CN117924106A - 可电离脂质化合物 - Google Patents

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CN117924106A
CN117924106A CN202311757343.8A CN202311757343A CN117924106A CN 117924106 A CN117924106 A CN 117924106A CN 202311757343 A CN202311757343 A CN 202311757343A CN 117924106 A CN117924106 A CN 117924106A
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张�林
杨柳
刘安东
雷佳霓
赖才达
王文首
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Hangzhou Yetai Pharmaceutical Technology Co ltd
Beijing Yitai Pharmaceutical Technology Co ltd
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Hangzhou Yetai Pharmaceutical Technology Co ltd
Beijing Yitai Pharmaceutical Technology Co ltd
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Abstract

本发明提供了一类式(I)所示的可电离脂质化合物，或其药学上可接受的盐、同位素变体、互变异构体或立体异构体。本发明还提供了包含所述化合物的纳米颗粒药物组合物，以及所述化合物及其组合物在递送核酸中的应用。

Description

可电离脂质化合物
技术领域
本发明涉及一类新的可电离的阳离子脂质化合物，或其药学上可接受的盐、同位素变体、互变异构体或立体异构体。本发明还涉及包含所述化合物的脂质纳米颗粒和药物组合物，以及所述脂质纳米颗粒在递送生物活性物质中的应用。
背景技术
核酸物质在生物体内很容易在核酸酶的作用下发生降解，并且核酸物质本身带负电荷，很难通过细胞膜进入到细胞内。脂质纳米颗粒(LNP)作为一种核酸递送材料，具有制备简单、生物降解性好、无免疫原性、安全性好等优点，是目前最主要的核酸递送体系之一。
Moderna和BioNTech开发的核酸疫苗采用LNP作为递送系统，LNP主要成分包括阳离子脂质(Cationic Lipid)、胆固醇、中性脂质和聚乙二醇缀合脂质。其中，阳离子脂质分子是LNP递送系统的核心，其分子结构对整个脂质体纳米颗粒递送效率、靶向性、制剂稳定性等方面起着决定性的作用。
由于实现不同种类核酸物质递送以及不同靶点的特异性递送对于递送体系有不同要求，为了满足基因治疗的不同需求，需要进一步开发新的脂质分子。
发明内容
本发明研发了一类新的可电离的阳离子脂质化合物，可用于递送各种生物活性物质。并且，本发明的阳离子脂质化合物具有预料不到地良好肌肉靶向性。本发明的肌肉靶向性是指LNP以肌肉注射给药的方式进入体内，并表现出肌肉原位滞留倾向性。
在一个方面，本发明提供了式(I)化合物，或其药学上可接受的盐、同位素变体、互变异构体或立体异构体：
其中，
M1、M2、M3和M4独立地选自-C(O)O-、-O-、-SC(O)O-、-OC(O)NRa-、-NRaC(O)NRa-、-OC(O)S-、-OC(O)O-、-NRaC(O)O-、-OC(O)-、-SC(O)-、-C(O)S-、-NRa-、-C(O)NRa-、-NRaC(O)-、-NRaC(O)S-、-SC(O)NRa-、-C(O)-、-OC(S)-、-C(S)O-、-OC(S)NRa-、-NRaC(S)O-、-S-S-或-S(O)0-2-；
Q选自亚苯基或亚杂芳基，其中，所述亚苯基或亚杂芳基任选地被一个或多个R*取代；
G1、G2、G3、G4和G5独立地选自化学键、C1-13亚烷基、C2-13亚烯基或C2-13亚炔基，其任选地被一个或多个R’取代；
R1和R2独立地选自C4-20烷基、C4-20烯基或C4-20炔基，其任选地被一个或多个R’取代，以及其中的一个或多个亚甲基单元任选且独立地被-NR”-替换；
R3和R4独立地选自H、C1-10烷基、C1-10卤代烷基、C2-10烯基、C2-10炔基、3至14元环烷基、3至14元杂环基、C6-10芳基或5至14元杂芳基，其任选地被一个或多个R*取代：
或者R3、R4与它们连接的N原子一起形成3至14元杂环基，其任选地被一个或多个R*取代；
R*独立地选自H、卤素、氰基、C1-10烷基、C1-10卤代烷基、-Lb-ORb、-Lb-SRb或-Lb-NRbRb；
R’独立地选自H、C1-20烷基、-Lc-ORc、-Lc-SRc或-Lc-NRcRc；
R”独立地选自H或C1-20烷基；
每个Ra、Rb和Rc独立地选自H、C1-20烷基、3至14元环烷基、3至14元杂环基，其任选地被一个或多个如下取代基取代：H、C1-20烷基、-Ld-ORd、-Ld-SRd或-Ld-NRdRd；
每个Rd独立地选自H或C1-20烷基；
每个Lb、Lc和Ld独立地选自化学键或C1-20亚烷基。
在另一个方面，本发明提供了一种纳米颗粒组合物，所述纳米颗粒组合物包含脂质组分，以及任选地包含荷载；其中，所述脂质组分含有本发明化合物。
在另一个方面，本发明提供了药物组合物，所述药物组合物含有本发明化合物或本发明的纳米颗粒组合物，和任选地药学上可接受的辅料，例如载体、佐剂或媒介物。
在另一个方面，本发明提供了本发明化合物、本发明纳米颗粒组合物或本发明药物组合物在制备用于治疗、诊断或预防疾病的药物中的用途。
在另一个方面，本发明提供了本发明化合物、本发明纳米颗粒组合物或本发明药物组合物在制备递送荷载的药物中的用途。
在另一个方面，本发明提供了在受试者中治疗、诊断或预防疾病的方法，包括向所述受试者施用本发明化合物、本发明纳米颗粒组合物或本发明药物组合物。
在另一个方面，本发明提供了本发明化合物、本发明纳米颗粒组合物或本发明药物组合物，其用于治疗、诊断和/或预防疾病。
在另一个方面，本发明提供了在受试者中递送荷载的方法，包括向所述受试者施用本发明化合物、本发明纳米颗粒组合物或本发明药物组合物。
在另一个方面，本发明提供了本发明化合物、本发明纳米颗粒组合物或本发明药物组合物，其用于递送荷载。
在一些具体实施方案中，所述荷载选自治疗剂、预防剂或诊断剂中的一种或多种；优选地，所述治疗剂、预防剂或诊断剂为核酸。
在一些更具体的实施方案中，所述核酸选自ASO、RNA或DNA中的一种或多种。
在一些更具体的实施方案中，所述RNA选自干扰RNA(RNAi)、小干扰RNA(siRNA)、短发夹RNA(shRNA)、反义RNA(aRNA)、信使RNA(mRNA)、修饰的信使RNA(mmRNA)、长非编码RNA(1ncRNA)、微RNA(miRNA)、小激活RNA(saRNA)、多聚编码核酸(MCNA)、聚合编码核酸(PCNA)、引导RNA(gRNA)、CRISPRRNA(crRNA)或核酶中的一种或多种，优选为mRNA，更优选为修饰的mRRNA。
I.定义
化学定义
下面更详细地描述具体官能团和化学术语的定义。
当列出数值范围时，既定包括每个值和在所述范围内的子范围。例如“C1-6烷基”包括C1、C2、C3、C4、C5、C6、C1-6、C1-5、C1-4、C1-3、C1-2、C2-6、C2-5、C2-4、C2-3、C3-6、C3-5、C3-4、C4-6、C4-5和C5-6烷基。
术语“烷基”指直链或支链饱和烃部分。在一个实施方案中，烷基为直链饱和烃。“C1-28烷基”是指具有1至28个碳原子的直链或支链饱和烃基团。在一些实施方案中，C4-28烷基、C4-24烷基、C4-20烷基、C8-10烷基、C2-8烷基、C7-9烷基、C4-6烷基、C1-20烷基、C1-14烷基、C2-14烷基、C1-13烷基、C1-12烷基、C1-10烷基、C1-8烷基、C1-7烷基、C2-7烷基、C1-6烷基、C1-5烷基、C5烷基、C1-4烷基、C2-4烷基、C1-3烷基、C2-3烷基、C1-2烷基和Me是优选的。C1-6烷基的例子包括：甲基(C1)、乙基(C2)、正丙基(C3)、异丙基(C3)、正丁基(C4)、叔丁基(C4)、仲丁基(C4)、异丁基(C4)、正戊基(C5)、3-戊基(C5)、戊基(C5)、新戊基(C5)、3-甲基-2-丁基(C5)、叔戊基(C5)和正己基(C6)。术语“C1-6烷基”还包括杂烷基，其中一或多个(例如，1、2、3或4个)碳原子被杂原子(例如，氧、硫、氮、硼、硅、磷)替代。烷基基团可以被一或多个取代基任选取代，例如，被1至5个取代基、1至3个取代基或1个取代基取代。常规烷基缩写包括：Me(-CH3)、Et(-CH2CH3)、iPr(-CH(CH3)2)、nPr(-CH2CH2CH3)、n-Bu(-CH2CH2CH2CH3)或i-Bu(-CH2CH(CH3)2)。
术语“烯基”指具有一个或多个碳-碳双键的直链或支链烃部分。“C2-20烯基”是指具有2至20个碳原子和至少一个碳碳双键的直链或支链烃基团。“C4-28烯基”是指具有4至28个碳原子和至少一个碳碳双键的直链或支链烃基团。在一些实施方案中，C4-20烯基、C2-13烯基、C2-10烯基、C2-6烯基和C2-4烯基是优选的。C2-6烯基的例子包括：乙烯基(C2)、1-丙烯基(C3)、2-丙烯基(C3)、1-丁烯基(C4)、2-丁烯基(C4)、丁二烯基(C4)、戊烯基(C5)、戊二烯基(C5)、己烯基(C6)，等等。术语“C2-6烯基”还包括杂烯基，其中一或多个(例如，1、2、3或4个)碳原子被杂原子(例如，氧、硫、氮、硼、硅、磷)替代。烯基基团可以被一或多个取代基任选取代，例如，被1至5个取代基、1至3个取代基或1个取代基取代。
术语“炔基”指具有一个或多个碳-碳三键的直链或支链烃部分。“C2-20炔基”是指具有2至20个碳原子、至少一个碳-碳叁键以及任选地一个或多个碳-碳双键的直链或支链烃基团。“C4-28炔基”是指具有4至28个碳原子、至少一个碳-碳叁键以及任选地一个或多个碳-碳双键的直链或支链烃基团。在一些实施方案中，C4-20炔基、C2-13炔基、C2-10炔基、C2-6炔基和C2-4炔基是优选的。C2-6炔基的例子包括但不限于：乙炔基(C2)、1-丙炔基(C3)、2-丙炔基(C3)、1-丁炔基(C4)、2-丁炔基(C4)，戊炔基(C5)、己炔基(C6)，等等。术语“C2-6炔基”还包括杂炔基，其中一或多个(例如，1、2、3或4个)碳原子被杂原子(例如，氧、硫、氮、硼、硅、磷)替代。炔基基团可以被一或多个取代基任选取代，例如，被1至5个取代基、1至3个取代基或1个取代基取代。
术语“亚烷基”是指除去烷基的另一个氢而形成的二价基团，其可以是取代或未取代的。“C1-20亚烷基”是指除去C1-20烷基的另一个氢而形成的二价基团，并且可以是取代或未取代的。在一些实施方案中，C4-20亚烷基、C8-10亚烷基、C2-8亚烷基、C7-9亚烷基、C4-6亚烷基、C1-20亚烷基、C1-14亚烷基、C2-14亚烷基、C1-13亚烷基、C1-12亚烷基、C1-10亚烷基、C1-8亚烷基、C1-7亚烷基、C2-7亚烷基、C1-6亚烷基、C1-5亚烷基、C5亚烷基、C1-4亚烷基、C2-4亚烷基、C1-3亚烷基、C2-3亚烷基、C1-2亚烷基和亚甲基是优选的。未取代的所述亚烷基包括但不限于：亚甲基(-CH2-)、亚乙基(-CH2CH2-)、亚丙基(-CH2CH2CH2-)、亚丁基(-CH2CH2CH2CH2-)、亚戊基(-CH2CH2CH2CH2CH2-)、亚己基(-CH2CH2CH2CH2CH2CH2-)，等等。示例性的取代的所述亚烷基，例如，被一个或多个烷基(甲基)取代的所述亚烷基，包括但不限于：取代的亚甲基(-CH(CH3)-、-C(CH3)2-)、取代的亚乙基(-CH(CH3)CH2-、-CH2CH(CH3)-、-C(CH3)2CH2-、-CH2C(CH3)2-)、取代的亚丙基(-CH(CH3)CH2CH2-、-CH2CH(CH3)CH2-、-CH2CH2CH(CH3)-、-C(CH3)2CH2CH2-、-CH2C(CH3)2CH2-、-CH2CH2C(CH3)2-)，等等。
术语“亚烯基”是指除去烯基的另一个氢而形成的二价基团，其可以是取代或未取代的。“C2-13亚烯基”是指除去C2-13烯基的另一个氢而形成的二价基团，并且可以是取代或未取代的。在一些实施方案中，C2-10亚烯基、C2-6亚烯基和C2-4亚烯基是特别优选的。示例性的未取代的所述亚烯基包括但不限于：亚乙烯基(-CH＝CH-)和亚丙烯基(例如，-CH＝CHCH2-、-CH2-CH＝CH-)。示例性的取代的所述亚烯基，例如，被一个或多个烷基(甲基)取代的亚烯基，包括但不限于：取代的亚乙烯基(-C(CH3)＝CH-、-CH＝C(CH3)-)、取代的亚丙烯基(-C(CH3)＝CHCH2-、-CH＝C(CH3)CH2-、-CH＝CHCH(CH3)-、-CH＝CHC(CH3)2-、-CH(CH3)-CH＝CH-、-C(CH3)2-CH＝CH-、-CH2-C(CH3)＝CH-、-CH2-CH＝C(CH3)-)，等等。
术语“亚炔基”是指除去炔基的另一个氢而形成的二价基团，其可以是取代或未取代的。“C2-13亚炔基”是指除去C2-13炔基的另一个氢而形成的二价基团，并且可以是取代或未取代的。在一些实施方案中，C2-10亚炔基、C2-6亚炔基和C2-4亚炔基是特别优选的。示例性的所述亚炔基包括但不限于：亚乙炔基(-C≡C-)、取代或未取代的亚丙炔基(-C≡CCH2-)，等等。
“C0-6亚烷基”是指化学键以及上述“C1-6亚烷基”，“C0-4亚烷基”是指化学键以及上述“C1-4亚烷基”。
术语“变量A或变量B的总长度为x个碳原子”，表示变量A所表示的基团中主链的碳原子数或变量B所表示的基团中主链的碳原子数为x。
“卤代”或“卤素”是指氟(F)、氯(Cl)、溴(Br)和碘(I)。
因此，“C1-10卤代烷基”是指上述“C1-10烷基”，其被一个或多个卤素基团取代。在一些实施方案中，C1-6卤代烷基、C1-4卤代烷基是特别优选的，更优选C1-2卤代烷基。示例性的所述卤代烷基包括但不限于：-CF3、-CH2F、-CHF2、-CHFCH2F、-CH2CHF2、-CF2CF3、-CCl3、-CH2Cl、-CHCl2、2,2,2-三氟-1,1-二甲基-乙基，等等。卤代烷基基团可以在任何可用的连接点上被取代，例如，1至5个取代基、1至3个取代基或1个取代基。
“C3-14环烷基”或“3至14元环烷基”是指具有3至14个环碳原子和零个杂原子的非芳香环烃基团，其中任选地含有1、2或3个双键或叁键。在一些实施方案中，3至10元环烷基、5至10元环烷基、3至8元环烷基、3至7元环烷基和3至6元环烷基是特别优选的，更优选5至7元环烷基、4至6元环烷基和5至6元环烷基，更优选5元环烷基，更优选6元环烷基。环烷基还包括其中上述环烷基环与一个或多个芳基或杂芳基稠合的环体系，其中连接点在环烷基环上，且在这样的情况中，碳的数目继续表示环烷基体系中的碳的数目。环烷基还包括其中上述环烷基环，其中任意不相邻的碳原子上的取代基相连形成桥环，一起形成共用两个或两个以上碳原子的多环烷烃。环烷基还包括其中上述环烷基环，其中同一碳原子上的取代基相连成环，一起形成共用一个碳原子的多环烷烃。示例性的所述环烷基包括但不限于：环丙基(C3)、环丙烯基(C3)、环丁基(C4)、环丁烯基(C4)、环戊基(C5)、环戊烯基(C5)、环己基(C6)、环己烯基(C6)、环已二烯基(C6)、环庚基(C7)、环庚烯基(C7)、环庚二烯基(C7)、环庚三烯基(C7)，等等。环烷基基团可以被一或多个取代基任选取代，例如，被1至5个取代基、1至3个取代基或1个取代基取代。
“C3-10亚环烷基”是指除去C3-10环烷基的另一个氢而形成的二价基团，并且可以是取代或未取代的。在一些实施方案中，C3-6亚环烷基和C3-4亚环烷基是特别优选的，尤其优选亚环丙基。
“3-14元杂环基”或“3至14元杂环基”是指具有环碳原子和1至5个环杂原子的3至14元非芳香环系的饱和或不饱和基团，其中，每个杂原子独立地选自氮、氧、硫、硼、磷和硅，其中任选地含有1、2或3个双键或叁键。在包含一个或多个氮原子的杂环基中，只要化合价允许，连接点可为碳或氮原子。在一些实施方案中，优选3至10元杂环基，其为具有环碳原子和1至5个环杂原子的3至10元非芳香环系；在一些实施方案中，优选5至10元杂环基，其为具有环碳原子和1至5个环杂原子的5至10元非芳香环系；在一些实施方案中，优选3至8元杂环基，其为具有环碳原子和1至4个环杂原子的3至8元非芳香环系；在一些实施方案中，优选3至7元杂环基，其为具有环碳原子和1至4个环杂原子的3至7元非芳香环系；优选5至7元杂环基，其为具有环碳原子和1至3个环杂原子的5至7元非芳香环系；优选3至6元杂环基，其为具有环碳原子和1至3个环杂原子的3至6元非芳香环系；优选4至6元杂环基，其为具有环碳原子和1至3个环杂原子的4至6元非芳香环系；更优选5至6元杂环基，其为具有环碳原子和1至3个环杂原子的5至6元非芳香环系；优选5元杂环基，其为具有环碳原子和1至3个环杂原子的5元非芳香环系；优选6元杂环基，其为具有环碳原子和1至3个环杂原子的6元非芳香环系。杂环基还包括其中上述杂环基环与一个或多个环烷基稠合的环体系，其中连接点在杂环基环上，或其中上述杂环基环与一个或多个芳基或杂芳基稠合的环体系，其中连接点在杂环基环上；且在这样的情况下，环成员的数目继续表示在杂环基环体系中环成员的数目。杂环基还包括其中上述杂环基环，其中任意不相邻的碳或氮原子上的取代基相连形成桥环，一起形成共用两个或两个以上碳或氮原子的多环杂烷烃。杂环基还包括其中上述杂环基环，其中同一碳原子上的取代基相连成环，一起形成共用一个碳原子的多环杂烷烃。示例性的包含一个杂原子的3元杂环基包括但不限于：氮杂环丙烷基、氧杂环丙烷基、硫杂环丙烷基(thiorenyl)。示例性的含有一个杂原子的4元杂环基包括但不限于：氮杂环丁烷基、氧杂环丁烷基和硫杂环丁烷基。示例性的含有一个杂原子的5元杂环基包括但不限于：四氢呋喃基、二氢呋喃基、四氢噻吩基、二氢噻吩基、吡咯烷基、二氢吡咯基和吡咯基-2,5-二酮。示例性的包含两个杂原子的5元杂环基包括但不限于：吡唑烷基、二氧杂环戊烷基、氧硫杂环戊烷基(oxasulfuranyl)、二硫杂环戊烷基(disulfuranyl)和噁唑烷-2-酮。示例性的包含三个杂原子的5元杂环基包括但不限于：三唑啉基、噁二唑啉基和噻二唑啉基。示例性的包含一个杂原子的6元杂环基包括但不限于：哌啶基、四氢吡喃基、二氢吡啶基和硫杂环己烷基(thianyl)。示例性的包含两个杂原子的6元杂环基包括但不限于：哌嗪基、吗啉基、二硫杂环己烷基、二噁烷基。示例性的包含三个杂原子的6元杂环基包括但不限于：六氢三嗪基(triazinanyl)。示例性的含有一个杂原子的7元杂环基包括但不限于：氮杂环庚烷基、氧杂环庚烷基和硫杂环庚烷基。示例性的与C6芳基环稠合的5元杂环基(在本文中也称作5,6-双环杂环基)包括但不限于：二氢吲哚基、异二氢吲哚基、二氢苯并呋喃基、二氢苯并噻吩基、苯并噁唑啉酮基，等等。示例性的与C6芳基环稠合的6元杂环基(本文还指的是6,6-双环杂环基)包括但不限于：四氢喹啉基、四氢异喹啉基，等等。杂环基还包括上述杂环基与一个环烷基、杂环基、芳基或杂芳基共享一个或两个原子，形成桥环或螺环，只要化合价允许，共享的原子可为碳或氮原子。杂环基还包括上述杂环基与杂环基基团可以被一或多个取代基任选取代，例如，被1至5个取代基、1至3个取代基或1个取代基取代。
“C6-10芳基”是指具有6-10个环碳原子和零个杂原子的单环或多环的(例如，双环)4n+2芳族环体系(例如，具有以环状排列共享的6或10个π电子)的基团。在一些实施方案中，芳基具有六个环碳原子(“C6芳基”；例如，苯基)。在一些实施方案中，芳基具有十个环碳原子(“C10芳基”；例如，萘基，例如，1-萘基和2-萘基)。芳基还包括其中上述芳基环与一个或多个环烷基或杂环基稠合的环系统，而且连接点在所述芳基环上，在这种情况下，碳原子的数目继续表示所述芳基环系统中的碳原子数目。芳基基团可以被一或多个取代基任选取代，例如，被1至5个取代基、1至3个取代基或1个取代基取代。
“5-14元杂芳基”或“5至14元杂芳基”是指具有环碳原子和1-4个环杂原子的5-14元单环或双环的4n+2芳族环体系(例如，具有以环状排列共享的6、10或14个π电子)的基团，其中每个杂原子独立地选自氮、氧和硫。在含有一个或多个氮原子的杂芳基中，只要化合价允许，连接点可以是碳或氮原子。杂芳基双环系统在一个或两个环中可以包括一个或多个杂原子。杂芳基还包括其中上述杂芳基环与一个或多个环烷基或杂环基稠合的环系统，而且连接点在所述杂芳基环上，在这种情况下，碳原子的数目继续表示所述杂芳基环系统中的碳原子数目。在一些实施方案中，5-10元杂芳基是优选的，其为具有环碳原子和1-4个环杂原子的5-10元单环或双环的4n+2芳族环体系。在另一些实施方案中，5-6元杂芳基是特别优选的，其为具有环碳原子和1-4个环杂原子的5-6元单环或双环的4n+2芳族环体系。示例性的含有一个杂原子的5元杂芳基包括但不限于：吡咯基、呋喃基和噻吩基。示例性的含有两个杂原子的5元杂芳基包括但不限于：咪唑基、吡唑基、噁唑基、异噁唑基、噻唑基和异噻唑基。示例性的含有三个杂原子的5元杂芳基包括但不限于：三唑基、噁二唑基(例如，1,2,4-噁二唑基)和噻二唑基。示例性的含有四个杂原子的5元杂芳基包括但不限于：四唑基。示例性的含有一个杂原子的6元杂芳基包括但不限于：吡啶基或吡啶酮基。示例性的含有两个杂原子的6元杂芳基包括但不限于：哒嗪基、嘧啶基和吡嗪基。示例性的含有三个或四个杂原子的6元杂芳基分别包括但不限于：三嗪基和四嗪基。示例性的含有一个杂原子的7元杂芳基包括但不限于：氮杂环庚三烯基、氧杂环庚三烯基和硫杂环庚三烯基。示例性的5,6-双环杂芳基包括但不限于：吲哚基、异吲哚基、吲唑基、苯并三唑基、苯并噻吩基、异苯并噻吩基、苯并呋喃基、苯并异呋喃基、苯并咪唑基、苯并噁唑基、苯并异噁唑基、苯并噁二唑基、苯并噻唑基、苯并异噻唑基、苯并噻二唑基、茚嗪基和嘌呤基。示例性的6,6-双环杂芳基包括但不限于：萘啶基、喋啶基、喹啉基、异喹啉基、噌琳基、喹喔啉基、酞嗪基和喹唑啉基。杂芳基基团可以被一或多个取代基任选取代，例如，被1至5个取代基、1至3个取代基或1个取代基取代。
“羟基烷基”是指被一个或多个羟基取代的烷基。
“烷氧基”是指直链或支链烷基的氧醚形式，即-O-烷基。类似地，“甲氧基”是指-O-CH3。
“化学键”是指单键。
“任选地被···取代”是指可以被指定的取代基取代，也可以为非取代。
上文定义的烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环基、芳基和杂芳基等基团除去另一个氢而形成的二价基团统称为“亚基”。环烷基、杂环基、芳基和杂芳基等成环的基团统称为“环基”。
本文定义的烷基、烯基、炔基、环烷基、杂环基、芳基和杂芳基等为任选取代的基团。
“核酸”是指单链或双链的脱氧核糖核酸(DNA)或核糖核酸(RNA)分子及其杂合分子。核酸分子的实例包括但不限于信使RNA(mRNA)、微小RNA(miRNA)、小干扰RNA(siRNA)、自扩增RNA(saRNA)和反义寡核苷酸(ASO)等。核酸可进一步被化学修饰，化学修饰选自假尿苷、N1-甲基-假尿苷、5-甲氧基尿苷、5-甲基胞嘧啶之一或其组合。mRNA分子含有蛋白质编码区，还可进一步含表达调控序列，典型的表达调控序列包括但不限于5'帽子(5'cap)、5'非翻译区(5'UTR)、3'非翻译区(3'UTR)、多聚腺苷酸序列(PolyA)、miRNA结合位点。
“阳离子脂质”是指在生理pH条件下能够带正电的脂质分子。在一些实施方式中，阳离子脂质为氨基脂质。
“中性脂质”是指在特定pH条件下不带电荷的脂质分子，例如生理pH条件。中性脂质的实例包括但不限于1，2-二硬脂酰基-sn-甘油-3-磷酸胆碱(DSPC)、1,2-二肉豆蔻酰基-sn-甘油-3-磷酸胆碱(DMPC)、1,2-二油酰基-sn-甘油-3-磷酸胆碱(DOPC)、1，2-二棕榈酰基-sn-甘油-3-磷酸胆碱(DPPC)、1-棕榈酰基-2-油酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱(POPC)、1,2-二油酰基-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺(DOPE)、1,2-二肉豆蔻酰基-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺(DMPE)、1-棕榈酰基-2-油酰-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺(POPE)、1,2-二棕榈酰基-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺(DPPE)。
“结构性脂质”是指通过填充脂质之间的间隙以增强纳米颗粒稳定性的脂质，常见的如类固醇类。类固醇为具有环戊烷骈多氢菲类碳骨架的化合物，在一个优选的实施方案中，所述类固醇选自胆固醇、谷甾醇、粪甾醇、岩皂甾醇、菜籽甾醇、麦角固醇、番茄碱、熊果酸、α-生育酚、豆甾醇、燕麦甾醇、麦角骨化醇或菜油甾醇。
“聚合物脂质”是指含有聚合物部分和脂质部分的分子。在一些实施方式中，聚合物脂质为聚乙二醇(PEG)脂质。其它能够减少聚集的脂质，如具有不带电荷、亲水性、空间阻隔部分的化合物与脂质偶联的产物亦可使用。
“脂质纳米颗粒”是指含有脂质成分、具有纳米级尺寸的颗粒。
“生物可降解基团”是指含有生物可降解键的官能团，例如酯、二硫键和酰胺等。生物降解作用可以影响从体内清除化合物的过程。本发明的生物可降解基团的方向为从可电离脂质分子中头部到尾部的方向。
其它定义
本文所用的术语“治疗”涉及逆转、减轻、抑制该术语适用的障碍或病症的进展或者预防之，或者这类障碍或病症的一种或多种症状。本文所用的名词“治疗”涉及动词治疗的动作，后者是如刚才所定义的。
本文所用的术语“药学上可接受的盐”表示本发明化合物的那些羧酸盐、氨基酸加成盐，它们在可靠的医学判断范围内适用于与患者组织接触，不会产生不恰当的毒性、刺激作用、变态反应等，与合理的益处/风险比相称，就它们的预期应用而言是有效的，包括(可能的话)本发明化合物的两性离子形式。
药学上可接受的碱加成盐是与金属或胺生成的，例如碱金属与碱土金属氢氧化物或有机胺。用作阳离子的金属的实例有钠、钾、镁、钙等。适合的胺的实例有N,N'-二苄基乙二胺、氯普鲁卡因、胆碱、二乙醇胺、乙二胺、N-甲基葡糖胺和普鲁卡因。
酸性化合物的碱加成盐可以这样制备，按照常规方式使游离酸形式与足量所需的碱接触，生成盐。按照常规方式使盐形式与酸接触，再分离游离酸，可以使游离酸再生。游离酸形式在某些物理性质上多少不同于它们各自的盐形式，例如在极性溶剂中的溶解度，但是出于本发明的目的，盐还是等价于它们各自的游离酸。
盐可以是从无机酸制备的硫酸盐、焦硫酸盐、硫酸氢盐、亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、硝酸盐、磷酸盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐、偏磷酸盐、焦磷酸盐、氯化物、溴化物、碘化物，酸例如盐酸、硝酸、硫酸、氢溴酸、氢碘酸、磷酸等。代表性盐包括：氢溴酸盐、盐酸盐、硫酸盐、硫酸氢盐、硝酸盐、乙酸盐、草酸盐、戊酸盐、油酸盐、棕榈酸盐、硬脂酸盐、月桂酸盐、硼酸盐、苯甲酸盐、乳酸盐、磷酸盐、甲苯磺酸盐、柠檬酸盐、马来酸盐、富马酸盐、琥珀酸盐、酒石酸盐、萘甲酸盐、甲磺酸盐、葡庚糖酸盐、乳糖酸盐、月桂基磺酸盐和羟乙磺酸盐等。盐也可以是从有机酸制备的，例如脂肪族一元与二元羧酸、苯基取代的烷酸、羟基烷酸、烷二酸、芳香族酸、脂肪族与芳香族磺酸等。代表性盐包括乙酸盐、丙酸盐、辛酸盐、异丁酸盐、草酸盐、丙二酸盐、琥珀酸盐、辛二酸盐、癸二酸盐、富马酸盐、马来酸盐、扁桃酸盐、苯甲酸盐、氯苯甲酸盆、甲基苯甲酸盐、二硝基苯甲酸盐、萘甲酸盐、苯磺酸盐、甲苯磺酸盐、苯乙酸盐、柠檬酸盐、乳酸盐、马来酸盐、酒石酸盐、甲磺酸盐等。药学上可接受的盐可以包括基于碱金属与碱土金属的阳离子，例如钠、锂、钾、钙、镁等，以及无毒的铵、季铵和胺阳离子，包括但不限于铵、四甲基铵、四乙基铵、甲胺、二甲胺、三甲胺、三乙胺、乙胺等。还涵盖氨基酸的盐，例如精氨酸盐、葡糖酸盐、半乳糖醛酸盐等(例如参见Berge S.M.et al.，”PharmaceuticalSalts,”J.Pharm.Sci.，1977；66：1-19，引入此作为参考)。
给药的“受试者”包括但不限于：人(即，任何年龄组的男性或女性，例如，儿科受试者(例如，婴儿、儿童、青少年)或成人受试者(例如，年轻的成人、中年的成人或年长的成人))和/或非人的动物，例如，哺乳动物，例如，灵长类(例如，食蟹猴、恒河猴)、牛、猪、马、绵羊、山羊、啮齿动物、猫和/或狗。在一些实施方案中，受试者是人。在一些实施方案中，受试者是非人动物。本文可互换使用术语“人”、“患者”和“受试者”。
“疾病”、“障碍”和“病症”在本文中可互换地使用。
除非另作说明，否则，本文使用的术语“治疗”包括受试者患有具体疾病、障碍或病症时所发生的作用，它降低疾病、障碍或病症的严重程度，或延迟或减缓疾病、障碍或病症的发展(“治疗性治疗”)，还包括在受试者开始患有具体疾病、障碍或病症之前发生的作用(“预防性治疗”)。
通常，药物组合物的“有效量”是指足以引起目标生物反应的数量。正如本领域普通技术人员所理解的那样，本发明药物组合物的有效量可以根据下列因素而改变：例如，生物学目标、药物组合物的药代动力学、所治疗的疾病、给药模式以及受试者的年龄健康情况和症状。有效量包括治疗有效量和预防有效量。
除非另作说明，否则，本文使用的药物组合物的“治疗有效量”是在治疗疾病、障碍或病症的过程中足以提供治疗益处的量，或使与疾病、障碍或病症有关的一或多种症状延迟或最小化的量。药物组合物的治疗有效量是指单独使用或与其它疗法联用时，治疗剂的量，它在治疗疾病、障碍或病症的过程中提供治疗益处。术语“治疗有效量”可以包括改善总体治疗、降低或避免疾病或病症的症状或病因、或增强其它治疗剂的治疗效果的量。
除非另作说明，否则，本文使用的药物组合物的“预防有效量”是足以预防疾病、障碍或病症的量，或足以预防与疾病、障碍或病症有关的一或多种症状的量，或防止疾病、障碍或病症复发的量。药物组合物的预防有效量是指单独使用或与其它药剂联用时，治疗剂的量，它在预防疾病、障碍或病症的过程中提供预防益处。术语“预防有效量”可以包括改善总体预防的量，或增强其它预防药剂的预防效果的量。
“组合”以及相关术语是指同时或依次给药本发明药物组合物和其它治疗剂。例如，本发明药物组合物可以与其它治疗剂以分开的单位剂型同时或依次给药，或与其它治疗剂一起在单一单位剂型中同时给药。
具体实施方案
本文中，“本发明化合物”指的是以下的式(I)、式(II)、式(II’))等化合物、其药学上可接受的盐、同位素变体、互变异构体或立体异构体。
本文中，化合物使用标准的命名法命名。具有非对称中心的化合物，应该明白(除非另有说明)所有的光学异构体及其混合物均包含在内。此外，除非另有规定，本发明所包括的所有异构体化合物与碳碳双键可能以Z和E的形式出现。在不同的互变异构形式存在的化合物，一个所述化合物并不局限于任何特定的互变异构体，而是旨在涵盖所有的互变异构形式。
本发明提供一种式(I)化合物，或其药学上可接受的盐、同位素变体、互变异构体或立体异构体：
其中，
M1、M2、M3和M4独立地选自-C(O)O-、-O-、-SC(O)O-、-OC(O)NRa-、-NRaC(O)NRa-、-OC(O)S-、-OC(O)O-、-NRaC(O)O-、-OC(O)-、-SC(O)-、-C(O)S-、-NRa-、-C(O)NRa-、-NRaC(O)-、-NRaC(O)S-、-SC(O)NRa-、-C(O)-、-OC(S)-、-C(S)O-、-OC(S)NRa-、-NRaC(S)O-、-S-S-或-S(O)0-2-；
Q选自亚苯基或亚杂芳基，其中，所述亚苯基或亚杂芳基任选地被一个或多个R*取代；
G1、G2、G3、G4和G5独立地选自化学键、C1-13亚烷基、C2-13亚烯基或C2-13亚炔基，其任选地被一个或多个R’取代；
R1和R2独立地选自C4-20烷基、C4-20烯基或C4-20炔基，其任选地被一个或多个R’取代，以及其中的一个或多个亚甲基单元任选且独立地被-NR”-替换；
R3和R4独立地选自H、C1-10烷基、C1-10卤代烷基、C2-10烯基、C2-10炔基、3至14元环烷基、3至14元杂环基、C6-10芳基或5至14元杂芳基，其任选地被一个或多个R*取代：
或者R3、R4与它们连接的N原子一起形成3至14元杂环基，其任选地被一个或多个R*取代；
R*独立地选自H、卤素、氰基、C1-10烷基、C1-10卤代烷基、-Lb-ORb、-Lb-SRb或-Lb-NRbRb；
R’独立地选自H、C1-20烷基、-Lc-ORc、-Lc-SRc或-Lc-NRcRc；
R”独立地选自H或C1-20烷基；
每个Ra、Rb和Rc独立地选自H、C1-20烷基、3至14元环烷基、3至14元杂环基，其任选地被一个或多个如下取代基取代：H、C1-20烷基、-Ld-ORd、-Ld-SRd或-Ld-NRdRd；
每个Rd独立地选自H或C1-20烷基；
每个Lb、Lc和Ld独立地选自化学键或C1-20亚烷基。
M1、M2、M3和M4
在一个实施方式中，M1为-C(O)O-；在另一个实施方式中，M1为-O-；在另一个实施方式中，M1为-SC(O)O-；在另一个实施方式中，M1为-OC(O)NRa-；在另一个实施方式中，M1为-NRaC(O)NRa-；在另一个实施方式中，M1为-OC(O)S-；在另一个实施方式中，M1为-OC(O)O-；在另一个实施方式中，M1为-NRaC(O)O-；在另一个实施方式中，M1为-OC(O)-；在另一个实施方式中，M1为-SC(O)-；在另一个实施方式中，M1为-C(O)S-；在另一个实施方式中，M1为-NRa-；在另一个实施方式中，M1为-C(O)NRa-；在另一个实施方式中，M1为-NRaC(O)-；在另一个实施方式中，M1为-NRaC(O)S-；在另一个实施方式中，M1为-SC(O)NRa-；在另一个实施方式中，M1为-C(O)-；在另一个实施方式中，M1为-OC(S)-；在另一个实施方式中，M1为-C(S)O-；在另一个实施方式中，M1为-OC(S)NRa-；在另一个实施方式中，M1为-NRaC(S)O-；在另一个实施方式中，M1为-S-S-；在另一个实施方式中，M1为-S(O)0-2-。
在一个实施方式中，M2为-C(O)O-；在另一个实施方式中，M2为-O-；在另一个实施方式中，M2为-SC(O)O-；在另一个实施方式中，M2为-OC(O)NRa-；在另一个实施方式中，M2为-NRaC(O)NRa-；在另一个实施方式中，M2为-OC(O)S-；在另一个实施方式中，M2为-OC(O)O-；在另一个实施方式中，M2为-NRaC(O)O-；在另一个实施方式中，M2为-OC(O)-；在另一个实施方式中，M2为-SC(O)-；在另一个实施方式中，M2为-C(O)S-；在另一个实施方式中，M2为-NRa-；在另一个实施方式中，M2为-C(O)NRa-；在另一个实施方式中，M2为-NRaC(O)-；在另一个实施方式中，M2为-NRaC(O)S-；在另一个实施方式中，M2为-SC(O)NRa-；在另一个实施方式中，M2为-C(O)-；在另一个实施方式中，M2为-OC(S)-；在另一个实施方式中，M2为-C(S)O-；在另一个实施方式中，M2为-OC(S)NRa-；在另一个实施方式中，M2为-NRaC(S)O-；在另一个实施方式中，M2为-S-S-；在另一个实施方式中，M2为-S(O)0-2-。
在一个实施方式中，M3为-C(O)O-；在另一个实施方式中，M3为-O-；在另一个实施方式中，M3为-SC(O)O-；在另一个实施方式中，M3为-OC(O)NRa-；在另一个实施方式中，M3为-NRaC(O)NRa-；在另一个实施方式中，M3为-OC(O)S-；在另一个实施方式中，M3为-OC(O)O-；在另一个实施方式中，M3为-NRaC(O)O-；在另一个实施方式中，M3为-OC(O)-；在另一个实施方式中，M3为-SC(O)-；在另一个实施方式中，M3为-C(O)S-；在另一个实施方式中，M3为-NRa-；在另一个实施方式中，M3为-C(O)NRa-；在另一个实施方式中，M3为-NRaC(O)-；在另一个实施方式中，M3为-NRaC(O)S-；在另一个实施方式中，M3为-SC(O)NRa-；在另一个实施方式中，M3为-C(O)-；在另一个实施方式中，M3为-OC(S)-；在另一个实施方式中，M3为-C(S)O-；在另一个实施方式中，M3为-OC(S)NRa-；在另一个实施方式中，M3为-NRaC(S)O-；在另一个实施方式中，M3为-S-S-；在另一个实施方式中，M3为-S(O)0-2-。
在一个实施方式中，M4为-C(O)O-；在另一个实施方式中，M4为-O-；在另一个实施方式中，M4为-SC(O)O-；在另一个实施方式中，M4为-OC(O)NRa-；在另一个实施方式中，M4为-NRaC(O)NRa-；在另一个实施方式中，M4为-OC(O)S-；在另一个实施方式中，M4为-OC(O)O-；在另一个实施方式中，M4为-NRaC(O)O-；在另一个实施方式中，M4为-OC(O)-；在另一个实施方式中，M4为-SC(O)-；在另一个实施方式中，M4为-C(O)S-；在另一个实施方式中，M4为-NRa-；在另一个实施方式中，M4为-C(O)NRa-；在另一个实施方式中，M4为-NRaC(O)-；在另一个实施方式中，M4为-NRaC(O)S-；在另一个实施方式中，M4为-SC(O)NRa-；在另一个实施方式中，M4为-C(O)-；在另一个实施方式中，M4为-OC(S)-；在另一个实施方式中，M4为-C(S)O-；在另一个实施方式中，M4为-OC(S)NRa-；在另一个实施方式中，M4为-NRaC(S)O-；在另一个实施方式中，M4为-S-S-；在另一个实施方式中，M4为-S(O)0-2-。
在一个更具体的实施方式中，M1、M2、M3和M4独立地选自-C(O)O-、-O-、-SC(O)O-、-OC(O)NH-、-NHC(O)NH-、-OC(O)S-、-OC(O)O-、-NHC(O)O-、-OC(O)-、-SC(O)-、-C(O)S-、-NH-、-C(O)NH-、-NHC(O)-、-NHC(O)S-、-SC(O)NH-、-C(O)-、-OC(S)-、-C(S)O-、-OC(S)NH-或-NHC(S)O-；在一个更具体的实施方式中，M1、M2、M3和M4独立地选自-OC(O)O-、-C(O)O-或-OC(O)-；在一个更具体的实施方式中，M1、M2、M3和M4独立地选自-C(O)O-或-OC(O)-；在一个更具体的实施方式中，M1、M2、M3和M4均为-C(O)O-。
Q
在一个实施方式中，Q为亚苯基；在另一个实施方式中，Q为亚杂芳基；在另一个实施方式中，Q为亚吡啶基；在另一个实施方式中，Q为亚吡嗪基；在另一个实施方式中，所述亚苯基或亚杂芳基任选地被一个或多个R*取代。
在一个更具体的实施方式中，Q选自亚苯基或5-6元亚杂芳基；在一个更具体的实施方式中，Q优选自亚苯基、亚吡啶基或亚吡嗪基；在另一个更具体的实施方式中，Q优选为亚苯基。
G1、G2、G3、G4和G5
在一个实施方式中，G1为化学键；在另一个实施方式中，G1为C1-13亚烷基；在另一个实施方式中，G1为C2-13亚烯基；在另一个实施方式中，G1为C2-13亚炔基；在另一个实施方式中，所述C1-13亚烷基、C2-13亚烯基或C2-13亚炔基任选地被一个或多个R’取代。
在一个实施方式中，G2为化学键；在另一个实施方式中，G2为C1-13亚烷基；在另一个实施方式中，G2为C2-13亚烯基；在另一个实施方式中，G2为C2-13亚炔基；在另一个实施方式中，所述C1-13亚烷基、C2-13亚烯基或C2-13亚炔基任选地被一个或多个R’取代。
在一个实施方式中，G3为化学键；在另一个实施方式中，G3为C1-13亚烷基；在另一个实施方式中，G3为C2-13亚烯基；在另一个实施方式中，G3为C2-13亚炔基；在另一个实施方式中，所述C1-13亚烷基、C2-13亚烯基或C2-13亚炔基任选地被一个或多个R’取代。
在一个实施方式中，G4为化学键；在另一个实施方式中，G4为C1-13亚烷基；在另一个实施方式中，G4为C2-13亚烯基；在另一个实施方式中，G4为C2-13亚炔基；在另一个实施方式中，所述C1-13亚烷基、C2-13亚烯基或C2-13亚炔基任选地被一个或多个R’取代。
在一个实施方式中，G5为化学键；在另一个实施方式中，G5为C1-13亚烷基；在另一个实施方式中，G5为C2-13亚烯基；在另一个实施方式中，G5为C2-13亚炔基；在另一个实施方式中，所述C1-13亚烷基、C2-13亚烯基或C2-13亚炔基任选地被一个或多个R’取代。
在一个更具体的实施方式中，G1的总长度为3个碳原子；在另一个更具体的实施方式中，G1的总长度为4个碳原子；在另一个更具体的实施方式中，G1的总长度为5个碳原子；在另一个更具体的实施方式中，G1的总长度为6个碳原子；在另一个更具体的实施方式中，G1的总长度为7个碳原子；在另一个更具体的实施方式中，G1的总长度为8个碳原子；在另一个更具体的实施方式中，G1的总长度为9个碳原子；在另一个更具体的实施方式中，G1的总长度为10个碳原子；在另一个更具体的实施方式中，G1的总长度为11个碳原子；在另一个更具体的实施方式中，G1的总长度为12个碳原子；在另一个更具体的实施方式中，G1的总长度为13个碳原子。
在一个更具体的实施方式中，G2的总长度为3个碳原子；在另一个更具体的实施方式中，G2的总长度为4个碳原子；在另一个更具体的实施方式中，G2的总长度为5个碳原子；在另一个更具体的实施方式中，G2的总长度为6个碳原子；在另一个更具体的实施方式中，G2的总长度为7个碳原子；在另一个更具体的实施方式中，G2的总长度为8个碳原子；在另一个更具体的实施方式中，G2的总长度为9个碳原子；在另一个更具体的实施方式中，G2的总长度为10个碳原子；在另一个更具体的实施方式中，G2的总长度为11个碳原子；在另一个更具体的实施方式中，G2的总长度为12个碳原子；在另一个更具体的实施方式中，G2的总长度为13个碳原子。
在一个更具体的实施方式中，G1或G2的总长度为5、6、7或8个碳原子；在另一个更具体的实施方式中，G1或G2的总长度为6个碳原子。
在一个更具体的实施方式中，G3为化学键或C1-6亚烷基；在另一个更具体的实施方式中，G3为化学键。
在一个更具体的实施方式中，G4为化学键或C1-6亚烷基；在另一个更具体的实施方式中，G4为亚甲基。
在一个更具体的实施方式中，G5为化学键或C1-6亚烷基；在另一个更具体的实施方式中，G5为亚丙基。
R1和R2
在一个实施方式中，R1为C4-20烷基；在另一个实施方式中，R1为C4-20烯基；在另一个实施方式中，R1为C4-20炔基；在另一个实施方式中，R1任选地被一个或多个R’取代；在另一个实施方式中，R1的一个或多个亚甲基单元任选且独立地被-NR”-替换。
在一个实施方式中，R2为C4-20烷基；在另一个实施方式中，R2为C4-20烯基；在另一个实施方式中，R2为C4-20炔基；在另一个实施方式中，R2任选地被一个或多个R’取代；在另一个实施方式中，R2的一个或多个亚甲基单元任选且独立地被-NR”-替换。
在一个更具体的实施方式中，R1为-(CH2)7CH3；在另一个更具体的实施方式中，R1为-(CH2)8CH3；在另一个更具体的实施方式中，R1为-(CH2)9CH3；在另一个更具体的实施方式中，R1为-(CH2)10CH3；在另一个更具体的实施方式中，R1为-(CH2)11CH3；在另一个更具体的实施方式中，R1为-CH2-C≡C-(CH2)5CH3；在另一个更具体的实施方式中，R1为-CH2-C≡C-(CH2)6CH3；在另一个更具体的实施方式中，R1为-(CH2)2-C≡C-(CH2)5CH3；在另一个更具体的实施方式中，R1为-(CH2)4-C≡C-(CH2)3CH3；在另一个更具体的实施方式中，R1为-CH2-CH＝CH-(CH2)5CH3；在另一个更具体的实施方式中，R1为-CH2-CH＝CH-(CH2)6CH3；在另一个更具体的实施方式中，R1为-(CH2)2-CH＝CH-(CH2)5CH3；在另一个更具体的实施方式中，R1为-(CH2)4-CH＝CH-(CH2)3CH3；在另一个更具体的实施方式中，R1为-(CH2)5-CH＝CH-CH2CH3；在另一个更具体的实施方式中，R1为在另一个更具体的实施方式中，R1为/>在另一个更具体的实施方式中，R1为/>在另一个更具体的实施方式中，R1为在另一个更具体的实施方式中，R1为/>在另一个更具体的实施方式中，R1为/>在另一个更具体的实施方式中，R1为/>在另一个更具体的实施方式中，R1为/>在另一个更具体的实施方式中，R1为在另一个更具体的实施方式中，R1为/>在另一个更具体的实施方式中，R1为/>在另一个更具体的实施方式中，R1为/>
在一个更具体的实施方式中，R2为-(CH2)7CH3；在另一个更具体的实施方式中，R2为-(CH2)8CH3；在另一个更具体的实施方式中，R2为-(CH2)9CH3；在另一个更具体的实施方式中，R2为-(CH2)10CH3；在另一个更具体的实施方式中，R2为-(CH2)11CH3；在另一个更具体的实施方式中，R2为-CH2-C≡C-(CH2)5CH3；在另一个更具体的实施方式中，R2为-CH2-C≡C-(CH2)6CH3；在另一个更具体的实施方式中，R2为-(CH2)2-C≡C-(CH2)5CH3；在另一个更具体的实施方式中，R2为-(CH2)4-C≡C-(CH2)3CH3；在另一个更具体的实施方式中，R2为-CH2-CH＝CH-(CH2)5CH3；在另一个更具体的实施方式中，R2为-CH2-CH＝CH-(CH2)6CH3；在另一个更具体的实施方式中，R2为-(CH2)2-CH＝CH-(CH2)5CH3；在另一个更具体的实施方式中，R2为-(CH2)4-CH＝CH-(CH2)3CH3；在另一个更具体的实施方式中，R2为-(CH2)5-CH＝CH-CH2CH3；在另一个更具体的实施方式中，R2为在另一个更具体的实施方式中，R2为/>在另一个更具体的实施方式中，R2为/>在另一个更具体的实施方式中，R2为在另一个更具体的实施方式中，R2为/>在另一个更具体的实施方式中，R2为/>在另一个更具体的实施方式中，R2为/>在另一个更具体的实施方式中，R2为/>在另一个更具体的实施方式中，R2为在另一个更具体的实施方式中，R2为/>在另一个更具体的实施方式中，R2为/>在另一个更具体的实施方式中，R2为/>/>
R3和R4
在一个实施方式中，R3为H；在另一个实施方式中，R3为C1-10烷基；在另一个实施方式中，R3为C1-10卤代烷基；在另一个实施方式中，R3为C2-10烯基；在另一个实施方式中，R3为C2-10炔基；在另一个实施方式中，R3为3至14元环烷基；在另一个实施方式中，R3为3至14元杂环基；在另一个实施方式中，R3为C6-10芳基；在另一个实施方式中，R3为5至14元杂芳基；在另一个实施方式中，R3任选地被一个或多个R*取代。
在一个实施方式中，R4为H；在另一个实施方式中，R4为C1-10烷基；在另一个实施方式中，R4为C1-10卤代烷基；在另一个实施方式中，R4为C2-10烯基；在另一个实施方式中，R4为C2-10炔基；在另一个实施方式中，R4为3至14元环烷基；在另一个实施方式中，R4为3至14元杂环基；在另一个实施方式中，R4为C6-10芳基；在另一个实施方式中，R4为5至14元杂芳基；在另一个实施方式中，R4任选地被一个或多个R*取代。
在一个实施方式中，R3、R4与它们连接的N原子一起形成3至14元杂环基；在另一个实施方式中，所述3至14元杂环基任选地被一个或多个R*取代。
在一个更具体的实施方式中，R3和R4独立地选自C1-6烷基，其任选地被羟基或C1-6烷氧基取代；在一个更具体的实施方式中，R3和R4独立地选自C1-6烷基，其任选地被羟基取代；在一个更具体的实施方式中，R3和R4独立地选自C1-3烷基，其任选地被羟基取代；在另一个更具体的实施方式中，R3和R4均为甲基、羟基乙基或羟基丙基；在另一个更具体的实施方式中，R3和R4均为羟基乙基。
R*
在一个实施方式中，R*为H；在另一个实施方式中，R*为卤素；在另一个实施方式中，R*为氰基；在另一个实施方式中，R*为C1-10烷基；在另一个实施方式中，R*为C1-10卤代烷基；在另一个实施方式中，R*为-Lb-ORb；在另一个实施方式中，R*为-Lb-SRb；在另一个实施方式中，R*为-Lb-NRbRb。
R’
在一个实施方式中，R’为H；在另一个实施方式中，R’为C1-20烷基；在另一个实施方式中，R’为-Lc-ORc；在另一个实施方式中，R’为-Lc-SRc；在另一个实施方式中，R’为-Lc-NRcRc。
R”
在一个实施方式中，R”为H；在一个实施方式中，R”为C1-20烷基。
Ra、Rb和Rc
在一个实施方式中，Ra为H；在另一个实施方式中，Ra为C1-20烷基；在另一个实施方式中，Ra为3至14元环烷基；在另一个实施方式中，Ra为3至14元杂环基；在另一个实施方式中，Ra任选地被一个或多个如下取代基取代：H、C1-20烷基、-Ld-ORd、-Ld-SRd或-Ld-NRdRd。
在一个实施方式中，Rb为H；在另一个实施方式中，Rb为C1-20烷基；在另一个实施方式中，Rb为3至14元环烷基；在另一个实施方式中，Rb为3至14元杂环基；在另一个实施方式中，Rb任选地被一个或多个如下取代基取代：H、C1-20烷基、-Ld-ORd、-Ld-SRd或-Ld-NRdRd。
在一个实施方式中，Rc为H；在另一个实施方式中，Rc为C1-20烷基；在另一个实施方式中，Rc为3至14元环烷基；在另一个实施方式中，Rc为3至14元杂环基；在另一个实施方式中，Rc任选地被一个或多个如下取代基取代：H、C1-20烷基、-Ld-ORd、-Ld-SRd或-Ld-NRdRd。
Rd
在一个实施方式中，Rd为H；在另一个实施方式中，Rd为C1-20烷基。
Lb、Lc和Ld
在一个实施方式中，Lb为化学键；在另一个实施方式中，Lb为C1-20亚烷基。
在一个实施方式中，Lc为化学键；在另一个实施方式中，Lc为C1-20亚烷基。
在一个实施方式中，Ld为化学键；在另一个实施方式中，Ld为C1-20亚烷基。
在一个更具体的实施方式中，所述式(Ⅰ)化合物，或其药学上可接受的盐、同位素变体、互变异构体或立体异构体，其具有以下结构：
其中，
a选自1、2、3、4、5或6，
其余各基团定义同式(I)化合物。
在一个更具体的实施方式中，所述式(Ⅱ)化合物，或其药学上可接受的盐、同位素变体、互变异构体或立体异构体，其中，
a选自1、2、3、4或5；优选为2、3或4；优选为3；
M1和M2独立地选自-C(O)O-、-OC(O)-、-C(O)S-、-SC(O)-、-C(O)NRa-、或-NRaC(O)-；优选为-C(O)O-或-OC(O)-；
G1和G2独立地选自C4-12亚烷基或C4-12亚烯基；
R1和R2独立地选自C4-20烷基、C4-20烯基或C4-20炔基，其任选地被一个或多个R’取代，以及其中的一个或多个亚甲基单元任选且独立地被-NR”-替换；
R’独立地选自H或C1-20烷基；
R”独立地选自H或C1-20烷基；
R3和R4独立地选自C1-6烷基，其任选地被一个或多个羟基取代：
每个Ra独立地选自H、C1-20烷基、3至14元环烷基或3至14元杂环基。
在一个更具体的实施方式中，所述式(Ⅱ)化合物，或其药学上可接受的盐、同位素变体、互变异构体或立体异构体，其中，
R3和R4独立地选自羟基取代的C1-6烷基。
在一个实施方式中，所述式(I)化合物，或其药学上可接受的盐、同位素变体、互变异构体或立体异构体，其中，所述化合物选自以下：
或其药学上可接受的盐、同位素变体、互变异构体或立体异构体。
本发明还提供一种通式(Ⅱ’)化合物的制备方法，该方法包括：
通式(Ⅱ’a)化合物与反应，得到通式(Ⅱ’)化合物；
其中，
a选自1、2、3、4、5或6，
X为卤素，优选为Br；
其余各基团定义同式(I)化合物。
本发明化合物可包括一个或多个不对称中心，且因此可以存在多种立体异构体形式，例如，对映异构体和/或非对映异构体形式。例如，本发明化合物可为单独的对映异构体、非对映异构体或几何异构体(例如顺式和反式异构体)，或者可为立体异构体的混合物的形式，包括外消旋体混合物和富含一种或多种立体异构体的混合物。异构体可通过本领域技术人员已知的方法从混合物中分离，所述方法包括：手性高压液相色谱法(HPLC)以及手性盐的形成和结晶；或者优选的异构体可通过不对称合成来制备。
本发明化合物可以互变异构体形式存在。互变异构体为因分子中某一原子在两个位置迅速移动而产生的官能团异构体。互变异构体是一种特殊的官能团异构体，一对互变异构体可以互相转换，但通常以比较稳定的一种异构体为其主要的存在形式。最主要的例子为烯醇式和酮式互变异构体。
本发明还包括同位素标记的化合物(同位素变体)，它们等同于式(I)、式(II)或式(Ⅱ’)所述的那些，但一个或多个原子被原子质量或质量数不同于自然界常见的原子质量或质量数的原子所代替。可以引入本发明化合物中的同位素的实例包括氢、碳、氮、氧、磷、硫、氟和氯的同位素，分别例如2H、3H、13C、11C、14C、15N、18O、17O、31P、32P、35S、18F和36Cl。含有上述同位素和/或其它原子的其它同位素的本发明化合物、其前体药物和所述化合物或所述前体药物的药学上可接受的盐都属于本发明的范围。某些同位素标记的本发明化合物、例如引入放射性同位素(例如3H和14C)的那些可用于药物和/或底物组织分布测定。氚、即3H和碳-14、即14C同位素是特别优选的，因为它们容易制备和检测。进而，被更重的同位素取代，例如氘、即2H，由于代谢稳定性更高可以提供治疗上的益处，例如延长体内半衰期或减少剂量需求，因而在有些情况下可能是优选的。同位素标记的本发明式(Ⅰ)、式(ⅠI)或式(Ⅱ’)化合物及其前体药物一般可以这样制备，在进行下述流程和/或实施例与制备例所公开的工艺时，用容易得到的同位素标记的试剂代替非同位素标记的试剂。
本发明还提供药物制剂，包含治疗有效量的式(I)、式(II)或式(Ⅱ’)化合物或其治疗学上可接受的盐和其药学上可接受的载体、稀释剂或赋形剂。所有这些形式都属于本发明。
药物组合物和试剂盒
在另一方面，本发明提供了药物组合物，其包含本发明纳米颗粒组合物和药学上可接受的赋形剂或药学上可接受的载体，所述纳米颗粒组合物包含本发明化合物。
用于本发明的药学上可接受的赋形剂是指不会破坏一起调配的化合物的药理学活性的无毒载剂、佐剂或媒剂。可以用于本发明组合物中的药学上可接受的载剂、佐剂或媒剂包括(但不限于)离子交换剂、氧化铝、硬脂酸铝、卵磷脂、血清蛋白(如人类血清白蛋白)、缓冲物质(如磷酸盐)、甘氨酸、山梨酸、山梨酸钾、饱和植物脂肪酸的偏甘油酯混合物、水、盐或电解质(如硫酸鱼精蛋白)、磷酸氢二钠、磷酸氢钾、氯化钠、锌盐、硅胶、三硅酸镁、聚乙烯吡咯烷酮、基于纤维素的物质、聚乙二醇、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酸酯、蜡、聚乙烯-聚氧丙烯-嵌段聚合物、聚乙二醇以及羊毛脂。
通常，可采用生理盐水作为药学上可接受的载体。其它适合载体包括(例如)水、缓冲水、0.9％盐水、0.3％甘氨酸等，包括用于提高稳定性的糖蛋白，例如白蛋白、脂蛋白、球蛋白等。在包含盐水或其它含有载体的盐的组合物中，优选在脂质颗粒形成之后添加载体。因此，在脂质-核酸组合物形成后，可将组合物稀释于药学上可接受的载体如生理盐水中。
本发明还包括试剂盒(例如，药物包装)。所提供的试剂盒可以包括本发明纳米颗粒组合物和其它治疗剂或诊断剂或预防剂，以及含有本发明纳米颗粒组合物和其它治疗剂或诊断剂或预防剂的第一和第二容器(例如，小瓶、安瓿瓶、瓶、注射器和/或可分散包装或其它合适的容器)。在一些实施方案中，提供的试剂盒还可以任选包括第三容器，其含有用于稀释或悬浮本发明纳米颗粒组合物和/或其它治疗剂或诊断剂或预防剂的药用赋形剂。在一些实施方案中，提供在第一容器和第二容器中的本发明纳米颗粒组合物和其它治疗剂或诊断剂或预防剂组合形成一个单位剂型。
给药
本发明提供的药物组合物可以通过许多途径给药，包括但不限于：口服给药、肠胃外给药、吸入给药、局部给药、直肠给药、鼻腔给药、口腔给药、阴道给药、通过植入剂给药或其它给药方式。例如，本文使用的肠胃外给药包括皮下给药、皮内给药、静脉内给药、肌肉内给药、关节内给药、动脉内给药、滑膜腔内给药、胸骨内给药、脑脊髓膜内给药、病灶内给药、和颅内的注射或输液技术。
通常，给予有效量的本发明药物组合物。按照有关情况，包括所治疗或预防的病症、选择的给药途径、实际给予的药物组合物、个体患者的年龄、体重和响应、患者症状的严重程度，等等，可以由医生确定实际上给予的药物组合物的量。
II.实施例
为使本发明的技术方案更清楚、明确，通过以下实施例对本发明进行进一步详细说明。以下实施例仅用于说明本发明的具体实施方式，以使本领域的技术人员能够理解本发明，但不用于限制本发明的保护范围。本发明的具体实施方式中，未作特别说明的技术手段或方法等为本领域的常规技术手段或方法等。实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
表1
英文或缩写 中文全称
DCM 二氯甲烷
DMF N，N-二甲基甲酰胺
DMAP 4-二甲氨基吡啶
DIPEA N，N-二异丙基乙胺
EDCI 1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺
NaH 氢化钠
TBAI 四丁基碘化铵
TosMIC 对甲基苯磺酰甲基异腈
实施例1：化合物1的制备
将TosMIC(20.5g，105mmol)，TBAI(7.8g，21.1mmol)化合物1-1(50.0g，211mmol)溶于400mL无水四氢呋喃中，反应液冰浴冷却，然后向反应体系中分批加入NaH(11.0g，274mmol,60％含量)，移除冰浴，反应于常温下搅拌反应至LC-MS监测TosMIC反应完全。反应体系用饱和氯化钠水溶液淬灭，乙酸乙酯萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥。过滤、旋蒸除去有机溶剂得1-2粗品(53.5g)，无需纯化直接用于下步反应。
化合物1-2(53.5g，105mmol)溶于二氯甲烷(400mL)中，向反应体系中加入50mL浓盐酸，常温反应2小时，TLC监测底物反应完全。反应体系用饱和氯化铵水溶液淬灭，用乙酸乙酯萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥。过滤、浓缩滤液至干得粗品。经硅胶柱分离纯化得化合物1-3(20.5g)。
将NaOH(7.19g，179.7mmol)于冰浴条件下分批加入化合物1-3(20.5g，59.9mmol)溶于乙醇(30mL)-水(60mL)混合溶液中，加入完成后移除冰浴常温搅拌，TLC监测反应原料消耗完全。旋蒸除去有机溶剂，用二氯甲烷萃取，收集水相层，用1M盐酸调节溶液pH值小于5，用二氯甲烷进行萃取，合并有机相并用无水硫酸钠干燥，过滤收集滤液，浓缩得化合物1-4(14.4g)。
化合物1-4(1.0g，3.5mmol)和1-溴正壬烷(1.47mL，7.7mmol)溶于DMF(10mL)中，向反应溶液中加入碳酸钾(1.93g，14.0mmol)，然后反应体系加热至80℃继续反应4小时。将反应液冷却至室温，反应体系用饱和氯化钠水溶液淬灭，乙酸乙酯萃取，合并有机相，有机相用水反洗3次，收集有机相，无水硫酸钠干燥。过滤、浓缩滤液至干得粗品，经硅胶柱纯化得化合物1-5(800mg)。
将化合物1-5(800mg，1.48mmol)溶于5.0mL甲醇中，向反应体系中加入硼氢化钠(112mg，2.96mmol)，常温反应，TLC监测反应物完全消失，反应体系用饱和氯化钠水溶液淬灭，用二氯甲烷萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥。过滤、浓缩滤液至干得粗品1-6(800mg)，无需纯化，直接用于下步反应。
将反应物1-6(600mg，1.1mmol)，1-7(248mg，1.65mmol)，EDCI(316mg，1.65mmol)，DMAP(67mg，0.55mmol)溶于10mL二氯甲烷中，反应液在常温搅拌反应12小时，反应液用饱和氯化钠水溶液淬灭，二氯甲烷萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥。过滤收集有机相，用旋转蒸发仪除去有机溶剂，粗品经硅胶柱纯化得化合物1-8(520mg)。
将化合物1-8(300mg，0.45mmol)溶于2.0mL甲醇中，向反应体系中加入硼氢化钠(51mg，1.35mmol)，常温反应，TLC监测反应物完全消失，反应体系用饱和氯化钠水溶液淬灭，用二氯甲烷萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥。过滤、浓缩滤液至干得粗品，所得粗品中间体溶于5.0mL二氯甲烷中，将化合物1-9(89mg，0.68mmol)，EDCI(130mg，0.68mmol)，DMAP(67mg，0.55mmol)，反应体系加热至40℃继续反应12小时，反应液用饱和氯化钠水溶液淬灭，二氯甲烷萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥。过滤收集有机相，用旋转蒸发仪除去有机溶剂，粗品经硅胶柱纯化得化合物1(50.6mg)。
1H NMR：(400MHz，CDCl3)：δ 0.88(t,J＝6.8Hz，6H)，1.19-1.37(m，36H)，1.55-1.68(m，12H)，1.82-1.89(m，2H)，2.25-2.29(m，10H)，2.32-2.40(m，2H)，2.44(t，J＝7.2Hz，2H)，4.04(t，J＝6.8Hz，4H)，5.07-5.14(m，1H)，5.16(s，2H)，7.40(d，J＝8.0Hz，2H)，8.01(d，J＝8.0Hz，2H)；ESI-MS m/z：788.6[M+H]+.
实施例2：化合物2的制备
化合物1-4(1.0g，3.5mmol)和1-溴正壬烷(0.67mL，3.5mmol)溶于DMF(10mL)中，向反应溶液中加入碳酸钾(1.93g，14.0mmol)，然后反应体系加热至80℃继续反应4小时。将反应液冷却至室温，反应体系用饱和氯化钠水溶液淬灭，乙酸乙酯萃取，合并有机相，有机相用水反洗3次，收集有机相，无水硫酸钠干燥。过滤、浓缩滤液至干得粗品，经硅胶柱纯化得化合物2-1(620mg)。
化合物2-1(620mg，1.5mmol，1.0eq.)溶于5.0mL二氯甲烷中，反应体系置于冰浴下冷却至0℃，加入2滴DMF，然后向反应液中滴加草酰氯(0.51mL，6.0mmol)，滴加完成后移除冰浴，常温搅拌1小时。用旋转蒸发仪除去溶剂得油状酰氯粗品(640mg)，直接用于下步反应。
将化合物2-2(429mg，2.0mmol)加入酰氯粗品(640mg)的DCM(3.0mL)溶液中，反应加热至70℃过夜反应。反应液冷却至室温，用旋转蒸发仪除去溶剂，粗品经硅胶柱纯化得到化合物2-3(574mg)。
参考实施例1的方法，制备化合物2，得到油状产品31.6mg。
1H NMR：(400MHz，CDCl3)：δ 0.88(t，J＝7.2Hz，6H)，1.19-1.41(m，44H)，1.53-1.68(m，12H)，1.84-1.95(m，2H)，2.25-2.29(m，4H)，2.32(s，6H)，2.43-2.47(m，3H)，3.95(d，J＝5.6Hz，2H)，4.04(t，J＝6.8Hz，2H)，5.07-5.12(m，1H)，5.17(s，2H)，7.40(d，J＝8.0Hz，2H)，8.01(d，J＝8.0Hz，2H)；ESI-MS m/z：858.6[M+H]+.
实施例3：化合物3的制备
参考实施例1的方法，制备化合物3，得到油状产品63.0mg。
1H NMR：(400MHz，CDCl3)：δ 0.87(t，J＝7.2Hz，12H)，1.19-1.41(m，60H)，1.52-1.70(m，10H)，1.98-2.05(m，2H)，2.27(t，J＝7.2Hz，4H)，2.50(t，J＝7.2Hz，2H)，2.52(s，6H)，2.69(t，J＝7.6Hz，2H)，3.94(d，J＝6.0Hz，4H)，5.07-5.12(m，1H)，5.17(s，2H)，7.40(d，J＝8.0Hz，2H)，8.02(d，J=8.0Hz，2H)；ESI-MS m/z：984.7[M+H]+.
实施例4：化合物4的制备
参考实施例1的方法，制备化合物4，得到油状产品31.3mg。
1H NMR：(400MHz，CDCl3)：δ 0.88(t，J＝7.2Hz，12H)，1.21-1.35(m，50H)，1.55-1.70(m，13H)，1.88-1.93(m，2H)，2.25-2.29(dt，J1＝3.2Hz，J2＝7.6Hz，4H)，2.32(s，6H)，2.45(t，J＝7.6Hz，2H)，3.95(d，J＝5.6Hz，2H)，4.04(t，J＝6.8Hz，2H)，5.07-5.16(m，1H)，5.17(s，2H)，7.40(d，J＝8.0Hz，2H)，8.01(d，J＝8.0Hz，2H)；ESI-MS m/z：900.6[M+H]+.
实施例5：化合物5的制备
参考实施例1的方法，制备化合物5，得到油状产品34.5mg。
1H NMR：(400MHz，CDCl3)：δ 0.88(t，J＝7.2Hz，9H)，1.21-1.37(m，46H)，1.56-1.67(m，13H)，1.80-1.88(m，2H)，2.24(s，6H)，2.24-2.29(dt，J1＝3.2Hz，J2-7.6Hz，4H)，2.31-2.37(m，2H)，2.43(t，J-7.6Hz，2H)，3.94(d，J-5.6Hz，2H)，4.04(t，J-6.8Hz，2H)，5.07-5.12(m，1H)，5.16(s，2H)，7.40(d，J-8.0Hz，2H)，8.01(d，J-8.0Hz，2H)；ESI-MS m/z：886.8[M+H]+.
实施例6：化合物6的制备
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将化合物1-8(300mg，0.45mmol)溶于2.0mL甲醇中，向反应体系中加入硼氢化钠(51mg，1.35mmol)，常温反应，TLC监测反应物完全消失，反应体系用饱和氯化钠水溶液淬灭，用二氯甲烷萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥。过滤、浓缩滤液至干得粗品，所得粗品中间体溶于5.0mL二氯甲烷中，将化合物4-溴丁酰氯(0.16mL，1.35mmol)，三乙胺(0.19mL，1.35mmol)加入反应液中，反应体系加热至40℃继续反应12小时，反应液用饱和氯化钠水溶液淬灭，二氯甲烷萃取，合并有机相，无水硫酸钠干燥。过滤收集有机相，用旋转蒸发仪除去有机溶剂，粗品经硅胶柱纯化得化合物6-1(241mg)。
将中间体化合物6-1(241mg，0.29mmol)溶于2.0mL DMF中，向反应液中加入DIPEA(0.1mL，0.58mmol)和二乙醇胺(83μL，0.87mmol)，常温搅拌反应12小时，除去反应溶剂后粗产品经柱分离纯化得到化合物6(43.1mg)。
1H NMR：(400MHz，CDCl3)：δ 0.88(t，J＝6.8Hz，6H)，1.21-1.38(m，36H)，1.55-1.70(m，12H)，1.84-1.91(m，2H)，2.27(t，J＝7.6Hz，4H)，2.43(t，J＝6.8Hz，2H)，2.64(t，J＝7.2Hz，2H)，2.71(t，J＝5.2Hz，4H)，3.65(t，J＝5.6Hz，4H)，4.04(t，J＝6.8Hz，4H)，5.08-5.13(m，1H)，5.17(s，2H)，7.41(d，J＝8.0Hz，2H)，8.02(d，J＝8.0Hz，2H)；ESI-MS m/z：848.6[M+H]+。
实施例7：化合物7的制备
参考实施例6的方法，制备化合物7，得到油状产品33.0mg。
1H NMR：(400MHz，CDCl3)：δ 0.88(t，J＝6.8Hz，9H)，1.21-1.37(m，44H)，1.55-1.70(m，14H)，1.75-1.81(m，4H)，1.88-1.96(m，2H)，2.27(dt，J1＝3.6Hz，J2＝7.6Hz，4H)，2.44(t，J＝6.8Hz，2H)，2.61-2.82(m，5H)，3.76(t，J＝5.6Hz，4H)，3.95(d，J＝5.6Hz，2H)，4.04(t，J＝6.8Hz，2H)，5.07-5.13(m，1H)，5.17(s，2H)，7.40(d，J＝8.0Hz，2H)，8.02(d，J＝8.0Hz，2H)；ESI-MS m/z：946.6[M+H]+。
实施例8：化合物8的制备
参考实施例6的方法，制备化合物8，得到油状产品31.0mg。
1H NMR：(400MHz，CDCl3)：δ 0.88(t，J＝6.8Hz，9H)，1.20-1.39(m，46H)，1.55-1.97(m，13H)，2.25-2.30(m，4H)，2.43-2.49(m，2H)，2.68-2.83(m，6H)，3.67-3.74(m，4H)，3.95(d，J＝5.6Hz，2H)，4.04(t，J＝6.8Hz，2H)，，5.07-5.14(m，1H)，5.17(s，2H)，7.41(d，J＝8.0Hz，2H)，8.02(d，J＝8.0Hz，2H)；ESI-MS m/z：918.8[M+H]+。
实施例9：化合物9的制备
参考实施例6的方法，制备化合物9，得到油状产品35.2mg。
1H NMR：(400MHz，CDCl3)：δ 0.88(t，J＝6.8Hz，6H)，1.22-1.38(m，40H)，1.54-1.68(m，14H)，1.89(m，2H)，2.25-2.29(m，4H)，2.46(t，J＝6.8Hz，2H)，2.64-2.76(m，6H)，3.67(t，J＝5.2Hz，4H)，4.04(t，J＝6.8Hz，4H)，5.08-5.13(m，1H)，5.17(s，2H)，7.41(d，J=8.0Hz，2H)，8.02(d，J＝8.0Hz，2H)；ESI-MS m/z：876.5[M+H]+。
实施例10：化合物10的制备
参考实施例6的方法，制备化合物10，得到油状产品32.6mg。
1H NMR：(400MHz，CDCl3)：δ 0.88(t，J＝6.8Hz，9H)，1.21-1.36(m，50H)，1.53-1.69(m，12H)，1.87-1.94(m，2H)，2.27(dt，J1＝3.2Hz，J2＝7.2Hz，4H)，2.46(t，J＝6.8Hz，2H)，2.66-2.78(m，6H)，3.68(t，J＝5.2Hz，4H)，3.95(d，J＝5.6Hz，2H)，4.04(t，J=6.8Hz，2H)，5.07-5.13(m，1H)，5.17(s，2H)，7.41(d，J=8.0Hz，2H)，8.02(d，J-8.0Hz，2H)；ESI-MS m/z：960.9[M+H]+。
采用上述实施例的方法合成得到表2化合物，或可使用相应中间体的类似方法合成。
表2
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药理实验
实验例1：纳米颗粒制备
用于脂质纳米颗粒组装的材料有：(1)可电离的脂质化合物：如本发明所设计合成的可电离脂质、SM102(购自AVT)或ALC0315(购自AVT)；(2)结构性脂质：如胆固醇Cholesterol(购自sigma-Aldrich)；(3)磷脂：如DSPC为1,2-二硬脂酰-SN-甘油-3-磷酸胆碱(Distearoylphosphatidylcholine，购自AVT)；(4)聚乙二醇化脂质化合物：如DMG-PEG2000为二肉豆蔻酰甘油-聚乙二醇2000(1,2-dimyristoyl-rac-glycero-3-methoxypolyethylene glycol-2000，购自AVT)；(5)核酸片段有效成分：如荧光素酶(Luciferase)mRNA，siRNA，CRISPR Cas 9mRNA等(自制)。脂质纳米颗粒组装材料名称及其结构式详见表3。
表3
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脂质纳米颗粒的制备方法：(1)将可电离的脂质化合物、胆固醇、磷脂和聚乙二醇化脂质分别按(摩尔百分比)50％，38.5％，10％和1.5％依次溶解混合于乙醇中；(2)将mRNA有效成分溶解于25mM醋酸钠溶液(pH＝4.5)；(3)使用自动化高通量微流控系统将溶解有脂质混合体的有机相和溶解有mRNA成分的水相按1∶1到1∶4范围的的流速比例进行混合，混合速度处于10mL/min到18mL/min；(4)制备出的脂质纳米颗粒(N/P比为6)用磷酸缓冲盐溶液进行稀释，并用截留分子量为30kDa的超滤管(购自Millipore)对纳米颗粒溶液进行超滤至原制备体积；(5)所得纳米颗粒经过0.2μm无菌滤膜的过滤除菌后于密封玻璃瓶中低温保存。
脂质纳米颗粒的制备方式包括微流控混合系统，但不限于此方法，也包括T-型混合器和乙醇注入法等。
实验例2：脂质纳米颗粒物理性质表征
使用Zetasizer Pro (购自Malvem Instruments Ltd)以及DynaPro NanoStar(购自Wyatt)动态光散射仪对制备的脂质纳米颗粒的颗粒大小和粒径分散系数(PDI)进行测量。脂质纳米颗粒对于RNA的包载程度由包封率来表征(Encapsulation Efficiency％)，该系数反映出脂质纳米颗粒与RNA片段的结合程度。该系数由Quant-itTMRiboGreen RNAAssay(购自Invitrogen)的方法来测量。脂质纳米颗粒样品于TE缓冲液(10mM Tris-HCl，1mM EDTA，pH＝7.5)稀释，取出部分样品溶液加入0.5％曲拉通(TritonX-100)于37℃静置30分钟。加入反应液后立即于Varioskan LUX多功能酶标仪(购自Thermofisher)在吸收光波段为485nm和发射光波段为528nm条件下读取荧光值从而得到包封率数值。
实验例3：动物实验
评估包载有荧光素酶mRNA(Trilink，L-7202)的纳米颗粒在小鼠体内的递送效果。试验小鼠为SPF级C57BL/6小鼠，雌性，6-8周龄，体重18-22g，购自北京斯贝福生物技术有限公司。所有动物在试验前进行适7天以上的应性饲养，试验期间自由进食饮水，光照12/12h明暗交替，室内温度为20-26℃，湿度为40-70％。将以上制备的包载有荧光素酶mRNA的脂质纳米颗粒以0.5mg/kg mRNA的单剂量以肌肉注射给药的方式注射进入小鼠体内，于给药后6小时解剖小鼠取出肌肉和肝脏，用小动物活体成像系统(IVIS LUMINA IⅠⅠ，购自PerkinElmer)对小鼠器官进行活体生物发光检测。检测的具体操作步骤如下：用生理盐水配制15mg/mL浓度的D-荧光素溶液，每只小鼠以腹腔注射的方式给予底物。给予底物9分钟以后将小鼠解剖，将取出的小鼠器官放入IVIS中，进行荧光成像并对荧光集中分布的部位进行数据采集以及数据分析。
脂质纳米颗粒载体的不同器官的体内递送效率以同一受试组内不同动物荧光强度和总光子数的平均值表示，如表4所示。荧光强度和总光子数的数值越高，表示脂质纳米颗粒对于该mRNA片段的体内递送效率越高。含有本发明阳离子脂质的脂质纳米颗粒具有预料不到的肌肉原位滞留的靶向选择性，其靶向效果均显著优于SM102和ALC0315，肌肉/肝脏递送效率的比值高于2倍。
表4
虽然本发明已通过其实施方式进行了全面的描述，但是值得注意的是，各种变化和修改对于本领域技术人员都是显而易见的。这样的变化和修改都应该包括在本发明所附权利要求的范围内。

Claims (12)

1.式(I)化合物，或其药学上可接受的盐、同位素变体、互变异构体或立体异构体：
其中，
M1、M2、M3和M4独立地选自-C(O)O-、-O-、-SC(O)O-、-OC(O)NRa-、-NRaC(O)NRa-、-OC(O)S-、-OC(O)O-、-NRaC(O)O-、-OC(O)-、-SC(O)-、-C(O)S-、-NRa-、-C(O)NRa-、-NRaC(O)-、-NRaC(O)S-、-SC(O)NRa-、-C(O)-、-OC(S)-、-C(S)O-、-OC(S)NRa-、-NRaC(S)O-、-S-S-或-S(O)0-2-；
Q选自亚苯基或亚杂芳基，其中，所述亚苯基或亚杂芳基任选地被一个或多个R*取代；
G1、G2、G3、G4和G5独立地选自化学键、C1-13亚烷基、C2-13亚烯基或C2-13亚炔基，其任选地被一个或多个R’取代；
R1和R2独立地选自C4-20烷基、C4-20烯基或C4-20炔基，其任选地被一个或多个R’取代，以及其中的一个或多个亚甲基单元任选且独立地被-NR”-替换；
R3和R4独立地选自H、C1-10烷基、C1-10卤代烷基、C2-10烯基、C2-10炔基、3至14元环烷基、3至14元杂环基、C6-10芳基或5至14元杂芳基，其任选地被一个或多个R*取代：
或者R3、R4与它们连接的N原子一起形成3至14元杂环基，其任选地被一个或多个R*取代；
R*独立地选自H、卤素、氰基、C1-10烷基、C1-10卤代烷基、-Lb-ORb、-Lb-SRb或-Lb-NRbRb；
R’独立地选自H、C1-20烷基、-Lc-ORc、-Lc-SRc或-Lc-NRcRc；
R”独立地选自H或C1-20烷基；
每个Ra、Rb和Rc独立地选自H、C1-20烷基、3至14元环烷基、3至14元杂环基，其任选地被一个或多个如下取代基取代：H、C1-20烷基、-Ld-ORd、-Ld-SRd或-Ld-NRdRd；
每个Rd独立地选自H或C1-20烷基；
每个Lb、Lc和Ld独立地选自化学键或C1-20亚烷基。
2.权利要求1的式(I)化合物，或其药学上可接受的盐、同位素变体、互变异构体或立体异构体，其中，M1、M2、M3和M4独立地选自-C(O)O-、-O-、-SC(O)O-、-OC(O)NH-、-NHC(O)NH-、-OC(O)S-、-OC(O)O-、-NHC(O)O-、-OC(O)-、-SC(O)-、-C(O)S-、-NH-、-C(O)NH-、-NHC(O)-、-NHC(O)S-、-SC(O)NH-、-C(O)-、-OC(S)-、-C(S)O-、-OC(S)NH-或-NHC(S)O-；优选地，M1、M2、M3和M4独立地选自-OC(O)O-、-C(O)O-或-OC(O)-；优选地，M1、M2、M3和M4独立地选自-C(O)O-或-OC(O)-；优选地，M1、M2、M3和M4均为-C(O)O-。
3.权利要求1或2的式(I)化合物，或其药学上可接受的盐、同位素变体、互变异构体或立体异构体，其中，Q选自亚苯基或5-6元亚杂芳基；优选为亚苯基、亚吡啶基或亚吡嗪基；优选为亚苯基。
4.权利要求1-3中任一项的式(I)化合物，或其药学上可接受的盐、同位素变体、互变异构体或立体异构体，其中，G1或G2的总长度独立地为3、4、5、6、7、8、9、10、11、12或13个碳原子；优选地，G1或G2的总长度独立地为5、6、7或8个碳原子；优选地，G1或G2的总长度为6个碳原子；
优选地，G3选自化学键或C1-6亚烷基；优选为化学键；优选地，G4选自化学键或C1-6亚烷基；优选为亚甲基；优选地，G5选自化学键或C1-6亚烷基；优选为亚丙基。
5.权利要求1-4中任一项的式(I)化合物，或其药学上可接受的盐、同位素变体、互变异构体或立体异构体，其中，R1和R2独立地选自-(CH2)7CH3、-(CH2)8CH3、-(CH2)9CH3、-(CH2)10CH3、-(CH2)11CH3、-CH2-C≡C-(CH2)5CH3、-CH2-C≡C-(CH2)6CH3、-(CH2)2-C≡C-(CH2)5CH3、-(CH2)4-C≡C-(CH2)3CH3、-CH2-CH＝CH-(CH2)5CH3、-CH2-CH＝CH-(CH2)6CH3、-(CH2)2-CH＝CH-(CH2)5CH3、-(CH2)4-CH＝CH-(CH2)3CH3、-(CH2)5-CH＝CH-CH2CH3、
6.权利要求1-5中任一项的式(I)化合物，或其药学上可接受的盐、同位素变体、互变异构体或立体异构体，其中，R3和R4独立地选自C1-6烷基，其任选地被羟基或C1-6烷氧基取代；优选地，R3和R4独立地选自C1-6烷基，其任选地被羟基取代；优选地，R3和R4独立地选自C1-3烷基，其任选地被羟基取代；优选地，R3和R4均为甲基、羟基乙基或羟基丙基。
7.权利要求1-6中任一项的式(I)化合物，或其药学上可接受的盐、同位素变体、互变异构体或立体异构体，其具有以下式(II)所示结构：
其中，
a选自1、2、3、4、5或6，
其余各基团各自定义同式(I)化合物；
优选地，a选自1、2、3、4或5；优选为2、3或4；优选为3；
M1和M2独立地选自-C(O)O-、-OC(O)-、-C(O)S-、-SC(O)-、-C(O)NRa-、或-NRaC(O)-；优选为-C(O)O-或-OC(O)-；
G1和G2独立地选自C4-12亚烷基或C4-12亚烯基；
R1和R2独立地选自C4-20烷基、C4-20烯基或C4-20炔基，其任选地被一个或多个R’取代，以及其中的一个或多个亚甲基单元任选且独立地被-NR”-替换；
R’独立地选自H或C1-20烷基；
R”独立地选自H或C1-20烷基；
R3和R4独立地选自C1-6烷基，其任选地被一个或多个羟基取代：优选地，R3和R4独立地选自羟基取代的C1-6烷基；
每个Ra独立地选自H、C1-20烷基、3至14元环烷基或3至14元杂环基。
8.权利要求1的式(I)化合物，或其药学上可接受的盐、同位素变体、互变异构体或立体异构体，其中，所述化合物选自以下：
或其药学上可接受的盐、同位素变体、互变异构体或立体异构体。
9.药物组合物，其包含权利要求1-8中任一项的化合物，或其药学上可接受的盐、同位素变体、互变异构体或立体异构体，以及任选地药学上可接受的辅料。
10.权利要求1-8中任一项的化合物，或其药学上可接受的盐、同位素变体、互变异构体或立体异构体，或权利要求9的药物组合物在制备用于递送荷载的药物中的用途，所述荷载选自治疗剂、预防剂或诊断剂中的一种或多种；优选地，所述治疗剂、预防剂或诊断剂为核酸；
优选地，所述核酸选自ASO、RNA或DNA中的一种或多种；优选地，所述RNA选自干扰RNA(RNAi)、小干扰RNA(siRNA)、短发夹RNA(shRNA)、反义RNA(aRNA)、信使RNA(mRNA)、修饰的信使RNA(mmRNA)、长非编码RNA(lncRNA)、微RNA(miRNA)、小激活RNA(saRNA)、多聚编码核酸(MCNA)、聚合编码核酸(PCNA)、引导RNA(gRNA)、CRISPRRNA(crRNA)或核酶中的一种或多种，优选为mRNA，更优选为修饰的mRNA。
11.一种向受试者体内中递送荷载的方法，包括向所述受试者施用权利要求1-8中任一项的化合物，或其药学上可接受的盐、同位素变体、互变异构体或立体异构体，或权利要求9中药物组合物；其中，所述荷载选自治疗剂、预防剂或诊断剂中的一种或多种；
优选地，所述治疗剂、预防剂或诊断剂为核酸；优选地，所述核酸选自ASO、RNA或DNA中的一种或多种；优选地，所述RNA选自干扰RNA(RNAi)、小干扰RNA(siRNA)、短发夹RNA(shRNA)、反义RNA(aRNA)、信使RNA(mRNA)、修饰的信使RNA(mmRNA)、长非编码RNA(lncRNA)、微RNA(miRNA)、小激活RNA(saRNA)、多聚编码核酸(MCNA)、聚合编码核酸(PCNA)、引导RNA(gRNA)、CRISPRRNA(crRNA)或核酶中的一种或多种，优选为mRNA，更优选为修饰的mRNA。
12.一种式(Ⅱ’)化合物的制备方法，该方法包括：
式(Ⅱ’a)化合物与反应，得到式(Ⅱ’)化合物；
其中，
a选自1、2、3、4、5或6，
X为卤素，优选为Br；
其余各基团定义同式(I)化合物。
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