Nr. 391 136
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung neuer bicyclischer Carbonsäureester und -amide eines eine Alkylenbrücke enthaltenden Piperidinols oder Piperidylamins der Formel
I
A - CO - B - D worin A eine Gruppe der Formel
R 1
π bedeutet, worin die freie Bindung sich an jedem der miteinander verbundenen Ringe befinden kann, X für -C^-, -NR3-, -O- oder -S-, Rj und R2 unabhängig voneinander für Wasserstoff, Halogen, (Cj^Alkoxy, Hydroxy, Amino, (C^.4)Alkyl, (C^jAlkylamino, Di(C^_4)alkylamino, Mercapto oder (C-^jAlkylthio, R3 für Wasserstoff, (C^)Alkyl, (C3.^)Alkenyl, Aryl oder Aialkyl, B für -O- oder -NH- und D für eine Gruppe der Formel
1Π (wobei n für 2,3 oder 4 und R4 für Wasserstoff, (Cj.7)Alkyl, (Cg^Alkenyl oder Aralkyl stehen) oder für eine Gruppe der Formel
IV stehen, sowie derer Säureadditionssalze und quaternären Ammoniumsalze.
Erfindungsgemäß gelangt man zu den Verbindungen der Formel I sowie deren Säureadditionssalze und quaternären Ammoniumsalze durch Umsetzung einer Verbindung der Formel
V
A- CO - OH -2-
VI
Nr. 391 136 worin A obige Bedeutung besitzt, oder eines reaktiven Derivates hievon, mit einer Verbindung der Formel
HB -D worin B und D obige Bedeutung besitzen und, falls am Stickstoff geschützte Verbindungen der Formel I erhalten werden, gegebenenfalls anschließende Abspaltung von Stickstoffschutzgruppen von Verbindungen der Formel I, wobei nicht geschützte Verbindungen der Formel I erhalten werden, und Gewinnung der erhaltenen Verbindungen der Formel I als Basen oder in Form von Säureadditionssalzen oder quaternären Ammoniumsalzen.
In Verbindungen der Formel I steht jede Alkylgruppe vorzugsweise für Methyl, Ethyl oder Propyl. Alkoxy bedeutet vorzugsweise Methoxy oder Ethoxy. Aralkyl steht zweckmäßigerweise für Aryl(Cj^)alkyl. Alkenyl bedeutet vorzugsweise Allyl oder Methallyl.
Aryl steht vorzugsweise für unsubstituiertes Phenyl oder ein Phenyl, das durch (Cj.4)Alkyl, beispielsweise Methyl, Halogen, beispielsweise Fluor, Hydroxy oder (C^.4)Alkoxy, beispielsweise Methoxy, mono- oder polysubstituiert ist. Vorzugsweise ist jede substituierte Arylgruppe monosubstituiert. Aralkyl steht vorzugsweise für Benzyl. Halogen steht für Fluor, Chlor, Brom oder Jod.
In der Gruppe der Formel II kann die Carbonylseitenkette an die Ringkohlenstoffatome in den Stellungen 2, 3,4, 5, 6 oder 7 gebunden sein, bevorzugt steht sie jedoch in den Stellungen 3,4 oder 5, insbesondere ist die Carbonylgruppe an den Ring, der X enthält, in Stellung 3 gebunden. A steht bevorzugt für Indol. Rj ist an die Ringkohlenstoffatome in den Stellungen 4,5,6 oder 7 gebunden, vorzugsweise jedoch in Stellung 5, und R2 ist an die Ringkohlenstoffatome in den Stellungen 2 oder 3 gebunden. Tautomere werden ebenfalls durch die Formel I umfaßt, beispielsweise Verbindungen, worin R2 für Hydroxy oder Mercapto in Stellung 2 steht. Rg ist zweckmäßigerweise Wasserstoff oder Alkyl, n ist zweckmäßigerweise 2 oder 3, insbesondere 2.
Die Gruppe der Formel III kann in verschiedenen Konfigurationen auftreten. Beispielsweise kann der Piperidylring, an den der Substituent B gebunden ist, in Sessel- oder Wannenform oder einer dazwischenliegenden Form auftreten.
Der Substituent B kann in verschiedenen Konfigurationen auftreten. Dieses kann mittels einer Equatorialebene veranschaulicht werden, die durch die Kohlenstoffatome des Piperidylringes gelegt wird, wobei sich das Stickstoffatom oberhalb und die Alkylenbrücke unterhalb der Ebene befinden. Der Substituent B besitzt die α-Konfiguration, falls er sich unter der Ebene auf der gleichen Seite wie die Alkylenbrücke befindet. Dies entspricht der endo-Konfiguration und der Konfiguration des Tropins. Der Substituent B besitzt die ß-Konfiguration, falls er sich oberhalb der Ebene auf der gleichen Seite wie das Stickstoffatom befindet Dieses entspricht der exo-Konfiguration und auch der Konfiguration des Pseudotropins. Diese endo/exo-Nomenklatur wird nachfolgend benützt Die endo-Isomeren werden erfindungsgemäß bevorzugt
In der Gruppe der Formel III ist R4 vorzugsweise Alkyl, insbesondere Methyl. Die Gruppe der Formel IV ist auch als Quinuclidinylgruppe bekannt. Üblicherweise handelt es sich hierbei um ein 3- oder 4-Quinuclidinyl und insbesondere um ein 3-Quinuclidinyl.
Eine bevorzugte Gruppe von Verbindungen der Formel I besteht aus Verbindungen der Formel
worin die Carbonylgruppe an jeden der anellierten Ringe gebunden sein kann, n' für 2 oder 3 steht und Rj bis R4 obige Bedeutung besitzen, sowie deren Säureadditionssalzen oder quaternären Ammoniumsalzen.
Eine weitere bevorzugte Gruppe von Verbindungen der Formel I besteht aus Indolcarbonsäuretropan- und -homatropanestem der Formel -3-
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worin die Carbonylgruppe an jeden der anellierten Ringe gebunden sein kann und Rlb und R2b unabhängig voneinander für Wasserstoff, Halogen oder (Cj^)Alkyl, Rjb für Wasserstoff oder (C^)Alkyl und R4b für Wasserstoff, (Cj^jalkyl oder Aralkyl stehen und n' obige Bedeutung besitzt, sowie deren Säureadditionssalzen oder quaternären Ammoniumsalzen.
Eine weitere bevorzugte Gruppe von Verbindungen der Formel I besteht aus Indolcarbonsäuretropan- und homatropanamiden der Formel 1c worin die Carbonylgruppe an jeden der anellierten Ringe gebunden sein kann und R2c die gleiche Bedeutung von R2 besitzt, jedoch nicht für (C^)Alkoxy oder Hydroxy steht, und n', R j, R3 und R4 obige Bedeutung besitzen, sowie deren Säureadditionssalzen oder quaternären Ammoniumsalzen.
Die erfindungsgemäße Umsetzung zur Herstellung von Amiden und Estern kann auf eine Weise geschehen, die für die Herstellung derartiger Verbindungen üblich ist. Beispielsweise kann die Carboxylgruppe durch Überführung in ein reaktives Säurederivat, insbesondere für die Herstellung von Amiden, aktiviert werden. Geeignete reaktive Säurederivate, wie die Carbonsäureimidazolide oder N-Hydroxysuccinimide, können durch Umsetzung mit NJ^-Carbonyldiimidazol oder N-Hydroxysuccinimid erhalten werden. Ferner können auch Säurechloride verwendet werden, die man beispielsweise durch Umsetzung mit Oxalychlorid erhält.
Zur Herstellung von Estern kann der Alkohol in Form von Alkalimetallsalzen, vorzugsweise von Lithiumsalzen, verwendet werden. Solche Salze können auf an sich bekannte Weise hergestellt werden, beispielsweise durch Umsetzung von n-Butyllithium mit Alkohol in Tetrahydrofuran. Falls erwünscht, kann eine heterocyclische Base oder ein tert. Amin, beispielsweise Pyridin oder Triethylamin, insbesondere bei der Herstellung von Amiden, anwesend sein.
Geeignete Reaktionstemperaturen betragen von ungefähr >10° bis ungefähr +10 °C. Im Falle von Verbindungen, worin B für NH und D für eine Gruppe der Formel IV stehen, kann die Reaktionstemperatur bis zu 100 °C betragen und die Reaktion in siedendem Methanol oder Ethanol erfolgen. Andere geeignete inerte organische Lösungsmittel sind beispielsweise Tetrahydrofuran oder Dimethoxyethan. -4-
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Es ist anzunehmen, daß bei diesen Umsetzungen die endo- oder exo-Konfiguration des Substituenten B erhalten bleibt. Die Verbindungen der Formel VI können, falls erwünscht, als Gemisch der endo- und exo-Isomeren verwendet werden, und die reinen endo- und exo-isomeren Reaktionsprodukte können auf an sich bekannte Weise mit Hilfe der Chromatographie oder durch Kristallisation isoliert werden.
Durch Abspaltung einer Schutzgruppe, beispielsweise einer Benzylgruppe, kann man zu Verbindungen der Formel I mit einer sekundären Aminogruppe, worin beispielsweise R4 für H in der Gruppe der Formel ΠΙ steht, gelangen.
Die Benzylgruppe kann auf an sich bekannte Weise, beispielsweise durch Hydrierung, abgespalten werden, wobei die entsprechenden Verbindungen der Formel I erhalten werden, worin R4 für Wasserstoff steht.
Zweckmäßigerweise wird die Hydrierung in Anwesenheit eines Palladium-Aktivkohlekatalysators bei Raumtemperatur oder leicht erhöhter Temperatur durchgeführt. Geeignete Lösungsmittel sind Essigsäure, Ethylacetat oder Ethanol.
Insofern die Herstellung der Ausgangsverbindungen nicht spezifisch beschrieben ist, sind diese bekannt oder können analog bekannten Verbindungen hergestellt werden, beispielsweise analog den Beispielen oder unter Verwendung bekannter Verfahren zur Herstellung analoger Verbindungen.
Verbindungen der Formel VI, worin B für -NH- steht und D eine Gruppe der Formel ΠΙ bedeutet, worin n für 4 steht, sind neu. Die Verbindungen der Formel VI können beispielsweise durch Reduktion der entsprechenden Oxime, analog wie die bekannten Verbindungen der Formel VI, worin B für -NH- steht, hergestellt werden. Verbindungen der Formel VI, worin B für -O- steht, können auf an sich bekannte Weise durch Reduktion der entsprechenden Ketone hergestellt werden.
Alle oben erwähnten Reduktionen können beispielsweise mittels katalytischer Hydrierung, beispielsweise in Gegenwart von Platin (wobei angenommen wird, daß hiebei insbesondere endo-Isomere erhalten werden), mittels der Bouveault-Blanc-Reaktion, d. i. in Gegenwart von Natrium/Amylalkohol oder Butanol (wobei angenommen wird, daß hiebei insbesondere exo-Isomere erhalten werden) oder mittels Behandlung mit Aluminiumhydrid bzw. Natriumborhydrid (wobei angenommen wird, daß ein Gemisch von endo- und exo-Formen entsteht) durchgeführt werden.
Die erhaltenen Gemische von exo- und endo-Formen der Verbindungen der Formel I können mit Hilfe der Chromatographie aufgetrennt werden.
Die freien Basen der Verbindungen der Formel I können in ihre Salze übergeführt werden. Beispielsweise können Säureadditionssalze durch Umsetzung mit einer geeigneten Säure auf an sich bekannte Weise hergestellt werden, und umgekehrt. Für die Salzbildung geeignete Säuren sind Chlorwasserstoffsäure, Malonsäure, Bromwasserstoffsäure, Maleinsäure, Apfelsäure, Fumarsäure, Methansulfonsäure, Oxalsäure und Weinsäure. Quaternäre Ammoniumsalze der Verbindungen der Formel I können auf an sich bekannte Weise hergestellt werden, beispielsweise durch Umsetzung mit Methyljodid.
In den nachfolgenden Beispielen sind alle Temperaturen in Celsiusgraden angegeben und sind unkorrigiert. Alle NMR-Spektren sind in ppm angegeben (Tetramethylsilan = 0 ppm).
Nomenklatur
Endo-8-methyl-8-aza-bicyclo[3,2,l]oct-3-yl = Tropyl oder a-Tropyl Exo-8-methyl-8-aza-bicyclo[3,2,l]oct-3-yl = Pseudo oder ß-Tropyl Endo-9-methyl-9-aza-bicyclo[3,3,l]non-3-yl = a-Homo-tropanyl Exo-9-methyl-9-aza-bicyclo[3,3,l]non-3-yl = ß-Homo-tropanyl l-Aza-bicyclo[2,2,2]octyl = Quinuclidinyl
Die Konfiguration der Titelverbindungen der Beispiele A-2, A-3 und B-6 wurden durch Röntgenanalyse bestätigt. Es wird angenommen, daß die Konfiguration der übrigen Verbindungen derjenigen der Ausgangsverbindungen der Formel VI entspricht, die in reinem Zustand verwendet werden, sofern nichts anderes angegeben ist.
In den Tabellen geben die Kolonnen, die mit Konfiguration bezeichnet werden, die Konfiguration der Gruppe B-D, das ist endo oder exo, an. Die Kolonne, die mit Herstellung bezeichnet ist, gibt die Nummern der Beispiele in der A-Serie an, die das Herstellungsverfahren beschreiben.
Nachfolgend sind die Bedeutungen der in den Tabellen enthaltenen Indices angeführt:
Index 1) Hydrogenmaleinat Index 2) Hydrogenmalonat Index 3) Zersetzung Index 4) Bis(Base)fumarat
Index 5) Erhalten durch Reduktion der entsprechenden 4-Nitro-Verbindung Index 6) Hydrobromid
Index 7) Via Imidazolyl Zwischenverbindung
Index 8) Exo-Form besitzt C-3 H breites Multiplex bei 5,15 ppm in H*NMR. Endo-Form besitzt ein C-3 H -5-
Nr. 391136 doppeltes Triplex bei 5,1 ppm. Exo-Alkohol wird vor dem Endo-Isomer auf Silicagel eluiert (Eluiermittel: Dichlormethan/Chloroform/Ammoniak = 90/5/5).
Index 9) Hydrogenoxalat
Index 10) In Gegenwart von Triethylamin anstelle von Pyridin
Beispiel A-l:N-fEndo-9-methvl-9-aza-bicvclor3.3.11non-3-vlMndol-3-vl-carbonsäureamid
Verbindung der Formel I, worinjC=0 in 3-Stellung; Rj = R2 = Η; X = NH; B = NH; D = ΙΠ-α-Konfiguration; n = 3; R4 = CH3) a) Indol-3-vl-carbonsäurechlorid 32,2 g trockene Indol-3-yl-carbonsäure werden in 150 ml absolutem Methylenchlorid suspendiert Danach werden 26 ml Oxalychlorid dem gerührten Gemisch bei 20° während 30 Minuten zugefügt Hiebei entsteht Gasentwicklung. Das Gemisch wird 3,5 Stunden bei 20° gerührt, danach mit 150 ml Hexan versetzt und noch 20 Minuten weiter gerührt. Die hiebei gebildete Titelverbindung wird abfiltriert, mit Methylenchlorid/Hexan (1/1) gewaschen und bei 20° im Vakuum getrocknet, wobei beige Kristalle vom Schmelzpunkt 135-136° (Zersetzung) erhalten werden. Die Verbindung wird ohne weitere Reinigung zur nächsten Umsetzung verwendet b19-Methvl-9-aza-bicvclor3.3.11nonan-3-on-oxim 176 g Natriumacetat und 150 g Hydroxylaminhydrochlorid werden in einem Mörser zu einer dünnen Paste vermählen, diese anschließend mit 11 Methanol extrahiert, das gebildete Salz abfiltriert und das Filtrat mit 99,5 g Endo-9-methyl-9-aza-bicyclo[3,3,l]nonan-3-on (3 Homotropan) versetzt. Das Oxim beginnt nach 10 Minuten auszukristallisieren, und das Gemisch wird noch 4 Stunden bei 20° gerührt. Zur Aufarbeitung wird das Gemisch im Vakuum eingedampft, der Rückstand mit einer wäßrigen Kaliumkarbonatlösung behandelt und mit Chloroform, das etwas Isopropanol enthält, extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden mit wenig Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und eingedampft, wobei die Titelverbindung vom Schmelzpunkt 126-127° (nach Umkristallisation aus Toluol/Hexan) erhalten wird. clEndo-9-methvl-9-aza-bicvclor3.3.11non-3-vl-amin
Eine Lösung von 50,5 ml konzentrierter Schwefelsäure in 200 ml absolutem Tetrahydrofuran wird zu einem gekühlten und gerührten Gemisch von 73 g Lithiumaluminiumhydrid in 900 ml absolutem Tetrahydrofuran bei -10° während 2 Stunden zugesetzt. Das Gemisch wird danach über Nacht stehen gelassen. Anschließend wird eine Lösung von 80 g Endo-9-methyl-9-aza-bicyclo[3,3,l]nonan-3-on-oxim in 1,4 1 absolutem Tetrahydrofuran tropfenweise während 30 Minuten zu dem gerührten Gemisch bei 30° zugefügt und danach noch 3 Stunden bei 40° reagieren gelassen. Zur Aufarbeitung des Reaktionsgemisches wird dieses auf 10° abgekühlt, und ein Gemisch von 150 ml Wasser und 150 ml Tetrahydrofuran wird sorgfältig zugefügt. Das erhaltene Gemisch wird während 1 Stunde bei 30° gerührt. Der gebildete Niederschlag wird abfiltriert, der Filterrückstand mit Methylenchlorid und Ether gewaschen, die organischen Phasen werden anschließend vereinigt und destilliert, wobei die Titelverbindung vom Siedepunkt 115-119° (22-23 mbar), nj^O = 1.5066 erhalten wird (Es wird darauf hingewiesen, daß bei der Reduktion hauptsächlich die endo-Verbindung erhalten wird. Eine analoge Reduktion von 8-Methyl-8-aza-bicyclo[3,2,l]octan-3-on-oxim ergibt die exo-Verbindung). dlN-fEndo-9-methvl-9-flza-hir.vclor3.3.11non-3-vlMndol-3-vl-carbonsäureamid
Eine Lösung von 15,4 g Endo-9-methyl-9-aza-bicyclo[3,3,l]non-3-yl-amin in 50 ml absolutem Pyridin wird tropfenweise zu einer gerührten Suspension von 14,5 g Indol-3-yl-carbonsäurechlorid in 50 ml absolutem Methylenchlorid bei -10° bis 0° zugefügt. Die dabei erhaltene gelbe Suspension wird auf 20° erwärmt und über Nacht gerührt. Zur Aufarbeitung wird 2 N wäßrige Natriumkarbonatlösung zugefügt. Das gebildete Gemisch wird mehrere Male mit Methylenchlorid extrahiert und auf an sich bekannte Weise aufgearbeitet. Die im Titel genannte Verbindung wird nach dreimaliger Umkristallisation mit dem Schmelzpunkt 247-249° (Zersetzung) erhallen.
Beispiel A-2:Indol-3-vl-cafbonsäure-endo-8-methvl-8-aza-bicvclor3.2.11oct-3-vl-ester (Verbindung der Formel I, worin^C=0 in 3-Stellung; Rj = Rj = Η; X = NH; B = O; D = ΙΠ-α-Konfiguration; n = 2; R4 = CH3) 6,35 gEndo-8-methyl-8-aza-bicyclo[3,2,l]octan-3-ol (Tropin) in 20 ml absolutem Tetrahydrofuran werden bei 0° bis 10° mit 17 ml einer 2-molaren Lösung von Butyllithium in Hexan behandelt. Das Gemisch wird während 30 Minuten gerührt, danach das Hexan im Vakuum entfernt und durch die entsprechende Menge von Tetrahydrofuran ersetzt, wobei das Lithiumsalz gebildet wird. 4,8 g Indol-3-yl-carbonsäurechlorid in 20 ml Tetrahydrofuran werden dem obigen Gemisch zugeführt und die erhaltene beige Suspension über Nacht bei 20° gerührt. Das Gemisch wird danach in üblicher Weise durch Verteilung zwischen Methylenchlorid und einer wäßrigen Natriumkarbonatlösung aufgearbeitet, wobei die im -6-
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Titel genannte Verbindung als Rohprodukt erhalten wird. Dieses wird an Silicagel (250 g) chromatographiert, wobei als Eluierungsmittel Methylenchlorid, das 10 % Methanol und 0,5 % Ammoniak enthält, verwendet wird. Der Schmelzpunkt der so erhaltenen Verbindung ist 201-202° (Methylenchlorid/Ethylacetat). Das Hydrochlorid schmilzt bei 283-285° (unter Zersetzung), das Methojodid bei 285-287° (unter Zersetzung).
In einer anderen Ausführungsform kann das Indol-3-yl-carbonsäurechlorid mit Ν,Ν'-Carbonyldiimidazol umgesetzt werden, wobei das Imidazol erhalten wird. Dieses wird mit dem obigen lithiumsalz bei 10-15° in Tetrahydrofuran zur Reaktion gebracht
Beispiel A-3: l-Methvl-N-fendo-9-methvl-9-aza-bicvclof3.3.11non-3-vlVindol-3-vl-carbonsäureamid (Verbindung der Formel I, worin ^C=0 in 3-Stellung; Ri = % = Η; X = NCH3; B = NH; D = ΠΙ-α-Konfiguration; n = 3; R4 = CH3)
Die Verbindung kann analog dem Verfahren des Beispiels A-l unter Verwendung von l-Methylindol-3-yl-carbonsäure als Ausgangsverbindung hergestellt werden. Die so erhaltene Titelverbindung schmilzt nach Umkristallisation aus Ethylenacetat/Methanol bei 210-212°. Schmelzpunkt des Hydrochlorids 295-297° (unter Zersetzung).
Beispiel A-4: 5-Fluor-l-methvlindol-3-vl-carbonsäure-endo-9-aza-bicyclor3.3.11non-3-vl-ester (Abspaltung der Stickstoff-Schutzgruppe) (Verbindung der Formel I; ^C=0 in 3-Stellung; Rj = 5-F; R2 = Η; X = NCH3; B = O; D = ΙΠ-α-Konfiguration; n = 3; R4 = H) 4,9 g 5-Huor-l-methylindol-3-yl-carbonsäure-endo-9-benzyl-9-aza-bicyclo[3,3,l]non-3-yl-ester in 200 ml Ethanol werden bei Raumtemperatur und einem Wasserstoffdruck von 1 bar in Gegenwart von 1,5 g (10 %) Palladium auf Aktivkohle hydriert. Nach 45 Minuten und einer Aufnahme von 230 ml Wasserstoff ist die Hydrierung beendet und der Katalysator wird abfiltriert. Das Filtrat wird im Vakuum eingedampft, wobei als kristalliner Rückstand die Titelverbindung vom Schmelzpunkt 130-131° (nach Umkristallisation aus Ethanol/wenig Hexan) erhalten wird.
Beispiel A-5:2-Methoxvindol-3-vl-carbonsäure-endo-8-methvl-8-aza-bicvclor3^.11oct-3-yl-ester (Verbindung der Formel I; ^C=0 in 3-Stellung; Rj = H; R2 = 2-OCH3; X = NH; B = O; D = ΙΠ-α-Konfiguration; n = 2; R4 = CH3)
Die Herstellung erfolgt unter Verwendung entsprechender Ausgangsverbindungen und des im Beispiel A-l beschriebenen Verfahrens. Die so erhaltene Titelverbindung besitzt einen Schmelzpunkt von 204-206° (aus Ethanol).
Beispiel A-6:3-Jodindol-4-vl-carbonsäure-endo-8-methvl-8-aza-bicvclor3.2.11oct-3-vl-ester (Verbindung der Formel I, worin ^C=0 in 4-Stellung; Rj = H; R2 = 3-1; X = NH; B = O; D = III-a-Konfiguration; n = 2; R4 = CH3)
Die Herstellung der im Titel genannten Verbindung erfolgt, ausgehend von 3-Jodindol-4-yl-carbonsäure, analog Beispiel A-2. Die so erhaltene Titelverbindung schmilzt nach Umkristallisation aus Ethanol bei 163-165° (Zersetzung).
Beispiel A-7: Indol-4-vl-carbonsäure-endo-8-methvl-aza-bicvclor32.11oct-3-vl-ester (Verbindung der Formel I, worin ^C=0 in 4-Stellung; R^ = R2 = Η; X = NH; B = O; D = III-a-Konfiguration; n = 2; R4 = CH3) 7 g Endo-8-methyl-8-aza-bicyclo[3,2,l]octan-3-ol (Tropin) werden in 15 ml absolutem Tetrahydrofuran gelöst und die Lösung bei 10 bis 15° tropfenweise mit 20 ml einer 2 molaren Lösung Butyllithium in Hexan versetzt. Das erhaltene Gemisch wird noch während 30 Minuten bei 20° weitergerührt. Danach wird, um das Hexan zu entfernen, im Vakuum auf ein Volumen von ca. 10 ml eingeengt. Die entstandene Lösung des Lithiumenolats wird mit 10 ml absolutem Tetrahydrofuran verdünnt und als solche direkt weiter verwendet. 4,8 g trockene Indol-4-yl-carbonsäure werden in 15 ml absolutem Tetrahydrofuran vorgelegt und bei Raumtemperatur portionenweise mit 5,85 g Ν,Ν'-Carbonyldiimidazol versetzt. Das Gemisch wird während 90 Minuten bei 20° stehengelassen und anschließend tropfenweise der obigen Lösung des Lithiumenolats zugesetzt. Hiebei entsteht eine gelbe Suspension, die bei 20° während 15 Stunden gerührt wird. Nach dem üblichen Aufarbeiten zwischen Methylenchlorid/wenig Isopropanol und einer 1 N wäßrigen Natriumkarbonatlösung wird mit Wasser nachgewaschen, über Natriumsulfat getrocknet, das Lösungsmittel im Vakuum abdestilliert und der anfallende Rückstand aus Ethanol umkristallisiert. Die so erhaltene Titelverbindung schmilzt bei 220-222° (unter Zersetzung). -7-
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Beisniel A-8:Indol-4-vl-carbonsäiire-endo-9-methvl-9-aza-bicvcloi3.3.11non-3-vl-ester (Verbindung der Formel I, worin ^C=0 in 4-Stellung; X = NH; Rj = H; R2 = Η; B = O; D = ΙΠ-α-Konfiguration; n = 3; R4 = CH3) a) 7,65 g Endo-9-methyl-9-aza-bicyclo[3,3,l]nonan-3-ol werden in 15 ml absolutem Tetrahydrofuran gelöst und die Lösung bei 10-15° tropfenweise mit 20 ml einer 2-molaren Lösung von Butyllithium in Hexan versetzt. Das erhaltene Gemisch wird noch während 30 Minuten bei 20 0 weitergerührt. Danach wird im Vakuum, um das Hexan zu entfernen, auf ein Volumen von 10 ml eingeengt. Die enstandene Lösung des Lithiumsalzes wird mit 10 ml absolutem Tetrahydrofuran verdünnt und als solche direkt weiterverwendet. b) 4,8 g trockene Indol-4-carbonsäure werden in 15 ml absolutem Tetrahydrofuran vorgelegt und bei Raumtemperatur portionenweise mit 5,58g Ν,Ν'-Carbonyldiimidazol versetzt, wobei starke Kohlendioxidentwicklung einsetzt. Die klare beige Lösung läßt man nach Beendigung der Gasentwicklung 90 Minuten bei 20° stehen und fügt sie anschließend tropfenweise bei 10-15° der obigen Lösung des Lithiumsalzes zu. Hiebei entsteht eine gelbe Suspension, die bei 20° während 15 Stunden gerührt wird. Nach dem üblichen Aufarbeiten zwischen Methylenchlorid/wenig Isopropanol und einer 1 N wäßrigen Natriumkarbonatlösung wird die organische Phase mit Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und eingedampft, wobei die Titelverbindung erhalten wird, die nach Umkrisatllisation aus Ethanol bei 189-190° schmilzt.
Beispiele der B-Serie:
Es werden folgende Verbindungen der Formel I, worin D eine Gruppe der Formel ΠΙ ist, hergestellt;
Bsp.: A B n r4 Konf. Fp.: Herst: B-l 5-Chlorindol- 3-yl O 2 ch3 endo 235-237° 3) 2 B-2 4-Methoxy- indol-3-yl O 2 ch3 endo 193-194° 2 B-3 5-Methoxy- indol-3-yl O 2 ch3 endo 214-216° 2 B4 1-Methyl- indol-3-yl O 2 ch3 endo 143-144° 3 B-5 Mol-3-yl O 2 ch3 exo 239-240°¾ 2 B-6 Indol-3-yl O 3 ch3 endo 208-209°¾ 2 B-7 Indol-3-yl O 2 n-C^Hy endo 158-159° 2 B-8 Indol-3-yl O 2 Benzyl exo 164-165°¾ 2 B-9 Indol-3-yl O 2 Benzyl endo 162-163°¾ 2 B-10 Indol-3-yl O 2 Η endo 261-263°¾ 4 B-ll 5-Fhiorindol- 3-yl O 3 H endo 247-248° 3) 4 B-12 1-Methyl- indol-3-yl 0 3 H «Klo 147-148° 4 B-13 hidol-3-yl 0 3 H endo 234-235°¾ 4 -8-
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Beispiele der B-Serie: (Fortsetzung)
Bsp.: A B n r4 Konf. Fp.: B-14 5-Methyl- indol-3-yl 0 3 ch3 endo 228-230° B-15 2-Methyl- indol-3-yl 0 3 ch3 endo 204-205° B-16 5-Fluor-l-me- thylindol-3-yl 0 3 ch3 endo 107-108° B-17 5-Fluorindol- 3-yl 0 3 ch3 endo 244-245° 3) B-18 5-Fluor-l-me- thylindol-3-yl 0 3 Benzyl endo 127-128° B-19 1-Methylindol- 3-yl 0 3 ch3 endo 103-104° B-20 5-Methylindol- 3-yl NH 3 ch3 endo 265-267 3) B-21 5-Fluorindol- 3-yi NH 2 ch3 endo 220-222° B-22 1-Methylindol- 3-yl NH 2 ch3 endo 169-170° B-23 2- Methylindol- 3- yl NH 2 ch3 endo 196-1970¾ B-24 Indol-3-yl NH 2 ch3 exo 261-262°¾ B-25 Indol-3-yl NH 2 ch3 endo 205-206° B-26 5-Chlorindöl- 3-yi NH 2 ch3 endo 210-212° B-27 Indol-3-yl 0 3 Benzyl endo 234-235° B-28 1-Methylindol- 3-yi O 3 Benzyl endo 147-148° B-29 5-Ruorindol- 3-yl 0 3 Benzyl endo 193-194° B-30 Benzothien- 3-yl 0 3 ch3 endo 129-130° B-31 Benzothien- 3-yl NH 3 ch3 endo 225-226° -9-
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Beispiele der B-Serie: (Fortsetzung!
Bsp.: A B n r4 Konf. Fp.: Herst: B-32 Benzofuran- 3-yl NH 3 ch3 endo 199-201° 1 B-33 Benzofuran- 3-yl O 3 ch3 endo 77-78° 2 B-34 l(H)Inden-3-yl NH 3 ch3 endo 181-183° 1 B-35 Indol-3-yl NH 4 ch3 exo 264-266°¾ 110) B-36 Indol-3-yl 0 4 ch3 exo 264-267°¾ 2
Beispiele der C-Serie:
Es werden folgende Verbindungen der Formel I, worin D eine Gruppe der Formel ΠΙ ist, hergestellt:
Bsp.: A B n r4 Konf. Fp.: Herst: C-l Indol-5-yl 0 2 ch3 endo 191-193° 2 C-2 Indol-5-yl 0 3 ch3 endo 148-149° 7 C-3 3-Jodindol- 5-yl O 3 ch3 endo 172-174° 6 C-4 IndoM-yl NH 2 ch3 exo 267-2690¾ 1 C-5 Indol-4-yl NH 2 ch3 endo 221-223°¾ 1 C-6 Indol-5-yl NH 2 ch3 endo 220-221° 1
Beispiele der E-Serie:
Es wird folgende Verbindung der Formel I, worin D eine Gruppe der Formel IV ist hergestellt:
Bsp.:_A_B_D-Substitution_Fp.:_Herst.: E-l Indol-3-yl 0 3 219-221°4)¾ 7 -10-
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Repräsentative Ausgangverbindungen der Formel VI:
Bsp.: n r4 Konf. B Charakt. Trivialbez. a) 2 ch3 endo O Fp: 59-61° Tropin b) 2 ch3 exo O Fp: 105-107° Pseudotropin c) 2 ch3 endo NH Kp: 82°/16 mbar Ttopinamin Φ 2 ch3 exo NH Kp: 7570,065 mbar Pseudotropinamin e) 3 ch3 endo NH Kp: 115722 mbar f) 3 ch3 endo O amorph + g) 3 Benzyl endo O Fp: 69-70° + h) 2 n-C3Hy endo 0 Ö1++ + Hergestellt durch die Reduktion des Ketons mittels NaBH4 mit Isomerentrennung ++ Hergestellt durch Reduktion des Ketons mittels NaBH^ Hauptprodukt Γ> N-Methvl-10-aza-bicvclor4.3.Hdec-8-vl-amin (Tür Beispiel Β-35Ί 15 g Natrium (in Form von kleinen Stücken) werden mit 9,69 g 10-methyl-10-aza-bicyclo[4,3,l]decan-8-on-oxim-acetat (Fp: 253-253,5°, hergestellt analog Beispiel A-Ib) unter Verwendung des im nachfolgenden Beispiel j) beschriebenen Verfahrens umgesetzt, wobei nach üblicher Aufarbeitung ein Öl mit dem Siedepunkt von 105°/1,2 mbar erhalten wird. H-NMR (200 MHz): 3.27-3.04 (Multiple«, 2H, HC-(l) und H-C(6), 2.59 (Single«, 3 H, H-C(ll); 2.01-1.49 (Multiple«, 13H 6 x 2H-C und H-C(8); 1.24(Singlett, 2H, 2.H-N austauschbar mit D2O). 13C-NMR (25,2 MHz): 56.41 (d) (Doublett); 52.85 (Quartett C-ll); 41.44 (Double«); 37.13 (Triplett, C-7 und C-9); 32.54 (Triplett, C-2 und C-5) und 24.88 (Triple«, C-3 und C-4).
Es wird angenommen, daß die Verbindung eine exo-Konfiguration besitzt il N-Methvl-10-aza-bicvclor4.3.11decan-8-ol (für Beispiel B-361 5 g Natrium (in Form von kleinen Stücken) werden zu einer heißen Lösung von 3,5 g 8-Methyl-10-aza-bicyclo[4,3,l]decan-8-on in 100 ml trockenem n-Butanol zugesetzt. Das Gemisch wird während 1 Stunde am Rückfluß zum Sieden erhitzt, abgekühlt und durch Zugabe von konz. Chlorwasserstoffsäure auf einen pH-Wert von 2 eingestellt. Das Gemisch wird danach zur Trockne eingedampft und der Rückstand in wäßriger Natriumhydroxidlösung aufgenommen. Das Gemisch wird danach mit Chloroform extrahiert, die Chloioformlösung getrocknet und destilliert. Die Titelverbindung siedet dabei bei 90-9570,032 mbar. H-NMR (200 MHz): 4.07-4.23 (Multiple«, H-C-(8) halbe Breite ca. 20 Hz); 3.63-3.69 (Triplett, 0,33 H, j - 7 Hz HO-C-(8) ein isomer austauschbar mit D2O); 2.13-1.38 (Multiple«, 12 H, 6 x 0¾). 13C-NMR (25,2 MHz): 63.10 (Doublett, C-8); 56.8 (Double«, C-l und C-6); 43.13 (Quartett, NCH3); 36.30 (Triplett, C-2 und C-9); 34.80 (Triplett, C-2 und C-5); 25.04 (Triplett, C-3 und C-4).
Es wird angenommen, daß die Verbindung eine exo-Konfiguration besitzt.
Die Verbindungen der Formel I zeigen pharmakologische Wirkung und sind deshalb als Pharmazeutika, beispielsweise für die Therapie, verwendbar.
Insbesondere zeigen die Verbindungen der Formel I eine antagonistische Wirkung am Serotonin M-Rezeptor, die mit Hilfe von Standardtests festgestellt werden kann. Beispielsweise wird in einem Test, der von Ricioppo Neto im European Journal of Pharmacology (1978) 4£, 351-356, beschrieben wurde, beobachtet, daß die -11-
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Verbindungen der Formel I den Einfluß von Serotonin auf die Höhe des Aktionspotentials von C-Fasem am isolierten Vagusnerv des Kaninchens hemmen, und zwar unter Bedingungen, die es gestatten, zwischen den Aktionspotentialen, die in den myelinhaltigen Nervenfasern (A-Fasem) und in den kleinen nicht-myelinhaltigen Fasern (C-Fasem) entstehen, wie von B. Oakley und R. Schater in Experimental Neurobiology, a Laboratory Manual, University of Michigan Press, 1978, Seiten 85 bis 96, beschrieben wird, zu unterscheiden. Serotonin selber wirkt selektiv auf die C-Fasem und reduziert die Amplitude des Aktionspotentials in diesen Fasern dosisabhängig. Die Wirkung von Serotonin wird durch bekannte Serotonin-Antagonisten wie Metitepin, Methylsergid, BOL-148 usw., von denen angenommen wird, daß sie D-Receptoren für Serotonin, jedoch nicht M-Receptoren für Serotonin, jedoch nicht M-Receptoren blockieren, nicht gehemmt (siehe Gaddam und Picaielli, Brit J. Pharmacol. (1957), 12,323-328). Es erscheint daher, daß Serotonin die Höhe des Aktionspotentials von C-Fasem unter dem Einfluß von M-Receptoren - die auf diesen Fasern anwesend sind - reduziert
Diese Wirkung kann durch Erstellen einer Dosis/Wirkungskurve für Serotonin (IO"7 -5 x 10'^ M) festgestellt werden. Nachdem sich das Aktionspotential des Nervs stabilisiert hat, wird das Serotonin ausgewaschen und, sobald das C-Faser Aktionspotential die ursprüngliche Amplitude erreicht hat, wird die zu untersuchende Verbindung in einer Konzentration von ca. 10"^ m bis ca. 10'^ M mit dem Nerv während 30-60 Minuten inkubiert. Verschiedene Konzentrationen von Serotonin (üblicherweise 10'7 Mol bis ungefähr IO"4 Mol) werden danach zusammen mit der zu untersuchenden Verbindung, die sich in Konzentrationen befindet, die während der Präinkubationsperiode anwesend sind, angewendet.
Die M-Receptor-Antagonisten blockieren entweder vollständig die Wirkung von Serotonin (nicht kompetitiver Antagonist) oder sie verursachen eine Parallelverschiebung der Serotonin-Wirkungskurve nach rechts (d. h. es werden höhere Konzentrationen von Serotonin benötigt) (kompetitiver Antagonist). Der pD^-
Eine weitere Möglichkeit zur Feststellung des Serotonin-M-Receptor-Antagonismus ist eine Test, worin die Hemmung der Wirkung von Serotonin auf das isolierte Kaninchenherz, gemäß der Methode von J. R. Fozard und A. T. Moborak Ali, European Journal of Pharmacology (1978), 42,109-112, in Konzentrationen von 10'^ bis 10'^ M gemessen wird. Die pD'j- und pA2-Werte können daraus auf an sich bekannte Weise berechnet werden.
Die Wirkung der Verbindungen der Formel I als Serotonin-M-Receptor-Antagonisten bei der Behandlung des Schmerzes wird im sog. "hot plate test" in Dosen von 0,1 bis 100 mg/kg s.c. oder p.o. bestätigt.
Eine weitere Untersuchung zur Feststellung des Serotonin-M-Receptor-Antagonismus der Verbindungen der
Formel I ist beim Menschen in Konzentrationen von 10'** M durchführbar. Hiebei wird am Unterarm von Versuchspersonen durch Aufträgen von Cantharidin eine Blase erzeugt. Sobald Serotonin mit der Unterhaut der Blase in Berührung kommt, wird ein Schmerz erzeugt, der abgeschätzt werden kann. Die Intensität des Schmerzes ist proportional zur verabreichten Sterotoninmenge. Diese Methode wird in allen Einzelheiten von C. A. Keele und D. Armstrong in "Substances producing Pain und Itch", Edward Arnold, London, 1964, Seiten 30-57 beschrieben. Diese schmerzerzeugende Wirkung von Serotonin kann durch Serotonin D-Receptor-Antagonisten wie Lysergsäurediethylamid oder dessen Bromderivate nicht gehemmt werden, und es wird deshalb angenommen, daß diese durch M-Receptoren ausgelöst wird.
Gemäß dem beschriebenen Test wird hiebei die Fläche unter der Kurve und nicht die Peakamplitude der Wirkungen gemessen. Die Fläche unter der Kurve wird mittels eines linearen Integrators aufgezeichnet, der mit einem Schmerzindikator gekoppelt ist und von der Versuchsperson betätigt wird. Mit zunehmender Konzentration von Serotonin erhält man eine kumulative Dosis/Wirkungskurve für Serotonin. Sobald nach weiterer Zuführung von Serotonin keine Wirkung mehr auftritt, wird das Serotonin ausgewaschen und die Blase mit physiologischer Pufferlösung während mindestens 40 Minuten vor Verabreichung der Verbindung der Formel I, beispielsweise der bevorzugten Verbindungen der Beispiele A-2 oder A-3, inkubiert. Die Testverbindung wird mit der Blasenunterhaut während 30 Minuten bei Konzentrationen von 10"** M vorinkubiert, bevor unterschiedliche Konzentrationen von Serotonin verabreicht werden. Die pHA2-Werte können daraus auf an sich bekannte Weise erhalten werden.
Die Verbindungen der Formel I können zur Verwendung als Serotonin-Receptor-Antagonisten, insbesondere bei der Behandlung von Schmerz, insbesondere Migräne, Cluster headache, einer trigeminalen Neuralgie sowie bei der Behandlung von Herz-Kreislauf-Störungen, beispielsweise zur Vorbeugung eines plötzlichen Todes, sowie als Antipsychotika verwendet werden.
Zur Erzielung der therapeutischen Wirkung sind tägliche Dosen von 0,5 bis 500 mg der Verbindungen der Formel I angezeigt, die zweckmäßigerweise 2 bis 4 mal täglich in Dosen von 0,2 bis 250 mg oder in Retardform verabreicht werden.
Die Verbindungen der Formel I zeigen überdies eine antiarrhythmische Wirkung, wie dies ihrer Serotonin-M-Receptor-antagonistischen Wirkung in Standardtests entnommen werden kann. Beispielsweise hemmen die Verbindungen eine Arrhythmie, die mit Hilfe von Norepinephrin bei anästhesierten Ratten hervorgerufen wird. In diesem Test werden Norepinephrininfusionen von 3 bis 10 Mikrogramm/Kilo Tierkörpergewicht gegeben, bis eine arrhythmische Phase mit Hilfe von EKG Messungen festgestellt wird, die länger als 10 Sekunden dauert -12-