神经活性类固醇及制备方法

本申请要求于2018年07月03日提交的名称为“Neuroactive Steroids andMethods of Preparation”的美国临时申请号为62/693,546的专利的优先权，其全部内容通过引用的方式纳入本申请中。

技术领域

本说明书教导了神经活性类固醇麻醉剂、其制备方法和包含该神经活性类固醇麻醉剂的组合物。

背景技术

越来越明显的是，使用传统麻醉剂来诱导麻醉和镇静可能导致长期的紊乱和神经功能障碍。这些包括诱导导致认知障碍的神经炎症状态、未成熟的少突胶质细胞的凋亡、突触构筑的改变和神经发生的减少等(Briner等人，(2010)Anesthesiolgy 112:546-556；Tan等人，(2009)Chin.Med.J.(Engl)122:455-459；Zhu等人，(2010)J.Cereb.Blood FlowMetabl 30:1017-1030；Sanders等人，(2009)Anesthesiology 110:1077-1085)。

虽然大脑具有抵御有毒异生物质(toxic xenobiotic substance)的先天保护机制(Selye(1971)JPharm Sci 60:1-28)，但人们意识到先天保护机制在非常年轻的、上了年纪的或处于压力下(例如伴有急性疾病、感染、慢性疼痛或手术后)的受试者中可能效率较低(Ek等人，(2010)ToxicolLett 197:61-59)。

阿法沙龙(alfaxalone)(也称为羟孕双醇(alphaxalone)或3α-羟基-5α-孕烷-11,20-二酮)是目前用于兽医学中的一种有效的神经活性类固醇麻醉剂(Child等人，BritishJournal of Anaesthesia 43:2-13，1971)。

阿法沙龙和阿法多龙(alfadolone)(也称为二羟基孕二酮(alphadolone)或3α,21-二羟基-5α-孕烷-11,20-二酮)一同作为静脉注射麻醉剂(intravenous anaesthetic)在全世界广泛使用。该组合物麻醉剂(也称为安泰酮(Althesin)；alfathesin)直到1983年才用于人类患者。尽管这些麻醉剂具有高治疗指数，然而由于其对构成用于给药制剂的一部分的聚氧乙烯蓖麻油赋形剂(Cremophor EL)有偶然的、不可预期但严重的过敏性样反应，这些麻醉剂已从临床实践中退出。

最近，公开了一种神经活性类固醇麻醉剂的药物释放系统(参考国际公开号为WO2011/088503的专利)。具体而言，公开了一种主体/客体复合制剂，包含神经活性类固醇麻醉剂和环糊精或其改性形式，所述环糊精或其改性形式能够使神经活性类固醇麻醉剂的给药用于在哺乳动物受试者中诱导麻醉或镇静。这种主体/客体药物释放系统能够使神经活性类固醇麻醉剂的制剂和给药不使用认为会引起仍不可预期的、严重的过敏性样反应的聚氧乙烯蓖麻油赋形剂。

此外，已经公开了可替代的用于神经活性类固醇麻醉剂的给药途径，包括口服给药途径和/或腹膜内给药途径。例如，参考i)Goodchild CS等人，British Journal ofAnaesthesia(2001)；86:528-34；ii)Goodchild CS等人，Pain Med(2009)；10:890-901；iii)Nadeson R和Goodchild CS，British Journal of Anaesthesia(2001)；86:704-8；和iv)Winter L等人，Anesth Analg(2003)；97:798-805，上述全部的内容通过引用的方式纳入本文中。

应理解，制剂和/或给药途径的可替代方法可以克服与神经活性类固醇(包括麻醉剂，例如之前在人类患者中识别的安泰酮)有关的一些缺陷。

尽管有用于神经活性类固醇的制剂和给药的新的且有效的方法，但制备这些复杂的类固醇仍是一个挑战。

之前公开的用于制备阿法沙龙的方法(例如美国专利3,714,352中公开的方法)产率低、缺乏选择性、需要大规模的提纯和/或不容易扩展。

需要用于快速制备神经活性类固醇麻醉剂的新的合成方法，该合成方法的化学步骤相对较少、纯度高和/或可应用于工业化。此外，需要用于制备神经活性类固醇的新的立体选择性的合成方法，尤其是可以应用于工业规模的立体选择性的合成方法。

发明内容

本发明是部分基于用于合成神经活性类固醇麻醉剂的新方法。尤其是，本文所述的方法提供了类固醇核心的区域和/或立体选择性功能化。在一个或多个方面，本发明的方法有利地提供了以良好至高产率有效制备数克(包括千克规模)量的神经活性类固醇。本文所公开的方法显示出适合于扩大规模，并允许以符合生产适于医疗给药的材料的GMP条件的高效和安全的方式大规模生产式(I)的化合物及其盐。

因此，在一个或多个方面中，本发明提供了一种制备式(I)的化合物的方法

所述方法包括钌催化还原式(II)的化合物的3-酮，以提供式(I)的化合物，

在一个或多个实施方案中，式(I)的化合物为式(Ia)的3α-羟基-5α-孕烷-11,20-二酮：

在其他方面中，本发明的方法进一步包括

i)还原式(III)的11α-羟孕酮(11α-hydroxyprogesterone)，

以提供式(IV)的11α-羟基-3,20-二酮-5α-H-孕烷

ii)氧化11α-羟基-3,20-二酮-5α-H-孕烷以提供式(II)的3,11,20-三酮-5α-H-孕烷

iii)还原式(II)的3,11,20-三酮-5α-H-孕烷以提供式(Ia)的化合物。

在其他方面中，本发明的方法进一步包括iv)乙酰化或羟基化式(Ia)的化合物以提供式(V)或式(VI)的化合物：

在进一步的方面中，本发明提供了由本发明的方法制备的式(Ia)、式(V)或式(VI)的化合物。

在其他方面中，本发明提供了药物(包括麻醉剂组合物)，其包含一种或多种由本文所述的方法制备的神经活性类固醇。

本公开也教导了使用本文所述的方法制备的神经活性类固醇来诱导中枢神经系统(CNS)的神经保护作用。当以麻醉或镇静制剂或非镇静神经保护剂制剂给药时，神经活性类固醇促进了神经保护作用。所谓的“神经保护作用”意指缓解、改善、减轻或以其他方式减轻神经炎症和促神经炎症(neuroinflammatory-promoting)症状。

附图说明

图1：本发明的方法制备的阿法沙龙(3α-羟基-5α-孕烷-11,20-二酮)的

图2：本发明的方法制备的阿法沙龙(3α-羟基-5α-孕烷-11,20-二酮)的

图3：本发明的方法制备的阿法沙龙(3α-羟基-5α-孕烷-11,20-二酮)的IR光谱。

图4：本发明的方法制备的阿法沙龙(3α-羟基-5α-孕烷-11,20-二酮)的HPLC分析，使用带有二极管矩阵的Varian 110系列HPLC进行检测；显示纯度为99.8％。使用Silia

图5：本发明的方法制备的阿法沙龙(3α-羟基-5α-孕烷-11,20-二酮)的UV-vis光谱。

图6：阿法沙龙(3α-羟基-5α-孕烷-11,20-二酮)的质谱。

图7：11α-羟基-3,20-二酮-5α-H-孕烷的

图8：11α-羟基-3,20-二酮-5α-H-孕烷的

图9：3,11,20-三酮-5α-H-孕烷的

具体实施方式

在本说明书中，除非上下文另有要求，否则，术语“包含(comprise)”或其变形，例如“包含(comprises)”或“包含(comprising)”，将理解为暗示包含一个所述的要素或整数或方法步骤或包含一组要素或整数或方法步骤，但不排除任何其他要素或整数或方法步骤或一组要素或整数或方法步骤。

如本说明书所使用的，除非上下文清楚地另外指出，否则单数形式“一个/种(a)”、“一个/种(an)”和“所述(the)”也包括复数形式。因此，例如，关于“一种神经活性类固醇”包括单一的神经活性类固醇，以及两种或更多种神经活性类固醇；提及的“一种麻醉剂”包括单一的麻醉剂，以及两种或多种麻醉剂；提及的“本公开”包括本公开教导的单一的或众多方面；等等。术语“发明”包括本文教导和实现的方面。所有这些方面都在本发明的范围内实现。

在其最广泛的意义上，术语“神经活性类固醇”指的是天然形成的或合成的在神经系统中有活性和/或具有修饰神经活性的能力的类固醇化合物。

建议使用麻醉剂/镇静剂来诱导麻醉或镇静，伴随最小的长期神经功能障碍或神经认知功能紊乱，并最小化神经炎症的诱导。也建议将非镇静剂作为神经保护制剂使用，以减轻神经炎症，并提高将神经毒素转出CNS的运输。

在一个或多个方面，本发明有利地提供了改进的合成神经活性类固醇的方法。

在一个或多个实施方案中，本发明有利地提供了改进的合成通常由式(X)的化合物为代表的化合物的方法：

其中，R

在一个或多个实施方案中，神经活性类固醇为阿法沙龙(3α-羟基-5α-孕烷-11,20-二酮)；阿法多龙(3α,21-二羟基-5α-孕烷-11,20-二酮)或醋酸阿法多龙(alfadoloneacetate)：

作为实例而非限制，本发明的方法可以通过参考方案1进一步理解。方案1详细说明了制备阿法沙龙(13)(即3α-羟基-5α-孕烷-11,20-二酮)的一般合成过程。

方案1：用于制备式(Ia)(13)的阿法沙龙化合物的典型合成过程

在一个或多个方面中，本发明有利地提供了区域选择性和/或立体选择性合成神经活性类固醇。

特别地，已惊人地发现式(I)的化合物可以通过式(II)的化合物的3-酮的区域选择性钌催化还原反应制备，如方案2中详细说明的：

方案2：式(II)的化合物的钌催化还原

令人惊讶地，与式(II)的化合物的11和20位置上的酮相比，对于3-酮的还原具有较高的区域选择性。该区域选择性有利于消除保护基团的需求，且因此能够使式(I)的化合物(例如阿法沙龙)的制备在简化的步骤中进行，从而简化了整体合成。

在一个或多个方面中，式(I)的化合物为阿法沙龙(3α-羟基-5α-孕烷-11,20-二酮)，如方案3中详细说明的。

方案3：3,11,20-三酮-5α-H-孕烷(12)的钌催化还原来制备阿法沙龙(13)

在一个或多个方面中，该钌催化还原对式(I)的3α-羟基具有立体选择性。在一个或多个实施方案中，3,11,20-三酮-5α-H-孕烷的钌催化还原提供了式(I)的3α-羟基同分异构体:3β-羟基同分异构体为下述的立体选择性：≥60:40；≥66:34；≥70:30；≥75:25；≥80:20；≥81:19；≥82:18；≥83:17；≥84:16；≥85:15。

在一个实施方案中，3,11,20-三酮-5α-H-孕烷的钌催化还原提供了式(I)的3α-羟基同分异构体:3β-羟基同分异构体≥80:20的立体选择性。

在一个或多个实施方案中，3,11,20-三酮-5α-H-孕烷的钌催化还原提供了式(I)的3α-羟基同分异构体:3β-羟基同分异构体为下述的立体选择性：≥81:19，包括≥82:18，包括≥83:17，包括≥84:16，包括≥85:15。

该立体选择性有利地消除了对保护基团的需求，因此能够使式(I)的化合物(例如阿法沙龙)的制备在简化的步骤中进行，从而简化了整体合成。

在一个或多个实施方案中，用于还原3,11,20-三酮-5α-H-孕烷的催化剂为合适的钌催化剂。尤其是，在一个或多个实施方案中，所述钌催化剂选自RuCl(对异丙基甲苯)[(R,R)-Tsdpen](RuCl(p-cymene)[(R,R)-Tsdpen])、RuCl(对异丙基甲苯)[(S,S)-Tsdpen]、RuCl(均三甲苯)[(S,S)-Tsdpen](RuCl(mesitylene)[(S,S)-Tsdpen])、RuCl(对异丙基甲苯)[(S,S)-Fsdpen]和RuCl[(S,S)-Ms-DENEB]。在一个实施方案中，所述钌催化剂为RuCl(对异丙基甲苯)[(S,S)-Tsdpen]。

在一个或多个实施方案中，基于底物(substrate)(即式(II)的化合物)的摩尔数，钌催化剂的合适的用量为约0.005至约5.0摩尔百分数。尤其是，在一个或多个实施方案中，基于底物的摩尔数，钌催化剂的合适的用量为约0.01至约2.0摩尔百分数；包括约0.02至约1.0摩尔百分数。

在一个或多个实施方案中，3,11,20-三酮-5α-H-孕烷的钌催化还原是在存在适当的碱的情况下进行的。在一个特定的实施方案中，所述碱为钾盐。在一个或多个实施方案中，所述碱选自KHCO

本文要求保护的合成方法的反应在合适的溶剂中进行，所述合适的溶剂可以由有机合成领域的技术人员容易地选择，所述合适的溶剂通常为在进行反应的温度下，即温度范围可以从溶剂的冰点温度至溶剂的沸点温度，除非溶剂的目的是淬灭反应，基本上不与初始材料(反应物)、中间体或产物发生反应的任何溶剂。给定的反应可以在一种溶剂或多种溶剂的混合物中进行。根据特定的反应步骤，用于特定的反应步骤的合适的溶剂可独立于任何其他反应步骤选择。在一些实施方案中，所述溶剂为无水溶剂。在其他实施方案中，溶剂和/或反应处于惰性气氛下。

在一个或多个实施方案中，3,11,20-三酮-5α-H-孕烷的钌催化还原是在存在有机溶剂的情况下进行的。在特定的实施方案中，所述溶剂为极性有机溶剂。在一个或多个实施方案中，所述溶剂为醇溶剂。尤其是，钌催化还原是在存在甲醇(MeOH)、乙醇(EtOH)、异丙醇(IPA)或其组合物的情况下进行的。尤其是，钌催化还原是在存在异丙醇(IPA)的情况下进行的。

在一些实施方案中，所述还原在约25–35℃的温度下进行，包括温度为约20–30℃，包括大约25–27℃。在一些实施方案中，所述还原进行约5–25小时，包括10–20小时，包括12–18小时，包括在约16小时内。

在一些实施方案中，所需的产物可以通过添加添加剂(例如酸式硅酸镁(magnesol)、二氧化硅和碳)来提纯，过滤并浓缩来提供所需产物。

在一个或多个实施方案中，3,11,20-三酮-5α-H-孕烷(12)的钌-催化还原的立体选择性可以通过任选分离3α和3β同分异构体来进一步改善。有利地发现，3βOH同分异构体与体积较大的硅烷化试剂(例如TBSCl)表现出不同的反应性，从而促进3αOH和3βOH同分异构体的分离。在一个或多个实施方案中，可以通过3αOH同分异构体和TBSCl的选择性反应，以利用轴向醇(axial alcohol)和平伏醇(equatorial alcohol)的反应中的差异，选择性分离3αOH和3βOH同分异构体。在这种情况下，3αOH仍很大程度上未受到保护。在本领域已知的标准条件下，通过色谱法可以将TBS-保护的3βOH从所需的3αOH同分异构体中分离出来。

在一个或多个实施方案中，得到的产物可以通过本领域已知的方法分离和/或提纯。在一些实施方案中，硫醇树脂处理和柱色谱法可以提供低残余钌的高纯度的所需产物。在其他实施方案中，所需产物可以通过重结晶来提纯。

在一些实施方案中，所需产物可以通过重结晶从合适的有机溶剂(例如IPA)中进一步提纯。有利的是，这种方法是可扩大的，且具有良好的产率和非常高的纯度。在一些实施方案中，提纯后产物为≥99％的所需的3αOH同分异构体，且残余金属Pd<1ppm和Ru＜1ppm。在一些实施方案中，设想这种方法将有利于满足GMP指导方针。在一些实施方案中，提纯后产物包含少于10ppm、少于9ppm、少于8ppm、少于7ppm、少于6ppm、少于5ppm、少于4ppm、少于3ppm、少于2ppm、少于1ppm或少于0.5ppm的Ru；更优选少于1ppm的Ru。在一些实施方案中，提纯后产物包含少于10ppm、少于9ppm、少于8ppm、少于7ppm、少于6ppm、少于5ppm、少于4ppm、少于3ppm、少于2ppm、少于1ppm或少于0.5ppm的Pd；更优选少于1ppm的Pd。在特定的实施方案中，提纯后产物包含联合浓度少于10ppm、少于9ppm、少于8ppm、少于7ppm、少于6ppm、少于5ppm、少于4ppm、少于3ppm、少于2ppm、少于1ppm或少于0.5ppm的Pd和Ru；更优选少于1ppm的Pd和Ru。

在一个或多个附加的方面中，本发明有利地提供了改进的合成式(X)的化合物(例如阿法沙龙)的方法，通过11α-羟孕酮(10)的还原来提供11α-羟基-3,20-二酮-5α-H-孕烷(11)，如方案4中详细说明的。氧化11α-羟基-3,20-二酮-5α-H-孕烷(11)提供了3,11,20-三酮-5α-H-孕烷(12)，如方案5中详细说明的，该3,11,20-三酮-5α-H-孕烷(12)可以随后进行所述钌-催化还原来提供式(X)的化合物(例如阿法沙龙(3α-羟基-5α-孕烷-11,20-二酮，(13)))。

方案4：11α-羟孕酮(10)还原为11α-羟基-3,20-二酮-5α-H-孕烷(11)

方案5：氧化11α-羟基-3,20-二酮-5α-H-孕烷(11)为3,11,20-三酮-5α-H-孕烷(12)

在一个或多个实施方案中，本发明提供了采用合适的钯催化剂进行11α-羟孕酮(10)的加氢。尤其是，在一个或多个实施方案中，所述钯催化剂选自Pd/CaCO

在一个或多个实施方案中，钯催化剂的合适的用量为约0.01至约2.0wt％；包括约0.1至约1.0wt％；包括约0.5wt％。

在一个或多个方面中，钯催化加氢为立体选择性的。立体选择性有利于简化式(I)的化合物(例如阿法沙龙)的整体合成，从而减少合成步骤，提高总产率和/或降低复杂的提纯和分离过程的需求。在一个或多个实施方案中，11α-羟孕酮的钯催化加氢提供了11α-羟基-3,20-二酮-5α-H-孕烷的5αH同分异构体:5βH同分异构体≥75:25、≥80:20、≥85:15、≥90:10、≥95:5、≥99.5:0.5的立体选择性。在一些实施方案中，11α-羟孕酮(10)的钯催化加氢提供了11α-羟基-3,20-二酮-5α-H-孕烷(11)的≥99.5:0.5的立体选择性。

在一个或多个实施方案中，11α-羟孕酮的钯催化加氢是在存在有机溶剂的情况下进行的。在一个或多个实施方案中，适合的有机溶剂包括二氯甲烷(DCM)、二氯甲烷和三甲胺的组合物或二氯甲烷和三乙胺的组合物。

应理解，11α-羟孕酮的钯催化加氢是在存在氢源(包括H

所得产物可以通过本领域已知的分离或提纯方法。在一些实施方案中，反应冷却至大约20℃，过滤，并用DCM洗涤来去除催化剂。在一个或多个实施方案中，DCM滤液可以用1.5M HCl和10％碳酸氢钾的溶剂萃取进行萃取。水相可以用DCM再萃取，用试剂(如硫酸镁)干燥、过滤和浓缩。在一个或多个优选实施方案中，分离后产物可以通过添加甲基叔丁基醚(MTBE)进一步提纯，以在温度范围45–55℃，包括约50℃，大约2小时，形成浆料，然后在温度范围15–25℃，包括约20℃，大约1小时，制备结晶浆料，可以过滤和干燥该结晶浆料得到所需产物。在一些实施方案中，所需产物可以通过在适合的有机溶剂(例如乙腈)中重结晶来经一步提纯。有利的是，这种方法可扩大，且具有良好的产率和非常高的纯度。在一些实施方案中，提纯后产物为≥99％的所需5αH同分异构体，且残余金属<1ppm的Pd。在一些实施方案中，设想这种方法将满足GMP指导方针。

如上所述，在一个或多个实施方案中，本发明提供了11α-羟基-3,20-二酮-5α-H-孕烷(11)氧化为3,11,20-三酮-5α-H-孕烷(12)。在一个或多个实施方案中，所述氧化是在存在合适的氧化剂的情况下进行的。特定地，11α-羟基-3,20-二酮-5α-H-孕烷(11)的氧化是在存在NaOCl(包括NaOCl·5H

应理解，11α-羟基-3,20-二酮-5α-H-孕烷(11)氧化为3,11,20-三酮-5α-H-孕烷(12)是在存在合适的有机溶剂(包括DCM)中进行的。

在一些实施方案中，进行所述氧化的温度为约15–30℃，包括大约20–25℃。在一些实施方案中，所述氧化进行约1–7小时、包括2–6小时、包括3–5小时，之后冷却至温度为约5–20℃，包括约10–15℃，包括大约12℃，之后通过添加合适的还原剂(包括温和还原剂，例如Na

所得产物可以通过本领域已知的方法分离和/或提纯。在一些实施方案中，所需产物可以通过使用适当的有机溶剂(例如DCM)溶剂萃取以分离，用试剂(如硫酸镁)干燥、过滤和浓缩。在一个或多个进一步的实施方案中，分离后产物可以通过研碎(trituration)和/或用适当的溶剂(如乙腈)重结晶进一步提纯。在一个或多个实施方案中，可通过柱色谱法进一步提纯所需产物，得到高产率和高纯度的所需产物。

应理解，本发明的方法制备的化合物可以通过本领域已知的方法分离和/或提纯，包括色谱法。

如本文所用，术语“分离(isolated)”当指的是化合物或中间体时，是指从任何其他化合物、溶剂或物质中物理去除的化合物或中间体，或物理去除任何其他化合物、溶剂或物质的行为。如本文所用，提及的“提纯”步骤不同于“分离”步骤，在至少一种其他化合物、溶液或其他物质的存在下，完成分离仅提供了分离形式的化合物或中间体，而完成提纯才提供了化合物或中间体。例如，提纯步骤可以包括例如用水或有机溶剂洗涤、酸-碱萃取、简单过滤或溶剂互换的步骤。这与色谱法分离步骤(例如快速柱色谱法、液相色谱法或其他制备色谱法，这些方法提供基本上纯的形式的化合物)形成对比。

有利的是，本发明预期以至少数克规模、包括千克规模、包括数千克规模、包括工业规模实施。本文所用的数克规模包括至少一种初始材料以10克或更多克、包括至少50克或更多克、包括至少100克或更多克存在的规模。本文所用的数千克规模意指使用多于1千克的至少一种初始材料的规模。本文所用的工业规模意指不同于实验室规模，并且足以供应足够临床试验或销售给消费者的产品的规模。

在一个或多个方面中，本发明的方法有利地符合良好生产实践(GMP)。将GMP理解为生产实践需要符合控制授权和许可食品和饮料、药物产品、补充品、医疗器械等的生产和销售的机构推荐的指导方针。这些机构包括美国食品和药品监督管理局、欧盟GMP和世界卫生组织(WHO)。因此，本发明的方法有利地提供了符合GMP知道方针的神经活性类固醇麻醉剂，使得所得产品的生产、测试和质量保证对人类消费或使用是安全的。

此外，普遍认为阿法沙龙(3α-羟基-5α-孕烷-11,20-二酮)可以按之前所述的方法(例如方案6中详述的方法)加工出醋酸阿法多龙和阿法多龙。

方案6：由阿法沙龙制备阿法多龙和醋酸阿法多龙

本发明的方法用于以良好至高产率高效制备数克(包括千克规模)量的神经活性类固醇。为了实现高效的合成，许多步骤是区域选择性和/或立体选择性的，并避免了使用复杂的保护基团策略和/或不必要的官能团相互转换。然而，设想在制备式(X)的化合物或其溶剂化物时，保护分子中的一个或多个敏感基团以防止不期望的副反应是必要和/或期望的。在式(X)的化合物制备中可以按常规方式使用保护基团。参见例如，ProtectiveGroups in Organic Chemistry,Ed.J.F.W.McOmie,Plenum Press,London(1973)或者Protective Groups in Organic Synthesis,Theodora Green,John Wiley and Sons,NewYork(1981)。

如本文所用的，“良好的”产率指的是在数克方法(包括工业方法)中可行的产率。例如，良好的产率可以为≥50％，包括≥55％，包括≥60％，包括≥65％，包括≥70％，包括≥75％，包括≥80％，包括≥85％，包括≥90％，包括≥95％。

应理解，本发明的化合物可以以一种或多种立体异构的形式(例如，对映体、非对映体)存在。在适当时，指出特定的立体异构形式。其中没有指明特定的立体异构体时，本发明可以包含一个或多个同分异构体。

在一些实施方案中，所述方法制备了式(I)的化合物。在其他实施方案中，所述方法制备了式(I)的化合物或其盐。就这一点而言，所述盐可以是药学上可接受的盐。例如，需要考虑化合物的物理性能(如pKa、pH、分子量、熔点、密度、溶解度、极性和外观)和化学性能(如降解情况、反应性、稳定性和异性)，不仅是为了在方法过程中进行处理，还要确保化合物作为产物形成时仍保持活性。即使一些盐形式可能在一方面提供理想的特性，例如所述制造方法，它的选择仍然必须考虑其其他品质(如药代动力学性能)进行评估。一种药学上可接受的盐的实例是醋酸阿法多龙，其包含在本公开中。一种神经活性类固醇麻醉剂的衍生物的实例是氘化的或氚化的衍生物以及式(X)包含的衍生物，包括阿法沙龙、阿法多龙和醋酸阿法多龙。“改性”环糊精包括环糊精的衍生物。

通过本文所述的方法制备的神经活性类固醇可以是麻醉或镇静组合物或作为非镇静镇痛剂或神经保护组合物的形式。因此，本发明的另一方面，提供了药学上可接受的组合物，其中这些组合物包括通过本文所述的方法制备的神经活性类固醇，并选择性地包括药学上可接受的载体(carrier)、佐剂或媒介物(vehicle)。在一些实施方案中，这些组合物选择性地进一步包括一种或多种额外的治疗剂。

本文中进一步的教导是在一个受试者中诱导麻醉或镇静的方法，包括向受试者给药由本文所述的方法制备的有效量的神经活性类固醇。还设想，本文所述的方法制备的神经活性类固醇组合物也可以启动快速诱导麻醉至手术水平，觉醒时间与异丙酚相似或更快速，且没有长期的神经元功能障碍。

这些组合物可用于体内递送，意味着神经活性类固醇可通过静脉、皮下、腹腔内、鞘内(intrathecal)、肌肉内、玻璃体内、经皮、栓剂(直肠)、子宫托(阴道)、吸入、鼻内等方式递送。最有效的是，制剂是静脉注射(iv)制剂。口服阿法多龙无镇静作用，且单独或与类鸦片结合的组合诱导镇痛。在一个或多个实施方案中，可配制所述组合物用于通过皮下或肌内仓库(intramuscular depot)、植入物、颗粒或类似的递送装置进行递送。在一个或更多实施方案中，设想这种装置可以在较长时间段提供受控的递送速度。

包含本文所述方法制备的神经活性类固醇的组合物可以包含一种或多种药学上可接受的载体。环糊精在神经活性类固醇制剂中形成有用的载体，然而，也可使用其他载体，例如聚氧乙烯蓖麻油(Cremophor EL)。

在一个实施方案中，包含本文所述方法制备的神经活性类固醇的组合物可以包含缓冲液(如磷酸盐或三异丙基乙磺酰或柠檬酸磷酸盐缓冲液)，以维持pH值为约5.5至约pH8。这包括pH值为5.5、6、6.5、7、7.5和8。或者，所述组合物不包含缓冲液，且pH为约pH 3至约pH 9.5，例如pH 3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9或9.5。

在进一步的方面中，包含本文所述方法制备的神经活性类固醇的组合物还可以包含一种或更多种试剂，例如赋形剂、防腐剂和/或微生物抑制剂。也可以包括其他试剂以减少毒性。例如，试剂包括EDTA、苯甲醇、氯甲酚、亚硫酸氢盐、月桂酸单甘油酯(甘油一月桂酸酯)、葵酸和/或其可溶性碱性盐或其单甘油酯(一癸酸甘油酯)、乙二胺四乙酸盐以及葵酸和/或其可溶性碱性盐或其单甘油酯(一癸酸甘油酯)和乙二胺四乙酸盐(edentate)。该制剂也可以含有一种或多种共聚体来提高麻醉剂的溶解度或稳定性。实例包括羟丙基甲基纤维素(HPMC)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和/或羧甲基纤维素(CMC)。

适宜地是，神经活性类固醇麻醉剂在包含环糊精的生理盐水或水悬浮液中提供的浓度为约0.5至100mg/mL。该浓度包括0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99和100mg/mL的药物。如上所述，所述组合物一般被配制为使神经活性类固醇与环糊精的摩尔比约为1:1至约1:6，包括约1:1至1:4，包括约1:1至1:3，包括约1:2。对于阿法多龙，其摩尔比为1:2至1:6。

本公开对在受试者中诱导麻醉的方法进行了指导，该方法包括向受试者给药有效量的本文所述方法制备的神经活性类固醇。

组合物中包含的神经活性类固醇的量由被治疗的动物的性质决定。在一个实施方案中，适当的水平可为1–100mg/mL，包括5–25mg/mL，包括7–15mg/mL。

本文中可能的另一方面涉及一种药物递送主体/客体组合物，包含环糊精主体或其改性形式，以及本文所述方法制备的神经活性类固醇麻醉剂类固醇客体。特定的实例包括阿法沙龙、阿法多龙和其药学上可接受的衍生物、盐类和前体药物形式。

在一个实施方案中，神经活性类固醇是在环糊精中配制的，并以每小时约0.001mg/kg至约20mg/kg/体重的量给药。

本文所述方法制备的神经活性类固醇也可以与类鸦片一同给药，以促进镇痛，而不出现不良的神经症状。或者，神经活性类固醇是共同配制或以其他的形式顺序地给药或同时给药。

本文所述方法制备的神经活性类固醇也可以与其他药物(例如降胆固醇类药物，包括他汀类(例如阿托伐他汀))一同给药，以避免神经功能障碍(例如认知功能减退)。

本文也教导了包含本文所述方法制备的神经活性类固醇、临床医生包装以出售和使用的治疗试剂盒。在一些实施方案中，所述试剂盒可由合适的医疗保健专业人员(包括医生、护士、护理人员、兽医等)包装以出售或使用。所述试剂盒可以进一步包含止痛药或神经药物。

虽然本公开教导了用于人类的麻醉制剂，但这些制剂也可以用于动物，如临床试验或兽医使用。本文预期的非人类动物包括大鼠、小鼠、豚鼠、仓鼠、绵羊、猪、狗、猫、马、牛、山羊、骆驼和非人类灵长类动物。

本领域技术人员将认识到，除这些具体公开的以外，本文所述的公开的内容容易变化和修改。要理解的是，本公开预期了所有这些变化和修改。本公开还使得本说明书中单独或共同提及或指明的所有步骤、特征、组合物和化合物，以及任何两个或更多个步骤或特征、组合物或化合物的任意和所有的组合。

本说明书的提及的任何现有出版物(或来源于它的信息)，或任何已知的物质，不被且不应该被视为认可或承认或任何形式的暗示现有出版物(或来源于它的信息)或已知物质构成本说明书所涉及领域的普通常识的一部分。

实施例

以下实施例旨在说明本发明，而不应被解释为对其的限制。下列反应可按毫克、克或千克规模进行。

分析方法

高效液相色谱(HPLC)

HPLC分析在带有二极管矩阵检测的Varian 1100系列HPLC上进行；显示纯度为99.8％。使用Silia

傅里叶变换红外光谱(FT-IR)

红外光谱在配备ATR模块的光谱仪上进行，使用的分辨率为4cm

合成方法

对应于实施例1至5的典型合成过程示于如下的方案7中：

方案7:式(I)的化合物的典型合成过程

实施例1

11α-羟孕酮(10)加氢为11α-羟基-3,20-二酮-5α-H孕烷(11)

将11α-羟孕酮(10)(250.0g，756.5mmol)溶解在二氯甲烷(3.92L)和三乙胺(83mL，595.1mmol)中。添加5％Pd/CaCO

将产物在MTBE(700mL)中进行重悬，在50℃下搅拌2小时，在25℃下搅拌1小时。过滤、洗涤和干燥，得到170.3g的纯化产物，但HPLC显示5αH:5βH的比率(96.64:3.37)仅有很小的变化。

在70℃下，将固体(167.76g)溶解在2.1L的乙腈中。缓慢冷却透明无色溶液。在65℃下，加入小规模结晶化得到的产物的种子，它们不溶解。混合物以每45分钟10℃的速度冷却至最终温度5℃。搅拌浆料大约1–2小时，过滤，并用冷乙腈洗涤，过夜干燥，得到11α-羟基-3,20-二酮-5α-H-孕烷(140.76g，423mmol，56％)。

图7和8示出了11α-羟基-3,20-二酮-5α-H-孕烷在CDCl

实施例2

11α-羟基-3,20-二酮-5α-H孕烷(11)氧化为3,11,20-三酮-5α-H-孕烷(12)

在21℃下，向在DCM(1L)中的11α-羟基-3,20-二酮-5α-H孕烷(100g，301mmol)、四丁基硫酸氢铵(10g，30mmol)中在4.5小时内分批添加NaOCl·5H

其他浓缩和合并的流出物，以及需要粉碎的或用色谱法提供的白色固体流出物。得到的固体的

图9示出了3,11,20-三酮-5α-H-孕烷在CDCl

实施例3

3,11,20-三酮-5α-H-孕烷(12)还原为阿法沙龙、3α-羟基-5α-孕烷-11,20-二酮(13)

将3,11,20-三酮-5α-H-孕烷和碳酸氢钾溶解在乙醇中，脱氧，然后添加RuCl[(S,S)-Tsdpen](对异丙基甲苯)。将混合物加热到56℃，持续20小时。过滤并蒸发该混合物，得到粗3α-羟基-5α-孕烷-11,20-二酮。反应具有较高的区域选择性(未发现11和20酮的还原)和3αOH:3βOH为～80:20的立体选择性。这个令人惊讶的结果消除了对保护基团的需要，并简化了阿法沙龙(3α-羟基-5α-孕烷-11,20-二酮)的整体合成。

实施例4

3,11,20-三酮-5α-H-孕烷(12)还原为阿法沙龙、3α-羟基-5α-孕烷-11,20-二酮(13)的优化

进行3,11,20-三酮-5α-H-孕烷的钌催化还原的优化(参见表1)。大量钌催化剂提供了区域选择性还原和/或立体选择性还原3,11,20-三酮-5α-H-孕烷。RuCl(对异丙基甲苯)[(S,S)-Tsdpen]提供了最佳的区域选择性和立体选择性。在甲醇中使用KHCO

表1:钌催化还原的优化

有利地发现，3βOH同分异构体显示出与大体积的甲硅烷基化剂TBSCl不同的反应性。这样，通过3αOH和TBSCl的选择性反应，以利用轴向醇和平伏醇的反应中的差异，可选择性分离3αOH和3βOH同分异构体。这些情况使得3αOH在很大程度上未受到保护。然后受保护的3β-OTBS通过色谱法去除。

实施例5

3,11,20-三酮-5α-H-孕烷(12)的钌还原还原为阿法沙龙、3α-羟基-5α-孕烷-11,20-二酮(13)

在19℃下，用真空/氮气循环3次使IPA(750mL)中的3,11,20-三酮-5α-H-孕烷(151mmol)和碳酸钾(12.5g，90.6mmol)脱氧。添加RuCl[(S,S)-Tsdpen](对异丙基甲苯)(2.19g，3.44mmol)，并进行了一个额外的真空/氮气循环。将混合物加热到26–27℃16小时(HPLC监测)。用酸式硅酸镁(50g)、二氧化硅(50g)和碳(1.7g)处理混合物1小时，同时冷却至23℃，然后通过硅藻土(Celite)垫过滤，用IPA冲洗。将滤液蒸发，残渣与庚烷共沸，得到粗3α/3β-羟基-5α-孕烷-11,20-二酮(51.1g)。

在-7℃下，向在DMF(400mL)中的粗3α/3β-羟基-5α-孕烷-11,20-二酮(51.1g)和咪唑(4.0g，59mmol)中加入TBSCl(5.50g，36.5mmol)。将混合物在2小时内逐渐加热至-1℃，再在35分钟内加热至+2℃(HPLC-1.51％3β-OH)。将混合物再次冷却至-6℃，并加入额外的TBSCl(1.45g，9.6mmol)。将混合物在1.5小时内逐渐加热至+4℃(HPLC-0.47％3β-OH)，然后通过加入冷水(1.2L)进行淬火。将所得浆料过滤并用水洗涤。将湿固体溶解在DCM(200mL)中，分离小残留水层，再用DCM(50mL)再萃取。用MgSO

在65℃下，将固体溶解在IPA(165mL)中，然后在80分钟内加入水(330mL)，保持温度>59℃。将得到的浆料在2小时内冷却至15℃，过滤，并用3:1水:IPA(40mL)洗涤，然后用水(90mL)洗涤。在60℃的真空下干燥固体，得到阿法沙龙(30.7g，92.3mmol，61％)，为白色固体。分析信息与从Steraloids购买的(Newport,RI,USA02840)的3α和3β同分异构体实测样品进行比较。

图1和图2示出了阿法沙龙(3α-羟基-5α-孕烷-11,20-二酮)的

该方法得到了比现有技术(如美国专利第3,714,352号和/或Browne,P.A.；Kirk,D.N.:J.Chem Soc(JCSA9)1969,第1653页)获得的阿法沙龙产率更高的阿法沙龙产率。

实施例6

由阿法沙龙合成醋酸阿法多龙(14)和阿法多龙(15)

普遍认为阿法沙龙(3α-羟基-5α-孕烷-11,20-二酮)可以通过之前所述的方法(如方案3详述的方法)制备醋酸阿法多龙和阿法多龙。

方案3:由阿法沙龙制备醋酸阿法多龙和阿法多龙

在阿法沙龙中添加四乙酸铅和三氟化硼醚化物制备醋酸阿法沙龙。或者，在乙醇中添加溴，得到21-溴化阿法沙龙(21-bromoalfaxalone)，该方法通过在丙酮中添加乙酸钾可进一步制备醋酸阿法多龙。DE 2 030 402、ZA 703 861和Browne,P.A.；Kirk,D.N.:J.Chem Soc(JCSA9)1969,第1653页中公开了合适的合成方法的实例，其全部内容通过引用的方式纳入本文中。

阿法多龙可以通过在标准条件(例如在MeOH中添加K