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本申请要求于2010年5月3日提交的系列号为61/330,522的美 国临时专利申请的权益。
技术领域
本发明涉及化合物4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲 基)-哌嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺、含有该化合物的药物组合物、 合成该化合物的方法,并提供用该化合物治疗由脂肪酸酰胺水解酶 (FAAH)活性介导的疾病状态、失调和病症的方法。
背景技术
数个世纪以来一直认为大麻植物具有药用价值。大麻的主要生物 活性组分是Δ9-四氢-大麻酚(THC)。THC的发现最终导致鉴定了两个 负责其药理作用的内源大麻素受体,即CB1和CB2(Goya等人,Exp. Opin.Ther.Patents(《治疗术专利专家评论》),2000,10,1529)。 这些发现不仅确定了THC的作用位点,也激发了人们对这些受体的 内源激动剂或“内源性大麻素”进行探索。第一种鉴定出的内源性大 麻素是花生四烯酸乙醇酰胺(arachidonyl ethanolamide或anandamide (AEA))这种脂肪酸酰胺。AEA自身会引起外源大麻素的许多药理效应 (Piomelli等人,Nat.Rev.Neurosci.(《自然评论-神经科学》),2003, 4(11),873)。
AEA的分解代谢可主要归因脂肪酸酰胺水解酶(FAAH)这种膜内 结合蛋白,该酶将AEA水解为花生四烯酸和乙醇胺。Cravatt和同事 于1996年表征了FAAH(Cravatt等人,Nature(《自然》),1996,384, 83)。随后确定,FAAH另外负责大量重要的脂质信号传导脂肪酸酰 胺的分解代谢,这些脂肪酸酰胺包括:另一种主要内源性大麻素2-花 生四烯酸甘油(2-AG)(Devane等人,Science(《科学》),1992,258, 1946-1949);致眠物质油酰胺(Cravatt等人,Science(《科学》),1995, 268,1506);食欲抑制剂N-油酰乙醇胺(OEA)(Rodriguez de Fonesca, Nature(《自然》),2001,414,209);和抗炎剂棕榈酰乙醇酰胺(PEA) (Lambert等人,Curr.Med.Chem.(《当今医药化学》),2002,9(6), 663)。
FAAH的小分子抑制剂应提高这些内源信号传导脂质的浓度,从 而产生其相关的有益药理效应。已有一些关于各种FAAH抑制剂在临 床前模型中的效应的报道。
具体地讲,报道了两种基于氨基甲酸酯的FAAH抑制剂在动物模 型中具有镇痛特性。据报道,在大鼠中,具有如下所示结构的BMS-1 (参见WO 02/087569)在神经性疼痛的脊神经结扎(Chung)模型以及 急性热伤害性感受的足底热痛觉测试(Hargreaves test)中具有镇痛效 果。据报道,URB-597在大鼠焦虑的环形十字迷宫模型中具有功效, 以及在大鼠热板和福尔马林测试中具有镇痛功效(Kathuria等人,Nat. Med.(《自然-医学》),2003,9(1),76)。已发现4-(3-苯基-[1,2,4] 噻二唑-5-基)-哌嗪-1-甲酸苯基酰胺这种脲在神经性疼痛的脊神经结 扎(Chung)模型和急性烧伤疼痛的轻度热损伤模型中都有效(Karbarz 等人,Anesth Analg(《麻醉与镇痛》),2009,108(1),316-329)。 报道了FAAH酶的其他强效脲抑制剂(WO 06/074025)。也证实了磺酰 氟AM374能显著地降低慢性复发性实验性自身免疫性脑脊髓炎 (CREAE)小鼠(一种多发性硬化症的动物模型)中的痉挛状态(Baker 等人,FASEBJ.(《美国实验生物学学会联合会杂志》),2001,15(2), 300)。
此外,据报道,噁唑并吡啶酮OL-135是FAAH的强效抑制剂, 在大鼠热伤害性感受的热板测试和尾浸测试中均具有镇痛活性(WO 04/033652)。
关于某些外源性大麻素的效应的研究结果阐明了FAAH抑制剂 可用于治疗多种病症、疾病、失调或症状。这些包括疼痛、恶心/呕吐、 厌食、痉挛、运动失调、癫痫和青光眼。到目前为止,批准的大麻素 治疗用途包括减轻癌症患者中化疗引发的恶心和呕吐以及提高由于 消耗性综合征而体验到厌食的HIV/AID患者的食欲。在一些国家有两 种用于这些适应症的产品可商购获得,即屈大麻酚和大麻 隆。
除了批准的适应症之外,备受关注的使用大麻素的治疗领域是镇 痛,即疼痛的治疗。五个小型随机化对照试验表明THC优于安慰剂, 产生剂量相关的镇痛作用(Robson et al.,Br.J.Psychiatry,2001,178, 107-115(Robson等人,《英国精神病学杂志》,2001年,第178卷, 第107-115页))。据报道,大西洋药品有限公司(Atlantic Pharmaceuticals) 正在开发合成大麻素CT-3,其是四氢大麻酚的羧基代谢物的1,1-二甲 基庚基衍生物,可作为口服活性镇痛和抗炎剂。据报道,使用CT-3 治疗慢性神经性疼痛的II期预试验于2002年5月在德国启动。
很多患有自主活动相关疾病(例如多发性硬化症)的个人声称大 麻对疾病相关的疼痛和痉挛均有改善作用,这得到了小型对照试验的 证实(Croxford et el.,J.Neuroimmunol,2008,193,120-9(Croxford等 人,《神经免疫学杂志》,2008年,第193卷,第120-129页);Svendsen, Br.Med.J.,2004,329,253(Svendsen,《英国医学杂志》,2004年, 第329卷,第253页))。同样,多名脊髓损伤(例如截瘫)的患者 报道称,在吸食大麻后,其疼痛性痉挛得以缓解。有报道表明在多发 性硬化症的CREAE模型中大麻素似乎能控制痉挛和震颤,证实了这 些效应是由CB1和CB2受体介导的(Baker,Nature,2000,404,84-87 (Baker,《自然》,2000年,第404卷,第84-87页))。已在多 发性硬化症和脊髓损伤的患者中用四氢大麻酚/大麻二酚(THC/CBD) 的窄比例混合物进行3期临床试验。据报道FAAH敲除小鼠始终比野 生型对照恢复到更好的临床评分,并且此改善不是抗炎活性的结果, 而是可能反映缺乏此酶时的一些神经保护或髓鞘再生促进效应(Webb et al,Neurosci Lett.,2008,vol.439,106-110(Webb等人,《神经科学 通讯》,2008年,第439卷,第106-110页))。
已有关于研究大麻素的其他潜在商业用途的小规模对照试验的 报告。据报道,在志愿者中的试验确认了口服、注射和吸食的大麻素 产生了剂量相关的眼内压(IOP)降低,因此可缓解青光眼症状。眼科医 师已为患有青光眼而其他药物不能充分控制眼内压的患者开出大麻 处方(Robson等人,2001年,同上)。
与用直接作用的CB1激动剂治疗相比,用小分子抑制剂抑制 FAAH可能较有利。外源CB1激动剂的给予可产生一系列响应,包括 伤害性感受减低、全身僵硬、体温过低和摄食行为增加。这四种反应 特别地被称为“大麻素四响应”。FAAH-/-小鼠的实验表现出在伤害性 感受测试中响应降低,但不表现出全身僵硬、体温过低或摄食行为增 加(Cravatt et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,2001,98(16),9371(Cravatt 等人,《美国国家科学院院刊》,2001年,第98卷,第16期,第 9371页))。禁食导致大鼠边缘前脑而非其他脑区域中AEA水平增 加,证明了AEA生物合成的刺激可从解剖学上分区到靶CNS途径 (Kirkham et al.,Br.J.Pharmacol.,2002,136,550(Kirkham等人,《英 国药理学杂志》,2002年,第136卷,第550页))。AEA的增加 局限于脑内而不是全身性的,这一发现提示在给定的病理生理学条件 下,用小分子抑制FAAH可增强AEA和其他脂肪酸酰胺在发生这些 信号转导分子的合成和释放的组织区域中的作用(Piomelli等人,2003 年,同上)。
除了FAAH抑制剂对AEA和其他内源性大麻素的作用外,FAAH 对其他脂质介质的分解代谢的抑制剂可用于治疗一些其他治疗适应 症。例如,PEA在炎症的动物模型中表现出生物效应(Holt et al.,Br.J. Pharmacol.,2005,146,467-476(Holt等人,《英国药理学杂志》,2005 年,第146卷,第467-476页))、免疫抑制、镇痛和神经保护(Ueda et al.,J.Biol.Chem.,2001,276 (38),35552(Ueda等人,《生物化学杂 志》,2001年,第276卷,第38期,第35552页))。FAAH的另 一个底物油酰胺能诱导睡眠(Boger et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA, 2000,97(10),5044(Boger等人,《美国国家科学院院刊》,2000年, 第97卷,第10期,第5044页);Mendelson et al., Neuropsychopharmacology,2001,25,S36(Mendelson等人,《神经心 理药物学》,2001年,第25卷,第S36页))。FAAH的抑制也被 认为与认知能力(Varvel et al.,J.Pharmacol.Exp.Ther,2006,317(1), 251-257(Varvel等人,《药理学与实验治疗学杂志》,2006年,第 317卷,第1期,第251-257页))和抑郁(Gobbi et al.,Proc.Natl.Acad. Sci.USA,2005,102(51),18620-18625(Gobbi等人,《美国国家科学院 院刊》,2005年,第102卷,第51期,第18620-18625页))有关。
最近的数据证实了FAAH的两个另外的适应症,这些数据表明 FAAH底物激活的受体在能量代谢以及骨稳态中很重要(Overton et al., Br.J.Pharmacol.,2008,153 Suppl 1,S76-81(Overton等人,《英国药 理学杂志》,2008年,第153卷增刊1,第S76-81页);和Plutzky et al.,Diab.Vasc.Dis.Res.,2007,4Suppl 3,S12-4(Plutzky等人,《糖尿 病与血管疾病研究》,2007年,第4卷增刊3,第S12-4页))。已 经证明上述被FAAH分解代谢的脂质转导信号脂肪酸酰胺之一OEA, 是最近脱孤的GPCR119(GPR119)(也称为葡萄糖依赖性促胰岛素受 体)的最活跃激动剂之一。此受体在人体中主要表达于胰腺,活化后 通过胰腺β细胞中的葡萄糖依赖性胰岛素释放来改善葡萄糖稳态。 GPR119激动剂当在口服葡萄糖耐量试验中给予时能抑制葡萄糖漂 移,而且还证实OEA当给予啮齿动物时能独立地调控食物摄取和体 重增加,这表明在能量代谢失调如胰岛素抵抗和糖尿病中的可能的益 处。FAAH底物PEA是PPARα受体的激动剂。在PPARα激动剂非诺 贝特的人体研究中来自替代标记物的证据支持这样的观点:PPARα激 动作用提供了诱导协同的PPARα响应的潜在可能性,该响应可在代 谢综合征或2型糖尿病患者中改善血脂异常、抑制炎症和限制动脉硬 化症。花生四烯酸乙醇酰胺是PPARγ受体的激动剂。用花生四烯酸乙 醇酰胺治疗能诱导3T3-L1分化为脂肪细胞,以及甘油三酯微滴堆积 和脂连蛋白的表达(Bouaboula et al.,E.J.Pharmacol.,2005,517, 174-181(Bouaboula等人,《欧洲药理学杂志》,2005年,第517卷, 第174-181页))。已证实低剂量大麻素治疗能减少小鼠的动脉硬化 症,进一步表明FAAH抑制在血脂异常、肝脂肪变性、脂肪性肝炎、 肥胖和代谢综合征中的治疗有益效果(Steffens et al.,Nature,2005,434, 782-6(Steffens等人,《自然》,2005年,第434卷,第782-786页))。
骨质疏松是最常见的退行性疾病之一。其特征为骨矿物密度 (BMD)降低,骨折风险增加。CB2缺陷型小鼠具有明显加速的年龄相 关的骨小梁骨质流失和皮质膨胀。CB2选择性激动剂能增强皮质内成 骨细胞数量和活性,抑制骨小梁破骨细胞生成并减轻卵巢切除诱导的 骨质流失(Ofek et al.,Proc.Natl.Acad. Sci.U.S.A.,2006,103,696-701 (Ofek等人,《美国国家科学院院刊》,2006年,第103卷,第696-701 页))。尽管涉及人骨质疏松症发病机制的遗传因素大部分未知,但 存在对BMD的实质性遗传贡献。遗传研究表明了对人BMD的适用 性,在该研究中发现了单多态性和单倍型的显著相关性涵盖了人染色 体1p36上的CNR2基因,证明了外周表达的CB2受体在骨质疏松的 病因中的作用(Karsak et al.,Hum.Mol.Genet,2005,14,3389-96 (Karsak等人,《人类分子遗传学》,2005年,第14卷,第3389-3396 页))。
因此,小分子FAAH抑制剂应当可用于治疗各种病因的疼痛、焦 虑症、多发性硬化症和其他运动失调、恶心/呕吐、饮食失调、癫痫、 青光眼、炎症、免疫抑制、神经保护、抑郁、认知增强和睡眠失调, 并且与用外源大麻素治疗相比可能副作用更少。
在各种出版物中报道了多个杂芳基取代的脲类。某些哌嗪基和哌 啶基化合物作为FAAH调节剂在国际专利申请号WO 2006/074025、 国际专利申请系列号PCT/US2009/065757、国际专利申请系列号 PCT/US2009/065752、美国申请公开号US 2009/0062294和美国临时 申请系列号61/263,477中描述。某些哌嗪-1-甲酰胺和哌啶-1-甲酰胺衍 生物在国际专利申请号WO 2008/023720中描述。某些芳基氧代丁基 哌啶、芳基氧代丁基吡咯烷和芳基氧代丁基哌嗪在国际专利申请号 WO 2001/005763中描述。某些哌啶衍生物在国际专利申请号WO 99/50247中报道。某些哌嗪衍生物在国际专利申请号WO 99/42107中 描述。某些N-芳烷基哌嗪在国际专利申请号WO 98/37077中描述。 某些芳基取代的杂环脲衍生物在美国临时申请号61/184606中描述。 然而,仍然存在对具有适当药学性质的强效FAAH调节剂的需求。
本发明的特征和优点对本领域普通技术人员而言是显而易见的。 基于此公开(包括发明内容、具体实施方式、背景技术、实例和权利 要求),本领域普通技术人员将能够对多种条件和用法作出修改和适 应性调整。本文所述的出版物全文以引用方式并入。
发明内容
本文描述了4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪 -1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺及其可药用盐,已发现它们具有FAAH 调节活性。本发明涉及一般和优选的实施例,这些实施例分别由本文 随附的独立和从属权利要求(以引用方式并入本文中)限定。
本发明提供实验证据,证实本发明的化学实体与比较化合物相比 在CYP2D6抑制中表现出更高的IC50值。另外,与比较化合物相比, 4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶 -3-基)-酰胺在大鼠的初步观察(Irwin)测试中表现出化合物给予所致的 行为和生理机能副作用得到改善。
4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸(4-氯- 吡啶-3-基)-酰胺抑制CYP2D6的IC50活性与此前描述的哌嗪基脲类化 合物4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸吡啶 -3-基酰胺(参见PCT已公布的专利申请号WO 2006/074025,实例150) 相比有改善,后者在本文中描述为比较化合物。用丁呋洛尔和右美沙 芬分别作为底物时,4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌 嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺表现出相对于比较化合物高7.5至5.5 倍的IC50值。
此外,与比较化合物相比,本发明的化学实体在大鼠的初步观察 (Irwin)测试中表现出出乎意料的特性。具体地,比较化合物4-(2,2-二 氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸吡啶-3-基酰胺在 10mg/kg的剂量下增加了所有测试的大鼠对触摸的反应性,而4-(2,2- 二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)- 酰胺在相同的剂量下仅在四只测试的大鼠中的一只中诱导了反应性。 比较化合物在60mg/kg下在所有测试的大鼠中在处理后15至120分 钟时间间隔诱导了镇静,在处理后15分钟诱导了异常步态(摇摆), 而这些观察结果在4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪 -1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺处理的大鼠中不明显。在60mg/kg剂量 下同样明显的是,比较化合物在60至120分钟时间间隔降低了肌肉 紧张度,而4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸 (4-氯-吡啶-3-基)-酰胺仅在四只测试的大鼠中的一只中增加了腹肌紧 张度。最后,在60mg/kg剂量下,比较化合物在15至60分钟和180 分钟间隔在受试大鼠中引起体温过低,而此观察结果在用本发明的化 合物测试的大鼠中没有出现。
在一个总体方面,本发明涉及化合物4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂 环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺。在一个具体实施 例中,该化合物是4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪 -1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺的盐酸盐。
本发明还涉及4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌 嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺的可药用盐、4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二 氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺的可药用前 药和4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸(4-氯- 吡啶-3-基)-酰胺的可药用代谢物。
在另一个总体方面,本发明涉及药物组合物,其各自包含:(a) 治疗有效量的以下至少一者:4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5- 基甲基)-哌嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺、4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧 杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺的可药用盐、 4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶 -3-基)-酰胺的可药用前药和4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基 甲基)-哌嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺的可药用代谢物;和(b)可药用 赋形剂。
在另一个方面,本发明的实施例可用作FAAH调节剂。因此,本 发明涉及调节FAAH活性的方法,所述方法包括将FAAH暴露于治疗 有效量的以下至少一者:4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲 基)-哌嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺、4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环 戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺的可药用盐、4-(2,2- 二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)- 酰胺的可药用前药和4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌 嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺的药物活性代谢物。
在另一个总体方面,本发明涉及治疗罹患或被诊断患有由脂肪酸 酰胺水解酶(FAAH)活性介导的疾病、失调或医学病症的受试者的方 法,所述方法包括给予需要这种治疗的受试者有效量的至少一种选自 以下的药剂:4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲 酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺及其可药用盐、药物活性前药和药物活性代谢 物。在本发明方法的优选实施例中,所述疾病、失调或医学病症选自: 焦虑、抑郁、疼痛、睡眠失调、饮食失调、炎症、多发性硬化症和其 他运动失调、HIV消耗综合征、闭合性头部外伤、中风、学习和记忆 失调、老年痴呆症、癫痫、妥瑞氏综合征、尼曼-皮克病、帕金森氏病、 亨廷顿氏舞蹈病、视神经炎、自体免疫性葡萄膜炎、毒品或酒精戒除 综合征、恶心、呕吐、性功能障碍、焦虑、创伤后精神压力失调、脑 血管痉挛、青光眼、过敏性肠综合征、炎性肠疾病、免疫抑制、疥疮、 胃食管反流性疾病、麻痹性肠梗阻、分泌性腹泻、胃溃疡、类风湿性 关节炎、意外怀孕、高血压、癌、肝炎、过敏性呼吸道疾病、自身免 疫性糖尿病、难治性瘙痒、神经炎症、糖尿病、代谢综合征、骨质疏 松、血脂异常、肝脂肪变性和脂肪性肝炎。
在另一个总体的方面,本发明涉及用2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环 戊烯-5-甲醛和哌嗪在单步氢化反应中合成4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧 杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺的方法。
由以下具体实施方式和通过本发明的实施,本发明的其他实施 例、特征和优点将会是显而易见的。
具体实施方式
由以下描述,包括以下术语表和结论性实例在内,可更完全地理 解本发明。为简单起见,将本说明书所引用的出版物的公开内容以引 用的方式并入本文中。
如本文所用,术语“包括”、“含有”和“包含”在本文中是以 其开放的、非限制性的意思使用。
本文给出的结构式还旨在表示化合物的未标记形式以及同位素 标记形式。同位素标记的化合物具有本文给定的式子所描绘的结构, 不同的是一个或多个原子被具有选定的原子量或质量数的原子所代 替。可掺入到本发明化合物中的同位素的例子包括氢、碳、氮、氧或 氟的同位素,如分别为2H、3H、11C、13C、14C、15N、18O、17O和18F。 这种同位素标记的化合物可用于代谢研究(优选用14C),用于反应 动力学研究(用例如2H或3H),用于检测或成像技术[如正电子发射 断层显像(PET)或单光子发射计算机断层显像(SPECT),包括药物或底 物组织分布测定,或者用于患者的放射治疗。具体来讲,18F-或11C标 记的化合物可优选用于PET或SPECT研究。此外,用较重的同位素 如氘(即2H)进行置换可以提供由更大的代谢稳定性所带来的某些治 疗优势,例如体内半衰期延长或需要的剂量减少。同位素标记的本发 明化合物及其前药通常可以通过用容易获得的同位素标记试剂取代 非同位素标记试剂,经完成“方案”或“实例”中所公开的程序和下 面描述的制备法来制备。
在一个一般实施例中,本发明涉及4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环 戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺及此化合物的可药 用盐、可药用前药和药物活性代谢物。在另一个一般实施例中,本发 明涉及药物组合物,它们各自包含治疗有效量的FAAH调节剂,所述 调节剂选自4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲 酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺和此化合物的可药用盐、可药用前药和药物活 性代谢物。
本发明也涉及4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌 嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺的可药用盐。“可药用盐”旨在表示 4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶 -3-基)-酰胺化合物的游离酸或碱的盐,它是无毒的、生物可耐受的, 或换句话讲在生物学上适于向受试者给予。主要参见G.S.Paulekuhn, et al.,“Trends in Active Pharmaceutical Ingredient Salt Selection based on Analysis of the Orange Book Database”,J. Med.Chem.,2007, 50:6665-72(G.S.Paulekuhn等人,“基于橙皮书数据库选择活性药用 成分盐的趋势”,《药物化学杂志》,2007年,第50卷,第6665-6672 页),S.M.Berge,et al.,“Pharmaceutical Salts”,J Pharm Sci.,1977, 66:1-19(S.M.Berge等人,“药用盐”,《药物科学杂志》,1977年, 第66卷,第1-19页)和Handbook ofPharmaceutical Salts,Properties, Selection,and Use,Stahl and Wermuth,Eds.,Wiley-VCH and VHCA, Zurich,2002(《药用盐特性、选择与应用手册》,Stahl和Wermuth 编辑,Wiley-VCH和VHCA,Zurich,2002年)。优选的可药用盐是 那些药理学上有效且适于与患者组织接触而不会有不当毒性、刺激或 变应性应答的盐。可药用盐的例子包括硫酸盐、焦硫酸盐、硫酸氢盐、 亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、磷酸盐、磷酸一氢盐、磷酸二氢盐、偏磷酸 盐、焦磷酸盐、氯化物、溴化物、碘化物、乙酸盐、丙酸盐、癸酸盐、 辛酸盐、丙烯酸盐、甲酸盐、异丁酸盐、己酸盐、庚酸盐、丙炔酸盐、 草酸盐、丙二酸盐、琥珀酸盐、辛二酸盐、癸二酸盐、富马酸盐、马 来酸盐、丁炔-1,4-二酸盐、己炔-1,6-二酸盐、苯甲酸盐、氯代苯甲酸 盐、甲基苯甲酸盐、二硝基苯甲酸盐、羟基苯甲酸盐、甲氧基苯甲酸 盐、邻苯二甲酸盐、磺酸盐、二甲苯磺酸盐、苯基乙酸盐、苯基丙酸 盐、苯基丁酸盐、柠檬酸盐、乳酸盐、γ-羟基丁酸盐、乙醇酸盐、酒 石酸盐、甲磺酸盐、丙磺酸盐、萘-1-磺酸盐、萘-2-磺酸盐和扁桃酸盐。
在某些实施例中,化合物4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5- 基甲基)-哌嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺是盐酸盐。
4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸(4-氯- 吡啶-3-基)-酰胺的化合物可具有足够碱性的基团,因而可与多种无机 和有机酸反应,形成可药用盐。
本发明的化合物含有至少一个碱性氮,因此,可通过本领域可用 的任何适当方法制备所需的可药用盐,例如,通过用无机酸如盐酸、 氢溴酸、硫酸、氨基磺酸、硝酸、硼酸、磷酸等;或用有机酸如乙酸、 苯基乙酸、丙酸、硬脂酸、乳酸、抗坏血酸、马来酸、羟基马来酸、 羟乙磺酸、琥珀酸、戊酸、富马酸、丙二酸、丙酮酸、草酸、乙醇酸、 水杨酸、油酸、棕榈酸、月桂酸、吡喃糖醛酸如葡糖醛酸或半乳糖醛 酸、α-羟基酸如扁桃酸、柠檬酸或酒石酸;氨基酸如天冬氨酸或谷氨 酸;芳族酸如苯甲酸、2-乙酰氧基苯甲酸、萘甲酸或肉桂酸;磺酸如 月桂基磺酸、对甲苯磺酸、甲磺酸或乙磺酸;或按照本领域普通技术 水平被看作同等物或可接受替代物的任何其他酸及其混合物处理该 游离碱来制备。
本发明也涉及4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌 嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺的可药用前药。术语“前药”是指指 定化合物的前体,其在给予受试者后,通过诸如溶剂分解或酶促裂解 的化学或生理过程,或者在生理条件下,体内产生该化合物(例如, 前药被带到生理pH时被转化成实例1的化合物)。“可药用前药” 是无毒的、生物学上可耐受的和另外来讲在生物学上适于给予受试者 的前药。选择和制备合适的前药衍生物的示例性方法在以下文献中有 描述:例如“Design of Prodrugs”,ed.H.Bundgaard,Elsevier,1985(“前 药设计”,H.Bundgaard编辑,Elsevier,1985年)。
前药的例子包括这样的化合物,其具有一个氨基酸残基,或2个 或更多个(例如2个、3个或4个)氨基酸残基的多肽链,这些氨基 酸残基通过酰胺或酯键与4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲 基)-哌嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺的游离氨基共价连接。氨基酸残 基的例子包括通常用三个字母符号标识的二十种天然存在的氨基酸 以及4-羟脯氨酸、羟基赖氨酸、锁链素(demosine)、异锁链素 (isodemosine)、3-甲基组氨酸、正缬氨酸、β-丙氨酸、γ-氨基丁酸、瓜 氨酸高半胱氨酸、高丝氨酸、鸟氨酸和甲硫氨酸砜。另外的前药类型 可通过例如将游离胺衍生为酰胺、磺酰胺或磷酰胺来生产。
本发明也涉及4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌 嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺的药物活性代谢物。“药物活性代谢 物”指4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸(4- 氯-吡啶-3-基)-酰胺或其盐在体内代谢的药物活性产物。化合物的前药 和活性代谢物可用本领域公知或可利用的常规技术进行确定。参见例 如Bertolini et al.,J.Med.Chem.1997,40,2011-2016(Bertolini等人, 《药物化学杂志》,1997年,第40卷,第2011-2016页);Shan et al., J.Pharm.Sci.1997,(7),765-767(Shan等人,《药物科学杂志》, 1997年,第86卷,第7期,第765-767页);Bagshawe,Drug Dev.Res. 1995,34,220-230(Bagshawe,《药物开发研究》,1995年,第34卷, 第220-230页);Bodor,Adv.Drug Res.1984,13,224-331(Bodor,《药 物研究进展》,1984年,第13卷,第224-331页);Bundgaard,Design of Prodrugs (Elsevier Press,1985)(Bundgaard,《前药设计》,Elsevier 出版社,1985年);以及Larsen,Design and Application of Prodrugs, Drug Design and Development(Krogsgaard-Larsen et al.,eds.,Harwood Academic Publishers,1991)(Larsen,前药设计与应用,《药物设计与 开发》,Krogsgaard-Larsen等人编辑,Harwood Academic Publishers, 1991年)。
本发明的4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1- 甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺化合物,及其可药用盐、可药用前药和药物 活性代谢物(统称为“活性剂”)可在本发明的方法中用作FAAH抑 制剂。术语“抑制剂”指降低、防止、失活、减敏或下调FAAH表达 或活性的化合物。活性剂可在本发明方法中用于治疗通过FAAH的抑 制或调节而介导的医学病症、疾病或失调,例如本文所描述的那些。 根据本发明的活性剂因而可用作镇痛剂、抗抑郁剂、认知增强剂、神 经保护剂、镇静剂、食欲兴奋剂/抑制剂或避孕药。
由FAAH活性介导的示例性医学病症、疾病和失调包括焦虑、抑 郁、疼痛、睡眠失调、饮食失调、炎症、多发性硬化症和其他运动失 调、HIV消耗综合征、闭合性头部外伤、中风、学习和记忆失调、阿 尔茨海默病、癫痫、妥瑞氏综合征、癫痫、尼曼-皮克病、帕金森氏病、 亨廷顿氏舞蹈病、视神经炎、自体免疫性葡萄膜炎、毒品或酒精戒除 综合征、恶心、呕吐、性功能障碍、创伤后精神压力失调、脑血管痉 挛、糖尿病、代谢综合征、骨关节炎和骨质疏松。
因此,这些活性剂可用来治疗诊断有或患有此类疾病、失调或病 症的受试者。本文所用术语“治疗”意指将本发明的药剂或组合物给 予受试者,其目的是通过抑制FAAH活性实现治疗有益效果。治疗包 括对通过FAAH活性的调节而介导的疾病、失调或病症或者这类疾 病、失调或病症的一种或多种症状进行逆转、改善、减轻、抑制其进 展、减轻其严重程度、降低其发生率或者预防。术语“受试者”指需 要这种治疗的哺乳动物患者,例如人。“调节剂”包括抑制剂和激活 剂,其中“抑制剂”指能降低、防止、失活、减敏或下调FAAH表达 或活性的化合物,而“激活剂”指能提高、激活、促进、致敏或上调 FAAH表达或活性的化合物。
因此,本发明涉及用本文所述的活性剂治疗确诊有或患有通过 FAAH活性介导的疾病、失调或病症的受试者的方法,所述疾病、失 调或病症例如:焦虑、疼痛、睡眠失调、饮食失调、炎症、运动失调 (例如多发性硬化症)、葡萄糖和脂代谢(例如糖尿病)和骨内稳态 (例如骨质疏松)。
症状或疾病状态旨在包括在“医学病症、失调或疾病”的范围内。 例如,疼痛可与各种疾病、失调或病症相关,且可包括各种病因。可 用根据本发明的FAAH调节剂(在本文的一个例子中,用FAAH抑制 剂)治疗的疼痛的示例性类型包括癌痛、术后痛、胃肠道疼痛、脊髓 损伤疼痛、内脏痛觉过敏、丘脑疼痛、头痛(包括压力头痛和偏头痛)、 腰部疼痛、颈部疼痛、肌肉骨髓疼痛、外周神经性疼痛、中枢神经性 疼痛、神经增殖失调相关的疼痛和月经疼痛。HIV消耗综合征包括相 关的症状如食欲丧失和恶心。帕金森氏病包括例如左旋多巴诱导的运 动障碍。多发性硬化症的治疗可包括诸如痉挛、神经性疼痛、中枢性 疼痛或膀胱功能障碍的症状的治疗。毒品解除综合征可由例如对鸦片 剂或尼古丁的上瘾导致。恶心或呕吐可由化疗、手术后或阿片样物质 相关的原因导致。性功能障碍的治疗可包括提高性欲或延迟射精。癌 症的治疗可包括神经胶质瘤的治疗。睡眠失调包括例如睡眠呼吸暂 停、失眠和需要用具有镇静剂或麻醉剂类效果的药剂治疗的失调。饮 食失调包括例如与诸如癌症或HIV感染/AIDS的疾病相关的厌食或食 欲丧失。
在根据本发明的治疗方法中,将有效量的至少一种根据本发明的 活性剂给予患有或诊断有这种疾病、失调或病症的受试者。“治疗有 效量”或“有效量”指足以在需要治疗由FAAH活性介导的疾病、失 调或病症的患者中大体上引起所需治疗有益效果的FAAH调节剂的 量或剂量。本发明活性剂的有效量或剂量可通过常规方法(如建模、 剂量递增研究或临床试验)并通过考虑如下的常规因素进行确定:给 药或药物递送的模式或途径,药剂的药动学,疾病、失调或病症的严 重程度和进程,受试者之前进行的或正在进行的疗法,受试者的健康 状况和对药物的响应,以及主治医师的判断。示例性的剂量在约0.0001 至约200mg活性剂/kg受试者体重/天的范围内,优选约0.001至 100mg/kg/天,或者约0.01至35mg/kg/天,或者约0.1至10mg/kg/天, 按单个剂量单位或分剂量单位(例如每天两次、每天三次、每天四次)。 对于70kg的人,合适剂量的示例性范围为约0.05至约7g/天或者约 0.2至约5g/天。一旦患者的疾病、失调或病症出现改善,可调整剂量 以进行维持性治疗。例如,给予的剂量或频率或者这两方面可根据症 状而降低到能维持所需的治疗作用的水平。当然,如果症状已减轻到 适当的水平,治疗可停止。但是,患者可能需要长期地在症状出现任 何复发时进行间歇性治疗。
另外,本发明的活性剂可与治疗上述病症的另外的活性成分组合 使用。另外的活性成分可与4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲 基)-哌嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺的活性剂分开共同给予,或与此 药剂一起包括在根据本发明的药物组合物中。在一个示例性实施例 中,另外的活性成分是已知或被发现能有效治疗FAAH活性介导的病 症、失调或疾病的活性成分,如另一种FAAH调节剂或者对另一个与 该特定病症、失调或疾病有关的靶标有活性的化合物。该组合可有助 于提高功效(例如通过在该组合中包括能加强根据本发明的活性剂的 效价或有效性的化合物),降低一种或多种副作用,或者降低根据本 发明的活性剂的所需剂量。在一个示例性实施例中,根据本发明的组 合物可含有一种或多种另外的活性成分,其选自阿片样物质、非甾族 抗炎药物(NSAID)(例如布洛芬、环加氧酶-2(COX-2)抑制剂和萘普 生)、加巴喷丁、普瑞巴林、曲马多、对乙酰氨基酚和阿司匹林。
本发明的活性剂可单独使用或者与一种或多种另外的活性成分 组合使用以配制本发明的药物组合物。本发明的药物组合物包含:(a) 有效量的至少一种根据本发明的活性剂;和(b)可药用赋形剂。
“可药用赋形剂”指无毒的、生物学上可耐受的或另外来讲在生 物学上适于给予受试者的物质,如惰性物质,其被加到药理组合物或 另外来讲用作介质、载体或稀释剂以促进药剂的给予,且其与该药剂 相容。某些可药用赋形剂在“Handbook of Pharmaceutical Excipients”, 6th ed.,Pharmaceutical Press,2009(《药用赋形剂手册》,第6版,医 药出版社,2009年)中综述。赋形剂的例子包括碳酸钙、磷酸钙、各 种糖类和各种类型的淀粉、纤维素衍生物、明胶、植物油和聚乙二醇。
含有一个或多个剂量单位的活性剂的药物组合物的递送形式,可 用本领域技术人员知道的或者可利用的合适药物赋形剂和配混技术 进行制备。所述组合物在本发明方法中可通过合适的递送途径给予, 如通过口服途径、胃肠外途径、直肠途径、局部途径或眼部途径给予, 或者通过吸入给予。
制剂可为片剂、胶囊剂、扁囊剂(sachet)、糖衣丸剂、散剂、颗粒 剂、锭剂、复原用散剂、液体制剂或栓剂的形式。优选地,所述组合 物配制成供静脉输注、局部给予或口服给予。
对于口服给予,本发明的活性剂可以片剂或胶囊剂的形式提供, 或者作为溶液剂、乳剂或混悬剂提供。为制备口服组合物,可配制活 性剂,以得到例如约5mg至5g/天,或者约50mg至5g/天的剂量,以 单个剂量或分剂量的形式。例如,约5mg至5g/天的总日剂量可通过 每天一次、两次、三次或者四次给予完成。
口服片剂可包括与相容的可药用赋形剂如稀释剂、崩解剂、粘合 剂、润滑剂、甜味剂、矫味剂、着色剂和防腐剂混合在一起的活性成 分。合适的惰性填充剂包括碳酸钠和碳酸钙、磷酸钠和磷酸钙、乳糖、 淀粉、糖、葡萄糖、甲基纤维素、硬脂酸镁、甘露糖醇、山梨糖醇等。 示例性的液体口服赋形剂包括乙醇、甘油、水等。淀粉、聚乙烯吡咯 烷酮(PVP)、羟乙酸淀粉钠、微晶纤维素和海藻酸是示例性的崩解剂。 粘合剂可包括淀粉和明胶。润滑剂如果存在的话可以是硬脂酸镁、硬 脂酸或滑石粉。如果需要,片剂可用诸如甘油单硬脂酸酯或甘油二硬 脂酸酯的材料进行包衣,以延迟在胃肠道中的吸收,或者可用肠溶衣 进行包衣。
用于口服给予的胶囊剂包括硬明胶胶囊剂或软明胶胶囊剂。为制 备硬明胶胶囊剂,可将活性成分与固体、半固体或液体稀释剂混合。 软明胶胶囊剂可通过将活性成分与水、油(如花生油或橄榄油)、液 体石蜡、短链脂肪酸的单甘油酯和二甘油酯的混合物、聚乙二醇400 或丙二醇混合来制备。
口服给予的液体剂可以为混悬剂、溶液剂、乳剂或糖浆剂的形式, 或者可冻干或作为干燥制品呈现,供临用前用水或其他合适的介质进 行复原。此类液体组合物可以任选含有:可药用赋形剂,如悬浮剂(如 山梨醇、甲基纤维素、海藻酸钠、明胶、羟乙基纤维素、羧甲基纤维 素、硬脂酸铝凝胶等);非含水介质,例如油(如杏仁油或分级椰子 油)、丙二醇、乙醇或水;防腐剂(如对羟基苯甲酸甲酯或对羟基苯 甲酸丙酯或山梨酸);润湿剂,例如卵磷脂;以及可根据需要包含矫 味剂或着色剂。
本发明的活性剂还可通过非口服途径给予。例如,组合物可配制 成栓剂供直肠给予。对于胃肠外使用,包括静脉内、肌肉内、腹膜内 或皮下途径,本发明的活性剂可提供在无菌水溶液剂或混悬剂中,缓 冲至适当的pH和等渗性,或者在胃肠外可接受的油中。合适的含水 介质包括林格溶液和等渗氯化钠。这类形式可以单位剂量形式(如安 瓿或一次性注射装置)呈现,以可从中抽取适当剂量的多剂量形式(如 小瓶)呈现,或者以可用来制备可注射制剂的固体形式或预浓缩物呈 现。示例性的输注剂量范围为约1至1000μg/kg/分钟的与药用载体混 合的活性剂,时间为几分钟到几天。
对于局部给予,可将活性剂与药用载体混合成约0.1%至约10% 的药物/介质浓度。另一种给予本发明活性剂的方式可利用贴剂来影响 透皮递送。
或者,在本发明方法中活性剂可以通过鼻内或口服途径经由吸入 来给予,例如在还含有合适的载体的喷雾制剂中。
现在将参照下面关于其一般制备的示例性合成方案和随后的具 体实例来描述可用于本发明方法的示例性活性剂。
如上所述的化合物可根据本领域技术内的和/或以下方案和实例 所述的方法制备。根据情况而定,某些反应方案可在有或没有保护下 进行。这可通过常规保护基团来实现,如在以下文献中描述的那些保 护基团:“Protective Groups in Organic Chemistry”,ed.J.F.W.McOmie, Plenum Press,1973(“有机化学中的保护基团”,J.F.W.McOmie编 辑,Plenum出版社,1973年);和T.W.Greene&P.G.M.Wuts, “Protective Groups in Organic Synthesis”,3rd ed.,John Wiley&Sons, 1999(T.W.Greene和P.G.M.Wuts,“有机合成中的保护基团”,第 3版,John Wiley&Sons,1999年)。可使用本领域已知的方法在方 便的后续阶段移除保护基团。或者,可能需要采用合适的基团代替该 最终需要的取代基,该合适的基团可经历整个反应方案,然后在适当 情况下用所需的取代基替换。这些化合物、前体或前药也在本发明的 范围内。
为了阐述本发明,包括了以下实例。这些实例并不限制本发明。 它们只是为了提出实施本发明的方法。本领域的技术人员可找到其他 实施本发明的方法,这些方法对他们是显而易见的。但是,应将这些 方法视为在本发明的范围内。
现在参考示例性合成方案和有关其制备的具体方案说明4-(2,2- 二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)- 酰胺的合成。技术人员会认识到,为获得本文的各种化合物,可适当 地选择原料,使得最终需要的取代基会在进行保护或不经保护的情况 下经历整个反应方案,以得到需要的产物。或者,可能需要或者希望 采用合适的基团代替该最终需要的取代基,该合适的基团可经历整个 反应方案,然后在适当情况下用所需的取代基替换。
方案A
参见方案A,通过使2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-甲醛和哌 嗪在氢化条件下反应,获得中间体1。反应可用Pd(OH)2、Pt或Pd作 为催化剂,在诸如MeOH、EtOH或AcOH的溶剂中进行。反应可在 20至80℃之间的温度进行。可接受的H2压力可在1至60巴之间。2,2- 二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-甲醛与哌嗪的数量比通常是1至6当 量。反应可在分批氢化装置或流动氢化装置上进行。
方案B
参见方案B,从3-氨基-4-氯吡啶和中间体1制备4-(2,2-二氟-苯 并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺。将 3-氨基-4-氯吡啶在诸如甲苯的溶剂中用氯甲酸苯酯和吡啶处理,得到 中间体2的化合物。使中间体2直接与中间体1反应,得到4-(2,2-二 氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰 胺。
化学分析:
在制备4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲 酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺时和在以下的比较实例中,使用以下一般实验 方法和分析方法。
除非另有说明,否则反应混合物在氮气气氛下搅拌。当浓缩溶液 或混合物时,它们通常用旋转蒸发器在减压下进行浓缩。
除非另外指明,否则质谱是在Agilent产品系列1100MSD上使 用电喷雾电离(ESI)以正离子模式获得。
核磁共振谱是用Bruker型号DPX400(400MHz)、DPX500 (500MHz)、DRX600(600MHz)光谱仪获得的。以下1H NMR数据的格 式为:处于四甲基硅烷参照物的低场的化学位移(单位为ppm)(多 重度,耦合常数J(单位为Hz),积分)。
化学名称是使用ChemDraw Ultra 6.0.2(马萨诸塞州剑桥市剑桥 软件公司(CambridgeSoft Corp.,Cambridge,MA))或ACD/Name版本9 (加拿大安大略省多伦多高级化学发展有限公司(Advanced Chemistry Development,Toronto,Ontario,Canada))来产生。
中间体1:1-((2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪。
将哌嗪(185.1g,2.15mol)、2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-甲醛 (100.0g,0.537mol)和甲醇(1.08L)充入2L锥形瓶。将溶液在室温下搅拌 18小时,然后两次通过H-Cube MidiTM(ThalesNano,匈牙利布达佩斯), 其具有新的20%Pd(OH)2/C MidiCart筒,设置如下:70℃、1atm压力、 6mL/min流速和10%过量H2产量。醛原料>90%在第一次通过后消耗, 在第二次通过后完全消耗,如LC分析所示。蒸发甲醇,加入甲苯 (1.20L),并将混合物在室温下搅拌18小时。过滤所得的白色悬浮液 并用甲苯(200mL)冲洗固体。将合并的滤液用水洗涤(2×300mL),用 Na2SO4干燥,过滤并浓缩,得到无色油状产物。将油状物溶于庚烷 (100mL),让产物在室温下结晶。为进行后续的合成实验,采用加入 少量晶种以加速结晶过程。将悬浮液冷却到0℃,过滤,将固体在真 空烘箱下50℃干燥24小时,得到白色固体状的标题化合物(108.0g, 78%)。将庚烷滤液浓缩到约20mL,然后加入产物晶种。然后将溶液 搅拌过夜。在过滤和干燥后获得第二批白色固体状的标题化合物(6.7g, 5%)。合并的收率为(115g,83%)。MS(ESI+):C12H14F2N2O2m/z计算值 为256.1,实测值为256.9(M+H)+。1H NMR(400MHz,CDCl3)δ:7.11 (d,J=0.9Hz,1H),6.99(dd,J=9.0,0.9Hz,1H),6.95(d,J=9.0Hz,1H), 3.45(s,2H),2.92-2.83(m,4H),2.39(s,4H);13C NMR(101MHz,CDCl3) δ:143.89,142.72,134.68,131.65(t,JC-F=255.3),123.88,110.13, 108.82,63.10,54.38,46.07。
实例1:4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲 酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺。
在氮气气氛下,向配有机械搅拌器、热电偶和加料漏斗的2L三 颈Morton烧瓶中加入3-氨基-4-氯吡啶(35.0g,272mmol)和甲苯 (740mL)。将棕色溶液冷却到2℃。一次性加入吡啶(25.3mL,310mmol), 然后在30分钟内滴加氯甲酸苯酯(32.6mL,259mmol)。最高内部温度 为5℃。在2-5℃下搅拌7小时后,反应混合物变成浓黄色悬浮液。在 3分钟内加入冷的K2CO3(53.6g,388mmol)/水(216mL)溶液,期间最高 内部温度为6℃。然后在1分钟内加入固体1-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧 杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪(66.3g,259mmol)。让混合物缓慢升温至室温 并搅拌15小时。加入水(200mL),分离甲苯层并用盐酸水溶液(1.8M, 600mL)萃取。将含水萃取物用甲苯洗涤(2×300mL)。向水层加入MeOH (500mL)并将溶液冷却到5℃。通过加入NaOH溶液(50重量%,约 50mL)将pH调节到pH 8-9。以使得内部温度不超过17℃的速率加入。 将所得的悬浮液在5℃下搅拌2小时。过滤收集产物并用MeOH/H2O (1∶1,70mL)冲洗。将固体在真空烘箱中在50℃干燥24小时,得到黄/ 绿色固体(73g,69%)的标题化合物。
向配有搅拌棒、热电偶和回流冷凝器的1L三颈Morton烧瓶中加 入粗制4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸(4- 氯-吡啶-3-基)-酰胺(98g,239mmol)和乙酸异丙酯(318mL)。将悬浮液加 热到65℃,用活性碳(10.0g)处理并在65℃搅拌1小时。然后将混合物 加热到80℃并快速滤过薄硅藻土垫。将滤液缓慢冷却到室温,然后置 于冰浴上30分钟。过滤收集固体,用冷iPrOAc(10mL)冲洗,然后干 燥得到黄色固体产物4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌 嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺(72g,73%)。
向配有机械搅拌器、热电偶和回流冷凝器的2L三颈Morton烧瓶 加入粗产物4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲 酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺(191g,465mmol)和乙酸异丙酯(705mL)。将悬 浮液加热到65℃,用活性碳(11.2g)处理并在65℃搅拌1小时。然后将 混合物加热到75℃并快速过滤。将滤液缓慢冷却到室温过夜,然后置 于冰浴中30分钟。过滤收集固体,用冷iPrOAc(40mL)冲洗,并在真 空烘箱中50℃干燥72小时。得到浅黄色固体产物4-(2,2-二氟-苯并[1,3] 二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺(161g, 84%)。MS(ESI+):C18H17ClF2N4O3m/z计算值为410.1,实测值为411.1 (M+H)+。C18H17ClF2N4O3计算值为:C:52.63;H:4.17;N:13.64。 实测值为:C:52.73;H:4.15;N:13.62;1H NMR(600MHz,CDCl3) δ:9.36(s,1H),8.19(d,J=5.2Hz,1H),7.29(dd,J=5.3,0.3Hz,1H),7.13 (d,J=0.9Hz,1H),7.02-6.98(m,2H),6.84(s,1H),3.58-3.54(m,4H), 3.53(s,2H),2.54-2.48(m,4H);13C NMR(151MHz,CDCl3)δ:153.49, 144.02,143.88,143.28,142.98,134.05,133.09,131.66(t,JC-F= 254.6Hz),131.55,123.89,123.53,110.03,109.02,62.28,52.47,44.23。
实例1A:4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1- 甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺双盐酸盐。
将由4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸(4-氯- 吡啶-3-基)-酰胺(5.0g,12mmol)和乙醇(200mL)组成的溶液用饱和盐酸 溶液(3.0mL,3当量)处理。真空除去溶剂,加入乙醇(100mL),将悬 浮液冷却到0℃并过滤。将所得的白色固体用冷乙醇(25mL)冲洗,真 空干燥得到4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲 酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺双盐酸盐(4.25g,72%)。1H NMR(400MHz, DMSO)δ11.61(br s,1H),8.98(s,1H),8.65(s,1H),8.37(d,J=5.4Hz, 1H),7.78(d,J=1.4Hz,1H),7.69(d,J=5.4Hz,1H),7.52(d,J=8.3Hz, 1H),7.46(dd,J=8.3,1.5Hz,1H),4.39(s,2H),4.28-4.12(m,2H), 3.49-3.26(m,4H),3.03(s,2H)。
比较化合物:4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪 -1-甲酸吡啶-3-基酰胺。
吡啶-3-基-氨基甲酸苯酯:向0℃下的由吡啶-3-基-胺(9.49g, 101mmol)和吡啶(8.77g,111mmol)溶于CH3CN(80mL)组成的溶液中滴 加氯甲酸苯酯(15.8g,101mmol)。让反应混合物升温至室温并搅拌2小 时。用H2O(200mL)猝灭反应,过滤所得的沉淀并真空干燥,得到棕 褐色固体的标题化合物(17.34g,80%)。MS(ESI+):C12H10N2O2m/z计 算值为214.07,实测值为215.3(M+H)+.1H NMR(500MHz,d6-DMSO: 10.46(s,1H),8.69(d,J=2.4Hz,1H),8.27(dd,J=4.7,1.4Hz,1H),7.93 (d,J=8.4Hz,1H),7.47-7.41(m,2H),7.37(dd,J=8.4,4.7Hz,1H), 7.31-7.22(m,3H)。
4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸吡啶 -3-基酰胺:向吡啶-3-基-氨基甲酸苯酯(9.08g,42.4mmol)于DMSO (84mL)中的溶液中加入1-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲 基)-哌嗪(11.4g,44.5mmol)。将反应混合物在室温下搅拌16小时,然 后用水(130mL)处理。过滤分离所得的固体,用水冲洗(4×50mL),并 在真空下干燥。将固体重结晶(EtOH-H2O),得到4-(2,2-二氟-苯并[1,3] 二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸吡啶-3-基酰胺(13.4g,84%)。MS (ESI+):C18H18F2N4O3m/z计算值为376.13,实测值为377.1M+H+。1H NMR(CDCl3):8.46(d,J=2.5Hz,1H),8.23-8.21(m,1H),7.99-7.96(m, 1H),7.22-7.19(m,2H),7.11(s,1H),6.99-6.98(m,2H),3.54-3.52(m, 4H),3.49(s,2H,2.46-2.44(m,4H)。
生物测试:
●测定方法1
A.用人FAAH转染细胞
使具有铺满的SK-N-MCA细胞单层的10cm组织培养皿在转染前 2天进行分传。使用无菌技术,将培养基除去,并通过加入胰蛋白酶 使细胞从培养皿脱离。然后将五分之一的细胞放到新的10cm培养皿 上。使细胞在含有5%CO2的37℃培养箱中在含有10%胎牛血清的极 限必需培养基Eagle中生长。2天后,细胞约80%铺满。用胰蛋白酶 将这些细胞从培养皿中移取,并在临床离心机中沉淀。将沉淀重悬在 400μL完全培养基中并转移到电极间距为0.4cm的电穿孔杯。将超螺 旋的人FAAH cDNA(1μg)加入细胞并混合。电穿孔的电压设定为 0.25kV,电容设定为960μF。在电穿孔后,将细胞稀释到完全培养基 (10mL)中并接种到四个10cm培养皿上。由于电穿孔效率的波动,接 种了四个不同浓度的细胞。使用的比率为1∶20、1∶10和1∶5,而剩余 的细胞则加到第四个培养皿中。在加入选择培养基(含有600μg/mL G418的完全培养基)之前,让细胞恢复24小时。在10天后,分析 培养皿上存活的细胞集落。使用具有分离良好的集落的培养皿。从各 个集落分离细胞并进行测试。将表现出最高FAAH活性(通过花生四 烯酸乙醇酰胺水解测量)的克隆用于进一步研究。
B.FAAH测定
将T84冷冻细胞沉淀或转染的SK-N-MC细胞(1×15cm培养皿 的内容物)在50mL FAAH测定缓冲液(125mM Tris、1mM EDTA、 0.2%甘油、0.02%Triton X-100、0.4mM Hepes,pH 9)中匀化。测定 混合物由50μL细胞匀浆、10μL测试化合物和40μL花生四烯酸乙醇 酰胺[1-3H-乙醇胺](3H-AEA,铂金埃尔默(Perkin-Elmer),10.3Ci/mmol) (最后加入)组成,最终示踪剂浓度为80nM。将反应混合物在室温 下温育1小时。在温育期间,向96孔Multiscreen过滤板(目录号 MAFCNOB50;美国马萨诸塞州贝德福德密理博公司(Millipore, Bedford,MA,USA))加入25μL活性碳(Multiscreen装柱器,目录号 MACL09625,密理博公司(Millipore))并用100μL MeOH洗涤一次。 同样在温育期间,向96孔DYNEX MicroLite板(目录号NL510410) 加入100μL MicroScint40(目录号6013641,美国康乃狄克州梅里登帕 卡德生物科学公司(Packard Bioscience,Meriden,CT,USA))。在1小 时的温育后,将60μL反应混合物转移到活性炭板,然后将活性碳板 用Centrifuge Alignment Frame(目录号MACF09604,密理博公司 (Millipore))组装在DYNEX板的顶部上。将未结合的带标记的乙醇胺 离心通过预装了闪烁体(scintillant)的底板(5min,2000rpm),如上所述。 将板密封并在室温下放置1小时,然后在Hewlett Packard TopCount 上计数。
●测定方法2
A.用大鼠FAAH转染细胞
使具有铺满的SK-N-MCA细胞单层的10cm组织培养皿在转染前 2天进行分传。使用无菌技术,将培养基除去,并通过加入胰蛋白酶 使细胞从培养皿脱离。然后将五分之一的细胞放到新的10cm培养皿 上。使细胞在含有5%CO2的37℃培养箱中在含有10%胎牛血清的极 限必需培养基Eagle中生长。2天后,细胞约80%铺满。用胰蛋白酶 将这些细胞从培养皿中移取,并在临床离心机中沉淀。将沉淀重悬在 400μL完全培养基中并转移到电极间距为0.4cm的电穿孔杯中。将超 螺旋的大鼠FAAH cDNA(1μg)加入细胞并混合。电穿孔的电压设定为 0.25kV,电容设定为960μF。在电穿孔后,将细胞稀释到完全培养基 中(10mL)并接种到四个10cm培养皿上。由于电穿孔效率的波动,接 种了四种不同浓度的细胞。使用的比率为1∶20、1∶10和1∶5,而剩余 的细胞则加到第四个培养皿中。在加入选择培养基(含有600μg/mL G418的完全培养基)之前,让细胞恢复24小时。在10天后,分析 培养皿上存活的细胞集落。使用具有分离良好的集落的培养皿。从各 个集落分离细胞并进行测试。将表现出最高FAAH活性(通过花生四 烯酸乙醇酰胺水解所测量)的克隆用于进一步研究。
B.FAAH测定
将转染的SK-N-MC细胞(1×15cm培养皿的内容物)在50mL FAAH测定缓冲液(125mM Tris、1mM EDTA、0.2%甘油、0.02%Triton X 1mM-100、0.4mM Hepes,pH 9)中匀化。测定混合物由50μL细胞 匀浆、10μL测试化合物和40μL花生四烯酸乙醇酰胺[1-3H-乙醇胺] (3H-AEA,铂金埃尔默(Perkin-Elmer),10.3Ci/mmol)(最后加入) 组成,最终示踪剂浓度为80nM。将反应混合物在室温下温育1小时。 在温育期间,向96孔Multiscreen过滤板(目录号MAFCNOB50;美 国马萨诸塞州贝德福德密理博公司(Millipore,Bedford,MA,USA))加 入25μL活性碳(Multiscreen装柱器,目录号MACL09625,密理博公 司(Millipore))并用100μL MeOH洗涤一次。同样在温育期间,向96 孔DYNEX MicroLite板(目录号NL510410)加入100μL MicroScint40 (目录号6013641,美国康乃狄克州梅里登帕卡德生物科学公司 (Packard Bioscience,Meriden,CT,USA))。在1小时的温育后,将60μL 反应混合物转移到活性炭板,然后将活性碳板用Centrifuge Alignment Frame(目录号MACF09604,密理博公司(Millipore))组装在DYNEX 板的顶部上。将未结合的带标记的乙醇胺离心通过预装了闪烁体的底 板(5min,2000rpm),如上所述。将板密封并在室温下放置1小时,然 后在Hewlett Packard TopCount上计数。
这些测定法中测试的化合物的所得结果的平均值汇总于表1中。 化合物以其游离碱或盐酸盐的形式测试。比较化合物4-(2,2-二氟-苯并 [1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸吡啶-3-基酰胺如PCT已公 布的专利申请号WO 2006/074025的实例150中所述进行合成。
表1
化合物 测定1IC50(nM) 测定2IC50(nM) 实例1 75 320 比较化合物 340 450
药物间相互作用(DDI)测定
通过将4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲 酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺和比较化合物4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环 戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸吡啶-3-基酰胺在不同浓度下与人肝微粒 体和特异性CYP探针底物进行温育,研究了所述化合物抑制人细胞色 素P-450同工酶(CYP)的潜力(表2)。CYP抑制可通过干扰其他药物 分子的代谢而影响药物物质的安全性。
该测定是使用Biomek FXp自动液体处理工作站(加利福尼亚州 富勒顿贝克曼库尔特公司(Beckman Coulter Corp.,Fullerton,CA))设立 并执行,该工作站集成了设为37℃的Cytomat摇动温育器(宾夕法尼 亚州贝尔丰特热电集团(Thermo Electron Corp.,Bellefonte,PA))。使用 一批来自50位供体的由BD Gentest收集并表征的人肝微粒体(目录 号457111,批号01220,20mg/mL于250mM蔗糖中)。将每种底物 在0.1、0.15或0.2mg/mL的蛋白质浓度下以0.16mL的总温育体积温 育。在补充了5mM氯化镁和1mM EDTA的100mM磷酸钾缓冲液(pH 7.4)中制备温育物。奎尼丁用作CYP2D6的阳性对照抑制剂。将奎尼 丁在有机溶剂(主要是甲醇,含DMSO和乙腈作为辅助溶剂)中配制 为工作溶液,然后掺入微粒体悬浮液中以得到所需的浓度水平。然后 将溶液用另外的微粒体悬浮液进行系列稀释以产生八个浓度水平。最 终有机物含量低于0.07%。如果可能,根据溶解度限制在足量有机溶 剂(DMSO、甲醇或乙腈)中配制50mM或更高浓度的测试化合物的 储备溶液。将储备溶液用甲醇进行系列稀释,然后掺入微粒体悬浮液 中以得到0、0.1、0.3、1、3、10、30和100μM(针对比较化合物) 以及0、0.06、0.18、0.6、1.8、6、18和60μM(针对4-(2,2-二氟-苯 并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺)的 最终温育浓度。最终有机物含量为0.2%。对于每种探针底物,一式三 份地进行温育。
将对照抑制剂(奎尼丁)和标记物底物(右美沙芬或丁呋洛尔) 转移到温育容器中(各60μL等分试样)。在37℃下预温育期后,通 过加入40μL NADPH再生体系(BD Gentest)等分试样引发反应。40μL 等分试样(用温育缓冲液按6∶19稀释)提供1.3mM NADP+、3.3mM 葡萄糖-6-磷酸和0.4U/mL葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的最终浓度。对于右 美沙芬和丁呋洛尔两者,温育时间均为12分钟。反应通过直接向温 育混合物中加入乙腈(160μL),然后转移到含有另外的乙腈(400μL)的 收集板中而终止。
温育反应物以相等的测试化合物或对照抑制剂浓度进行收集,再 转移到Phenomenex StrataTMImpact蛋白质沉淀过滤板,该过滤板含有 乙腈和内标(100μL浓度范围为0.5到2.8μM的以下氘化化合物的混 合物:羟基丁呋洛尔-d9、右美沙芬-d3)。将所得的滤液在氮气流下蒸 发至干,然后在250μL流动相(1∶1甲醇∶水,含0.1%乙酸)中复原。 将样品和标准品在Sciex API4000三重四极杆质谱仪上分析。数据在 Analyst 1.4.1(应用生物系统公司/美迪希实验仪器公司(Applied Biosystems/MDS Sciex))中采集。为进行IC50测定,将代谢物和内标 色谱峰的面积比转移到SigmaPlot(版本8.0)并在半对数标度上作图 (残余活性百分比与抑制剂浓度)以确定IC50值。
4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸(4-氯- 吡啶-3-基)-酰胺抑制了CYP2D6,使用丁呋洛尔作为测试底物时IC50值为24μM,使用右美沙芬作为测试底物时为11μM。4-(2,2-二氟-苯 并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺与 比较化合物相比更有利,后者抑制CYP2D6的情况为:使用丁呋洛尔 作为测试底物时IC50值为3.2μM,使用右美沙芬作为测试底物时为 2.0μM。这些结果证明,4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)- 哌嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺相对于比较化合物可能降低药物间 相互作用的风险。
表2
大鼠中的初步观察(Irwin)测试
在大鼠初步观察(Irwin)测试中经口给予4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二 氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺盐酸盐和比 较化合物的盐酸盐进行研究,以评估它们对行为和生理功能的总体效 果。此方法检测测试物质对行为和生理功能的第一毒性剂量、活性剂 量范围和主要效果,如Irwin et al.,Psychopharmacologia,1968,13, 222-257(Irwin等人,《精神药理学》,1968年,第13卷,第222-257 页)中所述进行。向大鼠给予测试物质,然后进行观察,同时与给予 介质的对照组(非盲性条件)进行比较。同时观察处理组内的所有动 物。根据源自Irwin的标准化观察表格记录行为变化、生理和神经毒 性症状、直肠温度和瞳孔直径。表格含以下项目:死亡、抽搐、颤动、 Straub尾、活动改变、跳跃、异常步态(摇摆、踮脚尖)、运动不协 调、腹肌紧张度改变、不能抓紧、运动不能、全身僵硬、牵引力丧失、 平衡丧失、前爪行走、蠕动、立毛、刻板症(嗅闻、咀嚼、头动)、 头抽搐、抓搔、呼吸改变、攻击行为、恐惧/惊吓改变、对触摸的反应 性改变、上睑下垂、眼球突出、翻正反射丧失、角膜反射丧失、痛觉 丧失、排便/痢疾、分泌唾液、流泪、直肠温度(体温过低/体温过高) 和瞳孔直径(瞳孔缩小/瞳孔散大)。将测试物质以2个剂量(10和 60mg/kg)评估,在即将测试前经口给予,并与介质对照组进行比较。 在给予测试物质/介质后15、30、60、120和180分钟以及在24小时 后进行观察。
表3
在Irwin测试中,4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)- 哌嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺盐酸盐在10-60mg/kg的剂量范围 内仅在一只大鼠中导致了微弱短暂的唤醒效应(表3)。在10mg/kg 下,4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸(4-氯- 吡啶-3-基)-酰胺盐酸盐在180min时增加了4只大鼠中的1只对触摸的 反应性。在60mg/kg下,4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)- 哌嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺盐酸盐在60分钟时增加了4只大鼠 中的1只的腹肌紧张度,并在60和180分钟时增加了4只大鼠中的1 只对触摸的反应性。除了在60mg/kg下短暂和偶尔增加腹肌紧张度外, 在直到给予后24小时也未观察到其他迹象。
4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)-哌嗪-1-甲酸(4-氯- 吡啶-3-基)-酰胺盐酸盐在Irwin测试中在两个剂量下都表现出较之比 较化合物盐酸盐的有利差异。而4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5- 基甲基)-哌嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺盐酸盐在10mg/kg下仅导 致了4只大鼠中的1只对触摸的反应下增加,比较化合物盐酸盐则增 加了全部3只大鼠对触摸的反应性。在60mg/kg下,比较化合物盐酸 盐在全部3只大鼠中从15至120分钟诱导了镇静,在15分时诱导了 异常步态(摇摆)。它在30分钟时在1只大鼠中以及从60至120分 钟在全部3只大鼠中降低了肌肉紧张度。它也从15至60分钟以及在 180分钟时诱导了体温过低。这些结果表明,比较化合物盐酸盐在 60mg/Kg经口给予时存在镇静/抑制效应(镇静、运动迹象和体温过 低),而这些效应未在4-(2,2-二氟-苯并[1,3]二氧杂环戊烯-5-基甲基)- 哌嗪-1-甲酸(4-氯-吡啶-3-基)-酰胺盐酸盐中观察到。