硝基咪唑化合物 【技术领域】
本发明涉及硝基咪唑化合物、它们的制备方法、它们作为药物的用途以及包含它们的药物组合物。
背景技术
结核(TB)，人类所知的最古老疾病之一，是由细菌结核分枝杆菌(Mycobacterium tuberculosis)(MTB)引起的。这种疾病是传染性的，像普通流感一样，可容易地因咳嗽和打喷嚏通过空气传播。目前，MTB感染了世界人口的三分之一，它居爱滋病(AIDS)之后，是成年人因传染疾病死亡的第二大原因，每15秒钟就有一个结核患者死亡。最近二十年，TB疾病再度活跃，特别是在像东南亚和撒哈拉以南的非洲地区。
第一种有效的抗结核药物，链霉素，是1946年发现的。然而，因细菌耐药性的发展，单一疗法很快变得无效。随着更多抗分支杆菌药被发现，用两种或多种药物的联合治疗可以抑制耐药性的出现。最新的抗TB药物，利福平，是19世纪60年代发现的。最近三十年，没有发现具有新的作用模式的结核病药物。现在对TB的治疗是有效的但涉及多种药物。这就是开始用利福平、异烟肼、吡嗪酰胺和乙胺丁醇治疗两个月，接着用利福平和异烟肼再治疗4个月。这种治疗方案的主要缺点是治疗时间长，这使患者面临依从性和彻底落实该治疗方案的挑战。超过三分之二的TB患者不能得到完全和彻底的TB治疗，这就导致高的复发率和耐药的出现。目前，世界范围内大约4％的TB病例是多药耐药的(MDR)，即对异烟肼和利福平耐受。MDR-TB是难以治愈的，其治疗时间长达两年，且失败率高。亟需新的TB药物，以缩短治疗时间和以更有效的方式治疗多药耐药的TB。
利什曼病是由20多种寄生原生动物之一引起的，这些原生动物属于利什曼虫(Leishmania)属，利什曼病可通过雌性白蛉叮咬传播。利什曼病是包括许多热带和亚热带地区的大约88个国家的地方病。
有四种主要形式的利什曼病。内脏利什曼病，也叫做黑热病，是最严重的一种形式，是由寄生虫杜氏利什曼原虫(leishmania donovani)引起的。患有内脏利什曼病的患者，除非受到治疗，否则可在几个月内死亡。内脏利什曼病的两种主要治疗方法是锑衍生物葡萄糖酸锑钠(Pentostam)和葡甲胺锑酸盐(Glucantim)。葡萄糖酸锑钠已被使用了约70年，对该药物的耐药成为日益严重的问题。另外，这种治疗需相对长的时间并是痛苦的，能引起不希望的副作用。
查加斯(Chagas)病(也称为美洲锥虫病)是另一种人类寄生虫病，它是美洲大陆的贫穷人口中的地方病。该疾病是由原生动物寄生虫克鲁斯锥虫(Trypanosoma cruzi)引起的，其通过吸血昆虫传播给人类。这种人类疾病存在两种时期：急性期，感染后马上发生；和慢性期，其经过多年慢慢发展。慢性感染导致各种神经障碍包括痴呆、对心肌的损害、有时出现消化道扩张以及重量减轻。不治疗的话，这种慢性疾病通常是致命的。
当前可用于治疗查加斯病的药物是硝呋替莫和苄硝唑。然而，这些当前治疗存在的问题包括它们不利的副作用、治疗期长和治疗期间需要医学监督。另外，在疾病急性期给予治疗，治疗才是确实有效的。已经出现对这两种前线药物的抵抗。建议将抗真菌剂两性霉素b作为二线药物，但是这种药物价格昂贵并是相对有毒的。
因此，还需要改善利什曼病和查加斯病的当前治疗的新药。
WO 97/01562公开了许多硝基咪唑化合物，尤其PA-824，其可用于治疗TB。然而，PA-824具有昂贵的合成路线、复杂的片剂配方(由于其溶解度低)，并且需要进一步提高效力。
本发明的目的是提供改进的化合物，其适于药物用途，优选具有简单的合成路线，并且对于效力、溶解性和稳定性而言具有改进的性能。
令人惊奇地发现，本发明的硝基咪唑化合物具有对药物用途而言的有利特性。
【发明内容】
一方面，本发明提供了式(I)化合物或其药学上可接受的盐、酯或前药：
其中：
(a)m是0；
W是O且V不存在；
R1和R3之一是卤代芳基，另一个是H；且
R2和R4都是H；
或：
(b)m是1；
W是N，且V是烷基芳基，其任选被一个或多个烷氧基取代基取代；
R1和R3都是H；且
R2和R4之一是烷氧基，且另一个是H；
或：
(c)m是1；
W是O且V不存在；
R1和R3之一是烷基或芳基，另一个是H；且
R2和R4都是H；
或：
(d)m是1；
W是O，且V不存在；
R2和R4之一是-L(B)n-(Z)p、-(L-B)q-(Z)p或-Y-(B)q-Z，且另一个是H；
且
R1和R3都是H；
其中，L是具有式-O-R5-的原子基团，其中R5是低级亚烷基、-C(O)-、低级亚烷基-C(O)-、-C(O)-低级亚烷基、低级亚烷基-C(O)-NH-、低级亚烷基-NH-；B是环烷基、杂环、芳基或杂芳基环，其任选再被一个或多个取代基取代；n是1或2；且Z是卤素、至少被一个卤素取代的低级烷基、至少被一个卤素取代的低级烷氧基或至少被一个卤素取代的低级硫烷基；
且Y是-NHC(O)-；
n是1或2；p是0、1或2；q是1或2；
前提是，当R2或R4是-L-(B)n-(Z)p，其中n是1、B是苯基且L是-O-CH2-时，则p不是0；
且前提是，当R2或R4是-(L-B)q-(Z)p，其中q是2、两个B基团都是苯基且L是-O-CH2-时，则p不是0；
且前提是，当R2或R4是-L-(B)n-(Z)p，其中n是1、B是苯基且L是-O-CH2-时，则Z不是4-三氟甲氧基、4-氟代、4-三氟乙氧基、4-五氟丙氧基、4-四氟丙氧基、4-三氟甲基、2，4-二氟甲基或2，4-二氟代。
化合物优选为如上述(d)所定义的式(I)化合物。
当化合物是如上述(a)所定义的式(I)化合物时，优选R1和R3之一是4-氟苯基。
当化合物是如上述(b)所定义的式(I)化合物时，优选V是任选被一个或多个甲氧基基团取代的苄基。还优选R2和R4之一是甲氧基基团。
当化合物是如上述(c)所定义的式(I)化合物时，优选R1和R3之一是乙基、戊基或苯基基团。
当化合物是如上述(d)所定义的式(I)化合物，且其中R2和R4之一是-Y-(B)q-Z时，优选B是哌啶、嘧啶或苯基基团。进一步优选p是1。
当化合物是如上述(d)所定义的式(I)化合物，且其中R2和R4之一是-(L-B)q-(Z)p时，优选B是苯基或环己基。进一步优选L是-O-低级亚烷基、更优选-O-CH2-。
当化合物是如上述(d)所定义的式(I)化合物，且其中R2和R4之一是-L-(B)n-(Z)p时，优选L是-OCH2C(O)-、-OCH2C(O)NH-、-OCH2C(O)N-、-OCH2C(O)NHCH2-、-OCH2-或-OCH2CH2-。更优选L是-OCH2C(O)-。进一步优选B是4至12、优选5或6元的环烷基、杂环、芳基或杂芳基环。所述环可任选再被一个或多个取代基取代，所述取代基优选选自低级烷基、卤素、羟基、氨基或低级烷氧基。在一个优选实施方案中，B是环状环，其选自环戊基、环己基、苯基、吗啉基、哌嗪基、哌啶基、吡啶基、吡咯烷基、吡嗪基、嘧啶基、嘌呤基、吡喃基、苯并咪唑基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、萘基、吲哚基、二氢吲哚基、喹啉基、异喹啉基、1，2，3，4-四氢喹啉基、噻唑基、咪唑基、苯并三唑基、茚满基、噁二唑基、吡唑基、三唑基或四唑基。在更优选的实施方案中，B是环状环，其选自哌嗪基、苯基、吡啶基、苯并咪唑基、苯并噻唑基、苯并噁唑基、噻唑基。Z优选是卤素、被至少一个卤素取代的低级烷基或被至少一个卤素取代的低级烷氧基，例如卤代甲基、二卤代甲基、三卤代甲基、五卤代乙基、卤代甲氧基、二卤代甲氧基、三卤代甲氧基、五卤代乙基或五卤代乙氧基。
当化合物是如上述(d)所定义的式(I)化合物，且其中R2和R4之一是-L-(B)n-(Z)p时，优选B是哌嗪、吡啶、苯基或苯并咪唑基团，或者噁唑或噻唑基团，其优选与苯基环稠合。还优选p是1。
当化合物是如上述(d)所定义的式(I)化合物时，优选Z是F、Br、三氟甲基、三氟甲氧基或-SCF3。
当化合物是如上述(d)所定义的式(I)化合物时，优选p是1。
化合物优选是式II化合物或其药学上可接受的盐、酯或前药：
其中：
L是具有式-OR5-的原子基团，其中R5低级亚烷基、-C(O)-、低级亚烷基-C(O)-、-C(O)-低级亚烷基、低级亚烷基-C(O)-NH-、低级亚烷基-NH-；在一优选实施方案中， L选自-OCH2C(O)-、-OCH2C(O)NH-、-OCH2C(O)N-、-OCH2C(O)NHCH2-、-OCH2-和-OCH2CH2-；
B是4至12、优选5或6元的环烷基、杂环、芳基或杂芳基环。所述环可以任选再被一个或多个取代基取代，所述取代基优选选自低级烷基、卤素、羟基、氨基或低级烷氧基。在一优选实施方案中，B是环状环，其选自环戊基、环己基、苯基、吗啉基、哌嗪基、哌啶基、吡啶基、吡咯烷基、吡嗪基、嘧啶基、嘌呤基、吡喃基、苯并咪唑基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、萘基、吲哚基、二氢吲哚基、喹啉基、异喹啉基、1，2，3，4-四氢喹啉基、噻唑基、咪唑基、苯并三唑基、茚满基、噁二唑基、吡唑基、三唑基或四唑基。在一优选实施方案中，B是选自哌嗪基、苯基、吡啶基、苯并咪唑基、苯并噻唑基、苯并噁唑基、噻唑基的环状环；
Z是卤素、被至少一个卤素取代的低级烷基或被至少一个卤素取代的低级烷氧基，例如卤代甲基、二卤代甲基、三卤代甲基、五卤代乙基、卤代甲氧基、二卤代甲氧基、三卤代甲氧基、五卤代乙基或五卤代乙氧基。卤素优选是氟或氯，氟是最优选的卤素。Z可以连接在环结构B的任何位置处，但是优选连接在环结构的间位，更优选连接在环结构的对位。如果n＝2，则Z优选连接在外侧的环状环处，即不直接连接到L的环状环，n是1或2，优选2；
前提是，如果n是1，则B不是苯基；或如果n是1且B是苯基，则L是-OCH2C(O)NH-或-OCH2C(O)NHCH2-。
具体地讲，本发明包括式(i)的6-取代-2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪和式(ii)的6-取代-2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪
在一优选实施方案中，本发明涉及式(Ia)化合物或其药学可接受的盐、酯或前药：
其中，L和Z如上述式(II)化合物中所定义；其中X独立地是C或N；其中0、1、2、3或4个X是N，前提是环结构是化学稳定的；且其中每个环可以独立地再被1、2、3或更多取代基取代，所述取代基例如选自低级烷基、卤素、羟基、氨基或低级烷氧基。在一优选实施方案中，两个相邻的X不都是N，连接至其它环状结构的N上的X是C，L选自-OCH2C(O)-、-OCH2C(O)NHCH2-、-OCH2-、-OCH2CH2-，且Z选自-F、-CF3或-OCF3。Z优选在3-位，更优选在4-位。
在另一个优选实施方案中，本发明涉及式(Ib)化合物或其药学上可接受的盐、酯或前药：
其中，L和Z如上述式(II)化合物中所定义；且其中X独立地是C或N；其中每个环可以独立地再被1、2、3或更多取代基取代，所述取代基例如选自低级烷基、卤素、羟基、氨基或低级烷氧基。在一优选实施方案中，L选自-OCH2C(O)-、-OCH2C(O)NHCH2-、-OCH2-、-OCH2CH2-，且Z选自-F、-CF3或-OCF3。Z优选在3-位，更优选在4-位。
在另一个优选实施方案中，本发明涉及式(Ic)化合物或其药学上可接受的盐、酯或前药：
其中，L和Z如上述式(II)化合物中所定义；其中，每个环可以独立地再被1、2、3或更多取代基取代，所述取代基例如选自低级烷基、卤素、羟基、氨基或低级烷氧基。在一优选实施方案中，L选自-OCH2C(O)-、-OCH2C(O)NHCH2-、-OCH2CH2-和-OCH2-，且Z选自-F、-CF3或-OCF3。Z优选在4或7位，更优选在5和6位。
在另一个优选实施方案中，本发明涉及式(Id)化合物或其药学上可接受的盐、酯或前药：
其中，L和Z如上述式(II)化合物中所定义；其中，Y是O或N；其中，每个环可以独立地再被1、2、3或更多取代基取代，所述取代基例如选自低级烷基、卤素、羟基、氨基或低级烷氧基。在一优选实施方案中，L选自-OCH2C(O)-、-OCH2C(O)NH-、-OCH2C(O)NHCH2-、-OCH2CH2-和-OCH2-，且Z选自-F、-CF3或-OCF3。Z优选在4或7位，更优选在5和6位。
在另一个优选实施方案中，本发明涉及式(Ie)化合物或其药学上可接受的盐、酯或前药：
其中，L和Z如上述式(II)化合物中所定义；且其中，每个环可以独立地再被1、2、3或更多取代基取代，所述取代基例如选自低级烷基、卤素、羟基、氨基或低级烷氧基。在一优选实施方案中，L选自-OCH2C(O)-、-OCH2C(O)NH-、-OCH2C(O)NHCH2-、-OCH2CH2-和-OCH2-，且Z选自-F、-CF3或-OCF3。Z优选在3-位，更优选在4-位。
在另一个优选实施方案中，本发明涉及式(If)化合物或其药学上可接受的盐、酯或前药：
其中，L和Z如上述式(II)化合物中所定义；其中，每个环可以独立地再被1、2、3或更多取代基取代，所述取代基例如选自低级烷基、卤素、羟基、氨基或低级烷氧基。在一优选实施方案中，L选自-OCH2C(O)-、-OCH2C(O)NH-、-OCH2C(O)NHCH2-、-OCH2CH2-和-OCH2-，且Z选自-F、-CF3或-OCF3。Z优选在3-位，更优选在4-位。
在另一个优选实施方案中，本发明涉及式(Ig)化合物或其药学上可接受的盐、酯或前药：
其中，L和Z如上述式(II)化合物中所定义；其中，Y是S或N；其中，每个环可以独立地再被1、2、3或更多取代基取代，所述取代基例如选自低级烷基、卤素、羟基、氨基或低级烷氧基。在一优选实施方案中，L选自-OCH2C(O)-、-OCH2C(O)NH-、-OCH2C(O)NHCH2-、-OCH2CH2-和-OCH2-，且Z选自-F、-CF3或-OCF3。Z优选在4或7位，更优选在5和6位。
另一方面，本发明涉及式(Ih)化合物或其药学上可接受的盐、酯或前药：
其中，L和Z如上述式(II)化合物中所定义；其中，每个环可以独立地再被1、2、3或更多取代基取代，所述取代基例如选自低级烷基、卤素、羟基、氨基或低级烷氧基。在一优选实施方案中，L选自-OCH2C(O)-、-OCH2C(O)NH-、-OCH2C(O)NHCH2-和-OCH2CH2-，且Z选自-F、-CF3或-OCF3。Z优选在3-位，更优选在4-位。
另一方面，本发明涉及式(Ii)化合物或其药学上可接受的盐、酯或前药：
优选式(I)化合物中的任何芳基基团是苯基基团。芳基基团可以任选被一个或多个取代基取代，所述取代基优选选自低级卤代烷基(更优选三氟甲基)、低级卤代烷氧基(更优选三氟甲氧基)或卤素(优选Br、Cl或F，最优选F)。
另一方面，本发明涉及式(V)化合物或其盐：
其中，L和Z如上述式(II)化合物中所定义；其中，每个环可以独立地再被1、2、3或更多取代基取代，所述取代基例如选自低级烷基、卤素、羟基、氨基或低级烷氧基。在一优选实施方案中，L选自-OCH2C(O)-、-OCH2C(O)NH-、-OCH2C(O)NHCH2-和-OCH2CH2-，且Z选自-F、-CF3、或-OCF3。Z优选在3-位，更优选在4-位。
另一方面，本发明提供了药物组合物，该药物组合物包含式(I)、(II)或(V)化合物，或如上所定义的式(Ia)至(Ii)中的任何一种的化合物，或其药学上可接受的盐、酯或前药，以及药学上可接受的赋形剂、稀释剂或载体。
另一方面，本发明提供了用作药物的：式(I)、(II)或(V)化合物，或者如上所定义的式(Ia)至(Ii)中任何一种的化合物，或其药学上可接受的盐、酯或前药。
另一方面，本发明提供了治疗和/或预防由病原微生物或寄生虫例如结核分枝杆菌、克鲁斯锥虫或杜氏利什曼原虫引起的疾病的方法，该方法包括将治疗有效量的式(I)、(II)或(V)化合物，或如上所定义的式(Ia)至(Ii)中任何一种的化合物，或它们的药学上可接受的盐、酯或前药给药至有其需要的人或动物个体。
另一方面，本发明提供了包含式(I)、(II)或(V)化合物，或如上所定义的式(Ia)至(Ii)中任何一种的化合物，或它们的药学上可接受的盐、酯或前药的药物组合物，其用于制备治疗和/或预防由病原微生物例如结核分枝杆菌引起的疾病的药物。
另一方面，本发明提供了式(I)、(II)或(V)化合物，或如上所定义的式(Ia)至(Ii)中任何一种的化合物，或它们的药学上可接受的盐、酯或前药在制备治疗和/或预防由病原微生物例如结核分枝杆菌引起的疾病的药物中的用途。
所述疾病是优选为TB，更优选多药耐药的TB。
另一方面，本发明提供了治疗和/或预防由克鲁斯锥虫或杜氏利什曼原虫感染引起的疾病或病症的方法，该方法包括将有效量的式(III)化合物或其药学上可接受的盐、酯或前药给药至有其需要的人或动物个体：
其中：
(a)m是0；
W是O且V不存在；
R1和R3之一是卤代芳基或烷基，且另一个是H，或者R1和R3都是低级烷基基团；且
R2和R4都是H；
或：
(b)m是1
W是N且V是烷基芳基基团，其任选被一个或多个烷氧基取代基取代；
R1和R3都是H；且
R2和R4之一是烷氧基，另一个是H；
或：
(c)m是1；
W是O且V不存在；
R1和R3之一是烷基或芳基，另一个是H；且
R2和R4都是H；
或：
(d)m是1；
W是O且V不存在；
R2和R4之一是-L(B)n-(Z)p、-(L-B)q-(Z)p或-Y-(B)q-Z，且另一个是H；
并且
R1和R3都是H；
其中，L是具有式-O-R5-的原子基团，其中R5是低级亚烷基、-C(O)-、低级亚烷基-C(O)-、-C(O)-低级亚烷基、低级亚烷基-C(O)-NH-、低级亚烷基-NH-；B是环烷基、杂环、芳基或杂芳基环，其任选再被一个或多个取代基取代；且Z是卤素、至少被一个卤素取代的低级烷基、至少被一个卤素取代的低级烷氧基或至少被一个卤素取代的低级硫烷基；
且Y是-NHC(O)-；
n是1或2；p是0、1或2；且q是1或2。
另一方面，本发明提供了包含式(I)、(II)、(III)或(V)化合物，或如上所定义的式(Ia)至(Ii)中任何一种的化合物，或其药学上可接受的盐、酯或前药的药物组合物，其用于制备治疗和/或预防由寄生虫例如克鲁斯锥虫或杜氏利什曼原虫引起的疾病的药物。
另一方面，本发明提供了式(I)、(II)、(III)或(V)化合物，或如上所定义的式(Ia)至(Ii)中任何一种的化合物，或其药学上可接受的盐、酯或前药在制备治疗和/或预防由寄生虫例如克鲁斯锥虫或杜氏利什曼原虫引起的疾病的药物中的用途。
所述疾病优选是查加斯病或利什曼病。
另一方面，本发明提供了式(I)、(II)、(III)或(V)化合物，或如上所定义的式(Ia)至(Ii)中任何一种的化合物，或其药学上可接受的盐、酯或前药，其与一线或二线TB药物联合应用。另一方面，本发明提供了一种组合产品，这种组合文品包含a)式(I)、(II)、(III)或(V)化合物，或如上所定义的式(Ia)至(Ii)中任何一种的化合物，或其药学上可接受的盐、酯或前药，和b)至少一种TB药物，其选自异烟肼、利福平、吡嗪酰胺、乙胺丁醇、链霉素、卷曲霉素、卡那霉素、乙硫异烟胺(Ethioamide)、对氨基水杨酸(PAS)、环丝氨酸、环丙沙星、氧氟沙星、阿米卡星、氯法齐明、氨硫脲、加替沙星、莫西沙星。
另一方面，本发明提供了制备氮杂环化合物的方法，其中该方法包括：使非立体位阻取代的环氧化物与卤代咪唑化合物反应，生成带有醇官能团的加合物，其中非立体位阻取代的环氧化物与卤代咪唑化合物的摩尔比小于或等于1∶1；
保护上述加合物上的醇官能团，以形成醇-保护的加合物；
并且
用环化剂处理醇-保护的加合物，形成氮杂环化合物。
游离或盐形式的氮杂环化合物优选由式(IV)化合物表示：
其中，R1＝硝基、酰基、甲酰基、磺酰基、三氟甲基、氰基、卤素或烷氧基羰基；R2＝2-四氢吡喃基、2-乙氧基乙基、三苯甲基、甲基、乙基、烯丙基、三甲基硅基乙氧基甲基、2，2，2-三氯乙基、苄基、三甲基硅基、叔丁基二甲基硅基、苯基二甲基硅基、三异丙基硅基或(2，3-二甲基-2-丁基)-二甲基硅基；R3＝H、酰基、甲酰基、磺酰基、三氟甲基、氰基、卤素或烷氧基羰基。
非立体位阻取代的环氧化物优选还包含掩蔽的醇基团。进一步优选非立体位阻取代的环氧化物如式(Ij)化合物所示：
其中，R4＝H、烷基、链烯基、芳基、杂烷基、杂链烯基或杂芳基；R5＝H、烷基、链烯基、芳基、杂烷基、杂链烯基或杂芳基；R6＝三甲基硅基、三乙基硅基、叔丁基二甲基硅基、二丁基甲基硅基、二苯基甲基硅基、苯基二甲基硅基或二苯基叔丁基硅基。
进一步优选卤代咪唑化合物如式(Ik)化合物所示：
其中，X＝Cl、Br或I；Y＝H、Li、Na、K、CO2H、CO2-、叔丁氧羰基、N，N-二甲氨基磺酰基、对甲苯磺酰基或三异丙基硅基；R1＝硝基、酰基、甲酰基、磺酰基、三氟甲基、氰基、卤素或烷氧基羰基；R3＝H、酰基、甲酰基、磺酰基、三氟甲基、氰基、卤素或烷氧基羰基。
进一步优选醇-保护的加合物如式(Im)化合物所示：
其中，R1＝硝基、酰基、甲酰基、磺酰基、三氟甲基、氰基、卤素或烷氧基羰基；R2＝2-四氢吡喃基、2-乙氧基乙基、三苯甲基、甲基、乙基、烯丙基、三甲基硅基乙氧基甲基、2，2，2-三氯乙基、苄基、三甲基硅基、叔丁基二甲基硅基、苯基二甲基硅基、三异丙基硅基或(2，3-二甲基-2-丁基)-二甲基硅基；R3＝H、酰基、甲酰基、磺酰基、三氟甲基、氰基、卤素或烷氧基羰基；R4＝H、烷基、链烯基、芳基、杂烷基、杂链烯基或杂芳基；R5＝H、烷基、链烯基、芳基、杂烷基、杂链烯基或杂芳基；R6＝H、三甲基硅基、三乙基硅基、叔丁基二甲基硅基、二丁基甲基硅基、二苯基甲基硅基、苯基二甲基硅基或二苯基叔丁基硅基；X＝Cl、Br或I。
非立体位阻取代的环氧化物与卤代咪唑化合物的摩尔比优选是0.55-0.95∶1、更优选0.6-0.9∶1、进一步更优选0.65-0.85∶1，进一步更优选0.65-0.8∶1、进一步更优选0.7-0.85∶1、进一步更优选0.7至0.8∶1。
非立体位阻取代的环氧化物优选与卤代咪唑化合物在45至105℃、更优选55至95℃、进一步更优选65至85℃、进一步更优选60至80℃反应，形成带有醇官能团的加合物。
卤代咪唑化合物优选包含选自氯或溴的卤素取代基。
进一步优选，将加合物中的醇官能团在催化剂存在下处理，形成醇-保护的加合物。
催化剂优选是对甲苯磺酸吡啶鎓盐。优选的环化剂选自无水氟化四丁基铵(TBAF)、无水溴化四丁基铵(TBABr)或NaH。
优选用环化剂在微波条件下处理醇-保护的加合物，以形成氮杂环化合物。
优选用环化剂在微波条件下处理未保护的伯醇加合物，以形成氮杂环化合物。
优选用环化剂在真空下处理醇-保护的加合物，以形成氮杂环化合物。
R2优选是四氢吡喃基。优选R3＝H。优选R4和R5独立地选自卤素和烷基。R6优选是叔丁基二甲基硅基(TBDMS)。
更优选R3、R4和R5都是H。
氮杂环化合物优选是3-烷氧基-6-硝基-2H-3，4-二氢-[2-1b]咪唑并吡喃或3-芳氧基-6-硝基-2H-3，4-二氢-[2-1b]咪唑并吡喃。3-烷氧基-6-硝基-2H-3，4-二氢-[2-1b]咪唑并吡喃或3-芳氧基-6-硝基-2H-3，4-二氢-[2-1b]咪唑并吡喃更优选是(S)-或(R)-异构体。
在一个优选实施方案中，氮杂环化合物是3(S)-四氢吡喃基氧基-6-硝基-2H-3，4-二氢-[2-1b]咪唑并吡喃。
在另一个优选实施方案中，氮杂环化合物是3(R)-四氢吡喃基氧基-6-硝基-2H-3，4-二氢-[2-1b]咪唑并吡喃。
本发明另外提供了制备氮杂环化合物的方法，其中，将如式(In)化合物所示的醇保护的加合物，
其中，R1＝硝基、酰基、甲酰基、磺酰基、三氟甲基、氰基、卤素或烷氧基羰基；R2＝2-四氢吡喃基、2-乙氧基乙基、三苯甲基、甲基、乙基、烯丙基、三甲基硅基乙氧基甲基、2，2，2-三氯乙基、苄基、三甲基硅基、叔丁基二甲基硅基、苯基二甲基硅基、三异丙基硅基或(2，3-二甲基-2-丁基)-二甲基硅基；R3＝H、酰基、甲酰基、磺酰基、三氟甲基、氰基、卤素或烷氧基羰基；R4＝H、烷基、链烯基、芳基、杂烷基、杂链烯基或杂芳基；R5＝H、烷基、链烯基、芳基、杂烷基、杂链烯基或杂芳基；R6＝三甲基硅基、三乙基硅基、叔丁基二甲基硅基、二丁基甲基硅基、二苯基甲基硅基、苯基二甲基硅基或二苯基叔丁基硅基和R6＝H；
用环化剂在微波条件下处理，形成如式(IV)所示的氮杂环化合物
环化剂优选选自无水TBAF、无水TBABr或NaH。还优选将醇-保护的加合物在微波和加压条件下处理。
还优选将未保护的伯醇加合物在微波和加压条件下处理。
氮杂环化合物优选是(R)-或(S)-异构体。
本发明还提供了如上所述的方法，其另外包括使式(IV)所示的化合物
其中，R1＝硝基；R2＝2-四氢吡喃基、2-乙氧基乙基、三苯甲基、甲基、乙基、烯丙基、三甲基硅基乙氧基甲基、2，2，2-三氯乙基、苄基、三甲基硅基、叔丁基二甲基硅基、苯基二甲基硅基、三异丙基硅基或(2，3-二甲基-2-丁基)-二甲基硅基；R3＝H；
与4-(三氟甲氧)苄基卤化物反应，
形成如式(Io)所示的氮杂环化合物
其中，R1＝硝基；R2＝三氟甲氧基苄基；R3＝H。
4-(三氟甲氧基)苄基卤化物优选选自4-(三氟甲氧基)苄基溴、4-(三氟甲氧基)苄基氯和4-(三氟甲氧基)苄基碘。
优选将式(IV)所示的化合物(IV)
其中，R1＝硝基；R2＝2-四氢吡喃基、2-乙氧基乙基、三苯甲基、甲基、乙基、烯丙基、三甲基硅基乙氧基甲基、2，2，2-三氯乙基、苄基、三甲基硅基、叔丁基二甲基硅基、苯基二甲基硅基、三异丙基硅基或(2，3-二甲基-2-丁基)-二甲基硅基；R3＝H；
另外用醇-脱保护剂处理，然后与4-(三氟甲氧基)苄基氯反应。醇-脱保护剂优选选自乙酸、TBAF、TBABr。
氮杂环化合物进一步优选是(R)-或(S)-异构体。
发明详述
定义
如本文所用的术语“烷基”包括直链和支链的烷基基团。烷基优选包含1至8个碳原子。除非另外说明，任何烷基、烷氧基、链烯基、环烷基、杂环基、芳基或杂芳基可以是未取代的或被一个或多个取代基取代，所述取代基选自例如低级烷基、卤素、羟基、氨基。术语“亚烷基”指由烷基衍生的二价基。
如本文所用的术语“低级烷基”指直链和支链的烷基，其包含1至5个碳原子，优选1至3个碳原子，例如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基。文中所用的术语“低级烷氧基”指-OR，其中R是如上定义的低级烷基。低级烷氧基基团的示例包括例如甲氧基、乙氧基、叔丁氧基。
如本文所用的术语“链烯基”包括直链和支链的链烯基，所述链烯基可以是例如所有异构形式的C2-C12链烯基。
术语“烷氧基羰基”指基团RCO，其中R是烷氧基基团，例如，所有异构形式的C1-C12-烷氧基基团。
“卤代”或“卤素”指F、Cl、Br或I，优选F或Cl。
术语“烷基卤素”或“卤代烷基”指至少一个如上所定义的卤素连结在其上的如上所定义的烷基。示例例如为氟甲基、二氟甲基、三氟甲基、五氟乙基。术语“低级烷基卤素”或“低级卤代烷基”与如上所定义的“低级烷基”有相应的含义。
术语“低级烷氧基卤素”或“低级卤代烷氧基”指至少一个如上所定义的卤素连结在其上的如上所定义的低级烷氧基基团。示例例如为氟甲氧基、二氟甲氧基、三氟甲氧基、五氟乙氧基。
术语“环烷基”指饱和的或部分饱和的(非芳香的)环，该环任选进一步被例如低级烷基、卤素、羟基、氨基取代。示例包括例如环戊基、环己基、甲基环己基。所述环烷基环优选是5或6元环。
术语“芳基”指芳香单环或稠合的双环结构，其可以包含4到12个碳原子，对于单环而言优选5或6个碳原子，对于稠合双环而言优选8、9或10个碳原子。芳基基团任选进一步被例如低级烷基、卤素、羟基、氨基取代。芳基基团可以是例如苯基或萘基，优选苯基。术语“卤代芳基”指被一个或多个如上所定义的卤素、优选一个或多个氟基团取代的芳基基团。术语“烷基芳基”指-R-芳基，其中，R是如上所定义的烷基基团，芳基如上所定义。示例是苄基。
术语“杂环”指饱和的或部分饱和的(非芳香)环，该环另外包含1、2或3个杂原子，所述杂原子选自N、O和S，并且所述环可任选与1或2个苯环和/或其它的杂环稠合，并且所述环任选进一步被例如低级烷基、卤素、羟基、氨基基团在环C或环杂原子上取代。
术语“杂芳基”指芳香杂环，例如5或6元芳香杂环，其任选与1或2个苯环和/或其它杂环稠合，并且其任选进一步被例如低级烷基、卤素、羟基、氨基基团在环C或环杂原子上取代。杂环或杂芳基基团的示例包括例如吗啉基、哌嗪基、哌啶基、吡啶基、吡咯烷基、吡嗪基、嘧啶基、嘌呤基、吡喃基、苯并嘧唑基、苯并噁唑基、苯并噻唑基、吲哚基、二氢吲哚基、喹啉基、异喹啉基、1，2，3，4-四氢喹啉基、噻唑基、咪唑基、苯并三唑基、茚满基、噁二唑基、吡唑基、三唑基或四唑基。
如本文所用的术语“氮杂环化合物”指在该结构的环中包含sp2-杂化的氮的环状结构。
如本文所用，术语“取代的”预期包括所有有机化合物的可允许的取代基，包括阳离子或阴离子盐的形成。在广义方面，可允许的取代基包括无环和环状的、支链和无支链的、碳环和杂环的、芳香和非芳香的有机化合物的取代基。不意欲以任何方式用有机化合物的可允许的取代基限制本发明。
“非立体位阻取代的环氧化物”指取代的环氧化物，其中取代基对下面的反应没有立体位阻，并且包含暗示条件，即取代与被取代的原子的容许化合价一致。
如本文所用的术语“取代的硝基咪唑”指在咪唑母核上载有硝基取代基及其它取代基的咪唑母核，所述取代基通常在咪唑环碳位置处或在咪唑环氮位置处。
如本文所用的术语“保护基”指暂时或永久的化学基团，其保护潜在的反应官能团免于发生不期望的化学转化。这类保护基的示例分别包括羧酸的酯、醇的硅基醚、以及醛和酮的缩醛和缩酮。保护基化学的领域是本领域所公知的；保护基的示例包括常规使用的保护基，其可见于例如“有机合成中的保护基(Protective Groups in Organic Synthesis)”T.W.Greene，P.M.Wuts，John Wiley and sons，1991，10-142页。
如本文所用的术语“掩蔽的醇基团”指通常用于羟基官能团的暂时保护的任何基团，其导致掩蔽游离醇基团的反应活性。适当的醇官能团保护基的示例包括但不限于如下示例：烷氧基羰基、酰基、烷基硅基或烷基芳基硅基基团和烷氧基烷基基团。
如本文所用的术语“脱保护”是有机合成领域中公知的，指脱除掩蔽官能团潜在反应性的保护基或化学基团，留下未保护的官能团的情况。对于各种官能团来说合适的脱保护剂或条件的示例可见例如“有机合成中的保护基”T.W.Greene，P.M.Wuts，John Wiley and sons，1991。
如本文所用的术语“游离形式”指化合物的非盐形式。另外，本发明化合物可以以非溶剂化物及溶剂化物存在，包括水合物形式、晶体形式和多晶型物。
如本文所用的术语“盐”或“盐形式”指与金属或胺例如碱金属和碱土金属或有机胺形成的碱加成盐。用作阳离子的金属的示例包括钠、钾、镁、钙等。适当的胺的示例包括N，N′-二苄基乙二胺、氯普鲁卡因、胆碱、二乙醇胺、二环己基胺、乙二胺、N-甲基葡糖胺和普鲁卡因(见例如BergeS.M.等人，“药用盐(Pharmaceutical Salts)”，药学会杂志(J.of Pharma.Sci.)，66：1，1977。
术语“吸电子基团”是本领域公认的，指取代基趋向于从相邻原子吸引价电子，即对于相邻原子而言，取代基是电负性的。吸电子基团的示例包括硝基、酰基、甲酰基、磺酰基、三氟甲基、氰基、卤素等。
如本文所用的术语“微波条件”指应用用于产生或模拟微波辐射的技术。在有机合成中应用微波辐射的示例可以见于例如四面体(Tetrahedron)，57：9225-9283，(2001)和化学会评述(Acc.Chem.Soc)，82：14-19，(2004)。
本发明还包括本发明化合物的对映异构体、外消旋物、非对映异构体和混合物。对本领域技术人员来说，显而易见，本发明化合物包含不对称碳原子。因此，应当理解，预期将单独的立体异构体包括于本发明范围内。如本文所用的表示化学构型的术语“R”和“S”同IUPAC在“E部分的建议，基础立体化学(Recommendations for Section E，FundamentalStereochemistry)”的定义，纯粹应用化学(Pure Appl.Chem.)，45：13-30，(1976)。
文中通过普通名和商品名标识的试剂和化合物的结构可以得自例如“默克索引(The Merck Index)”或数据库例如国际专利(PatentsInternational)(例如IMS世界出版物(IMS World Publications))，因此，对本领域任何技术人员是能够得知的。
本发明化合物
本发明化合物可以用于治疗和/或预防病原体感染。病原体优选为细菌或原生动物，特别是，分支杆菌属(Mycobacterium)、梭菌属(Clostriduim)、隐孢子虫属(Cryptosporidium)、螺杆菌属(Helicobacter)、锥虫属(Trypanosoma)、利什曼虫属(Leishmania)或疟原虫属(Plasmodium)。所述细菌或原生动物更尤其是结核分枝杆菌(特别是多药耐药的结核分枝杆菌)、艰难梭菌(Clostridium difficile)、小球隐孢子虫(Cryptosporidiumparvum)、幽门螺旋杆菌(Helicobacter pylori)、布氏罗德西亚锥虫(T.bruceirhodesiense)、布氏冈比亚锥虫(T.brucei gambience)、克鲁斯锥虫(Trypanosoma cruzi)、杜氏利什曼原虫(Leishmania donovani)、硕大利什曼原虫(L.major)、恶性疟原虫(Plasmodium falciparum)、鸟分支杆菌(Mycobacterium avium)、溃疡分支杆菌(Mycobacterium ulcerans)。具体地讲，病原体是结核分枝杆菌、克鲁斯锥虫或杜氏利什曼原虫。
以游离形式或药学上可接受的盐形式存在的本发明化合物显示出了有价值的药理学性质，如作为抗菌剂，例如实施例测试中所示，因此适用于治疗。
本发明化合物显示其抗杜氏利什曼原虫的IC50值低于5μM，优选低于4μM，更优选低于3μM，极更优选低于2μM，极更优选低于1μM，极更优选低于0.5μM和极更优选低于0.1μM。
本发明化合物显示其抗克鲁斯锥虫的IC50值低于5μM，优选低于4μM，更优选低于3μM，极更优选低于2μM，极更优选低于1μM和极更优选低于0.5μM。
所述化合物显示其抗结核分枝杆菌的最小抑菌浓度(MIC)优选小于0.8μM，更优选小于0.5μM，更优选小于0.1μM，更优选小于0.05μM，更优选小于0.01μM，更优选小于0.005μM，更优选小于0.001μM，更优选小于0.0005μM。
本发明化合物可以以游离形式或盐形式存在，例如与有机或无机酸如三氟乙酸或盐酸的加成盐，或者当它们包含羧基基团时例如与碱可获得的盐，例如碱性盐如钠、钾盐或者取代或无取代的铵盐。
本发明化合物可以作为单一活性成分或作为包含几种活性成分(例如抗生素)的复方片剂中的一种活性成分给药。
对于药用所需要的剂量当然根据给药方式、被治疗的具体病症和期望的效果而变化。通常来说，大约0.03至2.5mg/kg体重的日剂量预期会得到全身的满意结果。在更大的哺乳动物(例如人)中的推荐日剂量是约0.5至约100mg，例如以一天最多四次的分剂量或缓释剂型方便地给药。口服给药的适当单位剂量形式包含大约1至100mg活性成分。
本发明化合物可以以任何常规途径给药，特别是肠道给药，例如口服，如以片剂或胶囊形式；或者肠胃外给药，例如以可注射溶液或混悬剂形式；局部给药，例如以洗剂、凝胶剂、软膏剂或乳膏剂形式；或者鼻腔给药或栓剂形式。包含以游离形式或药学上可接受的盐形式存在的式1-8化合物以及至少一种药学上可接受的载体或稀释剂的药物组合物可以通过与药学上可接受的载体或稀释剂混合以常规方式制备。
本发明化合物可以以游离形式或药学上可接受的盐形式给药，例如如上所述。所述盐可以用常规方式制备，并且具有与游离化合物相同的活性级别。
式(i)和(ii)化合物可以根据如下反应流程制备：
其中，R2是硝基、酰基、甲酰基、磺酰基、三氟甲基、氰基、卤素或烷氧基羰基；R3是保护基，例如2-四氢吡喃基、2-乙氧基乙基、三苯甲基、甲基、乙基、烯丙基、三甲基硅基乙氧基甲基、2，2，2-三氯乙基、苄基、三甲基硅基、叔丁基二甲基硅基、苯基二甲基硅基、三异丙基硅基或(2，3-二甲基-2-丁基)-二甲基硅基、三乙基硅基；R4是H、酰基、甲酰基、磺酰基、三氟甲基、氰基、卤素或烷氧基羰基；R5是H、烷基、链烯基、芳基、杂烷基、杂链烯基或杂芳基；R6是H、烷基、链烯基、芳基、杂烷基、杂链烯基或杂芳基；R7是保护基，例如三甲基硅基、三乙基硅基、叔丁基二甲基硅基、二丁基甲基硅基、二苯基甲基硅基、苯基二甲基硅基或二苯基叔丁基硅基；X是Cl、Br或I；W是H、Li、Na、K、CO2H、CO2-、叔丁氧羰基、N，N-二甲氨基磺酰基、对甲苯磺酰基或三异丙基硅基。
本发明提供制备氮杂环化合物的方法。在一个实施方案中，该方法包括使非立体位阻取代的环氧化物和卤代咪唑化合物反应，形成带有醇官能团的加合物，其中非立体位阻取代的环氧化物与卤代咪唑化合物的摩尔比小于或等于1∶1；保护加合物的醇官能团，形成醇-保护的加合物；使醇-保护的加合物与环化剂反应，形成氮杂环化合物。此外，本发明提供了使双保护的醇加合物转化为单保护的伯醇加合物的方法，所述单保护的伯醇加合物与环化剂反应形成氮杂环化合物。
根据本发明提供的方法，通过使用包含两个吸电子取代基的卤代咪唑类完全避开了爆炸性的二硝基咪唑类的使用。还为有利地是，本发明的方法提供了制备咪唑并吡喃的有效方法，该方法需要较少量的劳动密集型的纯化步骤。整个方法比例如US 6,087,358公开的方法更有效并更适合大规模合成。
在合成步骤的一步中通过采用合适摩尔比的起始原料，每步产率和合成的总产率可以得到提高。另外，应用合适摩尔比的起始原料，纯化形成的产物需要的劳力得到减轻。本发明方法通过引入环化步骤可以进一步提高合成效率，以高产率形成硝基咪唑并吡喃产物。环化可以在优选实施方案中在微波条件、加压或者微波和加压两者的组合条件下进行。
环化可以在优选实施方案中在微波条件、加压或者微波和加压两者的组合条件下进行。如本文所用的术语“微波条件”指应用用于产生或模拟微波条件的技术。在有机合成中应用微波辐射的示例可以见于例如四面体，57：9225-9283，(2001)和化学会评述，82：14-19，(2004)。
因此，在一优选实施方案中，本发明提供了用微波辐射将式(Ir)化合物转化成式(IV)化合物的方法。
在一优选实施方案中，卤代咪唑化合物如式(Ip)化合物所示：
其中，X是Cl、Br或I；W是H、Li、Na、K、CO2H、CO2-、保护基团例如叔丁氧羰基、N，N-二甲氨基磺酰基、对甲苯磺酰基或三异丙基硅基；R2是硝基、酰基、甲酰基、磺酰基、三氟甲基、氰基、卤素或烷氧基羰基；R4是H、酰基、甲酰基、磺酰基、三氟甲基、氰基、卤素或烷氧基羰基。
卤代咪唑化合物可以通过用质子惰性的弱碱例如无水碳酸钾、质子海绵、DBU等预处理得到活化，用于反应。使卤代咪唑化合物与非-立体位阻取代的环氧化物在无水溶剂例如无水乙醇、无水甲醇、无水四氢呋喃、无水N，N-二甲基亚砜、无水二氯甲烷等存在下反应。游离或盐形式的卤代咪唑化合物采用合适的摩尔比亲核加成到非立体位阻取代的环氧化物，得到带有醇官能团的加合物。
卤代咪唑化合物是包含咪唑母核的氮杂环化合物，该咪唑母核带有卤素取代基例如氯、溴、碘等。该咪唑母核可以进一步被取代，通常在碳或氮环原子处。可以使用代表性类型的取代基例如酰基、甲酰基、磺酰基、硅基、三氟甲基、氰基、卤素、硝基或烷氧基羰基。
在本发明的一个方面，在碳环原子处的取代基包括吸电子基团例如酰基、甲酰基、磺酰基、三氟甲基、氰基、卤素、硝基或烷氧基羰基。在一优选实施方案中，在咪唑环碳原子处的取代基是硝基基团。在一更优选的实施方案中，取代基是在咪唑母核4位上的硝基。
本发明另一方面是在咪唑母核环氮原子上取代的。咪唑氮原子可以是未取代的，即质子化的，或是衍生化的，因此氮原子被脱质子或暂时保护，以允许与环氧化物发生亲核反应。在咪唑母核氮原子上的取代基的示例包括，但不限于Li、Na、K、CO2H、CO2-、叔丁氧羰基、N，N-二甲氨基磺酰基、对甲苯磺酰基和三异丙基硅基。
非立体位阻取代的环氧化物是包含对环氧化物和卤代咪唑化合物反应没有立体位阻的取代基的环氧化物。环氧化物上的取代基的示例包括但不限于烷基、链烯基、芳基、杂烷基、杂链烯基、杂芳基，包括同分异构和立体异构的取代基。环氧化物上的取代基可以是任何构型的，产生对称或不对称取代的环氧化物。
本发明一方面提供带有官能团例如羟基、硅基、烷氧基、链烯基、芳基、芳氧基、氨基、氰基、酰基等的取代基，所述官能团对与卤代咪唑化合物的反应不会产生立体位阻。可以将取代基上的反应性官能团保护，以使掩蔽反应活性。在一个实施方案中，非立体位阻取代的环氧化物另外包含掩蔽的醇基团。代表性的羟基保护基团包括酰基基团、苄基和三苯甲基醚、四氢吡喃基醚、三烷基硅基醚和烯丙基醚。
在本发明的一个实施方案中，环氧化物上的取代基可以包括硅基-保护基团例如三甲基硅基、三乙基硅基、叔丁基二甲基硅基、二丁基甲基硅基、二苯基甲基硅基、苯基二甲基硅基、二苯基叔丁基硅基和类似的烷基化的硅基。在另一个实施方案中，非立体位阻取代的环氧化物另外包含掩蔽的氨基基团。代表性的氨基保护基团包括甲酰基、乙酰基、三氟乙酰基、苄基、苄氧羰基、叔丁氧羰基、三甲基硅基、2-三甲基硅基-乙磺酰基、三苯甲基和取代的三苯甲基基团、烯丙氧基羰基、9-芴甲氧羰基、硝基-藜芦基氧基羰基等。
在一优选实施方案中，非立体位阻取代的环氧化物如式(Iq)化合物所示：
其中，R5是H、烷基、链烯基、芳基、杂烷基、杂链烯基或杂芳基；R6是H、烷基、链烯基、芳基、杂烷基、杂链烯基或杂芳基；R7是三甲基硅基、三乙基硅基、叔丁基二甲基硅基、二丁基甲基硅基、二苯基甲基硅基、苯基二甲基硅基或二苯基叔丁基硅基。
一方面，本发明涉及非立体位阻取代的环氧化物与卤代咪唑化合物的量的摩尔比的应用。在一个实施方案中，非立体位阻取代的环氧化物的摩尔比小于或等于1∶1。在另一个实施方案中，非立体位阻取代的环氧化物与卤代咪唑化合物的摩尔比是0.55至0.95∶1。在另一个实施方案中，非立体位阻取代的环氧化物与卤代咪唑化合物的摩尔比是0.6至0.9∶1。在另一个实施方案中，非立体位阻取代的环氧化物与卤代咪唑化合物的摩尔比是0.65至0.85∶1。在另一个实施方案中，非立体位阻取代的环氧化物与卤代咪唑化合物的摩尔比是0.65至0.8∶1。在另一个实施方案中，非立体位阻取代的环氧化物与卤代咪唑化合物的摩尔比是0.7至0.85∶1。仍然在另一个实施方案中，非立体位阻取代的环氧化物与卤代咪唑化合物的摩尔比是0.7至0.8∶1。
另一方面，本发明涉及在45-105℃温度下进行的反应。在一个优选实施方案中，非立体位阻取代的环氧化物与卤代咪唑化合物在大约55-95℃温度反应，形成带有醇官能团的加合物。在另一个优选实施方案中，非立体位阻取代的环氧化物与卤代咪唑化合物在大约65-85℃温度反应，形成带有醇官能团的加合物。仍然在另一个优选实施方案中，非立体位阻取代的环氧化物与卤代咪唑化合物在大约60-80℃温度反应，形成带有醇官能团的加合物。
卤代咪唑化合物与非立体位阻取代的环氧化物反应得到反应产物，通过用本领域技术人员公知的方法分离，得到作为最终产物的带有醇官能团的加合物。对形成最终产物的后处理的示例包括过滤，除去溶剂，在水相和有机相之间萃取(使用常规有机溶剂例如乙酸乙酯、乙醚、氯仿、二氯甲烷等)，然后用常规干燥剂干燥有机相，除掉溶剂后，得到带有醇官能团的加合物。
通过非立体位阻取代的环氧化物与卤代咪唑化合物反应形成的加合物包含由环氧化物的亲核开环衍生得到的醇官能团。得到的包含醇官能团的加合物以它的质子化形式被分离得到，纯度大于90％，根据环氧化物计算产率等于或大于90％。优点是，可以大规模制备带有醇官能团的加合物，并且其不需进一步纯化即可用于本方法的接下来的步骤。在反应中用作起始原料的没有反应的卤代咪唑化合物可以从水相中回收，并循环用于反应，使得整个方法更加经济、高效和适于大规模合成。
在一个实施方案中，醇-保护的加合物如式(Ir)化合物所示：
其中，R2是硝基、酰基、甲酰基、磺酰基、三氟甲基、氰基、卤素或烷氧基羰基；R3是保护基，例如2-四氢吡喃基、2-乙氧基乙基、三苯甲基、甲基、乙基、烯丙基、三甲基硅基乙氧基甲基、2，2，2-三氯乙基、苄基、三甲基硅基、叔丁基二甲基硅基、苯基二甲基硅基、三异丙基硅基或(2，3-二甲基-2-丁基)-二甲基硅基、三乙基硅基、苄氧羰基、烯丙氧基羰基；R4是H、酰基、甲酰基、磺酰基、三氟甲基、氰基、卤素或烷氧基羰基；R5是H、烷基、链烯基、芳基、杂烷基、杂链烯基或杂芳基；R6是H、烷基、链烯基、芳基、杂烷基、杂链烯基或杂芳基；R7H是保护基，例如三甲基硅基、三乙基硅基、叔丁基二甲基硅基、二丁基甲基硅基、二苯基甲基硅基、苯基二甲基硅基或二苯基叔丁基硅基；X是Cl、Br或I。
本发明方法的立体化学是由应用的非立体位阻取代的环氧化物所选的对映异构体确定的。因此，由本发明方法提供的对映异构体要么是(S)-对映体，要么是(R)-对映体，这取决于在环氧化物起始材料中所用的对映体的选择。
区域异构体的选择性形成是本发明的另一方面。根据亲核加成的方向，分离得到一种或另一种区域异构体。根据本发明的方法，只有一种区域异构体是优势的，可以从反应中分离得到。另一种区域异构体通过采用LC-MS和LC-UV波谱检测方法是检测不到的。本发明方法的另外的步骤包括保护醇加合物，优选在催化剂存在下，以形成醇-保护的加合物。将醇转化成醇-保护的加合物的方法是本领域，尤其是保护基领域，公知的，例如，在“有机合成中的保护基”，第二章，T.W.Greene和P.G.M.Wuts，第三版，1999。因此，本发明方法包括用保护基处理醇加合物，以将醇加合物转化成相应的醇-保护的加合物的步骤。这些醇保护基的示例包括但不限于二氢吡喃基、2-四氢吡喃基、2-乙氧基乙基、三苯甲基、甲基、乙基、烯丙基、三甲基硅基乙氧基甲基、2，2，2-三氯乙基、苄基、三甲基硅基、叔丁基二甲基硅基、苯基二甲基硅基、三异丙基硅基和(2，3-二甲基-2-丁基)-二甲基硅基。在一个实施方案中，使用3，4-二氢-2H-吡喃将醇加合物转化为相应的二氢吡喃基-保护的醇加合物。例如通过Kugelrohr蒸馏装置得到的新蒸馏的3，4-二氢-2H-吡喃是优选的。
在将带有醇官能团的加合物转化为相应的醇-保护的加合物的过程中，使用温和的反应条件，以避免任何反应基团或衍生自非立体位阻环氧化物的暂时掩蔽反应基团的裂解。温和的反应条件包括在15℃至35℃的室温将反应搅拌约20-30小时。为了便于反应进行，尤其是在较低的温度下，可以加入催化剂。所述催化剂是本领域公知的，包括酰基、苄基和三苯甲基醚、四氢吡喃基醚、三烷基硅基醚和烯丙基醚。但是，发现催化剂例如对甲苯磺酸的应用能导致叔丁基二甲基硅基(TBDMS)保护基的裂解。在一优选实施方案中，催化剂是对甲苯磺酸吡啶鎓盐。
在醇加合物与保护基反应的末期，例如通过用饱和碳酸氢钠水溶液等淬灭反应，可以停止反应。一旦除掉有机层，将水层用挥发性有机溶剂例如二氯甲烷、乙醚和乙酸乙酯萃取数次。合并萃取得到的有机层，用水、盐水洗涤，并且常规干燥剂例如硫酸镁干燥。真空除掉溶剂得到残留物，将残留物用硅胶过滤除去任何残余的催化剂，催化剂将粘附在柱子上。用50％EtOAc的环己烷溶液洗脱，真空除去溶剂得到醇-保护的加合物，其不需进一步纯化可以接着使用。本发明另一方面涉及环化醇-保护的加合物形成氮杂环化合物。在一个实施方案中，使醇-保护的加合物在环化剂存在下环化，其中环化剂选自无水TBAF和无水TBABr。
在另一个实施方案中，将醇-保护的加合物用环化剂在微波条件下处理，形成氮杂环化合物。在另一个实施方案中，将醇-保护的加合物用环化剂在加压条件下处理，形成氮杂环化合物。在本发明的一优选实施方案中，将醇-保护的加合物用环化剂在微波和加压条件下处理，形成氮杂环化合物。用于该反应，环化剂可以进一步扩展为包括碱例如N，N-二异丙基乙胺、三乙胺等和NaH。
在另一个实施方案中，将未保护的伯醇加合物用环化剂在微波条件下处理，形成氮杂环化合物。在另一个实施方案中，将未保护的伯醇加合物用环化剂在加压条件下处理，形成氮杂环化合物。在本发明的一优选实施方案中，将未保护的伯醇加合物和环化剂在微波和加压条件下处理，形成氮杂环化合物。
在环化反应中，在加入环化剂前，将醇-保护的加合物溶解于无水非质子溶剂例如四氢呋喃中。用于准备数份20至30mL含有无水四氢呋喃的反应器的自动取样器的使用，可加速并且按比例扩大制备大量用于使用的无水四氢呋喃的方法。在一优选实施方案中，环化剂是无水TBAF。商业可购买的TBAF(Aldrich，1M，THF溶液)以无水形式提供。在另外的实施方案中，使用前将无水TBAF脱气，优选用氮气或氩气脱气。
将含有在无水溶剂中的醚及环化剂的反应器密封，然后暴露在微波和加压条件下、在100℃至160℃温度下保持10-30分钟。在一个实施方案中，微波条件可用Biotage系统(http://www.biotagedcg.com/)产生。在上述时间末，除去反应器中的溶剂得到残留物，将残留物通过硅胶柱层析纯化得到所需的氮杂环化合物，产率等于或大于70％。与之比较，如公开在WO2004/035547中的合成N-取代的-4-硝基-卤代咪唑类和硝基咪唑并吡喃类的其它合成路线，其报道的产率大约为50％。
形成的氮杂环化合物是在吡喃环的3-位连有醇官能团的咪唑并吡喃。在一实施方案中，游离或盐形式的氮杂环化合物如式(IV)化合物所示：
其中，R1＝硝基、酰基、甲酰基、磺酰基、三氟甲基、氰基、卤素或烷氧基羰基；R2＝2-四氢吡喃基、2-乙氧基乙基、三苯甲基、甲基、乙基、烯丙基、三甲基硅基乙氧基甲基、2，2，2-三氯乙基、苄基、三甲基硅基、叔丁基二甲基硅基、苯基二甲基硅基、三异丙基硅基或(2，3-二甲基-2-丁基)-二甲基硅基；R3＝H、酰基、甲酰基、磺酰基、三氟甲基、氰基、卤素或烷氧基羰基。
在一实施方案中，氮杂环化合物包含在6-位的硝基取代基。在另一个实施方案中，形成的氮杂环化合物是(S)-异构体。在一优选实施方案中，形成的氮杂环化合物是在6-位带有硝基取代基的(S)-异构体。
另一方面，本发明提供了制备氮杂环化合物的方法，其中，氮杂环化合物是烷氧基-6-硝基-2H-3，4-二氢-[2-1b]咪唑并吡喃或芳氧基-6-硝基-2H-3，4-二氢-[2-1b]咪唑并吡喃。在本发明的一个实施方案中，提供了制备式(I)氮杂环化合物的方法，其中，氮杂环化合物是3-烷氧基-6-硝基-2H-3，4-二氢-[2-1b]咪唑并吡喃或3-芳氧基-6-硝基-2H-3，4-二氢-[2-1b]咪唑并吡喃。在另一个实施方案中，氮杂环化合物可以是(S)-或(R)-异构体。在本发明的一个实施方案中，提供了制备式(I)氮杂环化合物的方法，其中，氮杂环化合物是3(R)-四氢吡喃基氧基-6-硝基-2H-3，4-二氢-[2-1b]咪唑并吡喃。在本发明的一优选实施方案中，提供了制备式(I)氮杂环化合物的方法，其中，氮杂环化合物是3(S)-四氢吡喃基氧基-6-硝基-2H-3，4-二氢-[2-1b]咪唑并吡喃。
另一方面，本发明另外包括：将式(IV)所示的化合物
其中，R1＝硝基；R2＝2-四氢吡喃基、2-乙氧基乙基、三苯甲基、甲基、乙基、烯丙基、三甲基硅基乙氧基甲基、2，2，2-三氯乙基、苄基、三甲基硅基、叔丁基二甲基硅基、苯基二甲基硅基、三异丙基硅基或(2，3-二甲基-2-丁基)-二甲基硅基；R3＝H、酰基、甲酰基、磺酰基、三氟甲基、氰基、卤素或烷氧基羰基；
转化为下式化合物：
其中R1＝硝基；R2＝三氟甲氧基苄基；R3＝H。
另一方面，本发明提供了制备本发明化合物的方法，该方法包括：
a)使式(Is)化合物
其中R2如上述化合物(Ip)-(Ir)中所定义；R4如上述化合物(Ip)-(Ir)中所定义；R8是H、烷基、链烯基、芳基、杂烷基、杂链烯基或杂芳基，并且，其中X是Cl、Br、I、-OCOO-异丁烯基、低级烷基、苯基；
与式(It)化合物反应，
其中，Y是N或CH；R9是H、烷基、链烯基、芳基、杂烷基、杂链烯基、杂芳基、邻、间或对位取代的三氟-、三氟甲氧基-、氟-苯基、联苯基、杂芳基、苄基；
或者与式(Iw)化合物反应，
其中Z如上所定义，并且n＝0、1、2或3；
或者与式(Ix)化合物反应，
其中Y和Z如上所定义；
或者与式(Iy)化合物反应，
其中Z如上所定义；
b)使式(Iz)化合物
其中R2如上述化合物(Ip)-(Ir)中所定义；R4如上述化合物(Ip)-(Ir)中所定义；和R3是氢或抗衡离子如Li、Na、K、Mg、Zn、Ca；
与式(Iaa)反应，
其中X是卤素，Cl、Br、I；
或与式(Iab)反应，
其中，R10是H、烷基、链烯基、芳基、杂烷基、氟烷基、氟链烯基、二氟烷基、三氟烷基、五氟乙基、七氟丙基、九氟丁基、杂链烯基、杂芳基、邻、间或对取代的三氟-、三氟甲氧基-、氟-苯基、联苯基、杂芳基、苯并咪唑基、苯并噻唑基、苯并噁唑基、苄基，并且其中X是卤素，Cl、Br、I。
制备本发明化合物的通用方法
流程1阐明了两个重要的中间体6和7。流程2阐明了式(If)化合物的制备，流程3阐明了式(Ig)化合物的制备，流程4阐明了式(i)、(ii)、(Ia)、(Ic)、(Ie)化合物的制备，流程5和流程6阐明了式(Id)化合物的制备。
流程1.1
流程1.2
流程2
流程3
流程4
流程5
流程6
实施例
参照下面的实施例对本发明进行描述。应当理解，本发明不局限于这些实施例。
实施例1
(S)-1-(叔丁基二甲基硅烷基氧基)-3-(2-氯-4-硝基-咪唑-1-基)-丙-2-醇(3)
将2-氯-4-硝基-咪唑(20.0g，0.14mol，100mol％)溶解于无水EtOH(200mL)中，在室温加入无水K2CO3(2.82g，0.020mol，15mol％)，接着加入叔丁基-二甲基-((S)-1-环氧乙烷基甲氧基)-硅烷(22.2mL，0.11mol，0.78mol％)。将反应混合物加热至70℃保持6-10h。然后将溶剂在真空除去，将反应混合物溶解于乙酸乙酯中。有机层用水、0.5 N HCI、水、盐水洗涤数次，将溶剂在真空中除去得到微黄色固体状的醇粗品。将该固体悬浮于乙醚中，过滤，得到无色粉末状的终产物。将剩余的滤液浓缩，将用乙醚沉降产物的过程重复两次。
MS：M+336.3.
熔点：116-118℃.
[α]21D＝-29.43(C＝0.003，MeOH).
实施例2
1-[(S)-3-(叔丁基-二甲基-硅烷基氧基)-2-(四氢-吡喃-2-基氧基)-丙基]-2-氯-4-硝基-1H-咪唑(4)
将(S)-1-(叔丁基-二甲基-硅烷基氧基)-3-(2-氯-4-硝基-咪唑-1-基)-丙-2-醇(3.0g，8.9mmol，100mol％)溶解于二氯甲烷(100mL)中，将新蒸馏的3，4-二氢-2H-吡喃(1.5g，17.8mmol，200mol％)加入该溶液中，接着加入对甲苯磺酸吡啶鎓盐(3.4g，13.4mmol，150mol％)。将反应混合物在室温搅拌24h。用饱和碳酸氢钠水溶液淬灭反应混合物。将有机层分离，水部分用二氯甲烷萃取。将合并有机层用水、盐水洗涤，经MgSO4干燥，将溶剂在真空中除去，得到无色油状的1-[(S)-3-(叔丁基-二甲基-硅烷基氧基)-2-(四氢-吡喃-2-基氧基)-丙基]-2-氯-4-硝基-1H-咪唑。
MS：M+420.6.
实施例3
(S)-2-硝基-6-(四氢-吡喃-2-基氧基)-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b]-[1，3]-噁嗪(5)
将1-[(S)-3-(叔丁基-二甲基-硅烷基氧基)-2-(四氢-吡喃-2-基氧基)-丙基]-2-氯-4-硝基-1H-咪唑(0.74g，1.76mmol，100mol％)溶解于无水四氢呋喃(180mL)中，将TBAF(1M THF溶液，1.76mL，100mol％)加入上述溶液中。将反应管密封，并暴露于微波中在140℃保持7min。将溶剂在真空下除去，将残留物用硅胶纯化，得到微黄色油状的(S)-2-硝基-6-(四氢-吡喃-2-基氧基)-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b]-[1，3]噁嗪。
将(S)-3-(2-氯-4-硝基-咪唑-1-基)-2-(四氢-吡喃-2-基氧基)-丙-1-醇(0.053g，0.172mmol，100mol％)溶解于无水四氢呋喃(17mL)中，将TBAF(1MTHF溶液，0.17mL，100mol％)加入该溶液中。将反应管密封，并暴露于微波中在140℃保持7min。将溶剂在真空下除去，残留物用硅胶纯化，得到微黄色油状的(S)-2-硝基-6-(四氢-吡喃-2-基氧基)-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b]-[1，3]噁嗪。
MS：M+270。
实施例4
(S)-2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-醇(6)
将(S)-2-硝基-6-(四氢-吡喃-2-基氧基)-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b]-[1，3]-噁嗪(4.35g，16.1mmol，100mol％)溶解于HOAc/THF/水4∶2∶1(72∶36∶18ml)，将反应混合物加热至60℃，并搅拌18h。将反应混合物冷却至室温，滴加二氯甲烷将其研磨，沉降得到产物。过滤后，使滤液体积减少，重复数次研磨过程，得到微黄色固体状的(S)-2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-醇。
MS：M+186.4
1H NMR(CD3SOCD3，400MHz)：δ8.07(s，1H)，5.65(s，1H)，4.4(dd，J＝11.3，0.9Hz，1H)，4.3(dt，J＝11.3，2.4Hz，1H)，5.25(m，1H)，4.19(dd，J＝12.9，3.3Hz，1H)，3.95(dt，J＝12.9，2.4Hz，1H)。
熔点：212-214℃.
[α]21D＝-68.46(c＝0.0027，MeOH).
实施例5
(S)-2-硝基-6-[2-(4-三氟甲氧基-苯基)-噻唑-4-基甲氧基]-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪(11)
将4-三氟甲氧基-苯甲酰胺(2.5g，12.2mmol，100％)溶解于25ml二甲氧基乙烷(DME)中，加入Lawesson试剂(2.5g，6.1mmol，50％)，将反应物在室温搅拌过夜。将反应物浓缩，通过硅胶层析纯化，得到黄色固体状的4-三氟甲氧基-硫代苯甲酰胺(M+222.2)。
将4-三氟甲氧基-硫代苯甲酰胺(3.7g，16.6mmol，100mol％)和碳酸氢钾(13.3g，132.7mmol，800mol％)溶解于四氢呋喃(26mL)中，超声5min。然后，将溴代丙酮酸乙酯(6.2mL，49.7mmol，300mol％)加入，将反应物搅拌2h。使反应冷却至0℃，加入2，6-二甲基吡啶(16.4mL，141.0mmol，850mol％)和三氟乙酸酐(9.20mL，66.3mmol，400mol％)在四氢呋喃中的混合物。将反应缓慢升至室温，再搅拌1h。将反应物在真空中浓缩，加入乙酸乙酯。有机层用水洗涤两次，用MgSO4干燥，在真空中将溶剂除去。粗品用硅胶层析纯化，得到白色固体状2-(4-三氟甲氧基-苯基)-噻唑-4-甲酸乙酯(M+318.1)。
将2-(4-三氟甲氧基-苯基)-噻唑-4-甲酸乙酯(3.0g，9.5mmol，100mol％)和LiAlH4(1.0g，26.7mmol，280mol％)在0℃溶解于干燥的四氢呋喃(20mL)中，将反应物搅拌30min。用2mL水，接着用1mL 15％的氢氧化钠溶液淬灭反应。将固体滤掉，用乙酸乙酯洗涤几次。在真空浓缩滤液，得到[2-(4-三氟甲氧基-苯基)-噻唑-4-基]-甲醇。
将[2-(4-三氟甲氧基-苯基)-噻唑-4-基]-甲醇(2.5g，9.1mmol，100mol％)加入到33％HBR的乙酸溶液(access)中，并加热至100℃。将反应冷却至0℃，用片状氢氧化钠淬灭反应，直至pH值为8.0。产物用乙酸乙酯萃取，经MgSO4干燥，在真空下浓缩得到油状粗品，将其用硅胶层析纯化得到4-溴甲基-2-(4-三氟甲氧基-苯基)-噻唑。
在0℃、氩气气氛下，将NaH(60％在矿物油中，0.16g，3.9mmol，150mol％)加入至搅拌的(S)-2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-醇(0.49g，2.64mmol，100mol％)、4-溴甲基-2-(4-三氟甲氧基-苯基)-噻唑(1.05g，3.17mmol，120mol％)和碘化四丁铵(0.05g，0.13mmol，5mol％)的无水DMF(10.0mL)溶液中。使混合物温热至室温并搅拌过夜。使反应冷却至0℃，用冰水淬灭。产物用250mL EtOAc萃取两次，经MgSO4干燥，在真空下浓缩得到棕色油状粗品，将其用反相制备型LC纯化，得到(S)-2-硝基-6-[2-(4-三氟甲氧基-苯基)-噻唑-4-基甲氧基]-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪。
MS：M+443.1.
1H NMR(CD3SOCD3，400MHz)：δ8.03(m，3H)，7.67(s，1H)，7.48(d，J＝8.06Hz，2H)，4.78(abq，J＝12.93，1.69Hz，2H)，4.70(dt，J＝11.96，2.45Hz，1H)，4.48(d，J＝11.82Hz，1H)，4.26(m，3H)。
熔点：140-141℃.
元素分析：C17H13F3N4O5S计算值：C，46.15；H，2.97；N，12.66，实测值：C，45.68；H，2.71；N，12.40.
实施例6
((S)-2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-基氧基)-乙酸(7)
在0℃、氩气气氛下，将NaH(60％在矿物油中，0.13g，3.24mmol，120mol％)加入至搅拌的(S)-2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-醇(0.50g，2.70mmol，100mol％)、溴乙酸叔丁酯(0.48mL，3.20mmol，120mol％)和碘化四丁铵(0.05g，0.14mmol，5mol％)的无水DMF(10.0mL)溶液中。使混合物升温至室温，并搅拌过夜。使反应冷却至0℃，用冰冷的水淬灭。将沉淀物过滤，真空干燥，得到((S)-2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-基氧基)-乙酸叔丁酯。将50％的三氟乙酸的二氯甲烷溶液(100mL)加入到上述酯(1.40g，4.71mmol，100mol％)中，在室温搅拌0.5h。将溶剂在真空下除去，通过加入甲苯，接着蒸发，将微量的三氟乙酸除去。重复该步骤直至得到自由流动的浅白色固体状的((S)-2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b] [1，3]噁嗪-6-基氧基)-乙酸。
MS：M-242.2；
1H NMR(CD3SOCD3，400MHz)：δ8.04(s，1H)，4.59(dt，J＝11.92，2.47Hz，2H)，4.43(d，J＝11.83Hz，2H)，4.20(m，3H).
熔点：178-179℃。
合成12和13的通用方法
在惰性气氛中，将((S)-2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-基氧基)-乙酸(100mol％)溶解于无水二氯甲烷中(0.20M)，加入HATU(120mol％)和DIEA(120mol％)。将反应物在室温搅拌5min后，加入1，2-二氨基-取代的苯(120mol％)。将得到的反应混合物在室温搅拌过夜。将反应物浓缩，并溶于乙酸乙酯中，用水洗涤三次。有机层用无水Na2SO4干燥，浓缩，用反相制备型LC纯化得到浅棕色固体物。将该固体溶解于冰醋酸(0.33M)中，加热至95℃反应30min。将粗反应混合物浓缩，所得的残留物用制备型反相LC纯化，得到白色固体。
实施例7
(S)-2-硝基-6-(6-三氟甲基-1H-苯并咪唑-2-基甲氧基)-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b] [1，3]噁嗪(12)
MS：M+383.9.
1H NMR(CD3SOCD3，400MHz)：δ8.50(s，1H)，8.05(s，1H)，7.86(s，1H)，7.71(d，J＝8.43Hz，1H)，7.49(dd，J＝8.48，1.45Hz，1H)，4.92(s，2H)，4.70(dt，J＝12.04，2.50Hz，1H)，4.48(d，J＝11.99Hz，1H)，4.34(dd，J＝13.31，1.89Hz，2H)，4.24(dd，J＝13.25，2.97Hz，1H).
熔点：120-121℃.
元素分析：C19H20F3N5O6＊HCO2H计算值：C，44.76；H，3.29；N，16.30，实测值：C，45.26；H，3.32；N，16.65。
实施例8
(S)-2-硝基-6-(6-三氟甲氧基-1H-苯并咪唑-2-基甲氧基)-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪(13)
MS：M+399.8.
1H NMR(CD3SOCD3，400MHz)：δ12.73(d，J＝13.72Hz，1H)，8.05(s，1H)，7.55(m，2H)，7.17(m，1H)，4.89(S，2H)，4.70(dt，J＝11.98，2.39Hz，1H)，4.48(d，J＝11.98Hz，1H)，4.32(m，2H)，4.24(dd，J＝13.86，3.57Hz，1H).
熔点：99-100℃.
[α]21D＝-42.844(c＝0.0031.MeOH)。
合成14-21的通用方法
在惰性气氛中，将((S)-2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-基氧基)-乙酸(100mol％)溶解于无水二氯甲烷中(0.20 M)，加入HATU(120mol％)和DIEA(120mol％)。将反应物在室温搅拌5min后，加入胺(120mol％)。将得到的反应混合物在室温搅拌过夜。将反应物浓缩，溶于乙酸乙酯中，用水洗涤三次。有机层用无水Na2SO4干燥，浓缩，用反相制备型LC纯化，得到所需产物。
实施例9
2-((S)-2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-基氧基)-N-(4-三氟甲氧基-苯基)-乙酰胺(14)
MS：M+403.4.
1H NMR(CD3SOCD3，400MHz)：δ9.98(s，1H)，8.08(s，1H)，7.70(d，J＝9.09Hz，1H)，7.31(d，J＝8.48Hz，1H)，4.69(dt，J＝11.97，2.49Hz，1H)，4.46(d，J＝11.86Hz，1H)，4.31(m，2H)，4.27(s，2H)，4.23(dd，J＝13.13，3.02Hz，1H).
熔点：157-158℃，
[α]21D＝-50.01(c＝0.005，MeOH).
元素分析：C15H13F3N4O6计算值：C，44.78；H，3.26；N，13.92，实测值：C，43.67；H，2.87；N，13.36.
实施例10
2-((S)-2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-基氧基)-N-(4-三氟甲氧基-苄基)-乙酰胺(15)
MS：M+417.4
1H NMR(MeOD，400MHz)：δ7.73(s，1H)，7.35(d，J＝8.70Hz，2H)，7.19(d，J＝8.70Hz，2H)，4.72(dt，J＝12.25，2.50Hz，1H)，4.45(d，J＝12.5Hz，1H)，4.40(s，2H)，4.35(dt，J＝11.7，2.5Hz，1H)，4.22-4.3(m，2H)，4.2(d，J＝3.7Hz，2H).
熔点：110-111℃.
[α]21D＝-46.69(c＝0.0027，MeOH).
元素分析：C16H15F3N4O6计算值：C，46.16；H，3.64；N，13.45，实测值：C，46.06；H，3.67；N，13.05.
实施例11
2-((S)-2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-基氧基)-N-[4-(4-三氟甲氧基-苯基)-噻唑-2-基]-乙酰胺(16)
MS：M+486.4.
1H NMR(CD3SOCD3，400MHz)：δ12.31(s，1H)，8.09(s，1H)，8.00(ad，J＝8.80Hz，2H)，7.73(s，1H)，7.42(d，J＝8.65Hz，2H)，4.68(dt，J＝11.95，2.46Hz，1H)，4.46(d，J＝11.86Hz，1H)，4.42(s，2H)，4.35(m，2H)，4.23(dd，J＝14.09，3.88Hz，1H).
熔点：120-121℃.
[α]21D＝-30.67(c＝0.0028，MeOH).
元素分析：C19H20F3N5O6*H2O计算值：C，42.94；H，3.21；N1 13.90，实测值：C，42.65；H，3.31；N，13.48。
实施例12
2-(2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-基氧基)-N-(6-三氟甲氧基-苯并噻唑-2-基)-乙酰胺(17)
MS：M+460.2.
1H NMR(CD3SOCD3，400MHz)：δ12.45(s，1H)，8.12(m，1H)，8.09(s，1H)，7.82(d，J＝8.82Hz，1H)，7.42(m，1H)，4.69(dt，J＝11.99，2.53Hz，1H)，4.46(d，J＝11.54Hz，2H)，4.35(m，2H)，4.23(dd，J＝13.72，3.61Hz，1H).
熔点：89-90℃.
元素分析：C16H12F3N5O6S＊CH3CO2H计算值：C，41.62；H，3.11；N，13.48，实测值：C，41.53；H，2.66；N，13.85。
实施例13
2-((S)-2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-基氧基)-1-[4-(4-三氟甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基]-乙酮(18)
MS：M+472.3.
1H NMR(MeOD，400MHz)：δ7.79(s，1H)，7.12(d，J＝9.2Hz，2H)，6.9(d，J＝9.2Hz，2H)，4.7-4.8(m，1H)，4.45-4.55(m，2H)，4.32-4.42(m，2H)，4.2-4.3(m，2H)，3.7-3.8(m，1H)，3.5-3.7(m，3H)，3.05-3.25(m，3H)，2.95-3.05(m，1H).
熔点：77-79℃.
[α]21D＝-44.46(c＝0.006，MeOH).
元素分析：C19H20F3N5O6计算值：C，48.41；H，4.29；N，18.85，实测值：C，48.28；H，4.07；N，14.85。
实施例14
1-[4-(4-氟-苯基)-哌嗪-1-基]-2-((S)-2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b] [1，3]噁嗪-6-基氧基)-乙酮(19)
MS：M+406.5.
1H NMR(CD3SOCD3，400MHz)：δ8.06(s，1H)，7.03(m.2H)，6.93(m，2H)，4.64(dt，J＝11.94，2.35Hz，1H)，4.39(m，3H)，4.23(m，3H)，3.50(m，4H)，2.93(m，4H).
熔点：73-74℃.
元素分析：C18H2OFN5O5＊0.5HCO2H计算值：C，51.86；H，4.95；N，16.34，实测值：C，51.67；H，4.83；N，15.68。
实施例15
2-((S)-2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-基氧基)-1-[4-(5-三氟甲基-吡啶-2-基)-哌嗪-1-基]-乙酮(20)
MS：M+475.2.
1H NMR(CD3SOCD3，400MHz)：δ8.41(s，1H)，8.06(s，1H)，7.80(dd，J＝9.10，2.5Hz，1H)，6.93(d，J＝9.09Hz，1H)，4.64(dt，J＝11.94，2.35Hz，1H)，4.40(m，3H)，4.23(m，3H)，3.58(m，6H)，3.43(m，2H).
熔点：189-190℃.
[α]21D＝-31.96(C＝0.0026，MeOH).
元素分析：C18H19F3N6O5计算值：C，47.37；H，4.20；N，18.40，实测值：C，47.17；H，3.77；N，18.00.
实施例16
2-((S)-2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-基氧基)-1-[4-(5-三氟甲氧基-1H-苯并咪唑-2-基)-哌啶-1-基]-乙酮(21)
MS：M+511.5.
1H NMR(CD3SOCD3，400MHz)：δ8.05(s，1H)，7.56(d，J＝8.66Hz，1H)，7.48(s，1H)，7.13(d，J＝8.68Hz，1H)，4.64(bd，J＝11.87Hz，1H)，4.35(m，6H)，3.73(bd，J＝12.03Hz，1H)，3.15(m，3H)，2.81(t，J＝11.35Hz，1H)，2.06(m，2H)，1.72(m，2H).
熔点：131-132℃.
元素分析：C21H21F3N6O6＊H2O＊2＊HCO2H计算值：C，44.52；H，4.39；N，13.54，实测值：C，44.30；H，3.79；N，13.60.
实施例17
4-((S)-2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-基氧基甲基)-苯甲酸(22)
在0℃、氩气气氛下，将NaH(60％在矿物油中，0.26g，6.48mmol，120mol％)加入至搅拌的(S)-2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-醇(1.0g，5.40mmol，100mol％)、4-溴甲基苯甲酸甲酯(1.48g，6.48mmol，120mol％)和碘化四丁铵(0.10g，0.27mmol，5mol％)的无水DMF(20.0mL)溶液中。使混合物升温至室温，搅拌过夜。使反应冷却至0℃，用冰冷的水淬灭反应。将沉淀物过滤，并在真空下干燥，得到浅白色固体。
MS：M+333.9.
1H NMR(CD3SOCD3，400MHz)：δ8.02(s，1H)，7.90(d，J＝6.69Hz，2H)，7.43(d，J＝8.23Hz，2H)，4.69(m，3H)，4.46(d，J＝11.91Hz，1H)，4.25(m，3H)，3.83(s，3H).
熔点：169-170℃.
将1N氢氧化钠溶液(3.60mL，3.60mmol，200mol％)加入至上述固体酯(0.60g，1.80mmol，100mol％)的DMF(4.0mL)溶液中，将得到的反应混合物加热至95℃反应过夜。将溶剂在真空下除去，接着加入1.0mL水。然后将反应混合物用冰醋酸酸化至pH 2.0。将产物用EtOAc(3×100mL)萃取，将合并的有机层用无水硫酸钠干燥，浓缩，得到4-((S)-2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-基氧基甲基)-苯甲酸。
MS：M+319.9.
1H NMR(CD3SOCD3，400MHz)：δ12.99(s，1H)，8.02(s，1H)，7.90(d，J＝8.28Hz，2H)，7.41(d，J＝8.39Hz，2H)，4.70(m，3H)，4.46(d，J＝11.89Hz，1H)，4.24(m，3H).
熔点：212-213℃.
实施例18
(S)-2-硝基-6-[4-(5-三氟甲氧基-1H-苯并咪唑-2-基)-苄氧基]-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b] [1，3]噁嗪(23)
在惰性气氛中，将4-((S)-2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-基氧基甲基)-苯甲酸(100mol％)溶解于无水二氯甲烷中(0.20 M)，加入HATU(120mol％)和DIEA(120mol％)。将反应物在室温搅拌5min，然后加入1，2-二氨基-取代的苯(120mol％)。将得到的反应混合物在室温搅拌过夜。将反应物浓缩，并溶解于乙酸乙酯中，用水洗涤三次。有机层用无水Na2SO4干燥，浓缩，得到浅棕色固体，将其溶解于冰醋酸中(0.36M)。将反应混合物加热至95℃反应30min。将粗反应混合物浓缩，将所得的残留物用反相制备型LC纯化，得到最终化合物，为蓬松固体。
MS：M+476.4.
1H NMR(CD3OH，400MHz)：δ8.05(d.J＝8.18Hz，2H)，7.74(s，1H)，7.62(d，J＝8.76Hz，1H)，7.50(m，3H)，7.18(dd，J＝8.73，1.24Hz，1H)，4.87(s，2H)，4.73(m，2H)，4.48(d，J＝12.05Hz，1H)，4.30(m，2H).
熔点：98-99℃.
[α]21D＝-37.81(C＝0.003，MeOH).
实施例19
4-(2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b] [1，3]噁嗪-6-基氧基甲基)-苄腈(24)
在0℃、氩气气氛下，将NaH(60％在矿物油中，0.16g，4.05mmol，150mol％)加到搅拌的2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-醇(0.50g，2.70mmol，100mol％)、4-溴甲基苄腈(0.63g，3.20mmol，120mol％)和碘化四丁铵(0.050g，0.14mmol，5mol％)的无水DMF(12ml)溶液中。将混合物升温至室温，并搅拌4h。用甲醇淬灭反应，减压除去溶剂。将二氯甲烷加到残留物中，将混合物过滤除去无机盐。将有机层真空浓缩，用反相LC纯化，得到4-(2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-基氧基甲基)-苄腈。
MS：M+301.2.
1H NMR(CD3SOCD3.400MHz)：δ8.02(s，1H)，7.80(d，J＝8.30Hz，2H)，7.48(d，J＝8.34Hz，2H)，4.74(abq，J＝13.16，3.32Hz，2H)，4.67(dt，J＝12.02，2.37Hz，1H)，4.47(d，J＝11.91Hz，1H)，4.24(m，3H).
熔点：166-167℃.
实施例20
2-硝基-6-[4-(5-三氟甲氧基-苯并噁唑-2-基)-苄氧基]-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪(25)
在0℃、氩气气氛下，将乙酰氯(3500mol％)加到搅拌的4-(2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-基氧基甲基)-苄腈(100mol％)的乙醇溶液(0.16M)中。将混合物温热至室温，并搅拌5h。将反应物在真空下浓缩，并用于下步反应。将残留物再次溶解于干燥的乙醇中(0.30M)，加入1，2-氨基苯酚(120mol％)和三乙胺(120mol％)，将得到的反应混合物搅拌过夜。将反应物浓缩，终产物用制备型反相LC纯化，得到棕色粉末状的最终化合物。
MS：M+477.0.
1H NMR(CD3Cl，400MHz)：δ8.22(d，J＝8.30Hz，2H)，7.62(s，1H)，7.57(d，J＝8.82Hz，1H)，7.47(d，J＝8.26Hz，2H)，7.40(s，1H)，7.22(m，1H)，4.75(abq，J＝44.57，12.4Hz，2H)，4.65(m，1H)，4.37(d，J＝12.16Hz，1H)，4.17(m，2H).
熔点：187-188℃.
元素分析：C21H15F3N4O6计算值：C，52.94；H，3.18；N，11.75，实测值：C，52.77；H，3.22；N，11.21。
实施例21
(S)-1-(叔丁基-二甲基-硅烷基氧基)-3-(2-氯-4-硝基-咪唑-1-基)-丙-2-醇(26)
将混合物2-氯-4-硝基咪唑(20.0g，0.14mol，100mol％)溶解于无水乙醇(200mL)中，在室温下加入无水碳酸钾(2.82g，0.020mol，15mol％)，然后加入叔丁基-二甲基-((S)-1-环氧乙烷基甲氧基)-硅烷(22.2mL，0.11mol，0.78mol％)。将反应混合物加热至70℃反应6-10h。然后将溶剂在真空中除去，将反应化合物溶解于乙酸乙酯中。有机层用水、0.5N盐酸、水、盐水洗涤几次，在真空中除去溶剂，得到醇粗品(35.7g，90.2％)，为淡黄色固体。将该固体悬浮于乙醚中，过滤得到无色粉末状的最终化合物。将剩余的滤液浓缩，将用乙醚沉降产物的过程重复两次。
MS：M+336.3.
实施例22
1-[(S)-3-(叔丁基-二甲基-硅烷基氧基)-2-(四氢-吡喃-2-基氧基)-丙基]-2-氯-4-硝基-1H-咪唑(27)
将(S)-1-(叔丁基-二甲基-硅烷基氧基)-3-(2-氯-4-硝基-咪唑-1-基)-丙-2-醇(3.0g，8.9mmol，100mol％)溶解于二氯甲烷(100mL)中，将新鲜蒸馏的3，4-二氢-2H-吡喃(1.5g，17.8mmol，200mol％)加到上述溶液中，接着加入对甲苯磺酸吡啶鎓盐(3.4g，13.4mmol，150mol％)。将反应混合物在室温搅拌24h。用饱和碳酸氢钠水溶液将反应混合物淬灭。分离有机层，将水部分用二氯甲烷萃取。将合并的有机相用水、盐水洗涤，用硫酸镁干燥，在真空下除去溶剂，得到无色油状的1-[(S)-3-(叔丁基-二甲基-硅烷基氧基)-2-(四氢-吡喃-2-基氧基)-丙基]-2-氯-4-硝基-1H-咪唑。
MS：M+420.6.
实施例23
(S)-2-硝基-6-(四氢-吡喃-2-基氧基)-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-嗪(28)
将1-[(S)-3-(叔丁基-二甲基-硅烷基氧基)-2-(四氢-吡喃-2-基氧基)-丙基]-2-氯-4-硝基-1H-咪唑(0.74g，1.76mmol，100mol％)溶解于无水四氢呋喃(180ml)中，向该溶液中加入TBAF(1M的四氢呋喃溶液，1.76ml，100mol％)。将反应管密封，暴露于微波下在140℃反应7min。将溶剂在真空下除去，残留物用硅胶纯化，得到淡黄色油状的(S)-2-硝基-6-(四氢-吡喃-2-基氧基)-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b]-[1，3]噁嗪。
实施例24
(S)-2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-醇(29)
将(S)-2-硝基-6-(四氢-吡喃-2-基氧基)-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b]-[1，3]噁嗪(4.35g，16.1mmol，100mol％)溶解于HOAc/THF/水4∶2∶1(72∶36∶18ml)中，将反应混合物加热至60℃，并搅拌18h。将反应混合物冷却至室温，滴加二氯甲烷进行研磨，以沉降产物。过滤后，使滤液体积减少，将研磨过程重复几次，得到淡黄色固体状的(S)-2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-醇。
MS：M+186.4
实施例25
烷基化(S)-2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-醇(29)的通用方法
在0℃、氩气气氛下，将NaH(60％在矿物油中，0.16g，3.9mmol，150mol％)加到搅拌的(S)-2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-醇(2.64mmol，100mol％)、苄基卤化物(120mol％)和碘化四丁铵(0.05g，0.13mmol，5mol％)的无水DMF(10.0ml)溶液中。将混合物升温至室温，并搅拌过夜。将反应冷却至0℃，用冰冷的水淬灭。产物用250ml乙酸乙酯萃取两次，用硫酸镁干燥，在真空下浓缩，得到棕色油状粗品，该其用反相制备LC纯化，得到产物。
实施例26
化合物30用实施例25中描述的方法，由2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-醇(6)和1-溴-4-氯甲基苯制备。
MS：M+356.3
实施例27
化合物31用实施例25中描述的方法，由2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-醇(6)和1-氯甲基-4-三氟甲氧基苯制备。
MS：M+360.3
实施例28
化合物32用实施例25中描述的方法，由2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-醇(6)和1-氯甲基-2-三氟甲氧基苯制备。
MS：M+360.3
实施例29
化合物33用实施例25中描述的方法，由2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-醇(6)和1-溴甲基-3，5-二-三氟甲基苯制备。
MS：M+412.3
实施例30
化合物34用实施例25中描述的方法，由2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-醇(6)和1-溴甲基苯制备。
MS：M+275.7
实施例31
化合物35用实施例25中描述的方法，由2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-醇(6)和1-溴甲基-4-环己基甲氧基苯制备。
MS：M+388.1
实施例32
将4-氟苄基溴(1.89g，10.0mmol)、4-羟基苄醇(1.24g，10.0mmol)和Cs2CO3(6.52g，20.0mmol)的无水乙腈(30ml)混合物加热回流18h。将混合物冷却至室温，过滤，减压除去溶剂，得到浅棕色固体，将其用少量的二氯甲烷研磨，得到36，为浅黄色结晶状固体。
mp：132.0-133.4℃.1H NMR(CDCl3)δ4.63(s，2H)，5.03(s，2H)，6.93-7.11(m，4H).
MS：M+388.1。
实施例33
化合物37用实施例25中描述的方法，由2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-醇(29)和1-氯甲基-4-(4-氟苄氧基)苯制备。后处理后得到浅黄色固体状的37。
Mp：150.2-150.9℃.1H NMR(CDCl3)δ4.09-4.22(m，3H)，4.36(d，12.0Hz，1H)，4.56-4.64(m，2H)，4.70(d，12.0Hz，1H)，5.06(s，2H)，6.96-7.15(m，4H)，7.25-7.46(m，5H).13C NMR(CDCl3)δ48.0，67.6，68.9，69.8，70.9，115.6，116.0，117.4，130.4，130.6，131.1，134.5，148.3，159.5，161.7，164.9.
实施例34
在0℃，将甲磺酰氯(0.78mL，10.0mmol)加到搅拌的29(0.93g，5.0mmol)和三乙胺(2.1mL，15.0mmol)的DMF(40mL)溶液中。然后将反应混合物再在0℃搅拌1h。将溶剂和过量的试剂减压除去。将水(50mL)加到浅棕色残留物中。然后将混合物过滤，将固体用水(50mL)洗涤，得到黄色/白色固体状的38。
Mp：213-214℃.1H NMR(丙酮-d6)δ3.30(s，1H)，4.58(br d，14.1Hz，1H)，4.69(dd，3.3Hz，14.1Hz，1H)，4.77-4.78(m，2H)，5.56-5.60(m，1H)，7.86(s，1H).13C NMR(DMSO-d6)δ37.9，47.6，68.6，69.1，117.9，142.2，146.5.
实施例35
将化合物38(1.68g，6.3mmol)、NaN3(5g，76mmol)的DMF(20mL)混合物在惰性气氛中、于70℃加热48h。将溶剂减压除去。将水(100mL)加到残留物中。将混合物用乙酸乙酯(3×80mL)萃取。将有机萃取物合并，用盐水(200mL)洗涤，第硫酸镁干燥。然后，将溶剂减压除去，得到棕色固体，得其通过柱层析纯化(硅胶，0-5％甲醇的二氯甲烷溶液)，得到39，为黄色固体。
Mp：152.0-152.4℃.1H NMR(丙酮-d6)δ4.36(dt，2.4Hz，13.5Hz，1H)，4.58(dd，3.6Hz，13.5Hz，1H)，4.62-4.74(m，3H)，7.83(s，1H).
实施例36
在氢气气氛(气球)下，将39(40mg，0.19mmol)和Pd/C(10％钯在活性炭上，38mg)的乙酸乙酯(8mL)混合物在室温搅拌2h。TLC(5％的甲醇氯仿溶液)显示起始原料耗尽。同一TLC进一步用25％的甲醇氯仿溶液展开，在Rf＝0.20处显示有一个点。将混合物过滤，减压将溶液浓缩，得到40，为浅棕色膜状物(17mg，50％)。 1H NMR(CD3OD)δ3.54-3.60(m，1H)，3.88(ddd，1.4Hz，5.5Hz，12.8Hz，1H)，4.23-4.30(m，2H)，4.47(ddd，1.6Hz，2.7Hz，12.8Hz，1H)，7.79(s，1H).
实施例37
在室温下，将4-(三氟甲氧基)苯氧乙酰氯(1.2g，4.6mmol)加到搅拌的胺40粗品(叠氮化物还原得到的胺粗品，～1.1mmol)和三乙胺(1.1mL，8.0mmol)的DMF(20mL)溶液中。将反应混合物再在室温搅拌18h。将溶剂和过量的试剂减压除去。加入水(50mL)。将混合物用二氯甲烷(3×50mL)萃取。将有机萃取物合并，用水(2×100mL)洗涤，经硫酸镁干燥。然后，将溶剂减压除去，得到棕色胶状物，将其用制备TLC(用5％甲醇的二氯甲烷溶液洗脱)纯化，得到黄色固体状的41。
Mp：158.0-159.5℃.1H NMR(CDCl3)δ4.18(br d，13.2Hz，1H)，4.29(dd，4.7Hz，13.2Hz，1H)，4.43(dd，1.7Hz，11.7Hz，1H)，4.53-4.62(m，3H)，4.78-4.88(m，1H)，6.82-7.14(m，1，4-二取代模式，4H，芳香H)，7.28(s，1H，咪唑-H)，8.20(br d，7.8Hz，1H，酰胺-H).计算值：C44.78，H3.26，N13.93；实测值：C44.89，H3.25，N13.75.
实施例38
在惰性气氛中，将40(100mol％)溶解于无水DMF中(0.2M)，加入1-(4-三氟甲基-嘧啶-2-基)-哌啶-4-甲酰氯(120mol％)和三乙胺(200mol％)。将得到的反应混合物在室温搅拌过夜。将反应物浓缩，并溶解于乙酸乙酯中，用水洗涤三次。将有机层用无水硫酸钠干燥，浓缩，用反相制备型LC纯化，得到42。
MS：M+442.3
实施例39
将2-氯-4-硝基咪唑(2.6mmol)一次加到在密封管中的2-(4-氟苯基)-环氧乙烷(2.17mmol)的乙醇溶液中，在70℃加热16h。将反应混合物浓缩，将残留物溶解于二氯甲烷中，并过滤。将滤液浓缩得到粗化合物。将粗化合物用硅胶(60-120目)柱纯化，用10％至25％的乙酸乙酯∶石油醚梯度作洗脱剂，得到204mg醇43。
MS：M+251.3
实施例40
在室温下，将醇43(0.7mmol)的四氢呋喃溶液加到悬浮的NaH(使用前用干燥的己烷洗涤)(1.4.mmol)的四氢呋喃混悬液中，在80℃搅拌2h。将溶剂在真空下除去，将残留物溶解于二氯甲烷中，用水、盐水洗涤，干燥(用硫酸钠)。将有机层浓缩得到粗产物。将粗化合物用硅胶(60-120目)、采用15％至25％梯度的乙酸乙酯∶石油醚作洗脱剂纯化，得到45mg目标化合物44。
MS：M+250.2
实施例41
向搅拌的3-氯-1-苯基-1-丙醇(1.1mmol)的干燥二氯甲烷溶液中，加入咪唑(2.33.mmol)，接着加入DMAP(0.11mmol)，搅拌1/2h。然后加入TBDMSCl(4.68mmol)，室温搅拌12h，用TLC监测反应。将反应混合物用水稀释，二氯甲烷(3×30mL)萃取，用纯净水、盐水洗涤，干燥(用硫酸钠)，用旋转蒸发仪在40℃以下减压浓缩。
MS：M+284.9
实施例42
将K2CO3(1.4mmol)和NaI(0.066mmol)加到搅拌的化合物45(0.7mmol)的干燥DMF溶液中，室温搅拌30min。然后，在室温加入化合物2-氯-4-硝基-咪唑(0.84mmol)，并在80℃搅拌过夜，用TLC监测反应。将反应混合物用水稀释，用二氯甲烷(3×25mL)萃取，用水、盐水洗涤，干燥(用硫酸钠)，并在真空下浓缩。粗化合物用中性氧化铝采用30％乙酸乙酯/石油醚为洗脱剂纯化，得到46。
MS：M+396.3
实施例43
在室温，向化合物46(0.5mmol)的四氢呋喃溶液中，加入1MTBAF-THF(1.5.mmol)，并在60℃搅拌12h，用TLC监测反应。将反应混合物在水中淬灭，用二氯甲烷(3×25mL)萃取，用水、盐水洗涤，用硫酸钠干燥，在40℃在真空下浓缩。粗化合物的TLC分析显示存在所期的产物和由简单脱保护衍生的醇。将这两种成分通过硅胶(100-200目)柱层析分离，用40％乙酸乙酯/石油醚作洗脱剂。将醇再次用TBAF-THF在60℃处理，得到另外量的环化产物。
MS：M+246.3
实施例44
将2-氯-4-硝基咪唑(4.11mmol)和三乙胺(1.58mmol)的1，4-二氧六环混合物搅拌30min。然后，将1-辛烯-3-酮(3.16mmol)加到上述混合物中，在封闭管中于60℃搅拌12h。将反应用水稀释，用乙酸乙酯(3×30mL)萃取，用水、盐水洗涤，用硫酸钠干燥并浓缩。粗样品不需进一步纯化，即可用于下一步骤。
MS：M+274.2
实施例45
将Na2BH4(2.2mmol)分批加到预冷(0℃)的化合物48(2.2mmol)的干燥甲醇溶液中，并在0℃搅拌2h。将反应用丙酮淬灭，并搅拌30min，然后蒸发有机溶剂。将反应物用水稀释，并用乙酸乙酯(3×30mL)萃取。有机层用水、盐水洗涤，经硫酸钠干燥，并浓缩。将粗化合物通过短的中性氧化铝柱过滤，用乙酸乙酯为洗脱剂。蒸发掉溶剂得到49。
MS：M+276.2
实施例46
在室温，向化合物49(1.8mmol)的干燥四氢呋喃溶液中，缓慢地加入TBAF(5.4mmol)，并在60℃搅拌12h。将反应物用水稀释，并用乙酸乙酯(3×30mL)萃取。有机层用水、盐水洗涤，用硫酸钠干燥并浓缩，得到粗品50。将得到的化合物通过硅胶(100-200目)纯化，用5％乙酸乙酯∶氯仿作洗脱剂。蒸发掉溶剂得到纯的50。
MS：M+240.3[M]+
实施例47
将2-叠氮基甲基-环氧乙烷(6.5g，65.6mmol)、2-氯-4-硝基-1H-咪唑(10.6g，72.2mmol)、碳酸钾(1.8g，13.1mmol)在干燥的乙醇(100ml)中混合，并在70℃加热18h。在真空下除去溶剂，将粗产物用快速色谱纯化，得到1-叠氮基-3-(2-氯-4-硝基-咪唑-1-基)-丙-2-醇，为浅黄色粘稠固体。
MS：246.61M+＝247.2M-＝245.1
1H NMR(400MHz，CDCl3)：δ7.92(s，1H)，4.35(bs，1H)，4.19-4.14(m，2H)，4.05-3.99(m，1H)，3.49-3.38(m，2H).
将氢化钠(60％在矿物油中)和碘甲烷(120mol％)在-20℃加到1-叠氮基-3-(2-氯-4-硝基-咪唑-1-基)-丙-2-醇(120mol％)的无水DMF(25ml)溶液中，并搅拌4h。将反应混合物用冰冷的水(100ml)淬灭，水层用乙酸乙酯(3×100ml)萃取。将合并的有机层用无水硫酸钠干燥，在真空中浓缩，经快速色谱纯化，得到1-(3-叠氮基-2-甲氧基-丙基)-2-氯-4-硝基-1H-咪唑，为浅黄色粘稠固体，用Staudinger反应将其还原为相应的胺。将1-(3-叠氮基-2-甲氧基-丙基)-2-氯-4-硝基-1H-咪唑(100mol％)和三苯基膦(120mol％)溶解于二氯甲烷中，将反应物在室温搅拌6h。将反应用1N HCl淬灭，得到3-(2-氯-4-硝基-咪唑-1-基)-2-甲氧基-丙胺。
在室温下，将4-(甲氧基)苯甲醛(150mol％)加到搅拌的3-(2-氯-4-硝基-咪唑-1-基)-2-甲氧基-丙胺(由叠氮化物还原得到的胺粗品，～100mol％)的DMF溶液中，接着加入冰醋酸(100mol％)。30min后，加入NaBH3CN(200mol％)。将反应混合物再在室温搅拌18h。将溶剂减压除去。将水(50mL)加到残留物中。将混合物用二氯甲烷(3×50mL)萃取。将有机萃取物合并，用水(100mL)洗涤，经硫酸镁干燥。然后，减压除去溶剂，得到棕色胶状物，将其溶解于DMF中。加入DBU(150mol％)，将反应物在微波中于120℃辐射10min，用制备型HPLC纯化后，得到6-甲氧基-8-(4-甲氧基-苄基)-2-硝基-5，6，7，8-四氢-咪唑并[1，2a]嘧啶。
MS：M+319.3
实施例48
(S)-2-硝基-6-(4-三氟甲基硫烷基-苄氧基)-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪(52)
在0℃、氩气气氛中，将NaH(60％在矿物油中，150mol％)加到搅拌的(S)-2-硝基-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪-6-醇(100mol％)、1-溴甲基-4-三氟甲基硫烷基-苯(120mol％和碘化四丁铵(5mol％)的无水DMF溶液中。将混合物升温至室温，搅拌过夜。将反应物冷却至0℃，并用冰冷的水淬灭。产物用250mL乙酸乙酯萃取两次，经硫酸镁干燥，真空下浓缩，得到棕色油状粗品，将其用反相制备型LC纯化，得到(S)-2-硝基-6-(4-三氟甲基硫烷基-苄氧基)-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b] [1，3]噁嗪，52，
MS：M+376.3
实施例49
2-硝基-6-[4-(4-三氟甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基甲基]-6，7-二氢-5H-咪唑并[2，1-b][1，3]噁嗪(53)
将氯铬酸吡啶鎓(10.54g，48.9mmol)溶解于二氯甲烷(100ml)中，加入硅藻土(10g)，将混悬液搅拌30min。将(2，2-二甲基-1，3-二噁烷-5-基)甲醇(5g，34.2mmol)的干燥二氯甲烷溶液滴加到反应混合物中，在室温搅拌2h。将反应混合物用乙醚(80ml)稀释，搅拌10min，通过硅藻土过滤，用乙醚洗涤几次，在真空中除去溶剂，得到2，2-二甲基-[1，3]二噁烷-5-甲醛粗品，不需进一步纯化，将其用于下一步骤。
将2，2-二甲基-[1，3]二噁烷-5-甲醛(3.52g，24.4mmol)溶解于1，2-二氯乙烷(250ml)中，加入1-[4-(三氟甲氧基)-苯基]-哌嗪(6.01g，24.4mmol)的1，2-二氯乙烷(50ml)溶液。将反应混合物在室温保持1h。将三乙酰氧基硼氢化钠(20.72g，97.7mmol)小量分次地加到反应混合物中。将反应混合物在室温搅拌9h。将水加到反应混合物中，用氯仿萃取。将有机层干燥，浓缩，得到1-(2，2-二甲基-[1，3]二噁烷-5-基甲基)-4-(4-三氟甲氧基-苯基)-哌嗪。
将该哌嗪衍生物(7.09g，18.9mmol)溶解于甲醇(80ml)中，加入水(3ml)，接着加入对甲苯磺酸(3.91g，22.7mol)，将反应混合物在60℃加热回流3h。将反应化合物浓缩，用10％碳酸氢钠水溶液中和，接着用氯仿萃取。在真空中将溶剂除去，得到2-[4-(4-三氟甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基甲基]-丙-1，3-二醇，其不需进一步纯化，即可用于下一步骤。
将氢化钠(2.58g，64.6mmol)在干燥的DMF(100ml)混悬液冷却至-20℃，将上述二醇(4.5g，16.1mmol)的DMF(25ml)溶液加到反应混合物中，搅拌1h。将叔丁基二甲基氯硅烷(2.92g，19.3mmol)的干燥DMF溶液滴加至反应混合物中，并搅拌1小时。将反应混合物用冰冷的水淬灭，并用乙酸乙酯萃取。将有机层用水、盐水洗涤，经硫酸钠干燥，浓缩，通过柱层析纯化，得到3-(叔丁基-二甲基-硅烷基氧基)-2-[4-(4-三氟甲氧基-苯基)-哌嗪-1-基甲基]-丙-1-醇。
1H NMR(400MHz，CDCl3)：δ7.2(d，2H)，6.9(d，2H)，3.9(dd，1H)，3.7(dd，1H)，3.5(h，1H)，3.2(bs，4H)，3.2(m，2H)，2.8(bs，4H)，2.2(m，1H)，1.3(s，9H)，0.1(s，6H).
MS：M+449.6.
将上述醇(100mol％)溶解于DCM中，加入DMAP(0.07mol％)，接着在0℃加入三乙胺(157mol％)和NsCl(100mol％)。将反应混合物升至室温，搅拌5h。在真空中除去溶液，将残留物溶于乙酸乙酯中，用水、0.5N盐酸、水、盐水洗涤，用硫酸镁干燥，过滤并浓缩。残留物不需进一步纯化直接用于下一步。
将粗的间硝基苯磺酸酯(nosylate)溶解于DMF中，加入2-氯-硝基咪唑(150mol％)和碳酸钾(120mol％)，将反应混合物在微波中加热至150℃反应5min。将溶剂除去，并将残留物溶解于乙酸乙酯中，用0.5N盐酸、水、盐水洗涤数次，用硫酸镁干燥。在真空中除去溶剂。将残留物用柱层析纯化，得到1-[3-(叔丁基-二甲基-硅烷基氧基)-2-(2-氯-4-硝基-咪唑-1-基甲基)-丙基]-4-(4-三氟甲氧基-苯基)-哌嗪。
MS：M+578.6.
将1-[3-(叔丁基-二甲基-硅烷基氧基)-2-(2-氯-4-硝基-咪唑-1-基甲基)-丙基]-4-(4-三氟甲氧基-苯基)-哌嗪(100mol％)溶解于无水四氢呋喃中，将TBAF(1M的四氢呋喃溶液，100mol％)加到上述溶液中。将反应管密封，暴露于微波下在140℃反应8min。在真空下除去溶剂，将残留物用硅胶和制备型HPLC纯化，得到淡黄色固体状的化合物53。
MS：M+428.6.
实施例50
如下面流程所示合成化合物54。
实施例51
化合物55根据描述在欧洲药物化学杂志(Eur J Med Chem)，24，1989，631-633中的方法合成。
实施例52：抗结核分枝杆菌活性
测试了受试化合物和对照化合物抗两种参照生物体牛分枝杆菌卡介苗(BCG)巴斯德(Pasteur)(ATCC 35745)和结核分枝杆菌H37Rv(ATCC27294)的MIC值。将所述细菌在添加有10％(v/v)白蛋白-葡萄糖盐水[ADS：0.81％NaCl，5％BSA fraction V(罗氏(Roche)，Mannheim，德国)和2％葡萄糖]、0.2％甘油、0.05％吐温80的Middlebrook 7H9肉汤(BectonDickinson)中培养。
药物敏感性实验采用有些改进的肉汤微量稀释法(NCCLS，国家临床实验标准委员会(National Committee for Clinical Laboratory Standards.生长需氧细菌的稀释抗菌敏感性试验的2003方法；批准标准(2003 Methodsfor Dilution Antimicrobial Susceptibility Tests for Bacteria that GrowAerobically；Approved Standard)，第六版)在平底96-孔板中进行。将链霉素和PA-824用做对照药物。将活跃生长的分支杆菌培养液稀释在完全的7H9肉汤中，以得到OD600-0.04的光密度(大约106 CFU/ml)。将相同体积(100μL)的稀释培养液加到含有系列稀释的药物(100μL)的孔中。将MIC微孔板密封以防止蒸发，并将其在37℃培养4-7天。细菌的生长采用氧化还原染料Alamar blue(Serotec Ltd.，Oxford，UK)或者通过测量光密度(OD600)进行定量。
对于Alamar blue MIC分析而言，将50μl新鲜制备的Alamar Blue和10％吐温80的1∶1混合物加到每个孔中。将微孔板在37℃再培养24h。细菌生长用荧光测量法定量，荧光测量法所用的激发和发射波长分别是530nm和590nm(SpectraMax M2，Molecular Devices)，相对荧光强度单位(RFU)低于15000被认为没有生长。因此，将MIC定义为得到≤15000的RFU读数的最小药物浓度。
对于浊度分析MIC方法而言，7天后记录微孔板的OD600值(SpectraMax M2，Molecular Devices)。将MIC定义为产生由无抗生素生长对照得到的值的≤1/10的吸光率读数的最小药物浓度。两种MIC分析给出一致和可重复的结果；对于对照药物链霉素而言，对牛分支杆菌BCG和结核分枝杆菌H37Rv的MIC值分别是06-0.13和0.25μg/mL。
实施例53：抗克鲁斯锥虫活性
使用克鲁斯锥虫Tulahuen C2C4株。将感染性的无鞭毛体和锥鞭毛体阶段在RPMI 1640培养基中的L-6细胞(大鼠的骨骼成肌细胞系)中、在12.5cm2的组织培养瓶中培养，所述RPMI 1640培养基补加有2mM L-谷氨酰胺和10％加热失活的胎牛血清。无鞭毛体在细胞内生长，分化成锥鞭毛体，并离开宿主细胞。这些锥鞭毛体感染新的L-6细胞，并是在分析中用于引发感染的阶段。所有的培养和分析都在37℃在一个大气压的含有5％CO2空气下进行。
化合物储备溶液用100％二甲基亚砜(DMSO)制备成10mg/mL，如果需要的话，可以加热或超声以溶解样品。使用后，将储备液保存在-20℃。对于该分析，采用完全培养基进一步将化合物稀释到合适的浓度。含有最高药物浓度的孔中的DMSO浓度不超过1％。
分析在无菌的96-孔微孔板上进行，每孔包含含有2×103 L-6细胞的100μL培养基。24h后，将50μL包含从培养基中得到的5×103锥鞭毛体血流型的锥虫混悬液加到各孔中。48h后，将培养基从各孔中除掉，替换为含有或不含系列化合物稀释液的100μL新鲜培养基。此时，L-6细胞应被无鞭毛体感染，在培养基中应当没有游离的锥鞭毛体。使用了7个3-倍化合物稀释液，从90μg/mL至0.123μg/mL。每个化合物一式再份进行测试。为了确证，将活性化合物测试两次。培养96h后，在倒置显微镜下检察微孔板，确保对照的生长和无菌生长。
然后，将底物CPRG/Nonidet(氯酚红-D-吡喃半乳糖(CPRG，罗氏诊断有限公司(Roche Diagnostics Ltd)；15.19mg)和250μL Nonidet P-40溶解于100mL无菌的磷酸盐缓冲溶液(pH7.2)中，得到5×最终所需浓度的在0.25％Nonidet P-40/PBS中的CPRG)，将50μL加至所有孔中。在2-6h内颜色反应变得可见，并可以用分光光度计在540nm读出。将数据转化成图形，S形的抑制曲线得到测定，计算出IC50值。
实施例54：抗杜氏利什曼原虫活性
使用杜氏利什曼原虫株MHOM/ET/67/L82(从Dr.S.Croft，伦敦卫生与热带医学院(London School of Hygiene and Tropical Medicine)处获得)。将该株系保存在叙利亚金仓鼠(Syrian Golden hamster)中。从感染的仓鼠的脾脏中收集无鞭毛体。无鞭毛体在纯性培养物中、在37℃、在一大气压的含有5％CO2的空气中、在pH值5.4、在补加有10％加热失活的胎牛血清(FBS)的SM培养基中(Cunningham I.，原生动物学杂志(J.Protozool.)，24：325-329，1977)生长。
化合物贮备溶液用100％二甲基亚砜(DMSO)制备成10mg/mL，如果需要的话，可以加热或超声以溶解样品。使用后，将储备液保存在-20℃。对于该分析而言，采用完全培养基进一步将化合物稀释到合适的浓度。含有最高药物浓度的孔中的DMSO浓度不超过1％。
分析在无菌的96-孔平底微孔板(Costar，Corning Inc.)上进行，每孔包含100μL含有来自纯性培养物的105无鞭毛体的培养基，每孔含有或不含系列化合物稀释液。无鞭毛体的浓度在CASY细胞分析系统System，Reutlingen，Germany)中测定。在对无鞭毛体计数前，将寄生虫培养物通过22号针两次，以便使无鞭毛体簇分开。
受试化合物的最高浓度是90μg/mL。使用了7个3-倍化合物稀释液，从30μg/mL至0.041μg/mL。每个化合物一式两份进行测试。为了确证，将活性化合物测试两次。培养72h后，在倒置显微镜下检察微孔板，确保对照和无菌条件的生长。
然后，将10 I Alamar blue(12.5mg刃天青溶解于100ml蒸馏水中)加到每个孔中，将微孔板再培养2h。然后，将微孔板用Spectramax GeminiXS微孔板荧光计(Molecular Devices Cooperation，Sunnyvale，CA，USA)采用536nm的激发波长和588nm的发射波长进行读数。
数据用微孔板读数软件Softmax Pro(Molecular Devices Cooperation，Sunnyvale，CA，USA)分析。将荧光减弱(即抑制)用对照培养物的荧光的百分数表示，并对药物浓度绘图。IC50值由软件程序从S形抑制曲线计算得到。
工业应用
本发明的硝基咪唑化合物具有有用的药物性质。具体地讲，所述化合物可以用于治疗和/或预防例如那些由结核分枝杆菌、克鲁斯锥虫或杜氏利什曼原虫引起的感染。