DE3921022A1

DE3921022A1 - Mitomycinphosphatderivate

Info

Publication number: DE3921022A1
Application number: DE3921022A
Authority: DE
Inventors: Peter D Senter
Original assignee: Bristol Myers Co
Current assignee: Oncogen LP
Priority date: 1988-06-29
Filing date: 1989-06-27
Publication date: 1990-03-15
Anticipated expiration: 2009-06-28
Also published as: IE892104L; GB2220205B; AU606288B2; GB8914848D0; DK168293B1; IT1230166B; FR2633625A1; KR0145088B1; GR890100421A; SE8902340D0; HUT51638A; ZA894875B; DE3921022B4; SE8902340L; NO176103C; US4874779A; NZ229650A; JP2742568B2; NL194916B; FI893115A0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Mitomycin-N⁷-alkylphosphatderivate, ihre Verwendung als Antitumorwirkstoffe und pharmazeutische Mittel, die diese Antitumorwirkstoffe enthalten.

Mitomycine und Porfiromycin gehören zu einer Gruppe nah verwandter Antitumorantibiotika. Mitomycin C (Ia) wird gegenwärtig in den USA unter der Handelsbezeichnung Mutamycin® bei der Behandlung des disseminierten Magen- oder Pankreas-Adenokarzinoms in Kombinationen mit anderen bewährten Chemotherapeutika vertrieben. Die Strukturen von Mitomycin C und A (Ib), Porfiromycin (Ic) und N^1a-Methylmitomycin A (Id) sind im folgenden dargestellt, wobei der Ringteil der Moleküle mit Nummern versehen ist.

a: X=NH₂; Z=H
b: X=OCH₃; Z=H
c: X=NH₂; Z=CH₃
d: X=OCH₃; Z=CH₃

N⁷ - bezieht sich auf das Stickstoffatom in 7-Position; N^1a bezeichnet den Aziridin-Stickstoff. Der Teil innerhalb der gestrichelten Linie wird bekanntlich als Mitosan bezeichnet.

Es ist eine große Anzahl von Mitomycinanalogen mit dem Ziel hergestellt worden, eine Verbindung mit günstigeren therapeutischen Eigenschaften, wie einer höheren Antitumoraktivität und/oder einer geringeren Myelosuppressivität als Mitomycin C, herzustellen. Unter den Publikationen und Patenten über Mitomycin-Derivate werden die folgenden als für die vorliegende Erfindung relevant erachtet.

Iyengar et al. beschreiben in J. Med. Chem., 24, 1981, 975 - 981, und in J. Med. Chem., 1983, 16-20, die Verbindungen IIa-IIc.

a: n = 2; R¹ = H; R² = OH
b: n = 3; R¹ = H; R² = OH
c: n = 3; R¹ = CH₃; R² = OH

Die US-PS 46 42 352 beschreibt Mitomycinderivate der Formel III

worin R¹ ausgewählt ist unter H, C_1-6-Alkyl und R⁷; und R⁷ inter alia für (R^bO)₂P(X)- und Ra)₂P(X)- steht, worin Ra beispielsweise für H, Alkyl, Cycloalkyl und Aryl und R^b beispielsweise für Alkyl, Aryl und Aralkyl stehen.

Bei den Verbindungen der vorliegenden Erfindung handelt es sich um Phosphatderivate der Verbindungen der Formel II; sie zeichnen sich durch eine gute Antitumoraktivität aus und sind im Vergleich zur Hydroxy-Stammverbindung von geringer Toxizität.

In dem Artikel mit dem Titel "Rational for Design of Biologically Reversible Drug Derivatives: Prodrugs" (von Sinkula und Yalkowsky in J. Phar. Sci., 64, 1975, 181-210, insbes. 189-191) wird kurz über Phosphate als potentielle Prodrugs gesprochen. Beispiele für bekannte Antitumormittel als Phosphate sind Camptothecin (Japan Kokai 21-95, 394 und 21-95, 393, Derwent Abst. Nr. 87-281 016 bzw. 87-281 015) und Daunorubicin (US-PS 41 85 111).

Die vorliegende Erfindung stellt Verbindungen der Formel IV

worin
X und Y unabhängig voneinander für Sauerstoff oder Schwefel stehen;
alk für eine gerade oder verzweigte Kohlenstoffkette mit zwei bis 8 Kohlenstoffatomen steht; und
R¹ für H oder eine Methylgruppe steht;
oder ein pharmazeutisch verträgliches Salz davon zur Verfügung.

Pharmazeutisch verträgliche Salze können Alkalimetall-, Erdalkalimetall- und organische stickstoffhaltige Basensalze sein.

Eine bevorzugte Ausführungsform sind Verbindungen der Formel IV, worin Y für Sauerstoff steht. Eine andere bevorzugte Ausführungsform sind Verbindungen der Formel IV, worin alk für (CH₂)₂ oder (CH₂)₃ steht. Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sind Verbindungen der Formel IV, worin R¹ für H steht.

Fig. 1 zeigt die Wirkung der Verbindungen V und IIa auf das Wachstum des H2981-Tumors in nackten Mäusen. Die Pfeile zeigen die Tage an, welchen die Mittel verabreicht wurden.

Fig. 2 zeigt die cytotoxischen Wirkungen von Mitomycin C, den Verbindungen IIa und V sowie der mit alkalischer Phosphatase vorbehandelten Verbindung V.

Die Verbindungen der vorliegenden Erfindung werden aus Mitomycin A (Ib) oder N^1a-Methylmitomycin A (Id) durch Umsetzung mit einem Aminoalkylphosphat der Formel

(HO)₂P(X)-Y-alk-NH₂,

worin alk die vorher erwähnten Bedeutungen besitzt, hergestellt. Die Umsetzung wird im allgemeinen in einem geeigneten Lösungsmittel, wie Methanol oder einem Lösungsmittelgemisch, wie Wasser und Methanol, bei Raumtemperatur durchgeführt. Eine tertiäre Aminbase, wie Triethylamin, kann in dem Reaktionsgemisch enthalten sein. Das Produkt kann durch Behandeln mit einer Base in ein Salz umgewandelt werden; die Behandlung mit Natriumbicarbonat ergibt beispielsweise das Dinatriumsalz der Mitomycin-N⁷-alkylphosphate der Formel IV. 2-Aminoethyldihydrogenphosphat ist ein im Handel erhältliches Produkt; Verfahren zur Herstellung anderer Aminoalkylphosphate oder Aminoalkylthiophosphate können beispielsweise in Helv. Chim. Act., 39, 1956, 1455, in a. a. O., 44, 1958, 1168, in Acta Chim. Scand., 13, 1959, 1479 und in der US-PS 35 01 557 nachgelesen werden.

Die Verbindungen der vorliegenden Erfindung lassen sich alternativ herstellen, indem Mitomycin A oder das N^1a- methylierte Derivat davon mit einem Aminoalkanol oder einem Aminoalkylthiol behandelt werden, wobei man das N⁷- Hydroxyalkyl- oder das N⁷-Thioalkylmitomycin C-Zwischenprodukt erhält, das anschließend mit Hilfe bekannter herkömmlicher Verfahren phosphoryliert oder thiophosphoryliert wird.

Dieser Weg ist allerdings nicht zur Herstellung der Phosphatderivate von N⁷-Mercaptoethylmitomycin C geeignet, da es keine stabile Verbindung ist (Senter et al., 1988, J. Antibiotics 41, 199-201).

Wenn Mitomycin A die Ausgangssubstanz ist, so ist es wünschenswert, den Stickstoff des Aziridinringes vor der Phosphorylierungsreaktion zu schützen. Der Schutz läßt sich mit Hilfe bekannter Verfahren, wie Acylierung, Bildung von Harnstoff oder Urethan etc. erreichen. Methoden zur Blockierung oder Entblockierung eines Amins werden in Lehrbüchern wie "Protective Groups in Organic Chemistry" von J. F. W. McOmie, 1973 besprochen. Die Phosphorylierung oder Thiophosphorylierung erfolgt typischerweise durch Behandlung eines N⁷-Hydroxyalkyl- oder N⁷-Thioalkylmitomycinderivats mit Phosphorylchlorid oder Thiophosphorylchlorid und anschließender Hydrolyse und, wenn nötig, Entfernen der Schutzgruppe vom Aziridinstickstoff; wenn die Hydrolyse in Anwesenheit einer Base durchgeführt wird, erhält man das Salz. Alternativ lassen sich N⁷-Hydroxyalkyl- oder N⁷-Thioalkylmitomycinderivate mit einer Verbindung der Formel (G-O)₂P(X)-L, worin G für eine Phosphatschutzgruppe und L für eine Abgangsgruppe, wie Cl, stehen, umsetzen. Durch Entfernen der Phosphatschutzgruppe und, wenn vorhanden, der Stickstoffschutzgruppe erhält man die Verbindungen der vorliegenden Erfindung.

Die Antitumoraktivität der Verbindung von Beispiel 1 (V) wurde in weiblichen, 4 bis 6 Wochen alten Balb C nu/nu- Mäusen (von Life Sciences, St. Petersburg, Fl. gekauft) bestimmt; den Mäusen wurde subkutan in die rechte Hinterflanke ein Transplantat des menschlichen Lungentumors H2981 implantiert; die Verbindung IIa diente als positive Kontrolle; am Tag "0" erfolgte die Tumorimplantation, am 15. Tag, als die Tumoren ein Volumen von ca. 100 mm³ hatten, wurde die Behandlung mit dem Antitumormittel begonnen. Am 15., 21., 31. und 37. Tag wurden intraperitoneal 0,2 ml der Testverbindungen (1 mg/ml der Verbindg. IIa und 3 mg/ml der Verbindg. V in Phosphat gepufferter Kochsalzlösung) injiziert. Die Ergebnisse sind in Fig. 1 graphisch dargestellt. Es zeigte sich, daß die Zeit, die nötig war, damit der Tumor ein durchschnittliches Volumen von 750 mm³ erreichte, bei Mäusen, die mit Verbindung IIa behandelt wurden, 45 Tage betrug; bei Mäusen, die mit Verbindung V behandelt wurden, waren es 63 Tage und bei der unbehandelten Kontrollgruppe waren es 27 Tage. Die phosphorylierte Verbindung zeigte somit eine stärkere Antitumorwirkung als der entsprechende Alkohol. Die relativen Toxizitäten der Verbindungen IIa und V wurden in Balb C nu/nu-Mäusen bestimmt. Die Antitumormittel wurden im Abstand von 4 Tagen in zwei gleichen Dosen intraperitoneal verabreicht und es wurden LD₅₀-Werte von 45 und 90 mg/kg Körpergewicht für die Verbindung IIa bzw. für die Verbindung V erhalten. Es wurde auch festgestellt, daß eine beträchtlich größere Menge an Antitumormittel verabreicht werden konnte bei Verabreichung kleinerer Dosen über einen längeren Zeitraum. Es wurden Gesamtmengen von bis zu 40 mg/kg der Verbindung IIa und 100 mg/kg der Verbindung V toleriert, wenn sie in 4 gleichen Dosen über einen Zeitraum von 25 Tagen verabreicht wurden. Diese Versuche machen deutlich, daß aufgrund der verringerten Toxizität eine bedeutend größere Menge der Prodrug vertragen wurde.

Die Cytotoxizität der Verbindungen V, IIa und von Mitomycin C wurde mit Hilfe der menschlichen Lungentumorzellinie H2981 bestimmt. Eine Suspension von H2981-Zellen in Iscove's Medium (IMDM), welches 10% Serum von fötalen Kälbern enthält, wurde auf 96-Well-Microtiterplatten (10 000 Zellen/Well) gegeben. Nach 1 Stunde wurde das Medium entfernt, es wurde eine mit Phosphat auf pH 7,2 gepufferte Kochsalzlösung (PBS) des Arzneimittels zugegeben und 1 Stunde bei 37°C inkubiert. Die Zellen wurden dann zweimal gewaschen und weitere 17 Stunden inkubiert; anschließend wurden sie in einem 6-Stunden- Rhythmus mit ³H-Thy (1,0) µCi/Well) behandelt. Die Platten wurden bei -70°C gefroren, um die Zellen voneinander zu lösen; die Zellen wurden auf Glassfiberscheiben geerntet. Die Filter wurden auf einem Beckmann 3701 - Scintillations- Zähler gezählt. Die Inhibierung der ³H-Thy-Inkorporierung wurde als ein Indikator für cytotoxische Wirkungen verwendet. Die Ergebnisse sind in Fig. 2 dargestellt. Sowohl Mitomycin C als auch die Verbindung IIa waren sehr cytotoxisch und zeigten IC₅₀-Werte nahe 1 µM. Das Phosphat V heriger Behandlung der Verbindung V mit alkalischer Phosphatase war die Cytotoxizität vergleichbar mit derjenigen von Verbindung IIa und Mitomycin C.

Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt die Inhibierung von Tumoren durch Verabreichung einer wirksamen Menge einer Antitumorverbindung der Formel IV an einen Wirt, der einen Tumor aufweist. Das Arzneimittel kann auf herkömmliche Weise verabreicht werden, z. B. intravenös, intramuskulär, intratumoral, intraarteriell, intralymphatisch und oral. Optimale Dosierungen und Dosierungsschemata für ein Säugetier (einschließlich des Menschen) können von Fachleuten leicht ermittelt werden. Die tatsächliche Dosis wird natürlich variieren, je nach spezieller Mittelformulierung, der speziellen verwendeten Verbindung, dem Anwendungsmodus und dem speziellen Situs, dem Wirt und der zu behandelnden Krankheit. Viele Faktoren, die die Wirkung des mittels modifizieren, werden in Betracht gezogen, einschließlich Alter, Gewicht, Geschlecht, Ernährung, Verabreichungszeit, Verabreichungsweg, Ausscheidungsgeschwindigkeit, Zustand des Patienten, Arzneimittelkombinationen, Reaktionsempfindlichkeiten sowie die Schwere der Krankheit.

Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein pharmazeutisches Mittel zur Verfügung, das eine Verbindung der Formel IV und einen pharmazeutisch verträglichen Träger umfaßt. Das Antitumormittel kann je nach gewünschtem Verabreichungsweg in jeder pharmazeutischen Formulierung hergestellt werden; in fester Form zur oralen Verabreichung liegen die Mittel beispielsweise als Tabletten, Kapseln, Pillen, Pulver und Granula vor; in flüssiger Form zur oralen Verabreichung liegen sie als Lösung, Suspension, Sirup oder Elixier vor; Präparate zur parenteralen Verabreichung sind sterile Lösungen, Suspensionen oder Emulsionen. Die Mittel können ferner in Form steriler fester Mittel hergestellt werden, die in sterilem Wasser, physiologischer Kochsalzlösung oder anderen sterilen injizierbaren Medien unmitttelbar vor Gebrauch gelöst werden können.

Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung.

Beispiel 1 9a-Methoxy-7-[[(phosphonoxy)ethyl]amino]mitosandinatriumsalz (V)

Eine Lösung von 2-Aminoethyldihydrogenphosphat (56 mg, 0,4 mMol) in Wasser (0,35 ml) und Triethylamin (0,3 ml, 2 mMol) wird zu Mitomycin A (140 mg, 0,4 mMol) in Methanol (6 ml) gegeben. Man läßt bei Raumtemperatur über Nacht reagieren und gibt dann 1,4 ml gesättigtes wäßriges Natriumbicarbonat zu; die Lösung wird zwischen Wasser und Methylenchlorid verteilt; die wäßrige Phase wird bis zur Trockene konzentriert und mehrere Portionen Methanol werden zugegeben und verdampft. Der Rückstand wird in Methanol aufgenommen, filtriert und auf eine Silicagelsäule (2 × 10 cm C-18) (Umkehrphasenchromatographie) aufgetragen. Das Produkt wird mit Wasser eluiert und alle flüchtigen Stoffe werden verdampft. Man gibt Methanol zu, verdampft und trocknet den Rückstand in einem Exsikkator über Phosphorpentoxid 24 Stunden unter Hochvakuum. Man erhält die Titelverbindung in Form eines feinen blauen Pulvers (190 mg, 97%).

360 MHz ¹H-NMR (D₂O) δ 1,94 (s, 3H, CH₃), 2,9-3,1 (m, 4H), 3,20 (s, 3H, OCH₃), 3,28 (s, 1H), 3,36 (s, 1H), 3,5-3,65 (m, 4H), 4,1-4,25 (m, 2H), 4,50-4,57 (dd, 1H, 10-H).

Mass spectrum M⁺ 503.0912 (berechnet für C₁₇H₂₁N₄O₉PNa₂ 503.0920).

Beispiel 2

Das allgemeine Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt; anstelle von Mitomycin A verwendet man N^1a-Methylmitomycin A; man erhält 9a-Methoxy-1a-methyl-7-[[(phosphonooxy) ethyl]amino]mitosandinatriumsalz.

Beispiel 3

Das allgemeine Verfahren von Beispiel 1 wird wiederholt; anstelle von 2-Aminoethyldihydrogenphosphat verwendet man 2-Aminoethyldihydrogenthiophosphat; man erhält 9a-Methoxy- 7-[[(phosphonothio)ethyl]amino]mitosandinatriumsalz.

Claims

1. Verbindungen der Formel IV worin
X und Y unabhängig voneinander für Sauerstoff oder Schwefel stehen;
alk für eine gerade oder verzweigte Kohlenstoffkette mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen steht; und
R¹ für H oder eine Methylgruppe steht;
oder ein pharmazeutisch verträgliches Salz davon.

2. Verbindungen nach Anspruch 1, worin Y für Sauerstoff steht.

3. Verbindungen nach Anspruch 1, worin R¹ für H steht.

4. Verbindungen nach Anspruch 1, worin alk für (CH₂)₂ oder (CH₂)₃ steht.

5. Verbindungen nach Anspruch 1, worin das pharmazeutisch verträgliche Salz das Natriumsalz ist.

6. Verbindung nach Anspruch 1 folgender Formel oder ein pharmazeutisches verträgliches Salz davon.

7. Das Dinatriumsalz der Verbindung nach Anspruch 6.

8. Verwendung mindestens einer der Verbindungen nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Behandlung von Tumorerkrankungen, insbesondere zur Inhibierung des Tumorwachstums.

9. Pharmazeutisches Mittel, welches eine Tumor inhibierende Menge einer Verbindung nach Anspruch 1 und einen pharmazeutisch verträglichen Träger umfaßt.

10. Verfahren zur Herstellung der Verbindungen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß man Mitomycin A oder N^1a-Methylmitomycin A mit einem Aminoalkylphosphat der allgemeinen Formel (HO)₂P(X)-Y-alk-NH₂worin X, Y und alk die in Anspruch 1 angegebenen Bedeutungen besitzen, umsetzt, oder Mitomycin A oder N^1a-Methylmitomycin A mit NH₂-alk-OH oder NH₂-alk-SH, worin alk die oben angegebenen Bedeutungen besitzt, umsetzt und die erhaltenen Verbindungen dann phosphoryliert oder thiophosphoryliert, und gewünschtenfalls die so erhaltenen Verbindungen durch Umsetzung mit einer Säure oder einer Base in ein pharmazeutisch verträgliches Salz überführt.