用於疼痛控制的毒蕈鹼性m1受體激動劑的製作方法

2023-05-28 13:20:21

專利名稱：用於疼痛控制的毒蕈鹼性m1受體激動劑的製作方法
技術領域：
本發明涉及神經病性痛。更特別的是，本發明涉及通過選擇性地與毒蕈鹼性受體亞型互作來治療神經病性疼痛。
相關技術描述在眾多患者體內，對感覺神經的損傷伴隨著不同程度的疼痛。這樣的體驗的範圍可以從輕度上升至對觸摸或溫度敏感而產生的劇疼。由於認為這種疼痛涉及到神經系統功能的改變或神經系統結構的重組，其被定義為神經病性疼痛。通過臨床手段很難控制神經病性疼痛，它通常是慢性的，並且對標準鎮痛劑幹預反應不佳。
大約有1.5％的美國人口會患有這種或那種神經病性疼痛。如果將起源於神經源性的多種背痛也包括在內，這一人口數量還會更多。可見，神經病性疼痛可與神經損傷有關，這些神經損傷由創傷，由諸如糖尿病、帶狀皰疹、腸應激症候群、晚期癌症的疾病，或由化學傷害(例如，包括抗病毒藥的藥物治療不幸後果)所導致。
重要的是，在治療炎症和急性痛有效的藥物通常對治療神經病性疼痛並不有效(諸如阿片劑和非甾類抗炎劑)。反之，緩解神經病性疼痛的化合物也不能有效地治療急性痛(例如，gapapentin，三環抗抑鬱藥)。目前提供的對神經病性疼痛的治療並未宣稱是旨在治療此類疼痛，所以這些藥物沒有很好的效果以及並不是對所有患者有效也就不足為奇。所以，對於神經病性疼痛更有效和更耐受的治療亟待解決。
在神經病性疼痛的控制中具有前景的一類分子是可以直接或間接與毒蕈鹼性受體互作的分子。例如，通過防止乙醯膽鹼的降解，乙醯膽鹼酯酶(ACHE-I)活性阻斷劑升高了乙醯膽鹼的水平，並隨即導致了所有膽鹼能受體的同時激活。
在人體內，抑制膽鹼酯酶活性的藥物是有效的鎮痛劑。例如，當進行術後給藥時，ACHE-I毒扁豆鹼(physostigmine)可在手術患者體內導致短暫作用的痛覺喪失。另一種化學相關ACHE-I、新斯的明(neostigmine)的鞘內給藥可以緩解急性術後疼痛和慢性神經病性疼痛，並增加阿片劑鞘內給藥的鎮痛活性。對於不同的膽鹼能受體來說，毒蕈鹼性和菸鹼性受體都被認為能介導膽鹼酯酶抑制劑的抗傷害和異常性疼痛反應。然而，由毒蕈鹼性受體抗拮劑而不是菸鹼性受體抗拮劑阻斷毒扁豆鹼抗異常性疼痛效果說明，膽鹼酯酶抑制對這種形式疼痛的作用是通過毒蕈鹼性受體激活而不是菸鹼性受體激活來介導的。
在急性痛的多種動物模型中直接作用的毒蕈鹼性受體激動劑也是具有抗疼痛性的(Bartolini et al.，1992；Brodie and Proudfit，1984；Capone etal.，1999；Hartvig et al.，1989；Pedigo et al，1975；Przewlocka et al.，1999；Shannon et al.，1997；Sheardown et al.，1997)。這些效果可由毒蕈鹼性受體抗拮劑所阻斷(Bartolini et al.，1992；Hwang et al.，1999；Naguib and Yaksh，1997；Sheardown et al.1997)。這些數據進一步支持了毒蕈鹼性受體激活在急性痛狀態控制中的作用。
很少有研究來檢測毒蕈鹼性受體激活在慢性或神經病性疼痛狀態中的作用。在這些研究中，大鼠神經病性疼痛脊髓結紮模型中，鞘內給藥後直接或間接的膽鹼能水平升高，證明能夠改善觸覺異常性疼痛，而這些效果又可被毒蕈鹼性抗拮劑所逆轉(Hwang et al.，1999；Lee et al，2002)。可見，直接或間接毒蕈鹼性受體的激活都表現出急性鎮痛活性和改善神經病性疼痛。由於當對人給藥時，具有誘導多血質(plethora)的副作用的傾向，毒蕈鹼性激動劑和ACHE-I在臨床上的應用並不廣泛。不期望的副作用包括過量的唾液和出汗、增強的胃腸蠕動以及心動過緩和其他副作用。這些副作用與毒蕈鹼性受體家族在全身的普遍表達有關。
由於在上世紀80年代中期發現了5個具有遺傳唯一性的毒蕈鹼性受體，M(1)至M(5)，其在體內具有不同的分布，使得可以開始構思設計與這些受體亞型中的某一種而非其它亞型選擇性互作的分子。對選擇性分子的設計被認為可以允許對諸如控制中樞神經功能的毒蕈鹼性受體進行調節，而不會激活控制心臟、腸胃或腺體功能的毒蕈鹼性受體。儘管付出了巨大的努力，基於這5種受體亞型重要激活區域結構相似性，具有這種所需選擇性的藥物還沒有被開發出來。
而且，目前還不知道究竟是這5種毒蕈鹼性受體亞型中的哪一種介導毒蕈鹼性化合物對多種疼痛狀態的作用。事實情況是，有可能超過一種毒蕈鹼性受體亞型的激活可參與疼痛的控制，或者不同毒蕈鹼性受體亞型的激活有可能介導不同形式的疼痛。例如，M(2)受體在中小型神經元的背根神經節、脊髓的背角和下丘腦中的高度表達，說明M(2)受體的激活有可能參與從外周神經經過脊髓到大腦的有害刺激轉導的調節。該假說通過在小鼠中M(2)受體的缺失會降低毒蕈鹼性激動劑的急性抗傷害活性的發現得到證實。此外，基於小鼠中其它毒蕈鹼性受體亞型的缺失，只有M(2)受體，或許還有範圍較少的M(4)受體表現出對毒蕈鹼性激動劑的急性鎮痛活性有貢獻。其它的研究也得出了相似的結論，即「這些數據提供了明確的證據，說明僅由脊髓和脊椎上的位點的M(2)和M(4)毒蕈鹼性受體組合來介導毒蕈鹼性痛覺喪失」(Duttaroy A，et.Al，2002.)。除此之外，還有其他人認為，「儘管如此，M(1)受體亞性的活性抗傷害活性並不必要」(Sheardown，et.Al，1997)。
儘管具有這些數據，直接與M(2)受體作用化合物的治療用途還很有限。這是因為，M(2)受體在心臟和胃腸道中也具有極高的表達，說明該受體也可以調節毒蕈鹼性受體的胃腸不適和心血管副作用。這一情況再次由小鼠中M(2)受體的缺失得到證實。可見，直接或間接激活M(2)毒蕈鹼性受體的製劑在治療有害的急性痛時未必有用且具有潛在的危險的副作用。
目前還沒有治療神經病性疼痛的類似科學綱要。現在還不清楚在神經病性疼痛狀態中，直接和間接介導毒蕈鹼性激動劑的確切毒蕈鹼性受體亞型。確定這些改善神經病性疼痛的毒蕈鹼性受體亞型以及開發選擇性激活這些受體的藥物具有強烈的醫學需求。
發明概述本發明在此公開了治療神經病性疼痛的方法，包括確定需要此種治療的個體以及為個體提供有效量的選擇性激活M(1)受體亞型的至少一種化合物，從而減輕神經病性疼痛的一或多種症狀。在一些實施方案中，所述個體患有痛覺過敏。在一些實施方案中，所述個體患有異常性疼痛。在一些實施方案中，所述神經病性疼痛與糖尿病、病毒感染、腸應激症候群、截肢、癌症或化學損傷有關。在一些實施方案中，所述選擇性激活M(1)受體亞型的化合物並不能減輕急性痛。在一些實施方案中，所述化合物選自式VII、VIII和IX的化合物 本發明還公開了鑑定減輕個體痛覺過敏和異常性疼痛的化合物的方法，其包括為所述個體提供至少一種毒蕈鹼性受體試驗化合物；以及確定所述的至少一種試驗化合物是否減輕所述個體的痛覺過敏或異常性疼痛。在一些實施方案中，所述至少一種試驗化合物是對M(1)或M(4)受體而不是對M(2)或M(3)受體具有選擇性的。在一些實施方案中，所述至少一種試驗化合物是對M(1)受體具有選擇性的。在一些實施方案中，所述痛覺過敏是熱痛覺過敏。在一些實施方案中，所述異常性疼痛是觸覺異常性疼痛。
本發明還公開了藥物組合物，其包含有效量的至少一種選擇性激活所述M(1)受體來以有效量減輕神經病性疼痛的一或更多症狀的化合物。在一些實施方案中，所述化合物選自具有式VII、VIII和IX的化合物。
附圖的簡要描述

圖1所示為具有式(VI)示例化合物的化學結構。
圖2所示為在部分坐骨神經結紮後式IX的化合物對觸覺敏感的治療效果。
圖3所示為在部分坐骨神經結紮後式IX的化合物腦室內(i.c.v.)給藥後對觸覺敏感的治療效果。
優選實施方案的詳細描述已研發出了相對於其它毒蕈鹼性受體亞型對M(1)受體具有空前選擇性的化合物(Spalding TA，Trotter C，Skjaerbaek N，Messier TL，Currier EA，Burstein ES，Li D，Hacksell U，Brann MR.Discovery of an ectopic activationsite on the M(1)muscarinic receptor.Mol.Pharmacol，61(6)1297-302，2002；美國專利申請第10/262,517號(公開號20030100545)，題為「毒蕈鹼性試劑的苯並咪唑啉酮(Benzimidazolidinone)衍生物」；美國專利第6,627,645號，題為「毒蕈鹼性激動劑」；美國專利第6,528,529號，題為「對毒蕈鹼性受體具有活性的化合物」；美國專利申請第10/338,937號(公開號20030144285)，題目「對毒蕈鹼性受體具有活性的化合物」；美國專利申請第10/329,455號(公開號20030176418)，題為「作為毒蕈鹼性激動劑的四氫異喹啉類似物」；及美國臨時申請第60/432,692號，題為「作為毒蕈鹼性試劑的哌啶基二聚體(Piperidinyl Dimers)」)。
在進行系統給藥後，發現對M(1)毒蕈鹼性受體具有相對選擇性的化合物在嚙齒類模型的神經病性疼痛中極有效地改善了熱痛覺過敏和觸覺異常性疼痛。因為這些化合物並不會激活其它毒蕈鹼性受體亞型，所以這些M(1)選擇性激動劑也不會引起先前非選擇性毒蕈鹼性激動劑不期望以及致命的作用。所以，作為治療慢性神經病性疼痛的M(1)選擇性激動劑是特別誘人的。相反，與那些和M(2)以及其它毒蕈鹼性受體亞型互作的非選擇性毒蕈鹼性激動劑不同，M(1)選擇性激動劑對減輕急性痛並不奏效。可見，M(1)選擇性激動劑在嚙齒類中具有尤其誘人的表現。它們阻斷神經病性疼痛，但不改變對其它形式疼痛的反應。在慢性治療中，這些製劑使患者對急性痛有正常的反應，與此同時阻斷慢性神經病性疼痛。
本發明所用術語「選擇性的」定義化合物的性質，由此一定量的該種化合物足以對特定的受體類型、亞型、類或亞類產生所需的反應，而對其它受體類型則很少或極少甚至不產生活性。例如，具有選擇性的化合物可以對所需受體產生比其它受體類型高至少10倍的活性。在一些情況下，選擇性化合物可以對所需受體產生比其它受體類型高至少20倍效果、或至少50倍效果、或至少100倍效果、或至少1000倍效果、或至少10,000倍效果、或至少100,000倍效果、或至少超過100,000倍效果的活性。
對神經病性疼痛發揮作用的M(1)激動劑的活性位點還有待弄清。但已證明M(1)選擇性激動劑的神經病性疼痛緩解效果是通過中樞神經系統滲入毒蕈鹼性抗拮劑東莨菪鹼(scopolamine)鹽酸鹽而不是通過主要在外周作用的毒蕈鹼性抗拮劑甲基東莨菪鹼鹽酸鹽來阻斷的。這說明M(1)選擇性毒蕈鹼激動劑的神經病性疼痛緩解效果是通過中樞神經系統的作用來介導的。而且這些M(1)選擇性激動劑在進行脊髓的鞘內給藥時對緩解神經病性疼痛並不奏效，而進行腦室內給藥後則可有效地改善這種形式的疼痛。這說明M(1)選擇性激動劑的神經病性疼痛緩解效果是通過脊髓上而不一定是脊髓的活性位點來介導的。
那些與M(1)選擇性受體亞型互作的化合物擁有迄今為止未評價的鎮痛活性並且是對神經病性疼痛的有效治療手段。這些結果具有的實際應用，支持了使用M(1)激動劑對由創傷，由諸如糖尿病、帶狀皰疹、腸應激綜合症、晚期癌症等疾病，或有化學傷害(例如，包括抗病毒藥的藥物治療引起的不幸後果)導致的神經病性疼痛的治療。
可見，在本發明的一些實施方案中，通過用以控制疼痛為目的的與M(1)受體亞型互作的藥物學活性劑量化合物與個體接觸來治療機體內神經病性疼痛，而不引起非所需和限制應用的副作用。
在一些實施方案中，用於本發明中的所述化合物選擇性地與M(1)受體亞型互作。
在一些實施方案中，用於本發明中的所述化合物在申請號為10/262,517的美國專利申請(公開號為20030100545)中進行了描述，並具有通式(I)的結構
其中，X選自C、O、N和S；Z選自CH和N；Y選自＝O、＝N和＝S或其互變異構體，例如Y-烷基化互變異構體；SPU是在Z和N之間提供距離的間隔單位，其中-SPU-是選自-(CR6R7)n-A-和-C3-8-環烷基-的雙自由基，其中n的範圍為1-5，例如1、2、3、4或5且A不存在或是任意地被-[C3-8-環烷基]-取代；N與R1和R2形成雜環，其中所述雜環選自全氫化吖辛因(perhydroazocine)、全氫化吖庚因(perhydroazepine)、哌啶、吡咯烷、吖丁啶(azetidine)、氮丙啶(aziridine)和8-氮雜二環[3.2.1]辛烷，且其中雜環由一或更多的R4取代基所取代，R4取代基選自每一個都可任意被取代基R5取代的羥基、滷素、C1-8-烷基、C3-8-環烷基、C1-8-烷氧基、C1-8-烷基羰基、C1-8-亞烷基、C2-8-烯基、C2-8-炔基、C1-6-烷氧亞氨基和C1-6-烷氧氨基，其中至少一個所述的取代基R4為R4』，該R4』選自每一個都可任意被取代基R5取代的C1-8-烷基、C3-8-環烷基、C1-8-烷氧基、C1-8-烷基羰基、C1-8-亞烷基、C1-6-烷氧亞氨基和C1-6-烷氧氨基。
R5選自氫、滷素、羥基、C1-8-烷基、C1-8-烷氧基、C3-8-環烷基、C3-8-雜環基、C1-8-烷基羰基、C1-8-亞烷基、C2-8-烯基、C2-8-炔基；Rx可缺失或選自氫、任意取代的C1-8-烷基、任意取代的C3-8-環烷基、任意取代的C2-8-烯基、任意取代的C2-8-炔基、任意取代的芳基、任意取代的雜芳基CH2-N(R5)(R5)、CH2-OR5、CH2-SR5、CH2-O-C(＝O)R5、CH2-O-C(＝S)R5；R3可以出現0到4次，並且選自滷素、羥基、任意取代的C1-8-烷基、C1-8-烷氧基、任意取代的C1-8-亞烷基、任意取代的C2-8-烯基、任意取代的C2-8-炔基、任意取代的芳基、任意取代的雜芳基、任意取代的C3-8-環烷基、任意取代的C3-8-雜環基和任意取代的C1-8-烷基羰基；及每一R6和R7獨立地選自氫、滷素、羥基、任意取代的C1-8-烷基、C1-8-烷氧基、任意取代的C1-8-亞烷基、任意取代的C2-8-烯基、任意取代的C2-8-炔基、任意取代的芳基、任意取代的雜芳基、任意取代的C3-8-環烷基、任意取代的C3-8-雜環基和任意取代的C1-8-烷基羰基。
在一些實施方案中，用於本發明中的所述化合物在編號為6,627,645的美國專利中進行了所描述，並具有以下通式(II)的結構，或其藥物可接受的鹽、酯或其原藥 其中Z1為CR1或N，Z2為CR2或N，Z3為CR3或N，且Z4為CR4或N，在Z1、Z2、Z3和Z4中的不超過兩個為N；W1為O、S或NR5，W2和W3中的一個為N或CR6，且其它的W2和W3為CG；W1為NG，W2為CR5或N，且W3為CR6或N；或W1和W3為N，且W2為NG；G如通式(III)所示 Y為O、S、CHOH、-NHC(O)-、-C(O)NH-、-C(O)-、-OC(O)-、-(O)CO-、-NR7-、-CH＝N-或缺失；p為1、2、3、4或5；Z為CR8R9或缺失；
每一個t為1、2或3；每一個R1、R2、R3和R4獨立為H、氨基、羥基、滷素、直鏈或支鏈的C1-6烷基、C2-6烯基、C2-6炔基、C1-6雜烷基、C1-6滷素烷基、-CN-、-CF3-OR11、-COR11、-NO2、-SR11、-NHC(O)R1、-C(O)NR12R13、-NR12R3、-NR11C(O)NR12R13、-SO2NR12R13、-OC(O)R11、-O(CH2)qNR12R13或-(CH2)qNR12R13，其中q是從2到6的整數，或R1和R2一起形成-NH-N＝N-或R3和R4一起形成-NH-N＝N-；每一個R5、R6和R7獨立為H、C1-6烷基；甲醯；C3-6環烷基；任意由滷素或C1-6烷基取代的C5-6芳基；或任意由滷素或C1-6烷基取代的C5-6雜芳基；每一個R8和R9獨立為H或直鏈或支鏈的C1-8烷基；R10為直鏈或支鏈的C1-8-烷基、C2-8-烯基、C2-8-炔基、C1-8-亞烷基、C1-8-烷氧基、C1-8-雜烷基、C1-8-氨基烷基、C1-8-滷素烷基、C1-8-烷氧羰基、C1-8-羥烷氧基、C1-8-羥烷基、-SH、C1-8-烷基巰基、-O-CH2-C5-6芳基、由C1-3烷基或滷素取代的-C(O)-C5-6芳基、C5-6芳基、C5-6環烷基、C5-6雜芳基、C5-6雜環烷基、-NR12R3、-C(O)NR12R13、-NR11C(O)NR12R13、-CR11R12R13、-OC(O)R11、-(O)(CH2)sNR12R13或-(CH2)sNR12R13，s是從2到8的整數；R10』為H、直鏈或支鏈的C1-8-烷基、C2-8-烯基、C2-8-炔基、C1-8-亞烷基、C1-8-烷氧基、C1-8-雜烷基、C1-8-氨基烷基、C1-8-滷素烷基、C1-8-烷氧羰基、C1-8-羥烷氧基、C1-8-羥烷基或C1-8-烷基巰基；每一個R11獨立為H、直鏈或支鏈的C1-8-烷基、C2-8-烯基、C2-8-炔基、C2-8-雜烷基、C2-8-氨基烷基、C2-8-滷素烷基、C1-8-烷氧羰基、C2-8-羥烷氧基、由C1-3烷基或滷素取代的-C(O)-C5-6芳基、C5-6芳基、C5-6雜芳基、C5-6環烷基、C5-6雜環烷基、-C(O)NR12R13、-CR5R12R13、-(CH2)tNR12R13，t是從2到8的整數；及每一個R12和R13獨立為H；C1-6烷基；C3-6環烷基；任意由滷素或C1-6烷基取代的C5-6芳基；或任意由滷素或C1-6烷基取代的C5-6雜芳基；或R12和R13共同形成的環結構；或製藥上可接受的鹽、酯或其原藥。
在一些實施方案中，用於本發明中的所述化合物在編號為6,528,529的美國專利中進行了所描述，並具有以下通式(IV)的結構，或藥物可接受的鹽、酯或其原藥
其中，X1、X2、X3、X4和X5選自C、N和O；k為0或1；t為0、1或2；R1為直鏈或支鏈的C1-8-烷基、C2-8-烯基、C2-8-炔基、C1-8-亞烷基、C1-8-烷氧基、C1-8-雜烷基、C1-8-氨基烷基、C1-8-滷素烷基、C1-8-烷氧羰基、C1-8-羥烷氧基、C1-8-羥烷基、-SH、C1-8-烷基巰基、-O-CH2-C5-6芳基、由C1-3烷基或滷素取代的-C(O)-C5-6芳基；C5-6芳基或任意含有一或更多選自N、S和O的雜原子的C5-6環烷基；-C(O)NR3R4、-NR3R4、-NR3C(O)NR4R5、-CR3R4、-OC(O)R3、-(O)(CH2)sNR3R4或-(CH2)sNR3R4；其中R3、R4和R5可以相同或不同，每一個獨立選自H或C1-6-烷基；任意含有一或更多選自N、S和O雜原子、且由滷素或C1-6烷基取代的C5-6芳基；C3-6環烷基；或含有N原子的R3與R4，當R3、R4和N原子存在時，形成含有5-6個選自C、N、S和O原子的環結構；以及s是從0到8的整數；A為C5-12-芳基或C5-7-環芳基，每一個都任意含有1或更多選自N、S和O的雜原子；R2為H、氨基、羥基、滷素、或直鏈或支鏈的C1-6烷基、C2-6烯基、C2-6炔基、C1-6烷氧基、C1-6雜烷基、C1-6氨基烷基、C1-6滷素烷基、C1-6烷基巰基、C1-6烷氧羰基、-CN、-CF3、-OR3、-COR3、-NO2、-NHR3、-NHC(O)R3、-C(O)NR3R4、-NR3R4、-NR3C(O)NR4R5、-OC(O)R3、-C(O)R3R4、-O(CH2)qNR3、-CNR3R4或-(CH2)qNR3R4；其中q是從1到6的整數；n為1、2、3或4，當n＞1時，所述R2基團是相同的或不同的；p為0或是從1到5的整數；Y為、O、S、CHOH、-NHC(O)-、-C(O)-、NR7或-CH＝N-；及R7為H或C1-4烷基；或缺失；及
Z為CR8R9，其中R8和R9獨立的選自H、以及直鏈或支鏈的C1-8烷基。
在一些實施方案中，用於本發明中的所述化合物在申請號為10/329,455的美國專利申請(公開號為20030176418)中進行了描述，並具有以下通式(V)的結構 其中，R1是單自由基，其選自任意取代的C1-6烷基、任意取代的C2-6亞烷基、任意取代的C2-6烯基、任意取代的C2-6炔基、任意取代的O-C1-6烷基、任意取代的O-C2-6烯基、任意取代的O-C2-6炔基；任意取代的S-C1-6烷基、任意取代的S-C2-6烯基、任意取代的S-C2-6炔基；m為0、1或2；C3-C4為CH2-CH或CH＝C或C4為CH且C3缺失；R2和R3獨立地選自氫、任意取代的C1-6烷基、任意取代的O-C1-6烷基、滷素、羥基或選自R2和R3共同形成環系統的基團；每一個R4和R5獨立地選自氫、滷素、羥基、任意取代的C1-6烷基、任意取代的O-C1-6烷基、任意取代的C1-6烷基芳基和任意取代的雜烷基芳基的基團；L1和L2是獨立選自-C(R6)＝C(R7)、-C(R6)＝N-、-N＝C(R6)-、-S-、-NH-和-O-的雙自由基，其中L1和L2中僅有一個可以選自-S-、-NH-和-O-；Y選自O、S和H2；X是選自-C(R6)(R7)-C(R6)(R7)-、-C(R6)＝C(R7)-、-O-C(R6)(R7)-、-C(R6)(R7)-O-、-S-C(R6)(R7)-、-C(R6)(R7)-S-、-N(RN)-C(R6)(R7)-、-C(R6)(R7)-N(RN)-、-C(R6)(R7)-C(R6)(R7)-C(R6)(R7)-、-O-C(R6)(R7)-C(R6)(R7)-、-S-C(R6)(R7)-C(R6)(R7)-、-N(RN)-C(R6)(R7)-C(R6)(R7)-、C(R6)(R7)-C(R6)(R7)-O、C(R6)(R7)-C(R6)(R7)-S、C(R6)(R7)-C(R6)(R7)-N(RN)-、-C(R6)(R7)-C(R6)＝C(R7)-和-C(R6)＝C(R7)-C(R6)(R7)-的雙自由基，其中R6和R7獨立選自氫、滷素、羥基、硝基、氰基、NRNRN、N(RN)-C(O)N(RN)、任意取代的C1-6烷基、C2-6烯基、C2-6炔基、任意取代的O-C1-6烷基、任意取代的O-芳基、任意取代的O-C2-6烯基、任意取代的O-C2-6炔基，其中RN選自氫和任意取代的C1-6烷基。
在一些實施方案中，用於本發明中的所述化合物在編號為60/432,692的美國臨時申請中進行了所描述，並具有通式(VI)的結構 其中Y為(CR4R5)m-Z-(CR4R5)n的雙自由基；其中m+n的和為從1到7；Z選自C(R4R5)、C(O)、O、N(R6)、S、O-C(O)、N(R6)C(O)、C(O)-O和P；及R4和R5獨立選自氫、滷素、羥基、硝基、NR6N6、任意取代的芳基、任意取代的雜芳基、任意取代的C3-8環烷基、任意取代的雜環基、任意取代的C1-6烷基、任意取代的C1-6烷氧基、任意取代的苯氧基、任意取代的C2-8烯基和任意取代的C2-8炔基；及其中R1和R2獨立選自任意取代的芳基、任意取代的雜芳基、任意取代的C3-8環烷基、任意取代的雜環基、任意取代的C1-6烷基、任意取代的C1-6烷氧基、任意取代的C2-8烯基和任意取代的C2-8炔基；其中R3和R3』獨立選自氫、滷素、羥基、硝基、NR6N6、任意取代的芳基、任意取代的雜芳基、任意取代的C3-8環烷基、任意取代的雜環基、任意取代的C1-6烷基、任意取代的C1-6烷氧基、任意取代的C2-8烯基和任意取代的C2-8炔基；及R6和R6』獨立選自氫、任意取代的芳基、任意取代的雜芳基、任意取代的C3-8環烷基、任意取代的雜環基、任意取代的C1-6烷基、任意取代的C1-6烷氧基、任意取代的C2-8烯基和任意取代的C2-8炔基。
圖1描述了具有通式(VI)化合物一些具體例子的化學結構。顯示這些化合物合成的例子如下所述1，2-二(4-(2-氧苯並咪唑啉-1-基)哌啶基)乙烷(55-LH-4-lA)將裝載4-(2-氧苯並咪唑啉-1-基)哌啶(0.27g，1.25mmol)、1-氯-2-碘乙烷(95mg，0.5mmol)、K2CO3(0.17g，1.25mmol)和乙醇(2mL)的小管在60℃震蕩過夜。加入水和乙酸乙酯、將產物濾出並乾燥以得到113mg的標題化合物。
1H NMR(DMSO-d6)δ1.59-1.66(m，4H)，2.06-2.15(m，4H)，2.27-2.40(m，4H)，2.45(app s，4H)，2.99-3.06(m，4H)，4.07-4.18(m，2H)，6.92-7.00(app s，6H)，7.16-7.21(m，2H)；13C NMR(DMSO-d6)δ29.4，50.9，53.9，56.3，109.3，109.5，121.1，121.1，129.0，129.9，154.4。LC-MS[M-H]+461.41，4-二(4-(2-氧苯並咪唑啉-1-基)哌啶基)丁烷三氟乙酸(55-LH-25A)將裝載4-(2-氧苯並咪唑啉-1-基)哌啶(1.1g，5.0mmol)、4-溴-1-丁醇(0.92mg，6.0mmol)、K2CO3(0.86g，6.25mmol)和乙醇(3mL)的小管在60℃震蕩9天。加入水和乙酸乙酯、將有機層乾燥(Na2SO4)、過濾和濃縮。殘留物經過柱層析[(SiO2，5％NH4OH在MeOH/EtOAc(1∶9))]得到0.22mg無需進一步定性用於下一步的4-(4-(2-氧苯並咪唑啉-1-基)哌啶基)丁醇(55-LH-10)。LC-MS[M-H]+290.1將55-LH-10(0.22g，0.78mmol)、DMSO(66μL，0.93mmol)和二氯甲烷(1mL)的混合物冷卻到-78℃並攪拌0.5h。加入草醯氯(73μL，0.85mmol)並將混合物在-78℃繼續保持0.5h。加入三乙胺(0.54mL，3.9mmol)並允許反應溫度達到室溫。加入水和二氯甲烷並用飽和鹽水對有機層進行分離和洗滌，並乾燥(Na2SO4)、過濾和蒸餾。將所得醛溶解於MeOH(2.5mL)並在用HOAc將pH調至4-5後加入4-(2-氧苯並咪唑啉-1-基)哌啶(0.17g，0.78mmol)。加入新鮮製備的MeOH(1mL)中的NaCNBH3(54mg，0.85mmol)溶液並於室溫將所述混合物攪拌過夜。加入水和乙酸乙酯、將有機層乾燥(Na2SO4)、過濾和濃縮。將殘留物溶解於含水的HCl(1N)並由預備HPLC[銀柱(21.2×250mm，15μm C18(2)，0.1％溶於水的TFA/0.1％溶於CH3CN/水(8∶2)的TFA(從9∶1逐級到0∶100)]純化。純化合物在水中以三氟乙酸鹽沉澱出來(24mg)。1H NMR(CD3OD)δ1.89-1.96(m，4H)，2.06-2.14(m，4H)，2.79-2.93(m，4H)，3.09-3.32(m，8H)，3.73-3.3.82(m，4H)，4.55-4.65(m，2H)，7.05-7.15(m，6H)，7.28-7.33(m，2H)；LC-MS[M-H]+489.25-(4-(2-氧苯並咪唑啉-1-基)哌啶基)戊醇(55-LH-27A)根據55-LH-10的製備，採用5-溴-1-戊醇(1.0g，6.0mmol)進行化合物55-LH-27A的製備。在60℃反應10天，加入水並將產物過濾以得到0.79g的標題化合物。
1H NMR(CD3OD)δ1.35-1.50(m，2H)，1.55-1-65(m，4H)，1.70-1.85(m，2H)，2.10-2.25(m，2H)，2.40-2.60(m，4H)，3.05-3.15(m，2H)，3.50-3.60(m，2H)，4.25-4.40(m，1H)，7.05-7.15(m，3H)，7.35-7.45(m，1H)；13C NMR(CD3OD)δ23.8，26.5，28.4，32.3，50.7，53.1，58.4，61.6，109.4，109.6，121.0，121.3，128.5，129.1，155.1；LC-MS[M-H]+304.31，5-二(4-(2-氧苯並咪唑啉-1-基)哌啶基)戊烷(55-LH-31A)根據55-LH-25A的製備，採用55-LH-27A(0.30g，1.0mmol)進行化合物55-LH-31A的製備。殘留物由預備的HPLC[銀柱(21.2×250mm，15μmC18(2)，0.1％溶於水的TFA/0.1％溶於CH3CN/水(8∶2)的TFA(從9∶1逐級到0∶100)]純化。將溶劑蒸發並將殘留物溶於水和二氯甲烷。加入氫氧化銨直到pH＝10時並將有機層乾燥(Na2SO4)、過濾和濃縮。將殘留物溶於MeOH並加入三氟乙酸(5μL)。用預備HPLC[銀柱(21.2×250mm，15μmC18(2)，0.1％溶於水的TFA/溶於CH3CN的0.1％TFA/水(8∶2)(從9∶1逐級到0∶100)]純化三氟乙酸鹽。將溶劑蒸發並向該水溶液中加入NH4OH直到pH＝10時。將產物過濾並乾燥以得到47mg的標題化合物。
1H NMR(CD3OD)δ1.37-1.46(m，2H)，1.59-1-68(m，4H)，1.74-1.82(m，4H)，2.16-2.25(m，4H)，2.44-2.60(m，8H)，3.12-3.20(m，4H)，4.28-4.38(m，2H)，7.02-7.08(m，6H)，7.36-7.41(m，2H)；13C NMR(CD3OD)δ25.6，26.6，28.4，50.7，53.1，58.3，109.4，109.6，121.0，121.3，128.5，129.1，155.1；LC-MS[M-H]+503.11，3-二(4-(2-氧苯並咪唑啉-1-基)哌啶基)戊烷(55-LH-3B)將裝載4-(2-氧苯並咪唑啉-1-基)哌啶(1.09g，5.0mmol)、1-氯-3-碘丙烷(250μl，2mmol)、K2CO3(0.69g，5mmol)和乙醇(10mL)的小管在60℃震蕩6天。加入水、乙酸乙酯和MeOH。將有機層蒸發並將殘留物經過柱層析[(SiO2，5％MeOH中的NH4OH/EtOAc(1∶9))]和預備的HPLC[銀柱(21.2×250mm，15μm C18(2)，0.1％溶於水的TFA/0.1％溶於CH3CN/水(8∶2)的TFA(從9∶1逐級到0∶100)]純化。將溶劑蒸發並向該含水溶液加入液體NH4OH直到pH＝10時。將產物過濾並乾燥以得到235mg的標題化合物。
1H NMR(CD3OD)δ1.76-1.88(m，6H)，2.20-2.28(m，4H)，2.48-2.62(m，8H)，3.14-3.22(m，4H)，4.28-4.38(m，2H)，7.02-7.09(m，6H)，7.35-7.40(m，2H)；13C NMR(CD3OD)δ24.0，28.4，50.7，53.1，56.3，109.4，109.5，121.1，121.3，128.5，128.2，155.1；LC-MS[M-H]+475.41，3-二(1-苯基-4-氧-1，3，8-三氮雜螺[4，5]癸烷-8-基)丙烷(55-LH-4-3A)將裝載1-苯基-4-氧-1，3，8-三氮雜螺旋[4，5]癸烷-4-酮(0.29g，1.25mmol)、1-氯-3-碘丙烷(0.10g，0.5mmol)、K2CO3(0.17g，1.25mmol)和乙醇(2mL)的小管在60℃震蕩過夜。加入水和乙酸乙酯。將產物過濾並乾燥以得到154mg的標題化合物。
1H NMR(CD3OD)δ1.69-1.83(m，6H)，2.43-2.49(m，4H)，2.57.2.67(m，4H)，2.84-2.90(m，8H)，4.68(s，4H)，6.82-6.87(m，2H)，6.99-7.04(m，4H)，7.22.7.27(m，4H)；13C NMR(CD3OD)δ23.9，28.8，49.5，56.5，59.4，59.7，116.5，119.4，128.9，143.6，178.2；LC-MS[M-H]+503.43-[4-(2-氧苯並咪唑啉-1-基)哌啶基]-l-(4-丁基哌啶基)丙烷(55-LH-11C)
將裝載4-(2-氧苯並咪唑啉-1-基)哌啶(0.13g，0.6mmol)、1-氯-3-碘丙烷(64μl，0.6mmol)、K2CO3(0.173g，1.25mmol)和乙醇(2mL)的小管在60℃震蕩5天。加入4-丁基哌啶(0.85g，0.6mmol)並將混合物在60℃繼續震蕩2天。加入水和乙酸乙酯。將有機相干燥(Na2SO4)、過濾和濃縮。將殘留物通過柱層析[(SiO2，5％NH4OH在MeOH/EtOAc(1∶9))]、預LC-MS[Waters對稱C18(19×50mm，5μm顆粒)，溶於水的0.15％TFA/0.1％溶於CH3CN/水的TFA(95∶5)(從9∶1逐級到0∶100)]以及預備的HPLC[銀柱(21.2×250mm，15μm C18(2)，0.1％溶於水的TFA/0.1％溶於CH3CN/水(8∶2)的TFA(從9∶1逐級到0∶100)]純化。將溶劑蒸發並直到pH＝10時加入液體NH4OH。將有機相干燥(Na2SO4)、過濾並蒸發以得到11.4mg如題的化合物。
1H NMR(CD3OD)δ0.88-0.93(m，3H)，1.18-1.34(m，9H)，1.68-1.83，(m，6H)，1.97-2.06(m，2H)，2.15-2.24(m，2H)2.38-2.58(m，6H)，2.94-3.01(m，2H)，3.10-3.17(m，2H)，4.26-4.36(m，1H)，7.02-708(m，3H)，7.36-7.39(m，1H)；13C NMR(CD3OD)δ13.2，22.8，23.7，28.4，28.9，29.7，35.6，36.2，50.8，53.1，53.9，56.4，56.9，109.4，109.5，121.0，121.3，128.5，129.2，155.1；LC-MS[M-H]+399.31，3-二(4-丁基哌啶基)丙烷(40-LH-67)將裝載4-丁基哌啶(0.13g，0.9mmol)、1-氯-3-碘丙烷(107μl，1mmol)、K2CO3(0.35g，2.5mmol)和乙醇(4mL)的小管在60℃震蕩過夜。加入水和乙酸乙酯。將有機層蒸發並用預備的LC-MS[Waters對稱C18(19×50mm，5μm顆粒)，溶於水的0.15％TFA/0.1％溶於CH3CN/水(95∶5)的TFA(從9∶1逐級到0∶100)]純化以得到6.4mg的標題化合物。
1H NMR(CD3OD)δ0.84-1.10(m，6H)，1.16-1.32(m，18H)，1.62-1.74(m，6H)1.82-1.91(m，4H)，2.26-2.32(m，4H)，2.86-2.92(m，4H)；13C NMR(CD3OD)δ14.3，23.1，25.029.3，32.7，36.1，36.6，54.4，57.6；LC-MS[M-H]+323.41，3-二[4-(2-氧苯並咪唑啉-1-基)哌啶基]-2-丙醇(55-LH-30B)
將裝載4-(2-氧苯並咪唑啉-1-基)哌啶(0.44g，2mmol)、環氧氯丙烷(78μl，1mmol)、K2CO3(0.35g，2.5mmol)和乙醇(3mL)的小管在60℃震蕩19天。加入水並將產物過濾以得到400mg粗產物，將其中的150mg用預備的HPLC[銀柱(21.2×250mm，15μm C18(2)，0.1％溶於水的TFA/0.1％溶於CH3CN/水(8∶2)的TFA(從9∶1逐級到0∶100)]純化以得到50mg的標題化合物。
1H NMR(CD3OD)δ1.76-1.84(m，4H)，2.32-2.66(m，12H)，3.20-3.28(m.4H)，4.01-4.08(m，1H)，4.28-4.38(m，2H)，7.02-7.09(m，6H)，7.35-7.40(m，2H)；13C NMR(CD3OD)δ28.4，28.4，50.7，53.2，54.2，62.6，65.4109.4，109.5，121.1，121.3，128.5，128.2，155.1LC-MS[M-H]+491.01，3-二(4-苯基-1-哌嗪基)丙烷(55-LH-15)將裝載4-苯基哌嗪(191μL，1.25mmol)、1-氯-3-碘丙烷(54μl，0.5mmol)、K2CO3(0.17g，1.25mmol)和乙醇(3mL)的小管在60℃震蕩5天。加入水並將產物過濾乾燥以得到145mg如題的化合物。
1H NMR(CD3OD)δ1.76-1.86(m，2H)，2.44-2.51(m，4H)，2.63-2.69(m，8H)，3.17-3.22(m，8H)，6.81-686(m，2H)，6.94-6.99(m，4H)，7.20-7.26(m，4H)；13C NMR(CD3OD)δ23.4，49.1，53.1，56.5，116.3，120.0，128.9，151.5；LC-MS[M-H]+365.21，3-二(4-苯(2-硝基-4-三氟甲基苯基)-1-哌嗪基)丙烷(55-LH-16B)將裝載4-苯基哌嗪(0.34mg，1.25mmol)、1-氯-3-碘丙烷(54μl，0.5mmol)、K2CO3(0.17g，1.25mmol)和乙醇(3mL)的小管在60℃震蕩5天。加入水並將產物過濾乾燥。重結晶(2-丙醇)以得到226mg的標題化合物。
1H NMR(CD3OD)δ1.74-1.83(m，2H)，2.46-2.52(m，4H)，2.61-2.66(m，8H)，3.18-3.23(m，8H)，7.37-7.42(m，2H)，7.76-7.79(m，2H)，8.04-8.07(m，2H)；13C NMR(CD3OD)δ23.4，50.4，52.7，56.2，121.3，121.9，123.5，123.8，129.9，141.2，148.0；LC-MS[M-H]+591.21，3-二(4-(2-苯並噻唑基)哌啶基)丙烷(55-LH-46)
將裝載4-(2-苯並噻唑基)哌啶(0.15mg，0.69mmol)、1-氯-3-碘丙烷(36μl，0.34mol)、K2CO3(97mg，0.70mmol)和乙醇(2mL)的小管在60℃震蕩5天。加入水並將產物過濾乾燥以得到138mg的標題化合物。
1H NMR(CD3OD)δ1.74-1.84(m，2H)，1.90-2.03(m，4H)，2.14-2.26(m，8H)，2.41-2.48(m，4H)，3.04-3.20(m，6H)，7.36-7.42(m，2H)，7.44-7.51(m，2H)，7.89-7.96(m，4H)；13C NMR(CD3OD)δ23.632.0，41.2，53.2，56.6，121.7，122.0，125.0，126.1，134.4，152.8，176.8；LC-MS[M-H]+477.11，3-二(4-(2-苯並噻唑基)哌啶基)-2-丙烷(55-LH-47)將裝載4-(2-苯並噻唑基)哌啶(0.15mg，0.69mmol)、表氯醇(27μl，0.34mol)、K2CO3(97mg，0.70mmol)和乙醇(2mL)的小管在60℃震蕩5天。加入水並將產物過濾乾燥以得到140mg的標題化合物。
1H NMR(CD3OD)δ1.90-2.05(m，4H)，2.10-2.20(m，4H)，2.21-2.52(m，8H)，3.07-3.18(m，6H)，3.96-4.04(m，1H)，7.35-7.42(m，2H)，7.44-7.51(m，2H)，7.88-7.96(m，4H)；13C NMR(CD3OD)δ32.2，32.2，41.2，53.4，54.2，63.2，65.7，121.7，122.0，125.0，126.1，134.4，152.8，177.1；LC-MS[M-H]+493.1在一些實施方案中，用於本發明中的所述化合物包括在編號為6,627,645的美國專利中公開的式VII的化合物， 以及在編號為10/329,455的美國專利申請(公開號為20030176418)中公開的具有式VIII和IX的化合物，
本發明中的某些化合物可以包括光學異構體的立體異構體形式存在。本發明所包括依照本領域公知的方法可以分離的所有立體異構體以及這些立體異構體的外消旋混合物和單個對映異構體。
藥物可接受加成鹽的例子包括無機和有機酸加成鹽，例如鹽酸鹽、氫溴酸鹽、磷酸鹽、硫酸鹽、乙酸鹽、檸檬酸鹽、乳酸鹽、酒石酸鹽、馬來酸鹽、延胡索酸鹽、扁桃酸鹽和草酸鹽；以及具有諸如鈉羥基和Tris(羥甲基)氨甲烷(TRIS，氨基丁三醇)的鹼的無機和有機鹼加成鹽。
除了將化合物以天然化學物質進行給藥外，本發明中的化合物還可以作為藥物製劑的一部分進行給藥，該藥物製劑包含藥物可接受載體，該載體包含，該賦型劑和助劑促進所述化合物加工形成可作為藥物使用的製劑。優選的，所述製劑，尤其是那些口服或局部給藥的製劑以及可用於優選類型給藥的製劑，諸如片劑、糖衣劑、慢釋錠劑和膠囊、口腔清洗劑和漱口水、凝膠、懸液、染髮液、髮膠、香波，諸如栓劑的經直腸給藥的製劑，以及通過注射、局部或口服給藥的適合溶液，這些製劑含有約0.01％到99％，優選為約0.25％到75％的活性化合物，並含有賦型劑。
本發明的範圍還包括本發明中所述化合物非毒性的藥物可接受鹽。通過將本發明所述的M1受體激動劑溶液與藥物可接受的非毒性酸溶液混合形成酸加成鹽，該酸例如鹽酸、延胡索酸、馬來酸、琥珀酸、乙酸、檸檬酸、酒石酸、碳酸、磷酸、草酸等。通過將本發明所述的M1受體激動劑溶液與藥物可接受的非毒性鹼溶液混合形成鹼性鹽，該鹼例如氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化膽鹼、碳酸鈉、Tris等。
本發明的藥物組合物可為對任意動物給藥使其體驗到本發明化合物的有益效果。在這些動物中最重要的是哺乳動物，例如，人類，儘管本發明並不限於此動物。
所述M1受體激動劑及其藥物組合物可以任意方式給藥以達到所需目的。例如，可通過腸道外、皮下、靜脈內、肌肉內、腹膜內、透皮、口腔內、鞘內、顱內、鼻內或局部方式進行給藥。作為選擇，或同時發生的，也可以通過口服途徑給藥。給藥劑量依賴於受者的年齡、健康及體重，同時治療的病種，以及如果有的話，還依賴治療的頻率和所需效果的性質。
本發明所述的M1受體激動劑藥物製劑是由已知的，例如常規的混合、制粒、糖衣包被、溶解或真空凍幹工藝的方式製造的。可見，在加入適合的添加劑後，可通過將所述活性化合物與固體賦型劑混合、任意將所得混合物碾碎以及將這些顆粒混合物加工處理來製得用於口服使用的藥物製劑，如有需要或必須，可得到片劑或糖衣劑核心。
特別是，適合的賦型劑是諸如多糖的填充物，例如乳糖或蔗糖，甘露醇或山梨醇，纖維素製劑和/或磷酸鈣，例如磷酸三鈣或磷酸氫鈣，以及諸如澱粉糊的粘合劑，採用例如玉米澱粉、小麥澱粉、水稻澱粉、土豆澱粉、明膠、黃芪膠、甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素鈉和/或聚乙烯吡咯烷酮。如果需要，可以加入諸如上述澱粉或羧甲基澱粉、交聯聚乙烯吡咯烷酮、瓊脂、或諸如藻酸或諸如藻酸鈉的藻酸鹽的分散劑。添加劑首先是流體調節劑和潤滑劑，例如，矽石、滑石、硬脂酸或其鹽，諸如硬脂酸鎂或硬脂酸鈣和/或聚乙二醇。為糖衣劑核心提供合適的包被，如有需要，可以耐受胃液。出於這一目的，可以採用濃縮的多糖溶液，其可任意含有阿拉伯樹膠、滑石、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇和/或二氧化鈦、漆用溶液以及適合的有機溶劑或溶劑混合物。為了產生耐受胃液的包被，採用適合的纖維素製劑溶液，例如乙醯纖維素鄰苯二甲酸酯或羥丙基甲基纖維素鄰苯二甲酸酯。染料或色素也可以添加到片劑或糖衣劑包被中，例如，為了識別或表示活性化合物藥劑的組合特徵。
其他可用於口服的藥物製劑包括有明膠製成的壓入配合(push-fit)膠囊，以及由明膠和增塑劑製成的軟封閉膠囊，該增塑劑諸如甘油或甘露醇。壓入配合膠囊可以包含顆粒形式的活性化合物，其可與諸如乳糖的填充劑、諸如澱粉的粘合劑、和/或諸如滑石或硬脂酸鎂的潤滑劑、以及任意的穩定劑混合。在軟膠囊中，所述活性化合物優選溶解或懸浮於適合的液體，例如脂肪油或液體石蠟。除此之外，還可以加入穩定劑。
可用於直腸給藥的可能藥物製劑包括，例如，由一或更多活性化合物與栓劑基質組合形成的灌腸劑或栓劑。適合的栓劑基質是，例如，天然或合成的甘油三酯，或石蠟烴。此外，也有可能使用由活性化合物與基質組合形成的明膠直腸膠囊。可能的基質物質包括，例如，液體甘油三酯、聚乙二醇或石蠟烴。
腸道外給藥的適合製劑包括水溶性形式的活性化合物的水溶液，例如，水溶性鹽和鹼溶液。此外，作為適當油性注射懸液的活性化合物懸液也可進行給藥。適合的親脂溶劑或載體包括脂肪油，例如，芝麻油，或合成脂肪酸酯，例如油酸乙酯或甘油三酯或聚乙二醇400(所述化合物在PEG-400中可溶)。水性注射懸液可包含增加所述懸液粘度的物質，包括，例如，羧甲基纖維素鈉、山梨醇和/或葡聚糖。所述懸液可任意含有穩定劑。
本發明範圍內的組合物包括其中含有達到其所需目的的有效劑量的本發明化合物的所有組合物。儘管個體需求有所差異，對每種組分最適有效量範圍的確定是本領域公知的技術。通常，可用於哺乳動物給藥的化合物，例如人的口服的劑量為0.0025mg/kg至50mg/kg，或是其藥物可接受鹽的相等劑量。優選的，口服劑量為約0.01mg/kg至約10mg/kg。對於肌肉注射，其劑量一般為口服劑量的一半。
口服劑量的單位可包括約0.01mg至約10mg，優選為約0.1mg至約10mg的所述化合物。以一或更多藥片所述單位劑量可每天一或多次給藥，該每一藥片包含約0.1mg至約10mg，通常為約為0.25mg至約50mg的所述化合物或其溶解物。
在局部給藥製劑中，所述化合物的濃度可為約0.01至100mg/克載體在一優選實施方案中，所述化合物的濃度為約0.07至1.0mg/ml，更優選為約0.1至0.5mg/ml，最優選為約0.4mg/ml。
以下實施例的提供是為了給本領域中的普通技術人員提供完整的公開內容及描述怎樣製造和使用本發明，而不是為了限制發明者在其發明中所考慮到的範圍，且下述實施例也並非是全部或僅有的實驗。
實施例1利用功能受體分析方法，主要由編號為5,707,798、5,912,132和5,955,281的美國專利公開的受體選擇和擴增技術(R-SAT)，來研究已知和新毒蕈鹼性激動劑的藥學性質。據此，也試驗了呫諾美林(xanomeline)、氧化震顫素(oxotremorine)、米拉美林(milameline)以及式VII、VIII和IX的化合物。
這些實驗為每一種的這些製劑提供了分子概貌或指紋，該製劑針對大多數有意義的受體，M(1)和M(2)毒蕈鹼性受體亞型。如圖1所示，所述三種參考製劑，呫諾美林、氧化震顫素和米拉美林都是M(1)和M(2)受體亞型的有力和有效全激動劑。相較而言，式VII、VIII和IX的化合物只是M(1)的有力和有效激動劑，但卻是M(2)受體的弱的部分激動劑。
表1在R-SAT分析和疼痛的嚙齒類模型中參考的毒蕈鹼性激動劑和ACADIA的M(1)激動劑的比較
效力％是相對於卡巴可(carbachol)NA在最高檢測劑量為30mg/kg時沒有活性所有體內結果都是以mg/kg的最少有效劑量來描述的CCI/熱痛覺過敏利用6.8ml的0.9％鹽水中的1.6ml氯胺酮(ketamine)(100mg/ml)和賽拉嗪(xylazine)(100mg/ml)的組合以0.1ml/100g的體積，在無菌和加熱條件下對大鼠進行麻醉。將左四頭肌切開並用碘液徹底擦洗。在坐骨切跡遠離三叉坐骨神經節水平使坐骨神經暴露。將神經從下端支持肌肉和結締組織中仔細剝離，不要引起神經本身的創傷。使用4-0鉻腸線縫合材料，從坐骨神經最近端緊鄰於坐骨切跡開始系上四個半松節，每個節間距約為1mm，結束於遠端的三叉坐骨神經節。在放大鏡下將節繫緊直到在動物的左爪或神經附近的肌肉組織觀察到輕微的抽動。肌肉切口用4-0絲縫合材料縫合且皮膚用創傷夾固定。密切觀察動物直至其從麻醉中完全甦醒。對痛覺敏感和異常性疼痛試驗的外科手術是相同的。
對痛覺敏感的檢測來說，大鼠被放置在保持在31±1℃溫度的調節板透明玻璃頂部的有色塑料盒子中。所述調節板具有焦點輻射熱源(滷素投射燈CXL/CXP，50W，8V，USHIO，東京)。該熱源可在玻璃下移動並具有直徑約為3mm的輻射光柱，該光柱可被置於大鼠後爪的蹠肌表面下方。
為了開始測試，將大鼠放入有色盒子並允許10-20分鐘的對新環境的適應。隨後將輻射熱源放置在後爪的蹠肌表面下方。一旦熱源被激活，計時器同時被啟動。根據後爪的移動反射，動作傳感器將被激活以停止計時器並使熱源失活。將熱源進行調節以使得對未受傷害的動物而言平均應答潛伏時間不超過20秒。每一隻大鼠都有兩天的預試驗基線潛伏時間測量值，其中左後爪蹠肌表面被檢測三到四次。在進行處理前後還要再測量兩到三次左側處理後基線潛伏時間測量值。處理後第2天和第4天的測量值產生最大程度的痛覺過敏，並由此被用於這一分析。每一個動物都至少被檢測兩次，每次試驗的間隔至少為48小時。
手術處理左爪發展的熱痛覺過敏是通過對於熱刺激降低的爪回縮的潛伏時間來表現的。痛覺過敏的最大值發生在處理後的第2天到第4天。手術處理左側的爪潛伏時間在手術後5到12天之間恢復到基線水平。在整個12天測試中類似的爪潛伏時間證實了未經手術處理的右爪沒有受到手術的顯著影響。
每一組中的載體給藥沒有改變熱痛覺過敏。相反，參考的毒蕈鹼性激動劑劑量依賴性地逆轉熱痛覺過敏(表1)。呫諾美林逆轉熱痛覺過敏[F(2，15)＝57.43，p＜0.001]。Dunnett’s post-hoc比較說明呫諾美林相對於載體來說在10mg/kg(p＜0.001)，而不是3mg/kg(p＞0.001)逆轉熱痛覺過敏。
氧化震顫素也可逆轉熱痛覺過敏[F(2，11)＝13.74，p＝0.0018]。post-hoc比較證明1mg/kg(18.468±1.532s；p＜0.001)和0.3mg/kg(13.683s±1.36；p＜0.05)的氧化震顫素給藥後，爪回縮潛伏時間與載體給藥比較有統計學差異。對米拉美林也觀察到了顯著的抗痛覺過敏，[F(2，14)＝106.9，p＜0.0001]，1mg/kg(p＜0.001)和0.3mg/kg(p＜0.0001)顯著的增加了爪回縮潛伏時間。相比較而言，嗎啡在1mg/kg(16.856s±1.05，p＜0.01)和3mg/kg(16.817s±1.6，p＜0.01)劑量也引起了顯著的抗痛覺過敏[F(3，20)＝15.55，p＜0.0001]。
與所述參考毒蕈鹼性激動劑類似，式VII、VIII和IX的化合物劑量依賴性地逆轉熱痛覺敏感式VII，F(4，29)＝13.2，p＜0.0001；式VIII，F(2，23)＝6.066，p＝0.0041；式IX，[F(4，24)＝14.51，p＜0.0001]。Dunnett′spost-hoc比較說明式VII、VIII和IX的化合物在10mg/kg(p＜0.001)逆轉熱痛覺過敏。
CCI/觸覺異常性疼痛CCI手術後明顯機械性異常性疼痛的發作和持續時間大約是10至14天並延續大約兩個月。在這一異常性疼痛時間段內，對每一個具體的異常性疼痛試驗而言，給藥前/後的檢測是通過7根馮弗萊氏(von Frey)毛髮進行的，該毛髮為log(10*所需彎曲毛髮的力，mg)以及2至26克範圍(#’s4.31-5.46)得到的。對每一根毛髮都以足以導致其輕微彎曲的力垂直施壓於所述左受傷蹠肌的中-後爪表面，並從最細直徑的毛髮開始直到最粗直徑的毛髮持續6至8秒鐘。當受傷爪明顯回縮時記錄陽性反應，且這一陽性反應通過用下一最粗的毛進行同樣反應的檢測進行確認。只有當某一反應出現兩次時這一記錄才會被接受。如果達到最大的26克力時依然沒有反應，則認為是異常性疼痛行為的最大閾值界限(outoff)並將這一數據記錄。當手術後基線測量值為6克或更低時，認為動物具有異常性疼痛。以每天進行的一輪試驗來檢測兩種基線日的測量值。在進行藥物實驗的那一天，讀取一輪基線測量值，通過腹腔注射給藥進行適合的預處理並記錄第二輪測量值。每一隻動物可用於多次試驗，且每次試驗進行一種處理，並在試驗之間具有適合的清洗期。
明顯的觸覺異常性疼痛可在第8天開始並一直持續到手術後35天。毒蕈鹼性激動劑給藥後對觸覺反應的評價是在這些所述手術後時間點內進行的。在載體處理組，損傷後預處理數值與基線值相比並不具有統計學上的顯著性，[F(2，95)＝1.275，p＞0.05]。三種參考毒蕈鹼性激動劑也劑量依賴性地逆轉觸覺異常性疼痛。呫諾美林在劑量為10.0mg/kg和30.0mg/kg(p＜0.01)時逆轉觸覺異常性疼痛，[F(3，22)＝12.58，p＜.0001]。氧化震顫素在劑量為0.3mg/kg(p＜0.05)和1mg/kg(p＜0.01)時也逆轉觸覺異常性疼痛，[F(3，19)＝32.49，p＜0.0001]。CI-979的結果也與其它毒蕈鹼性激動劑得到的數據類似，[F(2，14)＝24.38，p＜0.0001]。在劑量為0.3mg/kg(p＜0.05)和1mg/kg(p＜0.01)時，CI-979提高了觸覺閾值。嗎啡與這些毒蕈鹼性激動劑類似的方式產生了抗觸覺異常性疼痛作用，[F(2，17)＝6.257，p＝0.0106]。
此外，與所述參考毒蕈鹼性激動劑類似，式VII、VIII和IX的化合物的劑量能逆轉熱痛覺敏感式VII，F(3，20)＝29.11，p＜0.0001；通式VIII，F(3，23)＝11.764，p＜0.0001；式IX，F(4，28)＝7.569，p＝0.0004。Dunnett′spost-hoc比較說明式VII化合物在10mg/kg(p＜0.001)能逆轉觸覺異常性疼痛，式VIII化合物在30mg/kg(p＝0.08)能觸覺異常性疼痛以及式IX化合物在17.8mg/kg(p＜0.001)能逆轉觸覺異常性疼痛。
急性熱痛覺喪失採用探針調節的熱盤將水加熱並保持在55℃±1℃。在實驗前若干天，將大鼠放入和移出塑料鼠籠對體重約在200g至250g的雌性大鼠進行適應。在實驗當天，在進行實驗前將每一隻大鼠都在籠子裡放置1分鐘。當啟動計時器時，將大約一英寸長的鼠尾沒入水中。一旦鼠尾完全從水中移出，則停止計時器並記錄時間。如果該動物在10秒內還無反應，實驗員就將鼠尾從水中移出並將其記錄為最大值。收集一輪的基線測量值。將試驗化合物給藥並在適當的預處理間隔之後，重複該步驟。每一隻動物可用於多次試驗，且每次試驗進行一種處理，並在試驗之間的至少48小時有適合的清洗期。試驗化合物對於急性感覺損傷的效果可見於表1。預處理基線尾撤出潛伏時間的平均值為2.281s＝/-0.25。3.16s+/-0.21的載體給藥平均值並沒有改變尾撤出潛伏時間。呫諾美林[F(2，16)＝4.952，p＜0.05]、氧化震顫素[F(2，17)＝20.50，p＜0.05]和米拉美林[F(2，17)＝19.25，p＜0.05]產生了明顯的抗神經損傷作用。呫諾美林僅在10.0mg/kg的劑量時有活性，氧化震顫素在0.3mg/kg和1.0mg/kg的劑量時有活性，而米拉美林則在1.0mg/kg的劑量時有活性。在10.0mg/kg的劑量時，嗎啡有具有抗神經損傷作用[F(3，23)＝5.903，p＜0.01]。
令人驚奇的是，在緩解急性熱疼痛中(表1)，未發現式VII、VIII和IX化合物的活性。所以，式VII、VIII和IX化合物能逆轉慢性神經病性疼痛但卻沒有急性抗神經損害作用。
實施例2毒蕈鹼性的副作用如表2所示，所有的試驗的參考毒蕈鹼性受體激動劑都產生了膽鹼副作用。相比於試驗動物的數量(N)，表中顯示了每一劑量每一種副作用的動物數量。30mg/kg劑量的呫諾美林對在這一劑量進行試驗的所有動物都產生腹瀉、唾液分泌以及懶散，而在10mg/kg的較低劑量時則只在11隻測試動物中有2隻產生腹瀉。在1mg/kg劑量時氧化震顫素在大多數大鼠中都產生了所有的5種檢測到的毒蕈鹼性的副作用，而當劑量為0.3mg/kg時，則只產生腹瀉、唾液分泌以及懶散。與氧化震顫素類似，米拉美林在1mg/kg劑量時產生了除了顫抖之外的其它四種檢測到的副作用，而當劑量低於0.3mg/kg時，則只主要產生腹瀉。相比較而言，沒有任何一種式VII、VIII和IX中的化合物在3.0mg/kg到30mg/kg劑量範圍內產生了這些副作用。所以，參考毒蕈鹼性激動劑在與那些在這些疼痛模型中產生效用所需的類似的劑量時產生了嚴重的毒蕈鹼性介導的副作用，而在所述神經病性疼痛模型中有效的相似劑量，式VII、VIII和IX的化合物卻不產生這些副作用。
表2參考毒蕈鹼性激動劑副作用情況
實施例3部分坐骨神經結紮(PSL)手術/觸覺異常性疼痛在無菌和加熱條件下，使用1％異氟烷(1Lpm)對雄性小鼠(C57B1/6)進行吸入麻醉法麻醉。將左四頭肌切開並用碘液徹底清洗。觸及坐骨切跡，並且從該切跡到四頭肌中部作一切口。以坐骨切跡遠離三叉坐骨神經節的水平使坐骨神經暴露。將神經從下端支持肌肉和結締組織中仔細剝離，不要引起神經本身的創傷。當需要時，可對暴露的組織應用無菌的鹽水以防乾燥。使用10-0聚丙烯藍色單纖絲縫合線，立即對坐骨切跡遠側的坐骨神經穿孔並結紮以閉塞1/3到1/2的坐骨神經。在放大鏡下將節繫緊直到在動物的左爪或神經附近的肌肉組織觀察到輕微的抽動。必要時，肌肉切口用7-0聚丙烯絲材料縫合且皮膚用創傷夾固定。操作後將buprenex以0.075mg/kg皮下(S.C.)給藥。密切觀察動物直至其從麻醉中完全甦醒。
PSL手術後明顯的觸覺異常性疼痛的發作和持續時間大約是4至6天並延續大約一個月。在這一異常性疼痛時間段內，對每一個具體的異常性疼痛試驗而言，給藥前/後的檢測是通過8根馮弗萊氏毛髮進行的，該毛髮為log(10倍所需彎曲毛髮的力)以及0.07至4克範圍得到的。對每一根毛都以足以導致其輕微彎曲的力垂直施壓於所述左受傷蹠肌的中後爪表面，並從最細直徑的毛髮直到最粗直徑的毛髮持續6至8秒鐘。當受傷爪明顯回縮時記錄陽性反應，且這一陽性反應通過用下一最粗的毛進行同樣檢測進行確認。只有當某一反應出現兩次時這一記錄才會被接受。如果達到最大的10克力時依然沒有反應，則認為是異常性疼痛行為的最大閾值界限並將這一數據記錄。當手術後基線測量值約為手術前基線測量值的60％時，認為動物具有異常性疼痛。以每天進行的一輪試驗來檢測兩種基線日的測量值。在進行藥物測試的那一天，讀取一輪基線測量值，通過腹腔注射或皮下給藥進行適合的預處理並記錄第二輪測量值。每一隻動物可用於多次試驗，且每次試驗進行一種處理，並在試驗之間具有適合的清洗期。
在手術前觸覺敏感性(t＝1.094，df＝15，p＝0.2913)和手術後異常性疼痛(t＝0.2338，df＝15，p＝0.8183)方面，毒蕈鹼性M(1)受體敲除(KO)小鼠與野生型(WT)並無差異。在PSL手術後，M(1)KO(t＝5.765，df＝7，p＝0.0007)與WT(t＝3.551，df＝8，p＝0.0075)小鼠都發展成較強的觸覺異常性疼痛。然而，式IX化合物以30mg/kg的劑量在WT小鼠中顯著地緩和了觸覺異常性疼痛，但是式IX化合物的這一效果在M(1)KO小鼠中完全喪失，從而確證了M(1)受體在體內神經病性疼痛中的作用。為了比較在野生型(+/+)和M(1)受體敲除(-/-)小鼠中式IX化合物治療後的敏感性，手術前Pre-PSL和手術後(PSL)對照的觸覺敏感性如圖2所示。
此外，如圖3所示，在對具有PSL神經損傷的小鼠進行腦室內(i.c.v.)給藥後，式IX的化合物逆轉了觸覺異常性疼痛，說明了與M(1)受體分布一致的脊椎上的作用機理。
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權利要求
1.治療神經病性疼痛的方法，包括確定需要此種治療的個體；及為所述個體提供有效量的選擇性激活所述M(1)受體亞型的至少一種化合物，由此減輕所述神經病性疼痛的一或多種症狀。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述個體有痛覺過敏。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述個體有異常性疼痛。
4.如權利要求1所述的方法，其中所述神經病性疼痛與糖尿病、病毒感染、腸應激症候群、截肢、癌症或化學損傷有關。
5.如權利要求1所述的方法，其中所述至少一種選擇性激活所述M(1)受體亞型的化合物不能緩解急性疼痛。
6.如權利要求1所述的方法，其中所述化合物選自式VII、VIII和IX的化合物
7.鑑定緩解個體痛覺過敏或異常性疼痛化合物的方法，包括為所述個體提供至少一種毒蕈鹼性受體試驗化合物；以及確定所述的至少一種試驗化合物是否在所述個體中減輕了痛覺過敏或異常性疼痛。
8.如權利要求7所述的方法，其中所述至少一種試驗化合物是對M(1)或M(4)受體而不是對M(2)或M(3)受體具有選擇性的。
9.如權利要求7所述的方法，其中所述至少一種試驗化合物是對M(1)受體具有選擇性的。
10.如權利要求7所述的方法，其中所述痛覺過敏是熱痛覺過敏。
11.如權利要求7所述的方法，其中所述異常性疼痛是觸覺異常性疼痛。
12.包含有效劑量的至少一種化合物的藥物組合物，該化合物在有效劑量選擇性地激活所述M(1)受體亞型來減輕神經病性疼痛的一或多種症狀。
13.如權利要求12所述的組合物，其中所述化合物選自式VII、VIII和IX的化合物
全文摘要
本發明公開了治療慢性神經病性疼痛的化合物及其方法。發現選擇性與毒蕈鹼性受體亞型互作的化合物對治療神經病性疼痛是有效的。尤其是可以採用與所述M1毒蕈鹼性受體亞型選擇性互作的化合物。
文檔編號A61K31/538GK1777425SQ200480010466
公開日2006年5月24日 申請日期2004年3月26日 優先權日2003年3月28日
發明者羅伯特·R·戴維斯, 金伯利·瓦努韋爾, 馬裡奧·羅德裡格斯 申請人:阿卡蒂亞藥品公司