DE3033897C2

DE3033897C2 -

Info

Publication number: DE3033897C2
Application number: DE3033897A
Authority: DE
Inventors: Kurt Dunn Kalamazoo Mich. Us Kaufman
Original assignee: ELDER PHARMACEUTICALS Inc COSTA MESA CALIF US
Current assignee: ELDER PHARMACEUTICALS INC., COSTA MESA, CALIF., US
Priority date: 1979-09-10
Filing date: 1980-09-09
Publication date: 1989-04-13
Also published as: GB2100267B; FR2464958A1; GB2058766B; GB2100267A; US4298614A; FR2464958B1; GB2058766A; CA1141767A; DE3033897A1; JPS5645478A

Description

Die Erfindung betrifft 5′-Primäramino-niedrigalkyl-4′,4-diniedrigalkyl- psoralene, worin die Niedrigalkylgruppen 1 bis 8 C-Atome aufweisen, Verfahren zu ihrer Herstellung und pharmazeutische Zubereitungen, die diese Psoralene enthalten.

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 Erythem 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 rasch sich 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-Trimethylpsoralen 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 5′-Primäramino-niedrigalkyl-4′,4-diniedrigalkyl- psoralene, worin die Niedrigalkylgruppen 1 bis 8 C-Atome aufweisen, die im Vergleich mit Psoralenen anderer Struktur erhöhte Photosensibilisierungsaktivität, vorallem orale Wirksamkeit, frühes Einsetzen, erhöhtes Maximum, rasches Abklingen sowie niedrige Toxizität aufweisen.

Bei den erfindungsgemäßen Verbindungen ist kein 8-Kohlenstoffatomsubstituent notwendig, wie bei den bekannten Verbindungen Trioxsalen (4,5′,8-Trimethylpsoralen), 8-Methoxypsoralen oder den Verbindungen der US-PS 41 24 598 und 41 30 568. Die Verbindungen sind dennoch durch ausgezeichnete Photosensibilisierungsaktivität entsprechend den oben erwähnten Merkmalen sowie relativ niedrige Toxizität gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäßen Verbindungen haben die allgemeine Formel

worin Niedrigalkyl eine Alkylgruppe mit 1 bis 8 C-Atomen bedeutet und vorzugsweise Methyl ist.

Die folgenden Zubereitungen und Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern.

Geeignete Ausgangs-Umbelliferone (4-Alkyl-7-hydroxycumarine) sind bekannte Verbindungen; sie können mit bekannten Verfahren hergestellt und zu Psoralenen umgewandelt werden.
(MacLeod und Worth, Tetrahedron Lett., 237-240, 1972). Variationen im 4-Alkylsubstituenten und in den Alkylhalogenmethylketonreaktanten führen zu Variationen in der Alkylgruppe in den 4,4′-Stellungen der resultierenden Psoralene, was im folgenden vor allem aus den Beispielen hervorgeht.

Halogenalkylierung, z. B. Chloralkylierung, mit einem ausgewählten Halogenalkyl-, z. B. Chloralkyl-methylether führt eine gewünschte Halogenalkyl-, z. B. Chloralkyl-Gruppe in die 5′- Stellung des 4′,4-Dialkylpsoralenkerns ein, woraufhin Umsetzung mit einem Alkalimetall- oder Erdalkalimetallsalz eines Imids mit vorzugsweise relativ hohem Molekulargewicht, z. B. Natrium- oder Kaliumphthalimid, und anschließende Spaltung mit Hydrazinhydrat oder -acetat (Hydrazinolyse) das gewünschte 5′-Aminoalkyl-4′,4-dialkylpsoralen ergibt, in dem die verschiedenen Alkylgruppen denjenigen in dem Ausgangs-4- Alkyl-7-hydroxycumarin, dem Alkylhalogenmethylketon und dem verwendeten Halogen-, z. B. Chloralkylierungsmittel entsprechen. Wahlweise kann die Halogenalkylierung auch gemäß Olah und Kuhn, J. Org. Chem. 29, 2317, 1964, oder Friedel- Crafts and Related Reactions, Vol. II, Teil 2, Herausgeber G. A. Olah, Interscience, New York, 1964, Seite 749 erfolgen. Die Struktur des endgültigen 5′-Aminoalkyl-4′,4-dialkylpsoralen wird durch NMR Spektren bestätigt.

Beispiele 5′-Aminomethyl-4′,4-dimethylpsoralen

7-Acetonyloxy-4-methylcumarin. Ein Gemisch aus 26,23 ml (30,48 g, 0,329 mol) Chloraceton, 1,0 g (6 mmol) Kaliumiodid und etwa 400 ml Aceton mit Reagenzqualität (getrocknet über K₂CO₃) blieb 15½ Stunden stehen. 50,0 g (0,284 mol) 7-Hydroxy-4-methylcumarin, 45,50 g (0,321 mol) anhyd. K₂CO₃ und 1 Liter trockenes Aceton mit Reagenzqualität wurden zugegeben und das Gemisch wurde 24 Stunden unter Rühren unter Rückfluß gehalten. Das heiße Gemisch wurde abfiltriert und der Niederschlag mit Aceton ausgewaschen. Die Waschlösungen und das Filtrat wurden vereinigt und im Vakuum verdampft, so daß man einen gelben Feststoff erhielt, der in 1,3 Liter CHCl₃ aufgelöst wurde. Die CHCl₃-Lösung wurde 1mal mit 5%igem wäßrigem NaOH (500 ml) extrahiert, mit zwei 500 ml Portionen Wasser ausgewaschen, getrocknet (MgSO₄), und im Vakuum verdampft. Man erhielt 64,30 g (97,5%) 7-Acetonyloxy- 4-methylcumarin, Fp. 146,0-148,0°C. Umkristallisation von 61,82 g aus 95% Ethanol ergab ein reines Produkt (53,91 g, 87% Ausbeute, 85% Gesamtausbeute) Fp. 150,1-151,2°C.

4′,4-Dimethylpsoralen

Ein gerührtes Gemisch aus 53,48 g (0,23 mol) 7-Acetonyloxy- 4-methylcumarin und 3,69 Liter (0,369 mol) 0,1 mol/l wäßriges Kaliumhydroxid wurde 1¾ Stunden vorsichtig unter Rückfluß erhitzt. Nach Abkühlen auf Raumtemperatur wurde das Gemisch mit 1,0 mol/l wäßriger HCl angesäuert und ein hellgelber Niederschlag wurde mittels Vakuumfiltration gesammelt, mit Wasser ausgewaschen und in etwa 1,5 Liter CHCl₃ aufgelöst. Die CHCl₃-Lösung wurde mit drei 500 ml Portionen gesättigtem wäßrigem NaHCO₃ ausgewaschen, anschließend mit zwei 500 ml Portionen H₂O, über MgSO₄ getrocknet und im Vakuum verdampft. Man erhielt 43,41 g (88%) rohes 4′,4-Dimethylpsoralen, Fp. 215-220°C. Umkristallisation aus 2-Butanon ergab das reine Produkt (81% Ausbeute, 71% Gesamtausbeute), Fp. 222,0-223,5°C (Literaturwert 220°C). NMR (CDCl₃) δ 2,3 (d, 3, J ≅ 1 Hz, 4′-CH₃), 2,5 (d, 3, J ≅ 1 Hz, 4-CH₃), 6,2 (d, 1, J ≅ 1 Hz, C₃H), 7,35 (s, 1, C₈H), 7,4 (d, 1, J ≅ 1 Hz, C_5′H), 7,6 (s, 1, C₅H).

5′-Chlormethyl-4′,4-dimethylpsoralen

242 ml (3,186 mol) Chlormethylmethylether wurden zu einer Lösung aus 30,0 g (0,14 mol) rohem 4′,4-Dimethylpsoralen in 3,1 Liter Essigsäure gegeben, und die Lösung wurde bei Raumtemperautr 48 Stunden gerührt. Weitere 242 ml (3,186 mol) Chlormethylmethylether wurden zugegeben und nach Rühren während weiterer 48 h wurde die Lösung in 7,75 Liter Wasser gegossen. Mittels langsamer Filtration wurde ein weißer Feststoff gesammelt, mit Wasser ausgewaschen und im Vakuum getrocknet; er ergab 20,4 g (55%) 5′-Chlormethyl- 4′,4-dimethylpsoralen, Fp. 159,0-163,3°C. Dieses Material konnte aus Benzol mit geringer Ausbeute umkristallisiert werden, das Produkt war jedoch noch nicht vollständig rein. Wiederholung dieses Verfahrens bis zum Umkristallisierungsschritt ergab ein Material mit einem Schmelzpunkt über 270°C. Sublimierung (160°C, 0,500 ml) dieses Materials ergab reines 5′-Chlormethyl-4′,4-dimethylpsoralen, Fp. 170,0-170,2°C. NMR (CDCl₃) δ 2,3 (s, 3, 4′-CH₃), 2,5 br s, 3, 4-CH₃), 4,7 (s, 2, CH₂Cl), 6,2 (br s, 1, C₃H), 7,3 (s, 1, C₈H), 7,6 (s, 1, C₅H).

Elementaranalyse:
Berechnet für C₁₄H₁₁O₃Cl:
C: 64,01; H: 4,22; Cl: 13,50.
Gefunden:
C: 63,80; H: 4,24; Cl: 12,49.

4′,4-Dimethyl-5′-phthalimidomethylpsoralen

0,275 g (1,39 mmol) Kaliumphthalimid wurden zu einer Lösung aus 0,304 g (1,16 mmol) 5′-Chlormethyl-4′,4-dimethylpsoralen in 31 ml trockenem DMF (Molekularsiebe) bei Raumtemperatur gegeben. Das Gemisch wurde 6 Stunden unter Rühren bei 100°C erhitzt, dabei wurde es vor Luftfeuchtigkeit geschützt; anschließend wurde es in 100 ml Eiswasser gegossen. Mittels Saugfiltration wurde ein bräunlicher Feststoff gesammelt, mit zwei 100 ml Portionen Wasser ausgewaschen und im Vakuum getrocknet; man erhielt 0,368 g (85%) 5′-Phthalimidomethyl- 4′,4-dimethylpsoralen, Fp.(G) 302-312°C. Dieses kristallisiert aus Eisessigsäure aus, eine Analyseprobe, Fp.(G) 316-320°C erhielt man jedoch mittels Vakuumsublimierung.

Elementaranalyse:
Berechnet für C₂₂H₁₅O₅N:
C: 70,77; H: 4,05; N: 3,75.
Gefunden:
C: 70,50; H: 4,11; N: 3,63.

5′-Aminomethyl-4′,4-dimethylpsoralen

Eine Lösung aus 6,4 g (17 mmol) 4′,4-Dimethyl-5′-phthalimidomethylpsoralen und 7,8 ml (137 mmol) 85%igem Hydrazinhydrat in 1536 ml 95%igem Ethanol wurde 6 Stunden unter Rückfluß erhitzt und im Vakuum verdampft, so daß man einen weißlichen Feststoff erhielt. Zugabe von 500 ml 0,1 mol/l NaOH und anschließende Extraktion mit drei 500 ml Portionen CHCl₃, trocknen (Na₂SO₄) und verdampfen der CHCl₃-Extrakte im Vakuum ergaben 3,3 g (80,5%) 5′-Aminomethyl-4′,4-dimethylpsoralen, Fp. 180,2-183,0°C. Umkristallisation aus einem Benzol-Ligroin-Lösungsmittelpaar (Kp. 94-105°C) ergab zwei Ausbeuten: 2,437 g (59%), Fp. 183,2-184,5°C und 0,433 g (11%), Fp. 181,7-184,0°C. NMR (CDCl₃) δ 1,6 (s, 2, NH₂, austauschbar mit D₂O), 2,2 (s, 3, 4′-CH₃), 2,4 (d, 3, J ≅ 1 Hz, 4-CH₃), 3,9 (s, 2, CH₂), 6,1 (d, 1, J ≅ 1 Hz, C₃H), 7,2 (s, 1, C₈H), 7,45 (s, 1, C₅H).

Elementaranalyse:
Berechnet für C₁₄H₁₃O₃N:
C: 69,12; H: 5,39; N: 5,76.
Gefunden:
C: 68,83; H: 5,50; N: 5,50.

5′-Aminoethyl-4′-ethyl-4-methylpsoralen

Diese Verbindung wurde wie oben beschrieben hergestellt, jedoch wurden in den Schritten 1 und 3 an Stelle von Chloraceton bzw. Chlormethylmethylether Ethylchlormethylketon bzw. Chlorethylmethylether verwendet.

5′-Aminomethyl-4′-propyl-4-methylpsoralen

Diese Verbindung wurde wie oben beschrieben hergestellt, jedoch wurde in Schritt 1 an Stelle von Chloraceton Propylchlormethylketon verwendet.

5′-Aminomethyl-4′-methyl-4-ethylpsoralen

Diese Verbindung wurde wie oben beschrieben hergestellt, jedoch wurde in Schritt 1 als Ausgangsmaterial an Stelle von 7-Hydroxy-4-methylcumarin 7-Hydroxy-4-ethylcumarin verwendet.

Auf die gleiche Weise ergeben weitere Variationen bei der Auswahl der Ausgangsstoffe noch andere erfindungsgemäße 5′-Aminoniedrigalkyl-4′,4-diniedrigalkylpsoralene, bei denen eine, zwei oder alle der in der Verbindung vorhandenen Niedrigalkylgruppen variiert sind. Die Bezeichnung "Niedrigalkyl" umfaßt hier gerade oder verzweigte Reste oder Gruppen mit 1 bis 8 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, so z. B. Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl und Butyl.

Pharmakologie

Die Biophotosensibilisierungsaktivität der erfindungsgemäßen Verbindungen wurde mittels visueller Graduierung der Erythemreaktion bestimmt, und zwar mit einer Modifikation des von Pathak und Fitzpatrick, J. Invest. Dermatol. 32, 509-518, 1959, "Bioassay of Natural and Synthetic Furocumarins (Psoralens)" beschriebenen Verfahrens. (Die Psoralene sind selbstverständlich "lineare" Isomere der Furocumarin-Familie). In 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 von 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.

Resultate

Die erfindungsgemäßen Verbindungen zeigen sowohl nach 24 als nach 48 Stunden lokale Erythemwirkung. Sie zeigen hervorragende orale Wirkung nach 48 Stunden, mit hohen Maxima, frühem Einsetzen und raschem Abklingen des Photosensibilisierungseffekts. Die Verbindung 5′-Aminomethyl-4′,4-dimethylpsoralen ist besonders hervorragend; sie fällt nach 240 min zu keiner Reaktion oder nur schwachem Erythem ab, sie zeigt ein frühes Einsetzen der Blasenbildungsreaktion nach nur 20 min, hält dieses Maximum bis zu 120 min und fällt nach 180 min zu einer Bewertung von 3+ ab. In Bezug auf Photosensibilisierungsmaximum und in Bezug auf den Zeitraum zwischen Einsetzen bis Maximum ist sie dem 4′-Aminomethyl-4,5′,8-trimethylpsoralen überlegen und in jeder Beziehung ist sie dem Kontroll-Methoxsalen (8-Methoxypsoralen) überlegen, welches überdies kein rasches Abklingen und eine 2+ Bewertung nach 240 min aufweist. Die Photosensibilisierungswirksamkeit ist in jeder Beziehung auch noch bei der halben oralen Dosis von 20 mg/kg überlegen. Dagegen zeigt die Verbindung 5′-Aminomethyl-4′- methylpsoralen (mit dem gleichen Verfahren aus 7-Hydroxycumarin hergestellt) im wesentlichen bei oraler Anwendung keine Photosensibilisierungsreaktion, obwohl sie nach 24 und 48 Stunden bei lokaler Anwendung eine 1+ bzw. 2+ Reaktion zeigt. Die erfindungsgemäßen Verbindungen zeigen bei oraler Anwendung keine Toxizität, bei den getesteten Dosierungsspiegeln starben keine Tiere. Die Verbindung 4′-Aminomethyl- 4,5′,8-trimethylpsoralen zeigt dagegen einen hohen Grad oraler Toxizität und eine große Zahl von Tieren, die 40 mg/kg erhalten hatten, starben während der Beobachtungszeit. LD₅₀ dieser Verbindung ist offensichtlich wesentlich niedriger als dieser Dosierungsspiegel.

Claims

1. 5′-Primäramino-niedrigalkyl-4′,4-diniedrigalkyl-psoralene der allgemeinen Formel in der die Niedrigalkylgruppen 1 bis 8 C-Atome aufweisen.

2. 5′-Aminomethyl-4′,4-dimethyl-psoralen.

3. Verfahren zur Herstellung der 5′-Primäramino-niedrigalkyl-4′,4-diniedrigalkyl- psoralene nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß man in an sich bekannter Weise in einem Verfahrensschritt ein 5′-Imidoniedrigalkyl-4′,4-diniedrigalkyl-psoralen, bei dem die Niedrigalkylgruppen 1 bis 8 C-Atome aufweisen, einer Hydrazinolyse unterzieht.

4. Pharmazeutische Zubereitungen, die zur Erzeugung photochemischer Sensibilität auf der Haut eines Säugetieres geeignet sind, enthaltend eine der Verbindungen nach Anspruch 1 und 2 sowie einen pharmazeutischen Träger.