DE3015636C2

DE3015636C2 - Pharmazeutische Zubereitung auf der Grundlage von Carnitinestern mit inotroper Wirkung

Info

Publication number: DE3015636C2
Application number: DE3015636A
Authority: DE
Inventors: Claudio Cavazza
Original assignee: Sigma Tau Industrie Farmaceutiche Riunite SpA
Current assignee: Sigma Tau Industrie Farmaceutiche Riunite SpA
Priority date: 1979-04-23
Filing date: 1980-04-23
Publication date: 1993-10-21
Anticipated expiration: 2000-04-24
Also published as: SE8003005L; US4439438A; FR2455028A1; IL59915A; JPS55167262A; AU5773880A; NL8002370A; CH642849A5; NO151823B; NO801155L; IE800800L; DE3015635C2; GB2051779B; GB2048268B; GB2051779A; NO151822B; FR2455027A1; DK155595C; DK170680A; DK170580A

Description

Die Erfindung betrifft pharmazeutische Zubereitungen auf der Grundlage von speziellen Carnitinestern, die eine inotrope Wirkung haben.

Aus der DE-OS 28 17 358 sind therapeutische Zubereitungen zur Behandlung von myocardialer Anoxie, Ischaemie, Arrhytmiesyndromen, Herzschwäche und -versagen auf Basis von Carnitinderivaten, bei denen die Hydroxylgruppe verestert ist, bekannt. Weiterhin werden in der JP-OS 35-44096 spezielle Amid- oder Hydrazid-Verbindungen von Carnitin oder o-Acylcarnitin beschrieben, bei denen als Ausgangsverbindungen Carnitinverbindungen verwendet werden, die an der Hydroxylgruppe und der Carboxylgruppe verestert sind.

In der älteren Patentanmeldung P 28 46 335.6 werden Arzneimittel auf Basis von Derivaten des Carnitins beschrieben, bei denen die Hydroxylgruppe des Carnitins mit einer gesättigten aliphatischen Fettsäure mit einer geraden Zahl von 2 bis 30 Kohlenstoffatomen verestert ist. Die dort beschriebenen Verbindungen und insbesondere Acetyl-l-Carnitin haben eine cardiotrope Wirkung.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine pharmazeutische Zubereitung auf der Grundlage von Carnitinester mit inotroper Wirkung und üblichen Hilfs- und Trägerstoffen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie eine therapeutisch wirksame Menge eines Esters der allgemeinen Formel (I)

aufweist, worin bedeuten:
R′ Acetyl, halogen-substituiertes Acetyl, Propionyl, Butyryl, Isobutyryl, β-Hydroxybutyryl, Aceto-acetyl;
R″ Methoxy, Ethoxy, Isopropyloxy, Isobutyloxy, 3-Carbethoxy-2-propyloxy, wobei, wenn R″ Methoxy oder Ethoxy bedeutet, R′ nicht Acetyl, Propionyl oder Butyryl ist; und
X^- ein Halogenanion, vorzugsweise Cl^-.

Die Ester der Formel (I) weisen eine ausgeprägte inotrope Wirkung und langanhaltende Wirksamkeit bei gleichzeitiger Freiheit von Wirkungen auf die auf die Mycocard-Anregung dämpfend wirken könnten. Ohne sich hier auf theoretische Erklärungen festlegen zu wollen, wird angenommen, daß die Ester-Bindung das Acyl-Carnitin vor raschem Stoffwechselabbau und einem raschen Abfall im Blut schützt. Die Verbindungen üben cerebrale neurochemische Wirkungen aus, die sich in Veränderung der zentral-serotoninergischen Aktivität auswirken.

Die Verbindungen finden therapeutische Anwendung

a) in Fällen von Myocard-Hypokontraktibilität, die nicht von Rhythmusstörungen begleitet ist, beispielsweise bei cardiogenem Schock, bestimmt durch primäres Fehlen von Kontraktionskraft,
b) als Antidepressiva bei Schlafstörungen.

Die Ester der Formel (I) können ausgehend von Carnitin-hydrochlorid durch zwei verschiedene Syntheserouten hergestellt werden, wobei entweder die Hydroxylgruppe des Carnitins zunächst in eine Acylgruppe überführt und dann die Carboxylgruppe des Carnitins verestert wird (Verfahrensvariante A), oder die Carboxylgruppe des Carnitins zunächst verestert und dann die Hydroxylgruppe des Carnitins in eine Acylgruppe übergeführt wird (Verfahrensvariante B).

Pharmakologische Aktivität

Die pharmakologische Aktivität wurde nach den nachstehend angegebenen Verfahren untersucht:

a) Akute Toxizität (DL₅₀)

Dazu wurde die von Weil C.S. in "Tables for Convenient Calculation of Median-Effective Dose (LD₅₀ or ED₅₀) and Instructions in their Use", Biometrics, 249-263, 1952 beschriebene Methode benutzt.

Die Toleranz der Substanzen wurde nach Verabreichung auf endoperitonealem Wege oder oral bei der Maus untersucht. Die erhaltenen Ergebnisse zeigen, daß die erfindungsgemäßen Substanzen optimal toleriert werden (siehe Tabelle).

b) Inotrope Wirkung

Isolierte Kaninchenherzen nach Langendorff wurden mit einer oxygenierten Ringer-Lösung bei 38,2°C gewaschen (Perfusion). Die isometrischen Kontraktionen, das Elektrokardiogramm und der Herzdurchsatz wurden vermittels eines Polygraphgeräts vom Typ "Battaglia-Rangoni" aufgezeichnet.

Durch Ausscheidung des Sauerstoffs aus der Perfusionsflüssigkeit wurde dann ein metabolischer Schaden im Herzmuskel induziert bis zu einer 80%igen Reduktion der Kontraktionskraft.

Unter diesen Bedingungen der prolongierten Anoxide waren die aeroben Glykolysen des Myokards verlangsamt, mit Anhäufung von sauren Stoffwechselprodukten, was zurückzuführen war entweder auf Stockung der Brenztraubensäure oder auf deren Umwandlung in Milchsäure, welche aufgrund der Depression der pyridinischen Enzyme wie Milchsäurehydrogenase nicht benutzt werden kann. Das hat wiederum Rückwirkungen auf die anaeroben Glykolysen im Hinblick auf eine laufend zunehmende Anzahl von Enzymen, mit einem fortschreitenden und laufend kritischeren Erschöpfen des Myokards. Auf diese Weise wird eine ganze Reihe von Ermüdungsgraden des Herzmuskels durchlaufen, welche sich zeigen anhand des Verlaufs der gemessenen Parameter, nämlich der Kontraktionskraft, der koronaren Aufnahmefähigkeit, der Herzfrequenz, des Herzrhythmus. Erst wenn die Kontraktionskraft um 80% verringert worden ist, wird die Perfusionsflüssigkeit ohne Zusatz anderer Substanzen (Kontrolle) oder mit Zusatz der erfindungsgemäßen Substanzen in unterschiedlichen Konzentrationen von neuem oxygeniert.

Bei Untersuchung der Herzkontraktionskraft wurde eine positive inotrope Wirkung 10 Minuten nach Unterbrechen der Anoxieperiode (Wiedererstarken des Myokards) festgestellt. Die Ergebnisse mit dem "t"-Versuch von Student haben gezeigt, daß die erfindungsgemäßen Substanzen einen statistisch signifikanten positiven inotropen Effekt in bezug auf die Kontrollsubstanzen induzieren. In der Tabelle sind die prozentualen Steigerungswerte in bezug auf die Kontrollgruppe angegeben.

c) Wirkung auf das Zentralnervensystem

Es wurde die von Irwin S., Nodin J.H., Siegler P.E. in "Animal and Clinical Pharmacologic Techniques in Drug Evaluation", Year Book Medical Publ., Chicago, 1964, 36 beschriebene Methode angewandt.

Die Dosierung des Serotonins (5-HT) und der cerebralen 5-Hydroxyindolessigsäure (5-HIAA) erfolgte nach der Technik von Ansell und Beeson "Anal. Biochem., 23, 196-206 (1968), Maickel und Cox Int. J. Neuropharmacol., 7 - 275-281/1968 an herausgenommenen Rattengehirnen 1 Stunde nach endoperitonealer Behandlung mit 50-100 mg der untersuchten Substanzen (siehe Tabelle).

Tabelle

Pharmakologische Aktivität einiger Carnitinester

LD₅₀ i.p. und oral bei Mäusen; inotroper Effekt am isolierten Kaninchenherz

Cerebrale Konzentration von 5-HT und 5-HIAA in der Ratte

Die erfindungsgemäßen pharmazeutischen Zubereitungen werden oral oder parenteral verabreicht. Die Dosierungsformen können in fester oder flüssiger Form, wie z. B. Pastillen, Kapseln, Lösungen oder Sirups, sowie injizierbaren Formen, wie z. B. sterile Lösungen, vorliegen.

Für diese pharmazeutischen Formen werden die üblichen verdünnenden Lösungsmittel und Trägerstoffe benutzt. Ggf. können Konservierungsmittel, Farbstoffe und Aromastoffe zugesetzt werden. Für diese Stoffe seien lediglich zur Veranschaulichung genannt Carboxymethylzellulose, Polysorbat, Mannitol, Sorbitol, Amid, Avicel, Talkum und andere, die dem Fachmann auf dem Gebiet der Pharmazeutik geläufig sind.

Die verabreichte Dosis wird vom behandelnden Arzt in Berücksichtigung des Lebensalters, des Körpergewichts und der allgemeinen Verfassung des Patienten auf der Basis einer gründlichen Untersuchung festgelegt. Wenngleich sich Wirkungen bereits mit Dosierungsmengen von 5 bis 8 mg pro kg Körpergewicht pro Tag beobachten lassen, wird eine Dosis von etwa 10 bis ca. 50 mg pro kg Körpergewicht bevorzugt. Falls erforderlich, können auch höhere Dosierungen verabreicht werden, was auf die sehr niedrige Toxizität der erfindungsgemäßen Verbindungen zurückzuführen ist.

Beispiel 1 Herstellung des Isopropylesters des Acetylcarnitins (Verfahren A) Darstellung von Acetylcarnitinchlorid

2 g Carnitinchlorid werden in 20 ml Eisessig aufgelöst, und dem Gemisch werden (10 ml) Acetylchlorid zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wird 48 Stunden lang auf Umgebungstemperatur gehalten. Der Acetylchloridüberschuß und das Lösungsmittel werden unter Vakuum entfernt, und im Wasserbad erfolgt Abkühlung auf 50°C. Der Rückstand wird kristallisiert aus Isopropanolethylether, wobei ein reines Produkt erhalten wird.

F.P.: 188°C (Zersetzung)
Ausbeute: 90%
Analyse: C₇H₁₆ClNO₃

Berechnet: C 42,53%, H 8,16%, N 7,09%, Cl 17,94%;
Gefunden: C 42,39%, H 8,18%, N 7,20%, Cl 17,63%.

Darstellung des Hydrochlorids des Acetylcarnitinchlorids

2 g (0,01 Mol) Acetylcarnitinchlorid, wie vorstehend beschrieben hergestellt, wird in 5 cm³ Oxalylchlorid suspendiert. Das Reaktionsgemisch wird bei Umgebungstemperatur 4 Stunden lang gerührt. Dann wird der Überschuß an Oxalylchlorid Vakuum dampft. Der Rückstand wird (3mal) mit kleinen Volumina (10 cm³) von wasserfreiem Ethylether gewaschen und bis zum Verschwinden des Lösungsmittels unter Vakuum gehalten. Der Rückstand wird als solcher für die nachfolgende Umsetzung verwendet.

Darstellung des Isopropylesters des Acetylcarnitins

Das zuvor erhaltene Hydrochlorid (2 g) wird mit einem Überschuß von 8 cm³ Isopropylalkohol bei Umgebungstemperatur unter magnetischer Agitation 3 Stunden lang umgesetzt. Dem Reaktionsgemisch werden dann 400 cm³ Ethylether zugesetzt. Es setzt sich ein dichtes Öl ab. Die Mutterlauge wird dekantiert und der Niederschlag mit wasserfreiem CH₃CN aufgenommen. Im kalten Zustand wird von der trüben Lösung das nicht umgesetzte Acetylcarnitin abgetrennt. Es wird filtriert und das CH₃CN verdampft. Der in einer Umgebung von P₂O₅ getrocknete Rückstand stellt das gewünschte Produkt dar.

Ausbeute: 75%
Analyse: C₁₂H₂₄ClNO₄

Berechnet: C 51,15%, H 8,58%, N 4,97%;
Gefunden: C 51,00%, H 8,55%, N 4,81%.

Beispiel 2 Herstellung des Esters von Acetylcarnitin mit Ethyl- β-hydroxybutyrat (Verfahren A) Darstellung des Ethylesters der 3-Hydroxybutyrylsäure

Eine Lösung von 2 g (0,02 Mol) 3-Hydroxybutyrylsäure in 50 cm³ absolutem Ethanol und 2 cm³ konzentrierter Schwefelsäure wird 15 Stunden lang unter Rückfluß gehalten. Dann wird das Ethanol abgedampft und der Rückstand mit Wasser und Ethylether aufgenommen. Die organische Phase wird mit einer verdünnten NaHCO₃- Lösung und noch mit einer gesättigten wäßrigen Lösung von NaCl bis zur Neutralisation gewaschen. Sie wird dann (über wasserfreiem Na₂SO₄) getrocknet, filtriert und verdampft, bis ein Rückstand erhalten wird, der aus dem Ethylester der 3-Hydroxybutyrylsäure besteht. Dieser wird als solcher für die nachfolgende Umsetzung benutzt.

Darstellung des Acetylcarnitinesters mit Ethyl-β-hydroxybutyrat

Einer Lösung von Hydrochlorid des Acetylcarnitins, die wie in Beispiel 1 beschrieben hergestellt worden ist (0,01 Mol in 30 cm³ wasserfreiem CH₂Cl₂) wird der zuvor hergestellte (und in 20 cm³ wasserfreiem CH₂Cl₂ gelöste) Ethylester der β-Hydroxybutyrylsäure zugesetzt. Das Reaktionsgemisch wird bei Umgebungstemperatur 5 Stunden lang gerührt. Dann werden 100 cm³ Ethylester zugesetzt. Es setzt sich ein dichtes Öl ab. Die Lösung wird dekantiert und dann der Rückstand zunächst mit 50 cm³ Ethylester gewaschen und dann mit wasserfreiem CH₃CN aufgenommen. Im kalten Zustand werden von der Lösung Kristalle (Acetylcarnitin) abgetrennt, welche durch Filtrieren erhalten werden. Das Filtrat wird von neuem mit Ethylether ausgefällt. Der Niederschlag wird mit wasserfreiem CH₃CN aufgenommen, filtriert und verdampft. Es wird ein dichtes Öl erhalten, das in einer Atmosphäre von P₂O₅ getrocknet wird.

Ausbeute: 60%
Analyse: C₁₅H₂₈ClNO₆

Berechnet: C 50,77%, H 7,95%, N 10,02%;
Gefunden: C 50,31%, H 7,63%, N 10,17%.

Beispiel 3 Herstellung des Isopropylesters des Carnitinpropionyls (Verfahren B) Darstellung des Isopropylesters des Carnitins

Das Carnitin (1,98 g; 0,01 Mol) wird in 10 cm³ Isopropanol suspendiert. Wasserfreie, gasförmige Salzsäure wird bei einer Temperatur von 5°C bis zur Sättigung in die Suspension eingeleitet. Dann wird die Lösung 3 Stunden lang auf einer Temperatur von 60°C gehalten. Anschließend wird die Lösung unter Vakuum noch weiter konzentriert und der Rückstand mit Isopropanolethylether kristallisiert:

F.P.: 145°C-150°C
Ausbeute: 65%
Analyse: C₁₀H₂₂ClNO₃

Berechnet: C 50,10%, H 9,25%, N 5,84%, Cl 14,79%;
Gefunden: C 49,65%, H 9,21%, N 5,46%, Cl 14,49%.

Darstellung des Propionylcarnitinisopropylesters

Dem in der vorstehend beschriebenen Weise erhaltenen Isopropylcarnitinester (1 g; 0,005 Mol) wird 1 cm³ (0,01 Mol) Propionylchlorid zugesetzt. Das erhaltene Gemisch wird bei Umgebungstemperatur bis zur völligen Auflösung des Isopropylesters des Carnitins über 24 Stunden unter Agitation gehalten. Der auf diese Weise erhaltenen Lösung wird nach und nach Ethylether zugesetzt, unter Ausfällung eines dichten Öls, das wiederholt mit Isopropanolethylether aufgenommen wird und ein Produkt liefert, welches die folgenden Eigenschaften aufweist:

Ausbeute: 75%
Analyse: C₁₃H₂₆ClNO₄

Berechnet: C 52,78%, H 8,86%, N 4,74%, Cl 11,98%;
Gefunden: C 52,65%, H 8,78%, N 4,65%, Cl 12,02%.

Beispiel 4 Herstellung von Isobutyryl-Carnitin-Isobutylester (Verfahren A) Herstellung von Isobutyryl-carnitin

Zu einer Lösung von 3 g Carnitin (0,015 Mol) in 5 cc Trifluoressigsäure werden tropfenweise 10 cc Isobutyrylchlorid (0,096 Mol) hinzugegeben. Das resultierende Gemisch wird bei 45°C während 4 h gehalten, sodann Aceton hinzugegeben und das rückständige Carnitin abfiltriert. Zu der Lösung wird wasserfreier Ethylether hinzugegeben und das gewünschte Produkt (2 g; Ausbeute 66%) wird durch Ausfällung erhalten.

Schmelzpunkt 114-116°C
Dünnschichtchromatogramm: Elutionsmittel CHCl₃, CH₃OH, NH₃ 50 : 30 : 8

Herstellung von Isobutyryl-Carnitinsäurechlorid

2,7 g Isobutyryl-Carnitin (0,01 Mol), die in der vorstehenden Weise erhalten wurden, wurden in 4,5 cc Oxalylchlorid (0,05 Mol) suspendiert und die Suspension wurde bei Raumtemperatur während 4 h unter Rühren gehalten. Hiernach wurde die Suspension mit wasserfreiem Ethylether verdünnt und im Vakuum konzentriert. Der Rückstand wurde zweimal mit wasserfreiem Ethylether behandelt und das hierdurch erhaltene Rohprodukt (2,5 g; 0,009 Mol) in der nächsten Reaktionsstufe eingesetzt.

Herstellung von Isobutyryl-Carnitin-isobutylester

15 cc Isobutanol wurden bei 0°C unter Rühren zu 2,5 g Isobutyryl- Carnitinsäurechlorid (0,009 Mol), die zuvor hergestellt wurden, hinzugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde während 1 h unter Rühren bei einer Temperatur von etwa 0°C gehalten. Das Gemisch wurde sodann konzentriert, der Rückstand in wasserfreiem Aceton aufgelöst und die resultierende Lösung mit wasserfreiem Na₂CO₃ neutralisiert. Das Gemisch wurde filtriert und zur Trockne gebracht. Der Rückstand (2,3 g; 0,007 Mol) war Isobutyryl- Carnitinisobutylester (Ausbeute 70%).

Zubereitungsbeispiele

(1) 500 mg Tablette

(2) 500 mg Pulver zum Auflösen und Dispergieren in Wasser
Propynyl-Carnitin-isopropylester
mg 500
Colloidales Siliciumdioxid USP XXII
mg 1,0
Saccharinnatrium USP XXII	mg 20,0
Hydroxypropylcellulose USP XXII	mg 20,0
Natriumbicarbonat USP XXII	mg 70,0
Tonic-Wassergeschmack 1×1000	mg 50,0
D-Mannitol USP XXII	mg 749,0

(3) 500 mg injizierbare Zusammensetzung
Ampulle von lyophilisiertem aktivem Bestandteil:
Isobutyryl-Carnitin-isobutylester	mg 500
D-Mannitol USP XXII	mg 300,0
Ampulle für das Lösungsmittel @	Wasser für Injektionszwecke USP XXII	ml 4

Claims

Pharmazeutische Zubereitung auf der Grundlage von Carnitinester mit inotroper Wirkung und üblichen Hilfs- und Trägerstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine therapeutisch wirksame Menge eines Esters der allgemeinen Formel (I) aufweist, worin bedeuten:
R′ Acetyl, halogen-substituiertes Acetyl, Propionyl, Butyryl, Isobutyryl, β-Hydroxybutyryl, Aceto-acetyl;
R″ Methoxy, Ethoxy, Isopropyloxy, Isobutyloxy, 3-Carbethoxy-2-propyloxy, wobei, wenn R″ Methoxy oder Ethoxy bedeutet, R′ nicht Acetyl, Propionyl oder Butyryl ist; und
X^- ein Halogenanion, vorzugsweise Cl^-.