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Technisches
Gebiet
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Die
Erfindung bezieht sich auf Verbindungen, die beim Behandeln von
Zuständen
nützlich
sind, die mit der Calciumkanalfunktion verbunden sind. Spezieller
betrifft die Erfindung Verbindungen, die substituierte oder unsubstituierte
Derivate von 6-gliedrigen heterocyclischen Einheiten enthalten,
die bei der Behandlung von Zuständen,
wie Schlaganfall und Schmerz, verwendbar sind.
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Stand der
Technik
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Native
Calciumkanäle
sind durch ihre elektrophysiologischen und pharmakologischen Eigenschaften als
T-, L-, N-, P- und Q-Typen klassifiziert worden (für Überblicke
siehe McCleskey, E. W. et al. Curr Topics Membr (1991) 39: 295–326 und
Dunlap, K. et al. Trends Neurosci (1995) 18: 89–98). T-Typ (oder durch schwache
Depolarisierung aktivierte) Kanäle
beschreiben eine breite Klasse an Molekülen, die bei negativen Potentialen
transitorisch aktivieren und auf Veränderungen im Ruhepotential
stark empfindlich reagieren. Die L-, N-, P- und Q-Typ-Kanäle aktivieren
bei positiveren Potentialen (durch starke Depolarisierung aktiviert)
und zeigen verschiedene Kinetiken und Spannungs-abhängige Eigenschaften.
Es gibt eine gewisse Überlappung
in den biophysikalischen Eigenschaften der durch starke Depolarisierung
aktivierten Kanäle,
folglich sind die pharmakologischen Profile zu ihrer weiteren Unterscheidung
verwendbar. L-Typ-Kanäle reagieren
empfindlich auf Dihydropyridinagonisten und -antagonisten, N-Typ-Kanäle werden
durch das Conus geographus-Peptidtoxin, ω-Conotoxin GVIA blockiert,
und P-Typ-Kanäle
werden durch das Peptid-ω-agatoxin
IVA aus dem Gift der Trichternetzspinne, Agelenopsis aperta, blockiert.
Ein vierter Typ an durch starke Depolarisierung aktivierten Calciumkanal
(Q-Typ) ist beschrieben worden, obwohl es umstritten ist, ob die
Q- und P-Typ-Kanäle
verschiedene molekulare Einheiten sind (Sather, W. A. et al. Neuron
(1995) 11: 291–303;
Stea, A. et al. Proc Natl Acad Sci USA (1994) 91: 10576–10580;
Bourinet, E. et al. Nature Neuroscience (1999) 2: 407–415). Mehrere
Typen an Calciumleitfähigkeiten
fallen nicht genau in jede der obigen Kategorien, und es besteht
Variabilität
an Eigenschaften sogar innerhalb einer Kategorie, was darauf schließen läßt, daß weitere
Calciumkanalsubtypen verbleiben, die klassifiziert werden müssen.
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Biochemische
Analysen zeigen, daß neuronale
durch starke Depolarisierung aktivierte Calciumkanäle heterooligomere
Komplexe sind, die aus drei verschiedenen Untereinheiten (α1, α2δ und β) bestehen
(untersucht von De Waard, M. et al. Ion Channels (1997) Bd. 4, Narahashi,
T. Hrsg. Plenum Press, NY). Die α1-Untereinheit
ist die hauptsächliche
porenbildende Untereinheit und enthält den Spannungsfühler und
Bindungsstellen für
Calciumkanalantagonisten. Das hauptsächlich extrazelluläre α2 ist
mit der Transmembran-δ-Untereinheit
Disulfidverknüpft
und beide werden aus demselben Gen abgeleitet und proteolytisch
in vivo gespalten. Die β-Untereinheit
ist ein nicht-glykosyliertes, hydrophiles Protein mit einer hohen
Affinität
für die
Bindung an einen cytoplasmischen Bereich der α1-Untereinheit. Eine
vierte Untereinheit, γ,
ist einzigartig für
L-Typ-Calciumkanäle,
die in Skelettmuskel-T-Röhrchen
exprimiert werden. Die Isolierung und Charakterisierung von γ-Untereinheit-kodierenden
cDNAs wird in US-Patent Nr. 5,386,025, das hierin durch Verweis
aufgenommen wird, beschrieben.
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Jüngst ist
jeder dieser α1-Subtypen geklont und exprimiert worden,
was intensivere pharmakologische Studien ermöglichte. Diese Kanäle sind
als α1A–α1I und α1S bezeichnet
worden und korrelieren mit den zuvor dargestellten Subtypen. α1A-Kanäle sind
von dem P/Q-Typ; α1B stellt N dar; α1C, α'1D, α1F und α1S stellen
L dar; α1E stellt einen neuen Typ an Calciumleitfähigkeit
dar und α1G–α1I stellen
Mitglieder der T-Typ-Familie dar, untersucht in Stea, A. et al.
in Handbook of Receptors and Channels (1994), North, R. A. Hrsg.
CRC Press; Perez-Reyes, et al. Nature (1998) 391: 896–900; Cribbs,
L. L. et al. Circulation Research (1998) 83: 103–109; Lee, J. H. et al. Journal
of Neuroscience (1999) 19: 1912–1921.
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Weitere
Einzelheiten, die die Funktion von N-Typ-Kanälen betreffen, die hauptsächlich an
Neuronen lokalisiert sind, sind beispielsweise in US-Patent Nr.
5,623,051, dessen Offenbarung hierin durch Verweis aufgenommen wird,
offenbart worden. Wie beschrieben, besitzen N-Typ-Kanäle eine
Stelle zum Binden von Syntaxin, ein Protein, das in der präsynaptischen
Membran verankert ist. Die Blockierung dieser Interaktion blockiert
ebenso die präsynaptische
Reaktion auf den Calciumzufluß.
Daher würden
die Verbindungen, die die Interaktion zwischen Syntaxin und dieser
Bindungsstelle blockieren, beim Neuralschutz und Analgesie nützlich sein.
Diese Verbindungen haben den zusätzlichen
Vorteil der verbesserten Spezifität für präsynaptische Calciumkanalwirkungen.
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US-Patent
Nr. 5,646,149 beschreibt Calciumkanalantagonisten der Formel A-Y-B,
worin B einen Piperazin- oder Piperidinring enthält, der direkt mit Y verknüpft ist.
Eine wesentliche Komponente von diesen Molekülen wird durch A dargestellt,
das ein Antioxidationsmittel sein muß; das Piperazin oder Piperidin
selbst soll wichtig sein. Die veranschaulichten Verbindungen enthalten
einen Benzhydrylsubstituenten, basierend auf bekannten Calciumkanalblockern
(siehe nachstehend). US-Patent Nr. 5,703,071 offenbart Verbindungen,
die bei der Behandlung von ischämischen
Krankheiten nützlich
sein sollen. Ein zwingender Teil des Moleküls ist ein Tropolonrest; unter
den erlaubten Substituenten sind Piperazinderivate, einschließlich ihrer
Benzhydrylderivate. US-Patent Nr. 5,428,038 offenbart Verbindungen,
die eine neurale schützende
und antiallergische Wirkung ausüben
sollen. Diese Verbindungen sind Coumarinderivate, die Derivate von
Piperazin und anderen sechsgliedrigen Heterozyklen umfassen können. Ein
erlaubter Substituent an dem Heterozyklus ist Diphenylhydroxymethyl.
Daher setzten die Ansätze
in der Technik für
verschiedene Indikationen, die die Calciumkanal-Blockierungsaktivität umfassen
können,
Verbindungen ein, die nebenbei bemerkt Piperidin- oder Piperazineinheiten
enthalten, die mit Benzhydryl substituiert sind, aber zwingend zusätzliche
Substituenten erfordern, um die Funktionalität aufrechtzuerhalten.
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Bestimmte
Verbindungen, enthaltend sowohl Benzhydryleinheiten als auch Piperidin
oder Piperazin, sind als Calciumkanalantagonisten und Neuroleptika
bekannt. Beispielsweise beschreiben Gould, R. J. et al. Proc Natl
Acad Sci USA (1983) 80: 5122–5125
antischizophrene Neuroleptika, wie Lidoflazin, Fluspirilen, Pimozid,
Clopimozid und Penfluridol. Es ist ebenso gezeigt worden, daß Fluspirilen
an Stellen an den L-Typ-Calciumkanälen bindet (King, V. K. et
al. J Biol Chem (1989) 264: 5633–5641) sowie den N-Typ-Calciumstrom
blockiert (Grantham, C. J. et al. Brit J Pharmacol (1944) 111: 483–488). Außerdem ist
Lomerizin, wie von Kanebo KK entwickelt, ein bekannter Calciumkanalblocker;
jedoch ist Lomerizin für
die N-Typ-Kanäle nicht
spezifisch. Ein Überblick
der Veröffentlichungen,
die Lomerizin betreffen, wird in Dooley, D., Current Opinion in
CPNS Investigational Drugs (1999) 1: 116–125 gefunden.
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Die
vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß die Kombination
eines sechsgliedrigen heterocyclischen Rings, enthaltend mindestens
einen Stickstoff, wobei der Stickstoff durch einen Linker an eine Benzhydryleinheit
gebunden ist, zu wirksamer Calciumkanal-Blockierungsaktivität führt. In
einigen Fällen
wird die verbesserte Spezifität
für N-Typ-Kanäle oder
verringerte Spezifität
für L-Typ-Kanäle gezeigt.
Die Verbindungen sind zum Behandeln von Schlaganfall und Schmerz
und anderen Calciumkanal-verbundenen Störungen nützlich, wie nachstehend weiter
beschrieben. Durch die Fokussierung auf diese Einheiten werden Verbindungen
herstellt, die beim Behandeln von Indikationen nützlich sind, die mit der Calciumkanalaktivität in Verbindung
stehen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf Verbindungen, die beim Behandeln von
Zuständen
nützlich
sind, wie Schlaganfall, Kopftrauma, Migräne, chronischer, neuropathischer
und akuter Schmerz, Epilepsie, Hypertension, Herzarrhythmien und
andere Indikationen, die mit Calciumstoffwechsel verbunden sind,
einschließlich
synaptischer Calciumkanal-vermittelter Funktionen. Die erfindungsgemäßen Verbindungen
sind Benzhydryl oder teilweise gesättigte Benzhydrylderivate von
Piperazin mit Substituenten, die die Calciumkanal-Blockierungsaktivität der Verbindungen
verbessern. Daher ist die Erfindung in einem Aspekt auf die Verwendung
einer Verbindung der Formel
oder deren Salze,
wobei
Cy
Cyclohexyl darstellt,
Φ Phenyl
darstellt,
Y CH=CHΦ,
CHΦ
2, Φ oder
Cy ist,
X dreiwertiges, geradkettiges Alkylen (3–10 C) oder
dreiwertiges, geradkettiges 1-Alkenylen (3–10 C) ist, gegebenenfalls
durch Oxo an dem zu N benachbarten C substituiert, wenn n 0 ist
und Y Φ
2CH ist, und andernfalls dreiwertiges, geradkettiges
Alkylen (5–10
C) oder dreiwertiges, geradkettiges 1-Alkylen (5–10 C) ist, gegebenenfalls
durch Oxo an dem zu N benachbarten C substituiert,
Z N, NCO,
CHNCOR
1 oder CHNR
1 ist,
wobei R
1 H oder Alkyl (1–6 C) ist und n 0–5 ist,
wobei
jedes Φ und
Cy unabhängig
gegebenenfalls durch einen oder mehrere Substituenten, ausgewählt aus der
Gruppe, bestehend aus Alkyl (1–6
C), Halogen, CF
3, OCF
3,
NO
2, NR
2, OR, SR,
COR, COOR, CONR
2, NROCR und OOCR, substituiert
sein kann, wobei R H oder Alkyl (1–4 C) ist, oder zwei Substituenten
einen 5–7-gliedrigen
Ring bilden können,
mit
der Maßgabe,
daß
die
Verbindungen der Formel (1) mindestens einen aromatischen Anteil
enthalten, und
wenn Y CHΦ
2 ist, n 0 oder 1 ist, und
wenn Z =
N, mindestens ein Φ und/oder
Cy substituiert ist,
für
die Herstellung eines Medikaments für die Behandlung von Schmerz,
Schlaganfall oder Epilepsie in einem Patienten gerichtet.
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In
einem anderen Aspekt ist die Erfindung auf eine Verbindung der Formel
oder deren Salze gerichtet,
wobei
- (a) Y CH=CHΦ, Φ oder Cy
ist, wobei Cy Cyclohexyl darstellt,
Φ Phenyl darstellt,
X CH(CH2)mCO oder CH(CH2)m+1 ist, wobei
m 4–10
ist,
Z N oder CHNR1 ist, wobei R1 H oder Alkyl (1–6 C) ist, und
n 0–5 ist,
wobei
jedes F und Cy unabhängig
gegebenenfalls durch einen oder mehrere Substituenten, ausgewählt aus
der Gruppe, bestehend aus Alkyl (1–6 C), Halogen, CF3,
OCF3, NO2, NR2, OR, SR, COR, COOR, CONR2,
NROCR und OOCR, substituiert sein kann, wobei R H oder Alkyl (1–4 C) ist,
oder zwei Substituenten einen 5–7-gliedrigen
Ring bilden können,
mit
der Maßgabe,
daß, wenn
Z = N, mindestens ein Φ und/oder
Cy substituiert ist, oder
- (b) Y CHΦ2 ist,
X dreiwertiges, geradkettiges
Alkylen (3–10
C) oder dreiwertiges, geradkettiges 1-Alkenylen (3–10 C) ist, gegebenenfalls
durch Oxo an dem zu N benachbarten C substituiert, wenn n 0 ist,
und andernfalls dreiwertiges, geradkettiges Alkylen (5–10 C) oder
dreiwertiges, geradkettiges 1-Alkenylen (5–10 C) ist, gegebenenfalls
durch Oxo an dem zu N benachbarten C substituiert,
Z=N,
n
0–1 ist
und
mindestens ein Φ durch
einen oder mehrere Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend
aus Alkyl (1–6
C), Halogen, CF3, OCF3,
NO2, NR2, OR, SR,
COR, COOR, CONR2, NROCR und OOCR, subsituiert
ist, wobei R H oder Alkyl (1–4
C) ist, oder zwei Substituenten einen 5–7-gliedrigen Ring bilden können.
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Die
Erfindung bezieht sich auf Verfahren zum Antagonisieren der Calciumkanalaktivität unter
Verwendung der Verbindungen der Formel (1) und daher auf die Behandlung
von damit verbundenen Zuständen.
Es wird angemerkt, daß die
Zustände
mit der abnormalern Calciumkanalaktivität in Verbindung stehen können, oder
der Patient normale Calciumkanalfunktion aufweisen kann, was trotzdem
zu einem unerwünschten
physischen oder metabolischen Zustand führt. In einem anderen Aspekt
ist die Erfindung auf pharmazeutische Zusammensetzungen, die diese
Verbindungen enthalten, gerichtet.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 zeigt einen Vergleich von bestimmten
bevorzugten Ausführungsformen
der Verbindungen der Erfindung mit der bekannten Verbindung Lomerizin.
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2 ist
eine graphische Darstellung der Spezifität der in 1 gezeigten
Verbindungen in bezug auf die N-Typ-, L-Typ- und P/Q-Typ-Kanäle.
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3 ist
eine graphische Darstellung der in 2 gezeigten
Daten, basieren auf IC50-Werten, die aus den
in 2 gezeigten Daten berechnet werden.
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4 zeigt
die Wirkungen von MC-34D, 39-1-B4 und 39-45-3 in einem Hyperalgesiemodell.
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5 zeigt
die Wirkungen von MC-34D, 39-1-B4 und 39-45-3 in einem Allodyniemodell.
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Durchführungsweisen der Erfindung
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Die
Verbindungen der Formel (1), die in den erfindungsgemäßen Verfahren
nützlich
sind, üben
ihre gewünschten
Wirkungen durch ihre Fähigkeit
aus, die Aktivität
von Calciumkanälen
zu antagonisieren. Dies macht sie für die Behandlung von bestimmten
Zuständen
nützlich.
Unter diesen Zuständen
sind Schlaganfall, Epilepsie, Kopftrauma, Migräne und chronischer, neuropathischer
und akuter Schmerz. Der Calciumzufluß ist ebenso in andere neurologische
Störungen
verwickelt, wie Schizophrenie, Angst, Depression, andere Psychosen
und bestimmte degenerative Störungen.
Andere behandelbare Zustände
umfassen Herz-Gefäß-Störungen,
wie Hypertension und Herzarrhythmien.
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Während die
Verbindungen der Formel (1) im allgemeinen diese Aktivität aufweisen,
ermöglicht
die Verfügbarkeit
einer Multiplizität
von Calciumkanalblockern eine nuancierte Auswahl von Verbindungen
für spezielle
Störungen.
Daher stellt die Verfügbarkeit
dieser Klasse von Verbindungen nicht nur eine Gattung von allgemeiner
Nützlichkeit
bei Indikationen, die durch übermäßige Calciumkanalaktivität beeinflußt werden,
bereit, sondern stellt ebenso ein große Anzahl an Verbindungen bereit,
die gewonnen und für
spezielle Interaktion mit speziellen Formen an Calciumkanälen manipuliert
werden können.
Die Verfügbarkeit
von rekombinant hergestellten Calciumkanälen der oben dargestellten α1A–α1I-
und α1S-Typen erleichtern dieses Auswahlverfahren. Dubel,
S. J. et al. Proc Natl Acad Sci USA (1992) 89: 5058–5062; Fujita,
Y. et al. Neuron (1993) 10: 585–598; Mikami,
A. et al. Nature (1989) 340: 230–233; Mori, Y. et al. Nature
(1991) 350: 398–402;
Snutch, T. P. et al. Neuron (1991) 7: 45–57; Soong, T. W. et al. Science
(1993) 260: 1133–1136;
Tomlinson, W. J. et al. Neuropharmacology (1993) 32: 1117–1126; Williams,
M. E. et al. Neuron (1992) 8: 71–84; Williams, M. E. et al.
Science (1992) 257: 389–395;
Perez-Reyes, et al. Nature (1998) 391: 896–900; Cribbs, L. L. et al.
Circulation Research (1998) 83: 103–109; Lee, J. H. et al. Journal
of Neuroscience (1999) 19: 1912–1921.
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Daher
sind, während
es bekannt ist, daß Calciumkanalaktivität in eine
Vielzahl von Störungen
involviert ist, die Typen an Kanälen,
die mit speziellen Zuständen
verbunden sind, der Gegenstand der laufenden Datensammlung. Beispielsweise
würde die
Verbindung von N-Typ-Kanälen
in Zuständen,
die mit neuraler Transmission verbunden sind, angeben, daß die erfindungsgemäßen Verbindungen,
die N-Typ-Rezeptoren targetieren, bei diesen Zuständen nützlichsten
sind. Viele der Mitglieder der Gattung von Verbindungen der Formel
(1) zeigen hohe Affinität
für N-Typ-Kanäle; andere
Mitglieder der Gattung können
bevorzugt andere Kanäle
targetieren.
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Es
gibt zwei unterscheidbare Typen an Calciumkanalinhibierung. Der
erste, der „offene
Kanalblockierung„ genannt
wird, wird günstigerweise
dargestellt, wenn angezeigte Calciumkanäle bei einem künstlich
negativen Ruhepotential von etwa -100 mV gehalten werden (im Gegensatz
zu dem typischen endogenen gehaltenen Ruhepotential von etwa -70
mV). Wenn die angezeigten Kanäle
plötzlich
unter diesen Bedingungen depolarisiert werden, werden die Calciumionen
durch den Kanal fließen
und einen Spitzenstromfluß zeigen,
der dann zerfällt.
Inhibitoren der offenen Kanalblockierung verringern den Strom, der
bei dem Spitzenfluß gezeigt wird,
und können
ebenso die Geschwindigkeit des Stromzerfalls beschleunigen.
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Dieser
Inhibierungstyp unterscheidet sich von einem zweiten Typ an Blockierung,
der hierin als „Inaktivierungsinhibierung„ bezeichnet
wird. Wenn bei weniger negativen Ruhepotentialen, wie dem physiologisch wichtigen
Potential von -70 mV, gehalten, kann ein bestimmter Prozentsatz
der Kanäle
Konformationsänderung
unterliegen, wodurch sie durch abrupte Depolarisierung nicht aktiviert,
d. h. geöffnet
werden können.
Daher wird der Spitzenstrom aufgrund des Calciumionenflusses nicht
verringert, weil der offene Kanal blockiert wird, sondern weil einige
der Kanäle
für die Öffnung nicht
verfügbar
sind (inaktiviert). „Inaktivierungsinhibitoren„ erhöhen den
Prozentsatz an Rezeptoren, die in einem inaktivierten Zustand vorliegen.
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Synthese
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Die
erfindungsgemäßen Verbindungen
können
unter Verwendung konventioneller Verfahren synthetisiert werden.
Illustrativ für
solche Verfahren sind die Schemen 1 und 2: Schema
1 (Z ist N)
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Alternativ
kann eine Carbonsäure,
enthaltend die Benzhydryl-(oder ΦCyCH-
oder Cy
2CH-)-Einheit, zunächst synthetisiert
und dann mit der Piperazin-(oder Piperidin-) -Einheit umgesetzt und
anschließend
reduziert werden. Um die gewünschte
Säure zu
synthetisieren, wird eine ω-Bromcarbonsäure mit,
in dem Fall von Benzhydryl, Triphenylphosphin in Gegenwart von Methylnitril
unter Rückfluß erhitzt
und dann mit Lithiumhexamethyldisilazid in einem Lösungsmittel
wie THF behandelt. Die resultierende ungesättigte Carbonsäure, enthaltend
die zwei Phenylsubstituenten, wird dann, wie in Schema 1 gezeigt,
mit Wasserstoff auf einem Palladiumkatalysator reduziert und dann
mit derivatisiertem Piperazin (oder Piperidin) unter Bildung des
Amids umgesetzt. Das Amid kann dann reduziert werden, wie oben gezeigt. Schema
2 (Z ist CHNR
1)
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Bevorzugte Ausführungsformen
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Die
Verbindungen der Formel (1) werden, wie gezeigt, hinsichtlich der
Ausführungsformen
ihrer verschiedenen Substituenten definiert:
Besonders bevorzugte
Ausführungsformen
der Verbindungen der Formel (1) sind die, worin X an zwei Phenylgruppen
gebunden ist. Weniger bevorzugt sind Fälle, wo X an ein Phenyl und
ein Cyclohexyl gebunden ist. Mindestens bevorzugt sind die, worin
X an zwei Cyclohexylgruppen gebunden ist.
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Wie
oben definiert, kann X ein dreiwertiges, geradkettiges Alkylen mit
5–10 C
sein, gegebenenfalls durch Oxo an der Stellung substituiert, die
dem Piperidin- oder Piperazinringstickstoff benachbart ist. Bevorzugt
ist die Alkylenkette 5–8
C, stärker
bevorzugt 5–7
C und noch stärker
bevorzugt 5–6
C. Substitution durch Oxo ist bevorzugt, nur wenn die Länge der
Alkylenkette 6–10
C ist. Außerdem
kann X ein geradkettiges 1-Alkenylen (5–10 C) sein, wobei die n-Bindung
in der Position distal zu dem Piperidin- oder Pyrimidinringstickstoff ist.
Unter diesen Umständen
werden die zwei cyclischen Einheiten durch die Alkenylenkette aufgrund
der Alkenylenkette als ein Vinylsubstituent an jede cyclische Einheit
akkommodiert. Wenn außerdem
n 0 ist und Y Φ2CH ist, kann die Ausführungsform von X, oben beschrieben,
ebenso kürzer
sein und kann 3–10
C enthalten.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
von Z sind N, NCO und CHNR1, wo R1 bevorzugt H ist, aber ebenso Alkyl (1–6 C), bevorzugt
1–4 C,
stärker
bevorzugt 1–2
C und noch stärker
bevorzugt Methyl (oder H) sein kann.
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Bevorzugte
Ausführungsformen
für n sind
0–4, stärker bevorzugt
1–2.
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Jede
der Phenyl- oder Cyclohexyleinheiten, die in den Verbindungen der
Formel (1) enthalten sind, können
substituiert sein, wie oben angemerkt. Bevorzugte Substituenten
umfassen Halogen, speziell Fluor, NO2, Alkyl
(1–6 C),
bevorzugt Methyl, OR, bevorzugt Methoxy, NR2,
bevorzugt Dimethylamino, Diethylamino, Methylamino oder Ethylamino,
Acetamido, CF3, OCF3 und
dergleichen. Zwei substituierte Stellungen können ebenso einen Ring bilden.
Wo bevorzugt die cyclischen Einheiten, die mit X verknüpft sind,
beide Phenyl sind, werden die Phenylgruppen identisch substituiert.
Wo eine solche Einheit Phenyl ist und die andere Cyclohexyl ist,
sind die Gegenwart eines Substituenten an der Phenyleinheit und
eine unsubstituierte Cyclohexyleinheit bevorzugt. Es wird angenommen,
daß die
Halogenierung der erfindungsgemäßen Verbindungen
beim Modulieren der in vivo Halbwertzeit nützlich ist, und es kann besonders
vorteilhaft sein, Halogensubstituenten, wie Fluorsubstitutionen,
an jeglichen Phenyleinheiten einzubeziehen.
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Besonders
bevorzugt sind die Verbindungen JM-G-10 und 39-45-3, die in 1 gezeigt sind, und verschieden substituierte
Formen davon. Substituierte Formen von MC-34D und 39-1-B4 sind ebenso
bevorzugt.
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Daher
sind Formen von diesen aufgezählten
Verbindungen ebenso bevorzugt, die unterschiedliche Substituenten
an den Phenyl- oder Cyclohexyleinheiten von diesen Gezeigten enthalten.
Daher sind Verbindungen mit der allgemeinen Formel von MC-34D ebenso
bevorzugt, worin die zwei Phenyleinheiten, die an X gebunden sind,
Fluor in der para-Stellung enthalten. Alternative Substitutionen
sind wie nachstehend gezeigt, wo Φ1 und Φ2 die 2 Phenylgruppen angeben,
die an X gebunden sind (wobei die Zahlen zufällig gewählt sind, da diese Phenylgruppen äquivalent
sind) und Φ3
die Phenylgruppe darstellt, die in Y enthalten ist. Außerdem sind
Ausführungsformen,
wie hierin dargestellt, ebenso bevorzugt, wo Z von MC-34D NCO ist
oder worin X -CH(CH2)5-
ist.
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Ebenso
kann JM-G-10 mit Substituenten an den Phenylgruppen und Cyclohexylgruppe
in den erfindungsgemäßen Verfahren
eingesetzt werden, bevorzugte Ausführungsformen umfassen ebenso
die, worin X -CH(CH
2)
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ist. Geeignete Substitutionen werden nachstehend gezeigt:
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Alternativ
substituierte Verbindungen der Formel 39-1-B4 sind ebenso in die
bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung einbezogen. In der nachstehenden Tabelle stellen Φ1 und Φ2 die zwei äquivalenten
Phenylgruppen dar, die mit X verknüpft sind, und Φ3 und Φ4 stellen
die zwei äquivalenten
Phenylgruppen dar, die in Y einbezogen sind. Die Formen von 39-1-B4,
wobei die Carbonylgruppe in X zu Methylen reduziert ist, sind ebenso
bevorzugt, einschließlich
denen mit den nachstehend gezeigten Substituenten.
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Ebenso
können
verschiedene alternative Substitutionsmuster an der Verbindung 39-45-3
eingesetzt werden. Einbezogen sind diese Ausführungsformen, wo ein Carbonyl
nachbarständig
zu dem Piperazin in dem Substituenten X ist. Ebenso einbezogen sind
Analoga, wo n = 0. Besonders bevorzugt sind Ausführungsformen, wo zwei Substituenten
an der Phenylgruppe, die in Y enthalten sind, einen Ring bilden,
insbesondere einen 5-gliedrigen Ring. Daher sind bevorzugte Substitutionsmuster
die, die nachstehend dargestellt sind, wo Φ1 und Φ2 die zwei äquivalenten Phenylgruppen darstellen,
die mit X verknüpft
sind, und Φ3
die Phenylgruppe darstellt, die in Y enthalten ist.
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Die
Substitutionsmuster werden die Stärke der Calciumkanal-Blockieraktivität sowie
-spezifität
beeinflussen.
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Wo
es die Struktur erlaubt, können
die erfindungsgemäßen Verbindungen
ebenso als pharmazeutisch akzeptable Salze zugeführt werden. Pharmazeutisch
akzeptable Salze umfassen die Säureadditionssalze,
die aus anorganischen Säuren
gebildet werden können,
wie Salz-, Schwefel- und Phosphorsäure, oder aus organischen Säuren, wie
Essig-, Propion-, Glutamin-, Glutarsäure sowie Säureionenaustauschharze.
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Bibliotheken und Screening
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Die
erfindungsgemäßen Verbindungen
können
einzeln unter Verwendung von an sich in der Technik bekannten Verfahren
oder als Mitglieder einer kombinatorischen Bibliothek synthetisiert
werden.
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Die
Synthese von kombinatorischen Bibliotheken ist nun in der Technik
alltäglich.
Geeignete Beschreibungen von diesen Synthesen werden beispielsweise
in Wentworth, Jr., P. et al. Current Opinion in Biol (1993) 9: 109–115; Salemme,
F. R. et al. Structure (1997) 5: 319–324 gefunden. Die Bibliotheken
enthalten Verbindungen mit verschiedenen Substituenten und verschiedenen
Ungesättigtheitsgraden
sowie unterschiedlichen Kettenlängen.
Die Bibliotheken, die wenigstens 10, aber typischerweise mehrere
hundert Mitglieder bis mehrere tausend Mitglieder enthalten, können dann
für Verbindungen
gescreent werden, die gegenüber
einem speziellen Subtyp an Calciumkanal, d. h. dem N-Typ-Kanal,
besonders wirksam sind. Außerdem
können
unter Verwendung von Standardscreeningprotokollen die Bibliotheken
für Verbindungen
gescreent werden, die zusätzliche
Kanäle
oder Rezeptoren, wie Natriumkanäle,
Kaliumkanäle
und dergleichen blockieren.
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Verfahren
zum Durchführen
dieser Screeningfunktionen sind in der Technik allgemein bekannt.
Typischerweise wird der Rezeptor, der targetiert werden soll, an
der Oberfläche
einer rekombinanten Wirtszelle, wie menschlichen embryonalen Nierenzellen,
exprimiert. Die Fähigkeit
der Mitglieder der Bibliothek, den Kanal, der getestet werden soll,
zu binden, wird gemessen, beispielsweise durch die Fähigkeit
der Verbindung in der Bibliothek, einen markierten Bindungsliganden,
wie den Liganden, der normalerweise mit dem Kanal oder einem Antikörper für den Kanal
verbunden ist, zu verschieben. Typischerweise wird die Fähigkeit,
den Rezeptor zu antagonisieren, in Gegenwart von Calciumionen gemessen,
und die Fähigkeit
der Verbindung, mit dem erzeugten Signal zu interferieren, wird
unter Verwendung von Standardtechniken gemessen.
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Ausführlicher
umfaßt
ein Verfahren das Binden der radioaktiv markieren Mittel, die mit
dem Calciumkanal und anschließender
Analyse von Gleichgewichtsbindungsmessungen interagieren, einschließlich on-Raten,
off-Raten, Kd-Werten und kompetitivem Binden
durch andere Moleküle,
sind aber nicht darauf beschränkt.
Ein anderes Verfahren umfaßt
das Screening in bezug auf die Wirkungen von Verbindungen durch einen
elektrophysiologischen Assay, bei dem einzelne Zellen mit einer
Mikroelektrode durchbohrt werden und Ströme durch den Calciumkanal vor
und nach der Anwendung der Verbindung von Interesse aufgezeichnet werden.
Ein anderes Verfahren, Hochdurchsatzspektrophotometrieassay, nutzt
das Laden der Zellinien mit einem fluoreszierenden Farbstoff, der
für die
intrazelluläre
Calciumkonzentration empfindlich ist, und die anschließende Untersuchung
der Wirkungen von Verbindungen auf die Fähigkeit der Depolarisierung
durch Kaliumchlorid oder andere Mittel, um die intrazellulären Calciumniveaus
zu verändern.
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Wie
oben beschrieben, kann ein voll entwickelter Assay verwendet werden,
um die Inhibitoren des Calciumflusses zu unterscheiden, die als
offene Kanalblocker fungieren, im Gegensatz zu denen, die durch
Beschleunigen der Inaktivierung des Kanals fungieren. Die Verfahren,
um diese Inhibierungstypen zu unterscheiden, werden spezieller in
den nachstehenden Beispielen beschrieben. Im allgemeinen werden
offene Kanalblocker durch Messen des Niveaus an Spitzenstrom bewertet,
wenn die Depolarisierung auf ein Hintergrundruhepotential von etwa
-100 mV in Gegenwart und Abwesenheit der Kandidatenverbindung gezwungen
wird. Erfolgreiche offene Kanalblocker werden den beobachteten Spitzenstrom
verringern und können
das Zerfallen dieses Stroms beschleunigen. Die Verbindungen, die
inaktivierte Kanalblocker sind, werden im allgemeinen durch ihre
Fähigkeit,
die Spannungsabhängigkeit
von Inaktivierung gegenüber
negativeren Potentialen zu verschieben, bestimmt. Dies wird ebenso
in ihrer Fähigkeit,
Spitzenströme
bei depolarisierteren Haltepotentialen (beispielsweise -70 mV) und
höheren
Frequenzen an Stimulation, beispielsweise 0,2 Hz gegen 0,03 Hz zu
verringern, widergespiegelt.
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Nützlichkeit
und Verabreichung
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Zur
Verwendung als Behandlung von Menschen- und Tierpatienten können die
erfindungsgemäßen Verbindungen
als pharmazeutische oder veterinäre
Zusammensetzungen formuliert werden. In Abhängigkeit des Patienten, der
behandelt werden soll, der Verabreichungsweise und des Typs der
gewünschten
Behandlung, beispielsweise Vorbeugung, Prophylaxe, Therapie; werden
die Verbindungen in Weisen formuliert, die mit diesen Parametern übereinstimmen.
Eine Zusammenfassung dieser Techniken wird in Remington's Pharmaceutical
Sciences, jüngste
Auflage, Mack Publishing Co., Easton, PA gefunden, hierin durch
Verweis aufgenommen.
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Im
allgemeinen können
zur Verwendung bei der Behandlung die Verbindungen der Formel (1)
allein, als Gemische aus zwei oder mehreren Verbindungen der Formel
(1) oder in Kombination mit anderen Pharmazeutika verwendet werden.
In Abhängigkeit
der Verabreichungsweise werden die Verbindungen zu geeigneten Zusammensetzungen
formuliert, um die leichte Abgabe zu ermöglichen.
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Die
Formulierungen können
in einer Weise hergestellt werden, die zur systemischen Verabreichung oder
topischen oder lokalen Verabreichung geeignet sind. Systemische
Formulierungen umfassen die, die zur Injektion (beispielsweise intramuskulären, intravenösen oder
subkutanen Injektion) gestaltet sind, oder können für die transdermale, transmukosale
oder orale Verabreichung hergestellt werden. Die Formulierung wird
im allgemeinen ein Verdünnungsmittel
sowie in einigen Fällen
Hilfsmittel, Puffer, Konservierungsmittel und dergleichen umfassen.
Die Verbindungen können
ebenso in liposomalen Zusammensetzungen oder als Mikroemulsionen
verabreicht werden.
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Zur
Injektion können
Formulierungen in konventionellen Formen als flüssige Lösungen oder Suspensionen oder
als feste Formen, die für
Lösung
oder Suspension in Flüssigkeit
vor der Injektion geeignet sind, oder als Emulsionen hergestellt
werden. Geeignete Trägerstoffe
umfassen beispielsweise Wasser, Kochsalzlösung, Dextrose, Glycerol und
dergleichen. Diese Zusammensetzungen können ebenso Mengen an nicht-toxischen
Hilfssubstanzen, wie Benetzungsmittel oder Emulgatoren, pH-Puffer
und dergleichen, wie beispielsweise Natriumacetat, Sorbitanmonolaurat
und so weiter, enthalten.
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Verschiedene
Systeme mit nachhaltiger Freisetzung für Arzneimittel sind erfunden
worden. Siehe beispielsweise US-Patent Nr. 5,624,677.
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Die
systemische Verabreichung kann ebenso relativ nicht invasive Verfahren
umfassen, wie die Verwendung von Zäpfchen, transdermalen Pflastern,
transmukosale Abgabe und intranasale Verabreichung. Die orale Verabreichung
ist ebenso für
die erfindungsgemäßen Verbindungen
geeignet. Geeignete Formen umfassen Sirups, Kapseln, Tabletten,
wie in der Technik selbstverständlich.
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Zur
Verabreichung an Tier- oder Menschenpatienten beträgt die Dosis
der erfindungsgemäßen Verbindungen
typischerweise 0,1 bis 15 mg/kg, bevorzugt 0,1 bis 1 mg/kg. Jedoch
hängen
die Dosierungsniveaus stark von der Art des Zustandes, des Zustandes
des Patienten, der Beurteilung des Arztes und der Häufigkeit und
Verabreichungsweise ab.
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Die
folgenden Beispiele sollen die Erfindung darstellen, aber nicht
einschränken.
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Beispiel 1
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Bewertung der Calciumkanal-Blockieraktivität
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Die
Antagonistenaktivität
wurde gemessen unter Verwendung der Whole-Cell-Patch-Technik an menschlichen
embryonalen Nierenzellen, die entweder stabil oder transitorisch
Ratten-α1B+α2b+β1b-Kanäle (N-Typ-Kanäle) mit
5 mM Barium als ein Ladungsträger
exprimieren.
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Für die transitorische
Expression wuchsen Wirtszellen, wie menschliche embryonale Nierenzellen, HEK
293 (ATCC# CRL 1573) in Standard-DMEM-Medium, ergänzt mit
2 mM Glutamin und 10 % fetalem Rinderserum. HEK-293-Zellen wurden
durch ein Standard-Calciumphosphat-DNA-Mitfällungsverfahren unter Verwendung
der Ratten-α1B+β1b+α2δ-N-Typ-Calciumkanaluntereinheiten
in einem Wirbeltier-Expressions-vektor transfektiert
(siehe beispielsweise Current Protocols in Molecular Biology).
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Nach
einem Inkubationszeitraum von 24 bis 72 h wurde das Kulturmedium
entfernt und durch eine externe Meßlösung ersetzt (siehe nachstehend).
Whole-Cell-Patch-Clamp-Experimente
wurden unter Verwendung eines Axopatch 200B Verstärkers (Axon
Instruments, Burlingame, CA), der mit einem 1BM-kompatiblen Computer
verbunden ist, ausgestattet mit pCLAMP-Software, durchgeführt. Borsilikatglas-Patch-Pipetten (Sutter
Instrument Co., Novato, CA) wurden (Microforge, Narishige, Japan)
auf einen Widerstand von etwa 4 MΩ geglättet, wenn mit interner Caesiummethansulfonatlösung gefüllt (Zusammensetzung
in MM: 109 CsCH3SO4,
4 MgCl2, 9 EGTA, 9 HEPES, pH 7,2). Zellen
wurden in 5 mM Ba++ gebadet (in mM: 5 BaCl2, 1 MgCl2, 10 HEPES,
40 Tetraethylammoniumchlorid, 10 Glukose, 87,5 CsCl, pH 7,2). Die
gezeigten Stromdaten wurden durch eine Reihe von 100 ms Testimpulse
bei 0,066 Hz von -100 mV und/oder -80 mV zu verschiedenen Potentialen
(min. -20 mV, max. +30 mV) erzeugt. Arzneimittel wurden direkt in
die Umgebung der Zellen unter Verwendung eines Mikropertusionssystems
perfundiert.
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Normalisierte
Dosis-Wirkungs-Kurven wurden (Sigmaplot 4.0, SPSS Inc., Chicago,
IL) durch die Hill-Gleichung angepaßt, um die IC50-Werte
zu bestimmen. Stationäre
Inaktivierungskurven wurden als normalisierte Testimpulsamplitude
nach 5 s-In-aktivierungsvorimpulsen
bei +10 mV Inkrementen geplottet. Die Inaktivierungskurven wurden
(Sigmaplot 4.0) mit der Boltzman-Gleichung, IPeak (normalisiert)
= 1/(1 + exp((V-Vh)z/25,6)) angepaßt, worin V und Vh die
Konditionierungs- bzw. Halbinaktivierungspotentiale sind, und z
der Neigungsfaktor ist.
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Beispiel 2
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Synthese von illustrativen
Verbindungen der Formel (1)
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A. Synthese von 6,6-Dighenylhexansäure.
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6-Bromhexansäure (7,08
g, 36,3 mmol) und Triphenylphosphin (10 g, 38,2 mmol) wurden in
trockenem CH3CN (40 ml) gemischt, unter
Rückfluß über Nacht
erhitzt und auf RT abgekühlt.
Die Lösung
wurde unter reduziertem Druck konzentriert, wodurch ein viskoses
Gel erhalten wurde. Ungefähr
75 ml THF wurden zu dem Reaktionsgemisch zugegeben und die Wände des
Kolbens wurden mit einem Spatel abgekratzt, wodurch die Kristallisierung
begann. Der resultierende Feststoff wurde unter Vakuum filtriert,
mit THF gewaschen und unter reduziertem Druck getrocknet und ohne
weitere Reinigung verwendet.
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Dieses
Produkt (1,5 g) wurde in trockenem THF (10 ml) suspendiert, und
der Kolben mit N2 gespült und auf -78 °C abgekühlt. Zu
der gerührten
Reaktion wurde Lithiumhexamethyldisilazid (LiHMDS) (10 ml, 1 M in
THF) zugegeben. Die gelbe Lösung
wurde bei -78 °C
für 1 h
gerührt,
wobei sich über
diesen Zeitraum die Reaktion leicht verdunkelte. Das Kühlbad wurde
entfernt und die Reaktion auf RT erwärmt. Die Reaktion wurde bei
RT für
1 h gehalten, während
dessen sich die Lösung
zu einer dunkelroten Farbe färbte
und die meisten der Feststoffe in die Lösung kamen. Benzophenon (0,54
g in 3 ml THF) wurde zu der Reaktion zugegeben und wurde über Nacht
umgesetzt. Die gelbe Lösung
wurde unter reduziertem Druck konzentriert, wodurch ein gelber Feststoff
erhalten wurde. Der resultierende Feststoff wurde zwischen Ether
und 10 % HCl verteilt. Die organische Schicht wurde mit Wasser (2 ×) gewaschen
und mit 10 % NaOH (3 ×)
extrahiert. Die vereinigte wässerige
Basenfraktion wurde mit konz. HCl auf einen pH von 4 angesäuert. Die
Wasserschicht wurde mit Ether (3 ×) extrahiert und die vereinigten
organischen Fraktionen über
Na2SO4 getrocknet.
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Der
Ether wurde zur Trockne unter reduziertem Druck eingedampft, wodurch
ein farbloses Öl
erhalten wurde, das beim Stehenlassen kristallisierte, wodurch ein
wachartiger Feststoff, 6,6-Diphenylhex-5-ensäure, erhalten wurde, der in
30 ml MeOH gelöst
und mit 5 % Pd-C gemischt wurde und in einen Parr-Hydrierapparat gegeben
wurde. Das Reaktionsgefäß wurde
mit Wasserstoff gereinigt und auf 60 PSIG unter Druck gesetzt und
bei RT für
4 h umgesetzt. Von dem Reaktionsgemisch wurden Proben entnommen
und durch DC analysiert. Wenn die DC, wenn mit KMnO4 gefärbt, einen
positiven Test für
Alkene zeigte, wurde das Reaktionsgemisch erneut den Reaktionsbedingungen
unterzogen. Die Lösung
wurde dann durch einen Stopfen aus Celite filtriert, und das Methanolfiltrat,
enthaltend 6,6-Diphenylhexansäure,
wurde unter Vakuum konzentriert.
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B. Reaktion mit substituiertem
Piperazin
-
6,6-Diphenylhexansäure (0,4
mmol) wurde mit dem gewünschten
substituierten Piperazin (0,35 mmol) in trockenem THF (7 ml) gemischt.
EDC (0,5 mmol) und DMAP (kat.) wurden zugegeben und das Gemisch
auf 40 °C
unter Schütteln über Nacht
erhitzt. Die Reaktion wurde mit Ethylacetat verdünnt und mit Wasser (4 ×) und 10
% NaOH (3 ×)
gewaschen und über
Natriumsulfat getrocknet und zur Trockne eingedampft. Der resultierende
Rest wurde durch Säulenchromatographie
(Kieselgel, 1 : 1 Hexan : EtOAc) gereinigt, und die Produkte wurden
durch HPLC-MS charakterisiert.
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Piperazine,
die in der vorhergehenden Verfahrensweise verwendet wurden, umfassen
Phenylpiperazin, Benzylpiperazin, Benzhydrylpiperazin und Piperazin,
substituiert an der 1-Stellung mit Φ-CH=CH2-.
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Die
resultierenden Verbindungen enthalten ein Carbonyl, das zu dem Ringstickstoff
von Piperazin nachbarständig
ist. Diese Verbindungen haben die Formel (1) und zeigen Calciumkanal-Blockieraktivität.
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C. Reduktion von CO.
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Die
Verbindungen, hergestellt in Absatz B, wurden in trockenem THF (5
ml) gelöst
und mit LiAlH4 (1 M in THF) umgesetzt und
konnten für
6 h reagieren. Die Reaktionen wurden mit EtOAc (15 ml) extrahiert
und mit Wasser (5 ×),
10 % NaOH (10 ×),
Salzlösung
(1 ×)
extrahiert, über
Natriumsulfat getrocknet und unter reduziertem Druck konzentriert.
Die meisten der Produkte in dieser Stufe waren > 80 % rein. Die mit < 80 % wurden mittels Durchlauf einer
kurzen Säule
gereinigt (Kieselgel, 1 : 1 Hex : EtOAc).
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Beispiel 3
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Herstellung von Verbindungen
der Formel (1) aus Benzhydrylpiperazinderivaten
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N-(Diphenylmethyl)piperazin
(0,5 mmol) wurde in trockenem THF (10 ml) gelöst. Zu jedem Reaktionskolben
wurde pulverisiertes K2CO3 und
Säurechlorid
der Formel Y-CO-Cl (0,7 mmol) zugegeben. Die Reaktion wurde bei
RT für
2 h gerührt
und mit 105 NaOH (10 ml) gequencht und mit EtOAc (10 ml) extrahiert.
Die organische Schicht wurde mit 10 % NaOH (4 ×) gewaschen und über Natriumsulfat
getrocknet, konzentriert und durch Säulenchromatographie gereinigt
(Kieselgel, 1 : 1 Hex EtOAc), wodurch das gewünschte Amid erhalten wurde.
Acylhalogenide, die in dieser Verfahrensweise verwendet wurden,
umfaßten
CyclohexylCOCl, ΦCOCl und ΦCH=CHCOCl.
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Um
das resultierende Amid zu reduzieren, wurde das obige Produkt in
trockenem THF (5 ml) gelöst und
mit LiAlH4 (1 M in THF) umgesetzt, und konnte
für 6 h
reagieren. Die Reaktion wurde mit EtOAc (15 ml) gequencht und mit
Wasser (5 ×)
10 % NaOH (10 ×),
Salzlösung
(1 ×)
extrahiert, über
Natriumsulfat getrocknet und unter reduziertem Druck konzentriert.
Das meiste der Produkte in dieser Stufe war > 80 % rein. Die mit < 80 % wurden mittels Durchlauf einer
kurzen Säule
gereinigt (Kieselgel, 1 : 1 Hex : EtOAc).
-
Beispiel 4
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Kanalblockieraktivitäten von
verschiedenen erfindungsgemäßen Verbindungen
-
Unter
Verwendung der Verfahrensweise, die in Beispiel 1 dargestellt ist,
wurden verschiedene Verbindungen der Erfindung hinsichtlich ihrer
Fähigkeit,
N-Typ-Calciumkanäle zu blockieren,
getestet. Die Ergebnisse werden in der nachstehenden Tabelle gezeigt,
wo IC50 in μM (Mikromolar) angegeben wird.
-
-
Beispiel 5
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Zusätzliche Verfahren
-
Man
folgte den Verfahren der Beispiele 1 und 2 mit leichten Modifikationen,
die aus der nachstehenden Beschreibung offensichtlich werden.
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A. Transformation von
HEK-Zellen:
-
Die
N-Typ-Calciumkanal-Blockieraktivität wurde in menschlichen embryonalen
Nierenzellen, HEK 293, untersucht, die mit den Rattengehirn-N-Typ-Calciumkanaluntereinheiten
stabil transfektiert wurden (α1B + α2δ + β1b-cDNA-Untereinheiten).
Alternativ wurden N-Typ-Calciumkanäle (α1B + α2δ + β1b-cDNA-Untereinheiten), L-Typ-Kanäle (α1C + α2δ + β1b-cDNA-Untereinheiten)
und P/Q-Typ-Kanäle
(α1A + α2δ + β1b-cDNA-Untereinheiten) transitorisch
in HEK-293-Zellen exprimiert. Kurz, die Zellen wurden in Dulbecco's modifiertem Eagle-Medium (DMEM),
ergänzt
mit 10 fetalem Rinderserum, 200 U/ml Penicillin und 0,2 mg/ml Streptomycin
bei 37 °C
mit 5 % CO2, kultiviert. Bei 85 % Konfluenz
wurden Zellen mit 0,25 % Trypsin/1 mM EDTA gespalten und bei 10
% Konfluenz auf Deckgläsern
plattiert. Bei 12 Stunden wurde das Medium ersetzt und die Zellen
transitorisch unter Verwendung eines Standardcalciumphosphatprotokolls
und den entsprechenden Calciumkanal-cDNAs transfektiert. Frisches
DMEM wurde zugeführt
und die Zellen in 28 °C/5
% CO2 überführt. Die
Zellen wurden für
1 bis 2 Tage zum Whole-Cell-Recording inkubiert.
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B. Messung der Inhibierung:
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Whole-Cell-Patch-Clamp-Experimente
wurden unter Verwendung eines Axopatch 200B Verstärkers (Axon
Instruments, Burlingame, CA), der mit einem IBM-kompatiblen Computer verbunden ist,
ausgestattet mit pCLAMP-Software, durchgeführt. Die externen und internen
Aufzeichnungslösungen
enthielten jeweils 5 mM BaCl2, 1 mM MgCl2, 10 mM HEPES, 40 mM TEACl, 10 mM Glukose,
87,5 mM CsCl (pH 7,2) und 108 mM CsMS, 4 mM MgCl2,
9 mM EGTA, 9 mM HEPES (pH 7,2). Ströme wurden typischerweise aus
einem Haltepotential von -80 mV bis +10 mV unter Verwendung der
Clampex-Software (Axon Instruments) erzeugt. Typischerweise wurden
die Ströme
zunächst
mit geringer Frequenzstimulation (0,03 Hz) erzeugt und konnten sich dann
vor der Anwendung der Verbindungen stabilisieren. Die Verbindungen
wurden dann während
der Impulsreihen mit niedriger Frequenz für zwei bis drei Minuten angewendet,
um die tonische Blockierung zu bewerten, und anschließend wurde
die Impulsfrequenz auf 0,2 Hz erhöht, um die Frequenz-abhängige Blockierung
zu bewerten. Die Daten wurden unter Verwendung von Clampfit (Axon
Instruments) und SigmaPlot 4.0 (Jandel Scientific) analysiert.
-
Spezifische
Daten, die für
N-Typ-Kanäle
erhalten werden, werden nachstehend in Tabelle 1 gezeigt. Wie durch
die Daten in Tabelle 1 angegeben, waren die wirksamsten Inhibitoren
bei höheren
Frequenzen MC-34D, JM-G-10, 39-1-B4 und 39-45-3, die in
1 gezeigt werden. Jedoch scheinen alle
getesteten Verbindungen ziemlich gute Blocker bei dieser Frequenz
zu sein. Tabelle
1
-
Die
Tabellen 2 und 3 zeigen die Ergebnisse von ähnlichen Experimenten, die
mit P/Q-Typ- und L-Typ-Kanälen,
exprimiert in HEK-293-Zellen, durchgeführt wurden. Im allgemeinen
waren die IC
50-Werte für MC-34D, JM-G-10, 39-1-B4
und 39-45-3 höher
als die, die in bezug auf die N-Typ-Kanäle gezeigt wurden. Tabelle
2
Tabelle
3
-
Diese
Daten werden in Tabelle 4 zusammengefaßt, die das Verhältnis von
IC
50-Werten
für P :
N- und L : N-Kanälen
zeigt. Wie in bezug auf die Spezifität für L-Typ-Kanäle
gezeigt, zeigen insbesondere die vier obengenannten Verbindungen
viel höhere
Affinität
für N-Typ-
und P/Q-Typ- gegenüber
L-Typ-Kanälen. Tabelle
4
-
Diese
Ergebnisse werden graphisch in den 2 und 3 gezeigt.
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Beispiel 6
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In-Vivo-Schmerzmodell
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Um
die Wirkungen der erfindungsgemäßen Verbindungen
auf neuropathischen Schmerz zu testen, wurde eine Spinalnervligation
bei jungen erwachsenen männlichen
Ratten (~ 300 g) durchgeführt.
Unter Anästhesie wurden nachbarständige Spinalnerven, die aus
dem Lendenrückenmark
hervorgehen (L5, L6), der Ratte fest ligiert, genau distal zu den
Hinterwurzelganglien, und konnten sich dann von dem chirurgischen
Eingriff erholen (S. H. Kim and J. M. Chung, Pain (1992) 50: 355–363). Für die intrathekale
Verabreichung wurden die Tiere unter Anästhesie gestellt, und ihnen
wurde ein Spinalkatheter implantiert, im wesentlichen wie von Yaksh,
T. L. und Rudy, T. A., Physiol. Behav. (1976) 17: 1031–1036) beschrieben.
Nach dem chirurgischen Eingriff wurden die Ratten zurück in ihre
Käfige
gegeben und konnten genesen. Während
des Genesungszeitraums entwickelten Tiere, die der L5/L6-Ligation
unterlagen, Hitzehyperalgesie und taktile Allodynie in der Ferse,
die durch die verletzten Nerven angeregt wurden.
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Testverbindungen,
gelöst
in entweder 10 % DMSO (39-45-3) oder 100 % DMSO (MC-34D und 39-1-B4),
wurden durch den implantieren Katheter in einem Dosisvolumen von
5 ml, gefolgt von einer 10 ml Kochsalzlösungsspülung abgegeben. Jedes Arzneimittel
wurde bei drei Konzentrationen getestet und fünf bis sechs Ratten wurden
pro Gruppe untersucht.
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Um
die Wärmestimulation
(Hyperalgesie) zu testen, wurden die Ratten in eine Plexiglasbox
auf einen erhöhten
Glasboden gegeben und konnten sich 10 Minuten frei daran gewöhnen. Eine
Infrarotstrahlungsquelle wurde unter den nicht-verletzten und verletzten
Hinterpfoten fokussiert und die Pfoten-Rückzugslatenzen wurden aufgezeichnet.
Um einen Gewebeschaden zu verhindern, wenn keine Reaktion bemerkt
wurde, wurde der Test nach 45 Sekunden beendet. Für die taktile
Stimulation (Allodynie) wurde die Spitze einer elektronischen Von-Frey-Sonde
auf die nicht-verletzten und verletzten Hinterpfoten aufgebracht
und die Kraft, die für
das Induzieren des Pfotenrückzugs
erforderlich ist, aufgezeichnet. Diese Verfahrensweise wurde dreimal
durchgeführt
und die mittlere Kraft pro Pfote berechnet, um die Basiswerte pro
Tier bereitzustellen.
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Wie
in den 4 und 5 gezeigt, zeigten alle drei
Verbindungen signifikante Anti-Hyperalgesie- und
Anti-Allodynie-Wirkungen in Rattenmodellen für neuropathischen Schmerz.
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4 zeigt
die Ergebnisse für
das Hyperalgesiemodell. Mit einem 21-Sekunden-Schnitt zeigte 39-45-3 eine 100%ige
Anti-Hyperalgesie-Wirkung bei 30 Minuten mit 100 μg Arzneimittel
und eine 95%ige maximale Wirkung bei 30 μg abgegebenem Arzneimittel.
Bei 30 Minuten zeigte MC-34D eine 100%ige Anti-Hyperalgesie-Wirkung mit 100 μg Arzneimittel
und eine 98%ige maximale Wirkung bei 30 μg abgegebenem Arzneimittel.
Bei 30 Minuten zeigte 39-1-B4 eine 96%ige Anti-Hyperalgesie-Wirkung
bei 30 Minuten mit 100 μg Arzneimittel
und eine 55%ige maximale Wirkung bei 30 μg abgegebenem Arzneimittel.
Insgesamt zeigte 39-45-3 eine A50-Reaktion = 7,98 μg/Tier; MC-34D zeigte eine A50-Reaktion
= 3,05 μg/Tier
und 39-1-B4 zeigte eine A50-Reaktion = 6,95 μg/Tier.
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5 zeigt
die Ergebnisse für
das Allodyniemodell. Verbindung 39-45-3 zeigte einen maximale 52%ige
Anti-Allodynie-Wirkung bei 10 Minuten mit 100 μg Arzneimittel und eine 37%ige
maximale Wirkung bei 30 Minuten mit 30 μg abgegebenem Arzneimittel.
Bei 10 Minuten zeigte MC-34D eine maximale 62%ige Anti-Allodynie-Wirkung
mit 100 μg
Arzneimittel und eine 57%ige maximale Wirkung bei 60 Minuten mit
30 μg abgegebenem
Arzneimittel. Bei 30 Minuten zeigte 39-1-B4 eine 50%ige Anti-Allodynie-Wirkung
mit 100 μg
Arzneimittel und eine 46%ige maximale Wirkung bei 60 Minuten mit
30 μg abgegebenem
Arzneimittel. Insgesamt zeigte 39-45-3 eine A50-Reaktion = 104 μg/Tier; MC-34D
zeigte eine A50-Reaktion = 60 μg/Tier
und 39-1-B4 zeigte eine A50-Reaktion = 70 μg/Tier.