CH652725A5

CH652725A5 - Zwischenprodukte fuer die herstellung eines vitamin d(3)-derivates.

Info

Publication number: CH652725A5
Application number: CH1134/85A
Authority: CH
Inventors: Luca Hector F De; Yoko Tanaka; Nobuo Ikekawa; Yoshiro Kobayashi
Original assignee: Wisconsin Alumni Res Found
Priority date: 1980-02-04
Filing date: 1981-01-13
Publication date: 1985-11-29
Also published as: IL61930A; GB2068382A; IT8119459A0; IT1194789B; IL61930A0; IE50815B1; GB2068382B; DK436981A; AU544294B2; AU6684681A; US4248791A; GB2082586B; FR2477145B1; CH651295A5; BE887344A; GB2082586A; FR2477145A1; IE810196L; NZ196039A; WO1981002298A1

Description

Die Erfindung betrifft Zwischenprodukte für die Herstellung einer Verbindung mit Vitamin D-artiger Wirksamkeit.

Vitamin D3 ist ein bekanntes Mittel zur Bekämpfung der Calcium- und Phosphor-Homöostase. Beim normalen Tier oder Menschen ist es bekannt, dass diese Verbindung den intestinalen Calciumtransport und die Knochen-Calcium-mobilisierung stimuliert und wirksam zur Verhinderung von Rachitis ist.

Es ist auch bekannt, dass, um wirksam zu sein, Vitamin D3 in vivo in seine hydroxylierten Formen umgewandelt werden muss. Beispielsweise wird das Vitamin zuerst in der Leber unter Bildung von 25-Hydroxy-Vitamin D3 hydroxyliertund weiter in der Niere hydroxyliert unter Bildung von la, 25-Dihydroxy-Vitamin D3 oder 24,25-Dihydroxy-Vitamin D3. Die la-hydroxylierte Form des Vitamins wird im allgemeinen als die physiologisch aktive oder hormonale Form des Vitamins und als verantwortlich dafür angesehen, was als Vitamin D-artige Wirksamkeiten bezeichnet wird, wie die Steigerung der intestinalen Absorption von Calcium und Phosphat, die Mobilisierung von Knochenmineral und die Zurückhaltung von Calcium in den Nieren.

Stand der Technik

Seit der Entdeckung biologisch aktiver Metaboliten von Vitamin D bestand ein grosses Interesse an der Herstellung von Strukturanalogen dieser Metaboliten, da derartige Ver-4» bindungen brauchbare therapeutische Mittel zur Behandlung von Erkrankungen darstellen können, die aus Störungen des Calcium-Metabolismus resultieren. Es wurden verschiedene Vitamin D-artige Verbindungen synthetisch hergestellt.

Vergi. z.B. die US-Patente Nr. 3 741 996, gerichtet auf 4s la-Hydroxycholecalciferol; 3 907 843, gerichtet auf la-Hydroxyergocalciferol; 3 786 062, gerichtet auf 22-Dehydro-25-hydroxycholecalciferol; 3 906 014, gerichtet auf 3-Desoxy-la-hydroxycholecalciferol; und 4 069 321, gerichtet auf die Herstellung verschiedener Seitenketten-fluo-so rierter Vitamin D3-Derivate und Seitenketten-fluorierter Dihydrotachysterol-Analoger.

Darstellung der Erfindung

Es wurde ein neues Vitamin D3-Derivat hergestellt, das ss eine ausgezeichnete Vitamin D-artige Wirksamkeit aufweist, gemessen an seiner Fähigkeit zur Stimulierung des Calcium-transports in dem Intestinaltrakt, an seiner Fähigkeit, Calcium aus Knochen zu mobilisieren (Zunahme des Serumcal-ciumspiegels) und an seiner anti-rachitischen Wirksamkeit, 60 gemessen am Ratten-Linien-Test. Eine derartige Verbindung könnte daher als ein Ersatz für Vitamin D in seinen verschiedenen bekannten Anwendungen dienen und wäre geeignet zur Behandlung verschiedener metabolischer Knochenerkrankungen.

65 Dieses Derivat wurde identifiziert als 25-Hydroxy-26,26,26,27,27,27-hexafluorcholecalciferol(25-Hydroxy-26,26,26,27,27,27-hexafluorvitamin D3 oder 25-OH-26,27-F6-Ds).

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Die Herstellung der oben bezeichneten Erfindung erfolgt über die Verbindungen gemäss den Ansprüchen 1 und 4.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

Die neue Verbindung wurde nach der folgenden Beschreibung und dem abgekürzten Schema unter Verwendung der erfindungsgemässen Zwischenprodukte synthetisch hergestellt.

Das Ausgangsmaterial für das Verfahren, nämlich

3ß-Hydroxychol-5-en-24-ol-tetrahydropyranyläther (1) ist leicht erhältlich durch Behandeln von handelsüblicher Cholensäure oder Cholensäureestern. Beispielsweise durch Umwandeln der Cholensäure oder von Cholensäureester in s das 3-Tetrahydropyranyl-Derivat, gefolgt von der Reduktion der Säure- oder Esterfunktion mit einem Metallhydrid, wie Lithiumaluminiumhydrid, wobei alle diese Verfahrensweisen bekannt sind.

THPO

THPo

• CF,

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Synthese von 25-Hydroxy-26,26,26,27,27,27-hexafluor-vitamin D3 unter Verwendung der erfindungsgemässen Verbindungen.

3ß-Hydroxychol-5-enyl-24-bromid-tetrahydropyranyl-äther (2)

Zu einer Lösung von 3ß-Hydroxychol-5-en-24-ol-tetrahy-dropyranyläther (1) (1,4 g, 3,15 mMol) in Tetrahydrofuran (THF) (15 ml) wurde eine Hexanlösung von n-Butyllithium (3,5 mMol) bei -78°C gefügt. Nach 5-minütigem Rühren wurde p-Toluolsulfonylchlorid (670 mg, 3,5 mMol) in THF (5 ml) zugesetzt, und das Gemisch wurde 1 Stunde gerührt. Die Reaktionsmischung wurde auf Eis-Wasser gegossen und mit Methylenchlorid extrahiert. Nach dem Waschen mit Wasser und Trocknen über MgSCk wurde das Lösungsmittel durch Verdampfen entfernt. Der Rückstand wurde in einem Gemisch von THF (15 ml) und Aceton (15 ml) gelöst und wurde anschliessend zu Lithiumbromid (3,0 g) gefügt. Nach 2-stündigem Rückfluss wurde die Ausfällung durch Filtrieren entfernt, und das Filtrat wurde an einer Siliciumdioxidgel-Säule chromatographiert. Das Eluieren mit Methylenchlorid ergab 2 (1,414 g, 88%), F117 bis 119° (als Methanol-Aceton).

Analyse: C29H47ChBr

Ber.: C 68,62; Gef.: C 68,84;

H 9,33 H 9,43

3ß-Acetoxy-26,26,26,27,27,27-hexafluor-25-hydroxycho-lest-5-en (4)

Eine Suspension von Kalium (150 mg) und Magnesiumchlorid (200 mg) in THF (5 ml) wurde 2 Stunden unter Argon unter Rückfluss gehalten und anschliessend auf Raumtemperatur gekühlt. Das Bromid 2 (254 mg, 0,5 mMol) in THF (5 ml) wurde zugesetzt, und das Gemisch wurde 2 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Unter Kühlen mit Trockeneis/ Aceton wurde ein Überschuss an Hexafluoraceton-Gas eingeführt, und das Gemisch wurde 15 Minuten gerührt; Methanol (5 ml) wurde zugesetzt, und das Gemisch wurde 10 Minuten bei Raumtemperatur gerührt. Nach dem Zusatz von verdünntem HCl wurde das Reaktionsgemisch mit Äther extrahiert. Der Extrakt wurde an einer Siliciumdioxidgel-Säule chromatographiert. Aus dem Eluat mit Benzol-Äther (30:1) erhielt man das Hexafluorid 3 (48 mg, 16%), MS, m/e 510

(M

-Q.

492,477,255; NMR (CDCb) 8,0,68 (s, C-18), 0,94 (d, J=6 Hz, C-21), 1,00 (s, C-19), 3,88 (m, C-3), 3,48

(m-1 "Q. >■

3,88 (m, C-3), 4,72

'■"'Q-o-''

5,32 (m, C-6).

Das Hexafluorid 3 wurde in Methanol (3 ml) und Methylenchlorid (3 ml) gelöst und wurde mit p-Toluolsulfonsäure (10 mg) versetzt unter Bildung der entsprechenden 3-Hydro-xyverbindungen. Das Gemisch wurde 2 Stunden bei Raumtemperatur gerührt und anschliessend unter Vakuum konzentriert. Der Rückstand wurde in Methylenchlorid (2 ml) gelöst, mit Essigsäureanhydrid (1 ml) und Pyridin (1 ml) 16 Stunden gerührt. Das Produkt wurde an einer Siliciumdioxidgel-Säule gereinigt unter Bildung von 28 mg des 3-Acetats 4, F165 bis 166°; MS, m/e 492 (M+ -AcOH), 477,384,371,255; NMR (CDCb), 8,0,68 (s, C-18), 0,93 (d, J=6 Hz, C-21), 1,01 (s, s C-19), 2,02 (s, Acetyl), 4,56 (m, C-3), 5,34 (M, C-6).

Falls gewünscht, können O-Acyl-Schutzgruppen, die sich von der 3-Acetylgruppe unterscheiden, verwendet werden. Beispielsweise kann die Tetrahydropyranylgruppe verwendet werden oder ein Acylrest mit 1 bis etwa 4 Kohlenstoff-10 atomen, z.B. Acetyl, Propionyl, Butyryl, oder ein aromatisches Acyl, wie Benzoyl oder substituiertes Benzoyl (Nitrobenzoyl, Chlorbenzoyl) können verwendet werden und leicht erhalten werden durch Reaktion der 3-Hydroxyverbindung mit dem geeigneten Anhydrid oder Acylhalogenid, z.B. dem Chlorid, 15 wie auf dem Gebiet bekannt. So kann der Substituent in der 3-Stellung in den Verbindungen 4 und 5 als eine RO-Gruppe dargestellt werden, worin R Wasserstoff, Tetrahydropyranyl, eine Acylgruppe mit 1 bis etwa 4 Kohlenstoffatomen, Benzoyl oder substituiertes Benzoyl ist.

20

3ß-Acetoxy-26,26,26,27,27,27-hexafluorcholesta-5,7-dien-25-ol (5)

Zu einer unter Rückfluss befindlichen Lösung des Acetats 4(19 mg) in CCU (2 ml) wurde N-Bromsuccinimid (9 mg) 25 zugesetzt, und das Gemisch wurde 20 Minuten unter Argon unter Rückfluss gehalten. Nach dem Kühlen wurde die resultierende Ausfällung abfiltriert, und das Filtrat wurde im Vakuum verdampft. Der Rückstand wurde in Xylol (1,5 ml) gelöst und in eine unter Rückfluss befindliche Lösung von 30 s-Kollidin (0,5 ml) in Xylol (1,5 ml) getropft. Nach dem Rückfluss während 10 Minuten wurde das Gemisch mit Äthylacetat extrahiert. Das Rohprodukt wurde in Aceton (5 ml) gelöst und mit p-Toluolsulfonsäure (10 mg) unter Rühren während 14 Stunden bei Raumtemperatur behandelt. 35 Nach dem Zusatz von Wasser wurde das Gemisch mit Äthylacetat extrahiert. Das Reaktionsprodukt wurde durch präpa-rative TLC (Benzol-Äthylacetat, 50:1; 2mal) gereinigt unter Bildung des 5,7-Diens 5 (4,9 mg); UV, Lnax (EtOH) 262 (sh), 271,282,193 nm.

40

25-Hydroxy-26,26,26,27,27,27-hexafluorvitamin D3 (6)

Das 5,7-Dien 5 wurde in Äthanol (40 ml)-Benzol (90 ml)-Lösung mit einer Mitteldruck-Quecksilberlampe durch ein Vycor-Filter 2,5 Minuten unter Argon unter Eiskühlung 45 bestrahlt. Das Reaktionsgemisch wurde anschliessend 1 Stunde unter Rückfluss gehalten. Das Lösungsmittel wurde verdampft, und der Rückstand wurde an einer Siliciumdio-xidgel-Säule chromatographiert und anschliessend an präpa-rativem TLC (Benzol-Äthylacetat, 50:1, zweimal) unter Bil-so düng von 1,2 mg des rohen Vitamin D-acetats. Die Lösung des Acetats in THF (4 ml) wurde mit 5% KOH in Methanol (5 ml) 13 Stunden bei Raumtemperatur unter Argon behandelt. Das Produkt wurde mit Äthylacetat extrahiert und wurde mit HPLC gereinigt unter Anwendung einer Zorbax-55 SIL-Säule (15 cmx 4,6 mm i.D.) und eines Lösungsmittels aus Methylenchlorid-Hexan (2:1) unter Bildung von 0,75 mg 6; UV, Xmin (EtOH) 227,5, W 264 nm; MS, m/e 508 (M+), 493,490,475,271,253,136,118.

Das 25-OH-26,27-Fs-D3-Produkt kann, falls gewünscht, in 60 kristalliner Form erhalten werden durch Auflösen in einem geeigneten Lösungsmittel oder Lösungsmittelsystemen, z.B. Äther, Äther-Hexan, Methanol-Äther, Äthylacetat-Alkan, und anschliessendes Entfernen des Lösungsmittels bzw. der Lösungsmittel durch Verdampfen oder andere Mittel, wie 65 bekannt.

Falls gewünscht, kann bei der vorstehenden Arbeitsweise das -5,7-Dien (5) auch hydrolysiert werden entsprechend der vorstehenden Verfahrensweise oder anderen milden basi-

5

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sehen hydrolytischen Verfahrensweisen, die auf diesem Gebiet bekannt sind, vor dem Bestrahlen, um den Acetoxy-Substituenten in der 3-Stellung in Hydroxyl umzuwandeln.

Biologische Wirksamkeit

Die biologische Wirksamkeit von 25-OH-26,27-F6-D3 wird durch geeignete in vivo-Untersuchungen an der Ratte bestätigt. Männliche Rattensäuglinge wurden von der Holtzman Co. Wisconsin gekauft und ad libitum mit Wasser und entweder einer niedrig-Calcium-adäquat-Phosphor-, Vitamin D-Mangel-Diät, wie von Suda et al. (J. Nutrition 100,1049, 1970) beschrieben, oder einer hohen-Calcium - niedrig-Phos-phor-, Vitamin D-Mangel-Diät, wie von Tanaka und DeLuca (PNAS 71,1040,1974) beschrieben, während 3 Wochen gefüttert.

Intestinaler Calciumtransport • Ratten, denen die niedrig-Calcium-, Vitamin D-Mangel-Diät, 3 Wochen gefüttert worden war, wurden in drei Gruppen von jeweils 5 Ratten aufgeteilt, und es wurde ihnen jeweils 650 pMol von entweder 25-OH-26,27-F6-D3 oder 25-Hydroxy-D3 (25-OHD3), gelöst in 0,1 ml 95% Äthanol, intrajugulär 22 Stunden vor der Tötung verabreicht. Die Ratten der Kontrollgruppe erhielten das Äthanol-Vehikel in der gleichen Weise. Sie wurden durch Köpfen getötet, und das Blut wurde gesammelt. Ihre Duodena wurden dann unmittelbar entfernt zur Messung der intestinalen Calcium-transport-Aktivität nach der Methode, beschrieben von Martin und DeLuca (Am J. Physiology 216, 1351, 1969). Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1,1. Spalte, gezeigt.

Serumcalcium-Konzentration

Das Blut, das wie vorstehend angegeben aus Ratten gewonnen wurde, wurde zur Erzielung von Serum zentrifu-giert. 0,1 ml Serum wurden mit 1,9 ml 0,1% Lanthanchloridlösung vermischt, und die Calciumkonzentration wurde mit einem Atomabsorptions-Spektrophotometer (Perkin-Elmer-Modell HO-214) gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 1,2. Spalte, angegeben.

Wegen der beträchtlich grösseren Fähigkeit von 25-OH-26,27-F6D3, die Serumcalcium-Konzentration im Vergleich mit der von 25-OH-D3, wie in der Tabelle I gezeigt, zu erhöhen, wurde eine Zeit-Verlaufs-Untersuchung der Erhöhung des Serumcalciums als Reaktion auf die Verabreichung von 25-OHD3 oder 25-OH-26,27-F6D3 durchgeführt.

Ratten, denen die niedrig-Calcium-, Vitamin D3-Mangel-Diät, 3 Wochen verabreicht worden war, wurden in Gruppen von 5 Ratten aufgeteilt. Den Ratten wurde 325 pMol jeweils von 25-OH-26,27-Fó-D3 oder 25-OHD3, gelöst in 0,1 ml 95% Äthanol, intrajugulär verabreicht. Die Materialien wurden entweder 6,17,27 oder 48 Stunden vor der Tötung verabreicht.

Tabelle I

Intestinaler Calciumtransport und Erhöhung der Serumcalcium-Konzentration als Reaktion auf eine einzige Dosis von 25-OH-26,27-Fe-D3 oder 25-OHDs (650 pMol)

Verabreichte Verbindung

Intestinaler Ca-Transport

Serumcalcium

45Ca innen/4SCa aussen

(mg/100 ml)

Kontrollversuch

2,1 ± 0,6*a>

3,6 ±0,1 d)

25-OH-26,27-F6-D3

5,6 ±0,8«

5,4 ±0,1=)

25-OHDs

4,9 ± 0,8 c>

^±0,3"

* Standard-Abweichung vom Mittel.

b) und c) von a) p < 0,001.

b) von c) N.S.

e) und f) von d) p < 0,001.

e) von f) p < 0,005.

Ratten der Kontrollgruppe erhielten das Äthanol-Vehikel allein in der gleichen Weise. Die Ratten wurden durch Köpfen zu den angegebenen Zeiten getötet, und das Blut wurde gesammelt und zentrifugiert zur Erzielung des Serums. Die Serumcalcium-Konzentration wurde wie vorstehend angegeben bestimmt. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle gezeigt.

Tabelle II

Verbindung Serumcalciumgehalt in mg/100 ml

Stunden nach der Dosierung

6

17

27

48

Kontrollversuch

4,1

4,3

4,1

4,0

25-OH-D3

4,4

5,8

5,3 b'

5,3

25-OH-26,27-Fe-D3

4,7

5,7

6,2

5,8

a)vonb)p <0,001.

Es ist ersichtlich, dass die Hexafluorverbindung gemäss der Erfindung nicht nur eine rasche Zunahme des Serumcalciums (im westlichen äquivalent der des durch 25-OH-D3 induzierten) bewirkt, sondern das Serumcalcium auch bei einem höheren Niveau während des Rests des Zeitverlaufs-Ansatzes hält, als dies das 25-OH-D3 tut.

Anti-rachitische Wirksamkeit

Ratten, denen die niedrig-Phosphor-, Vitamin D-Mangel-Diät, wie vorstehend beschrieben, gefüttert worden war, wurden in drei Gruppen von 5 Ratten aufgeteilt. Eine einzelne Dosis von entweder 25-OH-26,27-F6-D3 oder 25-OHD3, gelöst in 0,1 ml 95% Äthanol, wurde intrajugulär eine Woche vor der Tötung verabreicht. Ratten in der Kontrollgruppe erhielten das Äthanol-Vehikel in der gleichen Weise. Eine Woche später wurden die Ratten durch Köpfen getötet, und ihre Duodena wurden zur Messung der intestinalen Calcium-transport-Aktivität wie vorstehend beschrieben verwendet. Die Ergebnisse sind in der Tabelle III, 1. Spalte, angegeben. Ihre Radii und Ulnae wurden entfernt und entsprechend dem Ratten-Linien-Test (U. S. Pharmacopeia, 15th Ev., Mack Publishing Co., Easton, Pennsylvania, 1955, Seite 889) bewertet. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle III, 2. Spalte, gezeigt.

Tabelle III

Intestinaler Calciumtransport und anti-rachitische Wirksamkeit als Reaktion auf eine einzige Dosis (385 pMol) von 25-OH-26,27-Fö-D3 oder 25-OHD3, verabreicht eine Woche vor der Tötung.

Verabreichte Verbindung

Intestinaler Ca-Transport 4SCa innen/45 Ca aussen

Anti-rachitische Wirksamkeit (Einheit)

Kontrollversuch

2,0 ± 0,3* a)

0

25-OH-26,27-

F6-D3

7,1 ±1,4»

^6

25-OHD3

6,9 ± 0,6 e'

^6

* Standardabweichung vom Mittel, b) und c) von a) p< 0,001.

b) von c) N.S.

Aus den vorstehenden Daten ist ersichtlich, dass 25-OH-26,27-Fö-D3 eine ausgeprägte Vitamin D-artige Wirksamkeit aufweist und insgesamt in dieser Hinsicht so wirksam wie 25-OHD3 zu sein scheint.

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

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Das erfmdungsgemässe 25-OH-26,27-F6-D3 kann leicht in sterilen parenteralen Lösungen durch Injektion oder intravenös oder über den Ernährungskanal in der Form oraler Dosierungen oder durch Suppositorien verabreicht werden. Dosierungen von etwa 0,1 (ig bis etwa 2,5 jxg pro Tag sind wirksam zur Erzielung der beschriebenen physiologischen Calcium-Gleichgewichts-Reaktionen, die auch charakteristisch für die Vitamin D-artige Wirksamkeit sind, wobei Erhaltungsdosierungen von etwa 0,25 (ig geeignet sind.

Die Dosierungsform der Verbindung kann hergestellt werden durch deren Kombination mit einem nicht-toxischen, pharmazeutisch brauchbaren Träger, wie dies auf diesem Gebiet bekannt ist. Derartige Träger können entweder fest oder flüssig sein, wie beispielsweise Maisstärke, Lactose, Saccharose, Erdnussöl, Olivenöl, Sesamöl und Wasser. Wird ein fester Träger verwendet, so kann die Dosierungsform der erfindungsgemässen Verbindungen, Tabletten, Kapseln, Pulver, kleine runde Tabletten oder Pastillen sein. Wird ein flüssiger Träger verwendet, können weiche Gelatinkapseln oder Sirup oder flüssige Suspension, Emulsionen oder s Lösungen die Dosierungsform sein. Die Dosierungsformen können auch Adjuvantien enthalten, wie Konservierungsmittel, Stabilisierungsmittel, Benetzungs- oder Emulgiermittel, Lösungspromotoren usw. Sie können auch andere therapeutisch wertvolle Substanzen enthalten.

io Es versteht sich, dass, obwohl Dosierungsbereiche angegeben sind, die spezielle an einen Patienten zu verabreichende Dosis abhängt von dem speziellen zu behandelnden Erkrankungszustand, den in einem speziellen Fall gewünschten Ergebnissen sowie anderen Faktoren, die dem 15 Fachmann der therapeutischen Anwendung solcher Arzneimittel bekannt sind.

B

Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1. Verbindungen der Formel worin R ausgewählt ist aus der Gruppe von Wasserstoff, cholest-5-en als Verbindung nach Anspruch 1.

Tetrahydropyranyl, einer Acylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoff- 3. 3ß-Hydroxy-26,26,26,27,27,27-hexafluor-25-hydroxy-atomen, Benzoyl oder substituiertem Benzoyl. cholest-5-en als Verbindung nach Anspruch 1.
2. 3ß-Acetoxy-26,26,26,27,27,27-hexafluor-25-hydroxy- 20 4. Verbindungen der Formel worin R ausgewählt ist aus der Gruppe von Wasserstoff, Tetrahydropyranyl, einer Acylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, Benzoyl oder substituiertem Benzoyl.
5. 3ß-Acetoxy-26,26,26,27,27,27-hexafluorcholesta-5,7-dien-25-ol als Verbindung nach Anspruch 4.
6. 3ß-Hydroxy-26,26,26,27,27,27-hexafluorcholesta-5,7-dien-25-ol als Verbindung nach Anspruch 4.

Technisches Gebiet