杂环酯，酰胺，硫代酸酯和酮的N-氧化物 【发明背景】
1.发明领域
本发明涉及神经营养的低分子量、小分子的、对FKBP-型亲免素具有亲和力的杂环酯的N-氧化物，和将该N-氧化物作为抑制剂抑制与亲免素蛋白结合的酶活性，特别是肽基-脯氨酰基异构酶，或旋转异构酶的酶活性的应用。
2.相关技术的描述
术语亲免素是一系列作为主要免疫抑制剂药物，环孢菌素A(CsA)，FK506，和雷怕霉素的受体的蛋白。已知种类的亲免素是亲环素和连接蛋白的KF506，或FKBPs。当FK506和雷怕霉素与FKBP12结合时，环孢菌素A与亲环素A结合。这些亲免素-药物复合物具有各种细胞内的信号转导系统，尤其是免疫和神经系统的界面。
亲免素已知具有肽基-脯氨酰基异构酶(PPI酶)，或旋转异构酶的酶活性。对于亲免素蛋白来说已确定旋转异构酶地酶活性在肽和蛋白物质的顺和反异构体的互变中起着催化作用。
在免疫组织中亲免素被最早发现和研究。最初本领域的技术人员假设亲免素的旋转异构酶的活性的抑制作用导致对T-细胞增生的抑制，从而引起通过免疫抑制剂药物，例如环孢菌素A(CsA)，FK506，和雷怕霉素而表现出的免疫抑制活性。研究还发现旋转异构酶活性的抑制作用就其本身而言并不产生免疫抑制活性(Schreiber等，科学(Science)，1990，250卷，第556～559页)。相反，免疫抑制作用似乎归因于免疫抑制剂药物与亲免素所形成的复合体的配方。已经表明亲免索-药物复合体与作为它们的作用方式的三元蛋白目标物相互作用(Schreiber等，细胞(Cell)，1991，66卷，第807～815页)。在FKBP-FK506和亲环素-CsA的情况下，亲免素-药物复合体与钙调磷酸酶结合并抑制T-细胞受体发出使T-细胞增生的信号。类似地，FKBP-雷怕霉素的亲免素-药物复合体与RAFT1/FRAP蛋白相互作用并抑制IL-2受体发出信号。
已经发现亲免素以高浓度存在于中枢神经系统。在中枢神经系统中富含的亲免素比在免疫系统中高10～50倍。在神经组织中，亲免素可能影响含氮氧化物的合成，神经递质的释放和神经元过程的扩展。
已经发现微摩尔浓度的免疫抑制剂，如FK506和雷怕霉素，刺激在PC12细胞和感觉神经元，即脊神经后根的神经节细胞(DRGs)，中的轴突的自然生长(Lyons等，Proc.of Natl.Acad.Sci.，1994，91卷，第3191-3195页)。在整个的动物试验中，FK506已显示出在面部神经损伤后能刺激神经再生。
令人吃惊的是，已发现某些对FKBPs具有强亲和力的化合物是有效的旋转异构酶抑制剂并表现出优良的神经营养效果。此外，这些旋转异构酶抑制剂缺乏免疫抑制活性。这些发现使人们提出利用旋转异构酶抑制剂治疗各种周围性中性白细胞减少症和在中枢神经系统中(CNS)加强神经元的再生的建议。研究证明由于在紊乱中特定用于影响神经元的特殊种群的神经营养物质的可获得性的丢失或减少，可能会导致神经变性的紊乱如阿尔茨海默氏病，帕金森氏病和脊萎缩性侧索硬化(ALS)。
在中枢神经系统中的影响特殊神经元种群的几种神经营养因素已被识别。例如，已假定阿尔茨海默氏病是由于神经生长素(NGF)的减少或丢失而产生。由此已提出用外源的神经生长素或其它神经营养蛋白，例如脑源生长素，神经胶质源生长素，睫神经营养素和神经营养蛋白-3来治疗老年性痴呆阿尔茨海默氏症(SDAT)的病人以增加退化神经元种群的存活。
由于大蛋白到靶神经系统的传送和生物可获得性的困难而阻碍了将这些蛋白应用于临床治疗各种神经学上的疾病。相反，具有神经营养活性的免疫抑制剂药物则是相对小的分子并表现出优良的生物可获得性和专一性。但是，当持续用药时，免疫抑制剂药物就表现出一系列潜在的严重的副作用，包括肾中毒性，如肾小球过滤的损伤和不可逆的间隙纤维化(Kopp等，J.Am.Soc.Nephrol.，1991，1：162)；神经学上的短缺，如不随意的震颤；或非特定的小脑绞痛，如非定位性的头痛(De Groen等，N.Engl.J.Med.，1987，317：861)；以及可产生并发症的高血压症(Kahan等，N.Engl.J.Med.，1989，321：1725)。
为了避免伴随着使用免疫抑制剂药物而出现的副反应，本发明提供了含有小分子FKBP旋转异构酶抑制剂的非免疫抑制化合物，用于增强轴突的自然发展，促进在各种神经病理学情况下的神经元的生长和再生，使神经元的修复变得容易，包括：由物理损伤或疾病状态如糖尿病所引起的周围性神经损伤；对中枢神经系统(脊髓和大脑)的物理损伤；由冲击引起的大脑损伤，和与神经变性有关的神经病理学上的紊乱，例如帕金森氏病，SDAT(阿尔茨海默氏病)，和脊萎缩性侧索硬化。
本发明的概述
本发明涉及神经营养的低分子量的，对FKBP-型亲免素具有亲和力的小分子化合物。这些神经营养的化合物一旦与蛋白结合就成为有效的与亲免素有关的酶活性，特别是肽基-脯氨酰基异构酶，或旋转异构酶的酶活性的抑制剂。本发明化合物的一个关键的特征是除它们的神经营养活性外不产生任何有效的免疫抑制活性。另一个重要的特征是在特定氨基上的新加入的氧化作用产生相应的N-氧化物，与缺乏N-氧化物基团的化合物相比在生物有用性和效力方面都有出人意料地增加。
具体地说，本发明涉及一种式I所示的化合物或其药物可接受的盐，其中：A和B与分别和它们相连接的氮和碳原子一起形成5～7员的饱和或不饱和的杂环，该杂环是由CH2、O、S、SO、SO2、NH、或NR1的，以任何化学稳定氧化态存在的任何的组合；
W为O、S、CH2、或H2；
R为一个由C3～C8环烷基非强制取代的C1～C6直链或支链烷基或烯基、C3或C5环烷基、C5-C7环烯基或Ar1，其中所说烷基、烯基、环烷基或环烯基可被C1～C4烷基、C1～C4烯基或羟基非强制地取代，所说Ar1选自由带有各种独立地选自由氢、卤素、羟基、硝基、三氟甲基、C1～C6直链或支链烷基或烯基、C1～C4烯氧基、苯氧基、苄氧基和氨基所组成的组中的1～3个取代基的1-萘基、2-萘基、1-吲哚基、2-吲哚基、2-呋喃基、3-呋喃基、2-噻吩基、3-噻吩基、2-吡啶基、3-吡啶基、4-吡啶基或苯基所组成的组中；
X为O、NH、NR1、S、CH、CR1或C(R1)2；
Y为一个直接的键，或者一个或多个位置被C1～C6直链或支链烷基或烯基、或C3～C8环烷基、或C5-C7环烯基、或羟基、或羰基氧、或Ar非强制取代的C1～C6直链或支链烷基或烯基，其中所说烷基、烯基、环烷基、环烯基或Ar基可被C1～C4烷基、C1～C4烯基、或羟基、或羰基氧非强制地取代，或其中所说烷基、烯基、环烷基、环烯基或Ar基上的任一碳原子可被O、NH、NR2、S、SO或SO2非强制地取代，其中R2选自由氢、(C1～C4)直链或支链烷基、(C3～C4)直链或支链烯基或炔基，和(C1～C4)桥烷基，其中在氮和含有形成一个环的所说杂原子的所说烷基或烯基的碳原子之间形成桥，其中所说环非强制地与一个Ar基团稠合，所组成的组中；和
Z为氧化成一种相应的N-氧化物的一种芳香或四烃基胺，其中芳香胺是氧化成一种相应的N-氧化物的Ar，Ar为一、二或三环的羰或杂环，其中所述的环的1～3个位置上既可被也可不被卤素、羟基、硝基、三氟甲基、C1～C6直链或支链烷基或烯基、C1～C4烷氧基、C1～C4烯氧基、苯氧基、苄氧基、氨基或它们的结合所取代；其中单个环的大小为5～6员环；其中所述杂环含有选自由O、N、S和它们的结合所组成的组中的1～6个杂原子，其中至少一个杂原子为氮；其中所述烃基胺被氧化成相应的N-氧化物，烃基是一个或多个位置被C1～C6直链或支链烷基或烯基、或C3～C8环烷基、或C5-C7环烯基、或羟基、或羰基氧、或Ar非强制取代的C1～C6直链或支链烷基或烯基，其中所说烷基、烯基、环烷基、环烯基或Ar基可被C1～C4烷基、C1～C4烯基、或羟基、或羰基氧非强制地取代，或其中所说烷基、烯基、环烷基、环烯基或Ar基上的任何碳原子可被O、NH、NR1、S、SO或SO2非强制地取代；和
R1为氢、(C1～C4)直链或支链烷基、(C3～C4)直链或支链烯基或炔基，或R1为Y～Z所定义。
本发明的另一个优选的具体实施方式为式II所示的化合物或其药物可接受的盐，其中E、F、G和H分别为CH2、O、S、SO、SO2、NH、或NR1；
W为O、S、CH2、或H2；
R为一个由C3～C8环烷基非强制取代的C1～C6直链或支链烷基或烯基、C3或C5环烷基、C5-C7环烯基或Ar1，其中所说烷基、烯基、环烷基或环烯基可被C1～C4烷基、C1～C4烯基或羟基非强制地取代，所说Ar1选自由带有各种独立地选自由氢、卤素、羟基、硝基、三氟甲基、C1～C6直链或支链烷基或烯基、C1～C4烯氧基、苯氧基、苄氧基和氨基所组成的组中的1～3个取代基的1-萘基、2-萘基、1-吲哚基、2-吲哚基、2-呋喃基、3-呋喃基、2-噻吩基、3-噻吩基、2-吡啶基、3-吡啶基、4-吡啶基或苯基所组成的组中；
X为O、NH、NR1、S、CH、CR1或C(R1)2；
Y为一个直接的键，或者一个或多个位置被C1～C6直链或支链烷基或烯基、或C3～C8环烷基、或C5-C7环烯基、或羟基、或羰基氧、或Ar非强制取代的C1～C6直链或支链烷基或烯基，其中所说烷基、烯基、环烷基、环烯基或Ar基可被C1～C4烷基、C1～C4烯基、或羟基、或羰基氧非强制地取代，或其中所说烷基、烯基、环烷基、环烯基或Ar基上的任一碳原子可被O、NH、NR2、S、SO或SO2非强制地取代，其中R2选自由氢、(C1～C4)直链或支链烷基、(C3～C4)直链或支链烯基或炔基，和(C1～C4)桥烷基，其中在氮和含有形成一个环的所说杂原子的所说烷基或烯基的碳原子之间形成桥，其中所说环非强制地与一个Ar基团稠合，所组成的组中；和
Z为氧化成一种相应的N-氧化物的一种芳香或四烃基胺，其中芳香胺是氧化成一种相应的N-氧化物的Ar，Ar为一、二或三环的羰或杂环，其中所述的环的1～3个位置上既可被也可不被卤素、羟基、硝基、三氟甲基、C1～C6直链或支链烷基或烯基、C1～C4烷氧基、C1～C4烯氧基、苯氧基、苄氧基、氨基或它们的结合所取代；其中单个环的大小为5～6员环；其中所述杂环含有选自由O、N、S和它们的结合所组成的组中的1～6个杂原子，其中至少一个杂原子为氮；其中所述烃基胺被氧化成相应的N-氧化物，烃基是一个或多个位置被C1～C6直链或支链烷基或烯基、或C3～C8环烷基、或C5-C7环烯基、或羟基、或羰基氧、或Ar非强制取代的C1～C6直链或支链烷基或烯基，其中所说烷基、烯基、环烷基、环烯基或Ar基可被C1～C4烷基、C1～C4烯基、或羟基、或羰基氧非强制地取代，或其中所说烷基、烯基、环烷基、环烯基或Ar基上的任何碳原子可被O、NH、NR1、S、SO或SO2非强制地取代；和
R1为氢、(C1～C4)直链或支链烷基、(C3～C4)直链或支链烯基或炔基，或R1为Y～Z所定义。
本发明的另一个优选的具体实施方式为式III所示的化合物及其药物可接受的盐，其中E、F和G分别为CH2、O、S、SO、SO2、NH、或NR1；
W为O、S、CH2、或H2；
R为一个由C3～C8环烷基非强制取代的C1～C6直链或支链烷基或烯基、C3或C5环烷基、C5-C7环烯基或Ar1，其中所说烷基、烯基、环烷基或环烯基可被C1～C4烷基、C1～C4烯基或羟基非强制地取代，所说Ar1选自由带有各种独立地选自由氢、卤素、羟基、硝基、三氟甲基、C1～C6直链或支链烷基或烯基、C1～C4烯氧基、苯氧基、苄氧基和氨基所组成的组中的1～3个取代基的1-萘基、2-萘基、1-吲哚基、2-吲哚基、2-呋喃基、3-呋喃基、2-噻吩基、3-噻吩基、2-吡啶基、3-吡啶基、4-吡啶基或苯基所组成的组中；
X为O、NH、NR1、S、CH、CR1或C(R1)2；
Y为一个直接的键，或者一个或多个位置被C1～C6直链或支链烷基或烯基、或C3～C8环烷基、或C5-C7环烯基、或羟基、或羰基氧、或Ar非强制取代的C1～C6直链或支链烷基或烯基，其中所说烷基、烯基、环烷基、环烯基或Ar基可被C1～C4烷基、C1～C4烯基、或羟基、或羰基氧非强制地取代，或其中所说烷基、烯基、环烷基、环烯基或Ar基上的任一碳原子可被O、NH、NR2、S、SO或SO2非强制地取代，其中R2选自由氢、(C1～C4)直链或支链烷基、(C3～C4)直链或支链烯基或炔基，和(C1～C4)桥烷基，其中在氮和含有形成一个环的所说杂原子的所说烷基或烯基的碳原子之间形成桥，其中所说环非强制地与一个Ar基团稠合，所组成的组中；和
Z为氧化成一种相应的N-氧化物的一种芳香或四烃基胺，其中芳香胺是氧化成一种相应的N-氧化物的Ar，Ar为一、二或三环的羰或杂环，其中所述的环的1～3个位置上既可被也可不被卤素、羟基、硝基、三氟甲基、C1～C6直链或支链烷基或烯基、C1～C4烷氧基、C1～C4烯氧基、苯氧基、苄氧基、氨基或它们的结合所取代；其中单个环的大小为5～6员环；其中所述杂环含有选自由O、N、S和它们的结合所组成的组中的1～6个杂原子，其中至少一个杂原子为氮；其中所述烃基胺被氧化成相应的N-氧化物，烃基是一个或多个位置被C1～C6直链或支链烷基或烯基、或C3～C8环烷基、或C5-C7环烯基、或羟基、或羰基氧、或Ar非强制取代的C1～C6直链或支链烷基或烯基，其中所说烷基、烯基、环烷基、环烯基或Ar基可被C1～C4烷基、C1～C4烯基、或羟基、或羰基氧非强制地取代，或其中所说烷基、烯基、环烷基、环烯基或Ar基上的任何碳原子可被O、NH、NR1、S、SO或SO2非强制地取代；和
R1为氢、(C1～C4)直链或支链烷基、(C3～C4)直链或支链烯基或炔基，或R1为Y～Z所定义。
本发明的一个进一步特别优选的具体实施方式为式IV所示的化合物或其药物可接受的盐，其中n为1，2或3以形成一个5～7员的杂环；
W为O、S、CH2、或H2；
R为一个由C3～C8环烷基非强制取代的C1～C6直链或支链烷基或烯基、C3或C5环烷基、C5-C7环烯基或Ar1，其中所说烷基、烯基、环烷基或环烯基可被C1～C4烷基、C1～C4烯基或羟基非强制地取代，所说Ar1选自由带有各种独立地选自由氢、卤素、羟基、硝基、三氟甲基、C1～C6直链或支链烷基或烯基、C1～C4烯氧基、苯氧基、苄氧基和氨基所组成的组中的1～3个取代基的1-萘基、2-萘基、1-吲哚基、2-吲哚基、2-呋喃基、3-呋喃基、2-噻吩基、3-噻吩基、2-吡啶基、3-吡啶基、4-吡啶基或苯基所组成的组中；
X为O、NH、NR1、S、CH、CR1或C(R1)2；
Y为一个直接的键，或者一个或多个位置被C1～C6直链或支链烷基或烯基、或C3～C8环烷基、或C5-C7环烯基、或羟基、或羰基氧、或Ar非强制取代的C1～C6直链或支链烷基或烯基，其中所说烷基、烯基、环烷基、环烯基或Ar基可被C1～C4烷基、C1～C4烯基、或羟基、或羰基氧非强制地取代，或其中所说烷基、烯基、环烷基、环烯基或Ar基上的任一碳原子可被O、NH、NR2、S、SO或SO2非强制地取代，其中R2选自由氢、(C1～C4)直链或支链烷基、(C3～C4)直链或支链烯基或炔基，和(C1～C4)桥烷基，其中在氮和含有形成一个环的所说杂原子的所说烷基或烯基的碳原子之间形成桥，其中所说环非强制地与一个Ar基团稠合，所组成的组中；和
Z为氧化成一种相应的N-氧化物的一种芳香或四烃基胺，其中芳香胺是氧化成一种相应的N-氧化物的Ar，Ar为一、二或三环的羰或杂环，其中所述的环的1～3个位置上既可被也可不被卤素、羟基、硝基、三氟甲基、C1～C6直链或支链烷基或烯基、C1～C4烷氧基、C1～C4烯氧基、苯氧基、苄氧基、氨基或它们的结合所取代；其中单个环的大小为5～6员环；其中所述杂环含有选自由O、N、S和它们的结合所组成的组中的1～6个杂原子，其中至少一个杂原子为氮；其中所述烃基胺被氧化成相应的N-氧化物，烃基是一个或多个位置被C1～C6直链或支链烷基或烯基、或C3～C8环烷基、或C5-C7环烯基、或羟基、或羰基氧、或Ar非强制取代的C1～C6直链或支链烷基或烯基，其中所说烷基、烯基、环烷基、环烯基或Ar基可被C1～C4烷基、C1～C4烯基、或羟基、或羰基氧非强制地取代，或其中所说烷基、烯基、环烷基、环烯基或Ar基上的任何碳原子可被O、NH、NR1、S、SO或SO2非强制地取代；和
R1为氢、(C1～C4)直链或支链烷基、(C3～C4)直链或支链烯基或炔基，或R1为Y～Z所定义。
在优选的具体实施方式中，Ar选自由吡咯烷基、吡啶基、嘧啶基、吡唑基、哒嗪基、喹啉基、异喹啉基所组成的组中。
本发明的特别优选的化合物包括：
(2S)-1-(3，3-二甲基-1，2-二氧基-戊基)-2-吡咯烷羧酸3-(2-吡啶基)-1-丙基酯，N-氧化物；
(2S)-1-(3，3-二甲基-1，2-二氧基-戊基)-2-吡咯烷羧酸3-(3-吡啶基)-1-丙基酯，N-氧化物；
(2S)-1-(3，3-二甲基-1，2-二氧基-戊基)-2-吡咯烷羧酸3-(4-吡啶基)-1-丙基酯，N-氧化物；
(2S)-1-(1，1-二甲基-1，2-二氧基-戊基)-2-吡咯烷羧酸3-(2-喹啉基)-1-丙基酯，N-氧化物；
(2S)-1-(1，1-二甲基-1，2-二氧基-戊基)-2-吡咯烷羧酸3-(3-喹啉基)-1-丙基酯，N-氧化物；
(2S)-1-(1，1-二甲基-1，2-二氧基-戊基)-2-吡咯烷羧酸3-(4-喹啉基)-1-丙基酯，N-氧化物。
本发明也涉及含有一种神经营养有效量的式I，II，III或IV所示化合物的一种药物组合物和药物可接受载体。
本发明还进一步包括使用本发明化合物的方法。一个优选的具体实施方式包括一种刺激动物的损伤的神经元的方法，该方法包括：
以一种神经营养有效量的本发明化合物对该动物用药。
本发明的另一个优选的具体实施方式包括一种促进动物神经元再生的方法，该方法包括：
以一种神经营养有效量的本发明化合物对该动物用药。
本发明的另一个具体实施方式包括一种防止动物神经变性的方法，该方法包括：
以一种神经营养有效量的本发明化合物对该动物用药。
本发明的另一个具体实施方式包括一种治疗动物神经学紊乱的方法，该方法包括：
以一种神经营养有效量的本发明化合物对该动物用药。
本发明的化合物可以特别有用地治疗的神经病理学上的紊乱选自由物理损伤或疾病状态所引起的周围性神经损伤，对大脑和脊髓的物理损伤；由冲击引起的大脑损伤所组成的组中，以及与神经变性有关的神经病理学上的紊乱。这些涉及神经变性的神经病理学紊乱的例子有阿尔茨海默氏病，帕金森氏病，以及脊萎缩性侧索硬化。本发明附图的简单说明
图1为一棒状图表显示通过平行用药防止纹状体TH神经分布密度的MPTP-毒性。图1表明本发明的化合物以4毫克/千克用药能显著防止纹状体神经的MPTP-毒性。本发明的详细描述
定义
“烷基”，除另有定义外，是指带有1～6个碳原子的支链或非支链的饱和烃链，如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、正戊基和正己基等。
“烷氧基”是指-OR基团，其中R为上述定义的烷基。优选R为带有1～3个碳原子的支链或非支链的饱和烃链。
“卤素”除另有定义外，是指氟、氯、溴或碘。
“苯基”包括非强制性地单取代或多取代的所有可能的异构体苯基，其取代基选自由烷基、烷氧基、羟基、卤素和卤代烷基所组成的组中。
术语“C1～C6”和在标准化学命名法中所发现的类似术语在用于烷基和烯基链时，是本领域技术人员所了解的，所包含的链有如C1～C3、C1～C4、C1～C5、C1～C6、C2～C4、C2～C5、C2～C6、C3～C5、C3～C6、C4～C6以及它们的异构体。
术语“药物可接受的盐”是指具有所希望的药物活性而没有生物方面和其它方面所不希望的活性的主题化合物的盐。该盐可以用无机酸形成，如，乙酸盐、己二酸盐、藻酸盐、门冬氨酸盐、苯甲酸盐、苯磺酸盐、硫酸氢盐、丁酸盐、柠檬酸盐、樟脑酸盐、樟脑磺酸盐、环戊丙酸盐盐、二葡萄糖酸盐、十二烷基硫酸盐、乙磺酸盐、延胡索酸盐、葡萄糖庚酸盐、甘油磷酸盐、半硫酸盐、庚酸盐、己酸盐、氢氯化物、氢溴化物、氢碘化物、2-羟基乙磺酸盐、乳酸盐、马来酸盐、甲磺酸盐、2-萘磺酸盐、烟酸盐、草酸盐、硫氰酸盐、甲苯磺酸盐、和十一酸盐。碱盐包括铵盐，碱金属盐如钠和钾盐，碱土金属盐如钙和镁盐，有机碱盐如二环己基铵盐、N-甲基-D-葡糖胺，和氨基酸盐如精氨酸和赖氨酸等的盐。含氮碱基团可用下列试剂形成季铵盐，如低卤代烷、氯代、溴代、和碘代的甲基、乙基、丙基、和丁基，二烷基硫酸酯如二甲基、二乙基、二丁基和二戊基硫酸酯，长链卤代烷基如氯代、溴代、和碘代的癸基、十二烷基、十四烷基、和十八烷基，卤代芳香烷基如溴化苄和苯乙基溴以及其它化合物。由此获得水或油可溶或可分散的产物。
本发明的化合物至少有一个不对称中心，因此能产生立体异构体混合物或单独的对映体或非对映体。所述单独的立体异构体可通过使用有旋光活性的起始物，在合成的某个合适的阶段将中间体的外消旋或非外消旋混合物解析，或通过将式(I)化合物拆分而获得。可以理解的是单独立体异构体以及立体异构体(外消旋和非外消旋)的混合物都包含在本发明的保护范围内。式I的1位原子的S型立体异构体是最优选的，因为它具有更高的活性。
“异构体”是具有相同分子式的不同化合物。
“立体异构体”是只是原子的空间排列方式不同的异构体。
“对映体”是一对立体异构体，彼此呈非重叠的镜影。
“非对映体”是立体异构体，彼此不呈镜影。
“外消旋混合物”是含有等份的单独对映体的混合物，“非消旋混合物”是含有不等份的单独对映体或立体异构体的混合物。
本发明所使用的术语“治疗”包括对动物，特别是人，的疾病和/或状态的任何治疗，包括：
(i)预防疾病或状态的发生，在还没有诊断出有该疾病和/或状态前可以预先处置；
(ii)抑制所述疾病和/或状况，即阻止它的发展；或
(iii)减轻所述疾病和/或状况，使所述疾病和/或状况消退。
与“影响神经元活性”直接有关的术语“影响”是指产生或带来的所希望的效果或结果，包括但不限于刺激神经元，促进再生，预防变性，防止变性和治疗紊乱。
本发明化合物使用的命名系统如下所示，以式IV化合物为例。
本发明的一种化合物，特别是式IV，其中n为1，R为1，1-二甲基戊基，X为O，Y为(CH2)3，Z为3-吡啶基-N-氧化物，被命名为(2S)-1-(3，3-二甲基-1，2-二氧基戊基)-2-吡咯烷羧酸3-(3-吡啶基)-1-丙基酯，N-氧化物。本发明的化合物
本发明的神经营养的低分子量的，小分子的KFBP抑制剂化合物对FKBP-型亲免素如FKBP12具有亲和力。当本发明的神经营养化合物与FKBP-型亲免素结合时，发现它抑制该结合蛋白的脯氨酰基肽基顺-反异构酶的活性或旋转异构酶的活性，并且出人意料地刺激轴突生长。
表1列出了这些具体实施方式的特定范例。
表1
最优选的式IV化合物是：
(2S)-1-(3，3-二甲基-1，2-二氧基-戊基)-2-吡咯烷羧酸3-(2-吡啶基)-1-丙基酯，N-氧化物；
(2S)-1-(3，3-二甲基-1，2-二氧基-戊基)-2-吡咯烷羧酸3-(3-吡啶基)-1-丙基酯，N-氧化物；
(2S)-1-(3，3-二甲基-1，2-二氧基-戊基)-2-吡咯烷羧酸3-(4-吡啶基)-1-丙基酯，N-氧化物；
(2S)-1-(1，1-二甲基-1，2-二氧基-戊基)-2-吡咯烷羧酸3-(2-喹啉基)-1-丙基酯，N-氧化物；
(2S)-1-(1，1-二甲基-1，2-二氧基-戊基)-2-吡咯烷羧酸3-(3-喹啉基)-1-丙基酯，N-氧化物；
(2S)-1-(1，1-二甲基-1，2-二氧基-戊基)-2-吡咯烷羧酸3-(4-喹啉基)-1-丙基酯，N-氧化物。
本发明的化合物以立体异构体的形式存在，或是对映体或是非对映体的立体异构体。对映体，外消旋形式和非对映立体异构体的混合物都在本发明的保护范围内。对映体和非对映体可用本领域技术人员所了解的方法分离。本发明化合物的使用方法
本发明的化合物对存在于神经元组织中的FK506结合蛋白，特别是FKBP12具有亲和力。当本发明化合物在神经元中与FKBP结合时，表现出优良的神经营养活性。该活性可用于刺激损伤的神经元，促进神经元再生，预防神经变性，治疗多种已知的由于神经元变性和周围性神经病所引起的神经病理学的紊乱。
由于前述理由，本发明进一步涉及一种影响动物体内神经元活性的方法，该方法包括：
以神经营养有效量的式I，II，II，或IV的化合物对动物用药。
在一种优选的具体实施方式中，神经元的活性选自由刺激损伤的神经元，促进神经元再生，预防和阻止神经变性，治疗神经病理学的紊乱所组成的组中。
可以治疗的神经病理学紊乱包括但不限于：三叉神经痛，舌咽神经痛，肌性营养不良，肌萎缩性侧索硬化，慢性脊髓前角灰质炎，进行性延髓性遗传性脊髓前角灰质炎，疝气，爆破或脱垂无脊髓膜综合症，颈椎关节强硬，(血管或神经的)丛紊乱，胸口破坏性综合症，由铅、氨苯砜、壁虱、卟啉症或格-巴二氏综合症所引起的周围性神经病，阿尔茨海默氏病和帕金森氏病。
本发明化合物特别适于治疗神经病理学紊乱，这些神经病理学紊乱选自由物理损伤或疾病状态所引起的周围性神经病、对大脑的物理损伤、对脊髓的物理损伤、由冲击引起的大脑损伤、以及与神经变性有关的神经病理学紊乱。与神经变性有关的神经病理学紊乱的例子是阿尔茨海默氏病，帕金森氏病，和脊萎缩性侧索硬化。药物组合物和配方
为了这些目的，本发明化合物可以口服用药，非肠道用药，吸入剂喷雾用药，局部用药，直肠用药，鼻腔用药，向颊用药，鞘用药或通过在含有常规的非毒性的药物可接受的载体、辅药和媒介物的剂量配方中植入储器的方法用药。此处所用的术语非肠道用药包括皮下的，静脉内的，肌内的，腹膜内的，鞘内的，心室内的，胸骨内的和颅内的注射或输入技术。
为了对中枢神经系统目标有效地进行治疗，当进行外周用药时，本发明的化合物应该能轻易地渗过脑血栓。不能渗入脑血栓的化合物可以通过心室循环或其它适当的适用于对大脑用药的输送系统有效地用药。
本发明的化合物可以以无菌可注射制剂，例如，无菌可注射水质或油质悬浮液的形式用药。这些悬浮液可以按照本领域的已知技术以适当的分散剂或润湿剂和悬浮剂配制。所述无菌可注射制剂也可以是在非毒性的非肠道可接受的稀释剂或溶剂中的无菌可注射溶液或悬浮液，例如1，3-丁二醇的溶液。在可接受的媒介物和溶剂中，可以使用的是水，林格氏溶液和等渗氯化钠溶液。此外，无菌脂肪油是常规使用的溶剂或悬浮媒介物。为了这个目的，可以使用任何混合的脂肪油包括合成的一或二元甘油酯。脂肪酸如油酸和其甘油酯衍生物，包括橄榄油和蓖麻油，特别是它们的聚氧乙烯改性物适用于该可注射制剂。这些油性溶液或悬浮液也可以含有长链醇稀释剂或分散剂。
所述化合物可以胶囊、片剂，水质悬浮液或溶液的形式口服用药。片剂可以含有载体如乳糖和谷类淀粉，和/或润滑剂如硬脂酸镁。胶囊可以含有包括乳糖和干谷类淀粉的稀释剂。水质悬浮液可以含有与活性成分混合的乳化剂和悬浮剂。口服配药形式可以进一步含有甜味剂和/或香料和/或着色剂。
本发明的化合物也可以以栓剂的形式进行直肠用药。这些组合物可以通过将药物与一种合适的在室温下为固体而在直肠温度下为液体因而能在直肠中融化释放出药物的非刺激性赋形剂混合而制备。这类赋形剂材料包括可可脂、蜂蜡和聚乙二醇。
本发明的化合物也可以局部用药，特别是用于治疗局部施药容易达到的区域和器官，包括眼部、皮肤或低肠道的神经病理学紊乱时。用于这些区域的合适的局部用药配方易于制备。
对于眼部的局部施药或眼使用，可将该化合物配制成悬浮在等渗的，PH值调整的无菌盐水中的微粒悬浮液，或优选的是在等渗的，PH值调整的无菌盐水中的溶液，可加或不加防腐剂如苄基alkonium氯。此外，对于眼使用，本发明的化合物可以配制在一种软膏如矿脂中。
对于皮肤的局部施药，可将所述化合物配制在含有悬浮在或溶解在，例如，下列一种或多种物质的混合物中的该化合物的一种合适的软膏中：矿物油、液体矿脂、白色矿脂、丙二醇、聚氧乙烯聚氧丙烯化合物、乳化蜡和水。或者也可将所述化合物配制在含有悬浮在或溶解在，例如，下列一种或多种物质的混合物中的该活性化合物的一种合适的洗液或乳油中：矿物油、山梨醇单硬脂酸酯、吐温60、十六烷基酯蜡、十六碳烯芳香醇、2-辛基十二烷醇、苯甲醇和水。
以一种直肠栓剂配方(见上述)或以一种合适的灌肠剂配方能有效地对低肠道局部施药。
在治疗上述疾病中活性成分化合物的剂量水平在大约0.1毫克～约10,000毫克是有用的，优选的剂量水平为0.1毫克～约1,000毫克。可以与载体混合形成单一剂量形式的活性成分的量将根据所治疗的病人和用药的特定方式而变化。
但是可以理解的是用于任何特殊病人的特定剂量水平将依赖于包括所使用的特定化合物的活性，病人的年龄、体重、健康状况、性别、饮食、用药时间、排泄速度、药物组合、所治疗的特殊疾病的严重程度和用药形式等各种因素。
该化合物可以与其它神经营养剂如神经营养生长素(NGF)、神经胶质源生长素、脑源生长素、睫神经营养素和神经营养蛋白-3结合用药。其它神经营养药物的剂量水平将依赖于上述因素和该药物组事的神经营养有效性。
正如上面所讨论，本发明的化合物对FK506结合蛋白，特别是FKBP12具有亲和力。可以测量FKBP的脯氨酰基肽基顺反异构酶的活性的抑制作用作为该亲和力的一个指标。Ki测试过程
本发明化合物的脯氨酰基肽基异构酶(旋转异构酶)的活性的抑制作用可以通过文献(Harding等，自然，1989，341：758-760；Holt等，美国化学会志，115：9923-9938)中描述的已知方法进行评价。所获得的这些数值为清楚的Ki′s，并被列于表II中。结合在一种模型酶解物N-琥珀酰-Ala-Ala-Pro-Phe-对硝基苯胺中的丙氨酸-脯氨酸的顺反异构化通过胰凝乳蛋白酶偶联的分光光度分析而得到监测，该异构化从顺式的酶解物中释放出对-硝基苯胺。测定由加入不同浓度的抑制剂而引起的该反应的抑制作用，以一级速率常数的变化作为抑制剂浓度的函数对数据进行分析，从而计算出清楚的Ki值。
向一个塑料吸收池中加入950毫升的冰冻的测试缓冲剂(25毫摩尔HEPES，PH为7.8，100毫摩尔NaCl)，10毫升FKBP(2.5毫摩尔二硫苏糖醇)，25毫升胰凝乳蛋白酶(在1毫摩尔HCl中的浓度为50毫克/毫升)和10毫升溶于二甲亚砜中的不同浓度的测试化合物。通过加入5毫升的酶解物(琥珀酰基-Ala-Phe-Pro-Phe-对硝基苯胺，在2.35毫摩尔LiCl的三氟乙醇溶液中的浓度为5毫克/毫升)而引发该反应。
在390纳米处用一种分光光度计测量相对时间的吸收，速率常数由相对时间得到的吸收数据测定。有代表性的化合物的这些试验数据被列于表II的Ki栏中。
本发明化合物的神经营养效果可以在下面描述的体外细胞生物试验中得到证明。小鸡背部根神经节(DRG)培养物和轴突的生长
从妊娠10天的小鸡胚胎上切下背部根神经节。在温度37℃，含有5％CO2环境下，将整个神经节外植体在Matrigel-涂覆的12孔口的薄层板上培养，该薄层板带有Liebovitz L15外加添加有2毫摩尔谷酰胺和10％胎腓肠浆液并且还含有10微摩尔胞嘧啶β-D-阿拉伯呋喃型糖苷(Ara C)的高葡萄糖培养基。24小时以后，用各种亲免素配体处理所述DRGs。用药后48小时，在相反差下或用一个带有Zeiss Axiovert转换显微镜的霍夫曼调节器下观察神经节。制成外植体的显微镜照片并对轴突生长定量。每个实验条件所定量的总的轴突数，轴突直径比DRG长者计为正。每孔培养3-4个DRGs。每种处理进行重复实验。
体外试验可以证明本发明的N-氧化物的令人意想不到的大的代谢稳定性。在直接估计N-氧化物的代谢速率的研究中，使用一种下述的鼠肝微粒体鉴定法作为第一通过代谢的模型。所列出的实施例1的N-氧化物与其母体(未氧化)的化合物的比较数据显示出该N-氧化物具有比其母体化合物更长的半衰期。此外，使用纯化的酯酶(在下面详细描述)的研究证明实施例1在研究过程中经受了有限的体外脱酯化作用，而在相同的反应条件下其前体化合物(未氧化的母体化合物)则发生明显的降解。微粒体的鉴定方法
各种肝微粒体由供应商提供。该微粒体在装运之前特征化。所述反应混合物含有微粒体、5微摩尔MgCl、1毫摩尔NADP、4毫摩尔葡萄糖-6-磷酸酯(G-6-P)，和1单位/4毫升的葡萄糖-6-磷酸酯脱氢酶(G-6-P DH)。对于所有研究，最终微粒体蛋白的浓度为0.2毫克/毫升。在震荡的水浴(37℃)中培养1小时。通过将部分反应混合物转移，将其放入带有等体积的乙腈的试管中而终止该反应，并用内标法进行生物分析。这些实验的结果作为化合物的半衰期(t1/2)列于表II中。酯酶的活性
从Sigma购得纯化的兔肝酯酶。将5个单位的酶放入2毫升0.05M的Tris(三(羟甲基)氨基甲烷)缓冲液中(PH＝7.5)。培养2小时。通过将部分反应混合物转移并放入带有等体积的乙腈的试管中而终止该反应，并用内标法进行生物分析。这些实验的结果作为化合物的酶降解速率列于表II中。
对于(2S)-1-(3，3-二甲基-1，2-二氧基戊基)-2-吡咯烷羧酸3-(3-吡啶基)-1-丙基酯(母体)的这些体外实验结果列于表II中。
表II化合物 KI (nM) ED50 (nM) T1/2 (分钟) 酯酶降解作用 (皮摩尔分钟/毫克/蛋白)母体 7.5 0.05 8.1 7521实施1 225 2.3 42.8 367帕金森氏病的MPTP模型
本发明的化合物的显著的神经营养和神经再生疗效可以在神经变性疾病的动物模型中得到进一步证明。使用鼠的多巴胺神经元的MPTP损伤作为帕金森氏病的动物模型。将4个月大的CD1白雄鼠以30毫克/千克的MPTP进行腹膜内用药5天。测试化合物(4毫克/千克)或媒介物与MPTP一起进行皮下用药5天，以及在停止MPTP治疗后再用5天药。在MPTP治疗后18天，将该动物宰杀并将纹状体解剖和灌注固定。用抗酪氨酸羟化酶1克对径向和冠状的大脑切片进行免疫染色以对多巴胺神经元的存活率和再生率进行定量分析。在用MPTP和媒介物处理的动物中，在与未损伤的动物比较时观察到功能多巴胺端点的大量丢失。吸收了测试化合物的损伤的动物表现出显著的TH-染色的多巴胺神经元的再生。该动物模型显示出对在吸收本发明化合物的动物的纹状体中TH阳性多巴胺神经元的再生率的定量。与吸收本发明化合物的动物数据相对照，也列出了没有吸收测试药物的代表抑制和损伤的动物的数据。图1列出了没有吸收测试药物的代表抑制和损伤的动物的数据和与本发明的母体化合物和实施例1的动物数据的对照。显然，尽管实施例1在体外表现出较低的有效性，但由于它的出人意料的更好的生物可获得性和药物动力学，而在神经变性的体内模型中显示出很高的有效性。实施例
下面的实施例是对本发明的说明而非限定。实施例1
(2S)-1-(3，3-甲基-1，2-二氧基戊基)-2-吡咯烷羧酸3-(3-吡啶基)-1-丙基酯，N-氧化物的合成(1)
(2S)-1-(1，2-二氧基-2-甲氧基乙基)-2-吡咯烷羧酸甲酯
将溶于氯仿中的L-脯氨酸甲酯氯化氢(3.08克，18.60毫摩尔)的溶液冷却至0℃并用三乙胺(3.92克，38.74毫磨尔，2.1当量)处理。在氮气保护下搅拌15分钟形成浆状物后，向该反应液中滴加甲基草酰氯(3.20克，26.12毫磨尔)的二氯甲烷(45毫升)溶液。将所得到的混合物在0℃下搅拌1.5小时。在过滤除去固体后，将有机相用水洗，用硫酸镁干燥并浓缩。所得到的粗渣用硅胶柱纯化，淋洗液为50％的乙酸乙酯的己烷溶液，得到3.52克(88％)的产品，为红油状。顺反酰胺旋转异构体混合物，反式旋转异构体的数据如下：1HNMR(CDCl3)；δ1.93(dm，2H)；2.17(m，2H)；3.62(m，2H)；3.71(m，3H)；3.79，3.84(s，3H全部)；4.86(dd，1H，J＝8.4，3.3)。
(2S)-1-(1，2-二氧基-3，3-二甲氧基戊基)-2-吡咯烷羧酸甲酯
将溶于30毫升四氢呋喃(THF)中的(2S)-1-(1，2-二氧基-2-甲氧基乙基)-2-吡咯烷羧酸甲酯(2.35克；10.90毫摩尔)的溶液冷却至-78℃并用14.2毫升的1.0摩尔1，1-二甲基丙基氯化镁的THF溶液处理。在-78℃搅拌所得到的均匀混合物3小时后，将该混合物倒入饱和的氯化铵(100毫升)中，并用乙酸乙酯萃取。用水洗所得到的有机相，并将其干燥和浓缩，除去溶剂所得到的粗产物用硅胶柱色谱纯化，淋洗液为25％乙酸乙酯的己烷，获得无色油状的2.10克(75％)草氨酸酯。1HNMR(CDCl3)：δ0.88(t，3H)；1.22，1.26(s，3H每个)；1.75(dm，2H)；1.87-2.10(m，3H)；2.23(m，1H)；3.54(m，2H)；3.76(s，3H)；4.52(dm，1H，J＝8.4，3.4)。
(2S)-1-(1，2-二氧基-3，3-二甲氧基戊基)-2-吡咯烷羧酸
将(2S)-1-(1，2-二氧基-3，3-二甲氧基戊基)-2-吡咯烷羧酸甲酯(2.10克；8.23毫摩尔)，1N LiOH(15毫升)，和甲醇(50毫升)的混合物在0℃下搅拌30分钟并在室温下搅拌过夜。将该混合物用1N的HCl酸化至PH＝1，用水稀释并用100毫升二氯甲烷萃取。用盐水溶液洗涤有机相，浓缩该有机溶液得到无需进一步纯化的雪白的固体1.73克(87％)。1H NMR(CDCl3)：δ0.87(t，3H)；1.22，1.25(s，3H每个)；1.77(dm，2H)；2.02(m，2H)；2.17(m，1H)；2.25(m，1H)；3.53(dd，2H，J＝10.4，7.3)；4.55(dd，1H，J＝8.6，4.1)。
(2S)-1-(3，3-甲基-1，2-二氧基戊基)-2-吡咯烷羧酸3-(3-吡啶基)-1-丙基酯
将(2S)-1-(1，2-二氧基-3，3-二甲氧基戊基)-2-吡咯烷羧酸(4.68克；19毫摩尔)，3-吡啶基丙醇(3.91克；28.5毫摩尔)，二环己基碳二亚胺(6.27克，30.4毫摩尔)，樟脑磺酸(1.47克，6.33毫摩尔)和4-二甲基氨基吡啶(773毫克；6.33毫摩尔)的二氯甲烷(100毫升)混合物在氮气保护下搅拌过夜。将该反应混合物通过Celite过滤以除去固体并在真空下浓缩。用几部分醚研磨该粗产物，将该醚部分通过Celite过滤以除去固体并在真空下浓缩。浓缩的滤液在闪蒸塔上纯化(梯度淋洗液从25％乙酸乙酯的己烷溶液到纯乙酸乙酯)获得5.47克(80％)的无色油状的GPI 1046(部分水合物)。1H NMR(CDCl3，300MHz)：δ0.85(t，3H)；1.23，1.26(s，3H每个)；1.63-1.89(m，2H)；1.90-2.30(m，4H)；2.30-2.50(m，1H)；2.72(t，2H)；3.53(m，2H)；4.19(m，2H)；4.53(m，1H)；7.22(m，1H)；7.53(dd，1H)；8.45。元素分析：C20H28NO4·0.25H2O的计算值：C，65.83；H，7.87；N，7.68。测试值：C，66.01；H，7.85；N，7.64。
(2S)-1-(3，3-甲基-1，2-二氧基戊基)-2-吡咯烷羧酸3-(3-吡啶基)-1-丙基酯，N-氧化物
在室温下搅拌(2S)-1-(3，3-甲基-1，2-二氧基戊基)-2-吡咯烷羧酸3-(3-吡啶基)-1-丙基酯(190毫克，0.52毫摩尔)和间氯过苯甲酸(160毫克57％-86％的物质，0.53毫摩尔)的二氯甲烷(20毫升)溶液3小时。将该反应混合物用二氯甲烷稀释并用1N的NaOH洗涤两次。将该有机萃取液干燥并浓缩。得到的粗产物经色谱分离，用含10％甲醇的乙酸乙酯溶液淋洗，获得130毫克的实施例1的化合物。1HNMR(CDCl3，300MHz)：δ0.83(t，3H)；1.21(s，3H)；1.25(s，3H)；1.75-2.23(m，8H)；2.69(t，2H，J＝7.5)；3.52(t，2H，J＝6.3)；4.17(dd，2H，J＝6.3)；4.51(m，1H)；7.16-7.22(m，2H)；8.06-8.11(m，2H)。元素分析：C20H28N2O5·0.75H2O的计算值：C，61.60；H，7.63；N，7.18。测试值：C，61.79；H，7.58；N，7.23。