Verfahren zur Herstellung von neuen Illlidazolidinonderivaten Die vorliegende Erfindung bett ein Verfahren zur Herstellung neuer Imidazohtionderivate.
Imidazolidinonderivate der allgemeinen Formel I,
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in welcher n 2 oder 3 bedeutet, sowie ihre Additionssalze mit anorganischen oder organischen Säuren sind bis jetzt nicht bekannt geworden.
Wie nun gefunden wurde, besitzen solche Verbindungen - insbesondere das 1- [2-[4-(4,5-Dihydro-thieno[2,3-b] [l]benzo-thiepin-4-yl)-1-piperazinyl] - äthyl] -3-methyl-2-imidazolidinon - sowie ihre Salze wertvolle pharmakologische Eigenschaften und einen hohen therapeutischen Index. Sie wirken bei peroraler, rektaler oder parenteraler Verabreichung zentraldämpfend, z. B. vermindern sie die Motilität und potenzieren die Narkose.
Ferner weisen sie auch antiemetische, sympathicolytische, hypotherme und katatone Wirkung auf. Wirkungsqualitäten, welche durch ausgewählte Standardversuche [vgl. R. Domenjoz und W. Theobald, Arch.
Int. Pharmacodyn. 120, 450 (1959)] erfasst werden können, charakterisieren die Verbindungen als geeignet zur Behandlung von Schizophrenie, Spannungs- und Erregungszuständen und Hyperemesis.
Zur erfindungsgemässen Herstellung einer Verbindung der allgemeinen Formel I setzt man einen reaktionsfähigen Ester einer Verbindung der allgemeinen Formel II,
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in welcher n die unter Formel 1 angegebene Bedeutung hat, mit dem 4(1 Piperazinyl)-4,5-dihydro thieno [2,3-b] [1]benzothiepin, oder mit einem Alkalimetallderivat dieser Verbindung, um und führt gegebenenfalls das Reaktionsprodukt mit einer anorganischen oder organischen Säure in ein Additionssalz über.
Geeignete reaktionsfähige Ester der Verbindungen der allgemeinen Formel II sind beispielsweise Halogenide, wie Chloride oder Bromide, ferner Sulfonsäureester, z. B. der Methansulfonsäureester oder der o- oder p-Toluolsulfonsäureester.
Diese Ester werden mit dem 4-(1-Piperazinyl)-4,5-dihydro thieno [2,3-b] [1]benzothiepin vorzugsweise in Gegenwart eines Lösungsmittels umgesetzt. Geeignete Lösungsmittel sind solche, die unter den Reaktionsbedingungen inert sind, beispielsweise Kohlenwasserstoffe, wie Benzol oder Toluol, Halogenkohlenwasserstoffe, wie Chloroform, ätherartige Flüssigkeiten, wie Äther oder Dioxan, niedere Alkanone, wie Aceton oder Methyläthylketon, sowie Phosphorsäureamide, z.B. das Hexameth'ylphosphorsäuretri amid.
Bei der erfindungsgemässen Umsetzung von einem Moläquivalent reaktionsfähigem Ester mit einem Mol äquivalent freier Base wird ein Moläquivalent Säure abgespalten. Diese Säure kann an überschüssiges 4-(1-Piperazinyl)-4,5-dihydro thieno[2,3-b] [l]benzothiepin oder auch an das dibasische Reaktionsprodukt gebunden werden. Vorzugsweise setzt man aber dem Reaktionsgemisch ein säurebindendes Mittel zu. Geeignete säurebindende Mittel sind beispielsweise Alkalimetallcarbonate, wie Natrium- oder Kaliumcarbonat, ferner tertiäre organische Basen, wie z. B. Pyridin, Triäthylamin oder insbesondere N,N-Diisopropyl-äthylamin.
Überschüssige tertiäre Basen können auch als Lösungsmittel eingesetzt werden.
Verwendet man bei der erfindungsgemässen Reaktion anstelle von 4-(1 -Piperazinyl)-4,5-dihydrothieno [2,3-b] [1]benzothiepin ein Alkalimetallderivat dieser Verbindung, z. B. ein Natrium-, Kalium- oder Lithiumderivat, so ist es vorteilhaft, die Reaktion in einem Kohlenwasserstoff, z. B.
in Benzol oder Toluol, durchzuführen.
Von den Ausgangsstoffen, die unter die reaktionsfähigen Ester von Hydroxyverbindungen der allgemeinen Formel II fallen, ist das 1 (2-Chlor-äthyl)-3-methyl- 2-imid azolidinon bekannt. Weitere Verbindungen von diesem Typus können analog hergestellt werden. Die zweite Reaktionskomponente, das 4-(1-Piperazinyl)-4,5-dihydrothieno[2,3-b] [1]benzothiepin ist z. B. wie folgt herstellbar:
Man geht von 4-Chlor-4,5-dihydro thieno[2,3-b] [1] benzothiepin aus und setzt dieses in Benzol mit 1-Piperazincarbonsäureäthylester zum 4-(4,5-Dihydro-thieno [2,3-b] [1] benzothiepin-4-yl)-1-piperazin- carbonsäureäthylester um, den man mit Hilfe von Kaliumhy < froxid in Äthanol hydrolysiert und decarboxyiiert.
Nach einem zweiten erfindungsgemässen Verfahren setzt man eine Verbindung der allgemeinen Formel III,
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in welcher n die unter Formel I angegebene Bedeutung hat, oder ein Alkalimetallderivat einer solchen Verbindung, mit einem reaktionsfährigen Ester des 4-Hydroxy-4,54hydro thieno[2,3-b] [1]benzothiepin um und führt gegebenenfalls das Reaktionsprodukt mit einer anorganischen oder organischen Säure in ein Additionssalz über.
Geeignete Alkalimetallderivate von Verbindungen der allgemeinen Formel III sind beispielsweise Natrium-, Kalium- oder Lithiumderivate. Als reaktionsfähige Ester des 4-Hydroxy-4,5-dihydrothieno [2,3-b] [1]benzothiepin eignen sich z.B. Halogenide, wie Chloride oder Bromide, weiter Sulfonsäureester, wie der Methansulfonsäureester oder der o- oder p-Toluolsulfonsäureester.
Die erfindungsgemässe Umsetzung der freien Basen der allgemeinen Formel III, oder ihrer Alkalimetallderivate, mit den reaktionsfähigen Estern des 4-Hydroxy-4,5-dihydrothieno [2,3-b] [1]benzothiepin können in denselben Lösungsmitteln vorgenommen werden wie beim ersten Verfahren.
Werden für die Umsetzung die freien Basen eingesetzt, so können auch dieselben säurebindenden Mittel verwendet werden.
Die Ausgangsstoffe der allgemeinen Formel III sind in der Literatur beschrieben. Ferner ist das 4-Chlor-4,5-dihydro-thieno [2,3-b] [1]benzothiepin, das ein Beispiel für die zweite Reaktionskomponente ist, ebenfalls bekannt. Das entsprechende 4-Brom-4,5-dihydrothieno[2,3-b] [1]benzothiepin kann analog hergestellt werden.
Die nach den erfindungsgemässen Verfahren erhaltenen VerbindUngen der allgemeinen Formel I werden anschliessend gewünschtenfalls in üblicher Weise in ihre Additionssalze mit anorganischen und organischen Säuren übergeführt. Beispielsweise versetzt man eine Lösung einer Verbindung der allgemeinen Formel I mit einem organischen Lösungsmittel mit der als Salzkomponente gewünschten Säure oder mit einer Lösung derselben. Vorzugsweise wählt man für die Umsetzung organische Lösungsmittel, in denen das entstehende Salz schwer löslich ist, damit es durch Filtration abgetrennt werden kann. Solche Lösungsmittel sind z. B.
Methanol, Aceton, Methyläthylketon, Aceton-Athanol, Methanol-Äther oder Äthanol-Äther.
Zur Verwendung als Arzneistoffe können anstelle freier Basen pharmazeutisch annehmbare Säureadditionssalze eingesetzt werden, d. h. Salze mit solchen Säuren, deren Anionen bei den in Frage kommenden Dosierungen nicht toxisch sind. Ferner ist es von Vorteil, wenn die als Arzneistoffe zu verwendenden Salze gut kristallisierbar und nicht oder wenig hygroskopisch sind. Zur Salzbildung mit Verbindungen der allgemeinen Formel I können z. B. die Chlorwasserstoffsäure, Bromwasserstoffsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, Methansulfonsäure, Äthansulfonsäure, ss-Hydroxyäthansulfonsäure, Essigsäure, Äpfelsäure, Weinsäure, Citronensäure, Milchsäure, Oxalsäure, Bernsteinsäure, Fumarsäure, Maleinsäure, Benzoesäure, Salicylsäure, Phenylessigsäure, Mandelsäure und Embonsäure verwendet werden.
Die neuen Wirkstoffe werden, wie weiter vorne erwähnt, peroral, rektal oder parenteral Patienten verabreicht. Die täglichen Dosen der freien Basen oder von pharmazeutisch annehmbaren Salzen derselben bewegen sich zwischen 2-800 mg. Geeignete Doseneinheitsformen, wie Dragees, Tabletten, Kapseln, Suppositorien oder Ampullen, enthalten vorzugsweise 2-200 mg eines erfindungsgemässen Wirkstoffes oder eines pharmazeutisch annehmbaren Salzes desselben.
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Herstellung der neuen Verbindungen der allgemeinen Formel I und von bisher nicht beschriebenen Zwischenprodukten näher, sollen jedoch den Umfang der Erfindung in keiner Weise beschränken. Die Temperaturen sind in Celsiusgraden angegeben.
Beispiel 1 a) 14,6 g (0,05 Mol) 1-(4,5-Dihydro-thieno [2,3-b] [1]benzo thiepin-4-yl)-piperazin werden in 100 ml Methyläthylketon gelöst. Zu dieser Lösung fügt man 13,8 g (0,1 Mol) Kaliumcarbonat und tropft zum Reaktionsgemisch bei 40-50 10,0 g (0,06 Mol) 1-(2rChlor-äthy1)-3-methyl-2-imidazoliditlon. Das Gemisch wird unter gutem Rühren 20 Stunden unter Rücktisiss gekocht. Das Rohprodukt kristallisiert lang sam aus. Man kühlt die Suspension auf -100 ab. Dann saugt man den Niederschlag ab, suspendiert ihn in Wasser, rührt die Suspension, nutscht das Rohprodukt ab und kristallisiert es aus viel Aceton um.
Das erhaltene 1-[2-[4-(4,5-Dihydro-thieno[2,3-b] [1] benzothiepin-4-yl)- 1 -piperazinyl] - äthyl] -3-methyl-2-imidazolidinon schmilzt bei 180-182".
14,0 g der erhaltenen Base werden in 100 ml heissem Äthanol gelöst und mit 2 Moläquivalent äthanolischer Salzsäure neutralisiert; man fügt 50ml Essigsäureäthylester zu und kühlt das Gemisch auf -5 . Das auskristallisierte Hydrochlorid wird abgesaugt, mit wenig kaltem Athanol gewaschen, bei 1000 im Vakuum getrocknet und aus abs. Äthanol umkristallisiert. Das Hydrochlorid des 1-[2- [4-(4,5-Dihydro-thieno[2,3-b] [1]benzothiepin-4-yl)- 1-piperazinyl] äthyl] -3-methyl-2-imidazolidinon schmilzt bei 2100.
Zur Bildung des Bisrmethansulfonat Salzes werden 10,7 g (0,025 Mol) der Base in einem Gemisch von 20ml Benzol und 20 ml Methyläthylketon heiss gelöst und mit einer Lösung von 4,8 g (0,05 Mol) Methansulfonsäure in 10 ml Methyläthylketon versetzt. Nach Zugabe von 50ml absolutem Diäthyläther wird das auskristallisierte Produkt abfiltriert und aus Äthylalkoholl Essigsäureäthylester umkristallisiert. Das reine 1- [2-[4-(4,5-Dihydro-thieno [2,3-b] [1]benzothiepin-4-yl)-1-piperazinyl] - äthyl] -3-methyl-2-imidazolidinon-bismethansulfonat schmilzt bei 182-184 .
Die Ausgangsverbindung, das 1-(4,5-Dihydro-thieno[2,3-b] [1] benzothiepin-4-yl)-piperazin, wird wie folgt hergestellt: b) 12,6 g (0,05 Mol) 4-Chlor-thieno[2,3-b][1]benzothiepin werden in eine Lösung von 23,6 g (0,15 Mol) 1-Piperazincarbonsäureäthylester in 20 ml Benzol eingetragen. Das Gemisch wird 5 Stunden unter Rückfluss gekocht, in 200ml Wasser und 5ml konz.
Natronlauge aufgenommen und mit Äther-Methvlen chlorid (2:1) extrahiert. Man wäscht die organische Phase viermal mit Wasser, trocknet sie über Magnesiumsulfat und dampft sie im Vakuum ein. Der erhaltene, rohe 4-(4,5-Dihydro-thieno[2,3-b] [1]benzothiepin-4-yl)-1-piperazin carbonsäureester schmilzt bei 118-1250, die reine Verbindung nach Umkristallisieren aus Isopropanol/Petroläther bei 136-1380.
c) 10,4 g (0,0278 Mol) des nach b) erhaltenen Esters werden in eine Lösung von 18 g (0,316 Mol) Kaliumhydroxid in 100 ml abs. Äthanol eingetragen.
Das Gemisch wird 12 Stunden unter Rückfluss gekocht, mit 50 ml Wasser verdünnt, das Äthanol im Vakuum abgedampft und der Rückstand mit Ather- Methylenchlorid (2:1) extrahiert. Man trocknet die organische Phase über Magnesiumsulfat und dampft sie im Vakuum ein. Der Rückstand wird aus Ligroin Essigsäureäthylester umkristallisiert, wonach das 1-(4,5-Dihydro-thieno[2,3-b] [1] benzothiepin-4-yl)-piperazin bei 126-128 schmilzt.
Das gleiche Endprodukt kann auch wie folgt erhalten werden: d) 10,6 g (0,05 Mol) 1-[2-(1-Piperazinyl)-äthyl]-3-methyl- 2-imidazolidinon werden in 50 ml absolutem Benzol gelöst und bei 0 tropfenweise mit einer Lösung von 3,2 g (0,05 Mol) Butyllithium in Hexan versetzt. Das Reaktionsgemisch wird auf Raumtemperatur gebracht und 1 Stunde bei 400 gerührt. Nach erneuter Abkühlung auf 0 wird eine Lösung von 12,6 g (0,05 Mol) 4-Chlor-4,5-dihydrothieno[2,3-b] [1]benzothiepin in 40ml absolutem Benzol im Verlaufe von 30 mini ten zugetropft. Das Reaktionsgemisch wird im Verlaufe von einer Stunde auf Raumtemperatur erwärmt und anschliessend 4 Stunden unter Rückfluss gekocht. Das Gemisch wird dann in 200 ml Eiswasser gegossen, mit 25 ml 2-n.
Natronlauge versetzt und mit Benzol ausgeschüttelt. Die vereinigten benzolischen Extrakte werden mit 200ml einer 1-mol. Methansulfonsäurelösung ausgeschüttelt, und die saure wässrige Phase wird dann mit konz. Natronlauge alkalisch gestellt und wiederum mit Benzol ausgezogen. Die erhaltenen benzolischen Extrakte werden mit Wasser gewaschen, über Magnesiumsulfat getrocknet und im Vakuum vom Lösungsmittel befreit.
Der erhaltene Rückstand wird aus Benzol/Petrol äther umkristallisiert. Das reine 1-[2-[4-(4,5-Dihydro-thieno[2,3-b] [1]benzothiepin-4-yl)-1-piperazinyl] äthyl] -3-methyl-2-imidazolidinon schmilzt bei 180-182 .
Zum gleichen Endprodukt führt ebenfalls die foIgende Umsetzung: e) 11,7g (0,05 Mol) 4Hydroxy-4,5-dihydro-thieno [2,3-b] [1]benzothiepin und 4,75 g (0,06 Mol) Pyridin werden in 50 ml absolu- tem Toluol gelöst und tropfenweise bei -100 mit einer Lösung von 5,7 g (0,05 Mol) Methansulfonsäurechlorid in 10 ml absolutem Toluol im Verlaufe von 30 Minuten versetzt. Das Gemisch wird 2 Stunden bei -10 gerührt und alsdann bei 0 einer Lösung von 21,2 g (0,1 Mol) 1 - [2-( 1 -Piperazinyi)-äthyl]- 3-methyl-2-imidazolidinon in 50 ml absolutem Benzol zugetropft. Das Reaktionsgemisch wird dann im Verlaufe von 1 Stunde auf Raumtemperatur erwärmt und anschliessend 4 Stunden unter Rückfluss gekocht.
Das Gemisch wird in 200 ml Eiswasser gegossen und wie unter b) beschrieben weiter aufgearbeitet. Das erhaltene 1-[2-[4-(4,5-Dihydrothieno[2,3-b] [1] benzothiepin-4-yl)-1-piperazinyl] - äthyl] -3-methyl-2-imidazolidinon ist mit dem unter a) und b) erhaltenen Produkt identisch und schmilzt bei 180-182".
Beispiel 2
25,0 g (0,1 Mol) 4-Chlor-4,5-dihydro-thieno[2,3-b] [1] benzothiepin werden in 50 ml Hexamethyl-phosphorsäuretriamid gelöst. Man tropft zu dieser Lösung 42,0 g (0,2 Mol) 1 [2-(1-Piperazinyl)-äthyl3-methyl-2-imidazolidinon in 50 ml abs. Benzol, erwärmt die Lösung 20 Stunden auf 800, kühlt sie auf 200 ab und giesst sie auf Eis.
Man extrahiert das Reaktionsgemisch mit Essigsäure äthylester und schüttelt die organische Phase sechsmal mit 2-n. Salzsäure aus. Die klaren, sauren Lösungen werden mit konz. Ammoniak alkalisch gestellt, die ausgefallenen Kristalle abgesaugt, mit Wasser gewaschen und aus viel Aceton umkristallisiert. Das erhaltene 1-[2-[4-(4,5-Dihydro-thieno[2,3-b] [1] benzothiepin-4-yl)-1-piperazinyl] -äthyl] 3-methyl-2-imidazolidinon schmilzt bei 180-1820.
Beispiel 3
9,5 g (0,03 Mol) 1-(4,5-Dihydro-thieno[2,3-b] [1] benzo- thiepin-4-yl)-piperazin werden mit 6,35 g (0,036 Mol) 1-(3 -Chlorpropyl)-3-methyl2-imidazolidinon und 8,3 g (0,06 Mol) Kaliumcarbonat 36 Stunden in 70 ml Diätltylketon unter Rückituss gekocht Dann giesst man das Reaktionsgemisch auf 200 ml Eiswasser, fügt 40 ml 2-n. Natronlauge zu und extrahiert das Gemisch mit Chloroform. Man wäscht den organischen Extrakt mit Wasser, trocknet ihn über Magnesiumsulfat und dampft ihn im Vakuum ein.
Die rohe Base wird in 50 ml Aceton gelöst und die Acetonlösung mit ätherischer Salzsäure bis zur kongosauren Reaktion versetzt. Man filtriert das rohe Dihy drochlorid, das ausfällt, ab, wäscht es mit Aceton sowie Äther und trocknet es im Vakuum. Umkristallisieren des Rohproduktes aus 96 0/obigem Äilanol-Äther liefert das reine 1-[3-[4-(4,5-Dihydro-thieno[2,3-b] [1] benzothiepin-4-yl)-1-piperazinyl] propyl]-3-methyl-2-imidazolidinon- dihydrochlorid vom Smp. 189-192".