特許 5893610 ニコチン性受容体非競合的アンタゴニスト

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5893610

(24)【登録日】2016年3月4日

(45)【発行日】2016年3月23日

(54)【発明の名称】ニコチン性受容体非競合的アンタゴニスト

(51)【国際特許分類】

   C07C 211/38 20060101AFI20160310BHJP

   C07C 211/41 20060101ALI20160310BHJP

   C07D 205/04 20060101ALI20160310BHJP

   C07D 207/06 20060101ALI20160310BHJP

   A61K 31/397 20060101ALI20160310BHJP

   A61K 31/40 20060101ALI20160310BHJP

   A61K 31/13 20060101ALI20160310BHJP

   A61P 25/30 20060101ALI20160310BHJP

   A61P 25/24 20060101ALI20160310BHJP

   A61P 9/12 20060101ALI20160310BHJP

【ＦＩ】

   C07C211/38CSP

   C07C211/41

   C07D205/04

   C07D207/06

   A61K31/397

   A61K31/40

   A61K31/13

   A61P25/30

   A61P25/24

   A61P9/12

【請求項の数】15

【全頁数】36

(21)【出願番号】特願2013-512132(P2013-512132)

(86)(22)【出願日】2011年5月24日

(65)【公表番号】特表2013-528178(P2013-528178A)

(43)【公表日】2013年7月8日

(86)【国際出願番号】US2011037630

(87)【国際公開番号】WO2011149859

(87)【国際公開日】20111201

【審査請求日】2014年4月10日

(31)【優先権主張番号】61/375,606

(32)【優先日】2010年8月20日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】61/349,027

(32)【優先日】2010年5月27日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】501054735

【氏名又は名称】ターガセプト，インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100091096

【弁理士】

【氏名又は名称】平木 祐輔

(74)【代理人】

【識別番号】100118773

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 節

(74)【代理人】

【識別番号】100122389

【弁理士】

【氏名又は名称】新井 栄一

(74)【代理人】

【識別番号】100111741

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 夏夫

(72)【発明者】

【氏名】アキレディー，スリニヴァサ ラオ

(72)【発明者】

【氏名】バッティ，バルウィンダー シン

(72)【発明者】

【氏名】ヘムストラ，ロナルド ジョセフ

(72)【発明者】

【氏名】メルヴィン，マット エス．

(72)【発明者】

【氏名】スピーク，ジェイソン

(72)【発明者】

【氏名】シャオ，ユンデ

(72)【発明者】

【氏名】ヨハネス，ダニエル

【審査官】 村守 宏文

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００７／００７８９０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００５／０６０９４７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２００２−５３２３９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第９８／０１１８８２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特表２００５−５２５３８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００５−５３３０１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０７Ｃ

Ｃ０７Ｄ

Ａ６１Ｋ

Ａ６１Ｐ

ＣＡｐｌｕｓ／ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

式Iの化合物：

【化1】

[式中、
R¹およびR²はそれぞれ独立に、H、C_1〜6アルキル、もしくはアリール置換C_1〜6アルキルであるか、またはR¹およびR²は、それらが結合する窒素原子と一緒になって、任意によりC_1〜6アルキル、アリール、C_1〜6アルコキシ、またはアリールオキシ置換基で置換されていてもよい3〜8員環を形成し；
R³は、H、C_1〜6アルキル、またはC_1〜6アルコキシ置換C_1〜6アルキルであり；
R⁴、R⁵、R⁶、およびR⁷はそれぞれ独立に、H、C_1〜6アルキル、またはC_1〜6アルコキシであり；
L¹は、CR⁸R⁹、CR⁸R⁹CR¹⁰R¹¹、およびOからなる群より選択されるリンカー種であり；
L²は、CH₂、CH₂CH₂、CH₂CH₂CH₂、およびCH₂CH₂CH₂CH₂からなる群より選択されるリンカー種であり；
R⁸、R⁹、R¹⁰、およびR¹¹はそれぞれ独立に、水素またはC_1〜6アルキルであり；
点線は任意的な二重結合を示す]
または製薬上許容されるその塩。

【請求項2】

R¹がHであり、R²がC_1〜6アルキルである、請求項1に記載の化合物。

【請求項3】

R³がC_1〜6アルキルである、請求項1または2に記載の化合物。

【請求項4】

R⁴、R⁵、R⁶、およびR⁷のそれぞれがHである、請求項1〜3のいずれか1項に記載の化合物。

【請求項5】

L¹がCR⁸R⁹であり、R⁸およびR⁹のそれぞれが水素である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の化合物。

【請求項6】

L²がCH₂CH₂である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の化合物。

【請求項7】

点線が単結合である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の化合物。

【請求項8】

請求項1〜7のいずれか1項に記載の化合物および製薬上許容される担体を含む医薬組成物。

【請求項9】

神経型ニコチン性受容体により仲介される疾患もしくは状態の治療または予防のための、請求項８に記載の医薬組成物。

【請求項10】

疾患または状態が、IBS-D、OAB、ニコチン依存症、禁煙、抑うつ、大うつ病性障害、または高血圧である、請求項9に記載の医薬組成物。

【請求項11】

神経型ニコチン性受容体により仲介される疾患もしくは状態の治療または予防を目的とする医薬の製造のための、請求項1〜7のいずれか1項に記載の化合物の使用。

【請求項12】

疾患または状態が、IBS-D、OAB、ニコチン依存症、禁煙、抑うつ、大うつ病性障害、または高血圧である、請求項11に記載の使用。

【請求項13】

活性治療物質としての使用のための、請求項1〜7のいずれか1項に記載の化合物。

【請求項14】

神経型ニコチン性受容体により仲介される疾患もしくは状態の治療または予防での使用のための、請求項1〜7のいずれか1項に記載の化合物。

【請求項15】

疾患または状態が、IBS-D、OAB、ニコチン依存症、禁煙、抑うつ、大うつ病性障害、または高血圧である、請求項13または14に記載の化合物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、非競合的調節因子（例えば、非競合的アンタゴニスト）としてニコチン性受容体を調節する化合物、その合成方法、使用方法、およびその医薬組成物に関する。

【背景技術】

【0002】

ニコチン性受容体は、アロステリックにその機能を調節する多数の外来性および内在性化合物にとっての標的である（Arias, H. R., Binding sites for exogenous and endogenous non-competitive inhibitors of the nicotinic acetylcholine receptor, Biochimica et Biophysica Acta - Reviews on Biomembranes 1376: 173-220 (1998)およびArias, H. R., Bhumireddy, P., Anesthetics as chemical tools to study the structure and function of nicotinic acetylcholine receptors, Current Protein & Peptide Science 6: 451-472 (2005)を参照されたい）。ニコチン性受容体の機能は、非競合的アンタゴニストをはじめとする非競合的調節因子と呼ばれる構造的に様々な化合物により低下させるかまたはブロックすることができる（Arias, H.R., Bhumireddy, P., Bouzat, C., Molecular mechanisms and binding site locations for noncompetitive antagonists of nicotinic acetylcholine receptors. The International Journal of Biochemistry & Cell Biology 38: 1254-1276 (2006)により総説されている）。

【0003】

非競合的調節因子は、オルソステリック（orthosteric）な結合部位とは異なる部位（1箇所または複数箇所）で作用することにより受容体機能を阻害する、広範囲の構造的に様々な化合物を含む。受容体調節は、非常に複雑であることが示されている。非競合的調節因子の作用機序および結合親和性は、ニコチン性受容体のサブタイプによって異なる（Arias et al., 2006）。非競合的調節因子は、少なくとも2種類の異なるメカニズム（アロステリックおよび/または立体（steric）メカニズム）により作用する場合がある。

【0004】

アロステリックアンタゴニストメカニズムは、受容体への非競合的アンタゴニストの結合ならびに非伝導的立体配座状態（non-conducting conformational state）（いわゆる休止状態または脱感作状態）の安定化、および/または受容体脱感作速度の上昇を含む。

【0005】

それとは異なり、立体メカニズムの直接的な説明は、アンタゴニスト分子がイオンチャネルを物理的にブロックする、というものである。そのようなアンタゴニストは、非競合的チャネル調節因子（NCM）と称される場合がある。一部のアンタゴニストは、受容体が開口状態にある場合に孔の内部に結合することにより、受容体を阻害し、それによりイオン透過を物理的にブロックする。一部のアンタゴニストは純粋な開口チャネルブロッカーとしてのみ作用し、その他のものは、開口チャネルおよび閉鎖チャネルの両方をブロックする。そのようなアンタゴニストは、オルソステリック部位での結合を含まないメカニズムを介してイオン流を阻害する。

【0006】

バルビツール酸塩、解離性麻酔薬、抗うつ剤、および一部のステロイドは、開口チャネルブロックおよび閉鎖チャネルブロックを含むアロステリックなメカニズムによりニコチン性受容体を阻害することが示されている。バルビツール酸塩の研究は、開口状態および閉鎖状態の両方の受容体に対して結合が生じ、それによりイオン流のブロックがもたらされる、というモデルを支持する（Dilger, J. P., Boguslavsky, R., Barann, M., Katz, T., Vidal, A. M., Mechanisms of barbiturate inhibition of acetylcholine receptor channels, Journal General Physiology 109: 401-414 (1997)を参照されたい）。神経伝達に対する局所麻酔薬の阻害作用は、主に電位依存性ナトリウムチャネルを介するが、ニコチン性受容体もまた局所麻酔薬の標的である（Arias, H. R., Role of local anesthetics on both cholinergic and serotonergic ionotropic receptors, Neuroscience and Biobehavioral Reviews 23: 817-843 (1999)およびArias, H. R. & Blanton, M. P., Molecular and physicochemical aspects of local anesthetics acting on nicotinic acetylcholine receptor-containing membranes, Mini Reviews in Medicinal Chemistry 2: 385-410 (2002)を参照されたい）。

【0007】

例えば、テトラカインは、休止状態の受容体チャネルに優先的に結合する。解離性麻酔薬は、臨床的な濃度範囲で、数種類の神経型ニコチン性受容体を阻害し、例としては、フェンシクリジン（PCP）（Connolly, J., Boulter, J., & Heinemann, S. F., Alpha 4-beta 2 and other nicotinic acetylcholine receptor subtypes as targets of psychoactive and addictive drugs, British Journal of Pharmacology 105: 657-666 (1992)）、ケタミン（Flood, P. & Krasowski M. D., Intravenous anesthetics differentially modulate ligand-gated ion channels, Anesthesiology 92: 1418-1425 (2000)；およびHo, K. K. & Flood, P., Single amino acid residue in the extracellular portion of transmembrane segment 2 in the nicotinic α7 acetylcholine receptor modulates sensitivity to ketamine, Anesthesiology 100: 657-662 (2004)）、およびジゾシルピン（dizocilpine）（Krasowski, M. D., & Harrison, N. L., General anaesthetic actions on ligand-gated ion channels, Cellular and Molecular Life Sciences 55: 1278-1303 (1999)）などがある。研究から、複数の解離性麻酔薬が休止状態のイオンチャネルの単一部位または重複する部位に結合することが示され、かつ、ケタミン/PCPの結合部位は、受容体チャネルでのテトラカイン結合部位と部分的に重なり合うことが示唆されている。ジゾシルピン（MK-801としても知られる）は解離性麻酔薬および抗けいれん薬であり、種々のニコチン性受容体の非競合的アンタゴニストとしても作用する。ジゾシルピンは、α4β2神経型ニコチン性受容体の開口チャネルブロッカーであると報告されている（Buisson, B., & Bertrand, D., Open-channel blockers at the human α4β2 neuronal nicotinic acetylcholine receptor, Molecular Pharmacology 53: 555-563 (1998)を参照されたい）。

【0008】

モノアミン/セロトニン再取り込み系に対するよく知られた作用に加えて、抗うつ剤はまた、ニコチン性受容体を調節することも示されている。初期の研究により、三環系抗うつ剤は、非競合的アンタゴニストとして作用することが示された（Gumilar, F., Arias, H.R., Spitzmaul, G., Bouzat, C., Molecular mechanisms of inhibition of nicotinic acetylcholine receptors by tricyclic antidepressants. Neuropharmacology 45: 964-76 (2003)を参照されたい）。Garcia-Colungaらは、選択的セロトニン再取り込み阻害剤（SSRI）であるフルオキセチンが、脱感作速度を上昇させ、かつ/またはチャネルブロックを誘導することにより、非競合的に、筋型または神経型ニコチン性受容体の活性化により生じる膜電流を阻害することを報告している（Garcia-Colunga, J., Awad, J. N., & Miledi, R., Blockage of muscle and neuronal nicotinic acetylcholine receptors by fluoxetine (Prozac), Proceedings of the National Academy of Sciences USA 94: 2041-2044 (1997)；およびGarcia-Colunga, J., Vazquez-Gomez, E., & Miledi, R., Combined actions of zinc and fluoxetine on nicotinic acetylcholine receptors, The Pharmacogenomics Journal 4: 388-393 (2004)を参照されたい）。高血圧治療のために既に承認されているメカミラミンは、古典的非競合的ニコチン性受容体アンタゴニストであり、イオンチャネルをブロックすることにより受容体機能を阻害することもよく知られている（Giniatullin, R.A., Sokolova, E.M., Di Angelantonio, S., Skorinkin, A., Talantova, M.V., Nistri, A. Rapid Relief of Block by Mecamylamine of Neuronal Nicotinic Acetylcholine Receptors of Rat Chromaffin Cells In Vitro: An Electrophysiological and Modeling Study. Molecular Pharmacology 58: 778-787 (2000)を参照されたい）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0009】

【非特許文献1】Arias, H. R., Binding sites for exogenous and endogenous non-competitive inhibitors of the nicotinic acetylcholine receptor, Biochimica et Biophysica Acta - Reviews on Biomembranes 1376: 173-220 (1998)

【非特許文献2】Arias, H. R., Bhumireddy, P., Anesthetics as chemical tools to study the structure and function of nicotinic acetylcholine receptors, Current Protein & Peptide Science 6: 451-472 (2005)

【非特許文献3】Arias, H.R., Bhumireddy, P., Bouzat, C., Molecular mechanisms and binding site locations for noncompetitive antagonists of nicotinic acetylcholine receptors. The International Journal of Biochemistry & Cell Biology 38: 1254-1276 (2006)

【非特許文献4】Dilger, J. P., Boguslavsky, R., Barann, M., Katz, T., Vidal, A. M., Mechanisms of barbiturate inhibition of acetylcholine receptor channels, Journal General Physiology 109: 401-414 (1997)

【非特許文献5】Arias, H. R., Role of local anesthetics on both cholinergic and serotonergic ionotropic receptors, Neuroscience and Biobehavioral Reviews 23: 817-843 (1999)

【非特許文献6】Arias, H. R. & Blanton, M. P., Molecular and physicochemical aspects of local anesthetics acting on nicotinic acetylcholine receptor-containing membranes, Mini Reviews in Medicinal Chemistry 2: 385-410 (2002)

【非特許文献7】Connolly, J., Boulter, J., & Heinemann, S. F., Alpha 4-beta 2 and other nicotinic acetylcholine receptor subtypes as targets of psychoactive and addictive drugs, British Journal of Pharmacology 105: 657-666 (1992)

【非特許文献8】Flood, P. & Krasowski M. D., Intravenous anesthetics differentially modulate ligand-gated ion channels, Anesthesiology 92: 1418-1425 (2000)

【非特許文献9】Ho, K. K. & Flood, P., Single amino acid residue in the extracellular portion of transmembrane segment 2 in the nicotinic α7 acetylcholine receptor modulates sensitivity to ketamine, Anesthesiology 100: 657-662 (2004)

【非特許文献10】Krasowski, M. D., & Harrison, N. L., General anaesthetic actions on ligand-gated ion channels, Cellular and Molecular Life Sciences 55: 1278-1303 (1999)

【非特許文献11】Buisson, B., & Bertrand, D., Open-channel blockers at the human α4β2 neuronal nicotinic acetylcholine receptor, Molecular Pharmacology 53: 555-563 (1998)

【非特許文献12】Gumilar, F., Arias, H.R., Spitzmaul, G., Bouzat, C., Molecular mechanisms of inhibition of nicotinic acetylcholine receptors by tricyclic antidepressants. Neuropharmacology 45: 964-76 (2003)

【非特許文献13】Garcia-Colunga, J., Awad, J. N., & Miledi, R., Blockage of muscle and neuronal nicotinic acetylcholine receptors by fluoxetine (Prozac), Proceedings of the National Academy of Sciences USA 94: 2041-2044 (1997)

【非特許文献14】Garcia-Colunga, J., Vazquez-Gomez, E., & Miledi, R., Combined actions of zinc and fluoxetine on nicotinic acetylcholine receptors, The Pharmacogenomics Journal 4: 388-393 (2004)

【非特許文献15】Giniatullin, R.A., Sokolova, E.M., Di Angelantonio, S., Skorinkin, A., Talantova, M.V., Nistri, A. Rapid Relief of Block by Mecamylamine of Neuronal Nicotinic Acetylcholine Receptors of Rat Chromaffin Cells In Vitro: An Electrophysiological and Modeling Study. Molecular Pharmacology 58: 778-787 (2000)

【発明の概要】

【0010】

本発明は、式Iの化合物：

【化1】

【0011】

[式中、
R¹およびR²はそれぞれ独立に、H、C_1〜6アルキル、もしくはアリール置換C_1〜6アルキルであるか、またはR¹およびR²は、それらが結合する窒素原子と一緒になって、任意によりC_1〜6アルキル、アリール、C_1〜6アルコキシ、またはアリールオキシ置換基で置換されていてもよい3〜8員環を形成し；
R³は、H、C_1〜6アルキル、またはC_1〜6アルコキシ置換C_1〜6アルキルであり；
R⁴、R⁵、R⁶、およびR⁷はそれぞれ独立に、H、C_1〜6アルキル、またはC_1〜6アルコキシであり；
L¹は、CR⁸R⁹、CR⁸R⁹CR¹⁰R¹¹、およびOからなる群より選択されるリンカー種であり；
L²は、CH₂、CH₂CH₂、CH₂CH₂CH₂、またはCH₂CH₂CH₂CH₂からなる群より選択されるリンカー種であり；
R⁸、R⁹、R¹⁰、およびR¹¹はそれぞれ独立に、水素またはC_1〜6アルキルであり；
点線は任意的な二重結合を示す]
または製薬上許容されるその塩を含む。

【0012】

本発明は、本発明の化合物または製薬上許容されるその塩を含む医薬組成物を含む。本発明の医薬組成物は、広範囲の状態もしくは障害（特に、ニコチン性コリン作動性神経伝達の機能不全またはニコチン性コリン作動性ニューロンの変性を特徴とする障害）を治療または予防するために用いることができる。

【0013】

本発明は、CNS障害および機能不全などの障害および機能不全を治療または予防する方法、ならびにまたそのような治療を必要とする哺乳動物で一部の状態を治療または予防する（例えば、疼痛、高血圧、および炎症を軽減させる）方法を含む。該方法は、治療上有効量の本発明の化合物（その塩を含む）または該化合物を含有する医薬組成物を被験体に投与するステップを含む。

【発明を実施するための形態】

【0014】

I. 化合物
本発明の一実施形態は、式Iの化合物：

【化2】

【0015】

[式中、
R¹およびR²はそれぞれ独立に、H、C_1〜6アルキル、もしくはアリール置換C_1〜6アルキルであるか、またはR¹およびR²は、それらが結合する窒素原子と一緒になって、任意によりC_1〜6アルキル、アリール、C_1〜6アルコキシ、またはアリールオキシ置換基で置換されていてもよい3〜8員環を形成し；
R³は、H、C_1〜6アルキル、またはC_1〜6アルコキシ置換C_1〜6アルキルであり；
R⁴、R⁵、R⁶、およびR⁷はそれぞれ独立に、H、C_1〜6アルキル、またはC_1〜6アルコキシであり；
L¹は、CR⁸R⁹、CR⁸R⁹CR¹⁰R¹¹、およびOからなる群より選択されるリンカー種であり；
L²は、CH₂、CH₂CH₂、CH₂CH₂CH₂、またはCH₂CH₂CH₂CH₂からなる群より選択されるリンカー種であり；
R⁸、R⁹、R¹⁰、およびR¹¹はそれぞれ独立に、水素またはC_1〜6アルキルであり；
点線は任意的な二重結合を示す]
または製薬上許容されるその塩を含む。

【0016】

一実施形態では、R¹はHであり、R²はC_1〜6アルキルである。一実施形態では、R³はC_1〜6アルキルである。一実施形態では、R⁴、R⁵、R⁶、およびR⁷のそれぞれがHである。一実施形態では、L¹はCR⁸R⁹であり、R⁸およびR⁹のそれぞれが水素である。一実施形態では、L²はCH₂CH₂である。一実施形態では、点線は単結合である。

【0017】

本発明の一態様は、本発明の化合物および製薬上許容される担体を含む医薬組成物を含む。

【0018】

本発明の一態様は、特に非競合的調節因子（例えば、非競合的アンタゴニスト）（限定するものではないが、チャネルブロッカーを含む）の使用を介した、神経型ニコチン性受容体により仲介される疾患もしくは状態の治療または予防方法を含み、該方法は、本発明の化合物の投与を含む。一実施形態では、疾患または状態はCNS障害である。別の実施形態では、疾患または状態は炎症または炎症性応答である。別の実施形態では、疾患または状態は疼痛である。別の実施形態では、疾患または状態は血管新生である。別の実施形態では、疾患または状態は高血圧である。別の実施形態では、疾患または状態は本明細書中に記載された別の障害である。

【0019】

本発明の一態様は、特に非競合的アンタゴニスト（チャネルブロッカーなど）の使用を介した、神経型ニコチン性受容体により仲介される疾患もしくは状態の治療または予防を目的とする医薬の製造のための本発明の化合物の使用を含む。一実施形態では、疾患または状態はCNS障害である。別の実施形態では、疾患または状態は炎症または炎症性応答である。別の実施形態では、疾患または状態は疼痛である。別の実施形態では、疾患または状態は血管新生である。別の実施形態では、疾患または状態は高血圧である。別の実施形態では、疾患または状態は本明細書中に記載された別の障害である。

【0020】

本発明の一態様は、活性治療物質としての使用のための本発明の化合物を含む。つまり、一態様は、特に非競合的アンタゴニスト（チャネルブロッカーなど）の使用を介した、神経型ニコチン性受容体により仲介される疾患もしくは状態の治療または予防での使用のための本発明の化合物を含む。一実施形態では、疾患または状態はCNS障害である。別の実施形態では、疾患または状態は炎症または炎症性応答である。別の実施形態では、疾患または状態は疼痛である。別の実施形態では、疾患または状態は血管新生である。別の実施形態では、疾患または状態は高血圧である。別の実施形態では、疾患または状態は本明細書中に記載された別の障害である。

【0021】

特定の疾患または状態としては、抑うつ（大うつ病性障害を含む）、高血圧、炎症性腸症候群（IBS）（IBS-D（下痢型）を含む）、過活動膀胱（OAB）、および依存症（禁煙を含む）が挙げられる。

【0022】

本発明の範囲は、態様および実施形態のすべての組み合わせを含む。

【0023】

以下の定義は、定義される用語の明確化を意味するものであり、これらを限定するものではない。本明細書中で用いられる特定の用語が具体的に定義されていない場合、この用語を不明確であるとみなすべきではない。むしろ、用語は、それらの受け入れられた意味の範囲内で用いられる。

【0024】

本明細書中を通して用いる場合、原子（炭素原子など）の好ましい個数は、例えば、「C_x〜yアルキル」との語句により表され、これは、示された個数の炭素原子を含む本明細書中で定義された通りのアルキル基を意味する。同様の用語法を、他の好ましい用語および範囲に同様に適用するであろう。つまり、例えば、C_1〜6アルキルは、1〜6個の炭素原子を含む直鎖または分岐鎖炭化水素を表す。

【0025】

本明細書中で用いる場合、「アルキル」との用語は、直鎖または分岐鎖炭化水素を意味し、これは任意により置換されていることができ、様々な置換の程度が許容される。本明細書中で用いる場合の「アルキル」の例としては、限定するものではないが、メチル、エチル、プロピル、イソプロピル、イソブチル、n-ブチル、tert-ブチル、イソペンチル、およびn-ペンチルが挙げられる。

【0026】

本明細書中で用いる場合、「アルキレン」との用語は、「メチレン」、「エチレン」、および「エテニレン」などの二価の基を意味し、これらはそれぞれ、二価型の-CH₂-、-CH₂-CH₂-、および-CH=CH-を意味する。

【0027】

本明細書中で用いる場合、「アリール」との用語は、単環ベンゼン環または縮合ベンゼン環系を意味し、これは任意により置換されていることができ、様々な置換の程度が許容される。本明細書中で用いる場合の「アリール」の例としては、限定するものではないが、フェニル、2-ナフチル、1-ナフチル、アントラセン、およびフェナントレンが挙げられる。好ましいアリール環は、5〜10員を有する。

【0028】

本明細書中で用いる場合、「アリール」との用語に包含される縮合ベンゼン環系は、縮合多環式炭化水素を含み、すなわち、集積していない二重結合の数が最大未満の環状炭化水素（a cyclic hydrocarbon with less than maximum number of noncumulative double bonds）（例えば、飽和炭化水素環（シクロペンチル環などのシクロアルキル））が、芳香環（ベンゼン環などのアリール）と縮合して、例えば、インダニルおよびアセナフタレニルなどの基を形成している場合を含み、また、非限定的な例として、ジヒドロナフタレンおよびテトラヒドロナフタレンなどの基が挙げられる。

【0029】

本明細書中で用いる場合、「アルコキシ」との用語は、基-OR^a（式中、R^aは本明細書中で定義した通りのアルキルである）を意味する。

【0030】

本明細書中で用いる場合、「アリールオキシ」との用語は、基-OR^a（式中、R^aは本明細書中で定義した通りのアリールである）を意味する。

【0031】

本明細書中で用いる場合、「アミノ」とは、基-NR^aR^b（式中、R^aおよびR^bのそれぞれが水素である）を意味する。また、「置換アミノ」とは、基-NR^aR^b（式中、R^aおよびR^bはそれぞれ独立に、アルキル、アリールアルキルまたはアリールである）を意味する。本明細書中で用いる場合、R^aまたはR^bのいずれかが水素でない場合、そのような基は「置換アミノ」と称され、または例えば、R^aがHでありR^bがアルキルである場合、「アルキルアミノ」と称される。

【0032】

本明細書中で用いる場合、「製薬上許容される」との用語は、製剤の他の成分と適合し、医薬組成物の受け手に対して有害でない、担体、希釈剤、賦形剤または本発明の化合物の塩形態を意味する。

【0033】

本明細書中で用いる場合、「医薬組成物」との用語は、任意により1種以上の製薬上許容される担体、希釈剤、または賦形剤と混合した本発明の化合物を意味する。医薬組成物は、好ましくは、それらを生産目的および市販目的に好適にするように、環境条件に対して一定の安定性を示す。

【0034】

本明細書中で用いる場合、「有効な量」、「治療的な量」、および「有効用量」との用語は、所望の薬理学的または治療的効果を示し、したがって障害の有効な治療をもたらすのに十分な本発明の化合物の量を意味する。障害の治療は、障害の発症もしくは進行ならびに障害に関連する症状の発症もしくは進行を遅延させるかまたは防ぐこととして現れる場合がある。障害の治療はまた、症状の減少または除去、障害の進行の逆転、ならびに患者の満足状態に対するいずれかの他の寄与として現れる場合もある。

【0035】

有効用量は、患者の状態、障害の症状の重症度、および医薬組成物を投与するやり方などの要因に依存して変化し得る。典型的には、有効用量で投与するために、化合物を、5mg/kg患者体重未満の量で投与することができる。化合物は、約1mg/kg患者体重未満〜約100μg/kg患者体重未満の量、さらには約1μg/kg〜100μg/kg患者体重未満の量で投与することができる。前述の有効用量は、典型的には、単回用量として投与できる量、または24時間にわたって投与することができる1回以上の用量として表わされる。

【0036】

本発明の化合物は、よく確立された合成方法をはじめとする種々の方法により製造することができる。例示的な一般的な合成方法を下記で説明し、本発明の具体的な化合物を実施例で調製する。

【0037】

下記の実施例では、合成化学の一般的原理に従って、必要な場合に感受性または反応性の基に対して保護基を用いる。保護基は、有機合成の標準的な方法に従って操作する（T. W. Green and P. G. M. Wuts (1999) Protecting Groups in Organic Synthesis, 3rd Edition, John Wiley & Sons、保護基に関して参照により本明細書中に組み入れられる）。これらの基は、当業者には容易に明らかになる方法を用いて、化合物合成の都合のよい段階で除去する。プロセスの選択ならびに反応条件およびそれらを実施する順番は、本発明の化合物の調製と合致するであろう。

【0038】

本発明はまた、合成方法に加えて、本発明の化合物の調製で中間体として有用な化合物の合成方法も提供する。

【0039】

化合物は、容易に入手可能な出発物質および試薬を用いて、下記の方法に従って調製することができる。これらの反応では、それ自体は当技術分野の当業者に公知であるが、本明細書中に詳細に記載されていない変法を用いることができる。

【0040】

特に記載しない限り、本明細書中に示した構造は、1種以上の同位体富化原子の存在のみが異なる化合物も含むことを意味する。重水素もしくは三重水素（トリチウム）での水素原子の置換、または¹³Cもしくは¹⁴C富化炭素での炭素原子の置換を除いて、本明細書中に示した構造を有する化合物は、本発明の範囲内である。例えば、重水素は、生物学的に活性な化合物の薬物動態および代謝を調べるために広く用いられてきた。重水素は、化学的観点からは水素と同様に振る舞うが、重水素-炭素結合と水素-炭素結合との間では結合エネルギーおよび結合距離に顕著な差異がある。結果として、生物学的に活性な化合物での重水素による水素の置換は、一般的にはその生物学的能力および選択性を保持するが、その同位体を含まない対応物と比較して著明に異なる吸収、分布、代謝、および/または排泄（ADME）特性を示す化合物をもたらす場合がある。つまり、重水素置換は、一部の生物学的に活性な化合物に関して、改善された薬効、安全性、および/または忍容性をもたらし得る。

【0041】

本発明の化合物は、2種以上の形態で結晶化させることができ（多形性として知られる特性）、そのような多形形態（「多形体」）は本発明の範囲内に入る。多形性は、一般的には、温度、圧力、またはその両方での変化に対する応答として生じる。多形性はまた、結晶化プロセスでの変更によってももたらされる場合がある。多形体は、X線回折パターン、溶解性、および融点などの当技術分野で公知の種々の物性により区別することができる。

【0042】

本明細書中に記載された化合物のうちの一部は、1箇所以上のキラル中心を有し、またはそうでなければ複数の立体異性体として存在することが可能な場合がある。本発明の範囲は、立体異性体の混合物ならびに精製されたエナンチオマーまたはエナンチオマー/ジアステレオマーについて富化された混合物を含む。本発明の式により表される化合物の個々の異性体、ならびにいずれかの完全にもしくは部分的に平衡化されたその混合物もまた、本発明の範囲内に含まれる。本発明はまた、1箇所以上のキラル中心が反転しているその異性体との混合物としての、上記の式により表される化合物の個々の異性体も含む。

【0043】

化合物が単独のエナンチオマーであることが望まれる場合、そのような化合物は、立体特異的合成により、最終生成物もしくはいずれかの都合のよい中間体の分割により、または当技術分野で公知のキラルクロマトグラフィー法により取得することができる。最終生成物、中間体、または出発物質の分割は、当技術分野で公知のいずれかの好適な方法により行なうことができる（例えば、Stereochemistry of Organic Compounds (Wiley-Interscience, 1994)を参照されたい）。

【0044】

本発明は、塩の溶媒和物などのその組み合わせをはじめとする、本明細書中に記載された化合物の塩または溶媒和物を含む。本発明の化合物は、溶媒和形態（例えば、水和形態）ならびに非溶媒和形態で存在することができ、本発明は、すべてのそのような形態を包含する。

【0045】

典型的には、絶対的にではないが、本発明の塩は、製薬上許容される塩である。「製薬上許容される塩」との用語に包含される塩とは、本発明の化合物の無毒の塩を意味する。

【0046】

好適な製薬上許容される塩の例としては、無機酸付加塩（塩化物、臭化物、硫酸塩、リン酸塩、および硝酸塩など）；有機酸付加塩（酢酸塩、ガラクタル酸塩、プロピオン酸塩、コハク酸塩、乳酸塩、グリコール酸塩、リンゴ酸塩、酒石酸塩、クエン酸塩、マレイン酸塩、フマル酸塩、メタンスルホン酸塩、p-トルエンスルホン酸塩、およびアスコルビン酸塩など）；酸性アミノ酸との塩（アスパラギン酸塩およびグルタミン酸塩など）；アルカリ金属塩（ナトリウム塩およびカリウム塩など）；アルカリ土類金属塩（マグネシウム塩およびカルシウム塩など）；アンモニア塩；有機塩基塩（トリメチルアミン塩、トリエチルアミン塩、ピリジン塩、ピコリン塩、ジシクロヘキシルアミン塩、およびN,N’-ジベンジルエチレンジアミン塩など）；および塩基性アミノ酸との塩（リシン塩およびアルギニン塩など）が挙げられる。一部のケースでは、塩は、水和物またはエタノール溶媒和物であり得る。

【0047】

有機化学の当業者は、多くの有機化合物に対して、2種類以上の系統名が与えられる場合があることを理解するであろう。本発明の範囲は、化合物に対して考えられる数種類の命名上の慣習の可能性によって明確性を欠くものとみなされるべきではない。

【0048】

II. 一般的合成法
有機合成の当業者は、本発明の化合物を製造するための複数の手段、ならびに様々な用途に適した放射性同位体で標識された本発明の化合物を製造するための複数の手段が存在することを理解するであろう。

【0049】

本発明の化合物の1つの製造手段について、スキーム1に概要を示す（合成実施例を参照されたい）。つまり、ノルカンファー（2-ノルボルナノン）を、有機合成の当業者に周知の技術を用いて、カルボニル官能基に隣接してアルキル化することができる。典型的には、強塩基（例えば、水素化ナトリウム、ナトリウムアルコキシド、ナトリウムアミド）を用いてケトンを処理し、エノラート中間体を形成させ、次に、ハロゲン化アルキルまたはスルホン酸アルキルを用いて処理することにより、そのような変換を行なう。一部の条件では、アルキル化は、スピロ結合が形成されるように、α,ω-ジハロアルカン（1,3-ジブロモプロパンなど）を用いて行なうことができる。スキーム1はスピロシクロブタン（化合物II）の形成を示すが、他のα,ω-ジハロアルカンを用いることにより、他のサイズの環（例えば、スピロシクロペンタン）も同様に利用することができる。次に、ウィッティヒ（または同等の）化学を用いて、カルボニル官能基を環外メチレンに変換することができる（化合物III）。強酸の存在下でのシアン化水素（または類似の試薬、チオシアネートなど）を用いたエキソメチレン化合物の処理は、リッター反応として知られるプロセスで、対応する第3級ホルムアミド化合物をもたらすことができる。水素化物還元剤（水素化アルミニウムリチウムまたは水素化ビス(メトキシエトキシ)アルミニウムナトリウムなど）を用いたホルムアミド化合物の還元により、対応する第2級アミン（化合物IV）が得られる。

【0050】

あるいは、置換2-ノルボルナノンを、スキーム2に概要を示した変換での出発物質として用いることもできる。つまり、D-カンファーおよびL-カンファー（両方とも市販されている）のそれぞれを、化合物Vの立体異性体に変換することができる。他のケトン出発物質も用いることができる。例えば、2-ノルボルナノンの類似体であるビシクロ[2,2,2]オクタン-2-オンを、ビシクロ[2,2,2]オクタ-5-エン-2-オンの水素化により製造することができ、これは、KozikowskiおよびSchmiesingにより発表されたものと同様の手順により製造することができる（Kozikowski and Schmiesing, J. Org. Chem. 48: 1000-1007 (1983)、このような反応に関して参照により本明細書中に組み入れられる）。同様に、BlackおよびVogelにより記載された通りに（Black and Vogel, Helv. Chim. Acta 67: 1612 (1984)、このような反応に関して参照により本明細書中に組み入れられる）製造される7-オキサビシクロ[2.2.1]ヘプタ-5-エン-2-オンを水素化して、7-オキサビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2-オンを得ることができる。これらのケトンのそれぞれが、スキーム1および2に示したものと同様の変換に対する考えられる出発物質である。

【0051】

スピロシクロプロパン官能基は、シモンズ・スミス化学および類似の化学を用いて付加することができる。つまり、亜鉛・銅カップルの存在下での3-メチレン-2-ノルボルナノンとジヨードメタンとの反応により、スピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1’-シクロプロパン]-3-オンが得られ、次にこれを、既に説明した反応を用いて本発明の化合物に変換することができる。一部のスピロシクロプロパン含有化合物が文献から公知であり、本発明の化合物の合成のための出発点としても機能する（例えば、Gream and Pincombe, Aust. J. Chem. 27: 543-565 (1974)（このような反応について参照により本明細書中に組み入れられる）を参照されたい）。

【0052】

化合物IVおよびVなどの第2級アミンは、アミドおよびカルバミン酸エステルを介して、第3級アミンに変換することができる。つまり、ジカルバミン酸ジ-tert-ブチルおよび水素化アルミニウムリチウムを用いたこのような化合物の連続的処理により、対応するN-メチル第3級アミンが生じるであろう。

【化3】

【0053】

特定放射線同位体の取り込みも可能である。例えば、重水素化アルミニウムリチウムまたは三重水素化アルミニウムリチウム還元剤を用いたアミドおよびカルバミン酸エステルの還元により、N-トリ重水素化メチルアミン（N-trideuteromethyl amine）またはN-トリ三重水素化メチルアミン（N-tritritiomethyl amine）が得られる。あるいは、カルボニル炭素が¹¹C、¹³C、または¹⁴C原子であるアミドまたはカルバミン酸エステルの生成およびそれに続く水素化アルミニウムリチウムを用いた還元により、¹¹C、¹³C、または¹⁴C原子がそれぞれ取り込まれたアミンが得られるであろう。特定放射性同位体の取り込みは、多くの場合、診断系で（例えば、造影剤として）または機能試験および代謝試験で用いるための化合物の調製では望ましい。

【0054】

III. 医薬組成物
バルクの活性化合物の形態で本発明の化合物を投与することは可能であるが、医薬組成物または製剤の形態で化合物を投与するのが好ましい。つまり、本発明の一態様は、1種以上の式Iの化合物および/または製薬上許容されるその塩ならびに1種以上の製薬上許容される担体、希釈剤、または賦形剤を含む医薬組成物を含む。本発明の別の態様は、1種以上の式Iの化合物および/または製薬上許容されるその塩と、1種以上の製薬上許容される担体、希釈剤、または賦形剤とを混合するステップを含む、医薬組成物の調製方法を提供する。

【0055】

本発明の化合物を投与する様式は様々であり得る。本発明の化合物は、好ましくは経口投与する。経口投与のための好ましい医薬組成物としては、錠剤、カプセル剤、カプレット剤、シロップ剤、液剤、および懸濁液剤が挙げられる。本発明の医薬組成物は、持続放出錠剤およびカプセル剤などの放出調節型投与剤形として提供することができる。

【0056】

医薬組成物はまた、注入を介して、つまり、静脈内、筋内、皮下、腹腔内、動脈内、髄腔内、および脳室内に投与することもできる。静脈内投与が好ましい注入法である。注入のための好適な担体は、当業者に周知であり、5％デキストロース溶液、生理食塩水、およびリン酸緩衝生理食塩水が挙げられる。

【0057】

製剤はまた、他の手段（例えば、直腸投与）を用いて投与することもできる。直腸投与に有用な製剤（坐剤など）は、当業者に周知である。化合物はまた、吸入により（例えば、エアロゾル剤の形態で）；局所的に（例えば、ローション剤の形態で）；経皮的に（例えば、経皮パッチを用いて（例えば、NovartisおよびAlza社から市販されている技術を用いて））、粉末注入（powder injection）により、または頬内、舌下、もしくは鼻内吸収により、投与することもできる。

【0058】

医薬組成物は、単位投与剤形、または複数用量もしくはサブユニット用量として製剤化することができる。

【0059】

本明細書中に記載された医薬組成物の投与は、断続的であるか、または段階的速度、連続的速度、一定速度もしくは制御速度であり得る。医薬組成物は、温血動物、例えば、マウス、ラット、ネコ、ウサギ、イヌ、ブタ、ウシ、またはサルなどの哺乳動物に投与することができるが、有利にはヒトに投与する。また、医薬組成物を投与する時刻および1日当たりの投与回数は、様々であり得る。

【0060】

本発明の化合物は、様々な障害および状態の治療で用いることができ、そのため、それらの障害もしくは状態の治療または予防に有用な様々な他の好適な治療剤と組み合わせて用いることができる。つまり、本発明の一実施形態は、他の治療用化合物と組み合わせた本発明の化合物の投与を含む。例えば、本発明の化合物を、以下のものと組み合わせて用いることができる：他のNNRリガンド（バレニクリンなど）、NNRのアロステリック調節因子、抗酸化剤（フリーラジカル捕捉剤など）、抗菌剤（ペニシリン系抗生物質など）、抗ウイルス剤（ジドブジン及びアシクロビルのようなヌクレオシド類似体など）、抗凝血剤（ワルファリンなど）、抗炎症剤（NSAIDなど）、解熱剤、鎮痛剤、麻酔薬（手術で使用されるような）、アセチルコリンエステラーゼ阻害剤（ドネペジルおよびガランタミンなど）、抗精神病薬（ハロペリドール、クロザピン、オランザピン、およびクエチアピンなど）、免疫抑制剤（シクロスポリンおよびメトトレキセートなど）、神経保護剤、ステロイド（ステロイドホルモンなど）、コルチコステロイド（デキサメタゾン、プレドニゾン（predisone）、およびヒドロコルチゾンなど）、ビタミン、ミネラル、栄養補助食品、抗うつ剤（イミプラミン、フルオキセチン、パロキセチン、エスシタロプラム、セルトラリン、ベンラファキシン、およびデュロキセチンなど）、抗不安剤（アルプラゾラムおよびブスピロンなど）、抗痙攣薬（フェニトインおよびガバペンチンなど）、血管拡張剤（プラゾシンおよびシルデナフィルなど）、気分安定化剤（バルプロ酸およびアリピプラゾールなど）、抗癌剤（抗増殖薬など）、降圧剤（アテノロール、クロニジン、アムロピジン、ベラパミル、およびオルメサルタンなど）、緩下剤、便軟化剤、利尿剤（フロセミドなど）、鎮痙剤（ジシクロミンなど）、抗運動障害剤、および抗潰瘍剤（エソメプラゾールなど）。薬学的に活性な薬剤のこのような組合せは、一緒にまたは別々に投与することができ、別々に投与する場合、投与は、同時にまたは任意の順序で逐次的に行うことができる。化合物または薬剤の量、および相対的な投与タイミングは、所望の治療効果を達成するように選択される。他の治療剤と組み合わせた本発明の化合物の投与は、(1)双方の化合物を含む単一の医薬組成物、または(2)一方の化合物を含むそれぞれ別々の医薬組成物の状態で同時に投与することにより、組み合わせとなり得る。あるいは、組み合わせは、逐次的方式で別々に投与することができ、この場合、一方の治療剤を最初に投与し、他方を次に投与する。このような逐次的投与は、時間的に近いか、または時間的に離れていることができる。

【0061】

本発明の他の態様は、治療上または予防上有効量の本発明の化合物および1種以上の他の療法（化学療法、放射線療法、遺伝子療法、または免疫療法を含む）を被験体に施すステップを含む併用療法を含む。

【0062】

IV. 医薬組成物の使用方法
本発明の化合物は、他のタイプのニコチン系化合物が提案されたかまたは治療剤として有用であることが示されている種々の状態もしくは障害（CNS障害、炎症、細菌および/もしくはウイルス感染に関連する炎症性応答、疼痛、代謝症候群、自己免疫障害、依存症、肥満または本明細書中でさらに詳細に説明される他の障害など）の予防または治療のために用いることができる。本発明の化合物はまた、診断剤（in vitroおよびin vivo）としても用いることができる。そのような治療剤および他の教示は、例えば、以下のものをはじめとする本明細書中に既に列記した参照文献に記載されている：Williams et al., Drug News Perspec. 7(4): 205 (1994)、Arneric et al., CNS Drug Rev. 1(1): 1-26 (1995)、Arneric et al., Exp. Opin. Invest. Drugs 5(1): 79-100 (1996)、Bencherif et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 279: 1413 (1996)、Lippiello et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 279: 1422 (1996)、Damaj et al., J. Pharmacol. Exp. Ther. 291: 390 (1999)；Chiari et al., Anesthesiology 91: 1447 (1999)、Lavand’homme and Eisenbach, Anesthesiology 91: 1455 (1999)、Holladay et al., J. Med. Chem. 40(28): 4169-94 (1997)、Bannon et al., Science 279: 77 (1998)、PCT WO 94/08992、PCT WO 96/31475、PCT WO 96/40682、ならびに米国特許第5,583,140号（Bencherif et al.）、同第5,597,919号（Dull et al.）、同第5,604,231号（Smith et al.）および同第5,852,041号（Cosford et al）。

【0063】

CNS障害
本発明の化合物およびその医薬組成物は、神経変性障害、神経精神障害、神経障害、および依存症をはじめとする様々なCNS障害の治療または予防に有用である。本発明の化合物およびその医薬組成物は、加齢性などの認知障害および認知機能不全を治療または予防するために；感染性病原体または代謝障害によるものを含む注意障害および認知症を治療または予防するために；神経保護を提供するために；痙攣および多発性脳梗塞を治療するために；気分障害、衝動、および依存性行動を治療するために；痛覚脱失を提供するために；サイトカインおよび核因子κBによって仲介されるものなどの炎症を制御するために；炎症性障害を治療するために；疼痛を軽減させるために；かつ細菌、真菌、およびウイルス感染症を治療するための抗感染症剤として感染症を治療するために使用することができる。本発明の化合物および医薬組成物を使用して治療または予防できる障害、疾患および状態の中には、以下のものがある：加齢関連記憶機能障害（AAMI）、軽度認知機能障害（MCI）、加齢性認知低下（ARCD）、初老期認知症、早発性アルツハイマー病、老人性認知症、アルツハイマー型認知症、アルツハイマー病、認知症を伴わない認知機能障害（CIND）、レビー小体認知症、HIV認知症、AIDS認知症症候群、血管性認知症、ダウン症候群、頭部外傷、外傷性脳傷害（TBI）、ボクサー認知症、クロイツフェルトヤコブ病およびプリオン病、脳卒中、中枢虚血（central ischemia）、末梢虚血（peripheral ischemia）、注意欠陥障害、注意欠陥多動性障害、失読症、統合失調症、統合失調様障害、統合失調感情障害、統合失調症における認知機能不全、統合失調症における認知障害、パーキンソニズム（パーキンソン病、脳炎後パーキンソニズム、グアムのパーキンソニズム-認知症、前頭側頭葉型パーキンソン型認知症（FTDP）を含む）、ピック病、ニューマン-ピック病、ハンチントン病、ハンチントン舞踏病、ジスキネジア、遅発性ジスキネジア、痙攣性ジストニア、多動、進行性核上性麻痺、進行性核上性不全麻痺、ムズムズ脚症候群、クロイツフェルト-ヤコブ病、多発性硬化症、筋萎縮性側索硬化症（ALS）、運動神経疾患（MND）、多系統萎縮症（MSA）、大脳皮質基底核変性症、ギラン-バレー症候群（GBS）および慢性炎症性脱髄性多発ニューロパチー（CIDP）、てんかん、常染色体優性夜間前頭葉てんかん、躁病、不安、抑うつ（大うつ病性障害（MDD）を含む）、月経前不安、パニック障害、過食症、食欲不振症、ナルコレプシー、日中の過剰な眠気、双極性障害、全般性不安障害、強迫性障害、激怒突発、行為障害、反抗挑戦性障害、トウレット症候群、自閉症、薬物およびアルコール依存症、タバコ依存症（したがって、禁煙のための薬剤として有用である）、強制過食および性的機能不全。

【0064】

認知障害または認知機能不全は、以下のものに関連する場合がある：統合失調症および他の精神病性障害などの精神障害または状態（限定するものではないが、精神病性障害、統合失調症様障害、統合失調感情障害、妄想性障害、短期精神病性障害、共有精神病性障害、および全身性医学的状態に起因する精神病性障害を含む）、認知症およびその他の認知障害（限定するものではないが、軽度認知機能障害、初老期認知症、アルツハイマー病、老人性認知症、アルツハイマー型認知症、加齢性記憶機能障害、レビー小体認知症、血管性認知症、AIDS認知症症候群、失読症、パーキンソニズム（パーキンソン病、パーキンソン病の認知機能障害および認知症を含む）、多発性硬化症の認知機能障害、外傷性脳傷害に起因する認知機能障害、他の全身性医学状態に起因する認知症を含む）、不安障害（限定するものではないが、広場恐怖症を伴わないパニック障害、広場恐怖症を伴うパニック障害、パニック障害の病歴のない広場恐怖症、特定の恐怖症、社会恐怖症、強迫性障害、外傷後ストレス障害、急性ストレス障害、全般性不安障害および全身性医学的状態に起因する全般性不安障害を含む）、気分障害（限定するものではないが、大うつ病性障害、気分変調性障害、双極性うつ病、双極性躁病、双極性I型障害、躁病に伴う抑うつ、うつ病性または混合性エピソード、双極性II型障害、気分循環性障害、および全身性医学的状態に起因する気分障害を含む）、睡眠障害（限定するものではないが、睡眠不全障害、原発性不眠症、原発性過眠症、ナルコレプシー、睡眠時随伴障害、悪夢障害、夜驚症および夢遊病障害を含む）、精神遅滞、学習障害、運動能力障害、コミュニケーション障害、広汎性発達障害、注意欠陥および破壊的行動障害、注意欠陥障害、注意欠陥多動性障害、乳児期、小児期または成人期の栄養補給および摂食障害、チック障害、排泄障害、物質関連障害（限定するものではないが、物質依存症、物質乱用、物質中毒、物質脱離、アルコール関連障害、アンフェタミンまたはアンフェタミン様関連障害、カフェイン関連障害、大麻関連障害、コカイン関連障害、幻覚剤関連障害、吸入剤関連障害、ニコチン関連障害、オピオイド関連障害、フェンシクリジンまたはフェンシクリジン様関連障害、および鎮静剤、催眠剤または抗不安剤関連障害を含む）、人格障害（限定するものではないが、強迫性人格障害および衝動制御障害を含む）。

【0065】

認知能力は、例えば、アルツハイマー病評価スケールの認知に関する下位スケール（ADAS-cog）などの、有効性が確認された認知スケールを用いて評価することができる。認知の改善での本発明の化合物の有効性の1つの指標は、そのようなスケールに従った患者の変化の程度を測定することを含むことができる。

【0066】

衝動脅迫および依存的行動に関して、本発明の化合物は、ニコチン依存症に対する療法（禁煙のための薬剤を含む）として、かつ他の脳報酬障害（アルコール依存症、違法薬物依存症および処方薬物依存症、摂食障害（肥満を含む）をはじめとする物質乱用、ならびに賭博などの行動的依存症、または依存症の他の類似の行動的発現など）のために用いることができる。

【0067】

上記の状態および障害については、例えば、American Psychiatric Association: Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders, Fourth Edition, Text Revision, Washington, DC, American Psychiatric Association, 2000でさらに詳細に考察されている。この手引きはまた、物質使用、乱用、および依存に関連する症状および診断的特徴についても非常に詳細に言及している場合がある。

【0068】

炎症
神経系は、主に迷走神経を介して、マクロファージ腫瘍壊死因子（TNF）の放出を阻害することによって、生来の免疫応答の大きさを調節することが知られている。この生理学的メカニズムは、「コリン作動性抗炎症経路」として知られている（例えば、Tracey, “The inflammatory reflex”, Nature 420: 853-9（2002）を参照されたい）。過剰な炎症および腫瘍壊死因子の合成は、種々の疾患における罹患率さらには死亡率の原因となる。これらの疾患としては、限定するものではないが、内毒素血症、関節リウマチ、骨関節炎、乾癬、喘息、アテローム性動脈硬化症、特発性肺線維症、および炎症性腸疾患が挙げられる。

【0069】

本明細書中に記載された化合物を投与することによって治療または予防することができる炎症状態としては、限定するものではないが、慢性および急性炎症、乾癬、内毒素血症、痛風、急性偽痛風、急性痛風性関節炎、関節炎、関節リウマチ、骨関節炎、同種移植片拒絶、慢性移植拒絶、喘息、アテローム性動脈硬化症、単核-食細胞依存性肺傷害、特発性肺線維症、アトピー性皮膚炎、慢性閉塞性肺疾患、成人呼吸窮迫症候群、鎌状赤血球症における急性胸部症候群、炎症性腸疾患、炎症性腸症候群（下痢型IBSを含む）、クローン病、潰瘍、潰瘍性大腸炎、急性胆管炎、アフタ性口内炎、悪液質、回腸嚢炎、糸球体腎炎、ループス腎炎、血栓症、および移植片対宿主反応が挙げられる。

【0070】

細菌および/またはウイルス感染に伴う炎症応答
多くの細菌および/またはウイルス感染症には、毒素の形成、および細菌もしくはウイルスおよび/または毒素に対する身体の天然の応答によってもたらされる副作用が伴う。上記で考察したように、感染に対する身体の応答は、しばしば、かなりの量のTNFおよび/または他のサイトカインの生成を含む。これらのサイトカインの過剰発現は、敗血症性ショック（細菌が敗血症である場合）、エンドトキシンショック、尿路性敗血症、ウイルス性肺炎および毒素性ショック症候群などの重大な傷害をもたらす場合がある。

【0071】

サイトカインの発現は、NNRによって仲介され、これらの受容体のアゴニストまたは部分アゴニストを投与することによって阻害することができる。したがって、これらの受容体のアゴニストまたは部分アゴニストである本明細書中に記載された化合物を用いて、細菌感染ならびにウイルスおよび真菌感染に関連する炎症応答を最小化することができる。このような細菌感染症の例には、炭疽病、ボツリヌス症、および敗血症が含まれる。これらの化合物の一部はまた、抗微生物特性も有する場合がある。さらに、化合物を、レイノー病（すなわち、ウイルスに誘導される痛みを伴う末梢血管収縮）の治療に用いることができる。

【0072】

これらの化合物はまた、細菌、ウイルスおよび真菌感染症を管理するための既存療法（抗生物質、抗ウイルス剤および抗真菌剤など）と組み合わせて補助療法として用いることもできる。また、抗毒素を用いて、感染性病原体によって産生された毒素に結合させ、結合された毒素が炎症応答を生み出すことなしに身体を通過することを可能にすることができる。抗毒素の例は、例えば、米国特許第6,310,043号（Bundle et al.）に開示されている。細菌および他の毒素に対して有効な他の薬剤が効果的である場合があり、本明細書中に記載された化合物と同時投与することによって、それらの治療効果を補完できる。

【0073】

疼痛
本発明の化合物は、急性、神経性、炎症性、神経障害性および慢性疼痛をはじめとする疼痛を治療および/または予防するために投与することができる。本発明の化合物は、アヘン剤（opiate）と組み合わせて用いて、アヘン剤依存症の可能性を最小限に抑えることができる（例えば、モルヒネ回避療法（morphine sparing therapy））。本明細書中に記載された化合物の鎮痛活性は、米国特許出願公開第20010056084 A1号（Allgeier et al.）に記載されている通りに実施される、持続性炎症性疼痛および神経障害性疼痛のモデルで立証することができる（例えば、炎症性疼痛のフロイント完全アジュバントラットモデルでの機械的痛覚過敏、および神経障害性疼痛のマウス部分坐骨神経結紮モデルでの機械的痛覚過敏）。

【0074】

鎮痛効果は、種々の起源または病因の疼痛を治療するために、特に、炎症性疼痛および付随性痛覚過敏、神経障害性疼痛および付随性痛覚過敏、慢性疼痛（例えば、重症慢性疼痛、術後疼痛、ならびに癌、狭心症、腎または胆道仙痛、月経、片頭痛および痛風をはじめとする種々の状態に付随する疼痛）の治療に好適である。炎症性疼痛は、関節炎およびリウマチ様疾患、腱鞘炎および血管炎を含む多様な起源からなる場合がある。神経障害性疼痛としては、三叉神経痛またはヘルペス性神経痛、ニューロパシー（糖尿病性神経障害性疼痛など）、灼熱痛、腰痛および求心路遮断症候群（腕神経叢裂離など）が挙げられる。

【0075】

新血管新生
例えば、ニコチン性受容体のアンタゴニスト（または一定の投与量では部分アゴニスト）を投与することにより新血管新生を阻害して、望ましくない新血管新生または血管新生によって特徴付けられる状態を治療または予防することができる。このような状態としては、炎症性血管新生および/または虚血誘発性血管新生によって特徴付けられる状態が挙げられる。腫瘍増殖に伴う新血管新生も、ニコチン性受容体のアンタゴニストまたは部分アゴニストとして機能する本明細書に記載の化合物を投与することにより、阻害することができる。

【0076】

ニコチン性受容体の特異的アンタゴニズムは、炎症、虚血、および腫瘍形成に対する血管新生応答を低下させる。本明細書中に記載された化合物を評価するのに適切な動物モデル系に関する指針は、例えば、Heeschen, C. et al., “A novel angiogenic pathway mediated by non-neuronal nicotinic acetylcholine receptors,” J. Clin. Invest. 110(4):527-36 (2002)に見出すことができる。

【0077】

本明細書中に記載された化合物を用いて治療することができる代表的な腫瘍タイプとしては、以下のものが挙げられる：SCLC、NSCLC、卵巣癌、膵臓癌、乳癌、結腸癌、直腸癌、肺癌、中咽頭癌、下咽頭癌、食道癌、胃癌、膵臓癌、肝臓癌、胆嚢癌、胆管癌、小腸癌、尿路癌、腎臓癌、膀胱癌、尿路上皮癌、女性生殖器癌、子宮頸部癌、子宮癌、卵巣癌、絨毛癌、妊娠性絨毛性疾患、男性生殖器癌、前立腺癌、精嚢癌、精巣癌、胚細胞腫瘍、内分泌腺癌、甲状腺癌、副腎癌、脳下垂体癌、皮膚癌、血管腫、黒色腫、肉腫、骨および軟組織肉腫、カポジ肉腫、脳の腫瘍、神経の腫瘍、眼の腫瘍、髄膜の腫瘍、星状細胞腫、神経膠腫、神経膠芽腫、網膜芽細胞腫、神経腫、神経芽細胞腫、神経鞘腫、髄膜腫、造血器悪性腫瘍に由来する固形腫瘍（白血病、緑色腫、形質細胞腫、ならびに菌状息肉腫および皮膚T細胞リンパ腫/白血病のプラークおよび腫瘍など）、ならびにリンパ腫に由来する固形腫瘍。

【0078】

本発明の化合物はまた、当技術分野で公知のものなどのシスプラチン、アドリアマイシン、ダウノマイシンなどの抗新生物性抗腫瘍剤、および/または抗VEGF（血管内皮増殖因子）剤との同時投与をはじめとする、他の形態の抗癌治療との併用で投与することもできる。

【0079】

本発明の化合物は、それらが腫瘍部位を標的にするような方式で投与することができる。例えば、化合物は、微粒子を腫瘍に向かわせる種々の抗体にコンジュゲート化したミクロスフェア、微粒子またはリポソームとして投与することができる。また、化合物は、動脈および静脈を通過するが、腫瘍を取り囲む毛細血管床に留まり、腫瘍に対して局所的に該化合物を投与するために適切な大きさにつくられたミクロスフェア、微粒子またはリポソーム中に存在することができる。このような薬物送達デバイスは、当技術分野で公知である。

【0080】

その他の障害
CNS障害、炎症、および新血管新生、ならびに疼痛を治療することに加え、本発明の化合物はまた、NNRが関与する一部の他の状態、疾患、および障害を予防または治療するために用いることもできる。例としては、狼瘡などの自己免疫疾患、サイトカイン放出に関連する障害、感染に続く悪液質（例えば、AIDS、AIDS関連症候群および腫瘍形成で生じるものなど）、肥満、天疱瘡（pemphitis）、尿失禁、過活動膀胱（OAB）、下痢、便秘、網膜疾患、感染性疾患、筋無力症、イートン・ランバート症候群、高血圧症、子癇前症、骨粗鬆症、血管狭窄、血管拡張、不整脈、I型糖尿病、II型糖尿病、過食症、拒食症および性的機能不全、ならびに公開されたPCT出願第WO 98/25619号に示されたそれらの適応症が挙げられる。本発明の化合物はまた、てんかんの前兆となるものなどの痙攣を治療するために、ならびに梅毒およびクロイツフェルトヤコブ病などの状態を治療するために投与することもできる。

【0081】

本発明の化合物は、神経節のNNR抗体力価が高い自己免疫応答が存在する細菌感染症および皮膚病変（落葉状天疱瘡、尋常性天疱瘡など）、ならびに他の障害（棘細胞離開など）を治療するために用いることができる。これらの障害、および他の自己免疫疾患（重症筋無力症など）では、抗体のFab断片がNNR受容体に結合し（2個の受容体を架橋する）、それにより内在化および分解が引き起こされる。

【0082】

診断的用途
本発明の化合物は、特に、それらが適切な標識を含むように修飾されている場合に、診断用組成物（プローブなど）で用いることができる。この目的では、本発明の化合物は、最も好ましくは、放射性同位体部分¹¹Cを用いて標識する。

【0083】

投与された化合物は、陽電子放出断層撮影（PET）（position emission topography）を用いて検出することができる。選択された受容体サブタイプを非飽和濃度で可視化するためには、高い比活性が望ましい。典型的には、投与される用量は、毒性範囲よりも低く、かつ高コントラスト画像をもたらすものである。本発明の化合物は、非毒性レベルでの投与が可能であると予測される。用量の決定は、放射標識イメージングの分野の当業者には公知の様式で行なわれる（例えば、米国特許第5,969,144号（London et al.）を参照されたい）。

【0084】

本発明の化合物は、公知の技術を用いて投与することができる（例えば、示した通り、米国特許第5,969,144号（London et al.）を参照されたい）。化合物は、他の成分（診断用組成物を製剤化するのに有用であるタイプの成分など）を組み込んだ製剤組成物として投与することができる。本発明の実施に従って有用な化合物は、最も好ましくは、高純度の形態で用いられる（米国特許第5,853,696号（Elmalch et al.）を参照されたい）。

【0085】

化合物を被験体（例えば、ヒト被験体）に投与した後、存在、量、および機能を示すために、適切な技術により、被験体体内でのこの化合物の存在を撮像し、かつ定量化する。ヒトに加えて、化合物はまた、マウス、ラット、イヌ、およびサルなどの動物にも投与することができる。SPECTおよびPETイメージングは、いずれかの適切な技術および装置を用いて行なうことができる（Villemagne et al., In: Arneric et al. (Eds.) Neuronal Nicotinic Receptors: Pharmacology and Therapeutic Opportunities, 235-250 (1998)および米国特許第5,853,696号（Elmalch et al.）を参照されたい（代表的なイメージング技術の開示に関してそれぞれ参照により本明細書中に組み入れられる））。

【実施例】

【0086】

V. 合成実施例
実施例1：エキソ-N,3-ジメチルスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロブタン]-3-アミン
2-ノルボルナノン（ノルカンファー）（16.0g、145mmol）および1,3-ジブロモプロパン（203mmol、20.7mL；41.1g）のジエチルエーテル（450mL）中の溶液に、ナトリウムアミド（363mmol、14.8g）を加え、混合物を還流しながら24時間撹拌した。混合物を200mLの氷水に注ぎ、有機層を分離した。水層を200mLのエーテルで抽出した。併せたエーテル抽出物を濃縮し、液体残渣を10〜20Torrの真空にて60〜100℃で蒸留し、14gの不純な生成物を得た。これを150mLのヘキサンに溶解させ、過マンガン酸カリウム（12.0g、75.9mmol）の水（150mL）溶液と共に5時間撹拌した。二相の混合物を、珪藻土床を通してろ過し、次にヘキサン（100mL）で洗浄した。ヘキサン層を分離し、水層を600mLのヘキサンを用いて抽出した。ヘキサン層を併せて、濃縮し、シリカゲルカラム上で精製し、10〜40％エーテル（ヘキサン中）を用いて溶出し、スピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロブタン]-3-オン（スキーム1の化合物II）（6.1g、28％収率）を油状物として得た。¹H NMR (CDCl₃, 400 MHz): δ 2.55-2.49 (m, 2H), 2.18-2.08 (m, 2H), 2.00-1.58 (m, 7H), 1.49-1.36 (m, 3H); LCMS (m/z): 151 (M+1)。

【0087】

臭化(メチル)トリフェニルホスホニウム（49.9mmol、18.2g）の乾燥テトラヒドロフラン（THF）（100mL）中の懸濁液（-78℃）にn-ブチリチウム（46.5mmol、18.6mLの2.5M溶液（ヘキサン中））を加えた。混合物を-78℃にて30分間撹拌した。この混合物に、スピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロブタン]-3-オン（5.00g、33.3mmol）を加えた。得られた混合物を周囲温度にて20時間撹拌した。ヘキサン（300mL）を加え、混合物をろ過した。ろ液を濃縮し、残渣を80gのシリカゲルカラムで精製し、ヘキサンを用いて溶出して、3-メチレンスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロブタン]（スキーム1の化合物III）（3.7g、75％）を油状物として得た。¹H NMR (CDCl₃, 400 MHz): δ 4.82 (s, 2H), 2.63 (brs, 1H), 2.22 (brs, 1H), 2.05-1.78 (m, 6H), 1.63-1.52 (m, 1H), 1.48-1.34 (m, 3H), 1.21-1.12 (m, 2H)。

【0088】

3-メチレンスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロブタン]（2.10g、14.2mmol）
およびチオシアン酸カリウム（14.2mmol、1.39g）の懸濁液に、硫酸（1.40g、14.3mmol）の水（0.52mL）溶液を50℃にて15分間かけてゆっくりと加えた。溶液を85℃にて5.5時間撹拌した。溶液を周囲温度まで冷却し、トルエン（20mL）で希釈し、水（20mL）および重炭酸ナトリウム飽和水溶液（10mL）で順番に洗浄した。トルエン層を回収し、無水硫酸ナトリウム上で乾燥させ、ろ過した。ろ液に水素化ビス(メトキシエトキシ)アルミニウムナトリウム（28mmol、7.9mLの65〜70％溶液（トルエン中））を加え、得られた混合物を85℃にて2時間撹拌した。混合物を0℃に冷却し、3N水酸化ナトリウム水溶液（3mL）および5％次亜塩素酸ナトリウム（15mL）の混合物をゆっくりと間隔をあけて滴下添加した。トルエン層を分離し、水（30mL）で洗浄した。次に、トルエン層を1N塩酸水溶液（2×10mL）で抽出した。トルエン層を捨て、併せた塩酸抽出物を、10％水酸化ナトリウム水溶液を添加することにより塩基性にした（pH10まで）。塩基性の水性混合物を、エーテル（2×30mL）を用いて抽出した。エーテル抽出物を回収し、濃縮し、シリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製して、0〜40％のCMA（クロロホルム：メタノール：30％アンモニア水、9：1：0.1）（クロロホルム中）を用いて溶出し、エキソ-N,3-ジメチルスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロブタン]-3-アミン（0.38g、15％収率）（スキーム1の化合物IV）を油状物として得た。油状物を5mLのジクロロメタンに溶解させ、氷浴で冷却し、2mLの6M塩酸水溶液と併せた。混合物を濃縮し、真空乾燥させて、塩酸塩を得た。¹H NMR (D₂O, 400 MHz): δ 2.41 (s, 3H), 2.24-2.18 (m, 2H), 1.98-1.90 (m, 1H), 1.82-1.74 (m, 1H), 1.67-1.58 (m, 2H), 1.52-1.11 (m, 8H), 0.95 (s, 3H); LCMS (m/z): 180 (M+1)。

【0089】

エキソ形立体化学をNMRにより確認した。

【0090】

実施例2：エキソ-N,3-ジメチルスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロブタン]-3-アミンのキラルクロマトグラフィー分離
エキソ-N,3-ジメチルスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロブタン]-3-アミン（2.0g）を20mLのアセトニトリルに溶解させ、10mL/分の流速で、0.2％ジエチルアミン（アセトニトリル/イソプロパノール（95：5）中）を用いて、キラルカラム（Chiral Pak AD-H、5ミクロン、250×20cm）への0.2mL注入により分離した。第1ピーク（初期溶出）および第2ピーク（後期溶出）を含有する画分を、別々に濃縮した。2種類の残渣を10mLのジクロロメタンに個別に溶解させ、2mLの6N塩酸水溶液を用いて処理し、濃縮乾固させた。これらの塩酸塩生成物は、それぞれ0.74g（第1ピーク）および0.48g（第2ピーク）の重量であった。

【0091】

実施例3：N,3-ジメチルスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロペンタン]-3-アミン
2-ノルボルノナン（25.0g、227mmol）および1,4-ジブロモブタン（68.0g、317mmol）の溶液（ジエチルエーテル（700mL）中）に、ナトリウムアミド（23.1g、567mmol）を加えた。この混合物を24時間加熱還流し、冷却し、200mLの氷水に注いだ。有機層を回収し、水層を、200mLのジエチルエーテルを用いて抽出した。併せたジエチルエーテル抽出物を濃縮し、残渣を7〜15Torrにて65〜80℃で蒸留し、19gの不純な生成物を得た。これをヘキサン（500mL）に溶解させ、過マンガン酸カリウム水溶液（30g、0.19g、500mL中）と共に5時間撹拌した。混合物をろ過し、ヘキサン層を回収した。水層を、600mLのヘキサンを用いて抽出した。併せたヘキサン層を濃縮し、残渣をシリカゲルカラム上で精製し、5〜15％酢酸エチル（ヘキサン中）を用いて溶出して、スピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロペンタン]-3-オン（12.6g、33.8％）を油状物として得た。¹H NMR (CDCl₃, 400 MHz): δ 2.56 (d, J = 5.1 Hz, 1 H), 2.24 (bs, 1 H), 1.44-1.88 (m, 14 H); LCMS (m/z): 165 (M+1)。

【0092】

臭化(メチル)トリフェニルホスホニウム（17.6g、48.4mmol）の懸濁液（THF（100mL）中）（-78℃）に、n-ブチリチウム（18.1mLの2.5M溶液（THF中）、45mmol）を加え、混合物を30分間撹拌した。この混合物に、スピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロペンタン]-3-オン（5.30g、32.3mmol）を加え、反応液を周囲温度で18時間撹拌した。ヘキサン（200mL）を加え、混合物をろ過した。ろ液を濃縮し、残渣を80gのシリカゲルカラム上で精製し、ヘキサンを用いて溶出して、3-メチレンスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロペンタン]（4.80g、91.7％）を油状物として得た。

【0093】

硫酸（1.61mL、2.96g、30.2mmol）を3-メチレンスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロペンタン]（4.80g、29.6mmol）およびチオシアン酸カリウム（2.96g、30.2mmol）の懸濁液に50℃にてゆっくりと加えた。次に、反応混合物を85℃にて5.5時間撹拌し、周囲温度まで冷却し、トルエン（30mL）で希釈して、水（20mL）、続いて重炭酸ナトリウム飽和水溶液（10mL）で洗浄した。トルエン層を無水硫酸ナトリウム上で乾燥させ、ろ過した。ろ液に水素化ビス(2-メトキシエトキシ)アルミニウムナトリウム（トルエン中40％溶液、2当量）を加え、反応液を85℃にて2時間撹拌した。反応液を0℃まで冷却し、3N水酸化ナトリウム水溶液（20mL）（5％次亜塩素酸ナトリウム水溶液（35mL）中）をゆっくりと加えた（間隔をあけて滴下）。トルエン層を分離し、水（30mL）で洗浄した。次に、トルエン層を、1N塩酸水溶液（2×10mL）を用いて抽出し、廃棄した。10％水酸化ナトリウム水溶液の添加により、塩酸水溶液層を塩基性にし（pH10まで）、ジエチルエーテルを用いて抽出した。ジエチルエーテル抽出物を濃縮し、残渣を、0〜40％のCMA（クロロホルム：メタノール：30％アンモニア水、9：1：0.1）（クロロホルム中）を用いてシリカゲルカラムクロマトグラフィーにより精製し、N,3-ジメチルスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロペンタン]-3-アミン（1.2g、53％）を油状物として得た。¹H NMR (CDCl₃, 400 MHz): δ 2.28 (s, 3H), 2.24 (bs, 1H), 1.84-1.76 (m, 2H), 1.73-1.68 (m, 1H), 1.62-1.52 (m, 4H), 1.48-1.24 (m, 7H), 1.09-1.05 (m, 1H), 1.04 (s, 3H); LCMS (m/z): 194 (M+1)。

【0094】

実施例4：N-置換スピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロブタン]-3-アミンの一般的製造方法
一部のN-置換スピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロブタン]-3-アミンは、スピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロブタン]-3-オンの還元的アミノ化により調製することができる。メチルアミンを用い、N-メチルスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロブタン]-3-アミントリフルオロ酢酸塩を生じる以下の手順は、例示的なものである。ジメチルアミン、アゼチジン、およびピロリジンを用いる還元的アミノ化を、同様に行なった。

【0095】

スピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロブタン]-3-オン（0.15g、1.0mmol）およびメチレンアミン（4.0mLの2.0M溶液（THF中）、8.0mmol）の1,2-ジクロロエタン（10mL）中の溶液に、酢酸（0.2mL）およびトリアセトキシ水素化ホウ素ナトリウム（0.85g、4.0mmol）を加えた。反応液を周囲温度で48時間撹拌し、ジクロロメタン（10mL）で希釈し、重炭酸ナトリウム飽和水溶液（10mL）で洗浄し、濃縮した。残渣を分取HPLCで精製し、0.05％ギ酸（水中）および0.05％ギ酸（アセトニトリル中）の混合物を用いて溶出した。選択した画分を濃縮し、残渣をメタノール（2mL）に溶解させた。トリフルオロ酢酸（0.1mL）を加え、混合物を濃縮し、真空乾燥させて、N-メチルスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロブタン]-3-アミントリフルオロ酢酸塩（0.088g）をガム状物として得た。¹H NMR (CD₃OD, 400 MHz): δ 3.06-3.02 (m, 1H), 2.568 (s, 3H), 2.54 (brs, 1H), 2.34 (brs, 1H), 2.02-1.83 (m, 6H), 1.56-1.42 (m, 5H), 1.26-1.32 (m, 1H); LCMS (m/z): 166 (M+1)。

【0096】

実施例5：(1S,3R,4R)-N,4,7,7-テトラメチルスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロブタン]-3-アミン塩酸塩および (1S,3S,4R)-N,4,7,7-テトラメチルスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロブタン]-3-アミン塩酸塩
D-カンファーを出発物質として用いる以下の化学反応を、L-カンファーを出発物質として用いて繰り返し、本明細書中に記載したものに対するエナンチオマーである生成物を得た。

【0097】

D-(+)-カンファー（4.40g、28.9mmol）とナトリウムアミド（2.50g、61.5mmol）との混合物（トルエン（100mL）中）を、100℃にて30分間撹拌した。1,3-ジブロモプロパン（31.8mmol、3.24mL、6.42g）のトルエン（20mL）中の溶液を加え、反応液を3時間加熱還流した。反応液を周囲温度まで冷却し、水（100mL）で洗浄し、無水硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濃縮した。残渣を5％メタノール（ジクロロメタン（80mL）中）に溶解させ、-78℃まで冷却した。青色が持続するまで、溶液にオゾンを通した（約10分間）。次に、硫化ジメチル（2mL）を加え、反応液を周囲温度までゆっくり温めた。反応混合物を濃縮し、残渣をシリカゲルカラム（40g）上で精製し、0〜20％エーテル（ヘキサン中）を用いて溶出し、(1S,4R)-4,7,7-トリメチルスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロブタン]-3-オン（1.66g、29.9％収率）を油状物として得た。¹H NMR (CDCl₃, 400 MHz): δ 2.26 (m, 1H), 2.10-1.97 (m, 5H), 1.85-1.1.66 (m, 2H), 1.62-1.53 (m, 1H), 1.47-1.40 (m, 1H), 1.28-1.19 (m, 1H), 0.94 (s, 3H), 0.88 (s, 3H), 0.75 (s, 3H); LCMS (m/z): 193 (M+1)。

【0098】

(1S,4R)-4,7,7-トリメチルスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロブタン]-3-オン（1.60g、8.32mmol）およびホルムアミド（10mL）の混合物（ギ酸（7mL）中）を、175℃にて72時間撹拌した。反応混合物を周囲温度まで冷却し、200mLの氷水に注ぎ、エーテル（2×50mL）を用いて抽出した。併せたエーテル抽出物を水（40mL）で洗浄し、無水硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濃縮して、N-(4,7,7-トリメチルスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロブタン]-3-イル)ホルムアミド（1.55g、84.2％収率）をガム状物として得た。

【0099】

N-(4,7,7-トリメチルスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロブタン]-3-イル)ホルムアミド（1.50g、6.78mmol）の溶液（THF（40mL）中）（0℃）に、水素化アルミニウムリチウム（27.1mmol、27.1gの1.0M溶液（THF中））をゆっくりと加えた。完全に添加した後、反応液を48時間還流した。反応混合物を0℃まで冷却し、固体の硫酸ナトリウム十水和物（10g）を少量ずつ添加することによりクエンチした。1時間撹拌した後、この混合物をろ過し、ろ液を濃縮した。残渣を40gのシリカゲルカラム上で精製し、0〜100％のCMA（クロロホルム：メタノール：30％アンモニア水、9：1：0.1）（クロロホルム中）を溶出液として用いて、エキソアミン生成物である(1S,3R,4R)-N,4,7,7-テトラメチルスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロブタン]-3-アミン（0.49g；35％収率）、およびエンドアミン生成物である(1S,3S,4R)-N,4,7,7-テトラメチルスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロブタン]-3-アミン（0.30g；21％収率）を、両方とも油状物として得た。2種類の生成物を、1mLの濃塩酸にそれぞれ溶解させ、サンプルを濃縮して真空乾燥させることにより、塩酸塩に変換した。エキソ-(1S,3R,4R)-N,4,7,7-テトラメチルスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロブタン]-3-アミン塩酸塩の¹H NMR (D₂O, 400 MHz): δ 2.80 (s, 3H), 2.72 (brs, 1H), 2.22-1.91 (m, 4H), 1.84-1.72 (m, 3H), 1.54-1.45 (m, 2H), 1.38-1.31 (m, 1H), 1.10-1.01 (m, 1H), 0.87 (s, 3H), 0.75 (s, 3H), 0.72 (s, 3H); LCMS (m/z): 208 (M+1)。エンド-(1S,3S,4R)-N,4,7,7-テトラメチルスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロブタン]-3-アミン塩酸塩の¹H NMR (D₂O, 400 MHz): δ 3.12 (brs, 1H), 2.79 (s, 3H), 2.26-2.16 (m, 1H), 2.01-1.85 (m, 3H), 1.78-1.69 (m, 3H), 1.60-1.51 (m, 1H), 1.36-1.24 (m, 2H), 1.08-1.00 (m, 1H), 0.85 (s, 3H), 0.78 (s, 3H), 0.75 (s, 3H); LCMS (m/z): 208 (M+1)。

【0100】

実施例6：第2級アミンをN-メチル第3級アミンに変換するための一般的手順
一部のN-メチル第3級アミンは、対応する第2級アミンの還元的アミノ化により調製することができる。ホルムアルデヒドを用い、エキソ-(1S,3R,4R)-N,N,4,7,7-ペンタメチルスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロブタン]-3-アミン塩酸塩を生じる以下の手順は、例示的なものである。類似のN-メチル化反応を、様々な第2級アミンについて行なった。

【0101】

(1S,3R,4R)-N,4,7,7-テトラメチルスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロブタン]-3-アミン（0.10g、0.48mmol）および30％ホルムアルデヒド水溶液（1mL）の溶液（メタノール（4mL）中）にトリアセトキシ水素化ホウ素ナトリウム（0.31g、1.4mmol）を加え、反応液を周囲温度にて16時間撹拌した。重炭酸ナトリウム飽和水溶液（30mL）を用いて反応液をクエンチし、ジクロロメタン（2×30mL）を用いて抽出した。併せた有機抽出物にギ酸（0.2mL）を加え、ロータリーエバポレーターで濃縮した。0.05％ギ酸（水中）および0.05％ギ酸（アセトニトリル中）の混合物を用いて、分取LCMSにより残渣を精製した。選択した画分を併せて、10％水酸化ナトリウム水溶液の添加により塩基性（pH9）にし、ジクロロメタン（2×30mL）を用いて抽出した。併せた有機抽出物を、0.5mLの濃塩酸を用いて処理した。この混合物を濃縮し、真空乾燥させて、(1S,3R,4R)-N,N,4,7,7-ペンタメチルスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロブタン]-3-アミン塩酸塩（0.06g）を白色固体として得た。¹H NMR (D₂O, 400 MHz): δ 3.27 (s, 3H), 3.19 (s, 3H), 3.10 (s, 1H), 2.55-2.28 (m, 4H), 2.18-1.97 (m, 3H), 1.80-1.60 (m, 3H), 1.45-1.36 (m, 1H), 1.28 (s, 3H), 1.02 (s, 3H), 1.01 (s, 3H); LCMS (m/z): 222 (M+1)。

【0102】

実施例7：N-メチルスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロプロパン]-3-アミントリフルオロ酢酸塩
純3-メチレン-2-ノルボルナノン（8.9g、73mmol）と、続いて純ジヨードメタン（8.30mL、103mmol）を、ジエチルエーテル（75mL）中の亜鉛・銅カップル（9.1g、57mmol）のスラリーに加えた。得られた混合物を、6時間加熱還流した。2回目の亜鉛・銅カップル（10g）を加え、さらに16時間還流を続けた。続いて、水（200mL）を用いて反応液をクエンチし、ジエチルエーテル（200mL）で希釈した。二相混合物を、珪藻土パッドを通してろ過した。有機層を分離し、10％塩酸水溶液（2×50mL）で洗浄し、無水硫酸マグネシウム上で乾燥させ、濃縮した。残渣をシリカゲルカラムに通し、ジクロロメタンを用いて溶出した。選択した画分を濃縮し、3Torrにてバルブトゥーバルブ蒸留装置（bulb-to-bulb distillation apparatus）で残渣を真空蒸留し、スピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロプロパン]-3-オン（1.6g）を油状物として回収した。¹H NMR (CDCl₃, 400 MHz): δ 2.71-2.69 (m, 1H), 2.06 (brs, 1H), 2.00-1.72 (m, 3H), 1.66-1.57 (m, 3H), 1.09-1.00 (m, 2H), 0.91-0.89 (m, 1H), 0.80-0.75 (m, 1H)。

【0103】

スピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロプロパン]-3-オン（0.13g、0.96mmol）およびメチルアミン（4.0mLの2.0M溶液（THF中）、8.0mmol）の溶液（1,2-ジクロロエタン（10mL）中）に酢酸（0.2mL）およびトリアセトキシ水素化ホウ素ナトリウム（0.85g、4.0mmol）を加え、反応液を周囲温度で48時間撹拌した。反応液をジクロロメタン（10mL）で希釈し、重炭酸ナトリウム飽和水溶液（10mL）で洗浄し、濃縮した。残渣を分取HPLCで精製し、0.05％ギ酸（水中）および0.05％ギ酸（アセトニトリル中）の混合物を用いて溶出した。選択した画分を濃縮し、残渣をメタノール（2mL）に溶解させた。トリフルオロ酢酸（0.1mL）を加え、混合物を濃縮し、真空乾燥させ、N-メチルスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロブタン]-3-アミントルフルオロ酢酸塩（0.005g）をガム状物として得た。¹H NMR (CD₃OD, 400 MHz): δ 2.76 (brs, 1H), 2.59 (s, 3H), 1.85-1.82 (m, 1H), 1.69-1.55 (m, 6H), 1.34-1.28 (m, 1H), 0.83-0.78 (m, 1H), 0.67-0.62 (m, 1H), 0.58-0.50 (m, 2H); LCMS (m/z): 152 (M+1)。

【0104】

実施例8：N,3-ジメチルスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロプロパン]-3-アミン塩酸塩
Gream and Pincombe, Aust. J. Chem. 27: 543-565 (1974) （そのような調製に関して参照により本明細書中に組み入れられる）により記載された通りに、(3-メチルスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタ[5]エン-2,1'-シクロプロパン]-3-イル)メタノール（9.4g、57mmol）（メタノール（20mL）中）に、0.8gの10％Pd/C（ウェット型）を窒素下で加えた。雰囲気を水素（50psi）で置換し、混合物を周囲温度にて4時間振盪した。次に、反応液を、珪藻土パッドを通してろ過し、続いてメタノールで洗浄した。ろ液を濃縮し、9.60gの(3-メチルスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロプロパン]-3-イル)メタノールを白色固体として得た（99％）。

【0105】

氷浴中で冷却した三酸化クロム（8.0g、76mmol）の撹拌溶液（水（30mL）中）に、96％硫酸（6.9mL、120mmol）を慎重に加えた。氷浴中での酸化剤溶液の冷却および撹拌を続けながら、(3-メチルスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロプロパン]-3-イル)メタノール（9.5g、57mmol）（アセトン（115mL）中）の溶液を20分間かけて加えた。添加完了後、反応混合物を、周囲温度で温めながら3時間撹拌した。次に、反応液を水（45mL）および酢酸エチル（200mL）で希釈した。褐色が消え、水層が青色になるまで、亜硫酸水素ナトリウム粉末をゆっくりと加えた。次に、相を分離し、水層を酢酸エチル（2×100mL）で洗浄した。有機層を併せ、無水硫酸マグネシウム上で乾燥させた。ろ過により乾燥剤を除去し、ろ液を濃縮して、緑色油状物を得た。0〜50％酢酸エチルのヘキサン勾配を用いて、油状物をシリカゲル（200g）カラムクロマトグラフィーにより精製した。選択した画分を併せて、濃縮し、6.0gの3-メチルスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロプロパン]-3-カルボン酸を白色固体として得た（58％）。

【0106】

氷浴中で冷却した3-メチルスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロプロパン]-3-カルボン酸（2.8g、15mmol）およびトリエチルアミン（2.6mL、18mmol）の撹拌溶液（トルエン（70mL）中）に、ジフェニルリン酸アジド（diphenylphosphonic azide）（3.5mL、16mmol）を加えた。反応混合物を90℃まで温め、2.5時間撹拌した。次に、ベンジルアルコール（1.7mL、16mmol）を反応液に加え、混合物を90℃にてさらに16時間撹拌した。反応混合物を冷却し、濃縮した。0〜15％酢酸エチルのヘキサン勾配を用いて、残渣をシリカゲル（60g）カラムクロマトグラフィーにより精製した。選択した画分を併せて濃縮し、3-イソシアナト-3-メチルスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1’-シクロプロパン]および対応するカルバミン酸ベンジルを白色固体として含有する1.6gの物質の混合物を得た。この混合物を乾燥THF（16mL）に溶解させ、氷浴中で冷却した。水素化アルミニウムリチウム（2.0M（THF中）を8.5mL、17mmol）をゆっくりと加えた。反応液を55℃まで3時間温めた。次に、反応液を氷浴中で冷却し、ジエチルエーテル（20mL）で希釈した。気体の発生が弱まるまで注意深く水を加えることにより、反応液をクエンチした。得られた粘稠な白色スラリーを周囲温度にて1時間撹拌し、その間に、塩はさらに粒状になった。次に、珪藻土パッドを通してスラリーをろ過し、ろ過ケーキをジエチルエーテル（10mL）、次に酢酸エチル（10mL）で洗浄した。併せたろ液を、6M塩酸（3×4mL）を用いて抽出した。水性抽出物を併せてロータリーエバポレーターで濃縮し、1.6gのN,3-ジメチルスピロ[ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2,1'-シクロプロパン]-3-アミン塩酸塩を白色固体として得た（53％収率）。¹H NMR (400 MHz, D₂O): δ2.52 (s, 1H), 2.46 (s, 3H), 1.72 (d, J = 11 Hz, 1H), 1.49-1.41 (m, 3H), 1.39-1.32 (m, 2H), 1.28 (d, J = 11 Hz, 1H), 1.02 (s, 3H), 0.59-0.51 (m, 3H), 0.45-0.43 (m, 1H); LCMS (m/z): 166 (M+1)。

【0107】

実施例9：N,3-ジメチルスピロ[ビシクロ[2.2.2]オクタ[5]エン-2,1'-シクロペンタン]-3-アミン塩酸塩およびN,3-ジメチルスピロ[ビシクロ[2.2.2]オクタン-2,1'-シクロペンタン]-3-アミン塩酸塩
中間体であるビシクロ[2,2,2]オクタ-5-エン-2-オンを、Kozikowski and Schmiesing, J. Org. Chem. 48: 1000-1007 (1983)（そのような反応に関して既に参照により組み入れられた）に記載された手順を用いて生成し、続いて、順次、N,3-ジメチルスピロ[ビシクロ[2.2.2]オクタ[5]エン-2,1'-シクロペンタン]-3-アミンおよびN,3-ジメチルスピロ[ビシクロ[2.2.2]オクタン-2,1'-シクロペンタン]-3-アミンに変換した。

【0108】

アクリロニトリル（79.4g、1.49mmol）、1,3-シクロヘキサジエン（60g、0.75mmol）、およびヒドロキノン（1.1g、10mmol）の混合物を試験管に入れて密封し、120℃にて18時間加熱した。得られた混合物を濃縮し、シリカゲルでのクロマトグラフィーにより精製し、酢酸エチル（0.5％〜1％）の混合物（石油エーテル中）を用いて溶出して、5-シアノビシクロ[2,2,2]オクタ-2-エン（64g、64％収率）の異性体の分離可能な混合物（おそらくエンド型/エキソ型）を白色半固体として得た。¹H NMR (300 MHz, CDCl₃) δ1.32 (m, 2H), 1.75 (m, 3H), 2.04 (m, 1H), 2.43 (m, 1H), 2.62 (m, 1H), 2.78 (m, 1H), 6.23 (m, 1H), 6.30 (m, 1H); ¹H NMR (300 MHz, CDCl₃) δ1.28 (m, 2H), 1.50 (m, 3H), 1.94 (m, 1H), 2.68 (m, 2H), 2.87 (m, 1H), 6.29 (m, 1H), 6.44 (m, 1H); LCMS (m/z): 134 (M+1)。

【0109】

ピリジン（14.2g、0.180mol）、五塩化リン（28.0g、0.135mol）、およびクロロホルム（100mL）の還流混合物に、5-シアノビシクロ[2,2,2]オクタ-2-エン（12g、90mmol）の溶液（クロロホルム（50mL）中）を滴下添加した。得られた混合物を15時間加熱還流し、冷却し、氷に注いだ。有機層を濃縮し、シリカゲルでのクロマトグラフィーにより残渣を精製し、酢酸エチル（0.5％〜1％）の混合物（石油エーテル中）を用いて溶出して、5-クロロ-5-シアノビシクロ[2,2,2]オクタ-2-エン（14.3g、95％収率）を白色半固体として得た。¹H NMR (300 MHz, CDCl₃) δ1.3-1.5 (m, 3H), 2.02-2.18 (m, 2H), 2.51 (m, 1H), 2.72 (m, 1H), 3.12 (m, 1H), 6.22 (m, 1H), 6.41 (m, 1H); GCMS (m/z): 167。

【0110】

5-クロロ-5-シアノビシクロ[2,2,2]オクタ-2-エン（65g、0.39mol）（数回の上記手順を表す）の撹拌溶液（ジメチルスルホキシド（500mL）中）に、水酸化カリウム（87.4g、1.56mol）および水（30mL）を加えた。得られた混合物を室温で15時間撹拌し、水（1000mL）で希釈し、エーテル（4×500mL）を用いて抽出した。併せたエーテル抽出物をブラインで洗浄し、無水硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濃縮した。シリカゲルでのクロマトグラフィーにより残渣を精製し、シエチルエーテル（1％〜5％）の混合物（石油エーテル中）を用いて溶出して、ビシクロ[2,2,2]オクタ-5-エン-2-オン（23.8g、50％収率）を白色固体として得た。¹H NMR (300 MHz, CDCl₃) δ1.53〜1.84 (m, 4H), 2.01〜2.02 (m, 2H), 2.96〜2.99 (m, 1H), 3.11〜3.13 (m, 1H), 6.15〜6.21 (m, 1H), 6.43〜6.48 (m, 1H); GCMS (m/z): 122。

【0111】

n-ブチリチウム（56.5mLの1.6M溶液（ヘキサン中）、90.4mmol）を、ジイソプロピルアミン（11.2mL、8.05g、79.6mmol）の溶液（乾燥THF（108mL）中）に-78℃にて加えた。混合物を0℃まで温め、30分間撹拌した。溶液を再び-78℃まで冷却し、THF（10mL）に溶解したビシクロ[2,2,2]オクタ-5-エン-2-オン（5.00g、36.2mmol）を添加した。反応液を-78℃にて30分間撹拌し、続いて、ヘキサメチルリン酸トリアミド（13.9mL、14.3g、79.6mmol）、次に1,4-ジブロモブタン（4.76mL、8.59g、39.8mmol）を加えた。反応混合物を周囲温度まで温め、16時間撹拌し、塩化アンモニウム飽和水溶液（50mL）を用いてクエンチし、エーテル（100mL）で希釈し、水（3×50mL）で洗浄した。有機層を無水硫酸ナトリウム上で乾燥させ、ろ過し、濃縮した。120gシリカカラムで残渣を精製し、4カラム容量の100％ヘキサン、続いて9：1ヘキサン/酢酸エチルのステップ勾配を用いて溶出した。選択した画分を濃縮し、スピロ[ビシクロ[2.2.2]オクタ[5]エン-2,1'-シクロペンタン]-3-オン（5.1g；GC/MSにより約90％純度）を透明油状物として得た。さらなる精製はせず、乾燥THF（20mL）に溶解させ、-78℃まで冷却することにより、物質を先に進めた。次に、臭化メチルマグネシウム（28.6mLの3.0M溶液（ジエチルエーテル中）、85.8mmol）を加え、反応液を周囲温度までゆっくりと温めた。反応液を周囲温度にて18時間撹拌し、塩化アンモニウム飽和水溶液を注意深く加えることによりクエンチした。反応液を分液漏斗に移し、水層を除去した。有機層を水（10mL）で2回洗浄し、無水硫酸ナトリウム上で乾燥させ、ろ過し、濃縮した。残った物質（無色油状物）は、3-メチルスピロ[ビシクロ[2.2.2]オクタ[5]エン-2,1'-シクロペンタン]-3-オール（4.9g）と出発物質との混合物であった。

【0112】

さらなる精製をせずに、直前で生成したサンプルをシアン化ナトリウム（1.93g、37.8mmol）（酢酸（20mL）中）と併せた。この混合物を0℃まで冷却し、この温度で撹拌しながら、硫酸（20mL）をゆっくりと加えた。試薬を完全に加えると深赤色に変わった反応液を、周囲温度で18時間撹拌した。これを次に、100mLの水を加えることによりクエンチし、3M水酸化ナトリウム水溶液を加えることにより塩基性（pH9）にし、ジクロロメタン（4×50mL）で抽出した。併せた有機層を無水硫酸ナトリウム上で乾燥させ、濃縮して、オフホワイトの固体を得た。固体を乾燥THF（200mL）中に溶解させ、0℃まで冷却して、この温度で維持しながら、水素化アルミニウムリチウム（25.2mLの2M溶液（THF中）、50.4mmol）の溶液をゆっくりと加えた。反応液を18時間加熱還流し、氷浴中で冷却し、5gの硫酸ナトリウム十水和物を注意深く加えることによりクエンチした。得られた混合物を30分間撹拌し、ろ過した。ろ液を濃縮し、残渣を120gシリカゲルカラムで0〜70％CMA（クロロホルム中）を用いて精製し、N,3-ジメチルスピロ[ビシクロ[2.2.2]オクタ[5]エン-2,1'-シクロペンタン]-3-アミン（0.20g、2.7％収率）を得た。この物質をジクロロメタン（5mL）に取り、0.5mLの4M塩酸（ジオキサン中）で処理することによりHCL塩に変換し、得られた混合物を濃縮した。得られた非晶質固体をメタノール（3mL）に溶解させ、ジエチルエーテル（3mL）を用いて沈殿させた。吸引により溶媒を除去し、沈殿をジエチルエーテル（3mL）で3回粉砕した。次に、塩酸塩のサンプルを真空乾燥させた。¹H NMR (300 MHz, CD₃OD) δ 1.02 (s, 3H), 1.19-1.42 (m, 4H), 1.51-1.64 (m, 7H), 1.81 (m, 1H), 2.21 (m, 2H), 2.73 (s, 3H), 5.57 (dd, J1= 9 Hz, J2= 3 Hz, 1H), 6.01 (d, J=6 Hz, 1H); LCMS (m/z): 206 (M+1)。

【0113】

N,3-ジメチルスピロ[ビシクロ[2.2.2]オクタ[5]エン-2,1'-シクロペンタン]-3-アミン（80mg、0.39mmol）をメタノール（7.8mL）中に溶解させ、10％Pd/C（ウェット型）（41mg）を添加した。この混合物を水素ガスのバルーン中に置き、周囲温度で16時間撹拌した。次に、珪藻土を通して反応混合物をろ過し、ろ液を濃縮し、N,3-ジメチルスピロ[ビシクロ[2.2.2]オクタン-2,1'-シクロペンタン]-3-アミン（45mg、56％収率）を得た。これをジクロロメタン（3mL）中に溶解させ、0.3mLの4M塩酸（ジオキサン中）で処理することにより塩酸塩に変換し、得られた混合物を濃縮した。得られた非晶質固体をメタノール（3mL）に溶解させ、ジエチルエーテル（1mL）を用いて沈殿させた。溶媒を吸引により除去し、沈殿を、ジエチルエーテル（3mL）を用いて3回粉砕した。次に、塩酸塩のサンプルを真空乾燥させた。¹H NMR (300 MHz, CD₃OD) δ 0.99 (s, 3H), 1.31 (m, 2H), 1.45-1.70 (m, 10H), 1.85 (m, 1H), 2.08 (m, 3H), 2.22-2.35 (m, 1H), 2.65 (s, 3H), 3.02 (m, 1H); LCMS (m/z): 208 (M+1)。

【0114】

VI. 生物学的アッセイ
ニコチン性アセチルコリン受容体での相互作用の特性決定
材料および方法
細胞株
SH-EP1-ヒトα4β2（Eaton et al., 2003）、SH-EP1-ヒトα4β4（Gentry et al., 2003）およびSH-EP1-α6β3β4α5（Grinevich et al., 2005）細胞株を、Dr. Ron Lukas（Barrow Neurological Institute）から入手した。SH-EP1細胞株、PC12、SH-SY5YおよびTE671/RD細胞を、10％ウマ血清（Invitrogen）、5％ウシ胎児血清（HyClone, Logan UT）、1mMピルビン酸ナトリウム、4mM L-グルタミンを含むダルベッコの改変イーグル培地（Invitrogen, Carlsbad, California）中で増殖相に維持した。安定形質転換体を維持するために、α4β2およびα4β4細胞培地に0.25mg/mLゼオシンおよび0.13mg/mLハイグロマイシンBを添加した。α6β3β4α5細胞についての選別は、0.25mg/mLゼオシン、0.13mg/mLハイグロマイシンB、0.4mg/mLジェネティシン、および0.2mg/mLブラスチシジンを用いて維持した。

【0115】

受容体結合アッセイ
ラット組織からの膜の調製
ラット皮質を、Analytical Biological Services社（ABS, Wilmington, Delaware）から入手した。組織は、雌Sprague-Dawleyラットから剖出し、凍結してドライアイス上で輸送した。膜調製に必要になるまで、組織を-20℃で保存した。10頭のラット由来の皮質をプールし、10倍量（重量：体積）の氷冷調製バッファー（11mM KCl、6mM KH₂PO₄、137mM NaCl、8mM Na₂HPO₄、20mM HEPES（遊離酸）、5mM ヨードアセトアミド、1.5mM EDTA、0.1mM PMSF、pH7.4）中でPolytron（Kinematica GmbH, Switzerland）によりホモジナイズした。得られたホモジネートを4℃にて40,000gで20分間遠心し、得られたペレットを20倍量の氷冷水に再懸濁した。4℃での60分間のインキュベーション後、4℃にて40,000gでの20分間の遠心により、新たなペレットを回収した。最終ペレットを調製バッファーに再懸濁し、-20℃にて保存した。アッセイの日、組織を解凍し、40,000gで20分間遠心し、次にダルベッコのリン酸緩衝生理食塩液（pH7.4、PBS、Invitrogen）に再懸濁して、最終濃度2〜3mgタンパク質/mLとした。タンパク質濃度は、標準としてウシ血清アルブミンを用いて、Pierce BCA Protein Assayキット（Pierce Biotechnology, Rockford, IL）を用いて測定した。

【0116】

クローン型細胞株からの膜の調製
細胞を氷冷PBS（pH7.4）に回収し、次にPolytron（Kinematica GmbH, Switzerland）を用いてホモジナイズした。ホモジネートを40,000gで20分間遠心した（4℃）。ペレットをPBS中に再懸濁し、Pierce BCA Protein Assayキット（Pierce Biotechnology, Rockford, IL）を用いてタンパク質濃度を測定した。

【0117】

膜調製物での受容体への競合的結合
ニコチン性受容体への結合を、公表されている手順から適合させた標準的方法を用いて膜に対してアッセイした（Lippiello and Fernandes 1986; Davies et al.,1999）。簡潔には、凍結ストックから膜を再調製し、競合化合物（0.001nM〜100μM）および放射性リガンドの存在下にて150μLのアッセイバッファー（PBS）中で、氷上で2時間インキュベートした。[³H]-ニコチン（L-(-)-[N-メチル-³H]-ニコチン、69.5Ci/mmol、Perkin-Elmer Life Sciences, Waltham, MA）を、ヒトα4β2結合試験のために用いた。[³H]-エピバチジン（52Ci/mmol、Perkin-Elmer Life Sciences）を、他のニコチン性受容体サブタイプでの結合試験のために用いた。L-[ベンジル酸-4,4-³H]キヌクリジニル・ベンジラート（[³H]QNB）を、ムスカリン性受容体結合試験のために用いた。非特異的結合を低減するために0.33％ポリエチレンイミン（w/v）に予め浸漬したGF/Bフィルターを用いた、マルチマニホールド組織培養器（Brandel, Gaithersburg, MD）での迅速ろ過により、インキュベーションを停止した。フィルターを氷冷PBSで3回洗浄し、保たれた放射活性を液体シンチレーション計測により測定した。

【0118】

結合データ解析
結合データは合計対照結合に対するパーセンテージとして表した。各点についての複製実験を平均し、薬物濃度の対数に対してプロットした。IC₅₀（結合の50％阻害をもたらす化合物の濃度）を、GraphPad Prismソフトウェア（GraphPAD, San Diego, CA）を用いて最小二乗非線形回帰により決定した。Kiは、チェン・プルソフの式（Cheng-Prusoff equation）（Cheng and Prusoff, 1973）を用いて算出した。

【0119】

カルシウム流の機能アッセイ
各実験の24〜48時間前に、細胞を98ウェルプレート（black-wall、clear bottom）（Corning, Corning, NY）に60〜100,000細胞/ウェルで播種した。実験の日に、増殖培地を丁寧に除去し、200μLの1×FLIPR Calcium 4 Assay試薬（Molecular Devices, Sunnyvale, CA）（アッセイバッファー（20mM HEPES、7mM TRIS塩基、4mM CaCl₂、5mM D-グルコース、0.8mM MgSO₄、5mM KCl、0.8mM MgCl₂、120mM N-メチルD-グルカミン、20mM NaCl、pH7.4（SH-EP1-ヒトα4β2細胞について）または10mM HEPES、2.5mM CaCl₂、5.6mM D-グルコース、0.8mM MgSO₄、5.3mM KCl、138mM NaCl、pH7.4、TRIS-塩基含有（すべての他の細胞株について））中）を各ウェルに加え、プレートを37℃（29℃処理SH-EP1-ヒトα4β2細胞については29℃）で1時間インキュベートした。阻害試験のために、競合化合物（10pM〜10μM）を色素添加の時点で加えた。プレートをインキュベーターから取り出し、室温に平衡化させた。化合物の添加および蛍光のモニタリング（励起485nm、発光525nm）のために、プレートをFLIPR Tetra蛍光イメージングプレートリーダー（Molecular Devices）に移した。カルシウム流量を、陽性対照（ニコチン）および陰性対照（バッファーのみ）の両者と比較した。陽性対照を100％応答と定義し、被験化合物の結果を陽性対照に対するパーセンテージとして表した。阻害試験のために、アゴニストであるニコチンを、1μM（SH-EP1-ヒトα4β2細胞およびSH-EP1-ヒトα4β4細胞について）、10μM（PC12細胞およびSH-SY5Y細胞について）、および100μM（TE671/RD細胞について）の濃度で用いた。

【0120】

神経伝達物質放出
以前に記載された通りにラット脳から取得した線条体シナプトソームを用いて、ドーパミン放出試験を行なった（Bencherif et al., 1998）。2頭のラット（雌、Sprague-Dawley、体重150〜250g）由来の線条体組織をプールし、ガラス/ガラスホモジナイザーを用いて5mM HEPES（pH7.4）を含有する氷冷0.32Mスクロース（8mL）中でホモジナイズした。次に、組織を1,000×gで10分間遠心した。ペレットを捨て、上清を12,500×gで20分間遠心した。得られたペレットを、モノアミンオキシダーゼ阻害剤を含有する氷冷灌流バッファー（128mM NaCl、1.2mM KH₂PO₄、2.4mM KCl、3.2mM CaCl₂、1.2mM MgSO₄、25mM HEPES、1mM アスコルビン酸、0.02mMパージリンHClおよび10mMグルコース、pH7.4）中に再懸濁し、23,000×gで15分間遠心した。最終ペレットを灌流バッファー（2mL）に再懸濁し、直ちに用いた。

【0121】

代謝活性を回復させるために、シナプトソーム懸濁液を37℃の振盪インキュベーターで10分間インキュベートした。[³H]ドーパミン（[³H]DA、比活性＝28.0Ci/mmol、NEN Research Products）を終濃度0.1μMで加え、懸濁液を37℃にてさらに10分間インキュベートした。灌流バッファー（100μL）および組織（100μL）のアリコートをBrandel Suprafusion System（2500シリーズ、Gaithersburg, MD）の表面灌流チャンバー（suprafusion chamber）にロードした。灌流バッファー（室温）を、8分間の洗浄時間にわたって約0.6mL/分の速度でチャンバーにポンプで送った。8分間にわたって、灌流の液流に競合化合物（10pM〜100nM）を添加した。次に、48秒間にわたって、灌流の液流にニコチン（10μM）を添加した。実験を通して、各チャンバーから画分（12秒間ずつ）を連続的に回収し、定常放出およびアゴニスト誘導性ピーク放出を記録し、アゴニスト添加後にベースラインを再規定した。灌流液をシンチレーションバイアルに直接回収し、これにシンチレーション液を加えた。放出された[³H]DAをシンチレーション計測により定量化した。各チャンバーについて、ピークの積分面積をそのベースラインに対して標準化した。

【0122】

放出は、競合物質の非存在下での対照ニコチンを用いて得られた放出に対するパーセンテージとして表した。各アッセイで、各被験化合物濃度を2個のチャンバーを用いて複製し、複製実験を平均した。特定のイオン流についての阻害最大半値（IC₅₀）をもたらした化合物濃度を規定した。

【0123】

パッチクランプ電気生理学
細胞の取り扱い
インキュベーターからGH4C1-ラットT6’Sα7細胞を取り出した後、培地を吸引し、細胞を3分間トリプシン処理し、丁寧に破砕してプレートからはがし、記録培地で2回洗浄して、2mLの細胞外溶液（組成については下記を参照されたい）中に再懸濁した。細胞をZeiss倒立顕微鏡（Carl Zeiss Inc., Thornwood, NY）のステージ上のDynaflowチップマウントに置いた。平均して、ホールセル記録装置構成を確立するまでに5分間が必要であった。細胞条件の改変を回避するために、1回の処理に対して単一の細胞を記録した。短い応答を引き起こすために、Dynaflowシステム（Cellectricon, Inc., Gaithersburg, MD）を用いて0.5秒間化合物をアプライし、各チャンネルが50または150psiで圧力により溶液を送達した。

【0124】

電気生理学
従来のホールセル電流記録法を用いた。ガラス微小電極（5〜10MΩ抵抗）を用いて細胞表面上に密なシール（＞1GΩ）を形成させ、その後、吸引して、慣用のホールセル記録に転換させた。次に、細胞を-60mVの保持電位で電圧クランプし、リガンド添加に応答したイオン電流を測定した。Axon 700A増幅器を用いて記録したホールセル電流に、ADCボード1440（Molecular Devices）により1kHzでフィルターをかけ、5kHzでサンプリングした。ホールセルのアクセス抵抗は20MΩ未満であった。ホールセル電流のデータ取得はClampex 10（Molecular Devices, Sunnyvale, CA）を用いて行ない、Prism 5.0（GraphPad Software Inc., San Diego, CA）を用いて結果をプロットした。実験データは平均±S.E.M.として表し、異なる条件の比較はスチューデントのt検定および2要因の分散分析検定（two-way ANOVA test）を用いて統計学的有意性について解析した。すべての実験は室温（22±1℃）で行なった。濃度-応答プロフィールはヒルの式にフィッティングし、Prism 5.0を用いて解析した。

【0125】

溶液および薬物添加
標準的細胞外溶液は、以下の成分を含有していた：120mM NaCl、3mM KCl、2mM MgCl₂、2mM CaCl₂、25mM D-グルコース、および10mM HEPES、Tris塩基を用いてpH7.4に調整。ホールセル記録法のための細胞内溶液は、以下の成分からなっていた：110mM Trisリン酸水素塩、28mM Tris塩基、11mM EGTA、2mM MgCl₂、0.1mM CaCl₂、および4mM Mg-ATP、pH7.3（Liu et al., 2008）。ホールセル電流応答を開始するために、細胞を対照溶液からアゴニスト含有溶液に移し、そして戻して、溶液交換が約50ms以内（10〜90％ピーク電流上昇時間に基づき）となるようにすることにより、化合物を送達した。化合物添加同士の間隔（0.5〜1分間）は、具体的には受容体の応答性の安定性（機能的疲労なし）を確実にするために調整し、本明細書中に記載した試験の大部分で用いたピペット溶液は、同じ目的で選択した。(-)-ニコチンおよびアセチルコリン（ACh）は、Sigma-Aldrich社（St. Louis, MO）から購入した。すべての薬物は、ストック溶液から毎日調製した。

【0126】

本発明の化合物によるACh誘導性電流の阻害を測定するために、本発明者らは、70μM AChを添加する安定的ベースライン記録を確立した（通常は安定的な5〜10回の連続投与）。続いて、ACh（70μM）を、1nM〜10μMの濃度範囲内で被験化合物と同時投与した。電流の尾部（0.5秒ACh添加の終わりに測定される電流）が最も大きな変化を受けたので、阻害および回復プロットは、尾部電流の大きさを示す。

【0127】

表データの概要
表1に示した通り、本発明の代表的な化合物は、典型的には、1〜100mMの範囲のヒトα4β2細胞および神経節受容体サブタイプに対する阻害定数（Ki値）を示し、このことは、これらの受容体サブタイプのオルソステリックな結合部位（すなわち、競合的アゴニストの結合部位）に対する低い親和性を示唆する。しかしながら、表1のデータはまた、本発明の代表的な化合物が、典型的なIC₅₀値：約2mM未満および典型的なI_max値：95％超を伴って、これらの受容体サブタイプについてイオン流を有効に阻害することも表している。併せると、このデータは、本発明の代表的な化合物が、オルソステリックな部位での結合を含まないメカニズムを介して、これらの受容体サブタイプにより仲介されるイオン流の阻害に有効であることを実証している。

【表1】

【0128】

【0129】

【0130】

【0131】

【0132】

観察される具体的な薬理学的応答は、選択された特定の活性化合物に、または製薬的担体が存在するか否か、ならびに製剤のタイプおよび用いる投与様式に依存して変わる場合があり、結果におけるそのような予測される変化または差異は、本発明の実務に従って予期される。

【0133】

本発明の具体的実施形態を本明細書中で例示し、詳細に説明しているが、本発明はそれに限定されない。上記の詳細な説明は本発明の例示として提供され、本発明のいかなる限定を構成するものとも解釈されるべきではない。改変は当業者に明らかであろうし、本発明の精神から逸脱しないすべての改変が添付の特許請求の範囲の範囲内に含められると意図される。