技术领域
本发明涉及医药技术领域，具体涉及一种奎宁环衍生物及其药学上可接受的盐，前药和溶剂化合物及其制备方法，以及包含这些物质的药物组合物及其制药用途。
背景技术
慢性阻塞性肺病(Chronic obstructive pulmonary disease，COPD)简称慢阻肺，是常见的呼吸系统疾病，是一种具有气流受限特征的可以预防和治疗的疾病。其气流受限不完全可逆并呈进行性发展。我国对7个地区20245名成年人的调查资料显示，我国40岁以上人群中慢阻肺患病率高达8.2％。世界银行/世界卫生组织的资料表明，至2020年慢阻肺将位居世界疾病经济负担的第5位、全球死亡原因的第3位。慢阻肺患者每年发生0.5～3.5次急性加重，慢阻肺急性加重(AECOPD)是慢阻肺患者死亡的重要因素之一，也是慢阻肺患者医疗费用居高不下的主要原因。AECOPD对患者的生活质量、肺功能、疾病进程和社会经济负担产生严重的负面影响。因此，预防、早期发现和科学治疗AECOPD是临床上的一项重大和艰巨的医疗任务。
M3受体是毒蕈碱型乙酰胆碱受体的亚型之一，在人体内分布广泛。通过抑制或刺激M3受体可以控制由副交感神经后纤维所支配的效应器细胞所在器官的平滑肌收缩和腺体分泌。设计与合成对M3受体产生拮抗作用的化合物已经成为开发治疗膀胱过度活动症(OAB)、慢性阻塞性肺病(COPD)和肠道易激综合症(IBS)等疾病的重要策略。此类药物较多可分为短效(作用维持4～6小时)和长效(维持12h)M3受体拮抗剂。后者又可分为速效(数分钟起效)和缓慢起效(半小时起效)两种。
目前市场上的选择性M3受体拮抗剂多为短效药物。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种通式(I)所示的奎宁环衍生物化合物、其可药用的盐、前药和/或溶剂合物。
本发明的另一个目的在于提供一种上述通式(I)所示化合物的制备方法。
本发明的再一个目的在于提供一种包含治疗有效量的一种或多种上述通式(I)所示化合物或其可药用的盐的药物组合物。
本发明的又一个目的在于提供上述通式(I)所示化合物在制备用于治疗与M3受体相关的疾病的药物中的用途。
本发明的又一个目的在于提供上述通式(I)所示化合物在用于治疗与M3受体相关的疾病中作为M3受体拮抗剂的用途。
本发明的又一个目的在于提供一种治疗与M3受体相关的疾病的方法，其特征在于，向受试者施用治疗有效量的一种或多种上述通式(I)所示化合物、其可药用的盐、前药和/或溶剂合物。
本发明提供了一种通式(I)所示化合物、其可药用的盐、前药和/或溶剂合物，
其中：
R为取代或未取代的取代或未取代的含有选自O、S、N中一个或多个杂原子的五元或六元杂芳基；取代或未取代的苯并含有选自O、S、N中一个或多个杂原子的五元或六元杂环基；取代的或未取代的苯并五元或六元脂肪环基；
其中，在含有选自O、S、N中一个或多个杂原子的五元或六元杂芳基，苯并含有选自O、S、N中一个或多个杂原子的五元或六元杂环基，或苯并五元或六元脂肪环基为取代的情况下，取代基的个数为1-3个，且各取代基独立地为卤素、C1-C4直链或支链的烷氧基、C1-C4直链或支链的烷基、C2-C4烷氧基C1-C4直链或支链的烷基、C3-C12环烷基、氰基、硝基、氨基、羟基、三氟甲基、三氟甲氧基。
优选地，R为取代或未取代的取代或未取代的噻吩基，取代或未取代的苯并噻吩基；取代或未取代的含有1-2个O原子的五元或六元苯并杂环基；
其中，在噻吩基、取代或未取代的苯并噻吩基、含有1-2个O原子的五元环或六元苯并杂环基环为取代的情况下，取代基的个数为1-3个，且各取代基独立地为卤素、C1-C2烷基、C1-C2烷氧基、C2-C4烷氧基C1-C2烷基、C3-C8环烷基、氰基、三氟甲基、三氟甲氧基；
更优选地，R为取代或未取代的取代或未取代的噻吩基，取代或未取代的苯并噻吩基；取代或未取代的含有1-2个O原子的五元或六元苯并杂环基；
其中，在噻吩基、取代或未取代的苯并噻吩基、含有1-2个O原子的五元或六元苯并杂环基为取代的情况下，取代基的个数为1-3个，且各取代基独立地为氟、氯、甲基、甲氧基甲基、环丙基、氰基；
更优选地，所述通式(I)所示化合物选自以下化合物：
本发明还提供了一种通式(I)所示化合物的制备方法，
其中：
R为取代或未取代的取代或未取代的含有选自O、S、N中一个或多个杂原子的五元或六元杂芳基；取代或未取代的苯并含有选自O、S、N中一个或多个杂原子的五元或六元杂环基；取代的或未取代的苯并五元或六元脂肪环基；
其中，在含有选自O、S、N中一个或多个杂原子的五元或六元杂芳基，苯并含有选自O、S、N中一个或多个杂原子的五元或六元杂环基，或苯并五元或六元脂肪环基为取代的情况下，取代基的个数为1-3个，且各取代基独立地为卤素、C1-C4直链或支链的烷氧基、C1-C4直链或支链的烷基、C2-C4烷氧基C1-C4直链或支链的烷基、C3-C12环烷基、氰基、硝基、氨基、羟基、三氟甲基、三氟甲氧基；
该方法包括：
方法一
步骤1-1：化合物1-2的合成
将化合物1-1、2-溴乙醇在碱性条件下(如碳酸钾)加入溶剂(如甲苯)中，搅拌，然后将混合物冷却至室温，分别加入水和有机溶剂(如乙酸乙酯)萃取，有机层用饱和食盐水洗涤，干燥，蒸去溶剂，得化合物1-2；
步骤1-2：化合物1-3的合成
在惰性气氛下一定温度下将氯化亚砜、化合物1-2和溶剂按比例混合，然后搅拌，蒸去溶剂和过量氯化亚砜，调节pH>7，以有机溶剂萃取，有机层用饱和食盐水洗涤，干燥，蒸去溶剂，过柱分离得化合物1-3；
步骤1-3：化合物1-4的合成
在惰性气氛下一定温度下将双(三甲基硅基)氨基钾、化合物1-3和溶剂混合，然后搅拌，淬灭反应，调节至pH>7，以有机溶剂萃取，有机层用饱和食盐水洗涤，干燥，蒸去溶剂得化合物1-4；
步骤1-4：化合物1-5的合成
在惰性气氛一定温度下将苯基锂、化合物1-4和溶剂混合，然后搅拌，淬灭反应，以有机溶剂萃取，有机层用饱和食盐水洗涤，干燥，蒸去溶剂，过柱分离，过滤得化合物1-5；
步骤1-5：化合物1-6的合成
在一定温度下将2-溴乙醇、化合物1-5和溶剂混合，然后反应，再浓缩反应液，以乙酸乙酯/石油醚打浆，过滤得化合物1-6；
步骤1-6：化合物1的合成
在惰性气氛一定温度下将钠氢、化合物1-6和溶剂混合反应，然后加入化合物1-9-0，反应，再滴加氢溴酸，浓缩、纯化得通式1所述的化合物；
或者方法二
步骤1-1至步骤1-4与方法一中的相同，
步骤2-5：化合物1的合成
在惰性气氛一定温度下将化合物4-6-0、化合物1-5和溶剂混合反应，浓缩、纯化得通式1所述的化合物；
优选地，方法一中的化合物1-9-0通过以下方法制备：
方法三
步骤3-1：化合物1-8的合成
在惰性气氛一定温度下将四氢铝锂、化合物1-7和溶剂混合反应，然后在依次加入水，15％的氢氧化钠水溶液和水，过滤，浓缩得化合物1-8；
步骤3-2：化合物1-9-0的合成
在惰性气氛一定下在温度下将4-二甲氨基吡啶、对甲苯磺酰氯、化合物1-8和溶剂混合反应，然后浓缩、纯化得化合物1-9-0；
优选地，方法二中的化合物4-6-0通过以下方法制备：
方法四
步骤4-1：化合物5-2的合成
在惰性气氛一定温度下将二氯亚砜和化合物5-1在溶剂中混合反应，浓缩得化合物5-2；
步骤4-2：化合物5-3的合成
在一定温度下将乙二醇溶于二甲基亚砜中，加入叔丁醇钾，反应0.5小时，继续加入四丁基碘化铵，向上述反应液中滴加化合物5-2的二甲基亚砜溶液，转移至室温反应3h，加入二氯甲烷，依次用水和饱和食盐水萃洗，将有机相干燥，过滤，浓缩，纯化得到化合物5-3；
步骤4-3：化合物4-6-0的合成
在惰性气氛一定温度下将二氯亚砜和化合物5-1在溶剂中混合反应，浓缩得化合物5-2；
在惰性气氛、避光条件、一定温度下，将三苯基磷的二氯甲烷溶液滴加到N-溴代丁二酰亚胺的二氯甲烷溶液，反应0.5h，滴加化合物5-3的二氯甲烷溶液，转移至室温反应16h，向反应液中加入甲醇，浓缩，纯化得到化合物4-6-0；
优选地，在方法一中，R为时，通式化合物1-9-0表示的具体化合物1-9-1，即通过以下方法制备：
方法五：
步骤5-1：化合物2-2的合成
在氮气保护下，将化合物2-1溶于四氢呋喃中，反应置于冰水浴中，加入硼烷的四氢呋喃溶液，升至室温反应16小时，反应液在冰水浴条件下，加入水和乙酸淬灭，加入碳酸氢钠水溶液稀释，乙酸乙酯萃取，纯化得到化合物2-2；
步骤5-2：化合物2-3的合成
将化合物2-2溶于无水二氯甲烷中，置换氮气三次，0℃条件下加入4-二甲氨基吡啶和对甲苯磺酰氯，自然升至室温反应16小时，反应液浓缩，纯化得到化合物2-3；
步骤5-3：化合物2-4的合成
将化合物2-3溶于四氢呋喃中，置换氮气三次，冰浴条件下加入四氢铝锂，室温反应16h，冰浴条件下，依次加入水，15％氢氧化钠水溶液和水，过滤，浓缩得到化合物2-4；
步骤5-4：化合物1-9-1的合成
将化合物2-4溶于无水二氯甲烷中，置换氮气三次，0℃条件下加入4-二甲氨基吡啶和对甲苯磺酰氯，自然升至室温反应16小时，反应液浓缩，纯化得到化合物1-9-1；
优选地，在方法一中，R为时，通式化合物1-9-0表示的具体化合物1-9-2，即通过以下方法制备：
方法六：
步骤6-1：化合物3-2的合成
在氮气保护下，将化合物3-1溶于四氢呋喃中，冷却到-10℃，加入硼烷的四氢呋喃溶液，升至室温反应16小时，冰水浴条件下，反应液加入水和乙酸，加碳酸氢钠水溶液稀释，以乙酸乙酯萃取，浓缩，纯化得到化合物3-2；
步骤6-2：化合物3-3的合成
将化合物3-2溶于N,N-二甲基甲酰胺中，冰水浴条件下加入钠氢，30分钟后加入碘甲烷，升至20℃反应4小时，加水稀释，乙醚萃取，浓缩有机相得到化合物3-3；
步骤6-3：化合物3-4的合成
将化合物3-3溶于四氢呋喃中，置换氮气三次，冰浴条件下加入四氢铝锂，室温反应16h，冰浴条件下，依次加入水，15％氢氧化钠，水，过滤，浓缩，得到化合物3-4；
步骤6-4：化合物1-9-2的合成
将化合物3-4溶于无水二氯甲烷中，置换氮气三次，0℃条件下加入DMAP和对甲苯磺酰氯，自然升温至室温反应16小时，反应液浓缩，纯化得到淡黄色固体产品；
优选地，在方法二中，R为时，通式化合物4-6-0表示的具体化合物4-6-1，即通过以下方法制备：
方法七：
步骤7-1：化合物4-2的合成
在氮气保护下，将化合物4-1溶于无水乙醚/二氯甲烷中，将反应置于冰水浴中，加入草酰氯，两滴N,N-二甲基甲酰胺，转至室温反应2小时，浓缩后，用二氯甲烷溶解，向体系中通氨气1小时，滤去沉淀，滤饼用丙酮淋洗，浓缩滤液得到化合物4-2；
步骤7-2：化合物4-3的合成
将化合物4-2溶于二氯亚砜中，加热至回流反应2小时，浓缩得到化合物4-3；
步骤7-3：化合物4-4的合成
将化合物4-3溶于四氢呋喃中，置换氮气三次，冰浴条件下加入硼氢化锂，室温反应12h；冰浴条件下，向反应液中加入甲醇，室温搅拌2小时，浓缩，纯化得到化合物4-4；
步骤7-4：化合物4-6-1的合成
将化合物4-4，2,6-二叔丁基吡啶溶于无水二氯甲烷中，置换氮气三次，冰水浴条件下加入化合物4-5，反应两天，继续加入2,6-二叔丁基吡啶和化合物4-5，反应五天，反应液浓缩，纯化得到化合物4-6-1。
本发明提供了通式(I)化合物的可药用的盐，具体地为通式(I)化合物与无机酸或有机酸反应形成的常规的无毒盐。例如，常规的无毒盐可通过通式(I)化合物与无机酸或有机酸反应制得，所述无机酸包括盐酸、氢溴酸、硫酸、硝酸、胺基磺酸和磷酸等，以及所述有机酸包括柠檬酸、酒石酸、乳酸、丙酮酸、乙酸、苯磺酸、对甲苯磺酸、甲磺酸、萘磺酸、乙磺酸、萘二磺酸、马来酸、苹果酸、丙二酸、富马酸、琥珀酸、丙酸、草酸、三氟乙酸、硬酯酸、扑酸、羟基马来酸、苯乙酸、苯甲酸、水杨酸、谷氨酸、抗坏血酸、对胺基苯磺酸、2-乙酰氧基苯甲酸和羟乙磺酸等；或者通式(I)化合物与丙酸、草酸、丙二酸、琥珀酸、富马酸、马来酸、乳酸、苹果酸、酒石酸、柠檬酸、天冬氨酸或谷氨酸形成酯后再与无机碱形成的钠盐、钾盐、钙盐、铝盐或铵盐；或者通式(I)化合物与有机碱形成的甲胺盐、乙胺盐或乙醇胺盐；或者通式(I)化合物与赖氨酸、精氨酸、鸟氨酸形成酯后再与盐酸、氢溴酸、氢氟酸、硫酸、硝酸、磷酸形成的对应的无机酸盐或与甲酸、乙酸、苦味酸、甲磺酸和乙磺酸形成的对应的有机酸盐。
本发明还提供了一种药物组合物，其所述药物组合物包括治疗有效量的所述的化合物作为活性成分。
本发明还提供了一种联合药物，所述联合药物包括治疗有效量的所述的化合物以及一种或多种其它治疗成分作为活性成分，所述其它治疗成分为皮质类固醇，肾上腺素受体激动剂，或磷酸二酯酶-4抑制剂。
本发明提供了上述通式(I)所示化合物在制备用于治疗与M3受体相关的疾病的药物中的用途；
本发明还提供了上述通式(I)所示化合物在治疗与M3受体相关的疾病中的用途；
本发明还提供了所述的化合物或其药学上可接受的盐在制备用于预防和/或治疗呼吸疾病的药物中的用途。
其中，所述呼吸疾病选自哮喘、慢性阻塞性肺病、呼吸道感染、成人呼吸窘迫综合征、肺水肿和上呼吸道疾病；优选为哮喘或慢性阻塞性肺病。
本发明还提供一种治疗与M3受体相关的疾病的方法，其特征在于，向受试者施用治疗有效量的一种或多种上述通式(I)所示化合物或其可药用的盐；
所述与M3受体相关的疾病例如为膀胱过度活动症(OAB)、慢性阻塞性肺病(COPD)和肠道易激综合症(IBS)等疾病；
本发明所述的化合物和药物组合物可以是多种形式，如粉剂、溶液状、悬浮液和气雾剂等，并可以存在于适宜的固体或液体的载体或稀释液中和适宜的用于注射或滴注的消毒器具中。
本发明的药物组合物的各种剂型可按照药学领域的常规制备方法制备。其制剂配方的单位剂量中包含0.05～200mg通式(I)化合物，优选地，制剂配方的单位剂量中包含0.1mg～100mg通式(I)化合物。
本发明的化合物和药物组合物可对哺乳动物临床使用，包括人和动物，可以通过口、鼻、肺吸入等给药途径进行给药。最优选日剂量0.05-200mg，一次性服用，或0.05-2000mg分次服用。
有益效果
根据本发明的所述式1表示的奎宁环衍生物及其药学上可接受的盐，前药和溶剂化合物可以用作M3受体拮抗剂，由于只需每天用药1次，故能提高患者的依从性，从而作为一种速效、长效M3受体拮抗剂为以治疗气道阻塞为特征的疾病治疗提供一种新的选择。由于该类药物的给药通常是可吸入的喷雾剂、气雾剂或粉雾剂直接作用于呼吸道，因此，为了降低由肺部吸收进入体循环的药量，本发明的药物具有更快的肝脏代谢速度，从而可以减少药物进入体循环引起的副作用。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解为，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商提供或所建设的条件。除另外定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用于与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与记载内容相似或均等的方法与材料皆可用于本发明方法中。
实施例1
步骤1：化合物1-2的合成
在1L单口瓶中，将化合物1-1(62.8g，0.4mol)、2-溴乙醇(57.6g，0.48mol)，碳酸钾(110.4g，0.8mol)依次加到甲苯(800mL)中，在80℃搅拌过夜。然后将混合物冷却至室温，加入水(500mL)，乙酸乙酯(500mL)萃取，有机层用饱和食盐水洗涤，硫酸钠干燥，减压蒸去溶剂，得70g(收率87.5％)黄色油，直接用于下步反应。
步骤2：化合物1-3的合成
在1L三口瓶中，将氯化亚砜(127g，1.066mol)缓慢滴加到化合物1-2(70g，0.355mol)的甲苯(500mL)溶液中，控制温度低于60℃，加完后在60℃搅拌过夜，反应用氮气保护。减压蒸去甲苯和过量氯化亚砜，以饱和碳酸氢钠水溶液调节pH>7，乙酸乙酯(500mL)萃取，有机层用饱和食盐水洗涤，硫酸钠干燥，减压蒸去溶剂，得55g棕黑色油，过柱(石油醚:乙酸乙酯＝4:1)得50g(收率70.75％)黄色油。
步骤3：化合物1-4的合成
在500mL三口瓶中，将双(三甲基硅基)氨基钾(150mL，1M在四氢呋喃中)于40℃下滴加到化合物1-3(21.55g，0.1mol)的甲苯(220mL)溶液中，在40℃氮气保护下搅拌过夜。用乙酸(28mL)和乙醇(14mL)淬灭反应，在40℃下搅拌20min，用碳酸钾水溶液调节至pH>7，以乙酸乙酯(500mL)萃取，有机层用饱和食盐水洗涤，硫酸钠干燥，减压蒸去溶剂得11g(收率60.11％)棕色油。
步骤4：化合物1-5的合成
在500mL三口瓶中，在氮气保护下将苯基锂(160mL，1M在THF中)缓慢滴加到化合物1-4(6.8g，0.04mol)的四氢呋喃(120mL)溶液中，控制温度为-50℃，然后室温搅拌 过夜。加入水(200mL)以淬灭反应，以乙酸乙酯(500mL)萃取，有机层用饱和食盐水洗涤，硫酸钠干燥，减压蒸去溶剂得6.8g棕色粘稠固体，乙酸乙酯:石油醚＝1:2(200mL)的混合溶液加入并在室温下搅拌2h，过滤，滤饼用石油醚洗涤，烘干得5.1g浅灰色固体。
步骤5：化合物1-6的合成
在50mL三口瓶中，将化合物1-5(300mg,1mmol)，2-溴乙醇(186mg,1.5mmol)溶于乙腈/氯仿(4mL/6mL)中，60℃反应16小时。反应液浓缩，乙酸乙酯/石油醚(3mL/6mL)打浆，过滤得到白色固体300mg。
步骤6：化合物1-8的合成
在50mL单口瓶中，将化合物1-7(120mg，1.07mmol)溶于乙醚(20mL)中，置换氮气三次，冰浴条件下加入四氢铝锂(53mg，1.5mmol)，回流反应2h。冰浴条件下，依次加入水(0.05mL)，15％的氢氧化钠水溶液(0.05mL)和水(0.15mL)，过滤，滤液浓缩，得到浅黄色油状产品80mg。
步骤7：化合物1-9的合成
在50mL三口瓶中，将化合物1-8(80mg,0.8mmol)溶于无水二氯甲烷(10mL)中，置换氮气三次，在0℃条件下加入4-二甲氨基吡啶(115mg，0.94mmol)和对甲苯磺酰氯(171mg，0.9mmol)，自然升温至室温，继续反应16小时。反应液浓缩，硅胶制备板纯化(乙酸乙酯/石油醚:1/4)得到淡黄色固体产品80mg。
步骤8：化合物1的合成
在50mL单口瓶中，氮气条件下，将化合物1-6(83mg,0.2mmol)溶于干燥N,N-二甲基甲酰胺(2mL)中，冰浴条件下加入钠氢(19mg,0.48mmol),30分钟后加入化合物1-9(60mg,0.24mmol)，升温至室温反应16小时。滴加48％氢溴酸(01mL)，反应液浓缩，硅胶制备板纯化(二氯甲烷/甲醇:10/1)得到白色固体产品19mg。
LCMS(ES,m/z):418.2[M-Br]+.HNMR:(400MHz,CD3OD,ppm):δ7.57-7.55(m,4H),7.33-7.28(m,4H),7.25-7.21(m,2H),3.79(t,J＝4.8Hz,2H),3.51(t,J＝8.0Hz,6H),3.38(s,2H),3.35(t,J＝4.8Hz,2H),2.47(s,1H),2.18(t,J＝8.0Hz,6H),1.73(s,6H)。
实施例2
步骤1：化合物2-2的合成
在100mL单口瓶中，氮气保护下，将化合物2-1(1.7g,10mmol)溶于四氢呋喃(50mL)中，反应置于冰水浴中，加入硼烷的四氢呋喃溶液(2M，5mL，10mmol)，升至室温反应16小时。反应液在冰水浴条件下，加入水(1mL)和乙酸(0.5mL)淬灭，加入20mL碳酸氢钠水溶液稀释，乙酸乙酯(60mL)萃取，有机相浓缩的粗品用硅胶柱纯化(乙酸乙酯/石油醚:1/8到1/1)得到浅黄色油状产品1.1g。
步骤2：化合物2-3的合成
在50mL三口瓶中，将化合物2-2(156mg，1mmol)溶于无水二氯甲烷(10mL)中，置换氮气三次，0℃条件下加入4-二甲氨基吡啶(146mg，1.2mmol)和对甲苯磺酰氯(200mg,1.05mmol)，自然升至室温反应16小时。反应液浓缩，硅胶制备板纯化(乙酸乙酯/石油醚:1/30)得到淡黄色固体产品235mg。
步骤3：化合物2-4的合成
在50mL单口瓶中，将化合物2-3(235mg，0.75mmol)溶于四氢呋喃(10mL)中，置换氮气三次，冰浴条件下加入四氢铝锂(114mg，3mmol)，室温反应16h。冰浴条件下，加入水(0.1mL)，15％氢氧化钠水溶液(0.1mL)和水(0.3mL)，过滤，滤液浓缩得到浅黄色油状产品60mg。
步骤4：化合物2-5的合成
在50mL三口瓶中，将化合物2-4(60mg，0.53mmol)溶于无水二氯甲烷(10mL)中，置换氮气三次，0℃条件下加入4-二甲氨基吡啶(78mg，0.63mmol)和对甲苯磺酰氯(106mg，0.56mmol)，自然升至室温反应16小时。反应液浓缩，硅胶制备板纯化(乙酸乙酯/石油醚:1/30)得到淡黄色固体产品80mg。
步骤5：化合物2的合成
在50mL单口瓶中，氮气条件下，将化合物1-6(83mg，0.2mmol)溶于干燥N,N-二甲基甲酰胺(5mL)中，冰浴条件下加入钠氢(19mg，0.48mmol),30分钟后加入化合物2-5(80 mg，0.3mmol)，升至室温反应16小时。滴加48％氢溴酸(0.1mL)，反应液浓缩，硅胶制备板纯化(二氯甲烷/甲醇:10/1)得到白色固体产品35mg。
LCMS(ES,m/z):432.3[M-Br]+.HNMR:(400MHz,CD3OD,ppm):δ7.57(dd,J＝7.6Hz,1.2Hz,4H),7.34-7.30(m,4H),7.25-7.22(m,2H),3.79(t,J＝4.4Hz,2H),3.51(t,J＝7.6Hz,6H),3.41(s,2H),3.36-3.33(m,2H),2.19(t,J＝7.6Hz,6H),1.56(s,6H),1.14(s,3H).
实施例3
步骤1：化合物3-2的合成
在100mL单口瓶中，氮气保护下，将化合物3-1(1.7g，10mmol)溶于四氢呋喃(20mL)中，冷却到-10℃，加入硼烷的四氢呋喃溶液(1M，12mmol，12mL)，升至室温反应16小时。冰水浴条件下，反应液加入水(1mL)和乙酸(0.5mL)，加20mL碳酸氢钠水溶液稀释，以乙酸乙酯(60mL)萃取，直接浓缩，硅胶柱纯化(乙酸乙酯/石油醚:1/8到1/1)得到浅黄色油状产品1.1g。
步骤2：化合物3-3的合成
在100mL单口瓶中，将化合物3-2(800mg，5.1mmol)溶于N,N-二甲基甲酰胺(5mL)中，冰水浴条件下加入钠氢(123mg，5.1mmol)。30分钟后加入碘甲烷(2.2g，15.3mmol)，升至20℃反应4小时。加30mL水稀释，乙醚(30mL)萃取，浓缩有机相浅黄色油状产品400mg.
步骤3：化合物3-4的合成
在50mL单口瓶中，将化合物3-3(400mg，2.3mmol)溶于四氢呋喃(10mL)中，置换氮气三次，冰浴条件下加入四氢铝锂(175mg，4.6mmol)，室温反应16h。冰浴条件下，加入水(0.18mL)，15％氢氧化钠(0.18mL)，水(0.54mL)，过滤，滤液浓缩，得到浅黄色油状产品260mg。
步骤4：化合物3-5的合成
在50mL三口瓶中，将化合物3-4(60mg，0.42mmol)溶于无水二氯甲烷(5mL)中，置换氮气三次，0℃条件下加入DMAP(62mg，0.5mmol)和对甲苯磺酰氯(88mg，0.46 mmol)，自然升温至室温反应16小时。反应液浓缩，硅胶制备板纯化(乙酸乙酯/石油醚:1/4)得到淡黄色固体产品70mg。
步骤5：化合物3的合成
在50mL单口瓶中，氮气条件下，将化合物1-6(60mg，0.14mmol)溶于干燥N,N-二甲基甲酰胺(5mL)中，冰浴条件下加入钠氢(7mg，0.28mmol)，30分钟后加入化合物3-5(62mg,0.21mmol)，升温至室温反应16小时。反应液pH用氢溴酸调至5，浓缩，硅胶制备板纯化(二氯甲烷/甲醇:10/1)得到白色固体产品38mg。
LCMS(ES,m/z):462.3[M-Br]+.HNMR:(400MHz,CD3OD,ppm):δ7.57-7.55(m,4H),7.33-7.29(m,4H),7.25-7.21(m,2H),3.80(s,2H),3.51(t,J＝7.6Hz,6H),3.45(s,2H),3.36-3.35(m,2H),3.34-3.32(m,2H),3.29(s,3H),2.18(t,J＝7.2Hz,6H),1.63(s,6H)。
实施例4
步骤1：化合物4-2的合成
在50mL单口瓶中，氮气保护下，将化合物4-1(1.02g，6mmol)溶于无水乙醚/二氯甲烷(15/15mL)中，将反应置于冰水浴中，加入草酰氯(914mg，7.2mmol)，两滴N,N-二甲基甲酰胺，转至室温反应2小时，浓缩后，所得酰氯用二氯甲烷(100mL)溶解，向体系中通氨气1小时。滤去沉淀，滤饼用丙酮淋洗，浓缩滤液得到浅黄色固体产品540mg。
步骤2：化合物4-3的合成
在50mL单口瓶中，将化合物4-2(540mg，3.2mmol)溶于二氯亚砜(10mL)中，加热至回流反应2小时，浓缩得到浅黄色固体产品400mg。
步骤3：化合物4-4的合成
在50mL单口瓶中，将化合物4-3(400mg，2.7mmol)溶于四氢呋喃(10mL)中，置换氮气三次，冰浴条件下加入硼氢化锂(2.0M，四氢呋喃溶液，1.35mL，2.7mmol)，室温反应12h。冰浴条件下，向反应液中加入甲醇(12ml)，室温搅拌2小时，浓缩，硅胶柱纯化(乙酸乙酯/石油醚:1/10到10/1)得到浅黄色油状产品260mg。
步骤4：化合物4-6的合成
在50mL三口瓶中，将化合物4-4(116mg，0.94mmol)，2,6-二叔丁基吡啶(360mg，1.88mmol)溶于无水二氯甲烷(10mL)中，置换氮气三次，冰水浴条件下加入化合物4-5(450mg，1.88mmol)，反应两天，继续加入2,6-二叔丁基吡啶(360mg，1.88mmol)和化合物4-5(450mg，1.88mmol)，反应五天。反应液浓缩，硅胶柱纯化(乙酸乙酯/石油醚:1/10到1/4)得到浅黄色油状产品130mg。
步骤5：化合物4的合成
在50mL单口瓶中，将化合物4-6(130mg，0.56mmol)，化合物1-5(130mg，0.45mmol)加入到乙腈/氯仿(5mL，2/3)中，升温至70℃反应16小时。反应液浓缩，硅胶制备板纯化(二氯甲烷/甲醇:10/1)得到白色固体产品144mg。
LCMS(ES,m/z):443.2[M-Br]+。HNMR:(400MHz,CD3OD,ppm):δ7.57-7.54(m,4H),7.32-7.28(m,4H),7.24-7.21(m,2H),3.78(t,J＝4.4Hz,2H),3.48(t,J＝8.0Hz,6H),3.44(s,2H),3.34(t,J＝4.4Hz,2H),2.20-2.16(m,12H)。
实施例5
步骤1：化合物5-2的合成
在50mL单口瓶中，氮气保护下，将化合物5-1(684mg，6mmol)溶于四氢呋喃(5mL)中，反应置于冰水浴中，加入二氯亚砜(849mg，7.2mmol)，转至50℃反应3小时。浓缩得到浅黄色油状产品790mg。
步骤2：化合物5-3的合成
在50mL单口瓶中，冰水浴条件下，将乙二醇(893mg，14.4mmol)溶于二甲基亚砜(10mL)中，加入叔丁醇钾(437mg，3.9mmol)，反应0.5小时，继续加入四丁基碘化铵(223mg，0.6mmol)。向上述反应液中滴加化合物5-2(396mg，3mmol)的二甲基亚砜(10mL)溶液，转移至室温反应3h。加入二氯甲烷(50mL)，依次用水(50mL)和饱和食盐水(50mL) 萃洗。有机相干燥，过滤，浓缩。硅胶柱(石油醚/乙酸乙酯＝2/1)纯化得到浅黄色油状产品320mg。
步骤3：化合物5-4的合成
在50mL三口瓶中，-78℃、氮气保护、避光条件下，将三苯基磷(314mg，1.2mmol)的二氯甲烷(10mL)溶液滴加到N-溴代丁二酰亚胺(214mg，1.2mmol)的二氯甲烷(10mL)溶液，反应0.5h。继续滴加化合物5-3(158mg，1mmol)的二氯甲烷(10mL)溶液，转移至室温反应16h。向反应液中加入甲醇(5ml)，浓缩，硅胶板纯化(乙酸乙酯/石油醚:1/10)得到浅黄色油状产品55mg。
步骤4：化合物5的合成
在50mL单口瓶中，将化合物5-4(55mg，0.25mmol)，化合物1-5(49mg，0.17mmol)加入到乙腈/氯仿(5mL，2/3)中，升温至70℃反应16小时。反应液浓缩，硅胶制备板纯化(二氯甲烷/甲醇:10/1)得到白色固体产品69mg。
LCMS(ES,m/z):434.2[M-Br]+。HNMR:(400MHz,CD3OD,ppm):δ7.55(d,J＝8.0Hz,4H),7.38(d,J＝4.8Hz,1H),7.30(t,J＝8.0Hz,,4H),7.22(t,J＝7.2Hz,2H),7.06(d,J＝3.2Hz,1H),6.98-6.95(m,1H),4.71(s,2H),3.83(t,J＝4.0Hz,2H),3.48(t,J＝7.6Hz,6H),3.36(t,J＝4.0Hz,2H),2.15(t,J＝7.6Hz,6H)。
实施例6
除了在步骤1中以相应的化合物6-1代替化合物5-1以外，按照化合物5中的相似方法合成化合物6。
分析数据解析：LCMS(ES,m/z):468.3[M-Br]+.HNMR:(400MHz,CD3OD,ppm):δ7.56-7.54(m,4H),7.32-7.28(m,4H),7.24-7.21(m,2H),7.17-7.14(m,2H),7.06(d J＝8.0Hz,1H),4.46(s,2H),3.77(t,J＝4.8Hz,2H),3.43(t,J＝7.6Hz,6H),3.32(t,J＝4.8Hz,2H),2.86-2.81(m,4H),2.13(t,J＝7.6Hz,6H),2.11-2.00(m,2H)。
实施例7
除了在步骤2中以相应的化合物7-1代替化合物5-2以外，按照化合物5中的相似方法合成化合物7。
分析数据解析：LCMS(ES,m/z):470.2[M-Br]+.HNMR:(400MHz,CD3OD,ppm):δ7.55(d,J＝8.0Hz,4H),7.31-7.22(m,9H),5.02(s,4H),4.53(s,2H),3.82(t,J＝4.4Hz,2H),3.48(t,J＝7.6Hz,6H),3.37(t,J＝4.4Hz,2H),2.16(t,J＝7.6Hz,6H)。
实施例8
除了在步骤1中以相应的化合物8-1代替化合物5-1以外，按照化合物5中的相似方法合成化合物8。
分析数据解析：LCMS(ES,m/z):484.2[M-Br]+.HNMR:(400MHz,CD3OD,ppm):δ7.56-7.54(m,4H),7.32-7.28(m,4H),7.24-7.20(m,2H),7.13-7.07(m,2H),6.97(s,1H),4.68(s,2H),4.45(s,2H),3.92(t,J＝5.6Hz,2H),3.79-3.78(m,2H),3.46(t,J＝7.2Hz,6H),3.35-3.34(m,2H),2.80(t,J＝5.6Hz,2H),2.15(t,J＝7.2Hz,6H)。
实施例9
除了在步骤1中以相应的化合物9-1代替化合物5-1以外，按照化合物5中的相似方法合成化合物9。
分析数据解析：LCMS(ES,m/z):484.2[M-Br]+.HNMR:(400MHz,CD3OD,ppm):δ7.55(d,J＝7.6Hz,4H),7.31-7.27(m,4H),7.23-7.19(m,2H),6.97(d,J＝7.6Hz,1H),6.75(dd,J＝7.6Hz,1.6Hz,1H),6.68(d,J＝1.6Hz,1H),4.40(s,2H),4.10(t,J＝5.2Hz,2H),3.77(t,J＝4.4Hz,2H),3.45(t,J＝7.6Hz,6H),3.33(t,J＝4.4Hz,2H),2.72(t,J＝6.4Hz,2H),2.15(t,J＝7.6Hz,6H),1.94-1.92(m,2H)。
实施例10
除了在步骤1中以相应的化合物10-1代替化合物5-1以外，按照化合物5中的相似方法合成化合物10。
分析数据解析：LCMS(ES,m/z):470.2[M-Br]+.HNMR:(400MHz,CD3OD,ppm):δ7.56-7.54(m,4H),7.30(t,J＝7.6Hz,4H),7.24-7.20(m,2H),7.13(d,J＝7.6Hz,1H),6.77(d,J＝7.6Hz,1H),6.71(s,1H),4.50(t,J＝8.4Hz,2H),4.44(s,2H),3.79-3.77(m,2H),3.48-3.45(m,6H),3.34(d,J＝4.4Hz,2H),3.14(t,J＝8.4Hz,2H),2.15(t,J＝7.6Hz,6H)。
实施例11
除了在步骤1中以相应的化合物11-1代替化合物5-1以外，按照化合物5中的相似方法合成化合物11。
分析数据解析：LCMS(ES,m/z):508.2[M-Br]+.HNMR:(400MHz,CD3OD,ppm):δ7.56(d,J＝7.6Hz,4H),7.32-7.28(m,4H),7.24-7.20(m,3H),7.16-7.11(m,2H),4.52(s,2H),3.84(t,J＝4.4Hz,2H),3.50(t,J＝7.6Hz,6H),3.39(t,J＝4.4Hz,2H),2.18(t,J＝7.6Hz,6H)。
实施例12
除了在步骤1中以相应的化合物12-1代替化合物5-1以外，按照化合物5中的相似方法合成化合物12。
分析数据解析：LCMS(ES,m/z):474.2[M-Br]+HNMR(400MHz,CD3OD,ppm):δ7.57-7.55(m,4H),7.30(t,J＝7.6Hz,4H),7.24-7.20(m,2H),6.80(d,J＝3.6Hz,1H),6.62(d,J＝3.6Hz,1H),4.58(s,2H),3.78-3.77(m,2H),3.46-3.42(t,6H),3.32-3.30(m,2H),2.15(t,J＝7.6Hz,6H),2.03-2.00(m,1H),0.97-0.95(m,2H),0.62-0.60(m,2H)。
实施例13
除了在步骤1中以相应的化合物13-1代替化合物5-1以外，按照化合物5中的相似方法合成化合物13。
分析数据解析：LCMS(ES,m/z):518.2[M-Br]+.HNMR:(400MHz,CD3OD,ppm):δ7.85(d,J＝8.0Hz,1H),7.78-7.76(m,1H),7.54(d,J＝7.6Hz,4H),7.48-7.42(m,2H),7.29(t,J＝7.6Hz,4H),7.23-7.19(m,2H),4.87(s,2H),3.93(t,J＝4.8Hz,2H),3.51(t,J＝7.6Hz,6H),3.41(t,J＝4.8Hz,2H),2.16(t,J＝7.6Hz,6H)。
实施例14
除了在步骤1中以相应的化合物14-1代替化合物5-1以外，按照化合物5中的相似方法合成化合物14。
分析数据解析：LCMS(ES,m/z):468.1[M-Br]+HNMR(400MHz,DMSO-d6,ppm):δ7.48(d,J＝7.6Hz,4H),7.26(t,J＝7.6Hz,4H),7.20-7.16(m,2H),6.96(d,J＝3.6Hz,1H),6.89(d,J＝3.6Hz,1H),5.88(s,1H),4.54(s,2H),3.74-3.72(m,2H),3.38(t,J＝7.2Hz,6H),3.25-3.23(m,2H),1.93(t,J＝7.2Hz,6H)。
实施例15
除了在步骤1中以相应的化合物15-1代替化合物5-1以外，按照化合物5中的相似方法合成化合物15。
分析数据解析：LCMS(ES,m/z):448.2[M-Br]+.HNMR:(400MHz,CD3OD,ppm):δ7.56-7.54(m,4H),7.31-7.27(m,4H),7.23-7.19(m,2H),6.81(d,J＝3.2Hz,1H),6.61-6.60(m,1H),4.58(s,2H),3.78(t,J＝4.8Hz,2H),3.44(t,J＝7.6Hz,6H),3.32(t,J＝4.8Hz,2H),2.39(s,3H),2.14(t,J＝7.6Hz,6H)。
实施例16
除了在步骤1中以相应的化合物16-1代替化合物5-1以外，按照化合物5中的相似方法合成化合物16。
分析数据解析：LCMS(ES,m/z):536.1[M-Br]+.HNMR:(400MHz,CD3OD,ppm):δ7.57-7.55(m,4H),7.30(t,J＝7.2Hz,4H),7.24-7.21(m,2H),4.69(s,2H),3.90(t,J＝4.4Hz,2H),3.49(t,J＝7.6Hz,6H),3.39(t,J＝4.4Hz,2H),2.18(t,J＝7.6Hz,6H)。
实施例17
除了在步骤1中以相应的化合物16-1代替化合物5-1以外，按照化合物5中的相似方法合成化合物16。
分析数据解析：LCMS(ES,m/z):468.1[M-Br]+HNMR:(400MHz,CD3OD,ppm):δ7.56-7.54(m,4H),7.47(d,J＝5.2Hz,1H),7.31-7.28(m,4H),7.24-7.20(m,2H),6.94(d,J＝5.6Hz,1H),4.68(s,2H),3.87(t,J＝4.8Hz,2H),3.49(t,J＝7.6Hz,6H),3.37(t,J＝4.8Hz,2H),2.17(t,J＝7.6Hz,6H)。
实施例18
除了在步骤1中以相应的化合物18-1代替化合物5-1以外，按照化合物5中的相似方法合成化合物18。
分析数据解析LCMS(ES,m/z):502.1[M-Br]+.HNMR:(400MHz,CD3OD,ppm):δ7.56(d,J＝7.6Hz,4H),7.30(t,J＝7.6Hz,4H),7.24-7.20(m,2H),6.92(s,1H),4.63(s,2H),3.88(s,2H),3.49(t,J＝7.2Hz,6H),3.38(s,2H),2.18(t,J＝7.2Hz,6H).
实施例19
除了在步骤1中以相应的化合物19-1代替化合物5-1以外，按照化合物5中的相似方法合成化合物19。
分析数据解析：LCMS(ES,m/z):462.2[M-Br]+.HNMR:(400MHz,CD3OD,ppm):δ7.57-7.54(m,4H),7.32-7.28(m,4H),7.24-7.20(m,2H),6.71(s,1H),4.54(s,2H),3.77(t, J＝4.4Hz,2H),3.44(t,J＝7.6Hz,6H),3.32(t,J＝4.4Hz,2H),2.25(s,3H),2.14(t,J＝7.6Hz,6H),2.05(s,3H).
实验实施例1：M3受体拮抗剂活性
本实验使用Molecular Devices的Calcium 5试剂盒(Cat#R8186)。基本实验步骤如下：在384-孔的反应板每孔中加入50uL的稳定表达M3受体的CHO-K1细胞重悬液(10,000细胞/孔)，将反应板置于37℃，5％CO2培养箱中16-24小时。第二天，将细胞板从培养箱中取出，去除细胞板中的培养基并立即加入30uL的1X染料到每个孔中，将细胞板放置在37℃ CO2培养箱中一个小时；同时准备3X化合物板：在有不同浓度(在100％DMSO中)的化合物板中加入30uL反应缓冲液(1x HBSS,20mM HEPES)，振荡20-40分钟。然后将细胞板放入FLIPR仪器中，每孔加入15uL的3X化合物，15分钟后再加入22.5uL的3X诱导剂(at EC80)(320nM Carbachol),并检测信号。诱导剂EC80检测：运行FLIPR仪器软件，按照设定程序，添加10ul不同浓度的激动剂Carbachol到细胞板中，读取荧光信号。读数后，通过软件中“Max-Min”，“Read 90 to Maximum allowed”方法导出数据，计算相应细胞系的EC80。
计算方法：％抑制＝(最大值-化合物信号)/(最大值-最小值)X 100
最大值为加入EC80的激动剂浓度时得到的信号。最小值为有EC80激动剂存在时加入拮抗剂得到的信号。IC50用GraphPad Prism V5.0软件计算得到：s曲线剂量效应(斜率可变)。其中
·I表示IC50值在小于等于50nM的范围；
·II表示IC50值在小于等于100nM至大于50nM的范围；且
·III表示IC50值大于100nM。
表1
根据如上表1中列出的实验数据可以看出，本发明的化合物相对于现有药物Umeclidinium具有更佳或相似的IC50值，由此表明本发明的所述化合物具有较好的M3受体拮抗剂活性，可以作为新型高效慢性阻塞性肺病的药物。
实验实施例2：人体肝细胞代谢
2.1 材料
实施例5、10、15和17中制备的化合物5、10、15和17，合成的Umeclidinium，以及购买于Corning公司的混合的人肝微粒体(货号：452117；批号：38291)。人肝微粒体贮存在-80℃冰箱备用，其他试剂均为市售可得产品。
2.2 实验设计
主要反应体系的配置见表2。
表2.主要反应体系的配置
向由上述成分构成的反应体系中加入10μL的20mg/mL肝微粒体和40μL的10 mM NADPH溶液，肝微粒体和NADPH的最终浓度分别为0.5mg/mL和1mM。将该反应体系放在37℃水浴中预孵育5分钟。另外，用40μL超纯水代替NADPH溶液，形成反应体系作为阴性对照，阴性对照的作用是排除化合物自身化学稳定性的影响。
分别加入4μL的200μM的实施例2、4和5中制备的化合物2、4和5以及市售Olodaterol化合物溶液来启动反应，然后将其置于37℃水浴中使其开始反应，各个实验化合物在反应体系中的终浓度是2μM。
在0，15，30，45和60分钟分别取出50μL反应样品，用4倍体积的含有内标(200nM丙咪嗪(imipramine)，200nM柳胺苄心定(labetalol)和2μM苯酮苯并酸(ketoprofen))的乙腈淬灭。样品在3220g转速下离心40分钟。取90μL上清液和90μL超纯水混匀用于LC-MS/MS分析检测。
2.3 LC-MS/MS分析方法
LC-MS/MS装置
液相部分为岛津高效液相色谱系统，包括DGU-20A3脱气机、LC-20AD溶液输送单元、CBM-20A系统控制单元及CTO-10ASVP柱温箱。进样器为CTC Analytics HTC PAL自动进样系统。质谱为AB公司的API4000型电喷雾质谱。通过AB公司的Analyst 1.5软件进行系统控制及数据处理。
色谱条件
1)色谱条件
色谱柱：Phenomenex Gemini-NX 3μC18 110A(2.0×50mm)前端连接预柱使用
流动相：A，水(0.1％甲酸)；B，乙腈(0.1％甲酸)
时间(min) 0 0.3 0.8 1.2 1.5 2.0 流动相A的百分比(％) 5 5 100 100 5 5
流速：0.60mL/min
柱温：室温
进样量：3μL
2)质谱条件
离子源：Turbo spray
电离模式：电喷雾
扫描模式：MRM
碰撞气：10L/min；气帘气：30L/min；喷雾气：50L/min；辅助气：50L/min；
温度：500℃；喷雾电压：+4500v(正极MRM)或者-4500v(负极MRM)。
2.4 数据分析
所有的数据计算均通过Microsoft Excel软件进行。母药剩余百分数的自然对数和孵育时间作图，得到斜率k。峰面积从离子色谱图中得到。
体外半衰期由斜率计算得到：
半衰期＝﹣(0.693/k)
通过半衰期计算得到体外清除率的公式如下：
体外清除率＝(0.693/半衰期)×(孵育体积/蛋白含量)
通过半衰期计算得到放大清除率的公式如下：
体外清除率＝(0.693/半衰期)×(孵育体积/蛋白含量)×放大系数
通过放大清除率计算得到肝提取率的公式如下：
E＝放大清除率/(肝血流量+放大清除率)
通过放大清除率计算得到肝清除率的公式如下：
肝清除率＝(肝血流量×FU/RB×放大清除率)/(肝血流量+FU/RB×放大清除率)FU(血浆游离分数)和RB(全血-血浆分配系数)均假定为1。
表2
根据如上表2中列出的实验数据可以看出，本发明的化合物相对于现有药物Umeclidinium具有更快的人体肝脏代谢的速度，由此表明本发明的所述化合物可能具有更少的毒副作用。
本文所述的实施例及实施方案仅出于说明性目的，且向本领域技术人员提出的各种修改及改变将包括在本申请的精神及范围内及随附权利要求书的范畴内。