二氨基吩噻嗪鎓化合物包括甲基锍氯化物(mtc)的化學合成方法
【技術領域】
[0001] 本發明一般地設及化學合成和純化領域，且更具體地設及合成和純化某些3,7-二 氨基-吩嚷嗦-5-鐵化合物(在本文中稱為"二氨基吩嚷嗦鐵化合物"），包括甲基梳氯化物 (Methylthioninium化loride ,MTC)(也稱為亞甲藍）的方法。本發明還設及獲得的（高純 度)化合物、包含運些化合物的組合物(例如，片劑、膠囊），和其在使病原體滅活方法和醫學 治療與診斷方法等中的用途，例如用于τ蛋白病（tauopathy)、阿爾茨海默病(Alzheimer's disease, AD)、皮膚癌、黑素瘤、病毒疾病、細菌疾病和原蟲病。
【背景技術】
[0002] 在整個說明書(包括任何隨附權利要求）中，除非另有說明，術語"包含(或包括Γ ("comprise" W及變化形式諸如"comprises"和"comprising")應理解為包括所指出的整數 或步驟，或整數組或步驟組，同時也不排除任何其它整數或步驟，或整數組或步驟組。
[0003] 應注意的是，如本說明書和任何隨后權利要求中所使用，除非上下文另有清楚指 示，否則單數形式的"一種(a)"、" 一個(an)"和"所述(the)"包括復數個所指對象。因此，舉 例來說，對于"藥物載體"指代包括兩種或更多種運樣的載體的混合物等。
[0004] 本文中的范圍通常表達為從"約"一特定數值和/或至"約"另一特定數值。當用運 樣的范圍表達時，另一個實施方案包括從一特定值和/或至另一特定值。類似地，當數值前 用"約"表示其為近似值時，前綴"約"的使用應該理解為該具體數值形成了另一個實施方 案。
[00化]甲基梳氯化物(MTC)(也稱為亞甲藍)
[0006] 甲基梳氯化物(MTCK也稱為亞甲藍(MB);美藍(methylthionine chloride);四甲 基硫堇氯化物（tetramethylthionine chloride) ;3,7-二（二甲基氨基）吩嚷嗦-5-鐵氯化 物;C.I.堿性藍9;四甲基硫堇氯化物;3,7-二(二甲基氨基)吩嚷嗦鐵氯化物;亞甲藍(Swiss blue);C.I.52015;C.I.亞甲藍 8(C.I.Solvent Blue 8);苯胺紫（aniline violet);和 化olene Blue?)是一種低分子量(319.86)、水溶性、Ξ環有機化合物，具有W下化學式：
[0007]
[000引甲基梳氯化物(MTCK也稱為亞甲藍）（可能是最公知的吩嚷嗦染料和氧化還原指 示劑），其也被用作生物物理學系統的光學探針(optical probe)、用作納米多孔材料的插 入劑（intercalate)!·)、用作氧化還原調節劑和用在光電成像（photoelec trochomic ima邑 in邑）ψ。
[0009] 舉例來說，參見Colour Index(第4卷，第3版，1971)和Lillie等人，1979,和其中引 用的參考文獻。
[0010] MTC目前用于治療高鐵血紅蛋白血癥(methemoglobinemia)(運是一種當血液不能 向身體需要氧的地方輸送氧時發生的疾病）dMTC也用作醫學染料(例如，在手術前或手術過 程中對身體特定部位進行染色）；用于診斷(例如用作指示染料檢測尿液中存在的特定化合 物）；溫和的泌尿器官抗菌劑;粘液表面刺激物；用于治療和預防腎結石；用于診斷和治療黑 素瘤。
[00川 MTC已經用來治療追疾，用于單獨治療(Guttmann&趾rlich，1891)或與氯哇聯合用 于治療追疾（Schirmer等人，2003; Rengelhausen等人，2004)。人類患有的追疾是由如下追 原蟲屬的四種原生動物中的一種導致的：惡性追原蟲（P. falciparum)、間日追原蟲 。.￥；[￥日《）、卵形追原蟲。.0￥日1日)或^日追原蟲。.1]1日1日1'1日日）。所有種類疾病都是通過受 感染的雌性阿諾菲力滋蚊(Ano地eles mosquito)的叮咬傳播的。偶爾會通過血液傳播、器 官移植傳播、針頭共用傳播或先天地由母親傳染給胎兒。世界范圍內有300-500百萬追疾感 染者，每年約有1百萬人死于該疾病。然而，耐藥性是主要的因素，并且對于惡性追原蟲來說 耐藥性尤其顯著，惡性追原蟲是導致幾乎所有追疾-相關死亡的主要追原蟲種類。目前推薦 使用的、用于預防追疾的藥物或藥物聯合包括氯哇/鹽酸氯脈、甲氣哇、多西環素和伯氨哇。
[0012] MTC(商品名Vi;rostat，Bioenvision Inc. ,New York)具有強效的體外殺病毒活 性。具體地，Virostat在實驗室級測試中能有效抗病毒如HIV和西尼羅河病毒(West Nile Virus)。西尼羅河病毒感染(WNV)是感染中樞神經系統的潛在嚴重疾病。大部分感染者沒有 呈現出明顯的癥狀或輕度流感樣癥狀如發熱或頭痛。150人中約有1人會發展成嚴重癥狀包 括震顫、驚厥、肌無力、視覺喪失、麻木、擁痕或昏迷。通常，WNV是由感染蚊子叮咬傳播的，但 也可通過輸血傳播、器官移植傳播、母乳喂養傳播或妊辰期間由母親傳染給孩子。Virostat 目前也出于臨床試驗階段，用于治療慢性丙型肝炎化epatitis C)。慢性丙型肝炎是肝臟的 病毒感染。HCV病毒是急性肝炎和慢性肝病的主要病因，所述肝病包括肝硬化和肝癌。HCV主 要是通過與人血液直接接觸傳播的。全世界范圍內的HCV感染的主要病因是未經篩選的輸 血、沒有經充分滅菌的針頭和注射器的重復使用。世界衛生組織已經聲明丙型肝炎是全球 健康問題，世界人口的約3%感染了 HCV，并且因地域的不同而發生顯著變化。據估計，該疾 病在美國的發病率為1.3%或約350萬人患有該疾病。埃及約有6200萬人口，是世界上丙型 肝炎發病率最高的國家，據估計該國家的約6200萬人中超過20 %感染了該疾病。
[OOU] 當MTC與光聯合使用時，MTC能阻止核酸(DNA或RNA)的復制。血漿、血小板和紅細胞 不含有核DNA或RNA。當將MTC引入到血液成分中時，其穿過細菌細胞壁或病毒膜到達核酸結 構的內部。經光活化后，該化合物隨之與病毒或細菌病原體的核酸結合，從而阻止DNA或RNA 的復制。由于MTC可使病原體滅活，因此其具有減少試驗仍然檢測不出來的病原體傳播帶來 的危險的潛力。
[0014] MTC及其衍生物（例如，"二氨基吩嚷嗦鐵化合物"）已發現可用于治療τ蛋白病（例 如，阿爾茨海默病）（例如，參見Wischik，C.M.等人，1996,2002)。
[0015] 在 1877年的一份德國專利中（Badische Anilin-und Soda-Fabrik，1877)首次描 述MTC。在該專利中，MTC通過W下步驟合成:將二甲基苯胺亞硝酷基化，隨后還原形成N，N- 二甲基-1,4-二氨基苯，隨后在硫化氨化S)和氯化鐵(III)腳Cl3)存在下氧化偶聯。
[0016] Bernthsen描述了關于MTC和其合成方法的后續研究（參見Bernthsen，1885a， 1885b，1889)。
[0017] Fierz-David和Blangl巧于1949年也描述了從二甲基苯胺合成MTC的方法，如W下 方案所示：
[001引方案1 [0019]
[0021] 在步驟(a)中，通過將二甲基苯胺用亞硝酸鹽(化N02)在酸化C1)的水溶液中處理， 制備亞硝基二甲基苯胺。在步驟(b)中，使用鋒粉W額外酸化C1)的水溶液還原亞硝酷基化 合物，形成對氨基二甲基苯胺。通過過濾移除步驟(b)后的金屬殘余物，并在硫代橫酸、硫酸 和非還原性氯化鋒溶液存在下氧化該濾液，此為步驟(C)。在二甲基苯胺存在下進一步氧化 得到賓雪德拉氏綠(Bindschedler's Green)的硫代橫酸，此為步驟(d)。隨后使用二氧化儘 或硫酸銅閉合環W形成亞甲藍。更具體地，酸化化2S04)對氨基二甲基苯胺的澄清中性溶液， 并添加非還原性氯化鋒溶液(ZnCb與化2吐2〇7)。添加水性硫酸侶(Al2(S〇4))和結晶硫代硫 酸鋼(化2S2化）。添加水性重銘酸鋼(化2吐2化）。通過干蒸汽加熱混合物。隨后添加含水酸性 化C1)二甲基苯胺。添加水性重銘酸鋼(船2吐2化）。用干蒸汽加熱混合物，且該混合物由于形 成賓雪德拉氏綠的硫代橫酸而變成深綠-藍色。添加二氧化儘或硫酸銅的含水漿液，并通過 干蒸汽加熱混合物，且染料從濃縮氯化鋒溶液中析出。為了從混合物回收染料，該混合物經 冷卻和酸化化2S04)W溶解侶、儘和銘鹽。進一步冷卻混合物并通過過濾收集粗染料。用水、 氯化鋼和氯化鋒純化得到亞甲藍的鋒復鹽，其為金紅色結晶。
[0022] 在Colour Index(第4卷，第3版，1971年)第4470頁中描述非常類似的合成方法。
[0023] Masuya等人在1992年描述了某些吩嚷嗦衍生物和其制備方法W及其在癌癥的光 動力療法和采用化學發光的免疫測定中的用途。通過與上文討論相似的途徑制備運些化合 物。
[0024] Leventis等人在1997年描述了某些MTC類似物的合成方法，運些方法采用吩嚷嗦 作為起始物質，并且通過面化隨后胺化而添加所需的3，7-取代基。作者主張 MTC在商業上通 過W下步驟合成：在化2S2O3存在下用化2吐2化氧化N，N-二甲基-對苯二胺，然后在N，N-二甲 基胺存在下進一步氧化。
[0025] Fierz-David等人在1949年描述了 MTC的氯化鋒復鹽的合成和通過W下步驟移除 鋒的方法:與碳酸鋼馨合，然后過濾，產生不含鋒的亞甲藍。然而，作者認識到此技術不可大 規模使用，運是因為其產率低。
[00%]在W0 2006/032879中已提出合成高純度MTC和其衍生物的方法。根據W下方案合 成運些化合物：
[0027]
[00巧]運些步驟可概括如下：（；0亞硝酷基化(]1；[化0371日1:;[0]1,側5);(;[；0亞硝酷基還原 (nitrosyl reduction,NR); (iii)硫代橫酉《形成（thiosulfonic acid formation,TSAF)； (iv)氧化偶聯（oxidative CO 叩 ling, OC); (V)環閉合（ring closure，RC);和重結晶 (recrystallisation;RX)。本發明還描述了變化形式，其中未通過過濾分離賓雪德拉氏綠 中間體的硫代橫酸(化合物5)。
[0029]本發明人現已開發了合成二氨基吩嚷嗦鐵化合物(包括尤其為MTC)的替代和改進 方法。新方法得到較高產率，具有較短反應時間和較高產量，需要較少能量輸入且產生較少 廢料。所獲得的化合物具有高純度水平。
【發明內容】
[0030] 本發明的一方面設及二氨基吩嚷嗦鐵化合物的合成方法。
[0031] 本發明的另一方面設及通過本文所描述的方法獲得的或可通過本文所描述的方 法獲得的二氨基吩嚷嗦鐵化合物，且設及包含運些化合物的組合物。另一方面設及例如關 于本文所討論的任何疾病或適應癥，通過療法用于人或動物體的治療方法中的運些化合物 和/或組合物。
[0032] 如本領域技術人員應了解的，本發明一個方面的特征和優選實施方案也將適于本 發明的其他方面。
【具體實施方式】 [。。扣]化合物
[0034] -般而言，本發明設及制備某些3,7-二氨基-吩嚷嗦-5-鐵化合物(在本文中統稱 為"二氨基吩嚷嗦鐵化合物"）的方法，所述化合物具有W下化學式：
[0035]
[0036] 其中；
[0037] R1和R9各自獨立地選自：-H;Ci-4烷基;C2-4締基;和面代Ci-4烷基；
[003引 RSNA和rSNB各自獨立地選自：打4烷基;〔2-4締基;和面代打-4烷基；
[0039] R?A和R?B各自獨立地選自：打4烷基;C2-4締基;和面代打-4烷基;且
[0040] X為一或多個陰離子抗衡離子W實現電中性。
[0041 ]上述結構僅為許多等價共振結構之一，其中一些結構如下所示，且上述結構意在 涵蓋所有運些結構：
[0044] 在一些實施方案中，Ci-4烷基選自：線性Ci-4烷基，如-Me、-Et、-nPr、-iPr和-nBu;支 鏈 C3-4 烷基，如-iPr、-iBu、-sBu 和-tBu;和環狀 C3-4 烷基，如-cPr 和-cBu。
[0045] 在一些實施方案中，C2-4締基選自線性Ci-4締基，如-CH = C此（乙締基）和-C出-CH = C出(締丙基）。
[0046] 在一些實施方案中，面代打-4烷基選自：-CF3、-C出肌和-CF2肌。
[0047] 在一些實施方案中，r1和R9各自獨立為-H、-Me、-Et或-C的。
[004引在一些實施方案中，r1和R9各自獨立為-H、-Me或-Et。
[0049] 在一些實施方案中，R哺R9各自獨立為-Η。
[0050] 在一些實施方案中，R1和R9各自獨立為-Me。
[0化1 ] 在一些實施方案中，Ri和R9各自獨立為-Et。
[0052]在一些實施方案中，Ri與R9相同。
[0化3] 在一些實施方案中，Ri與R9不同。
[0化4] 在一些實施方案中，rSna和rSnb各自獨立為-Me、_Et、-nPr、-nBu、-C此-CH = C此或- 肌。
[0055] 在一些實施方案中，RSNa和R?各自獨立為-Me或-Et。
[0化6] 在一些實施方案中，rSna和R?各自獨立為-Me。
[0化7] 在一些實施方案中，rSna和R?各自獨立為_Et。
[0化引在一些實施方案中，rSna與R?相同。
[0化9]在一些實施方案中，rSna與R?不同。
[0060] 在一些實施方案中，R?和r?b各自獨立為-Me、-Et、-nPr、-nBu、-C此-CH = C此或- 肌。
[0061 ] 在一些實施方案中，R?a和R?b各自獨立為-Me或-Et。
[0062] 在一些實施方案中，R?a和r?b各自獨立為-Me。
[0063] 在一些實施方案中，R?a和r?b各自獨立為-Et。
[0064] 在一些實施方案中，R?a與r?b相同。
[0065] 在一些實施方案中，R?a與r?b不同。
[0066] 在一些實施方案中，R皿與R?和rWA與rWB相同。
[0067] 在一些實施方案中，基團-N(R3WA)(r3WB)與-N(r?A)(r7WB)相同。
[006引在一些實施方案中，基團-N(R3na)(r3nb)與-N(r 7NA)(r7NB)相同，且選自：-醒62、- 肥 t2、-N(nPr)2、-N(Bu)2、-NMeEt、-NMe(nPrWP-N(Ol20H=ai2)2。
[0069] 在一些實施方案中，基團-N(R3na)(r3nb)與-n(r7na)(r 7nb)相同，且選自：-醒e2和- ΝΕ?2〇
[0070] 在一些實施方案中，基團-N(R3WA)(r3NB)和-N(r7NA)(r7NB)不為-醒 e2。
[0071 ]在一些實施方案中，碳原子中的一或多者為11c或1叱。
[0072] 在一些實施方案中，碳原子中的一或多者為lie。
[0073] 在一些實施方案中，碳原子中的一或多者為i3C。
[0074] 在一些實施方案中，氮原子中的一或多者為1耐。
[0075] 在一些實施方案中，基團R3w\r3wb、r?a和rWB中的一或多者或全部的碳原子中的一 或多者或全部為"C。
[0076] 在一些實施方案中，基團-N(R3NA)(r3NB)和-N(r7NA)(r7NB)各自為-N(13咖)2。
[0077] 在一些實施方案中，r1和R9各自為-H，和基團-N(R3na)(r 3nb)和-n(r7na)(r7nb)各自 為-N(13C出)2。
[007引在一些實施方案中，r1和R9各自為-H;基團-N(R3na) (rSnb)和-n(r7na) (r7bn)各自為-N (口邸3)2;和乂-為(：1-。
[0079] 在一些實施方案中，X3蟲立為面素陰離子(即，面化物）。
[0080] 在一些實施方案中，χ-獨立為cr、化-或Γ。
[0081 ] 在一些實施方案中，χ-獨立為cr。
[0082] 在一些實施方案中，該化合物為混鹽(例如，ZnCb混鹽)的形式。
[0083] 在一些實施方案中，X斗日上文所限定，除了該化合物並韭ZnCb混鹽之外。
[0084] 運些化合物的實例包括下列：
[0085]
[0086]
[0087]
[008引述堡
[0089] 本文所描述的方法可得到高純度的二氨基吩嚷嗦鐵化合物。
[0090] 舉例來說，許多本文所描述的方法得到非常高純度的MTC，具有極低含量的有機雜 質（例如，天青B和亞甲紫（BernthsenKMVB))和金屬雜質（例如，滿足或超過歐洲藥典限 度)。
[0091] 因此，本發明的一個方面設及通過本文所描述的方法獲得的或可通過本文所描述 的方法獲得的本文所描述的二氨基吩嚷嗦鐵化合物。在一些實施方案中，本發明設及通過 本文所描述的方法獲得的或可通過本文所描述的方法獲得的MTC。
[0092] 在一些實施方案中，該化合物(例如，MTC)具有大于98%的純度。
[0093] 在一些實施方案中，該化合物(例如，MTC)具有大于97%的純度。
[0094] 在一些實施方案中，該化合物(例如，MTC)具有大于96%的純度。
[00M]在一些實施方案中，該化合物(例如，MTC)具有大于95%的純度。
[0096] 在一些實施方案中，該化合物(例如，MTC)具有大于94%的純度。
[0097] 在一些實施方案中，該化合物(例如，MTC)具有大于93%的純度。
[0098] 在一些實施方案中，該化合物(例如，MTC)具有大于92%的純度。
[0099] 在一些實施方案中，該化合物具有少于6%的天青B雜質。
[0100] 在一些實施方案中，該化合物具有少于5%的天青B雜質。
[0101] 在一些實施方案中，該化合物具有少于4%的天青B雜質。
[0102] 在一些實施方案中，該化合物具有少于3%的天青B雜質。
[0103] 在一些實施方案中，該化合物具有少于2%的天青B雜質。
[0104] 在一些實施方案中，該化合物具有少于1%的天青B雜質。
[0105] 在一些實施方案中，該化合物具有少于0.15%的MVB雜質。
[0106] 在一些實施方案中，該化合物具有少于0.14%的MVB雜質。
[0107] 在一些實施方案中，該化合物具有少于0.13%的MVB雜質。
[010引在一些實施方案中，該化合物具有少于0.10%的MVB雜質。
[0109] 在一些實施方案中，該化合物具有少于0.05%的MVB雜質。
[0110] (除非另有指定，本文引用的所有百分比純度W重量計。）
[0111] 在一些實施方案中，化合物(例如，MTC)所具有的元素純度(例如，針對Al、Cr、Zn、 化、Fe、Μη、化、Mo、Cd、Sn和Pb)比歐洲藥典化uropean Pharmacopoe ia; EP)的限度更佳。
[0112] 本文所提及的術語"元素純度"設及歐洲藥典所指定的十一（11)種金屬的量:Al、 Cr、Zn、Qi、Fe、Mn、W、Mo、Cd、S^[]Pb。
[0113] 下表列出本文所提及的歐洲藥典限度：
[0114]
[0115]
[0116] 在一些實施方案中，該化合物(例如，MTC)具有比歐洲藥典化P)限度的0.9倍更佳 的元素純度。
[0117] 在一些實施方案中，該化合物(例如，MTC)具有比歐洲藥典化P)限度的0.5倍更佳 的元素純度。
[011引在一些實施方案中，該化合物(例如，MTC)具有比歐洲藥典化P)限度的0.2倍更佳 的元素純度。
[0119] 在一些實施方案中，該化合物(例如，MTC)具有比歐洲藥典化P)限度的0.1倍更佳 的元素純度。
[0120] (例如，最新歐洲藥典化P)限度的0.5倍為50yg/g Al、50yg/g Cr、50yg/g化等。）
[0121] 本文披露了上述純度級別的所有可行和適當的組合，如同特定且明確引用了每種 個別組合。
[01。]合成方法
[0123] 發明人已鑒別合成MTC和其他二氨基吩嚷嗦鐵化合物的各種改進方法。具體地，發 明人已鑒別W02006/032879的方法的改進。
[0124] 產率
[0125] ??所描述的合成方法得到二氨基吩嚷嗦鐵化合物的高產率。
[01%] 在一些實施方案中，產率大于35%。
[0127] 在一些實施方案中，產率大于37.5%。
[012引在一些實施方案中，產率大于40%。
[01巧]在一些實施方案中，產率大于42.5%。
[0130] 在一些實施方案中，產率大于45%。
[0131] 在一些實施方案中，產率大于47.5%。
[0132] 優選地，所報告的產率純粹為二氨基吩嚷嗦鐵化合物的產率，且因此考慮了樣品 的雜質分布和水分含量。在一些實施方案中，基于無水重量計算產率。
[0133] 在本發明的一個方面中，提供二氨基吩嚷嗦鐵化合物的合成的有效方法。
[0134] 運些方法的一個重要特征在于可在同一反應容器中完成若干步驟。
[0135] 舉例來說，亞硝酷基