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Verfahren zur Herstellung neuer Valepotriate
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung neuer Valepotriate der folgenden allgemeinen Formeln
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worin R1 und R. Isopropyl oder Isobutyl bedeuten, sowie die entsprechenden 5,6-Dihydroverbindungen der Formel L
Unter Valepotriaten wird eine neue Gruppe von Naturstoffen verstanden, die aus Wurzeln und Wur-
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Diese Verbindungen sind in den bisherigen Baldrianzubereitungen, bei denen es sich gemäss den Pharmakopöen entweder um wässerige oder um alkoholische Extrakte handelt, nicht enthalten, weil sie wasserunlöslich sind bzw. in der alkoholischen Lösung bei Lagerung in kurzer Zeit verharzen.
In den käuflichen alkoholischen Baldriantinkturen liegen also nicht die genuinen Substanzen vor, sondern Artefakte, was sich an einer schwärzlichen Färbung der Baldriantinktur zeigt.
In der deutschen Patentschrift Nr. 1191515 ist ein Verfahren zur Gewinnung von sedativ und spasmolytisch wirksamen Estern aus Radix valerianae beschrieben, gemäss dem gemahlene Wurzeln und Rhizome von Baldrianarten mit lipophilen Lösungsmitteln in Gegenwart aliphatischer Carbonsäuren im schwach sauren PH-Bereich, gegebenenfalls unter Zusatz von Alkalimetall- oder Ammoniumsalzen dieser Carbonsäuren als Puffer, extrahiert werden und der Rohextrakt durch Verteilungsausschüttelung zwischen Essigsäure und Benzinen gereinigt wird. Die Isolierung von Valtratum C 22H3008
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durch Chromatographie des so gewonnenen Extraktes an Aluminiumoxyd, das durch Behandlung mit Carbonsäuren mit 2 bis 7 Kohlenstoffatomen in wasserfreiem Medium teilweise inaktiviert wurde, ist aus der deutschen Patentschrift Nr. 1223 993 bekannt.
Es wurde nun gefunden, dass es innerhalb der botanischen Arten der Genera Valeriana und Kentranthus sogenannte chemische Rassen gibt, die sich durch einen besonders hohen Gehalt an einzelnen Valepotriaten der Formeln I und n auszeichnen, obwohl diese chemischen Rassen durch botanische Kriterien nicht unterscheidbar sind. Diese Eigenschaft, bestimmte Valepotriate zu kumulieren, ist genetisch verankert, wie durch jahrelange chemische Kontrolle der Nachkommenschaft ausgesuchter Mutterpflanzen bewiesen werden konnte.
So enthält beispielsweise die in Mexiko und Guatemala heimische und als Valeriana mexicana oder
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Diese Verbindungen können daraus durch das in der deutschen Patentschrift Nr. 1191515 beschriebene Extraktionsverfahren, gegebenenfalls mit anschliessender Chromatographie an teilweise inaktiviertem Aluminiumoxyd, isoliert werden.
Das wichtigste Ausgangsmaterial jedoch für 5,6-DihydroisovaltratumC 2H20 sowie für den entsprechenden homologen Isocapronsäureester C H 0 mit der Strukturformel
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und für alle 8, 11-Desoxydoverbindungen der Formeln ist eine bisher unbekannte chemische Rasse von Valeriana wallichii D. C., welche nur in bestimmten Waldgebieten des Himalaja heimisch ist, die
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westlich des Indus liegen, während die "normale" Handelsware von Valeriana wallichii im ganzen übrigen Himalajagebiet östlich des Indus bis nach China und südöstlich über Indien, Nepal und Tibet bis nach Bhutan verbreitet ist und diese Substanzen nur in wirtschaftlich uninteressanten Mengen enthält.
Die Isolierung dieser bisher unbekannten Verbindungen erfolgt nach dem vorbeschriebenen Extraktionsverfahren, gegebenenfalls mit anschliessender Chromatographie an teilweise inaktiviertem Aluminiumoxyd.
Durch diese Selektionsmöglichkeit der Droge wird die wirtschaftliche Gewinnung der erfindungsgemässen Substanzen und damit ihre therapeutische Anwendung überhaupt erst möglich.
Bei diesen bisher unbekannten Valepotriaten der oben angegebenen Strukturformeln handelt es sich zum Teil um Stellungsisomere bzw. um Homologe der in der belgischen Patentschrift Nr. 675.165 beschriebenen Verbindungen. Diese neuen Valepotriate zeichnen sich durch eine bisher nicht bekanntgewordene äquilibrierende Wirkung auf Soma und Psyche des Menschen aus.
Diese äquilibrierende Wirkung unterscheidet sich von der Wirkung der bisher bekannten Sedativa deutlich insofern, als keine Ermüdungserscheinungen auftreten, sondern eher eine erhöhte Leistungsbereitschaft nachgewiesen wurde.
Im Gegensatz zu den meisten Sedativa schränken die neuen Valepotriate die Verkehrstüchtigkeit nicht ein und verstärken auch nicht die Wirkung von Alkohol und Schlafmitteln. Jahrelange Versuche in der Pädiatrie und Geriatrie haben bestätigt, dass die erfindungsgemäss gewonnenen Valepotriate nervös bedingte Anpassungs- und Antriebsstörungen der alternden Menschen sowie nervös bedingte Störungen im Kindesalter, wie beispielsweise Essunlust, Schulversagen und Milieuschwierigkeiten, bedingt durch Konzentationsschwäche und Kontaktarmut, zu beseitigen imstande sind.
Die Einzeldosis beträgt 50 mg. Die übliche Tagesdosis 150 mg. In psychiatrischen Kliniken wurden tägliche Dosen bis zu 600 mg über mehrere Tage ohne Nebenwirkungen bei gutem therapeutischen Erfolg verabreicht. Sehr gute Erfolge wurden beispielsweise auch in Entwöhnungsanstalten von Alkoholikern erzielt, wobei die bis dahin niemals beobachtete Entwöhnung und Heilung der Patienten signifikant bewiesen werden konnte.
Pharmakologie
Akute Toxizität
Die akute LD 50 der erfindungsgemäss erhältlichen Substanzen wurde einzeln und mit Gemischen der Reinsubstanzen sowohl an Albino-Mäusen des StammesNMRI im Gewicht von 18 bis 20 g als auch an Albino-Ratten im Gewicht von 140 bis 180 g ermittelt.
Die LD 50 an der Maus betrug beispielsweise
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<tb>
<tb> intraperitonal <SEP> oral
<tb> mg/kg <SEP> mg/kg
<tb> für <SEP> C <SEP> H <SEP> 75 <SEP> mehr <SEP> als <SEP> 3 <SEP> 200 <SEP>
<tb> für <SEP> CHOg <SEP> 1250 <SEP> mehr <SEP> als <SEP> 1470
<tb>
für das Gemisch bestehend aus :
60 Teilen C22H320S = Formel I, Rl und R2 = Isopropyl
5,6-Doppelbindung hydriert
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= Formel I, Rl = Isobutyl
R2 = Isopropyl
5, 6-Doppelbindung hydriert
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5 Teilen C23H3407 Formel II, R, = Isobutyl
R2 = Isopropyl
10 Teilen C22H30O8 = Formel I, R1 und R2 = Isopropyl
Chronische Toxizität
Die tägliche Gabe von 60 mg des obengenannten Gemisches pro kg Körpergewicht bei Hunden (englischen Beagles) über die Dauer von 26 Wochen ergab keine Organveränderungen, mit Ausnahme einer braunen Verfärbung der Zunge und des renalen Cortex. Die haematologische, biochemische und Urinuntersuchung ergaben keine pathologischen Veränderungen bei den Hunden.
Ausser der vorgenannten äquilibrierenden Wirkung, die auch an Mäusen und Ratten durch Versuche im Irrgarten, auf dem Drehstab und im Laufrad sowie an Katzen bewiesen werden konnte, wurde zusätzlich noch eine analgetische Wirkung festgestellt. Im Writhing-Test (Analgesie-Test) ergab sich bei-
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0/schen Wirkung von 42 mg Amidopyrin pro kg p. o. vergleichbar sind.
Überraschend ist auch die antimikrobielle Wirkung der erfindungsgemässen Verbindungen, die sich aus den Ergebnissen des nachfolgend angeführten Reihenverdünnungstestes erkennen lässt.
Tabelle 1
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<tb>
<tb> Grenzdosen <SEP> 100%iger <SEP> Keimtötung <SEP> in <SEP> mg/ml
<tb> Keimarten <SEP> Substanz
<tb> C22H30O8 <SEP> C22H32O8
<tb> Isovaltratum <SEP> 5, <SEP> 6-Dihydroisovaltratum
<tb> Staphylococcus <SEP> 0,5 <SEP> 5, <SEP> 0 <SEP>
<tb> p. <SEP> aureus <SEP> (Micrococcus)
<tb> Staphylococcus <SEP> 0,5 <SEP> 5, <SEP> 0 <SEP>
<tb> S. <SEP> G.
<SEP> 511 <SEP> (Micrococcus)
<tb> Bacterium <SEP> coli <SEP> 126 <SEP> 5, <SEP> 0 <SEP> 5, <SEP> 0 <SEP>
<tb> (Escherichia)
<tb> Bacterium <SEP> proteus <SEP> 5, <SEP> 0 <SEP> 5, <SEP> 0 <SEP>
<tb> (Proteus <SEP> vulgaris)
<tb> Bacterium <SEP> pyocyaneum <SEP> 5,0 <SEP> 5,0
<tb> Macobacterium <SEP> phlei <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP>
<tb> Mycobacterium <SEP> smegmatis <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP>
<tb> Mycobacterium <SEP> lacticola <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 1 <SEP>
<tb>
Wenn auch die keimtötende Wirkung gegenüber den"gewöhnlichen Schmutzbakterien"als mässig zu bezeichnen ist, so ist doch interessant die 50fach stärkere Wirkung gegenüber Mycobakterien. Diese Wirkung macht diese Substanzen, besonders im Hinblick auf ihre geringe Toxizität, zu potentiellen T uberculostatica.
Beispiel l : Gewinnung von Isovaltratum C22H30O8 und 5,6-Dihydroisovaltratum C22H32O8 aus Valeriana mexicana D. C.
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a) Extraktion und Isolierung des Valepotriatgemisches
30 kg gemahlene mexikanische Droge wurden in einem 60 1 Perkolator mit 45 1 Essigester, der 1% Eisessig enthielt, gut angerührt. Nach 24-stündigem Stehen wurde mit der Perkolation begonnen, u. zw. derart, dass innerhalb von 2 Tagen unter portionsweiser Zugabe von weiteren 45 l Perkolationsflüssigkeit 60 1 Perkolat erhalten wurden. Anschliessend wurde mit weiteren 20 1 perkolationsflüssigkeit nachperkoliert. Insgesamt lagen so 80 1 Gesamtperkolat vor, das mit Wasser gewaschen, über Na SO getrochnet und im Rotationsverdampfer bei 300C eingeengt wurde.
Die Ausbeute an hochviskosem, dunkelbraun gefärbtem Rohester betrug 2,9 kg = 9, 670lu.
Zur Abtrennung der Isovaleriansäureester von ätherischen Ölen, unspezifischen Fettsäureestem und andem unerwünschten Begleitsubstanzen wurden 1 kg des Rohestergemisches in 10 1 90% figer Essigsäure bei 100C gelöst und die Lösung dreimal mit je 3 1 mit piger Essigsäure abgesättigtem Benzin extrahiert. Diese Benzinphasen wurden verworfen. Anschliessend wurde die Essigsäurephase stufenweise bis zur l, 5fachen Volumenmenge mit Wasser verdünnt und sechsmal mit je 6 1 Benzin extrahiert.
Die vereinigten Benzin-Extrakte wurden zweimal mit je 101 Wasser und einmal mit 10 1 0, 250/oiger Natronlau - ge säurefrei gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet, mit Kohle geklärt und im Vakuum bei 300C bis zur Gewichtskonstanz eingeengt. Die Ausbeute an gereinigtem, gelbgefärbtem Esteröl betrug 0, 474 kg,
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5 kg Aluminiumoxyd (Woelm) der Aktivitätsstufe I nach Brockmann wurden in einem Gemisch aus 500 ml Äthylmethylketon, 750 ml Glycerinmonoacetat, 100 ml Propionsäure, 50 ml Eisessig und 3 1 nHexan aufgeschlämmt, nach Abklingen der positiven Wärmetönung in eine mit einem Kühlmantel versehene Säule gefüllt und mit 15 1 Hexan ketonfrei gewaschen.
250 g des gereinigten Esteröles wurden mit 150 ml Hexan verdünnt auf die Säule gegeben. Die Elution erfolgte mit insgesamt 25 l Hexan. 42 Fraktionen a 0,5 l wurden a ufgefangen. Die Tropfgeschwindigkeit betrug 10 ml/min, die Temperatur 15 C. Von der 6. bis zur 26. Fraktion wurde Isovaltratum eluiert. Die Kontrolle erfolgte dünnschichtchromatographisch.
Die vereinigten Fraktionen (etwa 10 1) wurden auf 2 1 eingeengt, mit 0,2 l 1%iger Natriumbicarbonatlösung und 2 1 Wasser säurefrei gewaschen und über Natriumsulfat und Kohle getrocknet. Nach Einengen im Vakuum wurden 96, 3 g reines Isovaltratum (Formel I, Rl und R2 -= Isopropyl), das ist eine Ausbeute von 38, 520/0, bezogen auf das eingesetzte Esteröl. Isovaltratum ist ein farbloses, hochviskoses
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Die Unterscheidung von Isovaltratum und Valtratum ist mit spektroskopischen Methoden nicht möglich, da sowohl die IR- wie die NMR- und die UV-Spektren beider Substanzen identisch sind.
ZurKennzeichnung des Isovaltratums wurde dieses auf über 100De erhitzt und das thermische Abbauprodukt dünn- schichtchromatographisch als "Homobaldrinal" C16H16O4, das ist 4-Isovaleroxymethyl-7-formyl-cyclopenta (c) pyran, bestimmt. Bei dem gleichen thermischen Abbau ergibt die bekannte Verbindung Valtratum Baldrinal C12H10O4, d. i. 4-Acetoxymethyl-7-formyl-cyclopenta (c) pyran.
Bei Fortsetzung der Elution mit dem gleichen Elutionsmittel wurden aus der 27. bis 34. Fraktion 56, 1 g eines kristallisierenden Gemisches der Ester C HO und C@H.O erhalten, woraus durch Umkristallisation in Petroläther/Äther in einer Ausbeute von 10, 8%, bezogen auf das eingesetzte Esteröl, 27 g 5, 6-Dihydroisovaltratum (Formel I, R1 und R2 = Isopropyl, 5,6-doppelbindung hydriert) gewon-
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; [a] j5= -790IR-Spektrum vgl. Fig. 4, NMR-Spektmm vgl. Fig. 5.
Beispiel 2 : Gewinnung von 5, 6-Dihydroisovaltratum C22H32O8 aus Valeriana wallichii D. C., die im Himalaja-Waldgebiet westlich des Indus geerntet wurden
Aus Rhizomen von Valeriana wallichii D. C., die im Himalaja-Waldgebiet westlich des Indus geerntet wurden und einen Gehalt von durchschnittlich 2, o 5,6-DihydroisovaltratumCC22H o hatten, konnte diese Verbindung ohne Säulenchromatographie gewonnen werden :
60 kg gemahlene Rhizome wurden wie im Beispiel 1 beschrieben, mit Essigester, der 1% Essigsäure enthielt, perkoliert. Das Perkolat wurde mit Natronlauge säurefrei gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet, über Kohle geklärt und im Vakuum bei 300C bis zur Gewichtskonstanz eingeengt. Es resultierten 4, 602 kg = 7, 70/0 rohes, hellbraun gefärbtes Esteröl.
Dieses rohe Esteröl wurde zur Abtrennung der unerwünschten Begleitsubstanzen, wie ebenfalls im
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Beispiel 1 beschrieben, in 900/oiger Essigsäure gelöst und mit Benzin, das mit 90goriger Essigsäure abgesättigt wurde, ausgeschüttelt. Die Benzinphase wurde verworfen. Die Essigsäurephase wurde nach Verdünnen mit Wasser mit Benzin extrahiert. Der Benzinextrakt wurde nach Säurefrei-Waschen mit Natronlauge, Trocknen über Natriumsulfat und Klären mit Kohle im Rotationsverdampfer bei 300C bis zur Gewichtskonstanz eingeengt. Es resultierten 1, 463 kg gereinigtes Esteröl, d. i. 2, 44'o, bezogen auf die getrocknete Droge.
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Die physikalischen Daten sowie das IR-und das NMR-Spektrum stimmten mit dem des in Beispiel 1 gewonnenen 5,6-Dihydroisovaltratums überein.
Beispiel 3 : Isolierung von Valepotriaten der Formeln n und I
5 kg Aluminiumoxyd"Woelm"wurden analog Beispiel 1 mit einem Gemisch aus 500 ml Äthylmethylketon, 750 ml Glycerinmonoacetat, 100 ml Propionsäure, 50 ml Essigsäure und 2000 ml n-Heptan teilweise inaktiviert und in eine Säule gegeben. Mit 15 l n-Heptan wurde nachgewaschen.
44 g teilweise kristallisierte Mutterlauge von 5,6-Dihydroisovaltratum aus Beispiel 2 wurden in 250 ml n-Heptan und 50 ml Essigsäureäthylester gelöst auf die Säule gegeben. Dann wurde mit n-Heptan eluiert. Die Tropfgeschwindigkeit betrug etwa 5 ml/min, die Fraktiongrösse 100 bis 500 ml. Die Kontrolle der Fraktionen erfolgte dünnschichtchromatographisch.
Aus den Fraktionen 1 bis 9, die mit 0, 5%iger Kaliumcarbonatlösung und mit Wasser neutral gewaschen worden waren, wurden beim Einengen im Vakuum 0,44 g Rückstand erhalten, aus dem durch
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Isolierung von C22H32O7 (Formel I),R und R2 = Isopropyl) : Durch zweimaliges Umkristallisieren dieses Gemisches aus Äthanol/Wasser konnten etwa 20 mgC 2Hg0 vom Fp. 68 bis 700C gewonnen werden.
Molekulargewicht : 408,5
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IR-Spektrum vgl. Fig. 1 ; NMR-Spektrum vgL Fig. 2. isolierungvonC23H34O8 (FormelI,R1=Isobutyl,R2=Isopropy,5,6-Doppelbindunghydriert): Bei Fortsetzung der Elution mit n-Heptan ergaben die Fraktionen Nr. 40 bis 60 nach dem Einengen im Vakuum 7,527 g kristallinen Rückstand, aus dem nach mehrmaligem Umkristallisieren aus Petroläther/ n-Heptan/Äther (25 : 25 : 5) 1, 46 g C23H34O8 erhalten wurden, das einen konstanten Schmelzpunkt von 50 bis 51 C hatte.
Molekulargewicht : 438,52
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Aus den Fraktionen 85bis 91 konnten noch 18, 4 g reines 5,6-Dihydroisovaltratum C22H32O8 gewonnen werden.
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