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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft substituierte Benzylthiazolidin-2,4-dion-Derivate, welche
zur Verhinderung und/oder Therapie von Stoffwechselerkrankungen
wie Diabetes und Hyperlipidämie
wirksam sind, als Agonisten des Peroxisomen-Proliferatoraktivierten
Rezeptors (abgekürzt
als PPAR), der ein Zellkern-Rezeptor ist, und insbesondere als Agonisten
des menschlichen PPAR, deren Additionssalze, ein Verfahren zur deren Herstellung
und diese Verbindungen enthaltende Arzneimittelzusammensetzungen.
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Technischer
Hintergrund
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Der
Peroxisomen-Proliferator-aktivierte Rezeptor (PPAR) ist ein Ligandenabhängiger Transkriptionsfaktor,
der ähnlich
wie der Steroid-Rezeptor, Retinoid-Rezeptor oder Thyroid-Rezeptor
zu der Zellkern-Rezeptor-Überfamilie
gehört.
Bisher sind beim Menschen und bei verschiedenen Tierarten drei Isoformen
(α-Typ, β- oder δ-Typ und γ-Typ) identifiziert
worden, welche eine unterschiedliche histologische Verteilung zeigen
(Proc. Natl. Acad. Sci. 89 (1992), 4653). PPARα ist unter anderem in der Leber
und der Niere verbreitet und besitzt eine hohe katabolische Kapazität für Fettsäuren, wobei
eine besonders hohe Expression in der Leber beobachtet wird (Endocrinology
137 (1995), 354), wodurch die Expression von Genen, welche mit dem
Metabolismus und dem intrazellulären
Transport von Fettsäuren
in Beziehung stehen (z.B. Acyl-CoA-Synthetase, Fettsäure-Bindungsprotein
und Lipoprotein-Lipase), sowie von Apolipoprotein-Genen (AI, AII,
CIII), welche mit dem Metabolismus von Cholesterin und Triglyceriden
in Beziehung stehen, positiv oder negativ reguliert wird. PPARβ wird in
allen Geweben von Organismen einschließlich im Bereich von Nervenzellen
exprimiert. Gegenwärtig
ist die physiologische Bedeutung von PPARβ noch unklar. PPARγ wird in
hohen Raten in Fettzellen exprimiert und ist an der Differenzierung
von Fettzellen beteiligt (J. Lipid Res. 37 (1996), 907). Folglich übt jede Isoform
von PPAR spezifische Funktionen in den einzelnen Organen und Geweben
aus.
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Außerdem wird
berichtet, daß eine
Knock-out-Maus hinsichtlich PPARα während des
Alterungsprozesses eine Hypertriglyceridämie zeigt und eine Fettsucht
entwickelt, welche hauptsächlich
auf eine Zunahme der weißen
Fettzellen zurückzuführen ist
(J. Biol. Chem. 273 (1998), 29577), was eindeutig auf eine Beziehung zwischen
der Aktivierung von PPARα und
eine den Lipidspiegel (Cholesterin und Triglycerid) im Blut senkende Wirkung
hinweist.
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Allerdings
werden bisher Fibrate und Statine im allgemeinen als therapeutische
Arzneistoffe für
Hyperlipidämie
verwendet. Jedoch weisen die Arzneistoffe vom Fibrat-Typ nur eine schwache
den Cholesterinspiegel senkende Wirkung auf, während die Arzneistoffe vom
Statin-Typ eine schwache senkende Wirkung auf freie Fettsäuren und
Triglyceride besitzen. Außerdem
wird im Hinblick auf die Arzneistoffe vom Fibrat-Typ über verschiedene
ungünstige
Effekte wie Magen-Darm-Verletzungen, Blutungen, Kopfschmerzen, Leberstörungen,
Nierenerkrankungen und Gallensteine berichtet. Man nimmt an, daß der Grund
hierfür
die umfassende pharmakologische Funktion der Arzneistoffe vom Fibrat-Typ
ist.
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Andererseits
ist gezeigt worden, daß PPARγ das wichtigste
intrazelluläre
Zielprotein für
Troglitazon, Pioglitazon und Rosiglitazon ist, welche eine Reihe
von Thiazolidin-2,4-dion-Derivaten darstellen, die als therapeutische
Arzneimittel für
Typ II-Diabetes (insulinunabhängigen
Diabetes) verwendet werden und eine den Blutzuckerspiegel senkende
Wirkung sowie eine Hyperinsulinämie
lindernde Wirkung zeigen. Diese Arzneimittel verstärken die
Transaktivierung von PPARγ (Endocrinology
137 (1996), 4189; Cell 83 (1995), 803; Cell 83 (1995), 813). Daher
ist ein PPARγ-Aktivator
(Agonist), welcher die Transaktivierung von PPARγ verstärkt, ein wichtiges Antidiabetikum.
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In
Anbetracht der beschriebenen Funktionen des als PPAR bezeichneten
Transkriptionsfaktors auf die Funktion von Fettzellen und die Kontrollmechanismen
des Glucosestoffwechsels und des Lipidstoffwechsels, wäre es vernünftig anzunehmen,
daß, falls
eine Verbindung hergestellt werden könnte, welche als ein Ligand von
PPAR, insbesondere des menschlichen PPAR, direkt an PPAR bindet
und den menschlichen PPAR aktivieren kann, diese Verbindung in der
Medizin als eine Verbindung verwendet werden kann, welche eine den Blutzuckerspiegel
senkende Wirkung und/oder eine den Lipidspiegel (sowohl Cholesterin
als auch Triglycerid) senkende Wirkung im Blut aufgrund eines sehr
spezifischen Mechanismus zeigt.
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HEPE-Verbindungen
(Hydroxyeicosapentaensäureverbindungen)
mit einer Affinität
für PPARα, welche
durch die Oxidation von HETE-Gruppen (Hydroxyeicosatetraensäuregruppen)
in Eicosanoiden mit Cytochrom P-450 hergestellt werden, insbesondere
8-HETE und 8-HEPE, sind zusätzlich
zu LTB4, welches ein Metabolit von Arachidonsäure ist,
als Liganden von PPARα beschrieben
worden (Proc. Natl. Acad. Sci. 94 (1997), 312). Jedoch sind diese
endogen ungesättigten
Fettsäurederivate
metabolisch und chemisch instabil und können daher nicht als Arzneimittel
dargeboten werden.
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Außerdem wird
in Verbindung mit Troglitazon vereinzelt über das Auftreten von schweren
Nebenwirkungen bei der Leber berichtet, daher ist die Entwicklung
eines therapeutischen Arzneimittels für Typ II-Diabetes erforderlich,
welches wirksam und sehr sicher ist.
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Als
Verbindungen mit einer ähnlichen
Struktur wie die erfindungsgemäßen substituierten
Benzylthiazolidin-2,4-dion-Derivate sind gegenwärtig die Thiazolidin-2,4- dion-Derivate in
der ungeprüften
Japanischen Patentveröffentlichung
Nr. Sho 55-22636, Sho 60-51189, Sho 61-85372, Sho 61-286376, Hei
1-131169, Hei 2-83384, Hei 5-213913, Hei 8-333355, Hei 9-48771 und
Hei 9-169746, der Europäischen
Patentoffenlegungsschrift Nr. 0441605 sowie in WO-92/07839 bekannt.
Jedoch stellen alle diese Verbindungen Thiazolidin-2,4-dion-Derivate
dar, die sich bezüglich
ihrer Struktur von den erfindungsgemäßen Verbindungen unterscheiden.
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Die
Patente WO-97/25042 und WO-97/36579 beschreiben Verbindungen mit
einer agonistischen Wirkung auf PPARα, wobei sich diese Verbindungen
aber alle hinsichtlich ihrer Struktur von den erfindungsgemäßen Verbindungen
unterscheiden. Auch ist die Wirkung hinsichtlich der Transaktivierung
von PPARα in
keinem Fall ausreichend.
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Nomura
M. et al., "(3-Substituted
Benzyl)thiazolidine-2,4-diones as Structurally New Antihyperglycemic
Agents", Bioorganic & Medicinal Chemistry
Letters, Bd. 9, Nr. 4, 22. Februar 1999 (22-02-1999), Seiten 533–538, beschreiben
die folgende Verbindung (A):
die eine antihyperglykämische Aktivität zeigt,
welche mit derjenigen von Troglitazon vergleichbar ist, worin R
1 t-Bu, Me, MeO, CF
3O
oder Me
2N sein kann, und R
2 H
bedeutet, und R
3 MeO, EtO, OH, F oder Pro
sein kann.
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EP 0 332 331 offenbart als
hypoglykämische
Mittel wirksame Thiozolidindione mit der Formel:
worin
X
1 und X
2 Phenyl
oder Phenoxy bedeuten können.
Die genannten Verbindungen können
in pharmazeutischen Zubereitungen verwendet werden, welche als hypoglykämische und
hypocholesterinämische
Mittel nützlich
sind.
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Hulin
B. et al., Journal of Medicinal Chemistry, Bd. 35, 1992, Seiten
1853–1864,
beschreiben substituierte Benzylthiazolidin-2,4-dion-Derivate mit
Phenyl- oder Phenoxy-Substituenten
an der Benzyleinheit als wirksame euglykämische Mittel.
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Sowohl
Hyperlipidämie
als auch Diabetes stellen Risikofaktoren für eine Arteriosklerose dar.
Unter dem Gesichtspunkt der Verhinderung einer Arteriosklerose,
insbesondere einer Koronarsklerose, ist die Entwicklung eines therapeutischen
Arzneimittels gegen Stoffwechselerkrankungen, welches wirksam und
sehr sicher ist, klinisch wünschenswert.
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Offenbarung der Erfindung
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Als
Ergebnis umfassender Studien im Hinblick auf die besonderen Funktionen
des menschlichen PPAR im Lipidstoffwechsel und bei der Differenzierung
von Fettzellen, welche das Ziel hatten, ein wirksames und sehr sicheres
Arzneimittel mit einer neuen Struktur als ein therapeutisches Arzneimittel
gegen Stoffwechselerkrankungen zu entwickeln, haben die Erfinder
festgestellt, daß neue
substituierte Benzylthiazolidin-2,4-dion-Derivate der folgenden allgemeinen Formel
(1) eine ausgezeichnete Wirksamkeit hinsichtlich der Transaktivierung
des menschlichen PPAR besitzen, und eine den Blutzuckerspiegel senkende
Wirkung sowie eine den Lipidspiegel senkende Wirkung zeigen, was
zur Beendigung der Erfindung führte.
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Die
Erfindung betrifft substituierte Benzylthiazolidin-2,4-dion-Derivate,
wiedergegeben durch die allgemeine Formel (1) wie in Anspruch 1
definiert
[worin A eine Phenylgruppe,
welche unsubstituiert ist oder Substituenten aufweisen kann, eine
Phenoxygruppe, welche unsubstituiert ist oder Substituenten aufweisen
kann, oder eine Benzyloxygruppe, welche unsubstituiert ist oder
Substituenten aufweisen kann, bedeutet], deren medizinisch annehmbaren
Salze und deren Hydrate.
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Die
Salze der erfindungsgemäßen Verbindungen
der allgemeinen Formel (1) sind allgemein gebräuchliche Salze. Als Beispiele
können
Metallsalze wie Alkalimetallsalze (z.B. das Natriumsalz oder Kaliumsalz), Erdalkalimetallsalze
(z.B. das Calciumsalz oder Magnesiumsalz), Aluminiumsalze und andere
pharmakologisch annehmbare Salze angeführt werden.
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Ferner
schließen
die erfindungsgemäßen Verbindungen
der allgemeinen Formel (1) basierend auf dem Thiazolidin-2,4-dion-Ringanteil
zuweilen optische Isomere ein. Solche Isomere und deren Mischungen sind
alle im Schutzumfang der Erfindung eingeschlossen.
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Für die Verbindungen
der allgemeinen Formel (1) wird ferner die Existenz verschiedener
Tautomere angenommen. Diese weisen zum Beispiel die in den folgenden
Formeln gezeigten Strukturen auf.
[worin
A eine Phenylgruppe, welche unsubstituiert ist oder Substituenten
aufweisen kann, eine Phenoxygruppe, welche unsubstituiert ist oder
Substituenten aufweisen kann, oder eine Benzyloxygruppe, welche
unsubstituiert ist oder Substituenten aufweisen kann, bedeutet].
Alle Isomere der oben erwähnten
allgemeinen Formel (1) und deren Mischungen sind im Schutzumfang
dieser Erfindung eingeschlossen.
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In
der erfindungsgemäßen allgemeinen
Formel (1) können
für die
Substituenten, welche für "die Phenylgruppe,
welche unsubstituiert ist oder Substituenten aufweisen kann, die
Phenoxygruppe, welche unsubstituiert ist oder Substituenten aufweisen
kann, oder die Benzyloxygruppe, welche unsubstituiert ist oder Substituenten
aufweisen kann",
zulässig
sind, eine Niederalkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, eine
Niederalkoxygruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen und ein Halogenatom
angeführt
werden.
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Erfindungsgemäß können die
Verbindungen der allgemeinen Formel (1) zum Beispiel durch das folgende
Verfahren (Schema 1) hergestellt werden.
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Und
zwar können
die Verbindungen der allgemeinen Formel (1) durch das Umsetzen (erster
Prozess) einer allgemein bekannten Verbindung (ungeprüfte Japanische
Patentveröffentlichung
Nr. Hei 8-333355) und der Verbindungen der allgemeinen Formel (3)
[worin A eine Phenylgruppe,
welche unsubstituiert ist oder Substituenten aufweisen kann, eine
Phenoxygruppe, welche unsubstituiert ist oder Substituenten aufweisen
kann, oder eine Benzyloxygruppe, welche unsubstituiert ist oder
Substituenten aufweisen kann, bedeutet] hergestellt werden.
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Der
erste Prozess kann durchgeführt
werden, indem die Carboxylgruppe als solche verbleibt oder in ein
reaktives Derivat hiervon umgewandelt wird.
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Als "reaktives Derivat
der Carboxylgruppe" kann
ein Säurechlorid,
Säurebromid,
Säureanhydrid
oder Carbonylimidazol angeführt
werden. Für
den Fall, daß die
Umsetzung unter Verwendung eines reaktiven Derivats erfolgt, kann
die Umsetzung in einem Lösungsmittel
wie Methylenchlorid, Chloroform, Dioxan oder N,N-Dimethylformamid
zum Beispiel in Anwesenheit oder Abwesenheit eines Alkalimetallhydrids
wie Natriumhydrid, eines Alkalimetallhydroxids wie Natriumhydroxid,
eines Alkalimetallcarbonats wie Kaliumcarbonat oder einer organischen
Base wie Pyridin oder Triethylamin als Base durchgeführt werden.
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Für den Fall,
daß die
Umsetzung ausgeführt
wird, indem die Carbonsäure
als solche verbleibt, kann die Umsetzung in einem Lösungsmittel
wie Methylenchlorid, Chloroform, Dioxan oder N,N-Dimethylformamid in
Gegenwart eines Kondensationsmittels in Anwesenheit oder Abwesenheit
einer Base sowie in Anwesenheit oder Abwesenheit eines Additivs
durchgeführt
werden.
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Als
Kondensationsmittel kann zum Beispiel Dicyclohexylcarbodiimid, 1-[3-(Dimethylamino)propyl]-3-ethylcarbodiimid-Hydrochlorid,
Diethylcyanophosphat, Diphenylphosphorsäureazid oder Carbonyldiimidazol
erwähnt
werden. Als Base kann zum Beispiel ein Alkalimetallhydroxid wie
Natriumhydroxid, ein Alkalimetallcarbonat wie Kaliumcarbonat oder
eine organische Base wie Pyridin oder Triethylamin erwähnt werden. Als
Additiv kann N-Hydroxybenzotriazol, N-Hydroxysuccinimid oder 3,4-Dihydro-3-hydroxy-4-oxo-1,2,3-benzotriazin
angeführt
werden. Die Umsetzung kann bei einer Reaktionstemperatur von –20°C bis 100°C, vorzugsweise
bei 0°C
bis 50°C,
durchgeführt
werden.
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Als
Verabreichungsform für
die neuen erfindungsgemäßen Verbindungen
kann zum Beispiel die orale Verabreichung mittels einer Tablette,
Kapsel, einem Granulum, Pulver, Inhalationsmittel oder Sirup oder
die parenterale Verabreichung mittels Injektion oder einem Zäpfchen angeführt werden.
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Beste Ausführungsform
zur Umsetzung der Erfindung
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Nachstehend
wird die Erfindung basierend auf konkreten Beispielen veranschaulicht,
aber die Erfindung ist nicht auf diese Beispiele begrenzt.
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(Beispiel 1)
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N-[(4-Benzyloxyphenyl)methyl]-5-[(2,4-dioxothiazolidin-5-yl)methyl]-2-methoxybenzamid
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5-[(2,4-Dioxothiazolidin-5-yl)methyl]-2-methoxybenzoesäure (422
mg, 1,50 mmol), Triethylamin (0,523 ml, 3,75 mmol) und Methylenchlorid
(5 ml) wurden vermischt, und Ethylchlorcarbonat (0,158 ml, 1,50 mmol)
wurde unter Kühlen
mit Eis und Rühren
zugesetzt. Nach Rühren
für 10
Minuten unter Kühlen
mit Eis wurde eine Lösung
von 4-(Benzyloxy)benzylamin (319 mg, 1,50 mmol), gelöst in Methylenchlorid
(2 ml), zugegeben. Die Mischung wurde für 2 Stunden bei Raumtemperatur
gerührt
und anschließend über Nacht
stehen gelassen. Nach Waschen mit Wasser wurde das Reaktionsgemisch über wasserfreiem
Natriumsulfat getrocknet und konzentriert. Der Rückstand wurde in Wasser (40
ml) gelöst.
Die Mischung wurde mit 10%iger Salzsäure angesäuert und für 30 Minuten gerührt. Die
ausgefallenen Kristalle wurden durch Filtration gesammelt, getrocknet
und anschließend
aus einem Lösungsgemisch
von Ethanol und Wasser umkristallisiert, wobei 549 mg (77%) der
Titelverbindung als ein farbloses Pulver erhalten wurden.
Schmelzpunkt:
131,0–132,5°C;
Massenanalyse:
m/z 476 (M+);
Elementaranalyse (%)
für C26H24N2O5S:
Berechnet (%): C: 65,53; H: 5,08;
N: 5,88
Festgestellt (%): C: 65,68; H: 5,08; N: 5,91.
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(Beispiele 2 und 3)
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Die
folgenden Verbindungen wurden in ähnlicher Weise wie in Beispiel
1 erhalten.
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(Beispiel 2)
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N-[(Biphenyl-4-yl)methyl]-5-[(2,4-dioxothiazolidin-5-yl)methyl]-2-methoxybenzamid
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- Schmelzpunkt: 170,5–172,0°C;
- Massenanalyse: m/z 446 (M+);
- Elementaranalyse (%) für
C25H22N2O4S:
- Berechnet (%): C: 67,25; H: 4,97; N: 6,27
- Festgestellt (%): C: 67,29; H: 4,99; N: 6,21.
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(Beispiel 3)
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N-[(4-Phenoxyphenyl)methyl]-5-[(2,4-dioxothiazolidin-5-yl)methyl]-2-methoxybenzamid
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- Schmelzpunkt: 87,0–89,0°C;
- Massenanalyse: m/z 462 (M+);
- Elementaranalyse (%) für
C25H22N2O5S·1/5H2O:
- Berechnet (%): C: 64,42; H: 4,84; N: 6,01
- Festgestellt (%): C: 64,17; H: 4,81; N: 6,03.
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(Beispiele 4 bis 13)
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Die
in Tabelle 1 gezeigten Verbindungen wurden in ähnlicher Weise wie in Beispiel
1 erhalten.
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<Biologische Aktivität>
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(Testbeispiel 1)
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Test auf eine
Transaktivierung der Peroxisomen-Proliferator-aktivierten Rezeptoren α und γ
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CHO-Zellen,
gezüchtet
in Ham's F-12-Medium,
enthaltend 10% fötales
Kälberserum,
welches frei an Fettsäuren
ist, sowie enthaltend ein Rezeptor-Plasmid und ein Reporter-Plasmid
hierfür
(Stratagene Corp.), welche das Fusionsprotein der DNA-Bindungsdomäne des Transkriptionsfaktors
aus Hefe zusammen mit der Liganden-Bindungsdomäne des menschlichen PPAR Typ-α und -γ exprimieren
(Biochemistry 32 (1993), 5598), und das β-Galactosidase-Plasmid (Promega
Corp.) als einen internen Standard, wurden im serumfreien Zustand
mit Lipofectamin cotransfiziert. Anschließend wurden die Testverbindung
und die Kontrollverbindung (Troglitazon oder Pioglitazon als Kontroll-Arzneimittel für PPARγ und (8S)-HETE
als Kontroll-Arzneimittel für PPARα) in DMSO
gelöst
und mit Ham's F-12-Medium,
enthaltend 10% fötales
Kälberserum,
welches frei an Fettsäuren
ist, derart eingestellt, daß die
Endkonzentration von DMSO in der Kultur 0,01% betrug. Nach 24 Stunden
wurde die CAT-Aktivität
und die β-Galactosidase-Aktivität gemessen.
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Die
Ergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt. Anhand diesen Ergebnissen
wurde gezeigt, daß die
erfindungsgemäßen Verbindungen
eine potente Wirkung bezüglich
der Transaktivierung der menschlichen Peroxisomen-Proliferator-aktivierten
Rezeptoren α und γ zeigten.
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(Tabelle
2) Transaktivierungswirkung
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Anwendbarkeit
in der Industrie
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Aus
den oben beschriebenen Ergebnissen ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen substituierten Benzylthiazolidin-2,4-dion-Derivate
eine neue Gruppe von Verbindungen mit einer ausgezeichneten Wirksamkeit
bezüglich
der Transaktivierung des menschlichen PPAR sind.
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In
Anbetracht der Tatsache, daß die
erfindungsgemäßen Verbindungen
eine agonistische Aktivität
gegenüber
dem menschlichen PPAR zeigen, kann angenommen werden, daß diese
Verbindungen als den Blutzuckerspiegel senkende Arzneimittel und
als therapeutische Arzneimittel gegen Hyperlipidämie wirksam sind.