DE102012003065A1 - Neue bivalente Gammacarbolinderivate sowie deren Herstellung und Verwendung als Antidementiva - Google Patents

Abstract

Aufgabe war es, eine hochwirksame Substanz mit dualem Wirkmechanismus zu finden, welche sowohl in der Lage ist, die Acetyl- und Butyrylcholinesterase zu inhibieren, als Antagonist am NMDA-Rezeptor zu wirken und keine toxischen Nebenwirkungen für den Organismus zu zeigen. Überraschend hat sich gezeigt, dass bivalente Gammacarbolinderivate, bestehend aus einer Struktur der allgemeinen Formel I:als neuartige bisquartäre Verbindungen eine solche duale Anwendungsmöglichkeit mit hoher Wirksamkeit zeigen und auch im Rattenmodell die durch Scopolamin hervorgerufenen Symptome auf zentraler Ebene des Nervensystems aufheben konnten.

Description

• Die Erfindung betrifft neue bivalente Gammacarbolinderivate, einschließlich deren möglichen bioaktivierbaren Vorstufen und galenische Zubereitungen daraus, sowie deren Herstellung und Verwendung als Antidementiva.
• Die vorgeschlagenen bivalenten Gammacarbolinderivate sind in der Lage, sehr potent Cholinesterasen zu inhibieren, sind weiterhin starke Antagonisten an NMDA-Rezeptoren und sind im in vivo Rattenmodell ausgezeichnet in der Lage, eine Scopolamin induzierte Vergesslichkeit – ein etabliertes Tiermodell für die Alzheimersche Erkrankung – wieder aufzuheben. Diese Substanzen sind also Multitarget Liganden.
• Das dementielle Syndrom (Demenz) beschreibt verschiedene Krankheitsbilder, welche hauptsächlich im höheren Lebensalter auftreten. Dabei handelt es sich zum Beispiel um die qualitative und quantitative Abnahme der Hirnleistung sowie die Beeinträchtigung des Sozialverhaltens. Dieser Zustand ist progressiv, wodurch eine selbstständige Lebensführung im fortgeschrittenen Zustand nicht mehr möglich ist. Symptomatisch sind die allmählich einsetzenden und sich zunehmend verstärkenden Störungen des Antriebs, des Lernens, des Gedächtnisses, des Denkens, des Auffassungs- und Konzentrationsvermögens, der Orientierung und des affektiven Verhaltens. Weiterhin sind häufig Persönlichkeitsveränderungen bis hin zum völligen Persönlichkeitsverlust zu beobachten.
• Die Häufigkeit von Demenzen nimmt mit steigendem Lebensalter stark zu. Sie steigt von ca. 2% der Fünfundsechzigjährigen auf ca. 30% der Neunzigjährigen. Mehr als 50% aller Demenzen sind durch die Alzheimersche-Erkrankung (Morbus Alzheimer) bedingt.
• Symptome der Alzheimerschen-Erkrankung sind vor allem eine allgemeine Hirnathrophie im Frontal- und Okzipitalbereich. Hyperphorphoryliertes Neurofilamentprotein, das so genannte Tau-Protein, bildet intrazelluläre Faserbündel, während aggregiertes β-Amyloid-Protein extrazelluläre Plaques formt. Diese Veränderungen lassen sich nur durch eine Obduktion post mortem erheben; daher ist die sichere und endgültige Diagnose der Alzheimerschen-Erkrankung nur nach dem Tod möglich.
• Die Lern- und Gedächtnisstörungen sind vor allem auf den Untergang cholinerger Neurone zurückzuführen, wobei relevante Symptome erst auftreten, wenn ca. 70% der betreffenden Neurone zerstört sind.
• Zurzeit ist die Therapie mit verschiedenen Arzneimitteln möglich. Angewendet werden Cholinesteraseinhibitoren (Donepezil, Galantamin, Rivastigmin) und der NMDA-Rezeptorantagonist Memantin (J. T. O'brien and A. Burns: Clinical practice with antidementia drugs: a revised (second) consensus statement from the British Association for Psychopharmacology, J Psychopharmacol, 25, 2011, 997–1019).
• Die Deutsche Gesellschaft für Allgemeinmedizin und Familienmedizin (DEGAM), die Deutsche Gesellschaft für Psychiatrie, Psychotherapie und Nervenheilkunde (DGPPN) und die Deutsche Gesellschaft für Neurologie (DGN) empfehlen in ihren Therapierichtlinien ausdrücklich den Einsatz eben dieser Arzneimittel. Die Verwendung anderer Pharmaka, wie z. B. Ginkgo Biloba Extrakte, Vitamin E, Nichtsteroidale Antiphlogistika, oder anderer Nootropika wird explizit verneint.
• Die derzeitige Therapie basiert also auf Monopräparaten, die entweder Cholinesteraseinhibitoren oder NMDA-Rezeptorantagonisten sind.
• Die aktuell eingesetzten Cholinesteraseinhibitoren sind von ihrer Wirkstärke relativ moderat und, insbesondere die Butyrylcholinesterase betreffend, schwach wirksam (E. Giacobini: Cholinesterase inhibitors: new roles and therapeutic alternatives, Pharmacol Res, 50, 2004, 433–40).
• Besser wirksame Inhibitoren sind also dringend erforderlich. Auch die Wirkstärke des einzig verwendeten NMDA-Rezeptorantagonisten Memantin ist relativ gering (Y. Rook, K. U. Schmidtke, F. Gaube, D. Schepmann, B. Wunsch, J. Heilmann, J. Lehmann and T. Winckler: Bivalent beta-carbolines as potential multitarget anti-Alzheimer agents, J Med Chem, 53, 2010, 3611–7), auch hier müssen neue Substanzen mit verbesserter Wirkstärke gefunden werden.
• Da, wie vorgenannt, ausschließlich die besagten relativ lediglich gering wirksamen Cholinesteraseinhibitoren oder NMDA-Rezeptorantagonisten in der Anwendung sind, müssen bei der zu befürwortenden Kombinationstherapie zwei Wirkstoffe gegeben werden, wodurch die Belastung des Körpers und die Anforderung an die Compliance, also die Aufmerksamkeit und Mitarbeit des Patienten, die im Falle einer Demenz ohnehin sehr problematisch ist, steigt. Daher wäre es sehr vorteilhaft, mit einer Verabreichung eines Medikaments gleichzeitig beide Targets und mit höherer Wirksamkeit als die bisher verwendeten Substanzen adressieren zu können.
• Tacrin, ein Wirkstoff, der auch zeitweise erfolgreich in der Alzheimer Therapie eingesetzt wurde, zeigt anteilig ein solches spezielle in vitro Anforderungsprofil (Y. Rook, K. U. Schmidtke, F. Gaube, D. Schepmann, B. Wunsch, J. Heilmann, J. Lehmann and T. Winckler: Bivalent beta-carbolines as potential multitarget anti-Alzheimer agents, J Med Chem, 53, 2010, 3611–7). Wegen Hinweisen auf Lebertoxizität ist Tacrin aber weitgehend wieder vom Markt zurückgenommen worden.
• Ein erster erfolgversprechender Ansatz wurde im Jahr 2010 veröffentlicht, wo ein homobivalentes bisquartäres Betacarbolin gefunden wurde, welches sowohl in der Wirkstärke den bisherigen Substanzen überlegen war als auch bei beiden Targets wirkte (Y. Rook, K. U. Schmidtke, F. Gaube, D. Schepmann, B. Wunsch, J. Heilmann, J. Lehmann and T. Winckler: Bivalent beta-carbolines as potential multitarget anti-Alzheimer agents, J Med Chem, 53, 2010, 3611–7). Wünschenswert wäre es, wenn man diese in vitro gefunden Daten in der Praxis am etablierten Alzheimer-Rattenmodell bestätigen könnte. Bei diesem in vivo Modell wird der gedächtnisstärkende Effekt von Testsubstanzen auf eine Ratte getestet, deren Erinnerungsvermögen vorher durch die Gabe von Scopolamin kurzzeitig beeinträchtigt wurde. Das obengenannte homobivalente bisquartäre Betacarbolin war dazu leider nicht in der Lage.
• Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine hochwirksame Substanz mit dualem Wirkmechanismus zu finden, welche sowohl in der Lage ist, die Acetyl- und Butyrylcholinesterase zu inhibieren, als Antagonist am NMDA-Rezeptor zu wirken und keine toxischen Nebenwirkungen für den Organismus zu zeigen.
• Zwingend notwendig ist es, die biologischen Aktivitäten nicht nur durch einfache in-vitro Labortests zu belegen, sondern eine mögliche Wirksamkeit auch in vivo in einem Tiermodell zu zeigen, um die Überwindung der Blut-Hirn-Schranke und damit die selbstverständlich erforderliche Gehirngängigkeit im lebenden Organismus zu beweisen.
• Überraschend hat sich gezeigt, dass bivalente Gammacarbolinderivate, bestehend aus einer Struktur der allgemeinen Formel I:

  

  wobei:
  R^1,9 = unabhängig voneinander Wasserstoff, Halogenalkyl, Haloalkoxy, Hydroxyalkyl mit geradkettigem oder verzweigtem Alkyl, Aminoalkyl, geradkettiges oder verzweigtes Alkyl, Aryl, Heteroaryl sein können oder gar nicht vorhanden sind,
  R^{2-8, 10-16} = unabhängig voneinander Wasserstoff, Halogen, Halogenalkyl, Haloalkoxy, Alkoxy mit geradkettigem oder verzweigtem Alkyl, Hydroxy, Amino, Nitro, geradkettiges oder verzweigtes Alkyl, Alkylthio, Alkylamino, Aryl, Heteroaryl, Aryloxy, Haloaryloxy, Arylthio oder Arylamino sein können oder gar nicht vorhanden sind,
  X = Alkylen; -(CH₂-)_n, n = 1–12; -(CH₂)_n-Ar-(CH₂)_n-, n = 1–5; verzweigtes Alkylen; -(CH₂)_n-Z-(CH₂)_n-, n = 1–6, Z = O, S, NR (R=H, acyl, Alkyl);
  Ring A und/oder A' immer aromatisch ist,
  Ring C und/oder C' aromatisch oder teil- bis vollständig hydriert sein kann; wenn Ring C aromatisch ist oder an den dem Stickstoff benachbarten Kohlenstoffatomen nicht hydriert ist und ein R¹ und oder R⁹ vorhanden ist, so ist der Stickstoff positiv geladen und der salzartigen Struktur sind noch n Anionen der Form
  Y = Halogenid, Sulfat, Hydrogensulftat, Phosphat und andere anorganische Anionen, Alkanoat, Benzoat zugeordnet, wobei die Anzahl bzw. Wertigkeit der Anionen so bestimmt ist, dass die Summe aller Ladungen ausgeglichen ist,
  als neuartige bisquartäre Verbindungen eine solche duale Anwendungsmöglichkeit mit hoher Wirksamkeit zeigen und auch im Rattenmodell die bekannter Weise durch Scopolamin hervorgerufenen Symptome auf zentraler Ebene des Nervensystems aufheben konnten.
• Eine Wirkung von quartären Verbindungen an sich im zentralen Nervensystem ist bisher nicht bekannt. Umso überraschender ist, dass die gefundenen neuen bivalenten Gammacarbolinderivate auch zur Behandlung der Alzheimerschen Erkrankung als sehr zweckmäßig erscheinen. Verbindungen der vorgeschlagenen Substanzklasse konnten in vitro den dualen Wirkmechanismus einerseits als sehr potente Hemmstoffe Acetylchoninesterasen und Butyrylcholinesterasen und andererseits durch gleichzeitige Inhibition von NMDA-Rezeptoren zeigen.
• In vivo Versuche zeigen, dass die erfindungsgemäßen neuen bivalenten Gammacarbolinderivate keine akute Toxizität entwickeln.
• Durch den dualen Wirkmechanismus kann die Belastung des Patienten verringert werden. Muss ein Patient anstatt von zwei Arzneistoffen nur noch einen einnehmen, ist dies in vielerlei Hinsicht förderlich für die therapeutische Behandlung und die Verlaufsprognose. Erstens wird die Zufuhr von Xenobiotika für die Therapie der Alzheimer Demenz um mindestens 50% reduziert, da die neuartigen Verbindungen einerseits zwei Targets auf einmal ansprechen und zum anderen viel Wirkstärker sind als die bisher verwendeten Therapeutika. Dadurch sinkt zusätzlich das Risiko unerwünschter Arzneimitteleffekte. Zweitens ist zu beachten, dass Alzheimer Patienten meist ältere multimorbide Menschen sind, die häufig mehrere Medikamente zu sich nehmen müssen. Durch die Reduktion der einzunehmenden Präparate sinkt auch die Fehlerrate und wird die Compliance gesteigert. Infolge der hohen in vitro Potenz der erfindungsgemäßen bivalenten Gammacarbolinderivat-Struktur wird es möglich sein, die Einzeldosis zu senken, wodurch die Belastung des Körpers weiterhin verringert werden kann. Sowohl die Dosis als auch die Anzahl der einzunehmenden Präparate wird dadurch erheblich gesenkt. Dadurch wird die Fehl- und Falscheinnahme von Medikamenten beim dementen Patient, der typischerweise sehr viele verschiedene Präparate einnehmen muss, gesenkt. Dieses führt zu einer Verbesserung des Therapieerfolges, auch von Begleittherapien. Zusammenfassend ist festzustellen, dass die neuen erfindungsgemäßen bivalenten Gammacarboline durch ihre Fähigkeit mit mindestens zwei der Alzheimer-relevanten Targets zu interagieren, bei hoher Affinität zu beiden Targets, bessere Möglichkeiten zur Therapie der Krankheit eröffnen.
• Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
• In der Zeichnung zeigen:
• 1: Hemmung der Acetylcholinesterase und der Butyrylcholinesterase (vgl. Ausführungsbeispiel 2)
• 2: Antagonistische Aktivität an NMDA-Rezeptoruntereinheiten (vgl. Ausführungsbeispiel 2)
• 3: Scopolamin induzierten Gedächtnisverlusts (vgl. Ausführungsbeispiel 2)
• Bestimmung der Hemmung von Acetylcholinesterase und Butyrylcholinesterase:
• Als Standardverfahren wird die inhibitorische Potenz von Substanzen mit Hilfe von Ellmans-Reagenz 5,5'-dithiobis-(2-nitrobenzoesäure) (DTNB) bestimmt. Die Cholinesterasen können spezifische Substrate wie Acetylthiocholin bzw. Butyrylthiocholin spalten, wobei Thiocholin mit einer freien Thiolgruppe entsteht. Dieses Thiol kann nun wiederum Ellmans Reagenz spalten, wobei eine gelb gefärbte Verbindung, das Anion der 5-Thio-2-nitrobenzoesäure entsteht, die bei 412 nm photometrisch vermessen werden kann. In einer Glasküvette wird ein Phosphatpuffer (pH 8) mit einer DTNB-Lösung, einer Lösung des jeweiligen Enzyms und der zu testenden Substanz gemischt. Die Reaktion wird durch Zugabe des korrespondierenden Substrats gestartet, kurz gemischt und nach einer zweiminütigen Inkubationszeit photometrisch vermessen. Die gemessene Absorbtion ist äquivalent der Cholinesteraseaktivität. Als 100% Aktivität wird die Absorption definiert, bei der keine Testsubstanz zugegeben wird. Anschließend wird die Absorption bei verschiedenen Konzentrationen der Testsubstanz bestimmt, prozentual zum 100% Wert ins Verhältnis gesetzt und eine Konzentrations-Wirkungskurve aufgetragen. Aus dieser Kurve lässt sich die Konzentration bestimmen, bei der 50% des Enzyms noch aktiv sind (IC₅₀).
• Bestimmung der Potenz als NMDA-Rezeptorantagonist:
• Die Testsubstanzen werden auf antagonistische Aktivität an NMDA-Rezeptoren untersucht, indem man die Glutamat-induzierte, Ca²⁺-vermittelte Cytotoxizität, die so genannte Exzitotoxizität, bestimmt. Hierzu kommt ein an sich bekannter In-vitro-Assay in stabil transfizierten Mausfibroblastenzelllinien zur Anwendung (vgl. R. D. Steinmetz, E. Fava, P. Nicotera, D. A. Steinhilber: Simple cell line based in vitro test system for N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor ligands, J. Neurocsci. Methods 113, 2002, 99–110). Die Zellen exprimieren folgende Untereinheiten des menschlichen NMDA-Rezeptors: NR1-1a/NR2A (Zelllinien: L12-G10) bzw. NR1-1a/NR2B (Zelllinie: L13-E6). Die NMDA-Rezeptoren werden mit (S)-Glutamat und Glycin agonistisch aktiviert, woraus ein gesteigerter Ca²⁺-Einstrom in die Zelle und in der Folge Zelltod resultieren. Die Menge, und damit verbunden die Gesamtaktivität des aus abgestorbenen Zellen freigesetzten Enzyms Lactatdehydrogenase, korrelieren dabei mit der Totzellzahl und somit der Exzitotoxizität. Die Bestimmung der LDH-Aktivität erfolgt, wie ebenfalls bekannt, kolorimetrisch, beispielsweise mit Hilfe des Cytotoxicity Detection Kit (Roche, Mannheim), da das Enzym im Medium enthaltenes Lactat zu Pyruvat oxidiert, wobei NADH + H⁺ entsteht, welches wiederum unter Katalyse eines zweiten Enzyms ein vorhandenes Iodonitrotetrazolium zum rot gefärbten Formazan-Derivat umsetzt. Dieses kann photometrisch bei 492 nm bestimmt werden. Die Quantifizierung erfolgt anhand von Kontrollen für 0% Exzitotoxizität (100 μM des NMDA-Rezeptorantagonisten Ketamin) und 100% Exzitoxizität (ohne Substanzzugabe). Ein NMDA-Rezeptorantagonist kann den Glutamat-vermittelten Zelltod verhindern und wird somit anhand niedriger Exzitotoxizitätswerte identifiziert.
• Bestimmung der Verbesserung der Gedächtnisleistung von Ratten nach einer durch Scopolamin ausgelösten Vergesslichkeit mit Hilfe eines 8 armigen Labyrinths:
• Die Bestimmung wird an adulten weiblichen Wistar Ratten (Han:Wist) vorgenommen. Die Ratten werden bei einem 12-Stunden Tag/Nacht-Rhythmus gehalten. Futter: Altromin 1326^®, Lage Deutschland, Wasser ist ausreichend vorhanden. Zum Auslösen von kognitiven Dysfunktionen ist Scopolamin als Modellsubstanz sowohl beim Menschen als auch im Tierversuch anerkannt. Die Ratten werden in einem sternförmigen 8-armigen Labyrinth trainiert, das am Ende eines jeden Armes platzierte Futter zu finden. Als erstes werden die Ratten an das Labyrinth gewähnt. In dieser Adaptationsphase dürfen sich die Ratten frei im Labyrinth bewegen und werden mit kleinen Futterpellets (Dustless precision Rodent Pellets, Bilaney Consultants Ltd., Sevenoaks, Kent, U.K.) gefüttert. Zu Beginn der anschließenden Lernphase wird das Futter eingeschränkt, um das Körpergewicht der Ratten um 10% zu verringern. Einmal täglich werden die Ratten in die Mitte des Labyrinths gesetzt und müssen alle 8 Arme besuchen, um das Futter dort zu finden. Die Lernphase ist abgeschlossen, wenn die Ratten an drei aufeinanderfolgenden Tagen alle Futterplätze nacheinander in 60 Sekunden gefunden haben, ohne dabei einen Fehler zu machen. Anschließend wird das Gedächtnis der Tiere mittels Scopolamin kurzzeitig geschädigt. Scopolamin hydrobromid trihydrat (Sigma-Aldrich, Munich, Germany) wird in isotoner Kochsalzlösung gelöst. Den Ratten wird diese Lösung intraperitoneal (i. p.) injiziert, mit einer Endkonzentration von 0,05 mg pro 100 g Körpergewicht, um die Ausfallserscheinungen auszulösen. Hierdurch machen diese im Durchschnitt 6 Fehler. Die Testsubstanzen werden 10 min nach der Scopolamininjektion ebenfalls i. p. injiziert. Es wird bestimmt, in wieweit die Testsubstanz diesen durch Scopolamin induzierten Effekt aufheben kann. Die Ratten durchlaufen den Parcours direkt vor der Scopolamininjektion und sind somit ihre eigene Kontrolle. Nach 30 min, 60 min und 120 min nach der Scopolamininjektion werden die Ratten erneut in das Labyrinth gesetzt und die Anzahl der Fehler protokolliert. Da der Scopolamineffekt nach 30 min am ausgeprägtesten ist, sind die Ergebnisse nach dieser Zeitperiode am aussagekräftigsten. Ausgewertet wird, ob die Reduktion der Fehler durch die Testsubstanzen signifikant ist zur Anzahl der Fehler bei reiner Scopolamingabe. Die Dosis der Testsubstanzen wird soweit reduziert, bis die geringste Dosierung gefunden ist, bei der eine signifikante Reduktion der Fehler zu beobachten ist. Ausführungsbeispiel 1: 5-[9-(5H-Pyrido[4,3-b]indol-5-yl)nonyl]-5H-pyrido[4,3-b]indol

  
• 1 g 5H-Pyrido[4,3-b]indol wird in 20 ml DMSO gelöst. 6 g NaOH und 609 μL 1,9-Dibromnonan werden dazu gegeben und 4 h bei Raumtemperatur gerührt. Das Reaktionsgemisch wird auf 100 ml Eiswasser gegeben, wobei 5-[9-(5H-Pyrido[4,3-b]indol-5-yl)nonyl]-5H-pyrido[4,3-b]indol ausfällt. Das Precipitat wird abfiltriert, mit Wasser gewaschen und unter reduziertem Druck getrocknet. Das Produkt wird mittels Säulenchromatographie gereinigt (CH₂Cl₂/Methanol (12/1)).
  Ausbeute: 43%
  SMP: 126°C
  ¹H-NMR (CDCl₃): δ(ppm) 1.1–1.4 (mc, 10H, Hc – Hg); 1.7–1.9 (mc, 4H, Hb + Hh); 4.23 (t, J = 7 Hz, 4H, Ha + Hi); 7.2 – 7.5 (m, 8H, H1,6,7,8 + H1',6',7',8'); 8.13 (d, J = 7.7 Hz, 2H, H5 + H5'); 8.52 (d, J = 5.7 Hz, 2H, H2 + H2'); 9.29 (s, 2H, H4 + H4').
  ¹³C-NMR (CDCl₃): δ(ppm) 27.07 (2C, aliph); 28.77 (2C, aliph); 29.13 (2C, Cb + Ch); 29.18 (1C, Ce); 43.16 (2C, Ca + Ci); 104.14 (2C, C1 + C1'); 109.26 (2C, C8 + C8'); 119.65 (2C, C4a + C4a'); 120.55 (2C, ar); 120.77 (2C, ar); 121.39 (2C, C4b + C4b'); 126.79 (2C, ar); 140.34 (2C, C8a + C8a'); 142.40 (2C, C4 + C4'); 144.43 (2C, C2 + C2'); 144.55 (2C, C9a + C9a').
  Anal. (C₃₁H₃₂N₄·0,4 CH₃OH·0,2 CH₂Cl₂)C, H, N. Ausführungsbeispiel 2: 2-Methyl-5-[9-(2-methyl-5H-pyrido[4,3-b]indol-2-ium-5-yl)nonyl]-5H-pyrido[4,3-b]indol-2-ium diiodid

  
• 575 mg 5-[9-(5H-Pyrido[4,3-b]indol-5-yl)nonyl]-5H-pyrido[4,3-b]indol werden in 20 ml Aceton gelöst und mit 408 μl Methyliodid (95%) versetzt. Der Kolben wird dicht verschlossen und bei Raumtemperatur 72 h gerührt. Der Niederschlag wird abgetrennt, mit wenig kaltem Aceton gewaschen sowie unter reduziertem Druck getrocknet.
  Ausbeute: 88%
  SMP: Erweichung bei 61°C mit anschließender Zersetzung
  ¹H-NMR (DMSO): δ(ppm) 1.22 (mc, 10H, Hc – Hg); 1.77 (mc, 4H, Hb + Hh); 4.38 (s, 6H, N-CH ₃); 4.58 (t, J = 7, 4H, Ha + Hi); 7.55 (t, J = 7.5 Hz, 2H, H6 + H6' or H7 + H7'); 7.76 (t, J = 7.8 Hz, 2H, H6 + H6' or H7 + H7'); 7.93 (d, J = 8.4 Hz, 2H, H8 + H8'); 8.28 (d, J = 7 Hz, 2H, H1 + H1'); 8.39 (d, J = 7,8 Hz, 2H, H5 + H5'); 8.75 (d, J = 7 Hz, 2H, H2 + H2'); 9.85 (s, 2H, H4 + H4').
  ¹³C-NMR (DMSO): δ(ppm) 26.58 (2C, aliph); 28.79 (2C, aliph); 29.03 (2C, Cb + Ch); 29.20 (1C, Ce); 44.05 (2C, Ca + Ci); 47.08 (2C, N-CH₃); 107.60 (2C, C1 + C1'); 112.22 (2C, C8 + C8'); 119.92 (2C, C4a + C4a'); 120.46 (2C, C4b + C4b'); 122.44 (2C, ar); 123.47 (2C, ar); 130.00 (2C, ar); 139.31 (2C, C4 + C4'); 139.87 (2C, C2 + C2'); 142.15 (2C, C8a + C8a'); 145.55 (2C, C9a + C9a').
  Anal. (C₃₃H₃₈I₂N₄·H₂O)C,H,N. Ausführungsbeispiel 3: 2-Methyl-5-[9-(2-methyl-1,2,3,4-tetrahydro-5H-pyrido[4,3-b]indol-5-yl)nonyl]-2,3,4,5-tetrahydro-1H-pyrido[4,3-b]indol

  
• 600 mg 2-Methyl-5-[9-(2-methyl-5H-pyrido[4,3-b]indol-2-ium-5-yl)nonyl]-5H-pyrido[4,3-b]indol-2-ium diiodid werden in 50 ml Methanol gelöst und unter Stickstoffatmosphäre mit 1,1 g NaBH₄ versetzt. Die Lösung wird 4 h bei Raumtemperatur gerührt und die Reaktion anschließend durch vorsichtige Zugabe von 10 ml Wasser beendet. Die Lösung wird unter reduziertem Druck eingeengt und die Wasserphase dreimal mit 20 ml Dichlormethan extrahiert. Die vereinigten organischen Phasen werden über MgSO₄ getrocknet, zur Trockne eingedampft und der Rückstand aus Ethylacetat umkristallisiert.
  Ausbeute: 76%
  SMP: 104°C
  ¹H-NMR (CDCl₃): δ(ppm) 1.26 (mc, 10H, Hc – Hg); 1.7 (mc, 4H, Hb + Hh); 2.58 (s, 6H, N-CH ₃); 2.86 (s, 8H, H1 + H1' + H2 + H2'); 3.7 (q, 4H, H4 + H4'); 3.99 (t, J = 7.2, 4H, Ha + Hi); 7.03–7.17 (mc, 4H, H6 + H6' + H7 + H7'); 7.26 (d, J = 7.8 Hz, 2H, H8 + H8'); 7.41 (d, J = 6.7 Hz, 2H, H5 + H5');.
  ¹³C-NMR (CDCl₃): δ(ppm) 23.02 (2C, C1 + C1'); 26.98 (2C, aliph); 29.26 (2C, aliph); 29.31 (1C, Ce); 30.28 (2C, Cb + Ch); 43.06 (2C, Ca + Ci); 45.72 (2C, N-CH₃); 51.86 (2C, C2 + C2'); 52.55 (2C, C4 + C4'); 107.54 (2C, C4a + C4a'); 108.99 (2C, C8 + C8'); 117.55 (2C, ar); 118.55 (2C, ar); 130.53 (2C, ar); 125.57 (2C, C4b + C4b'); 132.95 (2C, C9a + C9a'); 136.36 (2C, C8a + C8a').
  Anal. (C₃₃H₄₄N₄· 1 / 7 EtOAc)C, H, N.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Nicht-Patentliteratur
• J. T. O'brien and A. Burns: Clinical practice with antidementia drugs: a revised (second) consensus statement from the British Association for Psychopharmacology, J Psychopharmacol, 25, 2011, 997–1019 [0007]
• E. Giacobini: Cholinesterase inhibitors: new roles and therapeutic alternatives, Pharmacol Res, 50, 2004, 433–40 [0010]
• Y. Rook, K. U. Schmidtke, F. Gaube, D. Schepmann, B. Wunsch, J. Heilmann, J. Lehmann and T. Winckler: Bivalent beta-carbolines as potential multitarget anti-Alzheimer agents, J Med Chem, 53, 2010, 3611–7 [0011]
• Y. Rook, K. U. Schmidtke, F. Gaube, D. Schepmann, B. Wunsch, J. Heilmann, J. Lehmann and T. Winckler: Bivalent beta-carbolines as potential multitarget anti-Alzheimer agents, J Med Chem, 53, 2010, 3611–7 [0013]
• Y. Rook, K. U. Schmidtke, F. Gaube, D. Schepmann, B. Wunsch, J. Heilmann, J. Lehmann and T. Winckler: Bivalent beta-carbolines as potential multitarget anti-Alzheimer agents, J Med Chem, 53, 2010, 3611–7 [0014]
• R. D. Steinmetz, E. Fava, P. Nicotera, D. A. Steinhilber: Simple cell line based in vitro test system for N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptor ligands, J. Neurocsci. Methods 113, 2002, 99–110 [0027]

Claims (8)

1. Neue bivalente Gammacarbolinderivate bestehend aus einer Struktur der allgemeinen Formel I:

   

   wobei: R^1,9 = unabhängig voneinander Wasserstoff, Halogenalkyl, Haloalkoxy, Hydroxyalkyl mit geradkettigem oder verzweigtem Alkyl, Aminoalkyl, geradkettiges oder verzweigtes Alkyl, Aryl, Heteroaryl sein können oder gar nicht vorhanden sind, R^{2-8, 10-16} = unabhängig voneinander Wasserstoff, Halogen, Halogenalkyl, Haloalkoxy, Alkoxy mit geradkettigem oder verzweigtem Alkyl, Hydroxy, Amino, Nitro, geradkettiges oder verzweigtes Alkyl, Alkylthio, Alkylamino, Aryl, Heteroaryl, Aryloxy, Haloaryloxy, Arylthio oder Arylamino sein können oder gar nicht vorhanden sind, X = Alkylen; -(CH₂-)_n, n = 1–12; -(CH₂)-Ar-(CH₂)_n-, n = 1–5; verzweigtes Alkylen; -(CH₂)_n-Z-(CH₂)_n-, n = 1–6, Z = O, S, NR (R = H, acyl, Alkyl); Ring A und/oder A' immer aromatisch ist, Ring C und/oder C' aromatisch oder teil- bis vollständig hydriert sein kann; wenn Ring C aromatisch ist oder an den dem Stickstoff benachbarten Kohlenstoffatomen nicht hydriert ist und ein R¹ und oder R⁹ vorhanden ist, so ist der Stickstoff positiv geladen und der salzartigen Struktur sind noch n Anionen der Form Y = Halogenid, Sulfat, Hydrogensulftat, Phosphat und andere anorganische Anionen, Alkanoat, Benzoat zugeordnet, wobei die Anzahl bzw. Wertigkeit der Anionen so bestimmt ist, dass die Summe aller Ladungen ausgeglichen ist.
2. Verfahren zur Herstellung der neuen bivalenten Gammacarbolinderivate gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei gleichartige monovalente Gammacarboline in Lösung mit Hilfe einer zweifach endständig halogenierten Alkylenkette sowie unter großem Überschuss von NaOH oder einer ähnlichen Base verbunden werden, wobei selektiv an der 9-Position des Carbolingrundgerüstes eine kovalente Bindung geschaffen wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in bivalenten aromatischen Gammacarbolinderivaten der Stickstoff in der 3- bzw 3'-Position durch Zusatz eines weiteren Alkylhalides, welches auch unterschiedlicher Beschaffenheit sein kann, in ein bisquartäres Salz überführt wird.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bisquartäre aromatische Gammacarbolinderivatsalze in einer methanolischen Lösung sowie unter Anwendung eines Reduktionsmittels, beispielsweise NaBH₄, teilweise reduziert werden, wobei der Ring C bzw. C' zum Tetrahydropyridin reduziert wird.
5. Verwendung der neuen bivalenten Gammacarbolinderivate gemäß Anspruch 1 als Antidementiva, insbesondere mit Aktivitäten als Cholinesteraseinhibitoren und/oder als NMDA-Rezeptorantagonisten und/oder als Cognitionenhancer und/oder als Substanzen zur Steigerung der Gedächtnisleistung.
6. Verwendung der neuen bivalenten Gammacarbolinderivate gemäß Anspruch 1 in einer pharmazeutischen Formulierung als oral, rectal, transdermal, parenteral oder intraperitoneal zu verabreichender Wirkstoff, der beispielsweise in Form von halbfesten oder flüssigen Emulsionen oder Suspensionen, Tabletten, Dragees, Kapseln, Zäpfchen, transdermalen Plasten, Injektionen oder Infusionen vorliegt.
7. Verwendung der neuen bivalenten Gammacarbolinderivate gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die pharmazeutische Formulierung Zusätze enthalten, beispielsweise – Füllstoffe, wie Stärke, Lactose, Sucrose, Glucose, Mannitol und Siliciumdioxid, – Bindestoffe, wie Carboxymethylcellulose, Alginate, Gelatine und Polyvinylpyrrolidone, – Feuchtmittel, wie Agar-agar, Calciumcarbonat und Natriumhydrogencarbonat, – die Löslichkeit beeinflussende Stoffe, wie Paraffin, – Resorptionsbeschleuniger, wie quartäre Ammoniumsalze, – Feuchthaltemittel, wie Cetylalkohol und Glycerolmonostearat, Talkum, Calciumstearat, Magnesiumstearat und festes Polyethylenglycol, – Absorbtionsmittel, wie Kaolin und Bentonit, – verträglichkeitssteigernde Zusätze – Zusätze zur gezielten Wirkstoff-Freigabe, beispielsweise für eine Freigabeverzögerung, z. B. durch An- oder Einbindung an bzw. in polymere Substanzen und Wachse, oder Mischungen daraus.
8. Verwendung der neuen bivalenten Gammacarbolinderivate gemäß Anspruch 6, dass in der pharmazeutischen Formulierung Zusätze, wie Lösungsmittel, Lösungsvermittler und Emulgationsmittel, z. B. Wasser, Ethylalkohol, Isopropylalkohol, Diethylcarbonat, Ethylacetat, Benzylalkohol, Benzylbenzoat, Propylenglycol, 1,3-Butylenglykol, Dimethylformamid, Öle, speziell Baumwollsamenöl, Erdnussöl, Maiskeimöl, Olivenöl, Casterol und Sesamöl, Glyzerin, Formaldehyd, Tetrahydrofurfurylalkohol, Polyethylenglycol und Fettsäureester von Sorbitol oder Mischungen von diesen Zusätzen in steriler Form, enthalten sind.

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