作用于胆碱能系统的具有毒蕈碱拮抗性的氮杂螺环化合物的制作方法

专利名称：作用于胆碱能系统的具有毒蕈碱拮抗性的氮杂螺环化合物的制作方法
本申请是1993年7月20日提交申请号为No.08/094,855的并要求优先权的部分继续申请。
本发明涉及五元螺环化合物，其中螺连到上述五元环上的环是含一个或两个氮原子的饱和桥环或非桥环，本发明还涉及含上述螺环化合物的药物组合物以及使用上述螺环化合物和组合物治疗中枢和外周神经系统疾病的方法。
其中，氧硫杂环戊烷环螺连到奎宁环上的新的螺-奎宁环化合物公开于例如1986年12月17日公开的欧洲专利申请No.0205247 A2,USP No.4,855,290(1989.08.08),4,981,858(1991.01.01),4,900,830(1990.02.13)及4,876,260(1989.10.24)。同样，某些螺—噁唑啉公开于USP No.5,053,412，某些螺—噻唑啉和某些螺—噁唑啉公开于美国专利申请No.07/685,397。应该认为上述专利和U.S.S.N.07/685397以及本专利申请中提到的其它专利和文献中的所用内容均可作为本文的参考。上述专利中的新化合物具有中枢神经系统活性。特别广泛研究了2-甲基螺(1，3-氧硫杂环戊烷-5，3′)奎宁的生物活性，依赖于2-甲基和奎宁环氮原子位于氧硫杂环戊烷的同侧(顺式)或异侧(反式)，该化合物有顺式及反式几何异构体，并且根据临床前的试验发现，反式化合物(编码No.AF102B)对于控制阿尔茨海默类型(Alzheimer′s)的老年性痴呆(SDAT)特别有效。有趣的是每种)顺式和反式异构体都可进行光学拆分，在许多情况下也研究了光学异构体的生物活性。
本发明的主要目的是提供新的螺环化合物，本发明的另一目的以及特别是涉及提供有用的药物组合物和治疗疾病的方法可从以下说明中看出。
一方面，本发明提供新的式I，II，III，IV，V，VI，VII，VIII和IX化合物及其药学上可接受的盐，对映体及外消旋体
其中，环A和螺—碳原子一起构成含一个或两个氮原子的桥环或非桥环；X是＞O，＞S，＞NR0；T是-C(Q)＝或-N＝；Y是＞C＝O，＞C＝S，＞C＝NR0，＞C＝CRR′，＞CRR′，＞CHOR″，＞O，＞S或＞NR0；Z是＞O，＞S，＞C＝O，＞C＝S，＞C＝NR0，＞C＝CRR′，＞CRR′，＞CHOR″，或＞NR0；W是＞O，＞S，＞C＝O，＞C＝S，＞C＝NR0，＞C＝CRR′，＞CHOR″或＞NR0；Q是Q′分别独立地选自OR，SR，NRR′和R；X′和Z′分别独立地选自＞C＝O，＞C＝S，和＞C＝CRR′；R，R′，R″，R0，R*和R各自独立选自H，C1-6烷基，C1-6烷氧基，C2-6羟烷基C2-6链烯基，C2-6炔基，苯基和被一，二，三个苯基取代的C1-6烷基，同时R″和R0也可独立地选自C1-6烷酰基；其假设是所述五元环除螺-碳原子外至少含一个环碳原子，两个邻近的环原子不能同时是氧原子以及(ia)在式I中，-W-Z-Y-X-不是-C(＝O)-NH-C(＝O)-N(烷基)-，-C(＝O)-NH-C(＝O)-NH-，-O-C(＝O)-CRR′-O-，-O-C(＝O)-CRR′-S-；(ib)在式I中，当A环是N-取代的哌啶环时，-W-Z-Y-X-不是-NR0-CRR′-CRR′-O-，-NR0-C(C＝O)-CRR′-O-，-NR0-CRR′-CRR′-S-或-NR0-C(C＝O)-CRR′-S-，(ic)在式I中当-W-Z-Y-X-为-C(＝O)-NH-C(＝O)-O时，环A不是奎宁环，(ii)在式I中，，当-W-Z-Y-X-是-NH-C(＝O)-N(Ph)-NH-，-NH-N(Ph)-C(＝O)-NH-，-NR0-NR0-C(＝O)-NR0-或-NR0-NR0-C(＝S)-NR0-时，A环不是N-甲基哌啶环，以及当-W-Z-Y-X-是-NR0-NR0-C(＝S)-NR0-时，A环也不是未取代的哌啶环，(iiia)在式III中，A环不能被两个苯基取代，(iiib)在式III中，当Q是NRR′及W是C＝O时，X不是O，(iv)在式VI中，当Y是CRR′以及X＝Z＝O或S，或X和Z中的一个是O，另一个是S时，R*和R中至少一个是H；(v)在式VI中，当Y是CRR′，X是O或S以及A环是N-取代的哌啶环时，Z是除N-CHO以外的NR0；(vi)在式VI中，当X是O，Y是NR0及Z是C＝O或C＝S时，或者A环是桥环，或者R*和R中至少一个不是H；(vii)在式VI中，当-X-Y-Z-是-O-(＝O)-NH-，-O-C(＝S)-NH-，-O-NR0-C(＝O)-或-O-NR0-C(＝S)-以及R0是H或烷基时，A环不是哌啶环；(viii)在式VII中，当Z是O时，Q是SR或NRR′，或者R*和R中至少一个不是H；(ix)在式VIII中，当X是O或S时，Q是SR或R*和R中至少一个不是H；(x)在式IX中，当-X′-Y-Z′-是-C(＝O)-NR0-C(＝O)-以及R0是H或烷基时，A环不是哌啶环。
在特定的实施方案中，A环可以选自结构式K，L，M，N，P和S，即 其中每个结构是未取代的或是被1-3个选自C1-6烷基和羟基的取代基取代，在结构式K和L中，桥的一端连在1位，另一端连在4或5位(即CH2-CH为CH2-CH或CH-CH2)，m是1，2或3；n和p各为0，1，2或3，条件是n＋p＝1-3；R1选自氢，C1-6-烷基，C2-6-链烯基，C2-6-炔基，C3- 7环烷基，被1-6个卤原子取代的C1-6-烷基，羟基-C1-6-烷基，C1-6烷氧基，C1-6-烷硫基，C1-6-烷氧基-C1-6烷基，羧基-C1-6-烷基，(C1-6烷氧基)羰基-C1-6-烷基，氨基-C1-6-烷基，单-(C1-6-烷基)氨基-C1-6-烷基，二-(C1-6-烷基)氨基-C1-6-烷基，2-氧代-吡咯烷-1-基-甲基，芳基，二芳基羟甲基，被一个或两个芳基取代的C1-6-烷基，C1-6-烷酰基和芳基羰基；芳基是指未取代的苯基或被1-3个选自卤素，C1-6-烷基，C1-6-烷氧基和CF3的取代基取代的苯基；R2和R3独立地选自C1-4烷基。
本发明还提供上述定义的式I-IX化合物及其盐，季铵化合物，对映体及外消旋体，其中，在任何部分CRR′中，R和R′与它们连接的碳原子一起可以形成有3-6个环原子的饱和碳环，在结构(K)，(L)，(M)，(N)，(P)和(S)中，任何连接于环碳原子上的氢原子可以被除了氢原子外的上述定义的权利要求1定义的取代基R1代替。
本发明化合物的实施例是1-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-乙基海因)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(1′-乙酰基海因)；哌啶-4-螺-5′-(3′-乙基海因)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-甲基海因)；哌啶-4-螺-5′-(3′-甲基海因)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-炔丙基海因)；1-甲基哌啶-4-螺-4′-(2′，5′-双(甲硫基)-4′-H-咪唑)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-乙基-4′-硫海因)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(4′-甲硫基-3′-咪唑啉-2′-硫酮)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′，4′-二硫海因)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-乙基-2′，4′-二硫海因)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(4′-乙基硫-3′-咪唑啉-2′-硫酮)；1-甲基哌啶-4-螺-4′-(1′-乙基-2′-乙基硫-2′-咪唑啉-5′-硫酮)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-硫海因)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-硫-4′-β-羟乙基亚氨基海因)；
1-甲基哌啶-4-螺-5′-(噁唑烷-2′-硫酮)；N-甲基去甲茛菪烷-3-螺-5′-(3′-甲基海因)；N-甲基去甲茛菪烷-3-螺-5′-(3′-乙基海因)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-乙基噁唑烷-2′-酮)；1-甲基哌啶-4-螺-4′-(3′-乙基噁唑烷-2′-酮)；2-N-甲基-螺-(1，3-琥珀酰亚胺4，3′-)奎宁；2-N-乙基-螺-(1，3-琥珀酰亚胺4，3′-)奎宁；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(噁唑烷-2′，4′-二酮)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-乙基噁唑烷-2′，4′-二酮)；1-甲基哌啶-4-螺-4′-(2′-甲基-2′-噁唑啉)；N-甲基去甲茛菪烷-3-螺-5′-海因；1-甲基哌啶-4-螺-4′(5′)-(2′-甲基-2′-咪唑啉)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-甲基-2′-噁唑啉-4′-酮)；1-甲基哌啶-4-螺-4′(5′)-[2′-甲基-4′H(5′H)-咪唑-5′(4′)-酮)；1-甲基哌啶-4-螺-4′-(2′-甲硫基-5′-甲氧基-4′H-咪唑)；1-甲基哌啶-4-螺-4′-(2′-甲硫基-5′-氨基-4′H-咪唑)；
1-甲基哌啶-4-螺-4′-(2′-甲硫基-5′-氨基甲基-4′H-咪唑)；1-甲基哌啶-4-螺-4′-[2′，5′-双(氨基甲基)-4′H-咪唑)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-硫酮-3′-乙基海因)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-硫酮-3′-叔丁基海因)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-叔丁基海因)；1-炔丙基哌啶-4-螺-5′-(3′-乙基海因)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-[3′-(4-吡咯烷-2-丁炔基)-海因]；1-甲基哌啶-4-螺-5′-[3′-(2-丁炔基)-海因]；哌啶-4-螺-5′-[3′-炔丙基海因]；2-甲基-1，4-噻唑烷-3-酮-螺[5，3′]奎宁；1-甲基哌啶-4-螺-4′(5′)-(2′-甲硫基-2′-咪唑啉-5′(4′)-酮)；1-甲基哌啶-4-螺-4′-(1′-乙基-2′-乙硫基-2′-咪唑啉-5′-酮)；1-甲基哌啶-4-螺-4′-(1′-乙基-2′-咪唑啉-5′-酮)；本发明还提供用于治疗哺乳动物中枢和外周神经系统疾病的药物组合物，它包括至少一种治疗上述疾病有效量的如上定义的式I，II，III，IV，V，VI，VII，VIII和IX化合物，其药物上可接受的盐，对映体和外消旋体，以及至少一种药物上可接受的稀释剂，载体或赋形剂。上述组合物优选以适于口服，直肠，静脉或经皮给药(此时该组合物还可含低分子量的脂肪酸)的形式给药，或以单位剂量形式通过吹入或鼻内喷射给药。单位剂量的上述定义的至少一种本发明化合物其数量范围例如是约0.5-100mg，优选约5-100mg，更优选约10-50mg。
根据本发明的具体实施方案，前段上述药物组合物还可含有至少一种其它的药物活性化合物，选自毒扁豆碱，四氢氨基吖啶，胆碱，卵磷脂，吡咯醋酰胺，aniracetam，pramirac-etam，oxiracetam，4-氨基吡啶，3，4-二氨基吡啶，生长激素释放抑制因子，哌吡二氮，N-甲基阿托品，N-丁基东茛菪碱，东茛菪碱，氯压定，quanfamicine，普鲁本辛，胃长宁，溴甲齐酸甲氧托品，去甲替林，阿米替林，丙咪嗪，苯哒吗啉，环丙氨酮，AFDX-116，烟碱，丙氨苯丁酯，苯吡烯胺，deprenyl及神经生长因子。
治疗哺乳动物中枢和外周神经系统疾病的方法是施用治疗上述疾病的至少一种有效量的如上定义的式I，II，III，IV，V，VI，VII，VIII和IX化合物，包括其药物上可接受的盐，对映体，互变异构体和外消旋体，为此目的，上述化合物当然可以以上述定义的本发明药物组合物的形式使用；在具体实施方案中，本发明还提供大小如下的任一式I化合物，其分子尺寸定义如下在上述化合物最稳定构象的A(或A′)环中，r作为一个参考点，它处于与定义为N*的非双键氮原子的阳离子形式相应的阴离子位置，X*定义为式I-IX或式X-XIII中所述五元环中的环杂原子，该环杂原子处于邻近螺碳原子的位置，Z*定义为所述五元环中离开X*的下一个环原子，Q*定义为在如下所述五元环的X*和Z*之间的环原子所连侧链上的终端C或者N原子，为此目的忽略侧链氢原子；这样的分子大小实质上有以下数值二面角r-X*-Z*＝-54到-170度，分子内距离r-N*＝3.0埃(参考距离)，r-X*＝5.7-6.75埃，r-Q*＝7.9-8.90埃，x-Q*＝2.4-2.8埃；上述这样分子大小的化合物特别具有毒蕈碱拮抗活性，分子大小的这种规定得到了生物试验的支持，见下述表1。
在另一实施方案中，本发明提供了至少含有上述定义的式I-IX的任何一个化合物以及神经生长因子(NGF)的药物组合物，促进NGF神经生长活性数量的本发明化合物。不像某些具有中枢和外周神经系统活性的已知化合物，本发明的大部分化合物在缺少NGF时本身并不促进神生长活性，因此当治疗上需要促进神经生长时较易于控制。但是某些最活泼的本发明化合物不依赖于NGF就能促进神经生长活性。而且，本发明化合物通常具有选自毒蕈碱拮抗活性，淀粉样前体蛋白质(APP)分泌活性和β淀粉样降低活性的活性，并且具有增加脱磷酸τ蛋白质比例的活性，确信本发明化合物生物活性所进行的试验详见下述。
本发明还提供如上所述式(I)化合物，包括药学上可接受的盐，从结构上具有叔氮原子的所述化合物衍生的季铵化合物，对映体及其外消旋体，用于制备具有选自下述生物活性的药物(a)毒蕈碱拮抗活性，(b)类神经营养或与NGF的增效活性，(c)淀粉样前体蛋白质(APP)分泌活性和β淀粉样降低活性，(d)增加脱磷酸τ蛋白质比例的活性，(e)类NGF活性，其中-W-Z-Y-X-是-NR0-CRR′-CRR′-O-，-O-C(＝O)-CRR′-O-，-O-C(＝O)-CRR′-S-；-NR0-C(＝O)-CRR′-O-，-NR0-CRR′-CRR′-S(＝O)q-，或-NR0-C(＝O)-CRR′-S(＝O)q-，q是0，1或2，以及R，R′和R0有上述定义。这些化合物的实例是1-甲基-哌啶-4-螺-5′-(2′-甲基-1′，4′-噁唑烷-3′-酮)；1-甲基-哌啶-4-螺-5′-(2′-甲基-1′，4′-噻唑烷-3′-酮)；1-甲基-哌啶-4-螺-5′-(2′，4′-二甲基-1′，4′-噻唑烷-3′-酮)；1-甲基-哌啶-4-螺-5′-(2′-乙基-1′，4′-噻唑烷-3′-酮)；1-甲基-哌啶-4-螺-5′-(2′-乙基-4-甲基-1′，4′-噻唑烷-3′-酮)；哌啶-4-螺-5′-(3′-甲基-1′，4′-氧氮杂环戊烷-2′-酮)；哌啶-4-螺-5′-(2′-甲基-1′，4′-噻唑烷-3′-酮)；
1-甲基-哌啶-4-螺-5′-(2′-甲基-3′-氧代-1′，4′-噻唑烷-1′-氧化物)；1-甲基-哌啶-4-螺-5′-(3′-甲基-1′，4′-氧氮杂环戊烷-2′-酮)；1-甲基-哌啶-4-螺-2′-(5′-甲基-1′，3′-噁唑烷)；1-甲基-哌啶-4-螺-5′-(3′-乙基-1′，4′-氧氮杂环戊烷-2′-酮)；1-甲基-哌啶-4-螺-5′-(2′-甲基-1′，4′-噻唑烷-3′-酮)；1-甲基-哌啶-4-螺-5′-(2′-乙基-1′，4′-噻唑烷-3′-酮)；1-甲基-哌啶-4-螺-2′-(5′-甲基-1′，3′-二氧戊环-4′-酮)；1-甲基-哌啶-4-螺-5′-(2′-乙基-1′，4′-噻唑烷-3′-酮)；d和1对映体1-甲基-哌啶-4-螺-5′-(2′-甲基-1′，4′-噻唑烷-3′-酮)；d和1对映体1-甲基-哌啶-4-螺-5′-(2′-乙基-1′，4′-噻唑烷-3′-酮)；因此，本发明化合物可以用于被诊断适于用有效量的这种化合物治疗的哺乳动物疾病(在上述活性a-e范围内)，并且能以含有这种化合物的药物组合物形式使用及上述其它方面。
制备本发明化合物的方法实际上对于有机化学家是已知的，如五元环的形成，环的取代，改变环的饱和/不饱和程度，盐和碱的转换，季铵盐的形成等。因此，虽然将列举制备某些本发明化合物的方法，其它方法也能用于它们的制备，对于本领域的技术人员这是很明显的。
例如，当所需的五元环是海因时，该环可以通过使相应的饱和N-杂环酮(例如1-甲基哌啶-4-酮)和(NH4)2CO3＋CH反应，3′-N原子然后用公知的方法取代。该反应说明如下 例如，AF160，R0＝Et；AF178，R0＝Me；AF185，R0＝炔丙基；AF167，R0＝Me，类似物*；AF168，R0＝Et，类似物*(*其中N-甲基哌啶部分含有2，6-亚乙基桥，即N-甲基阿托品类似物)。
在“R0-(离去基团)”中的离去基团例如可以是氢溴酸根，盐酸根，或对甲苯磺酸根以及R0除了H，烷氧基和烷酰基外定义如上。该取代反应实质上可以在已知条件下进行，例如，将-未取代的海因在碱如KOH存在下，在溶剂如乙醇中反应。相应的1′，3′3′-二取代化合物可以在上述反应中使用过量的“R0-(离去基团)”或使化合物(B)和“R0-(离去基团)”反应得到。
结构式(B)中的1-甲基通过和去甲基试剂反应可以除去，例如使用CH3CH(C1)OCOCl 例如，AF160(Des)，R0＝Et；AF179，R0＝Me。
结构式(B)例如可用下述方法制备 例如，AF213，R0＝叔丁基。
在类似反应中取代R0-N＝C＝S可得到(B)-3-硫酮，例如AF181(R＝Et)；AF184(R＝叔丁基)；在标准烷酰化条件下，化合物(AA)和烷酰卤或链烷酸酐反应可以实现1′-位的取代； 例如，AF164，烷酰基＝乙酰基当所需的五元环是二硫代海因时，该化合物例如可以使相应的饱和N-杂环酮和CN-，NH4Cl和CS2反应形成该环。海因在N原子上取代(例如烷基化)，而硫代海因给出N-和/或S-取代产物，实施例说明了得到不同产物或得到可以分离的混合物的反应条件。这些反应说明如下，N-杂环酮例如是1-甲基哌啶-4-酮 和/或 和/或 “R0-(离去基团)”中的离去基团和R0的含义如上述对于海因所述，取代反应实质上可以在已知条件下进行。
二硫代海因通常也可以使相应的海因和P2S5反应得到，例如
当化合物(E)和20％HCl反应时，S-R0被水解，得到下述化合物 化合物(D)和20％HCl进行类似反应，得到下述结构的化合物(见实施例12) 该化合物可以通过水解含＝NR0(代替O＝)的类似物得到；＝NR0类似物可以使化合物AF173和R0NH2反应制备(见实施例13，其中R0＝β-羟-甲基)；氧代或硫代噁唑烷的本发明化合物可以用例如下述方法制备
“R0-(离去基团)”中的离去基团和R0的含义如上述对于海因所述，取代反应实质上可以在已知条件下进行。
其中五元环是琥珀酰亚胺的本发明化合物可以用例如下述方法制备 3-羰乙氧基-3-羰乙氧甲基奎宁 本发明的噻唑啉可以用如下方法制备 顺便提到定义为AF150(S)的化合物 已经记载于我们的U.S.S.N.07/685，397中，而在该美国专利申请中没有特别例举化合物式(F)，但是，惊异地发现，以化合物AF151(S)为例的化合物式(F)从药理学活性观点看比以AF150(S)为例的一类化合物更惊人地有希望。
本发明的咪唑啉例如可以按照如下方法制备 在此情况下，产品，例如AF190，R＝Me，可以结构为(G)和(H)的互变异构体混合物的形式存在。
如结构式(J)(例如AF264，R＝Me，R′＝H；AF268，R＝H，R′＝Et)和(K)(例如AF261，R＝Me，R0＝H；AF267，R＝Et，R0＝H；AF266，R＝R0＝Me)的本发明的噁唑烷和噻唑烷可用如下方法制备 很明显，当使N-甲基哌啶酮分别和HOCHRCHR′NH2或(HSCHRCO2H)＋R0NH2反应时，可以制备化合物(J)和(K)。
其中R和R0如上定义，但分别优选为Me或Et的下述化合物可构成本发明的优选化合物 很容易明白，虽然上述记载的本发明化合物是哌啶，阿托品和奎宁环，但适于形成所述螺五元环螺构型的任何本文定义的氮杂环都可被使用。类似的说明均适于实施例，但实施例仅用于说明而不是限制本发明。
本发明的螺-化合物通常能有效地用于治疗早老性和老年痴呆，Alzheimer型老年痴呆(SDAT)，非典型的Alzheimer疾病(Perry et al.advances in Neurology.eds.R.J.Wurtman et al.5141.1990)混合型痴呆，以及Alzheimer疾病，与年龄有关的记忆损伤，(AAMI)，急性精神错乱，激动及紧张症，狂躁，迟发性运动障碍，运动过渡，混合型Alzheimer和Parkinson疾病，失语，幻觉类忘想狂，后发脑遗忘综合症，酒清停止症，Huntington舞蹈症，Pick病，Friedrick运动失调，Gilles de la Tourette症，及Down综合症，因为所有这些疾病都是由于至少在一定程度上某些胆碱能机能减退造成的失衡引起的。本发明化合物还能用于治疗渐进性核上麻痹，它们也是有效的止痛剂，因之用于治疗严重的病痛，如风湿，关节炎，晚期疾病。
如前面简要指出的，本发明的螺-化合物可以和至少一种其它的药物活性化合物一起使用，例如胆碱酯酶抑制剂如毒扁豆碱，四氢氨基吖啶；乙酰胆碱前体如胆碱，卵磷脂，“吡烷酮醋胺药如醋吡咯酰胺，aniracetam，pramiracetam，oxirac-etam；和钙离子通道反应的化合物如4-氨基吡啶，3，4-二氨基吡啶；对乙酰胆碱释放有调节作用的肽如生长激素释放抑制因子；外周抗毒蕈碱剂(如哌吡二氮，N-甲基阿托品，N-丁基东茛菪碱，普鲁本辛，溴本辛胃长宁，溴甲齐酸甲氧托品)，以便对抗高剂量时的外周不良反应，如流口水，腹泻，胃分泌或呕吐；透皮茛菪碱如Scopoderm(R)，以便对抗恶心和/或呕吐；抗抑郁剂如去甲替林，阿米替林，丙咪嗪，苯哒吗啉，以便减轻与SDAT，AAMI，混合型SDAT/Parkinson疾病(PD)有关的识别损伤和抑郁症；M2-抗毒碱剂如环丙氨酮，AFDX-116，(Hammer et al.1986 Life Sci.381653)，以便对抗该化合物高剂量时的外周不良反应，对抗这种拮抗剂在M2型中枢抑制性突触前的和突触后的受体上的抑制作用，通过在无伤的末端抑制M2型抑制性自发受体增加乙酰胆碱的释放；烟碱拮抗剂如烟碱，以便刺激大脑中的烟碱和毒蕈碱受体，肾上腺素能拮抗剂(氯压定，quanfam-icine)以便减轻在SDAT中与混合胆碱能-去甲肾上腺素能缺陷有关的识别或其它损伤；烟安比林5-羟色胺释放抑制剂如丙氨苯丁酯，苯吡烯胺，以便减轻在SDAT中的识别和其它感情作用；单胺氧化酶-B抑制剂如deprenyl，以便减轻与混合症如SDAT/PD有关的识别和其它运动原损伤；神经生长因子(NGF，通过鼻内喷射或脑室内给药)。
本发明的螺-化合物，在有或无上述活性物质情况下，均能例如在合适的稀释剂或载体中以注射方式给药，口服给药，以栓剂直肠给药，以吹入或鼻内喷射给药，在合适的赋形剂中在有或无毒扁豆碱或四氢氨基吖啶的情况下以浸剂或经皮方式给药。
本发明的螺-化合物也可有效地用于治疗需要使用具有温和局部活性的长效胆碱能药剂治疗的疾病，在治疗如青光眼时就需要这种药剂，因为该化合物被将乙酰胆碱去活的酶如乙酰基及丁酰基胆碱酯酶消耗。该化合物也可用于治疗外周胆碱能疾病如重症肌无力，脲囊机能障碍，Adi′s病和Eaton-Lambet病，该化合物也可用于因药物引起的胆碱能活性降低的失调。
当本发明的螺-化合物作为抗胆碱能药剂时(由本领域技术人员决定)，它们可有效地用于治疗由于胆碱能机能亢进引起的疾病，无论是自发的，还是药物引起的。而且本发明化合物还有效地治疗如下各种疾病如PD，假-PD，混合型AD/PD，初期肌张力障碍，痉挛斜颈，颅肌张力障碍，抑郁，运动疾病，静坐恐怖(抑制神经药停止之后)，高血压，人头部损伤，混合型迟发运动障碍及PD，狂躁-抑郁症，用作在外科手术中代替阿托品，东茛菪碱的辅助剂，在由于乙酰胆碱酯酶的过量乙酰胆碱类抑制引起的中毒中用作辅助剂，在需要长时间或短时间瞳孔放大时，它们还可用于眼科学治疗。
本发明的螺-化合物还有效地用于以过度的外周类活性为特征的疾病，如哮喘，慢性障碍肺病，消化系统溃疡。对于这种外周性疾病，特别推荐使用本发明化合物的季铵盐。
目前季铵盐广泛地用于治疗。这种胆碱能拮抗剂的实例例如是氯化乙酰胆碱，乌拉胆碱，氯化氨甲酰胆碱，(见Good-man & Giliman′s″，The Pharmacologicul Basis of Therapeutics"，Seventh Edition，Macmillan Publishing Co.，1985，at page104)。季铵抗胆碱酯酶药例如是溴化新斯的明，氯化阿伯农，溴化吡啶新的明，氯化脱滕喜尤，溴化癸二胺萃酯以及碘乙磷硫胆碱。氯磷定作为胆碱酯酶活化剂被使用(见Goodman& Gilman，loc cit，at page 122-123)。
颠茄生物碱的季铵衍生物，例如溴甲东茛菪碱和后马托品甲基溴化物以及合成季铵化合物，例如溴本辛和普鲁本辛用于治疗肠胃病(见Goodman & Gilman.Ioc cit.at page 139-140)。
在“药物化学”(Alfred Burger.Second Editlion，Inter-science Publishers，1960，at page 497)中曾预言，季铵离子，无论其化学结构如何，能产生箭毒样的麻醉作用，并且后来证实了这一预见。季铵化合物的这一性质用于麻醉，例如在外科麻醉中作辅助剂，以便使骨骼肌松驰，。(见Goodman &Gilman，Ioc cit，in Chaplwnder the fitte"Neuro-muscular lock-ing ter 11 Agents"，at page 222-235)。
如上述的季铵化合物的神经肌肉阻断活性并不防碍未来治疗中季铵化合物的发展和临床应用。本领域的技术人员清楚很多因素影响任何化合物在临床治疗使用中的选择(包括季铵化合物)，例如治疗有效性，安全性，可能的付反应及治疗指数。技术上的重点应理解为“怎么样解释由结构上具有叔氮原子的本发明化合物得到的“药学上可接受的季铵化合物”这一述语，这种表述使用在本发明说明书及权利要求中，并注意到适用于本领域相关知识。
现在，用下述非限制性实施例对本发明予以说明。
实施例11-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-乙基海因)AF160a).1-甲基哌啶-4-螺-5′-海因将1-甲基哌啶-4-酮(36.44g，0.322mol)的乙醇(150ml)溶液、碳酸铵(93.0g，0.968mol)的水(400ml)溶液以及氰化钾(25.8g，0.396mol)的水(82ml)溶液在60℃加热2.5小时，然后在室温放置过夜。滤出沉淀的1-甲基哌啶-4-螺-5′-海因并用少量的冷水、乙醇和乙醚洗涤得到结晶粉末(27.0g)。滤液经浓缩和洗涤得到第二部分产品(20.0g)。产品用中醇结晶，m.p.265-276(分解)。
IR(KBr)3170(NH)；1700(C＝O)cm-1Mass Spectrum m/e 183(M+，38％)；71(100％)1H-NMR(D2O)1.8(2H)；2.06(sextet，2H)；2.49(s，-CH3)；2.58(t.2H)；3.14(t.1H)；3.20(t.1H)ppm。
b).4-氨基-1-甲基哌啶-4-羧酸将1-甲基哌啶-4-螺-5′-海因(9.75g，0.0533mol)和氢氧化钡八水合物(28.8g，0.0913mol)的水(150ml)溶液于弹管中于160℃加热3小时。将与上述相同的四批内含物合并，滤出沉淀的碳酸钡。滤液用固体CO2中和，过滤去除沉淀物。浓缩滤液得到4-氨基-1-甲基哌啶-4-羧酸(32.0g，95％)，mp.275-280℃(分解)。
IR(KBr)3300，1655，1580cm-1Mass Spectrum m/e 158(M+，90％)；141(98％，M-OH)；113(12％，M-CO2H)；96(100％)；71(52％).
1H-NMR(C5D5N＋D2O)1.2(m，2H)；1.48(s，CH3N-)；1.7(m，2H)；1.9(m，2H)；2.0(m，2H)ppm。
c).1-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-乙基海因)，AF160向1-甲基哌啶-4-螺-5′-海因(5g，27mmol)和氢氧化钾(2.08g，37mmol)于1 00ml绝对乙醇和混合物中加入溴乙烷(15g，137mmol)，混合物于80℃加热，样品处理0.5小时，然后以二苯甲烷作内标用GLC检测。通过用滴定法(1N HCl)控制碱性，接着加入氢氧化钾(总量2.1g)。得到最高产率(2.5小时)。之后，蒸发溶液，加水(50ml)，水溶液用氯仿萃取，在硅胶柱上色谱层析，以氯仿/甲醇/氨水(80∶20∶1)作洗脱剂。将产品溶于乙醚，在异丙醇中加入HCl，沉淀物为盐酸盐，m.p.278-280℃。
Mass spectrum m/e 211(M+，45％)；71(100％).
1H-NMR(游离碱，CDCl3).1.2(t，J＝6Hz，3H)；1.6-1.7(m.2H)；1.9-1.95(m，2H)；2.1-2.2(m，2H)；2.34(s，3H)；2.85-2.95(m，2H)；3.5(q，J＝6Hz，2H)；1H-NMR(HCl盐.D2O)1.1(t，J＝6Hz，3H)；1.95-2.05(m，2H)；2.2-2.3(m，2H)；2.85(s，3H)；3.0-3.2(m，2H)；3.4-3.5(m，2H)；3.3(q，J＝6Hz，2H)ppm.
13C-NMR(游离碱，CDCl3)14.0；33.0；33.1；46.0；52.8；59.9；157.0；177.0ppm.
UV(游离碱，H2O)lambdamax208nm(∈3500).
实施例2(a).AF164A将1-甲基哌啶-4-螺-5′-海因(3.25g)于乙酸酐(50ml)中的混合物加热回流3小时，减压蒸除过量试剂，留下来的固体分散于乙醚中，过滤得到的白色固体(3.75g)，用甲醇-二氯甲烷结晶，mp.250-254℃(分解)，得到AF164A。
1H-NMR(D2O)1.89(m，2H)；2.44(s，CH3CO-)；2.86(s，CH3N-).2.98(m，2H)；3.41(m，2H)；3.67(m.2H)ppm.
13C-NMR(D2O，二噁烷作内标)26.6(C3& C5)；26.9(CH3CO-)；43.8(CH3N-)；51.4(C2& C6)；62.0(C4)；67.3(dioxane)；166.0(C2′)；173.8(CH3CH-)；189.2(C4′)ppm.
MS m/e 225(M*)；210；166；155；123；95；71(100％)；70。
b).AF164B用饱和Na2CO3水溶液使AF164A(1.10g)部分呈碱性，用甲醇-二氯甲烷混合物进行萃取，蒸发萃取液，残余物再用同样的溶剂混合物萃取。过滤萃取物，蒸发滤液，残余物用丙酮研制得到白色固体AF164B，m.p.255-230℃(分解)。
(用CH2Cl2-CH3OH-CH3CN结晶)。
1H-NMR(D2O)1.53(m，2H)；2.21(s，CH3CO-)；2.39(s，CH3N-)；2.65-2.80(m，6H)ppm.
13C-NMR(D2O，二噁烷作内标)26.9(CH3CO-)；28.3(C3& C5)；45.0(CH3N-)；50.9(C2& C6)；64.9(C4)；67.3(dioxane)；168.8(C2′)；173.6(CH3CO-)；193.9(C4′)ppm.
MS m/e 225(M+)；183(M+-CH2＝C＝O)；166；154；123；95；71(100％)。
c).AF164(盐酸盐)用溶于异丙醇的盐酸处理AF164A或AF164B的甲醇溶液直至pH达到酸性(pH1-2)以制备AF164的盐酸盐，短时间后沉淀出AF164的盐酸盐，为白色固体m.p.301-302(分解)。
1H-NMR(D2O)2.17(m，2H)；2.50(s，CH3CO-)；2.93(s，CH3N-)；3.10(m，2H)；3.48-3.71(m.4H)ppm.
13C-NMR(D2O，二噁烷作内标)26.7(C3& C5)；26.9(CH3CO-)；43.9(CH3N-)；51.1(C2& C6)；61.8(C4)；67.3(dioxane)；154.8(C2′)；173.4(CH3CO-)；176.0(C4′)ppm.
AF164的水解将AF164A和AF164B在0.2N NaOH水溶液中加热回流(1-2小时)进行水解得到1-甲基哌啶-4-螺-5′-海因，用标样以TLC和1H NMR进行比较鉴定。
实施例3哌啶-4-螺-5′-(3′-乙基海因)AF160(Des)室温下，在干燥AF160(2.0g，9.5mmol)的二氯乙烷(25ml，用分子筛干燥)溶液中加入氯甲酸-α-氯乙基酯(1.0ml，9.3mmol)，混合物于60℃加热一小时。真空除去二氯乙烷，得到的固体溶于20ml甲醇，再在60℃加热溶液30分钟，然后真空除去甲醇，把得到的油状固体溶于碳酸钠水溶液，用乙醚洗涤。用氯仿萃取水层，蒸发萃取物得到粗油，将其用硅胶柱色谱进一步纯化，用氯仿∶甲醇∶氨水(4∶1∶0.1得到AF160(Des)(1.12g，产率60％)，为白色粉末，m.D.225-227℃。
MS m/e 197(M+基峰)；571H-NMR(CDCl3)1.17(t，J＝6Hz，3H)；1.65-1.7(m，2H)；1.85-2.0(m，2H)；2.75-2.85(m，2H)；3.05-3.15(m，2H)；3.5(q，J＝6Hz.2H)ppm.
实施例41-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-甲基海因)，AF178在1-甲基哌淀-4-螺-5′-海因(5.0g，27.3mmol)和氢氧化钠(2.0g，50mmol)于120ml甲醇的混合物中加入甲苯磺酸甲酯(11.2g，60mmol)，反应混合物于室温搅拌过夜，蒸发除去甲醇，将油状残余物溶于碳酸钾水溶液并用氯仿萃取，蒸发有机萃取液，得到的粗产品用硅胶柱色谱进一步纯化，用氯仿/甲醇/氨水(9∶1∶0.1)作洗脱剂，得到1.2g(22％)白色固体，m.p.229-231℃。
MS m/e 197(M+，30％)；71(100％).
1H-NMR(游离碱，CDCl3)1.6-1.7(m，2H)；2.1-2.3(m，4H)；2.34(s，3H)；2.85-2.95(m，2H)；3.02(s.3H)ppm.
实施例5哌啶-4-螺-5′-(3-甲基海因)AF179把用与实施例3相同的方法得到的白色粉未状产物溶于异丙醇，用盐酸酸化得到白色沉淀物，m.p.＞320℃(分解)。
m.p.320℃(dec.)以上.
MS m/e 183(M+，基峰)；57.
1H-NMR(HCl salt，D2O)；2.0(m，2H)；2.2(m，2H)；2.96(s，3H)；3.3(m，2H)；3.6(m，2H).
实施例6合成1-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-炔丙基海因)(AF185)室温下，将KH的悬浮液(11g，0.1mol，35％w/w矿物油悬浮液)和1-甲基哌啶-4-螺-5′-海因(用P2O5干燥，25g，0.13mol)的混合物于无水DMF(500ml)中搅拌，加入炔丙基氯(15g，0.2mol)并在50℃加热反应混合物20分钟。混合物冷却，酸化至pH3(用盐酸水溶液)，先用石油醚-乙醚1∶1混合物，再用乙醚进行萃取以去除DMF。水相用碳酸钠碱化至pH10，再用氯仿萃取2次，氯仿萃取液经合并、干燥和蒸发得到粗油(27g)，使其经硅胶柱层析，用氯仿/甲醇/氨(80∶19∶1)洗出，得到3.0g纯AF185和含有少量杂质几个馏分(总量10g)。从盐酸盐中沉淀出游离碱；用甲醇结晶得到3.2g白色不吸湿性盐。
1H-NMR(D2O碳酸钠过量)δ1.65-1.75(m，2H)；1.9-2.05(m，2H)；2.25(s，CH3N-)；2.2-2.3(m，4H)；2.8-2.9(m，4H)；4.25(s，2H)ppm.1H-NMR(CDCl3，游离碱)δ1.85-1.95(m，4H)；2.2(m，2H)；2.23(t，1H，J＝3，5Hz)；2，4(s，CH3N-)；2.9-2.95(m，2H)；4.3(d，2H，J＝3.5Hz)；6.4(bs，1H)ppm.
MS m/e 221(M+，基峰)；206(M-15)；149.
实施例71-甲基哌啶-4-螺-4′-(2′，5′-二甲硫基-4′H-咪唑)AF177在1-甲基哌淀-4-螺-5′-(2′，4′-二硫代海因)(1,00g，4.65mmol，参见实施例11)的甲醇(15ml)溶液中，先加入NaOH(0.03g，7.50mmol)，然后在缓缓加入碘甲烷；混合物于室温搅拌1.5小时。滤出NaBr沉淀后用甲醇洗涤，合并滤液和洗液后去除溶剂；残余物用K2CO3水溶液碱化，用乙醚萃取。有机萃取液经干燥(Na2SO4)和去除溶剂，得到的残余物用硅胶柱色谱层析，以78∶18∶3∶1的乙醚/氯仿/甲醇/氨水溶剂混合物洗脱，得到AF177，用己烷结晶，m.p.101-102℃(465mg)。
1H-NMR(CDCl3)1.33(m，2H)；1，98(m，2H)；2.39(s，CH3N-)；2.56(s，CH3S-)；2.59(s，CH3S-)；2.48-2.64(m，2H)；2.82(m，2H)ppm.
13C-NMR(CDCl3)14.1(CH3S-)；14.2(CH3S-)；34.9(C3& C5)；46.1(CH3N-)；52.2(C2& C6)；83.0(C4)；171.6(C2，)；203.5(C5′)ppm.
MS m/e 244(M+＋1)；185；149；93；75IR(KBr)2920；2797；1535；1477；1465；1452；1378；1316；1286；1210；1108；1054；1000；965；942；900；776；696cm-1UV(EtOH)lambdamax257nm(∈16100).
实施例81-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-乙基-4′-硫代海因)AF182将1-甲基哌啶-4-螺-4′-(1′-乙基-2′-乙硫基-2′-咪唑啉-5′-硫酮)AF170(100mg，参见实施例12)溶于20％HCl(1ml)，溶液回流1.5小时。用浓NaoH溶液将反应混合物碱化至pH14，然后用二氯甲烷萃取。有机萃取液经干燥(Na2SO4)和蒸发溶剂给出1-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-乙基-4′-硫代海因)，为白色固体(74mg)，用石油醚-二氯甲烷结晶得到白色固体，m.p.176-178℃。
1H-NMR(CDCl3)1.25(t，J＝7.2Hz，CH3CH2-)；1.54(m，2H)；2.10(m，2H)；2.36(s，CH3N-)；2.41(m，2H)；2.96(m，2H)；3.94(q，J＝7.2Hz，-CH2CH3)；7.23(NH)ppm.
13C-NMR(CDCl3)11.8(CH3CH2-)；36.9(C3& C5)；37.4(-CH2CH3)；46.1(CH3N-)；51.2(C2& C6)；68.1(C4)；157.1(C2′)；208.1(C4′)ppm.
MS m/e 227(M+)；221(M+-O)；194(M+-SH)；170(M+-C3H7N)；71；70(100％).
UV(EtOH)lambdamax.280nm(∈13600)，229nm(∈4400).
实施例91-甲基哌啶-4-螺-5′-(4′-甲硫基-3′-咪唑啉-2′-硫酮)AF183重复实施例7，但使用等量的甲基碘，氢氧化钠和二硫代海因，除了二甲硫基衍生物AF177以外还得到1-甲基哌啶-4-螺-5′-(4′-甲硫基-3′-咪唑啉-2′-硫酮)AF183，m.p.218-220℃(分解)(由CH2Cl2-丙酮结晶)。
1H-NMR(CDCl3)1.74(m，2H)；2.07(m，2H)；2.37(m，2H)；2.39(s，CH3N-)；2.69(s，CH3S-)；2.95(m，2H)；10.3(brs.-NH-)ppm.
MS m/e 229(M+)；182(M+-CH3S)；123；122；70.
UV(EtOH)lambdamax.312nm(∈12000)，280nm(∈15300).
实施例101-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-乙基-2′，4′-二硫代海因)AF163将1-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-乙基海因)(0.570g)和五硫化二磷(10.570g)直接混合并在1，2，3，4-四氢化萘(15ml)中回流2小时，使反应混合物冷却至室温后形成棕色硬实的沉淀物，减压去除1，2，3，4-四氢化萘，使沉淀物崩解并用石油醚洗涤，用浓NaOH水溶液使其呈碱性，用二氯甲烷萃取，干燥萃取物(Na2SO4)，蒸发后得到残余物(0.250g)，将其在硅胶(Merck)(60.15g)柱上层析，用77∶18∶4∶1的氯仿/乙醚/甲醇/氨水混合物洗脱得到纯的AF163(50mg)，由CH2Cl2-乙醚重结晶，m.p.223-225℃(分解)。
1H-NMR(CDCl3)1.27(t，J＝7.2Hz；CH3CH2-)；1.55-1.67(m；2H)；2.03-2.19(m，2H)；2.26-2.46(m，2H)；2.36(s，CH3N-)；2.89-3.04(m，2H)；4.27(q，J＝7.2Hz；-CH2CH3)；8.25(brs.-NH-)ppm.
13C-NMR(DMSO-d6)11.6(CH3CH2-)；36.9(C3&C5)；39.9(-CH2CH3)；45.9(CH3N)；49.9(C2& C6)；72.9(C4)；179.8(C2′)；207.8(C4′)ppm.
MS m/e 243(M+)；186(M+-C3H7N)；149；71；70(100％)；57.
IR(KBr)3177(NH)；2930；2778；1513；1434；1357；1231；1116；1090；1070；1040；961；801；780；626；546；457cm-1.
UV(EtOH)lambdamax302nm.(∈34200).226nm.(∈7700).合成AF163的酒石酸盐在AF163游离碱(0.735g，3.025mmol)的二氯甲烷(15ml)-甲醇(5ml)溶液中加入L(+)酒石酸(0.214g，1.427mmol)的甲醇(2.0ml)溶液，混合物于室温搅拌0.5小时，然后蒸去溶剂，将残余物悬浮于乙醚-二氯甲烷中，过滤，用相同的溶剂混合物洗涤，得到黄色固体AF163酒石酸盐，m.p.221-225℃(分解，0.923g，产率96％)。
1H-NMR(D2O)1.27(t，J＝7.2Hz，CH3CH2-)；2.08(m，2H)；2.49(m，2H)；3.01(s，CH3N-)；3.31(m，2H)；3.76(m，2H)；4.26(q，J＝7.2Hz，-CH2CH3)；4.37(s，-CHOH)ppm.
实施例111-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′，4′-二硫代海因，)AF173把1-甲基哌啶酮(29.35g，0.260mol)、KCN(26.57g，0.408mol)、NH4Cl(21.00g，0.393mol)和CS2(26ml)的乙醇(200ml)-水(50ml)溶液加热回流(50-55℃)8小时，反应混合物于室温放置过夜，滤出得到的沉淀，先用水再用乙醇洗涤，得到黄色固体(26.3g，产率47.0％)，m.p.250-253℃(分解)，用甲醇结晶，m.p.252-254℃(分解)。
1H-NMR(DMSO-d6)1.43-1.56(m，2H)；1.89-2.05(m，2H)；2.21(s，CH3N-；2.26-2.40(m，2H)；2.64-2.79(m，2H)；11.14(br.s.，-NH-)ppm.
13C-NMR(DMSO-d6)36.2(C3& C5)；45.5(CH3N-)；49.9(C2& C6)；74.8(C4)；181.5(C2)；212.0(C4)ppm.
MS m/e 215(M+)；183(M+-S)；182(M+-SH)；181；158(M+-C3H7N)；123；102；77；71；70(100％).
IR(KBr)3130(NH)；1484；1449；1350；1295；1231；1198；1176；1145；1083；1062；957；721；545；504；cm-1.
UV(0.01N HCl)lambdamax298nm.(∈32000).220nm.(∈8000).
实施例121-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-乙基-2′，4′-二硫代海因)AF163；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(4′-乙硫基-3′-咪唑啉-2′-硫酮)AF176；1-甲基哌啶-4-螺-4′-(1′-乙基-2′-乙硫基-2′-咪唑啉-5′-硫酮)AF170；在1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′，4′-二硫代海因)AF173(3.30g，15.3mmol)在无水DMF(30ml)的悬浮液中加入NaH(0.760g，于矿物油中，60％；19.0mmol)，混合物于50℃搅拌1.5小时，在上述混合物中逐步加入EtBr(1.85g，17.0mmol)的DMF(6ml)溶液，在75-80℃搅拌4小时。于室温下放置过夜后，滤去形成的沉淀(NaBr)，用乙醚洗涤，合并滤液和洗涤液，从蒸发后得到的油中分离出不溶于二氯甲烷的固体(1.5g)，可知其为起始物(相同的NMR和TLC)。将残余物用硅胶柱色谱层析，以乙醚/氯仿/甲醇/氨水之比为68∶27∶4∶1的溶剂混合物洗脱得到第一个化合物1-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-乙基-2′，4′-二硫代海因)AF163(0.95g)，和以前AF160与P2S5反应得到的产物相同。继续洗出得到1-甲基哌啶-4-螺-5′-(4′-乙硫基-3′-咪唑啉-2′-硫酮)AF176(0.15g)，用己烷-CH2Cl2结晶，m.p.212-215℃(分解)。
1H-NMR(CDCl3)1.42(t，J＝7.2Hz，CH3CH2-)；1.73(m，2H)；2.06(m，2H)；2.31(m，2H)；2.38(s，CH3N-)；2.95(m，2H)；3.33(q，J＝7.2Hz，-CH2CH3)；10.0(br，-NH-)ppm.
13C-NMR(DMSO-d6)14.2(CH3CH2-)；25.6(-CH2CH3)；35.0(C3&C5)；45.8(CH3N-)；50.5(C2&C6)；74.3(C4)；192.1(C2′)198.1(C4′)ppm.MS m/e 243(M+)；182(M+-EtS，100％)；156(M+-EtSCN)；123；124；96；71；70；57.
IR(KBr)3135(NH)；2930；2788；1476；1463；1446；1281；1257；1232；1158；1141；1121；1096；958；711；674；535cm-1.
UV(EtOH)lambdamax.314nm.(∈5400)inf.，282nm.(∈6700).
重复AF173与1.5摩尔过量的EtBr的上述反应，除了得到上述单乙基衍生物以外，还得到二乙基衍生物1-甲基哌啶-4-螺-4′-(1′-乙基-2′-乙硫基-2′-咪唑啉-5′-硫酮)AF170，m.p.66-67℃(用己烷重结晶)。
1H-NMR(CDCl3)1.24(t，J＝7.2Hz，CH3CH2-)；1.24(m，2H)；1.44(t，J＝7.2Hz，CH3CH2-)；2.27(m，2H)；2.39(s，CH3N-)；2.52(m，2H)；2.81(m，2H)；3.24(q，J＝7.2Hz，-CH2CH3)；3.93(q，J＝7.2Hz，-CH2CH3)ppm.
13C-NMR(CDCl3)12.2(CH3CH2-)；13.9(CH3CH2-)；25.7(-CH2CH3)；36.8(C3&C5)；39.0(-CH2CH3)；46.1(CH3N-)；51.5(C2& C6)；82.2(C4)；158.5(C2′)；216.7(C5′)ppm.
MS m/e 271(M+)；242(M+-Et)；214(M+-C3H7N)；185；162；75；71；70(100％)；57.
IR(KBr)1574(C＝N)；1446；1372；1354；1212；1071；1060；936cm-1.
UV(EtOH)max.(∈)296(22000)；252(17700)nm.AF176的酸水解向AF176(48mg)中加入HCl水溶液(1ml20％)，注意立刻会出现巯基的味道。把得到的溶液于室温下搅拌1小时，然后50℃减压蒸发，给出1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-硫代海因)盐酸盐(X)白色固体。
1H-NMR(D2O)2.10-2.43(m，4H)；2.94(s，CH3N-)；3.20(，1H)；3.47-3.78(m，3H)ppm.
MS m/e 199(M+)；181；171(M+-CO)；156(M+-HN-CO)；142(M+-C3H7N)；111；96；71；70；57.
UV(H2O)lambdamax.264nm.(∈20400)，224nm，(∈8600).
实施例131-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-硫代海因)AF195(a)把1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′，4′-二硫代海因)(AF173)(10.0g)的乙醇胺(40ml)-水(75ml)溶液回流1.75小时，减压去除溶剂和过量的试剂，残余物用乙腈-二氯甲烷、丙酮和乙醇-乙腈重复结晶得到纯的1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-硫代-4′-(8β-羟乙基亚氨基海因)，m.p.230-231℃(分解)。
1H-NMR(D2O)11.74(m，2H)；1.94(m，2H)；2.26(s，CH3N-)；2.17-2.34(m，2H)；2.92(m，2H)；3.54(t，J＝5.4Hz，-CH2OH)；3.74(t，J＝5.4Hz，＝NCH2-)ppm.
13C-NMR(DMSO-d6)33.7(C3 & C5)；45.4(-CH2-)；45.9(CH3N-)；50.6(C2& C6)；59.2(-CH2-)；66.3(C4)；182.5(-C＝S)；195.0(-C＝N-)ppm.
MS m/e 242(M+)；224(M+-H2O)；199；185；172(M+-70)；154(M+-70-H2O)；71；70.
UV(0.01N HCl)lambdamax.227nm(∈22200)；242nm(∈10200).
将亚氨基海因衍生物((1.40g)溶于盐酸水溶液(5.0ml，1∶1)并回流1小时，减压蒸发反应混合物，残余物用甲醇结晶得到1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-硫代海因)盐酸盐(0.756g)，与AF176水解得到的产物(参见A实施例12)相同。
(b)将1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′，4′-二硫代海因)(AF173)(10.0g，0.0465mol)和正丁基胺(17.0g，0.233nol)的乙醇(80ml)溶液加热回流1.5小时，从冷却的反应混合物中过滤分离出晶状固体，将其用小量乙醇、乙醚和石油醚洗涤，得到1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-硫代-4′-乙基亚氨基海因)(AF189)(11.1g，0.0437mol)，产率94％，产物用二氯甲烷-甲醇结晶得到针状物，m.p.236-239℃(分解)。
1H-NMR(CDCl3＋CD3OD)0.94(t，J＝7.2Hz，CH3CH2-)；1.38(m，2H)；1.60(m，2H)；1.69(m，2H)；1.89(m，2H)；2.40(m，2H)；2.41(s，CH3N-)；2.91(m，2H)；3.47(t，J＝7.2Hz，-CH2-N＝)ppm.
MS m/e 254(M+)；197(M+-C4H9)；184(M+-70)；149；128；71；70；57(C4H9*).
把亚氨基海因衍生物AF189(10.45g)溶于盐酸水溶液(15.0ml，16％)并回流1小时。蒸馏反应混合物直到只剩下少量液体。在残留物中加入乙醇(50ml)，冷却后得到固体，过滤，用少量乙醇和用乙醚洗涤得到1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-硫化海因)盐酸盐(AF195)(8.42g，产率87％)，m.p.＞295℃(分解)，与前文得到的产品相同。
实施例141-甲基哌啶-4-螺-5′-(噁唑烷-2′-硫酮)AF165在含有少量KOH粉末的无水DMSO(10ml)中加入4-氨基甲基-4-羟基-1-甲基哌啶(0.595g，4.13mmol)并进行搅拌，接着加入二硫代碳(0.340g，4.47mmol)，反应混合物于50℃加热2小时。真空除去溶剂，残余物用甲醇、丙酮和CH2Cl2重结晶数次得到晶状固体，m.p.190-195℃(211mg)。
1H-NMR(CDCl3)1.80-1.98(m，2H)；2.03-2.16(m，2H)；2.32(S，CH3N-)；2.44-2.72(m，4H)；3.51(s-CH2N-C＝S)ppm.
13C-NMR(DMSO-dc)35.1(C3Cl5)；45.7(CH3N-)；51.5(C2ClC6)；53.1(-CH2NH-)；86.4(C4)；187.2(-C=S)ppm.
实施例15N-甲基降托烷-3-螺-5′-(3′-甲基海因)AF167，和N-甲基降托烷-3-螺-5′-(3′-乙基海因)AF168a)N-甲基降托烷-3-螺-5′-海因把托品酮(45g，0.32mol)的乙醇(160ml)溶液、碳酸铵(93g，0.96mol)的水(400ml)溶液和KCN(25.8g，0.40mol)的水(84ml)溶液的混合物在60℃加热2小时，然后在室温放置16小时。分离出N-甲基降托烷-3-螺-5′-海因(61.33g，0.29mol)，产率92％)并在干燥器中干燥，m.p.3301H-NMR(CD3COOD)2.1(m，2H，H6＝H7(α))，2.3(m，2H，H2＝H4(β))，2.4(m，2H，H2＝H4(α))，2.7(m，2H，H6＝H7(β))，2.9(s，3H)，3.0(bs，NH)4.1(bs，2H，H1＝H5)ppm.
1H-NMR(DCl，D2O)2.3(m，4H，H6＝H7(α)和H2＝H4(β))，2.5(m，2H，H2＝H4(α))，2.7(m，2H，H6＝H7(β))，2.9(s，3H)，4.15(bs，2H，H1＝H5)ppm.
13C-NMR(DCl，D2O)25.5(C6＝C7，t)，33.5(C2＝C4，t)，39.7(CH3，q)，59.3(C3＝C5′，s)，63.0(C1＝C5，d)，159.3(C2′，s).180.2(C4′，s)ppm.
b)AF4167和AF168室温下使N-甲基降托烷-3-螺-5′-海因(1当量)和KOH(1当量)在水中混合数分钟，把甲醇或乙醇中的甲基碘或乙基碘滴(2当量)加到水溶液中，反应混合物用氯仿萃取，用硫酸镁干燥，然后蒸发，以大约10％的产率得到产品AF167和AF168，AF1761H-NMR(D2O)1.65(m，2H，H6＝H7(α))，1.8(m，2H，H2＝H4(β))，2.2(m，2H，H2＝H4(α))，2.4(m，2H，H6＝(H7(β))，2.55(s，3H)，2.85(s，3H)，3.25(bS，2H，H1＝H5)ppm.
1H-NMR(CDCl31.55(m，2H，H6＝H7(α))，1.75(m，2H，H2＝H4(β))，2.2(m，2H，H2＝H4(α))，2.4(s，3H)，2.45(m，2H，H6＝H7(β))，3.0(s，CH3)，3.3(bs，2H，H1＝H5)，6.3(bs，NH)ppm.
Mass Spectrum m/e 223(M+)AF1681H-NMR(CDCl3，CD3OD)1.1(t，3H)，1.6(m，2H，H6＝H7(α))，1.75(m，2H，H2＝H4(β))，2.2(m，2H，H2＝H4(α))，2.35(s，3H)，2.4(m，2H，H6＝H7(β))，3.3(bs，2H，H1＝H5)，3.55(q，2H)ppm.
1H-NMR(CDCl3)1.2(t，3H)，1.6(m，2H，H6＝H7(α))，1.75(m，2H，H2＝H4(β))，2.2(m，2H，H2＝H4(α))，2.4(s，3H)，2.45(m，2H，H6＝H7(β))，3.3(bs，2H，H1＝H5)，3.55(q，2H)，6.3(bs，NH)ppm.
13C-NMR(CDCl3，δ)13(CH3CH2)，25(C6＝C7)，35(C2＝C4)，40(N-CH3)，40.5(N-CH2)，59(C3-C5′)，60(C1＝C5)，159(C2′)，180(C4′)ppm.
Mass Spectrum m/e 237(M+)实施例161-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-乙基噁唑烷-2′-酮)AF172a)4-乙酰胺基甲基-4-羟基-1-甲基哌啶室温下把4-氨基甲基-4-羟基-1-甲基哌啶(2.959，0.02mol)、碳酸钾(6.59，0.047mol)和乙酸酐(8.59，0.08mol)在甲醇中混合2小时，加氢氧化钠进行中和，溶液用氯仿萃取，蒸发后得到黄色油，经 定为4-乙酰胺基甲基-4-羟基-1-甲基哌啶(3.49，0.018mol，产率91％)。
b).4-乙氨基甲基-4-羟基-1-甲基哌啶在氢化铝锂(49)存在下将4-乙酰胺基甲基-4-羟基-1-甲基哌啶(3.49，0.018mol)于无水THF中回流。三天后，将混合物倾入冰-水浴并通过硅藻土过滤。蒸发溶剂，并在加水后用氯仿萃取溶液，萃取物用硫酸镁干燥和蒸发后得到1.39(产率33％)粗产品，4-乙氨基甲基-4-羟基-1-甲基哌啶，如此制得的产品可不经进一步纯化直接使用。
c)1-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-乙基噁唑烷2′-酮)AF172在氮气中使4-乙氨基甲基-4-羟基-1-甲基哌啶(16.g，011mol)和N，N′-羰基二咪唑(329，0.2mol)在400ml氯仿中混合，蒸发后得到50g粗产品，将其用己烷洗涤，蒸发后得到产物1-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-乙基噁唑烷-2-酮)AF172，为带黄色的油(16.8g，0.085mol，产率85％)。
1H-NMR(CDCl3)δ1.15(t，3H)，1.8(m，2H)，1.95(m，2H)，2.3(s，3H)，2.55(m，2H)，3.28(s，2H)，3.32(q，2H)ppm.
13C-NMR(CDCl3)13(CH3CH2)，22(CH3CH2)，37(CH3CH2N)，39(CH2NEt)，52(NCH2CH2)，55(C-O)，157.5(C＝O)ppm.
Mass Spectrum m/e 237(M+)实施例171-甲基哌啶-4-螺-4′-(3′-乙基噁唑烷-2-酮)AF174a)4-乙酰胺基-4-羟甲基-1-甲基哌啶室温下使4-氨基-4-羟甲基-1-甲基哌啶(2.95g，0.02mol)、碳酸钾(6.5g，0.047mol)和乙酸酐(8.5g，0.08mol)于甲醇中混合2小时，加氢氧化钠进行中和，溶液用氯仿萃取，蒸发后得到的白色固体用热丙酮结晶得到4-乙酰胺基-4-羟甲基-1-甲基哌啶(1.67g，0.009mol，产率45％)。
b)4-乙氨基-4-羟甲基-1-甲基哌啶在氢化铝锂(3g)存在下使4-乙酰胺基-4-羟甲基-1-甲基哌啶(1.6g，8.6mmol)在无水THF中回流，4小时后，将混合物倾入冰水浴中并用硅藻土过滤。蒸发溶剂，在蒸去大多数水之后用氯仿萃取溶剂，用硫酸镁干燥，蒸发后得到1.13g(产率77％)很纯的产品，如此得到的产品4-乙氨基-4-羟甲基-1-甲基哌啶可不经进一步纯化直接使用。
c)1-甲基哌啶-4-螺-4′-(3′-乙基噁唑烷-2-酮)AF174氮气中使4-乙氨基-4-羟甲基-1-甲基哌啶(172mg，1mmol)和N，N′-羰基二咪唑(486mg，3mmol)，在氯仿中混合3小时，蒸发后得到的粗产品用己烷洗涤，蒸发后给出产物1-甲基哌啶-4-螺-4′-(3′-乙基噁唑烷-2-酮)AF174，为白色固体(140mg，0.71mmol，产率71％)。
1H-NMR(CDCl3)δ1.10(t，3H)，1.6(m，2H)，1.95(m，4H)，2.25(s，3H)，2.85(m，2H)，3.2(q，2H)，4.1(s，2H)ppm.
Mass spectrum m/e 198(M+)实施例182-N-甲基-螺-(1，3-琥珀酰亚胺-4，3′)奎宁环AF133a)(3-奎宁环亚基)-氰基乙酸乙酯使3-奎宁环酮(30g，0.24mol)、氰基乙酸乙酯(40g，0.35mol)、乙酸铵(3.8g)、乙酸(11g)和120ml苯的混合物加热回流，共沸蒸馏除去水(总量4ml水)。冷却苯溶液，加入碳酸钾(30g)的水溶液(120ml)，混合物用甲苯萃取(3×500ml)。甲苯萃取液经合并、干燥，沉淀出盐酸盐产品，得到63g(产率95％)粗产品。
TLC氢氧化铵(25％水溶液)2％，V/V，甲醇中，Silica Art5735(Merck)，Rf0.67该产品可在乙醇或异丙醇中重结晶面进一步纯化。
1H-NMR(CDCl3-TMS)游离碱1.29(t，3H，CH3)；4.2(q，2H，CH2)；1.7-1.9，2.8-3.2(m，奎宁环骨架)。
13C-NMRδ(CDCl3-TMS)14(CH3)；62(CH2O)；189(C＝O)；162(C＝N)；115(C-CN)；100(C＝C)；33.7(C＝H).
b)3-乙酯基-3-乙酯基甲基奎宁环把溶于25ml水中的(3-奎宁环亚基)氰基乙酸乙酯(64g，0.24mol)和氰化钾(17g，0.26mol)溶于125ml乙醇，将混合物回流20分钟，冷却，倾之滗去氯化钾，此氯化钾用二份各50ml的乙醇洗涤，蒸发合并的醇溶液，把油状残余物溶于250ml浓盐酸并回流24小时。然后蒸发溶液，残余物用丙酮洗涤数次，干燥。干燥的固体在用氯化氢饱和的乙醇中回流20小时，去除乙醇，用碳酸钠小心碱化残余物，用氯仿萃取。干燥、蒸发氯仿溶液，粗制二酯用柱色谱进一步纯化，用含2％甲醇的氯仿作洗脱系统。
MS m/e 2.69(M+)；基峰m/e 196(M-C-OEt).
1H-NMRδ(CDCl3-TMS)1.2(dt，6H，CH3)；4.2-4.3(dt，4H)，CH2O)；1.3-1.6，2.6-3.1(m，奎宁环骨架).
c)2-N-甲基-螺-(1，3-琥珀酰亚胺4，3′)奎宁环(AF133)把3-乙酯基-3-乙酯基甲基奎宁环(3.35g，12mmol)溶于4.5g甲胺，压力下于190℃加热(90小时)，冷却和蒸发反应混合物，固体残余物用硅胶柱色谱纯化，在含0.2氨的氯仿中含有2％甲醇的溶剂作为洗脱系统，得到AF133，为白色固体，1.2g(5.7mmol)m.p.94-96℃。
MS M+2091H-NMRδ(CDCl3-TMS).3.4(d，1H)(H2)；2.96(s，3H)(CH3)；2.5(d，1H)(H2)；1.5-1.9(m，奎宁环骨架).
实施例192-N-乙基-螺-(1，3-琥珀酰亚胺4，3′)-奎宁环AF134把粗3-乙酯基-3-乙酯基甲基奎宁环(20g)溶于70％乙胺水溶液，压力下于140℃加热7小时，反应用GC监视。粗产品用氯仿萃取，然后干燥、蒸发，油状残余物用硅胶柱色谱纯化，用氯仿/石油醚/乙醇/氨水17/13/3/0.4洗脱。游离碱以盐酸盐形式沉淀，得到6.6g白色固体，m.p.270-272℃。TLC氢氧化铵(25％水溶液)2％v/v，甲醇中，SilicaArt 5735，Merck，Rf0.47。
MS M+2221H-NMRδ(CDCl3-TMS)游离碱1.5(t，3H，CH3)；3.5(q，2H，N-CH2)；1.6-3.3(m，奎宁环骨架).
实施例20
1-甲基哌啶-4-螺-5′-(噁唑烷-2′，4′-二酮)AF169和1-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-乙基噁唑烷-2′，4′-二酮)AF180a)4-羟基-4-氰基-1-甲基哌啶在新蒸馏的1-甲基哌啶-4-酮(81.72g，0.72mol)的水溶液(200ml)中加入大约100ml HCl的37％溶液使pH为3，在冰浴中冷却反应混合物，以适当的速度向其中加入氰化钾(49g，0.75mol)水溶液(200ml)，控制加入速度以使内温保持大约10℃。加入完成后搅拌反应二个多小时，过滤，用水洗涤并干燥，以67％的产率得到产品4-羟基-4-氰基-1-甲基哌啶，为白色粉末(67g，0.48mol，m.p.135℃)。
1H-NMR(CDCl3)δ1.9(m，2H)，2.2(m，2H)，2.4(s，3H)，2.45(m，2H)，2.75(m，2H)，2-3.5(bm，1H，OH)ppm.
b)4-羟基-4-氨基甲酰基-1-甲基哌啶在外部冷却的条件下将化合物4-羟基-4-氰基-1-甲基哌啶(36.4g，0.26mol)缓慢加入硫酸(80ml)，混合物于室温保持41小时。然后加入粉状的冰(30g)。得到的溶液用碳酸钡(376g)中和至pH8-9，水加入后，所得的硫的钡用甲醇洗涤。减压浓缩滤液，用乙醇结晶的产品4-羟基-4-氨基甲酰基-1-甲基哌啶(28.16g，0.18mol，产率69％)为白色固体(m.p.180℃)。
1HNMR(CD3OD)δ1.51(m，2H)，2.15(m，2H)，2.25(s，3H)，2.4(m，2H)，2.7(m，2H)ppm.
Mass Spectrum m/e 158(M+).
c)1-甲基哌啶-4-螺-5′-(噁唑烷-2′，4′-二酮AF169在甲醇钾(9.8g，0.14mol)的无水乙醇(60ml)溶液中加入4-羟基-4-氨基甲酰基-N-甲基哌啶(27.5g，0.17mol)和碳酸二乙酯(26.23g，0.22mol)的乙醇(300ml)溶液，得到的混合物于80℃回流60小时。蒸发反应混合物，残余物用冷水振荡，用HCl(2N)中和至pH7。将溶液浓缩至一半体积，过滤白色沉淀物，用乙醇研制得到1-甲基哌啶-4-螺-5′-(噁唑烷-2′，4′-二酮)AF169(22g，0.12mol)，产率70％，为白色固体，(m.p.285℃(分解)。
1H-NMR(D2O，pH7)2.07(m，2H)，2.27(m，2H)，2.95(s，3H)，3.30(m，2H)，3.60(m，2H)ppm.
Mass Spectrum(化合物的pH为7)m/e 185 and 184(M+＋1 and M+).
d)1-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-乙基噁唑啉-2′，4′-二酮)(2.8g，0.015mol)的干燥DMF(100ml)溶液中缓慢加入氢化钾(65％，油中)直到反应停止升温(用掉4.9g)将白色悬浮液回流1小时后冷却。滴加乙基溴(4.6g，0.042mol)，反应自然升温，在混合物冷却至室温后，使其回流2小时。冷却后分离出白色固体用乙醇洗涤。蒸出溶剂，粗产品在硅胶柱上层析，用氯伤和甲醇作洗脱剂。蒸发含有产品的馏份，分离出产品，经鉴定为游离碱形式。在实际操作中，用HCl/乙醚/乙醇溶液使其转化成盐酸盐，可沉淀出1-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-乙基噁唑烷-2′，4′-二酮)盐酸盐(0.746g，0.003mol，产率21％)，m.p.305℃(分解)。1H-NMR(CDCl3，游离碱)δ1.2(t，3H)，1.75(m，2H)，2.15(m，2H)，2.3(s，3H)，2.32(m，2H)，2.80(m，2H)，3.55(q，2H)ppm。
13C-NMR(CDCl3，游离碱)δ13(CH2CH3)，32(CH2CH3)，35(CH2-CH2-C)，46(N-CH3)，50(CH2-N-CH3)，85(C spiro)，155(OC＝O)，175(C－C＝O)ppm。
Mass spectrum(游离碱)m/e 212(M+)1-甲基哌啶-4-螺-4′-(2′-甲基-2′-噻唑啉)AF151(S)a)使1-甲基哌啶-4-螺-4′-(2′甲基-2′-噁唑啉)，AF151(185g，11.01mol)、五硫化二磷(l.83g，8.23mmol)和对甲基磺酸～水合物(4.20g，22.08mmol)在二甲苯(70ml)中的混合物在磁性搅拌下回流3小时，共沸蒸馏法蒸出溶剂，用浓NaOH水溶液使留下的残余物成碱性，然后用二氯甲烷萃取。干燥有机萃取液(Na2SO4)，去除溶剂得到棕色油(2.10g)，将其在硅胶柱(Kieselgel S. 0.032-0.063mm，Riedcl DeHaen，70g)上层析，用含有10M氨的氯仿(97％)-甲醇(3)的溶剂混合物洗脱，得到含有纯AF151(S)(0.90g)的馏份。
b)把类似的粉状4-乙酰胺基-4-羟甲苯-1-甲基哌啶(8.00g，0.043mol)和五硫化二磷(6.10g，0.0275mol)的混合物悬浮于二甲基(120ml)，磁性搅拌下回流6小时，将反应混合物放置过滤，过滤出得到的沉淀物，用石油醚(40-60℃)洗涤给出灰色粉末(13.0g)。冷却得到的粉末，用浓NaOH溶液使之呈碱性，然后用二氯甲烷萃取数次，合并的萃取液用Na2SO4干燥并蒸发。留下的残余物用己烷萃取；去除己烷后得到红色油(3.53g)，蒸馏后得到无色油；b.p.60-68℃(0.4mm)(2.40g)，使其在硅胶60(Merck，100g)柱上层析，用CHCl3∶Et2O∶MeOH∶NH4OH(70∶25∶4∶1)的溶剂混合物洗脱得到纯AF151(S)(1.71g)。
1H-NMR(CDCl3)1.65-1.78(m，2H)；1.90-2.04(m，2H；)；2.19(s，CH3C＝N-)；2.32(s，CH3N-)；2.30-2.43(m，2H)；2.60-2.75(m，2H)；3.11(s，CH2S-)ppm。
13C-NMR(CDCl3)19.9(CH3C＝N-)；35.8(C3&C5)；43.1(-CH2S-)；45.6(CH3N-)；52.1(C1&C6)；78.5(C4)；161.0(S-C＝N-)ppm。
MS m/e 184(M+，100％)；110(26％)；109(56％)；72(93％)；71(24％)。
实施例221-甲基哌啶-4-螺-4′(5′)-(2′-甲基-2′-咪唑啉)AF 190a)4-氨基-4-氰基-1-甲基哌啶把1-甲基哌啶-4-酮(33.0g，0.292mol)、氰化钾(19.5g，0.299mol)和氯化铵(16.5g，0.308mol)悬浮于甲醇(225ml)和水(15ml)，混合物于室温搅拌12天。过滤出得到的沉淀物，减压蒸发滤液。去除还残留于残余物中的水，加入乙醇，然后共沸蒸馏。再加入乙醇，残余物部分溶解，滤出留下的无机物固体并用乙醇洗涤。合并滤液和洗液，去除溶剂后得到粘稠的油(35.5g)，它在TLC(氯仿∶甲醇∶氢氧化铵(水溶液)17∶2∶1-硅胶)分析中有二个点，用乙醚结晶得到固体用同样的溶剂再结晶得到4-氰基-4-羟基-1-甲基哌啶晶体，m.p.130-133℃。浓缩母液沉积出的第二批产物，为晶状固体，其中大部分是4-氨基-4-氰基-1-甲基哌啶。
1H-NMR(CDCl3)1.72-1.88(m，2H)；2.01(m，2H)；2.25-2.37(m，2H)2.32(s，CH3N-)；2.74-2.83(m，2H)ppm。
MS m/e 139(M+)；112(M+-HCN)；71；70。
4-氨基-4-氰基-1-甲基哌啶经乙酸酐和吡啶乙酰化得到4-乙酰胺基-4-氰基-1-甲基哌啶，用石油醚-二氯甲烷结晶，m.p.143-144℃。
1H-NMR(CDCl3)1.78-1.96(m，2H)；2.04(s，CH3，CON-)；2.32(s，CH3N-)；2.35-2.50(m，4H)；2.66-2.84(m，2H)；6.22(s，-NHCO-)ppm。
MS m/e 181(M+)；122(M+-CH3CONH2)IR(CHCl3)3438，3303，3940，2804，2242(C＝W)，1670(酰胺)CM-1。
使4-氨基-4-氰基-1-甲基哌啶酸水解(H2SO4)得到4-氨基-4-氨基甲酰基-1-甲基哌啶，用乙酸乙酯-二氯甲烷结晶，m，p.145-147℃。
1H-NMR(CDCl3)1.44(m，2H)；1.68(br-NH2)；2.12-2.34(m，4H)；2.30(s，CH3N-)；2，70-2.82(m，2H)；5.47(br-NH-)；7.39(br，-NH-)ppm。
MS m/e 158(M+＋1)；157(M+)；140(M+-NH3，100％)；113(M+-CONH2)；96；71。
b)4-氨基-4-氨基甲基-1-甲基哌啶氮气氛中把4-氨基-4-氰基-1-甲基哌啶(3.60g)的无水二甲氧基乙烷溶液加入机械搅拌的LiAlH4(3.0g)的二甲氧基乙烷悬浮液中，其加入速度要控制在使温度不能超过50℃。加入结束后加热回流混合物6小时。在氮气氛中向搅拌的冷(0℃)反应混合物中加入4M NaOH(10ml)、水(3ml)、饱和NaOH溶液(10ml)和水(5ml)破坏过量的LiAlH4。分离有机溶剂，水相用THF萃取数次，合并分离出的有机溶剂和THF萃取液，用Na2SO4干燥并去除溶剂得到标题化合物，为粘稠的油(3.17g)，用蒸馏进行纯化，b.p.60-62℃(0.8mm)。
1H-NMR(CDCl3)1.43(m，2H)；1.58(m，2H)；2.15(br，-NH2)；2.30(s，CH3N-)；2.30(m，2H)；2.56(s，-CH2NH2)；2.56(m，2H)ppm。
把得到的二胺乙酰化得到二乙酰胺固体，m，p.175-176℃(用乙腈结晶)。
1H-NMR(CDCl3)1.74(m，2H)；1.96-2.10(m，2H)；1.99(s，CH3CON-)；2.02(CH3CON-)；2，21(m，2H)；2.28(s，CH3N-)；2.51-2.61(m，2H)；3.50(d，J＝5.7Hz，-CH2NH-)；5.62(s，-NHCO-)；7.18(t.-CH2NHCO-)ppm。
MS m/e 227(M+)；184(M+-CH3CO)；169(M+-CH3-CONH)；168(M+-CH3CONH2)；167；155；112；109(100％)；96；71；70。
用阮内镍作催化剂，在含有乙酸钠的热(60℃)乙酐中用氢(50psi)氢化4-氨基-4-氰基-1-甲基哌啶也可得到二乙酰胺。
c)1-甲基哌啶-4-螺-4′(5′)-(2′-甲基-2′-咪唑啉)AF190在b)4-氨基-4-氨基甲基-1-甲基哌啶(0.248g，1.734mmol)的二氯甲烷(5ml)溶液中加入乙酰亚氨酸乙酯氢氯化物(0.282g，2.282mmol)，混合物于室温搅拌3小时。减压去除溶剂，用浓Na2CO3水溶液使残余物呈碱性，然后用二氯甲烷萃取，萃取液用Na2CO3干燥，去除溶剂得无色油(191mg)，用硅胶柱色谱层析，以甲醇∶氯仿∶1％氢氧化铵(水溶液)的混合溶液洗脱，洗脱中甲醇的含量由10％不断加大至99％，得到AF190纯产品，为油状物，冷却使其固化。
1H-NMR(CDCl3)1.57-1.84(m，4H)；1.93(s，CH3C＝N-)；2.17-2.33(m，2H)；2.29(s，CH3N-)；2.56(m，2H)；3.37(s，-CH2-N-)ppm。
13C-NMR(CDCl3)15.2(CH3C＝N-)；37.3(C3&C5)；46.1(CH3N-)；52.5(C2& C6)；59.7(C4)；63.7(-CH2N-)；162.1(-C＝N-)ppm.
MS m/e 167(M+)；152(M-CH3)；138；109(100％)；97；96；72；71；70，IR(neat)3260；2933；2852；2800；1620(-C＝N-)cm-1.
实施例231-甲基哌啶-4-螺-4′(5′)-[2′-甲基-4′H(5′H)-咪唑-5′(4′)-酮]AF230把4-乙酰胺基-4-氰基-1-甲基哌啶(1.03g)溶于浓硫酸(4.0ml)，在室温下放置4天。把反应混合物加入冷水(10ml)，然后向其中加入碳酸钡直至反应结束。滤出形成的硫酸钡，并用水和乙醇洗涤。用浓NaOH溶液调节合并的滤液和溶液的PH至13，减压去除溶剂。残余物用乙醇萃取，蒸发萃取液，残余物用二氯甲烷萃取，蒸发萃取液给出油状物(0.75g)，使其在硅胶60(Merck 0.040-0.063mm，32g)上柱色谱层析，用1∶9甲醇(含有15％w/w NH3)-氯仿作洗脱剂得到纯的AF230(0.185g)，用二氯甲烷-乙醚结晶，m，p.231-234℃。
1H-NMR(CDCl3)δ1.49(m，2H)，1.97(m，2H)，2.20(s，CH3-)，2.34(s，CH3-)，2.48(m，2H)，2.80(s，2H)，9.93(br，-NH-)ppm。
1H-NMR(D2O)δ1.55(m，2H)，1.88(m，2H)，2.22(s，CH3-)，2.29(s，CH3-)，2.33(m，2H)，2.90(m，2H)ppm。
MS m/e181(M+)；111(M-70)；104；94；77；71(100％)；70。
UV(EtOH)lambdamax.224nm，(∈4650).248nm，(∈2450).
IR(KBr)3140；2795；2540；1665；1540cm-1。
还可以使4-乙酰胺基-4-氰基-1-甲基哌啶在碱性介质中环化。为此，在1N乙醇化KOH或者IN NaOH水溶液中回流上述化合物也可得到AF230，在后一情况下，还得到4-乙酰基-4-氨基甲酰基-1-甲基哌啶，用二氯甲烷-甲醇结晶，m，p.207-208℃。
1H-NMR(CDCl3)δ2.05(CH3CO-)，2.08-2.30(m，6H)，2.28(CH3N-)，2.63(m，CH2-)，5.40(brs，-NH-)，5.56(brs，-NH-)，7.04(brs，-NH-)ppm.
MS m/e 199(M+)；181(M+-H2O)；155(M+-CONH2)；140(M+-CH2CONH2)；122；112；111；96；71(100％)；70.
如标题所示，AF230还可以其互变异物体的形式存在。
实施例241-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-甲基-2′-噁唑啉-4′-酮)，AF238a)4-乙酰胺基羰基-4-乙酰氧基-1-甲基哌啶在三颈瓶中向4-氰基-4-羟基-1-甲基哌啶(2.55g，18mmol)和乙酐(11ml，108mmol)的混合物中滴加5.1g(2当量)的60％高氯酸(HClO4)溶液，进行放热反应，20分钟后温度降下来，搅拌该溶液2小时并在室温放置过夜。滤出白色沉淀物，用乙醚和石油醚洗涤，以高产率得到4-乙酰胺羰基-4-乙酰氧基-1-甲基哌啶高氯酸盐。
1H-NMR[高氯酸盐](D2O)δ2.2-2.4(m，2H)，2.26(s，3H)，2.27(s，3H)，2.5(m，2H)，2.95(s，3H)，3.32(m，2H)，3.58(m，H)ppm.
1H-NMR[游离碱](CDCl3)δ2.05-2.27(m，4H)，2.13(s，3H)，2.28(s，3H)，2.67-2.75(m，4H)，8.4(bs，1H，NH)ppm，MS m/e 242(M+)；182，167，139，123(100％)，114，96，82，70，60。
UV(H2O)lambdamax.206 nm，(∈20400).
IR(KBr)3380，3020，1740，1670，1670(sh)，1550，1400，1380，1250cm-1。
b)1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-甲基-2′-噁唑啉-4′-酮)，AF238将4-2酰胺基羰基-4-乙酰氧基-1-甲基哌啶的高氯酸盐(70mg，0.25mmol)在二甲苯中于172℃(硅油浴温)加热，随后白色悬浮固体变成黄色，反应过程中可感觉到有乙酸的强列气味。TLC说明了高氯酸盐形式的1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-甲基-2′-噁唑啉-4′-酮)，AF238的总转化率。
1H-MR(D2O)δ2.2(m，3H)，2.25(s，2H)，2.45(s，2H)，2.8(m，3H)3.25(m，2H)，3.5(m，2H)ppm.
MS m/e 182(M+)；140，123，112，104，96，77，70(100％)。
实施例251-甲基哌啶-4-螺-5′-(1′-甲基-3′-乙基海因)；AF161在AF160(100mg，0.47mmol)和KH(100mg，35％w/w，于矿物油中)于5ml DMF的混合物中加入对甲苯磺酸甲酯(0.4g，1mmol)，溶液于室温搅拌10分钟，用草酸的乙醚溶液酸化。将沉淀物溶于水，碱化，用石油醚萃取，萃取液浓缩后用硅胶柱层析，用90∶10∶1的氯仿/甲醇/氨水洗脱，合并纯馏份，蒸发，残余物溶于乙醚，沉淀为盐酸盐(85mg，产率72％)。
1H-NMR(游离碱，CDCl3)δ1.2(t，J＝6Hz，3H)，1.6-1.65(m，2H)，2.0-2.1(m，2H)，2.39(s，3H)，2.75-2.85(m，4H)，2.86(s，3H)，3.55(q，J＝6Hz.2H)ppm。
1H-NMR(HCl盐，D2O)δ1.2(t.J＝6Hz，3H)，2.1-2.15(m，2H)，2.3-2.4(m，2H)，2.95(s，3H)3.0(s，3H)，3.5(q，J＝6Hz.2H)ppm。
MS m/e 225(M+18％)；71(100％)。
实施例261-甲基哌啶-4-螺-5′-(1′，3′-二乙基海因)，AF162在1-甲基哌啶-4-螺-5′-海因(100mg，0.6mmol)和KH(0.2g 35％w/w，于矿物油中)于3ml DMF的混合物中加入乙基溴(0.5g，0.46mmol)，该溶液于室温搅拌30分钟，用乙醚稀释，用过量草酸酸化。沉淀物溶于水，碱化并用氯仿草取数次，萃取物经合并、浓缩和用硅胶层析，用氯仿和90∶10∶1氯仿/甲醇/氨水梯度洗脱得到纯的AF162(60mg，产率42％)。
1H-NMR(游离碱，CDCl3)δ1.2(t，J＝6Hz，6H)，1.65-1.7(m，2H)，1.96-2.15(m，2H)，2.4(s，3H)，2.5-2.6(m，4H)，3.3(q，J＝6Hz，2H)ppm。
1H-NMR(HCl盐，D2O)1.15(t，J＝6Hz，6H)，2.05-2.15(m，2H)，2.25-2.35(m，2H)，2.9(s，3H)，3.3(q，J＝6Hz，3H)ppm，13C-NMR(HCl盐.D2O)δ14.0；28.6；35.0；44.0；52.7；59.2；157.0；177.0ppm，MS m/e 239(M+75％)；71(100％)。
实施例271-甲基哌啶-4-螺-4′-(2′-甲硫基-5′-甲氧基-4′H-咪唑)AF191将1-甲基哌啶-4-螺-4′-(2′，5′-二甲硫基-4′H-咪唑)AF177(0.700g，2.881mmol)和甲醇钠(0.360g，6.667mmol)在甲醇(15ml)中加热回流3.5小时，观察到有气体产生。由反应混合物中去除溶剂，残余物用二氯甲烷萃取，蒸发有机萃取液得到固体残留物(0.613g)，将其用热石油醚萃取，由萃取液中蒸去溶剂余下残留物(0.263g)，用石油醚结晶得到纯的AF191，m，p.84-85℃。
1H-NMR(CDCl3)1.40(m，2H)；1.97(m，2H)；2.36(s，CH3N-)；2.52(s，CH3O-)；2.53(m，2H)；2.70-2.80(m，2H)；4.10(s，CH3O-)ppm，13C-NMR(CDCl3)13.6(CH3S-)；32.3(C3)；46.2(CH3N-)；51.9(C2)；57.9(CH3O-)；74.2(C4)；171.6(-N＝C-SCH3)；196.0－N＝C＝OCH3)ppm。
MS m/e 228(M+＋1).
实施例281-甲基哌啶-4-螺-4′-(2′-甲硫基-5′-氨基-4′H-咪唑)AF192使氨溶于甲醇(15％w/w)制成试剂，将AF177(0.411g)于该试剂(15ml)中的溶液在室温搅拌3天，蒸发反应混合物，在残余物中加入一份新鲜上述试剂15ml，重复反应二次。最后，减压蒸发反应混合物，固体残余物用丙酮洗涤，得到AF192，为白色固体(0.266g)，m，p.＞240℃(分解)(由乙醇结晶)。
1H-NMR(D2O)1.48(m，2H)，1.89(m，2H)，2.29(s，CH3N-)；2.46(m，2H)；2.48(s，CH3S-)；2.86(m，2H)ppm。
MS m/e 212(M+)；142(M+-70)；70.
实施例291-甲基哌啶-4-螺-4′-(2′-甲硫基-5′-氨基甲基-4′H-咪唑)AF193和1-甲基哌啶-4-螺-4′-(2′，5′-二(氨基甲基)-4′H-咪唑)AF194将AF177(0.338g)于甲胺水溶液(5.0ml，35％)中的溶液于80℃加热2小时，减压去除水和过量的试剂，残余物用硅胶(Merck 60，0.040-0.06mm)柱层析，用80∶20∶1氯仿/甲醇/氨水溶剂混合物洗脱，得到AFl93白色固体(0.061g)，用乙睛结晶后m，p.193-194℃。
1H-NMR(CDCl3)1.44(m，2H)；1.85(m，2H)；2.38(s，CH3N-)；2.52(s，CH3OS-)；2.66(m，2H)；2.81(m，2H)；3.06(s，CH3NH-)；6.47(-NH-)ppm。
MS m/e 226(M+)；179(M+-CH3S)；170(M+-CH3NHCN)；169；156(M+-70)。
用50∶50∶1的氯仿/甲醇/氨水溶剂混合物洗脱给出AF194白色固体(0.130g)，用乙睛结晶，m，p.113-114℃。
1H-NMR(CDCl3＋CD3OD)1.44(m，2H)；1.81(m，2H)；2.37(s，CH3N-)；2.57(m，2H)；2.80(m，2H)；2.95(s，CH3NH-)；2.96(m，CH3NH-)ppm。
MS m/e 209(M+)；152；139(M+-70)。
重复上述反应，但每摩尔AF177使用2摩尔甲胺，得到的主要产物为AF193和仅有少量AF194。
实施例301-甲基哌啶-4-螺-4′-(2′-甲基-2′-噁唑啉)AF150(a)1-甲基哌啶-4-硝基甲基吡啶-4-醇氢氯化物此起始物的制备是把A.D.Cale(US4,746,655,1988)的方法稍加改变。在充分搅拌的20％乙醇钠(1.28mol)的乙醇溶液中加入N-甲基哌啶，(142g，1.28mol)和硝基甲烷(78.1g，1.28mol)，并使内温保持在5-8℃，沉淀出白色固体，继续搅拌20分钟，并在室温再搅拌40分钟，得到的溶液用500ml 7.2N HCl的异丙醇溶液酸化。用甲醇萃取氢氯化物和无机盐(3×200ml)，真空去除溶剂得到标题化合物，m，p.180-182℃(无吸湿性)。
m/z174(M+游离碱，100％)，157(M-OH，20％)，127(M-H-NO2，25％)，113(M-NO2-CH3，40％)。
(b)4-氨基甲基-1-甲基哌啶-4-醇氢氯化物在1-甲基-4-硝基甲基哌啶-4-醇(133.5g)的甲醇(1500ml)溶液中分批加入钯-碳(10％，4g)。使该化合物在-paar中于55psi压力和室温下氢化48小时，小心过滤溶液，用活性炭处理，却除溶剂，残余物用乙醇研制(200ml)，得到标题化合物，m，p.177-179℃。
m/z144(M+游离碱，15％)，127(M-OH，25％)，114(M-CH2NH2，100％)。
(c)1-甲基哌啶-4-螺-4′-(2′-甲基-2′-噁唑啉)AF193把KOH(1.43g，86％)的甲醇(50ml)溶液加入4-氨基甲基-1-甲基哌啶-4-醇氢氯化物(3.61g，0.02mol)的无水甲醇(50ml)溶液中，搅拌10分钟后，向其中加入乙酰亚氨酸乙酯(ethyl acetimidate)氢氯化物(2.7g)的无水甲醇(20ml)溶液，室温下继续搅拌30分钟。去除溶剂，把残余固体溶于2.8g)Na2CO3的50ml水溶液中，浓缩至干。所得白色固体用氯仿萃取，用活性炭处理，干燥(Na2SO4)，去除溶剂得到标题产物(62.5％产率)，m，p.45℃(在40℃/0.05mm Hg升华)，在硅胶TLC中给出一个点，用含2％NH3的甲醇展开，Rf＝0.4。
m/z168(M+游离碱，100％at 7.5ev)。
1H-NMR(300MHz，CDCl3)δ3.56(2H，1，J＝1.5Hz)，2.53(4H，m)，2.34(3H，s)，1.96(3H，t，J＝1.5Hz)，1.82(4H，m)。
在此实施例中用等当前的NaOH或Et3N代替KOH可得类似结果。
(d)AF150-二苯甲酰基-D-酒石酸盐一边搅拌一边把二苯甲酰基-D-酒石酸(5.4g，15mmol)的500ml热甲苯溶液加入溶于200ml无水甲苯的AF150(5.5g，32mmol)之中，使沉淀物沉积下来倾出上清液，残余的固体用3×100ml无水甲苯洗涤并减压干燥给出8.4g(产率80％)白色略有吸湿性的固体。
TLC氯仿/氧化铝(Merck Art5581)Rfo.4。
m/z168(M+)1H-NMR(300MHz，D2O含1.5mg.Na2CO3/0.5ml.D2O)δ1.95(s，6H，CH3-C)，2.35(s，6H，CH3-N)，3.5(s，4H，CH2)5.7(s，2H)，7.5-8.2(m，10H，芳香氢).
实施例311-甲基哌啶-4-螺-4′-(2′-乙基-2′-噁唑啉)(AF150的2′-乙基类似物)此化合物按类似于实施例30的化合物制备，只是用等当量的丙酰亚氨酸乙酯氢氯化物代替乙酰亚氨酸乙酯氯化物，得到液体产物，b.p.53℃/0.03mmHg.，产率60.5％。
1H-NMR(300MHz，CDCl3)δ3.52(2H，t，J＝1.5Hz).2.47(4H，m)，2.30(3H，s)，2.26[2H，quartet(J＝7Hz)，triplets(J＝1.5Hz)]，1.89(2H，m)，1.72(2H，m)，1.18(3H，t)。
实施例321-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-(甲基-2′-噁唑啉)AF151(a)1-甲基哌啶-4-螺-5′-海因把1-甲基哌啶-4-酮(36.44g，0.322mol)的乙醇溶液(150ml)、碳酸铵(93.0g，0.968mol)的水(82ml)溶液的混合物于60℃加热2.5小时，而后于室温放置过液。过滤分离出1-甲哌啶-4-螺-5′-海因并用少量的冷水、乙醇和乙醚洗涤，得到结晶粉末(27.0g)。浓缩滤液和洗液得到第二批产品(20.0g)，该产品用甲醇结晶，m，p.265-276℃(分解)。
IR(KBr)3170(NH)；1700(C＝O)cm-1m/z 183(M+，38％)；71(100％)1H-NMR(300MHz，D2O)δ1.8(2H)，2.06(sextet，2H)，2.49(s，-CH3)，2.58(t，2H)，3.14(t，1H)，3.20(t，1H)。
(b)4-氨基-1-甲基哌啶-4-羧酸在高压釜中使1-甲基哌啶-4-螺-5′-海因(9.75g，0.0533mol)和氢氧化钡(28.8g，0.009(3mol)在水(150ml)中于160℃加热3小时。将同样四批的内容物合并，滤出碳酸钡沉淀，滤液用固体二氧化碳中和，过滤出沉淀物，把滤液浓缩至小体积得到4-氨基-1-甲基哌啶-4-羧酸(32.0g，产率95％)，m，p.275-280℃(分解)。
IR(KBr)3300，1655，1580cm-1m/z 158(M+，90％)；141(98％，M-OH)；113(12％，M-CO2H)；96(100％)；71(52％)1H-NMR(300MHz，C5D5N＋D2O)δ1.2(m，2H)，1.48(s，CH3N-)，1.7(m，2H)，1.9(m，2H)，2.0(m，2H).
(c)4-氨基-4-羟甲基-1-甲基哌啶把氢化铝锂粉末(15.62g，0.412mol)在无水四氢呋喃(600ml)中回流加热15分钟，之后，在充分搅拌的条件下于氮气中将4-氨基-1-甲基哌啶-4-羧酸(31.0g，0.196mol)以干燥粉末的形式分批加入，加入完成后回流加热反应混合物4小时，在氮气中，充分搅拌条件下冷却至0℃，小心缓慢地加水(20ml)、15％NaOH水溶液(20ml)和再次加入水(10ml)进行处理。过滤反应混合物，沉淀物用沸THF(3×150ml)萃取，合并THF滤液和萃取液，在25mm下去除溶剂得到黄色粘稠油(28.0g，产率98.9％)。
IR(neat)3320(NH)，3200(br，OH)，1587(NH2)，1468，1448cm-1m/z 144(M+，15％)；127(M-OH)；113(M-CO2H)；96(100％)；70(41％).
1H-NMR(300MHz，CDCl3)δ1.41(m，2H)，1.60(m，2H)，2.24(s，CH3-N)，2.29(m，2H)，2.48(m，2H)，2.50(br.，-NH2)，3.29(s，CH2OH)。
(d)1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-甲基-2′-噁唑啉)AF151把4-氨基-4-羟甲基-1-甲基哌啶(1.80g)和乙酸(20ml)与二甲苯(20ml)的混合物共沸蒸馏48小时，减压(25mmHg)去除残存的乙酸和二甲苯，得到的残余粘稠油用K2CO3水溶液碱化至PH11，用氯仿萃取，蒸发萃取液给出小量残余的褐色油(0.27g)。把用氯仿萃取后留下的水溶液蒸发去除水，残余的固体用氯仿萃取，萃取液经干燥(Na2SO4)和蒸发，得到吸湿性很强的固体残余物(3.0g)。TLC显示后者主要给出一个点，它比起始的氨基-醇极性更强。取一份在150-160℃熔化的吸湿固体在真空下加热，大部分在45℃/0.15mmHg立刻开始蒸馏成无色油，将此油放在冰箱中生成在室温下熔化的针状晶体，馏出物为标题化合物的乙酸盐。
IR(neat)1664(-C＝N)；1565 & 1398(-CO2--)；1256(C-O)cm-1m/z 168(M+游离碱)；109；70。
1H-NMR(300MHz，CDCl3)δ1.77(m，2H)，1.96(m，2H)，1.98(s，CH3-)，2.0(s，CH3-)，2.49(s，CH3-N-)，2.91(m，4H)，3.95(s，-CH2O-)，9.30(br，s，-CO2H)。
13C-NMR(300MHz，CDCl3)δ14.0(CH3CO2-)，22.9(CH3C＝N-)，35.6(C3和C5)，44.4(CH3N+)，51.1(C2和C6)，67.0(C4)，77.4(C5′)，164.3(C-＝N)，176.7(-CO2-)。
1H-NMR游离碱(300MHz，CDCl3)δ1.64(m，2H)，1.84(m，2H)，1.98(s，CH3-)，2.26(m，2H)，2.30(s，CH3-)，2.69(m，2H).3.94(s，-CH2-).
实施例331-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-乙基-2′-噁唑啉)(AF151的2′-乙基类似物)使4-氨基-4-羟甲基-1-甲基哌啶(3.0g)与丙酸(50ml)和二甲苯(90ml)的混合物共沸蒸馏5小时，残余物(7ml)用K2CO3水溶液碱化至PH11-12。用氯仿萃取，蒸发萃取物得到非极性化合物(0.80g)。蒸发氯仿萃取后留下的水溶液以除去水，残留的固体用氯仿萃取，萃取物经干燥(Na2SO4)和蒸发得到吸湿性体残余物(3.6g)。TLC表明后者主要是一个斑点，它比起始的氨基-醇极性更强(硅胶，溶剂为40∶58∶2的甲醇-氯仿-氨水)。将一份吸湿固体(1.5g)真空加热，在50℃/0.1mmHg大部分立刻蒸出成为无色粘稠油，馏出物是标题化合物的丙酸盐。
m/z 182(M+游离碱，14％)；167(5％)，154(71％)，125(9％)，109(100％)，96(45％)，81(30％)，74(57％)，70(89％)，57(64％).
1H-NMR(300MHz，CDCl3)δ1.12(t，J＝7.5Hz，CHCH2-)，1.17(t，J＝7.6Hz，CH2CH2-)，1.75(m，2H)，2.00(m，2H)2.29(q，J＝7.5，CH3CH2-)，2.30(q，J＝7.6，CH3CH2-)，2.56(s，CH3N-)，3.02(m，2--CH2-)，3.95(s，-CH2O-)，7.52(br，-CO2H).
在搅拌上述丙酸盐(700mg)于CHCl3溶液中加入饱和K2CO3水溶液直到停止逸出CO2，然后搅拌混合物0.5小时并进行相分离。水相用CHCl3萃取，蒸发溶剂给出标题化合物(游离碱)，为残留的无色油(550mg)，在TLC分析中为一个斑点。
1H-NMR(300MHz，CDCl3)δ1.17(t，J＝7.6Hz，CH3CH2-)，1.61(m，-CH2-)，1.86(m，-CH2-)，2.18(m，-CH2-)，2.29(q，J＝7.6，CH3CH2-)，2.30(s，CH2N-)，2.71(m，-CH2-)，3.94(s，-CH2O-)。
m/z 182(M+，25％)；167(9％)，154(78％)，125(17％)，109(100％)，96(65％)，81(54％)，70(96％)，57(77％).
制备如AF150和AF151化合物的其它方法可采用适当酰胺环化脱水。脱水剂如P2S5、硫酸、BF3-醚合物、CaCl2和分子筛可用于所述反应。用P2S5进行类似反应可得到相应的噻唑啉而不是噁唑啉。
实施例341-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-(甲基-2′-噻唑啉)AF150(S)(a)4-乙酰氨基甲基-4-羟基-1-甲基哌啶把4-氨基甲基-4-羟基-1-甲哌啶(0.83g，5.7mmol)溶于10mnlCHCl3，加入乙酐(0.58g，5.7mmol)，同时加热反应混合物至40～50℃。30分钟后，蒸发溶剂，粗残余物用硅胶柱(Merck 7734)层析，以33∶67的2％氨水-甲醇作洗脱剂。
m/z 186(M+)1H-NMR(300MHz，CDCl3)δ1.60(multiplet，4H，H3，H4)，2.01(singlet，3H，CH2-C)，2.29(singlet，3H，CH2-N)，2.38(multiplet，2H，H1)，2.55(multiplet，2H，H2)，2.98(multipiet，1H，NH)，3.26(doublet，2H，H5)ppm，1H-NMR(300MHz，D2O)δ1.42(multiplet，4H，H3，H4)，1.81(singlet，3H，CH3-C)，2.08(singlet，3H，CH3-N)，2.27(multiplet，2H，H1)，2.46(multiplet，2H，H2)，3.03(singlet，2H，H)ppm，杂质峰在3.44ppm。
(b)1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-甲基-2′-噻唑啉)AF150(S)把4-乙酰氨基甲基-4-羟基-1-甲基哌啶(6.5g，35mmol)与五硫化二磷(10g，22mol)在220℃加热30分钟，冷却，溶于30ml浓盐酸溶液。将该溶液与100ml冷的浓NaOH溶液混合，用2×100mlCHCl3萃取，合并的萃取液经干燥和蒸发给出5g黑色油状残余物，在75℃/1mmHg蒸馏纯化得1.8g透明液体。
m/z184(M+)1H-NMR(300MHz，CDCl3)δ1.8-2.0(m，4H)，2.17(t，3H，CH3-C)，2.2(s，3H，CH2-N)，3.9(q，2H，CH2-噻唑啉环).
实施例351-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-硫酮-3′-乙基海因)AF181在4-氨基-1-甲基哌啶-4-羧酸(1.78g，0.0113mol)和氢氧化钠(0.47g，0.0118mol)的水(3.0ml)溶液中加入异硫氰酸乙酯(1.00g，0.0111mol)，将混合物回流加热6.5小时。用浓盐酸酸化反应混合物至PH1，接着再回流1.5小时。在室温下静置反应混合物沉积出固体(0.61g)，用甲醇结晶得到晶体(83mg)，m，p.＞260℃。此固体的1H-NMR光谱说明它是AF181的盐酸盐。
1H-NMR(D2O)δ1.16(t，J＝7.2Hz，CH3CH2-)；2.0-2.4(m，4H)；2.94(s，CH3N-)；3.20(m，1H)，3.4-3.74(m，3H)；3.80(q，J＝7.2Hz，CH3CH2)ppm。
合并在分离和结晶出上述盐以后留下的母液，用浓氢氧化钠水溶液碱化至PH13，然后用二氯甲烷萃取，萃取液经干燥(Na2CO3)、蒸发得到浅黄色的固体，将其用硅胶柱(Merck60，0.04-0.06mm)层析，用氯仿/甲醇/氢氧化铵(水溶液)96∶3∶1得到第一部分，1，3-二乙基-2-硫脲(0.287g)，m，p.76-78℃(由乙醚中结晶)，而后又得到8-甲基-3-乙基-1，3，8-三氮杂螺[4，5]癸烷-4-酮-2-硫酮(AF 181)(135mg)，为游离碱。用乙醚-二氯甲烷结晶得到针状物，m，p.180℃。
1H-NMR(CDCl3)δ1.24(t，J＝7.2Hz，CH3CH2-)；1.69(m，2H)；2.05-2.30(m，4H)；2.35(s，CH2N-)；2.90(m，2H)；3.87(q，J＝7.2Hz，CH3CH2-)ppm。
MS m/e 227(M+)；71；70。
实施例361-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-硫酮-3′-叔丁基海因)AF184把4-氨基-1-甲基吡啶-4-羧酸(1.80g，0.0114mol)和异硫氰酸叔丁酯(1.00g，0.0087mol)于水中(3.0ml)的混合物于80℃加热5小时，根据TLC知反应没有完成。加入乙醇(4.0ml)，反应混合物再加热回流1小时。用浓盐酸酸化至PH1，再回流1小时，室温下静置过夜后过滤分离出沉淀物得到起始的氨基酸(0.60g)。蒸发母液，残余物用浓氢氧化钠水溶液碱化，然后用二氯甲烷萃取，干燥(Na2SO4)有机萃取液，去除溶剂得到结晶固体(0.101g)，由乙醚-二氯甲烷结晶得针状物，m，p.200-201℃。
1H-NMR(CDC13)δ1.63(m，2H)；1，81[s，(CH3)3C-]；2.00-2.21(m，4H)；2.33(s，CH3N-)；2.87(m，2H)；7.82(bs，-NH-)ppm，MS m/e 255(M+)；199(M+-C4H8)；96；71；70；57。
实施例371-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-步丁基海因)，AF213用与AF181合成类似的方法合成标题化合物。得到的产品为1-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-叔丁基海因)AF213的盐酸盐，用甲醇结晶，m，p.300-303℃(分解)。
1H-NMR(D2O)δ1.55[s，(CH3)3C-]；2.01(m，2H)；2.22(m，2H)；2.92(s，CH3N-)；2.97-3.5(m，2H)；3.62(m，2H)ppm。
得到的游离碱用乙醚-二氯甲烷结晶，m，p.221-223℃。
1H-NMR(CDCl3)δ1.57(m，2H)；1，60[s，(CH3)3C-]；2.01-2.18(m，4H)；2.31(s，CH3N-)；2.88(m，2H)；4.77(bs，-NH-)ppm，13C-NMR(CDCl3)δ28.6[(CH3)3C-]；33.5(C6&C10)；51.0(C7&C9)；57.5和58.1[C5&(CH3)3C-]；158.4(C2)；177.4(C4)ppm，MS m/e 239(M+)；237；224(M+-CH3)；194；181；155；110；104；71；56；43.
实施例381-炔丙基哌啶-4-螺-5′-(3′-乙基海因)AF196将吡啶-4-螺-5′-(3′-乙基海因)(AF160)、DES(40.9mg，0.21mmol)和炔丙基溴(24.7mg，0.21mmol，80％w/w，甲苯中)的混合物在甲醇(1.0ml)于25℃搅拌2小时。用氮气流去除甲醇，用碳酸钠水溶液碱化产物块，用氯仿萃取。蒸发氯仿萃取液，用制备硅胶板纯化残余物(氯仿/甲醇/氨水为90/10/1)用过量草酸沉淀得到结晶固体(29mg)。
1H-NMR(D2O，草酸盐)δ1.12(t，3H，J＝6HZ，CH3CH2-)；2.1-2.35(m，6H)；3.12(t，1H，J＝3.5HZ)；3.5(q，J＝6HZ，CH3CH2-)；3.7-3.85(m，2H)；4.12(d，J＝3.5Hz)ppm。
MS m/e 235(M+)；196(M+-C3H3)；95；80；67；56。
实施例391-甲基哌啶-4-螺-5′-[3′-(4-吡咯烷-2-丁炔基)海因]AF197把1-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-炔丙基海因)(AF185)(204mg，0.92mmol)、吡咯烷(88mg，1.23mmol)、多聚甲醛(52mg，1.7mmo1)和氯化亚铜(4.2mg)的混合物在二噁烷(10ml)中于室温搅拌70小时。用氮气流去除二噁烷，用碳酸钾水溶液碱化产物块并用氯仿萃取，蒸发氯仿萃取液，重量50％的残余物在制备硅胶板上纯化(氯仿/甲醇/乙醚/氨水为150/20/100/6)，用乙醚结晶二次得到晶状固体(25mg)。
1H-NMR(CDCl3，游离碱)δ1.12(m)；2.1-2.2(m)；2.35(s，3H)；2.6(m)；2.9-2.95(m)；3.4(t，2H，J＝3.5Hz)；4.15(t，2H，J＝3.5Hz)；5.9(bs，1Hppm)。
MS m/e 304(M+)；234(M+-C4H8N)；71(C4H8N)。
实施例40l-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-甲基-1′，4′-噁唑烷-3′-酮)AF213把1-甲基-4-哌啶酮(5.0g，44.2mmol)、(S)-乳酸乙酯(5.75g，48.8mmol)、碳酸铵(6.38g)和对甲苯碘酸(2.1g)于甲苯(100ml)中的混合于封于不锈钢压力容器中，在107℃加热搅拌24小时。蒸馏反应混合物除去甲苯，残余物用硅胶(Merck 60)柱层析，用氨仿/甲醇/氨水92∶7∶1的溶剂混合物洗脱，得到的馏份(1.01g)用硅胶柱色谱进一步分离，用氯仿/乙醚/甲醇/氢氧化铵54∶37∶7∶2的溶剂混合物洗脱得到粗产物(0.441g)，先用乙醚-石油醚，再用甲苯结晶得到1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-甲基-1′，4′-噁唑烷-3′-酮)(AF260)，(为针状物(85mg)，m，p.148-150℃。
1H-NMR(CDCl3)δ1.42(d，J＝6HZ，CH3CH-)；1.85(m，4H)；2.31(s，CH3N-)；2.52(m，4H)；4.40(q，J＝6.6Hz，CH3CH-)；7.64(bs，-NH-)ppm。
MS m/e 184(M+)；156，126，114，84；71；70；43(100％)。实施例411-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-甲基-1′，4′-噻唑烷-3′-酮)AF261，和实施例421-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′，4′-二甲基-1′，4′-噻唑烷-3′-酮)AF266a)把1-甲基-4-哌啶酮(5.65g，0.050mol)、硫代乳酸(6.37g，0.060mol)和碳酸铵(7.20g)的混合物在苯(150ml)加热回流16小时，当有升华的固体(碳酸铵)凝聚与反应瓶外时，不时地把此固体再加入反应瓶中，和另外再加入的新的一部分碳酸铵一起总量为6.29g。最后，蒸馏去除苯，残余物用乙醚洗涤得到醚溶物(0.76g)和醚不溶物(12.9g)，将其溶于少量甲醇，并用氨的甲醇溶液使之呈碱性。蒸发和用硅胶(Merck 60)柱层析，用氯仿/甲醇/氨水89∶10∶1的溶剂混合物洗脱，得到的馏分经鉴定为1-甲基哌啶-4-螺-51-(2′，4′-二甲基-1′，4′-噻唑烷-3′-酮)AF266，是一种低熔点吸湿性固体。
1H-NMR(CDCl3)δ1.53(d，J＝7Hz，CH3CH-)；1，69(m，2H)；2.16-2.44(m，4H)；2.32(s，CH3N-]；2.87(m，2H)；2.90(s，CH3NCO-)；3.79(q，J＝7Hz，CH3CH-)ppm。
13C-NMR(CDCl3)δ19.7(CH33CH-)；27.2(CH3NCO-)；36.0和3.3(C6&C10)；39.7(C2)；45.3(CH3N-)；51.8和52.2(C7&C9)；68.5(C5)；172.8(C3)ppm。
用盐酸的异丙醇溶液处理上述游离碱的醚溶液得到吸湿性固体，将其用异丙醇结晶得到AF266的盐酸盐，m，p.238-240℃(分解)。
1H-NMR(D2O，HCl盐)δ1.48(d，J＝7.2Hz.CH3CH-)；2.05(m，2H)；2.57(m，2H)；2，89和2.91(2s，CH3N+-和CH3NCO-)；3.31(m，2H)；3.61(m，2H)；4.04(q，j＝7.2Hz，CH3CH-)ppm。
MS m/e 214(M+)；181；156；125；124；96；71；70；57(100％)；43。
把上文所述柱继续用氯仿/甲醇/氨85∶14∶1的溶剂混合物洗出，得到的馏份(3.50g)用乙醚-二氯甲烷结晶得到1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-甲基-1′，4′-噻唑烷-3′-酮)AF261针状物(1.83g)，m，p.133-134℃。
1H-NMR(CDCl3)δ1.53(d，J＝7Hz，CH3CH-)；1.9-2.20(m，4H)；2.20-2.42(m，2H)；2，30(s，CH3)N-)；2.68(m，2H)；3.85(q，J-7Hz，CH3CH-)；6.90(bs，-NH-)ppm.
13C-NMR(CDCl3)δ19.9(CH3CH)；41.0和41.3((C6&C10)；41.3(C2)；45.7(CH3N-)52.5和52.8(C7&C9)；63.6(C5)；176.3(C3)ppm。
MS m/e 200(M+)；167；140(M+-CH3CHS-)；91；71；70；69；57。
用盐酸的异丙醇溶液处理上述游离碱的醚溶液得到AF261的盐酸盐，m，p.285-287℃。
1H-NMR(HCl salt，in D2O)δ1.50(d，J＝7.1Hz，CH3CH-)；2.17-2.44(m，4H)；2.89(s，CH3N-)；3.24(m，2H)；3.59(m，2H)4.10(q，J＝7.1Hz，CH3CH-)ppm。
b)把1-甲基-4-哌啶酮(5.65g，0.050mol)、硫代乳酸(6.37g，0.060mol)和碳酸钙的(7.20g)在苯(100ml)中的混合物封入不锈钢压力容器并在磁力搅拌下于95℃加热过夜，由反应混合物中去除溶剂，残余物溶于小量甲醇，载于干燥硅胶(Merck 60，200g)柱，用氯仿/甲醇/氨水94∶5∶1的溶剂混合物洗脱，先得到AF266(0.71g)，然后得到AF261(3.02g)。
c)把1-甲基-4-哌啶酮(2.50g，22.1mmol)、硫代乳酸(2.81g，26.5mmol)和甲胺(0.90g，29.0mmol)于甲苯(60ml)中的混合物封入不锈钢容器并在搅拌下于96℃加热24小时，反应混合物系粘稠油，由此分离出沉淀物和甲苯溶液。分离出溶液，蒸馏去除溶剂，减压蒸出残余物(1.68g)得到纯的1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′，4′-二甲基-1′，4′-噻唑烷-3′-酮)AF266，b.p.100℃(0.35mmHg)，为固体(1.02g)，m，p.43-45℃。
实施例431-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-乙基-1′，4′-噻唑烷-3′-酮)AF267，和实施例441-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-乙基-4′-甲基-1′，4′-噻唑烷-3′-酮)AF272按照制备AF261所述方法，用2-硫基丁酸代替2-硫基丙酸(硫代乳酸)制备标题化合物，用丙酮结晶，m，p.140-141℃。
1H-NMR(CDCl3)δ1.02(t，J＝7.2Hz，CH3CH2-)；1.75和2.06(m，CH3CH2-)；1.98(m，4H)；2.30(s，CH3N-)；2.32(m，2H)；2.67(m，2H)；3，81(dd，-CHS-)；6.35(bs，-NH-)ppm，13C-NMR(CDCl3)δ11.4(CH3CH2-)；27.1(CH3CH2-)；41.5(C6&C10)；45.8(CH3N-)；49.0(C2)；52.7和52.9(C7&C9)；63.7(C5)；175.5(C3)ppm。
MS m/e 214(M+)；181；140；71；57。
AF267的盐酸盐，m，p.267-269℃。作为副产物得到的1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-乙基-4′-甲基-1′，4′-噻唑烷-3′-酮)AF272为粘稠油。
1H-NMR(CDCl3)δ1.00(t，J＝7.4Hz，CH3CH-)；1.67(m，2H)；1.58-1.78(m)和2.13(m)(CH3CH2-)；2.20-2.42(m，4H)；2.32(s，CH3N)；2.89(s，CH3NCO-)；2.90(m，2H)；3，76(dd，J1＝3.6HZ，J2＝9.0Hz，CH3CH2CH-)ppm。
MS m/e 228(M+)；195；170；138；125；96；71；70；57。
实施例451-甲基哌啶-4-螺-5′-(1-氧化硫基(sulfoxy)-4′-氮杂-2′-甲基-3′-酮)AF262把在2.0ml乙酸和0.5ml过氧化氢(32％)水溶液中的1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-甲基-1′，4′-噻唑烷-3′-酮)(AF261)(48.4mg，0.24mmol)的混合物于25℃搅拌20分钟。反应混合物加入过量盐酸酸化，用20ml石油醚-乙醚(4/1)稀释，把沉淀物溶于碳酸钠水溶液，溶液用氯仿率取，氯仿率取液经干燥、蒸发，得到的产品块用制备硅胶板层析(氯仿/甲醇/氨水80/20/1)，得到3.3ml油，用草酸由乙醚中沉淀得到一种异构体(＞90％纯度)的晶状固体。
1H-NMR(CDCl3，游离碱)δ1.52(d，3H，J＝6HZ，CH3CH-)；1.85-2.7[m，8H]；2.36(s，3H，CH3-N；3.55(q，J＝6Hz，CH3CH-)；7.0(bs，1H)ppm。
MS m/e 216(M+)；199；167；149；125；111。
实施例46哌啶-4-螺-5′-(2′-甲基-1′，4′-噻唑烷-3′-酮)AF263把1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-甲基-1′，4′-噻唑烷-3′-酮)(AF261)(250mg，1.25mmol)和氯甲酸α-氯乙基酯(0.15ml，1.4mmol)的混合物在5ml二氯乙烷中于60℃加热90分钟。用氮气流去除二氯乙烷，将油状残余物溶于甲醇并在60℃加热1小时。蒸去甲醇，把残余物溶于碳酸钠水溶液，用氯仿萃取，用制备硅胶板分离(氯仿/甲醇/氯水80/20/1)得到20mg游离碱，它可以草酸盐结晶沉淀出来。
1H-NMR(D2O，草酸盐)δ1.51(d，3H，J＝6Hz，CH3CH-)；2.2-2.35(m，4H)；3.1-3.6(m，4H)；4.1(q，J＝6Hz，CH3CH-)ppm。
MS m/e 186(M+)；153；126；57。
实施例471-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-甲基-1′，4′-氧硫杂环戊烷-2′-酮)AF265将1-甲基哌啶(11.3g，0.1mol)、硫代乳酸(15ml)和对甲苯磺酸的乙睛溶液回流24小时，接着进行TLC分析(Silica-20％甲醇的氯仿溶液)。蒸发溶液，用氯仿溶解，先用碳酸氢钠溶液再用水洗涤，有机相用硫酸钠干燥并蒸发。产物用硅胶柱纯化(Merck 60)，用氯仿/甲醇/氨洗脱给出10.27g油室温静置结晶，经鉴定为1-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-甲基-1′，4′-氧硫杂环戊烷-2′-酮)(AF265)，m，p.92℃。
1H-NMR(CDCl3)δ11.6(d，3H)；1，98-2.12(m，2H)，2.13-2.3(m，2H)，2.34-2.55(m，2H)，2.55-2.72(m，2H)，2.30(s，2H)，4.06(q，1H)ppm。
13C-NMR(CDCl3)δ18(CH3CH，quartet)，39(C6和C10.one triplet)，40(CH3CH，doublet)，45.5(CH3-N，quar-tet)，51.8和52(C7和C9，two distinct triplets)，87(C5，singlet)，175(C＝O)ppm。
MS m/e 201(M+)把化合物AF265(游离碱)溶于丙酮，加入草酸(2摩尔游离碱加1摩尔)。几秒钟后沉淀出白色固体。过滤，用丙酮、氯仿和乙醚洗涤，用干燥器干燥，经鉴定为AF265的草酸盐。此盐的稳定性尚在研究中。在水中可部分发生分解，可能是内酯的水解，开环产物的信号可见于13C-NMR(D2O)光谱至少3个小时的记录中。溶解后立即测定1H-NMR，只有螺环化合物，已经发现AF265的水溶液在一周后大约有三分之一开环。m，p.120℃。
1H-NMR(D2O)δ1.55(d，3H)，2.3-2.6(m，4H)，2.9(s，3H)，3.2-3.4(m，2H)，3.4-3.7(m，2H)，4.4(q，1H)ppm。
13C-NMR(D2O)δ17.5(CH3CH)，36和36.5(C6和C10)，41.5(CH3CH)，43(CH3-N)，51(C7和C9)，84(C5)，167(草酸的CO)，177(C＝O)ppm。
实施例48哌啶-4-螺-5′-(3′-甲基-1′，4′-氧硫杂环戊烷-2′-酮)AF269把起始物1-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-甲基-1′，4′-氧硫杂环戊烷-2′-酮)AF265(80mg)溶于苯，蒸发溶液至干以确认不再含有水份。在氮气流中加入用分子筛干燥的二氯甲烷(大约4ml)，按着加入氯甲酸1-氯乙基酯(5.6mg)，反应混合物于100℃加热大约1小时后蒸发，加入氯仿，滤出白色固体，用氯仿和四氯化碳洗涤，经鉴定产物为哌啶-4-螺-5′-(3′-甲基-1′，4′-氧硫杂环戊烷-2′-酮)(AF269)的盐酸盐。
1H-NMR(D2O)δ1.55(d，CH3CH)，2.25-2.55(m，4H)；3.3-3.42(m，4H)；4.4(q，CH3CH)ppm。
MS m/e 187(M+)。
实施例491-甲基哌啶-4-螺-5′-(5′-甲基-1′，3′-噁唑烷)AF264将1-甲基-4-哌啶酮(11.30g，0.10mol)和DL-1-氨基-2-丙醇(9.57g，0.13mol)回流加热1.5小时，减压蒸馏反应混合物。去除30-110℃(18mmHg)蒸出的馏份，它含有的水、过量的氨基醇和产物后，在110-115℃(18mmHg)蒸出纯的产物1-甲基哌啶-4-螺-2′-(5′-甲基-1′，3′-噁唑烷)(AF264)(10.70g)。
1H-NMR(CDCl3)δ1.22(d，J＝6Hz，CH3CHO-)；1.75(m，4H)；2.30(s，CH3N-)；2.49(m，4H)；2.70(dd)and 3.27(dd)(J1＝6Hz，J2＝12Hz，-CH3NH-)；4.04(m，J1＝6.6Hz，J2＝6Hz，CH3CHO-)ppm。
13C-NMR(CDCl3)δ20.3(CH3CHO-)；35.3和36.7(C6&C10)；45.5(CH3N-)；51.7(-CH2NH-)；52.8(C7&C9)；71.8(CH3CHO-)；93.3(C5)ppm。
MS m/e l70(M+)；169(M+-1)；123；112；85；83(10％)；71；70；58。
实施例501-甲基哌啶-4-螺-2′-(4′-乙基-1′，3′-噁唑烷)AF268将1-甲基-4-哌唑酮(5.65g，0.05mol)和DL-2-氨基-1-5醇(6.24g，0.07mol)的混合物回流加热3小时，减压蒸发反应混合物。去除在30-128℃(19mmHg)蒸出的馏份(5.65g)，它主要含有产物和少量水和反应物，纯的产物1-甲基哌啶-4-螺-2′-(4′-乙基-1′，3′-噁唑烷)(AF268)在129-130℃蒸出(19mmHg，4.5g)。
1H-NMR(CDCl3)δ0.97(t，J＝7.5Hz，CH3CH2-)；1.45和1.69(m，CH3CH2-)；1.70-1.89(m，4H)；2.30(s，CH3N-)；2.32-2.62(m，4H)；3.25和3.96(m，-CH2O-)；3.29(m，-CHCH2CH3)ppm。
13C-NMR(CDCl3)δ10.7(CH3CH2-)；26.1(CH3CH2-)；34.9和36.3(C6&C10)；45.3(CH3N-)52.5和52.7(C7&C9)；58.5(C3)；69.5(C2)；93.1(C5)ppm。
实施例511-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-乙基-1′，4′-氧硫杂环戊烷-2′-酮)(AF271)将1-甲基哌啶酮(1.921g，0.017mol)-2-巯基丁酸(2g，0.0167mol)和对甲苯磺酸(300mg)的乙腈溶液回流36小时，然后蒸发溶液，溶于甲醇，用硅胶柱分离产物，以氯仿/甲醇/氨(97∶2.5∶0.5)作洗脱剂。在硅胶柱上以氯仿/甲醇(95∶5)作洗脱剂进一步纯化。
1H-NMR(CDCl3)δ1.0(t，CH3CH2)，1.6(m，3H)；2.1(m，1H，CH3CH2)，2.25-2.4(m，4H)，2.3(s，3H)，2.8-2.95(m，2H)，3.75(dd，CH2CH)ppm。
MS m/e 215(M+)。
实施例52合成哌啶-4-螺-5′-(3′-炔丙基海因)AF186按照AF160(DeS)的合成方法(参见实施例3)使AF185化合物去甲基，用硅胶柱进一步色谱纯化(氯仿/甲醇/氨80∶19∶1)，游离碱以白色非吸湿盐酸盐形式沉淀出来。
1H-NMR(D2OHCl盐)δ2.0-2.15(m，2H)；2.2-2.35(m，2H)；2.68(t，1H J＝3.5Hz)；2.91(s，CH3N-)；3.25-3.35(m，2H)；3.55-3.65(m，2H)，4.3(d，2H，J＝3.5Hz)ppm。
MS m/e 207(M+，基峰)；179；151；113。
实施例53合成1-甲基哌啶-4-螺-5′-[3′-(2-丁炔基)海因](AF199)按制备AF185(参见实施例50)的方法合成化合物AF199，用硅胶柱进一步色谱法纯化(氯仿/甲醇/氨80∶19∶1)，游离碱以白色非吸湿性盐酸盐沉淀出来。
1H-NMR(CDCl3，游离碱)δ1.65-1.8(m，2H)；1.78(t，3H，J＝1.7Hz)；1.9-2.25(m，4H)；2.33(s，CH3N-)；2.8-2，95(m，2H)；4.22(q，2H，J＝1.7Hz)；6.7(bs，1H)ppm，MS m/e 235(M+)；165；154；71(基峰)。
实施例541-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-甲基-1′，4′-噻唑烷-3′-酮)AF261，以及它的光学异物体，(+)AF261和(-)AF261把化合物AF261的游离碱(3.23g，16mmol)和二对甲苯甲酰基-D-酒石酸(5.8g，15mmol)放入-250ml烧瓶中，加入异戊醇28g和甲苯130g，回流混合物5分小钟。将澄清溶液用N2气流使之回流部分蒸发直至有少量浑浊生成，静置过夜。滤出生成的沉淀物，用异戊醇一甲苯重结晶数次直到对映体纯度大于98％(用GC和NMR鉴定)。碱化固体产物，沉淀出盐酸盐，生成207mg白色非吸湿固体，[α]D25＝-56.8°(甲醇中的盐酸盐)。
母液经蒸发和碱化后用二对甲苯用酰基-L-酒石酸处理，重结晶4次直到得到对映体纯大于98％的产品(用GC和NMR鉴定)。碱化固体产物沉淀出盐酸盐，得到207mg非吸湿性固体，[α]D25＝-56.7°(甲醇中的盐酸盐)。
用NMR测定光学纯度，以(R)-(-)-2，2，2-三氟-1-(9-蒽基)乙醇为拆分试剂，在C6D6中每2.5mg对映体取该试剂7.5mg，结果表明只有单个对映体，盐酸盐的NMR谱数据与(±)AF261相同。
用GC测定各个对映体的纯度，用毛细管柱ChrompackXE-60-S-Val-S-α-PEA，WCOT熔融石英柱50m，id0.26mm，od3.5mm，N2流速0.9ml，炉温175℃，保留时间64分和65分。盐酸盐的NMP数据与(±)AF269的相同。
实施例551-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-乙基-1′，4′-噻唑啉-3′-酮)AF267，及其光学异构体(+)AF267和(-)AF267。
化合物AF267游离碱和二对甲苯甲酰基-D-酒石酸按AF261(见实施例54)所述方法处理，直至得对映体纯度大于90％(用GC)的产品。碱化固体产物沉淀出盐酸盐，得到207mg白色非吸湿性固体，[α]D25＝-67.0°(甲醇中的盐酸盐，光学纯度＞90％)。母液经点发和碱化后用二对甲苯甲酰基-L-酒石酸以同样的方式进行处理，重结晶四次后，碱化得的产物(＞90％ee)，沉淀出HCl盐，[α]D25＝+70.8°(甲醇中的盐酸盐，光学纯度＞90％)。
用GC测定各个对映体的纯度，使用毛细管柱Chrompack XE-60-S-Val-S-α-PEA，WCOT熔融石英柱长50m，id0.26mm，od0.35mm，N2流速0.9ml，炉温时间83分和88分。盐酸盐的NMP谱与(+)AF267相同。
实施例56合成1-甲基哌啶-4-螺-2′-(5′-甲基-1′，3′-二氧化烷-4′-酮)AF274。
戊乳酸(8ml)用甲苯共沸干燥，向干燥并还热的乳酸中加入更干燥的苯，接着加入对甲苯磺酸(300mg)和1-甲基哌啶(500g，0.027mol)，回流混合物直至不再有水分离出来。然后蒸发溶剂，残余物溶于氯仿，用饱和碳酸氢钠溶液(25ml)洗涤，水相用氯仿洗涤，合并的有机相再用水(2×10ml)洗涤，有机相用混有活性炭的硫酸钠干燥，过滤和蒸发得到粗制油状产物8.7g。在与己烷、乙醚和石油醚(40-60)共同研磨后留下的油溶于丙酮，然后向其中加入草酸(1当量)，不久沉淀出白色固体，经鉴定为1-甲基哌啶-螺-2′-(5′-甲基-1′，3′-二氧杂环戊烷-4′-酮)(AP274)的草酸盐。
1H-NMR(草酸盐，CDCl3＋DMSO－d6)δ1.5(d，3H，J-7Hz).2.15(m，4H)，2，63(s，3H)，2.9(m，2H)，4.55(q，1H，J＝7Hz)ppm。
1H-NMR(游离碱，CDCl3)δ1.5(d，3H，J＝7Hz)。1.95(m，4H)，2.32(s.3H)，2.5(m，2H)，2.6(m，2H)，4.5(q，1H，J＝7Hz)ppm。
Mass spectrum m/e 185(M+)实施例572-甲基-1，4-噻唑烷-3-酮-螺[5，3′]奎宁环AF273把3-奎宁环酮(2.50g，20.0mmol)、硫代乳酸(2.55g，24.0mmol)和碳酸铵(2.9g)于甲苯(100ml)中的混合物封入不锈钢压力容器，在100℃搅拌加热28小时。从反应混合物中分离出油，将油移出，留下的甲苯溶液蒸发后得到残余物(2.5g)。用丙酮结晶后得到晶状固体(0.46og)，它主要由AF273的一对对映体组成。先用乙晴，再用二氯甲烷结晶，得到一种纯的对映体对(±)AF273A(0.21og)，m，p，201-202℃。
1H-NMR(CDCl3)δ1.53(d，J＝7.2Hz，CH3CH-)；1.65(m，2H)；1.92(m，2H)；2.03(m，1H)；2.83(m，4H)；3.18和3.32(dd，J＝15Hz，-NCH2CNH-)；3.89(q，J＝7.2Hz，CH3CH-)；8.58(bs，-NH-)ppm。
MS m/e 212(M+)；155；142(M+-70)；123；96；71；70(100％)；58。
第一次结晶的母液富含另一种对映体对，将其用硅胶(Merck 60)柱层析，用氯仿/甲醇/氨水96∶3∶1的溶液混合物洗脱，先给出第二种对映体对(±)AF273B(0.10og)，mp181-182℃(由乙腈结晶)。
1H-NMR(CDCl3)δ1.52(d，J＝7Hz，CH3CH-)；1.64(m，2H)1.93(m，2H)；2.03(s，1H)；2.70-2.98(m，4H)；3.19(s，-NCH2CNH-)；3.85(q，J＝7Hz，CH3CH-)；8.60(bs，-NH-)ppm。
MS与(±)AF273A相同。
然后，得到所有的异构体混合物，最后是另一纯对映体(±)AF273A。
实施例581-甲基哌淀-4-螺-5′-(2′-甲基-1′，4′-噻唑烷-3′-硫酮)(AF275)将1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-甲基-1′，4′-噻唑烷-3′-酮)(AF261)(1.00g，5.00mmol)和Lawesson试剂(1.40g，3.46mmol)在无水甲苯(25ml)中的悬浮液于100℃加热搅拌3小时，由反应混合物中去除溶剂，残余物用干燥硅胶柱(Merck 60，0.040-0.065)分离，用氯仿/甲醇/氨水96∶3∶1(V/V)的溶剂混合物洗脱，得到纯的1-甲基哌啶-4-螺-5-(2′-甲基-1′，4′-噻唑烷-3′-硫酮)(AF275)(0.81g)，用丙酮结晶得针状物，m，p，171-172℃(分解)。
1H-NMR(CDCl3)δ1.69(d，J＝7.1Hz，CH3CH-)；2.00(m，2H)2.00-2.35(m，4H)；2.30(s，CH3N-)；2.80(m，2H)；4.26(q，J＝7.1Hz，CH3CH-)；8.74(bs，-NH-)ppm。
MS m/e 216(M+)；156；98；97；96(100)；70。
实施例591-甲基哌啶-4-螺-4′(5′)-(2′-甲硫基-2′-咪唑啉-5′(4′)-酮)(AF187)(a)把1-甲基哌啶-4-螺-4′-(2′-硫化海因)(AF195)盐酸盐(1.00g，4.25mmol)加入到搅拌的氢氧化钠(0.36g，9.00mmol)甲醇(30ml)溶液中，生成沉淀(NaCl)，室温下在上述混合物中加入甲基碘(0.664g，4.68mcl)，继续搅拌1.3小时。减压蒸发反应混合物，残余物用热二氯甲烷萃取，去除二氯甲烷得到残余物(0.58g)，用硅胶柱(Merck 60.0.040-0.065)分离，用氯仿/甲醇/氢氧化铵89∶10∶1(v/v)的溶剂混合物洗脱得到1-甲基哌啶-4-螺-4′(5′)-(2′-甲硫基-2′-咪唑啉-5′(4′)-酮)(AF187)(0.23g)，m，p，176-177℃(由丙酮结晶)。
1H-NMR(CDCl3)1.57(m，2H)；2.00(m，2H)；2.35(s，CH3CH-)；2.52(m，2H)；2.56(s，CH3N-)；2.84(m，2H)；6.73(bs，-NH-)ppm。
13C-NMR(CDCl3)12.6(CH3N-)；32，7(C3)；45.8(CH3CH-)；50.8(C2)；68.3(C4)；163.8(-C-SCH3)；188.1(-C＝O)ppm。
MS m/e 213(M+)；198(M+-CH3)；143(M+-70)；71。
UV(EtOH)lambdamax，236nm(∈7800)；255nm(shoul-der，(8∈4300)，(b)把1-甲基哌啶-4-螺-4′-(2′-甲硫基-5′-氨基甲基-4′H-咪唑)AF193(30mg)于盐酸水溶液(0.5ml，16％)中的溶液在室温放置3天，减压除去溶剂，用浓氢氧化钠溶液碱化残余物，然后用二氯甲烷-甲醇萃取，萃取物经干燥(Na2SO4)和去除溶剂得到残余物，用厚层硅胶板(Merckkieselgel 60 F254)分离，用氯仿/甲醇/氨水79∶20∶1(V/V)展开得到AF187(8mg)，与可信样品一致。
实施例601-甲基哌啶-4-螺-4′-(1′-乙基-2′-乙硫基-2′-咪唑啉-5′-酮)(AF188)在1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-硫代海因)盐酸盐(AF195)(4.04g，0.0172mol)和氢氧化钾(3.85g，0.0686mol)的乙醇(100ml)悬浮液中加入乙基溴(5.60g，0.0514mol)，然后搅拌回流该混合物。回流2小时后，主要产物还是单乙基衍生物，所以再向反应混合物中加入氢氧化钾(0.95g，0.0169mol)和乙基溴(2.00g，0.0184mol)并继续回流3小时。减压去除溶剂，在残余物中加水(20ml)，用乙醚萃取，萃取物经干(Na2SO4)，去除溶剂得到残余物(0.973g)，用石油醚结晶得到纯的1-甲基哌啶-4-螺-4′-(1′-乙基-2′-乙硫基-2′-咪唑啉-5′-酮)(AF188)(0，513g)，m，p，95-96℃。在去除溶剂后把母液层析，用无水硅胶柱(20g，Merck 60，0.040-0.065mm)，以氯仿/甲醇/氨水84∶5∶1的溶剂混合物洗脱，得到另一部分纯AF188(0.310g)。
1H-NMR(CDCl3)1.19(t，J＝7.2Hz，CH3CH2N-)；1.40(t，J＝7.2Hz CH3CH2S-)；1.43(m，2H)；1.99(m，2H)；2.36(s，CH3CH-)；2.51(m，2H)；2.77(m，2H)；3.18(q，J＝7.2Hz，CH3CH2S-)；3.49(q，J＝7.2Hz CH3CH2N-)ppm。
13C-NMR(CDCl3)14.1(2CH3CH2-)；24.4(CH3CH2S-)；33.0(C6)；35.1(CH3CH2N-)；46.2(CH3N-)；51.0(C7)；68.6(C5)；158.8(-N＝C＝)；183.9(-C＝O)ppm。
MS m/e 255(M+)；226(M+-Et)；185(M+-70)；71；70。
实施例611-甲基哌啶-4-螺-4′-(1′-乙基-2′-乙硫基-2′-咪唑啉-5′-酮)(AF188)1-甲基哌啶-4-螺-4′-(1′-乙基-2′-乙硫基-2′-咪唑啉-5′-酮)(AF188)(0，214g)的乙醇(10ml)溶液中加入院内镍(0.30g)，混合物回流4小时，由于反应不完全，再加入一部分阮内镍(0.30g)，继续回流4小时。过滤反应混合物，催化剂用甲醇和二氯甲烷洗涤，合并滤液和洗液，蒸发后得到1-甲基哌啶-4-螺-4′-(1′-乙基-2′-咪唑啉-5′-酮)(AF220)(0.160g)，为油状物。
1H-NMR(CDCl3)1.27(t，J＝7.3Hz CH3CH2N-)；1.46(m，2H)；2.03(m，2H)；2.36(s，CH3N-)；2.48(m，2H)；2.82(m，2H)；3.53(q，J＝7.3Hz CH3CH2-)；7.72(s，-CH＝N-)ppm。
13C-NMR(CDCl3)13.9(CH3CH2-)；32.2(C6)；35.3(CH3CH2-)；45.7(CH3N-)；50.5(C7)；68.2(C5)；151.6(-N＝CH-)；183.9(-C＝O)ppm。
用干燥硅胶柱(20g，Merck60，0.040-0.065mm)层析纯化产品，用氯仿/乙醇/甲醇/氨水(25∶17∶3∶1)(V/V)的溶剂混合物洗脱，开环水解产物为主要产物，用乙醚-二氯甲烷结晶得到1-甲基哌啶-4-甲酰氨基-4-N-乙基氨基甲酰胺(AF221)，m，p，108-109℃。
1H-NMR(CDCl3)1.13(t，J＝7.2Hz CH3CH2N-)；2.04-2.32(m，6H)；2.28(s，CH3CH-)；2.65(m，2H)；3.28(dq，CH3CH2-)；5.73(s，HCONH-)；6.79(bs，EtNHCO-)；8.18(s，HCON-)ppm。
MS m/e 213(M+)；195(M+-H2O)；168(M+-EtNH2)；141(M+-EtNHCO)；98；97；96；71；70。
水解产物AF221在真空下加热(150℃)可闭环成为AF220。
本发明化合物显示出药理活性，因而可被用作药物如用于治疗。更具体的说，本发明的螺环化合物具有中枢和外周(或两者都有)神经系统活性。其通常的活性特征是作用于胆碱能系统，这里化合物是毒蕈碱受体的配体(例如促进剂或拮抗剂)。
通过包括计算机辅助测试。体外和体内生物试验在内的一系列试验。计算机辅助的分子测试为了测定毒蕈碱促进剂活性，应在对大量促进剂测量的基础上，建立一个药效模型。这个模型包括对下述部分的要求，在有必要活性的促进剂结构中，应有共同的特定取向，以及在某种程度上应考虑作为促进剂配体所允许的最大体积。 一般 例子在上面通式中，点r是电负性的，它可与促进剂的正电性端互相作用。相对于氮而言该点的位置在模型中已有限定。重要的距离(D)如下所述如下所述D(r－N*)＝3.0；D(r－X*)＝6.50；D(r－Q*)＝8.70；D(x*－Q*)＝2.45。理想的二面角r－x*－Q*－z*＝-85。对于这些理想模型参数的偏离在一定限度内并不影响活性(表1)。
模型的一些重要特征如下1.模型应使得人们可区分出完全的和部分的毒蕈碱促进剂。这种区分是建立在距离r-X*和促进剂效率的相互关系的基础上的。
2.对应于乙醚胆碱中羰基氧原子的位置4原子的性质，以及二面角r-x*-Q*-z*，可在毒蕈碱促进剂组内，有相当的变化。
3.当对于促进剂而言距离r-Q*太大时，就得到结合松散的拮抗剂。
从这个模型，在促进剂结构刚性，z*的性质和模型参数的基础上，可以作出关于毒蕈碱促进剂受体亚型特异性的预测。
可采用下述方法通过药效模型测定新化合物潜在的毒蕈碱活性，方法a将新结构理想化得到其低能构象性；b测定这些构象时，寻找药效元素的正确排列方式，或者采用诱导性的固定途径迫使新结构转化成药效活性构象。然后，使所得的构象与同结构的低能构象比较。应用这些步骤在所有测试的情况下都可以得到一个可信的答案(表1)。虽然无法预测是否毒蕈碱活性只能通过对应于该模型的化合物表现，但符合模型的化合物是具有促进剂活性的。
对于毒蕈碱促进剂正离子端的体积的限制是由于将有关的结构(如表1所示)引入ml毒碱受体经膜区域的分子模型的引入试验(docking experinent)而引起的。比奎宁环衍生物大的化合物不能被大分子结合们点所容纳。
列于表1中的化合物分成4组。第一组包括几种熟知的毒蕈碱促进剂，它们的结构是以理想的药效参数为特征的；第二组包括具有次一级药效模式的促进剂，因此主要是部分促进剂；第三组化合物的结构由前述基团定义，它偏离了具有毒蕈碱活性的药效模式，因此这些化合物或者是拮抗剂，或者缺乏毒蕈碱活性。所列的第四组化合物具有潜在的毒蕈碱活性，这是建立在其药效参数的基础之上的。
表1毒蕈碱促进剂的药剂参数
*甲基糠三甲铵表1续
生物试验试验1，分离得到豚鼠回肠制品在豚鼠回肠制品中测量本发明化合物的促进剂和拮抗剂活性(采用的方法如Fisher等Pharm.Exp，Therap，257392-403(1991))，表2综合了一些化合物的测量结果。
表2对豚鼠回肠制品的作用
*顺-2-甲基螺(1.3-oxathiolane-5.3′)奎宁环(US4.855，290)；Ach诱导收缩的弱拮抗剂，可在豚鼠回肠制品中作为毒蕈碱拮抗剂；令人惊异的是，它抑制AF102B-诱导的收缩的效果优于它阻碍Ach-诱导的收缩。因此，如果在这个制品中AF102B诱导的收缩主要是通过M3拮抗剂。
试验2，与脑中毒蕈碱受体的结合；与[3H]QNB竞争，膜中的[3H]NMS和[3H]OXO-M是从大鼠皮质和小脑制备的。
大鼠大脑皮质和小脑膜制品，采用配体[3H]NMS，采用[3H]哌嗪的[3H]氧化震颤素-M评估新化合物(表3和4)表3 试验化合物分别与[3H]PZ，[3H]QNB或[3H]NMS(大脑皮质)，及[3H]QNB或[3H]NMS(小脑)的竞争大脑皮质
<p>表3(续)<
随之用Cu2+处理。与[3H]PZ的竞争试验暴露了两个对于AF267的结合位点(KH＝22nM(18％)；KL＝2.5μM)。这个观察结果意味着在大鼠大脑皮质中AF267作为促进剂与毒蕈碱受体结合(Rsher et al.J，Pharnacol，Ewptl，Therap，257392-403(1991))。
表3(续)小脑
KiPZ/KiNMS或KiPZ/KiQNB的计算比值(表3)是毒蕈碱配体M2选择性的一个通常的标志。较低的比值标志着较好的M1选择性。此外，大脑皮质制品与小脑制品的KiPZ/KiQNB比值也标志着毒蕈碱配体的M1选择性。比值低于1标志着有M1选择性(Fisher et al，J，Pharmacol，EXpatl，Therap，257392-403(1991)。通过这些试验，我们发现本发明一些化合物显示出较高的对于M1毒碱受体的亲合性。例如AF133，AF134，AF160(Des)，AF177，AF178，AF181-AF185，AF261，AF265，AF267。
例如，AF185当与[3H]PZ竞争结合点时比它与[3H]NMS竞争时显示高于3倍的亲和性。(Ki＝1.4±0.15μM VS，5±1μM，分别的；表3)，这与AF102B是个鲜明的对比(美国专利)，它与两种配体竞争时显示出几乎类似的亲和性(Ki＝1.43±0.2μm vs，1.86±0.43μm，分别的；表3)。由于确信[3H]PZ在大鼠大脑皮质膜中的特异性已确定，则我们的数据显示出AF185与AF102B相比是更具M1-选择性的配体。
在大脑皮质膜中一些新的化合物对于[3H]NMS的结合曲线标志着这两位点之间的内在联系约1/4的结合位点对于这些化合物显示出很高的亲和性。这可能标志着在这一制品中的高促进剂效率。这样的化合物如AF260，AF261，AF263和AF265。
令人惊异的是，一些新化合物显示出与大鼠大脑皮质中的[3H]PZ是有两位点竞争曲线(表3)。这些包括AF160，AF160(Des)，AF260，AF261，AF265。这些化合物与[3H]PZ的两位点竞争曲线在稳定GTP类似物、GppNHp(未给出)的存在下，转化成单一的质量一作用mass-acton)曲线。当与[3H]NMS竞争时可观察到对于GppNHp敏感性的类似的观察结果。这标志着这些化合物对于大鼠大脑皮质的M1受体而言是有效的促进剂。这与产生代表性质是一作用曲线的AF102B和这些新化合物在识别大鼠皮质M1受体时的差别。
AF267对大鼠大脑皮质膜中的[3H]MNS和[3H]PZ两者均表现出单位点竞争曲线。下述对磷酸肌醇(PI)水解和花生四烯酸的释放的研究表明这一化合物是一部分促进剂，因此，其质量-作用结合模式类似于在这个制品中M1选择性促进剂AF102B对于毒蕈碱的结合。我们已经证明用0.1mMCuSO4处理大鼠大脑皮质膜可以暴露出AF102B的隐蔽的促进结合性质(Fisher et al，JPET 257392-403，1991；出版的数据中应用了AF102B与[3H]QNB的竞争，但采用[3H]MNS和[3H]PZ时可得到类似的结果)。而且，对某些促进剂而言，这种处理可以提高高亲和性位点的比例，高亲和性位点是指不经Cu2+处理也已显示高亲和性的位点(如AF160)，因此，我们研究了用Cu2+处理之后AF267的结合性质。这样的处理之后，与[3H]的竞争试验对于AF267而言暴露出18％的高亲和性位点(K＝22nM，即约比KL＝2.5μM亲和性高100倍)，而对于低亲和性的位点无明显的改变。这一结果显示出，与AF102B类似，AF267可结合到大鼠大脑皮质的毒蕈碱受体上。对某些部分促进剂而言，用Cu2＋处理后暴露出高亲性位点的能力是与通过金属离子配位复合物的，受体/G-蛋白质与关键性巯基对大分子的相互作用有关的(Gurmtz et al，BBRC 1984，120271-277)。在受控制的膜上，这种相互作用在部分促进剂的存在下很明显是不利的，因此它在与标记拮抗剂的竞争试验中并不表现出高亲和性位点。
化合物取代[3H]氧化震颤素结合的能力提供了对受体高亲和性促进剂状态的亲和性的一种测量方法。取代[3H]MNS或[3H]QNB和[3H]OXO-M的Ki值的文献中用于预测效率。该值大于100时是与完全的促进剂相关的，对拮抗剂而言该值接近1，而中间值则标志着部分促进剂(Qrlek et al，J，Meel，CHem，342726，1991)。
采用大鼠大脑皮质膜、采用标记的非选择性的毒蕈碱促进剂[3H]OXO M，在竞争试验中研究新化合物；AF179和AF260的有力的促进剂特征反映在其相对较大的KiMNS/KiOXO-M值上(表4)表4AF160同属物与[3H]OXO-M的竞争以及在大鼠大脑皮质制品中相关的毒蕈碱促进剂化合物 Ki(μm) KiMNS/KiOXO-MA.质量作用曲线acch0.06±0.005(3)380pilocarpine0.1AF102B 0.6±0.2(3) 2.1AF160 1.8±0.2(3) 9.4AF177 111.4AF179 1.3±0.3 31AF182 141AF183 ＞100 -1KH(μM) ％H KL(μM) KiNMS/KLiOXO-MB.两位点竞争曲线bAF160(Des)例.1 0.05 36 2.2例 2 0.03 58 1.8例 3 0.02 42 2.1平均值(1-3) 0.03345±62.0±0.1 3.5±0.007(3)AF185 例 1 0.04 53 49 0.18例 2 0.01 18 3 3注意结合试验是采用25℃下在TRIS/Mn2+缓冲液中洗过0.5小时的大鼠大脑皮质膜进行的。通常数据来自于实验1-4。
a为与[3H]OXO-M表现出质量-作用竞争曲线的药物数据。
b为与[3H]OXO-M表现出两位点竞争曲线的药物数据，而与AF160(Des)和AF185，在某些试验中表现出质量作用曲线。
令人惊异的是，AF160(Des)和AF185是试验药物中仅有的其竞争曲线(采用[3H]OXO-M和老鼠大脑皮质膜)不表现为单-位点质量作用曲线的(表4)。这些药物与大鼠大脑皮质膜中由[3H]OXO-M标记的受体的亚型部分(sub-fraction)的强有力的竞争表明；这些药物具有高度的亚型选择性。因此，KiNMS/KHOXO-M的计算比值(表4)标志着，与AF160组其它同属物及与AF102B本身相比较，与AF160组其它同属物及与AF102B本身相比较，AF160(Des)对于大鼠大脑皮质毒蕈碱受体亚型(subset)而言是有力的促进剂。然而，这未被观察到AF160(Des)和AF185二者与[3H]NMS的竞争曲线都一致地产生简单的质量作用曲线。实际上，只有与[3H]NMS竞争时表现出两位点曲线的AF160在与[3H]OXO-M竞争时表现出一简单的质量作用曲线。因此，对受体亚型异质性(heterogeneity)的解释就不那么吸引人了，这一现象仅可在[3H]OXO-M的结合中观察到，而在[3H]NMS的结合试验中观察不到。另一解释可能是与毒蕈碱受体上的变构点的相互作用有关的，这在结合了拮抗剂如[3H]NMS的受体的情况下未被观察到，但在采用[3H]OXO-M促进剂时可被发现。另一可能的解释是，对于[3H]OXO-M结合试验而言平坦的竞争曲线是因为系统未达到平衡。在采用AF160(Des)或AF185的竞争试验中，平衡在30分钟时还未达到，这是因为25℃下结合数据在30分和60分时是不相同的。当试验在30分钟停止时，AF160(Des)或AF185两者与[3H]OXO-M的平坦的竞争曲线都可看到。一个可能的解释是AF160(Des)和AF185与AF102B相比具有相对较慢的动力学(慢的结合速率和慢的分离速率两者)。这可能导致在竞争试验中很慢才达到平衡，因而在非平衡条件下可明显观察到产生了两位点结合等温线。我们可以合理地假定结合速率和分解速率都相对较低只有当与AF102B相比AF160(Des)和AF185的结合速率低时，才证明它们比AF102B具有低很多的亲和性。从另一方面来说，如果它们的分解速率较低，则它们的亲和性大大高于AF102B。
相对于mAChR亚型的表达而言(多为M2)，大鼠大脑皮质是相对均一的。AF102B与[3H]OXO-M结合竞争时，在大鼠皮质和小脑中都表现出类似的较力。相反，AF160(Des)和AF185在大脑皮质中比在小脑膜中表现出更高的效力，这表现在只有在大脑皮质膜中才表现出两位点竞争曲线(也可参考表4中有关皮质的内容)。再者，这也分别标志着这些化合物在大脑皮质和小脑中不同的动力学。
试验3在脑切片和细胞培养中第二信使的活化在测定试验化合物作为M1毒蕈碱受体促进剂的效率的步骤中，先制备大鼠皮质(200μM Cubes)的脑切片。对于磷酸肌醇CPI)阅读(turn over)试验，通过在37℃有氧条件下在含有标记配体的Krebs平衡盐溶液中温育1小时，使这些脑切片上载上[3H]肌醇(4μCi/ml)。洗涤后，向各个含10mM LiCl的新鲜Krebs溶液的试管中加入50μl的等份，溶液中可含有或不含有试验化合物。在37℃温育20分钟后，反应终止，根据Berridge的内容(Biochem.J，258，849-858，1983)在AG-1-X8柱上分离标记的产品。试验化合物作为部分促进剂时，与CCh(完全促进剂)相比产生低于80％的PI水解活化。因此，例如，AF160引起IP3的明显升高(1.6倍)。与CCh相比，AF160是为所述化合物效率的50％的部分促进剂。AF160(Des)也是活性的，虽然与AF160相比程度有所降低。作为另一个M1促进剂，AF102B比AP160活性小，而AF178在这个试验中无活性。
富含毒蕈碱受体的一种亚种群(Subpopulation)的细胞培养物可用来评估试验化合物对第二信使的活化。对PI阅读的研究采用的是Berridge法(Biochem，J，258849-858，1983)；对于花生四烯酸动态的研究是用从原始生长介质中得到的氚化一花生四烯酸0.2μCi/ml标记16小时。试验前，用加有HEPES(20mM)的无血清DME和牛血清白蛋白(1mg/ml)共将细胞洗6次。洗后，加入0.5ml同样的介质，随即加入试验配体。通过将介质转移到Eppendorf管中并在6000g离心10分钟终止试验。计量上清液的放射性并以每孔中释放的dpm氚化花生四烯酸表示。根据Pinkas-Kramarski et al，Neu-rosci，Lett，108335-340，1990所述的方法，评估完整细胞中环AMP的积累，而根据Johnso和Salomon(Methods in Enzy-mo10gy Vol 195，R，A，Johnson and J，D，Corbin，eds，Academ-ic Press，pp3-21，1991)测定分离膜中腺苷酰环化酶的活性。
具有PI阅读和/或花生四烯酸活动最大速率高于25％的式I-IX化合物是优选的。具有上述活性的实例包括AF160、AF160(Des)、AF178、AF179、AF180、AF185、AF260、AF261、AF263、AF265、AF266、AF267。这些化合物能够激活M1毒蕈碱受体。
不象乙酰胆碱，CCh、氧化震颤素-M和其它传统的完全促进剂，这些化合物通过M1(或M3)毒蕈碱受体诱导了独特信号的选择性活化。特别的，通过PI毒蕈碱促进剂水解而不激化cAMP的积累(或在最小限度上)的选择性活化是这些新化合物的一般活性模式。这些观察结果可能暗示出，通过这些选择性毒蕈碱配体，M1毒蕈碱受体-偶合对于独特的G-蛋白质的诱导。因此，除了对M1受体的活化之外，这些化合物在独特的第二信使水平上也是有选择性的。采用选择性毒蕈碱配体，通过同样的毒蕈碱受体而只对独特G-蛋白质选择性活化的这一概念，是在通过用大鼠m1AChR转染的(Fisher et al，Biorganic &amp; Medicinal Chem.Lett，2839-844，1992)和在神经元型细胞系如PCI2M1细胞系(Soc Neu-roci，Abs，Nov，1993)中的CHO细胞给出配体选择性信号的概念的基础上，由申请人描述的。考虑到早老性痴呆(AD)病人和老化大脑中Gs水平的升高(Harrison et al，，Mol，Brain Res，1071，1991；Young et al，，Dev，Brain Res，，61243，1991)，这一信号传递途径与发展对于早老性痴呆病人的胆碱能替代疗法二者之间可能的联系就是明显的了。因此，本发明化合物对于治疗早老性痴呆是很重要的。
与CCh相比，在用1AChR转染的细胞培养物中刺激PI水解时，一些化合物表现为完全促进剂，而另一些化合物表现为部分促进剂。部分促进剂为AF160，AF160(Des)，AF178，AF180，AF181，AF265，AF267。在这一试验中，AF260，AF261，AF263和AF266体现完全的促进剂活性。AF260和AF261的浓度对应曲线表明在10μM和100μM处得到最大活性。AF265和AF267表现为部分促进剂，相对于1mM CCh而言，其最大活性分别为75％和66％。在这一试验中，AF181表现出弱的部分促进剂活性。因此，在浓度1mM处，它部分活化PI水解但削弱CCh-诱导的PI水解，正如我们对部分促进剂所期望的那样。当化合物阻碍CCh的PI水解信号时，AF213和AF184表现出拮抗剂活性。对于AF267的非对映体异构体来说，(-)-非对映异构更活跃；这一化合物甚至在10μM(40％CCh)和100μM(80％CCh)时，在用ml受体转染的细胞中激活PI水解。
我们测试新化合物诱导CCh-调节的PI水解信号脱敏(desensitization)作用的能力。AF261与CCh相比诱导一个较弱的脱敏作用随着24小时在100μM或1mM中用AF261处理，对应于1mM刺激的PI水解降低了45％，这是与用1mMCCh预温育后60％的降低相比较而言的。表现诱导PI水解的部分促进剂活性的化合物AF267，不怎么能诱导脱敏作用。因此，用1mM AF267温育过夜后，最初的CCh-调节的PI反应仅降低29％。
我们也在如Pittel和Wess(Mol，Pharmacol，4561-64，1994)所述的平行试验中，测试化合物在用人m1AChR，m3AChR或m5AChR快速转染的细胞中诱导PI水解的能力。AF267对m1AChR亚型表现出最高选择性，对m1AChR而言，与m3AChR-转染细胞相比效力高约100倍(EDs0值分别为1.5μM和150μM)。这在由100μM AF267诱导的信号相比是特别明显的，这一信号在m1AChR转染的细胞中已是最大值了，但仅是m1AChR转染细胞的最大CCh信号的15％。AF265在m1AChR转染细胞中比在m3AChR转染细胞中更有效力和有效，而在m5AChR转染的细胞中不太活跃。用AF267可得到类似的结果，特别对AF267更活跃的非对映异构体(-)非对映异构体来说也是这样，这是在分别用m1AChR和m3AChR稳定转染的细胞培养物中试验的。
花生四烯酸(AA)的释放是被m1AChR促进剂激活的另一生化途径。由于这一生化途径通过不同的G-蛋白质而非PI水解与m1AChR联系，这一试验中，我们也采用小鼠m1AChR稳定转染的细胞培养物来测试新化合物。在这一试验中，AF263、AF265、AF266和AF267(在1mM时)表现出部分促进剂活性。对AF267的非对映异构体来说，活跃的是AF267B，(-)-对映体，它在0，1和1mM时对AA释放而言是完全的促进剂。与1mMCCh相比，AF260和AF261表现出完全的促进剂活性，这是与在同样细胞系中PI水解的观察结果一致的。这可能说明CCh-调节的信号在试验阶段已经历了脱敏作用(20min at 37℃)。看起来这个脱敏作用弱于受试化合物。或者说，作为M1-促进剂来说，某些试验化合物比CCh更有效，即作为“超级促进剂”。在这种情况下，不清楚为什么在采用AF260和AF261的PI水解试验中未能观察到这一性质。
用1mM CCh用m1AChR转染的细胞培养物预-温育3小时后充分冲洗掉配体(6×1ml)，可大大减少AA释放。而基础的AA释放极少受影响标志着冲洗之后没有残余的CCh存在。作为比较，在采用1mM AF265或AF102B的同样的预-温育试验中，对于1mM CCh的AA释放反应只是原始反应的大约一半。对于较长的温育阶段，优选的药物浓度是100mM，这是因为1mM浓度与长期治疗无生理上的联系。在采用100μM CCh预-温育24小时后，AA反应几乎完全消失。我们比较一下使CCh-调节的AA释放信号脱敏的新化合物，另人惊异的是，用100μM AF265预-温育24小时并不减少任何AA反应。考虑到我们发现在这个试验中这一化合物是部分促进剂，则上述现象需特别加以注意。作为对照，采用AF260、AF261和AF263(均于100μM24小时)的剌激大大减弱了CCh-调节的AA释放信号。采用AF102B或AF267进行类似的预温育对随后的CCh-调节的AA释放信号产生相对较小的影响，这再一次指出了这两个化合物间的相似性。
试验4细胞培养物的类神经营养作用促进剂对M1受体的激活作用在某些富含ml受体的细胞培养物中可产生与神经生长因子(NGF)的协同作用，细胞培养物如用小鼠mlAChR(PC12M1细胞)转染的PCI2(小鼠嗜铬细胞瘤细胞)。Pinkas-Kramarski et al，J，Neurochem。592158-2166，1992)。
已发现与本发明另一方面一致的是，PI阅读最大速度高于25％的式I-IX化合物与由NGF引起的轴突过长(out-growth)是有协同作用。可以发现本发明化合物分成两类1)类似于AF260、AF261和AF263，在无NGF情况下也几乎象CCh一样可诱导轴突过长的；和2)与氧化震颤素呈鲜明对照的一类化合物，它在无NGF时不剌激轴突过长或仅只诱导产生最小的形态变化。这两类化合物对于治疗AD都是很重要的。在第二类化合物中，轴突过长不会不加控制地产生。因此，治疗AD的较好的候选药物，例如，应当仅在对定点合成的和释放的生长因子，如NGF，脑-派生神经因子(BDNF)、NT-3等，的严格控制的条件下诱导轴突生长。具有这样独特活性的实例如化合物AF160、AF160(Des)、AF185，它们在NGF-诱导的轴突过度生长中至少与AF102B一样有效。采用NGF联合治疗后轴突伸展，并且在培养物中这些化合物长期保持稳定。因此，可以假定这些合物诱导轴突生长时采用的信号通道不是快速脱敏。这是NGF本身的残余，它在PC12细胞以及交感神经元的原始培养物中诱导产生稳定的和长期的轴突生长效应。然而，应当注意到，试验细胞的老的未经处理的培养物变质了，并含有从盘表面分开的许多死细胞。而且，在预先用新化合物和NGF联合处理的培养物中，细胞死亡现象减少了。NGF可挽救将死的PC12细胞是众所周知(如Rukenstein et al.J.Neuroscience 112552-2563，1991)。因此，这些观察结果表明本发明化合物可调节类似的生存-促进反应是可能的。所有这些化合物的性能对于早老性痴呆病人的潜在的治疗提供了另一应用。
在神经元细胞中本发明促进剂的类神经营养作用，这也是取决于NGF的存在，可能说明了这些化合物与通过NGF受体调节的一些信号结合起来发挥神经营养活性。一个可能是这些效应是非直接的，而这是通过淀粉样蛋白前体蛋白质(APP)的m1AChR-调节增长的释放进行的，参见下文。值得注意的是，内源性APP对于成纤维细胞的正常生长是必要的，而外源性APP能剌激这些细胞的增生(Saitoh et al，Cell，58615，1989Mattson et al，，TINS 16409-414，1993)。而且，在其它活性中，据知APP的分泌型可调节轴突过长和可剌激神经元的存活(reviewed by Mattson et al，，TINS 16409-414，1993)。在AD中神经元细胞死亡可能与神经营养的产生和/或利用减少有关，这危及了胆碱能神经元的生存。如果M1促进剂诱导的类神经营养行为也在脑中出现，这将是有最重要的临床意义，并因此意味着一种对AD的新的治疗方式。
试验5在脑切片和细胞培养物中淀粉样蛋白前体蛋白质(APP)的分泌。
不断有证据表明β-淀粉样蛋白对导致AD的病理过程有贡献。基于“淀粉样蛋白串联(cascade)假设”，AD是由淀粉样蛋白前体蛋白质(APP)的新陈代谢引起的(Mattson et al，，TINS 16409-414，1993)。mACnRs的活化，特别是其M1亚型的活化，剌激了体外APP的分泌Nitsch et al，，Science258304，1992；Buxbaum et al，PNAS US 8910075，1992；Lahiri et al，Biochem，Int，28853，1992)。因此从本发明另一方面来说，式I-IX化合物，特别是那些具有选择性Ml促进剂活性和可增加APP释放的，不仅可用来治疗AD，而且可延迟衰老过程，或者甚至可以预防AD。
评估APP分泌时采用的方法是Wester免疫印迹技术(immunoblotting)(Nitsch et al，，PNAS 905191-5193，1993)。我们已采用了22C11单克隆抗-APP，这在检测APP中已广泛采用。这一抗体直接作用于APP的氨基-末端区域，并且可识别迄今报道的所有异构体。它不能发现淀粉样蛋白或在APP分泌之后生成的C-末端APP碎片。为了评估新化合物对APP释放的影响，将用M1受体转染的细胞系在12孔盘中培养(在某些试验中是在6孔盘中)，如Pinkas-JKramarsk1等所述(J。Neurochem，592158，1992)。在试验期间，由无菌100×营养液(Stock Solution)中加入配体。通过用不含血清的介质洗涤2次而终止试验。在冷磷酸盐/盐水缓冲液(PH＝7，4；PBS)中将细胞从盘上剥离。离心后(10分钟，10000g)弃去上清液，并将所得小丸悬浮于含蛋白酶抑制剂鸡尾酒剂(50mMTRISHCl(PH＝7，4)，150mMNaCl，5mM ED-TA，1％Triton X-100，0，1mMPMSF，5单位/ml抑肽酶、5mg/ml胃酶抑素A，5mg/ml亮肽素)的0.1ml冷的溶解缓冲液中。然后在最大量用声波处理小丸5秒钟(Branson声处理器型号130)并再离心。将上清液细胞膜提取物转移到干净试管中，在Lowry法中所得样品可用于蛋白测定。
对于APP试验，将等量蛋白质(典型为100μg/1ane)用含0.6％SDS和1％2-巯基-乙醇的样品缓冲液稀释，并负载(10aded)在10％丙烯酰胺/SDS混合物上(Hoeffer Scientific)。预先染色的分子量标准物(Sigma)负载在每份明胶上，明胶于4℃以25mAap/gel(明胶)的恒定速度流动。采用硝基纤维素膜，印迹是在4℃(100mAmp下16-18小时完成。下面的步骤是在室温下进行的。通过浸入含10％低脂牛奶的PBS中使膜被阻塞1小时，这一步骤是在含0.05％Tween-20和0.1％BSA(PBST)的PBS中洗3×5分之后进行的。将抗-APP单克隆抗体，即由Boehringer Manneheim到的Clone#22C11(Cat.#1285-262)，以1200稀释液的形式(0.25μg/mlIgG)以RT2小时内或于4℃18小时内加到PBST缓冲液中。在一些试验中，在相近的浓度用受控制的鼠IgG可探测到类似的印迹，这一步骤是在PBST中洗3×5分后进行的。第二辣根过氧化物酶接的山羊抗小鼠IgG抗体(从Jackson Im-muno chemicals；Cat，#115-035-003)以1∶2000比例在PBST中使用1小时，随后如上洗涤。免疫印迹的染色是在室温下，用新制4-氯萘酚(0.2mg/ml含16％乙醇于TBS中)和H2O2(0.01％)溶液处理15-30分钟完成的。染色印迹被照相(Ko-dak TMAX负性胶卷)并在LKB UitroScan KL激光扫描器上，以40μM垂直间隔和2.4mm水平间隔被扫描。在稍有不同的位置扫描每个通路3次；所得的数据即光密度值。
通过这种方法，我们测出用试验化合物温育之后(通常24小时)在细胞膜部分残余的APP的量。促进剂温育后膜中保持的较低的APP水平是细胞分泌出更多的APP的标志。当考虑到毒蕈碱促进剂减少早老性痴呆病人β-淀粉样蛋白的积累的能力时，这种测量形式就是相关的了，因为仅与膜相关的APP才增加β-淀粉样蛋白，这不同于APP的分泌型。为了测量分泌到细胞培养物中的APP(“条件培养基”)，我们必须浓缩条件培养基，这是采用Amicon微过滤膜(30KDa cutoff)进行的。浓缩后，通过Bradford法(Bio-RadKit#500-0006)，采用牛γ-球蛋白作为标准物，可以测量样品中蛋白质的量，将等量的蛋白质负载在聚丙烯酰胺明胶电泳(PAGE)上。如上所述，通过用22C11单克隆抗-APP抗体的免疫印迹来分析样品中APP的量。从包括在各明胶中的预先-染色的标准物(Sigma)估计分子量。
式I-IX化合物在细胞培养基中的最大APP分泌速度高于125％(在基础100％上)是优选的，具有这样的活性的实例包括AF160(Des)、AF179、AF185、AF261、AF263、AF265、AF267。
为了同时完成大量样品，有些研究是采用圆点-印迹技术(dot-blot technique)进行的(在单一膜上可同时进行96点试验)。在这一技术中，由剌激的PC12M1细胞得到的条件培养基可在真空条件下直接用于硝基纤维素膜(不须预先浓缩)，然后可类似地探查该膜的免疫印迹情况。通过分离PAGE上分泌的APP，可进行详细的浓度-反应和时间-依赖性研究。这些研究的结果与圆点-印迹研究的结果极其一致。因此可采用新化合物和也采用圆点-印迹技术及1小时温育，完成对M1ACnR转染细胞的APP分泌的研究。在试验中，一些化合物如AF261、AF263、AF265和AF267为完全促进剂。在用CCh的延长的孵育期中，m1ACnR-调节的APP分泌的脱敏作用与本发明的部分促进剂相比更强烈。当考虑到花生四烯酸(A4)释放信号以及Emmerling等(BBRC 197292-297，1993)有关AA的释放是与对APP分泌的剌激有关的建议时，上述解释就是非常有吸引力的了。我们的数据表明一些新化合物在临床用于长期的细胞-有关的低APP水平时优于高效促进剂。在AA释放试验中表现出最小的脱敏作用的化合物是AF265和AF267。用AF265或AF267孵育24小时后(均于100μm)对细胞-有关的APP的测量说明APP水平下降了，而当用AF267时更强一些并几乎与CCh效果类似，当用AF265时效果较弱。
用m1ACnR稳定转染的细胞培养基中APP的分泌数据清楚地表明一些新化合物可剌激APP分泌，因而对减少体内淀粉样蛋白的积累有贡献。然而，使组织培养数据外推到体内情况下，那么较优选的是能够证明化合物也能在脑中剌激APP分泌。最终通过大鼠大脑皮质切片研究APP分泌。在一典型试验中，先从新剥离的组织中立即制备大鼠大脑皮质切片，通过McIlwain Tissue Chopper(300×300micron)在两个垂直方向上混合，用氧气-饱和的Kreb缓冲液漂洗3次。于37℃用上述缓冲液使洗过的切片平衡，平衡步骤之后(这是为除去切片计划产生的细胞残余所需的)，将缓冲液转化成含50μg/ml BAS(作为蛋白质载体)和蛋白酶抑制剂鸡尾酒剂(0.1mM PMSF和各5μg/ml的亮肽素、胃酶抑素和抑肽酶-A)的Krebs缓冲液。将切片浸放塑料试管中，并用指定浓度的试验化合物在37℃激活1小时(在某一试验中为2小时)。在温育结束时，通过离心收集缓冲样品，分析蛋白质含量，分成等量的蛋白质并用22C11抗-APP单克隆抗体进行免疫印迹，采用PAGE与采用培养细胞的试验类似进行。分泌的APP看起来有两条蛋白质带，为具有表现分子量117KDa(主带)和90KDa(次带)。这些带与APP751和APP695的分泌型是对应的(APP的主要含-Kunitz形式和不合Kunitz形式)。或者，它们分别对应于分泌的APP751的成熟形式和不成熟形式(非一糖基化的)。目前，还缺乏足够的证据来区分这两种可能性，因为在这些研究中采用的22C11单克隆抗体能识别所有形式的分泌APP。例如CCn或AF267(均0.1mM)与受控的APP分泌相比时，可由鼠大脑皮质切片增强APP的分泌2-3倍。这对于117KDa和90KDa蛋白质带来说都是明显的。
大脑皮质切片的APP分泌的观察结果是独特的，目前，仅有的体外脑组织APP分泌的证据来自Nitsch等(PNAS 905191-5193，1993)，他们报道了对鼠海马切片的电剌激可增加APP释放。值得注意的是，他们的研究并未包括用受体促进剂剌激的情况，因而我们的结论是新的，因为我们首先证实通过任何受体配体，特别是诸如AF267的M1促进剂，可调节脑组织中APP的分泌。可在鼠皮质切片剌激APP分泌的化合物是优选的。这样的化合物可被认为是本发明的所有促进剂，它们可剌激对第二信使如PI＞25％的控制。这些独特的结果表明了一些化合物减慢早老性痴呆病人大脑中A4-淀粉样蛋白肽的沉积。
试验6用m1ACnRs转染的细胞培养物和鼠皮质切片中Tau蛋白质的磷酸化Tau(τ)是一种神经元特异性微管相关的蛋白质，它在轴突中很多。Tau表现为几种异构体，均源于单一基因的选择性连接(人体tau有六种异构体，具有352-441个氨基酸)。它在神经元轴突微管的稳定化中起作用；它与微管的结合是通过在特定位点的磷酸化调节的(Mandelkow and Man-delkow，TIBS 18480-483，1993)，这种结合相应地调节轴突的生长和稳定(Baas et al，J.Cell Biol.1151333-1344，1991；Mattson，Brain Res.582107-118，1992)。除了淀粉样蛋白积沉斑，早老性痴呆病人的另一标志为神经原纤维束(NFTs)中Tau或Tau-衍生物的累积。这些束可能反映了在患病脑组织中死亡的神经元细胞的最终产物形式。大量研究已证实了在AD病人死后大脑样品中tau蛋白质磷酸化作用的变化。这一现象最好被写为采用单克隆抗体ALZ-50时免疫反应活性增加，这一抗体可在这样的脑样品中识别tau的高度-磷酸化形式(Vincent and Davies，PNAS 874840-4844，1990；Vincent and Davies，Brain Res.531127-135，1990)。因此，这说明了在tau-特异性激酶/磷酸酶间精细平衡的改变可能与AD中神经元细胞的死亡过程有关，因此对这种可能存在的不平衡的修正具有潜在的治疗价值。
因此，在用CCh或一个试验化合物剌激之后，研究用m1AChR稳定转染的细胞培养物中tau蛋白质的磷酸化水平，这是采用单克隆抗体tau-1进行的，它仅识别脱-磷酸化的tau异构体，而不识别磷酸化的tau异构体(Mandelkowand Mandelkow.TIBS 18480-483，1993)。在用促进剂温育细胞或鼠皮质切片的各个阶段，用PBS洗细胞或切片3次，在含0.2mMEDTA的PBS中刮下并于10,000×g离心5分钟。分析所得的膜的小丸的蛋白质含量，将等量蛋白质上样于PAGE上用tau-1抗体进行免疫一印迹，对免疫活性的测量与APP的研究类似(采和视频测密术)，除了过氧化物酶-偶合的第二抗体是用加强的化学发光(ECL)技术识别的(KitRPN-2109；Amersham，UK)。
值得注意的是，CCh或受试促进剂都可增加tau-1的免疫-反应活性，而这种增加被阿托品完全阻断。CCh-调节的tau-1免疫-反应活性的显著增加可在用毒蕈碱配体剌激之前、在用NGF(50ng/ml)培养了3天的细胞中观察到。采用不同浓度的CCh或受试促进剂进行类似的试验，说明了tau-1免疫-反应活性增加需要较高的配体浓度(10-100μm)。
在用CCh和本发明化合物剌激之后鼠大脑皮质切片中的磷酸化作用的比较也被测定了，令人惊异的是，受试的毒蕈碱促进剂还可抑制tau磷酸化。
因此，毒蕈碱促进剂可通过活化细胞培养物中，及更重要的活化脑切片中的转染m1AChR而抑制tau的磷酸化。而且，这些促进剂的作用看起来是长期的，即使用100μm配体温育细胞至少3天之后也是明显的。这些结果表明选择性M1-促进剂可抑制tau的磷酸的化作用。
据我们所知，这些结果是新的，迄今为止还没有别人证实早老性痴呆病人体内的胆碱能缺乏与这一疾病患者大脑神经原纤维束(tangles)中很典型的磷酸化的tau蛋白质异构体的积累二者间的联系。而这些新的结果可能与通过M1促进剂延缓早老性痴呆疾病的发展有关联。
结论M1-促进剂具有一系列作用。因此，令人惊奇的是，m1促进剂的作用机理比最初想象的更为复杂。下面活性是已在体外证实与m1促进剂有关的(也可能体内)1.与m1受体的结合和对m1受体的活化；2.对选择性G-蛋白质的特定活化(如Gq而非Gs)；3.类神经营养作用和与NGF的协同作用；4.淀粉样蛋白前体蛋白质(APP)的分泌和β-淀粉样蛋白的减少；5.去磷酸化τ蛋白质比例的增加；
6.类NGF作用。
所有这些作用在模型中都是有内在联系的，其中m1AChRs的活化产生相关的串联行为。隐含的m1促进剂活性的这些复杂的机理可与一通常的方案相联系，而这一方案可解释SDAT和AD病人体内APP的不正常代谢，类NGF缺乏和胆碱能缺乏。因此，类似于本发明的m1促进剂在防止淀粉样蛋白的生成上是有意义的，而这是通过选择性和正向增强分泌酶(secretase)的代谢通路进行的，而且由于它们与NGF的协同作用，它们也可增强AD中神经营养(neu-rotrophine)作用。因此，m1促进剂可用于胆碱能代替法，并且也可用于延缓AD的发展。作为m1促进剂的本发明化合物是相对较小的分子，它们具有类神经营养作用并可剌激APP的释放和正常代谢，还可增加去磷酸化的(或减少磷酸化的)tau蛋白质。因此，利用m1促进剂对细胞的治疗可能使APP的代谢从淀粉样蛋白基因溶酶体途径转变成正常的分泌途径，而最终AD的胆碱能药治疗对于β-淀粉样蛋白的沉积具有较长期的效应(也可参考Lahiri et al，Biochem.Int.28853-860，1992)。而且，由于本发明某些促进剂在受控情况下，特别在NGF的存在下，表现出类-NGF作用，因此这些化合物在未来对AD/SDAT的治疗中具有特别重要的价值。在这种情况下，轴突的过度生长可得到较好的控制。而且，在NGF存在下，本发明化合物对轴突的过长具有长期的有益的作用。因此可以推测对AD/SDAT病人的未来可能的治疗，在将诸如NGF的这些生长因子与m1促进剂一起施用时比仅只施用生长因子本身需要比较少次的施用。值得注意的是，由于这一化合物不能越过血脑屏障，因此，将这一化合物施用到脑部是最困难的。一旦解决了这个问题(例如通过特殊的传送系统)，则还需要重复施用类-NGF化合物。在这一方面，M1促进剂可以减少所需的NGF重复施用的次数，这是因为这些促进剂延长了NGF作用时间(至少在体外)。而且，对两个AD病人的临床NGF试验(icv)表明具有严重的副作用(剧烈疼痛、精神错乱、最低智力评分的降低)，(3rdSpringfield Symposium on Alzheimer′s Disease，May 11-15，1994，Sprinfield，Il.，USA)。与NGF具有协同作用的、诸如本发明化合物M1促进剂的使用，在减少人体内与NGF相关的副作用方面具有重要的价值，这是因为可使用较低剂量的NGF。
试验7药理和毒性描述通过观察静脉或口服(小鼠)或口服(通过胃、大鼠)施用3-6剂量水平的各个物质后动物的反应进行研究。结果概况列于表5中。
施用之后不同时间间隔(10、20、30、45、60、120、24(0分钟及24小时)对动物普通行为、反射和自律作用的变化进行详细的观察，施用试验化合物24小时后记录死亡率。采用Tele-温度计(Model 46 TUC)测量鼠体温。各种药理和行为参数包括流涎、鼻和嘴周围变红、血泪症、镇静作用、共济失调、青紫、肿瘤、抽搐、体温降低、角弓反张、呼吸系统疾病、腹泻、咬、立毛、死亡，瞳孔直径变化，转圈(rotarod)、低-或高-活性状态以及发出声音。一些试验化合物直到500mg/kg(p.o.小鼠和大鼠)量时还是无毒性的。
表5对小鼠或大鼠的药理及活性描述
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表5.(续)
表5的关键词1.流涎 8.降温2.大鼠 9.瞳孔扩大3.流泪 10.呼吸困难4.共济失调 11.腹泻5.发绀 12.啃酸6.震颤死亡(率)7.抽搐结果的讨论AF160AF160与AF102B对比，是一个对中枢比外周更加有力的毒蕈碱促进剂(例如降温与流延的关系)，并且毒性少五倍。过于化合物明显结果是缺乏震颤的大鼠适于最高试验剂量(500mg/kg.口服)，并且震颤的大鼠的口服剂量＞125mg/kg。用AF160的甲基类似物，命名为AF160检测同样的模型，所用的小鼠和大鼠都没有震颤，剂量为口服500mg/kg，小鼠比大鼠对这个化合物更加敏感，在低剂量下，产生对于外周和中枢边缘的效果。
对于大鼠，AF160是一个有力的促进剂，在低到25mg/kg剂量时表现明显。得到对降温和咬的EP50值，症状的范围和严重性是剂量相关的，低温效果长久持续在4小时以上。
AF160引人注意的四个方面1.化合物CNS活性很明显，强于PNS活性(例如在低剂量下发生降温而不是流诞)。
2.据观察，存在着CNS选择性但不是所有CNS效果(例如降温与震颤缺乏的关系)。
3.观察效果的持续时间是长的。
4.在最高剂量水平500mg/kg时未见到小鼠和大鼠的死亡。
AF160(Des)在对大鼠给药125mg/kg后，45分钟观察到4个以上小鼠的流诞，降温和腹泻，增加剂量至500mg/kg后，每组都有一些动物表现出了症状的加强。此外竖毛和镇静变成了明显的，降温效果不是剂量相关的。没有其它的中枢或自治效果是通过这个化合物产生的。化合物对于胆碱能的边缘效果相对是无活性的。在AF160(Des)情况下，大鼠口服剂量大于246mg/kg P.O.可诱发出边缘效果。
在对小鼠给药AF160(Des)240mg/kg后，观察到流泪，腹泻和瞳孔放大。在高剂量下，直至1000mg/kg，附加的症状如流诞，镇静和降温是明显的，大多数症状的范围和严重性(除流泪外)是剂量相关的，甚至在最高剂量水平1000mg/kg未观察到死亡。1mg(阈值量)AF160(Des)用于眼中，15分钟内产生瞳孔放大，作为对照，阿托品用作对于它的已知定位瞳孔扩大效果的参考药，低至40μg的剂量，45分钟之内产生瞳孔放大，这一结果清楚地显示了AF160(Des)诱导的瞳孔放大源于中枢。
AF163大鼠在50到400mg/kg剂量范围内，鼻子和咀流涎及发红是唯一由这个化合物产生的效果，这些效果发作时间短(10min)，持续时间也短(20min)。一些动物表现出的流诞是与剂量相关的。在100mg/kg剂量水平下只发现一种动物的鼻圈发红。最后，在对大鼠给入这种化合物后，仅观察到自治效果。
小鼠在最高试验剂量(400mg/kg)下，除一种动物表现出发声外，这个化合物没有任何其它明显的效果。小鼠在AF163至最高试验剂量(400mg/kg口服)下，没有检测到明显的外周和中枢边缘效果，可以认为AF163是以同样的方法作为RS86二硫代类似物AF160的前体(参见Bolliger et al，inAlzheimer’s and Parkinson’s DiseaseStrategies in R &amp; D，eds Fisher et al.Plenum Press.pp.585.1986)。
AF177
小鼠在给药31mg/kg后10分钟，观察到降温，活动减退和震颤。增加剂量到62mg/kg以后，一些症状增加，对4/4小鼠给药后，20分钟观察镇静，共济失调，Straub-taill和转圈后摔例。给药后30分钟发生1/4小鼠的死亡。当增加剂量到125、250和500mg/kg时，观察4/4小鼠的流涎，痉挛和死亡，然而发生和持续的症状逐渐变得更加严重。计算的ED50值显示AF177主要具有中枢效果。可以认为AF177是对于中枢活性和有力的毒蕈碱促进剂的前体。
AF178小鼠在给药60mg/kg一个小时后，观察到运动原活性减少，流涎，流泪和腹泻。将剂量增加到500mg/kg产生附加症状如呼吸困难，转圈(rotarod)震颤和瞳孔扩大的减少。大多数症状的和程度是和剂量相关的。总之，增加剂量延长活性，例如腹泻，震颤，瞳孔扩大等持续大约4小时。值得注意的是在给药500mg/kg后20分钟内一种动物出现心悸，持续10分钟。虽然500mg/kg的剂量产生明显的毒理学症状，但没有死亡的记录，因此估计LD50的剂量高于500mg/kg。
对大鼠给药AF178 62.5mg/kg，唯一的明显症状是流涎。增加剂量到125mg/kg出现更多的明显的症状，如血泪症，降温，腹泻和啃咬。这些症状的范围和严重性随着剂量口增加而加强，仅有一只物在500mg/kg剂量注射5分钟后出现明显的呼吸困难。此化合物可以具有比较宽的安全范围。
AF180对大鼠给药AF180 125mg/kg，产生的唯一症状是流涎，给药后20分钟内症状变得明显并持续40分钟，进一步加大剂量至500mg/kg，流涎的持续时间增加到230分钟。在这一剂量水平下，注射后15至240分钟三只动物有降温的记录。在这一剂量下，未观察到中枢或自治效果。
对小鼠给药125mg/kg后20分钟，观察到降温和瞳孔扩大，剂量增加到500mg/kg后，每组都有一些动物表现出症状的加强，并除了流涎外，流泪和镇静变得明显。此外，给药500mg/kg后，这些症状的持续时间超过15小时。这个化合物没有产生中枢或自治效果。
AF185对小鼠给药AF185 62.5mg/kg后，观察到瞳孔扩大。剂量加大到500mg/kg，在给入这种化合物后，出现明显的附加症状如，流涎和降温。在甚至是最高剂量下(500mg/kg)也未观察到死亡现象。
对于大鼠，在最高试验剂量(500mg/kg)，除观察到仅有一只动物鼻圈和咀发红外，这个化合物缺乏任何其它的明显效果。得出的结论为AF185是个非常安全的化合物。
AF261对于大鼠，由AF261 7.5mg/kg产生的唯一症状是降温(典型的CNS效果)。给药后10分钟内，症状明显，持续50分钟。增加剂量到15.6mg/kg后，10分钟内出现明显的附加症状，如流涎，血泪症，活动减退，共济失调和腹泻。剂量加大到250mg/kg，出现明显的附加症状，如，鼻和口周围发红，震颤，抽搐，角弓反张，啃咬和竖毛。这些症状在给药后5-10分钟减轻。这些症状的严重性和范围是剂量相关的。在高试验剂量(250mg/kg)给药后45分钟出现4/4大鼠死亡。
AF265对大鼠由250mg/kg的AF265产生的唯一症状是降温(典型的CNS效果)。给药后10分钟内，症状明显并持续110分钟。给入该化合物未观察到中枢和自治效果。因此该化合物明显地只与CNS效果有关。
试验8对于天然大鼠AF134的影响。
对于天然鼠在连续的有效(passive avoidance)的试验中估测AF134对于其记忆和学习能力的影响。行为的paradigm和装置已在下文描述Fisher et al.Neurosci.Lett 102325(1989)。用下列之一剂量腹内给药AF1341，5，10mg/kg和一组接受盐水(1mg/kg，腹内施给)对4组(20只/每组)大小为200-300g，3-4个月(Charles River Breeding UK)的天然雄性Spraue-Dawley大鼠作试验。AF134试验的大鼠在休克前30分钟注射该化合物的休克前试验大鼠的记忆潜在力与(休克后60分钟注射该化合物)休克后试验大鼠的记忆潜在力之间没有显著的区别。
另一个试验的paradigm是用天然大鼠在8-臂旋杆架中(8-arm radial arm-maze)对AF134与东茛菪碱(是一种抗毒蕈碱化合物)做比较(行为的paradigm和装置描述于Fish-er et al.Neurosci.Lett.102325.1989)。一组14只天然大鼠在旋杆架转动前20分钟用药东茛菪碱(0.2ml/kg，腹腔)。或盐水(1mg/kg腹腔)所有的杆臂装上诱饵，每只大鼠两次试验间隔3天接受两次试验10天训练后，然后进行。用AF134(5mg/kg腹腔)对盐水(1ml/kg腹腔)对同样的大鼠重复同样的试验。如预料的那样东茛菪碱在使用的剂量下显示了典型的抗毒蕈碱“遗忘的”效果。然而AF134没有使大鼠的行为产生任何的改变。
对M1(基于结合的研究)和M3毒蕈碱受体(基于荷兰猪回肠制备)有拮抗活性的AF134并不能产生识别效果的缺陷，因此可用于运动疾病，帕金森氏病，综合帕金森氏病和阿尔茨海默氏病，噪狂抑郁病，人脑损伤和在治疗急性鼻炎，消化道溃疡和哮喘病中的各种末梢障碍的治疗。
试验9 AF160和AF102B-旋臂架的动物模型的行为研究。
在注射了AF64A的大鼠(1.5nmole/2μl/侧)的逆向记忆缺乏中，研究了AF160(3和5mg/kg腹腔)和AF102B(3mg/kg腹腔)的剂量的潜在的有利效果。对于一定程度的胆碱能机能减退的动物模型模拟物是SDAT(Fisher et al.J.Pharma-col.Expl.Therap.257392-403，1991)。80只雄性Sprague-Dawley大鼠4-6个月大小(340-580g)用于这个研究中。操作和行为试验之间的间隔时间是2-3个月。在开始行为试验以前的一周，把大鼠放到各自的笼子中，限制食物，一直到它们的体重约为其大鼠自由喂养重量的85％为止。然后，为维持体重恒定，大鼠每天接受5-6片的Altromin(15g)。大鼠可以自由饮水。1天12小时照明(600-1800)并且行为试验在早晨期间进行。
行为试验注射了AF64A40只大鼠和注射了盐水的40只大鼠随意地分成4个亚组并分别配给AF160 3mg/kg、AF160 5mg/kg，AF102B 3mg/kg(10mg/kg，腹腔)和DDW。在行为试验的开头的两天期间，按照8杆诱饵过程(8 out of 8 RAM-baiting-procedure)培养大鼠，以便于使它们熟悉旋臂架和加强小丸(精确为45mg)。在这个步骤中，把大鼠放于中心区域，并允许自由进入所有8个诱饵架。当所有8个小丸已被收集或在15分钟结束时终止这一步骤，这是第一次。第三天和第四天期间仅把小丸放在杆架末端，另外，其它过程与预训练是一样的。进行第二周的试验。这一期间在试验前每天给药AF160、AF102B或DDW(作为对照)一次，共5天。
数据分析在旋臂架中的所有动作，消逝的时间还有准确和不准确的反应都作了记录。为了评价AF160或AF102B在与作为基本行为的训练期间对照的试验期间的效果，做了具有重复变量的(一组训练和试验的天数)和2个非重复的变量(注射AF64A/盐水，并且用各种剂量的AF160和AF102B或DDW处理)试验的3-维(Way)ANOA(2×4×2)。用简单的主要效果对照品完成了后特定对照。(post-hoc comparisons)结果至于参与的8个中的正确的选择，发现了在组×处理×星期之间的明显的相互影响[F(2/48)＝3.95；P＜0.025]。更准确地说，在训练和药物施给期间，注射AF64A的大鼠的正确选择明显少于注射盐水的大鼠(P＜0.001)。第二个星期，两种个药物AF102B(3mg/kg)和AF160(3mg/kg)与训练期间比较，注射AF64A的大鼠的能力得到提高(P＜0.001，各自地)。第2周期间内，两组，AF160(3mg/kg)和AF102B(3mg/kg)，具有同样的行为能力，明显高于注射了用水处理的AF64A的大鼠(P＜0.05)。5mg/kgAF160对此参数没有明显的影响。在与注射了盐水的大鼠对照中，用水处理的鼠的行为能力在第二星期比第一星期(P＜0.01)提高了(5％)。用AF160(3mg/kg)处理的鼠(P＜0.001)也具有类似的改善(7.5％)。AF102B(3mg/kg)对注射盐水的鼠在此参数上没影响。
关于总的失误，在组×处理×星期之间存在明显的相互作用[F(3/64)＝3.49；P＜0.025]。在两个星期中，注射AF64A大鼠的失误明显高于注射盐水的大鼠(P＜0.001)。注射AF64A的所有4组大鼠的失误在第二个星期中明显低于第一个星期AF64A＋水－20％(P＜0.01)，AF64＋AF160－3mg/kg－16％(P＜0.001)，AF64A＋AF160－5mg/kg－15％(P＜0.02)以及AF64A＋AF102B－3mg/kg－30％(P＜0.001)。虽然所有四组的能力都得到了提高，但只有AF102B－3mg/kg的能力高于AF64A＋水的能力，以盐水注射的鼠AF160－3和5mg/kg与第一周对比第二周的能力有明显的提高(分别为P＜0.01，P＜0.001)，AF102B-3mg/kg产生了能力的衰退，这组在第2周的失误多于第一周的失误(P＜0.001)。
关于总的时间，在组×处理×星期之间存在着明显的相互影响[F(2/48)3.29；P＜0.05]。注射AF64A组在时间上有所提高，除AF64＋AF160－5mg/kg；AF64A＋水－31％(P＜0.01)，AF64A＋AF160－3mg/kg－(47％)(P＜0.001)和AF64A＋AF102B 3mg/kg－(21％)(P＜0.01)外。注射盐水的大鼠在盐水＋水－(54％)(P＜0.001)时和在盐水＋AF1603mg/kg－(37％)(P＜0.001)时提高了时间效率。AF102B对注射盐水的鼠在这个参数上没有效果，可能是由于底价(floor)效果。AF160-5mg/kg并不明显地影响注射盐水的鼠能，尽管能观察到了有提高的趋势。
结论1.用AF64A(1.5nmole/2μl/测(side))注射的大鼠显示与注射盐水的鼠比较正确选择，失误的数量和总的时间均明显降低。
2.AF160(3mg/kg)明显地提高了注射AF64A大鼠(与安慰剂对比)正确选择和总时间参数上的能力。较高剂量5mg/kg与基础物(但不是安慰剂)对比仅影响失误的数量。
AF160(Des)-Morris水杆架(MWM)试验。
这一研究的目的是评价试验物质AF160(Des)对逆转识别特性的能力，是根据Fisher et al.J.Pharmacol Exptl.Ther-ap.257392-403，1991的方法，经AF64A注射的大鼠用MWM试验。
用AF160(Des)的2个剂量进行试验1和3mg/kg口服。38只用AF64A(3nmol/2μl/测(sides))-和42注射只用的大鼠随机地分成四组。并配以不同剂量的AF160(Des)(1和3mg/kg，口服)或DDW(10ml/kg，口服)。试验以前60分钟每天给药一次，共5天。
在行为试验期间，没有连续的付作用，得到下列结果1.注射AF64A(3nmol/2μl/side)导致明显的能力衰退，这是由逃脱的潜在力和路径长度两个参数显示的。
2.AF160(Des)3mg/kg提高了第三训练组的注射AF64A和盐水大鼠的能力。
积极的效果揭示进一步使用各种剂量的化合物以便于测试对于认识和记忆缺乏可能的有利效果。
AF185-消极避免(Passive Avoidanec(PA))这是研究AF185以各种剂量对于AF64A试验的大鼠的消极避免力(passive avoidance retention)的作用。
方法双测注射AF64A(3nmol/2ml/side icv)以产生动物模型(Fisher et al.J.pharmacol.Exptl，Therap.257392-4031991)。操作后的四个星期，注射AF64A和盐水的大鼠随机地每10-11只分成四组。三组配以不同剂量的AF185(1，5，10mg/kg口服)处理并且一组接受DDW(10ml/kg)。在振动(shock)迅速给药AF185，72小时后测试大鼠，迅速给药AF185，详细的试验参见Fisher et al.J.Pharmacol.Exptl.Therap.257392-403 1991。
结果初始和保留的潜在力的测试是由二个方面ANOVA(2×4)分别分析的；注射AF 64A/盐水对，不同剂量的185或DDW。
关于初始的潜在力，任何组之间这种初始的潜在力没有明显的区别。
关于保留的潜在力，发现了组和试验之间的相互影响(F(3/75)＝22.31；P＜0.001)。简单的效果对照显示用DDW的AF64A大鼠的保留潜在力明显短于用DDW试验的盐水大鼠(P＜0.001)。用AF185-1.5或10mg/kg试验的AF64A大鼠的保留潜在力明显长于用AF64A＋DDW试验大鼠(p＜0.001)。没发现其它明显的不同。
结论1.注射AF64A的大鼠显示了对照注射盐水大鼠保留潜在力明显的减少。
2.用AF185(1.5和10mg/kg)试验的注射AF64A大鼠显示了与对照动物类似的保留能力。
3.AF185可能是一个有力的化合物，用于治疗像阿尔茨海默氏疾病表现出的那些记忆障碍。
下面给出本发明实施例具体化合物对应的IUPAC系统命名法命名，连同本文中所用的编码号2，8-二甲基-1-氧代-1-硫杂-4，8-二氮杂-螺-[4.5]癸烷-3-酮(AF262)；3-乙基-8-甲基-1-氧杂-4，8-二氮杂-螺[4.5]癸烷(AF268)；2，8-二甲基-1-氧杂-8-氮杂-螺[4.5]癸烷(AF264)3，8-二甲基-1，4-二氧杂-8氮杂-螺[4.5]癸烷-2-酮(AF274)；2-乙基-4，8-二甲基-1-硫杂-4，8-二氮杂-螺[4.5]癸烷-3-酮(AF272)；3-甲基-1-氧杂-4-硫杂-8-氮杂-螺[4.5]癸烷-2-酮(AF269)；3-乙基-8-甲基-1-氧杂-4-硫杂-8-氮杂-螺[4.5]癸烷-2-酮(AF271)；
2-甲基-1-硫杂-4，8-二氮杂-螺[4.5]癸烷-3-酮(AF263)；3，8-二甲基-1-氧杂-4-硫杂-8-氮杂-螺[4.5]癸烷-2-酮(AF265)；2，8-二甲基-1-氧杂-4，8-二氮杂-螺[4.5]癸烷-3-酮(AF260)；2，4，8-三甲基-1-硫杂-4，8-二氮杂-螺[4.5]癸烷-3-酮(AF266)；2-乙基-8-甲基-1-硫杂-4，8-二氮杂-螺[4.5]癸烷-3-酮(AF267)；2，8-二甲基-1-硫杂-4，8-二氮杂-螺[4.5]癸烷-3-酮(AF261)；2，8-二甲基-1-氧杂-3，8-二氮杂-螺[4.5]癸烷-2-烯-4-酮(AF238)；2，8-二甲基-1，3，8-三氮杂-螺[4.5]癸-1-烯-4-酮(AF230)；3-乙基-8-甲基-1，3，8-三氮杂-螺[4.5]癸-1-烯-4-酮(AF220)；1-乙基-8-甲基-3-氧杂-1，8-二氮杂-螺[4.5]癸-2-酮(AF174)；8-甲基-1-氧杂-3，8-二氮杂-螺[4.5]癸烷-2-硫酮(AF165)；3-乙基-8-甲基-1-氧杂-3，8-二氮杂-螺[4.5]癸烷-2-酮(AF172)；8-甲基-1-氧杂-3，8-二氮杂-螺[4.5]癸烷-2，4-二酮(AF169)；3-乙基-8-甲基-1-氧杂-3，8-二氮杂-螺[4.5]癸烷-2，4-二酮(AF180)；4-丁氨基-8-甲基-1，3，8-三氮杂-螺[4.5]癸烷-2-酮(AF189)；8，N，N-三甲基-1，3，8-三氮杂-螺[4.5]癸-1，3-二烯-2，4-二胺(AF194)；甲基-(8-甲基-2-甲基硫烷基-1，3，8-三氮杂-螺[4.5]癸烷-1，3-二烯-4-基)胺(AF193)；8-甲基-2-甲基硫基-1，3，8-三氮杂-螺[4.5]癸-1，3-二烯-4-基胺(AF192)；4-甲氧基-8-甲基-2-甲基硫基-1，3，8-三氮杂-螺[4.5]癸-1，3-二烯(AF191)；2，8-二甲基-1，3，8-三氮杂-螺[4.5]癸-1-烯(AF190)；3-乙基-2-乙基硫基-8-甲基-1，3，8-三氮杂-螺[4.5]癸-1-烯-4-硫酮(AF170)3-乙基-2-乙基硫基-8-甲基-1，3，8-三氮杂-螺[4.5]癸-1-烯-4-酮(AF188)；8-甲基-2-甲基硫基-1，3，8-三氮杂-螺[4.5]癸-1-烯-4-酮(AF187)；8-甲基-2，4-二(甲基硫基)-1，3，8-三氮杂-螺[4.5]癸-1，3-二烯(AF177)；8-甲基-4-甲基硫基-1，3，8-三氮杂-螺[4.5]癸-3-烯-2-硫酮(AF183)
4-乙基硫基-8-甲基-1，3，8-三氮杂-螺[4.5]癸-3-烯-2-硫酮(AF176)；3-乙基-8-甲基-1，3，8-三氮杂-螺[4.5]癸烷-2，4-二硫酮(AF164)；8-甲基-1，3，8-三氮杂-螺[4.5]癸烷-2，4-二硫酮(AF173)；1-乙酰基-8-甲基-1，3，8-三氮杂-螺[4.5]癸烷-2，4-二酮(AF164)；3-甲基-1，3，8-三氮杂-螺[4.5]癸烷-2，4-二酮(AF179)；3，8-二甲基-1，3，8-三氮杂-螺[4.5]癸烷-2，4-二酮(AF178)；3-乙基-1，3，8-三氮杂-螺[4.5]癸烷-2，4-二酮(AF160Des)；3-乙基-8-甲基-1，3，8-三氮杂-螺[4.5]癸烷-2，4-二酮(AF160)；3-乙基-8-甲基-4-硫代(C＝S)-1，3，8-三氮杂-螺[4.5]癸烷-2-酮(AF182)；8-甲基-3-(4-吡咯烷-1-基-丁-2-炔基)-1，3，8-三氮杂-螺[4.5]癸烷-2，4-二酮(AF197)；3-(丙-2-炔基)-1，3，8-三氮杂-螺[4.5]癸烷-2，-二酮(A186)；3-叔丁基-8-甲基-1，3，8-三氮杂-螺[4.5]癸烷-2，4-二酮(AF213)；8-甲基-3-(丙-2-炔基)-1，3，8-三氮杂-螺[4.5]癸烷-2，4-二酮(AF185)；3-叔丁基-8-甲基-2-硫代(CS)-1，3，8-三氮杂-螺[4.5]癸烷-4-酮(AF184)；3-乙基-8-甲基-2-硫代(CS)-1，3，8-三氮杂-螺[4.5]癸烷-4-酮(AF181)；3-乙基-8-(丙-2-炔基)-1，3，8-三氮杂-螺[4.5]癸烷-2，4-二酮(AF196)；5-(1-甲基哌啶-4-基)-2-硫代(CS)-咪唑烷-4-酮(AF195)；5-甲基-2-(1-甲基哌啶-4-基)-噻唑烷-4-硫酮(AF275)；3-(丁-2-炔基)-8-甲基-1，3，8-三氮杂-螺[4.5]癸烷-2，4-二酮(AF199)。
现已对本发明进行了具体地描述，特别是要考虑实例说明和其它的具体实施方案，本领域技术人员会注意到可以作很多的改变和改性，本发明不受具体描述的实施方案的限制，相反，其构思，范围和其精神显示均包括在下面的权利要求书之中。
权利要求
1.式I，II，III，IV，V，VI，VII，VIII和IX化合物及其药学上可接受的盐，由结构上具有叔氮原子的所述化合物得到的季铵化合物，对映体及外消旋体 其中，X是＞O，＞S，＞NR0；＞C＝S，＞C＝NR0，T是-C(Q)＝或-N＝；Y为＞C＝O，＞C＝CRR′，＞CHOR″，＞O，＞S或＞NR0；Z是＞O，＞S，＞C＝O，＞C＝S，＞C＝NR0，＞C＝CRR′，CRR′，CHOR″，或＞NR0；W是＞O，＞S，＞C＝O，＞C＝S，＞＝NR0，＞C＝CRR′，＞CHOR″，或＞NR0；Q和Q′分别独立地选自OR，SR，NRR′和R；X′和Z′分别独立地选自＞C＝O，＞C＝S和＞C＝CRR′；以及R，R′，R″，R0，R*和R分别独立地选自H，C1-6烷基，C1-6烷氧基，C2-6羟烷基，C2-6链烯基，C2-6炔基，苯基和被一，二或，三个苯基取代的C1-6烷基，同时R″和R0也可独立地选自C1-6烷酰基；以及A环和螺-碳原子一起构成含一个或两个氮原子的桥环或非桥环，A环优选选自结构式K，L，M，N，P和S，即 其中每个结构是未取代的或是被1-3个选自C1-6-烷基和羟基的取代基取代，在结构K和L中，桥的一端连在1位，另一端连在4或5位，m是1，2或3；n和p分别是0，1，2或3，条件是n＋p＝1－3；R1选自氢，C1-6烷基，C2-6链烯基，C2-6炔基，C3-7-环烷基，被C1-6个卤原子取代的C1-6-烷基，羟基-C1-6烷基，C1-6-烷氧基，C1-6烷硫基，C1-6-烷氧基-C1-6烷基，羧基-C1-6烷基，(C1-6烷氧基)羰基-C1-6-烷基，氨基-C1-6-烷基，单-(C1-6烷基)氨基-C1-6-烷基，二-(C1-6-烷基)氨基-C1-6-烷基，2-氧-吡咯烷-1-基-甲基，芳基，二芳基羟甲基，被一个或两个芳基取代的C1-6-烷基，C1-6烷酰基和芳基羰基；芳基是指未取代的苯基或被1-3个选自卤素，C1-6-烷基，C1-6-烷氧基和CF3的取代基取代的苯基；R2和R3独立地选自C1-4-烷基；其假设条件是所述五元环除螺-碳原子外至少含一个环碳原子，两个邻近的环原子不能同时是氧原子以及(ia)在式I中，-W-Z-Y-X-不是-C(＝O)-NH-C(＝O)-N(烷基)-，-C(＝O)-NH-C(＝O)-NH-，-O-C(＝O)-CRR′-O-，或-O-C(＝O)-CRR′-S-；(ib)在式I中，当A环是N-取代的哌啶环时，-W-Z-Y-X-不是-NR0-CRR′-O-，NR0-C(C＝O)-CRR′-O-，-NR0-CRR′-CRR′-S-或-NR0-C(C＝O)-CRR′-S-，(ic)在式I中，当-W-Z-Y-X-是-C(＝O)-NH-C(＝O)-O-时，环A不是奎宁环，(ii)在式I中当-W-Z-Y- X-是-C(＝O)-N(Ph)-NH，-NH-N(Ph)-C(＝O)-NH-，-NR0-NR0-C(＝O)-或-NR0-NR0-C(＝S)-NR0-时，A环不是N-甲基哌啶环，以及当-W-Z-Y-X- 是-NR0-NR0-C(＝S)-NR0-时，A环也不是未取代的哌啶环；(iiia)在式III中，A环不能被两个苯基取代，(iiib)在式III中，当Q是NRR′及W是(C＝O)时，X不是O，(iv)在式VI中，当Y是CRR′以及X＝Z＝O或S，或X和Z中的一个是O，另一个是S时，R*和R中至少一个是H；(V)在式VI中，当Y是CRR′，X是O或S以及A环是N-取代的哌啶环时，Z是除N-CHO以外的NR0；(vi)在式VI中，当X是O，Y是NR0及Z是C＝O或C＝S时，或者A环是桥环，或者R*和R中至少一个不是H；(vii)在式VI中，当-X- Y-Z-是-O-C(＝O)＝NH-，-O-C(＝S)＝NH-，-O-NR0-C(＝O)-或-O-NR0-C(＝S)-以及R0是H或烷基时，A环不是哌啶环；(viii)在式VII中，当Z是O时，Q是SR或NRR′，或者R*和R中至少一个不是H；(ix)在式VIII中，当X是O或S时，Q是SR或R*和R中至少一个不是H；(x)在式IX中，当-X′-Y-Z′-是-C(＝O)-NR0-C(＝O)-以及R0是H或烷基时，A环不是哌啶环。
2.按照权利要求1的化合物，选自1-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-乙基海因)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(1′-乙酰基海因)；哌啶-4-螺-5′-(3′-乙基海因)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-甲基海因)；哌啶-4-螺-5′-(3′-甲基海因)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-炔丙基海因)；1-甲基哌啶-4-螺-4′-(2′，5′-双(甲硫基)-4′H-咪唑)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-乙基-4′-硫海因)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(4′-甲硫基-3′-咪唑啉-2′-硫酮)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′，4′-二硫海因)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-乙基-2′，4′-二硫海因)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(4′-乙硫基-3′-咪唑啉-2′-硫酮)；1-甲基哌啶-4-螺-4′-(1′-乙基-2′-乙硫基-2′-咪唑啉-5′-硫酮)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-硫海因)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-硫-4′-β-羟乙基亚氨基海因)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(噁唑烷-2′-硫酮)；N-甲基去甲茛菪烷-3-螺-5′-(3′-甲基海因)；N-甲基去甲茛菪烷-3-螺-5′-(3′-乙基海因)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-乙基噁唑烷-2′-酮)；1-甲基哌啶-4-螺-4′-(3′-乙基噁唑烷-2′-酮)；2-N-甲基螺-(1，3-琥珀酰亚胺4，3′)奎宁；2-N-乙基螺-(1，3-琥珀酰亚胺4，3′)奎宁；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(噁唑烷-2′，4′-二酮)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-乙基噁唑烷-2′，4′-二酮)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-甲基-2′-噻唑啉)；N-甲基去甲茛菪烷-3-螺-5′-海因；1-甲基哌啶-4-螺-4′(5′)-(2′-甲基-2′-咪唑啉)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-甲基-2′-噁唑烷-4′-酮)；1-甲基哌啶-4-螺-4′(5′)-[2′-甲基-4′H(5′H)-咪唑-5′(4′)-酮)；1-甲基哌啶-4-螺-4′-(2′-甲硫基-5′-甲氧基-4′H-咪唑)；1-甲基哌啶-4-螺-4′-(2′-甲硫基-5′-氨基-4′H-咪唑)；1-甲基哌啶-4-螺-4′-(2′-甲硫基-5′-氨基甲基-4′H-咪唑)；1-甲基哌啶-4-螺-4′-(2′，5′-双(氨基甲基)-4′H-咪唑)；
3.按照权利要求1的化合物，其分子大小定义如下在上述化合物最稳定构象的A(或A′)环中，r作为一个参考点，它处于与定义为N*的非双键氮原子的阳离子形式相应的阴离子位置；X*定义为式I-IX或式X-XIII中所述五元环中的环杂原子，该环杂原子处于邻近螺碳原子的位置，Z*定义为所述五元环中离开X*的下一个环原子，Q*定义为在如下所述五元环的X*和Z*之间的环原子所连侧链上的端C原子或N原子，忽略侧链氢原子；这样的分子大小实质上有以下数值二面角r-X*-Q*-Z*＝-54到-170度，分子距离r-N*＝3.0埃(参考距离)，r-X*＝5.7-6.75埃，r-Q*＝7.9-8.90埃，x-Q*＝2.4-2.8埃；上述这样分子大小的化合物特别具有毒蕈碱拮抗活性。
4.用于治疗哺乳动物中枢和外周神经系统疾病的药物组合物，它包括至少一种治疗上述疾病有效量的权利要求1-3中任何一项定义的化合物，包括其药物上可接受的盐，由结构上具有叔氮原子的所述化合物衍生的季铵化合物，其对映体及外消旋体，以及至少一种下述(i)和(ii)成分(i)至少一种药物上可接受的稀释剂，载体或赋形剂，(ii)至少一种其它的药物活性化合物，选自毒扁豆碱，四氢氨基吖啶，胆碱，卵磷脂，吡咯醋酰胺，aniracetam，pramiracetam，oxirac-etam，4-氨基吡啶，3，4-二氨基吡啶，生长激素释放抑制因子，哌吡二氮卓，N-甲基阿托品，N-丁基东茛菪碱，东茛菪碱，氯压定，quanfamicine，普鲁本辛，溴本辛，胃长宁，溴甲齐酸甲氧托品，去甲替林，阿米胺，丙咪嗪，苯哒吗啉，环丙氨酮，AFDX-116，烟碱，丙氨丁酯，苯吡胺，deprenyl及神经生长因子。
5.权利要求4的药物组合物，该组合物适于口服，直肠，静脉或经皮酮，给药或通过吹入或鼻内喷射给药，在经皮给药情况下，该组合物还可含低分子量的脂肪酸作为另一成分。
6.用于治疗哺乳动物中枢和外周神经系统疾病的药物组合物，它包括至少一种治疗上述疾病有效量的权利要求1-3中任何一项定义的化合物，包括其药物上可接受的盐，由结构上具有叔氮原子的所述化合物衍生的季铵化合物，其对映体和外消旋体，以及至少一种药物上可接受的稀释剂，载体或赋形剂以及其它的药物活性化合物，神经生长因子，其条件是所述至少一种化合物的数量能促进神经生长因子的神经生长活性。
7.权利要求1的化合物，选自1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-硫酮-3′-乙基海因)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-硫酮-3′-叔丁基海因)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-叔丁基海因)；1-炔丙基哌啶-4-螺-5′-(3′-乙基海因)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-[3′-(4-吡咯烷-2-丁炔基)海因]；1-甲基哌啶-4-螺-5′-[3′-(2-丁炔基)-海因]；哌啶-4-螺-5′-[3′-炔丙基海因]；2-甲基-1，4-噻唑烷-3-酮-螺[5，3′]奎宁；1-甲基哌啶-4-螺-4′(5′)-(2′-甲硫基-2′-咪唑啉-5′(4′)-酮)；1-甲基哌啶-4-螺-4′-(1′-乙基-2′-乙硫基-2′-咪唑啉-5′-酮)；1-甲基哌啶-4-螺-4′-(1′-乙基-2′-咪唑啉-5′-酮)；
8.用于治疗哺乳动物中枢和外周神经系统疾病的药物组合物，它包括至少一种治疗上述疾病有效量的如权利要求7定义的化合物，包括其药物上可接受的盐，由结构上具有叔氮原子的所述化合物衍生的季铵化合物，其对映体和外消旋体，以及至少一种下述成分(i)和(ii)(i)至少一种药物上可接受的稀释剂，载体或赋形剂，(ii)至少一种其它的药物活性化合物，选自毒扁豆碱，四氢氨基吖啶，胆碱，卵磷脂，吡咯醋酰胺，aniracetam，pramiracetam，oxiracetam，4-氨基吡啶，3，4-二氨基吡啶，生长激素释放抑制因子，哌吡二氮卓，N-甲基阿托品，N-丁基东茛菪碱，东茛菪碱，氯压定，quanfamicine，普鲁本辛，溴本辛，胃长宁，溴甲齐酸甲氧托品，去甲替林，阿米替林，丙咪嗪，苯哒吗啉，环丙氨酮，AFDX-116，烟碱，丙氨苯丁酯，苯吡烯胺，deprenyl及神经生长因子。
9.权利要求8的药物组合物，该组合物适于口服，直肠，静脉或经皮给药或通过吹入或鼻内喷射给药，在给皮给药情况下，该组合物还可含低分子量的脂肪酸作为另一成分。
10.用于治疗哺乳动物中枢和外周神经系统疾病的药物组合物，它包括至少一种治疗上述疾病有效量的权利要求7中定义的化合物，包括其药物上可接受的盐，由结构上具有叔氮原子的所述化合物衍生的季铵化合物，其对映体和外消旋体，以及至少一种药物上可接受的稀释剂，载体或赋形剂以及其它的药物活性化合物，神经生长因子，其条件是所述至少一种化合物数量能促进神经生长因子的神经生长活性。
11.权利要求1所述的式(I)化合物，包括药学上可接受的盐，从结构上具有叔氮原子的所述化合物衍生的季铵化合物，其对映体及外消旋体，用于制备具有选自下述生物活性的药物(a)毒蕈碱拮抗活性，(b)类神经营养或与NGF的增效活性，(c)淀粉样前体蛋白质(APP)分泌活性和β淀粉样降低活性，(d)增加脱磷酸τ蛋白质比例的活性，(e)类NGF活性，其中-W-Z-Y-X-是-NR0-CRR′-CRR′-O，-O-C(＝O)-CRR′-O-，-O-C(＝)-CRR′-S-；-NR0-C(＝O)-CRR′-O-，NR0-CRR′-CRR′-S(＝O)q，或-NR0-C(＝O)-CRR′-S(＝O)q，q是0，1或2以及R，R′和R0定义同权利要求1。
12.按照权利要求11的化合物，选自1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-甲基-1′，4′-噁唑烷-3′-酮))；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-甲基-1′，4′-噻唑烷-3′-酮))；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′，4′-二甲基-1′，4′-噻唑烷-3′-酮)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-乙基-1′，4′-噻唑烷-3′-酮))；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-乙基-4-甲基-1′，4′-噻唑烷-3′-酮)；哌啶-4-螺-5′-(3′-甲基-1′，4′-氧氮杂环戊烷-2′-酮))；哌啶-4-螺-5′-(2′-甲基-1′，4′-噻唑烷-3′-酮))；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-甲基-3′-氧代-1′，4′-噻唑烷-1′-氧化物)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-甲基-1′，4′-氧氮杂环戊烷-2′-酮)；1-甲基哌啶-4-螺-2′-(5′-甲基-1′，3′-噁唑烷)；1-甲基哌啶-4-螺-2′-(4′-乙基-1′，3′-噁唑烷)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(3′-乙基-1′，4′-氧氮杂环戊烷-2′-酮)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-甲基-1′，4′-噻唑烷-3′-酮)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-乙基-1′，4′-噻唑烷-3′-酮)；1-甲基哌啶-4-螺-2′-(5′-甲基-1′，3′-二氧戊环-4′-酮)；1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-甲基-1′，4′-噻唑烷-3′-硫酮)。
13.被拆分的右旋和左旋对映体，选自d和1对映体1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-甲基-1′，4′-噻唑烷-3′-酮)，d和1对映体1-甲基哌啶-4-螺-5′-(2′-乙基-1′，4′-噻唑烷-3′-酮)。
14.药物组合物，包括至少一种权利要求11-13任何一项中定义的化合物，包括其药物上可接受的盐，由结构上具有叔氮原子的所述化合物衍生的季铵化合物，其对映体和外消旋体，它们具有权利要求11中定义的生物活性，以及至少一种成分下列(i)和(ii)(i)至少一种药物上可接受的稀释剂，载体或赋形剂，(ii)至少一种其它的药物活性化合物，选自毒扁豆碱，四氢氨基吖啶，胆碱，卵磷脂，吡咯醋酰胺，aniracetam，pramiracetam，oxiracetam，4-氨基吡啶，3，4-二氨基吡啶，生长激素释放抑制因子，哌吡二氮卓，N-甲基阿托品，N-丁基东茛菪碱，东茛菪碱，氯压定，quanfamicine，普鲁本辛，溴本辛，胃长宁，溴甲齐酸甲氧托品，去甲替林，阿米替林，丙咪嗪，苯哒吗啉，环丙氨酮，AFDX-116，烟碱，丙氨苯丁酯，苯吡烯胺，deprenyl及神经生长因子。
15.权利要求14的药物组合物，该组合物适于口服，直肠，静脉或经皮给药或通过吹入或鼻内喷射给药，在经皮给药情况下，该组合物还可含低分子量的脂肪酸作为另一成分。
16.用于治疗哺乳动物中枢和外周神经系统疾病的药物组合物，它包括至少一种胆碱能拮抗活性有效量的权利要求11-13中任何一项定义的化合物，包括其药物上可接受的盐，由结构上具有叔氮原子的所述化合物衍生的季铵化合物，其对映体和外消旋体，以及至少一种药物上可接受的稀释剂，载体或赋形剂以及其它的药物活性化合物，神经生长因子，其条件是所述至少一种化合物的数量能促进神经生长因子的神经生长活性。
17.权利要求1定义的式I，II，III，IV，V，VI，VII，VIII和IX化合物及其药学上可接受的盐，由结构上具有氮碳原子的所述化合物衍生的季铵化合物，对映体及外消旋体，其特征在于在任何部分CRR′中，R和R′与它们连接的碳原子一起可以形成有3-6个环原子的饱和碳环；以及在结构(K)，(L)，(M)，(N)，(P)和(S)中，任何连接于环碳原子上的氢原子可以被除了氢原子外的权利要求1定义的取代基R1替代。
18.具有如下分子大小的权利要求17的化合物，其中在上述化合物最稳定构象的A(或A′)环中，r作为一个参考点，它处于与定义为N*的非双键氮原子的阳离子形式相应的阴离子位置，X*定义为式I-IX或式X-XIII中所述五元环中的环杂原子，该环杂原子处于邻近螺碳原子的位置，Z*定义为所述五元环中离开X*的下一个环原子，Q*定义为在如下所述五元环的X*和Z*之间的环原子所连侧链上的终端C或N原子，为此目的忽略侧链氢原子；这样的分子大小实质上有以下数值二面角r-X*-Q*-Z*＝-54到-170度，分子内距离r-N*＝3.0埃(参考距离)，r-X*＝5.7-6.75埃，r-Q*＝7.9-8.90埃，x-Q*＝2.4-2.8埃；上述这样分子大小的化合物特别具有毒蕈碱拮抗活性。
19.用于治疗哺乳动物中枢和外周神经系统疾病的药物组合物，它包括至少一种治疗上述疾病有效量的如权利要求17和18任何一项中定义的化合物，包括其药物上可接受的盐，由结构上具有叔氮原子的所述化合物衍生的季铵化合物，具对映体和外消旋体，以及至少一种下述成分(i)和(ii)之一(i)至少一种药物上可接受的稀释剂，载体或赋形剂，(ii)至少一种其它的药物活性化合物，选自毒扁豆碱，四氢氨基吖啶，胆碱，卵磷脂，吡咯醋酰胺，aniracetam，pramiracetam，oxiracetam，4-氨基吡啶，3，4-二氨基吡啶，生长激素释放抑制因子，哌吡二氮卓，N-甲基阿托品，N-丁基东茛菪碱，东茛菪碱，氯压定，quanfamicine，普鲁本辛，溴本辛，胃长宁，溴甲齐酸甲氧托品，去甲替林，阿米替林，丙咪嗪，苯哒吗啉，环丙氨酮，AFDX-116，烟碱，丙氨苯丁酯，苯吡烯胺，deprenyl及神经生长因子。
20.按照权利要求19的药物组合物，该组合物适于口服，直肠，静脉或经皮给药或通过吹入或鼻内喷射给药，在经皮给药情况下，该组合物还可含低分子量的脂肪酸作为另一成分。
21.用于治疗哺乳动物中枢和外周神经系统疾病的药物组合物，它包括至少一种治疗上述疾病有效量的权利要求17和18任何一项中定义的化合物，包括其药物上可接受的盐，由结构上具有叔氮原子的所述化合物衍生的季铵化合物，其对映体和外消旋体，以及至少一种药物上可接受的稀释剂，载体或赋形剂，以及其它的药物活性化合物，神经生长因子，其条件是所述至少一种化合物的数量能促进神经生长因子的神经生长活性。
22.治疗哺乳动物中枢和外周神经系统疾病的方法，它包括对患上述疾病的哺乳动物施用至少一种治疗上述疾病有效量的权利要求1-3任何一项中定义的化合物，包括其药物上可接受的盐，由结构上具有叔氮原子的所述化合物衍生的季铵化合物，其对映体和外消旋体。
23.按照权利要求22的方法，其特征在于所述化合物具有选自下述的生物活性(a)毒蕈碱拮抗活性，(b)类神经营养或与NGF的增效活性，(c)淀粉样前体蛋白质(APP)分泌活性和β淀粉样降低活性，(d)增加脱磷酸τ蛋白质比例的活性，(e)类NGF活性。
24.治疗哺乳动物中枢和外周神经系统疾病的方法，它包括对患上述疾病的哺乳动物施用至少一种治疗上述疾病有效量的权利要求7中定义的化合物，包括其药物上可接受的盐，由结构上具有叔氮原子的所述化合物衍生的季铵化合物，其对映体和外消旋体。
25.按照权利要求24的方法，其特征在于所述化合物具有选自下述的生物活性(a)毒蕈碱拮抗活性，(b)类神经营养或与NGF的增效活性，(c)淀粉样前体蛋白质(APP)分泌活性和β淀粉样降低活性，(d)增加脱磷酸τ蛋白质比例的活性，(e)类NGF活性。
26.诊断为适合使用具有下述生物活性的化合物治疗的哺乳动物的治疗疾病的方法，生物活性选自(a)毒蕈碱拮抗活性，(b)类神经营养或与NGF的增效活性，(c)淀粉样前体蛋白质(APP)分泌活性和β淀粉样降低活性，(d)增加脱磷酸τ蛋白质比例的活性，(e)类NGF活性，它包括对患上述疾病的哺乳动物施用至少一种生物活性有效量的权利要求11-13任何一项中定义的化合物，包括其药物上可接受的盐，由结构上具有叔氮原子的所述化合物衍生的季铵化合物，其对映体和外消旋体。
27.治疗哺乳动物中枢和外周神经系统疾病的方法，它包括对患上述疾病的哺乳动物施用至少一种治疗上述疾病有效量的权利要求17和18任何一项中定义的化合物，包括其药物上可接受的盐，由结构上具有叔氮原子的所述化合物衍生的季铵化合物，其对映体和外消旋体。
28.按照权利要求27的方法，其特征在于所述化合物具有选自下述的生物活性(a)毒蕈碱拮抗活性，(b)类神经营养或与NGF的增效活性，(c)淀粉样前体蛋白质(APP)分泌活性和β淀粉样降低活性，(d)增加脱磷酸τ蛋白质比例的活性以及(e)类NGF活性。
全文摘要
本发明涉及具有中枢和外周神经系统活性，例如胆碱能拮抗活性的式I，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ，Ⅵ，Ⅶ，Ⅷ，Ⅸ化合物，其药物上可接受的盐，由结构上具有叔氮原子的所述化合物衍生的季铵化合物，其对映体和外消旋体。其中A环和螺碳原子一起构成含一个或两个环氮原子的桥环或非桥环，式中其它符号的含义见说明书。
文档编号C07D498/20GK1129942SQ94192839
公开日1996年8月28日 申请日期1994年7月15日 优先权日1993年7月20日
发明者亚伯拉罕·费希尔, 伊赛尔·卡通, 丹尼尔·马西安娜, 多夫·伯瑞克, 海姆·麦苏雷姆 申请人:以色列国有生物学研究所

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