一种抗病毒活性双氮氧杂环螺二酮哌嗪生物碱衍生物及其制
备方法
技术领域
[0001] 本
发明涉及一种双氮氧杂环螺二酮哌嗪生物碱衍生物及其制备方法，本发明还涉及上述双氮氧杂环螺二酮哌嗪生物碱衍生物在制备抗病毒药物中的应用。本发明的双氮氧杂环螺二酮哌嗪生物碱衍生物具有广谱抗病毒活性，对RNA病毒和DNA病毒均显示出较强的抗病毒活性，尤其是对
呼吸道合胞病毒(RSV)、单纯疱疹病毒(HSV-1)、肠道病毒71(EV71)等均具有极强的抑制活性。
背景技术
[0002] 呼吸道合胞病毒(respiratory syncytial virus，简称合胞病毒，RSV，也属副粘病毒科)，是一种RNA病毒，属副粘病毒科。RSV感染会引发
肺炎和多种下呼吸道
疾病，每年全世界至少有300万婴幼儿因为RSV
病毒感染而入院，其中至少有16万人死亡，因此RSV也被称为儿童杀手(Science,2013,342,546-547)。目前没有可应用于临床的
疫苗，利巴韦林(三氮唑核苷)是唯一应用于临床的
化学治疗药物(J.Med.Chem.2008,51,875–896)。
[0003] 单纯疱疹病毒1型(Herpes simplex virus，HSV-1)是一种包裹着的DNA病毒，属于疱疹科病毒，能引起人类多种疾病，如龈口炎(gingivostomatitis)、
角膜结膜炎(keratoconjunctivitis)、脑炎(encephalitis)以及生殖系统感染和新生儿的感染。
[0004] 肠道病毒71(Enterovirus 71,EV71)是手足口病的主要病原体，1969年首次从加利福尼亚患有中枢神经系统疾病的婴儿
粪便标本中分离出来，它是人类发现的一种新的肠道病毒，主要感染婴幼儿为主，能引起以发热和手、足、
口腔等部位的皮疹、疱疹和疱疹性咽峡炎为主要特征的急性传染病，其感染常伴随神经系统并发症，严重可导致儿童死亡。目前，虽有一些针对EV71复制周期抗病毒药物、EV71的疫苗开发、RNA等方面的报道，但仍未找到临床有效的
预防和治疗措施。
[0005] 综上所述，开发预防和/或治疗RSV、HSV-1、EV71感染引起的疾病的药物先导化合物、候选药物及临床有效的药物成为当务之急。
发明内容
[0006] 本发明提供一种式I结构的双氮氧杂环螺二酮哌嗪生物碱类化合物、其互变异构体、其立体异构体、其外消旋体、其对映异构体的非等量混合物、其几何异构体、其
溶剂化物、其药学上可接受的盐或其盐的
溶剂化物，其特征在于式I化合物具有如下结构：
[0007]
[0008] 其中R1、R2、R3、R4各自独立地选自H、烷基、环烷基、烷基酰基、烷氧基酰基、环烷基酰基、烯基、烯基酰基、炔基、炔基酰基、芳基、芳基烷基、芳基酰基、杂芳基、杂芳基烷基、杂芳基酰基、饱和或不饱和杂环基、饱和或不饱和杂环基烷基、饱和或不饱和杂环基酰基；上述R1、R2、R3、R4基团任选被羟基、羟甲基、羧基、乙酰
氨基、C1-C4烷基(如甲基、乙基、丙基)、三氟甲基、三氟乙酰基、巯基、卤素、硝基、氨基、叠氮基(-N3)、胍基、氰基、叔丁氧羰基(-Boc)、羰基(-C＝O)、氧代(＝O)、硫代(＝S)、磺酰基、C1-C4烷氧基(如甲氧基、乙氧基、叔丁氧基)、苯基中的一个或多个取代；n为0或1；化学键 表示指向纸面里的键 或指向纸面外的键 “-----”表示单键或不存在，且当“-----”表示单键时，R1、R2不存在；前提条件是当R3、R4同时为H时，R1、R2不同时为 符号 表示R1、R2基团与式I结构中N的键接位点。
[0009] 本发明式I化合物不包括化合物239和539及其外消旋体，但可包括其立体异构体、其对映异构体的非等量混合物、其几何异构体、其溶剂化物、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物。
[0010] 本发明的另一实施方案中，R1、R2、R3、R4各自独立地选自H、C1-C8烷基、C1-C8烷基酰基、C1-C8烷氧基酰基、C3-C10环烷基、C3-C10环烷基酰基、C2-C8烯基、C2-C8烯基酰基、C2-C8炔基、C2-C8炔基酰基、C6-C10芳基、C6-C10芳基C1-C4烷基、C6-C10芳基酰基、C5-C12杂芳基、C5-C12杂芳基C1-C4烷基、C5-C12杂芳基酰基、4元至12元的饱和或不饱和杂环基、4元至12元的饱和或不饱和杂环基C1-C4烷基、4元至12元的饱和或不饱和杂环基酰基；上述R1、R2、R3、R4基团任选被羟基、羟甲基、羧基、乙酰氨基、C1-C4烷基(如甲基、乙基、丙基)、巯基、卤素、硝基、氨基、叠氮基(-N3)、胍基、氰基、叔丁氧羰基(-Boc)、羰基(-C＝O)、氧代(＝O)、硫代(＝S)、磺酰基、C1-C4烷氧基(如甲氧基、乙氧基、叔丁氧基)、苯基中的一个或多个取代；其它定义同上。
[0011] 本发明的另一实施方案中，R1、R2、R3、R4各自独立地选自H、C1-C8烷基、C3-C10环烷基、C1-C8卤代烷基、C1-C8烷基酰基、C1-C8卤代烷基酰基、C3-C10环烷基酰基、C2-C8烯基、C2-C8烯基酰基、C2-C8炔基、C2-C8炔基酰基、C6-C10芳基、C6-C10芳基C1-C4烷基、C6-C10芳基酰基、C5-C10杂芳基、C5-C10杂芳基C1-C4烷基、C5-C10杂芳基酰基、C5-C12饱和或不饱和杂环基、C5-C12饱和或不饱和杂环基C1-C4烷基、C5-C12饱和或不饱和杂环基酰基；上述R1、R2、R3、R4基团任选被羟基、羟甲基、羧基、乙酰氨基、甲基、巯基、卤素、硝基、氨基、叠氮基(-N3)、胍基、氰基、叔丁氧羰基(-Boc)、羰基(-C＝O)、氧代(＝O)、硫代(＝S)、磺酰基、C1-C4烷氧基、苯基中的一个或多个取代；上述基团中涉及的杂环基、杂芳基中的杂
原子为独立地选自N、O、S或Se中1-5个杂原子；其它定义同上。
[0012] 本发明的另一实施方案中，R3、R4各自独立地为H、甲基、乙基、异丙基、C5H11、C6H13、C8H17、3-羟基-丙基 2-羧基-乙基 对氯苄基、间硝基苄基、苯基、呋喃-3-基、
萘-1-基、喹啉-8-基、三氟甲基、乙酰基、氯乙酰基(ClCH2CO)、丙酰基、戊酰基、己酰基、庚酰基、辛酰基、环丙酰基、环己酰基、苯甲酰基、间氟苯甲酰基、间甲氧基苯甲酰基、间叠氮基苯甲酰基、三氟乙酰基、烯丙基、乙炔基、炔丙基、叔丁氧羰基、环丙基、环戊基、环己基、氮杂环
丁烷、四氢吡喃基、二苯甲基 R1、R2各自独立地为H、
C1-C8烷基、C1-C8烷基酰基、C1-C8烷氧基酰基、C3-C10环烷基、C3-C10环烷基酰基、C2-C8烯基、C2-C8烯基酰基、C2-C8炔基、C2-C8炔基酰基、C6-C10芳基、C6-C10芳基C1-C4烷基、C6-C10芳基酰基、C5-C12杂芳基、C5-C12杂芳基C1-C4烷基、C5-C12杂芳基酰基、4元至12元的饱和或不饱和杂环基、4元至12元的饱和或不饱和杂环基C1-C4烷基、4元至12元的饱和或不饱和杂环基酰基；上述R1、R2、R3、R4基团任选被羟基、羟甲基、羧基、乙酰氨基、C1-C4烷基(如甲基、乙基、丙基)、巯基、卤素、硝基、氨基、叠氮基(-N3)、胍基、氰基、叔丁氧羰基(-Boc)、羰基(-C＝O)、氧代(＝O)、硫代(＝S)、磺酰基、C1-C4烷氧基(如甲氧基、乙氧基、叔丁氧基)、苯基中的一个或多个取代；其它定义同上。
[0013] 本发明的另一实施方案中，R3、R4各自独立地为H、甲基、乙基、异丙基、C5H11、C6H13、C8H17、3-羟基-丙基 2-羧基-乙基 对氯苄基、间硝基苄基、苯基、呋喃-3-基、萘-1-基、喹啉-8-基、三氟甲基、乙酰基、氯乙酰基(ClCH2CO)、丙酰基、戊酰基、己酰基、庚酰基、辛酰基、环丙酰基、环己酰基、苯甲酰基、间氟苯甲酰基、间甲氧基苯甲酰基、间叠氮基苯甲酰基、三氟乙酰基、烯丙基、乙炔基、炔丙基、叔丁氧羰基、环丙基、环戊基、环己基、氮杂环丁烷、四氢吡喃基、二苯甲基 R1、R2各自独立地为
正戊基、异戊基、正己基、正庚基、正辛基、3-甲基-戊基、2-甲基-戊基、2-甲基-己基、3-甲基-己基、3-乙基-己基、1-氟-3-甲基-戊基、1-氟-2-甲基-戊基、1-氟-2-甲基-己基、1-氟-
3-甲基-己基、1-氟-3-乙基-己基、1-氯-3-甲基-戊基、1-氯-2-甲基-戊基、1-氯-2-甲基-己基、1-氯-3-甲基-己基、1-氯-3-乙基-己基、1-溴-3-甲基-戊基、1-溴-2-甲基-戊基、1-溴-
2-甲基-己基、1-溴-3-甲基-己基、1-溴-3-乙基-己基、乙酰基、丙酰基、正丁酰基、异丁酰基、正戊酰基、异戊酰基、特戊酰基、正己酰基、正庚酰基、正辛酰基、3-甲基-戊酰基、2-甲基-戊酰基、2-甲基-己酰基、3-甲基-己酰基、3-乙基-己酰基、乙酰基、丙酰基、正丁酰基、异丁酰基、正戊酰基、异戊酰基、特戊酰基、正己酰基、正庚酰基、正辛酰基、3-甲基-戊酰基、2-甲基-戊酰基、2-甲基-己酰基、3-甲基-己酰基、3-乙基-己酰基、三氟乙酰基、二氟乙酰、氯乙酰基、溴乙酰基、五氟丙酰基、全氟丁酰基、1-氟-3-甲基-戊酰基、1-氟-2-甲基-戊酰基、
1-氟-2-甲基-己酰基、1-氟-3-甲基-己酰基、1-氟-3-乙基-己酰基、1-氯-3-甲基-戊酰基、
1-氯-2-甲基-戊酰基、1-氯-2-甲基-己酰基、1-氯-3-甲基-己酰基、1-氯-3-乙基-己酰基、
1-溴-3-甲基-戊酰基、1-溴-2-甲基-戊酰基、1-溴-2-甲基-己酰基、1-溴-3-甲基-己酰基、
1-溴-3-乙基-己酰基、乙烯基、丙烯基、烯丙基、正丁烯基、异丁烯基、丁-2-烯基、丁二烯基、正戊烯基、异戊烯基、戊二烯基、正己烯基、正庚烯基、庚二烯基、庚三烯基、正辛烯基、辛二烯基、辛三烯基、3-甲基-戊-2-烯基、2-甲基-戊-2-烯基、2-甲基-己-2-烯基、3-甲基-己-2-烯基、3-乙基-己-2-烯基、丙酰基、丁-2-烯酰基、异丁烯酰基、戊-3-烯酰基、异戊烯酰基、戊二烯酰基、己-4-烯酰基、庚-5-烯酰基、庚二烯酰基、庚三烯酰基、辛-6-烯酰基、辛二烯酰基、辛三烯酰基、3-甲基-戊-2-烯酰基、2-甲基-戊-2-烯酰基、2-甲基-己-2-烯酰基、3-甲基-己-2-烯酰基、3-乙基-己-2-烯酰基、乙炔基、丙炔基、正丁炔基、丁-2-炔基、正戊炔基、异戊炔基、正己炔基、正庚炔基、庚二炔基、正辛炔基、辛二炔基、辛三炔基、2-甲基-戊-2-炔基、2-甲基-己-2-炔基、3-甲基-己-2-炔基、3-乙基-己-2-炔基、炔丙酰基、正丁炔基酰基、丁-2-炔基酰基、正戊炔基酰基、异戊炔基酰基、正己炔基酰基、正庚炔基酰基、庚二炔基酰基、正辛炔基酰基、辛二炔基酰基、辛三炔基酰基、2-甲基-戊-2-炔基酰基、2-甲基-己-2-炔基酰基、3-甲基-己-2-炔基酰基、3-乙基-己-2-炔基酰基、苯基、萘基、苄基、苯乙基咪唑基、吡啶基、噁唑基、异恶唑基、三氮唑基、四氮唑基、呋喃基、喹啉基、噁嗪基、噻吩基、噻唑基、噻二唑基、吲哚基、咔唑基、异喹啉基、苯并呋喃基、苯并噻唑基、苯并硒二唑基、香豆素基、异香豆素基、氮杂环丁烷基、氧杂环丁烷基、吗啉基、哌啶基、哌嗪基、四氢呋喃基、二氧六环基、噁唑啉、噻唑啉基、四氢吡喃基、二氢香豆素基、二氢异香豆素基、四氢喹啉基、四氢异喹啉基、四氢咔唑基、嘧啶碱基、嘌呤碱基；上述R1、R2、R3、R4基团任选被羟基、羟甲基、羧基、乙酰氨基、巯基、卤素、硝基、氨基、叠氮基(-N3)、胍基、氰基、叔丁氧羰基(-Boc)、羰基(-C＝O)、氧代(＝O)、硫代(＝S)、磺酰基、甲氧基、乙氧基、中的一个或多个取代；其它定义同上。
[0014] 本发明的另一实施方案中，R3、R4各自独立地为H、甲基、乙酰基、三氟乙酰基、三氟甲基、叔丁氧羰基；其它定义同上。
[0015] 本发明的另一实施方案中，式I化合物选自表1-5中的化合物或其互变异构体、其立体异构体、其外消旋体、其对映异构体的非等量混合物、其几何异构体、其溶剂化物、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物。
[0016] 在另一优选例中，式I化合物中R1、R2、R3、R4是表1-5中具体化合物1-239、301-539、601-893、900-953中相应
位置的具体基团。
[0017] 应理解，上述优选基团可相互组合以形成本发明的各种优选化合物，限于篇幅，在此不一一累述。
[0018] 本发明提供一种式I-1结构的双噁嗪烷螺二酮哌嗪生物碱类化合物、其互变异构体、其立体异构体、其外消旋体、其对映异构体的非等量混合物、其几何异构体、其溶剂化物、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物，其特征在于式I-1化合物具有如下结构：
[0019]
[0020] R1、R2、R3、R4的定义同上述各个实施方案中式I化合物中的R1、R2、R3、R4定义。
[0021] 为方便表述本发明对式I-1化合物母核结构标号如下：
[0022] 本发明式I-1化合物不包括以及二者的外消旋体，但可包括其立体异构体、其对映异构体的非等量混合物、其几何异构体、其溶剂化物、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物。
[0023] 本发明提供一种式I-2结构的双异噁唑烷螺二酮哌嗪生物碱类化合物、其互变异构体、其立体异构体、其外消旋体、其对映异构体的非等量混合物、其几何异构体、其溶剂化物、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物，其特征在于式I-2化合物具有如下结构：
[0024]
[0025] R1、R2、R3、R4的定义同上述各个实施方案中式I化合物中的R1、R2、R3、R4定义。
[0026] 为方便表述本发明对式I-2化合物母核结构标号如下：
[0027] 本发明提供一种式I-3结构的双噁嗪啉螺二酮哌嗪生物碱类化合物、其互变异构体、其立体异构体、其外消旋体、其对映异构体的非等量混合物、其几何异构体、其溶剂化物、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物，其特征在于式I-3化合物具有如下结构：
[0028] R3、R4的定义同上述各个实施方案中式I化合物中的R3、R4定义。
[0029] 为方便表述本发明对式I-3化合物母核结构标号如下：
[0030] 本发明提供一种式I-4结构的双异噁唑啉螺二酮哌嗪生物碱类化合物、其互变异构体、其立体异构体、其外消旋体、其对映异构体的非等量混合物、其几何异构体、其溶剂化物、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物，其特征在于式I-4化合物具有如下结构：
[0031] R3、R4的定义同上述各个实施方案中式I化合物中的R3、R4定义。
[0032] 为方便表述本发明对式I-4化合物母核结构标号如下：
[0033] 在本发明中：无特殊说明时，基团中涉及的烯基中含有一个或多个双键；基团中涉及的炔基中含有一个或多个三键，且涉及的炔基中任选含有一个或多个双键；基团中涉及的烷基例如所述“烷基、烷基酰基、芳基烷基、卤代烷基、卤代烷基酰基”中的烷基为直链或支链烷基，优选C1-C8直链或支链烷基，进一步优选甲基、乙基、丙基、正丁基、异丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、正己基、正庚基、正辛基、3-甲基-戊基、2-甲基-戊基、2-甲基-己基、3-甲基-己基、3-乙基-己基；基团中涉及的烯基例如所述“烯基、烯基酰基”中的烯基为直链或支链烯基，含有1个或多个双键，优选C2-C8直链或支链烯基，进一步优选乙烯基、丙烯基、烯丙基、正丁烯基、异丁烯基、丁-2-烯基、丁二烯基、正戊烯基、异戊烯基、戊二烯基、正己烯基、正庚烯基、庚二烯基、庚三烯基、正辛烯基、辛二烯基、辛三烯基、3-甲基-戊-2-烯基、2-甲基-戊-2-烯基、2-甲基-己-2-烯基、3-甲基-己-2-烯基、3-乙基-己-2-烯基；基团中涉及的环烷基例如所述“环烷基、环烷基酰基”中的环烷基为C3-C10环烷基，优选环丙烷基、环丁烷基、环戊烷基、环己烷基、环庚烷基、环辛烷基；基团中涉及的炔基例如所述“炔基、炔基酰基”中的炔基为直链或支链炔基，含有1个或多个三键，任选含有一个或多个双键，优选C2-C8直链或支链炔基，进一步优选乙炔基、丙炔基、正丁炔基、丁-2-炔基、正戊炔基、异戊炔基、正己炔基、正庚炔基、庚二炔基、正辛炔基、辛二炔基、辛三炔基、2-甲基-戊-2-炔基、2-甲基-己-2-炔基、3-甲基-己-2-炔基、3-乙基-己-2-炔基；基团中涉及的芳基例如所述“芳基、芳基烷基、芳基酰基”中的“芳基”为芳
烃基，优选单环、双环、稠环芳基，进一步优选含有6-10个
碳原子的单环或双环芳基，进一步优选苯基、萘基；基团中涉及的杂芳基例如所述“杂芳基、杂芳基烷基、杂芳基酰基”中的杂芳基为含有1-5个独立地选自N、O、S或Se杂原子的芳基，优选含有1-5个独立地选自N、O、S或Se杂原子的5元至12元杂芳基，进一步优选咪唑基、吡啶基、噁唑基、异恶唑基、三氮唑基、四氮唑基、呋喃基、喹啉基、噁嗪基、噻吩基、吩噻嗪基、苯并噻吩基、噻唑基、噻二唑基、吲哚基、咔唑基、异喹啉基、苯并呋喃基、苯并噻唑基、苯并硒二唑基、香豆素基、异香豆素基；基团中涉及的杂环基例如所述“饱和或不饱和杂环基、饱和或不饱和杂环基烷基、饱和或不饱和杂环基酰基”中的杂环基为含有1-5个独立地选自N、O、S或Se杂原子的单环或多环杂环基，优选含有1-5个独立地选自N、O、S或Se杂原子的4元至12元的单环或多环杂环基，进一步优选氮杂环丁烷基、氧杂环丁烷基、吗啉基、哌啶基、哌嗪基、四氢呋喃基、二氧六环基、噁唑啉、噻唑啉基、四氢吡喃基、二氢香豆素基、二氢异香豆素基、四氢喹啉基、四氢异喹啉基、四氢咔唑基、嘧啶碱基、嘌呤碱基；“芳基烷基”优选苄基、苯基乙基；所述“烷氧基酰基”优选甲氧羰基、乙氧羰基、丙氧羰基、叔丁氧羰基等；
基团中涉及的环烷基、芳基、杂芳基、杂环基为单环、多环或稠环；基团中涉及的酰基均为羰基(C＝O)；基团中涉及的卤代为单卤代或多卤代，即单氟代、单氯代、单溴代、单碘代，或者多氟代、多氯代、多溴代、多碘代，任选两种或多种氟、氯、溴、碘取代；所述“卤素”优选氟、氯、溴、碘。
[0034] 本发明中式I、式I-1、式I-2、式I-3、式I-4化合物中的化学键 表示同时指向纸面里的键 或同时指向纸面外的键
[0035] 本发明中术语“药学上可接受的盐”是指非毒性的无机或
有机酸和/或碱的加成盐，可参见“Salt selection for basic drugs”,Int.J.Pharm.(1986),33,201–217。这些盐可在式I、式I-1、式I-2、式I-3、式I-4化合物最后分离和纯化过程中原位制备，或通过使碱或酸官能团分别与适当的有机或
无机酸或者碱反应而分别制备。具有代表性的盐包括但不限于下列：乙酸盐、
己二酸盐、藻酸盐、
柠檬酸盐、天冬氨酸盐、苯
甲酸盐、苯磺酸盐、
硫酸氢盐、丁酸盐、樟脑酸盐、二葡糖酸盐、环戊烷丙酸盐、十二烷
硫酸盐、乙磺酸盐、葡庚糖酸盐、甘油
磷酸盐、半硫酸盐、庚酸盐、己酸盐、富
马酸盐、
盐酸盐、
氢溴酸盐、
氢碘酸盐、2-羟基乙磺酸盐、乳酸盐、马来酸盐、甲磺酸盐、烟酸盐、2-萘磺酸盐、
草酸盐、扑酸盐、果胶酸盐、
过硫酸盐、3-苯基丙酸盐、苦味酸盐、新戊酸盐、丙酸盐、
琥珀酸盐、硫酸盐、
酒石酸盐、硫氰酸盐、对-
甲苯磺酸盐和十一酸盐。此外，碱性含氮基团可以被如下
试剂季铵盐化：低级烷基卤化物，例如甲基、乙基、丙基和丁基氯化物、溴化物和碘化物；二烷基硫酸酯，例如二甲基、二乙基、二丁基和二戊基硫酸酯；长链卤化物，例如癸基、十二烷基、十四烷基、十八烷基氯化物、溴化物和碘化物；芳烷基卤化物，例如苄基和苯乙基溴化物等。如此可获得
水或油溶性或可分散的产物。
[0036] 可以用于形成药学上可接受的
酸加成盐的酸的实例包括如下的酸：无机酸，例如盐酸、硫酸、磷酸；有机酸，例如草酸、马来酸、甲烷磺酸、琥珀酸、柠檬酸、富马酸、
葡萄糖醛酸、甲酸、乙酸、丁二酸。碱性加成盐可以在式I、式I-1、式I-2、式I-3、式I-4化合物的最后分离和纯化过程中原位制备，或通过使
羧酸基团与适当的碱(例如药学上可接受的金属阳离子的氢氧化物、碳酸盐或碳酸氢盐)反应分别制备，或者与氨或有机伯、仲或叔胺反应制备。药学上可接受的盐包括但不限于：基于碱金属和碱土金属的阳离子，例如钠、锂、
钾、
钙、镁、
铝盐等，以及非毒性铵、季铵和胺阳离子，包括但不限于铵、四甲基铵、四乙基铵、甲基胺、二甲基胺、三甲基胺、三乙胺、乙胺等。用于形成碱加成盐的其它代表性的有机胺包括二乙胺、乙二胺、
乙醇胺、二乙醇胺、哌嗪等。
[0037] 本发明中术语“溶剂化物”是指本发明式I、式I-1、式I-2、式I-3、式I-4化合物或其盐与
有机溶剂和/或水形成的溶剂合物，有机溶剂优选丙酮、乙腈、甲醇、乙醇，形成的溶剂化物优选式式I、式I-1、式I-2、式I-3、式I-4化合物或其盐的一水合物、二水合物、三水合物、一甲醇合物、二甲醇合物、一乙腈合物、二乙腈合物、一丙酮合物、二丙酮合物、半富马酸盐一水合物、富马酸盐二水合物、富马酸盐一乙醇合物等。进一步优选一水合物、富马酸盐二水合物、富马酸盐一乙醇合物。更进一步优选化合物1100-1105。
[0038] 本发明中术语“几何异构体”是指当式I、式I-1、式I-2、式I-3、式I-4化合物中含有双键时的Z、E两种几何构型的化合物。
[0039] 本发明式I、式I-1、式I-2、式I-3、式I-4化合物存在各种互变异构形式(其中分子的一个原子的质子转移到另一个原子上，分子的原子之间的化学键随后进行重排)。参见，例如，March，高等
有机化学：反应、机理及结构(Advanced Organic Chemistry：Reactions，Mechanisms and Structures)，第四版，JohnWiley&Sons，第69-74页(1992)。本文中所使用的术语“互变异构体”是指通过质子转移而产生的化合物，应当理解的是，所有的互变异构形式(只要在它们可能存在)均包括在本发明范围内。例如当式I、式I-1、式I-2、式I-3、式I-4化合物中含有酰胺键、烯醇键、咪唑等官能团时存在的一对可以互相转换的一对互变异构体。
[0040] 本发明所述的“对映异构体的非等量混合物”是指两对对映异构体非等摩尔量的混合物，即其ee值大于0且小于100％。
[0041] 本发明化合物，包括式I、式I-1、式I-2、式I-3、式I-4化合物或其立体异构体以及其任何药学上可接受的盐、酯、
代谢物和前药，可以包含不对称取代的碳原子。此类不对称取代的碳原子可以使得本发明化合物以对映异构体、非对映异构体以及其它立体异构形式存在，它们可以根据绝对立体化学而定义为例如(R)-或(S)-构型。因此，本发明化合物的所有此类可能的异构体、光学纯形式的单一立体异构体、它们的混合物、外消旋混合物(或“外消旋物”)、非对映异构体混合物、单一非对映异构体均包含在本发明中。本文中所使用的术语“S”和“R”构型根据下面定义：IUPAC1974Recommendations forSection E，Fundamental Stereochemistry，Pure Appl.Chem.45：13-30(1976)。术语α和β用于环状化合物的环位置。参照平面的α-侧为优选的取代基位于较低编号位置的一侧。位于参照平面相反一侧的那些取代基采用β描述符。需要注意的是，该用法与用于环状立体母核的用法有所区别，在环状母核中“α”是指“平面下面”并代表绝对构型。本文中所使用的术语α和β构型根据Chemical Abstracts Index Guide-Appendix IV(1987)第203段定义。
[0042] 式I、式I-1、式I-2、式I-3、式I-4化合物选自表1-5中的化合物或其互变异构体、其立体异构体、其外消旋体、其对映异构体的非等量混合物、其几何异构体、其溶剂化物、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物。
[0043] 式I、式I-1的溶剂化物或盐的溶剂化物优选其一水合物、富马酸盐二水合物、富马酸盐一乙醇合物；进一步优选化合物1100-1105。
[0044] 在另一优选例中，式I、式I-1、式I-2、式I-3、式I-4化合物中R1、R2、R3、R4是表1-5中具体化合物1-239、301-539、601-893、900-953中相应位置的具体基团。
[0045] 应理解，上述优选基团可相互组合以形成本发明的各种优选化合物，限于篇幅，在此不一一累述。
[0046] 本发明的另一实施方案提供一种抗病毒剂，其特征在于该抗病毒剂含有式I、式I-1、式I-2、式I-3、式I-4中任一种或几种化合物或其互变异构体、其立体异构体、其外消旋体、其对映异构体的非等量混合物、其几何异构体、其溶剂化物、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物中的任一种或几种作为有效成分。
[0047] 本发明的另一实施方案提供一种药物组合物，其特征在于该药物组合物包含式I、式I-1、式I-2、式I-3、式I-4中任一种或几种化合物或其互变异构体、其立体异构体、其外消旋体、其对映异构体的非等量混合物、其几何异构体、其溶剂化物、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物中的任一种或几种，以及至少一种药学上可接受的载体、稀释剂或赋形剂。
[0048] 本发明的另一实施方案提供一种药物组合物，其特征在于包含式I、式I-1、式I-2、式I-3、式I-4中任一种或几种化合物或其互变异构体、其立体异构体、其外消旋体、其对映异构体的非等量混合物、其几何异构体、其溶剂化物、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物中的任一种或几种，以及至少一种其他抗病毒药物。该药物组合物优选注射剂、口服制剂、冻干粉针剂、悬浮剂等。
[0049] 本发明的另一实施方案提供式I、式I-1、式I-2、式I-3、式I-4中任一种或几种化合物或其互变异构体、其立体异构体、其外消旋体、其对映异构体的非等量混合物、其几何异构体、其溶剂化物、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物在制备抗病毒药物中的用途。
[0050] 本发明的另一实施方案提供式I、式I-1、式I-2、式I-3、式I-4中任一种或几种化合物或其互变异构体、其立体异构体、其外消旋体、其对映异构体的非等量混合物、其几何异构体、其溶剂化物、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物在制备治疗和/或预防呼吸道疾病、手足口病、免疫性疾病、炎性疾病的药物中的应用。
[0051] 本发明的另一实施方案提供式I、式I-1、式I-2、式I-3、式I-4中任一种或几种化合物或其互变异构体、其立体异构体、其外消旋体、其对映异构体的非等量混合物、其几何异构体、其溶剂化物、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物在制备治疗和/或预防由RSV、HSV-1、EV71引起的疾病的药物中的应用。所述疾病选自：呼吸道疾病、肺炎、龈口炎、角膜结膜炎、脑炎、生殖系统感染、手、足、口腔等部位的皮疹、疱疹和疱疹性咽峡炎。
[0052] 本发明的另一实施方案提供式I、式I-1、式I-2、式I-3、式I-4中任一种或几种化合物或其互变异构体、其立体异构体、其外消旋体、其对映异构体的非等量混合物、其几何异构体、其溶剂化物、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物在制备药物中的用途。所述药物用于治疗呼吸道合胞病毒(RSV)、单纯疱疹病毒(HSV-1)、肠道病毒71(EV71)引起的疾病。
[0053] 本发明的另一实施方案提供式I、式I-1、式I-2、式I-3、式I-4中任一种或几种化合物或其互变异构体、其立体异构体、其外消旋体、其对映异构体的非等量混合物、其几何异构体、其溶剂化物、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物在制备抗RSV、HSV-1、EV71药物先导化合物中的应用。
[0054] 本发明的另一实施方案提供式I、式I-1、式I-2、式I-3、式I-4中任一种或几种化合物或其互变异构体、其立体异构体、其外消旋体、其对映异构体的非等量混合物、其几何异构体、其溶剂化物、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物在制备抗RSV、HSV-1、EV71候选药物中的应用。
[0055] 本发明的另一实施方案提供式I、式I-1、式I-2、式I-3、式I-4化合物的制备方法，包括如下步骤：
[0056] 方法一：
[0057]
[0058] 步骤(1)：以2,4-二氨基丁酸(n＝0时，可以是L型、D型、或DL消旋体)或
鸟氨酸(n＝1时，可以是L型、D型、或DL消旋体)为原料，在KHSO4、NaHSO4、HCl、H2SO4、HClO4、TfOH、KHSO4-SiO2、NaHSO4-SiO2、H2SO4-SiO2、HClO4-SiO2或TfOH-SiO2的作用下，于水或醇溶液中，反应
温度为30至120℃(优选80至120℃)，反应4至120小时(优选12至96小时)，得到式II化合物。该步反应可按照
专利JP特开2013-53115A中公开的方法或在此
基础上进行类似的改进的方法。
[0059] 步骤(2)：式II化合物在
氧化剂作用下，于有机溶剂中回流反应得到式III化合物。氧化剂优选mCPBA或过氧化氢；氧化剂的用量优选式II化合物的摩尔量的2.0-4.0倍，进一步优选2.5-3.5倍；有机溶剂优选丙酮、二氯甲烷、氯仿、THF。
[0060] 步骤(3)：式III化合物在引发剂、碱的作用下，于有机溶剂中反应得到式IV化合物(即R3、R4为H时的式I-3、I-4化合物)。引发剂选自含Ag+化合物或TEMPO，优选Ag2CO3、AgNO3、AgOAc、AgOTf、Ag2O；碱优选碱金属碳酸盐或碱金属碳酸氢盐，如Na2CO3、K2CO3、Rb2CO3、Cs2CO3；有机溶剂优选DMF、DMA、THF、乙腈、丙酮、甲苯；反应温度为0至60℃，优选20至40℃。
[0061]
[0062] 步骤(4)：式IV化合物经烃化反应或酰化反应得到式V化合物(即R3、R4不同时为H时的式I-3、I-4化合物)，烃化反应条件为本领域常规条件：有机溶剂中，在碱、烃化试剂作用下反应，其中烃化试剂优选R3X或R4X(卤代烃)，其中X为卤素，优选氯、溴、碘，R3、R4的定义同本发明上述任一处对R3、R4的定义；碱优选碱金属碳酸盐(优选Na2CO3、K2CO3、Cs2CO3)、碱金属氢氧化物(优选LiOH、NaOH、KOH)、碱金属氢化物(优选NaH、LiH或KH)或碱金属醇化物(优选CH3ONa、EtONa、t-BuOK)；酰化反应条件也为本领域常规条件：有机溶剂中，在碱、酰化试剂作用下反应，其中酰化试剂优选R3X或R4X(酰卤)、R3OR3或R4OR4(酸酐)，其中X为卤素，优选氯、溴、碘，R3、R4的定义同本发明上述任一处对R3、R4的定义，碱优选碱金属氢氧化物(如NaOH、KOH)、三乙胺、吡啶、
醋酸钠、喹啉、咪唑、二甲基苯胺、DMAP、2,6-二甲基吡啶等。上述有机溶剂优选二氯甲烷、乙腈、苯、甲苯、THF、乙醚、乙二醇二甲醚、DMF、二氧六环等。
[0063]
[0064] 步骤(5)：式V化合物在有机溶剂中，在还原剂作用下反应得到式VI化合物(即R1、R2为H时的式I-1、I-2化合物)。还原剂优选H2和Pd/C、H2和PtO2、H2和雷尼镍(Raney Nickel)、
硼氢化钠、氰基硼氢化钠、硼烷(BH3、B2H6)。反应温度优选-20℃至回流温度。有机溶剂优选二氯甲烷、甲醇、乙酸乙酯、丙酮、THF、乙腈、氯仿。
[0065] 步骤(6)：VI化合物经烃化反应或酰化反应得到式VII化合物(即R1、R2不同时为H时的式I-1、I-2化合物)，烃化反应条件为本领域常规条件：有机溶剂中，在碱、烃化试剂作用下反应，其中烃化试剂优选R1X或R2X(卤代烃)，其中X为卤素，优选氯、溴、碘，R1、R2的定义同本发明上述任一处对R1、R1的定义；碱优选碱金属碳酸盐(优选Na2CO3、K2CO3、Cs2CO3)、碱金属氢氧化物(优选LiOH、NaOH、KOH)、碱金属氢化物(优选NaH、LiH或KH)或碱金属醇化物(优选CH3ONa、EtONa、t-BuOK)；酰化反应条件也为本领域常规条件：有机溶剂中，在碱、酰化试剂作用下反应，其中酰化试剂优选R1X或R2X(酰卤)、R1OR1或R2OR2(酸酐)，其中X为卤素，优选氯、溴、碘，R1、R2的定义同本发明上述任一处对R3、R4的定义，碱优选碱金属氢氧化物(如NaOH、KOH)、三乙胺、吡啶、醋酸钠、喹啉、咪唑、二甲基苯胺、DMAP、2,6-二甲基吡啶等。上述有机溶剂优选二氯甲烷、乙腈、苯、甲苯、THF、乙醚、乙二醇二甲醚、DMF、二氧六环等。
[0066] 方法二：
[0067]
[0068] 步骤(1)：式III化合物在有机溶剂中，在还原剂作用下反应得到式VIII化合物。还原剂优选H2和Pd/C、H2和PtO2、H2和雷尼镍(Raney Nickel)、硼氢化钠、氰基硼氢化钠、硼烷(BH3、B2H6)。反应温度优选-20℃至回流温度。有机溶剂优选二氯甲烷、甲醇、乙酸乙酯、丙酮、THF、乙腈、氯仿。
[0069]
[0070] 步骤(2)：式VIII化合物在碱或Mitsunobu试剂的作用下，于有机溶剂中反应得到式IX化合物(即R1、R2、R3、R4均为H时的式I-1、I-2化合物)。碱优选碱金属碳酸盐或碱金属碳酸氢盐，如Na2CO3、K2CO3、Rb2CO3、Cs2CO3，碱金属氢氧化物(优选LiOH、NaOH、KOH)、碱金属氢化物(优选NaH、LiH或KH)或碱金属醇化物(优选CH3ONa、EtONa、t-BuOK)；Mitsunobu试剂优选DEAD和PPh3、DIAD和PPh3、DEAD和PEt3、DIAD和PEt3；有机溶剂优选DMF、DMA、THF、乙腈、丙酮、二氯甲烷、氯仿；反应温度为0至60℃，优选20至40℃。
[0071] 步骤(3)：式IX化合物经烃化反应或酰化反应得到式VII化合物(即式I-1、I-2化合物)，烃化反应条件为本领域常规条件：有机溶剂中，在碱、烃化试剂作用下反应，其中烃化试剂优选R1X、R2X、R3X或R4X(卤代烃)，其中X为卤素，优选氯、溴、碘，R1、R2、R3、R4的定义同本发明上述任一处对R1、R2、R3、R4的定义；碱优选碱金属碳酸盐(优选Na2CO3、K2CO3、Cs2CO3)、碱金属氢氧化物(优选LiOH、NaOH、KOH)、碱金属氢化物(优选NaH、LiH或KH)或碱金属醇化物(优选CH3ONa、EtONa、t-BuOK)；酰化反应条件也为本领域常规条件：有机溶剂中，在碱、酰化试剂作用下反应，其中酰化试剂优选R1X、R2X、R3X或R4X(酰卤)、R1OR1、R2OR2、R3OR3或R4OR4(酸酐)，其中X为卤素，优选氯、溴、碘，R1、R2、R3、R4的定义同本发明上述任一处对R1、R2、R3、R4的定义，碱优选碱金属氢氧化物(如NaOH、KOH)、三乙胺、吡啶、醋酸钠、喹啉、咪唑、二甲基苯胺、DMAP、2,6-二甲基吡啶等。上述有机溶剂优选二氯甲烷、乙腈、苯、甲苯、THF、乙醚、乙二醇二甲醚、DMF、二氧六环等。
[0072] 方法三：按照中国专利(
申请号：201510201548.7)记载的方法得到化合物239和539： 然后采用方法一、二中
类似的烃基化或酰基化修饰方法对化合物239和539进行结构修饰，可得到系列落入式I、式I-1范围内的化合物。
[0073] 上述合成方法中给出了式IV、式V、式VI、式VII、式IX的合成方法，其包含了式I、式I-1、式I-2、式I-3、式I-4化合物的合成方法。
[0074] 本发明的另一实施方案提供一种式III中间体化合物，其特征在于式III具有如下结构： 其中二酮哌嗪环中的化学键 表示同时指向纸面里的键 或同时指向纸面外的键 肟基中的化学键 表示与亚胺中双键成
“Z”或“E”构型；n为0或1。
[0075] 本发明的另一实施方案提供一种式VIII中间体化合物，其特征在于式VIII具有如下结构： 化学键 表示同时指向纸面里的键 或同时指向纸面外的键 n为0或1。
[0076] 应理解，在本发明范围内，本发明的上述各技术特征和在下文(如
实施例)中具体描述的各技术特征可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
具体实施方式
[0077] 为了便于对本发明的进一步理解，下面提供的实施例对其做了更详细的说明。但是这些实施例仅供更好的理解发明而并非用来限定本发明的范围或实施原则，本发明的实施方式不限于以下内容。
[0078] 实施例12,5-二酮哌嗪衍生物(式II)的合成
[0079] 可按照专利：JP特开2013-53115A、WO2012109256A2、WO2010078373A1、WO2008003626A1中记载的合成方法进行合成；或者根据文献：Journal of Asian Natural Products Research,2010,12(1):51–55及Chinese Journal of Natural Medicines,
2011,9(1):0078-0080中记载的方法得到eleutherazine B或cyclo-di-Nδ-acetyl-L-ornithyl，然后采用水合肼按照文献Fitoterapia,2014,Vol.98,91-97中记载的
水解酰基方法，水解相应的酰基，得到相应的L-鸟氨酸缩合的2,5-二酮哌嗪衍生物(化合物1001)。
[0080]
[0081] 称取2.64g L-鸟氨酸溶于250mL水中，加入等体积的0.16％KHSO4溶液，回流反应2天，减压浓缩后，经
硅胶柱层析，得到1.36g化合物1001，收率约为60％，HPLC纯度为98.5％。
[0082] 采用适当量的NaHSO4、HCl、H2SO4、HClO4、TfOH、KHSO4-SiO2、NaHSO4-SiO2、H2SO4-SiO2、HClO4-SiO2或TfOH-SiO2替换上述0.16％KHSO4，于水或醇溶液中，在30至120℃温度下，反应4至120小时，以40％至60％的收率得到化合物1001。
[0083] 采用DL-鸟氨酸、D-鸟氨酸、DL-2,4-二氨基丁酸、L-2,4-二氨基丁酸或D-2,4-二氨基丁酸替换上述L-鸟氨酸原料，以60％左右的收率得到化合物1002化合物1003 化合物1004 化合物1005
或化合物1006
[0084] 实施例2式II化合物氧化为其肟基衍生物(式III)
[0085] 根据文献：刘佳，2014年《华东理工大学博士学位论文》，“伯胺类化合物的氧化反应研究以及(+)-Pederin天然产物关键
片段的合成探索”第9页记载的苄胺氧化为
苯甲醛肟的方法进行改进，得到式II化合物(化合物1001-1006)在氧化剂作用下，于有机溶剂中回流反应得到式III化合物；氧化剂优选m-CPBA或过氧化氢；氧化剂的用量优选式II化合物的摩尔量的2.0-4.0倍，进一步优选2.5-3.5倍；有机溶剂优选丙酮、二氯甲烷、氯仿、THF。
[0086]
[0087] 称取2.28g化合物1001(10mmol)溶于100mL丙酮中，加入2.5equiv.m-CPBA(25mmol)，回流温度下反应4小时，经常规后处理、硅胶柱层析，得到1.79g化合物1007，收率约为70％，HPLC纯度为98.7％。
[0088] 上述反应中氧化剂可替换为双氧水，其摩尔用量为化合物1001的2.0-4.0倍，溶剂可替换为二氯甲烷、氯仿、THF；以45％至75％的收率得到化合物1007。
[0089] 反应原料化合物1001替换为化合物1002-1006，分别以68％、72％、59％、62％、57％的收率得到化合物1008-1012
[0090] 实施例3式III化合物环合制备式IV化合物
[0091] 可按照文献：Chem.Commun.,2014,50,6906–6908；Angew.Chem.Int.Ed.2012,51,8816–8820；Chem.Sci.,2013,4,4030–4034；Tetrahedron Vol 41,No.22,pp.5241–5260,
1985等记载的方法或在此基础上进行适当优化改进，由式III化合物环合制备式IV化合物。
[0092]
[0093] 称取2.56g化合物1007(10mmol)溶于150mL DMA(N,N-二甲基乙酰胺)中，加入1.0equiv.Ag2CO3(10mmol)、0.5equiv.K2CO3(5mmol)，于室温下反应24小时后，经常规后处理、硅胶柱层析，得到2.02g化合物1013，收率约为80％，HPLC纯度为98.2％。
[0094] 上述反应中Ag2CO3可替换为Ag2CO3、AgNO3、AgOAc、AgOTf、Ag2O或TEMPO，其摩尔用量为化合物1001的1.0-2.0倍，K2CO3可替换为Na2CO3、Rb2CO3、Cs2CO3；溶剂DMA可替换为DMF、THF、乙腈、丙酮、甲苯；反应温度可以为0至60℃之间，以65％至85％的收率得到化合物1013。
[0095] 反应原料化合物1007替换为化合物1008-1012，分别以78％、82％、65％、67％、65％的收率得到化合物840、1014、900、1015、1016
[0096] 实施例4式IV化合物的烃基化、酰基化修饰得到式I-3、I-4化合物
[0097] 可按照文献：CN 103396372A；Organic Letters,2011,Vol.13,No.18,4838-4841；Journal of Agricultural and Food Chemistry,2015,Vol.63,3734-3741；
Macromolecular Chemistry and Physics,2014,Vol.215,2268-2273；Fitoterapia,2014,Vol.98,91-97；Journal of Organic Chemistry,2011,Vol.76,1155-1158；WO
2014189343A1；Canadian Journal of Chemistry(2014),92(12),1145-1149；European Journal of Medicinal Chemistry(2014),83,236-244；WO 2014060767A1；Journal of Applied Polymer Science(2012),124(2),1707-1715及其他
现有技术中报道的类似的2,
5-哌嗪二酮结构中N-H的烃基化、酰基化修饰的方法对式IV化合物进行烃基化、酰基化修饰得到式I-3、I-4化合物。
[0098]
[0099] (1)称取252mg化合物840(1mmol)，溶于20mL DMF中，分三次加入2.4equiv.NaH(2.4mmol)，室温下搅拌半小时后，加入3.0equiv.MeI，30℃下反应4h后，TLC检测反应原料几乎完全消失，乙酸乙酯萃取两次，无水硫酸钠干燥有机层，浓缩后，经硅胶柱层析，得到化合物841(93.1mg，收率约为35％)，得到化合物842(120.4mg，收率约为43％)。
[0100] 将上述反应中MeI替换为EtBr、i-PrBr、溴代环丙烷、CF3I、烯丙基溴、炔丙基溴、二苯基溴甲烷、BnBr、溴代环己烷、n-C6H13Br、对氯苄溴，于室温至回流温度下反应4-12小时，以30％至81％的收率得到化合物843-846、848、850-853、855、862、863、873、874、887、888。
[0101]
[0102] (2)称取252mg化合物840(1mmol)，溶于20mL CH2Cl2中，加入2.5equiv.Ac2O(2.5mmol)，0.6mL Et3N和催化量的DMAP，室温下搅拌2小时后，TLC检测反应原料几乎完全消失，CH2Cl2萃取两次，无水硫酸钠干燥有机层，浓缩后，经硅胶柱层析，得到化合物865(111.8mg，收率约为38％)，得到化合物867(151.3mg，收率约为45％)。
[0103] 将上述反应中Ac2O替换为Boc2O、BzCl、三氟乙酸酐、氯乙酰氯、环丙甲酰氯、环己甲酰氯、辛酰氯、己酰氯、间叠氮基苯甲酰氯、间甲氧基苯甲酰氯，于室温下反应0.5至6小时，以38％至88％的收率得到化合物868-870、873-886。
[0104]
[0105] (3)称取252mg化合物840(1mmol)，溶于20mL DMF中，加入2.5equiv.溴苯(2.5mmol)、2.0equiv.K2CO3(2.0mmol)、催化量的CuI和N,N-二甲基乙二胺(CAS RN：110-70-
3)，于110-115℃下搅拌反应12小时后，TLC检测反应原料几乎完全消失，乙酸乙酯萃取两次，无水硫酸钠干燥有机层，浓缩后，经硅胶柱层析，得到化合物854(256mg，收率约为
78％)。
[0106] 将上述反应中溴苯替换为1-溴萘、8-溴喹啉、3-溴呋喃，于100-120℃下反应12至24小时，以75％至86％的收率得到化合物856-858。
[0107] (4)以化合物848为原料按照上述(1)或(2)中甲基化或乙酰化的方法，分别以89％、95％的收率得到化合物847、849；分别以化合物862、865为原料，按照(2)中记载的酰化方法，以Boc2O为酰化剂，可得到化合物861、866(收率90％以上)；分别以863、865、870为原料，按照(2)中记载的烷基化方法，分别以溴己烷、n-C6H13Br、n-C5H11Br为烷化剂，可得到化合物864、872、871(收率为75％左右)。
[0108]
[0109] (5)称取290mg化合物852(1mmol)，溶于100mL二氯甲烷中，加入1.1equiv.1-叠氮基-2-甲氧基乙烷(1.1mmol)、5mL水，加入催化量的
抗坏血酸钠和五水硫酸
铜后，于40℃反应5h，TLC检测显示反应完成，向反应液中加入200m L二氯甲烷萃取，并依次用水，饱和
氯化钠洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤，滤液浓缩后，经硅胶柱层析，以约85％的收率得332mg化合物859，HPLC纯度为97.9％。
[0110] 以化合物853为原料按照上述反应条件，增加1倍量的1-叠氮基-2-甲氧基乙烷(2.2mmol)，以约78％的收率得到化合物860。
[0111] 其中，1-叠氮基-2-甲氧基乙烷按照如下方法制备：
[0112]
[0113] 2-甲氧基乙醇(1.0mmol)溶于无水THF(50m L)，随后加入三乙胺(4.0mmol)，
冰浴下滴加甲磺酰氯(4.0mmol)，室温搅拌过夜，TLC检测显示反应完成，蒸干溶剂后二氯甲烷萃取，依次用水，饱和氯化钠洗涤，无水硫酸钠干燥，浓缩后溶于50mL DMF中，慢慢加入叠氮化钠(4.0mmol)，加料完毕后105℃反应4h，TLC检测显示反应完成，向反应液中慢慢加入20m L水后，用二氯甲烷萃取，依次用水，饱和氯化钠洗涤，无水硫酸钠干燥，浓缩后备用。
[0114]
[0115] (6)称取332mg化合物851(1.0mmol)溶于50mL THF中，于0℃下滴加BH3·Me2S(7.0mL,2.0M in THF,14.0mmol)，自然恢复至室温搅拌反应过夜，冰浴下加入无水乙醇(5mL)、3M NaOH(9.0mL)和30％H2O2溶液(2.0mL)，回流反应1小时后，用CH2Cl2萃取，饱和氯化钠洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤，滤液浓缩后，经硅胶柱层析，以约73％的收率得269mg化合物890，HPLC纯度为98.9％。
[0116] 以化合物850为原料按照上述反应条件，BH3·Me2S、3M NaOH和30％H2O2的用量均减半，以约75％的收率得到化合物889。
[0117]
[0118] (7)取化合物890(1.0mmol)溶于60mL丙酮中，于0℃下加入适量的新配置的琼斯试剂(Jones试剂)，自然恢复至室温搅拌反应过夜，经常规后处理、硅胶柱层析，分别以约46％和25％的收率得化合物892和化合物893，HPLC纯度在98％以上。
[0119] 以化合物889为原料按照上述反应条件，以约65％的收率得到化合物891，HPLC纯度为98.3％。
[0120] 实施例5
[0121] 按照实施例4或现有技术中记载的2,5-哌嗪二酮结构中N-H的烃基化、酰基化修饰的方法或类似方法，可得到表1-5中记载的具体R3、R4修饰的式I-3、I-4化合物。
[0122] 实施例6式V(式I-3、I-4)化合物的还原
[0123] 按照文献：CN104529814A；Org.Lett.,2001,3,1637-1639；J.Org.Chem.,1996,61,3849-3862；Tetrahedron,2005,61,5725-5734；J.Org.Chem.,2006,71,7083-7086；
Angew.Chem.Int.Ed.,2005,117,5807-5809或现有技术中其他还原亚胺的方法，将式V(式I-3、I-4)还原得到式VI化合物(即R1、R2为H时的式I-1、I-2化合物)。
[0124]
[0125] 称取252mg化合物1014(1mmol)溶于EtOH(50ml)中，加入雷铌镍(Raney-Nickel，1.0g)，在1atm H2作用下，于25℃下搅拌反应12h后，滤除去雷铌镍，减压浓缩后，得到化合物1(220mg,86％)。
[0126] 将上述反应原料化合物1014替换为化合物840、1013、900、1015、1016，以类似的收率得到相应的还原产物。
[0127] 实施例7式V(式I-3、I-4)化合物的烃基化或酰基化修饰得到式VII(式I-1、I-2)化合物
[0128] (1)称取256mg化合物1(1mmol)，溶于30mL CH2Cl2中，加入5.5equiv.Ac2O(5.5mmol)，1.5mL Et3N和催化量的DMAP，室温下搅拌1.5小时后，TLC检测反应原料几乎完全消失，CH2Cl2萃取两次，无水硫酸钠干燥有机层，浓缩后，经硅胶柱层析，分别以28％、20％、18％、15％的收率得到化合物2、3、7、8，HPLC纯度在98％以上。
[0129] 将上述反应中Ac2O替换为BzCl、三氟乙酸酐、氯乙酰氯、环丙甲酰氯、丙酰氯、环己甲酰氯、戊酰氯、庚酰氯、辛酰氯、己酰氯、间叠氮基苯甲酰氯、间甲氧基苯甲酰氯、间氟苯甲酰氯、Boc2O，于室温下反应0.5至8小时，以30％至90％的收率得到表1中相应的单酰化、双酰化、三酰化及四酰化产物。
[0130] (2)按照实施例4中记载的类似的烃基化方法，采用如下烃基化试剂：MeI、EtBr、i-PrBr、溴代环丙烷、CF3I、烯丙基溴、炔丙基溴、二苯基溴甲烷、BnBr、溴代环己烷、n-C6H13Br、对氯苄溴、间硝基苄溴、溴苯替换为1-溴萘、8-溴喹啉、3-溴呋喃，于室温至回流温度下反应4-12小时，以30％至81％的收率得到表1中相应的单烃基化、双烃基化、三烃基化及四烃基化产物。
[0131] (3)按照实施例4中记载的不同烃基化或不同酰基化或烃基化和酰基化共同修饰的化合物的合成方法(主要涉及实施例4(4))或在此基础上类似的合成方法，采用相应的烃基化或酰基化试剂，可制备表1中不同烃基化或不同酰基化或烃基化和酰基化共同修饰的产物。
[0132]
[0133] (4)羧酸缩合法：称取1-Boc-吖啶-2-羧酸(201mg,1.0mmol)溶于干燥的甲苯(30mL)中，加入DCC(1.0mmol)、DMAP(0.17mmol)，室温下搅拌10分钟，加入化合物1(0.01mmol)，加热至65℃反应48小时后，过滤、减压浓缩后，经硅胶柱层析，分别以43％、45％的收率得到化合物49和50，HPLC纯度分别为97.8％、98.3％。(该反应中使用的1-Boc-吖啶-2-羧酸为外消旋体，也可采用单一D或L构型的1-Boc-吖啶-2-羧酸制备相应异构体)[0134] 将上述反应中1-Boc-吖啶-2-羧酸替换为
于60至80℃下反应24至48小时，以30％至50％的收率得到表1中双
缩合产物(例如55、56、176、181、188、193、205、214、231、236)以及40％左右的单缩合产物(例如177、182)，上述双缩合产物可在本领域常规脱Ac或Boc的条件下，部分脱除或全部脱除Ac或Boc得到表1中化合物54、239。其中，单缩合产物可与上述羧酸进行再次缩合形成不对称的双缩合产物后，再按照本发明记载的方法进行烃基化、酰基化、还原、氧化、click等反应得到表1中具有相应取代的化合物。上述Boc、Ac、Me、炔丙基保护的羧酸，可由相应羧酸与Boc2O、Ac2O、MeI、炔丙基溴等反应制备。
[0135] 例如，化合物1在DCC、DMAP作用下，先与 反应10小时，主要生产单缩合产物，然后再与 反应20小时后，在MeONa-MeOH作用下，脱除
侧链上的Ac，可得到化合物206，三步总收率可达42％。注意：在得到化合物 后，可
进行甲基化修饰后，再在MeONa-MeOH作用下脱除侧链上的Ac，可得到化合物208，总收率达
33％。
[0136]
[0137] 采用实施例6中的还原条件和本实施例中的缩合条件，可以63％的总收率得到化合物228，HPLC纯度为96.5％。
[0138]
[0139] (5)缩合后侧链双键的部分还原和全部还原：称取化合物239(0.1mmol)溶于10mLCH3OH-CH2Cl2中(体积比1:1)，加入催化量的Pd-C，室温下于1atm H2作用下反应2h后，过滤除去Pd-C，浓缩后经硅胶柱层析分别以45％、48％的收率得到化合物52、53，HPLC纯度分别为98.5％、99.0％。表1中其他侧链含有双键的化合物均可通过上述反应条件，将双键部分或全部还原。
[0140] 缩合后侧链双键的加成：采用实施例4(6)中类似的试剂(如BH3·Me2S、3M NaOH和30％H2O2)进行反应。例如化合物236可采用上述反应条件以80％的收率制备得到化合物
237；同时得到8％左右的马氏加成产物238。
[0141] 缩合后侧链羟基的氧化：采用实施例4(7)中Jones试剂氧化，可得到侧链中含有单或双羧基的产物。例如化合物239在Jones试剂作用下，分别以32％、48％的收率得到化合物59、60，HPLC纯度在98％以上。
[0142] 实施例8糖苷化修饰
[0143]
[0144] (1)称取化合物1(0.1mmol)和2.2equiv.全苯甲酰基保护的葡萄糖三氯乙酰亚胺酯(0.22mmol)溶于20mL干燥的CH2Cl2中，加入 分子筛，氩气保护下于室温下搅拌半小时后，于0℃下，滴加0.1equiv.TMSOTf(0.01mmol)，保持0℃搅拌反应半小时后，TLC检测原料几乎小时，过滤除去 分子筛，减压浓缩后，溶于甲醇中，加入适量甲醇钠调pH 9.0～10.0，搅拌反应2小时后，加阳离子交换
树脂中和pH至7.0左右，减压浓缩，经硅胶柱层析后，分别以38％、42％的收率得到化合物41、42，HPLC纯度分别为96.5％、97.2％。
[0145] 以全苯甲酰基保护的半乳糖三氯乙酰亚胺酯替换上述反应中的全苯甲酰基保护的葡萄糖三氯乙酰亚胺酯可以类似的收率得到化合物43、44
[0146] 在上述糖苷化反应后，采用实施例4中记载的甲基化方法进行甲基化反应后，再在MeONa-MeOH条件下脱除苯甲酰基，可得到化合物45-48，收率为60％左右。
[0147]
[0148] (2)称取化合物239(0.1mmol)和2.2equiv.全苯甲酰基保护的葡萄糖三氯乙酰亚胺酯(0.22mmol)溶于20mL干燥的CH2Cl2中，加入 分子筛，氩气保护下于室温下搅拌半小时后，于0℃下，滴加0.1equiv.TMSOTf(0.01mmol)，保持0℃搅拌反应1.5小时后，TLC检测原料几乎小时，过滤除去 分子筛，减压浓缩后，溶于甲醇中，加入适量甲醇钠调pH 9.0～10.0，搅拌反应2小时后，加阳离子交换树脂中和pH至7.0左右，减压浓缩，经硅胶柱层析后，分别以45％、33％的收率得到化合物57、58，HPLC纯度分别为97.5％、97.3％。
[0149] 实施例9侧链Click反应
[0150]
[0151] 称取化合物231(1mmol)，溶于100mL二氯甲烷中，加入2.2equiv.叠氮甲烷(2.2mmol)、8mL水，加入催化量的抗坏血酸钠和五水硫酸铜后，于40℃反应4.5h，TLC检测显示反应完成，向反应液中加入200m L二氯甲烷萃取，并依次用水，饱和氯化钠洗涤，无水硫酸钠干燥，过滤，滤液浓缩后，经硅胶柱层析，以约80％的收率得到化合物232，HPLC纯度为97.3％。
[0152] 实施例10
[0153] 按照实施例1-9中记载的方法或现有技术中类似反应或在其基础上进行本领域常规替换，采用840、1014、1013、900、1015、1016为原料，可制备得到表1-5中的任一化合物，以上所有化合物均经1H NMR、ESI-MS进行结构确证以及HPLC纯度测定，部分化合物经CD、1H-1H COSY、HMQC、HMBC、NOESY进行结构确证。限于篇幅，本发明尽在表1-5中列出ESI-MS数据。本发明合成方法中所使用的酰氯，可由相应酸按照本领域常规酰氯制备方法进行制备，即相应酸与二氯亚砜或草酰氯反应制备。
[0154] 实施例11本发明制备的化合物及其活性测试结果
[0155] 抗病毒活性测试方法：本发明化合物对呼吸道合胞病毒(RSV)、单纯疱疹病毒(HSV-1)、肠道病毒71(EV71)的抑制活性是按照专利：CN104800212A；CN104774159A中记载的方法进行测试的。抗病毒活性测试也可以按照文献：Zhang,Y.J.；Stein,D.A.；Fan,S.M.；Wang,K.Y.；Kroeker,A.D.；Meng,X.J.；Iversen,P.L.；Matson,D.O.Vet.Microbiol.2006,
117(2-4),117-129；CN104004042A中记载的方法进行测试，或者采用现有技术中其他类似的测试方法进行测试。
[0156] 本发明测试了所有化合物对呼吸道合胞病毒(RSV)、单纯疱疹病毒(HSV-1)、肠道病毒71(EV71)的抑制活性，为了本发明撰写的方便以及便于更加简明直观的理解本发明，以下仅列出本发明化合物的ESI-MS及其对呼吸道合胞病毒(RSV)、单纯疱疹病毒(HSV-1)、肠道病毒71(EV71)的抑制活性数据(见表1-5)。
[0157] 限于篇幅，本发明仅列出式I、式I-1、式I-2、式I-3、式I-4中的典型化合物于表1-5中。
[0158] 表1 2(R),2′(R)构型的式I-1化合物、ESI-MS及抗病毒(RSV、HSV-1、EV71)活性数据
[0159]
[0160]
[0161]
[0162]
[0163]
[0164]
[0165]
[0166]
[0167]
[0168]
[0169]
[0170]
[0171] 表2 2(S),2′(S)构型的式I-1化合物、ESI-MS及抗病毒(RSV、HSV-1、EV71)活性数据
[0172]
[0173]
[0174]
[0175]
[0176]
[0177]
[0178]
[0179]
[0180]
[0181]
[0182]
[0183]
[0184] 表3 2(R),2′(R)构型与2(S),2′(S)构型等量混合的外消旋体式I-2化合物、ESI-MS及抗病毒(RSV、HSV-1、EV71)活性数据
[0185]
[0186]
[0187]
[0188]
[0189]
[0190]
[0191]
[0192]
[0193]
[0194]
[0195]
[0196]
[0197] 表3中的化合物601-839经
手性拆分后分别得到的2(R),2′(R)构型的异构体：(R1R2、R3、R4的定义与表3中化合物601-839中相应基团的定义相同)和2(S),
2′(S)构型的异构体： (R1、R2、R3、R4的定义与表3中化合物601-839中相应基
团的定义相同)。
[0198] 上述手性拆分得到的2(R),2′(R)构型的异构体、2(S),2(S)构型的异构体在抗RSV、HSV-1、EV71活性测试中表现出同等的抗病毒活性，与其外消旋体化合物601-839的抗病毒活性无明显差异。上述结果表明，对映异构体化合物及外消旋体化合物在抗病毒(RSV、HSV-1、EV71)活性方面表现出同等的抗病毒活性。2,2′位的立体构型对抗病毒活性无明显影响。
[0199] 表4 2(R),2′(R)构型与2(S),2′(S)构型等量混合的外消旋体式I-3化合物、ESI-MS及抗病毒(RSV、HSV-1、EV71)活性数据
[0200]
[0201]
[0202]
[0203] 表4中的化合物840-893经手性拆分后分别得到的2(R),2′(R)构型的异构体：(R1、R2、R3、R4的定义与表4中化合物840-893中相应基团的定义相同)和2(S),2′(S)构型的异构体： (R1、R2、R3、R4的定义与表4中化合物840-893中相应基团的定义相同)。
[0204] 上述手性拆分得到的2(R),2′(R)构型的异构体、2(S),2′(S)构型的异构体在抗RSV、HSV-1、EV71活性测试中表现出同等的抗病毒活性，与其外消旋体化合物840-893的抗病毒活性无明显差异。上述结果表明，对映异构体化合物及外消旋体化合物在抗病毒(RSV、HSV-1、EV71)活性方面表现出同等的抗病毒活性。2,2′位的立体构型对抗病毒活性无明显影响。
[0205] 表5 2(R),2(R)构型与2(S),2(S)构型等量混合的外消旋体式I-4化合物、ESI-MS及抗病毒(RSV、HSV-1、EV71)活性数据
[0206]
[0207]
[0208]
[0209] 表5中的化合物900-953经手性拆分后分别得到的2(R),2′(R)构型的异构体：(R1、R2、R3、R4的定义与表5中化合物900-953中相应基团的定义相同)和2(S),
2′(S)构型的异构体： (R1、R2、R3、R4的定义与表5中化合物900-953中相应基团的定义相同)。
[0210] 上述手性拆分得到的2(R),2′(R)构型的异构体、2(S),2′(S)构型的异构体在抗RSV、HSV-1、EV71活性测试中表现出同等的抗病毒活性，与其外消旋体化合物900-953的抗病毒活性无明显差异。上述结果表明，对映异构体化合物及外消旋体化合物在抗病毒(RSV、HSV-1、EV71)活性方面表现出同等的抗病毒活性。2,2′位的立体构型对抗病毒活性无明显影响。
[0211] 表1-5中“A”表示化合物的半数抑制浓度(IC50)为1-500ng/mL，“B”表示化合物的半数抑制浓度(IC50)为1.0-20μg/mL，“C”表示化合物的半数抑制浓度(IC50)大于为50μg/mL。
[0212] 表1-5中ClCH2C(O)表示氯乙酰基；CF3C(O)表示三氟乙酰基；CnH2n+1表示正烷基(n为4、5、6、7、8)；符号 表示R1、R2、R3、R3基团与式I、式I-2、式I-3、式I-4结构中N的键接位点；。
[0213] 实施例12表1-5中化合物及其盐的溶剂化物的制备
[0214] (1)富马酸盐一乙醇合物及富马酸盐二水合物的制备
[0215] 以化合物239、539的富马酸盐溶剂化物为例：
[0216] 分别称取化合物239、539各100mg溶于8mL无水乙醇中，室温下，向其中加入1.0equiv.的富马酸和7mL无水乙醇，加热至60℃搅拌1分钟后(富马酸完全溶解)，冷却至室温下，继续搅拌两小时，过滤收集沉淀，干燥，分别得到富马酸盐一乙醇合物1100(98mg)和
1101(105mg)；分别称取上述溶剂合物1100、1101各50mg于60℃下溶于5mL乙醇和1mL水中，过滤除去不溶物，并在室温下搅拌12小时，过滤收集沉淀，干燥后，将得到的固体置于25℃、
60％
相对湿度的条件下，静置两天，得到富马酸盐二水合物1102(43mg)和1103(40mg)。经1H NMR、固态13C NMR或比旋光度测试未发现上述溶剂合物中含手性氨基酸的溶剂合物发生消旋化现象。
[0217] (2)一水合物的制备
[0218] 以化合物239、539及其盐的溶剂化物为例：
[0219] 分别称取化合物239、539各10mg混悬于10mL水中，于28-30℃下搅拌两小时，过滤收集沉淀，将得到固体置于35℃、75％相对湿度的条件下，静置3天，得到一水合物1104(7.2mg)和1105(7.8mg)。
[0220] 化合物239、539盐的溶剂化物或溶剂化物1100-1105的结构如下：
[0221]
[0222] 上述盐的溶剂化物或溶剂化物1100-1105分别进行了差示热分析/热重分析、元素分析、红外吸收
光谱、固态13C-NMR分析，以下仅列出差示热重分析数据：使用Thermo plus TG8120差示热重分析仪(用于测量的样品量分别为3-5mg不等，加热速率：10℃/min，基准物质：氧化铝)来进行差示热重分析，吸热峰：72.1-85.3℃附近有一吸热峰，177.2-180.3℃附近有一吸热峰。
[0224] 在40℃、75％相对湿度的条件下(结果见表6)及50℃敞口容器中，分别对化合物1100-1105进行储存，并检测2个月后的储存稳定性。关于储存稳定性，通过HPLC对初始时和储存2个月后每个试验化合物的纯度进行测量，并对结果进行比较(具体方法可参见WO2009128421A1中记载的方法)。
[0225] 表6在40℃、75％相对湿度的条件下储存稳定性试验
[0226]
[0227] 由表6中的测试结果可以看出，溶剂化物或盐的溶剂化物具有极其优良的储存稳定性，此外，在50℃敞口容器中测试试验也显示两个月后溶剂合物的纯度几乎没有变化，而化合物239、539的纯度降低超过3％，由此亦可以看出溶剂化物或盐的溶剂化物具有超高稳定性的优点，便于长期储存。
[0228] 除本发明表1-5中记载的化合物外的其他式I、I-1、I-2、I-3、I-4结构范围内的化合物亦可按照实施例1-10记载的方法进行合成。本发明所有双氮氧杂环螺二酮哌嗪生物碱衍生物(式I、式I-1、式I-2、式I-3、式I-4)对RSV、HSV-1、EV71均具有显著的抑制作用，其半数抑制浓度(IC50)在1至500ng/mL，且半数中毒浓度(TC50)在10-300μg/mL，可见本发明化合物或其立体异构体、其外消旋体、其对映异构体的非等量混合物、其几何异构体、其溶剂化物、其药学上可接受的盐或其盐的溶剂化物可用于制备治疗和/或预防呼吸道疾病、手足口病、免疫性疾病、炎性疾病的药物先导化合物、候选药物、药物。
[0229] 在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考文献，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述内容之后，本领域的技术人员可以对本发明作各种改动或
修改，这些等价形式同样落于本申请所附
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