Verfahren zur Herstellung eines neuen Isoxazolderivates
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines neuen Isoxazolderivates und von dessen Salzen.
Es wurde überraschenderweise gefunden, dass die bisher nicht bekannte a-Amino-3-hydroxy-5-isoxazol- essigsäure der Formel I,
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und ihre Salze schon in sehr geringen Dosen hemmend auf das Zentralnervensystem wirken. Insbesondere zeigen sie eine starke Narkosepotenzierung, Verminderung der Motilität, katatone und sedative Wirkungen, Hemmung des Tremorintrernors sowie antiemetische Wirkung. Sie eignen sich beispielsweise zur Behandlung von Schlafstörungen und von Erregungszuständen verschiedener Genese.
Zur Herstellung der a-Amino-3-hydroxy-5-isoxazolessigsäure setzt man einen reaktionsfähigen Ester des 5-(Hydroxymethyl)-3-isoxazolols der Formel II,
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bezüglich dessen -Hydroxylgruppe, mit einem Salz der Blausäure zum 3-Hydroxy-5-isoxazolacetonitril der Formel III,
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um, lässt auf dieses Brom einwirken, setzt das Bromierungsprodukt der Formel IV,
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mit Ammoniak um, wandelt das erhaltene a-Amino 3-hydroxy-5-isoxazolacetonitril der Formel IV
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durch Umsetzung mit Halogenwasserstoff und einem niedern Alkanol in den entsprechenden niedern Imino alkylester um und hydrolysiert diesen zur freien Säure der Formel 1.
Diese Hydrolyse kann beispielsweise durch Ad sorption der betr. Stoffe aus wässrigen Lösungen ihrer
Salze an Kationenaustauschern, wie z. B. Dowex 50,
WX-12, H-Form, erfolgen, wonach man vorzugs weise mit wässriger Ameisensäure eluiert und das ein gedampfte Eluat z. B. aus Wasser umkristallisiert.
Reaktionsfähige Ester des 5-(Hydroxymethyl)-3isoxazolols, wie z. B. das 5-Chlormethyl-3-isoxazolol, lassen sich beispielsweise mit Kalium- oder Natriumcyamid in einem niedern Alkanol oder Alkanon bei Raumtemperatur oder mässig erhöhter Temperatur umsetzen. Die Bromierung erfolgt vorzugsweise in Eisessig bei Raumtemperatur oder mässig erhöhter Temperatur unter Belichtung.
Überraschenderweise tritt diese Bromierung mehrheitlich in der a-Stellung ein und nicht in der bei 3-Isoxazololen zu erwartenden, leicht angreifbaren 4-Stellung. Zur Umsetzung mit dem erhaltenen a Brom-3-hydroxy ; 5-isoxazolacetonitril kann z. B. eine konz. wässrige oder eine alkanolische Ammoniaklösung bei Raumtemperatur oder schwach erhöhter Temperatur verwendet werden, wobei vorzugsweise ein Überschuss an Ammoniak verwendet wird, der zugleich als säurebindendes Mittel dienen kann.
Die a-Amino-3-hydroxy-5-isoxazolcarbonsäure und ihre Salze mit anorganischen und organischen Basen können oral, rektal oder parenteral, insbesondere intramuskulär verabreicht werden. Als Salze eignen sich zur therapeutischen Anwendung z. B. solche mit pharmakologisch unbedenklichen anorganischen und organischen Basen, d. h. mit Basen, die in den in Frage kommenden Dosierungen keine physiologische Eigenwirkung zeigen oder aber eine erwünschte Wirkung, z. B. bei parenteralen Applikationsformen insbesondere eine lokalanästhetische Wirkung, ausüben. Geeignete Salze sind z. B. Natrium-, Kalium-, Magnesium-, Calciumund Ammoniumsalze, sowie Salze mit ethylamin, Triäthylamin, Äthanolamin, Diäthanolamin, Diäthylaminoäthanol, Äthylendiamin, Benzylamin, Procain, Pyrrolidin, Piperidin, Morpholin, 1 -Äthylpieridin oder 2-Piperidinoäthanol.
Die täglichen Dosen der freien a-Amino-3-hydro- xy-5-isoxazolessigsäure oder von pharmakologisch unbedenklichen Salzen derselben zur hemmenden Beeinflussung des Zentralnervensystems bewegen sich vorzugsweise zwischen 5 und 50 mg für erwachsene Patienten. Geeignete Doseneinheitsformen, wie Dragees, Tabletten, Suppositorien oder Ampullen, enthalten vorzugsweise 2-25 mg der freien Säure oder eines pharmakologisch unbedenklichen Salzes derselben.
Doseneinheitsformen für die perorale Anwendung enthalten als Wirkstoff vorzugsweise zwischen 1 O/o und 90 /o der a-Amino-3-hydroxy-5-isoxazolessigsäufe oder eines pharmakologisch unbedenklichen Salzes derselben. Zu ihrer Herstellung kann man den Wirkstoff mit festen, pulverförmigen Trägerstoffen kombinieren; z. B. mit Lactose, Saccharose, Sorbit, Mannit; Stärken, wie Kartoffelstärke, Maisstärke oder Amylopektin, ferner Laminariapulver oder Citruspulpenpulver; Cellulosederivaten oder Gelatine, gegebenenfalls unter Zusatz von Gleitmitteln, wie Magnesium- oder Calciumstearat oder Polyäthylenglykolen (Carbowaxen) von geeigneten Molekulargewichten, zu Tabletten oder zu Dragee-Kernen. Letztere überzieht man beispielsweise mit konzentrierten Zuckerlösungen, welche z.
B. noch arabischen Gummi, Talk und'oder Titandioxyd enthalten können, oder z. B. mit einem in leichtflüchtigen organischen Lösungsmitteln oder Lösungsmittelgemischen gelösten Lack. Diesen Überzügen können Farbstoffe zugefügt werden, z. B. zur Kennzeichnung verschiedener Wirkstoffdosen.
Tabletten können beispielsweise in folgender Weise hergestellt werden:
10,0 g Hydrat der a-Amino-3-hydroxy-5-isoxazolessigsäure, 30,0 g Lactose und 5,0 g ungepresstes Ärosil (hochdisperse Kieselsäure) werden gemischt, die Mischung mit einer Lösung von 5,0 g Gelatine und 7,5 Glyzerin in destilliertem Wasser befeuchtet und durch ein Sieb granuliert. Das Granulat wird getrocknet, gesiebt und sorgfältig mit 3,5 g Kartoffelstärke, 3,5 g Talk und 0, 5 g Magnesiumstearat vermischt. Die Mischung wird zu 1000 Tabletten von je 65 mg Gewicht und 10 mg Wirkstoffgehalt (Hydrat) gepresst.
Als Doseneinheitsformen für die rektale Anwendung kommen z. B. Suppositorien, welche aus einer Kombination des Wirkstoffes oder eines geeigneten Salzes desselben mit einer Neutralfettgrundlage bestehen, oder auch Gelatine-Rektalkapseln, welche eine Kombination des Wirkstoffes oder eines geeigneten Salzes desselben mit Polyäthylengiykolen (Carbowaxen) von geeignetem Molekulargewicht enthalten, in Betracht.
Ampullen zur parenteralen, insbesondere intramuskulären Verabreichung enthalten vorzugsweise ein wasserlösliches Salz der a-Amino-3-hydroxy-5-isoxazoles- sigsäure in einer Konzentration von vorzugsweise 0,5-5 0/o, gegebenenfalls zusammen mit geeigneten Stabilisierungsmitteln und Puffersubstanzen, in wässriger Lösung.
Das nachfolgende Beispiel erläutert die Durchführung der erfindungsgemässen Reaktionsfolge näher, soll jedoch den Umfang der Erfindung in keiner Weise beschränken. Die Temperaturen sind in Celsiusgraden angegeben.
Beispiel a) 2,7 ml abs. Methanol werden bei 0 mit trockenem Chlorwasserstoff gesättigt. Dazu wird eine Mischung von 10,0 g > y-Chloracetessigester (hergestellt nach C. D. Hurd & J. L. Abernethy, J. Amer. Chem.
Soc. 62, 1147 (1940)), 20,0 g Orthoameisensäuremethylester und 13 g abs. Methanol gegeben. Die Mischung wird unter Wasserausschluss 4 Stunden am Rückfluss gekocht. Das noch heisse Reaktionsgemisch giesst man unter Rühren auf 200 ml Eiswasser, stellt mit 30 O/o Natronlauge sofort auf pH 8 und extrahiert viermal mit Äther. Der Atherextrakt wird über Magne siumsulfat getrocknet.
Nach Abdampfen des Äthers gewinnt man aus dem zurückbleibenden Ö1 an einer 5 cm-Vigreuxkolonne eine bei 11Torr zwischen 101" und 103 siedende Hauptfraktion, welche mit wässeriger FeCl1-Lösung nicht reagiert. b) Eine Lösung von 35,0 g Hydroxylaminhydrochlorid (0,5 Mol) in 210 ml heissem abs. Methanol wird kurz im Eisbad gekühlt und unter Rühren in Stickstoffatmosphäre so mit einer Lösung von 42 g Kaliumhydroxyd (0,75 g Mol) in 155 ml abs. Methanol versetzt, dass die Temperatur der Reaktionslösung nicht über 200 steigt. Nach beendeter Alkalizugabe wird während 5 Minuten im Eisbad weitergerührt, dann die Mischung durch eine Glasfritte abgesaugt und das Nutschgut mit wenig Methanol nachgewaschen.
Zum Filtrat wird sofort eine Lösung von 35, 9 g 4-Chlor-3, 3-dimethoxy-buttersäureäthylester in 20 ml Methanol gegeben und unter Stickstoff 96 Stunden bei Raumtemperatur stehengelassen. Nach einigen Stunden erfolgt geringe Kristallausscheidung (KC1). Die Reak tionslösung wird im Vakuum eingedampft; der Rückstand in der doppelten Menge Wasser gelöst und an einer Anionen-A;ustauscher-Säule (Dowex OR) aufgetrennt. Die Säule wird mit Wasser neutral gewaschen, hierauf mit 2-n. Essigsäure eluiert. An der Spitze der Säurezone tritt das Eluat kurz alkalisch aus, gegen Ende dieser alkalischen Fraktion wird der FeCl1-Test positiv (weinrot).
Das FeC1,-positive Eluat wird aufgefangen und im Vakuum bei 40 eingedampft. Der hellgelbe kristalline Rückstand wird fünfmal mit Wasser im Vakuum abgedampft, bis es von Essigsäure frei ist, dann bei 40"/0,5 Torr während 12 Stunden getrocknet.
Die erhaltene hellgelbe, rohe 4-Chlor-3,3-dimethoxy- hydroxambuttersäure ist in Methanol vollständig löslich, Smp. 107-110 .
Zur Analyse wird dreimal aus Aceton umkristallisiert, hierauf bei 120 /10-5 Torr im Kugelrohr sublimiert. Das weisse Sublimat hat einen Smp. von 129-131"; Sintern ab 124 . c) 5,0 g rohe 4-Chior-3,3-dimethoxy-hydroxambut- tersäure in 130 ml Eisessig werden unter Magnetrührung erst bei Raumtemperatur, dann bei 0 mit trockenem Chlorwasserstoff gesättigt und hierauf bei Raumtemperatur 16 Stunden stehengelassen. Die hellbraune Lösung wird bei 40 im Vakuum eingedampft und der Rückstand dreimal mit Wasser versetzt und im Vakuum eingedampft.
Das so erhaltene gelbe, kristalline Produkt wird zweimal mit je 130 ml Ather warm extrahiert, die gelbe Ätherlösung filtriert und eingedampft, wonach hellgelbe Nadeln vom Smp. 90-95 zurückbleiben. Das noch nicht ganz reine Produkt ist instabil. Eine Reinigung kann durch vorsichtiges Umkristallisieren aus Tetrachlorkohlenstoff oder Aceton oder durch Hochvakuumsublimation (in kleinen Portionen) erzielt werden.
Das reine 5-Chlormethyl-3-isoxazolol ist wesentlich stabiler: weisse Nadeln vom Smp. 97-101 (Sintern ab ca. 80 ). Stark saure Reaktion in wässriger Lösung. d) 2 g 5-Chlormethyl-3-isoxazolol, gelöst in 10 mol 50 0/obigem Äthanol, werden mit einer Lösung von 2 g Kaliumcyanid in 10 ml 50 0/obigem Äthanol versetzt und während 24 Stunden bei Raumtemperatur stehengelassen. Hierauf säuert man das Reaktionsgemisch mit 2-n.
Schwefelsäure an und dampft es im Vakuum zur Trokkene ein. Der Rückstand wird mit Äthanol ausgezogen, der Extrakt mit Tierkohle entfärbt und das 3-Hydroxy5-isoxazolacetonitril durch Einengen und Kühlen zur Kristallisation gebracht. Es kann direkt weiterverwendet werden. Nach Reinigung durch Sublimation im HochW vakuum schmilzt es bei 169-171 . e) 500 mg des obigen Nitrils in 25 ml Eisessig werden mit 646 mg Brom, gelöst in 32 ml Eisessig, versetzt und die Mischung unter Belichtung mit einer Wolframlampe (60 Watt) bei Raumtemperatur bis zur Entfärbung stehengelassen. Nach dem Eindampfen im Vakuum wird der Rückstand mit Chloroform-Aceton (1:1) an einer Säule aus Kieselgel (Mallinckrodt) chromatographiert.
Dabeiwird eine kristallisierte Fraktion erhalten, die nach IR.- und NMR.-Spektren und Analyse das a-Brom-3-hydroxy-5-isoxazolacetonitril, verunreinigt durch 4-Brom-3-hydroxy-5-isoxazolaceto- nitril, enthält. Das Rohprodukt wird zweckmässig ohne Reinigung weiterumgesetzt. f) 500 mg rohes a-Brom-3-hydroxy-5-isoxazolace- tonitril werden mit 10 mg konz. wässriger Ammoniaklösung übergossen, die Lösung ca. 14 Stunden stehengelassen und dann im Vakuum eingedampft, wobei das rohe a-Amino-3-hydroxy-5-isoxazolacetonitril erhalten wird.
g) Das nach f) erhaltene rohe Nitril wird 5 Stunden unter Hochvakuum bei Raumtemperatur getrocknet, dann mit 5 ml gesättigter äthanolischer Chlorwasser stofflösung versetzt, die Lösung 24 Stunden bei Raumtemperatur stehengelassen und dann im Vakuum eingedampft, wobei ein Gemisch von -Amino-3-hydroxy5-isoxazolessigsäure-iminoäthylester-hydrochlorid und Ammoniumchlorid zurückbleibt. h) Das nach g) erhaltene Gemisch von Iminoesterhydrochlorid und Ammoniumchlorid wird in wenig Wasser gelöst und an einer Säule eines Kationen-Austauschers (Dowex 50, WX-12, H-Form, 50-100 mesh, mit verdünnter Salzsäure vorbehandelt und mit Wasser neutral gewaschen) adsorbiert. Mit 2-n. Ameisensäure wird direkt die a-Amino-3-hydroxy-5-isoxazolessig- säure eluiert.
Die ameisensaure Lösung derselben wird unter Wasserstrahlvakuum rasch, aber schonend eingedampft, um die Decarboxylierung zu vermeiden. Der Rückstand wird aus Wasser umkristallisiert, wobei die vorgenannte Säure als Hydrat vom Smp. 144-145 erhalten wird.
Verwendet man bei g) anstelle äthanolischer methanolische Chlorwasserstofflösung, so erhält man in analoger Weise das Hydrochlorid des a-Amino-3-hydroxy-5-isoxazolessigsäuremethylesters, Smp. 152-153 (Zers.), Nadeln aus Methanol-Äther. Charakteristische Daten dieses Methylesters sind:
Gelbbraune Färbung beim Besprühen mit Ninhydrin, Rf 0,41, Wanderung in der Papierelektrophorese 35 mm/h.