CN116848109A - 药物化合物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及作为毒蕈碱M₁和M₄受体激动剂并且可用于治疗由毒蕈碱M₁和/或M₄受体介导的疾病的化合物。还提供了含有所述化合物的药物组合物和所述化合物的治疗用途。所提供的化合物具有式(1)及其盐。

Description

药物化合物

本发明涉及一类新的杂环化合物、它们的盐、含有它们的药物组合物以及它们在人体治疗中的用途。特别是，本发明涉及一类化合物，它们是毒蕈碱M₁受体和/或M₄受体的激动剂，因此可用于治疗阿尔茨海默病、精神分裂症、认知障碍和由毒蕈碱M₁/M₄受体介导的其它疾病，包括但不限于治疗或减轻疼痛。

发明背景

毒蕈碱乙酰胆碱受体(mAChRs)是G蛋白偶联受体超家族的成员，其介导神经递质乙酰胆碱在中枢和外周神经系统中的作用。已经克隆了5种mAChR亚型，M₁至M₅。M₁ mAChR主要在皮层、海马体、纹状体和丘脑中突触后表达；M₂ mAChRs主要位于脑干和丘脑中，尽管也位于皮层、海马体和纹状体中，其中它们位于胆碱能突触末端(Langmead等人，2008Br JPharmacol)。然而，M₂ mAChRs也在心脏组织(在那里它们介导心脏的迷走神经的神经支配)上和平滑肌和外分泌腺中外周表达。M₃ mAChRs在CNS中以相对低的水平表达，但在平滑肌和腺体组织如汗腺和唾液腺中广泛表达(Langmead等人，2008Br J Pharmacology)。

中枢神经系统中的毒蕈碱受体，尤其是M₁ mAChR，在介导高级认知加工中起关键作用。与认知损害相关的疾病，例如阿尔茨海默病，伴随着基底前脑中胆碱能神经元的丧失(Whitehouse等人，1982，Science)。在同样以认知损害为特征的精神分裂症中，在精神分裂症个体的前额叶皮质、海马体和尾状核中mAChR密度降低(Dean等人，2002MolPsychiatry)。此外，在动物模型中，中枢胆碱能通路的阻断或损害导致严重的认知缺陷，并且已经显示出非选择性mAChR拮抗剂在精神病患者中诱导拟精神病作用。胆碱能替代疗法主要基于使用乙酰胆碱酯酶抑制剂来防止内源性乙酰胆碱的分解。这些化合物在临床上显示出对症状性认知功能衰退的功效，但产生因刺激外周M₂和M₃mAChRs而引起的剂量-限制性副作用，包括胃肠蠕动紊乱、心动过缓、恶心和呕吐(http://www.drugs.com/pro/donepezil.html；http://www.drugs.com/pro/rivastigmine.html)。

进一步的发现工作以鉴定直接的M₁ mAChR激动剂为目标，以提高认知功能。这些努力的结果是鉴定了一系列激动剂，以化合物例如占诺美林(xanomeline)、AF267B、沙可美林(sabcomeline)、米拉美林(milameline)和西维美林(cevimeline)为例。已显示出许多这样的化合物在啮齿类动物和/或非人灵长类动物的临床前认知模型中是高度有效的。米拉美林对啮齿动物的东莨菪碱诱导的工作和空间记忆方面的缺陷显示功效；沙可美林在狨猴的视觉对象辨别任务中显示功效，以及占诺美林逆转了mAChR拮抗剂诱导的被动回避范式中认知表现的缺陷。

阿尔茨海默病(AD)是最常见的神经系统变性疾病(2006年全世界2660万人患此病)，其影响老年人，造成严重的记忆丧失和认知功能障碍。该疾病的病因学复杂，但其特征在于两个标志性的脑后遗症：主要由淀粉样蛋白-β肽(Aβ)组成的淀粉样蛋白斑块的聚集，以及由过度磷酸化的tau蛋白形成的神经原纤维缠结。Aβ的累积被认为是AD进展中的主要特征，因此，目前许多治疗AD的推定疗法是靶向抑制Aβ产生。Aβ衍生自膜结合淀粉样蛋白前体蛋白(APP)的蛋白酶解切割。APP通过两种途径加工，非淀粉样蛋白原(non-amyloidgenic)和淀粉样蛋白原。APP被γ-分泌酶切割是两种途径共有的，但是在前者中APP被α-分泌酶切割以产生可溶性APPα。切割位点在Aβ序列内，从而阻止其形成。然而，在淀粉样蛋白原途径中，APP被β-分泌酶切割以产生可溶性APPβ以及Aβ。体外研究已经表明mAChR激动剂可以促进APP向可溶性、非淀粉样蛋白原途径加工。体内研究显示mAChR激动剂AF267B在3×TgAD转基因小鼠(阿尔茨海默病的不同组分的模型)中改变了疾病样病理学(Caccamo等人，2006Neuron)。最后，mAChR激动剂西维美林已被证明使阿尔茨海默病患者的脑脊液中Aβ水平小幅但显著地降低，从而证明了潜在的疾病改善疗效(Nitsch等人，2000Neurol)。

此外，临床前研究已经表明mAChR激动剂在一系列临床前范例中显示出非典型的抗精神病药样特征。mAChR激动剂占诺美林逆转了许多多巴胺驱动的行为，包括大鼠中的苯丙胺诱导的运动、小鼠中的阿扑吗啡诱导的攀爬、单侧6-OH-DA损伤的大鼠中的多巴胺激动剂驱动的转向和猴中的苯丙胺诱导的运动不安(没有EPS倾向)。还证明了抑制A10，但不抑制A9，多巴胺细胞放电和条件性回避，并在大鼠的前额叶皮质和伏隔核中诱导c-fos表达，而不在纹状体中诱导c-fos表达。这些数据都暗示了非典型的抗精神病药样特征(Mirza等人，1999CNSDrug Rev)。毒蕈碱受体也涉及成瘾的神经生物学。可卡因和其它成瘾性物质的强化效应由中脑边缘多巴胺系统介导，其中行为和神经化学研究已经表明胆碱能毒蕈碱受体亚型在多巴胺能神经传递的调节中起重要作用。例如，M(4)(-/-)小鼠显示由于暴露于可卡因而显著增强的奖励驱动行为(Schmidt等人，Psychopharmacology(2011)Aug；216(3):367-78)。此外，已经证实占诺美林在这些模型中阻断可卡因的作用。

毒蕈碱受体也参与运动的控制，并且潜在地代表用于运动障碍的新型治疗，例如帕金森病、ADHD、亨廷顿病、图雷特综合征和与作为驱动疾病的潜在致病因素的多巴胺能功能障碍相关的其它综合征。

占诺美林、沙可美林、米拉美林和西维美林都已经发展到用于治疗阿尔茨海默病和/或精神分裂症的临床发展的各个阶段。用占诺美林进行的II期临床研究证实了其对各种认知症状领域(包括与阿尔茨海默病相关的行为障碍和幻觉)的功效(Bodick等人，1997Arch Neurol)。该化合物还在精神分裂症的小型II期研究中进行了评估，与安慰剂对照相比，其显著减轻阳性症状和阴性症状(Shekhar等人，2008Am J Psych)。然而，在所有的临床研究中，占诺美林和其它相关的mAChR激动剂已经显示出关于胆碱能副作用(包括恶心、胃肠疼痛、腹泻、发汗(过度出汗)、多涎(过度分泌唾液)、晕厥和心动过缓)的不可接受的安全范围。

毒蕈碱受体参与中枢和外周疼痛。疼痛可分为三种不同类型：急性疼痛、炎性疼痛和神经性疼痛。急性疼痛在保持生物体安全不受可能产生组织损伤的刺激方面具有重要的保护功能，然而需要管理术后疼痛。炎性疼痛可能由于许多原因而发生，包括组织损伤、自身免疫应答和病原体侵袭，并且由炎性介质如导致神经炎症和疼痛的神经肽和前列腺素的作用触发。神经性疼痛与对非疼痛刺激的异常疼痛感觉有关。神经性疼痛与多种不同的疾病/创伤相关，例如脊髓损伤、多发性硬化、糖尿病(糖尿病性神经病变)、病毒感染(例如HIV或疱疹)。这在癌症中也是常见的，既由于疾病也是化疗的副作用。已经表明毒蕈碱受体的激活通过脊髓中和脑中高级疼痛中枢中受体的激活而在许多疼痛状态下是镇痛的。通过乙酰胆碱酯酶抑制剂增加乙酰胆碱的内源性水平，用激动剂或变构调节剂直接激活毒蕈碱受体已被证明具有镇痛活性。相反，用拮抗剂阻断毒蕈碱受体或使用基因敲除的小鼠增加了疼痛敏感性。关于M₁受体在疼痛中的作用的证据由D.F.Fiorino和M.Garcia-Guzman在2012年综述。

最近，已经鉴定了少量的化合物，相对于外周表达的mAChR亚型其显示出对M₁mAChR亚型的改善的选择性(Bridges等人，2008Bioorg Med Chem Lett；Johnson等人，2010Bioorg Med Chem Lett；Budzik等人，2010ACS Med Chem Lett)。尽管相对于M₃ mAChR亚型的选择性水平增加，但是这些化合物中的一些化合物在该亚型和M₂mAChR亚型都保持显著的激动剂活性。在本文中，我们描述了一系列化合物，其出乎意料地显示出相对于M₂和M₃受体亚型，对M₁和/或M₄ mAChR的高选择性水平。

发明内容

本发明提供了具有作为毒蕈碱M₁和/或M₄受体激动剂的活性的化合物。更具体地，本发明提供了相对于M₂和M₃受体亚型，对M₁和/或M₄受体表现出选择性的化合物。

因此，本发明提供式(1)化合物或其盐：

本发明还提供了式(1a)化合物：

其中X表示盐。本发明还提供了式(1b)化合物：

本发明还提供了式(2)化合物：

或其盐。

本发明还提供了式(2a)化合物：

其中X表示盐。

本发明还提供了式(2b)化合物：

本发明还提供了式(2c)化合物：

式(1)或式(2)化合物可以是药学上可接受的盐。

式(1)或式(2)化合物可以是酸加成盐。

式(1)或式(2)化合物可以是盐酸盐。

式(1)或式(2)化合物可以是单盐酸盐。

式(1)或式(2)化合物可以是单盐酸盐一水合物盐。

在式(1a)或式(2a)化合物中，X可以是药学上可接受的盐。

在式(1a)或式(2a)化合物中，X可以是酸加成盐。

在式(1a)或式(2a)化合物中，X可以是盐酸盐。

在式(1a)或式(2a)化合物中，X可以是单盐酸盐。

式(1)或式(2)化合物可以是盐酸盐。

X可以是盐酸盐。X可以是单盐酸盐。X可以是单盐酸盐一水合物。

所述化合物可以是N-叔丁基-1-{8-[3-(三氟甲基)-1,2,4-噁二唑-5-基]-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基}哌啶-4-甲酰胺。

所述化合物可以是N-叔丁基-1-{(1R,3r,5S)-8-[3-(三氟甲基)-1,2,4-噁二唑-5-基]-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基}哌啶-4-甲酰胺。

所述化合物可以是N-叔丁基-1-{8-[3-(三氟甲基)-1,2,4-噁二唑-5-基]-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基}哌啶-4-甲酰胺的盐。

所述化合物可以是N-叔丁基-1-{(1R,3r,5S)-8-[3-(三氟甲基)-1,2,4-噁二唑-5-基]-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基}哌啶-4-甲酰胺的盐。

所述化合物可以是N-叔丁基-1-{8-[3-(三氟甲基)-1,2,4-噁二唑-5-基]-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基}哌啶-4-甲酰胺的药学上可接受的盐。

所述化合物可以是N-叔丁基-1-{(1R,3r,5S)-8-[3-(三氟甲基)-1,2,4-噁二唑-5-基]-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基}哌啶-4-甲酰胺的药学上可接受的盐。

所述化合物可以是N-叔丁基-1-{8-[3-(三氟甲基)-1,2,4-噁二唑-5-基]-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基}哌啶-4-甲酰胺盐酸盐。

所述化合物可以是N-叔丁基-1-{(1R,3r,5S)-8-[3-(三氟甲基)-1,2,4-噁二唑-5-基]-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基}哌啶-4-甲酰胺盐酸盐。

所述化合物可以是N-叔丁基-1-{8-[3-(三氟甲基)-1,2,4-噁二唑-5-基]-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基}哌啶-4-甲酰胺单盐酸盐。

所述化合物可以是N-叔丁基-1-{(1R,3r,5S)-8-[3-(三氟甲基)-1,2,4-噁二唑-5-基]-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基}哌啶-4-甲酰胺单盐酸盐。

所述化合物可以是N-叔丁基-1-{8-[3-(三氟甲基)-1,2,4-噁二唑-5-基]-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基}哌啶-4-甲酰胺单盐酸盐一水合物。

所述化合物可以是N-叔丁基-1-{(1R,3r,5S)-8-[3-(三氟甲基)-1,2,4-噁二唑-5-基]-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基}哌啶-4-甲酰胺单盐酸盐一水合物。

定义

在本申请中，除非另有说明，适用以下定义。

与式(1)、式(1a)、式(1b)、式(2)、式(2a)、式(2b)或式(2c)化合物的用途有关的术语“治疗”用于描述任何形式的干预，其中将化合物施用于患有所讨论的疾病或病症或处于患有所讨论的疾病或病症的风险中或潜在地处于患有所讨论的疾病或病症的风险中的个体。因此，术语“治疗”涵盖预防性(预防性prophylactic)治疗和其中显示疾病或病症的可测量或可检测的症状的治疗。

本文所用的术语“有效治疗量”(例如与疾病或病况的治疗方法有关)是指有效产生所需治疗效果的化合物的量。例如，如果病况是疼痛，则有效治疗量是足以提供所需的疼痛缓解水平的量。所需的疼痛缓解水平可以是例如完全消除疼痛或减轻疼痛的严重性。

盐类

本文所述的化合物可以以盐的形式存在，例如酸加成盐，或者在某些情况下有机碱和无机碱的盐，例如羧酸盐、磺酸盐和磷酸盐。所有这类盐都在本发明的范围内，并且提及式(1)和式(2)化合物包括如本文所定义的化合物的盐形式。

盐通常是酸加成盐。

本发明的盐可以由含有碱性或酸性部分的母体化合物通过常规化学方法合成，所述方法例如Pharmaceutical Salts:Properties,Selection,and Use,P.Heinrich Stahl(编辑),Camille G.Wermuth(Editor),ISBN:3-90639-026-8,Hardcover，388页，2002年8月中描述的方法。通常，这种盐可以通过使这些化合物的游离酸或碱形式与适当的碱或酸在水中或在有机溶剂中或在两者的混合物中反应来制备；通常，使用非水介质，例如乙醚、乙酸乙酯、乙醇、异丙醇或乙腈。

酸加成盐可以用各种酸(无机的和有机的)形成。落入本发明范围内的酸加成盐的实施例包括与酸形成的单盐或二盐，所述酸选自乙酸、2,2-二氯乙酸、己二酸、海藻酸、抗坏血酸(例如L-抗坏血酸)、L-天冬氨酸、苯磺酸、苯甲酸、4-乙酰氨基苯甲酸、丁酸、(+)樟脑酸、樟脑磺酸、(+)-(1S)-樟脑-10-磺酸、癸酸、己酸、辛酸、肉桂酸、柠檬酸、环己烷氨基磺酸、十二烷基硫酸、乙烷-1,2-二磺酸、乙磺酸、2-羟基乙磺酸、甲酸、富马酸、半乳糖二酸、龙胆酸、葡庚糖酸、D-葡糖酸、葡糖醛酸(例如D-葡糖醛酸)、谷氨酸(例如L-谷氨酸)、α-酮戊二酸、乙醇酸、马尿酸、氢卤酸(例如氢溴酸、盐酸、氢碘酸)、羟乙磺酸、乳酸(例如(+)-L-乳酸、(±)-DL-乳酸)、乳糖酸、马来酸、苹果酸、(-)-L-苹果酸、丙二酸、(±)-DL-扁桃酸、甲磺酸、萘-2-磺酸、萘-1,5-二磺酸、1-羟基-2-萘甲酸、烟酸、硝酸、油酸、乳清酸、草酸、棕榈酸、双羟萘酸、磷酸、丙酸、丙酮酸、L-焦谷氨酸、水杨酸、4-氨基-水杨酸、癸二酸、硬脂酸、琥珀酸、硫酸、鞣酸、(+)-L-酒石酸、硫氰酸、对甲苯磺酸、十一碳烯酸和戊酸，以及酰化氨基酸和阳离子交换树脂。

本文所述的化合物中的胺官能团可以形成季铵盐，例如通过根据本领域技术人员熟知的方法与烷基化试剂反应。这种季铵化合物在本发明的范围内。

本发明的化合物可以以单盐或二盐的形式存在，这取决于形成盐的酸的pKa。

本发明化合物的盐形式通常是药学上可接受的盐，并且药学上可接受的盐的实例在Berge等人，1977,“Pharmaceutically Acceptable Salts,”J.Pharm.sci.，第66卷，pp.1-19中讨论。然而，不是药学上可接受的盐也可以制备成中间体形式，然后可以将其转化成药学上可接受的盐。这种非药学上可接受的盐形式(其可用于例如本发明化合物的纯化或分离)也形成本发明的一部分。

立体异构体

提及式(1)、(1a)和(1b)化合物包括其所有可能的立体异构体形式(例如对映异构体、差向异构体和非对映异构体，包括内向-外向异构体)，或者作为单独的异构体，或者作为混合物(例如外消旋混合物)或两种或更多种异构体，除非上下文另有要求。

因此，本发明提供了含有手性中心的式(1)化合物。

异构体可以用Cahn、Ingold和Prelog开发的“R和S”命名法用它们的绝对立体化学来表征，参见由Jerry March编写的Advanced Organic Chemistry,第4版,John Wiley&Sons,New York,1992，第109-114页，同样参见Cahn,Ingold&Prelog,Angew.Chem.Int.Ed.Engl.,1966,5,385-415。立体异构体可以通过多种技术分离，包括手性色谱法(在手性载体上的色谱法)，并且这样的技术是本领域技术人员熟知的。作为手性色谱的替代方案，立体异构体可以通过如下方法来分离：与手性酸形成非对映异构体盐，所述手性酸例如(+)-酒石酸、(-)-焦谷氨酸、(-)-二-甲苯酰基-L-酒石酸、(+)-扁桃酸、(-)-苹果酸和(-)-樟脑磺酸，通过优先结晶法来分离非对映异构体，然后解离盐，得到游离碱的单独对映异构体。

当本发明的化合物以两种或更多种立体异构体形式存在时，一对非对映异构体中的一种非对映异构体可表现出优于另一种非对映异构体的优点，例如在生物活性方面。因此，在某些情况下，可以期望仅使用多种非对映异构体中的一种作为治疗剂。

因此，本发明提供含有具有一个或多个手性中心的化合物的组合物，其中至少55％(例如至少60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％)的化合物作为单一异构体(例如非对映异构体)存在。

在一个一般实施方案中，化合物(或使用的化合物)的总量的99％或更多(例如，基本上全部)作为单一异构体存在。

例如，在一个实施方案中，该化合物作为单一非对映异构体存在，并且该化合物具有对称平面。

同位素类

本发明的化合物可以含有一个或多个同位素取代，并且对特定元素的提及在其范围内包括该元素的所有同位素。例如，对氢的提及在其范围内包括¹H、²H(D)和³H(T)。类似地，对碳和氧的提及在它们的范围内分别包括¹²C、¹³C和¹⁴C以及¹⁶O和¹⁸O。

以类似的方式，对特定官能团的提及在其范围内也包括同位素变化，除非上下文另有说明。例如，对烷基如叔丁基的提及也涵盖其中基团中的一个或多个氢原子呈氘或氚同位素形式的变化，例如在其中所有9个氢原子均呈氘同位素形式的叔丁基(全氘-叔丁基)中。

同位素可以是放射性的或非放射性的。所述化合物可以不含放射性同位素。这样的化合物优选用于治疗用途。然而，所述化合物可以含有一种或多种放射性同位素。含有这种放射性同位素的化合物可用于诊断环境中。

溶剂化物

本发明的化合物可以形成溶剂化物。优选的溶剂化物是通过将无毒的药学上可接受的溶剂(下文称为溶剂化溶剂)的分子掺入本发明的化合物的固态结构(例如晶体结构)中而形成的溶剂化物。这种溶剂的实例包括水、醇(如乙醇、异丙醇和丁醇)和二甲亚砜。溶剂化物可以通过将本发明的化合物用溶剂或含有溶剂化溶剂的溶剂的混合物重结晶来制备。在任何给定的情况下是否已经形成溶剂化物可以通过使用熟知的标准技术如热重分析(TGE)、差示扫描量热法(DSC)和X-射线晶体学对化合物的晶体进行分析来确定。溶剂化物可以是化学计量的或非化学计量的溶剂化物。特别优选的溶剂化物是水合物，并且水合物的实例包括半水合物、一水合物和二水合物。

因此，本发明提供：

溶剂化物形式的化合物。

其中所述溶剂化物是水合物的化合物。

其中所述溶剂化物是一水合物的化合物。

关于溶剂化物和用于制备和表征它们的方法的更详细的讨论，参见Bryn等人,Solid-State Chemistry of Drugs，第二版，由SSCI,Inc of West Lafayette,IN,USA,1999出版，ISBN 0-967-06710-3。

或者，本发明的化合物可以是无水的，而不是作为水合物存在。因此，本发明提供无水形式(例如无水结晶形式)的本发明化合物。

结晶和无定形形式

所述化合物可以以结晶或非结晶(例如无定形)状态存在。化合物是否以结晶状态存在可以通过标准技术如X-射线粉末衍射(XRPD)容易地确定。晶体及其晶体结构可以使用多种技术来表征，包括单晶X-射线晶体学、X-射线粉末衍射(XRPD)、差示扫描量热法(DSC)和红外光谱，例如傅里叶变换红外光谱(FTIR)。晶体在不同湿度条件下的行为可以通过重量蒸汽吸附研究以及XRPD来分析。化合物的晶体结构的测定可以通过X-射线晶体学进行，其可以根据常规方法进行，例如本文所述的和描述于Fundamentals of Crystallography,C.Giacovazzo,H.L.Monaco,D.Viterbo,F.Scordari,G.Gilli,G.Zanotti and M.Catti,(International Union of Crystallography/Oxford University Press,1992ISBN 0-19-855578-4(p/b),0-19-85579-2(h/b))的方法。该技术涉及单晶的X射线衍射的分析和解释。在无定形固体中，不存在通常存在于结晶形式中的三维结构，并且在无定形形式中分子相对于彼此的位置基本上是随机的，参见例如Hancock等人，J.Pharm.sci.(1997),86,1)。

因此，本发明提供：

结晶形式的化合物。

一种化合物，所述化合物为：

(a)50％至100％的结晶，并且更特别地是至少50％的结晶、或至少60％的结晶、或至少70％的结晶、或至少80％的结晶、或至少90％的结晶、或至少95％的结晶、或至少98％的结晶、或至少99％的结晶、或至少99.5％的结晶、或至少99.9％的结晶，例如100％结晶。

一种呈无定形形式的化合物。

络合物和包合物

还包括本发明化合物的络合物(例如，与诸如环糊精的化合物的包合络合物或包合物、或与金属的络合物)。

因此，本发明提供了络合物或包合物形式的化合物。

生物活性和治疗用途

本发明的化合物具有作为毒蕈碱M₁和M₄受体激动剂的活性。化合物的毒蕈碱活性可使用下文实施例A中所述的磷酸-ERK1/2测定来测定。

本发明化合物的显著优点是相对于M₂和M₃受体亚型，它们对M₁和M₄受体具有高度选择性。本发明的化合物不是M₂和M₃受体亚型的激动剂。例如，尽管在实施例A所述的功能测定中，本发明的化合物对M₁受体通常具有至少为6(优选地至少为6.5)的pEC₅₀值和大于80(优选地大于90)的E_max值，但是当在实施例A的功能测定中针对M₂和M₃亚型进行测试时，它们可以具有小于5的pEC₅₀值和小于20％的E_max值。

关于本发明的化合物，本发明还提供：

一种用于药物的化合物。

一种化合物，用作毒蕈碱M₁和/或M₄受体激动剂。

一种化合物，其是毒蕈碱M₁受体激动剂，其在本文实施例A的测定或与其基本上类似的测定中对M₁受体具有大于6.9的pEC₅₀和至少80的E_max。

一种化合物，其是pEC₅₀大于7.0的毒蕈碱M₁受体激动剂。

一种化合物，其对M₁受体具有至少为90的E_max。

一种化合物，其是毒蕈碱M₁和M₄受体激动剂，其在本文实施例A的测定或与其基本上类似的测定中对M₄受体具有大于6.0的pEC₅₀。

一种化合物，与毒蕈碱M₂和M₃受体相比，其对M₁和M₄受体具有选择性。

一种化合物，其对毒蕈碱M₂和M₃受体亚型具有小于5的pEC₅₀和小于30的E_max。

一种化合物，其用于治疗由毒蕈碱M₁和/或M₄受体介导的疾病或病况。

由于它们的毒蕈碱M₁和M₄受体激动剂活性，本发明的化合物可用于治疗阿尔茨海默病、路易体痴呆、精神分裂症和其它精神病性障碍、认知障碍和由毒蕈碱M₁和/或M₄受体介导的其它疾病，并且还可用于治疗各种类型的疼痛。

因此，关于本发明的化合物，本发明还提供：

一种化合物，用于治疗认知障碍或精神病性障碍。

一种化合物，用于治疗认知障碍或精神病性障碍，其中所述认知障碍或精神病性障碍包括、源自或与选自如下的病况相关：认知损害、轻度认知损害(MCI)、(包括遗忘性MCI和非遗忘性MCI，并且包括由于阿尔茨海默病和/或前驱期阿尔茨海默病引起的轻度认知损害)、额颞痴呆、血管性痴呆、路易体痴呆、早老性痴呆、老年性痴呆、弗里德利希共济失调、唐氏综合征、亨廷顿舞蹈病、运动过度、躁狂症、图雷特综合征、阿尔茨海默病(包括前驱期阿尔茨海默病和由美国食品药品监督管理局的“早期阿尔茨海默病：用于治疗的开发药物”所定义的1、2和3阶段早期阿尔茨海默病，可在fda.gov/downloads/Drugs/GuidanceComplianceRegulatoryInformation/Guidances/UCM596728.pdf上获得)、进行性核上性麻痹、认知功能的损害，包括注意力、定向、学习障碍、记忆(即，记忆障碍、健忘症、遗忘障碍、短暂性完全遗忘综合征和年龄相关的记忆障碍)和语言功能的损害；由于卒中引起的认知损害、亨廷顿病、皮克病、AIDS相关的痴呆或其它痴呆状态，如多发梗塞性痴呆、酒精性痴呆、甲状腺机能减退相关痴呆和与其它退行性病症如小脑萎缩和肌萎缩性侧索硬化相关的痴呆；其它急性或亚急性病况，其可引起认知功能衰退，例如谵妄或抑郁症(假性痴呆状态)、创伤、头部创伤、年龄相关的认知功能衰退、卒中、神经系统变性、药物诱导的状态、神经毒剂、年龄相关的认知损害、孤独症相关的认知损害、唐氏综合征、与精神病相关的认知缺陷和电惊厥治疗后相关的认知障碍；由药物滥用或药物戒断包括尼古丁、大麻、苯丙胺、可卡因引起的认知障碍，注意力缺陷多动障碍(ADHD)和运动障碍性病症，例如帕金森病、精神抑制药诱发的帕金森综合征和迟发性运动障碍、精神分裂症、精神分裂症样疾病、精神病性抑郁症、躁狂症、急性躁狂症、偏执症、幻觉症和妄想症、人格障碍、强迫症、分裂型人格障碍、妄想症、由于恶性肿瘤引起的精神病、代谢障碍、内分泌疾病或嗜睡症、由于药物滥用或药物戒断引起的精神病、双相障碍和分裂性情感障碍。

一种化合物，用于治疗阿尔茨海默病。

一种化合物，用于治疗路易体痴呆。

一种化合物，用于治疗精神分裂症。

治疗个体(例如哺乳动物患者，例如人，例如需要这种治疗的人)的认知障碍的方法，所述方法包括施用治疗有效剂量的本发明化合物。

治疗个体(例如哺乳动物患者，例如人，例如需要这种治疗的人)的认知障碍的方法，所述方法包括施用治疗有效剂量的本发明化合物，其中所述认知障碍包括如上文所定义的病况、由如上文所定义的病况引起或与如上文所定义的病况相关。

一种治疗个体(例如哺乳动物患者，例如人，例如需要这种治疗的人)的认知障碍的方法，所述方法包括施用治疗有效剂量的本发明化合物，其中所述认知障碍由阿尔茨海默病引起或与阿尔茨海默病相关。

一种治疗个体(例如哺乳动物患者，例如人，例如需要这种治疗的人)的认知障碍的方法，所述方法包括施用治疗有效剂量的本发明化合物，其中所述认知障碍是路易体痴呆。

一种治疗个体(例如哺乳动物患者，例如人，例如需要这种治疗的人)的认知障碍的方法，所述方法包括施用治疗有效剂量的本发明化合物，其中所述认知障碍是精神分裂症。

本发明化合物在制备用于治疗认知障碍的药物中的用途。

本发明化合物在制备用于治疗认知障碍的药物中的用途，其中所述认知障碍包括如上文所定义的病况，由如上文所定义的病况引起或与如上文所定义的病况相关。

本发明化合物在制备用于治疗认知障碍的药物中的用途，其中所述认知障碍包括阿尔茨海默病、由阿尔茨海默病引起或与阿尔茨海默病相关。

本发明化合物在制备用于治疗认知障碍的药物中的用途，其中所述认知障碍包括路易体痴呆、由路易体痴呆引起或与路易体痴呆相关。

本发明化合物在制备用于治疗认知障碍的药物中的用途，其中所述认知障碍包括精神分裂症、由精神分裂症引起或与精神分裂症有关。

用于治疗急性、慢性、神经性或炎性疼痛、关节炎、偏头痛、丛集性头痛、三叉神经痛、疱疹神经痛、全身神经痛(general neuralgias)、内脏痛、骨关节炎疼痛、疱疹后神经痛、糖尿病性神经病、神经根疼痛、坐骨神经痛、背痛、头部或颈部疼痛、严重或顽固性疼痛、伤害性疼痛、爆发性疼痛、术后疼痛或癌症疼痛或减轻其严重性的化合物。

治疗急性、慢性、神经性或炎性疼痛、关节炎、偏头痛、丛集性头痛、三叉神经痛、疱疹神经痛、全身神经痛、内脏痛、骨关节炎疼痛、疱疹后神经痛、糖尿病性神经病、神经根疼痛、坐骨神经痛、背痛、头部或颈部疼痛、严重或顽固性疼痛、伤害性疼痛、爆发性疼痛、术后疼痛或癌症疼痛或减轻其严重性的方法，所述方法包括施用治疗有效剂量的本发明化合物。

一种化合物，其用于治疗外周病症，例如降低青光眼中的眼内压和治疗干眼和口干包括干燥综合征(Sjogren’s Syndrome)。

一种治疗外周病症，例如降低青光眼中的眼内压和治疗干眼和口干包括干燥综合征的方法，所述方法包括施用治疗有效剂量的本发明化合物。

本发明化合物在制备用于治疗以下疾病或减轻其严重性的药物中的用途：急性、慢性、神经性或炎性疼痛、关节炎、偏头痛、丛集性头痛、三叉神经痛、疱疹神经痛、全身神经痛、内脏痛、骨关节炎疼痛、疱疹后神经痛、糖尿病性神经病、神经根疼痛、坐骨神经痛、背痛、头部或颈部疼痛、严重或顽固性疼痛、伤害性疼痛、爆发性疼痛、术后疼痛或癌症疼痛，或在制备用于治疗外周病症，例如降低青光眼中的眼内压和治疗干眼和口干包括干燥综合征的药物中的用途。

本发明化合物用于治疗皮肤损伤，例如由寻常型天疱疮、疱疹样皮炎、类天疱疮和其它起泡性皮肤病况引起的皮肤损伤的用途。

本发明化合物用于治疗、预防、改善或逆转与改变的胃肠功能和胃肠动力有关的病况，如功能性消化不良、肠易激综合征、胃食管酸反流(GER)和食管运动功能障碍、胃轻瘫症状和慢性腹泻的用途。

本发明的化合物用于治疗嗅觉功能障碍，如Bosma-Henkin-Christiansen综合征、化学中毒(例如硒和银)、垂体功能减退、Kallmann综合征、颅骨骨折、肿瘤治疗和活性不足的甲状腺的用途。

本发明化合物用于治疗成瘾的用途。

本发明化合物用于治疗运动障碍，如帕金森病、ADHD、亨廷顿舞蹈病、图雷特综合征和与多巴胺能功能障碍作为驱动疾病的潜在致病因素相关的其它综合征的用途。

本发明化合物用于治疗痴呆的行为和心理症状(BPSD；包括激越、言语攻击性、身体攻击性、抑郁、焦虑、异常的运动行为、情绪高昂、易怒、情感淡漠、脱抑制、冲动、妄想、幻觉、睡眠变化和食欲变化)的用途。

本发明化合物包括如下所示的实施例1、实施例1-1和实施例1-2。

用于制备本发明化合物的方法

本发明的化合物可以根据本领域技术人员熟知的和本文所述的合成方法制备。

还提供了用于制备如上所定义的化合物的方法，该方法可以包括A、B或C中的任一种：

(A)式(10)化合物：

与式(11)化合物在还原胺化条件下反应：

或者

(B)式(12)化合物：

与式(CH₃)₃CNH₂的胺反应，其中R表示合适的基团，例如甲基或乙基；或者

(C)式(13)化合物：

与式(CH₃)₃CNH₂的胺反应。

这种方法是本领域技术人员熟知的。用于将一个官能团转化成另一个官能团的合成程序的实例在标准文本中列出，例如March's Advanced Organic Chemistry:Reactions,Mechanisms,and Structure，第7版，Michael B.Smith,John Wiley,2013,(ISBN:978-0-470-46259-1),Organic Syntheses,Online Edition,www.orgsyn.org,(ISSN 2333-3553)和Fiesers's Reagents for Organic Synthesis,卷1-17，John Wiley,由Mary Fieser编辑(ISBN:0-471-58283-2)。

在上述反应中，可能需要保护一个或多个基团以防止在分子上不希望的位置处发生反应。保护基团的实例以及保护和脱保护官能团的方法可以在Greene's ProtectiveGroups in Organic Synthesis，第5版，编辑:Peter G.M.Wuts,John Wiley,2014,(ISBN:9781118057483)中找到。

通过上述方法制备的化合物可以通过本领域技术人员熟知的多种方法中的任一种来分离和纯化，并且这样的方法的实例包括重结晶和色谱技术，例如柱色谱法(例如快速色谱法)、HPLC和SFC。

药物制剂

尽管活性化合物可以被单独施用，但优选将其作为药物组合物(例如制剂)呈递。

因此，提供了药物组合物，其包含至少一种如上所定义的本发明化合物以及至少一种药学上可接受的赋形剂。

组合物可以是片剂组合物。

组合物可以是胶囊组合物。

药学上可接受的赋形剂可以选自例如载体(例如固体、液体或半固体载体)、辅料、稀释剂(例如固体稀释剂，例如填充剂或增容剂；以及液体稀释剂，例如溶剂和共溶剂)、造粒剂、粘合剂、流动助剂、包衣剂、控制释放剂(例如，缓释或迟释聚合物或蜡)、粘合剂、崩解剂、缓冲剂、润滑剂、防腐剂、抗真菌剂和抗细菌剂、抗氧化剂、缓冲剂、张力调节剂、增稠剂、矫味剂、甜味剂、着色剂、增塑剂、味道掩蔽剂、稳定剂或药物组合物中常规使用的任何其它赋形剂。

本文所用的术语“药学上可接受的”是指在合理的医学判断范围内适合用于与个体(例如人类个体)的组织接触而没有过度的毒性、刺激、变态反应或其它问题或并发症，与合理的益处/风险比相称的化合物、材料、组合物和/或剂型。在与制剂的其它成分相容的意义上，每种赋形剂也必须是“可接受的”。

含有本发明化合物的药物组合物可根据已知技术配制，参见例如Remington'sPharmaceutical Sciences,Mack Publishing Company,Easton,PA,USA。

药物组合物可以是适于口服、肠胃外、局部、鼻内、支气管内、舌下、眼科的、眼睛的(optic)、直肠、阴道内或经皮施用的任何形式。

适于口服给药的药物剂型包括片剂(包衣的或未包衣的)、胶囊(硬壳或软壳)、囊片、丸剂、锭剂、糖浆剂、溶液剂、散剂、颗粒剂、酏剂和混悬剂、舌下片剂、膜剂(wafers)或贴剂，如口腔贴剂。

片剂组合物可以含有单位剂量的活性化合物以及惰性稀释剂或载体，例如糖或糖醇；例如，乳糖、蔗糖、山梨糖醇或甘露糖醇；和/或非糖衍生的稀释剂，例如碳酸钠、磷酸钙、碳酸钙、或纤维素或其衍生物，例如微晶纤维素(MCC)、甲基纤维素、乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素和淀粉，例如玉米淀粉。片剂还可以含有这类标准成分，如粘合剂和造粒剂，如聚乙烯吡咯烷酮、崩解剂(例如可膨胀的交联聚合物，如交联羧甲基纤维素)、润滑剂(例如硬脂酸盐)、防腐剂(例如对羟基苯甲酸酯)、抗氧化剂(例如BHT)、缓冲剂(例如磷酸盐或柠檬酸盐缓冲剂)和泡腾剂，如柠檬酸盐/碳酸氢盐混合物。这种赋形剂是公知的，不需要在这里详细讨论。

片剂可以被设计成在与胃液接触时释放药物(立即释放片剂)或在延长的时间段内以受控方式释放药物(控制释放片剂)或与胃肠道的特定区域接触时释放药物。

药物组合物通常包含约1％(w/w)至约95％(w/w)，优选％(w/w)的活性成分和99％(w/w)至5％(w/w)的药学上可接受的赋形剂(例如如上文所定义)或此类赋形剂的组合。优选地，组合物包含约20％(w/w)至约90％(w/w)的活性成分和80％(w/w)至10％的药物赋形剂或赋形剂的组合。药物组合物包含约1％至约95％，优选地约20％至约90％的活性成分。根据本发明的药物组合物可以是，例如，单位剂型，如安瓿、小瓶、栓剂、载药注射器、糖衣丸、散剂、片剂或胶囊剂的形式。

片剂和胶囊剂可含有例如0-20％崩解剂、0-5％润滑剂、0-5％流动助剂和/或0-99％(w/w)填充剂/或增容剂(取决于药物剂量)。它们还可以含有0-10％(w/w)聚合物粘合剂、0-5％(w/w)抗氧化剂、0-5％(w/w)着色剂。此外，缓释片剂通常含有0-99％(w/w)的控制释放(例如延迟)的聚合物(取决于剂量)。片剂或胶囊剂的薄膜包衣通常含有0-10％(w/w)聚合物、0-3％(w/w)着色剂和/或0-2％(w/w)增塑剂。

肠胃外制剂通常含有0-20％(w/w)缓冲液、0-50％(w/w)共溶剂和/或0-99％(w/w)注射用水(WFI)(取决于剂量和是否冷冻干燥的)。用于肌内储库的制剂还可以含有0-99％(w/w)的油。

药物制剂可以以“患者套装”的形式呈现给患者，其在单个包装(通常为泡罩包装)中包含整个疗程。

本发明的化合物通常以单位剂型呈现，并且因此通常含有足够的化合物以提供所需水平的生物活性。例如，制剂可以含有1纳克至2克的活性成分，例如1纳克至2毫克的活性成分。在这些范围内，化合物的具体子范围是0.1毫克至2克的活性成分(更通常为10毫克至1克，例如50毫克至500毫克)，或1微克至20毫克(例如1微克至10毫克，例如0.1毫克至2毫克的活性成分)。

对于口服组合物，单位剂型可以含有1毫克至2克，更典型地10毫克至1克、例如50毫克至1克、例如100毫克至1克的活性化合物。

将活性化合物以足以实现所需治疗效果的量(有效量)施用于有需要的患者(例如人或动物患者)。所施用的化合物的精确量可以由主管医生根据标准程序来确定。

通用程序

在不包括制备路线的情况下，相关中间体可商购。使用市售试剂而无需进一步纯化。室温(rt)是指约22-30℃。在Bruker仪器上在400MHz下记录¹H NMR光谱。化学位移值以百万分之一(ppm)表示，即(δ)值。以下缩写用于NMR信号的多重性：s＝单峰，br＝宽峰，d＝双重峰，t＝三重峰，q＝四重峰，quint＝五重峰，td＝双重峰的三重峰，tt＝三重峰的三重峰，qd＝双重峰的四重峰，ddd＝双二重峰的双重峰。ddt＝双三重峰的双重峰，m＝多重峰。耦合常数列为J值，以Hz测量。校正NMR和质谱结果以考虑背景峰。

LCMS分析

使用下表中给出的仪器和方法在电喷雾条件下进行化合物的LCMS分析：

制备型HPLC纯化

使用具有SPD-20A UV检测器的Shimadzu LC-20AP二元系统进行制备型HPLC纯化。纯化技术：[相(柱描述、柱长×内径、粒度)、溶剂流速、梯度-在流动相A中的流动相B的％(随时间推移)、流动相(A)、流动相(B)给定]。

制备型HPLC方法A

制备型HPLC：[反相(X-BRIDGE C-18，250×50mm，5μm)、85mL/min、梯度35％-70％(经26min)、100％(经2min)、100％-35％(经6min)、流动相(A)：5mM碳酸氢铵的水溶液+0.1％氨的水溶液、(B)：100％乙腈]。

制备型HPLC方法B

制备型HPLC：[反相(X-BRIDGE C-18，250×50mm，5μm)、85mL/min、梯度40％-60％(经26min)、60％(经4min)、100％(经2min)、100％-40％(经7min)、流动相(A)：5mM碳酸氢铵的水溶液+0.1％氨的水溶液、(B)：100％乙腈]。

缩略语

AcOH ＝乙酸

Bn ＝苄基

t-BuOH ＝叔丁醇

CPM ＝环戊基甲醚

DCM ＝二氯甲烷

DIPEA ＝N,N-二异丙基乙胺

DMF ＝二甲基甲酰胺

DMSO ＝二甲基亚砜

ESI ＝电喷雾电离

EtOH ＝乙醇

h ＝小时

HATU ＝氮杂苯并三唑四甲基脲六氟磷酸盐

HPLC ＝高效液相色谱法

IPA ＝丙-2-醇

LCMS ＝液相色谱质谱联用

MeOH ＝甲醇

min ＝分钟

2-MTHF ＝2-甲基四氢呋喃

nm ＝纳米(s)

NMO ＝4-甲基吗啉4-氧化物

NMR ＝核磁共振

rt ＝室温

RT ＝保留时间

TEA ＝三乙胺

TFA ＝三氟乙酸

TFAA ＝三氟乙酸酐

THF ＝四氢呋喃

前缀n-、s-、i-、t-和tert-具有它们通常的含义：正、仲、异和叔。

N-(叔丁基)-1-((1R,3r,5S)-8-(3-(三氟甲基)-1,2,4-噁二唑-5-基)-8-氮杂二 环[3.2.1]辛烷-3-基)哌啶-4-甲酰胺盐酸盐的合成(实施例1-1)

步骤1：环戊-3-烯-1-甲酸苄酯(中间体2)的合成

向环戊-3-烯-1-甲酸(CAS:7686-77-3，中间体1)(25.0g，223mmol)和K₂CO₃(61.5g，446mmol)在丙酮(375mL)中的混合物中逐滴加入(溴甲基)苯(CAS:100-39-0)(29.1mL，245mmol)。在60℃下搅拌反应2h，然后使其冷却至室温。将所得混合物过滤，并将滤液减压浓缩。通过柱色谱法[正相(中性Al₂O₃)，0-10％(己烷中的乙酸乙酯)]纯化粗产物，得到环戊-3-烯-1-甲酸苄酯(中间体2)(40.1g，89.0％)。

LCMS(系统1，方法A):(ESI)m/z 203[M+H]⁺RT 5.10min,254nm。

/>

步骤2：3,4-二羟基环戊烷-1-甲酸苄酯(中间体3)的合成

将环戊-3-烯-1-甲酸苄酯(中间体2)(43.8g，217mmol)、OsO₄(在t-BuOH中2％，12.0mL，0.94mmol)和4-甲基吗啉4-氧化物(30.44g，260mmol)在丙酮(431mL)中的混合物在室温下搅拌16小时。将混合物用饱和Na₂SO₃水溶液(500mL)处理，然后用DCM(3×400mL)萃取。将合并的有机层干燥(Na₂SO₄)并减压浓缩。通过柱色谱法[正相(二氧化硅)，0-50％(己烷中的乙酸乙酯)]纯化所得残余物，得到3,4-二羟基环戊烷-1-甲酸苄酯(中间体3)(30.4g，59.4％)。

LCMS(系统2，方法B):(ESI)m/z 237[M+H]⁺RT 2.38min,224nm。

步骤3：4-氧代-2-(2-氧代乙基)丁酸苄酯(中间体4)的合成

将3,4-二羟基环戊烷-1-甲酸苄酯(中间体3)(36.0g，153mmol)和NaIO₄(48.7g，229mmol)在THF(1800mL)和水(144mL)中的混合物在室温下搅拌2h。加入水(1500mL)，直到沉淀物溶解，然后将混合物用DCM(3×500mL)萃取。将合并的有机层干燥(Na₂SO₄)并减压浓缩，得到4-氧代-2-(2-氧代乙基)丁酸苄酯(中间体4)(35.8g，100.0％)。粗产物不经进一步纯化即使用。

LCMS(系统2，方法B):(ESI)m/z 233[M-H]^-RT 2.33min和2.74min,202nm。

步骤4：(1R,3r,5S)-3-(4-((苄氧基)羰基)哌啶-1-基)-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷- 8-甲酸叔丁酯(中间体6)的合成。

将(1R,3r,5S)-3-氨基-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-8-甲酸叔丁酯(CAS:207405-68-3，中间体5)(34.6g，153mmol)和4-氧代-2-(2-氧代乙基)丁酸苄酯(中间体4)(35.8g，153mmol)的EtOH(1400mL)溶液在室温下搅拌30分钟。然后向其中加入NaBH₃CN(9.64g，153mmol)和AcOH(3.0mL，52.5mmol)，并在室温下继续搅拌16小时。将反应混合物用水(1000mL)稀释并用DCM(3×500mL)萃取。将合并的有机层干燥(Na₂SO₄)并减压浓缩。通过柱色谱法[正相(二氧化硅)，0-30％(己烷中的乙酸乙酯)]纯化所得残余物，得到(1R,3r,5S)-3-(4-((苄氧基)羰基)哌啶-1-基)-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-8-甲酸叔丁酯(中间体6)(41.0g，62.6％)。

LCMS(系统2，方法B):(ESI)m/z 429[M+H]⁺RT 4.28min,202nm。

步骤5：1-((1R,3r,5S)-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基)哌啶-4-甲酸苄酯二盐酸 盐(中间体7)的合成

在0℃下向(1R,3r,5S)-3-(4-((苄氧基)羰基)哌啶-1-基)-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-8-甲酸叔丁酯(中间体6)(41.0g,96.0mmol)的1,4-二氧六环(82.0mL)溶液中滴加HCl的1,4-二氧六环溶液(4M，410mL，10vol.)。将反应混合物在室温下搅拌2h，然后减压浓缩。将所得残余物与己烷(2×50mL)共沸，然后用己烷(2×50mL)研磨，得到1-((1R,3r,5S)-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基)哌啶-4-甲酸苄酯二盐酸盐(中间体7)(38.4g，100.0％)。

LCMS(系统1，方法B):(ESI)m/z 329[M+H]⁺RT 3.10min,202nm。

步骤6：1-((1R,3r,5S)-8-氰基-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基)哌啶-4-甲酸苄酯 (中间体8)的合成

在-20℃下向1-((1R,3r,5S)-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基)哌啶-4-甲酸苄酯二盐酸盐(中间体7)(38.4g，96.0mmol)的DCM(314mL)溶液中滴加三乙胺(39.8mL,287mmol)，保持内部温度在-20℃至0℃的范围内。然后将反应在该温度下搅拌30分钟。然后向其中逐滴加入溴化氰(15.1g，144mmol)的DCM(31.0mL)溶液，保持内部温度在-20℃至0℃的范围内。然后将其升温至室温并搅拌16小时。将反应混合物用饱和NaHCO₃水溶液(700mL)稀释并用DCM(3×300mL)萃取。将合并的有机层干燥(Na₂SO₄)并减压浓缩。通过柱色谱法[正相(中性Al₂O₃)，0-30％(己烷中的乙酸乙酯)]纯化粗产物，得到1-((1R,3r,5S)-8-氰基-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基)哌啶-4-甲酸苄酯(中间体8)(16.0g，47.4％)。LCMS(系统2，方法B):(ESI)m/z 354[M+H]⁺RT 3.69min,202nm。

步骤7：1-((1R,3r,5S)-8-((((叔丁氧基羰基)氨基)氧基)(亚氨基)甲基)-8-氮杂 二环[3.2.1]辛烷-3-基)哌啶-4-甲酸苄酯(中间体10)的合成

在0℃下向1-((1R,3r,5S)-8-氰基-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基)哌啶-4-甲酸苄酯(中间体8)(16.0g,45.3mmol)的THF(160mL)溶液中添加羟基氨基甲酸叔丁酯(CAS:36016-38-3，中间体9)(6.63g，49.8mmol)。将反应混合物在0℃下搅拌20分钟。然后在0℃下向该溶液中缓慢添加氯化锌的2-MTHF溶液(1.9M，47.7mL，90.6mmol)，接着在室温下搅拌16h。将反应混合物用水(300mL)淬灭并用乙酸乙酯(3×400mL)萃取。将合并的有机层干燥(Na₂SO₄)并减压浓缩。将所得粗产物用己烷(2×50mL)研磨，得到1-((1R,3r,5S)-8-(((叔丁氧基羰基)氨基)氧基)(亚氨基)甲基)-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基)哌啶-4-甲酸苄酯(中间体10)(22.0g，100.0％)。粗产物不经进一步纯化即使用。

LCMS(系统2，方法B):(ESI)m/z 487[M+H]⁺RT 3.10min,202nm。

步骤8：1-((1R,3r,5S)-8-(3-(三氟甲基)-1,2,4-噁二唑-5-基)-8-氮杂二环 [3.2.1]辛烷-3-基)哌啶-4-甲酸苄酯(中间体11)的合成

在0℃至5℃下向1-((1R,3r,5S)-8-((((叔丁氧基羰基)氨基)氧基)(亚氨基)甲基)-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基)哌啶-4-甲酸苄酯(中间体10)(22.0g，45.3mmol)的DCM(220mL)溶液中逐滴加入TFA(110mL,5vol.)。将反应混合物在室温下搅拌40分钟，然后冷却至0℃至5℃。然后向其中逐滴加入TFAA(28.7mL，203.7mmol)并搅拌30分钟，然后升温至室温并搅拌16小时。将反应混合物用甲苯(220mL)稀释并减压浓缩。加入饱和NaHCO₃溶液(800mL)并用乙酸乙酯(3×500mL)萃取反应。将合并的有机层干燥(Na₂SO₄)并减压浓缩。通过柱色谱法[正相(中性Al₂O₃)，0-30％(己烷中的乙酸乙酯)]纯化所得残余物，得到1-((1R,3r,5S)-8-(3-(三氟甲基)-1,2,4-噁二唑-5-基)-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基)哌啶-4-甲酸苄酯(中间体11)(12.4g，59.0％)。

LCMS(系统2，方法B):(ESI)m/z 465[M+H]⁺RT 4.40min,240nm。

步骤9:1-((1R,3r,5S)-8-(3-(三氟甲基)-1,2,4-噁二唑-5-基)-8-氮杂二环 [3.2.1]辛烷-3-基)哌啶-4-甲酸盐酸盐(中间体12)的合成。

在室温下向1-((1R,3r,5S)-8-(3-(三氟甲基)-1,2,4-噁二唑-5-基)-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基)哌啶-4-甲酸苄酯(中间体11)(12.3g，26.5mmol)的THF(123mL)和水(24.6mL)溶液中分批加入氢氧化锂一水合物(2.78g，66.3mmol)，然后在室温下搅拌16小时。将反应混合物用水(100mL)稀释，冷却至0℃至10℃，并使用1M HCl溶液(约70-80mL)将pH调节至pH＝5-6。将反应混合物搅拌1h，然后分离水层并冻干，得到1-((1R,3r,5S)-8-(3-(三氟甲基)-1,2,4-噁二唑-5-基)-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基)哌啶-4-甲酸盐酸盐(中间体12)(15.1g，粗品)。粗产物不经进一步纯化即使用。

LCMS(系统2，方法B):(ESI)m/z 375[M+H]⁺RT 2.10min,236nm。

步骤10：N-(叔丁基)-1-((1R,3r,5S)-8-(3-(三氟甲基)-1,2,4-噁二唑-5-基)-8- 氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基)哌啶-4-甲酰胺(中间体14)的合成

在0℃至10℃下向1-((1R,3r,5S)-8-(3-(三氟甲基)-1,2,4-噁二唑-5-基)-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基)哌啶-4-甲酸盐酸盐(中间体12)(5.8g，14.1mmol)(使用从步骤9中分离的8g粗品)的DMF(80.0mL)溶液中分批加入HATU(12.2g，32.0mmol)。将反应在0℃至10℃下搅拌40分钟。然后向其中加入2-甲基丙-2-胺(CAS:75-64-9，中间体13)(6.8mL，64.2mmol)和DIPEA(11.4mL，64.2mmol)。使所得反应混合物升温至室温并搅拌16小时。加入冰冷水(500mL)，搅拌20分钟，通过过滤收集所形成的沉淀。将滤饼用冷水(500mL)洗涤，然后用己烷(500mL)洗涤，得到粗产物(2.5g)。将水层用乙酸乙酯(2×200mL)萃取，并将合并的有机层干燥(Na₂SO₄)，并减压浓缩，得到更多的粗产物(4.5g)。合并粗产物并通过柱色谱法[正相(二氧化硅)，0-50％(己烷中的乙酸乙酯)]纯化，得到两批具有不同纯度的产物(2.0g和3.8g)。然后分别取出各批次并分别通过制备型HPLC方法A和B进一步纯化。将所得产物合并并使用IPA(10vol.)和MeOH(1vol.)结晶，并将滤饼用冷IPA(2vol.)洗涤，得到N-(叔丁基)-1-((1R,3r,5S)-8-(3-(三氟甲基)-1,2,4-噁二唑-5-基)-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基)哌啶-4-甲酰胺(中间体14)(1.9g，31.4％)

LCMS(系统2，方法B):(ESI)m/z 430[M+H]⁺RT 3.54min,240nm。

¹H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ7.31(br.s,1H),4.39–4.25(m,2H),3.26–3.15(m,2H),2.27–1.80(m,10H),1.71–1.44(m,6H),1.22(s,9H).

步骤11：N-(叔丁基)-1-((1R,3r,5S)-8-(3-(三氟甲基)-1,2,4-噁二唑-5-基)-8- 氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基)哌啶-4-甲酰胺盐酸盐(实施例1-1)的合成。

在0℃下向N-(叔丁基)-1-((1R,3r,5S)-8-(3-(三氟甲基)-1,2,4-噁二唑-5-基)-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基)哌啶-4-甲酰胺(中间体14)(1.9g,4.4mmol)的1,4-二氧六环(3.8mL)溶液中加入HCl的1,4-二氧六环溶液(4M，19.0mL，10vol.)。将反应在室温下搅拌4小时，然后减压浓缩。将所得残余物与1,4-二氧六环(2×10mL)共沸，然后用1,4-二氧六环(10mL)研磨。通过过滤收集固体，并用1,4-二氧六环(2×5mL)、正戊烷(10mL)洗涤滤饼，并减压干燥。使用IPA(10vol.)和MeOH(1vol.)使固体结晶，并用冷IPA(2vol.)洗涤滤饼，得到N-(叔丁基)-1-((1R,3r,5S)-8-(3-(三氟甲基)-1,2,4-噁二唑-5-基)-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基)哌啶-4-甲酰胺盐酸盐(实施例1-1)(1.8g，87.9％)。

LCMS(系统2，方法B):(ESI)m/z 430[M+H]⁺RT 3.55min,240nm。

¹H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ10.78–10.24(m,1H),7.58–7.46(m,1H),4.62–4.50(m,2H),3.54–3.43(m,2H),3.32–3.06(m,2H),2.85–2.64(m,4H),2.37–2.20(m,1H),2.13–2.00(m,2H),1.93–1.69(m,7H),1.23(s,9H).

N-(叔丁基)-1-((1R,3r,5S)-8-(3-(三氟甲基)-1,2,4-噁二唑-5-基)-8-氮杂二 环[3.2.1]辛烷-3-基)哌啶-4-甲酰胺单盐酸盐一水合物(实施例1-2)的放大合成

步骤1：环戊-3-烯-1-甲酸苄酯(2)的合成

在室温(22-25℃)下，在氮气氛下向装配有冷凝器、温度计插套的清洁干燥的5.0升4颈RB烧瓶中加入2-甲基-THF(2550mL)、环戊-3-烯-1-甲酸(150g)、EDC.HCL(308.72g)和苯甲醇(137.25g)。将反应混合物冷却至0-5℃。在0-5℃下在5分钟内向反应混合物中加入DMAP(196.10g)和三乙胺(205mL)。将反应混合物缓慢升温至室温，在室温(24-25℃)下连续搅拌18-20小时。通过TLC和HPLC监测反应进程直至完成。在室温(24-25℃)下加入去矿物质水(3000mL)，并将混合物在室温(24-25℃)下搅拌30分钟。分离有机层，在0-5℃加入1N HCl(1500mL)并搅拌30分钟。分离有机层，并在室温(24-25℃)下加入10％的NaHCO₃水溶液(1500mL)并搅拌15-20分钟。分离有机层，在室温(22-25℃)下加入盐水溶液(750mL)并搅拌15-20分钟。分离有机层，在45-47℃下减压蒸馏出有机层，得到粗化合物

粗产物重量：-248g，粗产物收率＝91％，粗产物性质：-紫罗兰色液体

该粗产物不经进一步纯化直接用于下一步骤。

步骤-2：6-氧杂二环[3.1.0]己烷-3-甲酸苄酯(15)的合成：

在室温(22-25℃)下，在氮气氛下向装配有冷凝器、温度计插套的清洁干燥的5.0升4颈RB烧瓶中加入MTBE(2450mL)和环戊-3-烯-1-甲酸苄酯(Int-2，245g)，并将反应混合物冷却至5-10℃。在5个分开的批次中加入m-CPBA(362.6g)，其中颜色从深棕色变为黄色。将反应混合物缓慢升温至15-20℃，在15-20℃下连续搅拌16-20小时。通过HPLC监测反应进程直至完成。在15-20分钟的时间内缓慢加入20％亚硫酸氢钠水溶液(3675mL，15V)，并在20-25℃下搅拌30分钟。分离有机层并加入10％的Na₂CO₃水溶液(2450mL，10V)，并在20-25℃下搅拌15分钟。分离有机层并加入20％亚硫酸氢钠水溶液(2450mL，10V)并搅拌直至过氧化物含量<3mg/升，过氧化物快速检测条。分离有机层并经硫酸钠干燥、过滤，在37-40℃下在压力下蒸馏出有机层，得到6-氧杂二环[3.1.0]己烷-3-甲酸苄酯。

粗产物重量：-234g，粗产物产率：-88％，粗产物性质：-浅黄色液体

该粗产物不经进一步纯化直接用于下一步骤。

步骤-03：4-氧代-2-(2-氧代乙基)丁酸苄酯(4)的合成：

在室温(22-25℃)下，在氮气氛下向装配有冷凝器、温度计插套的清洁干燥的2.0升4颈RB烧瓶中加入乙酸乙酯(380mL)和高碘酸(87.41g)，并将白色悬浮液冷却至0-10℃。加入6-氧杂二环[3.1.0]己烷-3-甲酸苄酯(Int-15，76g，380mL乙酸乙酯溶液)，并观察到颜色从深棕色变为黄色。将反应混合物缓慢升温至15-20℃并连续搅拌3-4小时。通过TLC和HPLC监测反应进程直至完成。加入去矿物质水(760mL，10V)，并在20-25℃下搅拌15-20分钟三次。分离有机层并用盐水溶液(380mL，5V)洗涤，在20-25℃下搅拌5-10分钟。分离有机层并经硫酸钠干燥、过滤，在37-40℃下在压力下蒸馏出有机层，得到4-氧代-2-(2-氧代乙基)丁酸苄酯。

粗产物重量：-82g，粗产物性质：-浅黄色液体

该粗产物不经进一步纯化直接用于下一步骤。

步骤-04:(1R,3R,5S)-3-(4-((苄氧基)羰基)哌啶-1-基)-8-氮杂二环[3.2.1]辛 烷-8-甲酸叔丁酯(6)的合成：

在室温(22-23℃)下，在氮气氛下向装配有冷凝器、温度计插套的清洁干燥的2.0升4颈RB烧瓶中加入2-甲基-THF(570mL)和4-氧代-2-(2-氧代乙基)丁酸苄酯(Int-4，57g*实际粗品重量为82g，直接来自步骤3)。加入Int-5(内型胺)(49.54g)，并将反应冷却至5-10℃，将反应搅拌30分钟。加入三乙酰氧基硼氢化钠(56.78g)和冰醋酸(5.7mL)，将反应混合物升温至室温(22-23℃)，搅拌10-12小时。通过TLC和HPLC监测反应进程，并且在完成后，添加饱和碳酸氢盐溶液(400mL，7V)并且在20-25℃下搅拌15-20分钟。分离有机层并经硫酸钠干燥、过滤，在37-40℃下在压力下蒸馏出有机层，得到(1R,3R,5S)-3-(4-((苄氧基)羰基)哌啶-1-基)-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-8-甲酸叔丁酯。

粗产物重量：-115g，粗产物性质：-稠液体，颜色：-浅栗色利用生成草酸盐进行纯化：

向装配有温度计和冷凝器的清洁干燥的500mL 4颈RB烧瓶中加入粗产物(25g)和丙酮(150mL，6V)并冷却至5-10℃，装入草酸(10g，2.0eq)。将反应物物料升温至室温，同时搅拌2小时。在40℃蒸馏出反应物料，得到粗产物重量：-35g，然后在25-30℃加入10Vol.MTBE并搅拌30分钟。过滤反应物料，用MTBE(1.0vol.)洗涤床，得到湿固体(草酸盐)：-26g。将固体悬浮于饱和碳酸氢盐溶液(30vol.，780mL)和乙酸乙酯(25vol.，650mL)中并搅拌15分钟。分离有机层，经Na₂SO₄干燥，在真空下在37-40℃蒸馏出有机层，得到产物。产物的重量：-8.0g

任选地，该物质可以另外用己烷：乙酸乙酯进行柱色谱纯化，吸附在中性氧化铝(Source-SDFCL)上。柱梯度：5->10->12％乙酸乙酯：己烷。

步骤-05：1-((1R,3R,5S)-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基)哌啶-4-甲酸苄酯盐酸 盐(7)的合成:

在氮气氛下向装配有冷凝器和温度计插套的清洁干燥的5.0升4颈RB烧瓶中加入环戊基甲基醚(452mL，4.0V)和Int-6(113g，1.0eq.)。将反应混合物冷却至0-5℃。在0-5℃下非常缓慢加入3M HCl的环戊基甲基醚(904mL,8.0V)溶液，将反应混合物缓慢升温至22-25℃并搅拌16小时。通过HPLC监测反应直至完成。将反应混合物在N₂气氛下过滤，用MTBE(2.0vol.)洗涤床，在N₂下卸载产物的湿滤饼，并在45-47℃下减压干燥，得到粗产物，其不经任何进一步纯化直接用于下一步骤。

步骤06：1-((1R,3R,5S)-8-氰基-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基)哌啶-4-甲酸苄 酯(8)的合成：

在22-25℃下，在氮气氛下在10-15分钟的时间内向装配有冷凝器和温度计插套的清洁干燥的5.0升4颈RB烧瓶中加入二氯甲烷(1860mL，10vol.)、Int-7(186.0g，1.0eq.)和三乙胺(355mL，5.0eq.)，并进一步搅拌反应混合物30-45分钟。将反应混合物冷却至0-5℃，并在0-5℃下加入溴化氰(92g，1.7eq.)的DCM(372mL，2.0V)溶液，将反应混合物缓慢升温至22-25℃，并在22-25℃搅拌3-4小时。通过HPLC监测反应进程直至完成。将反应混合物用DCM(1860mL，10vol.)稀释，使用饱和NaHCO₃溶液(930mL，5V)碱化。将有机层分离，并将水层用DCM(1860mL，10vol.)萃取。将合并的有机层经Na₂SO₄干燥并减压蒸发，得到190g粗化合物。将粗化合物通过中性氧化铝柱色谱法通过使用15％乙酸乙酯/己烷纯化。收集纯级分并减压浓缩，得到75g纯化合物。(产率：46％)。

步骤-07：1-((1R,3R,5S)-8-((((叔丁氧基羰基)氨基)氧基)(亚氨基)甲基)-8-氮 杂二环[3.2.1]辛烷-3-基)哌啶-4-甲酸苄酯(10)的合成:

在氮气氛下向装配有冷凝器和温度计插套的清洁干燥的3.0升4颈RB烧瓶中加入2-甲基THF(800mL，10vol.)和Int.8(80g，1.0eq.)并将反应混合物冷却至0-5℃。添加ZnCl₂溶液(2.2eq.，1.9M的2-甲基-THF溶液)，并将反应混合物在0℃下搅拌30分钟，然后添加N-Boc-羟基胺(Int-9)(1.2eq.)，并将反应混合物缓慢升温至23-25℃，并持续搅拌16小时。通过TLC和HPLC监测反应进程直至完成。将反应混合物用水(800mL，10.0V)淬灭，然后用乙酸乙酯(2×800mL)萃取产物。将合并的有机层经Na₂SO₄干燥并减压蒸发，得到110g(定量收率)粗化合物。该产物不经任何进一步纯化直接用于下一步骤。

步骤-08：1-((1R,3R,5S)-8-(3-(三氟甲基)-1,2,4-噁二唑-5-基)-8-氮杂二环 [3.2.1]辛烷-3-基)哌啶-4-甲酸苄酯(11)的合成：

在氮气氛下向装配有冷凝器和温度计插套的清洁干燥的3.0升4颈RB烧瓶中加入DCM(1150mL，10.0vol.)和Int-10(115.0g，1.0eq.)，将反应混合物冷却至0-5℃。通过在0-5℃下以3-4h的间隔在氮气氛下以3个分开的批次逐滴添加三氟乙酸(271ml，15.0eq.)和TFAA(164mL,5.0eq.)的混合物。将反应混合物在室温下搅拌12h，然后再搅拌16h直至反应完成(通过TLC和HPLC监测)。在反应完成后，将反应混合物冷却至0℃，并使用饱和NaHCO₃水溶液调节pH(7-8)并搅拌反应混合物15分钟。将层分离并用DCM(2×100mL)萃取水层。将合并的有机层经Na₂SO₄干燥并减压蒸发，得到145g粗化合物，将其通过采用中性氧化铝的柱色谱纯化，使用己烷和乙酸乙酯作为洗脱剂，得到纯的49g产物。

步骤-09：1-((1R,3R,5S)-8-(3-(三氟甲基)-1,2,4-噁二唑-5-基)-8-氮杂二环 [3.2.1]辛烷-3-基)哌啶-4-甲酸(12)的合成：

在室温(22-25℃)下，在氮气氛下向装配有冷凝器和温度计插套的清洁干燥的5.0升4颈RB烧瓶中加入THF(2250mL)、去矿物质水(450mL)和Int.11(225g)。在室温(22-25℃)下加入氢氧化锂一水合物(30.5g,2.0eq.)，并将反应混合物在60℃下搅拌4小时。通过TLC和HPLC监测反应的进程，反应完成后，将反应混合物冷却至0-5℃。通过使用1N HCl溶液将pH调节至4-5，并将混合物搅拌15分钟。蒸发溶剂，一旦在室温下将MTBE(10.0V)加入到粗固体化合物中并在室温下搅拌2小时，就将粗产物纯化。过滤固体，用MTBE(1.0V)洗涤。将固体化合物在真空下干燥，得到245g产物(*实际化合物是216g的Int-12，剩余大约29.0g是氯化锂盐)，为灰白色固体。

步骤-10：N-(叔丁基)-1-((1R,3r,5S)-8-(3-(三氟甲基)-1,2,4-噁二唑-5-基)- 8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基)哌啶-4-甲酰胺的合成

程序：

在装配有机械搅拌器和氮气入口的清洁干燥的3颈1L圆底烧瓶中以单批加入乙腈(20.0V)和Int-12(1.0eq.)，并搅拌反应物料10分钟。将反应混合物冷却至0℃，然后加入HATU，然后在长达15分钟内缓慢加入叔丁胺(1.5eq.)、DIPEA(4.0V)。完成添加后，将反应混合物在室温下搅拌16小时。TLC监测反应进程，一旦完成，减压蒸馏出过量的乙腈。用去矿物质水(40.0V)淬灭反应，沉淀出固体物质并搅拌60分钟。将固体用去矿物质水(5.0V)洗涤并通过抽吸干燥。在真空下干燥固体化合物，得到56.0g的产物，为灰白色固体。

步骤-11：N-(叔丁基)-1-((1R,3r,5S)-8-(3-(三氟甲基)-1,2,4-噁二唑-5-基)- 8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基)哌啶-4-甲酰胺盐酸盐的合成

在烧瓶中加入Int-14游离碱(56.0g，1.0eq.)的丙酮(10.0V)溶液并搅拌反应混合物10分钟。然后使反应混合物冷却至0℃并在0℃下滴加15％ HCl的IPA溶液。然后使反应混合物升温至25-30℃，并在25-30℃下搅拌2h。在减压下完全蒸发溶剂，并与10.0V正庚烷共蒸馏2次。将固体化合物在真空下干燥，得到59.0g产物，为灰白色固体。

步骤-12：重结晶：N-(叔丁基)-1-((1R,3r,5S)-8-(3-(三氟甲基)-1,2,4-噁二唑- 5-基)-8-氮杂二环[3.2.1]辛烷-3-基)哌啶-4-甲酰胺单盐酸盐一水合物(实施例1-2)的合 成。

向烧瓶中装入Int-14 HCl盐(108.0g)的IPA(10.0V)溶液，并将反应混合物加热回流1h，然而，固体在回流温度下不完全可溶。加入MeOH(1.0V)，继续加热1小时，得到溶液。使热溶液通过滤纸以除去不溶性颗粒。在减压下除去溶剂(约从11体积溶剂中除去8体积)。然后剩余约3体积的溶剂，使其冷却至0℃，并在相同温度下搅拌1小时。然后将固体过滤并用最少量的冷却的IPA洗涤并通过抽吸干燥。将固体化合物在真空下干燥，得到93.5g产物，为灰白色固体。

进行分析以确定批次的组成。结论是该批次是单盐酸盐一水合物。

单盐酸盐一水合物的化学式：C₂₀H₃₃N₅O₃ClF₃分子量：483.96

生物活性

实施例A：磷酸-ERK1/2测定

使用Alphascreen Surefire磷酸-ERK1/2测定(Crouch&Osmond,Comb.Chem.HighThroughput Screen,2008)进行功能测定。ERK1/2磷酸化是Gq/11和Gi/o蛋白偶联受体活化的下游结果，使得它非常适合于M₁、M₃(Gq/11偶联的)和M₂、M₄受体(Gi/o偶联的)的评估，而不是使用针对不同受体亚型的不同测定形式。将稳定表达人毒蕈碱M₁、M₂、M₃或M₄受体的CHO细胞铺板(25K/孔)在MEM-α+10％透析的FBS中于96孔组织培养板上。一旦粘附，细胞被血清饥饿过夜。通过向细胞中添加5μL激动剂来实施激动剂刺激5分钟(37℃)。除去培养基并加入50μL裂解缓冲液。15分钟后，将4μL样品转移至384-孔板并加入7μL检测混合物。将板在黑暗中采用轻度震荡进行孵育2小时，然后在PHERAstar板式读取器上读数。由针对每种受体亚型的所得数据计算pEC₅₀和E_max数值，结果列于下表1中。

实施例B：CLint(体外肝细胞)(实施例1)

使用混合冷冻保存的肝细胞(Bioreclamation)进行肝细胞稳定性测定。将在DMSO中制备的测试化合物以1μM的初始浓度(最终0.25％DMSO，n＝2)与肝细胞在37℃下以1.0百万细胞/mL的细胞密度孵育。在0.5、5、10、15、30、60和120分钟时除去等分试样以终止反应，并用含有分析内标(0.5μM卡马西平)的乙腈提取化合物。将样品离心并通过质谱(LC-MS/MS)分析母体化合物的上清液部分。相对于T＝0样品(按内标归一化)中的MS响应，由每个样品中的MS响应确定剩余的化合物的量(表示为％)。利用剩余％的Ln图使用以下关系来确定化合物消失的半衰期：

半衰期(min)＝-0.693/λ(其中λ是Ln剩余％对时间曲线的斜率)。

使用以下公式计算以μL/min/百万细胞表示的体外固有清除率(CLint)：

Clint(μL/min/百万细胞)＝(0.693/半衰期(min))x(1000/百万细胞每mL孵育)

小鼠＝7uL/min/百万

大鼠8uL/min/百万

狗8uL/min/百万

猴子<5uL/min/百万

人类<5uL/min/百万

实施例C：MDCK渗透性/流出(实施例1)

将MDR1-MDCK细胞(Solvo Biotechnology)以2.35×10⁵个细胞/孔接种到24孔Transwell板上，并在37℃和5％ CO₂下培养3天后用于汇合的单层中。对于细胞类型，将测试化合物和对照化合物(普萘洛尔、长春碱)(最终为1μM，0.1％ DMSO，n＝2)添加至在测定缓冲液(补充有25mM HEPES的Hanks平衡盐溶液，调节至pH7.4)中的Transwell板组件的供体隔室，用于顶端至基底外侧(A>B)和基底外侧至顶端(B>A)测量。在37℃下进行孵育，其中在T＝0和1小时从供体室和受体室中取出样品，并通过包括分析性内标的质谱(LC-MS/MS)分析化合物。

表观渗透率(Papp)值由以下关系确定：

Papp＝(化合物受体T＝结束/(化合物供体×V供体)/孵育时间)×V供体面积×60×10^-6cm/s

其中V是每个Transwell隔室的体积(顶端125μL，基底外侧600μL)，并且浓度是孵育前供体室中的化合物(归一化至内标)和孵育结束时受体室中的化合物的相对MS响应。面积＝暴露于药物转移的细胞的面积(0.33cm²)。流出比(Papp B>A/Papp A>B)由每个方向上的平均Papp值计算。MDR1-MDCK细胞系已经被工程化以过表达外流性转运蛋白MDR1(P-糖蛋白)，并且发现良好的渗透性B>A，但不良的渗透性A>B，表明化合物是该转运蛋白的底物。将荧光黄(LY)加入所有孔中的顶端缓冲液中以评估细胞层的存活力。由于LY不能自由渗透亲脂性屏障，因此高度的LY转运表明细胞层的完整性差，并且具有LY Papp>10×10^-6cm/s的孔被拒绝。注意到一个孔中的完整性失效不影响板上其它孔的有效性。与孵育前供体室中的MS响应相比，从孵育结束时供体室和受体室中的MS响应(归一化至内标)确定从孔中的化合物回收率。回收率<50％表明在测定中的化合物溶解度、稳定性或结合情况，其可降低结果的可靠性。

A-B＝66×10^-6cm/sec

B-A＝77×10^-6cm/sec

B-A/A-B流出比＝1.2

实施例D：溶解度数据(实施例1)

水溶性(热力学)-LCMS/MS方法

制备用于测试样品的10mM储备溶液(在DMSO中)。从10mM储备溶液中，通过在流动相溶液(通常地，甲醇：含有合适的内标(IS)-卡马西平/任何其它合适的IS的2mM乙酸铵)中稀释测试样品制备1μM的工作溶液。此外，将工作溶液在流动相溶液中连续稀释多至5至6个线性点，以制备用于绘制校准曲线的标准溶液。使用LCMS/MS在单峰中分析每个标准样品的面积。将归一化的面积值相对于浓度作图以获得校准方程以确定未知样品。为了确定测试化合物的热力学(TD)水溶性，将1mg(粉末形式的)化合物添加至1mL下表中提及的各缓冲液和生物相关介质中以获得等同于1mg/mL的理论浓度。使用涡旋混合器将测试化合物分散在缓冲溶液中。

Sr No.试剂名称

1SGF pH–1.2

2空白FaSSIF(Aq.缓冲液)pH–6.5

3FaSSIF pH–6.5

然后将所得溶液在RotoSpin(摇动器)上以50rpm保持4小时，以在室温(25℃)下进行TD溶解度。在孵育期之后，使用0.45微米PVDF注射器过滤器过滤溶液，以除去化合物的不溶性部分。将滤液在流动相中稀释，随后使用LCMS/MS确定经稀释的样品的AUC。根据测试样品的AUC，使用5至6点线性/校准曲线计算相应的浓度。

所有的数值以μM报告。

实施例E：HμREL(实施例1)

在HμREL人Pool^TM 96-孔肝共培养板到达时，更换培养基，并使细胞在37℃下适应～20小时。将孵育培养基(无血清)和测试化合物(最终底物浓度1μM；最终DMSO浓度0.1％)添加至/>96孔共培养系统(最终细胞数为30,000个细胞/孔)以引发反应。每个时间点的最终孵育体积为80μL。每个测定包括两种对照化合物。对于每个测试化合物，所有孵育都单独进行。

将每种化合物孵育0、2、6、24、48和72小时(0、120、360、1440、2880和4320分钟)。通过在适当的时间点将60μL孵育物转移至含有内标的180μL乙腈来终止反应。将终止板在4℃下以3000rpm离心20分钟以沉淀任何残留的蛋白质。

定量分析

蛋白质沉淀后，将样品上清液合并在最多4种化合物的盒中，并使用Cyprotex通用LC-MS/MS条件进行分析。

数据分析

从In峰面积比(化合物峰面积/内标峰面积)对时间的图中，确定线的斜率。随后，使用以下等式计算半衰期(t_1/2)和固有清除率(CL_int)：

消除速率常数(k)＝(-斜率)

(其中V＝孵育物体积(μL)/细胞数)

CLint<0.143uL/min/百万

实施例F：对于人类有效剂量的预测的靶点募集(实施例1)

观察M₁激动剂在人体内的功效的预期要求是基于重组M₁ EC₅₀的6小时的未结合的脑暴露。预测实施例1在约22mg剂量下达到M₁激动剂功效所需的未结合的脑暴露并且预测人体半衰期为15小时(图1)。

在受体占用预测(靶点募集(Target Engagement))中使用的参数。

MW＝429.48

M₁ pEC₅₀＝7.17

Fu＝0.682

Kpuu＝1

半衰期(预测的)＝15h

F＝0.61

CL＝4.4ml/min/kg

v＝5.9ml/min/kg

Ka＝1

定义：

fu-血浆或脑组织匀浆中未结合的化合物的部分

F-生物利用度；达到体循环(血浆)的给药剂量的百分比。

Kp,uu-未结合的脑浓度/未结合的血浆浓度的比率。定量药物通过血脑屏障的净通量，包括转运蛋白的定量作用，而不被血浆和脑组织中的非特异性结合所混淆。Gupta等人，DMD,2006；Hammarlund-Udenaes等人，PharmRes,2008

实施例G：雌性Lister Hooded大鼠的操作性逆转学习任务中的亚慢性PCP诱导的 缺陷的减弱(实施例1)

目标与结果

在雌性Lister Hooded大鼠中研究实施例1的(1、3、10和30mg/kg，p.o.，1小时预处理时间ptt)减轻由苯环己哌啶的亚慢性处理(scPCP)诱导的认知任务的中断的能力。

与媒介物组相比，scPCP组在任务的逆转阶段中的正确响应百分比显著降低(P<0.01)(图2)。与逆转阶段中的scPCP组相比，用实施例1以最低和两个中间剂量(1、3和10mg/kg)进行处理的组显著(分别为P<0.05、P<0.05和P<0.01)提高了正确响应百分比(图2)。

材料和方法

雌性Lister Hooded大鼠用于该实验。测试时大鼠的平均体重为294g±29g。将大鼠分成3-5组，在标准实验室条件下在12小时光照：黑暗周期(在0700时光照)下饲养，并将食物限制为自由进食体重的90％(每只大鼠每天12g食物)。在光照阶段中进行测试。将大鼠随机分配到两个治疗组并接受媒介物，n＝8(0.9％盐水溶液，i.p.)或PCP，n＝48(2mg/kg，i.p.，每天两次，持续7天)。在测试当天，将大鼠随机分为7个治疗组(每组n＝6-8)，以接受实施例1或媒介物的急性处理(1、3、10和30mg/kg，p.o.，1小时ptt)。将实施例1溶解在1％甲基纤维素中并在测试前1小时以5ml/kg的体积口服给药(p.o.)。根据动物科学程序法案(UK,1986)进行该研究，并由曼彻斯特大学AWERB(动物福利和伦理审查机构)批准。

实验程序

在适应了操作室之后，训练大鼠以在FR1(固定比率1)强化计划中对食物做出响应，同时两个杠杆都处于活动状态。当响应稳定时，训练大鼠按压左杠杆或右杠杆用于食物递送，并且活动的杠杆每天都在变化。每阶段持续20分钟，并在每个杠杆上记录计数。随后训练大鼠根据视觉提示(发光的LED)的位置对食物作出响应。一半大鼠被训练成在发光的LED下按下杠杆以获得食物奖励，另一半大鼠则接受相反的偶然性训练(在非发光的LED下按下杠杆)。在总共128次杠杆按压后结束实验阶段，这大约需要30分钟。随后，训练大鼠直到它们再次达到相反的偶然性的标准。

在每个逆转学习任务阶段之前的一天，进行完整的30分钟的操作性训练阶段(如上所述)以确保稳定的响应。对于逆转学习任务，首先将动物暴露于5分钟的时间内，在此期间，偶然性(相对于活动杠杆的提示位置)与操作性训练阶段相同。在此期间，记录在正确和错误的杠杆上的响应。这部分阶段被称为初始阶段。在随后的5分钟时间段中，偶然性被逆转。再次记录在正确和错误的杠杆上作出的响应。该第二周期被称为逆转阶段。在该阶段，中止训练，并且用PCP(2mg/kg，i.p.，或媒介物0.9％盐水，i.p.)处理大鼠，持续7天，随后进行至少7天的清洗期。大鼠是随机的，使得笼内的所有大鼠接受不同的药物处理。

数据以正确响应百分比(±S.E.M)表示，对于不同的药物处理组，给出初始阶段和逆转阶段的值(图2)。正确响应百分比数据被用于确定药物是否对响应准确性有显著影响(例如，可能反映认知功能障碍)；当P<0.05时，假设统计显著性，并使用单因素ANOVA测定统计显著性，以检测在初始阶段和逆转阶段药物处理的主要效果。在用媒介物或实施例1处理后，在初始阶段和逆转阶段期间记录的杠杆按压的总数没有显著不同(表2)，证实在本研究中对总体响应没有非特异性影响。

表2.在scPCP处理的大鼠(2mg/kg，i.p.，每天两次，持续7天，随后进行至少7天的清洗期)中，实施例1(1.0、3.0、10.0和30.0mg/kg,p.o.)的急性处理对逆转学习任务中的总体表现的影响。数据显示为在逆转学习任务的初始阶段和保留阶段中杠杆按压的平均总数±S.E.M(n＝6-9)。

药物处理	初始阶段	逆转阶段
			sc盐水+媒介物	27.0±0.2	27.3±0.2
scPCP+媒介物	26.5±0.2	26.0±0.5
			scPCP+实施例1 1.0mg/kg	27.4±0.2	27.5±0.3
scPCP+实施例1 3.0mg/kg	27.5±0.2	26.8±0.2
			scPCP+实施例1 10.0mg/kg	27.0±0.3	26.6±0.5
scPCP+实施例1 30.0mg/kg	26.4±0.6	26.6±0.3

附图的简要说明

图1：图1显示了关于实施例1的有效剂量的预测的靶点募集，其来自于口服给药后小鼠、大鼠、狗和猴物种的异速缩放。数据显示为计算的M₁受体靶点募集％的函数，其中50％等同于等于重组人EC₅₀(86nM或28ng/ml)的未结合的暴露。基于所测量的等效未结合的血浆：脑分布图(Kpuu＝1)，所示的暴露代表血浆或脑室中的暴露。

图2：图2显示在scPCP处理的大鼠(2mg/kg，i.p.，每天两次，持续7天，随后进行至少7天的清洗期)中，实施例1(1.0、3.0、10.0和30.0mg/kg，p.o.)的急性处理对逆转学习任务中的表现的影响。数据显示为平均正确响应％±S.E.M.(n＝6-9)。虚线将任务的初始阶段(左)与逆转阶段(右)分开。通过单因素ANOVA，然后通过LSD检验分析数据。***P<0.001；与sc盐水+媒介物组相比，在任务的逆转阶段中正确响应％显著降低。#P<0.05；##P＝0.01；###P<0.001；与scPCP+媒介物组相比，在任务的逆转阶段中正确响应％显著增加。

等同物

给出上述实施例用于示例性说明本发明的目的，不应解释为对本发明的范围强加任何限制。很明显，在不脱离本发明的原理的情况下，可以对上述的和实施例中示例性说明的本发明的具体实施方案进行多种修改和改变。所有这样的修改和改变都旨在被本申请所包含。

Claims (16)

1.式(1)化合物：

或其盐。

2.根据权利要求1所述的化合物，其为式(2)化合物:

或其盐。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的化合物的盐。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的化合物的药学上可接受的盐。

5.根据权利要求1或权利要求2所述的化合物的酸加成盐。

6.根据权利要求1或权利要求2所述的化合物的盐酸盐。

7.根据权利要求1或权利要求2所述的化合物的单盐酸盐。

8.根据权利要求1所述的化合物，其是式(2b)化合物：

9.根据权利要求1所述的化合物，其是式(2c)化合物：

10.药物组合物，其包含权利要求1至9中任一项所定义的化合物和药学上可接受的赋形剂。

11.根据权利要求1至9中任一项所述的化合物，其具有毒蕈碱M₁和M₄受体激动剂活性。

12.用于医药的权利要求1至10中任一项所述的化合物或组合物。

13.用于治疗认知障碍或精神病性障碍或用于治疗急性、慢性、神经性或炎性疼痛或减轻急性、慢性、神经性或炎性疼痛的严重性的用途的权利要求1至10中任一项所述的化合物或组合物。

14.根据权利要求13所述的用于所述用途的化合物，其中所述障碍是阿尔茨海默病。

15.根据权利要求13所述的用于所述用途的化合物，其中所述障碍是路易体痴呆。

16.根据权利要求13所述的用于所述用途的化合物，其中所述障碍是精神分裂症。