DE2702535C2

DE2702535C2 - N,S-Diacyl-L-cysteine, ihre Herstellung und sie enthaltende Mittel

Info

Publication number: DE2702535C2
Application number: DE2702535A
Authority: DE
Inventors: Jean Courbevoie Blum
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-01-23
Filing date: 1977-01-21
Publication date: 1985-12-19
Also published as: JPS6241230B2; CH621112A5; JPS5293764A; CA1113102A; BE850528A; DE2702535A1; US4259508A; FR2338701B1; FR2338701A1; GB1521873A

Description

C=O
HN
-" R"—S-CH₂-CH-C-OR (Ib),

Il ο

worin bedeuten:

R H oder C,_₈-Alkyl, R' 2-Thenoyl, Acetyl, Benzoyl, 2-Chrcmoncarbonyl oder Succinyl und R" 2-Thenoyl oder Benzoyl,

3« sowie ihre Salze.

2. N-Acetyl-S-2-thenoyI-L-cystein und dessen Salze und Ester als Verbindungen nach Anspruch 1.

3. Verfahren zur Herstellung von N,S-Diacyl-L-cysteine der Formeln Ia und Ib nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch

"•^s (A) selektive N,S-Dlacylierung von L-Cystein durch

(Al) N-Acyllcrung von L-Cystein oder einem Salz des L-Cysteins in wäßrigem Medium bei einem

pH-Wert zwischen 5 und 9 und (A2) anschließende S-Acylierung bei einem ggf. durch Zusatz einer starken Base erhöhten pH-Wert

4Π oder

(B) S-Acylierung eines N-Acyl-L-cysteins oder eines Esters davon mit einem reaktiven Derivat der Thlophen-2-carbonsäure

45 und gegebenenfalls

(C) Veresterung des erhaltenen, N,S-Diacyl-L-cysteins mit einem entsprechenden Alkohol In einem wasserfreien sauren Medium.

5i) 4. Kosmetische Produkte, gekennzeichnet durch mindestens ein N,S-Diacyl-L-cystein nach Anspruch 1

oder 2 als Wirkstoff.

5. Pharmazeutische Zusammensetzungen, gekennzeichnet durch mindestens ein N,S-Dlacyl-L-cystein nach Anspruch 1 oder 2 als Wirkstoff neben üblichen Hilfs- und Trägerstoffen.

Die Erfindung betrifft N.S-Diacyl-L-cystelne, von denen mindestens eine Acylgruppe eine 2-Thenoylgruppe bedeutet, in freiem Zustand sowie in Form ihrer Salze oder Ester, Ihre Herstellung sowie sie enthaltende <>" hometologlsche und pharmakologische Mittel.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen entsprechen einer der Formeln Ia und Ib,

HN-R' C—S—CH₂-CH-C-OR Ga),

Il Il

ο ο

R"—S-CH₂-CH—C-OR (ID), ,„

II ο

worin bedeuten:

R H oder C,_,-Alkyl, R' 2-Thenoyl, Acetyl, Benzoy!, 2-Chromoncarbonyl oder Succinyl und R" 2-Thenoyl oder Benzoyl,

die auch die entsprechenden Salze umfaßt. -»

Das erfinduöÄSgemäße Verfahren zur Herstellung der N.S-Diacyl-L-cysteine der Formeln Ia und Ib ist gekennzeichnet durch

(A) selektive N,S-Diacylierung von L-Cystein durch

(Al) N-Acylierung von L-Cystein oder einem Salz des L-Cysteins in wäßrigem Medium bei einem pH- 2>

Wert zwischen 5 und 9 und (A2) anschließende S-Acylierung bei einem ggf. durch Zusatz einer starken Base erhöhten pH-Wert

oder

(B) S-Acylierupg eines N-Acyl-L-cysteins oder eines Esters davon mit einem reaktiven Derivat der Thiophen-2-carbonsäure

und gegebenenfalls

(C) Veresterung des erhaltenen N,S-Diacyl-L-cysteins mit einem entsprechenden Alkohol in einem wasserfreien sauren Medium.

Die Erfindung betrifft ferner kosmetische Produkte und pharmazeutische Zusammensetzungen, die durch mindestens ein N,S-Diacyl-L-cystein der Formel Ia bzw. Ib als Wirkstoff gekennzeichnet sind. ·»»

Verschiedene Derivate des Cystelns werden bereits therapeutisch sowie in der Kosmetologie verwendet, insbesondere S-Carboxymethyi-cysteln und N-Acetylcystein. In jüngster Zeit wurde ferner auch die therapeutische Verwendung von N-2-Thenoyl-L-cystein angegeben, jedoch verliert diese Verbindung aufgrund der Anwesenheit der besonders instabilen freien Mercaptangruppe bei der Aufbewahrung wie auch der Verabreichung besonders rasch ihre Aktivität. ^4S

Die erfindungsgemäßen Cysteinderivate können direkt aus L-Cystein oder einem seiner Salze, beispielsweise dem Hydrochlorld, In feuchtem oder wäßrigem Milieu erhalten werden. Hierzu wird Cystein beispielsweise in Wasser gelöst, worauf nach Einstellung des pH-Werts zwischen 5 und 9 durch Zusatz beispielsweise von Natriumhydroxid oder Natriumhydrogencarbonat langsam und bei mäßiger Temperatur ein erstes Acyiierungsmlttel, beispielsweise ein Säureanhydrid oder Säurechlorid, züge jetzt wird, wobei der pH-Wert Innerhalb der oben genannten Grenzen gehalten wird.

Nach Beendigung der Reaktion kann der Oberschuß des Acyllerungsmittels mit einem nicht mit Wasser mischbaren Lösungsmittel wie beispielsweise Benzol extrahiert werden. Anschließend wird der pH-Wert ggf. durch Zusatz eines alkalischen Mittels erhöht, worauf das zweite ausgewählte Acyiierungsmlttel zugegeben wird. Nach Beendigung dieser neuerlichen Acylierung kann das überschüssige Acyiierungsmlttel in gleicher Weise mit einem nicht mit Wasser mischbaren Lösungsmittel extrahiert werden. Die wäßrige Phase wird auf einem pH-Wert unter 4-5, beispielsweise mit Salzsäure, angesäuert, worauf das N.S-Dlacylcystein im allgemeinen in Form eines Öls ausfällt, das mehr oder weniger rasch kristallisiert.

Im Fall des N.S-Dithenoylcystelns genügt es, die zwei Äquivalente des Alkyllerungsmlttels, beispielsweise Thenoylchlorld, In deutlich alkäischem Milieu zuzugeben. ^W)

Dieses neue Verfahren der selektiven N-Acylierung des Cysteins, der sieh die S-Aeyliemng des intermediären N-Acyl-cysteins anschließt, ohne daß dieses als solches isoliert zu werden braucht, beruht auf einer völlig unerwarteten Feststellung: In jüngster Zelt war ein analoges Verfahren für den Fall des Homocystelnthiolactons beschrieben worden, bei dem angenommen wurde, daß die Thlolactonfunktlon die Mercaptanfunktlon im Verlauf der N-Acyllerung schützt. Darüber hinaus erfolgt die S-Acylierung im Fall der Herstellung des N₁S- t>> Diacetylcystein-methylesters bet pH 6.

Wasser spielt bei derartigen Reaktionen keine entscheidende Rolle und kann daher durch ein anderes Lösungsmittel, in vielen Fällen ein wasserfreies, ersetzt werden, vorzugsweise In Gegenwart eines Säureakzep-

L tors wie Triethylamin. Im allgemeinen wird bei Raumtemperatur oder höherer Temperatur, beispielsweise bei

j: der Siedetemperatur des gewählten Lösungsmittels wie beispielsweise Aceton, verfahren.

Nach einer alternativen Ausführungsweise des erfindungsg^mäßen Verfahrens kann als Ausgangsma'erial

:_.■ ein Monoacylcystein, allgemein ein N-Acyl-cystein, eingesetzt werden, dessen zweite Funktion entweder in

¹ * wäßrigem oder wasserfreiem Milieu und wie oben beschrieben acyliert wird.

; Zur Herstellung der Ester der erfindungsgemäßen N,S-Diacyl-L-cysteine kann ein N,S-Diacyl-cystein entwe-

^; der, vorzugsweise in wasserfreiem Milieu, acyliert oder mit einem entsprechenden Alkohol in Gegenwart einer

s starken Säure wie etwa Chlorwasserstoffsäure verestert werden.

In diesem Fall wird beispielsweise das N,S-Diacyl-L-cystein in zuvor mit wasserfreier Chlorwasserstoffsäure

\ l» gesättigtem Alkohol gelöst und einige Stunden reagieren gelassen, wobei vorzugsweise mäßig erwärmt und

N Chlorwasserstoff während der Kondensation hindurchgeleitet wird.

"--■ Nach einer anderen Ausführungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die N,S-Diacy!-L-cysteine

r durch milde Hydrolyse von N.S-Diacyl-L-cysteinestern, beispielsweise in einer kalten, 5%igen Natriumhydroxid-

;··; lösung, zugänglich.

V I^s Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausfühningsbeispielen zur Herstellung der erfindungsgemäßen i^: Verbindungen näher erläutert.

f B e i s ρ i e 1 1

fi -u Herstellung von N-Acetyl-S^-thenoyl-L-cysteic (ATC) aus N-Acetyl-L-cystein

Ki Man löst Ig Natriumhydroxid und anschließend 1,80 g N-Acetyl-L-cystein in 15 ml derilliertem Wasser.

fs Nach dem Abkühlen der Lösung aui 10° C werden unter kräftigem Rühren 2 g 2-Thenoylchlorid in 10 ml

ρ Diethylether während 10 min. zugesetzt. Man läßt noch 15 min. reagieren und wäscht anschließend dreimal mit

f- 25 20 ml Ether. Die wäßrige Phase wird abgetrennt und ihr pH-Wert durch Zusatz von 596iger Salzsäure auf 2

'($ erniedrigt. Das unreine ATC fällt in Form eines Öls aus, dar dreimal mit 10 ml Ether gewaschen wird und beim

y letzten Waschen kristallisiert. Man nimmt mit 10 ml Methanol auf und behandelt in der Wärme mit Aktiv-

f| kohle. Nach Filtration werden 20 ml destilliertes Wasser zugesetzt und das Produkt umkristallisiert. Es wird ein

si! weißes, kristallines Produkt erhalten; F. 178° C (Koflerbank).

Ϊ- Beispiel 2

*j Herstellung von N-Acetyl-S^-thenoyl-L-cystein aus N-Acetyl-S-2-thenoyl-L-cysteinmethylester

i]_ -<5 2 g N-Acetyl-S^-thenoyl-L-cysteinrnethylester werden bei 40° C in 5*igem Natriumhydroxid kräftig bewegt.

ig Die Auflösung ist in 10 min. vollständig. Das Gemisch wird mit Eis abgekühlt, filtriert und mit 5%iger SaIz-

p säure angesäuert. Die Behandlung wird wie in Beispiel i zu Ende geführt.

$ Beispiel 3

μ; Herstellung von N-Acetyl-S^-thenoyl-L-cystein aus L-Cystein

ξ 2,18 g L-Cystein werden in 20 ml destilliertem Wasser gelöst, worauf die Lösung auf 5-10° C abgekühlt wird.

p Anschließend wird unter kräftigem Rühren tropfenweise eine Lösung von 2,2 g Acetanhydrid in 20 ml Diethyl-

H 45 ether zugegeben, wobei der pH-Wert durch gleichzeitige allmähliche Zugabe von etwa 2 ρ in 30 ml Wasser

p. gelöstem Natriumhydrogenccrbonat zwischen 7 und 8 gehalten wird. Nach Beendigung der Zugabe, die etwa

% 10 min. in Anspruch nimmt, wird noch weitere 5 min bei 10° C unter Rühren reagieren gelassen, worauf dreimal

!>. mit 10 ml Ether gewaschen wird. Die wäßrige Phase wird abgetrennt, worauf 1,44 g in etwa 20 ml destilliertem

J' Wasser gelöstes Natriumhydroxid zugesetzt werden; anschließend wird die Temperatur auf 10-15° C eingestellt.

f.'· 50 Darauf werden u^ter kräftigem Rühren 3 g in 20 ml Ether gelöstes 2-Thenoylchlorid zugesetzt. Die Beendigung

i<i der Reaktion sowie die Isolierung des ACT erfolgen wie in Beispiel 1 beschrieben.

(■( Beispiel 4

·> 55 Herstellung von N-Acetyl-S^-lhenoyl-L-cystein aus N-Acetyl-L-cysteln In wasserfreiem Medium

V 1,80 g N-Acetyl-L-cystein werden In 10 ml trockenem Aceton gelöst, worauf 1,1 g Triethylamin und anschile- U ßend 3,2 g 2-Thenoylchlorid in Lösung in 10 ml trockenem Aceton zugesetzt werden. Das Gemisch wird 2 h am , Rückfluß gehalten, worauf das gebildete Trlethylamin-hydrochlorlö ibfiltriert wird. Das Aceton wird im i:·; «) Vakuum abgedampft und der Rückstand dreimal mit Ether gewaschen. Reinigung und Umkrlstailisation des p gebildeten ATC erfolgen wie In Beispiel 1.

ί Beispiel 5

65 Herstellung von N-Acetyl-S 2-thenoyl-L-cysteinmethylester aus N-Acetyl-L-cystelnmethylester

.: Es wird wie in Beispiel 4 verfahren, wobei N-Acetyl-L-cysteln durch N-Acetyl-L-cysteinmethylester ersetzt

Die Reinigung erfolgt durch Umkristallisieren in Ethylacetat, worauf weiße Kristalle mit einem Schmelzpunkt von 122° C (Koflerbank) erhallen werden.

Beispiel 6 Herstellung von N-Acetyl-S^-thenoyl-L-cysteinethylester aus N-Acetyl-S-2-th{:noyl-L-cystein

1,5 g ATC werden unter Erwärmen auf 50° C in 15 ml absolutem Ethanol gelöst; unter Aufrechterhaltung dieser Temperatur wird 3 h ein Strom von trockenem Chlorwasserstoff eingeleitet. Anschließend wird das Gemisch nach Verschließen des Reaktionsgefaßes etwa 12 h stehengelassen, worauf im Vakuum eingedampft in wird. Dabei verbleibt ein öliger Rückstand, der mit einer 5%igen Natrlumhydrogencarbonatlösung gewaschen wird. Das Produkt kristallisiert und wird nach Abzentrlfugieren oder Abnutschen, Waschen mit Wasser und Trocknen aus einem Toluol-Cyclohexan-Gemlsch (65%, 35%) umkristallisiert.

Das Produkt Hegt In Form weißer Kristalle vor; F. 9O⁰C (Koflerbank). Nach dieser Verfahrensweise wurden neben dem Methylester des ATC folgende weiteren Ester hergestellt: ι ^ Isopropylester: F.*) 106⁰C; umkristallisiert aus Toluol-Cyclohcxan;

2-Chlorethylester F. 116° C; umkristallisiert aus Toluol;

n-Butyiester F. 97⁼ C; umkrisiaitisieri aus Toiuoi-Cyciohcxan; ₂„

Isobutylester F. 102° C; umkristallisiert aus Toluol-Cyclohuxan;

t-Butylester Öl (Zersetzung bei Destillation);

Octylester Öl (Zersetzung bei Destillation).

·) Kollerbank ,,.

Beispiel 7 N.S-Di-2-thenoyl-L-cystein

3,51 g L-Cystein-hydrochlorid-monohydrat werden in 60 ml 10%igem Natriumhydroxid gelöst und auf 10⁰C abgekohlt; anschließend werden tropfenweise unter Rühren 6 g 2-ThenoylchlorId zugegeben, wobei die Temperatur unter 15⁰C gehalten wird. Wenn das Medium homogen ist, wird noch weitere lii min. bei einer Temperatur zwischen 10 und 15° C umgesetzt, worauf Salzsäure bis zu pH 2-3 zugegeben wird.

Das Produkt fällt in Form einer Paste aus, die mit Wasser und darauf mit Ether gewaschen wird, wodurch ¹^ Kristallisation eintritt. Die Reinigung erfolgt durch Umkristallisieren aus einem Isopropanol-Ethanol-Gemisch (50 : 50). Das erhaltene weiße Produkt besitzt einen Schmelzpunkt von 112° C (Kofterbsmk).

Beispiel 8 N-Benzoyl-S-2-thenoyI-L-cystein

3,51 g L-Cystein-hydrochlorid-mcnohydrat werden In 40 ml Wasser gelöst, worauf vorsichtig 9 g NaHCOj zugegeben werden; nach Abkühlen auf 15⁰C werden tropfenweise unter Rühren 2,85 g Benzoylchlorid zugegeben, wobei die Temperatur zwischen 15 und 17° C gehalten wird; anschließend wird noch weitere 30 min. reagieren gelassen. Man fügt darauf 4,1g Natriumhydroxid zu, kühlt auf 10° C ab und setzt ferner 3 g 2-Thenoylchlorid tropfenweise unter Rühren zu. Darauf wird weitere 15 min. bewegt. Nach dem Filtrieren der Lösung wird HCI bis zu pH 1 zugesetzt. Das ausgeschiedene Öl kristallisiert nach 48 h; es wird mit Wasser sowie mit Ether gewaschen und aus Toluol-Ethanol (90: 10) umkristallisiert. Das welCe Produkt besitzt einen Schmelzpunkt von 145° C (Koflerbank). sn

Beispiel 9 N-Succinyl-S^-thenoyl-L-cysteln

Es wird wie in Beispiel 3 verfahren, wobei das Acetanhydrid durch Bernsteinsäureanhydrid ersetzt wird. Die Umkristallisation wird aus 20*igem Alkohol vorgenommen. F. 147-S⁰C (Koflerbank).

Beispiel 10

N-2-Chromoncarbonyl-S-2-thenoyl-L-cy stein

Es wird wie in Beispiel 8 verfahren, wobei anstelle von Benzoylchlorid 2-Chrornoncarbonsäurechlorid verwendet wird. Die Umkristallisation wird aus Essigsäure vorgenommen. F. 213° C (Koflerbank).

Beispiel 11 N-Benzoyl-S-2-thenoyl-L-cysteinmethylester

Es wird wie in Beispiel 6 verfahren, wobei Ethanol durch Methanol und ATC durch N-Benzoyl-S-2-thenoyl-L-cystein ersetzt werden.

Die Umkristalllsation wird aus Methanol vorgenommen. F. 143°C(Koflerbank).

Beispiel 12 N-Benzoyl-S^-thenoyl-L-cystein-i-propylester

Es wird wie In Beispiel 11 verfahren, wobei Methanol durch Isopropanol ersetzt wird. Die Umkristalllsation wird aus 70%lgem wäßrigem Isopropanol vorgenommen. F. l]2^oC(Koflerbank).

Beispiel 13 N-2-Thenoyl-S-benzoyl-L-cys'.ein

Es wird wie In Beispiel 8 verfahren, wobei die Reihenfolge der Umsetzung mit Thenoylchlorld und Benzoyichlorid umgekehrt wird.

Die Umkrlstallisation wird aus Isopropylether vorgenommen. F. 90°C(Koflerbank).

Pharmakologische Untersuchungen Die pharmakologischen Eigenschaften der erfindungsgemäBen Verbindungen gehen aus den nachstehenden Ergebnissen hervor. :;' ATC wurde mit S-Carboxymethyl-L-cystein nach dem von Quevauviller und Vu Ngoc angegebenen Verfah- 01

ren verglichen: Bei diesem Verfahren wird Schwefeldioxid inhaliert, das bei Ratten eine Bronchialschleim- AJ

Hypersekretion In den Bronchien hervorruft, worauf nach dem Schlachten der Tiere Lungen und Bronchien <_■]

untersucht werden. Auf diese Weise wurden 40 weibliche Wistar-Ratten 2-4 h täglich Insgesamt HOh einer |j

Atmosphäre mit 400 ppm SOj ausgesetzt. Die ersten 4 Wochen (65 h Expositionszeit) erhielten die Tiere keiner- γ£

lei komplementäre Behandlung. In den vier darauffolgenden Wochen (45 h Expositionszeit) erhielten die Tiere jp

eine Tagesdosis von 500 mg/kg S-Carboxymethylcystein (SCMC) bzw. ATC per os. a

Die Ergebnisse der Lungen- und Bronchialuntersuchungen an den Tieren sind in der folgenden Tabelle ange- r|

geben. Daraus geht die ausgeprägte mucolytische Wirksamkeit von ATC klar hervor. ■>

Lungenuntersuchung Ratten Mitt- Lungen- Bron- Nr. leres hyper- chial-

Oewicht (g) trophic durchmesser

Untersuchung der primären Bronchien Untersuchung der sekundären Bronchien

peri- Schleimiger noduläre kompakte partielle totale Schleimiger noduläre kompakte totale

bronchiale Schleier (%) Anhilu- Pfropfen (%) Obstruk- Obstruk- Schleier (%) Anhäu- Pfropfen (%) Obstruk-

Hyper- fungun (%) tionen (%) tionen (%) fungen (%) tionen (%)

plaste

1 bis 10 11 bis ?5 26 bis 40 41 bis 50

263,5 198,5 238,5 255

0	145	1,15	0
0,97	200	1,60	90
0,67	186	1,90	53
0,25	184	1,60	75

gesunde Vergleichstiere 0 0 0

Vergleichstiere mit Bronchitis 67 30 73

37

Vergleichstiere mit Bronchitis + SCMC

27 7 37 7

Vergleichstiere mit Bronchitis + ATC 30 0 30 5

0	0	0	0
100	83	17	83
63	27	0	20
85	35	0	15

Die Untersuchung der Mortalität erlaubte ferner eine Bestätigung der günstigen Wirkung der Behandlung mit ATC:

0% für die mit ATC behandelte Gruppe,
13% für die mit SCMC behandelte Gruppe sowie
27% für die Vergleichstiere mit Bronchitis.

Die aus den obigen Ergebnissen hervorgehende günstige pharmakologische Wirkung wird ferner durch den Umstand In positiver Weise ergänzt, daß es durch einmalige Verabreichung von bis zu 5 g/kg ATC per os >.ä Mäusen nicht möglich war, eine letale Wirkung zu erzielen, während die DL_So für SCMC in der Größenordnung von 3,5 g/kg liegt.

Aus diesen pharmakologisch entscheidenden Untersuchungen geht die mucolytische sowie die regenerierende Wirkung von ATC gegenüber durch SOj-Exposition In Mitleidenschaft gezogenem Lungen- und Bronchialgewebe wie auch die Unschädlichkeit von ATC klar hervor, das Infolgedessen ein Medikament der Wahl zur Behandlung von Bronchltiden, Husten und Lungenaffektionen Im allgemeinen und insbesondere solchen Infekten darstellt, die durch schädliche Umwelteinflüsse, Klimaeinwirkung oder Mikroben oder Viren hervorgerufen sind. ATC kann Kinder In Tagesdosen von 100-1500 mg und Erwachsenen in Dosen von 200-3000 mg täglich verabreicht werden, die aufgrund der Unschädlichkeit des Produkts ggf. noch erhöht werden können.

ATC würde ferner in Versuchen erfolgreich als ircphisches Mitte! für Haut und Haare eingese'.zt und kann daher in kosmetischen Zusammensetzungen als Mittel zur Erzielung eines welchen Teints der Haut oder als Mitte; gegen Schuppen eingesetzt werden. Für ölige Formen, beispielsweise für Sonnenschutzpräparationen, wird ATC vorteilhaft durch einen seiner Ester ersetzt.

Die Erfindung umfaßt entsprechend auch pharmazeutische und kosmetologische Zusammensetzungen, welche die erfindungsgemäßen Verbindungen zusammen mit anderen Substanzen wie etwa Hllfs- und Trägerstoffen, ggf. in Form von Gemischen enthalten.

Die betreffenden pharmazeutischen Zusammensetzungen können dabei zur oralen, parenteralen, lokalen, rektalen, otorhlnolaryngologischen oder ophthalmologischen Darreichung bestimmt sein.

Als Beispiele können etwa Gelatinekapseln mit einem Gehalt von 150 mg ATC hergestellt werden, die in 3 bis 6 Einheiten täglich iur Verabreichung an Erwachsene vorgesehen sind, ferner etwa ein parfümierter und gezuckerter Sirup mit 5% ATC, der Kindern in einer Dosierung von 2 bis 5 Kaffeelöffeln pro Tag je nach Alter verabreicht werden kann.

Claims

Patentansprüche: 1. N^-Diacyl-L-cysteine der Formeln Ia und Ib,

HN-R'
I
V-C-S-CH₂—CH—C—OR Qa),

Il Il

O O