DE3240112C2 - - Google Patents

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Description

Thioalkanoyl-carnitin-Halogenide, Verfahren zu ihrer Herstellung und diese enthaltende pharmazeutische Zubereitungen.
Gegenstand der Erfindung gemäß Anspruch 1 ist eine neue Klasse von Thioalkanoyl-carnitin-Halogeniden der allgemeinen Formel (I)
worin R eine geradkettige oder verzweigte Alkylengruppe mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellt, R₁ eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet und X- ein Halogenanion darstellt.
Ea ist ersichtlich, daß in Abhängigkeit von R, welches eine geradkettige oder verzweigte Gruppe ist, die Thioalkanoylgruppe R₁COS- sich in den Verbindungen der Formel (I) entweder in endständiger oder nicht endständiger Position befindet.
Gegenstand der Erfindung ist ferner gemäß Anspruch 5, ein Verfahren zur Herstellung der Thioalkanoyl-carnitin-Halogenide der allgemeinen Formel (I). Dieses Verfahren ist in seiner allgemeinen Form gekennzeichnet durch Umsetzen einer Thiosäure der allgemeinen Formel (II)
R₁COSH (II)
worin R₁ die schon genannte Bedeutung hat,
  • (a) für den Fall, daß in den Verbindungen der Formel (I) die Thioalkanoylgruppe R₁COS- sich in endständiger Position befindet, mit einer Verbindung der allgemeinen Formel (III) worin n einen Wert zwischen null und vier bedeutet, gemäß dem folgenden Reaktionsschema: oder
  • (b) für den Fall, daß in den Verbindungen der Formel (I) die Thioalkanoylgruppe R₁COS- sich in nicht endständiger Position befindet, mit einer Verbindung der allgemeinen Formel (IV) worin m und m¹ Werte zwischen null und drei darstellen, jedoch deren Gesamtwert maximal 4 ist und R₂ eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellt, gemäß dem folgenden Reaktionsschema umsetzt:
R ist vorzugsweise Äthylen, Trimethylen, Tetramethylen, Äthyl-äthylen, Propylen, 1-Methyl-trimethylen und 2-Methyl-trimethylen.
R₁ und R₂ sind vorzugsweise Methyl, Äthyl, Propyl, Isopropyl und Butyl.
Die Umsetzung der Verbindungen der allgemeinen Formeln (II) und (III) und zwischen (II) und (IV) findet sehr leicht statt. Es ist ausreichend, die Reaktionsteilnehmer miteinander in Kontakt zu bringen, sogar in Abwesenheit von Lösungsmitteln und Suspensionsmitteln und das Reaktionsgemisch unter Rühren einige Stunden bis zu einigen Tagen bei Temperaturen zwischen Zimmertemperatur und 50°C zu halten. Es wird bevorzugt, einen Überschuß an Thiosäure der Formel (II) in bezug auf die Verbindungen (III) und (IV) einzusetzen. Der Überschuß variiert von etwa 3 : 1 (molar), wenn die Umsetzung in Gegenwart von Lösungsmitteln ausgeführt wird und bis 30 : 1 (molar) in Abwesenheit von Lösungsmitteln.
Die Lösungsmittel und Suspensionsmittel - für den Fall, daß sie verwendet werden - und die Isolations- und Reinigungsverfahren sind im allgemeinen jene, die bei organischen Synthesen Verwendung finden.
Die Verbindungen der allgemeinen Formel (I) sind mit bemerkenswerten mukolytischen und antitussiven Aktivitäten und niedriger Toxizität versehen, wie dies nachstehend gezeigt werden wird. Gegenstand der Erfindung sind daher weiterhin gemäß Anspruch 6 pharmazeutische Zubereitungen mit mukolytischer und antitussiver Aktivität, welche als aktiven Bestandteil mindestens eine der Verbindungen der Formel (I), vermischt mit den üblichen Verdünnungsmitteln, Bindemitteln und sonstigen Zusätzen, die üblicherweise in der pharmazeutischen Technologie Verwendung finden, enthält.
Die folgenden Beispiele verdeutlichen das Verfahren zur Herstellung einiger der Verbindungen der Erfindung und ihre chemisch-physikalischen Eigenschaften.
Beispiel 1 3-Thioacetyl-propionyl-carnitinchlorid (ST 405) (1) Herstellung von Acryloylcarnitin
Zu einer Lösung von 4 g Brompropionylcarnitin in 40 ml Wasser wurden 100 ml IR 45 Amberlite®-Harz, aktiviert in OH-Form, zugefügt. Das Reaktionsgemisch wurde zwei Stunden durchgerührt, dann filtriert und gefriergetrocknet.
Das so erhaltene Rohmaterial wurde mittels Chromatographie mit Silicagel, gepuffert mit 1,5% Na₂HPO₄, gereinigt und mit Methanol eluiert. Das Eluat wurde mit Chlorwasserstoffsäure behandelt und anschließend lyophilisiert; 1,5 g des reinen Produktes wurde erhalten. Ausbeute 42%.
(2) Herstellung von 3-Thioacetyl-propionyl-carnitinchlorid
Acryloylcarnitin als inneres Salz (0,008 Mol), erhalten in der vorstehenden Stufe (1), wurde in 40 ml absolutem Äthanol suspendiert. Zu der erhaltenen Suspension wurde Thioessigsäure (0,0238 Mol) zugefügt. Die Suspension wurde 3 Stunden durchgerührt, dann wurde mit wasserfreiem Äthyläther ausgefällt und im Kühlschrank über Nacht aufbewahrt. Ein ausgefallenes Öl wurde durch Dekantieren abgetrennt und wiederholt gereinigt durch Auflösen des Öls in Äthanol und dessen Ausfällung durch Äthyläther. Das so erhaltene Rohmaterial wurde mit Wasser aufgenommen, angesäuert mit konzentrierter Chlorwasserstoffsäure bei 0°C und anschließend wurde lyophilisiert. Es wurde 1,9 g des Produktes erhalten. Ausbeute: 75%.
Beispiel 2 5-Thioacetyl-pentanoyl-carnitinchlorid (ST 412) (1) Herstellung von Allylacetyl-carnitin
Zu einer Lösung von Carnitin-Hydrochlorid (9 g; 0,045 Mol) in 15 ml Trifluoressigsäure wurden 0,13 Mol Allylacetylchlorid zugefügt. Die erhaltene Lösung wurde bei 45°C für 4 Stunden gehalten. Anschließend wurde Aceton zu der Lösung gegeben. Das nicht umgesetzte Carnitin wurde abgetrennt und Äthyläther zugefügt, wodurch ein Niederschlag erhalten wurde. Das so erhaltene Rohmaterial wurde durch Ausfällung aus Isopropanol-Äthyläther gereinigt. 9,5 g des Produktes wurden erhalten. Ausbeute 66%.
(2) Herstellung von 5-Thioacetyl-pentanoyl-carnitinchlorid
22,4 g (0,38 Mol) Thioessigsäure wurden zu dem Allylacetylcarnitin (4 g; 0,013 Mol) aus der vorstehenden Stufe (1) hinzugegeben. Die erhaltene Lösung wurde bei 40°C über Nacht gehalten. Anschließend wurde Äthyläther zu der Lösung hinzugefügt und der gebildete Niederschlag durch Dekantieren isoliert. Der Niederschlag wurde in Wasser aufgelöst und dreimal mit Äthyläther extrahiert. Die wässerige Phase wurde konzentriert und mit Aceton gewaschen, wodurch 3,9 g des Produktes erhalten wurden. Ausbeute 84%.
3-Thioacetyl-butyryl-carnitinchlorid (ST 406) (1) Herstellung von Crotonoylcarnitin
8 ml (0,08 Mol) Crotonoylchlorid wurden zu einer Lösung von Carnitin-Hydrochlorid (8 g; 0,04 Mol) in Trifluoressigsäure hinzugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde über Nacht unter Rühren bei 50°C gehalten. Anschließend wurde Äthyläther zu dem Gemisch hinzugefügt und ein Niederschlag gebildet. Der Niederschlag wurde abfiltriert und als solcher in der anschließenden Umsetzung eingesetzt.
(2) Herstellung von 3-Thioacetyl-butyryl-carnitinchlorid
15 ml (0,20 Mol) Thioessigsäure wurde zu dem Crotonoylcarnitin (3,5 g; 0,01 Mol) aus der vorstehenden Stufe (1) hinzugefügt. Das Reaktionsgemisch wurde bei Zimmertemperatur 4 Tage durchgerührt. Äthyläther wurde dann zu dem Reaktionsgemisch zugegeben. Ein Öl wurde erhalten, welches durch Auflösen in Äthanol und erneuter Fällung mit Äthyläther gereinigt wurde. Die Fällung wurde dreimal wiederholt. Anschließend wurde der Niederschlag in Wasser aufgelöst und dreimal mit Äthyläther extrahiert. Die wäßrige Lösung wurde lyophilisiert, 2,6 g des Produktes wurden erhalten. Ausbeute 70%.
Zur pharmakologischen Wirkung der erfindungsgemäßen Verbindungen: Die akute Toxizität, die mukolytische Aktivität sowie die Aktivität der Expektoration und der Effekt der Ciliarmotilität der Verbindungen der Formel (I) wurden untersucht.
Akute Toxizität
LD₅₀ der Verbindungen der allgemeinen Formel (I) wurde mit der "Weil"-Methode ("Tables for convenient calculation of median effective dose (LD₅₀ oder ED₅₀) and instructions in their use", Biometrics, 249-253, 1952) durch i. p. Verabreichung an Mäuse bestimmt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle I wiedergegeben.
Tabelle I
LD₅₀ und Grenzwerte, mg/kg i. p., der Verbindungen der Formel (I). "Weil"-Methode N=4, K=4.
Aktivität der Expektorantien
Die Tests wurden an männlichen Kaninchen mit einem Gewicht von 2-3 kg durchgeführt, anästhesiert mit Äthylurethan gemäß dem von Perry et al. beschriebenen Verfahren (J. Pharm. Exp. Ther. 73, 65, 1941). Die anästhesierten Tiere mit einem abwärts auf einem Operationstisch mit einem Winkel von 60° befestigten Kopf hatten eine Kanüle in ihre Trachea eingesetzt. Jede Kanüle war mit einer Zuführungsvorrichtung verbunden, die eine ständige Fließrate von vorerhitzter Luft (36-38°C) mit konstanter Feuchtigkeit (80%) lieferte. An dem unteren Ende einer jeden Kanüle wurde ein graduierter Zylinder angebracht, worin das Bronchialsekret aufgefangen wurde. Alle Tiere atmeten spontan und dementsprechend regulierten sie die Einatmungsluft zur normalen Respiration. Eine Stunde nach dem Einsatz der Kanüle wurden den Tieren oral (durch einen Magenschlauch) die Verbindungen der allgemeinen Formel (I), aufgelöst in destilliertem Wasser, in Dosen zwischen 20 und 40 mg verabreicht. Jede Dosis des Arzneimittels wurde an 5 Tiere verabfolgt. Den Kontrolltieren (8) wurde nur Wasser gegeben. Die Menge der Sekretion wurde nach 1, 2 und 4 Stunden nach der Verabreichung bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengefaßt und sie zeigen, daß die Verbindungen der allgemeinen Formel (I) keine Aktivität im Hinblick auf die Expektoration ausüben.
Mukolytische Aktivität
Die Tests wurden in vitro ausgeführt nach dem Verfahren, welches von Morandini et al. beschrieben worden ist (Lotta contro la tuvercolosi 47, n. 4, 1977). Ein Thromboelastograph wurde verwendet, um die Variationen festzustellen, die durch die Verbindungen der allgemeinen Formel (I) und Acetylcystein auf die rheologischen Eigenschaften des Humansputums ausgeübt werden. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle III zusammengefaßt wiedergegeben. Sie zeigen, daß die Verbindungen der Formel (I) eine größere Herabsetzung der Human-Sputum-Dichte bewirken als jene, die durch Acetylcystein erzielt wird.
Effekt auf die ciliare Aktivität
Die Fähigkeit der Verbindungen der Formel (I), die ciliare Motilität herabzusetzen, wurde untersucht durch die Beobachtung der ciliaren Bewegung unter dem Mikroskop an Ratten-Trachea-Ringen, die mit Lösungen der Testverbindungen durchtränkt waren.
Durch diese Technik ist es möglich festzustellen, welcher Zusammenhang mit der Verbindungskonzentration und Kontaktzeit der Testverbindungen besteht, sowie die Blockierung der ciliaren Bewegung, hervorgerufen durch die Testverbindungen, welche in bezug steht zur Schleim-Ausräumung aus dem ciliaren Epithel.
Substanzen, die in Form von Lösungen Verwendung finden, müssen gestatten, daß die vorstehende Blockierung in nicht weniger als 15 Minuten, vom Kontakt an gerechnet, eintritt.
2%ige wässerige Lösungen der Verbindungen der Formel (I) bewirkten die Blockierung der ciliaren Bewegung innerhalb von 18-22 Minuten.
Tabelle II
Effekt der Verbindungen der allgemeinen Formel (I) auf die bronchiale Sekretion
Tabelle III
Mukolytische Aktivität in vitro von Verbindungen der allgemeinen Formal (I) und Acetylcystein: Modifikationen der Human-Sputum-Dichte
Wie experimentell nachgewiesen, modifizieren die Verbindungen dieser Erfindung signifikant die rheologischen Eigenschaften von Sputum. Bei Durchsicht der erhaltenen Ergebnisse ergibt sich, daß eine Absenkung der Sputum-Dichte bei den größeren Dosen (oder niedrigen Verdünnungen) und bei den kleineren Dosen (oder höheren Verdünnungen) konstant höher sind als jene, die durch Acetylcystein bewirkt wird. Andererseits erhöht keine der Verbindungen die Bronchialsektretion, noch sind diese fähig, die ciliare Bewegung des Epithels der Trachea-Ring-Präparate in Zeitintervallen zu blockieren, die kürzer sind als erlaubt.
Die Verbindungen der vorliegenden Erfindung sind therapeutisch wertvoll für die Behandlung von Erkrankungen des Respirationstraktes. Den Patienten, die diese benötigen, wird oral oder parenteral eine therapeutisch effektive Menge einer Verbindung der allgemeinen Formel (I) verabreicht.
Die Dosis einer Verbindung der allgemeinen Formel (I), oral oder parenteral verabreicht, liegt im allgemeinen zwischen etwa 15 und etwa 70 mg/kg Körpergewicht/Tag. Es können auch größere oder kleinere Dosen durch den behandelnden Arzt verabreicht werden unter Berücksichtigung des Alters, Gewichts und des Allgemeinzustandes des Patienten.
In der Praxis werden die Verbindungen oral oder parenteral in irgendeiner der üblichen pharmazeutischen Formen verabreicht, die nach herkömmlichen Verfahren hergestellt werden, die dem Fachmann der pharmazeutischen Technologie geläufig sind. Diese Formen umfassen feste und flüssige orale Einheitsdosierungsformen wie Tabletten, Kapseln, Lösungen oder Sirupe wie auch injizierbare Formen, wie sterile Lösungen für Ampullen und Fläschchen. Nachstehend werden einige Beispiele für geeignete Arzneimittelzubereitungen beschrieben, die für orale oder parenterale Verabreichungen geeignet sind.
Pharmazeutische Zubereitungen
Ampullen für Aerosol-Verabreichung oder intramuskuläre Verabreichung
jede Ampulle enthält:
ST-405|0,40 g
Natriummetabisulfit 10 mg
pyrogenfreies, destilliertes Wasser 3 ml
Sirup
ST-405|4,0 g
Sorbitol, 70 Prozent 15 g
Sucrose 50 g
Äthanol 1 ml
p-Hydroxybenzoat 0,2 mg
Geschmacksmittel 0,5 ml
destilliertes Wasser aufgefüllt auf 100 ml
Saccharin 0,20 g
Suppositorien für Erwachsene
ST-405|0,40 g
Natriummetabisulfit 0,020 g
Suppositorienmasse für 1 Suppositorium
Suppositorien für Kinder
ST-405|0,20 g
Natriummetabisulfit 0,010 g
Suppositorienmasse für 1 Suppositorium
Suppositorien für nicht entwöhnte Babies
ST-405|0,10 g
Natriummetabisulfit 0,005 g
Einzeldosis (5 g)
jeweils 100 g enthält:
ST-405 3,80 g
Saccharin 0,20 g
Orangenaroma 0,5 g
Orangenlyophilisat 10 g
Sucrose zum Auffüllen auf 100 g

Claims (7)

1. Thioalkanoyl-carnitin-Halogenide der allgemeinen Formel worin R eine geradkettige oder verzweigte Alkylengruppe mit 2 bis 6 Kohlenstoffatomen darstellt, R₁ eine geradkettige oder verzweigte Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen bedeutet und X- ein Halogenanion darstellt.
2. 3-Thioacetyl-propionyl-carnitinchlorid.
3. 5-Thioacetyl-pentanoyl-carnitinchlorid.
4. 3-Thioacetyl-butyryl-carnitinchlorid.
5. Verfahren zur Herstellung der Thioalkanoyl-carnitin-Halogenide (I) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Thiosäure der allgemeinen Formel (II)
R₁COSH (II) worin R₁ die vorgenannte Bedeutung hat,
  • (a) für den Fall, daß in den Verbindungen der Formel (I) die Thioalkanoylgruppe R₁COS- sich in endständiger Position befindet, mit einer Verbindung der allgemeinen Formel (III) worin n einen Wert zwischen null und vier bedeutet, oder
  • (b) für den Fall, daß in den Verbindungen der Formel (I) die Thioalkanoylgruppe R₁COS- sich in nicht endständiger Position befindet, mit einer Verbindung der allgemeinen Formel (IV)
worin m und m¹ Werte zwischen null und drei darstellen, jedoch deren Gesamtwert maximal 4 ist, und R² eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen darstellt, umsetzt.
6. Pharmazeutische Zubereitungen, enthaltend eine therapeutisch wirksame Menge von mindestens einer der Verbindungen der allgemeinen Formel (I) nach Anspruch 1.
DE19823240112 1981-12-03 1982-10-29 Thioalkanoyl-carnitine, verfahren zu ihrer herstellung und mukolytische pharmazeutische zubereitungen, die dieselben enthalten Granted DE3240112A1 (de)

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