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6-Isobornyl-34-xylenol und 6-Exo-isocamphanyl-3,4-xylenol und Verfahren
zu ihrer Herstellung Die Erfindung betrifft Camphenderivate von Phenolen, die therapeutische
Aktivität aufweisen und durch die Reaktion von Camphen mit 3,4-Xylenol erhalten
werden. Diese erfindungsgemäßen Produkte sind 6-Isobornyl-3,4-xylenol und sein Isotneres
und o-isocamphanyl-3,4-xylenol. Diese neuen Verbindungen, deren Isolierung gelungen
ist, besitzen besonders interessante tnerapeutische Eigenschaften.
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Die Erfindung zeigt weiterhin die Verwendung dieser Verbindungen
als Arzneimittel auf, ganz besonders als bakteriostatische Mittel und gibt pharmazeutische
Formulierungen a-n, welche die erfindungsgemäßen Verbindungen zusammen mit einem
nicht toxischen pharmazeutisch verwendbaren Trägermaterial enthalten.
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Gegenstand der Erfindung ist weiterhin ein Verfahren zur Herstellung
von 6-Isobornyl-3, 4-xylenol und/oder 6-Exoisocamphanyl-3,4-xylenol. Zu diesem Zweck
setzt man 3,4-Xylenol in Gegenwart von Zinntetrachlorid als Katalysator bei einer
Temperatur zwischen 7o und 8o°C mit Camphen-um, extrahiert das Reaktionsgemisch
nach Abkühlen mit einem Benzol-Wassergemisch, wäscht die Benzolschicht mit Kalilauge
und dann mit Wasser bis zur Neutralität verdampft das Benzol und destilliert das.
verbleibende Reaktionsgemisch.
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Han fängt die Fraktion auf, die zwischen 2o3 und 223°C unter 2oo
mrn Quecksilber übergeht und kristallisiert diese Fraction aus Petroläther um, wobei
ein Gemisch aus 6-Isobornyl-3,4-xylenol und 6-Exo-isocamphanyl-3,4-xylenol erhalten
wird. Gewünschtenfalls löst man das umkristallisierte Produkt wieder in Hexan und
trennt die beiden Isomeren 6-Isobornyl-3,4-xylenol und 6-Isocamphanyl-3,4-xylenol
durch Chromatographie an einer Alumlniumoxydkolonne unter Verwendung von Benzol
als Elutionsmittel.
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Das nachfolgende Beispiel zeigt die Herstellung der. erfindungsgemäßen
Verbindungen.
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Beispiel : In einem mit Rückflusskühler und Thermometer versehenen
Zweihalskolben schmilzt man loo g 3j4-Xylenol und 15o g Camphen, dann gibt man 10
g Zinnchlorid in kleinen Anteilen zu. Die Temperatur wird 4 Stunden lang zwischen
7o und 80°C gehalten. Nach dieser Zeit läßt man das Reaktionsgemisch abkühlen und
gibt 300 cm3 Benzol und 3oo cl-tasser zu. Man dekantiert die wässrige Schicht ab
und wäscht die obenstehende organische Schicht zuerst mit 1200 cm3 10%iger Kalilauge
und dann mit Wasser bis zur Neutralität.
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Dann verdampft man das Benzol und destilliert das verbleibende Gemisch.
flan fängt die zwischen 2o3 und 223°C unter 20o mm Quecksilber übergehende Fraktion
auf und kristallisiert diese Fraktion aus Petroläther um. loo mg des aus dieser
Umkristallisation erhaltenen Produktes werden in lo ml Hexan gelöst. Diese Lösung
wird langsam auf eine. il-uminiumoxyd-Kolonne von 2o cm Länge und 16 rnm # aufgegeben,
die 20 g Aluminiumoxyd für die Chromatographie enthält. Anschließend eluiert man
mit Benzol und fängt eine Fraktion des Eluats nach Ablauf von 2 ml nach dem Erscheinen
des Produkts im Eluat auf. Die Anwesenheit des Prodcts zeigt sich durch die Farbreaktion,
die man mit einem Gemisch aus einem Tropfen einer 2%igen Eisenperchloratlösung und
zwei Tropferi einer 5% Kaliumferricyanidlösung erhält.
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Man fängt 18 ml einer ersten Fraktion auf, verwirft dann eine Fraktion
von 2 ml und fangt anschließend wieder 2o ml einer 1 Fraction auf.
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Nach dem Äbdestillieren des Losungsmittels ergibt die erste Fraktion
ein Produkt mit einem Schmelzpunkt von 94 bis96 C und die letzte Fraktion ein Produkt,
dessen Schmelzpunkt bei 86 bis 88°C liegt.
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DasProduktuererstenFraktionentspricht6-Isobornyl-34-xylenol. Das Produkt
der zweiten Fraktion ist das Isomere, 6-Exo-isocamphanyl-3,4-xylenol.
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Die beiden neuen Verbindungen werden durch folgende charakteristische
Daten definiert. t Schmelzpunkt: o-Isobor-l-3j4-ylenol94-96C 6-Exo-j;soca.pha3r'l-34-xylenol36-38C.
e: ~ @pparatur: Perkin-Elmer F 20 Kol@@@e: Aplezon M Kolonnentemperatur: 240°C Trägergas:
St@ckstof i 40 ml/min.
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Lösung in Chloroform Retentionszeit: 6-Isobornyl-3,4-xylenol 10 min.
42 sec.
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6-Exo-Isoca@phanyl-3,4-xylenol 12 min. 85 sec.
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3. Dünnschichtchromatographie: @n Kieselgel von 250 Mikron, das 30
Minuten bei 120°C aktiviert wurde. f : Lauf::iittel:Bensol Rf-Werte; 6-Isobornyl-3,4-xylenol
0,68 6-Exo-Isocamphanyl-3,4-xylenol 0,55 4. Kernma@netisches Resonanzspektrum Die
@@@-Spektren der in Deuterochloroform gelösten Verbindun@@@ wurden in der Apparatur
Varian @-60 gemesse@ bindun'e...'.rdeiderApparaturVarian-60gemessen und die @@ #-Einheiten
angegebenen Werte der chemischen
Verschiebung sind in ppm ausgedrückt,
ausgehend von der Bande des Tetramethylsilans, das als Bezugswert Null herangezogen
v wurde.
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6-Isobornyl-3,4-xylenol (Fig. 1) Bei 7, 03 und 6, 51 ppm, 2 Singuletts
die 2 aromatischen, in Para-Stellung zueinander stehenden Wasserstoffatomen entsprechen.
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Bei 4, 60 ppm, die Bande eines Hydroxylwasserstoffs, der gegen Deuterium
austa. uschbar ist.
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Bei 3, o8 ppm, ein Triplett, das dem Benzylwasserstoff entspricht,
der in 2-Stellung des Isobornanrings steht und das auf Wechselwirkung mit zwei anderen
Protonen zurückzuführen ist, mit einer identischen Konstante (J = 8, Hertz).
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Bei 2, 15 ppm einheitliche Bande der aromatischen Methylgruppen.
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Zwischen 1 und 1, 9o ppm : Wasserstoffatome des alicyclischen Rings.
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Zwischen os78 und 1, o5 ppm : 3 tertiäre Methylgruppen.
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Dieses kernmagnetische Resonanzspektrum stimmt gut mit der folgenden
räumlichen Struktur des 6-Isobornyl-3,4-xylenols überein:
6-Exo-Isocamphanyl-3,4-xylenol (Fig. 2) Bei 6, 9o und 6, 55 ppm aromatische Wasserstoffatome
in Para-Stellung.
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Bei 4,60 ppm Phenolwasserstoff Bei 2, Ppm Signal in Form eines Tripletts
das auf einen Benzylwasserstoff zurückzuführen ist, der mit einer identischen Konstante
(J = 7, 5 Hertz) mit zwei anderen Protonen und mit einer. Konstante nahezu 0 mit
einem weiteren Proton in Wechselwirkung steht.
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Zwischen 1,10 ppm alicyclisch gebundene Wasserstoffatome.
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Bei 1, 05 und o, 91 ppm zwei tertiäre Methylgruppen.
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Bei o, 9o ppm ein Dublett (J = 6, 5 Hertz), zurückzuführen auf eine
sekundare Methylgruppe, Dieses kermnagnetische Resonanzspektrum stimmt mit der folgenden
räumlichen Struktur des 6-Exo-Isocamphanyl-3,4-xylenols
| überein : CH3 |
| 1 |
| . H3 |
| (ii) |
Die Tatsache, daß man ein Isomerengemisch erhält, ist sehr leicht verständlich,
wenn man sich die Form des intermediär
| auftretenden Carboniumkations vorstellt. |
| S A (III) |
| . |
| a |
Nukleophller Angriff am Zentrum Nukleophiler Angriff am Zentrum
Die bakteriostatische Aktivität der neuen erfindungsgemäßen Verbindungen wurde durch
die folgenden Versuche verdeutlicht.
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1. Bakteriostatische Aktivität von 6-Isobornyl-3,4-xylenol, geprüft
nach der Methode des sogenannten Mikrobenfüll@@@ @e@@'.
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Nach dieser Methode werden wachsende Verdünnungen der zu prüfenden
Verbindung in einem Spezialnährboden in Petrischalen hergestellt. Diese Nährböden
werden in parallelen Linien mit verschiedenen Keimen angeimpft.
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Zu diesem Zweck waren die Keime vorher auf Nährboden der folgenden
Zusammensetzung geimpft worden : Muskelfleisch 500 g Pepton log Na Cl 5 g Agar-Agar
15 g Wasser 1000 cm3 Die Nährböden wurden 24 Stunden lang im Wärmeschrank bei 37°C
gehalten und dann im Kühlschrank aufgehoben.
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Mit Hilie einer Platinöse wurden Bakterienkolonien den Nährböden
entnommen und auf Nährbouill-on der folgenden Zusammensetzung übertragen : Muskelfleisch
500 g Pepton log Na Cl 5 g Wasser looo cm3 Nach 24-stündigem Stehenlassen im Wärmeschrank
bei 37°C wurde die Bouill-on als Stammlösung verwendet.
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Es wurden außerdem Ausgangslösungen hergestellt, die 2o mg,/cm3 der
zu prüfenden Verbindung in Athylenglyool als Lösungsmittel enthalten.
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I) urch aufeinanderfolgende Verdünnungen wurden Konzentrationen @ionen
von 10 mg/cm3, 5 mg/cm3 usw. erhalten.
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Daraufhin wurden sogenannte Nährböden 'für Antibiotika' auf Basis
von Agar-Agar in Petrischalen hergestellt.
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Fleische@trakt nach Liebig 1,5 g @efe-@utolysat 3 Pepton 6
Natriumohlorid
5 Wasser 1 Liter Agar-Agar 15 S Dinatriumphosphat 9,3 g Monokaliumphosphat 0,7 g
Glucose, rein 2 g End-pH-Wert 7, 4 Diese Nährböden werden im Wasserbad auf eine
Temperatur von etiva 500C gebracht um sie zu verfldssigen und im Verhältnis von
28,5 cm3 je 1,5 cm3 mit den vorbereiteten verdUnnten Lösungen vermischt.
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Der Nährboden wird nach der Homogenisierung in eine sterile Petrischale
gegossen. Man erhält so eine Serie-in Petrischalen gegossener Nährböden, die verdünnte
Lösungen mit wachsendem Gehalt der zu prüfenden Verbindung enthalten.
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Nach der Verfestigung der Nahrböden, werden diese 1 Stunde lang bei
57°C im Wärmeschrank getrocknet.
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Kapillar ausgezogene Pasteurpipetten wurden mit dem Stammmedium gefüllte
das aus der Nährbouillon bestände in welcher sich die Kultur des betreffenden Keims
befand. Das Animpfen der Nährböden erfolgte in parallelen Linien. ! Aaf diese Weise
wurde in jeder Petrischale ein Gitter aus parallelen Linien, entsprechend jeder
Bakterienart, erhalten. Die Petrischalen mit den unterschiedlichen Verdünnungen
wurden 24 Stunden lang im Wärmeschrank bei 37 C gehalten.
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Nach dieser Zeit konnte'die Auswertung erfolgen. Wena das Produit
bei einer bestimmten Verdünnung gegenüber einem bestimmten Keim wirksam ist, findet
keine Verdickung der entsprechenden Linie statt. Wenn es inaktiv ist, tritt ein
Wachstum der Rolonien über die gesamte Länge der Linie auf.
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Die folgendeTabellezeigtdie.Ergebnissedie.mitverschiedenenKeimenerhaltenwurden.ImFällderAktivitätwurde
der e 1'fi"'G-''alll'. 4e 'lib 33.'Gl ? 11sgrad, C. f l. I'1 c'ITICf ; ;, lGhi,'
r. Y1' :'°~.
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Inhibitionsgrad nSmmacm Klebsiella acrobacter Stamm 45 62,5 Staphylococcus
Stamm London 1, 95 Staphylococcus aureus Stamm-133 1, 95 Streptococcus Stamm Clo
aristene 3, 90 Enterococeus Stamm Deval 3, 90^ Streptococcus foecalis 3, 90 Das
Isomere 6-Exo-Isocamphanyl-3,4-xylenol besitzt eine mittlere bakteriostatische Aktivität,
die geringer ist=als die des 6-Isobornyl-3,4-xylenols.
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2.. Antibakterielle Aktivität, geprüft in vivo an der Maus.
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Albinomäusen wurde intraperitoneal eine verdünnte Pneumokokkenkultur
in Bouillon injizierte die den Tod von loo % % der Tiere einer Gruppe hervorruft.
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Es sollte die Dosis der zu untersuchenden Verbindungen festgestellt
werden, die bei unmittelbar darauffolgender Injizierung auf dem gleichen Weg ganz
oder teilweise die Sterblichkeit der Tiere verhindert.
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Es wurden zu dern Versuch Albinomäuse des Stammes RAP mit einem mittleren
Gewicht von 2o g herangezogen. Als Bakterienlcultur wurde Diplococcus pneumoniae
(Til) verwendet.
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Dies ist praktisch das. einzige Bakterium, mit dem von einem zum anderen
Versuch zuverlässige und-reproduzierbare Ergebnisse erhalten werden.
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Es wurden 24 Stunden alte Kulturen in Bouillon verwendet.
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Die Kultur wurde mit isotonischer Lbsung verdünnt, bis durch Vergleich
der Trübung mit einer Skala Bakterienkonzentrationen erhalten wurden, die, bezogen
auf das Gewicht der feuchten Bakterien, einer Konzentration von lo-5 entsprachen.
Dies entsprich'c etwa 5ooo letalen Dosen in o, 5 cm3.
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Den Versuchstieren wurde intraperitoneal 0, 5 cm3 der verdünnten Kultur
und gleich danach o, 5 cm3 einer Suspension der zu prüfenden Verbindung injiziert.
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Die Versuchstiere wurden in Gruppen von je lo Tieren aufgeteilt.
Einer Vergleichsgruppe wurde nichts verabreicht, fünf Gruppen erhielten steigende
Dosen einer zu-prüfenden Verbindung. Die so verabfolgten Dosen waren in Vorversuchen
so bemessen worden, daß sie zwischen der Mindes. tmenge, welche die Tiere vollständig
schütz und der stärksten Dosis lagen, die keinen Schutz ergibt.
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Es konnte festgestellt werden, daß fUr die erfindungsgemäßen Verbindungeil
die Minimaldosis, die 50 % der Versuchstiere schützt, llo mg/kg beträgt, wenn sie
auf intraperitonealem Weg verabreicht werden.
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3. Toxizität 6-Isobornyl-3,4-xylenol : DL 12oo mg/kgJ intraperitoneal
bei der Wistar-Ratte.
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6-Exo-Isocamphanyl-3,4-xylenol: DL50= 800 mg/kg, intraperitoneal
bei der Wistar-Ratte.
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Ein Vergleich zeigte daß die Toxizität DL50 des bekannten Produktes
6-Isobornyl-24-xylenol650mg/kgintraperitoneal bei der Wistar-Ratte beträgt ; die
hohe verzögerte Toxizität dieser bekannten Verbindung verbietet aber ihre Verwendung
als Arzneimittel. Tatsächlich stabilisiert sich bei den erfindungsgemäßen neuen
Verbindungen die Sterblichkeit der Versuchstiere nach 24 Stunden, während bei der
bekannten Verbindung 6-Isobornyl-2,4-xylenol die Sterblichkeit kontinuierlich anwächst,
so daß alle Tiere einer 5er-Gruppe, bei einer Dosis von 900 mg/kg innerhalb von
72 Stunden, bei einer Dosis von 1500 mg/kg in 24 Stunden und bei einer Dosis von
2ooo mg/kg in 12 Stunden eingehen.
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4. Antiseptische Aktivität Diese wurde an verschiedenen Keimen mit
Hilfe folgender Charakteristika bestimmt : Durch die Konzentrationbeider die Verbindung
die Keime vernichtete durch die zur Vernichtung nötige Kontaktzeit zwischen der
Verbindung und dem Bakterium.
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Die Ergebnisse wurden mit den entsprechenden, mit Phenol erhaltenen
Ergebnissen verglichen. Zu diesem Zweck bestimmte man das Verhältnis des noch aktiven
Grenzwertes der Verdünnung der zu prüfenden Verbindung zu dem aktiven Grenzwert
der VerdUnnung bei Phenol.
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Die zur Beimpfung dienenden Kulturen waren 24 Stunden alte Kulturen
in Bouillon. Für den Versuch wurden lo Tropfen der Kultur in ein Glas gegeben, das
lo ml der Bouillon und 1 ml einer 10%igen Phenollösung enthielt : die Konzentration
an Phenol betrug demnach 1 :-llo. Einen Tropfen der so beimpften phenolhaltigen
Bouillon-gibt man nach einer gewissen Zeit, die von einem Glas zum anderen von 2,5
bis 15 Minuten variiert, in ein Glas mit frischer Nährlösung.
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Dann werden die Gläser 24 Stunden lang in einem Alarmeschrank bei
37°C gehalten.
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Nm wurden die Zeiten und die Konzentrationen festgestellt, für die
noch Kulturen der Seime vorhanden sind. Fü jeden der verwendeten Keime wurde die
antiseptische Wirkung von Phenol bei einer Verdünnung von 1 : 110 und die für die
antisepsie erforderliche Zeit, sosie die antiseptische Wirkung der erfindungsgemäßen
Verbindung festgestellt: die maximale Verdünnung und die Minimalzeit.
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Der Phenolkoeffizient ist somit das Verhältnis zwischen dieser antiseptischen
Wirkung und llo.
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Nachfolgend werden anhand verschiedener Keime die wirksame Grenzverdünnungj
die i ; íindestzeit, bei der diese 5#lirkung bei dieser Verdünnung eintritt,
und Phenolkoeffizient angegeben.
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Staphylococcus Stamm London : In der folgenden labelle bedeutet +
eine Keimvermehrung - kein Keimwachstum.
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Kontaktzeit in Minuten 2,5 5 10 15 Phenol 1/110 + + - -Erfindungsgemäße
Verbindungen 1/110 - - - -1/10 000 - - - -l/loo-ooo 1/1 000 000 + + + + 1/5 ooo
ooo + + + + Der Phenolkoeffizient beträgt demnach looo Streptococcus Foecalis Kontaktzeit
in Minuten 2,5 5 10 15 Phenol l/llo + +.+-t-Erfindungsgemäße Verbindungen 1/1 000
- - - -1/10 000 - - - -1/50 000 + + + -1/100 000 + + + + Der Phenolkoeffizient beträgt
500.
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Enterococcus Stamm Deval Kontaktzeit in Minuten 2,5 5 10 15 Phenol
l/llo + + + + Erfindungsgemäße Verbindungen 1/1 000 1/5 oxo l/loooo++++ 1/10 000
+ + + + 1/100 ooo + + + +
Die Verbindungen der Erfindung sind wirksam
ur die Behandlung von Infektionen mit'pyogenen Keimen, unabhängig von ihrer Lokalisation
(auf der Haut, im Zwischengewebe, Lunge, Ohren, Nase, Hals).
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Die Arzneimittelzubereitungen, welche die erfindungsgemäßen Verbindungen
enthalten, konnen folgende Zubereitungsformen besitzen: 1 bis 10%ige Hautsalben,
percutan wirksame Salben (1 bis lo;J)inVerbii.dungiteinemdieDurclidriungfordernden
wirkstoffT.fleCineoljSuppositorieuzurBehandlungvon Lungenerkrankungen (ebenfalls
in Verbindung mit Cineol), alkoholische Lösungen (l bis 5/o)zurHautdesinfektionin
der Chirurgie, Sprühsuspensionen für @ase oder Rachen (1 bis 5 %), Ohrentropfen
(1 bis 5 %) gegen akute oder Katarrhalische Chrenentzündungen, intramuskulär oder
subkutan injizierbare Suspensionen (die Verbindung wird in ungeestertem Olivenöl
gelöst, das in fünf Teilen einer isotonischen @ochsalzlösung suspendiert ist (1
bis 2 5S), Tablette.
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Es wurde eine nzahl klinischer Versuche mit gewöhnlichen Lungenerkraizlcungen,
Angina, Darminfektionen und eitrigen Hautinfektionen durchgeführt. Dabei wurden
die folgenden pharmazeutischen Zubereitungen verwendet : Suppositorien von 2 g für
Erwachsene und 1 g für ltinder, die 6 % des erfindungsgemäßen Produkts und um die
schnelle Durchdringung der Rektalmuskulatur zu erleichtern, 3 Cineol enthielten.
Diese Produkte waren mit Kakaobutter vermischte Tabletten mit 0,050 g des Wirkstoffs
; Seif'e, die aus Lanette-Wachs nach dem Codex francais bestand und die 5 ; des.
erfindungsgemäßen Stoffes und 3; Cineol enthielt.
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Bei der Behandlung von gewöhnlichen Lungenerkrankungen wurden 40 Patienten
(20 Erwachsene + 20 Kinder mit 1-5 @ahren) durch Verabreichung eines Suppesitoriums
alle 6 Stunden behande@@.
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Die behandelten Lungenerkrankungen gehörten zur Kategorie von saisonbedingten
Infektionen oder akuten Infektionen bei kleinen Kindern oder alten Personen. In
allen Fällen, mit Ausnahme von zwei virusbedingten Lungenerkrankungen, wurde nach
48 Stunden die Heilung erzielt und die Suppositorien wurden in allen Fällen gut
vertragen.
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Die gleiche Behandlung wurde in 2o Fällen gewöhnlicher Angina an 15
Erwachsenen-und 5 Kindern durchgeführt. Die F waren in allen Fällen zufriedenstellend
und die Heilung trat in 17 Fällen nach 24 Stunden und in 3 Fällen nach 48 Stunden
ein. Die Verträglichkeit war ebenfalls ausgezeichnet.
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Zur Bekämpfung von einfachen Darminfektionen wurde lo Erwachsenen
24 Stunden lang alle 4 Stunden eine Tablette verabreicht. In allen Fällen handelte
es sich um gewöhnliche Sommerdurohfälle.
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Die Wirksamkeit auf den Infektionserreger war sehr bemerkenswert,
sowohl hinsichtlich der Schnelligkeit (oft weniger als 12 Stunden)., als auch der
Stärke der Wirkung.
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Die Verträglichkeit war ebenfalls ausgezeichnet. Bei solchen Behandlungen
kann es vorteilhaft sein, die erfindungsgemäßen Verbindungen mit einem krampflösenden
Mittel, mit Vitaminen der B-Gruppe und mit Milchfermenten zu kombinieren.
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Zur Behandlung von gewöhnlichen eitrigen Hautinfektionen wurde die
Salbe in 15 Fällen infizierter, offener Hautwunden verwendet. Es wurden ausgezeichnete
Ergebnisse bei vollkommener Verträglichkeit erzielt.