维甲酸类化合物及其用途.pdf

1.  维甲酸类化合物控制细胞分化的用途，其中所述化合物包含疏水基团和极性基团，所述极性基团包含氢键供体，其中所述基团被非多烯接头隔开。

2.  根据权利要求1的用途，其中所述接头比多烯基团不易于发生光异构化。

3.  根据权利要求1或2的用途，其中所述接头包含不饱和基团。

4.  根据任一项前述权利要求的用途，其中所述维甲酸类化合物如式(I)式所示：

其中
V为疏水基团；
W为非多烯接头；和
X为包含氢键供体的极性基团；
或者它们的盐。

5.  根据权利要求4的用途，其中V为式(i)所示的基团：

其中
每个R¹、R²、R³、R⁴和R⁵独立地选自氢，R⁶，任选被1、2、3、4或5个R⁶取代的烃基，以及任选被1、2、3、4或5个R⁶取代的-(CH₂)_k-杂环基，
其中，每个R⁶独立地选自卤素，三氟甲基，氰基，硝基，氧代，＝NR⁷，-OR⁷，-C(O)R⁷，-C(O)OR⁷，-OC(O)R⁷，-S(O)₁R⁷，-N(R⁷)R⁸，-C(O)N(R⁷)R⁸，-S(O)₁N(R⁷)R⁸和R⁹；
每个R⁷和R⁸独立地为氢或R⁹；
R⁹选自烃基和-(CH₂)_k-杂环基，其中每个任选被1、2、3、4或5个独立地选自卤素、氰基、氨基、羟基、C_1-6烷基和C_1-6烷氧基的取代基取代；
k为0、1、2、3、4、5或6；
l为0、1或2；和
m为0、1、2、3、4、5或6；
或者一个或多个R¹和R²、R²和R³、R³和R⁴，以及R⁴和R⁵与它们所连接的原子一起形成碳环或杂环，任选被一个或多个R⁶取代。

6.  根据权利要求5的用途，其中R¹、R²、R³、R⁴和R⁵中仅二个或三个为氢。

7.  根据权利要求6的用途，其中V为以下通式之一所示的基团：

其中每个所述R基团不为氢。

8.  根据权利要求7的用途，其中V为式(v)所示的基团。

9.  根据权利要求8的用途，其中V为式(viii)所示的基团：

其中每个R¹⁰、R¹¹、R¹²、R¹³、R¹⁴和R¹⁵独立地选自氢，R⁶，任选被1、2、3、4或5个R⁶取代的烃基，以及任选被1、2、3、4和5个R⁶取代的-(CH₂)_k-杂环基；
或者R¹⁰和R¹³形成任选被1、2、3、4或5个R⁶取代的C_1-4亚烷基接头。

10.  根据权利要求9的用途，其中每个R¹⁰、R¹¹、R¹²、R¹³、R¹⁴和R¹⁵独立地选自氢和C_1-6烷基。

11.  根据权利要求9的用途，其中V为式(ix)所示的基团：


12.  根据权利要求11的用途，其中每个R¹¹、R¹²、R¹⁴和R¹⁵独立地为氢或C_1-6烷基。

13.  根据权利要求12的用途，其中每个R¹¹、R¹²、R¹⁴和R¹⁵为甲基。

14.  根据权利要求5至13中任一项的用途，其中R⁵选自氢，R⁶，任选被1、2、3、4或5个R⁶取代的烃基，以及任选被1、2、3、4或5个R⁶取代的-(CH₂)_k-杂环基。

15.  根据权利要求14的用途，其中R⁵选自氢，卤素，任选被1、2、3、4或5个R⁶取代的C_1-6烷基，-OR⁷，-S(O)₁R⁷和-N(R⁷)R⁸。

16.  根据权利要求15的用途，其中R⁵选自氢以及C₁、C₂、C₃和C₄烷基。

17.  根据权利要求16的用途，其中R⁵为氢或甲基。

18.  根据权利要求4至17中任一项的用途，其中W为具有2至10个成链原子的接头。

19.  根据权利要求18的用途，其中W为具有2、3、4、5、6、7或8个成链原子的接头。

20.  根据权利要求4至19中任一项的用途，其中W为不饱和基团。

21.  根据权利要求20的用途，其中W包含一个或多个不饱和脂肪族或芳香族基团

22.  根据权利要求21的用途，其中W包含一个或多个独立地选自C_2-6亚烯基、C_2-6亚炔基、亚芳基和杂环亚芳基的基团，其中任何一个任选被1、2、3、4或5个R⁶取代，其中R⁶的定义同权利要求5。

23.  根据权利要求22的用途，其中W包含一个或多个独立地选自C_2-6亚烯基、C_2-6亚炔基、亚苯基和亚萘基的基团，其中任何一个任选被1、2、3、4或5个R⁶取代。

24.  根据权利要求22的用途，其中W包含一个或多个独立地选自C_2-6亚炔基、亚苯基和亚萘基的基团，其中任何一个任选被1、2、3、4或5个R⁶取代。

25.  根据权利要求24的用途，其中W包含一个或多个独立地选自C_2-6亚烯基、C_2-6亚炔基、亚苯基和亚萘基的基团，其中任何一个任选被1、2、3、4或5个R⁶取代。

26.  根据权利要求22至25中任一项的用途，其中W包含至少两个所述基团。

27.  根据权利要求26的用途，其中W为接头-A-B-，其中每个A和B独立地选自C_2-6亚烯基、C_2-6亚炔基、亚芳基和杂环亚芳基，其中任何一个任选被1、2、3、4或5个R⁶取代。

28.  根据权利要求27的用途，其中W为选自
亚烯基；
亚炔基；
-亚苯基-亚烯基-；
-亚烯基-亚苯基-；
-亚苯基-亚炔基-；
-亚炔基-亚苯基-；和
亚萘基的接头；
其中任何一个任选被1、2、3、4或5个R⁶取代。

29.  根据权利要求28的用途，其中W为选自：
亚丙基；
亚乙基；
-亚苯基-亚丙基-；
-亚丙基-亚苯基-；和
亚萘基的接头；
其中任何一个任选被1、2、3、4或5个R⁶取代。

30.  根据权利要求29的用途，其中W不为-亚丙-2-基-亚苯基，其中-亚丙-2-基连接到疏水基团上。

31.  根据权利要求28的用途，其中W为选自
-亚苯基-亚烯基-；
-亚炔基-亚苯基-；和
亚萘基的接头；
其中任何一个任选被1、2、3、4或5个R⁶取代。

32.  根据权利要求31的用途，其中W为选自：
-亚乙炔基-亚苯基-；
-亚苯基-亚丙基-；
和
亚萘基的接头；
其中任何一个任选被1、2、3、4或5个R⁶取代。

33.  根据权利要求4至32的用途，其中X包含-C(O)Z，其中Z包含氢键供体。

34.  根据权利要求33的用途，其中X为-C(O)Z。

35.  根据权利要求33或34的用途，其中Z选自-OH、-O(C_2-6烷基)、-C(O)OH、-NH₂和NHOH。

36.  根据权利要求5的用途，其中所述化合物如式(II)所示：

其中
R¹、R²、R³、R⁴和R⁵的定义同权利要求5至17中的任一项；并且
Z的定义同权利要求33或35；
或它们的盐。

37.  根据权利要求36的用途，其中所述化合物如式(III)所示：

其中R¹⁰、R¹¹、R¹²、R¹³、R¹⁴和R¹⁵的定义同权利要求9或10。

38.  根据权利要求37的用途，其中所述化合物如式(IV)所示：


39.  根据权利要求38的用途，其中每个R¹¹、R¹²、R¹⁴和R¹⁵独立地为氢或C_1-6烷基。

40.  根据权利要求36至39中任一项的用途，其中W的定义同权利要求18至32中任一项。

41.  根据权利要求36的用途，其中所述化合物如以下通式之一所示：


42.  根据权利要求41所述的用途，其中所述化合物如以下通式之一所示：


43.  根据权利要求42的用途，其中R⁵为氢或甲基。

44.  根据权利要求42或43的用途，其中Z为OH。

45.  根据权利要求1的用途，其中所述化合物为本发明所述的化合物6、10、11、12或13。

46.  根据权利要求45的用途，其中所述化合物为本发明所述的化合物10、11或12。

47.  根据任一项前述权利要求的用途，其中所述化合物不为式(XIV)所示的化合物：

其中R^a、R^b、R^c、R^d和R⁵如下：
 

R⁵R^aR^bR^cR^dHH-C(O)OHHHHHH-C(O)OHHHHHHHCH₃H-C(O)OHHHC₂H₅H-C(O)OHHHn-C₃H₇H-C(O)OHHHi-C₃H₇H-C(O)OHHH-OCH₃H-C(O)OHHHCH₃HH-C(O)OHHHH-C(O)OHHHHH-CH₂OHHHHH-CO₂C₂H₅HHHH-SO₂^-Na⁺HHHH-SO₃^-Na⁺HHHH-SO₂C₂H₅HHHHHH-C(O)OHHCH3-C(O)OHHHHH-C(O)OHHCH₃

48.  根据任一项前述权利要求的用途，其中所述细胞为干细胞。

49.  根据权利要求48的用途，其中所述细胞不为全能干细胞。

50.  权利要求1至47中任一项所定义的维甲酸类化合物，其不依赖于用途。

51.  一种控制细胞分化的方法，其包括用权利要求50所述的化合物接触细胞。

维甲酸类化合物及其用途
发明领域
本发明涉及维甲酸类化合物及其用途，例如在细胞分化中的用途。
发明背景
全反式维甲酸(ATRA)及其立体异构体9-顺式维甲酸(9-cis-RA)是维生素A的两种活性代谢产物，已知它们调节很多种生物学过程，包括脊椎动物的发育、生长、增殖和细胞分化。维甲酸类化合物被认为是通过结合配体激活的核受体(RARs)和维甲酸类X受体(RXRs)的不同家族来诱导细胞分化。
天然形成的维甲酸类化合物包括ATRA、9-cis-RA(9CRA)和13-顺式维甲酸(13CRA)，因为它们选择性吸收光，因此被称作发色团。这些分子基本上由三个不同的结构区组成：疏水端、多烯接头和酸性基团。天然形成的维甲酸类化合物的多烯接头是多共轭的，正是这个区域赋予了其吸收光(频率为300-400nm，取决于溶剂)的能力。由于这个特性，这些分子特别容易发生光异构化，并且降解成不同维甲酸异构体的混合物。因此，维甲酸类化合物的浓度水平还表现出随着培养时间显著降低，这是它们降解和代谢的结果。此外，维甲酸类化合物如ATRA是温度敏感性的，且已知其易于氧化。
ATRA的异构化被认为是其代谢途径的重要部分，因为形成的异构体有不同的作用机理。这是重要的一点，也实在是经常被细胞培养室中ATRA的使用者所忽略的。已有报道称ATRA的异构体影响哺乳动物干细胞沿着可选择的系分化的能力有差别，表明在这样的实验中应该非常小心，以避免维甲酸异构化(Murayama等J.Nutr.Sci.Vitaminol 43(167)1977)。当细胞反应是由溶液中存在的异构体的浓度决定时，这就特别相关了。例如，采用维甲酸类化合物诱导多能干细胞分化经常是可变的，形成了由不同比例可选择细胞类型组成的异种细胞培养物。为了降低这种分化反应中的可变性，提高重现性，无论采用什么物质来诱导细胞分化，都必需保证每次使用的物质是相同形式和浓度的。目前，当采用如ATRA及其立体异构体的试剂时，这一点不能保证，它们都对光和热敏感，并且在样品制备条件、原液贮存条件以及培养条件下都易发生异构化。
正是因为不同的异构体对细胞有不同影响，因此已经进行了一些尝试来控制ATRA的敏感性和异构化的倾向。例如，已经评价了多种防止维甲酸顺-反相互转化或者氧化的添加剂，包括牛血清白蛋白(BSA)、纤维蛋白原、溶菌酶、磷脂酰胆碱、N-乙基马来酰亚胺和维生素C(Chen等J.Am.Chem.Soc.126(410)1995；Wang等J Chromatogr 796，283，2003)。但是，向细胞培养基中加入这样的分子并不是所期望的，例如在无血清的培养基中使用BSA是不可能的。
人们需要改进的ATRA替代物，该替代物不会遭遇上述稳定性问题，而且能够容易地用于细胞培养中。
发明概述
本发明基于，至少部分基于这样的成功，即通过非多烯接头来替代天然形成的维甲酸类化合物的多烯接头，能够提高化合物的稳定性，对化合物的生物活性没有明显的影响。共轭多烯接头易于发生光异构化，用非异构官能团替代多烯骨架改善了化合物的稳定性。
因此，本发明的第一方面涉及维甲酸类化合物控制细胞分化的用途，其中所述化合物包含疏水基团和极性基团，所述极性基团包含氢键供体，其中所述基团被非多烯接头分开。本发明还提供了控制细胞分化的方法。
本发明的维甲酸类化合物可以被用于以类似于天然形成的维甲酸类化合物的方式调节干细胞分化。与采用ATRA的常规干细胞培养相比，所述化合物可以以更为一致的方式引导细胞分化，降低可选择的分化细胞类型的变异性和异质性。使用这些试剂具有改善稳定性的益处，可以降低分化细胞培养物中细胞的异质性。稳定的合成的细胞分化调节剂赋予了相对于已有技术明显的优点，将会对生物技术人员具有重要的价值。
将这种技术应用到含甲基和不含甲基的体系(例如6a/6b)是重要的，因为它能控制芳香基和乙烯基的相对旋转方向，对于控制构象具有重要意义，这可以作为开发受体选择性维甲酸类似物的设计原则。式6所示的化合物对调节细胞分化是有效的。式6aii和6bi所示化合物对于调节细胞分化也是有效的，而且是特别稳定的。
作为用于获得维甲酸类衍生物的基本亚单位，芳香基-烯基硼酸酯5a的四氢化萘核已经引起了人们的注意，所述维甲酸衍生物已经被用作引发白血病细胞凋亡的维甲酸类X受体的强效配体，而且这种亚单位是灵活的中间体，可用于开发新的用于干细胞分化的活性维甲酸类化合物。
本发明的化合物可以以不同形式存在，如游离酸、游离碱、酯和其它前药、盐和互变异构体，例如本发明公开的内容包括所述化合物的所有变型。
应该理解，所述的与本发明的特定方面、实施方案或者实施例有关的特征、整数、特性、化合物、化学部分和基团都可以应用于本发明所述的任何其它方面、实施方案或实施例，除非与之相矛盾。
不同实施方案的说明
多烯的
本发明使用的术语“多烯”和“多烯的”的含义是指包含两个或更多个共轭碳-碳双键的脂肪族部分。
烃基
本发明使用的术语“烃基”的含义是指仅由氢原子和氧原子组成的部分。这样的部分可以包括脂肪族和/或芳香族部分。所述部分可以包含1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20个碳原子。烃基的例子包括C_1-6烷基(例如C₁、C₂、C₃或C₄烷基，例如甲基、乙基、丙基、异丙基、正丁基、仲丁基、叔丁基)；芳香基(例如苄基)或环烷基(例如环丙基甲基)取代的C_1-6烷基；环烷基(例如环丙基、环丁基、环戊基或环己基)；烯基(例如2-丁烯基)；炔基(例如2-丁炔基)；芳基(例如苯基、萘基或芴基)及类似物。
烷基
本发明使用的术语“烷基”和“C_1-6烷基”的含义是指具有1、2、3、4、5或6个碳原子的直链或支链烷基部分。该术语的含义是指如甲基、乙基、丙基(正丙基或异丙基)、丁基(正丁基、仲丁基、叔丁基)、戊基、己基及类似物的基团。特别地，烷基可以具有1、2、3或4个碳原子。
烯基
本发明使用的术语“烯基”和“C_2-6烯基”的含义是指具有2、3、4、5或6个碳原子，并且还含有至少一个双键的直链或支链烷基部分，其中可应用的双键要么是E构型，要么是Z构型。该术语的含义是指如乙烯基、2-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基、3-丁烯基、1-戊烯基、2-戊烯基、3-戊烯基、1-己烯基、2-己烯基、3-己烯基及类似物的基团。
炔基
本发明使用的术语“炔基”和“C_2-6炔基”的含义是指具有2、3、4、5或6个碳原子，并且还含有至少一个叁键的直链或支链烷基部分。该术语的含义是指如乙炔基、1-丙炔基、2-丙炔基、1-丁炔基、2-丁炔基、3-丁炔基、1-戊炔基、2-戊炔基、3-戊炔基、1-己炔基、2-己炔基、3-己炔基及类似物的基团。
烷氧基
本发明使用的术语“烷氧基”和“C_1-6烷氧基”的含义是指-O-烷基，其中烷基是直链或支链的且包含1、2、3、4、5或6个碳原子。在一类实施方案中，烷氧基具有1、2、3或4个碳原子。该术语的含义是指如甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、叔丁氧基、戊氧基、己氧基及类似物的基团。
环烷基
本发明使用的术语“环烷基”的含义是指具有3、4、5、6、7或8个碳原子的脂环部分。所述基团可以是桥环或多环体系。更常见的环烷基是单环的。该术语的含义是指如环丙基、环丁基、环戊基、环己基、降冰片基(norbornyl)、二环[2.2.2]辛基及类似物的基团。
芳基
本发明使用的术语“芳基”的含义是指包含6、7、8、9、10、11、12、13、14、15或16个环碳原子的芳香环体系。芳基通常为苯基，但可以是具有两个或多个环的多环体系，其中至少一个是芳香族的。该术语的含义是指如苯基、萘基、芴基、薁基、茚基、蒽基及类似物的基团。
碳环基
本发明使用的术语“碳环基”的含义是指具有3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15或16个碳环原子的饱和(例如环烷基)或不饱和(例如芳基)环部分。特别地，碳环基包括3元至10元环或环体系，特别是五元或六元环，可以是饱和的或不饱和的。碳环部分例如选自环丙基、环丁基、环戊基、环己基、降冰片基、二环[2.2.2]辛基、苯基、萘基、芴基、薁基、茚基、蒽基及类似物。
杂环基
本发明使用的术语“杂环基”的含义是指具有3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15或16个环原子，其中至少一个选自氮、氧、磷、硅和硫的饱和的(例如杂环烷基)或不饱和的(例如芳杂环)杂环部分。特别地，杂环基包括3元至10元环或环体系，更特别的是5元或6元环，可以是饱和的或不饱和的。
杂环部分例如选自环氧乙基、吖丙啶基(azirinyl)、1，2-氧硫杂环戊基(oxathiolanyl)、咪唑基、噻吩基、呋喃基、四氢呋喃基、吡喃基、噻喃基、噻蒽基(thianthrenyl)、异苯并呋喃基、苯并呋喃基、苯并吡喃基(chromenyl)、2H-吡咯基、吡咯基、吡咯啉基、吡咯烷基、咪唑基、咪唑烷基、苯并咪唑基、吡唑基、吡嗪基、吡唑烷基、噻唑基、异噻唑基、二噻唑基、噁唑基、异噁唑基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、哌啶基、哌嗪基、哒嗪基、吗啉基、硫代吗啉基，特别是硫代吗啉代、中氮茚基、异氮茚基、3H-吲哚基、吲哚基、苯并咪唑基、香豆基(cumaryl)、吲唑基、三唑基、四唑基、嘌呤基、4H-喹嗪基、异喹啉基、喹啉基、四氢喹啉基、四氢异喹啉基、十氢喹啉基、八氢异喹啉基、苯并呋喃基、二苯并呋喃基、苯并噻吩基、二苯并噻吩基、酞嗪基、萘啶基(naphthyridinyl)，喹喔啉基、喹唑啉基、喹唑啉基、噌啉基、喋啶基、咔唑基、β-咔啉基、菲啶基、吖啶基、啶基、菲咯啉基、呋咱基(furazanyl)、吩嗪基、吩噻嗪基、吩噁嗪基(phenoxazinyl)、苯并吡喃基、异苯并二氢吡喃基、苯并二氢吡喃基及类似物。
杂环烷基
本发明使用的术语“杂环烷基”的含义是指具有3、4、5、6或7个环碳原子以及1、2、3、4或5个选自氮、氧、磷和硫的环杂原子的饱和杂环部分。所述基团可以是多环体系，但更常见的是单环。该术语的含义是指如氮杂环丁烷基、吡咯烷基、四氢呋喃基、哌啶基、环氧乙基、吡唑烷基、咪唑基、中氮茚基、哌嗪基、噻唑烷基、吗啉基、硫代吗啉基、喹嗪烷基(quinolizidinyl)及类似物的基团。
杂芳基
本发明使用的术语“杂芳基”的含义是指具有5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15或16个环原子，其中至少一个选自氮、氧和硫的芳香杂环体系。所述基团可以是具有两个或多个环的多环体系，其中至少一个是芳香环，但更常见的是单环。该术语的含义是指如嘧啶基、呋喃基、苯并[b]噻吩基、噻吩基、吡咯基、咪唑基、吡咯烷基、吡啶基、苯并[b]呋喃基、吡嗪基、嘌呤基、吲哚基、苯并咪唑基、喹啉基、吩噻嗪基、三嗪基、酞嗪基、2H-苯并吡喃基、噁唑基、异噁唑基、噻唑基、异氮茚基、吲唑基、嘌呤基、异喹啉基、喹唑啉基、喋啶基及类似物的基团。
卤素
本发明使用的术语“卤素”的含义是指F、Cl、Br或I。特别地，卤素可以是F或Cl，其中F更为普遍。
取代的
本发明使用的术语“取代的”的含义是指一个部分的形式，即所述部分中的一个或多个，特别是多达5个，更特别的是1、2或3个氢原子被相应数量的所述取代基独立地相互替换。本发明使用的术语“任选取代”是指取代或者未取代的。
当然，应理解取代基只存在于化学上可能的位置上，本领域技术人员无需过度劳动就能够决定(实验上或理论上)特定的取代是否是可能的。例如，具有游离氢的氨基或羟基如果与带有不饱和键(例如含烯的)的碳原子结合可能是不稳定的。此外，当然应该理解本发明描述的取代基自身可以被任何取代基取代，其受到上述技术人员认可的适宜取代的限制。
独立地
当选自原子或基团列表的两个或多个部分被描述成“每个独立地”的，这意味着这些部分可以是相同的或不同的。因此，每个基团的确定与一个或多个其它基团的确定是无关的。
化合物
本发明提供了维甲酸类化合物控制细胞分化的用途，其中所述化合物包含疏水基团和极性基团，所述极性基团包含氢键供体，其中所述基团被非多烯接头隔开。
与多烯基团相比，优选的非多烯接头不易发生光异构化。优选的接头还可以包含不饱和基团。
在根据本发明优选的用途中，维甲酸类化合物如式(I)所示：

其中
V为疏水基团；
W为非多烯接头；和
X为包含氢供体的极性基团；
或者它们的盐。
在根据本发明优选的用途中，V为式(i)所示的基团：

其中
每个R¹、R²、R³、R⁴和R⁵独立地选自氢，R⁶，任选被1、2、3、4或5个R⁶取代的烃基，以及任选被1、2、3、4或5个R⁶取代的-(CH₂)_k-杂环基，
其中，每个R⁶独立地选自卤素，三氟甲基，氰基，硝基，氧代，＝NR⁷，-OR⁷，-C(O)R⁷，-C(O)OR⁷，-OC(O)R⁷，-S(O)₁R⁷，-N(R⁷)R⁸，-C(O)N(R⁷)R⁸，-S(O)₁N(R⁷)R⁸和R⁹；
每个R⁷和R⁸独立地为氢或R⁹；
R⁹选自烃基和-(CH₂)_k-杂环基，其中每个任选被1、2、3、4或5个独立地选自卤素、氰基、氨基、羟基、C_1-6烷基和C_1-6烷氧基的取代基取代；
k为0、1、2、3、4、5或6；
l为0、1或2；和
m为0、1、2、3、4、5或6；
或者一个或多个R¹和R²、R²和R³、R³和R⁴，以及R⁴和R⁵与它们所连接的原子一起形成碳环或杂环，任选被一个或多个R⁶取代。
在根据本发明进一步优选的用途中，R¹、R²、R³、R⁴和R⁵中仅一个或二个为氢。
在根据本发明优选的用途中，V为以下通式之一所示基团：

其中每个所述R基团不为氢。
优选的V为式(v)所示基团。在本发明优选的化合物中，V为式(viii)所示基团：

其中每个R¹⁰、R¹¹、R¹²、R¹³、R¹⁴和R¹⁵独立地选自氢，R⁶，任选被1、2、3、4或5个R6取代的烃基，以及任选被1、2、3、4和5个R⁶取代的-(CH₂)_k-杂环基；
或者R¹⁰和R¹³形成任选被1、2、3、4或5个R⁶取代的C_1-4亚烷基接头。
优选地，每个R¹⁰、R¹¹、R¹²、R¹³、R¹⁴和R¹⁵独立地选自氢和C_1-6烷基。
在根据本发明优选的用途中，V为式(ix)所示的基团：

优选地，每个R¹¹、R¹²、R¹⁴和R¹⁵独立地为氢或C_1-6烷基。
还优选每个R¹¹、R¹²、R¹⁴和R¹⁵为甲基。
在根据本发明优选的用途中，R⁵选自氢，R⁶，任选被1、2、3、4或5个R⁶取代的烃基，任选被1、2、3、4或5个R⁶取代的-(CH₂)_k-杂环基。
在根据本发明进一步优选的用途中，R⁵选自氢，卤素，任选被1、2、3、4或5个R⁶取代的C_1-6烷基，-OR⁷，-S(O)₁R⁷和-N(R⁷)R⁸。
在根据本发明进一步优选的用途中，R⁵选自氢和C₁、C₂、C₃和C₄烷基。
在根据本发明再进一步优选的用途中，R⁵为氢或甲基。
优选的W为具有2-10个成链原子的接头，例如，具有2、3、4、5、6、7或8个成链原子的接头。
优选的W为不饱和基团。W可以包含一个或多个，例如两个不饱和脂肪族或芳香族基团，例如一个或多个独立地选自C_2-6亚烯基、C_2-6亚炔基、亚芳基和杂环亚芳基的基团，其中任何一个任选被1、2、3、4或5个R⁶取代，其中R⁶的定义同上文。
W可以包含一个或多个独立地选自C_2-6亚烯基、C_2-6亚炔基、亚苯基和亚萘基的基团，其中任何一个任选被1、2、3、4或5个R⁶取代。
W可以包含一个或多个独立地选自C_2-6亚炔基、亚苯基和亚萘基的基团，其中任何一个任选被1、2、3、4或5个R⁶取代。
W可以包含一个或多个独立地选自C_2-6亚烯基、C_2-6亚炔基、亚苯基和亚萘基的基团，其中任何一个任选被1、2、3、4或5个R⁶取代。
在根据本发明优选的用途中，W为接头-A-B-，其中A连接到V上且B连接到X上，其中每个A和B独立地选自C_2-6亚烯基、C_2-6亚炔基、亚芳基和杂环亚芳基，其中任何一个任选被1、2、3、4或5个R⁶取代。接头可以选自
亚烯基；
亚炔基；
-亚苯基-亚烯基-；
-亚烯基-亚苯基-；
-亚苯基-亚炔基-；、
-亚炔基-亚苯基-；和
亚萘基；
其中任何一个任选被1、2、3、4或5个R⁶取代。
优选的接头选自-亚苯基-亚烯基-，-亚炔基-亚苯基-和亚萘基，其中任何一个任选被1、2、3、4或5个R⁶取代。
优选的W为选自
亚丙基；
亚乙炔基、
-亚苯基-亚丙基-、
-亚乙炔基-亚苯基-；和
亚萘基的接头；
其中任何一个任选被1、2、3、4或5个R⁶取代。
在一个实施方案中，W为-亚苯基-亚丙基-接头。
在另一个实施方案中，W为-亚乙炔基-亚苯基-。
在本发明优选的实施方案中，W不为-亚丙-2-基-亚苯基，其中-亚丙-2-基连接到疏水基团上。
在根据本发明优选的用途中，X包含-C(O)Z，其中Z包含氢键供体。优选的X为-C(O)Z。Z可以选自-OH，-C(O)OH，O(C_1-6烷基)，-NH₂和NHOH。优选的Z选自-OH，OCH₃和NHOH。
在根据本发明优选的用途中，所述化合物如式(II)所示：

其中
R¹、R²、R³、R⁴和R⁵的定义同上文，并且
Z的定义同上文。
或它们的盐。
优选的化合物如式(III)所示：

其中R¹⁰、R¹¹、R¹²、R¹³、R¹⁴和R¹⁵定义同上文。
还优选的化合物如式(IV)所示：

在根据本发明优选的用途中，每个R¹¹、R¹²、R¹⁴和R¹⁵独立地为氢或C_1-6烷基。
在根据本发明优选的用途中，所述化合物如以下通式之一所示：

在根据本发明的优选用途中，所述化合物如式(V)、(VI)或(VII)所示。还优选的化合物如式(V)或(VII)所示。
在优选的实施方案中，所述化合物如以下通式之一所示：

在根据本发明的优选用途中，所述化合物如式(IX)、(X)或(XI)所示。还优选的化合物如式(IX)或(XII)所示。
优选的R⁵为氢或甲基。
在根据本发明优选的用途中，所述化合物为本发明所述的化合物6、10、11、12或13，例如本发明所述的化合物10、11或12。
在根据本发明优选的用途中，所述化合物如式(IX)所示：

其中R⁵和Z的定义同上文。优选的R⁵为H或甲基。优选的Z为OH、OCH₃或NHOH。
在根据本发明优选的用途中，所述化合物如式(X)所示：

其中R⁵和Z的定义同上文。优选的R⁵为H或甲基。优选的R⁵为甲基。优选的Z为OH。
在根据本发明优选的用途中，所述化合物如式(XI)所示：

其中R⁵和Z的定义同上文。优选的R⁵为H或甲基。优选的Z为OH。
在根据本发明优选的用途中，所述化合物如式(XII)所示：

其中R⁵和Z的定义同上文。优选的Z为OCH₃。当Z不为OH时，优选的R⁵为甲基。
在根据本发明优选的用途中，所述化合物不为式(XIII)所示的化合物：

在根据本发明优选的用途中，所述化合物不为式(XIV)所示的化合物：

其中R^a、R^b、R^c、R^d和R⁵如下：
 

R⁵R^aR^bR^cR^dHH-C(O)OHHHHHH-C(O)OHHHHHHHCH₃H-C(O)OHHHC₂H₅H-C(O)OHHHn-C₃H₇H-C(O)OHHHi-C₃H₇H-C(O)OHHH-OCH₃H-C(O)OHHHCH₃HH-C(O)OHHHH-C(O)OHHHHH-CH₂OHHHHH-CO₂C₂H₅HHHH-SO₂Na⁺HHHH-SO₃^-Na⁺HHHH-SO₂C₂H₅HHHHHH-C(O)OHHCH₃-C(O)OHHHHH-C(O)OHHCH₃
本发明的另一方面提供了独立于用途的本发明所定义的维甲酸类化合物。
如图所示，可以按照以下常规方案制备本发明的化合物。

根据方案1，通过一系列有效的金属催化的反应，1型的结构可以被转化为5并形成类似物6，所述反应包括在催化剂存在下的两个C-H活化步骤。在制备4b时，可以由1b先后通过Friedel-Crafts乙酰化和Wittig甲基化两步有效地制备出该化合物。
类似地，按照以下所示的方案2，这类方法已经被用于生成化合物10和11。当10a(iii)作为乙炔和烯-内酯衍生物的混合物存在时，10a(i)和(ii)也是用于测定分化过程的有用探针。


如方案3所示，相似的方法可以用于获得相关的体系12和13。在这种情况下，利用钯催化的交叉偶联可以直接转化硼烷化的中间体3a，以获得肉桂酸酯类似物12，或者它可以被容易地转变成萘基体系。
应理解以上详述的过程只是为了说明本发明，不应该被解释为限制。应用本领域技术人员已知的相似或类似试剂和/或条件的方法也可以用于获得本发明的化合物。
可以根据成分的物理化学性质差异，以已知的方式分离任何终产物或中间体的混合物，得到纯的终产物或中间体，例如通过色谱法、蒸馏、分步结晶，或者如果情况适合或可能的话通过成盐。
本发明提到的某些基团(特别是包含杂原子和共轭健的基团)可以以互变异构体的形式存在，所有这些互变异构体都包括在本发明公开的范围内。更常见地，许多种类可以以平衡形式存在，例如在有机酸和它们的对应阴离子的情况下。本发明涉及一个种类的内容相应地包括有关其所有平衡形式的内容。
公开的化合物也可以包含一个或多个不对称碳原子，因此可以表现出光学和/或非对映异构现象。可以采用常规技术，例如色谱法或分步结晶法分离所有的非对映异构体。可以采用常规技术，例如分步结晶法或HPLC技术通过拆分化合物的外消旋体或其它的混合物来分离不同的立体异构体。可选择地，在不引起消旋化或差向异构化的条件下，通过适合的光学活性起始原料的反应，或者通过衍生化，例如采用纯手性酸或胺，随后通过常规方法(例如HPLC、硅胶色谱法)分离非对映异构体衍生物，制备所需的光学异构体。所有的立体异构体都包括在公开的范围内。当公开单个对映体或非对映异构体时，公开内容也包括其它对映体或非对映异构体，还有外消旋体。关于这一点，本发明列举的特定化合物作为特别参考。
本发明公开的化合物中还可以存在几何异构体。本发明公开的内容涵盖了不同的几何异构体及其混合物，它们源自碳-碳双键周围的取代基的排列，这类异构体称之为Z或E构型，其中术语“Z”表示取代基位于碳-碳双键的同侧，E表示取代基位于碳-碳双键的相对侧。
用途
在本发明优选的用途中，提供了本发明定义的维甲酸类化合物在将干细胞分化成至少一种分化的细胞类型中的用途。
在本发明优选的实施方案中，所述干细胞为非人全能干细胞，例如小鼠全能干细胞。
在本发明优选的实施方案中，所述干细胞为多能干细胞，优选人多能干细胞。
在另一个本发明优选的实施方案中，所述干细胞为多能干细胞。
在本发明优选的实施方案中，所述多能干细胞选自造血干细胞、神经干细胞、骨干细胞、肌肉干细胞、间充质干细胞、上皮干细胞(来自如皮肤、胃肠粘膜、肾、膀胱、乳腺、子宫、前列腺的器官和如垂体的内分泌腺)、外胚层干细胞、中胚层干细胞或内胚层干细胞(例如来自如肝、胰腺、肺和血管的器官)。
根据本发明的另一个方面，提供了诱导干细胞分化的方法，其包括以下步骤：
i)在适宜维持所述干细胞的细胞培养基中制备干细胞，其中所述培养基含有本发明定义的维甲酸类化合物；和
ii)在能使所述干细胞分化成至少一种分化的细胞类型的条件下培养所述干细胞。
在本发明优选的方法中，所述干细胞不是全能干细胞。优选的所述干细胞为人的干细胞。
在本发明优选的方法中，所述分化的细胞选自角质形成细胞、成纤维细胞(例如真皮、角膜、肠粘膜、口腔粘膜、膀胱、尿道、前列腺、肝)、上皮细胞(例如真皮、角膜、肠粘膜、口腔粘膜、膀胱、尿道、前列腺、肝)、神经胶质细胞或神经细胞、肝细胞、间充质细胞、肌肉细胞(心肌细胞或肌管细胞)、肾细胞、血细胞(例如CD4+淋巴细胞、CD8+淋巴细胞)、胰腺细胞或内皮细胞。
在本发明优选的方法中，在可见光和/或UV光，不超过50℃(例如-80℃至50℃，通常为-20℃至约40℃)的温度和/或氧化剂，例如空气或DMSO存在下实施所述方法。
本发明的方法可以在间接体内(ex vivo)、体内或体外实施。
本发明的另一个方面提供了照射化合物的方法，其包括用可见光或UV照射本发明定义的维甲酸类化合物。
本发明的另一个方面提供了用于治疗的本发明定义的维甲酸类化合物。
本发明的另一个方面还提供了包含本发明定义的维甲酸类化合物和药学上可接受的载体或赋形剂的药物制剂。
在本发明的另一个方面中，提供了本发明定义的维甲酸类化合物在生产药物中的用途，所述药物用于治疗将受益于维甲酸类治疗的疾病或病征。可以受益于维甲酸类治疗的疾病或病征包括癌症(例如神经瘤)，如痤疮的皮肤障碍，例如烧伤、UV损伤、皮肤老化的皮肤创伤。
参考附图用以下实施例来说明本发明：
图1为饼图，显示了暴露在实验室光照条件下(在11月或12月)1小时(左)和24小时(右)的样品13CRA中天然维甲酸类化合物的相对水平；
图2显示了暴露在实验室光照条件下(在11月或12月)1小时(左)和24小时(右)的样品ATRA中天然维甲酸类化合物的相对水平；
图3显示了暴露在实验室光照条件下(在3月)6小时的样品13CRA(左)和ATRA(右)中天然维甲酸类化合物的相对水平。样品处在阳光直接照射下；
图4显示了暴露在UV光下1小时(左)和12小时(右)的样品13CRA中天然维甲酸类化合物的相对水平；
图5显示了暴露在UV光下1小时(左)和12小时(右)的样品ATRA中天然维甲酸类化合物的相对水平。
图6为玻璃NMR管中D₆-DMSO中的ATRA的¹H NMR(500MHz)谱(d 5.40-7.80)，所述玻璃NMR管在空气中黑暗放置3天后(上图)与暴露在荧光中3天后(下图)作对比。
图7为玻璃NMR管中D₆-DMSO中的EC23(10a(i)(R′＝H))的¹HNMR(500MHz)谱(d7.20-8.10)，所述NMR管在空气中黑暗放置3天后(上图)与暴露在荧光中3天后(下图)作对比。
图8为当人多能胚胎癌干细胞(TERA2.SP12)培养物暴露在10μMATRA或10μM EC23(10a(i)(R′＝H))中时，针对干细胞标记物(ssea-3，tra-1-60)和分化的衍生物(vinis-53，a2b5)的细胞表面抗原表达的流式细胞术分析。
图9为暴露于ATRA；3Me-CEBX(12)；3Me-EC19(10b(ii)R′＝H)；3Me-EC23(10b(i)(R′＝H))；4Me-TTN(6b(i)(R′＝H))7天后，人多能TERA2.c1.SP12胚胎癌干细胞(未分化的)和它们的分化的衍生物上细胞表面抗原表达的流式细胞术分析。全部使用1μM。DMSO用作载体对照。
实施例
实施例1：化合物的合成
根据上述方案1、2和3制备化合物6、10、11、12和13。
实验
所有的反应都在干燥的氮气下进行，采用标准Schlenk技术，或者在Innovative Technology公司的系统1双倍长度手套式操作箱中进行。在转移至手套式操作箱之前烘干玻璃器皿。
用钠/二苯甲酮干燥己烷和THF，用CaH₂干燥乙腈，所有试剂在氮气下蒸馏。溶剂1，4-二氧六环经过三次冷冻-泵送-降低-循环(freeze-pump-low-cycles)脱气。采用Innovative Technology公司的局部改进型SPS-400溶剂纯化系统，在Ar压力下使甲苯通过含有活性氧化铝和BASF-R311催化剂的柱子进行干燥和脱氧。
化合物1，1，4，4-四甲基-1，2，3，4-四氢化萘购自Avocado Chemical公司，并用CaH₂干燥、蒸馏。根据文献的方法合成[Ir(μ-Cl)(COE)₂]₂(Ent等，Inorg.Synth.1990，28，90)、反式-[Rh(Cl)(CO)(PPh₃)₂](Evans等，Inorg.Synth.1966，8，215；和McLeverty等，Inorg.Synth.1968，11，99)和Wittig试剂(Ph₃PMe⁺I^-)。B2pin2由Frontier Scientific公司和NetChem公司赠予。盐酸获自Fisher Scientific，所有其它化合物获自Aldrich Chemical公司，通过GC/MS检验纯度，使用时没有进一步纯化。
在环境温度下，在Varian Inova　500(¹H，¹³C{1H}，HSQC)、Varian C500(¹H，¹³C{1H}，HSQC，HMBC)、Varian Unity　300(¹¹B和¹¹B{1H})和Bruker AC200(¹³C{¹H})仪器上记录NMR谱。质谱和碳谱分别以外加的SiMe₄为基准，以避免氘代溶剂中残留质子和溶剂共振的影响，¹¹B NMR谱以外加的BF₃·OEt₃为基准。元素分析在杜伦大学(the University ofDurham)化学系进行，采用Exeter Analytical公司的CE-440元素分析仪。
GC/MS分析在配备5971质量选择性检测器和7673自动采样器的Hewlett-Packard 5890 Series II气相色谱，或者配备5973N MSD和AnatuneFocus自动液体处理系统/自动采样器的Agilent 6890+GC上进行。使用熔融石英毛细管柱(10m或12m交联的5％苯甲基硅氧烷)，并且烘箱温度以20℃/分钟的速率从50℃升至280℃。使用UHP级氦作为载体气体。使用的螺旋帽自动采样管是由Thermoquest公司提供的，并备有聚四氟乙烯/聚硅氧烷/聚四氟乙烯隔膜和0.2ml微型插入物。
NMR数据确认了每种下列化合物：
中间体3a：6-Bpin-1，1，4，4-四甲基-1，2，3，4-四氢化萘
在充氮的手套式操作箱中，向2ml[Ir(Cl)(COE)₂]₂(23.8mg，26.6×10^-3mmol，2.5mol％)和dtbpy(14.3mg，53.2×10^-3mmol，5mol％)的THF溶液中加入3ml B₂pin₂(270mg，1.06mmol，1当量)和1，1，4，4-四甲基-1，2，3，4-四氢化萘1a(200mg，1.06mmol)混合物的THF溶液(总体积5ml)。剧烈振摇混合物确保充分混合，转移至用Teflon Young′s旋塞密封的安瓿中，并在80℃下加热。3天后，用GC/MS分析混合物，然后抽真空除去溶剂。产物可以进行硅胶层析(己烷：DCM，50:50)，得到242mg(72％)产物3a；熔点＝104-106℃；
中间体4a：6-异丙烯基-1，1，4，4-四甲基-1，2，3，4-四氢化萘
在充氮的手套式操作箱中，将Pd(OAc)₂(1.78mg，7.95×10^-3mmol)和PPh₃(4.15mg，15.9×10^-3mmol)的1，4-二氧六环溶液加到含有1ml6-Bpin-1，1，4，4-四甲基-1，2，3，4-四氢化萘3a(50mg，159×10^-3mmol)和2-溴丙烯(19.1mg，159×10^-3mmol)的1，4-二氧六环溶液(总体积2ml)的安瓿中，该安瓿用TeflonYoung′s旋塞密封。在氮气下，将1ml K₃PO₄水溶液(101mg，477.5×10^-3mmol)加入到混合物中，然后80℃下加热反应混合物。3小时后，在线GC/MS显示硼酸酯化合物转变为烯烃产物。产物用乙酸乙酯萃取，MgSO₄干燥，并进行硅胶层析(己烷：DCM 60:40)得到66mg(90％)4a。
中间体5a.6-(2-Bpin-1-甲基乙烯基)-1，1，4，4-四甲基-1，2，3，4-四氢化萘
在充氮的手套式操作箱中，将89.2mg的B₂pin₂(351×10^-3mmol，1当量)和6-异丙烯基-1，1，4，4-四甲基-1，2，3，4-四氢化萘4a(80mg，0.350mmol)溶于2ml甲苯/乙腈为3:1的溶剂中，加到反式-[Rh(Cl)(CO)(PPh₃)₂](12.1mg，17.5×10^-3mmol，5mol％)的2ml甲苯/乙腈(3:1)混合物的溶液中(总溶剂体积4ml)。剧烈振摇混合物确保充分混合，转移至用Teflon Young′s旋塞密封的安瓿中，然后加热到80℃。通过GC/MS监测反应。3天后，抽真空除去溶剂，重新溶解于己烷/DCM(60:40)的混合物中，然后进行硅胶层析(己烷/DCM，60:40)得到98mg(80％)7；熔点为128-130℃。
化合物6a(i)：TTNPB，4-[2-(5，5，8，8-四甲基-5，6，7，8-四氢化萘-2-基)-丙烯基]苯甲酸(R′＝H)
在手套式操作箱中，将Pd(dppf)Cl₂(33mg，0.04mmol)、5a(142mg，0.4mmol)和4-碘苯甲酸(121mg，0.4mmol)溶解在DMF(15cm³)中，加到Schlenk管中。通过插管加入溶于脱气的H₂O(3cm³)中的K₃PO₄(200mg，0.8mmol)，加热混合物直至GCMS分析显示6a(i)全部被消耗。加入稀HCl_(水溶液)(2cm³)，用DCM(310×cm³)萃取混合物；用稀HCl_(水溶液)(3×10cm³)洗涤有机相，MgSO₄干燥，抽真空浓缩。
4-[2-(5，5，8，8-四甲基-5，6，7，8-四氢化萘-2-基)丙烯基]苯甲酸甲酯6a(i)(R′＝Me)在干燥的、充氮气的手套式操作箱中，将Pd(dppf)Cl₂(33mg，0.04mmol)、4，4，5，5-四甲基-2-[2-(5，5，8，8-四甲基-5，6，7，8-四氢化萘-2-基)丙烯基]-[1，3，2]-二氧杂环戊硼烷5a(0.40g，1.1mmol)、4-碘苯甲酸甲酯(0.24g，0.9mmol)、K₃PO₄·2H₂O(0.57g，2.3mmol)和脱气的DMF(15mL)加到Young′s旋塞密封的厚壁玻璃管中。将玻璃管连接到Schlenk管路上，通过插管加入脱气的水(3mL)。80℃下加热混合物直至GCMS分析显示起始原料完全消耗(2天)。加入稀HCl_(水溶液)(2mL)，用DCM(3×10mL)萃取混合物。用稀HCl_(水溶液)(3×10mL)洗涤有机相，MgSO₄干燥并且抽真空浓缩。混合物通过二氧化硅塞过滤，用己烷，然后用10％DCM/己烷洗脱，抽真空除去溶剂。由热EtOH重结晶得到的产物6a(i)(R′＝Me)为疏松的白色粉末(0.28g，84％)；熔点为137-139℃。
3-[2-(5，5，8，8-四甲基-5，6，7，8-四氢化萘-2-基)丙烯基]-苯甲酸甲酯6a(ii)(R′＝Me)在干燥的、充氮气的手套式操作箱中，将Pd(dppf)Cl₂(33mg，0.04mmol)、4，4，5，5-四甲基-2-[2-(5，5，8，8-四甲基-5，6，7，8-四氢化萘-2-基)-丙烯基]-[1，3，2]-二氧杂环戊硼烷5a(0.40g，1.1mmol)、3-碘苯甲酸甲酯(0.24g，0.9mmol)、K₃PO₄·2H₂O(0.57g，2.3mmol)和脱气的DMF(15mL)加到用Young′s旋塞密封的厚壁玻璃管中。将玻璃管连接到Schlenk管路上，通过插管加入脱气的H₂O(3mL)。80℃下加热混合物直至GCMS分析显示起始原料完全消耗(2天)。加入稀HCl_(水溶液)(2mL)，用DCM(3×10mL)萃取混合物。用稀HCl_(水溶液)(3×10mL)洗涤有机相，MgSO₄干燥并抽真空浓缩。混合物通过二氧化硅塞过滤，用己烷，然后用10％ DCM/己烷洗脱，抽真空除去溶剂。由热EtOH重结晶得到的产物6a(ii)(R′＝Me)为疏松的白色粉末(0.25g，75％)；熔点为86-88℃。
中间体：2，5-二氯-2，5-二甲基己烷
将浓HCl(37％v/v，d＝1.18，250ml)小心地加到500ml锥形瓶中的2，5-二甲基-2，5-己二醇(20g，137mmol)中。将混合物搅拌24小时，然后过滤，沉淀物用水洗涤3次，每次200ml。白色结晶重新溶解于乙醚中，用100ml水洗涤，然后用MgSO₄干燥。抽真空除去溶剂得到2，5-二氯-2，5-二甲基己烷12.9g(50％)，为白色固体；熔点＝62-64℃。
中间体1b：1，1，4，4，6-五甲基-1，2，3，4-四氢化萘的合成
在配备磁力搅拌棒和回流冷凝器的250ml圆底烧瓶中，加入2，5-二氯-2，5-二甲基己烷(10g，54.5mmol)、甲苯(10g，110mmol)和50ml DCM。剧烈搅拌溶液，缓慢加入AlCl₃(100mg0.75mmol)，导致迅速生成气态HCl。将反应混合物在室温下搅拌30分钟，然后再回流15分钟，得到红色溶液。冷却后，将10ml的20％HCl水溶液加到搅拌的溶液中，反应混合物变成澄清的/白色的。用水洗涤有机层，用2×100ml己烷萃取，MgSO₄干燥，过滤并浓缩。利用Kugelrohr蒸馏(40-100℃，3×10^-4托)得到1b的分析纯样品(10.5g，92％)；熔点为30-32℃。
中间体：1-(3，5，5，8.8-五甲基-5，6，7，8-四氢化萘-2-基)乙酮
向配备磁力搅拌棒和回流冷凝器且包含乙酰氯(2.3g，29.7mmol)和50ml DCM的250ml三颈圆底烧瓶中加入1，1，4，4，6-五甲基-1，2，3，4-四氢化萘1b(5g，24.8mmol)，然后缓慢地加入(每份约0.5g)AlCl₃(7.5g，56.2mmol)。将褐色混合物搅拌30分钟，然后加热回流15分钟。必需再加入AlCl₃(1-2g)以使反应完成。将冷却的反应混合物倒入200ml剧烈搅拌的冰水中，然后用50ml 20％盐酸水溶液酸化，加入100ml乙酸乙酯。持续搅拌直至有机层变黄15分钟。用乙酸乙酯(2×100ml)萃取有机层，MgSO₄干燥，过滤并抽真空浓缩。采用Kugelrohr蒸馏(80-120℃，3×10^-4托)得到1-(3，5，5，8，8-五甲基-5，6，7，8-四氢化萘-2-基)乙酮的分析纯样品5.31g(88％)，白色固体；熔点为54-56℃。
中间体4b：6-异丙烯基-1，1，4，4，7-五甲基-1，2，3，4-四氢化萘的合成
在充氮的手套式操作箱中，向配备磁力搅拌棒且包含1-(3，5，5，8，8-五甲基-5，6，7，8-四氢化萘-2-基)乙酮(0.5g，2.05mmol)和50ml干燥THF的250ml圆底烧瓶中加入[⁺PPh₃MeI^-](1.24g，3.07mmol)，然后加入^tBuOK(343g，3.06mmol)。室温下搅拌混合物。24小时后，在线GC/MS分析显示羰基化合物完全转化为烯烃产物。过滤混合物除盐。抽真空除去溶剂，得到的固体重新溶解在己烷中，然后在冰箱中冷却24小时来结晶PPh₃O。过滤混合物，并再次冷却除去多余的PPh₃O。该步骤必须至少重复4次以除去所有的PPh₃O。最后，抽真空除去溶剂得到纯的烯烃。可选择的更快的纯化方法是过滤除盐后，包括抽真空浓缩以及随后的Kugelrohr蒸馏(100-140℃ 3×10^-4托)，得到4a的分析纯样品(396mg，80％)；熔点为39-40℃。
中间体5b：6-(2-Bpin-1-甲基乙烯基)-1，1，4，4，7-五甲基-1，2，3，4-四氢化萘
在充氮的手套式操作箱中，将B₂pin₂(201mg，0.79mmol)和6-异丙烯基-1，1，4，4，7-五甲基-1，2，3，4-四氢化萘4b(200mg，826×10^-3mmol)溶于2ml 3:1的甲苯/乙腈中，加到反式-[Rh(Cl)(CO)(PPh₃)₂](28.5mg，41.3×10^-3mmol)溶于2ml甲苯/乙腈(3:1)混合物的溶液中(总溶剂体积4ml)。剧烈振摇混合物确保充分混合，转移至用Teflon Young′s旋塞密封的安瓿中，然后加热至80℃。在线GC/MS监测反应。3天后，抽真空除去溶剂，得到的固体重新溶解在己烷/DCM(60:40)的混合物中，然后进行硅胶层析，以己烷/DCM(60:40)洗脱，得到151mg产物5b(50％)，为白色固体；熔点＝78-80℃。
中间体7a：6-溴-1，1，4，4-四甲基-1，2，3，4-四氢化萘
在0℃、氮气下，向1，1，4，4-四甲基-1，2，3，4-四氢化萘1a(10.0g，53.0mmol)的DCM(60cm³)溶液中加入Br₂(15.58g，97.5mmol)。2小时内滴加BF₃-Et₂O(8.27g，58.3mmol)的DCM(10cm³)溶液。反应混合物用40/60的EtOAc/己烷(150cm³)稀释，并用饱和的Na₂SO₃溶液(100cm³)、饱和的NaHCO₃溶液(100cm³)和H₂O(100cm³)洗涤。有机层用MgSO₄干燥，过滤，抽真空除去溶剂得到黑褐色油状物。采用Kugelrohr蒸馏(120℃，8×10^-3mbar)得到的7a为浅黄色结晶(11.02g，77.8％)；熔点为43℃。
中间体7b：6-溴-1，1，4，4，7-五甲基-1，2，3，4-四氢化萘
在0℃、氮气下，向1，1，4，4，6-五甲基-1，2，3，4-四氢化萘1b(4.00vg，19.78mmol)的DCM(40cm³)溶液中加入Br₂(5.69g，35.60mmol)，在2小时时间内滴加BF₃·Et₂O(3.08g，21.76mmol)的DCM(10cm³)溶液。反应混合物搅拌1小时，然后用40/60EtOAc/己烷(150cm³)稀释，并用饱和的Na₂SO₃溶液(100cm³)、饱和的HCO₃溶液(100cm³)和H₂O(100cm³)洗涤。有机层用MgSO₄干燥，过滤，除去溶剂得到的7b为白色、疏松粉末(4.98g，89.5％)；熔点为91℃。
中间体8a：9-甲基-4-(5，5，8，8-四甲基-5，6，7，8-四氢化萘-2-基)丁-3-炔-2-醇(P＝二甲基甲醇)
将PdCl₂(0.331g，1.87mmol)、Cu(OAc)₂(0.274g，1.87mmol)、7a(5.0g，18.71mmol)和PPh₃(2.45g，9.35mmol)置于500cm³Schlenk烧瓶中，烧瓶抽真空并再用N₂气填充，反复3次。通过插管加入干燥的、脱气的三乙胺(150cm³)，通过注射器加入2-甲基丁-3-炔-2-醇(4.72g，56.13mmol)。溶液在氮气下，70℃搅拌3天。抽真空除去溶剂，并将残留物溶解在己烷中，通过硅胶塞过滤，采用己烷，然后是10％的EtOAC/己烷洗脱。用稀HCl_(水溶液)溶液(100cm³)洗涤EtOAC/己烷溶液，MgSO₄干燥并除去溶剂得到8a(P＝二甲基甲醇)，灰白色固体(2.25g，45％)；熔点为107℃。
中间体8a(P＝TMS)：三甲基-(5，5，8，8-四甲基-5，6，7，8-四氢化萘-2-基乙炔基)硅烷
在氮气下，将PdCl₂(0.55g，3.1mmol)、Cu(OAc)2(0.62g，3.1mmol)、7a(8.3g，31.0mmol)和PPh₃(4.06g，15.53mmol)置于500cm³的Schlenk烧瓶中。通过插管加入干燥的、脱气的三乙胺(150cm³)，通过注射器加入TMSA(6.09g，62.1mmol)。在氮气下，70℃搅拌溶液过夜，直至GCMS分析显示反应完成(18小时)。抽真空除去溶剂，残留物溶解在己烷中，通过二氧化硅塞过滤，用己烷洗脱，MgSO₄干燥。抽真空除去溶剂得到的8a(P＝TMS)为粘稠的橙色油状物(7.42g，84％)，其中还包含大约10％的TMS二炔和其它含杂质的TMS；m/z(EI-MS)284(25％，M⁺)，269(100％，Me损失)。
中间体9a：6-乙炔基-1，1，4，4-四甲基-1，2，3，4-四氢化萘
将2-甲基-4-(5，5，8，8-四甲基-5，6，7，8-四氢化萘-2-基)丁-3-炔-2-醇8a(P＝二甲基甲醇)(7.42g，26.1mmol)溶于100cm³的1:5的甲苯/MeOH中，加入新的粉末状KOH(2.92g，52.3mmol)。搅拌溶液直至GCMS分析显示反应完成(18小时)。加入1:1的己烷/H₂O(100cm³)分离极性和非极性溶剂。混合物用稀HCl_(水溶液)溶液(100cm³)洗涤，然后用水洗涤(2×100cm³)。分离有机层，MgSO4干燥并抽真空除去溶剂得到的9a为粘稠的橙色油状物(4.97g，90％)。
化合物10a(i)：4-(5，5，8，8-四甲基-5，6，7，8-四氢化萘-2-基乙炔基)苯甲酸(R′＝H)
在氮气下，将CuI(0.0164g，0.0321mmol)、4-碘苯甲酸(0.797g，3.21mmol)和Pd(PPh₃)₂Cl₂(0.0225g，0.0321mmol)置于250cm³的Schlenk烧瓶中，加入9a(1.224g，5.77mmol)。通过插管加入干燥的、脱气的Et₃N(150cm³)，在氮气下搅拌反应混合物3天。抽真空将Et₃N的体积减少50％，残留的混合物用Et₂O(100cm³)稀释，在用MgSO4干燥前用5％HCl_(水溶液)溶液(3×80cm³)和盐溶液(3×80cm³)洗涤。旋转蒸发器上除去溶剂，真空干燥得到粗产物。硅胶层析(己烷/Et₂O梯度洗脱)纯化得到10a(i)，由己烷重结晶得到灰白色粉末(0.30g，28％)；熔点为254-256℃。
化合物6b(i)：4-[2-(3，5，5，8，8-五甲基-5，6，7，8-四氢化萘-2-基)丙烯基]苯甲酸(R′＝H)
在手套式操作箱中，将Pd(dppf)Cl₂(33mg，0.04mmol)、5b(150mg，0.4mmol)和4-碘苯甲酸(121mg，0.4mmol)溶解在DMF(15cm³)中，并加到Schlenk管中。通过插管加入K₃PO₄(200mg，0.8mmol)的脱气水的溶液(3cm³)，加热混合物直至GCMS分析显示5b完全被消耗。加入稀HCl_(水溶液)(2cm³)，用DCM(3×10cm³)萃取混合物；有机相用稀HCl_(水溶液)(3×10cm³)洗涤，MgSO₄干燥，抽真空浓缩。
4-[2-(3，5，5，8.8-五甲基-5，6，7，8-四氢化萘-2-基)丙烯基]苯甲酸甲酯6b(i)(R′＝Me)在干燥的、充氮气的手套式操作箱里，将Pd(dppf)Cl₂(28mg，0.03mmol)、4，4，5，5-四甲基-2-[2-(3，5，5，8，8-五甲基-5，6，7，8-四氢化萘-2-基)丙烯基]-[1，3，2]-二氧杂环戊硼烷5b(0.30g，0.82mmol)、4-碘苯甲酸甲酯(0.18g，0.68mmol)、K₃PO₄·2H₂O(0.42g，1.7mmol)和脱气的DMF(15mL)加到用Young′s旋塞密封的厚壁玻璃管中。玻璃管接到Schlenk管路上，通过插管加入脱气的H₂O(3mL)。80℃下加热混合物直至GCMS分析显示起始原料完全被消耗(2天)。加入稀HCl_(水溶液)(2mL)，用DCM(3×10mL)萃取混和物。用稀HCl_(水溶液)(3×10mL)洗涤有机相，MgSO₄干燥并抽真空浓缩。混合物通过二氧化硅塞过滤，采用己烷，随后是10％的DCM/己烷洗脱，抽真空除去溶剂。由热EtOH重结晶得到产物6b(i)(R′＝Me)，为疏松的白色粉末(0.22g，86％)；熔点为137-139℃。
3-[2-(3，5，5，8，8-五甲基-5，6，7，8-四氢化萘-2-基丙烯基)苯甲酸甲酯6b(ii)(R′＝Me)在干燥的、充氮气的手套式操作箱里，将Pd(dppf)Cl₂(285mg，0.03mmol)，4，4，5，5-四甲基-2-[2-(3，5，5，8，8-五甲基-5，6，7，8-四氢化萘-2-基)丙烯基]-[1，3，2]-二氧杂环戊硼烷5b(0.30g，0.82mmol)、3-碘苯甲酸甲酯(0.18g，0.68mmol)、K₃PO₄·2H₂O(0.42g，1.7mmol)和脱气的DMF(15mL)加到用Young′s旋塞密封的厚壁玻璃管中。玻璃管连接到Schlenk管路上，通过插管加入脱气的H₂O(3cm³)。80℃下加热混合物，直至GCMS分析显示起始原料完全被消耗(2天)。加入稀HCl_(水溶液)(2mL)，用DCM(3×10mL)萃取混和物。用稀HCl_(水溶液)(3×10mL)洗涤有机相，MgSO₄干燥，抽真空浓缩。混合物通过二氧化硅塞过滤，用己烷，然后是10％的DCM/己烷洗脱，抽真空除去溶剂。由热EtOH重结晶得到的产物6b(ii)(R′＝Me)为疏松的白色粉末(0.22g，86％)；熔点为91-92℃。
4-(3，5，5，8，8-五甲基-5，6，7，8-四氢化萘-2-基乙炔基)苯甲酸甲酯10b(i)(R′＝Me)在氮气下，将Pd(PPh₃)₂Cl₂(29mg，0.042mmol)、CuI(8mg，0.004mmol)、4-碘苯甲酸甲酯(1.1g，4.2mmol)和6-乙炔基-1，1，4，4，7-五甲基-1，2，3，4-四氢化萘9b(1.0g，4.4mmol)置于250mL Schlenk烧瓶中。通过插管加入干燥的脱气的Et₃N(100mL)。在氮气下搅拌进行反应3天。抽真空除去溶剂，残留物通过SiO₂塞过滤，用己烷(200mL)和50/50的DCM/己烷(200mL)洗脱。抽真空蒸发DCM/己烷部分，得到淡褐色固体。由EtOH重结晶得到10b(i)(R′＝Me)，白色针状物(0.12g，77％)；熔点为135-137℃。
3-(3，5，5，8，8-五甲基-5，6，7，8-四氢化萘-2-基乙炔基)苯甲酸甲酯10b(ii)(R′＝Me)在氮气下，将Pd(PPh₃)₂Cl₂(29mg，0.042mmol)、CuI(8mg，0.0042mmol)、3-碘苯甲酸甲酯(1.1g，4.21mmol)和6-乙炔基-1，1，4，4，7-五甲基-1，2，3，4-四氢化萘9b(1.0g，4.42mmol)置于250mL Schlenk烧瓶中。通过插管加入干燥的脱气的Et₃N(100mL)。在氮气下搅拌进行反应3天。抽真空除去溶剂，残留物通过SiO₂塞过滤，用己烷(200mL)和50/50的DCM/己烷(200mL)洗脱。抽真空蒸发DCM/己烷部分得到淡褐色固体。由EtOH重结晶得到的10b(ii)(R′＝Me)为白色针状物(0.11g，71％)；熔点为115-117℃。
化合物11a(ii)：3-(5，5，8，8-四甲基-5，6，7，8-四氢化萘-2-基乙炔基)苯氧肟酸在氩气气氛下，搅拌N，O-双(三甲基硅烷基)羟胺(0.2ml，0.92mmol)和干燥的THF(2ml)，冷却至-78℃。将正-BuLi(0.37ml的2.5M的己烷溶液)缓慢加到搅拌的溶液中，使之再冷却至-78℃。将10a(ii)(160mg，0.462mmol)加到搅拌的溶液中(仍然在氩气下)。在-78℃下搅拌2小时，然后使之升温至室温并搅拌过夜。然后加热回流溶液5小时，溶液变混浊(产物形成？)。然后用10％HCl(～4ml)停止反应，并搅拌1小时。向溶液中加入H₂O(4ml)，用乙酸乙酯(3×15ml)萃取。用盐水(7ml)洗涤混合的有机物，干燥(MgSO₄)，过滤，除去溶剂得到粗油状物(170mg)。通过硅胶层析分离140mg混合物得到11a(ii)，淡黄色固体(55mg，40％)。固体经热乙腈重结晶得到炽白色固体。
化合物12(i)(R＝H，R′＝H)
在氮气气氛下，将3a(515mg，1.6mmol)、4-溴肉桂酸(396mg，1.7mmol，1.1当量)、Pd(PPh₃)₄(58.7mg，51μmol)和Ba(OH)₂·8H₂O(1.26g，4.0mmol)溶解在脱气的N，N-二甲基乙酰胺/纯水(5:1，17ml)的混合物中。固体没有完全溶解。在密封管中80℃下加热进行反应3天，用稀盐酸(2ml)停止反应，用EtOAc(50ml)萃取。用盐水(1×10ml)和稀盐酸(3×20ml)洗涤有机相；混合的水洗涤液用EtOAc(2×50ml)反萃取。混合的有机层用MgSO₄干燥，过滤并抽真空浓缩。灰白色粗产物用快速硅胶层析纯化(THF作为洗脱剂)，首先由热THF重结晶，然后在-18℃下用丙酮重结晶，得到白色结晶固体12(i)(360mg，收率为66％)。
3-[4-(3，5，5，8，8-五甲基-5，6，7，8-四氢化萘-2-基)-苯基]丙烯酸甲酯12(i)(R＝Me，R′＝Me)在干燥的、充N₂的手套式操作箱里，将Pd(dppf)Cl₂(23mg，0.028mmol)，5，5-二甲基-2-(3，5，5，8，8-五甲基-5，6，7，8-四氢化萘-2-基)-[1，3，2]-二氧杂环戊硼烷3a(R＝Me)(0.20g，0.64mmol)、K₃PO₄·2H₂O(0.29g，1.16mmol)和4-(3-溴苯基)丙烯酸甲酯(0.14g，0.58mmol)，以及脱气的DMF(10mL)和H₂O(2mL)置于配备Young′s旋塞的厚壁玻璃管中。80℃下加热混合物直至GCMS分析显示反应完成(2天)。加入稀HCl_(水溶液)(2mL)，用Et₂O(3×10mL)萃取混合物。用稀HCl_(水溶液)(3×10mL)洗涤有机相，MgSO₄干燥，并抽真空浓缩。混合物通过二氧化硅塞过滤，用己烷，然后用10％DCM/己烷洗脱，抽真空除去溶剂。由热EtOH重结晶得到的产物12(i)(R＝Me，R′＝Me)为疏松的白色粉末(0.17g，80％)；熔点为152-153℃。
3-[3-(3，5，5，8，8-五甲基-5，6，7，8-四氢化萘-2-基)苯基]丙烯酸甲酯12(ii)(R＝Me，R′＝Me)在干燥的、充N₂的手套式操作箱里，将Pd(dppf)Cl₂(23mg，0.028mmol)、5，5-二甲基-2-(3，5，5，8，8-五甲基-5，6，7，8-四氢化萘-2-基)-[1，3，2]二氧杂环戊硼烷3a(R＝Me)(0.2g，0.64mmol)、K₃PO₄·2H₂O(0.29g，1.16mmol)和3-(3-溴苯基)丙烯酸甲酯(0.14g，0.54mmol)，以及脱气的DMF(10mL)和H2O(2mL)置于配备Young′s旋塞的厚壁玻璃管中。80℃下加热混合物，直至GCMS分析显示反应完成(2天)。加入稀HCl_(水溶液)(2mL)，用Et₂O(3×10mL)萃取混合物。用稀HCl_(水溶液)(3×10mL)洗涤有机相，MgSO₄干燥并抽真空浓缩。混合物通过二氧化硅塞过滤，用己烷，然后用10％DCM/己烷洗脱，抽真空除去溶剂。由热EtOH重结晶得到的产物12(ii)(R＝Me，R′＝Me)为疏松的白色粉末(0.17g，83％)；熔点为121-122℃。
化合物12(ii)(R＝H，R′＝H)
在氮气气氛下，将3a(534mg，1.7mmol)、3-溴肉桂酸(406mg，1.8mmol)、Pd(PPh₃)₄(57.8mg，50μmol)和Ba(OH)₂·8H₂O(1.25g，4.0mmol)溶解在脱气的N，N-二甲基乙酰胺/纯水(5:1，17ml)的混合物中。固体没有完全溶解。在密封管中80℃下加热进行反应3天，此时用稀盐酸(2ml)停止反应，并用DCM(3×20ml)萃取。用盐水(1×10ml)和稀盐酸(5×20ml)洗涤有机相；混合的水洗涤液用DCM(2×20ml)反萃取。混合的有机层用MgSO₄干燥，过滤并抽真空浓缩。硅胶层析纯化(己烷：DCM，1:1作洗脱剂)，先用EtOAc重结晶，再用丙酮重结晶，得到的11(ii)为白色固体结晶(280mg，收率为37％)。
化合物13(R＝H，R′＝H)
在氮气气氛下，将3a(532mg，1.7mmol)、6-溴-2-萘甲酸(439mg，1.7mmol)、Pd(PPh₃)₄(58.9mg，51μmol)和Ba(OH)₂·8H₂O(1.25g，4.0mmol)溶解在脱气的N，N-二甲基乙酰胺/纯水(5:1，17ml)的混合物中。固体没有完全溶解。在密封管中80℃下加热进行反应3天，这时用稀盐酸(15ml)停止反应，并用EtOAc(3×50ml)萃取。用水(3×20ml)洗涤有机相；混合的水洗涤液用EtOAc(2×50ml)反萃取。混合的有机层用MgSO₄干燥，过滤并抽真空浓缩。粗产物通过硅胶垫过滤(EtOAc为洗脱剂)。在-20℃由丙酮重结晶得到的四批13(250mg，收率为41％)，为无色结晶。
3′，5′，5′，8′，8′-四甲基-5′，6′，7′，8′-四氢-2，2′]二萘基-6-羧酸甲酯13(R＝Me，R′＝Me)在干燥的、充N₂的手套操作箱中，将Pd(dppf)Cl₂(23mg，0.28mmol)、5，5-二甲基-2-(3，5，5，8，8-五甲基-5，6，7，8-四氢化萘-2-基)-[1，3，2]二氧杂环戊硼烷3a(R＝Me)(0.20g，0.64mmol)、K₃PO₄·2H₂O(0.29g，1.16mmol)和6-溴萘-2-羧酸甲酯(0.15g，0.58mmol)，以及脱气的DMF(10mL)和H2O(2mL)置于配备Young′s旋塞的厚壁玻璃管中。80℃下加热混合物，直至GCMS分析显示反应完成(2天)。加入稀HCl_(水溶液)(2mL)，并用Et₂O(3×10mL)萃取混合物。用稀HCl_(水溶液)(3×10mL)洗涤有机相，MgSO₄干燥并抽真空浓缩。混合物通过二氧化硅塞过滤，采用己烷，然后用10％的DCM/己烷洗脱，抽真空除去溶剂。由热EtOH重结晶得到的产物13(R＝Me，R′＝Me)为疏松的白色粉末(0.19g，84％)；熔点为162-163℃。
实施例2：物理化学稳定性的测定
考虑到天然形成的维甲酸类化合物是敏感的且会发生异构化，我们设计、合成和纯化了多种本发明所述的合成维甲酸类衍生物，它们表现出提高的稳定性和相似的生物活性。我们已经评价了这些分子对不同类型的哺乳动物干细胞的生物活性，以及它们调节这些细胞分化的能力。
为了检测天然维甲酸类化合物的敏感性，将溶于DMSO或氘代氯仿中的10mM样品暴露在37℃、实验室灯光(大约500勒克斯)，白光(大约1250勒克斯)或UV光下。样品一产生异构化就测定样品的HNMR谱，并与纯样品的HNMR谱比较。HNMR谱的峰强度百分比被用于量化不同的维甲酸以及可能存在的任何其它化合物的水平。
37℃下异构化的维甲酸
通过将维甲酸溶液置于37℃水浴中达不同时间来检测温度敏感性。在37℃下1小时后，样品13CRA的原有维甲酸水平大约为85％，样品ATRA的原有维甲酸水平大约为100％。24小时后，样品13CRA降低至73％，而样品ATRA为86％。
样品ATRA和13CRA在室温下保留1周。13CRA的降解溶液包含大约78％的13CRA。ATRA溶液更稳定，仍含有94％的ATRA。所有以上实验显示了维甲酸固有的不稳定性，不仅是对光，而且在37℃下，甚至是在室温下。
维甲酸的光异构化
通过将样品ATRA、9CRA和13CRA置于三种照明条件中的一种下达到不同时间，检测维甲酸对光的敏感性。样品暴露于正常的实验室灯光条件、白光或UV光下。然后将其HNMR谱与纯样品的HNMR谱进行比较。
实验室灯光
在实验室光照下1小时和24小时后，异构化的样品ATRA和13CRA中存在的天然维甲酸异构体的相对比例可以参见图1和图2。HNMR谱中新的峰的面积增加，因此在24小时内异构化产物的含量增加，但程度不是很大。ATRA似乎稍微比13CRA更稳定，特别是在暴露1小时后。
阳光
图3的结果与图1和图2的结果区别很大。在阳光下6小时后异构化的维甲酸表现出较大程度的降解。在研究过程中表现出更多降解的样品只有暴露在UV光下12小时的样品。在两种样品中，看起来9CRA含量增加最多，13CRA样品中明显增加更多。在HNMR中可以看到许多其它化合物。
UV光
图4和图5显示了在UV光下1小时和24小时后，异构化的样品ATRA和13CRA中存在的天然维甲酸的相对比例。ATRA和13CRA在12小时内快速降解。与图3所示的样品相比，图4显示的样品中ATRA含量增加最多。图5显示的样品中13CRA含量增加最多。这种差异表明暴露在宽谱的波长下有利于在C₉-C₁₀键上发生异构化，然而较短波长下较窄范围的光似乎倾向于促进C₁₃-C₁₄位发生异构化，要么是从全反式变为13-顺式构型，要么是从13-顺式变回全反式构型。
白光
研究发现暴露在白光中1小时、6小时和24小时后，ATRA的水平分别从100％降至76％、43％和21％(数据未显示)。而且，6小时后降解速率明显减慢。
以前关于维甲酸异构化的研究已经确定了样品ATRA的乙醇溶液暴露在白光中30分钟后，异构体的相对浓度：ATRA为25％、9CRA为10％、11CRA为10％、13CRA为30％、9，13-双顺式RA为5％，以及未知的化合物为20％(Giguere V.Endocrine Reviews，1994，15，61-70)。这些异构体被认为已经达到了光稳定态。在该研究中的异构化样品中已经鉴定了至少9种异构化产物，包括天然维甲酸。
合成的维甲酸类化合物
将合成的维甲酸类化合物的样品12(ii)、12(i)和13暴露在实验室灯光、白光、UV光下各1小时。暴露在实验室灯光、白光下的样品的HNMR谱与纯化合物的HNMR谱一致。在实验室灯光、白光下1小时后没有观察到分解的迹象。暴露于UV光后的样品12(ii)和12(i)表现出微量降解。13未显示出降解迹象。UV光的发射频率很可能激发这些合成的维甲酸类化合物的共轭双键区域，导致可见的轻微降解。12(ii)和12(i)在实验室灯光和白光下是稳定的。13暴露在所有形式的光时都是稳定的。合成的维甲酸类化合物被证明比它们的天然形式更为稳定。
为了研究某些合成的维甲酸类化合物相对于天然体系的相对稳定性，将每种溶液暴露在不同环境条件下，然后通过NMR研究。图6和图7通过NMR清楚地显示在黑暗下、在空气中、在DMSO中3天内，ATRA是相当稳定的，但是暴露在荧光中会引起63％的异构化和降解，3天后仅剩下37％。
实施例3：生物活性的测定
通过将不同浓度的化合物6、10、11、12和13的分子暴露给不同哺乳动物干细胞系统，即(1)人多能干细胞；和(2)成年大鼠神经母细胞，测定这些化合物的生物活性。
以人多能性干细胞检测化合物
人多能性干细胞的组织发育非常类似于子宫内正常胚胎形成过程中出现的组织发育，该细胞体系是经过证明的并被接受的细胞分化模型(Przyborski等，Stem Cells Dev.，2004，13：400-408)。
已知干细胞进行分化时细胞表面抗原的表达发生变化，通过流式细胞术来评价细胞表面抗原的表达。在14天的测试期间内，测试分子10a(i)诱导了对干细胞标记物TRA-1-60和SSEA-3的抑制，同时与分化的组织相关的抗原A2B5和VINIS-53的表达明显增加。这些变化与非异构化的ATRA诱导的变化有直接可比性。
免疫细胞化学证实，测试化合物10a(i)诱导了形态学上可识别的神经元的形成。测试化合物10a(ii)具有不同的分子结构，并诱导另一种细胞分化途径，从而形成上皮细胞。用化合物10a(ii)处理的培养物中没有鉴别出神经元。
测试化合物10a(i)表现出与天然ATRA基本相同的情况，天然ATRA被认为是细胞发育中的主要生物试剂。的确，预测在DMSO溶液中，在正常环境条件下(在标准大气、室温、自然光和荧光下)，基于这两种化合物的结构，它们会保持稳定长达数周，这是初步结果中的情况。截然相反的是，所有的维甲酸立体异构体迅速发生异构化，形成三种主要异构体的混合物，其中一种还未被鉴定(通过NMR和HPLC)，还有另外的异构体和降解产物。化合物10a(i)直接与ATRA镜像重叠，而相似地，10a(ii)与两种重要的顺式-立体异构体很相关，因此可以发现其保持了生物活性。
维甲酸类化合物11a(ii)具有显著的生物活性，在它的存在下生长的培养物几乎立即停止增殖。此外，维甲酸类化合物对TERA2.c1.SP12细胞表现出强效的细胞毒性，在4天内杀死这些细胞。
流式细胞术还被用来分析化合物6、10和12的作用(图8和9)。在测试期间，这些化合物诱导干细胞标记物TRA-1-60和SSEA-3的抑制，同时与分化的组织相关的抗原A2B5和VINIS-53的表达表现出明显增加。这些变化与被非异构化的ATRA诱导变化有直接可比性。这些数据清楚地表明干细胞通过以可预测的方式诱导细胞分化，响应测试分子。
通过免疫荧光显微镜分析蛋白表达，表明暴露在ATRA、化合物EC23(10a(i))或者EC19(10a(ii))(10μM)中21天，诱导出细胞分化的可替代途径。ATRA诱导神经元(对于神经标记物巢蛋白、Tuj-1和NF200显阳性)和许多上皮斑块(p)的形成，正如采用细胞角蛋白-8染色的扁平细胞(flat cell)的孤立区域(islands)所显示的。即使有的话，暴露于EC23也只产生极少上皮斑块，使得培养物的外观更一致，其主要由经历神经元分化的细胞组成。这进一步由巢蛋白的强表达，特别是在代表神经增殖中心的神经花结(neural rosette)(nr)中巢蛋白的强表达所证明。相反地，EC19极少诱导神经元形成，巢蛋白染色减少，并且仅存在少数Tuj-1和NF200免疫阳性的细胞。然而，注意到有大量细胞角蛋白-8阳性上皮斑块。
利用成人神经母细胞检测化合物
还将合成的维甲酸类化合物EC23(10a(i))暴露给来自成年大鼠海马的神经母细胞，评价其生物活性。这些细胞是多能的，并响应非异构化的ATRA进行分化，主要形成组成精密轴突网络的神经元。暴露于测试化合物10a(i)的相同细胞也分化成公知的神经元。针对标记物β-微管蛋白-III的免疫细胞化学染色被用于证实神经元的鉴定(数据未显示)。