1)403。
步骤5：在0℃，用TBAF在THF中的1M溶液(0.5ml，0.497mmol)处理化合物[67](0.1g，0.248mmol)在THF(10ml)中的溶液。将混合物在室温下搅拌1小时。将反应混合物用乙酸乙酯稀释并用饱和碳酸钠溶液和盐水洗涤，经硫酸钠干燥，并通过用40％乙酸乙酯的己烷溶液洗脱的硅胶柱色谱纯化以得到作为浅黄色固体的化合物[1036](0.05g，70％产率)。MS(ESI)m/z(M++1)289。
基于实施例6a和6b合成的该系列的一些示例性实例包括1060-1063。
实施例7a：本发明化合物的制备
步骤1：用NaBH4(84mg，2.20mmol)处理氢化可的松[1](2.0g，5.52mmol)在EtOH-CH2Cl2(40ml，1∶1)中的溶液。2小时后，添加丙酮(10ml)，随后添加水910ml)和NaIO4(2.95g，13.8mmol)。将溶液在室温下搅拌过夜，随后添加水(200ml)，用CHCl3萃取并通过硅胶塞(plug)冲洗。蒸发溶剂后，得到1.5g作为白色固体的酮[10]，90％产率。MS(ESI)m/z(M+H+)303。
步骤2：将三氧化铬(0.364g，3.64mmol)的水(1mL)溶液滴加至化合物[10](1g，3.31mmol)的乙酸(30ml)溶液。将反应搅拌1.5小时并通过添加甲醇(30mL)淬灭，同时搅拌0.5小时。在70℃下通过旋转蒸发浓缩混合物，溶于乙酸乙酯/甲醇，用饱和碳酸氢钠和盐水洗涤，经硫酸钠干燥并浓缩以得到作为灰白色固体的化合物[11](0.9g)，产率为90％。MS(ESI)m/z(M+H+)301。
步骤3：向[11](0.9g，3.0mmol)的叔丁醇(10ml)溶液中添加无水碳酸钠(0.509g，4.8mmol)和水(1ml)，并将反应混合物回流。将高碘酸钠(5.3g，24.9mmol)和高锰酸钾(66mg，0.42mmol)的水(14ml)溶液滴加至回流的反应混合物，并另外保持回流3小时。过滤由此形成的沉淀，用水洗涤。滤液用5M HCl酸化并用二氯甲烷萃取。有机相用无水Na2SO4干燥，过滤并蒸发滤液。粗制产物通过硅胶柱色谱(MeOH∶DCM 3∶1)纯化以得到作为黄色固体的化合物[12](320mg)，产率为33％。MS(ESI)m/z(M+H+)321。
步骤4：向化合物[12](320mg，1.0mmol)在乙酸(4ml)中的混合物中添加乙酸铵(231mg，3.0mmol)并回流4小时。将反应混合物蒸发以除去乙酸并用水洗涤，用饱和碳酸氢盐溶液中和并用二氯甲烷萃取。分离有机层并用无水Na2SO4干燥，过滤并将滤液在真空下蒸发以得到粗制产物。粗制产物通过硅胶柱色谱(2％MeOH∶DCM作为洗脱剂)纯化以得到作为浅黄色固体的[13](130mg)，产率43％。MS(ESI)m/z(M+H+)302。
步骤5：将[13](130mg，0.43mmol)、对甲苯磺酸一水合物(13mg)和乙二醇(1.3ml)在苯(100ml)中的混合物回流并共沸除水8小时。将混合物用乙酸乙酯稀释，用饱和碳酸氢钠溶液和盐水洗涤，经硫酸钠干燥并通过旋转蒸发浓缩以得到作为浅黄色固体的化合物[14](130mg)，产率为87％。MS(ESI)m/z(M+H+)346。
步骤6：在0℃下，向化合物[14](50mg，0.14mmol)在7∶3乙醇/THF(10ml)中的溶液中添加硼氢化钠(11mg，0.28mmol)。将反应在冰浴中搅拌8小时。将反应用水(5ml)淬灭并在真空下浓缩直到出现固体。固体残余物通过硅胶柱色谱(2％MeOH∶DCM作为洗脱剂)纯化以得到作为白色固体化合物[1006](40mg，产率80％)。MS(ESI)m/z(M+H+)348。
步骤7：在0℃下，用浓硫酸(0.1ml)处理化合物[15](40mg，0.11mmol)在丙酮(7ml)和水(3ml)中的溶液。将混合物搅拌2小时。将反应混合物用乙酸乙酯稀释并用饱和碳酸钠溶液和盐水洗涤，经硫酸钠干燥，并通过用2-3％MeOH∶DCM洗脱的硅胶柱色谱纯化以得到作为白色固体的化合物[1005](17mg，50％产率)。MS(ESI)m/z(M+H+)304。
步骤8：在0℃下，向化合物[14](40mg，0.13mmol)的乙醇(10ml)溶液中添加硼氢化钠(10mg，0.26mmol)。将反应在冰浴中搅拌8小时。将反应用水(5ml)淬灭并在真空下浓缩，直到出现固体。固体残余物通过硅胶柱色谱(2％MeOH∶DCM作为洗脱剂)纯化以得到作为白色固体的化合物[1008](30mg，产率75％)。MS(ESI)m/z(M++1)306。
步骤9：在0℃下，向化合物[14](50mg，0.14mmol)的无水THF(10ml)的搅拌溶液中滴加MeLi(0.06ml，0.18mmol)，并在室温下搅拌6小时。将反应混合物用饱和氯化铵溶液淬灭并用乙酸乙酯萃取。将有机相经硫酸钠干燥，过滤并将滤液蒸发。粗制残余物通过用2％-3％MeOH∶DCM洗脱的硅胶柱色谱纯化以得到作为浅黄色固体的化合物[1006](40mg，76％产率)。MS(ESI)m/z(M+H+)362。
步骤10：在0℃下用浓硫酸(0.1ml)处理化合物[1006](40mg，0.11mmol)在丙酮(7ml)和水(3ml)中的溶液。将混合物搅拌2小时。将反应混合物用乙酸乙酯稀释，用饱和碳酸钠溶液和盐水洗涤，经硫酸钠干燥，并通过用2％-3％MeOH：DCM洗脱的硅胶柱色谱纯化以得到作为浅黄色固体的化合物[1007](18mg，51％产率)。MS(ESI)m/z(M+H+)318。
实施例7b：本发明化合物的制备
步骤1：向[16](3g，9.0mmol)的叔丁醇(30ml)溶液中添加无水碳酸钠(1.65g，28.09mmol)和水(3ml)，将反应混合物回流。将高碘酸钠(17.1，50.0mmol)和高锰酸钾(0.21g，4.2mmol)的水(30ml)溶液滴加至回流的反应混合物。将反应物料再回流3小时。将沉淀物过滤，用水洗涤并将滤液用5M HCl酸化并用二氯甲烷萃取。有机相用无水Na2SO4干燥，过滤并蒸发滤液。粗制产物通过硅胶柱色谱(MeOH∶DCM3∶1)纯化以得到作为黄色固体的化合物[17](1.8g)，产率为56％。MS(ESI)m/z(M+1)349。
步骤2：向化合物[17](1.8mg，5.17mmol)在乙酸(5ml)中的混合物添加乙酸铵(1.19g，15.5mmol)并在130℃下回流4小时。将反应混合物蒸发以除去乙酸并用水洗涤，用饱和中和并用二氯甲烷萃取。将有机部分经Na2SO4干燥，过滤并在真空下蒸发滤液。粗制产物通过硅胶柱色谱(2％MeOH∶DCM作为洗脱剂)纯化以得到作为淡黄色固体化合物的[18](1.3g)，产率为76％。MS(ESI)m/z(M+1)330。
步骤3：将化合物[18](0.300g，0.91mmol)、对甲苯磺酸一水合物(13mg)和乙二醇(2.5ml)在苯(250ml)中的混合物回流并共沸除水8小时。将混合物用乙酸乙酯稀释，用饱和碳酸氢钠溶液和盐水洗涤，经硫酸钠干燥并真空浓缩以得到作为浅黄色固体的化合物[19](0.336g)，产率为99％。MS(ESI)m/z(M+1)374。
步骤4：在0℃下向化合物[19](0.1g，0.268mmol)在无水THF(100ml)中的搅拌溶液中滴加MeMgBr(0.134ml，0.40mmol)，并允许其在室温下放置6小时。将反应混合物用饱和氯化铵溶液淬灭并用乙酸乙酯萃取。将有机相经硫酸钠干燥，过滤并将滤液蒸发。粗制残余物通过用2-3％MeOH∶DCM洗脱的硅胶柱色谱纯化以得到作为浅黄色固体的化合物[1026](0.50g，48％产率)。MS(ESI)m/z(M+H+)390。
步骤5：在0℃下，用浓硫酸(0.05ml)处理化合物[1026](0.05g，0.128mmol)的丙酮(10ml)溶液。将混合物搅拌2小时。将反应混合物用乙酸乙酯稀释，用饱和碳酸钠溶液和盐水洗涤，经硫酸钠干燥并通过用2-3％MeOH∶DCM洗脱的硅胶柱色谱纯化以得到作为淡黄色固体的化合物[1008](20mg，45％产率)。MS(ESI)m/z(M+H+)346。
步骤6：使用与实施例7a步骤6中所述相同的方法合成化合物[1025]。产率80％。MS(ESI)m/z(M+1)376。
步骤7：使用与实施例7b步骤5中所述相同的方法合成化合物[1037]。产率70％。MS(ESI)m/z(M+1)332。
步骤8：使用与实施例7b步骤4中所述相同的方法合成化合物[1038]。产率75％。MS(ESI)m/z(M+1)348。
实施例7c：本发明化合物的制备
步骤-1：向化合物[13](0.4gm，1.32mmol)在EtOH(10ml)中的搅拌溶液中逐份添加NaBH4(0.05gm，1.32mmol)。将反应物再搅拌1小时，通过TLC监测反应进程。反应完成后，添加10ml丙酮，随后添加水(20ml)。有机层用乙酸乙酯萃取。有机层经硫酸钠干燥并蒸发以得到粗制化合物[70](产率90％)，MS(ESI)m/z(M+1)304。
步骤-2：将化合物[70](0.065mg，0.165)溶于DCM中，随后添加DAST(0.04mg，0.247)并搅拌1小时。通过TLC监测反应，完成后用水稀释。有机层用乙酸乙酯萃取并经硫酸钠干燥，随后在减压下蒸发以得到粗制化合物[71](产率75％)，MS(ESI)m/z(M+1)306。
步骤-3：向化合物[71](0.5gm，1.65mmol)的EtOH(10ml)溶液中添加NaBH4(0.31gm，8.27mmol)，并将反应混合物在40℃下加热18小时。通过TLC监测反应并用10ml丙酮淬灭，随后用水稀释。有机层用乙酸乙酯萃取并经硫酸钠干燥，随后蒸发以得到作为白色固体的粗制化合物[1020](产率80％)，MS(ESI)m/z(M+1)308。
步骤4：使用与在实施例7c步骤3中所述相同的方法在高温下合成化合物[1019]。产率80％，MS(ESI)m/z(M+1)306。
步骤-5：将化合物[1023](50mg)溶于EtOH中并添加Pd/C(5mg)。将反应在氢气压力下搅拌3小时至完成。用TLC监测反应进行。完成后，将反应物料经硅藻土层过滤并在减压下蒸发过量的溶剂以得到化合物1023(产率80％)。MS(ESI)m/z(M+1)308。
步骤6：向化合物[1023](0.2gm，0.651mmol)的THF溶液中添加LAH(85mg，2.28mmol)并将反应混合物搅拌12小时。通过TLC监测反应进程。反应用水稀释，用乙酸乙酯萃取。有机层经NaSO4干燥并蒸发以得到化合物[1023-1’]。产率85％。MS(ESI)m/z(M+1)294。
实施例7d：本发明化合物的制备
步骤-1：在0℃下，向化合物[13](0.1gm，0.33mmol)的DMF(2ml)溶液中添加NaH(0.01gm，0.33mm)。将反应混合物在相同温度下搅拌20分钟，随后添加MeI(0.05ml，0.33mmol)。将反应物料在室温下再搅拌2-3小时，通过TLC监测反应进程。完成后，用水将反应淬灭，用乙酸乙酯(100×2)萃取。有机层用无水硫酸钠干燥，并在真空下蒸发，以得到化合物[74](产率90％)。MS(ESI)m/z(M+1)316。
步骤2：使用与实施例2b中所述相同的方法合成化合物[1022]。产率80％。MS(ESI)m/z(M+1)320。
步骤3：将化合物[13](0.5g，1.65mmol)溶于MeOH：水(20mL)中。将羟胺盐酸盐(0.24g，3.46mmol)添加至该溶液，随后添加乙酸钠(0.29g，3.63)。将混合物在60℃加热2小时。蒸发溶剂并将粗制物料溶于水(50ml)中，用乙酸乙酯(3×100ml)萃取。分离有机层，经无水Na2SO4干燥，过滤并浓缩以得到作为灰白色固体的化合物(0.2g，95％)。MS(ESI)m/z(M+1)317。
步骤4：使用与实施例7c步骤4中所述相同的方法合成化合物1021。产率80％。MS(ESI)m/z(M+1)319。
步骤-5：将化合物1021(0.2g，0.627mmol)溶于MeOH(50ml)中。添加Pd/C(0.030g)，并在室温下在H2气氛下搅拌反应(60psi，Parr振荡器)。完成后，过滤过量的溶剂，浓缩以得到作为浅棕色固体的化合物[1024](0.17g，88％)。MS(ESI)m/z(M+1)307。
实施例7e：本发明化合物的制备
步骤1：使用与上述实施例6相同的方法合成化合物[22]；产率69％，MS(ESI)m/z(M-1)349。
步骤2：使用与实施例6相同的方法合成化合物[1010]；产率31％，MS(ESI)m/z(M+1)334。
步骤4：使用与实施例7c步骤4中所述相同的方法合成化合物[1027]。产率76％；MS(ESI)m/z(M+1)334。
基于实施例7a、7b和7c合成的该系列的一些举例说明性实例包括1005、1008、1017、1018、1020-1023、1026、1064、1065。
实施例8：本发明化合物的制备
步骤1：使用与上述实施例6相同的方法合成化合物[22]；产率69％，MS(ESI)m/z(M-1)351。
步骤2：使用与实施例6相同的方法合成化合物[1010]；产率31％，MS(ESI)m/z(M+1)332。
实施例9：本发明化合物的制备
步骤1：将三氧化铬(3.3g，33.3mmol)的水(4mL)溶液滴加到[1040](10g，30.3mmol)的乙酸(300ml)溶液中。将反应搅拌1.5小时，通过添加甲醇(30mL)淬灭，搅拌0.5小时。在70℃下通过旋转蒸发浓缩混合物，溶于乙酸乙酯/甲醇，用饱和碳酸氢钠和盐水洗涤，经硫酸钠干燥并浓缩以得到作为灰白色固体的17-乙酰基-10，13-二甲基-1，6，7，8，9，10，12，13，14，15，16，17-十二氢-2H-环戊二烯并[a]菲-3，11-二酮(9.0g)。
步骤2
将70％甲酸(10μl)的乙酸乙酯(10ml)溶液添加到乙酸酐(4.8ml)的乙酸乙酯(30ml)溶液中，并将最终体积调至50ml。添加[41](500mg，1.5mmol)并将反应物搅拌7分钟，随后用饱和碳酸氢钠洗涤，经硫酸钠干燥，并在70℃下通过旋转蒸发浓缩。将所得油溶于甲醇(10ml)中，用吡啶(1ml)处理并通过旋转蒸发浓缩成油，将其溶于乙酸乙酯中，用10％柠檬酸、饱和碳酸氢钠和盐水洗涤，经硫酸钠干燥并浓缩以得到作为油状物的乙酸酯二烯(acetate diene)，其在静置后固化。将甲苯磺酸水合物(110mg)和乙二醇(2ml)在苯(25ml)中的混合物回流除水0.5小时。添加乙酸酯二烯的苯(12ml)溶液，将反应回流1.5小时。混合物用乙酸乙酯稀释，用饱和碳酸氢钠和盐水洗涤并经硫酸钠干燥。粗制产物通过硅胶色谱法纯化，用20％至30％乙酸乙酯/己烷洗脱以得到作为白色结晶固体的乙酸[85](420mg)。66％产率，MS(ESI)m/z(M+1)415。
步骤3
将乙酸(1.59g)在7∶3乙醇/THF(125ml)中的冷却溶液滴加到硼氢化钠(2.5g)在80％乙醇(50ml)中的冰冷的混悬液中。将反应在冰浴中搅拌8小时，随后过夜，使冰浴缓慢熔化。将反应用10％乙酸淬灭并通过旋转蒸发浓缩至固体形式。过滤固体，用水洗涤并干燥至恒重以得到作为白色固体的[86](797mg)。通过进一步浓缩母液获得第二批产物(228mg)。MS(ES-API)m/z(M+H+)377.8。
步骤4：
将[86](570mg)和对甲苯磺酸吡啶(60mg)溶于95％丙酮(40ml)中并在室温下搅拌过夜。通过旋转蒸发浓缩反应混合物，直到出现固体，过滤，用水洗涤并干燥至恒重以得到白色固体[1039](319mg)。将母液用乙酸乙酯稀释，用柠檬酸和盐水洗涤，经硫酸钠干燥并浓缩以得到作为白色固体的第二批产物(140mg)。91％产率，MS(ESI)m/z(M+1)353。
实施例10：本发明化合物的制备
步骤1：将三氧化铬(3.3g，33.3mmol)的水(4mL)溶液滴加到[90](10g，30.3mmol)的乙酸(300ml)溶液中。将反应物搅拌1.5小时并通过添加甲醇(30mL)淬灭，搅拌0.5小时。在70℃下通过旋转蒸发浓缩混合物，溶于乙酸乙酯/甲醇中，用饱和碳酸氢钠和盐水洗涤，经硫酸钠干燥并浓缩以得到作为灰白色固体的[41](9.0g)。
步骤2：将[41](400mg)、甲苯磺酸水合物(110mg)和乙二醇(2ml)在苯(25ml)中的混合物回流除水0.5小时。添加乙酸酯二烯的苯(12ml)溶液并将反应物回流1.5小时。混合物用乙酸乙酯稀释，用饱和碳酸氢钠和盐水洗涤，经硫酸钠干燥。粗制产物通过用20％至30％乙酸乙酯/己烷洗脱的硅胶色谱法纯化以得到作为白色结晶固体的纯产物[91](420mg)。M/Z 417。
步骤3：将[91](0.59g)在7∶3乙醇/THF(125ml)中的冷却的溶液滴加到硼氢化钠(2.5g)在80％乙醇(50ml)中的冰冷的混悬液中。将反应物在冰浴中搅拌8小时，随后过夜，使冰浴缓慢熔化。将反应用10％乙酸淬灭并通过旋转蒸发浓缩，直到形成固体。过滤固体，用水洗涤并干燥至恒重以得到作为白色固体的纯[92](497mg)。MS(ES-API)m/z(M+H+)419。
步骤4：在0℃下，用浓硫酸(0.05ml)处理化合物[92](0.25g)的丙酮(10ml)溶液。将混合物搅拌2小时。将反应混合物用乙酸乙酯稀释并用饱和碳酸钠溶液和盐水洗涤，经硫酸钠干燥，通过用2-3％MeOH∶DCM洗脱的硅胶柱色谱纯化以得到作为浅黄色固体的[1040](0.180mg)。MS(ESI)m/z(M+H+)331。
实施例11：本发明化合物的生物学测试。
测试了本发明的化合物对AMP激酶的活性。通过AMP激酶磷酸化状态的定量荧光免疫酶测定，在培养的细胞中评价AMP激酶的活性。5-AMP活化蛋白激酶(AMP激酶)是细胞内能量平衡的关键传感器。AMP激酶响应于AMP/ATP比例的提高而被活化，AMP/ATP比例可由许多因素(例如肌肉收缩、饥饿或缺氧)引起。AMP激酶是包含α-(63kDa)亚基、β-(38kDa)亚基和γ-(38kDa)亚基的异源三聚体蛋白质复合物。对于每种亚基，已经鉴定了同种型(α1、α2、β1、β2、γ1、γ2、γ3)，其理论上允许形成12种不同的蛋白质。α-亚基含有丝氨酸/苏氨酸激酶结构域，并且调节亚基含有与AMP和ATP(γ-亚基)以及与糖原(β亚基)的结合位点。AMP激酶通过催化结构域内的Thr-172上的磷酸化而被活化。AMP结合导致AMP激酶活性与基础水平相比提高2至5倍。AMP与γ亚基的结合引起激酶的变构活化并诱导激酶结构域中的构象变化，这保护AMP激酶免受Thr-172的去磷酸化。
BioAssay系统的基于细胞的ELISA测量在全细胞中的磷酸化AMP激酶，并将信号相对于总蛋白质含量归一化。抗体识别两种α-亚基，并因此可用于来自所有组织(人、小鼠、大鼠)的细胞。这种简单且高效的测定消除了对细胞裂解物制备的需要，并且可以用于在短期和长期测定中研究AMP激酶调节。在该测定中，使在96孔板中培养的细胞在孔中固定并透化。使用荧光ELISA测量AMP激酶磷酸化(pAMPK)，随后在每个孔中进行总蛋白质测量。
在10nM下测试了本发明的一些举例说明性化合物，并且化合物的AMP激酶活化列于表2中：
表2：本发明化合物的AMP激酶活化生物学数据
化合物编号 在10nM下的AMP激酶活化
1013 1.79
1014 1.80
1015 2.23
1016 2.38
1005 1.85
1017 2.08
1018 2.19
1019 2.23
1021 2.23
1022 2.87
1023 2.46
1025 2.11
1026 1.69
1008 1.97
1027 1.85
1030 1.51
1035 1.76
1026 2.17
1038 1.70
从表2可以看出，本发明的化合物能够活化AMP激酶。
实施例12：在3-(4，5-二甲基噻唑-2-基)-2，5-二苯基四唑溴化物(MTT)测定中[1039]和[1040]的生物学活性。
将6,000个BCAEC以100μl/孔接种到透明的96孔平底板中。饥饿后，用相应的化合物处理细胞48小时。每12和24小时更换化合物(每孔100μl新鲜培养基)。处理后，从板中吸出培养基，并用100μl HBSS洗涤一次，随后每孔添加100μl无酚红DMEM中的0.5 mg/ml MTT。将平板在37℃孵育1小时，随后吸去MTT溶液，添加100μl/孔DMSO以溶解甲晶体，并在37℃下孵育15分钟。通过在540nm测量吸光度并使用在670nm处的背景减除来定量线粒体功能。在MTT吸光度测量之后，除去培养基，并如在别处(Oliver等，1989)所述并进行一些修改以在每个孔中定量细胞。简言之，向每个孔中添加100μl10％甲醛(formol)盐水，并在4℃孵育24小时。接下来，从孔中除去甲醛溶液，并向每个孔中添加100μl在0.01M硼酸盐缓冲液(pH8.5)中且经过滤的0.1％(w/v)亚甲基蓝。30分钟后，除去过量的染料并用0.01M硼酸盐缓冲液(pH 8.5)洗涤3次。通过在每个孔中添加100μl的1∶1(v/v)乙醇和0.1M-HCl来洗脱细胞上染色染料。随后将板轻轻摇动并用台式摇床(bench rocker)孵育15分钟。在650nm测量吸光度。将MTT/亚甲基蓝比例用于量化线粒体功能。Oliver MH，Harrison NK，Bishop JE，ColePJ，Lauren GJ.A rapid and convenient assay for counting cells cultured inmicrowell plates：application for assessment of growth factors.J CellSci.1989，3：513-8。
条形斑点法(Slot Blot Method)。处理后，将生长在12孔板中的牛主动脉内皮细胞在补充有0.15mm PMSF、5mm Na3VO4和3mm NaF的蛋白酶和磷酸酶抑制剂混合物(P2714和P2850，Sigma-Aldrich)的50μl裂解缓冲液(1％Triton X-100、20mm Tris、140mm NaCl、2mmEDTA和0.1％SDS)中刮下。将匀浆物通过胰岛素注射器五次，在4℃下超声处理30分钟，并离心(12,000g)10分钟。使用Bradford法在测量上清液中的总蛋白质含量。将总共10-20μg的蛋白质加样到预组装的条形斑点装置中以在真空下转移到聚乙烯膜上，在封闭溶液(含5％脱脂乳的TBS加0.1％吐温20(TBS-T))中孵育1小时，随后在4℃下与一抗(氧化磷酸化复合物I或GAPDH)孵育过夜。将一抗在TBS-T加5％脱脂乳中稀释。将膜在TBS-T中洗涤(3×5分钟)，并在稀释于封闭溶液中的HRP缀合的二抗存在下在室温孵育1小时。再次将膜在TBS-T中洗涤3次，并使用ECL Plus检测试剂盒(Amersham-GE)使免疫印迹显影。使用ImageJ软件(http：//www.nih.gov)对条带强度进行数字化定量。在将膜剥离和重新探测后，使用GAPDH对复合物I值进行用于加样差异的归一化。使要获得的所有Western印迹图像将在X射线胶片的线性范围内，以确保计算机辅助的光密度测定准确度。结果在表3中提供。
表3：[1039]的生物学活性
＊NT-未测试
实施例13：化合物[1039]和[1040]的AMP激酶活化
使用基于细胞的ELISA评价化合物的AMP激酶活化潜力。将肝细胞瘤(Hep G2)肝细胞维持在含有25mM DMEM+10％胎牛血清的T 75培养瓶中。将细胞维持在含有培养基(DMEM+10％胎牛血清)的T 75培养瓶中。在达到70至80％的汇合时，将细胞以40,000个细胞/孔的密度接种在96孔板中的25mM DMEM+10％FCS培养基中。随后将板在37℃下与5％CO2孵育24小时。在DMSO中制备多种浓度的药物，并用培养基稀释至所需浓度，并在37℃下与5％CO2孵育30分钟，并分别与表儿茶素类似物和11-BHP类似物孵育1小时。将二甲双胍用作阳性对照。在室温下用4％甲醛固定细胞30分钟，并用含有0.1％Triton X-100的PBS洗涤三次。内源性过氧化物酶用PBS-T(0.1％吐温20)中的1％H2O2淬灭30分钟，并在PBS-T中洗涤三次。用含1％BSA的PBS-T封闭细胞1小时。在4℃下将细胞与含有5％BSA的PBS-T中的1∶1000稀释的一抗(磷酸化AMPKα(Thr172)兔mAb，Cell Signaling)孵育过夜。随后将细胞用PBS-T洗涤3次，5分钟，并与含有1％BSA的PBS-T中的1∶1000稀释的二抗(抗兔IgG，HRP偶联抗体，CellSignaling)在室温下孵育1小时。用PBS-T洗涤细胞3次，5分钟。将细胞与100μl TMB底物溶液孵育30分钟，并用100μl 2N H2SO4终止反应。随后使用ELISA平板读数器在450nM读板并记录吸光度。使用DMSO对照作为100％来计算％活性。结果提供在表4中。
表4：30分钟后，超过基线100的AMP激酶的活化。
实施例14：[1039]对人冠状动脉内皮细胞线粒体氧化磷酸化复合物I蛋白水平的影响。
细胞在补充有胎牛血清(10％)的Dulbecco改良的Eagle培养基中生长至约90％汇合。用载剂(水)或增量剂量的试剂(溶于水)处理细胞共48小时(在24小时时间点重复处理)。在实验结束时，将细胞在Western印迹样品缓冲液中裂解。将固定量的蛋白质(25微克)加样到聚丙烯酰胺凝胶上并运行1小时以允许蛋白质的电泳分离。随后将凝胶转移到聚乙烯膜上，以与封闭缓冲液孵育，随后暴露于1ry抗体(抗人复合物I)。在室温下孵育1小时后，洗涤膜，随后暴露于2ry抗体1小时。在第二组洗涤后，将膜用增强的化学发光试剂盒溶液孵育，随后暴露于X射线胶片。将获得的图像用于复合物I蛋白水平的定量变化来作为化合物剂量的函数。为了归一化加样差异，将膜与亚基6核糖体蛋白(S6RP)再孵育(如上所述)并暴露于X-射线胶片。将复合物I水平的值的变化对S6RP水平的差异进行归一化。将所有数据相对于仅用载剂处理的细胞的标定值(＝100％)进行归一化。结果示于图1a。从图中可以清楚地看出，化合物[1039]引起线粒体生物发生。
OHP([1039]的另一描述)影响参与线粒体生物发生的基因的mRNA水平：PPARGC1a-PGC1a-、TFAM和细胞色素氧化酶的亚基1和2。将HepG2细胞暴露于提高量的OHP(以uM计)3小时，随后收获用于mRNA分离(RNeasy试剂盒，QIAGEN)。将mRNA转化为eDNA(iScript，Bio-Rad)，通过使用特异性引物并使用肌动蛋白水平作为持家基因的实时PCR分析基因表达量。用graphpad Prism4绘制数据，并在所有柱之间通过ANOVA以及ad hoc Tukey比较进行分析(＊P＜0.05和＊＊P＜0.01)。结果示于图1b。从图中可以清楚地看出，早在以化合物[1039]暴露3小时时就表达线粒体转录因子。
实施例15：由[1039]引起的AMP激酶的活化
OHP对HepG2细胞中AMP激酶活化的影响。将HepG2细胞暴露于提高量的OHP(以uM计)1小时，随后使用含有磷酸酶抑制剂(Phosstop，Roche)的基于triton X-100的裂解缓冲液将其收获用于蛋白质分离。对蛋白质水平定量(BCA测定)并加样40μg蛋白质以检测总AMPK、磷酸化(活性)AMPK、总磷酸化乙酰CoA羧化酶(ACC，AMPK靶基因)和肌动蛋白加样对照。(RNeasy试剂盒，QIAGEN)。OHP对APPL1核易位的影响。将HepG2细胞暴露于提高量的OHP(以uM计)1小时，并分离核和胞质级分(Biovision核/细胞质分级试剂盒)并对总蛋白质定量(BCA测定)。加样40ug蛋白质以检测总APPL1、磷酸化(活性)AMPK、微管蛋白(胞质级分的标志物)和核纤层蛋白(核级分的标志物)。结果示于图2a和2b。从图中可以看出，[1039]甚至在暴露1小时后活化AMP激酶并活化APPL1并导致其转位到细胞核。
实施例16：[1039]在线粒体中的活性
OHP对参与线粒体生物发生的基因Nrf1和TFB2M的mRNA水平的影响。将HepG2细胞暴露于提高量的OHP(以uM计)3小时，随后将其收获用于mRNA分离(RNeasy试剂盒，QIAGEN)。将mRNA转化为cDNA(iScript，Bio-Rad)，并通过使用特异性引物并使用肌动蛋白水平作为持家基因的实时PCR分析基因表达量。将HepG2细胞暴露于提高量的OHP(以uM计)24小时，随后将其收获用于DNA分离(Promega，Wizard DNA Isolation)。对获得的DNA量进行定量，并通过测量由线粒体DNA编码的线粒体基因(细胞色素C)的拷贝数对相对于由核DNA编码的线粒体基因(丙酮酸脱氢酶)拷贝数确定的线粒体DNA(线粒体质量的标志物)进行分析。用graphpad Prism4绘制数据，并在所有柱之间通过ANOVA以及ad hoc Tukey比较进行分析(＊P＜0.05和＊＊P＜0.01)。结果示于图3a和3b。从结果可以看出，化合物[1039]刺激线粒体转录因子的表达，并提高线粒体的DNA含量。
实施例17：[1039]对线粒体氧化应激的影响
将HepG2细胞暴露于载剂或OHP(10nM)，并使用mitosox测定试剂盒(分子探针)通过共聚焦显微术检测确定线粒体超氧化物产生，其强度数据用graphpad Prism4作图，并在所有柱之间通过ANOVA和ad hoc Tukey比较进行分析。参见图4。从图4可以清楚地看出，[1039]降低了线粒体中的超氧化物产生。
实施例18：[1039]对肝糖异生和脂肪氧化的影响。
将HepG2细胞暴露于无血清培养基3小时，随后在提高浓度的OHP(以nM计)存在下暴露于糖异生因子(乳酸和丙酮酸10∶1比例)和刺激物(cAMP)。对细胞内葡萄糖产生(从头糖异生的标志物)以酶法进行测定(biovision葡萄糖测定试剂盒)，并且测定细胞内β-羟基丁酸水平(脂肪氧化的标志物)和甘油三酯(脂肪氧化的底物)。用graphpad Prism4绘制数据，并在所有柱之间通过ANOVA和ad hoc Tukey比较进行分析(＊P＜0.05和＊＊P＜0.01)。结果示于图5中。从图5可以清楚地看出，[1039]降低肝糖异生并刺激脂肪的氧化。

Claims (12)

1.式(I)的羟基类固醇化合物及其中间体：
或其盐，其中：
独立地为单键、双键或环丙基环，前提是不允许相邻的双键；
A1、A2、A3独立地选自包含以下的组：氢、羟基、羟甲基、卤素、C1-C6烷基；
B和C各自独立地选自包含以下的组：氢、羟基、卤素、-OR6、-COR6、-COOR6、OCOR6、CH2OH、CH2OR6、-CONHR6、CONHR6R7、-C(OH)R6R7、NHR6、NHR5CONHR6、-R6NHCOOR7、-NR6R7、C(O)杂芳基、C(O)杂环基、C1-C12直链或支链烷基、5至6元杂环烷基、5至6元杂芳基；
其中所述C1-C12直链或支链烷基或者5至6元杂环烷基或5至6元杂芳基可进一步任选地被一个或更多个选自包含以下的组的取代基取代：卤素、C1-C6烷基、-OR6、-COOR6、-CONHR6、-OCOR6、＝NOH、NR6R7、-NR6COR7、5至6元杂环烷基或5至6元杂芳基；被C1-C12烷基取代的5至6元杂环烷基或被C1-C12烷基取代的5至6元杂芳基；
或者B和C可组合在一起以形成＝O、＝NOR6、NHR6、5至6元杂环烷基或5至6元杂芳基；
其中所述5至6元杂环烷基、5至6元杂芳基可任选地含有一个或更多个杂原子；
其中，所述杂原子可以是O、N、S；
R1、R2和R4独立地选自包含以下的组：氢、氘、羟基、卤素、＝O、-OR6、-NR6R7、-COR6、-COOR6、-OCOR6、-CONR6R7、C1-C6烷基、-O叔丁基二甲基甲硅烷基；
R3是羟基、羰基、OCOR6；
其中R3为β构型；
R5选自氢、羟基、卤素、OR6；
R6和R7各自独立地选自包含以下的组：氢、卤素、羟基、C1-C12烷基、-NH2、-(CH2)nNH2、3至6元环烷基、4至6元杂环烷基、5至6元杂芳基；
X选自CH、NH、NR6、O或S；
n为0至3。
2.如权利要求1所述的化合物，其为式(II)：
或其盐，其中：
独立地为单键、双键或环丙基环，前提是不允许相邻的双键；
A1、A2独立地选自包含以下的组：氢、羟基、羟甲基、卤素、C1-C6烷基；
B和C各自独立地选自包含以下的组：氢、羟基、卤素、-OR6、-COR6、-COOR6、OCOR6、CH2OH、CH2OR6、-CONHR6、CONHR6R7、-C(OH)R6R7、NHR6、NHR5CONHR6、-R6NHCOOR7、-NR6R7、C(O)杂芳基、C(O)杂环基、C1-C12直链或支链烷基、5至6元杂环烷基、5至6元杂芳基；
其中所述C1-C12直链或支链烷基或者5至6元杂环烷基或5至6元杂芳基可进一步任选地被一个或更多个选自包含以下的组的取代基取代：卤素、C1-C6烷基、-OR6、-COOR6、-CONHR6、-OCOR6、＝NOH、NR6R7、-NR6COR7、5至6元杂环烷基或5至6元杂芳基；被C1-C12烷基取代的5至6元杂环烷基或被C1-C12烷基取代的5至6元杂芳基；
或者B和C可组合在一起以形成＝O、＝NOR6、NHR6、5至6元杂环烷基或5至6元杂芳基；
其中所述5至6元杂环烷基、5至6元杂芳基可任选地含有一个或更多个杂原子；
其中，所述杂原子可以是O、N、S；
R1和R4独立地选自包含以下的组：氢、氘、羟基、卤素、＝O、-OR6、-NR6R7、-COR6、-COOR6、-OCOR6、-CONR6R7、C1-C6烷基、-O叔丁基二甲基甲硅烷基；
R6和R7各自独立地选自包含以下的组：氢、卤素、羟基、C1-C12烷基、-NH2、-(CH2)nNH2、3至6元环烷基、4至6元杂环烷基、5至6元杂芳基；
n为0至3。
3.如权利要求1所述的化合物，其为式(III)：
或其盐，其中：
A1和A2独立地选自包含以下的组：氢、羟基、羟甲基、卤素、C1-C6烷基；
B和C各自独立地选自包含以下的组：氢、羟基、卤素、-OR6、-COR6、-COOR6、OCOR6、CH2OH、CH2OR6、-CONHR6、CONHR6R7、-C(OH)R6R7、NHR6、NHR5CONHR6、-R6NHCOOR7、-NR6R7、C(O)杂芳基、C(O)杂环基、C1-C12直链或支链烷基、5至6元杂环烷基、5至6元杂芳基；
其中所述C1-C12直链或支链烷基或者5至6元杂环烷基或5至6元杂芳基可进一步任选地被一个或更多个选自包含以下的组的取代基取代：卤素、C1-C6烷基、-OR6、-COOR6、-CONHR6、-OCOR6、＝NOH、NR6R7、-NR6COR7、5至6元杂环烷基或5至6元杂芳基；被C1-C12烷基取代的5至6元杂环烷基或被C1-C12烷基取代的5至6元杂芳基；
或者B和C可组合在一起以形成＝O、＝NOR6、NHR6、5至6元杂环烷基或5至6元杂芳基；
其中所述5至6元杂环烷基、5至6元杂芳基可任选地含有一个或更多个杂原子；
其中，所述杂原子可以是O、N、S；
R4独立地选自包含以下的组：氢、氘、羟基、卤素、＝O、-OR6、-NR6R7、-COR6、-COOR6、-OCOR6、-CONR6R7、C1-C6烷基、-O叔丁基二甲基甲硅烷基；
R6和R7各自独立地选自包含以下的组：氢、卤素、羟基、C1-C12烷基、-NH2、-(CH2)nNH2、3至6元环烷基、4至6元杂环烷基、5至6元杂芳基；
n为0至3。
4.如权利要求1所述的化合物，其为式(IV)：
或其盐，其中：
A1和A2独立地选自包含以下的组：氢、羟基、羟甲基、卤素、C1-C6烷基；
B和C各自独立地选自包含以下的组：氢、羟基、卤素、-OR6、-COR6、-COOR6、OCOR6、CH2OH、CH2OR6、-CONHR6、CONHR6R7、-C(OH)R6R7、NHR6、NHR5CONHR6、-R6NHCOOR7、-NR6R7、C(O)杂芳基、C(O)杂环基、C1-C12直链或支链烷基、5至6元杂环烷基、5至6元杂芳基；
其中所述C1-C12直链或支链烷基或者5至6元杂环烷基或5至6元杂芳基可进一步任选地被一个或更多个选自包含以下的组的取代基取代：卤素、C1-C6烷基、-OR6、-COOR6、-CONHR6、-OCOR6、＝NOH、NR6R7、-NR6COR7、5至6元杂环烷基或5至6元杂芳基；被C1-C12烷基取代的5至6元杂环烷基或被C1-C12烷基取代的5至6元杂芳基；
或者B和C可组合在一起以形成＝O、＝NOR6、NHR6、5至6元杂环烷基或5至6元杂芳基；
其中所述5至6元杂环烷基、5至6元杂芳基可任选地含有一个或更多个杂原子；
其中，所述杂原子可以是O、N、S；
R4独立地选自包含以下的组：氢、氘、羟基、卤素、＝O、-OR6、-NR6R7、-COR6、-COOR6、-OCOR6、-CONR6R7、C1-C6烷基、-O叔丁基二甲基甲硅烷基；
R6和R7各自独立地选自包含以下的组：氢、卤素、羟基、C1-C12烷基、-NH2、-(CH2)nNH2、3至6元环烷基、4至6元杂环烷基、5至6元杂芳基；
n为0至3。
5.如权利要求1所述的化合物，其选自包含以下的组：
i.(10R，11S，13S，17S)-2，3，6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-11-羟基-10，13-二甲基-3-氧代-1H-环戊二烯并[a]菲-17-羧酸；
ii.(3S，8S，9S，10S，11S，13S，14S，17S)-十六氢-3，11-二羟基-N，10，13-三甲基-1H-环戊二烯并[a]菲-17-甲酰胺；
iii.(3S，8S，9S，10S，11S，13S，14S，17S)-N-(2-氨基乙基)-十六氢-3，11-二羟基-10，13-二甲基-1H-环戊二烯并[a]菲-17-甲酰胺；
iv.(3S，5R，6R，10R，11S，13S，17S)-十六氢-6-甲氧基-10，13-二甲基-17-(2-甲基-1，3-二氧杂环戊烷-2-基)-1H-环戊二烯并[a]菲-3，5，11-三醇；
v.(4aR，5S，6aS)-5-羟基-4a，6a-二甲基-4，4a，4b，5，6，6a，9，9a，9b，10-十氢-1H-茚并[5，4-f]喹啉-2，7(3H，8H)-二酮；
vi.(4a’R，5’S，6a’S)-5’-羟基-4a’，5’，6a’-三甲基-3’，4’，4a’，4b’，5’，6’，6a’，8’，9’，9a’，9b’，10’-十二氢螺[[1，3]二氧杂环戊烷-2，7’-茚并[5，4-f]喹啉]-2’(1’H)-酮；
vii.(4aR，5S，6aS)-4，4a，4b，5，6，6a，9，9a，9b，10-十氢-5-羟基-4a，6a-二甲基-1H-茚并[5，4-f]喹啉-2，7(3H，8H)-二酮；
viii.(4aR，5S，6aS)-7-乙酰基-4，4a，4b，5，6，6a，7，8，9，9a，9b，10-十二氢-5-羟基-4a，5，6a-三甲基-1H-茚并[5，4-f]喹啉-2(3H)-酮；
ix.(11S)-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-3，11-二羟基-6H-环戊二烯并[a]菲-17-羧酸；
x.(4aR，6aS)-2，3，4，4a，4b，5，6，6a，7，8，9，9a，9b，10-十四氢-4a，6a-二甲基-2，5-二氧代-1H-茚并[5，4-f]喹啉-7-羧酸；
xi.(17S)-17-乙酰基-7，8，13，15，16，17-六氢-3-羟基-1-甲基-6H-环戊二烯并[a]菲-11(9H，12H，14H)-酮；
xii.(13S，17S)-17-乙酰基-7，8，13，15，16，17-六氢-3-羟基-13-甲基-6H-环戊二烯并[a]菲-11(9H，12H，14H)-酮；
xiii.(10R，11S，13S，17S)-11-羟基-10，13-二甲基-3-氧代-6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十二氢-3H-环戊二烯并[a]菲-17-羧酸；
xiv.(10R，11S，13S，17S)-11-羟基-N，N，10，13-四甲基-3-氧代-6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十二氢-3H-环戊二烯并[a]菲-17-甲酰胺；
xv.(10R，11S，13S，17S)-17-乙酰基-11-羟基-10，13-二甲基-6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十二氢-3H-环戊二烯并[a]菲-3-酮；
xvi.(10R，11S，13S，17S)-11-羟基-17-((R)-1-羟基乙基)-10，13-二甲基-6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十二氢-3H-环戊二烯并[a]菲-3-酮；
xvii.(4a’R，5’S，6a’S)-5’-羟基-4a’，6a’-二甲基-3’，4’，4a’，4b’，5’，6’，6a’，8’，9’，9a’，9b’，10’-十二氢螺[[1，3]二氧杂环戊烷-2，7’-茚并[5，4-f]喹啉]-2’(1’H)-酮；
xviii.(4aR，5R，6aS)-5-羟基-4a，5，6a-三甲基-4，4a，4b，5，6，6a，9，9a，9b，10-十氢-1H-茚并[5，4-f]喹啉-2，7(3H，8H)-二酮；
xix.(4aR，5S，6aS)-5，7-二羟基-4a，6a-二甲基-4，4a，4b，5，6，6a，7，8，9，9a，9b，10-十二氢-1H-茚并[5，4-f]喹啉-2(3H)-酮；
xx.(4aR，5S，6aS)-7-氟-5-羟基-4a，6a-二甲基-4，4a，4b，5，6，6a，7，8，9，9a，9b，10-十二氢-1H-茚并[5，4-f]喹啉-2(3H)-酮；
xxi.(4aR，5S，6aS，Z)-5-羟基-7-(羟亚胺基)-4a，6a-二甲基-4，4a，4b，5，6，6a，7，8，9，9a，9b，10-十二氢-1H-茚并[5，4-f]喹啉-2(3H)-酮；
xxii.(4aR，5S，6aS)-5，7-二羟基-1，4a，6a-三甲基-4，4a，4b，5，6，6a，7，8，9，9a，9b，10-十二氢-1H-茚并[5，4-f]喹啉-2(3H)-酮；
xxiii.(4aR，5S，6aS)-5，7-二羟基-4a，6a-二甲基十四氢-1H-茚并[5，4-f]喹啉-2(3H)-酮；
xxiv.(4aR，5S，6aS)-7-氢基-5-羟基-4a，6a-二甲基十四氢-1H-茚并[5，4-f]喹啉-2(3H)-酮；
XXv.(4aR，5S，6aS，7S)-5-羟基-4a，6a-二甲基-7-(2-甲基-1，3-二氧杂环戊烷-2-基)-4，4a，4b，5，6，6a，7，8，9，9a，9b，10-十二氢-1H-茚并[5，4-f]喹啉-2(3H)-酮；
xxvi.(4aR，5S，6aS，7S)-5-羟基-4a，5，6a-三甲基-7-(2-甲基-1，3-二氧杂环戊烷-2-基)-4，4a，4b，5，6，6a，7，8，9，9a，9b，10-十二氢-1H-茚并[5，4-f]喹啉-2(3H)-酮；
xxvii.(4aR，5S，6aS，7S)-5-羟基-4a，6a-二甲基-2-氧代-2，3，4，4a，4b，5，6，6a，7，8，9，9a，9b，10-十四氢-1H-茚并[5，4-f]喹啉-7-羧酸；
xxviii.(11S，13S)-17-(1-羟基乙基)-13-甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-3，11-二醇；
xxix.1-((11S，13S)-3，11-二羟基-13-甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-17-基)乙酮；
XXX.(11S，13S)-17-(1-羟基乙基)-3-甲氧基-13-甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-11-醇；
xxxi.(11S，13S)-3-((叔丁基二甲基甲硅烷基)氧基)-13-甲基-17-(2-甲基-1，3-二氧杂环戊烷-2-基)-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-11-醇；
xxxii.(11S，13S)-13-甲基-17-(2-甲基-1，3-二氧杂环戊烷-2-基)-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-3，11-二醇；
xxxiii.(10R，11S，13S，17S)-11，17-二羟基-10，13-二甲基-6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十二氢-3H-环戊二烯并[a]菲-3-酮；
xxxiv.(10R，11S，13S)-11-羟基-10，13-二甲基-7，8，9，10，11，12，13，14，15，16-十氢-3H-环戊二烯并[a]菲-3，17(6H)-二酮；
XXXv.(11S，13S，17S)-4，11-二羟基-1，13-二甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-17-羧酸；
xxxvi.(11S，13S，17S)-13-甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-3，11，17-三醇；
xxxvii.(4aR，5S，6aS，7S)-7-乙酰基-5-羟基-4a，6a-二甲基-4，4a，4b，5，6，6a，7，8，9，9a，9b，10-十二氢-1H-茚并[5，4-f]喹啉-2(3H)-酮；
xxxviii.(4aR，5S，6aS，7S)-5-羟基-7-(2-羟基丙烷-2-基)-4a，6a-二甲基-4，4a，4b，5，6，6a，7，8，9，9a，9b，10-十二氢-1H-茚并[5，4-f]喹啉-2(3H)-酮；
xxxix.1-((8S，9S，10R，11S，13S，14S)-3，11-二羟基-10，13-二甲基-2，3，4，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十四氢-1H-环戊二烯并[a]菲-17-基)乙酮；
xl.(8S，9S，10R，11S，13S，14S)-17-乙酰基-11-羟基-10，13-二甲基-6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十二氢-1H-环戊二烯并[a]菲-3(2H)-酮；
xli.(10R，11S，13S，17S)-11-羟基-10，13-二甲基-3-氧代-6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十二氢-3H-环戊二烯并[a]菲-17-甲酰胺；
xlii.(10R，11S，13S，17S)-11-羟基-17-(羟甲基)-10，13-二甲基-6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十二氢-3H-环戊二烯并[a]菲-3-酮；
xliii.(10R，11S，13S，17S)-17-((二甲基氨基)甲基)-11-羟基-10，13-二甲基-6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十二氢-3H-环戊二烯并[a]菲-3-酮；
xliv.(11S，13S，17S)-4，11-二羟基-1，13-二甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-17-羧酸甲酯；
xlv.(11S，13S，17S)-4，11-二羟基-1，13-二甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-17-甲酰胺；
xlvi.(11S，13S，17S)-4，11-二羟基-N，N，1，13-四甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-17-甲酰胺；
xlvii.((11S，13S，17S)-4，11-二羟基-1，13-二甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-17-基)(哌嗪-1-基)甲酮；
xlviii.(11S，13S，17S)-17-(羟甲基)-1，13-二甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-4，11-二醇；
xlix.(11S，13S，17S)-11-羟基-4-甲氧基-1，13-二甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-17-羧酸；
l.(11S，13S，17S)-17-((二甲基氨基)甲基)-1，13-二甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-4，11-二醇；
li.1-((11S，13S)-11-羟基-3-甲氧基-13-甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-17-基)乙酮；
lii.(E)-1-((11S，13S)-3，11-二羟基-13-甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-17-基)乙酮肟；
liii.(E)-1-((11S，13S)-3，11-二羟基-13-甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-17-基)乙酮肟；
liv.(11S，13S)-17-(2-羟基丙烷-2-基)-13-甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-3，11-二醇；
lv.(11S，13R)-17-乙基-13-甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-3，11-二醇；
lvi.(8S，9S，10R，11S，13S，14S，Z)-11-羟基-17-(羟亚胺基)-10，13-二甲基-6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十二氢-3H-环戊二烯并[a]菲-3-酮；
lvii.(8S，9S，10R，11S，13S，14S)-17-氨基-11-羟基-10，13-二甲基-6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十二氢-3H-环戊二烯并[a]菲-3-酮；
lviii.(8S，9S，10R，11S，13S，14S)-11-羟基-10，13-二甲基-6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十二氢-3H-环戊二烯并[a]菲-3-酮；
lix.(8S，9S，10R，11S，13S，14S，17S)-11，17-二羟基-10，13，17-三甲基-6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17-十二氢-3H-环戊二烯并[a]菲-3-酮；
lx.(11R，13S，17S)-11，13，17-三甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-3，11，17-三醇；
lxi.(11S，13S)-13-甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-3，11-二醇；
lxii.(11S，13S，17S)-17-氨基-13-甲基-7，8，9，11，12，13，14，15，16，17-十氢-6H-环戊二烯并[a]菲-3，11-二醇；
lxiii.(11S，13S，Z)-3，11-二羟基-13-甲基-7，8，9，11，12，13，15，16-八氢-6H-环戊二烯并[a]菲-17(14H)-酮肟；
lxiv.(4aR，5S，6aS，7S)-5-羟基-4a，6a-二甲基-7-(2-甲基-1，3-二氧杂环戊烷-2-基)-4，4a，4b，5，6，6a，7，8，9，9a，9b，10-十二氢-1H-茚并[5，4-f]喹啉-2(3H)-酮；
lxv.(4aR，5S，6aS，7S)-5-羟基-4a，6a-二甲基-2-氧代-2，3，4，4a，4b，5，6，6a，7，8，9，9a，9b，10-十四氢-1H-茚并[5，4-f]喹啉-7-羧酸。
6.如权利要求5所述化合物的可药用盐和立体异构体。
7.药物组合物，其包含如权利要求1所述的化合物。
8.如权利要求1所述的化合物用于与线粒体生物发生相关的疾病和病症的用途，所述疾病和病症选自包含以下的组：与缺血或者血流受损或不足相关的骨骼肌或心肌疾病，与直接或间接影响线粒体的数量、结构或功能的遗传病症相关的疾病，与线粒体数量或功能下降相关的神经功能受损相关的疾病，与骨骼肌细胞或心肌细胞的数量损失、功能损失或正确的最佳地高效的内部组织损失相关的疾病，代谢性疾病和与肝细胞损伤和改变的脂肪酸代谢相关的病症。
9.如权利要求1所述的化合物用于线粒体生物发生介导的疾病的用途，所述疾病选自包含以下的组：急性冠脉综合征、心肌梗死、心绞痛、肾损伤、肾缺血、主动脉及其分支的疾病、由医学干预引起的损伤、动脉粥样硬化、创伤、糖尿病、高脂血症、血管狭窄、外周动脉疾病、血管病变、以及血管炎、弗里德赖希共济失调、肌营养不良、迪谢内肌营养不良、贝克肌营养不良、肢带型肌营养不良、先天性肌营养不良、面肩肱型肌营养不良、强直性肌营养不良、眼咽型肌营养不良、远端型肌营养不良、脊髓性肌萎缩和埃-德二氏肌营养不良、亨廷顿病、帕金森病、阿尔茨海默病、以及肌萎缩侧索硬化、肌肉减少症、充血性心力衰竭、衰老、心肌炎、肌炎、风湿性多肌痛、多肌炎、HIV、癌症和/或靶向癌症之化学治疗的副作用、营养不良、衰老、先天性代谢缺陷、创伤、以及卒中或其他类型的神经损伤如肝脂肪变性、肝纤维化、肝硬化、以及肝细胞或星状细胞损伤。
10.如权利要求1所述的化合物用于治疗或预防施用表现出线粒体毒性之化合物的不良作用的用途。
11.如权利要求1所述的化合物用于以下的用途：改善肌肉结构或功能；改善与运动相关的线粒体效应；增强受年龄、不活动、饮食或疾病限制的运动能力；增强响应于运动的肌肉健康和功能；增强在运动能力受限的临床环境中的肌肉健康和功能；增强肌肉从剧烈活动或者从与剧烈或持续活动相关损伤中的恢复。
12.如权利要求1所述的化合物用于增强运动表现和耐力、建立肌肉形状和强度或者促进从训练或比赛中与肌肉相关的副作用中恢复的用途。
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