DE3120910C2 - - Google Patents

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DE3120910C2
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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine neue Klasse von Estern von Alkoxy-acylderivaten des Carnitins, ein Verfahren zu deren Herstellung sowie auf deren Verwendung in einem Arzneimittel.
Genauer bezeichnet, betrifft die vorliegende Erfindung Ester von Alkoxy-acylderivaten des Carnitins mit der allgemeinen Formel (I)
worin X- ein Halogenanion, ausgewählt zwischen Chlor und Brom, ist, vorzugsweise Chlor, R eine Alkoxy-acylgruppe mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellt, wobei eine solche Gruppe bevorzugt aus der Gruppe, bestehend aus Methoxyacetyl, 2- und 3-Methoxypropionyl, Äthoxyacetyl, 2- und 3-Äthoxypropionyl und Propoxyacetyl ausgewählt wird und R′ eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet, wobei eine solche Gruppe bevorzugt aus der Gruppe, bestehend aus Methyl, Äthyl, Propyl, Isopropyl, Butyl und Isobutyl ausgewählt wird.
Es sei bemerkt, daß die vorstehende allgemeine Formel (I) die Ester der vorliegenden Erfindung beide in ihren optisch aktiven Formen und in ihrer racemischen Form umfaßt.
Es wurde gefunden, daß die Verbindungen der vorliegenden Erfindung wertvolle pharmakologische Eigenschaften besitzen und daher für therapeutische Zwecke angewendet werden.
Besonders bemerkenswert ist, daß die Ester der Formel (I) mit einer verlängerten und wirksamen inotropischen Wirkung versehen sind und ohne jegliche Effekte zur Herabsetzung der myokardialen Erregbarkeit. Es ist hier keine theoretische Interpretation beabsichtigt, jedoch wird angenommen, daß die vorstehenden Eigenschaften auf die Fähigkeit der Esterbindung zum Schutz des Acylcarnitins gegen sehr schnellen metabolischen Abbau und erheblichen Abfall von Blutspiegelwerten beruhen.
Auch haben die Ester der Formel (I) gezeigt, mit einem Antifibrillations- Effekt versehen zu sein.
Der direkte antiarrhythmische Effekt des Chinidin-Typs wird durch die Adrenalin-antagonisierende Wirkung vervollständigt.
Die Ester der Formel (I) haben gezeigt, daß sie das α- und β-Lipoproteinverhältnis normal wiederherstellen.
Die Verbindungen dieser Erfindung können daher therapeutisch verwendet werden
  • (a) in Fällen myokardialer Hypokontraktilität, wie bei kardiogenem Schock hervorgerufen, durch primäre Abwesenheit von kontraktiler Kraft;
  • (b) für die Behandlung von funktionellen Arrhythmien und sekundären Arrhythmien aufgrund myokardialer-sklerotischer Prozesse; und
  • (c) für die Behandlung von Hyperlipidämien und Hyperlipoproteinämien.
Das Verfahren zum Herstellen der Ester von Alkoxyacylderivaten des Carnitins dieser Erfindung der Formel (I) ist gekennzeichnet durch die folgenden Stufen:
  • (a) Verestern des Carnitins durch Suspendieren des Carnitins in einem Alkohol mit der Formel R′OH, worin R′ die schon genannte Bedeutung hat, Durchleiten von gasförmigem Chlorwasserstoff durch die erhaltene Suspension bis zur vollständigen Auflösung des Carnitins, unter Rückflußhalten der erhaltenen Lösung und Isolierung des Carnitinesters durch Einengen und Neutralisieren der genannten Lösung und
  • (b) Acylieren des Carnitinesters der Stufe (a) durch Umsetzung mit einem Überschuß eines Acylhalogenids mit der Formel RX, worin R die schon genannte Bedeutung hat und X ein Halogenatom, ausgewählt zwischen Chlor und Brom, darstellt, Halten des sich ergebenden Reaktionsgemisches auf etwa 35-60°C für etwa 42-80 Stunden und Isolieren des Esters des Alkoxy-acylcarnitins der Formel (I) nach an sich üblichen Methoden.
In der Stufe (b) kann der Carnitinester der Stufe (a) in einem inerten, wasserfreien organischen Lösungsmittel aufgelöst werden, und das Reaktionsgemisch wird in einem Strom eines inerten, wasserfreien Gases gehalten. Alternativ kann der Carnitinester der Stufe (a) mit einem Überschuß an Acylierungsmittel in Abwesenheit von Lösungsmittel umgesetzt werden, und das Reaktionsgemisch wird unter feuchtigkeitsfreien Bedingungen gehalten. Solche Arbeitsweisen sind beschrieben im Organikum, Org.-Chem. Grundpraktikum, 12. Aufl.- VEB Deutscher Verlag der Wissenschaften, Berlin 1973, S. 440-446.
In dem Fall, daß der Carnitinester in einem Lösungsmittel aufgelöst wird, wird das Lösungsmittel vorzugsweise unter Aceton, Methylenchlorid, Chloroform und Acetonitril ausgewählt.
Wie schon erwähnt, wird der Carnitinester mit einem Überschuß an Acylierungsmittel umgesetzt. Vorzugsweise beträgt das Molverhältnis zwischen Carnitinester und dem Acylierungsmittel zwischen 1 : 2 und 1 : 4.
Die folgenden, nicht beschränkend wirkenden Beispiele sollen zur Verdeutlichung die Herstellung von einigen Estern der Alkoxy-acylderivate des Carnitins in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung zeigen.
Beispiel 1 Herstellung von Methoxyacetylcarnitinisobutylester (1) Herstellung von Carnitinisobutylester
Carnitin-Hydrochlorid (10 g; 0,05 Mol) wurde in 100 ml Isobutanol suspendiert. Das erhaltene Gemisch wurde in einem Eisbad abgekühlt und gasförmiger Chlorwasserstoff bis zur vollständigen Sättigung hindurchgeleitet. Das erhaltene Gemisch wurde unter Rückflußbedingungen 2 Stunden gehalten. Das Gemisch wurde dann eingeengt und danach mit Isobutanol aufgenommen und mit Amberlist 21 neutralisiert. Die erhaltene Lösung wurde dann filtriert und zur Trockene gebracht. Es wurden 12 g Carnitinisobutylester erhalten.
(2) Herstellung von Methoxy-acetylchlorid
SOCl₂ (1,1 ml; 0,0125 Mol) wurde zu Methoxyessigsäure (1,08 g; 0,012 Mol) hinzugegeben. Das erhaltene Reaktionsgemisch wurde bei Zimmertemperatur 12 Stunden gehalten und dann dreimal mit einem Gemisch aus Chloroform-wasserfreiem Äthyläther gewaschen und darauffolgend unter vermindertem Druck (P= 106,6 mbar) bei 30°C eingeengt. Es wurden 1,2 g Methoxy-acetylchlorid erhalten.
(3) Umsetzung von Carnitinisobutylester und Methoxyacetylchlorid
Carnitinisobutylester (1,1 g; 0,0043 Mol), hergestellt wie in Stufe (1) beschrieben, wurde in wasserfreiem Aceton aufgelöst, und zu der erhaltenen Lösung wurde das Methoxy-acetylchlorid (970 mg; 0,009 Mol), hergestellt wie in Stufe (2) beschrieben, hinzugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde zur Trockene gebracht und der Rückstand in einer Atmosphäre aus inertem Gas (Stickstoff und Argon) bei 40°C für 48 Stunden gehalten. Danach wurde der Rückstand aus Isopropanol-Äther kristallisiert. Das im Titel genannte Produkt wurde in einer Ausbeute von 55% erhalten.
TLC-Eluiermittel: CHCl₃, CH₃OH, CH₃COONa 0,01 m 40, 40, 10.
Beispiel 2 Herstellung von Äthoxyacetylcarnitinisobutylester (1) Herstellung von Carnitinisobutylester
Carnitin-Hydrochlorid (10 g; 0,05 Mol) wurde in 100 ml Isobutanol suspendiert. Die erhaltene Suspension wurde in einem Eisbad gekühlt und gasförmiger Chlorwasserstoff dadurch bis zur vollständigen Sättigung geleitet. Das erhaltene Gemisch wurde 2 Stunden unter Rückflußbedingungen gehalten. Das Gemisch wurde eingeengt, um den Alkohol zu entfernen. Das Konzentrat wurde in destilliertem Wasser aufgelöst und mit IR 45 Kunstharz neutralisiert. Das erhaltene Produkt wurde gefriergetrocknet. Es wurden dadurch 12 g Carnitinisobutylester erhalten.
(2) Herstellung von Äthoxyacetylchlorid
Zu Äthoxyessigsäure (1,3 ml; 0,012 Mol) wurde Thionylchlorid (1,1 ml; 0,0125 Mol) hinzugegeben. Das erhaltene Gemisch wurde bei Zimmertemperatur 12 Stunden gehalten. Das Reaktionsgemisch wurde dreimal mit einem Gemisch aus Chloroform wasserfreiem Äthyläther gewaschen und darauffolgend unter Vakuum 106,6 mbar (80 mm Hg) bei 30°C eingeengt. Es wurde 1,15 g Äthoxyacetylchlorid erhalten.
(3) Umsetzung zwischen Carnitinisobutylester und Äthoxyacetylchlorid
Carnitinisobutylester (1,1 g; 0,043 Mol) wurde in wasserfreiem Aceton aufgelöst, und zu der erhaltenen Lösung wurde Äthoxyacetylchlorid (1,15 g; 0,009 Mol) hinzugefügt. Das Reaktionsgemisch wurde zur Trockene gebracht und der Rückstand in einer Atmosphäre aus inertem Gas (Argon) bei Raumtemperatur 2 Tage gehalten. Danach wurde der Rückstand aus Isopropanol-Äthyläther kristallisiert. Das im Titel genannte Produkt wurde in einer Ausbeute von 65% erhalten.
TLC-Eluiermittel: CHCl₃ 40, CH₃OH 40, CH₃COONa 0,01 m 10.
Beispiel 3 Herstellung von 3-Äthoxypropionylcarnitinisopropylester (1) Herstellung von Carnitinisopropylester
Carnitin-Hydrochlorid (10 g; 0,05 Mol) wurde in 100 ml Isopropanol suspendiert. Die erhaltene Suspension wurde im Eisbad gekühlt und gasförmiger Chlorwasserstoff bis zur vollständigen Sättigung hindurchgeleitet. Danach wurde das Gemisch durch Erhitzen 2 Stunden unter Rückfluß gehalten. Das Gemisch wurde dann eingeengt, danach mit Isopropanol aufgenommen und mit Amberlist 21 neutralisiert. Die erhaltene Lösung wurde filtriert und zur Trockene gebracht. Es wurden 11 g Carnitinisopropylester erhalten.
(2) Herstellung von 3-Äthoxypropionylchlorid
Zu 3-Äthoxypropionsäure (1,18 g; 0,01 Mol) wurde Oxalylchlorid (3,78 g; 0,03 Mol) hinzugefügt. Das erhaltene Gemisch wurde bei Zimmertemperatur 4 Stunden durchgerührt. Danach wurde das erhaltene Gemisch dreimal mit wasserfreiem Äthyläther gewaschen und im Vakuum bei 120 mbar (P= 90 mm Hg) bei 40°C eingeengt. Es wurden 1,2 g 3-Äthoxypropionylchlorid erhalten.
(3) Umsetzung von Carnitinisopropylester mit 3-Äthoxypropionylchlorid
Carnitinisopropylester (1,1 g; 0,0045 Mol), erhalten in der vorstehenden Stufe (1), wurde in wasserfreiem Methylenchlorid aufgelöst und zu der erhaltenen Lösung wurde 3-Äthoxypropionylchlorid (1,2 g; 0,009 Mol), erhalten in der vorstehenden Stufe (2), hinzugefügt. Ein inertes Gas (Stickstoff) wurde durch das Reaktionsgemisch so lange geleitet, bis die vollständige Verdampfung des Lösungsmittels erfolgt war. Danach wurde das Gemisch bei 40°C 24 Stunden gehalten. Der Rückstand wurde aus Isopropanol-Aceton-Äther kristallisiert. Das Produkt wurde in einer Ausbeute von 60% erhalten.
TLC-Eluiermittel: Chloroform, Methanol, Natriumacetat 0,01 m 40/40/10.
Beispiel 4 Herstellung von 2-Methoxypropionylcarnitinisopropylester (1) Herstellung der 2-Methoxypropionsäure
2-Brompropionsäure (30,4 g; 0,2 Mol) wurde zu einer Lösung von 10 g metallischem Natrium in 150 ml wasserfreiem Methanol gegeben. Das erhaltene Gemisch wurde unter Rühren 3 Tage bei 60°C gehalten. Danach wurde die Lösung im Vakuum eingeengt. Der Rückstand wurde mit Wasser aufgenommen, mit konzentrierter Salzsäure angesäuert und die erhaltene wässerige Lösung mit Äthyläther extrahiert. Die organische Phase wurde mit Wasser gewaschen und über wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und im Vakuum eingeengt. Es wurde reine 2-Methoxypropionsäure erhalten, wie durch NMR- Analyse bestätigt wurde.
(2) Herstellung von 2-Methoxypropionylchlorid
2-Methoxypropionsäure (3,128 g; 0,03 Mol) und Thionylchlorid (2,3 g; 0,04 Mol) wurden unter Rühren 4 Stunden bei 50°C unter wasserfreien Bedingungen gehalten. Das überschüssige Thionylchlorid wurde im Vakuum entfernt und das so erhaltene Rohmaterial in der folgenden Umsetzung eingesetzt.
(3) Herstellung von 2-Methoxypropionylcarnitinisopropylester
Carnitinisopropylester (2,4 g; 0,01 Mol), hergestellt wie vorstehend beschrieben, und 2-Methoxypropionylchlorid wurden bei 50°C während 3 Tagen umgesetzt. Das Reaktionsgemisch wurde mit Äthyläther behandelt und das ausgefällte Rohmaterial mit Acetonitril aufgenommen und mit Aktivkohle entfärbt. Zu der Acetonitrillösung wurde Äthyläther hinzugefügt. Der so erhaltene Niederschlag ergab nach Prüfung mit HPLC (Säule C₁₈ : Eluiermittel NH₄H₂PO₄-CH₃CN 85-15, Fließrate 1 ml/Min, Ri Detektor), daß er aus dem Produktgemisch besteht. Das Gemisch wurde gereinigt mittels präparativer HPLC: Chromatospas Prep 10 Säulendruck 6 Bar. Eluierdruck 5 Bar; Fließrate 15 ml/Min; Lichoprep RP 8 Kunstharz, Durchmesser 3,60 µm. Das so erhaltene Produkt wurde als 2-Methoxypropionylcarnitinisopropylester bestätigt. Die Ausbeute betrug 50%.
Pharmakologische Aktivitäten
Die pharmakologischen Eigenschaften der Verbindungen der vorliegenden Erfindung wurden nach den folgenden Methoden untersucht:
(a) Akute Toxizität (LD₅₀)
Die akute Toxizität wurde unter Verwendung der von Weil C.S. beschriebenen Methode in "Tables for convenient calculation of median-effective dose (LD 50 or ED 50) and instructions in their use", Biometrics 249-253, 1952 bestimmt. Die Toleranz der zu prüfenden Substanzen wurden an Mäusen nach intraperitonealer oder oraler Verabreichung bestimmt. Die erhaltenen Ergebnisse weisen nach, daß die Verbindungen eine ausgezeichnete Toleranz aufweisen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle I zusammengefaßt wiedergegeben.
(b) Inotroper Effekt
Nach der Langendorff-Methode isolierte Kaninchenherzen wurden mit sauerstoffbeladener Ringerlösung bei 38,2°C durchströmt. Die isometrischen Kontraktionen, das Elektrokardiogramm und der koronare Durchfluß wurden mittels eines Battaglia-Rangoni- Polygraphen aufgezeichnet. Durch Entfernen des Sauerstoffes aus der Durchströmungsflüssigkeit wurde metabolische Schädigung im Herzmuskel bewirkt, die bis zu 80% Reduktion in der Herzmuskelkontraktionskraft betrug.
Unter diesen Bedingungen der verlängerten Anoxie ist die aerobische Glykolyse des Myokards herabgesetzt, begleitet von der Ablagerung von Säurekataboliten, sowohl durch die Anreicherung von Brenztraubensäure und ihre nicht stattfindende Umwandlung zu Milchsäure, aufgrund der Herabsetzung von Pyridinenzymen, wie LDH (Lactodehydrogenase). Dies hat Rückwirkungen auf die anaerobe Glykolyse und bewirkt eine stete Erhöhung in der Anzahl der Enzyme, begleitet durch eine fortschreitende und kritisch ansteigende Erschöpfung des Myokards. So treten ganze Serien von Herzmuskelermüdungswerten auf, die beobachtet werden können durch die Gegenwart der geprüften Parameter, nämlich der kontraktilen Kraft, den Coronardurchfluß, die Herzrate und den kardialen Rhythmus. Sobald die kontraktile Kraft auf 80% reduziert war, wurde die Durchströmungsflüssigkeit erneut mit Sauerstoff beladen, entweder ohne Zugabe anderer Verbindungen (Kontrollen) oder unter Zugabe der zu prüfenden Verbindungen.
Die kontraktile Kraft des Herzens wurde geprüft, und diese zeigte einen positiven inotropen Effekt nach 10 Minuten, beginnend mit der Unterbrechung der anoxämischen Periode (myokardiale Wiederherstellung). Die Ergebnisse, berechnet mittels Student's "t" Test, zeigen, daß die geprüften Verbindungen einen positiven inotropischen Effekt aufweisen, der statistisch signifikant gegen die Kontrollwerte ist. In der Tabelle II sind Prozentwerte der Erhöhung gegenüber den Kontrollwerten angegeben.
(c) Antiarrhythmischer Effekt
Zur Ermittlung der antiarrhythmischen Aktivität der Carnitinderivate dieser Erfindung wurden in vivo Teste zusätzlich und unter Vergleich mit den laufend verwendeten in vitro Testen durchgeführt. Die verwendete Methode ist von Nwangwu et al. (Arch. Int. Pharmacodyn., 1977, 229, 219) beschrieben worden.
Gemäß dieser Methode wird eine Aconitinlösung in die Caudalvene von Mäusen injiziert und der Beginn von Arrhythmien und Tachykardien nach 2 bis 60 Minuten, beginnend mit der Verabreichung der zu prüfenden Verbindungen, aufgezeichnet. Die antiarrhythmische Aktivität, berechnet aus der Erhöhung der Latenzzeit des Beginns der Arrhythmien der behandelten Tiere im Vergleich mit den Kontrollen ist in der Tabelle II wiedergegeben.
(d) Adrenalin-antagonistischer Effekt
An Gruppen von zehn männlichen Albino-Schweizer-Mäusen mit 12-22 g Körpergewicht wurden intraperitoneal entweder die Ester der vorliegenden Erfindung oder Salzlösung (Kontrollen) verabreicht. Nach 30 Minuten wurde mit Adrenalin behandelt, und zwar in einer Dosis, die 100% der Kontrolltiere tötete, und zwar durch ventrikulare Fibrillation und kardiale Läsionen, hervorgerufen durch Erhöhung von Frequenz, Druck und Sauerstoffaufnahme aus dem Myokard. Die Mortalität wurde für 36 Stunden geprüft, und der Effekt der Verbindungen als Prozentsatz an überlebenden Tieren wird in der Tabelle wiedergegeben.
Die Verbindungen der vorliegenden Erfindung werden entweder oral oder parenteral verabreicht, und zwar in jeder der üblichen pharmazeutischen Formen, die nach üblichen Methoden hergestellt werden, die den Experten auf pharmazeutischem Gebiet geläufig sind. Diese Formen umfassen feste und flüssige orale Einheitsdosierungsformen, solche wie Tabletten, Kapseln, Lösungen, Sirupe und dergleichen und injizierbare Formen wie sterile Lösungen für Ampullen und Fläschchen. Zur Herstellung solcher pharmazeutischer Formen werden die üblichen Lösungsmittel, Verdünnungsmittel und Bindemittel verwendet. Gegebenenfalls können Konservierungsmittel, Süßungs- und Geschmacksmittel anwesend sein. Nicht einschränkende Beispiele solcher Substanzen sind Natriumcarboxymthylcellulose, Polysorbat, Mannitol, Sorbitol, Stärke, Avicel, Talkum und andere Substanzen, die den Experten pharmazeutischer Arbeitsmethoden bekannt sind.
Die Dosis, die zu verabreichen ist, wird durch den behandelnden Arzt bestimmt unter Berücksichtigung des Alters, Gewichtes, dem Allgemeinzustand des Patienten, unter Berücksichtigung beruflicher Erfahrung. Effektive Ergebnisse können selbst bei niedrigen Dosen, wie von 5 bis 8 mg/kg Körpergewicht täglich, einer täglichen Dosis von etwa 10 bis zu etwa 50 mg/kg Körpergewicht, die bevorzugt wird, erreicht werden. Falls erforderlich, können größere Dosen verabreicht werden aufgrund der niedrigen Toxizität der Verbindungen dieser Erfindung.
Beispiele von Dosierungen sind folgende: Injektionslösungen 5-500 mg, Kapseln 15-50 mg, Tabletten 15- 500 mg, orale Lösungen 15-50 mg.
Tabelle I
Pharmakologische Aktivität von einigen Estern von Alkoxy-acylderivaten des Carnitins. LD 50 durch intraperitoneale Verabreichung an Mäuse, antifibrillatorische Aktivität an Mäusen, Adrenalin-antagonisierende Aktivität an Mäusen, inotrope Aktivität am isolierten Kaninchenherzen
Tabelle II

Claims (4)

1. Ester von Alkoxy-acylderivaten des Carnitins mit der allgemeinen Formel (I) worin X- ein Halogenanion, ausgewählt zwischen Chlor und Brom, ist, R eine Alkoxy-acylgruppe mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellt und R′ eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet.
2. Ester gemäß Anspruch 1, worin die genannte Alkoxy-acylgruppe R ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Methoxyacetyl, 2- und 3-Methoxypropionyl, Äthoxyacetyl, 2- und 3-Äthoxypropionyl und Propoxyacetyl und die genannte Alkylgruppe R′ ausgewählt ist aus der Gruppe, bestehend aus Methyl, Äthyl, Propyl, Isopropyl, Butyl und Isobutyl.
3. Verfahren zur Herstellung von Estern von Alkoxy-acylderivaten des Carnitins mit der allgemeinen Formel (I) worin X- ein Halogenanion, ausgewählt zwischen Chlor und Brom, ist, R eine Alkoxy-acylgruppe mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellt und R′ eine Alkylgruppe mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen bedeutet, gekennzeichnet durch die folgenden Stufen:
  • (a) Verestern des Carnitins durch Suspendieren des Carnitins in einem Alkohol mit der Formel R′OH, worin R′ die schon genannte Bedeutung hat, Durchleiten von gasförmigem Chlorwasserstoff durch die erhaltene Suspension bis zur vollständigen Auflösung des Carnitins, unter Rückflußhalten der erhaltenen Lösung und Isolierung des Carnitinesters durch Einengen und Neutralisieren der genannten Lösung und
  • (b) Acylieren des Carnitinesters der Stufe (a) durch Umsetzung mit einem Überschuß eines Acylhalogenids mit der Formel RX, worin R die schon genannte Bedeutung hat und X ein Halogenatom, ausgewählt zwischen Chlor und Brom, darstellt. Halten des sich ergebenden Reaktionsgemisches auf etwa -35-60°C für etwa 42-80 Stunden und Isolieren des Esters des Alkoxy-acylcarnitins der Formel (I) nach an sich üblichen Methoden.
4. Verwendung der Verbindungen nach Anspruch 1 und 2 in einem Arzneimittel zur Behandlung von cardialen Erkrankungen, Hyperlipoproteinämien und Hyperlipidämien zusammen mit pharmakologisch zulässigen Binde- und/oder Verdünnungsmitteln.
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