DE3789290T2

DE3789290T2 - Theophyllinmethyldithiolan und Theophyllinmethyldithianylderivate, ein Verfahren zu ihrer Herstellung und sie enthaltende pharmazeutische Präparate.

Info

Publication number: DE3789290T2
Application number: DE3789290T
Authority: DE
Inventors: Vercelli Sergio De; Jose Sebastian Franzone
Original assignee: ABC IST BIOLOG CHEM SpA
Current assignee: ABC IST BIOLOG CHEM SpA
Priority date: 1986-12-24
Filing date: 1987-12-16
Publication date: 1994-06-09
Anticipated expiration: 2007-12-17
Also published as: IT1197516B; CA1284996C; EP0272596B1; ATE102623T1; US4868186A; EP0272596A3; IT8667976A0; DE3789290D1; JP2609458B2; JPS63233983A; ES2061478T3; EP0272596A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf neue Derivate von Theophyllin, das in Position 7 substituiert ist, welche antibronchospastische und hustenlindernde Wirkungen haben und bei der Behandlung von Störungen des respiratorischen Systems verwendet werden können.
Das U.S. Patent US-A-4,187,308 auf den Namen der Anmelderin, beschreibt die antibronchospastische und hustenlindernde Wirkung der Verbindung 7-[2'-(1'-3'-Dioxolanyl)-methyl]theophyllin und ihre Verwendung bei der therapeutischen Behandlung von Bronchospasmen, Bronchialasthma und chronischer Bronchitis.
FR-A-2 480 286, ebenfalls auf den Namen der Anmelderin, beschreibt eine Klasse von verschiedenartig substituierten Theophyllinmethyldioxolanderivaten, die durch eine hustenlindernde und antibronchospastische Wirkung gekennzeichnet sind.
EP-A-0 171 005 beschreibt Xanthinylmethylthiazolidine, die als schleimregulierende, bronchodilatorische und hustenlindernde Mittel brauchbar sind.
Bei der Fortsetzung ihrer Forschungsarbeiten über die Herstellung von neuen Theophyllinderivaten mit größerer antibronchospastischer und hustenlindernder Wirkung als der von bekannten Verbindungen ist es der Anmelderin gelungen, eine neue Verbindungsklasse zu identifizieren.
Somit bilden einen Gegenstand der vorliegenden Erfindung neue Theophyllinmethyldithiolan- und Theophyllinmethyldithianylderivate mit der allgemeinen Formel:
in welcher R ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus:
und ihre pharmazeutisch annehmbaren Salze.
Überraschenderweise haben die von der oben definierten allgemeinen Formel umfaßten Verbindungen sowohl eine schleimlösende Wirkung als auch antibronchospastische und hustenlindernde Wirkung.
Die oben angegebenen Verbindungen sind insbesondere die folgenden:
Verbindung 1: 7-[2'-(1',3'-Dithiolanyl)-methyl]-theophyllin, Schmelzpunkt 125-127ºC.
Verbindung 2: 7-[2'-(1',3'-Dithianyl)-methyl]-theophyllin, Schmelzpunkt 151-153ºC.
Verbindung 3: 7-[2'-(1',3'-Dithiolanyl)-methyl]-theophyllinsulfoxid, Schmelzpunkt: 200-202ºC und
Verbindung 4: 7-[2'-(1',3'-Dithiolanyl)-methyl]-theophyllinsulfoxid, das Diastereomer der Verbindung 3, Schmelzpunkt 201-203ºC.
Insbesondere verursachen die vorstehend erwähnten Verbindungen (1)-(4) selbst bei länger dauernder Behandlung keine Nebenwirkungen oder Gewöhnung bei therapeutischen Dosen, und haben eine vernachläßigbare Toxizität.
Alle diese Verbindungen haben eine bronchiale muskelrelaxierende Wirkung und gleichzeitige schleimlösende Wirkung; Verbindung (1) ist diejenige, welche die günstigste therapeutische Bewertung aufweist.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung besteht in den Verfahren zur Herstellung der vorstehend erwähnten Verbindungen.
Insbesondere schließt das Verfahren zur Herstellung der Derivate der Formel (I), in welcher R die oben angegebenen Reste (II) und (III) bedeutet, die Schritte des Umsetzens von 7-Theophyllin-acetaldehyd mit einem Dithiol, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Ethandithiol und 1,3-Propandithiol, ein.
Die Synthese wird vorzugsweise in etherischer Lösung bei einer Temperatur, die nicht höher als 75ºC ist, in Gegenwart von sauren Katalysatoren vom Lewissäuretyp, wasserfreien Halogenwasserstoffsäuren oder Schwefelsäure durchgeführt. Das Lösungsmittel wird entfernt und das Produkt der Synthese wird dann vorzugsweise in einer Chloroformlösung durch basisches Waschen und nachfolgende Chromatographie auf Silicagel gereinigt.
Das allgemeine Verfahren zur Synthese der Verbindungen (3) und (4) umfaßt die Reaktion des Dithiolanderivates mit Wasserstoffperoxid. Das Dithiolanderivat wird vorzugsweise in Eisessig gelöst und die Reaktion wird mit Wasserstoffperoxid, vorzugsweise 35% Wasserstoffperoxid, bei Raumtemperatur durchgeführt. Nach der Beendigung der Reaktion wird das Produkt mit Ethylether gefällt und die erhaltene Verbindung wird in einem Büchnertrichter gesammelt. Die diastereomeren Derivate (3) und (4) werden getrennt und auf einer Siliciumdioxidsäule gereinigt. In den durchgeführten präparativen Tests bestätigten die IR-, NMR- und Massenspektren die oben gezeigten Strukturen.

Beispiel 1

Herstellung der Verbindung (1): 7-[2'-(1',3'-Dithiolanyl)methyl]-theophyllin

10 g 7-Theophyllin-acetaldehyd (Molekulargewicht 222) werden in 350 ml wasserfreiem Dioxan gelöst und auf eine Temperatur zwischen 60 und 70ºC erwärmt. 10 ml Ethan-1,2-dithiol und 12,5 ml Bortrifluorid-etherat werden zugegeben. Das Gemisch wird 5 Stunden lang reagieren gelassen, wobei die oben genannte Temperatur beibehalten wird. Das Dioxan wird unter Vakuum entfernt und der Rückstand wird in 300 ml Chloroform aufgenommen. Die Chloroformlösung wird mit einer 5% NaOH- Lösung und dann mit einer gesättigten NaCl-Lösung gewaschen. Das Lösungsmittel wird entfernt und das Produkt wird auf einer Siliciumdioxidsäule mit einem CH&sub2;Cl&sub2;/Ethanol- (99 : 1) Elutionsmittel gereinigt.
Ausbeute: 70%. Aus Methanol umkristallisiert hat die Verbindung einen Schmelzpunkt von 125-127ºC.
Die Massen-, IR- und NMR-Spektren bestätigen die Struktur der Verbindung (1).
Die erfindungsgemäßen Verbindungen und ihre pharmazeutisch annehmbaren Salze können in herkömmlichen pharmazeutischen Formen wie Tabletten, Kapseln, Suspensionen, Granulaten, und Suppositorien, zusammen mit herkömmlichen Exzipientien, Trägern, Färbemitteln und Süßungsmitteln, insbesondere zur Behandlung von Bronchospasmen, Bronchialasthma und chronischer Bronchitis, die mit Schleim und spastischem Husten einhergeht, verabreicht werden.
Als Beispiel sind die Zusammensetzungen von bevorzugten pharmazeutischen Formen unten gezeigt.

Pharmazeutische Formen

- Tabletten und Kapseln mit der folgenden Zusammensetzung:
* Dithiolan 0,200 g
Mannit 0,070 g
Mikrokristalline Cellulose 0,052 g
kolloidales Siliciumdioxid 0,026 g
Talk 0,024 g
P.V.P. 0,020 g
Magnesiumstearat 0,008 g
* Der Ausdruck Dithiolan bezieht sich auf Verbindung (1): 7-[2'-(1',3'-Dithiolanyl)-methyl]-theophyllin.
- 400 mg Tabletten und Kapseln
* Dithiolan 0,400 g
Mannit 0,100 g
Mikrokristalline Cellulose 0,052 g
kolloidales Siliciumdioxid 0,026 g
Talk 0,050 g
P.V.P. 0,030 g
Magnesiumstearat 0,010 g
- 500 mg Tabletten mit verzögerter Freisetzung mit der folgenden Zusammensetzung:
* Dithiolan 500 mg
Sucrose 240 mg
Maisstärke 50 mg
Magnesiumstearat 10 mg
Mikrokristalline Cellulose 100 mg
Diffulac 100 mg
- 2,5% orale Suspension
Die Suspension enthält pro 100 g:
* Dithiolan 2,50 g
Sorbit, 70% 50,00 g
Levilit 4,00 g
Emulsional 1,20 g
löslicher Orangenextrakt 1,00 g
Methyl-p-hydroxybenzoat 0,13 g
destilliertes Wasser qs bis auf 100 g
- Brausepulver
jedes Päckchen enthält:
Verwendung bei Neugeborenen
Verwendung bei Kindern
* Dithiolan 0,050 g 0,100 g
lyophylisierte Citrusfrucht 0,5 g 1 g
Fructose 1,25 g 2,5 g
Citronensäure 0,25 g 0,5 g
Natriumbicarbonat 0,35 g 0,7 g
- Suppositorien zur Verwendung bei Kindern
* Dithiolan 200 mg
halbsynthetische Glyceride qs bis auf 1,5 g
- Suppositorien für Erwachsene
* Dithiolan 400 mg
halbsynthetische Glyceride qs bis auf 2,5 g

Pharmakologische Wirkung

Die pharmakologische Wirkung der bevorzugten erfindungsgemäßen Verbindungen wurde im Vergleich mit der Wirkung von bekannten Verbindungen wie Doxophyllin (7-[2'-(1',3'-Dioxolanyl)-methyl]-theophyllin) und Aminophyllin mittels einer Testreihe in vitro und in vivo untersucht.

in vitro-Tests

a) Wirkung der erfindungsgemäßen Verbindungen (1), (2), (3), (4), von Doxophyllin und Aminophyllin auf vollständig entfernte Meerschweinchenluftröhren.
Dreißig weiße Meerschweinchen wurden verwendet, aus denen die Luftröhren entfernt wurden, nachdem sie durch Etheranästhesie getötet worden waren.
Die Luftröhren wurden in ein 50 ml Krebs-Lösungsbad gegeben, in geeigneter Weise mit Sauerstoff versorgt und auf eine Temperatur von 37ºC eingestellt.
Das untere Ende der Luftröhre wurde verschlossen, während das obere Ende an ein Polythenrohr angeschlossen wurde, welches an einen Wandler zum Messen von Volumendifferenzen angeschlossen war, der an einen Polygraphen angeschlossen war, gemäß dem teilweise abgeänderten Verfahren von D. Jamieson 1962, Brit. J. Pharmacol. und Chemiotherapy, 19, 286.
Sowohl die Luftröhre als auch das Polythenrohr wurden mit Krebs-Lösung gefüllt. Die Reaktionen der so präparierten Luftröhren auf Acetylcholin und Histamin wurden vor und nach der Zugabe des Produkts zu dem Bad untersucht. Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle I und in Fig. 1 gezeigt. TABELLE NR. I Auswirkung der Verbindungen 1, 2, 3, 4 und von Doxophyllin und Aminophyllin auf die zusammenziehende Wirkung von Histamin-dihydrochlorid (5·10&supmin;&sup6; g/ml) auf vollständig entfernte Meerschweinchenluftröhren. Substanz Konzentration % Hemmung Verbindung Doxophyllin Aminophyllin
Auswirkung der Verbindungen 1, 2, 3, 4 und von Doxophyllin und Aminophyllin auf die zusammenziehende Wirkung von Histamin-dihydrochlorid (5 ug/ml) auf vollständig entfernte Meerschweinchenluftröhren (siehe Fig. 1).
*---* Verbindung 1
ED 50 = 126,119
C.L. 95% = 52,3643 - 303,757
C.L. 99% = 25,1208 - 633,179
X---X Verbindung 2
ED 50 = 837,153
C.L. 95% = 268,149 - 2613,56
C.L. 99% = 103,565 - 6767
O---O Verbindung 3
ED 50 = 530
C.L. 95% = 164,287 - 1524,25
C.L. 99% = 76,2289 - 3684,96
$---$ Doxophyllin
ED 50 = 177,161
C.L. 95% = 165,656 - 189,465
C.L. 99% = 156,616 - 200,401
£---£ Aminophyllin
ED 50 = 206,105
C.L. 95% = 116,876 - 363,458
C.L. 99% = 72,7532 - 583,883
.---. Verbindung 4
ED 50 = 2241,84
C.L. 95% = 424,242 - 11846,7
C.L. 99% = 105,549 - 47616,2
C.L. = Vertrauensbereich (Confidence Level)
Die in vivo-Tests wurden nur mit Verbindung (1) durchgeführt, welches auf der Basis der in vitro erhaltenen Ergebnisse am stärksten wirksam war.

a) Vergleichbare Wirkung der Verbindung (1) (7-[2'-1''3'- Dithiolanyl)-methyl]-theophyllin) von Doxophyllin und Aminophyllin auf Bronchospasmen durch Acetylcholinchlorid (0,075 mg/kg i.v.) in Meerschweinchen

Für diese Tests wurde das Verfahren von Konzett und Roesler (1940) Arch. Exp. Path. Pharmak, 191, 71, mit einigen der Abwandlungen von Collier H.O.J. (1960), Brit. J. Pharmcol. 15, 290 verwendet.
Männliche Meerschweinchen, die 300-450 g wogen, wurden unter Urethananästhesie verwendet (1 g/kg i.p.).
Die Tiere wurden durch Einführen einer Kanüle in die Jugularvene für intravenöse Verabreichungen in geeigneter Weise vorbereitet, während die Luftröhre an eine für kleine Tiere angepaßte künstliche Beatmungspumpe (Palmer) angeschlossen wurde, welche mit einer Frequenz von annähernd 70 Beatmungen pro Minute betrieben wurde. Das Pneumogram wurde mittels eines Wandlers auf einem Polygraphen aufgezeichnet (Battaglia-Rangoni).
Ein Bronchospasmus wurde in dem Meerschweinchen mittels einer intravenösen Injektion von Acetylcholin in einer Dosis von 0,075 mg/kg i.v. hervorgerufen. Nach zwei gleichen Reaktionen auf das Acetylcholin wurden die untersuchten Medikamente i.v. verabreicht.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle II und Fig. 2 gezeigt. TABELLE Nr. II hemmende Wirkung der Verbindung 1 (2-(7'- Theophyllin-methyl)-1,3-dithiolan), von Doxophyllin (2-(7'- Theophyllin-methyl)-1,3-dioxolan) und Aminophyllin auf Bronchospasmen durch Acetylcholinchlorid (0,075 mg/kg i.V.) in Meerschweinchen. Substanz Anzahl der Tiere Dosis %-Variation des endobronchialen Drucks nach der Verabreichung von Acetylcholinchlorid %-Hemmung gegenüber den Kontrollen Kontrollen Verbindung 1 Doxophyllin Aminophyllin
Wirkung der Verbindung 1, von Doxophyllin und Aminophyllin auf Bronchospasmen durch Acetylchlorid (0,075 mg/kg. i.v.) in Meerschweinchen (Fig. 2).
*---* Verbindung 1
ED 50 = ,996124
C.L. 95% = ,104729 - 9,47454
C.L. 99% = 1,59445E-02 - 62,2324
X---X Doxophyllin
ED 50 = 2,01949
C.L. 95% = 1,18433 - 3,44359
C.L. 99% = ,758225- - 5,37881
O---O Aminophyllin
ED 50 = 4,97479
C.L. 95% = ,300261 - 82,4231
C.L. 99% = 2,87493E-02 - 860,839
C. L. = Vertrauensbereich.
Die in der Tabelle angegebenen Ergebnisse zeigen, daß die antibronchospastische Wirkung der Verbindung (1) 7-[2'- (1',3'-Dithiolanyl)-methyl)-theophyllin ungefähr das Doppelte der Wirkung von Doxophyllin und ungefähr das Fünffache von der von Aminophyllin ist.
b) Schleimlösende Wirkung der Verbindung 1, von Doxophyllin und Bromhexin-hydrochlorid
Für diese Untersuchungen wurde das von Perry, W.F., Boyd, E.M., J. Pharmacol., 1941 73 65 beschriebene und von uns in geeigneter Weise abgewandelte Verfahren verwendet.
Es wurden männliche weiße Kaninchen vom Neuseeland-Typ, die 2,8 bis 3,5 kg wogen, verwendet.
Die präoperative Vorbereitung bestand in einer Behandlung mit 9 mg/kg i.m. eines nichtbetäubenden zentralen Analgetikums (Tilidin) und Lokalanästhesie im Luftröhrenbereich mit Xylocain (0,9 mg/kg - 1% Lösung). Die chirurgische Operation begann 15-20 Minuten nach der pharmakologischen Vorbehandlung.
Die Luftröhre wurde freigelegt und an ihrer Vorderseite wurde ein Loch mit ungefähr 5 bis 6 mm Durchmesser gemacht. Die Luftröhre wurde dann in den unteren Zweig einer Dreiwege-Polypropylenkanüle eingeführt, welche in geeigneter Weise in Längsrichtung aufgeschnitten worden war, so daß das in der Luftröhre gemachte Loch mit der Öffnung des dritten Zweigs (vertikal) der Kanüle verbunden wurde und somit mit der Außenseite in Verbindung gebracht wurde.
Somit umgab die Kanüle die Außenseite der Luftröhre und wurde an Ort und Stelle mit einem sterilen chirurgischen Seidenfaden befestigt.
Ein Polypropylenbehälter wurde an dem vertikalen Zweig der Kanüle angebracht, um den Schleim zu sammeln (Fassungsvermögen ungefähr 2 ml) und die Wunde wurde dann zugenäht.
Der Luftröhrenschleim wurde vier Stunden lang vor der oralen Verabreichung der untersuchten Substanz und vier Stunden lang nach der Behandlung gesammelt.
Die erhaltenen Ergebnisse sind in Tabelle III unten gezeigt.
Aus diesen geht klar hervor, daß die Verbindung (1) eine dosisabhängige schleimlösende Wirkung hat: bei einer Dosis von 100 mg/kg war sie wirksamer als Bromhexin-hydrochlorid in einer Dosis von 400 mg/kg; Doxophyllin zeigte jedoch keine schleimlösende Wirkung. TABELLE NR. III Schleimproduktion in Kaninchen vor und nach der Behandlung mit Verbindung 1, die in verschiedenen Dosen verabreicht wurde, Doxophyllin, N-Acetylcystein und Bromhexinhydrochlorid. Substanz Anzahl der Tiere Dosis Schleimproduktion (vor der Behandlung) (nach der Behandlung) %-Variation bezogen auf seine eigene Basis statistische Signifikanz bezogen auf seine eigene Basis Kontrolle Verbindung 1 Doxophyllin Bromhexyn N-Acetylcystein

Bestimmung der akuten Toxizität

Bestimmung der akuten oralen Toxizität der Verbindung (1) wurde sowohl an Mäusen als auch Ratten unter Verwendung von Doxophyllin und Aminophyllin als Referenzprodukte durchgeführt.
Die Produkte wurden in einer 0,5%igen wäßrigen Suspension von Carboxymethylcellulose in einer Konzentration von 1 ml/100g Körpergewicht verabreicht.
Nach der Behandlung mit den jeweiligen Wirkstoffen wurden die Tiere 20 aufeinanderfolgende Tage lang beobachtet und ihr Allgemeinzustand, ihr Verhalten und ihre Sterblichkeit festgehalten.
Die LD&sub5;&sub0;-Werte wurden nach Litchfield und Wilcoxon's statistischem Verfahren (1949) J. Pharmacol. Exp. Therap. 96 99 berechnet.
TABELLE IV - LD&sub5;&sub0;-Werte und Vertrauensbereiche, die an Mäusen und Ratten für die Verbindung 1 (2-(7'-Theophyllinmethyl)-1,3-dithiolan), für Doxophyllin (2-(7'-Theophyllinmethyl)-1,3-dioxolan) und Aminophyllin, welche oral verabreicht wurden, erhalten wurden.
Substanz LD&sub5;&sub0; (mg/kg os)
Maus Ratte
Verbindung 1 1510 (1403 - 1608) 1835 (1748 - 1941)
Doxophyllin 870 ( 778 - 960) 965 ( 885 - 1055)
Aminophyllin 540 ( 442 - 651) 585 ( 496 - 682).

Claims

1. Theophyllinmethyldithiolan und Theophyllinmethyldithianylderivate mit der allgemeinen Formel:

in welcher R ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus:

und ihre pharmazeutisch annehmbaren Salze.

2. Verbindung nach Anspruch 1, welche 7-[2'-(1',3'- Dithiolanyl)-methyl]-theophyllin ist.

3. Verbindung nach Anspruch 1, welche 7-[2'-(1',3'- Dithianyl)-methyl]-theophyllin ist.

4. Verbindung nach Anspruch 1, welche 7-[2'-(1',3'- Dithiolanyl)-methyl]-theophyllinsulfoxid und sein Diastereomer ist.

5. Derivate der Formel (I) nach Anspruch 1, zur Verwendung bei der therapeutischen Behandlung von Störungen des respiratorischen Systems.

6. Verwendung von Derivaten der allgemeinen Formel (I) nach Anspruch 1 zur Herstellung eines Arzneimittels mit antibronchospastischer, hustenlindernder und schleimlösender Wirkung.

7. Pharmazeutische Zusammensetzungen mit antibronchospastischer, hustenlindernder und schleimlösender Wirkung, welche mindestens eine der Verbindungen nach den Ansprüchen 1 bis 4 als wirksamen Bestandteil einschließen.

8. Verfahren zur Herstellung von Theophyllinderivaten nach Anspruch 1 mit der allgemeinen Formel (I), in welcher R ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus:

dadurch gekennzeichnet, daß es den Schritt des Umsetzens von 7-Theophyllin-acetaldehyd mit einem Thiol, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus:

in Gegenwart von sauren Katalysatoren, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Lewissäuren, wasserfreien Halogenwasserstoffsäuren und Schwefelsäure, umfaßt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktion in einer etherischen Lösung bei einer Temperatur, die nicht höher als 75ºC ist, ausgeführt wird.

10. Verfahren zur Herstellung von Theophyllinderivaten nach Anspruch 1 mit der allgemeinen Formel (I), in welcher R

ist, dadurch gekennzeichnet, daß es den Schritt des Umsetzens des Dithiolanderivates mit Wasserstoffperoxid einschließt.