DE3037884C2

DE3037884C2 - (13-Daunorubicin)-(N-oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-on)-azin-hydrochlorid und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE3037884C2
Application number: DE3037884A
Authority: DE
Inventors: Anatolij Borisovi&ccaron; &Scaron;apiro; Ljudmila Konstantinovna Moskovskaja oblast' Noginskij rayon Denisova; Raisa Fedorovna Dja&ccaron;kovskaja; Nikolaj Markovi&ccaron; Moskva Emanuel; Nina Petrovna Moskovskaja oblast' Noginskij rayon Konovalova; Leonard Sergeevi&ccaron; Povarov; Valentina Ivanovna Moskva Suskina
Original assignee: INSTITUT CHIMICESKOJ FIZIKI AKADEMII NAUK SSSR MOSKVA SU
Current assignee: INSTITUT CHIMICESKOJ FIZIKI AKADEMII NAUK SSSR MOSKVA SU
Priority date: 1980-03-24
Filing date: 1980-10-07
Publication date: 1983-12-29
Also published as: GB2072658B; SE449105B; JPS56133298A; GB2072658A; FR2478633A1; RU977462C; NL8005543A; NL182882C; NL182882B; IT1134110B; US4332934A; SE8006901L; JPS6334879B2; DE3037884A1; FR2478633B1; IT8025669A0

Description

H₃CO O OH

HO

NH₂ HCl

2. Verfahren zur Herstellung der Verbindung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man Daunorubicin mit (N-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-on)-hydrazon in einem Molverhältnis von 1 :1,5 bis 1:2 ;n eine: das Volumenverhältnis 8 :1 aufweisenden Mischung aus Chloroform und Methanol in Gegenwart ein* vierfachen molaren Überschusses Essigsäure, bezogen auf Daunorubicin, bei 20 bis 25° C umsetzt und das so erhaltene Azin in das Hydrochlorid überführt.

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Die Erfindung betrifft (13-Daunorubicin)-(N-oxyl-

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55

2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-on)-azin-hydrochlorid
und ein Verfahren zu seiner Herstellung gemäß den Patentansprüchen.

Bekannt ist das Antibiotikum Rubomycin (Zeitschrift Antibiotiki, 9,1966, Seiten 763 - 766, Verlag »Medizina«, Moskau; Brazhnikova M. G., Konstantinova N.V. und andere »Physikalisch-chemische Eigenschaften des antitumoralen Antibiotikums Rubomycin, gebildet durch Aciinomyces coeruleorubidus«.

Das genannte Antibiotikum trägt die internationale Bezeichnung »Daunorubicin«. Synonyme für Rubomycin sind »Daunomycin« und »Rubidomycin«.

Daunorubicin wird gegenwärtig breit angewandt in der Klinik bei der Behandlung von akuten Leukosen, Chorionepithelium der Gebärmutter, Geschwulstretikulosen (N. I. Perevodchikova »Klinische Chemotherapie m> von Geschwulsterkränkungen«, veröffentlicht im Jahre 1976, Verlag »Medizina«, Moskau, Seite 37).

Jedoch besitzt Daunorubicin auch verschiedene Arten von Nebenwirkungen, ist toxisch, unterdrückt die Blutbildung, weist ein begrenztes Wirkungsspektrum b5 und ungenügend hohe antitumorale Aktivität auf.

Bekannt sind auch substituierte Hydrazone von Daunorubicin der allgemeinen Formel

OH

NH,

15

in der R

20 COCH₃ COC₂H₅ COCH(CHj)₂
CO(CHJ₁₄CH₃ COC₆H₅ COC₆H₄N
COQHi-pOCHj) CHO

bedeutet und die antitumorale Aktivität besitzen.

Die meisten dieser Verbindungen behalten die Aktivität des Daunorubicins bei, einige von ihnen weisen eine niedrigere Toxizität auf. Unter ihnen ist das beste das Benzoylhydrazon des Daunorubicins (Rubida· zon, R-COCeHs), welches eine niedrigere Cardiotoxizität aufweist (FR-PS 15 78 722).

In J. Med. Cht-m. 16, 1973,1971-75 wird die Reinheit des N-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-on-hydrazons nicht durch elementaranalytische Angaben belegt. Es wird als Flüssigkeit beschrieben, jedoch ohne Angabe des Siedepunktes und anderer Konstanten. Diesseits wurde das reine kristalline Hydrazon nach M. Schlude, Tetrahedron Lett., 1976 (25), 2179, hergestellt.

In der DE-AS 23 27 211 wird die Synthese von Daunorubicin- 13-benzoyl- und · 13-formylhydrazonen beschrieben.

In J. Med. Chem. 15,1972,872-875 wird die Synthese zahlreicher Daunorubicinderivate beschreiben: In 13-Stellung (Semicarbazon, Oxim, O-Methyloxim, N-Piperidinimin, N-Alkylcarbamoylderivate) und Acylderivate an der Zuckerrestaminogruppe.

In J. Med. Chem. 21, 1978, 732-37 werden die antitumoralen und cardiotoxischen Eigenschaften der Rubidazonderivate untersucht, die ihrer Struktur nach den in DE-AS 2?. 27 211 beschriebenen Verbindungen nahestehen.

In der US-PS 41 12 217 wird die Synthese von bis(Daunorubicin und bis(Adriamycin)-hydrazonen beschrieben, die auf der Basis zahlreicher Dicarbonsäuredihydrazide erhalten wurden.

Im Gegensatz hierzu enthält die erfindungsgemäße Verbindung ein konjugiertes System

>C=N-N=C<

und ist ein neuer Vertreter asymmetrischer Daunorubicinazine.

Ferner enthält die erfindungsgemäße Verbindung ein heterocyclisches Fragment

N — O

dessen Anwesenheit die antitumorale Wirkung des Präparats erheblich verstärkt und seine cardiotoxische Wirkung herabsetzt

Die erfindungsgemäße Verbindung enthält ein paramagnetisches Zentrum N-O', das eine Untersuchung der Pharmakokinetik des neuen Präparats nach der EPR-Methode (elektronenparamagnetische Resonanz) ermöglicht

Der Erfindung wurde also die Aufgabe zugrundegelegt, eine neue wirksamere Verbindung zu synthetisieren, die erniedrigte Toxizität eine höhere antitumorale Aktivität und ein höheres Wirkungsspektrum gegenüber den bekannten Verbindungen aufweist

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst daß ein neues Daunorubicinderivat und zwar (13-Daunorubicin)-(N-oxyl-2A6,6-tetramethylpiperidin-4-on)-azin-hydrochIorid der Formel

CH₃

ίο

H₃CO O OH

HO

NH, HCl

vorgeschlagen wird.

Zum Gegenstand der Erfindung gehört auch das Verfahren zv dessen Herstellung nach Anspruch 2.

Nach dem chemischen Bau stellt diese Verbindung ein asymmetrisches Bishydrazon dar, welches auch als asymmetrisches Azin angesehen werden kann, und ist deshalb ein neuer Typ von Daunorubicinderivaten. Eine andere Besonderheit dieser Verbindung ist das Vorliegen eines paramagnetischen Zentrums in dem Molekül dieser Verbindung.

Die genannte neue Verbindung erhielt als Arbeitsbezeichnung die Bezeichnung »Ruboxyl«.

Die erfindungsgemäßc Verbindung besitzt antitumorale Aktivität. Sie hemmt das Wachstum bösartiger Geschwülste und kann in der onkologischen Praxis zur Behandlung von bösartigen Bluterkrankungen und Geschwülsten verschiedener Lokalisationen angewandt werden. Die genannte Verbindung besitzt eine erniedrigte Toxizität sowie eine höhere antitumorale Aktivität und ein breiteres Wirkungsspektrum gegenüber den genannten bekannten Verbindungen. Angaben zur Toxizität und der antitumoralen Aktivität der erfindungsgemäßen Verbindung und der bekannten Verbindungen sind in der Tabelle angeführt

Das Vorliegen eines paramagnetischen Zentrums in der erfindungsgemäßen Verbindung ermöglicht es, pharmakologische Untersuchungen nach der Methode der Elektronenspinresonanz durchzuführen. Dadurch wird es möglich, die Speicherung und das Herausleiten des als Wirkstoff die erfindungsgemäße Verbindung enthaltenden Präparates aus den Organen und Geweben von Mensch und Tier zu verfolgen, ohne zur Synthese einer markierten Verbindung zu greifen, die ein aktives Isotop darstellt

Die neue Verbindung mit einem paramagnetischen Zentrum stellt einen rot gefärbten kristallinen Stoff dar, der in Wasser, Äthylalkohol, Chloroform löslich ist. Das ESR-Spektrum ist ein Triplett mit aN = 15,6 Gauss, Schmelzpunkt = 175-176°C (Zersetzung), [nß⁰ + 264° C.

C₃₆H₄₅N₄O₁₀ ■ HCl
Gefunden, °/o:

C 59,02; 58,80; H 6,42; 6,57; N 7,60; 7,55;
Berechnet, Vo:
C 59,10; H 636; N 7,6S.

IR-Spektrum (KBr):

Es fehlt die Bande mit v= 1720 cm-', charakteristisch für die Gruppe C = O bei C 13 des Daunorubicins und ist anwesend die Bande mit V= 1680cm-', charakteristisch für die Gruppe C = N.

Die Umsetzung der Base mit dem Hydrazon und die darauffolgende Behandlung des erhaltenen Reaktionsproduktes mit Chlorwasserstoff läuft nach dem nachstehend angeführten Schema ab:

C = O

H₃CO

HO

NH,

H₃C CHj

.) H₂N-N-=/ Ν — Ο'

H₃C CH₃

2.) HCl '

O OH

HO

Nachstehend wird ein Beispiel für die Synthese der erfindungsgemäßen Verbindung (13-Daunorubicin)-(N-oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-on)-azin-hydrochlorid angeführt.

Beispiel

Zu einer Lösung von 1,5 g (2,66 mMol) Daunorubicin· hydrochlorid in 50 ml Wasser gibt man 25 ml 0,2 n-Na₂CO₃-Lösung hinzu, extrahiert die Base mit 250 ml Chloroform, dampft den Extrakt in Vakuum auf ein Volumen von 75 ml ein und gibt 0,9 g (4,9 mMol)

(N-Oxyl-2,2,6,6-tetramethylpiperidin-4-on)-hydrazon. 0,5 ml Essigsäure und 10 ml Methanol zu. Die Lösung läßt man 2 Tage bei einer Temperatur von 20 bis 25⁰C stehen, filtriert den Niederschlag ab, gibt dem Filtrat 10 ml 0,6 n-HCl-Lösung in Methanol zu und fällt das Produkt mit Diäthyläther aus.

Man erhält 800 mg (13-Daunorubicin)-(N-oxyI-2,2,6,6-ieiräfncihyipipcridin-4-on)-azin-hyd"och!orid {Ausbeute 41,5%, bezogen auf das eingesetzte Daunorubicinhydrochlorid).

In dem Chloroform-Methanol-Wasser-System (Volumenverhältnis 13:6:1) beträgt Rf für das erhaltene Endprodukt 0,64, während Rr für das Daunorubicinhydrochlorid 055 beträgt. Die Aktivität gegenüber Bacillus mycoides beträgt 26%, bezogen auf die Aktivität des Daunombicinhydrochlorids.

Die erfindungsgemäße Verbindung wurde in einem Tierversuch auf die biologische Aktivität geprüft. Dabei wurde die akute und chronische Toxizität der genannten Verbindung an nicht reinrassigen weißen Mäusen bestimmt und nach der Berns-Methode ausgewertet. Unter akuter Toxizität versteht man die einmalige Applikation der Verbindung, unter chronischer Toxizität die mehrmalige, in unseren Experimenten die siebenmalige tägliche Applikation.

Das (13-Daunorubicin)-(N-oxyI-2.2,6,6-tetramethylpiperidin-4-on)-azin-hydroch!orid wurde intraperitoneal in einer physiologischen Lösung bei einer Konzentration der genannten Verbindung in der Lösung von ca. 0,!% appliziert. Es wurden die Dosen bestimmt, die den Tod von 50% der Tiere (LDwJ verursachen, sowie die höchstverträglichen Dosen (HVD) bestimmt. Die Angaben zur Toxizität der erfindungsgemäßen Verbindung sind im Vergleich mit dem Daunorubicin und Rubidazon in der Tabelle angeführt.

Die antiturnoraie Aktivität wurde an Modellen der exDerimentellen Leukosen LA, P-388, L-1210. überimpft

CH₃

I C = N-N

H₁C CH,

— Ο'

H₃C CH₃

H₃CO O OH NH₂- HCI

an Mäusen BDFi. und an Solidtumor, der Erythromielcse nach Schwez, bei Ratten bestimmt. In allen Fällen verwendete man die erfindungsgemäße und die bekannten (Daunorubicin und Rubidazon) Verbindun-

r, gen, indem man sie in einer physiologischen Lösung auflöste, und applizierte diese bei der Behandlung intraperitoneal. Die genannten Verbindungen begann man zu applizieren am nächsten Tag nach dem Beimofen mit der Geschwulst. An allen Modellen waren

jo die angewandten Dosen der erfindungsgemäßen Verbindung und des Daunorubicins äquitoxisch. An dem Modell der Leukose La wurde die erfindungsgemäße Verbindung täglich in einer Dosis von 5 mg/kg innerhalb von 7 Tagen, das Daunorubicin nach dem

ji gleichen Schema in einer Dosis von 0,5 mg/kg appliziert. Die Leukämie P-388 wurde mit der erfindungsgemäßen Verbindung in einer Dosis von 15 mg/kg behandelt, die mit Zeitintervallen von 72 Stunden siebenmal verabreicht wurde. Das Dsunorübicin würde in einer Dosis von 1.4 mg/kg nach dem gleichen Schema verabreicht. Das Rubidazon wurde täglich in einer Dosis von 1,4 mg/kg nach dem gleichen Schema verabreicht. Das Rubidazon wurde täglich innerhalb von 9 Tagen in einer Dosis von 4 mg/kg verabreicht (Cancer Treatment Reports, Band 63, Nr. 5, herausgegeben im Mai 1979; D. W. Henry »Structure-Activity Relationsships Among Daunorubicin and Adriamycin Analogs«, Seiten 845 — 848). Die Erythromielose nach Schwez wurde mit der erfindungsgemäßen Verbindung behandelt, die in einer Dosis \on 14 mg/kg siebenmal mit Zeitintervallen von 72 Stunden verabreicht wurde. Das Daunorubicin wurde nach dem gleichen Schema in einer D«sis von 1,8 mg/kg verabreicht. Die Leukämie L-1210 wurde mit der erfindungsgemäßen Verbindung behandelt, die in einer Dosis von 20 mg/kg verabreicht wurde. Es wurden vier Injektionen gemacht Das Intervall zwischen den Injektionen betrug 6 Tage. Das Daunorubicin wurde in einer Dosis von 2,8 mg/kg nach dem gleichen Schema verabreicht Das Rubidazon wurde in höchstverträgli-

Ci) eher Dosis von 1,5 mg/kg täglich innerhalb von 9 Tagen verabreicht (International Congress of Chemotherapy, 9-th, herausgegeben im Jahre 1975, London, Abstracts, G. Jolles, R. Maral, M. Messer, G. Ponsinet »Antitumor Activity of Daunorubicin Derivatives«, Seiten 63 — 65).

Es soll bemerkt werden, daß in den Experimenten die Leukämie L-1210 mit leukämischen Zellen, genommen in einer Menge von iO⁵, überimpft wurde, während bei der Prüfung der antitumoralen Aktivität des Rubidazons

die Leukämie L-1210 mit einer geringeren Anzahl der Zellen, und zwar mit 10' überimpft wurde. Das Vorliegen einer geringeren Anzahl der lcukämischen Zellen schafft günstigere Bedingungen für die Chemotherapie im Falle der Verwendung eines beliebigen antitumoralen Mittels, darunter auch des Rubidazons (s. obige Quellenangabe).

Das Kriterium für die antitumorale Aktivität an den Modellen P-388 und L-1210 war die Zunahme der mittitien Lebensdauer der behandelten Tiere gegenüber der Kontrolle in %, die nach der folgenden Formel berechnet wurde:

L =

100-100,

L die in % ausgedrückte Größe, um die die mittlere

Tabelle

Lebensdauer der behandelten Tiere gegenüber

der Kontrolle zunahm,
Z.v_1TV die Lebensdauer der Tiere in der Versuchsgruppe

(der behandelten Tiere),
L^ die Lebensdauer der Tiere in der Kontrollgruppe (der behandelten Tiere)

bedeutet.

Am Modell der Leukosc La war das Kriterium für die antitumorale Aktivität das kinetische Kriterium (κ), das anzeigt, um wieviel mal der Leukoseprozeß bei der Anwendung der erfindungsgemäßen Verbindung und des Daunorubicins gegenüber der Kontrolle gehemmt wird.

Die Aktivität der Verbindungen an der Erythromielose nach Schwez wurde nach dem Prozent der Hemmung des Wachstums der Geschwülste in den behandelten Gruppen gegenüber den Kontrollgruppen bewertet.

Verbindungen

MVD, mg/kg LD₅₀,mg/kg Anzahl der Applikationen

Zunahme der mittleren Lebensdauer der Tiere in %, bezogen auf die Kontrolle

L-1210

Hemmung des Wachstums der Geschwülste in %, bezogen auf die Kontrolle

Erythromielose nach Schwez

Erfindungsgemäße	20	5	44	8	153,0	76,0
Verbindung (Ruboxyl)
Daunorubicin	3,7	0,5	5,5	1,4	68,0	25,0
Rubidazon		1,5		4,4*)	92 ±39	90,0

80,0
0,0

*) LD50 für Rubidazon wurde bei Sfacher Applikation bestimmt (C. R. Acad. Sc. Paris, No. 1, herausgegeben am 10. Juli 1972. R. Maral, G. Ponsinet, G. Jolle »Etude de L'activitd antitumorale d'un nouvel antibiotique sentisynthetique: la rubidazone«, Seiten 301-304).

Aus der Tabelle ist zu ersehen, daß sowohl die akute als auch die chronische Toxizität der erfindungsgemäßen Verbindung bedeutend niedriger als die Toxizität der mit dieser verglichenen Verbindungen ist.

Die erfindungsgemäße Verbindung vergrößert bedeutend die mittlere Lebensdauer der Tiere mit der experimentellen Leukämie P-388 im Vergleich mit der Wirkung des Daunorubicins und des Rubidazons und vergrößert im Falle von L-1210 die mittlere Lebensdauer der Tiere im Vergleich mit der Wirkung des Daunorubicins. Im Falle der Behandlung mit dem Rubidazon der Leukämie L-1210 aber waren die Bedingungen des Experiments, wie oben festgestellt wurde, viel milder als in dem vorliegenden Experiment (die Beimpfung erfolgte mit einer um das lOOfache geringeren Anzahl der Zellen und die Behandlung geschah täglich und nicht einmal in sechs Tagen, wie in dem beschriebenen Experiment). Daraus ergibt sich auch ein höheres Resultat nach der mittleren Lebensdauer der Tiere, welches 90% beträgt (das entsprechende Prozent beträgt für die erfindungsgemäße Verbindung gemäß der Tabelle 76). Die Verwendung des Rubidazons unter den Bedingungen des vorliegenden Experiments würde mit aller Evidenz zu schlechteren Resultaten nach der mittleren Lebensdauer im Vergleich mit der Wirkung der erfindungsgemäßen Verbindung führen. Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindung zur Behandlung der Erythromielose nach Schwez wird das Wachstum der Geschwulst zu 80% im Vergleich zur Kontrolle gehemmt, während die Verwendung von Daunorubicin keinen Effekt liefert.

In der Zeichnung sind Kurven der Abhängigkeit des Gewichts (W) der Milz, ausgedrückt in g, von der Zeit (τ, Tage) der Entwicklung des Leukoseprozesses La in der Kontrolle (Kurve I), bei der Verwendung von Daunorubicin (Kurve II) und der erfindungsgemäßen Verbindung (Kurve III) dargestellt Wie aus der Zeichnung hervorgeht, hemmt eine siebenmalige Applikation der erfindungsgemäßen Verbindung vollständig den Leukoseprozeß (κ= 1,0), der sich nach der Beendigung der Applikation der erfindungsgemäßen Verbindung nicht wieder erneuert. Die Hemmung der Leukose durch Daunorubicin erfolgt nicht vollständig und hört nach der Beendigung der Daunorubizin-Applikationauf.

Somit besitzt die erfindungsgemäße neue Verbindung eine niedrigere Toxizität und eine höhere antitumorale Aktivität im Vergleich mit den bekannten vergleichbaren Verbindungen und ist von bedeutendem Interesse für die Verwendung in der Medizin.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. (13 - Daunomycin) -(N- oxyl - 2,2,6,6 - tetramethylpiperidin-4-on)-azin-hydrochlorid der Formel

H₃C CH₃ O OH

Ν—Ν=<Γ>ί—Ο

O OH