DE3120910C2 - - Google Patents
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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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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-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.
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%.
Die pharmakologischen Eigenschaften der Verbindungen der
vorliegenden Erfindung wurden nach den folgenden Methoden untersucht:
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.
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.
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.
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.
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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