可用作蕈毒鹼受體拮抗劑的季銨化合物的製作方法

2023-07-20 00:32:21

專利名稱：可用作蕈毒鹼受體拮抗劑的季銨化合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及具有蕈毒鹼受體拮抗劑或抗膽鹼能活性的季銨化合物。本發明也涉及包含這些化合物的醫藥組合物、其製備方法和用於治療肺病的方法。

背景技術：
全世界數百萬人患有諸如慢性阻塞性肺病(COPD)和哮喘等肺病或呼吸病症並且所述病症是造成發病和死亡的主要原因。已知蕈毒鹼受體拮抗劑具有支氣管保護效應，並且因此所述化合物可用於治療諸如COPD和哮喘等呼吸病症。當用於治療所述病症時，蕈毒鹼受體拮抗劑通常以吸入方式來投與。然而，即使以吸入方式來投與，大量蕈毒鹼受體拮抗劑也經常會被吸收到體循環中，導致全身性副作用，例如口腔乾燥、瞳孔擴大和心臟血管副作用。另外，許多吸入的蕈毒鹼受體拮抗劑的作用持續時間相對較短，故每天需要多次投與。所述每天多次投藥方案不僅不方便，而且患者對所需頻繁投藥時間計劃的不順應性會造成極大的治療不充分的風險。
因此，業內需要新蕈毒鹼受體拮抗劑。具體來說，業內需要具有高效能、當以吸入方式投與時全身性副作用較小並且作用持續時間較長而允許每天投藥一次或甚至每周投藥一次的蕈毒鹼受體拮抗劑。另外，業內還需要對受體具有高親和力並且受體半衰期較長的蕈毒鹼受體拮抗劑。預期所述化合物可特別有效地治療諸如COPD和哮喘等肺病，同時減少或消除諸如口腔乾燥和便秘等副作用。


發明內容
本發明提供具有蕈毒鹼受體拮抗劑或抗膽鹼能活性的新季銨化合物。已發現，與相關化合物相比，本發明化合物之特性尤其在於對hM2和hM3蕈毒鹼受體亞型具有經改良結合親和力、具有較長受體半衰期、具有較大治療窗、或具有較強效能。因此，預期本發明化合物可有利地用作治療肺病的治療劑。
本發明的一個方面涉及呈鹽或兩性離子形式的具有式I的化合物
其中 R1選自-C1-6烷基、-C2-6烯基、-C2-6炔基、-C1-3亞烷基-SCH3、-C3-9環烷基、和雜芳基；R為芳基或雜芳基；R選自H和-C0-1亞烷基-OH；或在R1為-C3-9環烷基時，R3可與-C3-9環烷基上的碳原子形成雙鍵；或-CR1R2一起形成具有下式的基團
a為0或1至3的整數；R4各自獨立地選自氟和-C1-4烷基； R5選自-C1-5烷基和-C0-1亞烷基C3-5環烷基； R6選自-C1-3烷基、-C1-2亞烷基C3-7環烷基、-C0-4亞烷基-OH、-C1-2亞烷基-C(O)O-C1-4烷基、和-C1-2亞烷基-C(O)NR6aR6b；其中R6a和R6b獨立地選自H和-C1-4烷基；或R6連同R5一起形成-C3-5亞烷基-； Z選自鍵、-O-、-S-、-S(O)-、-SO2-、-SO2-NRZ1-、-NRZ1-SO2-、-C(O)-、-OC(O)-、-C(O)O-、-NRZ1C(O)-、-C(O)NRZ1-、-NRz2-C(O)-NRZ3-、-NRZ2-C(S)-NRZ3-、-CH(OH)-、和-C(＝N-O-RZ4)-；其中RZ1選自H和-C1-4烷基；RZ2和RZ3獨立地選自H、-C1-4烷基和-C3-6環烷基，或RZ2和RZ3一起形成-C2-4亞烷基-或-C2-3亞烯基-；並且RZ4選自-C1-4烷基和苄基；並且 Q為芳基或雜芳基； 其中R1中的-C3-9環烷基和R2中的芳基任選地經1至5個獨立選自以下的R基團取代-C1-4烷基、-C2-4烯基、-C2-4炔基、-C3-6環烷基、氰基、滷基、-ORa、-SRa、-S(O)Ra、-S(O)2Ra、和-NRbRc；其中Ra各自獨立地選自H、-C1-4烷基、-C2-4烯基、-C2-4炔基和-C3-6環烷基；並且Rb和Rc各自獨立地選自H、-C1-4烷基、-C2-4烯基、-C2-4炔基和-C3-6環烷基；其中Q中的芳基任選地經1至5個獨立選自以下的RQ基團取代滷基、-C1-4烷基、-C0-4亞烷基-OH、氰基、-C0-2亞烷基-COOH、-C(O)O-C1-4烷基、-O-C1-4烷基、-S-C1-4烷基、-NH-C(O)-C1-4烷基、-N-二-C1-4烷基和-N+(O)O；其中R、R3-6、Z、Q、和RQ中的烷基、亞烷基、烯基、亞烯基、炔基和環烷基各自任選地經1至5個氟原子取代；並且-(CH2)1-4-中的-CH2-基團各自任選地經1或2個獨立選自以下的取代基取代-C1-2烷基、-OH、氟、和苯基；和其醫藥上可接受的鹽。
本發明另一個方面涉及具有式II的季銨化合物
和其醫藥上可接受的鹽，其中X-為醫藥上可接受的酸的陰離子；並且R1-6、a、Z和Q如式I中所定義。
在式I化合物中，尤其令人感興趣的化合物是那些結合M3受體亞型時抑制離解常數(Ki)小於或等於100nM、具體來說Ki小於或等於50nM、更具體來說Ki小於或等於10nM、並且甚至更具體來說Ki小於或等於1.0nM的化合物。
本發明的另一方面涉及包含醫藥上可接受的載劑和本發明化合物的醫藥組合物。所述組合物可任選地含有其它治療劑，例如類固醇消炎藥(例如，皮質類固醇)、β2腎上腺素能受體激動劑、磷酸二酯酶-4抑制劑、和其組合。因此，在本發明的再一方面中，醫藥組合物包含本發明化合物、第二活性藥劑和醫藥上可接受的載劑。本發明的另一方面涉及包含本發明化合物和第二活性藥劑的活性藥劑組合。本發明化合物與其它藥劑可一起或分開調配。當分開調配時，可納入醫藥上可接受的載劑和其它藥劑。因此，本發明的又一方面涉及醫藥組合物的組合，所述組合包含第一醫藥組合物，其包含本發明化合物和第一醫藥上可接受的載劑；和第二醫藥組合物，其包含第二活性藥劑和第二醫藥上可接受的載劑。本發明也涉及含有所述醫藥組合物的試劑盒，例如其中第一和第二醫藥組合物是分開的醫藥組合物。
本發明化合物具有蕈毒鹼受體拮抗劑活性，並且因此預期其可用作治療患有可通過阻斷蕈毒鹼受體來治療的疾病或病症的患者的治療劑。因此，本發明的一個方面涉及引起患者支氣管擴張的方法，其包含向所述患者投與可引起支氣管擴張的量的本發明化合物。本發明也涉及治療諸如慢性阻塞性肺病或哮喘等肺病的方法，其包含向患者投與治療有效量的本發明化合物。本發明的另一方面涉及在哺乳動物中拮抗蕈毒鹼受體的方法，其包含向哺乳動物投與蕈毒鹼受體拮抗量的本發明化合物。
由於本發明化合物具有蕈毒鹼受體拮抗活性，所以所述化合物也可用作研究工具。因此，本發明的一個方面涉及使用本發明化合物作為研究工具的方法，所述方法包含使用本發明化合物實施生物學分析。本發明化合物也可用於評估新化合物。因此，本發明的另一方面涉及在生物學分析中評估測試化合物的方法，其包含(a)使用測試化合物實施生物學分析以提供第一分析值；(b)使用本發明化合物實施生物學分析以提供第二分析值；其中步驟(a)在步驟(b)之前、之後或同時實施；和(c)比較步驟(a)的第一分析值與步驟(b)的第二分析值。實例性生物學分析包括哺乳動物中的蕈毒鹼受體結合分析和支氣管保護分析。本發明的又一方面涉及研究包含蕈毒鹼受體的生物系統或試樣的方法，所述方法包含(a)使所述生物系統或試樣與本發明化合物接觸；和(b)測定由所述化合物引起的對所述生物系統或試樣的影響。
本發明也涉及用於製備本發明化合物的方法和中間體。因此，本發明另一方面涉及製備本發明化合物的方法，其包含(a)使式1化合物與式2化合物反應或使式1』化合物與式2』化合物反應以產生式3化合物，並且使式3化合物與含有R6基團的有機基質反應；或(b)使式4化合物與式2化合物反應；或(c)使式4化合物與式5化合物反應以產生式6化合物，並且使式6化合物與式7化合物反應；並且回收呈鹽或兩性離子形式的產物以提供式I化合物；其中式1、1′、2、2′、和3-7化合物如本文所定義。在其它方面中，本發明涉及通過本文所述任一方法製備的產物。
本發明的又一方面涉及本發明化合物製造藥物、尤其製造可用於在哺乳動物中治療肺病、引起支氣管擴張、或拮抗蕈毒鹼受體的藥物的用途。本發明的又一方面涉及本發明化合物作為研究工具的用途。本文揭示本發明的其它方面和實施例。

具體實施例方式 本發明涉及呈鹽或兩性離子形式的具有式I的化合物
或其醫藥上可接受的鹽。更具體來說，本發明涉及具有式II的季銨化合物
或其醫藥上可接受的鹽，其中X-為醫藥上可接受的酸的陰離子。術語「季銨化合物」是指衍生自氫氧化銨或銨鹽的化合物，其中NH4-離子的所有四個氫原子都經有機基團替代。
本文所用術語「本發明化合物」意欲包括式I化合物以及諸如II、IIa、IIb、IIc、IId、IIe、和IIf等化學式所表示的物質。本發明化合物為季銨鹽並且可使用業內方法、例如使用離子交換色譜法在不同鹽形式之間轉化。而且，可以溶劑合物形式獲得所述化合物，並且所述溶劑合物包括在本發明範圍內。因此，所屬領域技術人員可了解，除非另有說明，否則在本文中提及化合物時，例如提及「本發明化合物」時包括提及式I化合物以及所述化合物的任何醫藥上可接受的鹽形式和醫藥上可接受的溶劑合物。
本發明化合物可含有一或多個手性中心並且因此可以多種立體異構形式存在。當存在所述手性中心時，除非另有說明，否則本發明涉及外消旋混合物、純立體異構體(即對映異構體或非對映異構體)、富含立體異構體的混合物和諸如此類。當所繪示的化學結構未表現任何立體化學時，應理解所述結構涵蓋所有可能的立體異構體。因此，例如，術語「式I化合物」意欲包括化合物的所有可能的立體異構體。同樣，當本文中顯示或指稱特定立體異構體時，所屬領域技術人員應理解，除非另有說明，否則本發明組合物中可存在較少量其它立體異構體，前提是所述其它同分異構體的存在不會消除組合物作為整體的實用性。各對映異構體可通過所屬領域技術人員熟知的多種方法來獲得，包括使用適宜手性固定相或載體的手性色譜；或通過將其化學轉化成非對映異構體，通過常用方法(例如色譜或重結晶)分離非對映異構體，隨後重新產生最初的對映異構體。另外，除非另有說明，否則在適當時本發明化合物的所有順-反或E/Z異構體(幾何異構體)、互變異構形式和拓撲異構體形式都包括在本發明範圍內。
具體來說，式I化合物在碳原子處含有手性中心，其在以下部分式(為簡明起見未顯示可選取代基)中表示為符號*
在本發明的一個實施例中，表示為符號*的碳原子具有(R)構型。在此實施例中，式I化合物在表示為符號*的碳原子處具有(R)構型，或富含在此碳原子處具有(R)構型的立體異構體形式。在另一實施例中，表示為符號*的碳原子具有(S)構型。在此實施例中，式I化合物在表示為符號*的碳原子處具有(S)構型，或富含在此碳原子處具有(S)構型的立體異構體形式。
本發明化合物以及在其合成中所用的那些化合物也可包括經同位素標記的化合物，即其中一或多種原子富含原子量與自然界中發現的主要原子量不同的原子。可納入式I化合物中的同位素的實例包括(例如，但不限於)2H、3H、13C、14C、15N、18O和17O。
已發現，本發明化合物具有蕈毒鹼受體拮抗活性。已發現，與相關化合物相比，本發明化合物的特徵尤其在於其對hM2和hM3蕈毒鹼受體亞型具有提高的結合親和力，具有較長的受體半衰期，並且具有較強的效能，並且預期其可用作治療肺病的治療劑。
在本文實例中闡釋本文用於指稱本發明化合物的命名法。此命名法是使用市售自動命名軟體(AutoNom software)(MDL，聖萊昂納多(San Leandro)，加利福尼亞州(California))得到。
代表性實施例 以下取代基和數值意欲提供本發明各方面和實施例的代表性實例。這些代表性數值意欲進一步界定和說明所述方面和實施例，並且不意欲排除其它實施例或限制本發明的範圍。就這一點來說，除非明確說明，否則在描述特定數值或取代基是優選數值或取代基時並不意味著以任何方式將其它數值或取代基排除在本發明之外。
R1選自-C1-6烷基、-C2-6烯基、-C2-6炔基、-C1-3亞烷基-SCH3、-C3-9環烷基和雜芳基。在一個實施例中，R1為-C1-6烷基，例如-CH2CH(CH3)2。在另一實施例中，R1為-C2-6烯基，例如-CH2CH＝CH2。在又一實施例中，R1為-C2-6炔基，例如-C≡CH。在又一實施例中，R1為-C1-3亞烷基-SCH3，例如-(CH2)2SCH3。在又一實施例中，R1為-C3-9環烷基，例如環丙基和環戊基。-C3-9環烷基任選地經1至5個獨立選自以下的R基團取代-C1-4烷基、-C2-4烯基、-C2-4炔基、-C3-6環烷基、氰基、滷基、-ORa、-SRa、-S(O)Ra、-S(O)2Ra、和-NRbRc；其中Ra獨立地各自選自H、-C1-4烷基、-C2-4烯基、-C2-4炔基和-C3-6環烷基；並且Rb和Rc各自獨立地選自H、-C1-4烷基、-C2-4烯基、-C2-4炔基和-C3-6環烷基。在一實施例中，-C3-9環烷基未經取代。當存在時，R可各自位於其所附接的-C3-9環烷基環中的任一位置。當存在一個以上R取代基(即a為2、3、4或5)時，所述取代基可位於相同或不同碳原子上。在一實施例中，R獨立地選自-C1-4烷基(例如甲基、乙基、正丙基、異丙基)、滷基(例如氟或氯)和-OR1a(例如羥基、甲氧基、乙氧基)。R中的上述烷基、烯基、炔基和環烷基可各自經1至5個氟原子取代。應理解，在提及R中的這些基團時，也涉及可能存於Ra、Rb和Rc部分中的任一所述基團。例如，R1可為-C1-4烷基(例如二氟甲基、三氟甲基和2，2，2-三氟乙基)或-ORa，其中Ra為二氟甲基或三氟甲基。
在另一實施例中，R1為雜芳基，例如噻吩(包括2-噻吩和3-噻吩)。
R2為芳基或雜芳基。在一具體實施例中，R2為芳基，例如苯基或萘基；在另一實施例中Ar為苯基。在一具體實施例中，R2為雜芳基，例如噻吩(包括2-噻吩和3-噻吩)。R2中的芳基可經1至5個獨立選自以下的R基團取代-C1-4烷基、-C2-4烯基、-C2-4炔基、-C3-6環烷基、氰基、滷基、-ORa、-SRa、-S(O)Ra、-S(O)2Ra、和-NRbRc。Ra各自獨立地選自H、-C1-4烷基、-C2-4烯基、-C2-4炔基和-C3-6環烷基。Rb和Rc各自獨立地選自H、-C1-4烷基、-C2-4烯基、-C2-4炔基或-C3-6環烷基。R中的上述烷基、烯基、炔基和環烷基可各自經1至5個氟原子取代。應理解，在提及R2中的這些基團時，也涉及可能存於Ra、Rb和Rc部分中的任一所述基團。在一具體實施例中，R為苯基並且未經取代。在另一實施例中，R為苯基並且經1或2個獨立選自以下的R基團取代-C1-4烷基(例如-CH3)、滷基(例如氟)和-ORa(其中Ra為H或-C1-4烷基，例如-CH3)。在一具體實施例中，R2為苯基並且經1個氟原子取代。
R3選自H和-C0-1亞烷基-OH，其中亞烷基任選地經1至5個氟原子取代。在一實施例中，R3選自H和-OH。在另一實施例中，R3為-OH。在又一實施例中，R3為-CH2OH。或者，當R1為-C3-9環烷基時，R3可與-C3-9環烷基上的碳原子形成雙鍵，此實施例可繪示如下
在一具體實施例中，R1為環戊基並且R3與環戊基上的碳原子形成雙鍵。
在又一實施例中，-CR1R2一起形成具有下式的基團
在一個此類實施例中，R3為H。
含氮環的環中可具有3至6個碳原子，並且由此繪示如下
此繪示意欲包括以下含氮環
在一具體實施例中，含氮環為
a的數值為0、1、2或3；並且甚至更具體地為0或1。在一實施例中，a為0。
當存在時，R4各自獨立地選自氟和-C1-4烷基。當存在一個以上R4取代基(即a為2或3)時，所述取代基可位於相同或不同碳原子上。實例性R4基團包括(但不限於)甲基、乙基和氟。R4中的烷基可經1至5個氟原子取代。例如，R4可為二氟甲基或三氟甲基。
R5選自-C1-5烷基和-C0-1亞烷基C3-5環烷基。R5中的上述烷基、烯基和炔基可各自經1至5個氟原子取代。在一實施例中，R5為-C1-5烷基，例如-CH3。
R6選自-C1-3烷基、-C1-2亞烷基C3-7環烷基、-C0-4亞烷基-OH、-C1-2亞烷基-C(O)O-C1-4烷基和-C1-2亞烷基-C(O)NR6aR6b。R6a和R6b獨立地選自H和-C1-4烷基。實例性-C1-3烷基包括-CH3、-CH2CH3和-(CH2)2CH3。實例性-C1-2亞烷基C3-7環烷基包括-CH2-環丙基。實例性-C0-4亞烷基-OH基團包括-(CH2)2OH。實例性-C1-2亞烷基-C(O)O-C1-4烷基包括-CH2-C(O)OCH3。實例性-C1-2亞烷基-C(O)NR6aR6b基團包括-CH2-C(O)NH2。或者，R6連同R5一起形成-C3-5亞烷基-。R6中的上述烷基、烯基和環烷基可各自經1至5個氟原子取代。應理解，在提及R6中的這些基團時，也涉及可能存於R6a和R6b部分中的任一所述基團。
Z選自鍵、-O-、-S-、-S(O)-、-SO2-、-SO2-NRZ1-、-NRZ1-SO2-、-C(O)-、-OC(O)-、-C(O)O-、-NRZ1C(O)-、-C(O)NRZ1-、-NRZ2-C(O)-NRz3-、-NRZ2-C(S)-NRZ3-、-CH(OH)-、和-C(＝N-O-RZ4)-。在一實施例中，Z選自鍵、-O-和-C(O)-。RZ1選自H和-C1-4烷基。在一個具體實施例中，RZ1為氫。RZ2和RZ3獨立地選自H、-C1-4烷基和-C3-6環烷基。或者，RZ2和RZ3一起形成-C2-4亞烷基-或-C2-3亞烯基-。在一個具體實施例中，RZ2和RZ3二者均為氫。RZ4選自-C1-4烷基和苄基。在一個實施例中，RZ4為-C1-4烷基，例如-CH3。在另一實施例中，RZ4為苄基。Z中的上述烷基、烯基、亞烯基和環烷基可各自經1至5個氟原子取代。應理解，在提及Z中的這些基團時，也涉及存於RZ1、RZ2和RZ3部分中的所述基團。
連接含氮環與四價氮的連接基團可為鍵(0個碳原子)或可具有1個碳原子，並且應此可命名為-(CH2)0-1-或-C0-1亞烷基-。在一個具體實施例中，此連接基團為鍵。在另一實施例中，此連接基團含有一個碳原子。
連接四價氮與Z部分的連接基團含有1-4個碳原子，並且由此可命名為-(CH2)1-4-或-C1-4亞烷基-。-(CH2)1-4-中的-CH2-基團各自任選地經1或2個獨立選自以下的取代基取代-C1-2烷基、-OH、氟和苯基。在一實施例中，-(CH2)1-4-中的1個-CH2-基團任選地經-OH或苯基取代。
這兩個連接基團連同四價氮和Z部分可繪示為-(CH2)0-1-N(R5R6)-(CH2)1-4-Z-，並且可形成含氮環與Q部分之間的連接部分。在各具體實施例中，-(CH2)0-1-N(R5R6)-(CH2)1-4-Z-選自以下基團之一-N(CH3)2-CH2-、-N(CH3)2-(CH2)2-、-N(CH3(CH2CH3)-(CH2)2-、-N(CH3)2-(CH2)3-、-N(CH3)2-(CH2)4-、-N(CH3)2-CH2-CH(苯基)-、-N(CH3)2-CH2-CH(OH)-、-N(CH3)2-CH2-C(O)-、-N(CH3)2-(CH2)2-O-、-N(CH3)2-(CH2)3-O-、-N(CH3)2-(CH2)4-O-、-CH2-N(CH3)2-CH2-、-CH2-N(CH3)2-(CH2)2-、-CH2-N(CH3)2-(CH2)3-、-N(CH3)(CH2CH3)-(CH2)2-、-N(CH3)-[(CH2)2CH3]-(CH2)2-，-N(CH3)(CH2-環丙基)-(CH2)2-，-N(CH3)(CH2CH2OH)-(CH2)2-、-N(CH3)[CH2C(O)OCH3]-(CH2)2-、和-N(CH3)[CH2C(O)NH2]-(CH2)2-。
Q為芳基或雜芳基，那些術語如本文中所定義。在一實施例中，Q為芳基，例如苯基。在另一實施例中，Q為選自以下的雜芳基噻吩基(例如噻吩-2-基或噻吩-3-基)、呋喃基、吡咯基(例如吡咯-1-基)、吡唑基、苯並[1，3]二氧雜環戊烯基、吲哚基(例如1H-吲哚-3-基)、和四唑基(例如1H-四唑-5-基)、和哌啶基(例如哌啶-4-基)。
當Q為芳基時，其可經1至5個獨立選自以下的RQ基團取代滷基、-C1-4烷基、-C0-4亞烷基-OH、氰基、-C0-2亞烷基-COOH、-C(O)O-C1-4烷基、-O-C1-4烷基、-S-C1-4烷基、-NH-C(O)-C1-4烷基、-N-二-C1-4烷基和-N+(O)O。在另一實施例中，RQ各自獨立地選自滷基、-C1-4烷基、-C0-4亞烷基-OH、氰基、-C0-2亞烷基-COOH、-C(O)O-C1-4烷基和-O-C1-4烷基。實例性滷基包括氟、氯和溴。實例性-C1-4烷基包括-CH3和-C(CH3)3，以及氟取代烷基，例如-CF3。實例性-C0-4亞烷基-OH基團包括-OH和-(CH2)2-OH。實例性-C0-2亞烷基-COOH基團包括-COOH(羧基)和-CH2COOH(羧甲基)。實例性-C(O)O-C1-4烷基包括-C(O)OCH3(甲氧基羰基)。實例性-O-C1-4烷基包括-OCH3，以及氟取代烷氧基，例如-OCHF2(二氟甲氧基)。實例性-S-C1-4烷基包括-S-CH3。實例性-NH-C(O)-C1-4烷基包括-NH-C(O)-CH3。實例性-N-二-C1-4烷基包括-N(CH3)2。
當存在一個以上RQ取代基時，所述取代基可位於相同或不同環原子上。Q中的上述烷基和亞烷基可各自經1至5個氟原子取代。應理解，在提及Q中的這些基團時，也涉及存於RQ部分中的所述基團。在一實施例中，Q未經取代。在另一實施例中，Q經一個RQ基團取代；並且在另一實施例中，RQ選自滷基、-C1-4烷基、-C0-4亞烷基-OH、氰基、-C0-2亞烷基-COOH、-C(O)O-C1-4烷基和-O-C1-4烷基和-N+(O)O。在另一實施例中，Q經兩個RQ基團取代；並且在另一實施例中，RQ各自獨立地選自滷基、-C1-4烷基、-C0-4亞烷基-OH、-C(O)O-C1-4烷基和-O-C1-4烷基。
X-為醫藥上可接受的酸的陰離子。術語「醫藥上可接受的酸的陰離子」用於指醫藥上可接受的酸的陰離子性抗衡離子。醫藥上可接受的無機酸的實例包括(舉例說明但非加以限制)硼酸、碳酸、氫滷酸(氫溴酸、鹽酸、氫氟酸或氫碘酸)、硝酸、磷酸、氨基磺酸和硫酸、以及氫氧化物。醫藥上可接受的有機酸的實例包括(舉例說明但非加以限制)脂肪族羥基酸(例如，檸檬酸、葡萄糖酸、羥基乙酸、乳酸、乳糖酸、蘋果酸和酒石酸)、脂肪族單羧酸(例如，乙酸、丁酸、甲酸、丙酸和三氟乙酸)、芳香族羧酸(例如，苯甲酸、對氯苯甲酸、二苯乙酸、龍膽酸、馬尿酸和三苯乙酸)、胺基酸(例如，天冬氨酸和穀氨酸)、芳香族羥基酸(例如，鄰羥基苯甲酸、對羥基苯甲酸、1-羥基萘-2-甲酸和3-羥基萘-2-甲酸)、抗壞血酸、二羧酸(例如，反丁烯二酸、馬來酸、草酸和琥珀酸)、葡萄糖醛酸、扁桃酸、粘酸、煙酸、乳清酸、雙羥萘酸、泛酸、磺酸(例如，苯磺酸、樟腦磺酸、乙二磺酸(edisylic acid)、乙磺酸、羥乙磺酸、甲磺酸、萘磺酸、萘-1，5-二磺酸、萘-2，6-二磺酸和對甲苯磺酸)、羥萘甲酸(xinafoicacid)和諸如此類。在一個實施例中，醫藥上可接受的酸選自乙酸、苯磺酸、苯甲酸、丁酸、對氯苯甲酸、檸檬酸、二苯乙酸、甲酸、氫溴酸、鹽酸、氫氟酸、氫碘酸、鄰羥基苯甲酸、對羥基苯甲酸、1-羥基萘-2-甲酸、3-羥基萘-2-甲酸、乳酸、蘋果酸、馬來酸、甲磺酸、硝酸、磷酸、丙酸、琥珀酸、硫酸、酒石酸、三氟乙酸和三苯乙酸。在另一實施例中，醫藥上可接受的酸選自氫溴酸、氫碘酸和三氟乙酸。在一個實施例中，陰離子選自乙酸根、苯磺酸根、苯甲酸根、溴離子、丁酸根、氯離子、對氯苯甲酸根、檸檬酸根、二苯乙酸根、甲酸根、氟離子、鄰羥基苯甲酸根、對羥基苯甲酸根、1-羥基萘-2-甲酸根、3-羥基萘-2-甲酸根、碘離子、乳酸根、蘋果酸根、馬來酸根、甲磺酸根、硝酸根、磷酸根、丙酸根、琥珀酸根、硫酸根、酒石酸根、三氟乙酸根、二-和三苯乙酸根。在又一實施例中，陰離子選自溴離子、碘離子和三氟乙酸根。
在一實施例中，本發明化合物具有式I或II，並且R1選自-C1-6烷基、-C2-6烯基、-C2-6炔基、-C1-3亞烷基-SCH3、-C3-9環烷基和雜芳基；R2為芳基或雜芳基；R3選自H和-C0-3亞烷基-OH；或當R1為-C3-9環烷基時，R3可與-C3-9環烷基上的碳原子形成雙鍵；或-CR1R2一起形成具有下式的基團
a為0；R5為-C1-5烷基；R6選自-C1-3烷基、-C1-2亞烷基C3-7環烷基、-C0-4亞烷基-OH、-C1-2亞烷基-C(O)O-C1-4烷基和-C1-2亞烷基-C(O)NH2；Z選自鍵、-O-、和-C(O)-；Q為芳基或雜芳基；其中R中的芳基任選地經1至2個獨立選自以下的R基團取代-C1-4烷基、滷基、和-ORa；其中Ra各自獨立地選自H和-C1-4烷基；Q中的芳基任選地經1至2個獨立選自以下的RQ基團取代滷基、-C1-4烷基、-C0-4亞烷基-OH、氰基、-C0-2亞烷基-COOH、-C(O)O-C1-4烷基、-O-C1-4烷基和-N+(O)O；RQ中的烷基各自任選地經1至5個氟原子取代；並且-(CH2)1-4-中的一個-CH2-基團任選地經選自-OH和苯基的基團取代。
在另一實施例中本發明化合物具有式I或II，並且當R2為苯基並且R3為-OH時R1選自-CH2CH(CH3)2、-CH2CH＝CH2、環丙基、和環戊基；或當R2為苯基並且R3為H時R1為-環丙基；或當R2為苯基並且R3與環戊基上的碳原子形成雙鍵時R1為環戊基；或當R2為苯硫基並且R3為-OH時R1為環戊基或苯硫基；或-CR1R2一起形成具有下式的基團
並且a為0；連接基團-(CH2)0-1-N(R5R6)-(CH2)1-4-Z-選自-N(CH3)2-(CH2)2-、-N(CH3(CH2CH3)-(CH2)2-、和-N(CH3)2-CH2-C(O)-；Q選自苯基、噻吩-2-基、噻吩-3-基、和苯並[1，3]二氧雜環戊烯-5-基；其中R2中的苯基任選地經1至2個獨立選自以下的R基團取代-CH3、氟、-OH、和-OCH3；Q中的苯基任選地經1至2個獨立選自以下的RQ基團取代氟、溴、-CH3、和-OH。
在本發明另一實施例中，式II季銨化合物是由式IIa所表示的物質
其中R1-6、a、Z、Q和X-如式I中所定義；和其醫藥上可接受的鹽。在一具體實施例中，R1選自-CH2CH(CH3)2、-CH2CH＝CH2、-C≡CH、-(CH2)2SCH3、環丙基、環戊基、和苯硫基；R2選自苯基和苯硫基；R3選自H和-C0-1亞烷基-OH；或在R1為環戊基時，R3可與環戊基上的碳原子形成雙鍵；或-CR1R2一起形成具有下式的基團
a為0；R5為-CH3；R6選自-CH3、-CH2CH3、-(CH2)2CH3、-CH2-環丙基、-(CH2)2OH、-CH2-C(O)OCH3、和-CH2-C(O)NH2；Z選自鍵、-O-、和-C(O)-；Q選自苯基、1H-吲哚-3-基、噻吩-2-基、噻吩-3-基、苯並[1，3]二氧雜環戊烯-5-基、吡咯-1-基、1H-四唑-5-基和哌啶-4-基；其中R2中的苯基任選地經1至2個獨立選自以下的R基團取代-CH3、氟、-OH和-OCH3；Q中的苯基任選地經1至2個獨立選自以下的RQ基團取代氟、氯、溴、-CH3、-CF3、-C(CH3)3、-OH、-(CH2)2-OH、氰基、-COOH、-CH2COOH、C(O)OCH3、-OCH3、-OCHF2和-N+(O)O；並且-(CH2)1-4-中的一個-CH2-基團任選地經1或2個選自-OH和苯基的取代基取代。
在本發明另一實施例中，式II季銨化合物是由式IIb表示的物質
其中R、R1、R3、R5、R6、Z、Q和X-如式I中所定義；和其醫藥上可接受的鹽。在一具體實施例中，R1選自-CH2CH(CH3)2、-CH2CH＝CH2、-C≡CH、-(CH2)2SCH3、環丙基和環戊基；R3選自H、-C0-1亞烷基-OH；或當R1為環戊基時，R3可與環戊基上的碳原子形成雙鍵；R5為-CH3；R6選自-CH3、-CH2CH3、-(CH2)2CH3、-CH2-環丙基、-(CH2)2OH、-CH2-C(O)OCH3和-CH2-C(O)NH2；Z選自鍵、-O-和-C(O)-；Q選自苯基、1H-吲哚-3-基、噻吩-2-基、噻吩-3-基、苯並[1，3]二氧雜環戊烯-5-基、吡咯-1-基、1H-四唑-5-基和哌啶-4-基；其中R獨立地選自-CH3、氟、-OH和-OCH3；Q中的苯基任選地經1至2個獨立選自以下的RQ基團取代氟、氯、溴、-CH3、-CF3、-C(CH3)3、-OH、-(CH2)2-OH、氰基、-COOH、-CH2COOH、C(O)OCH3、-OCH3、-OCHF2和-N+(O)O；並且-(CH2)1-4-中的一個-CH2-基團任選地經1個選自-C1-2烷基、-OH和苯基的取代基取代。
在本發明另一實施例中，式II季銨化合物是由式IIc表示的物質
其中R、R1、R3、R5、R6、Z、RQ和X-如式I中所定義；和其醫藥上可接受的鹽。在一具體實施例中，R1選自-CH2CH(CH3)2、-CH2CH＝CH2、-C≡CH、-(CH2)2SCH3、環丙基和環戊基；R3選自H和-C0-1亞烷基-OH；或當R1為環戊基時，R3可與環戊基上的碳原子形成雙鍵；R5為-CH3；R6選自-CH3、-CH2CH3、-(CH2)2CH3、-CH2-環丙基、-(CH2)2OH、-CH2-C(O)OCH3和-CH2-C(O)NH2；Z選自鍵、-O-和-C(O)-；其中R獨立地選自-CH3、氟、-OH和-OCH3；RQ獨立地選自氟、氯、溴、-CH3、-CF3、-C(CH3)3、-OH、-(CH2)2-OH、氰基、-COOH、-CH2COOH、C(O)OCH3、-OCH3、-OCHF2和-N+(O)O；並且-(CH2)1-4-中的一個-CH2-基團任選地經1個選自-C1-2烷基、-OH和苯基的取代基取代。
在本發明另一實施例中，式II季銨化合物是由式IId表示的物質
其中R3、Z、RQ和X-如式I中所定義；和其醫藥上可接受的鹽。在一具體實施例中，R3為-OH；Z為鍵；並且RQ獨立地選自氟和-OH。
在本發明另一實施例中，式II季銨化合物是由式IIe表示的物質
其中R3、Z、Q和X-如式I中所定義；和其醫藥上可接受的鹽。在一具體實施例中，R3為-OH；Z為鍵；Q為苯基或苯並[1，3]二氧雜環戊烯-5-基；並且Q中的苯基任選地經1個選自氟和-CH3的RQ基團取代。
在本發明另一實施例中，式II季銨化合物是由式IIf表示的物質
其中Z、Q和X-如式I中所定義；和其醫藥上可接受的鹽。在一具體實施例中，R3為H；Z為鍵；Q為苯基、噻吩-2-基或噻吩-3-基；並且Q中的苯基任選地經1個選自氟和-OH的RQ基團取代。
式I化合物的特定群組是那些揭示於2007年4月24日申請的美國臨時專利申請案第60/925,951號中者。此群組包括呈鹽或兩性離子形式的式(I′)化合物
其中a』為0或1至5的整數；R1』各自獨立地選自-C1-4烷基、-C2-4烯基、-C2-4炔基、-C3-6環烷基、氰基、滷基、-OR1a、-SR1a、-S(O)R1a、-S(O)2R1a和-NR1bR1c；其中R1a各自獨立地選自H、-C1-4烷基、-C2-4烯基、-C2-4炔基和-C3-6環烷基；並且R1b和R1c各自獨立地選自H、-C1-4烷基、-C2-4烯基、-C2-4炔基和-C3-6環烷基；Ar』為芳基；R3』選自H和-C0-1亞烷基-OH；或R3與-C5-9環烷基上的碳原子形成雙鍵；b』為0或1至3的整數；R4』各自獨立地選自氟和-C1-4烷基；R5』選自-C1-5烷基和-C0-1亞烷基C3-5環烷基；R6』選自-C1-3烷基、-C1-2亞烷基C3-7環烷基、-C0-4亞烷基-OH、-C1-2亞烷基-C(O)O-C1-4烷基和-C1-2亞烷基-C(O)NR6aR6b；其中R6a和R6b獨立地選自H和-C1-4烷基；或R6連同R5一起形成-C3-5亞烷基-；Z』選自鍵、-O-、-S-、-S(O)-、-SO2-、-SO2-NRZ1-、-NRZ1-SO2-、-C(O)-、-OC(O)-、-C(O)O-、-NRz1C(O)-、-C(O)NRZ1-、-NRZ2-C(O)-NRZ3-、-NRz2-C(S)-NRZ3-、-CH(OH)-和-C(＝N-O-RZ4)-；其中RZ1選自H和-C1-4烷基；RZ2和RZ3獨立地選自H、-C1-4烷基和-C3-6環烷基，或RZ2和RZ3一起形成-C2-4亞烷基-或-C2-3亞烯基-；並且RZ4選自-C1-4烷基和苄基；Q』為芳基或雜芳基；其中Ar』任選地經1至5個獨立選自以下的R2』基團取代-C1-4烷基、-C2-4烯基、-C2-4炔基、-C3-6環烷基、氰基、滷基、-OR2a、-SR2a、-S(O)R2a、-S(O)2R2a和-NR2bR2e；其中R2a各自獨立地選自H、-C1-4烷基、-C2-4烯基、-C2-4炔基和-C3-6環烷基；並且R2b和R2c各自獨立地選自H、-C1-4烷基、-C2-4烯基、-C2-4炔基和-C3-6環烷基；其中Q』任選地經1至5個獨立選自以下的RQ基團取代滷基、-C1-4烷基、-C0-4亞烷基-OH、氰基、-C0-2亞烷基-COOH、-C(O)O-C1-4烷基、-O-C1-4烷基、-S-C1-4烷基、-NH-C(O)-C1-4烷基、-N-二-C1-4烷基和-N+(O)O；其中R1』-6』、Z』和Q』中的烷基、亞烷基、烯基、亞烯基、炔基和環烷基各自任選地經1至5個氟原子取代；並且-(CH2)1-4-中的-CH2-基團各自任選地經1或2個獨立選自以下的取代基取代-C1-2烷基、-OH、氟和苯基；和其醫藥上可接受的鹽。
另外，令人感興趣的特定式I化合物包括那些闡述於下文實例中者以及其醫藥上可接受的鹽。
定義 當描述本發明化合物、組合物、和方法時，除非另有說明，否則下述術語具有以下含義。此外，除非所用上下文明確表示其它含義，否則本文所用的單數形式「一(a和an)」和「所述(the)」包括相應的複數形式。術語「包含(comprising)」、「包括(including)」和「具有(having)」欲為包括性，並且意指除所列舉要素外可存在其它要素。
術語「烷基」意指直鏈或具支鏈的單價飽和烴基。除非另有定義，否則所述烷基通常含有1至10個碳原子，並且包括(例如)-C1-2烷基、-C1-4烷基、-C1-5烷基和-C1-6烷基。代表性烷基包括(例如)甲基、乙基、正丙基、異丙基、正丁基、仲丁基、異丁基、叔丁基、正戊基、正己基、正庚基、正辛基、正壬基、正癸基和諸如此類。
當欲闡述本文所用特定術語的具體碳原子數時，碳原子數以下標形式顯示在術語前。例如，術語「-C1-4烷基」意指具有1至4個碳原子的烷基，其中碳原子呈任何可接受的構型。
術語「亞烷基」意指直鏈或具支鏈的二價飽和烴基。除非另有定義，否則所述亞烷基通常含有1至10個碳原子並且包括(例如)-C0-1亞烷基-、-C0-2亞烷基-、-C0-4亞烷基-、-C0-5亞烷基-、-C1-2亞烷基-、-C1-4亞烷基-、-C2-4亞烷基-、-C2-5亞烷基-、-C3-5亞烷基-和-C3-6亞烷基-。代表性亞烷基包括(例如)亞甲基、乙烷-1，2-二基(「亞乙基」)、丙烷-1，2-二基、丙烷-1，3-二基、丁烷-1，4-二基、戊烷-1，5-二基和諸如此類。應了解，當術語亞烷基包括0個碳(例如-C0-1亞烷基-或-C0-5亞烷基-)時，所述術語意欲包括單鍵。
術語「烯基」意指具有至少一個、並且通常具有1個、2個或3個碳-碳雙鍵的直鏈或具支鏈單價不飽和烴基。除非另有定義，否則所述烯基通常含有2至10個碳原子，並且包括(例如)-C2-4烯基和-C2-6烯基。代表性烯基包括(例如)乙烯基、正丙烯基、異丙烯基、正丁-2-烯基、正己-3-烯基和諸如此類。術語「亞烯基」意指二價烯基，並且實例性亞烯基包括-C2-3亞烯基-。
術語「炔基」意指具有至少一個並且通常具有1個、2個或3個碳-碳三鍵的直鏈或具支鏈單價不飽和烴基。除非另有定義，否則所述炔基通常含有2至10個碳原子，並且包括(例如)-C2-4炔基和-C2-6炔基。代表性炔基包括(例如)乙炔基、正丙炔基、正丁-2-炔基、正己-3-炔基和諸如此類。
術語「氨基保護基團」意指適合防止氨基處發生不期望反應的保護基團。代表性氨基保護基團包括(但不限於)叔丁氧基羰基(BOC)、三苯甲基(Tr)、苯甲氧基羰基(Cbz)、9-芴基甲氧基羰基(Fmoc)、甲醯基、三甲基甲矽烷基(TMS)、叔丁基二甲基甲矽烷基(TBS)和諸如此類。
術語「芳基」意指具有單一環(即苯基)或稠合環(即萘)的單價芳香族烴。除非另有定義，否則所述芳基團通常含有6至10個碳原子，並且包括(例如)-C6-10芳基。代表性芳基包括(例如)苯基和萘-1-基、萘-2-基和諸如此類。
術語「環烷基」意指單價飽和碳環烴基。除非另有定義，否則所述環烷基通常含有3至10個碳原子，並且包括(例如)-C3-5環烷基、-C3-6環烷基、-C3-7環烷基和-C5-9環烷基。代表性環烷基包括(例如)環丙基、環丁基、環戊基、環己基和諸如此類。
術語「二價烴基」意指主要由碳和氫原子構成並且任選地含有一或多個雜原子的二價烴基。所述二價烴基可為具支鏈或不具支鏈、飽和或不飽和、非環狀或環狀、脂肪族或芳香族、或其組合。所述二價烴基可任選地含有納入烴鏈中或作為取代基附接至烴鏈上的雜原子。
術語「滷基」意指氟、氯、溴和碘。
術語「雜芳基」意指具有單一環或兩個稠合環並且在環中含有至少一個選自氮、氧或硫的雜原子(通常1至3個雜原子)的單價芳香族基團。除非另有定義，否則所述雜芳基通常總共含有5至10個環原子，並且包括(例如)-C2-9雜芳基。代表性雜芳基包括(例如)以下單價物質吡咯、咪唑、噻唑、噁唑、呋喃、噻吩、三唑、吡唑、異噁唑、異噻唑、吡啶、吡嗪、噠嗪、嘧啶、三嗪、吲哚、苯並呋喃、苯並噻吩、苯並咪唑、苯並噻唑、喹啉、異喹啉、喹唑啉、喹喔啉和諸如此類，其中結合點位於任何可用碳或氮環原子處。
術語「離去基團」意指在取代反應(例如親核取代反應)中可經一官能團或原子置換的另一官能團或原子。例如，代表性離去基團包括(但不限於)氯、溴和碘基團；磺酸酯基，例如甲磺酸酯、甲苯磺酸酯、溴苯磺酸酯、硝基苯磺酸酯和諸如此類；和醯氧基，例如乙醯氧基、三氟乙醯氧基和諸如此類。
術語「醫藥上可接受的」是指在生物學或其它方面不具有不期望性質的材料。例如，術語「醫藥上可接受的載劑」是指可納入組合物中並投與患者而不會造成不期望生物學效應或以有害方式與組合物中其它組份相互作用的材料。所述醫藥上可接受的材料通常符合毒理學和製造測試所要求的標準，並且包括那些由美國食品與藥物管理局(U.S.Food and Drug administration)確定為適宜無活性成份的材料。
術語「溶劑合物」意指由一或多個溶質分子(例如，式I化合物或其醫藥上可接受的鹽)與一或多個溶劑分子形成的複合物或聚集體。所述溶劑合物通常為溶質與溶劑摩爾比實質上固定的結晶固體。代表性溶劑包括(例如)水、甲醇、乙醇、異丙醇、乙酸和諸如此類。當溶劑為水時，所形成的溶劑合物為水合物。
術語「治療有效量」意指當投與需要治療的患者時足以實現治療的量。具體來說，「有效」量是獲得期望結果所需要的量，並且「治療有效」量是獲得期望治療效應所需要的量。例如，對於拮抗蕈毒鹼受體，「有效量」是蕈毒鹼受體拮抗量。同樣，治療慢性阻塞性肺病(COPD)的治療有效量是達成期望治療結果(可為疾病的預防、改善、抑制或減輕)的量。
本文所用的術語「治療(treating或treatment)」意指治療諸如哺乳動物(尤其為人類)等患者的疾病或醫學病況，其包括(a)防止疾病或醫學病況發生，即患者的預防性治療；(b)改善疾病或醫學病況，即消除患者的疾病或醫學病況或使其消退；(c)抑制疾病或醫學病況，即減緩或阻止患者的疾病或醫學病況的發展；或(d)減輕患者的疾病或醫學病況的症狀。例如，術語「治療COPD」包括防止COPD發生、改善COPD、抑制COPD和減輕COPD的症狀。術語「患者」意欲包括那些需要治療或疾病預防、當前正進行治療以預防疾病或治療具體疾病或醫學病況的動物(例如人類)，以及作為測試受試者的動物，其中評估本發明化合物或在分析(例如動物模型)中使用本發明化合物。
本文所用的所有其它術語都意欲具有其所屬領域技術人員所了解的一般含義。
通用合成程序 可使用以下通用方法、實例中所述的程序自易得起始材料製備本發明化合物，或通過使用所屬領域技術人員習知的其它方法、試劑和起始材料來製備。儘管以下程序可闡述本發明的特定實施例，但應了解，同樣可使用相同或類似方法或通過使用所屬領域技術人員習知的其它方法、試劑和起始材料來製備本發明的其它實施例。也應了解，除非另有說明，否則在給出典型或優選過程條件(即反應溫度、時間、反應物的摩爾比、溶劑、壓力等)的情況下也可使用其它過程條件。雖然最適宜反應條件通常根據各種反應參數(例如所使用的特定反應物、溶劑和量)而改變，但所屬領域的技術人員使用常規優化程序可容易地確定最適宜反應條件。
此外，所屬領域的技術人員應明了，可能需要或期望用習用保護基團來防止某些官能團發生不期望反應。適用於特定官能團的保護基團以及適用於保護和去保護所述官能團的條件和試劑的選擇已為所屬領域的技術人員所熟知。可加以保護以防止不期望反應的官能團包括(例如)羧基、氨基、羥基、巰基、羰基和諸如此類。代表性羧基保護基團包括(但不限於)酯，例如甲基、乙基、叔丁基、苄基(Bn)、對甲氧基苄基(PMB)、9-芴基甲基(Fm)、三甲基甲矽烷基(TMS)、叔丁基二甲基甲矽烷基(TBS)、二苯基甲基(二苯甲基，DPM)和諸如此類；醯胺和醯肼。氨基的代表性保護基團包括氨基甲酸酯(例如叔丁氧基羰基)和醯胺。代表性羥基保護基團包括(但不限於)甲矽烷基，包括三(C1-6烷基)甲矽烷基，例如三甲基甲矽烷基(TMS)、三乙基甲矽烷基(TES)、叔丁基二甲基甲矽烷基(TBS)和諸如此類；酯(醯基)，包括C1-6烷醯基，例如甲醯基、乙醯基和諸如此類；芳基甲基，例如苄基(Bn)、對甲氧基苄基(PMB)、9-芴基甲基(Fm)、二苯基甲基(二苯甲基，DPM)和諸如此類；和醚。巰基的代表性保護基團包括硫醚和硫酯。羰基的代表性保護基團包括縮醛和縮酮。若需要，也可使用本文所述保護基團之外的保護基團。例如，許多保護基團和其引入和去除闡述於格林(T.W.Greene)和伍茲(G.M.Wuts)，有機合成中的保護基團(Protecting Groups inOrganic Synthesis)，第三版，威利(Wiley)，紐約(New York)，1999和其中所引用的參考文獻中。
例如，式I化合物可通過以下實例性方法中的一或多種來製備(a)使式1化合物與式2化合物反應
或使式1』化合物與式2』化合物反應
其中L1代表離去基團；從而產生式3化合物
並且使式3化合物與含有R基團的有機基質反應；或(b)使式4化合物
與式2化合物反應；或(c)使式4化合物與式5化合物反應
其中L2代表離去基團，並且A如下文中所定義；從而產生式6化合物
並且使式6化合物與式7化合物反應 B-Q (7) 其中Z、A和B如下表中所定義，並且L3代表離去基團 並回收呈鹽或兩性離子形式的產物。
所得反應產物式I化合物為季銨化合物。可通過以下方式使此化合物結晶首先將所述化合物轉化為適宜抗衡離子形式，然後在適宜溶劑中使所述化合物結晶。所述晶體為季銨鹽。
在這些反應中，根據存在的特定取代基，可使用一或多種保護基團。若使用所述保護基團，則使用習用程序將其去除以提供式I化合物。
方法(a) 在方法(a)的化合物(1)與(2)之間的反應中，L1代表的離去基團可為(例如)滷基(例如氯、溴或碘)或磺酸酯基(例如甲磺酸酯基或甲苯磺酸酯基)。在一個實施例中，L1為溴。所述反應適宜在諸如叔胺(例如二異丙基乙胺)等鹼存在下實施。適宜溶劑包括腈(例如乙腈)、二甲基甲醯胺(DMF)和二甲基乙醯胺(DMA)。所述反應適宜在介於0℃至100℃範圍內的溫度下實施。隨後使用諸如萃取、重結晶、色譜和諸如此類等習用程序來分離反應產物。
將化合物(3)(期望產物的游離鹼形式)溶解於適宜溶劑中，隨後使其與有機基質接觸。實例性溶劑包括甲苯、DMA和CH3CN。有機基質通常為醫藥上可接受的酸，例如有機滷化物。基質含有R6基團(例如-C1-6烷基，其可經1-5個氟原子取代)及離去基團(其實例包括諸如碘化物或溴化物等滷化物)。實例性基質包括碘代甲烷、溴代甲烷、碘代乙烷、碘代丙烷、苄基溴和苄基碘。
在某些情況下，可在方法(a)之後實施第二反應以得到不同的式I化合物。例如，可通過形成Z為-S-的式I化合物、並使所述化合物發生氧化反應來製得Z為-S(O)-或-SO2-的化合物。另外，可通過形成Z為-C(O)-的式I化合物、並使所述化合物與H2N-O-RZ4發生亞胺形成反應來製得Z為-C(＝N-O-RZ4)-的化合物。
化合物(1)一般為業內已知或可使用熟知程序自市售可起始材料和試劑來製備。例如，化合物(1)可通過以下反應來製備
其中P1代表氨基保護基團，例如苄基。苄基是通過還原方便地去除，例如使用氫或甲酸銨和第VIII族金屬催化劑(例如鈀)來還原。任選地，在諸如甲酸、乙酸、鹽酸、氫溴酸、硫酸和諸如此類等酸存在下實施此反應。化合物(1』)的實例包括(R)-環戊基羥苯基乙酸、9H-呫噸-9-甲酸、和α-環戊基苯基乙酸。這些化合物是自市場上購得或可方便地製得，並且實例性製備技術闡述於實例部分中。
化合物(2)一般為人所知並可自市場購得，或者可使用熟知合成方法自易得起始材料製得。化合物(2)的實例包括1-溴-2-苯基乙烷、3-(2-溴乙基)苯酚、4-(2-溴乙基)苯酚和1-(2-溴乙基)-2-氟苯。
或者，化合物(3)可通過在習用醯胺鍵形成條件下使化合物(1』)與(2』)偶合來產生。化合物(2′)一般為業內已知或可使用熟知程序自市售可起始材料和試劑製得。例如，化合物(2』)可通過以下反應來製備
其中P1代表氨基保護基團，L1代表離去基團。
方法(b) 在方法(b)中，化合物(4)與(2)之間的反應可使用使吡咯烷與滷代化合物反應的已知程序來實施。所述反應通常是在有機溶劑中於介於約20℃至120℃範圍內、更通常介於約20℃至80℃範圍內的溫度下實施。適宜有機溶劑包括乙腈、二甲基亞碸、N，N-二甲基甲醯胺(DMF)、N，N-二甲基乙醯胺(DMA)、醚和丙酮。
化合物(4)的實例包括(R)-2-環戊基-1-(4-二甲基氨基-哌啶-1-基)-2-羥基-2-苯基乙酮；2-環戊基-1-(4-二甲基氨基哌啶-1-基)-2-羥基-2-噻吩-2-基乙酮；1-(4-二甲基氨基-哌啶-1-基)-2-羥基-4-甲基-2-苯基戊-1-酮；(4-二甲基氨基哌啶-1-基)(9H-呫噸-9-基)-甲酮；1-(4-二甲基氨基-哌啶-1-基)-2-羥基-2，2-二-噻吩-2-基乙酮；2-環戊基-1-(4-二甲基氨基哌啶-1-基)-2-苯基乙酮；和2-環戊基-1-(4-二甲基氨基哌啶-1-基)-2-羥基-2-對甲苯乙酮。
化合物(4)可通過在習用醯胺鍵形成條件下化合物(1』)與(4a)的偶合反應來形成
適宜羧酸/胺偶合試劑包括苯並三唑-1-基氧基三-(二甲基氨基)鏻六氟磷酸鹽(BOP)、苯並三唑-1-基氧基-三吡咯烷基鏻六氟磷酸鹽(PyBOP)、O-(7-氮雜苯並三唑-1-基-N，N，N』，N』-四甲基脲鎓六氟磷酸鹽(HATU)、1-羥基苯並三唑水合物(HOBt)、二環己基碳二亞胺(DCC)、N-(3-二甲基氨基丙基)-N』-乙基碳二亞胺鹽酸鹽(EDCI)、羰二咪唑(CDI)、和諸如此類。偶合反應是在諸如DCM等惰性溶劑中於一或多種偶合劑和諸如DIPEA等鹼存在下實施，並且是在習用醯胺鍵形成條件下實施。應注意，可能不需要偶合劑。例如，可使用DMF作為溶劑並使用DIPEA作為鹼來偶合化合物(1』)與(4a)。
或者，可通過在習用醯胺鍵形成條件下使化合物(4a)與(4b)發生偶合反應、隨後與R3-MgBr反應來形成化合物(4)(其中R3為-OH)
化合物(4b)的實例包括2-噻吩乙醛酸、苯甲醯甲酸、和(4-甲基苯基)(氧代)乙酸。R3-MgBr的實例包括環戊基溴化鎂、噻吩-2-基溴化鎂和異丁基溴化鎂。
方法(c) 在方法(c)中，化合物(4)、(5)和(6)之間的反應條件可根據各自的A和B基團而變化。L3所代表的離去基團可為(例如)滷基，通常為溴。化合物(5)和(6)已眾所周知或可使用熟知合成方法自易得起始材料來製備。
例如當Z為-NRZ1C(O)-時，方法(c)中的某些反應是偶合反應。在那些反應中，含有酸性部分的化合物可呈反應性衍生物形式。例如，可通過(例如)形成酸酐或醯滷(例如醯氯)來活化羧酸。因此，醯氯是羧酸的反應性衍生物。或者，可使用習用羧酸/胺偶合試劑來活化羧酸，例如碳化二亞胺、O-(7-氮雜苯並三唑-1-基-N，N，N』，N』-四甲基脲鎓六氟磷酸鹽(HATU)和諸如此類。磺酸和硫羰酸部分可以類似方式來衍生。所述反應是在習用條件下使用諸如羰二咪唑等適宜偶合劑來實施。所述反應通常在諸如三氟乙酸和二氯甲烷等溶劑存在下實施，並且適宜在介於-10℃至100℃範圍內的溫度下實施。
例如當Z為-O-時，方法(c)中的其餘反應是烷基化反應。所述反應是在習用條件下使用諸如DMF或DMA等適宜溶劑來實施，並且是在介於室溫至100℃的溫度下實施。另外，方法(c)闡述形成式I化合物，其中RZ2和/或RZ3部分為氫。所述化合物易於轉化為化合物(1)，其中RZ2和/或RZ3為-C1-4烷基或-C3-6環烷基，或一起形成-C2-4亞烷基-或-C2-3亞烯基-連接。
關於製備本發明代表性化合物或其中間體的具體反應條件和其它程序的更多細節闡述於下文所述實例中。
醫藥組合物和調配物 本發明化合物通常是以醫藥組合物或調配物的形式投與患者。所述醫藥組合物可通過任何可接受的投與途徑投與患者，包括(但不限於)吸入、經口、經鼻、局部(包括經皮)和非經腸投與模式。而且，本發明化合物可以每天多次劑量、每天單次劑量或每周單次劑量(例如)經口投與。應了解，本文所論述的醫藥組合物中可使用適合特定投與模式的任何形式的本發明化合物(即游離鹼、醫藥上可接受的鹽、溶劑合物等)。
因此，在一個實施例中，本發明涉及包含醫藥上可接受的載劑和本發明化合物的醫藥組合物。若需要，所述組合物可含有其它治療劑和/或調配劑。在本文中「本發明化合物」也可稱為「活性藥劑」。
本發明醫藥組合物通常含有治療有效量的本發明化合物。然而，所屬領域的技術人員應認識到，醫藥組合物可含有大於治療有效量(即整體組合物)或小於治療有效量(即設計為多次投與來獲得治療有效量的個別單位劑量)。在一個實施例中，組合物含有約0.01-95wt％的活性藥劑，包括約0.01-30wt％，例如約0.01-10wt％，實際量取決於調配物本身、投與途徑、投用頻率等。在另一實施例中，適合吸入的組合物包含(例如)約0.01-30wt％的活性藥劑，在再一實施例中包含約0.01-10wt％的活性藥劑。
任何習用載劑或賦形劑均可用於本發明醫藥組合物中。對具體載劑或賦形劑、或載劑或賦形劑的組合的選擇可取決於治療特定患者所用的投與模式或醫學病況的類型或疾病狀態。關於這一點，用於特定投與模式的適宜組合物的製備為製藥領域技術人員所熟知。另外，用於所述組合物的載劑或賦形劑是在市場上購得。進一步舉例說明，習用調配技術闡述於雷明頓醫藥科學與實踐(RemingtonThe Science and Practice ofPharmacy)，第20版，利平科特威廉士與懷特公司(Lippincott Williams & White)，巴爾的摩(Baltimore)，馬裡蘭(Maryland)(2000)；和H.C.安塞爾(H.C.Ansel)等人，醫藥劑型與藥物遞送系統(Pharmaceutical Dosage Forms and Drug Delivery Systems)，第7版，利平科特威廉士與懷特公司，巴爾的摩，馬裡蘭(1999)中。
可用作醫藥上可接受的載劑的材料的代表性實例包括(但不限於)以下糖，例如乳糖、葡萄糖和蔗糖；澱粉，例如玉米澱粉和馬鈴薯澱粉；纖維素(例如微晶纖維素)和其衍生物，例如羧甲基纖維素鈉、乙基纖維素和乙酸纖維素；黃蓍膠粉劑；麥芽；明膠；滑石粉；賦形劑，例如可可油和栓劑蠟；油，例如花生油、棉籽油、紅花油、芝麻油、橄欖油、玉米油和大豆油；二醇，例如丙二醇；多元醇，例如甘油、山梨醇、甘露醇和聚乙二醇；酯，例如油酸乙酯和月桂酸乙酯；瓊脂；緩衝劑，例如氫氧化鎂和氫氧化鋁；海藻酸；無熱原水；等滲鹽水；林格氏溶液(Ringer’s solution)；乙醇；磷酸鹽緩衝溶液；壓縮的推進氣體，例如氟氯化碳和氫氟烴；和其它用於醫藥組合物中的無毒相容性材料。
通常通過將活性藥劑與醫藥上可接受的載劑和一或多種可選成份充分均勻混合或摻和來製備醫藥組合物。隨後可使用習用程序和設備將所得均勻摻和的混合物製成片劑、膠囊、藥丸等形式或裝填至藥罐、藥筒、分配器和諸如此類中。
在一個實施例中，醫藥組合物適合吸入投與。適用於吸入投與的組合物通常呈氣溶膠或粉劑形式。所述組合物通常使用熟知遞送裝置來投與，例如霧化吸入器、乾粉吸入器、或定劑量吸入器，其實例闡述於下文中。
在本發明一具體實施例中，使用霧化吸入器通過吸入來投與包含活性藥劑的組合物。所述霧化器裝置通常產生高速度空氣流，其使組合物以霧氣形式噴霧輸送至患者的呼吸道中。因此，當經調配用於霧化吸入器時，通常將活性藥劑溶解於適宜載劑中以形成溶液。或者，可將活性藥劑微粉化並與適宜載劑合併以形成具有可呼吸尺寸的微粉化顆粒的懸浮液，其中微粉化通常定義為所含有顆粒中至少約90％顆粒的質量中位直徑小於約10μm。術語「質量中位直徑」意指所有顆粒中一半質量的顆粒的直徑大於所述直徑而另一半的直徑小於所述直徑。
適宜霧化器裝置包括瑞斯邁特

軟霧氣(Soft Mist)TM吸入器(德國勃林格殷格翰製藥公司(Boehringer Ingelheim))、

肺部遞送系統(阿拉迪姆(Aradigm)公司)和百瑞LC普樂士可重複使用的霧化器(PARI LC Plus Reusable Nebulizer)(德國百瑞(Pari GmbH))。可用於霧化吸入器中的實例性組合物包含等滲水溶液，其包含約0.05μg/ml至約10mg/mL本發明化合物。在一個實施例中，此一溶液具有約4-6的pH值。
在本發明的另一具體實施例中，包含活性藥劑的組合物是使用乾粉式吸入器(DPI)通過吸入來投與。所述DPI通常以自由流動性粉劑形式投與活性藥劑，所述粉劑在吸氣期間分散於患者的氣流中。為獲得自由流動性粉劑，通常將活性藥劑與適宜賦形劑一起調配，例如乳糖、澱粉、甘露醇、右旋糖、聚乳酸、聚交酯-共-乙交酯、和其組合。通常，將活性藥劑微粉化並與賦形劑合併以形成適合吸入的摻和物。因此，在本發明的一個實施例中，活性藥劑呈微粉化形式。例如，用於DPI的代表性組合物包含粒徑介於約1μm與約100μm之間的乾燥乳糖(例如，幹磨乳糖)和活性藥劑的微粉化顆粒。此一乾粉調配物可(例如)通過將乳糖與活性藥劑合併、隨後幹摻和各組份來製得。或者，如果需要，可在不使用賦形劑的情況下調配活性藥劑。隨後通常將組合物裝填至DPI中、或與DPI一起使用的吸入藥筒或膠囊中。DPI已為所屬領域的技術人員所熟知，並且許多所述裝置可在市場上購得，代表性裝置包括艾若利澤

(諾華(Novartis))、艾美斯(airmax)TM(安維世(IVAX))、科利克吸入器

(諾特瓦生物(Innovata Biomed))、碟式吸入器

(葛蘭素史克(GlaxoSmithKline))、迪斯庫思

或阿庫吸入器(Accuhaler)(葛蘭素史克(GlaxoSmithKline))、簡易吸入器

(奧裡昂製藥(Orion Pharma))、伊柯麗斯(Eclipse)TM(安內特(Aventis))、伏樓凱普

(好利安製藥(Hovione))、便利型吸入器

(德國勃林格殷格翰製藥公司(Boehringer Ingelheim))、普維諾

(凱西製藥(Chiesi))、輪旋吸入器

(葛蘭素史克(GlaxoSmithKline))、斯基吸入器(SkyeHaler)TM或瑟特吸入器(Certihaler)TM(斯基製藥(SkyePharma))、旋轉吸入器(Twisthaler)(先靈葆雅(Schering-Plough))、渦輪定量吸入器

(阿斯特拉捷利康(AstraZeneca))、超級吸入器

(安內特(Aventis))和諸如此類。
在本發明的再一具體實施例中，包含活性藥劑的所述組合物是使用定劑量吸入器(MDI)通過吸入來投與。所述MDI通常使用壓縮推進氣體排放經測定量的活性藥劑。因此，定劑量調配物通常包含活性藥劑存於液化推進劑中的溶液或懸浮液，所述推進劑是例如氟氯化碳(例如CCl3F)或氫氟烷(HFA)(例如1，1，1，2-四氟乙烷(HFA 134a)和1，1，1，2，3，3，3-七氟-正丙烷(HFA 227))，但是考慮到氟氯化碳會影響臭氧層，故通常優選使用HFA。HFA調配物的其它可選組份包括共溶劑(例如乙醇或戊烷)和表面活性劑(例如山梨醇三油酸酯、油酸、卵磷脂和甘油)。例如，參見頒予普若沃(Purewal)等人的美國專利第5,225,183號、歐洲專利第0717987 A2號(明尼蘇達礦業和製造公司(Minnesota Mining and Manufacturing Company))和WO 92/22286(明尼蘇達礦業和製造公司)。用於MDI的代表性組合物包含約0.01-5wt％活性藥劑；約0-20wt％乙醇；和約0-5wt％表面活性劑；其餘部分是HFA推進劑。所述組合物通常是通過將經冷凍或加壓的氫氟烷添加到含有活性藥劑、乙醇(如果存在)和表面活性劑(如果存在)的適宜容器中來製備。將活性藥劑微粉化並隨後與推進劑合併來製備懸浮液。隨後將調配物裝填至氣溶膠藥罐中，其構成MDI的一部分。MDI為所屬領域技術人員所熟知，並且多種所述裝置是自市場上購得，代表性裝置包括AeroBid吸入器系統(ForestPharmaceuticals)、Atrovent吸入氣溶膠(Boehringer Ingelheim)、

(GlaxoSmithKline)、Maxair吸入器(3M)、

吸入器(Schering)、

吸入氣溶膠(GlaxoSmithKline)、和諸如此類。或者，可通過噴霧乾燥活性藥劑微粉化顆粒上的表面活性劑塗層來製備懸浮液調配物。例如，參見WO 99/53901(葛蘭素集團有限公司(Glaxo Group Ltd.))和WO 00/61108(葛蘭素集團有限公司)。製備可呼吸顆粒的方法和適用於吸入投用的調配物和裝置的其它實例闡述於以下文獻中美國專利第5,874,063號(頒予布瑞格那(Briggner)等人)；第5,983,956號(頒予特若法斯特(Trofast))；第6,221,398號(頒予雅庫波維奇(Jakupovic)等人)；第6,268,533號(頒予高(Gao)等人)；第6,475,524號(頒予比斯拉特(Bisrat)等人)；和第6,613,307號(頒予庫珀(Cooper))。
在另一實施例中，醫藥組合物適合經口投與。適用於經口投與的組合物可呈膠囊、片劑、藥丸、菱形片劑、扁囊劑、糖衣片、粉劑、顆粒劑；存於水性或非水性液體中的溶液或懸浮液；水包油或油包水液體乳液；酏劑或糖漿；和類似形式；各形式中含有預定量的活性藥劑。
當擬以固體劑型(即作為膠囊、片劑、藥丸和諸如此類)經口投與時，組合物通常可包含活性藥劑和一或多種醫藥上可接受的載劑，例如檸檬酸鈉或磷酸二鈣。固體劑型也可包含填充劑或膨脹劑，例如澱粉、微晶纖維素、乳糖、蔗糖、葡萄糖、甘露醇和/或矽酸；粘合劑，例如羧甲基纖維素、海藻酸鹽、明膠、聚乙烯吡咯烷酮、蔗糖和/或阿拉伯膠；保溼劑，例如甘油；崩解劑，例如瓊脂、碳酸鈣、馬鈴薯或木薯澱粉、海藻酸、某些矽酸鹽和/或碳酸鈉；溶液阻滯劑，例如石蠟；吸收促進劑，例如季銨化合物；潤溼劑，例如鯨蠟醇和/或甘油單硬脂酸酯；吸收劑，例如高嶺土和/或膨潤土；潤滑劑，例如滑石粉、硬脂酸鈣、硬脂酸鎂、固體聚乙二醇、月桂基硫酸鈉和/或其混合物；著色劑；和緩衝劑。
醫藥組合物中也可存在離型劑、潤溼劑、塗布劑、甜味劑、矯味劑和芳香劑、防腐劑和抗氧化劑。用於片劑、膠囊、藥丸和諸如此類的實例性塗布劑包括那些用於腸溶包膜的試劑，例如乙酸鄰苯二甲酸纖維素、聚乙酸鄰苯二甲酸乙烯酯、鄰苯二甲酸羥丙基甲基纖維素、甲基丙烯酸-甲基丙烯酸酯共聚物、乙酸偏苯三酸纖維素、羧甲基乙基纖維素、乙酸琥珀酸羥丙基甲基纖維素和諸如此類。醫藥上可接受的抗氧化劑的實例包括水溶性抗氧化劑，例如抗壞血酸、鹽酸半胱氨酸、硫酸氫鈉、焦亞硫酸鈉、亞硫酸鈉和諸如此類；油溶性抗氧化劑，例如抗壞血酸棕櫚酸酯、丁基化羥基苯甲醚、丁基化羥基甲苯、卵磷脂、沒食子酸丙酯、α-生育酚和諸如此類；和金屬螯合劑，例如檸檬酸、乙二胺四乙酸、山梨醇、酒石酸、磷酸和諸如此類。
也可以各種比例使用(例如)羥丙基甲基纖維素或其它聚合物基質、脂質體和/或微球體來調配組合物以緩慢或受控釋放活性藥劑。此外，本發明醫藥組合物可含有遮光劑且其調配方式應使其任選地以延遲方式僅(或優先)在胃腸道的某一部分中釋放活性藥劑。可利用的包埋成份的實例包括聚合材料和蠟。若合適，活性藥劑也可呈含有一或多種上述賦形劑的微膠囊形式。
適用於經口投與的液體劑型包括(例如)醫藥上可接受的乳液、微乳液、溶液、懸浮液、糖漿和酏劑。液體劑型通常包含活性藥劑和惰性稀釋劑，例如水或其它溶劑、增溶劑和乳化劑，例如乙醇、異丙醇、碳酸乙酯、乙酸乙酯、苄醇、苯甲酸苄酯、丙二醇、1，3-丁二醇、油(例如棉籽油、花生油、玉米油、胚芽油、橄欖油、蓖麻油和芝麻油)、甘油、四氫呋喃醇、聚乙二醇和山梨醇酐脂肪酸酯、和其混合物。懸浮液可含有懸浮劑，例如乙氧基化異硬脂醇、聚氧乙烯山梨醇和山梨醇酐酯、微晶纖維素、偏氫氧化鋁、膨潤土、瓊脂和黃蓍膠、和其混合物。
當欲用於經口投與時，可將本發明醫藥組合物以單位劑型進行包裝。術語「單位劑型」是指適合投用給患者的物理離散單位，即每一單位含有經計算可單獨或與一或多種額外單位組合產生期望治療效應的預定量的活性藥劑。例如，所述單位劑型可為膠囊、片劑、藥丸和諸如此類。
本發明化合物也可以非經腸方式投與(例如經皮下、靜脈內、肌內或腹膜內注射)。對於所述投與，以無菌溶液、懸浮液或乳液形式提供活性藥劑。製備所述調配物的實例性溶劑包括水、鹽水、低分子量醇(例如丙二醇)、聚乙二醇、油、明膠、脂肪酸酯(例如油酸乙酯)、和諸如此類。典型非經腸調配物是活性藥劑的無菌pH 4-7水溶液。非經腸調配物也可含有一或多種增溶劑、穩定劑、防腐劑、潤溼劑、乳化劑和分散劑。可通過使用無菌可注射介質、殺菌劑、過濾、輻照或加熱為這些調配物滅菌。
本發明化合物也可使用習知經皮遞送系統和賦形劑來經皮投與。例如，可將化合物與滲透促進劑(例如丙二醇、聚乙二醇單月桂酸酯、氮雜環烷-2-酮和諸如此類)混合併將其納入貼片或類似遞送系統中。如果需要可將其它賦形劑(包括膠凝劑、乳化劑和緩衝液)用於所述經皮組合物中。
如果需要，可將本發明化合物與一或多種其它治療藥劑組合投與。因此，在一個實施例中，本發明組合物可任選地含有與本發明化合物共投與的其它藥物。例如，組合物可另外包含一或多種選自以下群組的藥物(也稱為「第二藥劑」)其它支氣管擴張藥(例如，PDE3抑制劑、腺苷2b調節劑和β2腎上腺素能受體激動劑)；消炎藥(例如，類固醇消炎藥，例如皮質類固醇和糖皮質激素；非類固醇消炎藥(NSAID)；和PDE4抑制劑)；其它蕈毒鹼受體拮抗劑(即抗膽鹼能劑)；抗感染藥(例如，革蘭氏(Gram)陽性和革蘭氏陰性抗生素和抗病毒劑)；抗組胺藥；蛋白酶抑制劑；傳入阻斷劑(例如，D2激動劑和神經激肽調節劑)；和其組合。所述治療劑的多個實例已為業內所熟知，並且下文中闡述實例。可通過將本發明化合物與第二藥劑組合來達成雙重療法，即蕈毒鹼受體拮抗活性和與第二藥劑(例如，β1腎上腺素能受體激動劑)相關的活性；在某些情況下通過投與兩種組合物來組合，並且在某些情況下通過投與含有活性藥劑和第二藥劑的單一組合物來組合。因此，在本發明的又一方面中，醫藥組合物包含本發明化合物、第二活性藥劑和醫藥上可接受的載劑。也可將第三、第四等活性藥劑納入組合物中。例如，組合物可包含本發明化合物；選自以下的第二藥劑皮質類固醇、β2腎上腺素能受體激動劑；磷酸二酯酶-4抑制劑、和其組合；和醫藥上可接受的載劑。在一具體實施例中，組合物包含本發明化合物、β2腎上腺素能受體激動劑、和類固醇消炎藥。在組合療法中，所投與本發明化合物的量以及第二藥劑的量可能小於單一療法中通常投與的量。
本發明化合物可與第二活性藥劑以物理方式混合以形成含有所述兩種藥劑的組合物；或者各藥劑存於分開的不同組合物中，同時或依序將所述組合物投與患者。例如，可使用習用程序和設備將本發明化合物與第二活性藥劑組合以形成包含本發明化合物和第二活性藥劑的活性藥劑組合。此外，可將活性藥劑與醫藥上可接受的載劑組合以形成包含本發明化合物、第二活性藥劑和醫藥上可接受的載劑的醫藥組合物。在此實施例中，通常將組合物各組份混合或摻和以產生物理混合物。然後，使用本文所述任何途徑以治療有效量投與物理混合物。
或者，在投與患者之前活性藥劑可保持分開且不同。在此實施例中，在投與前為將藥劑以物理方式混合在一起，而是同時投與或在不同時間以分開組合物來投與。所述組合物可分開包裝或包裝在一起作為試劑盒。當在分開時間投與時，通常在投與本發明化合物後24小時內投與第二藥劑。在其它實施例中，此時間關係是在投與本發明化合物後12小時內、8小時內、6小時內、4小時內、3小時內、1小時內、30分鐘內、10分鐘內、1分鐘或立即投與。也將此稱為「依序投與」。因此，可使用各活性藥劑採用分開隔間(例如泡罩包裝)的吸入遞送裝置以吸入方式同時或依序投與本發明化合物與另一活性藥劑，其中依序意指在投與本發明化合物後立即投與或在一定預定時間後(例如，1小時後或3小時後)投與。或者，可使用分開遞送裝置來投與所述組合，即每種藥劑各自使用一種遞送裝置。此外，可通過不同投與途徑來遞送藥劑，即吸入投與一種藥劑並且經口投與另一種藥劑。
在一個實施例中，試劑盒以足以實施本發明方法的量包含第一劑型和至少一種其它劑型，所述第一劑型包含本發明化合物，所述至少一種其它劑型包含一或多種本文所述第二藥劑。第一劑型和第二(或第三等)劑型共同包含治療有效量的活性藥劑以治療或預防患者的疾病或醫學病況。
當包括第二藥劑時，其以治療有效量存在，即在與本發明化合物共投與時其投與量通常產生治療有益效應。第二藥劑可呈醫藥上可接受的鹽、溶劑合物、光學純立體異構體等形式。因此，下文所列第二藥劑意欲包括所有所述形式，並且可自市場購得或可使用習用程序和試劑來製備。第二藥劑的適宜劑量通常在約0.05μg/天至約500mg/天範圍內。
在一具體實施例中，本發明化合物是與β2腎上腺素能受體激動劑組合投與。代表性β2腎上腺素能受體激動劑包括(但不限於)沙丁胺醇(albuterol)、比託特羅(bitolterol)、非諾特羅(fenoterol)、福莫特羅(formoterol)、茚達特羅(indacaterol)、異他林(isoetharine)、左旋沙丁胺醇(levalbuterol)、奧西那靈(metaproterenol)、吡布特羅(pirbuterol)、舒喘靈(salbutamol)、沙甲胺醇(salmefamol)、沙美特羅(salmeterol)、特布他林(terbutaline)和諸如此類。可與本發明化合物組合使用的其它β2腎上腺素能受體激動劑包括(但不限於)3-(4-{[6-({(2R)-2-羥基-2-[4-羥基-3-(羥基甲基)-苯基]乙基}氨基)-己基]氧基}丁基)苯磺醯胺和3-(-3-{[7-({(2R)-2-羥基-2-[4-羥基-3-(羥基甲基)苯基]乙基}-氨基)庚基]氧基}丙基)苯磺醯胺和揭示於WO 02/066422(葛蘭素集團有限公司)中的相關化合物；3-[3-(4-{[6-([(2R)-2-羥基-2-[4-羥基-3-(羥基甲基)苯基]乙基}氨基)己基]氧基}丁基)-苯基]咪唑烷-2，4-二酮和揭示於WO 02/070490(葛蘭素集團有限公司)中的相關化合物；3-(4-{[6-({(2R)-2-[3-(甲醯基氨基)-4-羥苯基]-2-羥基乙基}氨基)己基]氧基}丁基)-苯磺醯胺、3-(4-{[6-({(2S)-2-[3-(甲醯基氨基)-4-羥苯基]-2-羥基乙基}氨基)己基]氧基}丁基)-苯磺醯胺、3-(4-{[6-({(2R/S)-2-[3-(甲醯基氨基)-4-羥苯基]-2-羥基乙基}氨基)己基]氧基}丁基)-苯磺醯胺、N-(叔丁基)-3-(4-{[6-({(2R)-2-[3-(甲醯基氨基)-4-羥苯基]-2-羥基乙基}氨基)己基]-氧基}丁基)苯磺醯胺、N-(叔丁基)-3-(4-{[6-({(2S)-2-[3-(甲醯基氨基)-4-羥苯基]-2-羥基乙基}氨基)-己基]氧基}丁基)-苯磺醯胺、N-(叔丁基)-3-(4-{[6-({(2R/S)-2-[3-(甲醯基氨基)-4-羥苯基]-2-羥基乙基}氨基)己基]-氧基}丁基)苯磺醯胺和揭示於WO 02/076933(葛蘭素集團有限公司)中的相關化合物；4-{(1R)-2-[(6-{2-[(2，6-二氯苄基)-氧基]乙氧基}己基)氨基]-1-羥基乙基}-2-(羥基甲基)苯酚和揭示於WO 03/024439(葛蘭素集團有限公司)中的相關化合物；N-{2-[4-((R)-2-羥基-2-苯基乙氨基)苯基]乙基}-(R)-2-羥基-2-(3-甲醯胺基-4-羥苯基)乙胺和揭示於美國專利第6,576,793號(頒予莫蘭(Moran)等人)中的相關化合物；N-{2-[4-(3-苯基-4-甲氧基苯基)氨基苯基]乙基}-(R)-2-羥基-2-(8-羥基-2(1H)-喹啉酮-5-基)乙胺和揭示於美國專利第6,653,323號(頒予莫蘭等人)中的相關化合物。在一具體實施例中，β2腎上腺素能受體激動劑是N-{2-[4-((R)-2-羥基-2-苯基乙氨基)-苯基]乙基}-(R)-2-羥基-2-(3-甲醯胺基-4-羥苯基)乙胺的結晶單鹽酸鹽。通常，β2腎上腺素能受體激動劑可以足以提供約0.05-500μg/劑的量投與。
在一具體實施例中，本發明化合物是與類固醇消炎藥組合投與。代表性類固醇消炎藥包括(但不限於)二丙酸倍氯米松(beclomethasone dipropionate)；布地奈德(budesonide)；丙酸布替可特(butixocort propionate)；20R-16α，17α-[亞丁基雙(氧基)]-6α，9α-二氟-11β-羥基-17β-(甲硫基)雄甾-4-烯-3-酮(RPR-106541)；環索奈德(ciclesonide)；地塞米松(dexamethasone)；6α，9α-二氟-17α-[(2-呋喃基羰基)氧基]-11β-羥基-16α-甲基-3-氧代雄甾-1，4-二烯-17β-硫代甲酸S-氟甲基酯；6α，9α-二氟-11β-羥基-16α-甲基-17α-[(4-甲基-1，3-噻唑-5-羰基)氧基]-3-氧代雄甾-1，4-二烯-17β-硫代甲酸 S-氟甲基酯；6α，9α-二氟-11β-羥基-16α-甲基-3-氧代-17α-丙醯基氧基雄甾-1，4-二烯-17β-硫代甲酸(S)-(2-氧代四氫呋喃-3S-基)酯；氟尼縮松(flunisolide)；丙酸氟替卡松(fluticasonepropionate)；甲基潑尼松龍(methyl prednisolone)；糠酸莫米松(mometasone furoate)；潑尼松龍(prednisolone)；潑尼松(prednisone)；羅氟奈德(rofleponide)；ST-126；曲安奈德(triamcinolone acetonide)；和諸如此類。通常，類固醇消炎藥可以足以提供約0.05-500μg/劑的量投與。
實例性組合是本發明化合物與β2腎上腺素能受體激動劑沙美特羅、和類固醇消炎藥丙酸氟替卡松共投與。另一實例性組合是本發明化合物與N-{2-[4-((R)-2-羥基-2-苯基乙氨基)苯基]乙基}-(R)-2-羥基-2-(3-甲醯胺基-4-羥苯基)乙胺的結晶單鹽酸鹽(β2腎上腺素能受體激動劑)、和6α，9α-二氟-17α-[(2-呋喃基羰基)-氧基]-11β-羥基-16α-甲基-3-氧代雄甾-1，4-二烯-17β-硫代甲酸S-氟甲基酯(類固醇消炎藥)共投與。
其它適宜組合包括(例如)其它消炎藥，例如NSAID，例如色甘酸鈉；奈多羅米鈉(nedocromil sodium)；磷酸二酯酶(PDE)抑制劑(例如，茶鹼、PDE4抑制劑或PDE3/PDE4混合抑制劑)；白三烯拮抗劑(例如，孟魯司特(monteleukast))；白三烯合成抑制劑；iNOS抑制劑；蛋白酶抑制劑，例如類胰蛋白酶和彈性蛋白酶抑制劑；β2整合素拮抗劑和腺苷受體激動劑或拮抗劑(例如，腺苷2a激動劑)；細胞因子拮抗劑(例如，趨化因子拮抗劑，例如白細胞介素抗體(αIL抗體)，尤其αIL-4療法、αIL-13療法或其組合)；或細胞因子合成抑制劑。
在一具體實施例中，本發明化合物是與磷酸二酯酶-4(PDE4)抑制劑或PDE3/PDE4混合抑制劑組合投與。代表性PDE4或PDE3/PDE4混合抑制劑包括(但不限於)順-4-氰基-4-(3-環戊基氧基-4-甲氧基苯基)環己烷-1-甲酸；2-甲氧羰基-4-氰基-4-(3-環丙基甲氧基-4-二氟甲氧基苯基)環己烷-1-酮；順-[4-氰基-4-(3-環丙基甲氧基-4-二氟甲氧基苯基)環己烷-1-醇]；順-4-氰基-4-[3-(環戊基氧基)-4-甲氧基苯基]環己烷-1-甲酸和諸如此類、或其醫藥上可接受的鹽。其它代表性PDE4或PDE4/PDE3混合抑制劑包括AWD-12-281(艾爾鮑公司(elbion))；NCS-613(INSERM)；D-4418(粒子螺旋藻科學公司(Chiroscience)和先靈葆雅公司(Schering-Plough))；CI-1018或PD-168787(輝瑞公司(Pfizer))；揭示於WO99/16766(日本協和發酵公司(Kyowa Hakko))中的苯並間二氧雜環戊烯化合物；K-34(日本協和發酵公司)；V-11294A(納普公司(Napp))；羅氟司特(roflumilast)(德國百克頓公司(Byk-Gulden))；揭示於WO99/47505中的酞嗪酮化合物(德國百克頓公司)；普馬芬群(Pumafentrine)(德國百克頓公司，現為德國阿爾塔納公司(Altana))；阿羅茶鹼(arofylline)(西班牙艾美羅醫藥公司(Almirall-Prodesfarma))；VM554/UM565(英國沃那裡斯公司(Vernalis))；T-440(日本田邊製藥公司(Tanabe Seiyaku))；和T2585(日本田邊製藥公司)。
在一具體實施例中，本發明化合物是與蕈毒鹼拮抗劑(即抗膽鹼能劑)組合投與。代表性蕈毒鹼拮抗劑包括(但不限於)阿託品(atropine)、硫酸阿託品、氧阿託品、硝甲阿託品、氫溴酸後馬託品(homatropine hydrobromide)、氫溴酸莨菪鹼(d，l)(hyoscyamine(d，l)hydrobromide)、氫溴酸東莨菪鹼(scopolamine hydrobromide)、異丙託溴銨(ipratropium bromide)、氧託溴銨(oxitropium bromide)、噻託溴銨(tiotropiumbromide)、溴甲胺太林(methantheline)、溴丙胺太林(propantheline bromide)、甲溴辛託品(anisotropine methyl bromide)、克利溴銨(clidinium bromide)、格隆溴銨(glycopyrrolate)(甘羅溴銨(Robinul))、異丙碘銨(isopropamide iodide)、溴美噴酯(mepenzolate bromide)、曲地氯銨(tridihexethyl chloride)(埃博黴素(Pathilone))、甲硫己環銨(hexocycliummethylsulfate)、鹽酸環戊通(cyclopentolate hydrochloride)、託吡卡胺(tropicamide)、鹽酸苯海索(trihexyphenidyl hydrochloride)、哌侖西平(pirenzepine)、替侖西平(telenzepine)、AF-DX 116和美索曲明(methoctramine)和諸如此類。
在一具體實施例中，本發明化合物是與抗組胺藥(即H1-受體拮抗劑)組合投與。代表性抗組胺藥包括(但不限於)乙醇胺，例如馬來酸卡比沙明(carbinoxamine maleate)、富馬酸氯馬斯汀(clemastine fumarate)、鹽酸苯海拉明(diphenylhydramine hydrochloride)和茶苯海明(dimenhydrinate)；乙二胺，例如馬來酸吡拉明(pyrilamine maleate)、鹽酸曲吡那敏(tripelennamine hydrochloride)和檸檬酸曲吡那敏；烷基胺，例如氯苯那敏(chlorpheniramine)和阿伐斯汀(acrivastine)；哌嗪，例如鹽酸羥嗪、雙羥萘酸羥嗪、鹽酸賽克力嗪(cyclizine hydrochloride)、乳酸賽克力嗪(cyclizine lactate)、鹽酸美克洛嗪(meclizine hydrochloride)和鹽酸西替利嗪(cetirizine hydrochloride)；哌啶，例如阿司咪唑(astemizole)、鹽酸左卡巴斯汀(levocabastine hydrochloride)、氯雷他定(loratadine)或其去乙氧羰基類似物、特非那定(terfenadine)和鹽酸非索非那定(fexofenadinehydrochloride)；鹽酸氮卓斯丁(azelastine hydrochloride)；和諸如此類。
以下調配物闡釋本發明代表性醫藥組合物。
經DPI投與的實例性組合物 將本發明化合物(0.2mg)微粉化並隨後與乳糖(25mg)摻和。然後將此經摻和混合物裝填到明膠吸入藥筒中。使用(例如)DPI來投與藥筒的內容物。
摻和本發明微粉化化合物(100mg)與經研磨乳糖(25g)(例如，乳糖中不超過約85％的顆粒的MMD為約60μm至約90μm並且不小於15％的顆粒的MMD低於15μm)。然後，以足以提供每劑量約10μg至約500μg本發明化合物的量將此摻和混合物裝填至可剝離泡罩包裝的各泡罩中。使用DPI來投與泡罩的內容物。
摻和微粉化的本發明化合物(1g)與經研磨乳糖(200g)以形成化合物與經研磨乳糖的重量比為1∶200的整體組合物。將摻和組合物包裝至能夠遞送每劑量約10-500μg本發明化合物的DPI中。
使微粉化的本發明化合物(100mg)和微粉化的β2腎上腺素能受體激動劑(500mg)與經研磨乳糖(30g)摻和。然後，以足以提供每劑量約10μg至約500μg本發明化合物的量將經摻和混合物裝填至可剝離泡罩包裝的各泡罩中。使用DPI來投與泡罩的內容物。
用於MDI中的實例性組合物 使微粉化的本發明化合物(10g)分散於通過將卵磷脂(0.2g)溶解於脫礦質水(200mL)中所製成的溶液中。噴霧乾燥所形成的懸浮液然後將其微粉化以形成包含平均直徑小於約1.5μm的顆粒的經微粉化組合物。隨後將微粉化組合物裝填至含有加壓1，1，1，2-四氟乙烷的MDI藥筒中，當通過MDI投與時所述裝填量足以提供每劑量約10μg至約500μg的本發明化合物。
通過將5g平均粒徑小於10μm的本發明化合物的微粉化顆粒分散於通過將0.5g海藻糖和0.5g卵磷脂溶解於100mL脫礦質水中所形成的膠質溶液中來製備含有5wt％本發明化合物、0.5wt％卵磷脂和0.5wt％海藻糖的懸浮液。噴霧乾燥懸浮液，並且將所得材料微粉化成平均直徑小於1.5μm的顆粒。將顆粒裝填至含有加壓1，1，1，2-四氟乙烷的藥罐中。
用於霧化吸入器中的實例性組合物 將本發明化合物(25mg)溶解於檸檬酸鹽緩衝(pH 5)等滲鹽水(125mL)中。攪拌混合物並實施超聲處理直至化合物溶解。檢查溶液的pH值並且根據需要通過緩慢添加1N氫氧化鈉水溶液將其調整至pH 5。使用霧化器裝置來投與溶液，其可提供每劑量約10μg至約500μg的本發明化合物。
經口投與的實例性硬明膠膠囊 充分摻和本發明化合物(50g)、噴霧乾燥乳糖(440g)和硬脂酸鎂(10g)。隨後將所得組合物裝填到硬明膠膠囊中(500mg組合物/膠囊)。
經口投與的實例性懸浮液 混合以下成份以形成每10mL懸浮液含有100mg化合物的懸浮液
通過注射投與的實例性可注射調配物 摻和本發明化合物(0.2g)與0.4M乙酸鈉緩衝溶液(2.0mL)。然後根據需要使用0.5N鹽酸水溶液或0.5N氫氧化鈉水溶液將pH值調整至pH 4，然後添加足夠注射用水以提供20mL的總體積。然後通過無菌濾器(0.22微米)過濾混合物以提供適合通過注射投與的無菌溶液。
效用 本發明化合物具有蕈毒鹼受體拮抗活性，並且在一個實施例中，在納摩爾濃度下即可發揮其效能。在一個實施例中，本發明化合物相對於M2蕈毒鹼受體亞型活性選擇性抑制M3蕈毒鹼受體亞型活性。在另一實施例中，本發明化合物相對於M1、M4和M5蕈毒鹼受體亞型活性選擇性抑制M3和M2蕈毒鹼受體亞型活性。另外，預期本發明化合物可期望作用持續時間。因此，在另一具體實施例中，本發明涉及作用持續時間超過約24小時的化合物。而且，也預期與以吸入方式投與的其它已知蕈毒鹼受體拮抗劑(例如噻託溴銨(tiotropium))相比，以吸入方式投與的有效劑量的本發明化合物的副作用(例如口腔乾燥)降低。
化合物與M3受體亞型的親和力的一個量度是與受體結合的抑制離解常數(Ki)。根據(例如)活體外放射性配體置換分析所測定，預期本發明化合物與M3受體亞型的Ki小於或等於100nM。尤其令人感興趣的化合物包括那些Ki小於或等於50nM者，並且在另一實施例中，所述化合物的Ki小於或等於10nM，並且在再一實施例中，所述化合物的Ki小於或等於1.0nM。甚至更令人感興趣的化合物包括Ki小於或等於500pM者，並且在另一實施例中，所述化合物的Ki小於或等於200pM。應注意，在某些情況下，本發明化合物可能具有較弱的蕈毒鹼受體拮抗活性。在所述情況下，所屬領域的技術人員應認識到，這些化合物仍可用作研究工具。
同樣尤其令人感興趣者是那些在投用後24小時ID50小於或等於100μg/ml的化合物，更具體來說是那些在投用後24小時ID50小於或等於30μg/ml的化合物。
測定本發明化合物特性(例如蕈毒鹼受體拮抗活性)的實例性分析闡述於實例中並且包括(舉例說明但非加以限制)測量hM1、hM2、hM3、hM4和hM5蕈毒鹼受體結合(例如，如分析1中所述)的分析。測定本發明化合物蕈毒鹼受體拮抗活性的可用功能分析包括(舉例說明但非加以限制)測量以下的分析配體介導的細胞內環腺苷單磷酸(cAMP)的變化、配體介導的腺苷酸環化酶(其合成cAMP)的活性變化、在通過受體催化交換[35S]GTPγS與鳥苷二磷酸來將鳥苷5』-O-(γ-硫基)三磷酸([35S]GTPγS)納入隔離膜中配體介導的變化、配體介導的細胞內游離鈣離子的變化(例如，用來自分子裝置(Molecular Devices)公司的螢光聯合成像板讀數器或

測量)和諸如此類。實例性分析闡述於分析2中。預期在上文所列任一分析或類似性質的分析中本發明化合物均可拮抗或降低蕈毒鹼受體的活化，並且通常以約0.1-100納摩爾的濃度用於這些研究中。因此，上述分析可用於測定本發明化合物的治療效用，例如支氣管擴張活性。
本發明化合物的其它特性和效用可使用所屬領域的技術人員熟知的多種活體外和活體內分析來展示。例如，可在諸如艾因託芬(Einthoven)模型等動物模型中測量本發明化合物的活體內效能。簡單來說，在經麻醉動物(艾因託芬模型)中評估化合物的支氣管擴張活性，其中使用換氣壓力作為氣道阻力的替代量度。例如，參見艾因託芬(1892)，歐洲生理學雜誌(德國)(Pflugers Arch.)51367-445；和穆罕默德(Mohammed)等人(2000)，肺部藥理學與治療學(Pulm Pharmacol Ther.)13(6)287-92以及闡述大鼠艾因託芬模型的分析3。在一個實施例中，在大鼠艾因託芬模型中以100μg/ml劑量投與的本發明化合物於第24小時表現大於或等於35％的對支氣管收縮反應的抑制，並且在另一實施例中於第24小時表現大於或等於70％的抑制。另一可用活體內分析是大鼠止涎分析(例如，如分析4中所述)。
本發明四級化合物也可提供優於相應非四級化合物的驚人優勢，如(例如)經改良活體內效能中所表現。例如，以下二級和三級化合物
在(例如)分析1(在第6小時測量)中所述的結合分析中測量時，分別表現0.42和0.38nM的hM3Ki值。當在大鼠艾因託芬分析(例如分析3(100μg劑量；在第24小時測量)中所述)中評估時，相對於對照動物二級和三級化合物分別表現-6％和-18％的對MCh反應的抑制。另一方面，諸如[1-(2-環戊基-2-羥基-2-苯基乙醯基)哌啶-4-基][2-(4-羥苯基)乙基]二甲銨(實例3-3)等本發明四級化合物
在相同或類似條件下評估時表現0.74nM的hM3Ki值和76％抑制。
預期本發明化合物可用作用於治療由蕈毒鹼受體介導的醫學病況的治療劑。因此，預期可通過投與治療有效量的本發明蕈毒鹼受體拮抗劑來治療患有可通過阻斷蕈毒鹼受體來治療的疾病或病症的患者。所述醫學病況包括(例如)肺病，包括那些與可逆氣道阻塞相關者，例如慢性阻塞性肺病(例如慢性和喘息性支氣管炎和氣腫)、哮喘、肺纖維化、過敏性鼻炎、鼻漏和諸如此類。可用蕈毒鹼受體拮抗劑治療的其它醫學病況是生殖泌尿道病症，例如膀胱過動症或逼尿肌過度活動和其症狀；胃腸道病症，例如腸易激症候群、憩室病、失弛緩症、胃腸運動過度病症和腹瀉；心律不齊，例如竇性心動過緩；帕金森氏病(Parkinson’s disease)；認知障礙，例如阿茲海默氏症(Alzheimer’s disease)；痛經；和諸如此類。
每次劑量所投與的活性藥劑的量或每天所投與的總量可預先確定或可根據個別患者考慮多種因素來確定，包括患者病況的性質和嚴重程度、所治療病況、患者的年齡、體重和一般健康狀況、患者對活性藥劑的耐受性、投與途徑、藥理學因素(例如所投與活性藥劑和任一第二藥劑的活性、功效、藥物代謝動力學和毒理學特徵)、和諸如此類。對患有疾病或醫學病況(例如COPD)的患者的治療可始於以預定劑量或由治療醫師確定的劑量，並且在預防、改善、抑制或減輕所述疾病或醫學病況症狀需要的時間段內持續治療。通常以常規方式監測經歷所述治療的患者以測定療法的有效性。例如，在治療COPD時，可使用用力呼氣量(在1秒內測量)的顯著改良來確定治療的有效性。對本文所述其它疾病和病況的類似指標已為所屬領域的技術人員所熟知，並且治療醫師可容易的得到。醫師連續監測可確保在任一給定時間投與最適宜量的活性藥劑，並且有利於確定治療的持續時間。在共同投與第二藥劑時連續監測也具有重要意義，因為第二藥劑的選擇、劑量和治療持續時間可能也需要調整。這樣，可在治療期間對治療方案和投用時間計劃進行調整，從而以能表現期望有效性的最小量來投與活性藥劑，並且此外使投與僅持續成功治療疾病或醫學病況需要的時間長度。
因此，在一個實施例中，本發明化合物可用於治療哺乳動物(包括人類和其伴侶動物(例如，狗、貓等))的平滑肌病症。所述平滑肌病症包括(舉例說明)膀胱過動症、慢性阻塞性肺病和腸易激症候群。通常，治療平滑肌病症或由蕈毒鹼受體介導的其它病症的適宜劑量介於約0.14μg/kg/天至約7mg/kg/天活性藥劑範圍內；包括約0.15μg/kg/天至約5mg/kg/天。對於平均70kg的人來說，此劑量相當於約10μg/天至約500mg/天的活性藥劑。
在一具體實施例中，本發明化合物可用於通過向患者投與治療有效量的化合物來治療哺乳動物(包括人類)的肺病或呼吸病症(例如COPD或哮喘)。通常，治療肺病的劑量介於約10-1500μg/天範圍內。所屬領域的技術人員應理解，術語「COPD」包括多種呼吸病況，包括慢性阻塞性支氣管炎和氣腫，其例示於伯納斯(Barnes)(2000)，新英格蘭醫學期刊(N.Engl.J.Med.)，343269-78和其中所引用參考文獻的教示中。當用於治療肺病時，任選地投與本發明化合物與其它治療藥劑的組合，例如β2腎上腺素能受體激動劑、皮質類固醇、非類固醇消炎藥、或其組合。
當以吸入方式投與時，本發明化合物通常具有引起支氣管擴張的效應。因此，在其另一方法方面中，本發明涉及引起患者支氣管擴張的方法，其包含向患者投與可引起支氣管擴張的量的本發明化合物。通常，引起支氣管擴張的治療有效劑量介於約10-1500μg/天範圍內。
在另一實施例中，本發明化合物用於治療膀胱過動症。當用於治療膀胱過動症時，典型劑量介於約1.0-500mg/天範圍內。在再一實施例中，本發明化合物用於治療腸易激症候群。當用於治療腸易激症候群時，通常經口或經直腸投與本發明化合物，並且典型劑量介於約1.0-500mg/天範圍內。
由於本發明化合物具有蕈毒鹼受體拮抗活性，所以所述化合物也可用作調查或研究具有蕈毒鹼受體的生物系統或試樣的研究工具。在所述可在體外或體內實施的研究中可採用任何具有M1、M2、M3、M4和/或M5蕈毒鹼受體的適宜生物系統或試樣。適用於所述研究的代表性生物系統或試樣包括(但不限於)細胞、細胞提取物、質膜、組織試樣、分離的器官、哺乳動物(例如小鼠、大鼠、天竺鼠、兔子、狗、豬、人類等)和諸如此類，其中哺乳動物尤其令人關注。在本發明的一個具體實施例中，通過投與蕈毒鹼受體拮抗量的本發明化合物來拮抗哺乳動物中的蕈毒鹼受體。也可使用本發明化合物作為研究工具，使用所述化合物來實施生物分析。
當用作研究工具時，通常使包含蕈毒鹼受體的生物系統或試樣與蕈毒鹼受體拮抗量的本發明化合物接觸。在使生物系統或試樣暴露於化合物之後，使用習用程序和設備來測定對蕈毒鹼受體的拮抗效應，例如通過在放射性配體結合分析中測量結合或在功能性分析中測量配體介導的變化，或通過在哺乳動物的支氣管保護分析中測定由化合物所產生的支氣管保護量。暴露涵蓋使細胞或組織與化合物接觸、將化合物投與哺乳動物(例如經腹膜內(i.p.)或靜脈內(i.v.)投與)等。此測定步驟可包含測量反應(即定量分析)，或可包含觀察(即定性分析)。測量反應涉及(例如)使用習用程序和設備(例如放射性配體結合分析)測定化合物對生物系統或試樣的效應和在功能分析中測量配體介導的變化。可利用分析結果來確定化合物的活性水平以及達成期望結果所需要的量(即蕈毒鹼拮抗量)。通常，測定步驟涉及測定蕈毒鹼受體配體介導的效應。
另外，本發明化合物可用作評估其它化合物的研究工具，並且因此也可用於篩選分析中以發現(例如)具有蕈毒鹼受體結合活性的新穎化合物。如此，在分析中使用本發明化合物作為標準物以使得可比較使用測試化合物和使用本發明化合物所獲得的結果，從而識別那些具有大致相當或更佳結合的測試化合物(如果存在的話)。例如，將一種測試化合物或一類測試化合物的蕈毒鹼受體結合數據(如通過(例如)活體外放射性配體置換分析所測定)與本發明化合物的蕈毒鹼受體結合數據進行比較來識別那些具有期望特性的測試化合物，例如結合性大致相當或優於本發明化合物的測試化合物(如果存在的話)。或者，例如可在哺乳動物的支氣管保護分析中測定測試化合物和本發明化合物的支氣管保護效應，並比較此數據以識別可提供大致相當或更佳支氣管保護效應的測試化合物。本發明的此方面包括(作為單獨實施例)產生比較數據(利用適宜分析)並分析所述測試數據二者，以鑑別相關測試化合物。因此，可在生物學分析中通過包含以下步驟的方法來評估測試化合物(a)使用測試化合物實施生物學分析以提供第一分析值；(b)使用本發明化合物實施生物學分析以提供第二分析值；其中步驟(a)是在步驟(b)之前、在步驟(b)之後或與步驟(b)同時實施；以及(c)比較來自步驟(a)的第一分析值與來自步驟(b)的第二分析值。實例性生物學分析包括蕈毒鹼受體結合分析。
實例 提供以下製備和實例來闡釋本發明具體實施例。然而，除非明確說明，否則這些具體實施例並不意欲以任何方式限制本發明的範圍。
除非另有說明，否則以下縮寫具有以下含義，並且本文所用的未定義的任何其它縮寫具有其標準含義 BSA 牛血清白蛋白 cAMP3』-5』環腺苷單磷酸 cM5 克隆的黑猩猩M5受體 DCM 二氯甲烷 DIPEA N，N-二異丙基乙胺 DMA N，N-二甲基乙醯胺 DMF N，N-二甲基甲醯胺 dPBS杜伯克氏(Dulbecco’s)磷酸鹽緩衝鹽水 EDCI1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽 EDTA 乙二胺四乙酸 EtOAc乙酸乙酯 HBSS 漢克氏(Hank’s)緩衝鹽溶液 HEPES4-(2-羥基乙基)-1-哌嗪乙磺酸 hM1 克隆的人類M1受體 hM2 克隆的人類M2受體 hM3 克隆的人類M3受體 hM4 克隆的人類M4受體 hM5 克隆的人類M5受體 HOBt 1-羥基苯並三唑水合物 MeOH 甲醇 THF 四氫呋喃 本文所用的未定義的任何其它縮寫具有其公認的標準含義。除非另有註明，否則諸如試劑、起始材料和溶劑等所有材料都購自商業供應商(例如西格瑪-奧德裡奇(Sigma-Aldrich)、弗盧卡瑞戴爾-哈恩(Fluka Riedel-de Haen)和諸如此類)，並且未經進一步純化即使用。除非另有說明，否則在氮氣氛下進行反應。通過薄層色譜(TLC)、分析型高效液相色譜(分析型HPLC)和質譜來監測反應混合物的進程，其細節在下文具體反應實例中單獨給出。按照各反應中的具體闡述來處理反應混合物；經常通過萃取和其它純化方法(例如，溫度-和溶劑-依賴性結晶、和沉澱)純化所述反應混合物。此外，通常通過製備型HPLC來純化反應混合物。
製備1 (R)-環戊基羥苯基乙酸
使(2R，5R)-2-叔丁基-5-苯基-1，3-二氧戊環-4-酮(1a)(R)-苦杏仁酸(20g，130mmol)溶於無水戊烷(200mL，1.7mol)中。依次添加特戊醛(13.6g，153mmol)和三氟甲磺酸(488μL，5.4mmol)。使混合物在36℃和氮下回流。在5.5小時後，使混合物冷卻至室溫，隨後與200mL 8wt％ NaHCO3溶液一起攪拌10分鐘。通過旋轉蒸發去除過多戊烷。通過過濾收集固體並在真空過濾下清洗(100mL水)。在高真空下將固體乾燥過夜以產生23.8克呈白色固體形式的中間體(1a)(純度為88％)。
在-78℃下將(2R，5S)-2-叔丁基-5-(1-羥基環戊基)-5-苯基-1，3-二氧戊環-4-酮(1b)六甲基二矽基氨基鋰(0.8g，4.7mmol；4.7mL，1.0M，存於己烷中)添加至無水THF(5.3mL，65mmol)中。經15分鐘將存於5.3mL無水THF中的中間體(1a)(800mg，3.6mmol)逐滴添加至溶液中。在30分鐘後，在1分鐘以內逐滴添加環戊酮(451μL，5.1mmol)。在2小時後，添加0.8mL飽和Na2HPO4水溶液，並在室溫下將混合物攪拌5分鐘。將混合物添加至8mL飽和氯化銨水溶液中。洗滌水性層(2x 80mL EtOAc)，並且合併有機層，經Na2SO4乾燥，過濾並濃縮。通過快速色譜法(5-15％EtOAc的己烷梯度，經30分鐘)來純化粗產物(780mg)以產生中間體(1b)。
使(2R，5S)-2-叔丁基-5-環戊-1-烯基-5-苯基-1，3-二氧戊環-4-酮(1c)中間體(1b)(650mg，2.1mmol)溶於6.8mL無水THF中並使溶液冷卻至0℃。逐滴添加亞硫醯氯(436μL，6mmol)，之後添加吡啶(777μL，9.6mmol)。將混合物在0℃下攪拌1小時。添加飽和氯化銨水溶液(14mL)並將混合物攪拌5分鐘同時升溫至室溫。分離各層，並洗滌水性層(2x100mL EtOAc)。合併有機層，經Na2SO4乾燥，過濾並濃縮以產生呈淡黃色油形式的中間體(1c)(540mg)，未經進一步純化即將其用於下一步驟中。
使(S)-環戊-1-烯基-羥苯基乙酸(1d)中間體(1c)(540mg，1.9mmol)溶於MeOH(927μL，22.9mmol)中。添加水(1.84mL，102mmol)，隨後添加KOH(1.1g，18.8mmol)。使混合物在130℃下回流3小時，之後用飽和氯化銨將其稀釋至250mL，然後洗滌(2x100mL己烷)。洗滌剩餘水性乳液(2x250mL EtOAc)。合併EtOAc層，用50mL飽和NaCl水溶液洗滌，經Na2SO4乾燥，過濾並濃縮以產生呈棕黃色固體形式的中間體(1d)(290mg)。
使中間體(1d)(280mg，1.3mmol)溶於MeOH(2.50mL，61.7mmol)中並用氮衝洗反應燒瓶，隨後添加28mg 10％Pd/C。在室溫和1atm氫下攪拌混合物並通過HPLC監測反應，直至起始材料耗盡(約24小時)。用氮衝洗反應容器，然後通過硅藻土墊過濾混合物並用MeOH清洗。在真空下濃縮濾液以獲得呈淡黃色固體形式的標題化合物(284mg)。
製備2 (R)-2-環戊基-1-(4-二甲基氨基哌啶-1-基)-2-羥基-2-苯基乙酮
向(R)-環戊基羥苯基乙酸(5.00g，22.7mmol)存於DCM(200mL，3mol)中的經攪拌溶液中添加二甲基哌啶-4-基胺(2.91g，22.7mmol)。添加DIPEA(11.9mL，68.1mmol)和HOBt(5.21g，34mmol)，隨後添加EDCI(5.22g，27.2mmol)。將混合物攪拌12小時，然後用水(300mL)、飽和NaCl水溶液(300mL)洗滌，經MgSO4乾燥然後過濾。在減壓下去除溶劑。通過矽膠色譜(10％MeOH/DCM w/1％NH3(水溶液))來純化粗材料以獲得4.5g標題化合物。
實例1 [1-((R)-2-環戊基-2-羥基-2-苯基乙醯基)哌啶-4-基]二甲基苯乙銨
向(R)-2-環戊基-1-(4-二甲基氨基哌啶-1-基)-2-羥基-2-苯基乙酮(50mg，0.2mmol)存於DMF(1mL，10mmol)中的經攪拌溶液中添加1-溴-2-苯基乙烷(83mg，0.5mmol)。在80℃下將混合物加熱24小時。在減壓下去除溶劑，並通過製備型HPLC來純化粗材料以獲得26.1mg呈TFA鹽形式的標題化合物。MS m/zC28H39N2O2的[M+]計算值為435.30；試驗值為435.2。1H NMR(CD3OD，300MHz)δ(ppm)1.04(1H，m)，1.34(3H，m)，1.56(6H，m)，1.89(1H，m)，2.05(1H，m)，2.55(1H，m)，2.83(2H，m)，3.03(12H，bm)，3.59(1H，t)，4.66(1H，m)，7.19(1H，d)，7.30(5H，m)7.37(2H，t)，7.41(2H，d)。
製備3 3-(2-溴乙基)苯酚
使1-(2-溴乙基)-3-甲氧基苯(1.00g，4.7mmol)存於CHCl3(50mL，0.6mol)中的溶液冷卻至0℃。使存於DCM(27.9mL)中的1.0M BBr3冷卻至0℃並將其添加至溶液中。經30分鐘使溶液升溫至30℃，然後將其倒入冰與30％NH4OH的溶液中，在0℃下將其攪拌30分鐘。取有機層並在未降低壓力下濃縮。
實例2 [1-((R)-2-環戊基-2-羥基-2-苯基乙醯基)哌啶-4-基][2-(3-羥苯基)乙基]二甲銨
向(R)-2-環戊基-1-(4-二甲基氨基哌啶-1-基)-2-羥基-2-苯基乙酮(0.8g，2.4mmol)存於DMA(10mL，0.1mol)中的經攪拌溶液中添加3-(2-溴乙基)苯酚(1.5g，7.3mmol)。在80℃下將混合物加熱24小時。然後在減壓下去除溶劑。通過製備型HPLC純化粗材料以獲得180mg呈TFA鹽形式的標題化合物。MS m/zC28H39N2O3的[M+]計算值為451.30；試驗值為451.5.。1H NMR(CD3OD，300MHz)δ(ppm)1.17(1H，m)，1.38(3H，m)，1.54(6H，m)，1.89(1H，m)，2.02(1H，m)，2.53(1H，m)，2.79(2H，m)，2.95(12H，bm)，3.56(1H，t)，4.66(1H，m)，6.70(3H，m)，7.14(1H，t)7.16(1H，d)7.29(2H，t)，7.42(2H，d)。
實例3 同樣遵循上文實例中所述的程序並替換適宜起始材料和試劑來製備具有下式的化合物3-1至3-24
實例4 同樣遵循上文實例中所述的程序並替換適宜起始材料和試劑來製備具有下式的化合物4-1至4-8
實例5 同樣遵循上文實例中所述的程序並替換適宜起始材料和試劑來製備具有下式的化合物5-1至5-3
實例6 同樣遵循上文實例中所述的程序並替換適宜起始材料和試劑來製備具有下式的化合物6-1至6-14
實例7 同樣遵循上文實例中所述的程序並替換適宜起始材料和試劑來製備具有下式的化合物7-1至7-11
實例8 同樣遵循上文實例中所述的程序並替換適宜起始材料和試劑來製備具有下式的化合物8-1至8-4
實例9 同樣遵循上文實例中所述的程序並替換適宜起始材料和試劑來製備具有下式的化合物9-1至9-10
實例10 同樣遵循上文實例中所述的程序並替換適宜起始材料和試劑來製備具有下式的化合物10-1至10-6
實例11 同樣遵循上文實例中所述的程序並替換適宜起始材料和試劑來製備具有下式的化合物11-1至11-3
實例12 同樣遵循上文實例中所述的程序並替換適宜起始材料和試劑來製備以下化合物
[1-(2-環戊基-2-羥基-2-苯基乙醯基)哌啶-4-基]二甲基(2-吡唑-1-基乙基)銨.MSm/zC25H37N4O2的[M+]計算值425.29；試驗值為425.6。
實例13 [1-((R)-2-環戊基-2-羥基-2-苯基乙醯基)哌啶-4-基][2-(2-氟苯基)乙基]二甲銨(13-1)和[1-(2-亞環戊基-2-苯基乙醯基)哌啶-4-基]-[2-(2-氟苯基)乙基]二甲銨(13-2)
向(R)-2-環戊基-1-(4-二甲基氨基哌啶-1-基)-2-羥基-2-苯基乙酮(50mg，0.2mmol)存於DMF(1mL，10mmol)中的經攪拌溶液中添加1-(2-溴乙基)-2-氟苯(91mg，0.5mmol)。在80℃下將混合物加熱24小時。在減壓下去除溶劑，並通過製備型HPLC色譜來純化粗材料以獲得12.2mg呈TFA鹽形式的化合物(13-1)。另外在製備型HPLC期間獲得所除去化合物以獲得18.6mg化合物(13-2)。
(13-1)MS m/zC28H38FN2O2的[M+]計算值為453.29；試驗值為453.2。
(13-2)MS m/zC28H36FN2O的[M+]計算值為435.28；試驗值為435.4。
製備4 2-環戊基-1-(4-二甲基氨基哌啶-1-基)-2-羥基-2-噻吩-2-基乙酮
使1-(4-二甲基氨基哌啶-1-基)-2-噻吩-2-基-乙烷-1，2-二酮(4a)2-噻吩乙醛酸(300mg，1.9mmol)溶於10mL二氯甲烷中。然後依次添加草醯氯存於二氯甲烷(1.1mL，2.1mmol)中的2.0M溶液和10μL DMF。在室溫下將所得溶液攪拌1小時，然後添加二甲基哌啶-4-基胺(271mg，2.1mmol)和DIPEA(1.0mL，5.8mmol)存於2mL二氯甲烷中的溶液。然後添加4-二甲基氨基吡啶(12mg，96μmol)並在室溫下將所得混合物攪拌2小時。然後用飽和碳酸氫鈉鈉溶液萃取混合物，並經Na2SO4乾燥有機層並且將其濃縮以產生粗中間體(4a)(498mg)，然後未經進一步純化即將其用於下一步驟中。
使中間體(4a)(498mg，1.87mmol)溶於10mL THF中，並且使溶液冷卻至0℃。緩慢添加環戊基溴化鎂存於醚(1.12mL，2.24mmol)中的2.0M溶液，並將混合物在0℃下攪拌4小時。然後通過添加飽和氯化銨溶液來使混合物驟冷。用EtOAc萃取所得混合物，然後經Na2SO4乾燥有機層並將其濃縮以產生粗標題化合物(406mg)，未經進一步純化即將其用於下一步驟中。
實例14 [1-(2-環戊基-2-羥基-2-噻吩-2-基-乙醯基)哌啶-4-基]-[2-(4-羥基-苯基)乙基]二甲銨
使(2-環戊基-1-(4-二甲基氨基哌啶-1-基)-2-羥基-2-噻吩-2-基乙酮(75mg，220μmol)溶於1mL DMF中。然後添加DIPEA(104μL，594μmol)和4-(2-溴乙基)苯酚(89.6mg，446μmol)並將混合物在60℃下攪拌8小時。然後濃縮混合物，之後使殘餘物溶於水與乙腈的1∶1混合物中，並通過液相色譜來純化。分離1.6mg呈白色粉末形式的標題化合物的三氟乙酸鹽。MS m/zC26H37N2O3S的[M+]計算值為457.25；試驗值為457.2。
實例15 同樣遵循上文實例中所述的程序並替換適宜起始材料和試劑來製備具有下式的化合物15-1至15-3
製備5 1-(4-二甲基氨基-哌啶-1-基)-2-羥基-4-甲基-2-苯基戊-1-酮
使1-(4-二甲基氨基-哌啶-1-基)-2-苯基乙烷-1，2-二酮(5a)苯甲醯甲酸(1.0g，6.7mmol)、二甲基哌啶-4-基胺(854mg，6.7mmol)、DIPEA(3.5mL，20.0mmol)和1-羥基苯並三唑(1.4g，10mmol)溶於20mL二氯甲烷中，然後添加N-(3-二甲基氨基丙基)-N』-乙基碳二亞胺鹽酸鹽(1.53g，7.99mmol)並在室溫下將混合物攪拌16小時。用1.0NNaOH溶液萃取混合物，然後經Na2SO4乾燥有機層並將其濃縮。通過管柱色譜來純化粗產物(10-30％MeOH存於二氯甲烷中的梯度)以產生中間體(5a)(501mg)。
使中間體(16a)(75.0mg，288μmol)溶於2mL THF中，並使溶液冷卻至0℃。緩慢添加異丁基溴化鎂存於醚(158μL，317μmol)中的2.0M溶液並在0℃下將混合物攪拌4小時。然後通過添加飽和碳酸氫鈉溶液來使混合物驟冷。用EtOAc萃取所得混合物，然後經Na2SO4乾燥有機層並將其濃縮以產生粗標題化合物，未經進一步純化即將其用於下一步驟中。
實例16 [1-(2-羥基-4-甲基-2-苯基戊醯基)哌啶-4-基]二甲基苯乙銨
使1-(4-二甲基氨基-哌啶-1-基)-2-羥基-4-甲基-2-苯基戊-1-酮溶於1mL DMF中並添加1-溴-2-苯基乙烷(43.3μL，317μmol)。然後對混合物實施微波處理(140℃，300瓦特，7分鐘)，此後濃縮混合物。然後使殘餘物溶於水與乙腈的1∶1混合物中並通過液相色譜進行純化。分離4.7mg呈白色粉末形式的標題化合物的三氟乙酸鹽。MS m/zC27H39N2O2的[M+]計算值為423.30；試驗值為423.2。
實例17 同樣遵循上文實例中所述的程序並替換適宜起始材料和試劑來製備具有下式的化合物17-1和17-2
製備6 1-(4-二甲基氨基-哌啶-1-基)-2-羥基-2，2-二噻吩-2-基乙酮
向2-噻吩乙醛酸(1.0g，6.4mmol)存於DCM(100mL，2mol)中的經攪拌溶液中添加草醯氯(596μL，7mmol)和催化量的DMF。然後將混合物攪拌2小時，隨後在0℃冰浴下使其冷卻。添加二甲基-哌啶-4-基胺(821mg，6.4mmol)、DIPEA(1.7mL，9.6mmol)和DMAP(20mg，0.1mmol)，然後將混合物攪拌2小時。在減壓下去除溶劑然後使粗混合物溶於DCM(60mL)中，用飽和碳酸氫鹽溶液(50mL)洗滌，並經MgSO4乾燥。在減壓下去除溶劑，然後使粗材料溶於THF(50mL，0.6mol)中並在冰浴中使其冷卻至0℃。向經攪拌溶液中添加存於THF(7.7mL，7.7mmol)中的1.0M噻吩-2-基溴化鎂。將混合物攪拌30分鐘，然後用飽和碳酸氫鹽溶液(50mL)和DCM(50mL)使其驟冷。取有機層並經MgSO4乾燥，並在減壓下去除溶劑以獲得標題化合物(1.5g)。
MS m/zC17H22N2O2S2的[M+]計算值為350.50；試驗值為351.4。
實例18 [2-(2-氟苯基)乙基]-[1-(2-羥基-2.2-二-噻吩-2-基乙醯基)哌啶-4-基]二甲銨
使用實例13中所述的程序並用1-(4-二甲基氨基-哌啶-1-基)-2-羥基-2，2-二-噻吩-2-基乙酮替代(R)-2-環戊基-1-(4-二甲基氨基哌啶-1-基)-2-羥基-2-苯基乙酮來製備標題化合物。MS m/z；C25H30FN2O2S2的[M+]計算值為473.17；試驗值為473.2。
實例19 同樣遵循上文實例中所述的程序並替換適宜起始材料和試劑來製備具有下式的化合物19-1至19-4

實例20 [1-(2-環戊基-2-苯基乙醯基)哌啶-4-基]二甲基苯乙銨
使用實例1中所述的程序並使用2-環戊基-1-(4-二甲基氨基哌啶-1-基)-2-苯基乙酮代替(R)-2-環戊基-1-(4-二甲基氨基哌啶-1-基)-2-羥基-2-苯基乙酮來合成標題化合物。根據製備2中所述來製備2-環戊基-1-(4-二甲基氨基哌啶-1-基)-2-苯基乙酮其中使用α-環戊基苯基乙酸代替(R)-環戊基羥苯基乙酸作為起始材料。MS m/zC28H39N2O的[M+]計算值為419.31；試驗值為419.2。
製備7 2-環戊基-1-(4-二甲基氨基哌啶-1-基)-2-羥基-2-對甲苯乙酮
使用製備6中所述的程序來製備標題化合物，其中用(4-甲基苯基)(氧代)乙酸替代2-噻吩乙醛酸，並用存於醚中的2.0M環戊基溴化鎂替代存於THF中的1.0M噻吩-2-基溴化鎂。
實例21 [1-(2-環戊基-2-羥基-2-對甲苯乙醯基)哌啶-4-基]二甲基苯乙銨
使用實例13中所述的程序並用2-環戊基-1-(4-二甲基氨基哌啶-1-基)-2-羥基-2-對甲苯乙酮替代(R)-2-環戊基-1-(4-二甲基氨基哌啶-1-基)-2-羥基-2-苯基乙酮來合成標題化合物。MS m/zC29H41N2O2的[M+]計算值為449.32；試驗值為449.2。
實例22 同樣遵循上文實例中所述的程序並替換適宜起始材料和試劑來製備具有下式的化合物22-1至22-5


製備8 (4-二甲基氨基哌啶-1-基)(9H-呫噸-9-基)甲酮
向9H-呫噸-9-甲酸(4.4g，19.4mmol)存於DCM(200mL，3mol)中的經攪拌浴液中添加二甲基哌啶-4-基-胺(2.5g，19.4mmol)。將DIPEA(6.8mL，38.9mmol)和HOBt(4.6g，34mmol)添加至混合物中，隨後添加EDCI(4.5g，23.3mmol)。將混合物攪拌12小時，然後用水(300mL)、NaCl(飽和)(300mL)洗滌，經MgSO4乾燥之後過濾。在減壓下去除溶劑，並通過矽膠色譜(10％MeOH/DCM w/1％NH3(水溶液))來純化粗材料以產生標題化合物(5.9g)。
實例23 [2-(2-氟苯基)乙基]二甲基-[1-(9H-呫噸-9-羰基)哌啶-4-基]銨
向(4-二甲基氨基哌啶-1-基)(9H-呫噸-9-基)甲酮(50mg；0.2mmol)存於DMF(1mL，10mmol)中的經攪拌溶液中添加1-(2-溴乙基)-2-氟苯(30mg，0.2mmol)。在80℃下將混合物加熱24小時。在減壓下去除溶劑，並通過製備型HPLC純化粗材料以產生呈TFA鹽形式的標題化合物(36.7mg)。MS m/zC29H32FN2O2的[M+]計算值為460.24；試驗值為459.2。
實例24 同樣遵循上文實例中所述的程序並替換適宜起始材料和試劑來製備具有下式的化合物24-1至24-4

實例25 同樣遵循上文實例中所述的程序並替換適宜起始材料和試劑來製備具有下式的化合物25-1至25-3
分析1 放射性配體結合分析 自表達hM1、hM2、hM3和hM4 蕈毒鹼受體亞型的細胞製備膜 在由補加有10％胎牛血清和250μg/mL遺傳黴素(Geneticin)的HAM′s F-12組成的培養基中使分別穩定表達經複製人類hM1、hM2、hM3和hM4蕈毒鹼受體亞型的中國倉鼠卵巢(CHO)細胞系生長至幾乎鋪滿。在5％CO2下於37℃培養器中使細胞生長，並用存於dPBS中的2mM EDTA提取出細胞。通過以650x g離心5分鐘來收集細胞，並將細胞沉澱冷凍儲存在-80℃下或立即製備膜。對於膜的製備，使細胞沉澱再懸浮於溶胞緩衝液中，並用保利通(Polytron)PT-2100組織破碎器勻漿(凱恩邁特格(Kinematica)AG；20秒x2次快速勻漿)。在4℃下以40,000x g將粗製膜離心15分鐘。然後用再懸浮緩衝液使膜沉澱再懸浮，並用保利通組織破碎器再次勻漿。通過勞瑞(Lowry，O.)等人，生物化學期刊(Journal of Biochemistry)，193265(1951)中所述的方法來測定膜懸浮液的蛋白質濃度。以多個等份將所有膜在-80℃下冷凍儲存或立即使用。直接自鉑金埃爾默(PerkinElmer)公司購得多個等份的已製備hM5受體膜，並將其儲存在-80℃下直至使用。
對蕈毒鹼受體亞型hM1、hM2、hM3、hM4和\hM5的放射性配體結合分析 放射性配體結合分析是在96孔微量滴定板中以1000μL的總分析體積來實施。使穩定表達hM1、hM2、hM3、hM4或hM5蕈毒鹼亞型的CHO細胞膜在分析緩衝液中稀釋至以下具體目標蛋白質濃度(μg/孔)10μg hM1、10-15μg hM2、10-20μg hM3、10-20μg hM4、和10-12μg hM5。在分析板添加前，使用保利通組織破碎器對膜實施短暫勻漿(10秒)。測定放射性配體KD值的飽和結合研究是以0.001nM至20nM範圍的濃度使用L-[N-甲基-3H]氯化甲基東莨菪鹼([3H]-NMS)(TRK666，84.0Ci/mmol，安法瑪西亞生物製藥公司(Amersham Pharmacia Biotech)，白金漢郡(Buckinghamshire)，英格蘭)來進行。測定測試化合物Ki值的置換分析是以1nM的[3H]-NMS和11種不同測試化合物濃度來實施。首先將測試化合物以40μM的濃度溶解於稀釋緩衝液中，然後用稀釋緩衝液將其連續稀釋5x至400fM至4μM的最終濃度。向分析板中添加的順序和體積如下所述825μL具有0.1％BSA的分析緩衝液、25μL放射性配體、100μL經稀釋測試化合物、和50μL膜。將分析板在37℃下培育6小時。通過經在0.3％聚乙烯亞胺中預處理的GF/B玻璃纖維過濾板(鉑金埃爾默公司，韋爾斯利(Wellesley)，MA)快速過濾來終止結合反應。用洗滌緩衝液(10mM HEPES)將濾板清洗三次以去除未結合的放射活性。然後使板風乾，並將50μL微森特(Microscint)-20液態閃爍流體(鉑金埃爾默公司，韋爾斯利，MA)添加至各孔中。然後在鉑金埃爾默拓普康(TopCount)液體閃爍計數器(鉑金埃爾默公司，韋爾斯利，MA)中對板實施計數。通過非線性回歸分析使用格拉夫派得普銳斯(GraphPad Prism)軟體包(格拉夫派得(GraphPad)軟體公司，聖地牙哥，CA)以單位點競爭模型來分析結合數據。使用程-普魯薩福(Cheng-Prusoff)方程(程(Cheng Y)；普魯薩福(Prusoff W.H.)，生化藥理學(Biochemical Pharmacology)，22(23)3099-108(1973))自所觀測到的放射性配體的IC50值和KD值來計算測試化合物的Ki值。使Ki值轉化成pKi值以確定幾何平均值和95％置信區間。然後，將這些匯總統計值轉化回Ki值用於數據報告。
在此分析中，較低Ki值表示測試化合物與所測試受體具有較高結合親和力。已發現，在此分析中測試的本發明實例性化合物在此分析中與M3蕈毒鹼受體亞型的Ki值小於約100nM。更通常地，發現這些化合物的Ki值小於約50nM，其中某些化合物的Ki值小於約10nM或小於約1.0nM。例如，在此分析中實例1和實例2的化合物表現小於約1.0nM的與M3蕈毒鹼受體亞型的Ki值。
分析2 蕈毒鹼受體的功能性效能分析 對cAMP積累的激動劑介導抑制的阻斷 在此分析中，通過在表達hM2受體的CHO-K1細胞中測量測試化合物阻斷福司柯林(forskolin)介導cAMP積累的氧代震顫素抑制的能力來測定測試化合物的功能性效能。
cAMP分析是根據製造商說明書使用具有125I-cAMP的閃光板腺苷酸環化酶活化分析系統(NEN SMP004B，鉑金埃爾默生命科學公司(PerkinElmer Life Sciences Inc.)，波士頓(Boston)，MA)以放射性免疫分析模式來實施。
用dPBS將細胞清洗一次並用胰蛋白酶-EDTA溶液(0.05％胰蛋白酶/0.53mMEDTA)將細胞提取出來，如分析1中所述。通過以650xg離心5分鐘將已分離細胞在50mL dPBS中洗滌兩次。然後使細胞沉澱再懸浮於10mL dPBS中，並用Coulter Z1雙顆粒計數器(貝克曼庫爾特(Beckman Coulter)，富勒頓(Fullerton)，CA)對細胞實施計數。再次以650xg將細胞離心5分鐘，並以1.6x106-2.8x106個細胞/mL的分析濃度使細胞再懸浮於刺激緩衝液中。
首先以400μM的濃度使測試化合物溶解於稀釋緩衝液(補加有1mg/mL BSA(0.1％)的dPBS)中，然後用稀釋緩衝液連續稀釋至介於100μM至0.1nM之間的最終摩爾濃度。以類似方式稀釋氧代震顫素。
為測量腺苷酸環化酶活性的氧代震顫素抑制，將25μL福司柯林(以25μm最後濃度稀釋於dPBS中)、25μL經稀釋氧代震顫素和50μL細胞添加至激動劑分析孔中。為測量測試化合物阻斷氧代震顫素抑制AC活性的能力，將25μL福司柯林和氧代震顫素(分別以25μM和5μM的最終濃度稀釋於dPBS中)、25μL經稀釋測試化合物和50μL細胞添加至其餘分析孔中。
在37℃下將反應物培育10分鐘，並通過添加100μL冰冷檢測緩衝液使其停止。將板密封，在室溫下培育過夜，並在第二天早上在鉑金埃爾默拓普康液體閃爍計數器(鉑金埃爾默公司，韋爾斯利，MA)上計數。根據製造商的使用者手冊中所述基於在試樣和cAMP標準物中所觀測到的計數來計算所產生cAMP的量(pmol/孔)。通過非線性回歸分析使用格拉夫派得普銳斯軟體包(格拉夫派得軟體公司，聖地牙哥，CA)以非線性回歸單位點競爭方程來分析數據。使用程-普魯薩福方程來計算Ki，其中分別使用氧代震顫素濃度-反應曲線的EC50和氧代震顫素分析濃度來作為KD和[L]。使Ki值轉化成pKi值以確定幾何平均值和95％置信區間。然後，將這些匯總統計值轉化回Ki值以用於數據報告。
在此分析中，較低Ki值表示測試化合物對所測試受體具有較高功能性活性。預期本發明實例性化合物在表達hM2受體的CHO-K1細胞中阻斷福司柯林介導cAMP積累的氧代震顫素抑制的Ki值小於約100nM。例如，實例2化合物在此分析中表現小於約1.0nM的Ki值。
對激動劑介導的[35S]GTPγS結合的阻斷 在第二功能性分析中，可通過在表達hM2受體的CHO-K1細胞中測量化合物阻斷氧代震顫素刺激[35S]GTPγS結合的能力來測定測試化合物的功能性效能。
在使用時，使冷凍膜解凍，然後以5-10μg蛋白質/孔的最終目標組織濃度將其稀釋於分析緩衝液中。使用保利通PT-2100組織破碎器將膜短暫勻漿，然後添加至分析板中。
在各實驗中測定激動劑氧代震顫素刺激[35S]GTPγS結合的EC90值(達成90％最大反應的有效濃度)。
為測定測試化合物抑制氧代震顫素刺激[35S]GTPγS結合的能力，將以下材料添加至96孔板的各孔中25μL含有[35S]GTPγS(0.4nM)的分析緩衝液、25μL氧代震顫素(EC90)和鳥苷二磷酸(3μM)、25μL經稀釋測試化合物和25μL表達hM2受體的CHO細胞膜。然後將分析板在37℃下培育60分鐘。經用1％BSA預處理的GF/B過濾器使用鉑金埃爾默96孔採集器來過濾分析板。用冰冷洗滌緩衝液將板清洗3x3秒，然後風乾或真空乾燥。將微森特-20閃爍液體(50μL)添加至各孔中，並將各板密封並在頂端顯示計數器(鉑金埃爾默)上計數放射性活性。通過非線性回歸分析使用格拉夫派得普銳斯軟體包(格拉夫派得軟體公司，聖地牙哥，CA)以非線性回歸單位點競爭方程來分析數據。使用程-普魯薩福方程來計算Ki，其中分別使用測試化合物的濃度-反應曲線的IC50值和分析中氧代震顫素的濃度作為KD和[L](配體濃度)。
在此分析中，較低Ki值表示測試化合物對所測試受體具有較高功能性活性。預期本發明實例性化合物在表達hM2受體的CHO-K1細胞中阻斷氧代震顫素刺激[35S]GTPγS結合的Ki值小於約100nM。
通過FLIPR分析對激動劑介導鈣釋放的阻斷 與Gq蛋白偶合的蕈毒鹼受體亞型(M1、M3和M5受體)在激動劑與受體結合後激活磷脂酶C(PLC)路徑。因此，激活的PLC將磷脂醯肌醇二磷酸(PIP2)水解成二醯甘油(DAG)和磷脂醯基-1，4，5-三磷酸鹽(IP3)，其又引起自細胞內儲存點(即內質網和肌質網)釋放鈣。

(分子裝置公司(Molecular Devices，Inc.))分析通過使用在結合游離鈣時可發出螢光的鈣敏染料(Fluo-4AM，分子探針(Molecular Probes))來表現此細胞內鈣增加。此螢光事件是通過FLIPR實時測量，其檢測來自克隆有hM1、hM3和cM5受體的細胞單層的螢光的變化。可通過測量拮抗劑抑制激動劑介導細胞內鈣增加的能力來測定拮抗劑效能。
對於FLIPR鈣刺激分析，在實施分析的前一晚將穩定表達hM1、hM3和cM5受體的CHO細胞接種至96孔FLIPR板中。通過細胞洗滌器(Cellwash)(MTX實驗室系統(MTX Labsystems)公司)使用FLIPR緩衝液(10mM HEPES，pH 7.4，2mM氯化鈣，2.5mM丙磺舒(probenecid)，存於不含鈣和鎂的HBSS中)將接種的細胞洗滌兩次以去除生長培養基並保留50μL/孔的FLIPR緩衝液。然後，在37℃和5％二氧化碳下將細胞與50μL/孔4μM FLUO-4AM(製成2X溶液)一起培養40分鐘。在染料培育期之後，用FLIPR緩衝液將細胞洗滌兩次，並保留50μL/孔的最終體積。
為測定拮抗劑效能，首先測定氧代震顫素對細胞內Ca2+釋放的劑量依賴性刺激，從而隨後可在EC90濃度下根據氧代震顫素刺激來測量拮抗劑效能。首先，將細胞與化合物稀釋緩衝液一起培育20分鐘，然後添加激動劑，此是通過FLIPR來實施。根據下文FLIPR測量和數據歸納部分中所詳述的方法，結合公式ECF＝((F/100-F)^1/H)*EC50來獲得氧代震顫素的EC90值。在刺激板中製備3xECF濃度的氧代震顫素，從而將EC90濃度的氧代震顫素添加至拮抗劑抑制分析板的各孔中。
用於FLIPR的參數是0.4秒的暴露時間長度、0.5瓦特的雷射強度、488nm的激發波長和550nm的發射波長。在添加激動劑之前，通過經10秒測量螢光變化來確定基線。在激動劑刺激之後，在1.5分鐘內FLIPR每0.5-1秒連續測量螢光變化以捕獲最大螢光變化。
螢光變化表示為各孔的最大螢光減去基線螢光。通過非線性回歸用格拉夫派得普銳斯(格拉夫派得軟體公司，聖地牙哥，CA)使用S形劑量-反應的內建模型根據藥物濃度的對數來分析原始數據。根據程-普魯薩福方程(程和普魯薩福，1973)通過普銳斯來測定拮抗劑Ki值，其中使用氧代震顫素EC50值作為KD並使用氧代震顫素EC90作為配體濃度。
在此分析中，較低Ki值表示測試化合物對所測試受體具有較高功能性活性。預期本發明實例性化合物在穩定表達hM3受體的CHO細胞中阻斷激動劑介導鈣釋放的Ki值小於約100nM。
分析3 大鼠艾因託芬分析 使用此活體內分析來評價表現蕈毒鹼受體拮抗活性的測試化合物的支氣管保護效應。
將所有測試化合物均稀釋於無菌水中並通過吸入途徑(IH)投用。使大鼠(斯普拉-道來氏(Sprague-Dawley)，雄性，250-350g)暴露於自LC星式(Star)霧化器組產生並通過氣體混合物(5％ CO2/95％大氣)噴出的氣溶膠中。經10分鐘時間段在能夠容納6隻動物的扇形投藥室中霧化各測試化合物溶液。在吸入化合物後的預定時間點實施艾因託芬分析。
在開始實施肺評估前30分鐘，用仲丁硫巴比妥(inactin)(仲丁硫巴比妥鈉(thiobutabarbital)，120mg/kg IP)來麻醉動物。將填充有鹽水的聚乙烯導管(PE-50)插入頸靜脈中並使用其來輸注支氣管收縮性碘甲膽鹼(MCh)。隨後剖開氣管並插入14G針頭以供在肺評估期間給大鼠換氣。在手術完成後，使用活塞式呼吸器給大鼠換氣，將所述活塞呼吸器設置為每搏輸出量為1ml/100g體重但不超過2.5ml體積，並且速率為90搏/分鐘。
測量每次呼吸時產生的壓力變化。經至少2.5分鐘收集基線值，隨後以非累積方式使用2倍遞增的MCh(5、10、20、40和80μg/ml)激發大鼠。經2.5分鐘以2mL/kg/min的速率用注射泵輸注MCh。在研究完成後將動物無痛致死。
將所治療動物的換氣壓力(cm H2O)變化表示為相對於對照動物對MCh反應的抑制％。在此分析中，較高抑制％值表示測試化合物具有支氣管保護效應。預期在此分析中以100μg/ml劑量測試的本發明實例性化合物表現大於35％的抑制，預期某些化合物表現大於70％的抑制，並且預期某些化合物表現大於90％的抑制。例如，實例1和實例2的化合物在此分析中表現大於35％的抑制。
1.5hrID50測定 在大鼠艾因託芬分析中於投用後1.5hr對標準物蕈鹼拮抗劑實施評估。經測定，所測試5種標準物的效能大小順序(ID50s)為異丙託銨(4.4μg/ml)＞噻託溴銨(6μg/ml)＞去甲基噻託溴銨(12μg/ml)＞格隆溴銨(15μg/ml)＞LAS-34237(24μg/ml)。在投用後1.5hr以類似方式測定測試化合物的效能。
6hr 和24hr ID50測定 在大鼠艾因託芬分析中也在投用後24hr和/或6hr對標準物噻託溴銨和異丙託銨實施評估。在投用後6hr異丙託銨(10和30μg/ml)的效能是其投用後1.5hr的約1/3。在此時間點(6hr)所觀察到的活性降低與臨床上其作用持續時間相對較短一致。噻託溴銨表現為較慢發揮效應，其在投用後6hr達到支氣管保護的峰值。其在6hr和24hr的效能值之間無顯著差異，並且皆為其1.5hr效能的約2倍。以類似方式測定測試化合物的作用發揮情況以及6hr和24hr的效能值。
分析4 大鼠止涎分析 如分析3中所述對大鼠(斯普拉-道來氏，雄性，250-350g)進行投藥，麻醉和插入導管。在預定時間點和手術後，將動物背側朝下放置，使其頭部向下傾斜20°。將預先稱重的紗布墊插入動物口腔中並投與蕈毒鹼激動劑毛果芸香鹼(PILO)(3mg/kg，靜脈內)。通過測定投與PILO之前和之後紗布墊的重量以比重測定方式來測量投與PILO後10分鐘期間所產生的唾液。止涎效應表示為相對於對照動物對唾液分泌的抑制％。
1hr、6hr和24hr ID50測定 實施大鼠止涎分析以評價全身暴露量並計算測試化合物的肺選擇性指數(LSI)。在此模型中與投用後1hr、6hr和24hr對標準物噻託溴銨實施評估。已發現，在投用後6hr噻託溴銨抑制毛果芸香鹼誘導唾液分泌的效能最強。此發現與在艾因託芬分析中觀察到的峰值效應一致。
此模型是瑞車德(Rechter)，「通過拮抗毛果芸香鹼誘導的唾液分泌來評估小鼠中的抗膽鹼能藥物效應(Estimation of anticholinergic drug effects in mice by antagonismagainst pilocarpine-induced salivation)」，藥理學與毒理學雜誌(Acta Pharmacol Toxicol)24243-254(1996)中所述程序的修改形式。計算在各預處理時間媒劑處理動物中的平均唾液重量，並使用其來計算在對應預處理時間每種劑量對唾液分泌的抑制％。
預期在此分析中測試的本發明實例性化合物表現小於100μg/ml(在第24小時測量)的ID50值，其中預期某些化合物表現小於30μg/ml的ID50值，某些化合物表現小於20μg/ml的ID50值，並且某些表現小於15μg/ml的ID50值。
使用止涎ID50值與支氣管保護ED50值的比來計算測試化合物的表觀肺選擇性指數。通常，優選化合物的表觀肺選擇性指數大於約5。
雖然已參考本發明的具體方面或實施例來描述本發明，但所屬領域的技術人員應理解，在不偏離本發明的真實精神和範圍的情況下可進行各種改變或可取代等效內容。此外，根據適用專利法和條例所允許的程度，本文中所引用的所有出版物、專利和專利申請案都是全文以引用方式併入本文中，其併入程度如同各文件均單獨地以引用方式併入本文中一般。
權利要求
1、一種具有式I的呈鹽或兩性離子形式的化合物
其中
R1選自-C1-6烷基、-C2-6烯基、-C2-6炔基、-C1-3亞烷基-SCH3、-C3-9環烷基和雜芳基；R2為芳基或雜芳基；R3選自H和-C0-1亞烷基-OH；或當R1為-C3-9環烷基時，R3可與所述-C3-9環烷基上的碳原子形成雙鍵；或-CR1R2一起形成具有下式的基團
a為0或1至3的整數；R4各自獨立地選自氟和-C1-4烷基；
R5選自-C1-5烷基和-C0-1亞烷基C3-5環烷基；
R6選自-C1-3烷基、-C1-2亞烷基C3-7環烷基、-C0-4亞烷基-OH、-C1-2亞烷基-C(O)O-C1-4烷基和-C1-2亞烷基-C(O)NR6aR6b；其中R6a和R6b獨立地選自H和-C1-4烷基；或R6連同R5一起形成-C3-5亞烷基-；
Z選自鍵、-O-、-S-、-S(O)-、-SO2-、-SO2-NRZ1-、-NRZ1-SO2-、-C(O)-、-OC(O)-、-C(O)O-、-NRZ1C(O)-、-C(O)NRZ1-、-NRZ2-C(O)-NRZ3-、-NRZ2-C(S)-NRZ3-、-CH(OH)-、和-C(＝N-O-RZ4)-；其中RZ1選自H和-C1-4烷基；RZ2和RZ3獨立地選自H、-C1-4烷基和-C3-6環烷基，或RZ2和RZ3一起形成-C2-4亞烷基-或-C2-3亞烯基-；並且RZ4選自-C1-4烷基和苄基；
Q為芳基或雜芳基；
其中R1中的所述-C3-9環烷基和R2中的所述芳基任選地經1至5個獨立選自以下的R基團取代-C1-4烷基、-C2-4烯基、-C2-4炔基、-C3-6環烷基、氰基、滷基、-ORa、-SRa、-S(O)Ra、-S(O)2Ra和-NRbRc；其中Ra各自獨立地選自H、-C1-4烷基、-C2-4烯基、-C2-4炔基和-C3-6環烷基；並且Rb和Rc各自獨立地選自H、-C1-4烷基、-C2-4烯基、-C2-4炔基和-C3-6環烷基；其中Q中的所述芳基任選地經1至5個獨立選自以下的RQ基團取代滷基、-C1-4烷基、-C0-4亞烷基-OH、氰基、-C0-2亞烷基-COOH、-C(O)O-C1-4烷基、-O-C1-4烷基、-S-C1-4烷基、-NH-C(O)-C1-4烷基、-N-二-C1-4烷基和-N+(O)O；其中R、R3-6、Z、Q和RQ中的烷基、亞烷基、烯基、亞烯基、炔基和環烷基各自任選地經1至5個氟原子取代；並且-(CH2)1-4-中的-CH2-基團各自任選地經1或2個獨立選自以下的取代基取代-C1-2烷基、-OH、氟和苯基；和其醫藥上可接受的鹽。
2、如權利要求1所述的化合物，其中R1選自-CH2CH(CH3)2、-CH2CH＝CH2、環丙基、環戊基、和噻吩。
3、如權利要求1所述的化合物，其中R2為苯基或噻吩。
4、如權利要求3所述的化合物，其中苯基未經取代。
5、如權利要求3所述的化合物，其中苯基經1個選自以下的R基團取代-C1-4烷基、滷基和-ORa，其中Ra為H或-C1-4烷基。
6、如權利要求1所述的化合物，其中R3選自H和-OH。
7、如權利要求2所述的化合物，其中R1為環戊基並且R3與所述環戊基上的碳原子形成雙鍵。
8、如權利要求1所述的化合物，其中a為0。
9、如權利要求1所述的化合物，其中所述含氮環為
10、如權利要求1所述的化合物，其中R5為-C1-5烷基。
11、如權利要求1所述的化合物，其中R6為-C1-3烷基。
12、如權利要求1所述的化合物，其中Z選自鍵、-O-和-C(O)-。
13、如權利要求1所述的化合物，其中Q為苯基。
14、如權利要求13所述的化合物，其中Q未經取代。
15、如權利要求13所述的化合物，其中RQ各自獨立地選自滷基、-C1-4烷基、-C0-4亞烷基-OH、氰基、-C0-2亞烷基-COOH、-C(O)O-C1-4烷基、-O-C1-4烷基和-N+(O)O。
16、如權利要求15所述的化合物，其中Q經一個選自以下的RQ基團取代滷基、-C1-4烷基、-C0-4亞烷基-OH、氰基、-C0-2亞烷基-COOH、-O-C1-4烷基和-N+(O)O。
17、如權利要求15所述的化合物，其中Q經兩個獨立選自以下的RQ基團取代滷基、-C1-4烷基、-C0-4亞烷基-OH、-C(O)O-C1-4烷基和-O-C1-4烷基。
18、如權利要求1所述的化合物，其中Q為選自以下的雜芳基噻吩基、呋喃基、吡咯基、吡唑基、苯並[1，3]二氧雜環戊烯基、吲哚基和四唑基。
19、如權利要求1所述的化合物，其中所述連接基團-(CH2)0-1-N(R5R6)-(CH2)1-4-Z-選自-N(CH3)2-CH2-、-N(CH3)2-(CH2)2-、-N(CH3(CH2CH3)-(CH2)2-、-N(CH3)2-(CH2)3-、-N(CH3)2-(CH2)4-、-N(CH3)2-CH2-CH(苯基)-、-N(CH3)2-CH2-CH(OH)-、-N(CH3)2-CH2-C(O)-、-N(CH3)2-(CH2)2-O-、-N(CH3)2-(CH2)3-O-、-N(CH3)2-(CH2)4-O-、-CH2-N(CH3)2-CH2-、-CH2-N(CH3)2-(CH2)2-、-CH2-N(CH3)2-(CH2)3-、-N(CH3)(CH2CH3)-(CH2)2-、-N(CH3)[(CH2)2CH3]-(CH2)2-、-N(CH3)(CH2-環丙基)-(CH2)2-、-N(CH3)-(CH2CH2OH)-(CH2)2-、-N(CH3)[CH2C(O)OCH3]-(CH2)2-和-N(CH3)-[CH2C(O)NH2]-(CH2)2-。
20、如權利要求1所述的化合物，其具有式II
其中X-為醫藥上可接受的酸的陰離子。
21、如權利要求20所述的化合物，其中X選自乙酸根、苯磺酸根、苯甲酸根、溴離子、丁酸根、氯離子、對氯苯甲酸根、檸檬酸根、二苯乙酸根、甲酸根、氟離子、鄰羥基苯甲酸根、對羥基苯甲酸根、1-羥基萘-2-甲酸根、3-羥基萘-2-甲酸根、碘離子、乳酸根、蘋果酸根、馬來酸根、甲磺酸根、硝酸根、磷酸根、丙酸根、琥珀酸根、硫酸根、酒石酸根、三氟乙酸根和三苯乙酸根。
22、如權利要求21所述的化合物，其中X選自溴離子、碘離子和三氟乙酸根。
23、如權利要求20所述的化合物，其中R1選自-C1-6烷基、-C2-6烯基、-C2-6炔基、-C1-3亞烷基-SCH3、-C3-9環烷基和雜芳基；R2為芳基或雜芳基；R3選自H和-C0-1亞烷基-OH；或當R1為-C3-9環烷基時，R3可與所述-C3-9環烷基上的碳原子形成雙鍵；或-CR1R2一起形成具有下式的基團
a為0；R5為-C1-5烷基；R6選自-C1-3烷基、-C1-2亞烷基C3-7環烷基、-C0-4亞烷基-OH、-C1-2亞烷基-C(O)O-C1-4烷基和-C1-2亞烷基-C(O)NH2；Z選自鍵、-O-、和-C(O)-；Q為芳基或雜芳基；其中R2中的所述芳基任選地經1至2個獨立選自以下的R基團取代-C1-4烷基、滷基和-ORa；其中Ra各自獨立地選自H和-C1-4烷基；Q中的所述芳基任選地經1至2個獨立選自以下的RQ基團取代滷基、-C1-4烷基、-C0-4亞烷基-OH、氰基、-C0-2亞烷基-COOH、-C(O)O-C1-4烷基、-O-C1-4烷基和-N+(O)O；RQ中的烷基各自任選地經1至5個氟原子取代；並且-(CH2)1-4-中的一個-CH2-基團任選地經選自-OH和苯基的基團取代。
24、如權利要求23所述的化合物，其中當R2為苯基並且R3為-OH時，R1選自-CH2CH(CH3)2、-CH2CH＝CH2、環丙基和環戊基；或當R2為苯基並且R3為H時R1為環丙基；或當R2為苯基並且R3與所述環戊基上的碳原子形成雙鍵時R1為環戊基；或當R2為苯硫基並且R3為-OH時R1為環戊基或苯硫基；或-CR1R2一起形成具有下式的基團
並且a為0；所述連接基團-(CH2)0-1-N(R5R6)-(CH2)1-4-Z-選自-N(CH3)2-(CH2)2-、-N(CH3(CH2CH3)-(CH2)2-和-N(CH3)2-CH2-C(O)-；Q選自苯基、噻吩-2-基、噻吩-3-基和苯並[1，3]二氧雜環戊烯-5-基；其中R2中的所述苯基任選地經1至2個獨立選自以下的R基團取代-CH3、氟、-OH和-OCH3；Q中的所述苯基任選地經1至2個獨立選自以下的RQ基團取代氟、溴、-CH3和-OH。
25、如權利要求20所述的化合物，其具有式IIa
26、如權利要求25所述的化合物，其中R1選自-CH2CH(CH3)2、-CH2CH＝CH2、-C≡CH、-(CH2)2SCH3、環丙基、環戊基和苯硫基；R2選自苯基和苯硫基；R3選自H和-C0-1亞烷基-OH；或當R1為環戊基時，R3可與所述環戊基上的碳原子形成雙鍵；或-CR1R2一起形成具有下式的基團
a為0；R5為-CH3；R6選自-CH3、-CH2CH3、-(CH2)2CH3、-CH2-環丙基、-(CH2)2OH、-CH2-C(O)OCH3和-CH2-C(O)NH2；Z選自鍵、-O-和-C(O)-；Q選自苯基、1H-吲哚-3-基、噻吩-2-基、噻吩-3-基、苯並[1，3]二氧雜環戊烯-5-基、吡咯-1-基、1H-四唑-5-基和哌啶-4-基；其中R2中的所述苯基任選地經1至2個獨立選自以下的R基團取代-CH3、氟、-OH和-OCH3；Q中的所述苯基任選地經1至2個獨立選自以下的RQ基團取代氟、氯、溴、-CH3、-CF3、-C(CH3)3、-OH、-(CH2)2-OH、氰基、-COOH、-CH2COOH、C(O)OCH3、-OCH3、-OCHF2和-N+(O)O；並且-(CH2)1-4-中的一個-CH2-基團任選地經1或2個選自-OH和苯基的取代基取代。
27、如權利要求20所述的化合物，其具有式IIb
28、如權利要求27所述的化合物，其中R1選自-CH2CH(CH3)2、-CH2CH＝CH2、-C≡CH、-(CH2)2SCH3、環丙基和環戊基；R3選自H和-C0-1亞烷基-OH；或當R1為環戊基時，R3可與所述環戊基上的碳原子形成雙鍵；R5為-CH3；R6選自-CH3、-CH2CH3、-(CH2)2CH3、-CH2-環丙基、-(CH2)2OH、-CH2-C(O)OCH3和-CH2-C(O)NH2；Z選自鍵、-O-和-C(O)-；Q選自苯基、1H-吲哚-3-基、噻吩-2-基、噻吩-3-基、苯並[1，3]二氧雜環戊烯-5-基、吡咯-1-基、1H-四唑-5-基和哌啶-4-基；其中R獨立地選自-CH3、氟、-OH和-OCH3；Q中的所述苯基任選地經1至2個獨立選自以下的RQ基團取代氟、氯、溴、-CH3、-CF3、-C(CH3)3、-OH、-(CH2)2-OH、氰基、-COOH、-CH2COOH、C(O)OCH3、-OCH3、-OCHF2和-N+(O)O；並且-(CH2)1-4-中的一個-CH2-基團任選地經1個選自-C1-2烷基、-OH和苯基的取代基取代。
29、如權利要求20所述的化合物，其具有式IIc
30、如權利要求29所述的化合物，其中R1選自-CH2CH(CH3)2、-CH2CH＝CH2、-C≡CH、-(CH2)2SCH3、環丙基和環戊基；R3選自H和-C0-1亞烷基-OH；或當R1為環戊基時，R3可與所述環戊基上的碳原子形成雙鍵；R5為-CH3；R6選自-CH3、-CH2CH3、-(CH2)2CH3、-CH2-環丙基、-(CH2)2OH、-CH2-C(O)OCH3和-CH2-C(O)NH2；Z選自鍵、-O-和-C(O)-；其中R獨立地選自-CH3、氟、-OH和-OCH3；RQ獨立地選自氟、氯、溴、-CH3、-CF3、-C(CH3)3、-OH、-(CH2)2-OH、氰基、-COOH、-CH2COOH、C(O)OCH3、-OCH3、-OCHF2和-N+(O)O；並且-(CH2)1-4-中的一個-CH2-基團任選地經1個選自-C1-2烷基、-OH和苯基的取代基取代。
31、如權利要求20所述的化合物，其具有式IId
32、如權利要求31所述的化合物，其中R3為-OH；Z為鍵；並且RQ獨立地選自氟和-OH。
33、如權利要求20所述的化合物，其具有式IIe
34、如權利要求33所述的化合物，其中R3為-OH；Z為鍵；Q為苯基或苯並[1，3]二氧雜環戊烯-5-基；並且Q中的所述苯基任選地經1個選自氟和-CH3的RQ基團取代。
35、如權利要求20所述的化合物，其具有式IIf
36、如權利要求35所述的化合物，其中R3為H；Z為鍵；Q為苯基、噻吩-2-基或噻吩-3-基；並且Q中的所述苯基任選地經1個選自氟和-OH的RQ基團取代。
37、一種醫藥組合物，其包含如權利要求1所述的化合物和醫藥上可接受的載劑。
38、如權利要求37所述的組合物，其中所述化合物呈微粉化形式。
39、如權利要求37所述的組合物，其另外包含選自以下的第二治療劑β2腎上腺素能受體激動劑、類固醇消炎藥、磷酸二酯酶-4抑制劑、和其組合。
40、如權利要求37所述的組合物，其另外包含β2腎上腺素能受體激動劑和類固醇消炎藥。
41、一種製備如權利要求1所述的化合物的方法，其包含
(a)使式1化合物與式2化合物反應
或使式1』化合物與式2』化合物反應
其中L1代表離去基團；從而產生式3化合物
並且使所述式3化合物與含有R6基團的有機基質反應；或
(b)使式4化合物
與式2化合物反應；或
(c)使式4化合物與式5化合物反應
其中L2代表離去基團並且A如下文中所定義；從而產生式6化合物
並且使所述式6化合物與式7化合物反應
B-Q (7)
其中Z、A和B如下表中所定義，並且L3代表離去基團
以及回收呈鹽或兩性離子形式的產物。
42、一種通過如權利要求41所述的方法製備的化合物。
43、一種如權利要求1所述的化合物的用途，其用於製造藥物。
44、如權利要求1所述的化合物，其可用於治療慢性阻塞性肺病或哮喘。
45、如權利要求1所述的化合物，其可用於引起支氣管擴張。
全文摘要
本發明提供呈鹽或兩性離子形式的式(I)化合物或其醫藥上可接受的鹽，其中R1-6、a、Z和Q如本說明書中所定義。這些化合物是蕈毒鹼受體拮抗劑。本發明也提供含有所述化合物的醫藥組合物、製備所述化合物的方法和使用所述化合物(例如)治療諸如慢性阻塞性肺病和哮喘等肺病的方法。
文檔編號C07D205/04GK101663270SQ200880012802
公開日2010年3月3日 申請日期2008年4月23日 優先權日2007年4月24日
發明者克雷格·胡斯費爾德, 季玉華, 瑞克·李, 莉 李, 穆永齊, 卡梅倫·史密斯, 約翰尼·威 申請人:施萬製藥