DE3033896C2

DE3033896C2 -

Info

Publication number: DE3033896C2
Application number: DE3033896A
Authority: DE
Inventors: Kurt Dunn Kalamazoo Mich. Us Kaufman
Original assignee: ELDER PHARMACEUTICALS Inc COSTA MESA CALIF US
Current assignee: ELDER PHARMACEUTICALS INC., BRYAN, OHIO, US
Priority date: 1979-09-10
Filing date: 1980-09-09
Publication date: 1989-04-27
Also published as: FR2464959A1; GB2058767A; CA1141768A; JPS5645480A; GB2058767B; DE3033896A1; FR2464959B1; US4269852A

Description

Die Erfindung betrifft die in Anspruch 1 näher gekennzeichneten 4′-substituierten 4,5′,8-Trialkylpsoralene, Verfahren zu deren Herstellung und diese enthaltende pharmazeutische Zubereitungen.

Psoralene werden seit Jahren, z. B. bei der Behandlung von Vitiligo, als Dermalphotosensibilisierungsmittel verwendet. Ihre örtliche und/oder orale Anwendung sowie nachfolgende Bestrahlung mit Licht stimuliert die Melaninbildung und erzeugt eine Bräunung. Dementsprechend wurden sie auch für kosmetische Zwecke verwendet. In jüngerer Zeit erwiesen sich die Psoralene auch für die photochemotherapeutische Behandlung der Psoriasis als brauchbar; in diesem Fall werden sie dem Patienten oral oder lokal verabreicht, und seine Haut wird anschließend z. B. in einem Psoralit (Wz) Apparat einer kontrollierten UV-Bestrahlung ausgesetzt. Auf diese Weise wurde ein hoher Prozentsatz an Remissionen bei dieser Krankheit erzielt.

Für Verwendung und Zwecke dieser Art hängt die Wirksamkeit eines Psoralens von seiner Fähigkeit ab, auf der Haut nach Bestrahlung ein Erythrem zu erzeugen. Psoralene finden auch anderweitig Verwendung. Diese Anwendungsgebiete, sowie die zugrunde liegenden Prinzipien und Theorien sind teilweise in US-PS 41 24 598 erläutert, ferner sind sie auf Grund verschiedener früherer Publikationen bekannt.

Mit der wachsenden Bedeutung photochemotherapeutischer Behandlungsverfahren zu verschiedenen Zwecken, bei denen Psoralene und kontrollierte UV-Bestrahlung verwendet werden, wurden auch die Anforderungen an optimal effektive photosensibilisierende Psoralene schärfer umrissen. Um die Notwendigkeit exzessiver und evtl. gefährlicher UV-Anwendungen oder -Dosierungen auszuschalten, ist eine maximale Photosensibilisierung ganz offensichtlich eine der Voraussetzungen. Um jedoch übergroße Wartezeiten vor Beginn der Photochemotherapie zu verhindern, ist auch ein rasches Einsetzen der Photosensibilisierung nach lokaler oder oraler Verabreichung des Photosensibilisierungsmittels von Bedeutung. Noch wichtiger ist vielleicht sogar ein rasches Abklingen der Photosensibilisierungswirkung des Photosensibilisierungsmittels, nachdem nach der Verabreichung die maximalen und/oder effektiven Photosensibilisierungsspiegel erreicht wurden. Nimmt der Photosensibilisierungseffekt nicht relativ rasch oder zumindest innerhalb eines angemessenen Zeitraumes nach der Maximierung ab, dann muß der Patient für unwirtschaftlich und unerwünscht lange Zeit nach der Behandlung im Raum gehalten werden. Dauert nämlich die Photosensibilisierung nach der notwendigen UV-Behandlungszeit an, dann besteht eindeutig die Gefahr, daß durch die beim Verlassen des Behandlungsraumes auftretende normale Lichtstrahlung die Photochemotherapie in exzessiver und unerwünschter Weise fortgesetzt wird. Rasches Einsetzen, frühe Maximierung und schnelles Abklingen des Photosensibilisierungseffekts haben sich also als wünschenswerte Merkmale eines Photosensibilisierungsmittels auf dem verhältnismäßig neuen aber sich rasch erweiternden Gebiet der Photochemotherapie erwiesen. Sie sind sicher ebenso wichtig wie das bisher einzig wesentliche Merkmal einer hohen maximalen Photosensibilisierungsaktivität.

Einige Psoralene, wie Trimethylpsoralen (4,5′,8-Trimethylpsoralene oder Trioxsalen) haben, obwohl sie durch beträchtliche lokale Aktivität gekennzeichnet sind, einen verringerten Grad an oraler Aktivität, zumindest kann für Zwecke der praktischen photochemotherapeutischen Anwendung die orale Aktivität als unbedeutend angesehen werden. 8-Methoxypsoralen ist dagegen durch signifikante orale Aktivität gekennzeichnet. Die in den US-PS 41 24 598 und 41 30 568 beschriebenen Psoralenverbindungen sind auch strukturell durch die Gegenwart eines Substituenten am 8-Kohlenstoffatom, z. B. einen 8-Methoxy- oder 8-Methylsubstituenten gekennzeichnet, der bislang offensichtlich für eine wesentliche, orale oder lokale, Photosensibilisierungsaktivität als erwünscht galt, selbstverständlich zusammen mit anderen Substituenten in den 4′,4 und 5′-Stellungen derjenigen bekannten Psoralenverbindungen, bei denen bislang eine erwünschte photochemotherapeutische Aktivität gefunden wurde.

Die vorliegende Erfindung betrifft bestimmte 4′-substituierte 4,5′,8-Trialkylpsoralene, wobei der Substituent am 4′-Kohlenstoffatom aus Hydroxyalkoxyalkyl oder Hydroxyalkylaminoalkyl gewählt wird, wobei die Alkylgruppen 1 bis 8 C-Atome aufweisen.

Diese Verbindungen sind durch erhöhte, insbesondere orale Photosensibilisierungsaktivität gekennzeichnet und im Vergleich mit Psoralenen anderer Struktur weisen sie vergleichsweise Maxima, frühes Einsetzen und insbesondere rasches Abklingen der Aktivität sowie geringe Toxizität auf.

Die Erfindung betrifft 4′-R-4,5′,8-Trialkylpsoralene, worin der 4′-R-Substituent Hydroxyalkoxyalkyl oder Hydroxyalkylaminoalkyl ist, und insbesondere 4′-Hydroxyalkoxymethyl-4,5′,8-trimethylpsoralene, z. B. 4′-β-Hydroxyethoxymethyl-4,5′-8-trimethylpsoralen, und 4′-(N-Hydroxyalkyl)-aminomethyl-4,5′,8-trimethylpsoralene, z. B. 4′-(N-(β-Hydroxyethyl)-aminomethyl)-4,5′,8-trimethylpsoralen, worin die Alkylgruppen 1 bis 8 C-Atome aufweisen.

Die Substituenten dieser Verbindungen sind nicht mit denen der bekannten Verbindungen, wie Trioxsalen (4,5′,8-Trimethylpsoralen), 8-Methoxypsoralen oder den Verbindungen der US-PS 41 24 598 oder 41 30 568 identisch. Insbesondere der Substituent am 4′-Kohlenstoffatom ist einzig in den erfindungsgemäßen Verbindungen vorhanden; er fehlt bei allen der oben erwähnten Referenzverbindungen und läßt sich aus ihnen auch nicht herleiten.

Die neuen Verbindungen sind durch ausgezeichnete Photosensibilisierungsaktivität entsprechend den verschiedenen oben erwähnten Merkmalen sowie einer relativ geringen Toxizität gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen haben die allgemeine Formel

worin R unsubstituiertes oder durch eine oder mehrere Hydroxylgruppen substituiertes Hydroxy-C₁- bis C₈-alkoxy- C₁- bis C₈-alkyl oder N-(Hydroxy-C₁- bis C₈-alkyl)-amino-C₁- bis C₈-alkyl bedeutet und die Alkylgruppen 1 bis 8 C-Atome aufweisen.

Die folgenden Zubereitungen und Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern.

Die Ausgangsstoffe für die Herstellung der erfindungsgemäßen Verbindungen sind bekannte Verbindungen. 4,5′,8-Trialkylpsoralene sind gut bekannt. Trioxsalen ist ein Beispiel dafür. Auch die 4′-Halogenalkylderivate sind bekannte Verbindungen. Die 4′-Chloralkylderivate sind in der US-PS 41 24 598 und der Publikation von Isaacs, Shen, Hearst und Rapoport in Biochem. 16, 1058-1064, 1977 beschrieben. Die 4′-Bromalkylverbindungen werden auf gleiche Weise hergestellt. Die 4,5′,8-Trialkylderivate werden, wie in US-PS 41 24 598 beschrieben, hergestellt. Die erfindungsgemäßen 4′-Hydroxyalkoxyalkyl- und 4′-Hydroxyalkylaminoalkylverbindungen werden hergestellt, indem man jeweils ein ausgewähltes Di- oder Polyhydroxyalkan, z. B. ein Glycol oder Aminoalkanol mit dem gewählten 4′-Halogenalkyl-4,5′,8-trialkylpsoralen-Ausgangsmaterial umsetzt, wobei in jedem Fall das gewählte 4′-Hydroxyalkoxyalkyl-4,5′,8-Trimethylpsoralen oder 4′-Hydroxyalkylaminoalkyl-4,5′,8-Trimethylpsoralen oder ein anderes entsprechendes 4,5′,8-Niedrigalkylpsoralen hergestellt wird.

Dünnschichtchromatographie wurde auf Kieselgel GF₂₅₄, 250 µm, mit Glasunterlage durchgeführt, NMR auf einem Perkin Elmer Model 4-24B. Alle Fließpunkte sind korrigiert.

4′-β-Hydroxyethoxymethyl-4,5′,8-trimethylpsoralen

Eine Lösung aus 3 g (0,01 mol) 4′-Chlormethyl-4,5′,8-trimethylpsoralen in 750 ml Ethylenglycol wurde 4 Stunden bei 90°C gehalten und dann bei 90°C/1,33 mbar destilliert. Umkristallisation des Rückstandes aus Wasser ergab 2,26 g farblose Kristalle (68% Ausbeute), Fp. 151-152°C.

NMR (CDCl₃); δ 2,4 (s, 9H, CH₃); δ 3,5-3,9 (Multiplet, 4H, CH₂CH₂); δ 4,6 (s, 2H, CH₂); δ 6,1 (s, 1H, C₂-H); δ 7,4 (s, 1H, C₅-H).

Elementaranalyse:
Berechnet für C₁₇H₁₈O₅: C: 67,54; H: 6,0
Gefunden: C: 67,26; H: 6,16.

4′-γ-Hydroxypropoxymethyl-4,5′,8-trimethylpsoralen

Diese Verbindung wurde wie oben beschrieben, jedoch unter Verwendung von 4′Brommethyl-4,5′,8-trimethylpsoralen (hergestellt nach dem in der US-PS 41 24 598 für die Herstellung von 4′-Chlormethyl-4,5′,8-trimethylpsoralen beschriebenen Verfahren, mit der Ausnahme, daß anstelle von Chlormethylmethylether Brommethylmethylether verwendet wird) und 1,3-Propylenglykol als Ausgangsmaterial hergestellt.

4′-γ-Hydroxybutoxymethyl-4,5′-8-trimethylpsoralen

Diese Verbindung wurde auf die gleiche Weise, jedoch mit 1,4-Butandiol anstelle von Propylenglycol als Ausgangsmaterial hergestellt.

4′-β, γ-Dihydroxypropoxymethyl-4,5′-8-trimethylpsoralen

Diese Verbindung wurde auf die gleiche Weise wie oben beschrieben, jedoch unter Verwendung von 4′-Brommethyl-4,5′-8-trimethylpsoralen und Glycerin als Ausgangsmaterial hergestellt.

4′b-Hydroxyethoxyethyl-4,5′,8-triethylpsoralen

Diese Verbindung wurde auf die gleiche Weise wie oben beschrieben, jedoch unter Verwendung von 4′-Chlorethyl-4,5′-8-triethylpsoralen und Ethylenglycol als Ausgangsmaterial hergestellt.

Weitere Variationen bei der Auswahl der Ausgangsstoffe ergeben mit dem gleichen, oben beschriebenen Verfahren noch andere erfindungsgemäße 4′-Hydroxyalkoxyalkyl-4,5′,8-trialkylpsoralene, bei denen 1, 2, 3 oder alle der im Molekül vorhandenen Alkylgruppen variiert sind. Die Bezeichnung "Alkyl" umfaßt hier gerade oder verzweigte Reste oder Gruppen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie z. B. Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl und Butyl. "Alkoxy" hat die Formel Alkyl-O und, wenn es in der 4′-Stellung als Teil der Hydroxyalkoxyalkyl-Gruppe vorhanden ist, wird auch Alkoxy durch eine oder mehrere Hydroxygruppen substituiert, wie dies in den obigen Beispielen gezeigt wurde, je nachdem als Ausgangsmaterial verwendeten Di- oder Polyhydroxyalkan, z. B. Glycol.

4′-(N-(β-Hydroxyethyl)-aminomethyl)-4,5′,8-trimethylpsoralen

2,00 g (7,2 mmol) 4′-Chlormethyl-4,5′,8-trimethylpsoralen wurden bei 90°C in 25 ml (414 mmol) Aminoethanol gelöst.

Die gerührte Lösung wurde 2 Std. bei 90°C gehalten und das Aminoethanol wurde mit Hilfe eines mit einer Hochvakuumpumpe betriebenen Rotationsverdampfers abgedampft. Zu dem Rückstand wurden 10 ml 5%ige HCl gegeben, wonach die Lösung pH-Papier rot färbte. Dann wurden etwa 4 ml 20%iges NaOH zugegeben, bis die Suspension pH-Papier blau färbte. Der Niederschlag wurde gesammelt und mit 10%iger NaCl ausgewaschen, bis das Filtrat gegenüber pH-Papier alkalifrei war (Wäsche mit 3 × 10 ml). Dann wurde der Niederschlag mit 10 ml Wasser ausgewaschen, im Vakuumofen (<1 mbar 80°C) getrocknet, so daß man eine Rohausbeute von 1,978 g (91% Ausbeute), Fp. 168-173°C erhielt. Umkristallisation aus n-Butanol ergab farblose Kristalle, 1,204 g (56% Ausbeute), Fp. 174-177°C. Dünnschichtchromatographie unter Verwendung von Benzol zu Methanol 1 : 1 ergab, daß das Produkt mit Ausgangsmaterial verunreinigt war. Weitere Umkristallisation aus n-Butanol ergab 0,904 g (42% Ausbeute), Fp. 174-177,5°C. Dünnschichtchromatographie unter Verwendung von Benzol zu Methanol 3 : 1 ergab nur noch eine Spur restlichen Ausgangsmaterials.

NMR(CDCl₃)δ2,05 (s,2,N-H + O-H), 2,45(d,9, J = 3Hz,C4,5′,8-methyle),2,80(t,2, J = 6Hz, CH₂-O), 3,65(t,2, J = 6Hz, C-CH₂-N), 3,85(s,2,4′-CH₃-N), 6,09(s,1,C₃-H), 7,49(s,1, C₅-H).

Elementaranalyse:
Berechnet für C₁₇H₁₉NO₄: C: 67,76; H: 6,36; N: 4,65,
Gefunden: C: 67,67; H: 6,42; N: 4,33.

4′-(N-(γ-Hydroxypropyl)-aminomethyl)-4,5′,8-trimethylpsoralen

Diese Verbindung wurde wie oben beschrieben, jedoch unter Verwendung von 3-Aminopropanol an Stelle von Aminoethanol als Ausgangsprodukt hergestellt.

4′-(N-(β-Hydroxyethyl)-(N-methyl)-aminomethyl)4,5′,8-trimethylpsoralen

Diese Verbindung wurde wie oben beschrieben, jedoch unter Verwendung von N-Methylaminoethanol an Stelle Aminoethanol als Ausgangsmaterial hergestellt.

4′-(N-(γ, δ-Dihydroxybutyl)-aminoethyl)-4,5′-diethyl-8-methylpsoralen

Diese Verbindung wurde wie oben beschrieben, jedoch unter Verwendung von 3,4-Dihydroxybutylamin an Stelle von Aminoethanol und 4′-Chlorethyl-4,5′-diethyl-8-methylpsoralen an Stelle von 4′-Chlormethyl-4,5′,8-trimethylpsoralen als Ausgangsmaterial hergestellt.

Weitere Variationen bei der Auswahl der Ausgangsstoffe ergeben mit dem gleichen, oben beschrieben Verfahren noch andere erfindungsgemäße 4′-(N-Hydroxyalkyl)-aminoalkyl,4,5′-8-alkylpsoralene, bei denen eine, zwei, drei oder alle in der Verbindung vorhandenen Alkylgruppen variiert sind. Die Bezeichnung "Alkyl" umfaßt hier gerade oder verzweigte Reste oder Gruppen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, wie zum Beispiel Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl und Butyl. In der 4′-Stellung als Teil der (N-Hydroxylalkyl)-aminoalkylgruppe wird auch eine Alkylgruppe durch eine oder mehrere Hydroxygruppen substituiert, wie dies in den obigen Beispielen dargestellt wurde, je nach dem in dem jeweiligen Fall verwendeten Aminoalkanol-Ausgangsmaterial.

Pharmakologie

Die Biophotosensibilisierungsaktivität der erfindungsgemäßen Verbindungen wurde mittels visueller Graduierung der Erythemreaktion bestimmt, und zwar mit einer Modifikation des von Pathek und Fitzpatrick, J. Invest. Dermatol. 32, 509-518, 1959, "Bioassay of Natural and Synthetic Furocoumarins (Psoralens)" beschriebenen Verfahrens. (Die Psoralene sind selbstverständlich "lineare" Isomere der Furocumarin-Familie). Die Übereinstimmung mit diesem Bioassay der Photosensibilisierungswirksamkeit wird die Erythemerzeugung auf der Haut von Albinomeerschweinchen visuell gemessen und die Reaktion nach einer Bewertungsskala von 0, ±, 1, 2, 3 und 4 bestimmt. Die durchgeführte Modifikation betraf eine Variierung der Zeit zwischen Verabreichung der Testverbindung und der UV-Bestrahlung, wodurch die Zeiträume zwischen Einsetzen und Abklingen des induzierten Photosensibilitätseffekts gemessen werden konnten.

Protokolle

Lokale Anwendung: Jedes Medikament wird lokal in einer Konzentration 1% in ethanolischer Lösung getestet. Auf Teststellen von 1 cm² Haut werden jeweils 30 min, bevor sie 3 Joule UV-"A"-Bestrahlung ausgesetzt werden, 0,1 ml einer bestimmten Testlösung aufgebracht. Jede Verbindung wird an 3 Arten von Meerschweinchen in Gruppen von 15 getestet, so daß man eine "Reaktionsintensität" genannte durchschnittliche Reaktion erhält, die durch Beobachtung und Bewertung 24 und 48 Stunden nach Verabreichung bestimmt wird.

Orale Anwendung: Jedes Medikament wird oral getestet, indem an Gruppen von jeweils 15 Meerschweinchen eine Dosis von 40 mg/kg Körpergewicht verabreicht wird. Die jedem Tier entsprechende Dosis wird in eine Gelatinekapsel gehüllt und weit in den Rachen des Tieres geschoben. Schlucken wird durch Einspritzen von 3 ml Wasser erleichtert. Die Tiere dürfen 6 h vor und nach der Verabreichung jeder Verbindung weder fressen noch trinken. Die UV-"A"-Bestrahlung erfolgt in einer Dosierung von 4 Joule pro cm² zu verschiedenen Zeiten nach der Verabreichung, z. B. 10, 20, 30, 45, 60, 90, 120, 180 und 240 min nach der Verabreichung. Registrierung und Bewertung erfolgen 48 h nach der Einnahme. Ist eine bestimmte Verbindung in dem Test außergewöhnlich aktiv, dann kann die orale Dosis selbstverständlich halbiert oder anderweitig verringert werden.

Bewertung

Die Reaktionen werden wie folgt bewertet:

0 keine Reaktion;
± schwaches Erythem;
1+ Erythem;
2+ Erythem und leichtes Ödem;
3+ Erythem und starkes Ödem;
4+ Blasenbildung.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen zeigen lokale Erythemwirkung nach 24 und nach 48 Stunden. Sie zeigen nach 48 h eine hervorragende orale Wirkung, mit effektivem Maximum, raschem Einsetzen und schnellem Abklingen des Photosensibilisierungseffekts. Die Verbindung 4′-(N-β-Hydroxyethyl)-aminomethyl-4,5′,8-trimethylpsoralen ist besonders hervorragend, mit einem Abfall zu nur schwachem Erythem nach 240 min, frühem Einsetzen von 3+ Wirkung nach 30 min und Blasenbildung nach nur 60 min. Sie ist mit einem Photosensibilisierungsmaximum nach 90 und 120 min überlegen gegenüber 4′-Aminomethyl-4,5′-8-trimethylpsoralen, und in jeder Beziehung überlegen gegenüber der Kontrolle Methoxsalen (8-Methoxypsoralen), das überdies kein rasches Abklingen und eine 2+ Bewertung nach 240 min aufweist.

Hervorragende Wirkung ergab auch die Verbindung 4′-β-Hydroxyethoxymethyl-4,5′,8-trimethylpsoralen, die sofortige Erythemreaktion nach 30 min sowie effektive Photosensibilisierungswirkung nach 60 und 90 min zeigte; sie war nach 90 und 120 min in der Wirkung vollständig gleichwertig mit 4′-Aminomethyl-4,5′-8-trimethylpsoralen; beide Verbindungen fielen nach 240 min zu nur schwachem Erythem ab. Diese Verbindung war oral etwa gleich effektiv wie 8-Methoxypsoralen, jedoch insofern überlegen, als sie nach 240 min zu nur schwachem Erythem abfiel, während 8-Methoxypsoralen zu diesem Zeitpunkt eine 2+ Bewertung behielt.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen zeigen oral keine Toxizität, bei keiner der getesteten Dosierungen starben Tiere. Die Verbindung 4′-Aminomethyl-4,5′,8-trimethylpsoralen dagegen zeigt oral einen hohen Toxizitätsgrad und eine große Anzahl der Tiere, die 40 mg/kg davon erhielten, starben während der Beobachtungszeit. LD₅₀ für diese Verbindung liegt offensichtlich weit unter dieser Dosierungsmenge.

Claims

1. 4′-Substituierte 4,5′,8-Trialkyl-psoralene der allgemeinen Formel, in der R unsubstituiertes oder durch eine oder mehrere Hydroxylgruppen substituiertes Hydroxy-C₁- bis C₈-alkoxy- C₁- bis C₈-alkyl oder N-(Hydroxy-C₁- bis C₈-alkyl)-amino-C₁- bis C₈-alkyl bedeutet und die Alkylgruppen 1 bis 8 C-Atome aufweisen.

2. Psoralene nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß R Hydroxy-C₁- bis C₈-alkoxymethyl, insbesondere β-Hydroxyethoxymethyl bedeutet, und die Alkylgruppen Methylgruppen sind.

3. Psoralene nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß R N-(Hydroxy-C₁- bis C₈-alkyl)-aminomethyl, insbesondere N-(β-Hydroxyethyl)-aminomethyl) bedeutet, und die Alkylgruppen Methylgruppen sind.

4. Verfahren zur Herstellung der 4′-substituierten 4,5′,8-Trialkylpsoralene nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man in an sich bekannter Weise in einem Verfahrensschritt ein 4′-Halogenalkyl-4,5′,8-trialkyl-psoralen, bei dem die Alkylgruppen 1 bis 8 C-Atome aufweisen, mit einem gegebenenfalls eine oder mehrere Hydroxylgruppen enthaltenden Hydroxy-C₁- bis C₈-alkan oder Amino-C₁- bis C₈-alkanol umsetzt.

5. Pharmazeutische Zubereitungen, die zur Erzeugung photochemischer Sensibilität auf der Haut eines Säugetieres geeignet sind, enthaltend eine der Verbindungen nach Anspruch 1 bis 3 sowie einen pharmazeutischen Träger.