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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Inhibitoren von Cysteinproteasen,
insbesondere auf Inhibitoren von Pyrrolopyrimid-Cathepsin K oder
Inhibitoren von Cathepsin S oder auf Inhibitoren mit gemischten Aktivitäten und
auf deren pharmazeutische Anwendung zur Behandlung oder Prophylaxe
von Krankheiten oder medizinischen Zuständen, bei denen Cathepsin K
oder Cathepsin S oder beide Cathepsine impliziert sind.
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Cathepsin
K und Cathepsin S sind Vertreter aus der Familie der lysomalen Cysteincathepsinenzyme, welche
beispielsweise die Cathepsine B, K, L und S umfassen, die bei verschiedenen
Störungen
impliziert sind, welche unter anderem einschließen neuropathischen Schmerz,
Inflammation, rheumatoide Arthritis, Osteoarthritis, Osteoporose,
Tumoren (insbesondere Tumorinvasion und Tumormetastase), Obesität, Koronarkrankheit,
Arteriosklerose (unter Einschluss arteriosklerotischer Plaqueruptur
und Destabilisation), Autoimmunkrankheiten, multiple Sklerose, respiratorische
Krankheiten, infektiöse
Krankheiten und immunologisch mediierte Krankheiten (unter Einschluss
einer Transplantatabstoßung).
Die erfindungsgemäßen Verbindungen,
welche duale Inhibitoren für
Cathepsin K und Cathepsin S oder spezifische Inhibitoren für Cathepsin
S oder Cathepsin K sind, sind daher zur Behandlung der hierin erwähnten Krankheiten
brauchbar.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich daher auf eine Verbindung der
Formel I oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz oder einen Ester
hiervon
worin E ein Rest der Formel
a oder der Formel b ist
worin
A für CH
2, CH
2-CH
2 oder C=O steht,
B für CH
2, C=O oder
steht,
D für CH
2 oder C=O steht,
G für CH
2, CH
2C=O oder CH
2-CH
2 steht,
J
für CH
2, C=O oder CH
2-CH
2 steht,
L für H, OCH
3,
Halogen oder Niederalkoxy steht,
M für CH
2 oder
NH steht,
Q steht für
H, Niederalkyl, durch Hydroxy substituiertes Niederalkyl, optional
substituiertes Arylniederalkyl, Niederalkylsulfonyl, carbocyclisches
Arylniederalkyl, durch Niederalkoxy substituiertes carbocyclisches
Arylniederalkyl, durch Halogen substituiertes carbocyclisches Arylniederalkyl,
durch N-Heterocyclyl substituiertes Niederalkyl, durch Niederalkoxy
substituiertes carbocyclisches Aryl, Aminocarbonyl, Cyclo alkylaminocarbonyl,
durch N-Heterocyclyl substituiertes Niederalkylcarbonyl, durch Halogen
substituiertes carbocyclisches Arylniederalkyl, Niederalkoxycarbonyl
oder Niederalkylcarbonyl, und
R steht für Niederalkyl, para-Chlorphenylethyl,
Cyclohexylethyl, Dimethylbutyl, Difluorcyclohexylethyl, Cyclopentylethyl
oder Cycloheptylethyl.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung betrifft eine Verbindung der Formel I-(i) oder ein
pharmazeutisch annehmbares Salz oder einen Ester hiervon
worin Q-i für H, Niederalkyl,
durch Hydroxy substituiertes Niederalkyl, durch N-Heterocyclyl substituiertes
Niederalkyl, mono- oder disubstituiertes Arylniederalkyl oder durch
Niederalkoxy substituiertes carbocyclisches Arylniederalkyl steht,
und
R wie oben definiert ist.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung betrifft eine Verbindung der Formel I-(ii) oder ein
pharmazeutisch annehmbares Salz oder einen Ester hiervon
worin
Q-ii für H, Niederalkyl,
durch N-Heterocyclyl substituiertes Niederalkyl, durch Halogen substituiertes
carbocyclisches Arylniederalkyl oder Niederalkylcarbonyl steht,
und
L und R wie oben definiert sind.
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Eine
wiederum weitere bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung bezieht sich auf eine Verbindung der Formel I-(iii)
oder ein pharmazeutisch annehmbares Salz oder einen Ester hiervon
worin
B-iii
für CH
2 steht,
G-iii für CH
2CH
2 steht,
J-iii für CH
2CH
2 steht,
Q-iii für H, Cycloalkylaminocarbonyl,
Aminocarbonyl, durch Niederalkoxy substituiertes carbocyclisches
Aryl,
Niederalkylcarbonyl, carbocyclisches Arylniederalkyl oder durch
N-Heterocyclyl substituiertes Niederalkylcarbonyl steht, und
R
wie oben definiert ist.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
bezieht sich die Erfindung auf eine Verbindung der Formel I, Formel
I-(i), Formel I-(ii) oder Formel I-(iii), worin R gleich R1 ist
und für
Niederalkyl steht.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
bezieht sich die Erfindung auf eine Verbindung der Formel I, Formel
I-(i), Formel I-(ii) oder Formel I-(iii), worin R gleich R5 ist
und für
2,2-Dimethylpropyl
steht.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
bezieht sich die Erfindung auf eine Verbindung der Formel I, Formel
I-(i), Formel I-(ii) oder Formel I-(iii), worin R gleich R6 ist
und für
3,3-Dimethylbutyl
steht.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
bezieht sich die Erfindung auf eine Verbindung der Formel I, Formel
I-(i), Formel I-(ii) oder Formel I-(iii), worin R gleich R2 ist
und für
para-Chlorphenylethyl,
Cyclohexylethyl, Dimethylbutyl, Difluorcyclohexylethyl, Cyclopentylethyl
oder Cycloheptylethyl steht.
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Zu
einer weiter bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung gehört
eine Verbindung der Formel I-(iv) oder ein pharmazeutisch annehmbares
Salz oder ein Ester hiervon
worin R3 steht für (8-Niederalkylcarbonyl)-2,8-diazaspiro[4,5]dec-2-ylmethyl,
(8-Niederalkylsulfonyl)-2,8-diazaspiro[4,5]dec-2-ylmethyl,
(8-Arylniederalkyl)-2,8-diazaspiro[4,5]dec-2-ylmethyl,
R4 für para-Chlorphenylmethyl,
Cyclohexylmethyl, Dimethylpropyl, Difluorcyclohexylmethyl, Cyclopentylmethyl
oder Cycloheptylmethyl steht, und
Q wie oben definiert ist.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich weiter auf Verfahren zur Herstellung
von Verbindungen der Formel I oder deren Salzen und Estern durch
Kupplung einer Verbindung der Formel II
worin Q, G, J, M, A, B und
D wie oben definiert sind, mit einer Verbindung der Formel III
worin X für Halogen steht und R wie oben
definiert ist,
und durch Gewinnung der erhaltenen Verbindung
in Form der freien Base oder in Form eines pharmazeutisch annehmbaren
Salzes oder eines Esters hiervon.
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Das
obige Kupplungsverfahren kann durchgeführt werden in Lösung, beispielsweise
in DMF Lösung, in
Gegenwart von K2CO3,
beispielsweise bei Raumtemperatur unter Rührung, beispielsweise während etwa
12 h. Geeignetenfalls können
Schutzgruppen verwendet werden, um reaktive funktionale Gruppen
während
des Kupplungsverfahrens zu schützen
und nach erfolgter Kupplung wieder zu entfernen, wie dies beispielsweise im
Folgenden in den Beispielen beschrieben wird.
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Eine
Aufarbeitung des Reaktionsgemisches und Reinigung der so erhaltenen
Verbindungen kann nach bekannten Verfahren oder entsprechend der
Beispiele durchgeführt
werden.
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Bei
den obigen Ausführungen
oder sonst wo in der vorliegenden Beschreibung haben die im Folgenden
gemachten Angaben die folgenden Bedeutungen.
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Halo
oder Halogen bedeutet I, Br, Cl oder F.
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Die
oben gemachte und im Folgenden im Zusammenhang mit organischen Resten
und Verbindungen verwendete Angabe Nieder definiert Reste oder Verbindungen,
die verzweigt oder unverzweigt sein und bis zu einschließlich 6
Kohlenstoffatome enthalten können.
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Eine
Niederalkylgruppe ist verzweigt oder unverzweigt und enthält 1 bis
6 Kohlenstoffatome. Beispiele für
Niederalkyl sind Methyl, Ethyl, Propyl, Butyl, Isopropyl, Isobutyl,
tert.-Butyl oder Neopentyl(2,2-dimethylpropyl).
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Unter
durch Halogen substituiertes Niederalkyl wird ein C1-C7-Alkyl verstanden, das mit bis zu 6 Kohlenstoffatomen
substituiert ist, und zwar vorzugsweise ein mono-, di- oder trisubstituiertes
Niederalkyl.
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Eine
Niederalkoxygruppe ist verzweigt oder unverzweigt und enthält 1 bis
6 Kohlenstoffatome, vorzugsweise 1 bis 4 Kohlenstoffatome. Niederalkoxy
steht beispielsweise für
Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Butoxy, Isopropoxy, Isobutoxy oder tert.-Butoxy.
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Aryl
steht für
Phenyl oder Naphthyl. Bevorzugt ist ein carbocyclisches Aryl, das
lediglich aus Kohlenstoffatomen und Wasserstoffatomen besteht und
optional mono-, di- oder trisubstituiert ist durch ein, zwei oder drei
Reste, die ausgewählt
sind aus Niederalkyl, Niederalkoxy, Hydroxy oder Halogen. Ein bevorzugtes
carbocyclisches Aryl ist Phenyl oder auch Phenyl, das entsprechend
der Beschreibung in den Beispielen optional beispielsweise mono-,
di- oder trisubstituiert ist durch Halogen, Niederalkyl oder Niederalkoxy.
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Cycloalkyl
steht für
einen gesättigten
cyclischen Kohlenwasserstoff, welcher optional substituiert ist durch
Niederalkyl mit 3 bis 10 Ringkohlenstoffen und vorteilhafterweise
für Cyclopropyl,
Cyclopentyl oder Cyclohexyl steht oder das optional substituiert
ist durch Niederalkyl.
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N-Heterocyclyl
ist ein gesättigter,
teilweise ungesättigter
oder ein einen aromatischen Stickstoff enthaltender heterocyclischer
Rest, der über
ein Stickstoffatom gebunden ist und 3 bis 8 Ringatome aufweist,
und optional weiter auch O als Heteroatom enthält, wobei diese optionalen
Substituenten Niederalkyl oder Niederalkylcarbonyl sind.
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Niederalkylcarbonyl
bedeutet einen Rest der Formel -C(O)Ra,
worin Ra für Niederalkyl gemäß obiger Definition
steht und beispielsweise Acetyl, Ethylcarbonyl oder n-Propylcarbonyl
ist.
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Die
erfindungsgemäßen Verbindungen
werden entweder in freier Form oder in Form eines Salzes hiervon
erhalten, wenn salzbildende Gruppen vorhanden sind. Erfindungsgemäße Verbindungen
mit basischen Gruppen können
in Säureadditionssalze
umgewandelt werden, insbesondere in pharmazeutisch annehmbare Salze.
Diese werden gebildet beispielsweise mit anorganischen Säuren, wie
Mineralsäuren,
beispielsweise Schwefelsäure,
Phosphorsäure
oder Chlorwasserstoffsäure,
oder mit organischen Carbonsäuren,
wie (C1-C4)-Alkancarbonsäuren, die
beispielsweise unsubstituiert oder durch Halogen substituiert sind,
beispielsweise Essigsäure,
wie gesättigte
oder ungesättigte
Dicarbonsäuren,
beispielsweise Oxalsäure,
Bernsteinsäure,
Maleinsäure
oder Fumarsäure,
wie Hydroxycarbonsäuren,
beispielsweise Glykolsäure,
Milchsäure,
Apfelsäure,
Tartrarsäure
oder Citronensäure,
wie Aminosäuren,
beispielsweise Asparginsäure
oder Glutaminsäure, oder
mit organischen Sulfonsäuren,
wie (C1-C4)-Alkylsulfonsäuren (beispielsweise
Methansulfonsäure)
oder Arylsulfonsäuren,
welche unsubstituiert oder substituiert sind (beispielsweise durch
Halogen). Bevorzugt sind Salze, die mit Chlorwasserstoffsäure, Methansulfonsäure und
Maleinsäure
gebildet werden.
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In
Anbetracht der engen Beziehung zwischen den freien Verbindungen
und den Verbindungen in Form ihrer Salze wird bei jeder Bezugnahme
auf eine Verbindung in diesem Zusammenhang auch ein entsprechendes
Salz verstanden, sofern dies unter den Umständen möglich oder geeignet ist.
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Die
Verbindungen unter Einschluss ihrer Salze können auch erhalten werden in
Form ihrer Hydrate oder andere Lösemittel
enthalten, wie sie zu deren Kristallisation verwendet werden.
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Sind
ein oder mehr sonstige funktionelle Gruppen, wie Carboxy, Hydroxy,
Amino oder Mercapto, bei einer Verbindung der Formel I vorhanden
oder müssen
geschützt
werden, da sie nicht an der Reaktion teilnehmen, dann handelt es
sich dabei um Gruppen, wie sie gewöhnlich bei der Synthese von
Peptidverbindungen verwendet werden und auch um Cephalosporine und
Penicilline sowie um Nucleinsäurederivate
und Zucker.
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Die
Schutzgruppen können
auch in Vorläufern
vorhanden sein und sollen gegen unerwünschte Sekundärreaktionen
schützen,
wie Acylierungen, Veretherungen, Veresterungen, Oxidationen, Solvolysen
und ähnliche
Reaktionen. Es ist ein Charakteristikum von Schutzgruppen, dass
sie sich ohne Weiteres, nämlich
ohne unerwünschte
Sekundärreaktionen,
entfernen lassen, und zwar typischerweise durch Solvolyse, Reduktion, Photolyse
oder auch durch eine Enzymaktivität, beispielsweise unter zu
physiologischen Bedingungen analogen Bedingungen, und dass diese
Schutzgruppen nicht in den Endprodukten vorhanden sind. Der Spezialist weiß oder kann
ohne Weiteres ermitteln, welche Schutzgruppen für die oben oder im Folgenden
erwähnten Reaktionen
geeignet sind.
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Die
Ausgangsverbindungen der Formeln II und III können gemäß der Beschreibung der Beispiele
hergestellt werden.
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Die
erfindungsgemäßen Verbindungen
verfügen über wertvolle
pharmakologische Eigenschaften bei Säugern und sind daher als Pharmazeutika
brauchbar. Sie eignen sich insbesondere als Inhibitoren von Cathepsin
K oder Cathepsin S oder beiden Cathepsinen.
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Die
Hemmeffekte von Cathepsin K der erfindungsgemäßen Verbindungen lassen sich
in vitro zeigen durch Messung der Inhibition von beispielsweise
rekombinantem humanem Cathepsin K.
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Ein
solcher in vitro Versuch wird wie folgt durchgeführt.
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Der
Versuch wird in Mikrotiterplatten mit 96 Löchern bei Umgebungstemperatur
unter Verwendung von rekombinantem humanem Cathepsin K durchgeführt. Die
Hemmung von Cathepsin K ermittelt bei einer konstanten Konzentration
an Enzym (0,16 nM) und an Substrat (54 mM Z-Phe-Arg-AMCA-Peptide Institute
Inc., Osaka, Japan) in 100 mM Natriumphosphatpuffer, pH 7,0, mit
einem Gehalt von 2 mM Dithiothreit, 20 mM Tween 80 und 1 mM EDTA.
Das Cathepsin K wird für
30 min mit den Inhibitoren vorinkubiert und die Reaktion dann durch
Zugabe von Substrat initiiert. Nach einer Inkubation von 30 min
wird die Reaktion durch Zugabe von E-64 (2 mM) gestoppt und die
Intensität
der Fluoreszenz auf einem Ablesegerät für Mehrfachlochplatten bei Erregungs-
und Emissionswellenlängen
von 360 und von 460 nm abgelesen.
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Die
erfindungsgemäßen Verbindungen
zeigen typischerweise IC50 Werte für humanes
Cathepsin K von weniger als etwa 100 nM bis hinab zu etwa 1 nM oder
darunter, vorzugsweise von etwa 5 nM oder darunter, beispielsweise
von etwa 0,2 nM. Die Verbindung des Beispiels 3-0 zeigt beim oben
beschriebenen Versuch einen IC50 Wert von
etwa 0,16 nM. Bevorzugt sind Verbindungen der obigen Definition
mit R gleich R1, beispielsweise die Verbindungen der Beispiele 1
bis 4 mit R gleich R1, welche über
Hemmeffekte für
Cathepsin K verfügen.
Stärker
bevorzugt sind dabei die Verbindungen gemäß obiger Definition mit R gleich
R5, und insbesondere die Verbindung des Beispiels 3-0.
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Die
Inhibitoreffekte der erfindungsgemäßen Verbindungen für Cathepsin
S können
in vitro gezeigt werden durch Messung der Inhibition von beispielsweise
rekombinantem humanem Cathepsin S.
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Der
in vitro Versuch wird durchgeführt
in klaren flachbödigen
Mikrotiterplatten mit 96 Löchern
(Greiner GmbH, Deutschland) bei Umgebungstemperatur unter Verwendung
von rekombinantem humanem Cathepsin S. Die Inhibition von humanem
Cathepsin S wird ermittelt bei konstanten Konzentrationen an Enzym
und verschiedenen Substraten (das Substrat ist Z-Leu-Leu-4-Methylcoumaryl-7-amid
von der Firma Bachem, Schweiz, in 100 Teilen 0,2 M Natriumphosphat,
pH 7,0, mit einem Gehalt an 2 mM EDTA, 2 Teilen 1% Triton X-100,
10 Teilen 20 mM Dithiothreit (DTT) und 58 Teilen destilliertem Wasser.
Der Versuch wird gestartet durch Zusatz der Enzymlösung (13-mal
höhere
Konzentration der Endkonzentration an rekombinantem humanem Cathepsin
S) zum Reaktionsgemisch, das verschiedene Konzentrationen des entsprechenden
Substrats und der Verbindung enthält. Es werden Substratkonzentrationen
zwischen 3,4 und 17 μM
verwendet. Das rekombinante humane Cathepsin S wird in einer Endkonzentration
von 0,04 nM verwendet. Die Testverbindungen werden in Konzentrationen
zwischen dem 0,4- bis 2- fachen
des bestimmten IC50 Werts der Verbindung
am Enzym bestimmt. Die relative Fluoreszenz wird kontinuierlich
während
30 min gemessen, wobei die Ausgangsgeschwindigkeit aus jeder Progressionskurve
erhalten wird. Die Inhibitionsmuster und die Ki Werte
werden bestimmt durch Dixon-Plot-Analyse.
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Die
erfindungsgemäßen Verbindungen
haben typische IC50 Werte zur Inhibition
von humanem Cathepsin S von weniger als etwa 100 nM bis hinab zu
etwa 1 nM oder darunter, vorzugsweise von etwa 5 nM oder darunter.
Bevorzugt sind Verbindungen gemäß obiger
Definition mit R gleich R2, wobei das Beispiel 4-8 beim oben beschriebenen
Versuch einen IC50 Wert von etwa 9 nM hat.
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Erfindungsgemäße Verbindungen,
die duale Inhibitoreffekte aufweisen, beispielsweise Inhibitoreffekte beim
oben beschriebenen Versuch mit dem Cathepsin K und dem Cathepsin
S, haben typische IC50 Werte zur Inhibition
von humanem Cathepsin S und Cathepsin K von weniger als etwa 100
nm bei beiden Versuchen bis hinab zu etwa 1 nM oder darunter bei
beiden Versuchen, vorzugsweise von etwa 5 nm oder darunter. Bevorzugte
Verbindungen mit einem dualen Inhibitoreffekt sind die oben definierten
Verbindungen mit R gleich R6, wobei die Verbindung von Beispiel
4-3 mit einem IC50 Wert für humanes
Cathepsin K einen Inhibitoreffekt von 8 nM und für humanes Cathepsin S einen
Inhibitoreffekt von 6 nM aufweist. Die Verbindung des Beispiels
4-9 zeigt bei humanem Cathepsin K einen IC50 Wert
von 16 nM und bei humanem Cathepsin S einen Wert von 10 nM.
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Wegen
ihrer Aktivität
als Inhibitoren für
Cathepsin K und/oder Cathepsin S sind die erfindungsgemäßen Verbindungen
bei Säugern
besonders geeignet als Mittel zur Behandlung und Prophylaxe von
Krankheiten und medizinischen Zuständen, bei denen erhöhte Spiegel
an Cathepsin K und/oder Cathepsin S involviert sind. Zu solchen
Krankheiten gehören
durch Organismen hervorgerufene Infektionen, wie Pneumocystis carinii,
Trypsanoma cruzi, Trypsanoma brucei oder Crithidia fusiculata, und
auch parasitische Krankheiten, wie Schistosomie und Malaria, Tumoren
(Tumorinvasion und Tumormetastase), und andere Krankheiten, wie
metachromatische Leukodystrophie, Muskeldystrophie, Amytrophie,
neuropathischer Schmerz, wie chronischer neuropathischer Schmerz,
wozu beispielsweise Zustände
gehören,
wie diabetische Neuropathie, postherpetische Neuralgie, trigeminale
Neuralgie, schmerzhafte diabetische Polyneuropathie, Postschlaganfallschmerz (Zentralschmerz),
Postamputationsschmerz, myolopathischer oder radiculopathischer
Schmerz (beispielsweise spinale Stenose, Arachnoiditis, Nagelscheidefibrose),
atypischer Facialschmerz und causalgieartige Syndrome (komplexe
regionale Schmerzsyndrome), Autoimmunstörungen unter Einschluss von
unter anderem juveniler Anfangsdiabetes und multipler Sklerose,
allergische Störungen
unter Einschluss von unter anderem Asthma, und allogene Immunantworten
unter Einschluss von unter anderem einer Organtransplantatabstoßung.
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Cathepsin
K ist insbesondere impliziert bei Krankheiten eines exzessiven Knochenverlusts,
sodass die erfindungsgemäßen Verbindungen
auch zur Behandlung und Prophylaxe solcher Krankheiten geeignet
sind, unter Einschluss von Osteoporose, Osteoporose verschiedener
Genese (beispielsweise einer juvenilen, menopausalen, postmenopausalen
oder posttraumatischen Osteoporose, welche im hohen Alter oder durch
Corticosteroidtherapie oder Inaktivität hervorgerufen wird), Gingivalkrankheiten,
wie Gingivitis und Periodontitis, Paget Krankheit, Hypercalcämie bei
Malignität,
beispielsweise bei durch Tumoren induzierter Hypercalcämie und
bei metabolischer Knochenkrankheit. Ferner eignen sich die erfindungsgemäßen Verbindungen
zur Behandlung oder Prophylaxe von Krankheiten eines exzessiven
Knor pelabbaus oder Matrixabbaus unter Einschluss von Osteoarthritis
und rheumatoider Arthritis und auch von bestimmten neoplastischen
Krankheiten unter Einschluss einer Expression hoher Spiegel an proteolytischen
Enzymen und einem Matrixabbau. Vorzugsweise werden die Inhibitoren
für Cathepsin
K zur Behandlung von Osteoporose und Osteoarthritis verwendet.
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Cathepsin
S ist insbesondere impliziert bei der Behandlung und auch der Prävention
von neuropathischem Schmerz, wie chronischem neuropathischem Schmerz,
wozu beispielsweise Zustände
gehören,
wie diabetische Neuropathie, posttherapeutische Neuralgie, trigeminale
Neuralgie, schmerzhafte diabetische Polyneuropathie, Schmerzen nach
einem Schlaganfall (Zentralschmerz), Postamputationsschmerz, myolopathischer
oder radiculopathischer Schmerz (beispielsweise Spinalstenose, Arachnoiditis,
Haarwurzelfibrose), atypischer Facialschmerz und causalgieartige
Syndrome (komplexe regionale Schmerzsyndrome), Osteoarthritis und
rheumatoide Arthritis, Autoimmunstörungen unter Einschluss von
unter anderem juveniler Anfangsdiabetes und multipler Sklerose,
allergische Störungen
unter Einschluss von unter anderem Asthma, und allogene Immunantworten
unter Einschluss von unter anderem einer Organtransplantatabstoßung. Vorzugsweise
werden die Inhibitoren für
Cathepsin S zur Behandlung von neuropathischem Schmerz, multipler
Sklerose, Osteoarthritis und rheumatoider Arthritis verwendet.
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Duale
Inhibitoren sind daher impliziert bei Krankheiten, bei denen beide
Cathepsine eine Rolle spielen, beispielsweise bei neuropathischem
Schmerz, Inflammation, rheumatoider Arthritis, Osteoarthritis, Osteoporose,
Tumoren (insbesondere Tumorinvasion und Tumormetastase), Obestiät, Koronarkrankheiten,
Arteriosklerose (unter Einschluss von arteriosklerotischer Plättchenruptur
und Destabilisation), Autoimmunkrankheiten, multipler Sklerose,
respiratorischer Krankheiten, Infektionskrankheiten und immunologisch
mediierter Krankheiten (unter Einschluss einer Transplantatabstoßung), vorzugsweise
von neuropathischem Schmerz, Osteoporose, rheumatoider Arthritis
und Osteoarthritis.
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Die
vorteilhaften Effekte lassen sich sowohl bei in vitro als auch bei
in vivo pharmakologischen Versuchen evaluieren, wie sie allgemein
in der Technik bekannt sind und hierin beschrieben werden. Die oben
angeführten
Eigenschaften können
bei in vitro und in vivo Versuchen demonstriert werden, und zwar
zweckmäßigerweise
unter Verwendung von Säugern,
wie Ratten, Mäusen,
Hunden, Hasen, Affen oder isolierten Organen und Geweben und auch
anhand von Säugerenzympräparationen,
welche entweder natürlichen
Ursprungs sind oder beispielsweise durch rekombinante Technologie
hergestellt werden können.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen
können
in vitro in Form von Lösungen,
beispielsweise bevorzugt von wässrigen
Lösungen
oder Suspensionen, oder in vivo entweder enteral oder parenteral,
vorzugsweise oral, angewandt werden, beispielsweise als Suspension
oder in wässriger
Lösung,
oder auch als feste Kapsel oder als Tablettenformulierung. Die Dosis
in vitro kann in Konzentrationsbereichen zwischen etwa 10–5 molar
und 10–9 molar
liegen. Die Dosis in vivo kann in Abhängigkeit vom Verabreichungsweg
zwischen etwa 0,1 und 100 mg/kg liegen.
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Die
Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Verbindungen
zur Behandlung von Osteoporose lässt
sich in vivo durch das Tiermodel OVX beim cynomologen Affen bestimmen.
Dieses Modell ist in der Technik wohl bekannt und ist ein übliches
Modell zur Beurteilung einer gegen Osteoporose wirksamen Verbindung,
wozu beispielsweise hingewiesen wird auf CP Jerome, PE Peterson,
Bone 29 (1): 1 bis 6 (2001).
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Die
Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Verbindungen
zur Behandlung von chronischem inflammatorischem oder neuropathischem
Schmerz kann unter Anwendung der folgenden in vivo Tiermodelle bestimmt werden.
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Chronisches inflammatorisches
Schmerzmodell:
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Als
Modell für
einen chronischen inflammatorischen Schmerz kann eine mechanische
Hyperalgesie verwendet werden, wie sie durch das komplette Freund
Adjuvans hervorgerufen wird, wozu beispielsweise hingewiesen wird
auf C Stein et al., Pharmacol. Biochem. Behav. 31: 445 bis 451 (1988).
Bei diesem Modell erhält typisch
eine männliche
Sprague-Dawley Ratte oder eine Wistar-Ratte (mit einem Gewicht von
200 bis 250 g) eine intraplantare Injektion von 25 μl komplettem
Freund Adjuvans in eine Hinterpfote. Hierdurch kommt es bei dieser
Hinterpfote zu einer ausgeprägten
Inflammation. Die jeweiligen Wirkstoffe werden zur Prüfung ihrer Wirksamkeit
im Allgemeinen 24 h nach der inflammatorischen Schädigung verabreicht,
sobald eine mechanische Hyperalgesie als vollständig ausgebildet betrachtet
wird.
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Chronische neuropathische
Schmerzmodelle:
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Es
können
zwei Tiermodelle an chronischem neuropathischem Schmerz angewandt
werden, bei denen eine gewisse Form einer peripheren Nervenschädigung involviert
ist. Beim Modell nach Seltzer, Seltzer et al., Pain 43: 205 bis
218 (1990), werden Ratten anästhesiert
und mit einer kleinen Inzision von der Mitte bis hinauf zu einem
Oberschenkel (gewöhnlich
dem linken Oberschenkel) versehen, um den sciatischen Nerv freizulegen.
Der Nerv wird vorsichtig von umgebendem Bindegewebe an einer Seite
nahe des Trochanters befreit, welche gerade distal zu dem Punkt
liegt, an welchem der posteriore semitendinose Nerv des Bizeps vom üblichen
sciatischen Nerv abzweigt. In den Nerv wird mit einer 3/8 gekrümmten und
an der Unterseite schneidenden Mininadel eine 7-0 Seidennaht insertiert
und so eng ligiert, dass 1/3 bis 1/2 der dorsalen Dicke des Nervs innerhalb
der Ligatur gehalten wird. Man verschließt den Muskel und die Haut
mit Nähten
und Klammern und bestäubt
die Wunde mit antibiotischem Pulver. Bei Shamtieren wird der sciatische
Nerv ebenfalls freigelegt, aber nicht ligiert, und die Wunde wie
bei Nicht-Shamtieren verschlossen.
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Beim
Modell einer chronischen Konstriktionsschädigung (CCI) von GJ Bennett
und YK Xie, Pain 33: 87 bis 107 (1988) werden Ratten anästhesiert
und mit einer kleinen Inzision von der Mitte bis hinauf zu einem Oberschenkel
(gewöhnlich
dem linken Oberschenkel) versehen, um den sciatischen Nerv freizulegen.
Der Nerv wird von umgebendem Bindegewebe befreit, wobei vier Ligaturen
aus 4/0 Chromgut lose um den Nerv mit etwa jeweils 1 mm Zwischenraum
gelegt werden, sodass die Ligaturen nur schwach die Oberfläche des Nervs
konstriktieren. Die Wunde wird wie oben beschrieben mit Ligaturen
und Klammern verschlossen. Bei Shamtieren wird der sciatische Nerv
ebenfalls freigelegt, aber nicht ligiert, und die Wunde wie bei
Nicht-Shamtieren verschlossen.
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Im
Gegensatz zum Modell nach Seltzer und zum CCI Modell wird beim Modell
nach Chung der Spinalnerv ligiert, wie dies beispielsweise beschrieben
ist von SO Kim und JM Chung in Pain 50: 355 bis 363 (1992). Bei
diesem Modell werden Ratten anästhesiert
und in eine geneigte Position gelegt, wobei in die linke Seite des
Rückgrats
auf der Höhe
L4-S2 ein Schnitt gemacht wird. Eine tiefe Dissektion durch die
paraspinalen Muskeln und eine Abtrennung der Muskeln von den Spinalprozessen
auf der Höhe
L4- S2 führt zu einer
Freilegung eines Teils des sciatischen Nervs unter Verzweigung und
Bildung der L4, L5 und L6 Spinalnerven. Der L6 Transversprozess
wird vorsichtig mit einem kleinen Rongeur entfernt, sodass diese
Spinalnerven sichtbar gemacht werden. Der L5 Spinalnerv wird isoliert
und eng mit einer 7-0 Seidennaht ligiert. Die Wunde wird mit einer
einzelnen Muskelnaht (6-0 Seide) und mit ein oder zwei Hautklammern
verschlossen und dann mit antibiotischem Pulver bestäubt. Bei
Shamtieren wird der L5 Nerv ebenfalls freigelegt, aber nicht ligiert,
und die Wunde wie bei Nicht-Shamtieren verschlossen.
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Verhaltensindex
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Bei
allen chronischen Schmerzmodellen (inflammatorisch und neuropathisch)
wird die mechanische Hyperalgesie bestimmt durch Messung der Rückzugsschwellwerte
beider Hinterpfoten als Reaktion auf einen zunehmenden Druckstimulus
unter Anwendung eines Analgesymeters von Ugo-Basile, Mailand. Die
mechanische Allodynie wird bestimmt durch Messung der Rückzugsschwellwerte
gegenüber
nicht-schädlichen
mechanischen Stimuli, welche mit Frey Haaren an die plantare Oberfläche beider
Hinterpfoten angelegt werden. Die thermale Hyperalgesie wird durch
Messung der Rückzugslatenzen
auf einen nicht-schädlichen
thermalen Stimulus gemessen, welcher an die Unterseite einer jeden
Hinterpfote angelegt wird. Bei allen Modellen entwickelt sich eine
mechanische Hyperalgesie und eine Allodynie und eine thermale Hyperalgesie
innerhalb von 1 bis 3 Tagen nach der Operation, welche wenigstens
50 Tage anhält.
Bei allen hierin beschriebenen Versuchen können die Wirkstoffe vor oder
nach der jeweiligen Operation angewandt werden, um ihre Wirksamkeit auf
die Entwicklung von Hyperalgesie zu ermitteln, insbesondere etwa
14 Tage nach der Operation, und um ihre Fähigkeit zur Umkehr einer etablierten
Hyperalgesie zu bestimmen.
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Die
prozentuale Umkehr der Hyperalgesie wird gemäß folgender Gleichung berechnet:
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Bei
den hierin beschriebenen Versuchen werden in den oben beschriebenen
Schmerzversuchen männliche
Wistar-Ratten verwendet. Diese Ratten haben zum Zeitpunkt der Operation
ein Gewicht von etwa 120 bis 140 g. Sämtliche operativen Eingriffe
werden unter Inhalationsanästhesie
mit Enfluran/O2 durchgeführt. In allen Fällen werden
die Wunden am Ende der Untersuchungen verschlossen, sodass sich
die Tiere erholen können.
Bei allen angewandten Tiermodellen entwickelt sich nach einigen
Tagen mit Ausnahme der operierten Shamtiere eine ausgeprägte mechanische
und thermische Hyperalgesie und eine Allodynie, sodass es zu einer
Erniedrigung der Schmerzgrenze und einer erhöhten Reflexrückzugsantwort
der Hinterpfote als Reaktion auf eine Stimulierung durch Berührung, Druck
oder Wärme
kommt. Nach chirurgischem Eingriff zeigen die Tiere auch charakteristische
Veränderungen
der betroffenen Pfote. Bei der Mehrzahl der Tiere werden die Zehen
der betroffenen Hinterpfote zusammengehalten, wobei sich der Fuß etwas
zur Seite dreht. Bei einigen Ratten sind die Zehen auch gekrümmt. Der
Gang der ligierten Ratten schwankt, wobei ein Hinken aber ungewöhnlich ist.
Bei einigen Ratten ist ein Anheben der betroffenen Hinterpfote vom
Boden des Käfigs
zu bemerken, wobei sich eine unübliche
steife Extension der hinteren Gliedmaßen zeigt, wenn diese gehalten
wird. Die Ratten sind gegenüber
einer Berührung
sehr sensitiv und können
Laute von sich geben. Ansonsten ist das Allgemeinbefinden und der
Zustand der Ratten gut.
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Die
erfindungsgemäßen Verbindungen
sind auch indiziert zur Verhinderung oder Behandlung von Koronarkrankheiten,
Arteriosklerose (unter Einschluss von arteriosklerotischer Plättchenruptur
und Destabilisierung) (siehe beispielsweise Cathepsin F und S Block
HDL3 induzierter Cholesterinefflux aus Makrophagzellen, Lindstedt
et al., Biochemical and Biophysical Research Communications 312:
1019 bis 1024 (2003)), Autoimmunkrankheiten, respiratorischen Krankheiten
und immunologisch mediierten Krankheiten unter Einschluss einer
Transplantatabstoßung.
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Die
antiarthritische Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Verbindungen zur Behandlung
von rheumatoider Arthritis kann unter Verwendung von Modellen bestimmt
werden, wie sie zum Modell für
Adjuvantarthritis an Ratten gleich oder ähnlich sind, welches bereits
beschrieben worden ist (RE Esser et al., J. Rheumatology, 20, 1176
(1993)).
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Die
Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Verbindungen
zur Behandlung von Osteoarthritis kann unter Verwendung von Modellen
bestimmt werden, wie sie dem Modell einer teilweisen lateralen Meniektomie
an Hasen entsprechen oder ähneln,
wie es ebenfalls bereits vorher beschrieben worden ist (Colombo
et al., Arth. Rheum. 26, 876 bis 886 (1993)). Die Wirksamkeit der
Verbindungen in diesem Modell kann unter Anwendung histologischer
Bewertungsmethoden quantifiziert werden, wie sie wiederum bereits
beschrieben worden sind (O'Byrne
et al., Inflamm. Res. 44, S117 bis S118 (1995)).
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Die
Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Verbindungen
zur Behandlung von Osteoporose kann unter Anwendung von Tiermodellen,
wie der ovarektomisierten Ratte oder sonstigen ähnlichen Arten, wie Hasen oder
Affen, bestimmt werden, wozu die zu prüfenden Verbindungen den jeweiligen
Tieren verabreicht werden und die Anwesenheit von Markern einer
Knochenresorption im Urin oder im Serum gemessen wird (wie dies beispielsweise
beschrieben wird in Osteoporos Int. 7: 539 bis 543 (1997)).
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Zu
weiteren Aspekten der vorliegenden Erfindung gehören daher die Verwendung erfindungsgemäßer Verbindungen
als Pharmazeutika, pharmazeutische Zusammensetzungen, welche eine
erfindungsgemäße Verbindung
als Wirkstoff enthalten, Verfahren zur Behandlung von Patienten,
die an einer Krankheit oder einem medizinischen Zustand leiden,
wo Cathepsin K und/oder Cathepsin S impliziert ist, durch Verabreichung einer
wirksamen Menge einer erfindungsgemäßen Verbindung an den jeweiligen
Patienten und die Verwendung einer erfindungsgemäßen Verbindung zur Herstellung
eines Arzneimittels für
eine therapeutische oder prophylaktische Behandlung einer Krankheit
oder eines medizinischen Zustands, bei welchem Cathepsin K und/oder
Cathepsin S impliziert ist.
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Verwendung
von erfindungsgemäßen Verbindungen
und ihren pharmazeutisch annehmbaren Salzen oder auch pharmazeutische
Zusammensetzungen hiervon bei Säugern
zur Inhibition von Cathepsin K und/oder Cathepsin S und zur Behandlung
von Zuständen, welche
von Cathepsin K und/oder Cathepsin S abhängen, beispielsweise von hierin
beschriebenen Zuständen,
die von Cathepsin K und/oder Cathepsin S abhängen, wie Inflammation, neuropathischer
Schmerz, Osteoporose, rheumatoide Arthritis und Osteoarthritis.
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Eine
besondere Ausführungsform
der Erfindung betrifft ein Verfahren zur selektiven Inhibition der
Aktivität
von Cathepsin K bei einem Säuger
durch Verabreichung einer zur Inhibition von Cathepsin K wirksamen Menge
einer erfindungsgemäßen Verbindung
an einen behandlungsbedürftigen
Säuger.
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Spezieller
betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Behandlung von Osteoporose,
rheumatoider Arthritis, Osteoarthritis und Inflammation (und von
anderen oben beschriebenen Krankheiten) bei Säugern durch Verabreichung einer
entsprechend wirksamen Menge einer erfindungsgemäßen Verbindung an einen behandlungsbedürftigen
Säuger.
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Eine
besondere Ausführungsform
der Erfindung betrifft ein Verfahren zur selektiven Inhibition der
Aktivität
von Cathepsin S bei einem Säuger
durch Verabreichung einer zur Inhibition von Cathepsin S wirksamen Menge
einer erfindungsgemäßen Verbindung
an einen behandlungsbedürftigen
Säuger.
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Spezieller
betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Behandlung von neuropathischem
Schmerz (und von sonstigen oben beschriebenen Krankheiten) bei Säugern durch
Verabreichung einer entsprechend wirksamen Menge einer erfindungsgemäßen Verbindung
an einen behandlungsbedürftigen
Säuger.
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Eine
besondere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Inhibition der
Aktivität
von Cathepsin K und Cathepsin S bei einem Säuger durch Verabreichung einer
zur Inhibition von Cathepsin K und Cathepsin S wirksamen Menge einer
erfindungsgemäßen Verbindung.
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Spezieller
bezieht sich die Erfindung auf eine Behandlung von neuropathischem
Schmerz, Osteoporose, rheumatoider Arthritis, Osteoarthritis und
Inflammation (und von anderen oben angegebenen Krankheiten) bei
Säugern
durch Verabreichung einer entsprechend wirksamen Menge einer erfindungsgemäßen Verbindung
an einen behandlungsbedürftigen
Säuger.
-
Die
folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung, sollen
diese aber nicht darauf beschränken.
Die darin enthaltenen Temperaturen sind in Grad Celsius zu verstehen.
Alle Verdampfungen werden unter verringertem Druck durchgeführt, vorzugsweise
zwischen etwa 15 und 100 mm Hg (= 20 bis 133 mbar), sofern nichts
anderes gesagt ist. Die Struktur von Endprodukten, Zwischenprodukten
und Ausgangsmaterialien ist durch übliche analytische Methoden
bestätigt
worden, beispielsweise durch mikroanalytische und spektroskopische
Eigenschaften, wie MS, IR und NMR. Bei den in den Beispielen verwendeten
Abkürzungen
handelt es sich um übliche
Abkürzungen.
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Beispiele
-
Beispiel
1-0: Herstellung von 7-(2,2-Dimethylpropyl)-6-[2-(2-hydroxyethyl)-1,3-dioxo-2,8-diazaspiro[4.5]dec-8-ylmethyl]-7H-pyrrolo[2,3-d]pyrimidin-2-carbonitril Beispiel
1:
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A.
Herstellung von 8-Benzyl-2,8-diazaspiro[4.5]decan-1,3-dion
-
Eine
Lösung
von 1-Benzylpiperidin-4-on (75,1 g, 0,40 mol) in Toluol (400 ml)
versetzt man bei Umgebungstemperatur mit Cyanoessigsäureethylester
(50,6 ml, 0,48 mol) und Essigsäure
(18,2 ml, 0,32 mol). Das Reaktionsgemisch wird 4 h unter Rückflusstemperatur
gehalten, mit Eiswasser abgeschreckt und dann mit Diethylether extrahiert.
Die vereinigten Extrakte werden mit H2O
und Kochsalzlösung
gewaschen und über
Natriumsulfat getrocknet, wodurch man zu (1-Benzylpiperidin-4-yliden)-cyanoessigsäurethylester
in quantitativer Ausbeute gelangt.
Rf = 0,53 (n-Hexan:AcOEt
= 1:1).
1H-NMR (400 MHz, CDCl3) δ:
1,30–1,37
(m, 3H), 2,58 (dd, 2H), 2,64 (dd, 2H), 2,79 (dd, 2H), 3,15 (dd,
2H), 3,55 (s, 2H), 4,23–4,32
(m, 2H), 7,21–7,36
(m, 5H).
-
Eine
Lösung
von (1-Benzylpiperidin-4-yliden)-cyanoessigsäureethylester (112,9 g, 0,40
mol) in EtOH (500 ml) und H2O (100 ml) wird
bei Umgebungstemperatur mit Kaliumcyanid (64,6 g, 0,99 mol) versetzt.
Das Reaktionsgemisch wird 24 h bei 65°C gerührt. Der nach Entfernung von
EtOH erhaltene Rückstand
wird mit H2O versetzt. Die wässrige Phase
wird mit Diethylether extrahiert. Die vereinigten Extrakte werden
mit H2O und Kochsalzlösung gewaschen, über Natriumsulfat
getrocknet und dann eingedampft, wodurch man 77,7 g 1-Benzyl-4-cyanomethylpiperidin-4-carbonitril
erhält.
Rf
= 0,38 (n-Hexan:AcOEt = 1:1).
1H-NMR
(400 MHz, CDCl3) δ: 1,76–1,81 (m, 2H), 2,10–2,05 (m,
2H), 2,23–2,39
(m, 2H), 2,69 (s, 2H), 2,90–2,94 (m,
2H), 3,56 (s, 2H), 7,21–7,38
(m, 5H).
-
Essigsäure (56,8
ml) und Schwefelsäure
(11,8 ml) werden bei Umgebungstemperatur zu 1-Benzyl-4-cyanomethylpiperidin-4-carbonitril
(27,2 g, 0,114 mmol) gegeben. Das Reaktionsgemisch wird 1 h bei 125°C gerührt, auf
Raumtemperatur abgekühlt
und zur Einstellung auf pH 6,0 mit gesättigtem wässrigem NaOH versetzt. Das
Gemisch wird mit Dichlormethan extrahiert. Die vereinigten Extrakte
werden mit H2O und Kochsalzlösung gewaschen, über Natriumsulfat
getrocknet und zur Trockne eingedampft, wodurch man 8-Benzyl-2,8-diazaspiro[4.5]decan-1,3-dion
erhält,
und zwar in einer Ausbeute von 81,8% für die drei angegebenen Stufen.
Rf
= 0,40 (CH2Cl2:MeOH
= 10:1).
1H-NMR (400MHz, CDCl3) δ:
1,52–1,57
(m, 2H), 2,02–2,17
(m, 4H), 2,59 (s, 2H), 2,86–2,90
(m, 2H), 3,52 (s, 2H), 7,21–7,28
(m, 2H), 7,30–7,37
(m, 3H), 7,92 (brs, 1H).
-
B.
Herstellung von 1,3-Dioxo-2,8-diazaspiro[4.5]decan-8-carbonsäure-tert.-butylester
-
Man
versetzt 8-Benzyl-2,8-diazaspiro[4.5]decan-1,3-dion (28,3 g, 0,11
mol) und Pd(OH)2 (8,5 g) in einem 2 l Kolben
bei Umgebungstemperatur mit EtOH (438 ml) und Essigsäure (5,5
ml). Das Reaktionsgemisch wird bei Umgebungstemperatur während 15
h unter H2 gerührt. Durch Entfernung der Katalysatoren
durch Filtration und Verdampfung von EtOH erhält man 2,8-Diazaspiro[4.5]decan-1,3-dion
in quantitativer Ausbeute. Eine Suspension von 2,8-diazaspiro[4.5]decan-1,3-dion
(4,2 g, 25,2 mmol) in Dichlormethan (60 ml) wird bei Umgebungstemperatur
mit 1N NaOH (26 ml, 26 mmol) und Di-t-butyldicarbonat (6,1 g, 27,7 mmol) in
Dichlormethan (20 ml) versetzt. Das Reaktionsgemisch wird 15 h gerührt, worauf
das Reaktionsgemisch mit 10%-iger Citronensäure versetzt und der pH des
Gemisches auf 5 eingestellt wird. Die vereinigten Extrakte werden
mit Kochsalzlösung
gewaschen, über
Magnesiumsulfat getrocknet und unter Vakuum unter Bildung eines
festen Produkts eingeengt, das mit Diethylether filtriert wird.
Ausbeute:
51%
Rf = 0,25 (n-Hexan:Ethylacetat = 1:1).
1H-NMR
(400MHz, CDCl3) δ: 1,47 (s, 9H), 1,55–1,70 (m,
2H), 1,95–2,05
(m, 2H), 2,62 (s, 2H), 2,96–3,02
(m, 2H), 4,02–4,04
(m, 2H), 8,14 (brs, 1H).
-
-
Herstellung von 1,3-Dioxo-2-[2-(tetrahydropyran-2-yloxy)-ethyl]-2,8-diazaspiro[4.5]decan-8-carbonsäure-tert.-butylester
-
Eine
Suspension von 1,3-Dioxo-2,8-diazaspiro[4.5]decan-8-carbonsäure-tert.-butylester
(1,0 g, 3,7 mmol) in DMF (12 ml) versetzt man bei Umgebungstemperatur
mit 2-(2-Bromethoxy)-tetrahydro-2H-pyran (0,62 ml, 4,1 mmol) und Kaliumcarbonat
(0,62 g, 4,5 mmol), und dieses Gemisch wird dann über Nacht
bei Raumtemperatur gerührt.
Hierauf wird das Reaktionsgemisch mit Wasser abgeschreckt und mit
Ethylacetat extrahiert. Die vereinigten Extrakte werden mit Kochsalzlösung gewaschen
und über
Natriumsulfat getrocknet und filtriert. Sodann wird das Lösemittel
verdampft, wodurch man zu 1,6 g rohem 1,3-Dioxo-2-[2-(tetrahydropyran-2-yloxy)-ethyl]-2,8-diazaspiro[4.5]decan-8-carbonsäure-tert.-butylester
gelangt.
-
Herstellung von 2-(2-Hydroxyethyl)-2,8-diazaspiro[4.5]decan-1,3-dionhydrochlorid
-
Eine
Lösung
von rohem 1,3-Dioxo-2-[2-(tetrahydropyran-2-yloxy)-ethyl]-2,8-diazaspiro[4.5]decan-8-carbonsäure-tert.-butylester
(1,6 g) in Ethylacetat (1 ml) wird bei Raumtemperatur mit EtOH (1,0
ml) und 4N HCl/Ethylacetat (4 ml) versetzt. Das Reaktionsgemisch
wird über
Nacht bei Raumtemperatur gerührt.
Das Lösemittel
wird durch Verdampfung entfernt, wodurch man 1,06 g rohes 2-(2-Hydroxyethyl)-2,8-diazaspiro[4.5]decan-1,3-dionhydrochlorid
erhält.
-
Herstellung von 7-(2,2-Dimethylpropyl)-6-[2-(2-hydroxyethyl)-1,3-dioxo-2,8-diazaspiro[4.5]dec-8-ylmethyl]-7H-pyrrolo[2,3-d]pyrimidin-2-carbonitril
-
Man
löst 6-Brommethyl-7-(2,2-dimethylpropyl)-7H-pyrrolo[2,3-d]pyrimidin-2-carbonitril
(1,3 g, 4,25 mmol) und rohes 2-(2-Hydroxyethyl)-2,8-diazaspiro[4.5]decan-1,3-dionhydrochlorid
(1,1 g, 4,25 mmol) in DMF (14 ml) und versetzt diese Lösung dann
mit Kaliumcarbonat (1,8 g, 12,8 mmol). Das Reaktionsgemisch wird 12
h bei Raumtemperatur gerührt,
mit H2O abgeschreckt und mit Ethylacetat
extrahiert. Die vereinigten Extrakte werden mit Kochsalzlösung gewaschen, über Magnesiumsulfat
getrocknet und eingedampft. Das rohe Produkt wird durch Umkehrphasen-HPLC
gereinigt, wobei entsprechende Fraktionen gesammelt und eingedampft werden.
Sodann wird gesättigtes
Natriumbicarbonat zugegeben und neutralisiert, worauf die wässrige Phase mit
Ethylacetat extrahiert wird. Die vereinigten Extrakte werden mit
Kochsalzlösung
gewaschen, über
Magnesiumsulfat getrocknet und zur Trockne eingedampft, wodurch
man 0,5 g des gewünschten
Produkts in einer Ausbeute von 27% erhält.
Rf = 0,10 (n-Hexan:Ethylacetat
= 1:1).
1H-NMR (400MHz, CDCl3) δ:
1,01 (s, 9H), 1,52–1,60
(m, 2H), 2,08–2,14
(m, 4H), 2,60 (s, 2H), 2,84–2,88
(m, 2H), 3,71–3,78
(m, 4H), 3,81 (s, 2H), 4,34 (s, 2H), 6,58 (s, 1H), 8,89 (s, 1H).
-
Durch
Wiederholung der oben beschriebenen Verfahren unter Verwendung geeigneter
Ausgangsmaterialien und Bedingungen werden die folgenden Verbindungen
der Formel I erhalten, welche in der folgenden Tabelle 1 identifiziert
sind.
-
-
-
-
Beispiel
2-0: Herstellung von 7-(2,2-Dimethylpropyl)-6-(5-methoxy-2-oxo-1,2-dihydro-1'H-spiro[indol-3,4'-piperidin]-1-ylmethyl)-7-pyrrol[2,3-d]pyrimidin-2-carbonitril Beispiel
2:
-
A.
Herstellung von 2-Fluor-4-methoxy-1-nitrobenzol
-
Eine
Lösung
von 3-Fluor-4-nitrophenol (25,3 g, 0,16 mol) in Aceton (160 ml)
wird bei Umgebungstemperatur mit Kaliumcarbonat (41,7 g, 0,30 mol)
und Methyliodid (20,0 ml, 0,32 mol) versetzt. Das Reaktionsgemisch
wird 3 h bei 40°C
gerührt.
Nach Abkühlung
auf Raumtemperatur wird das Reaktionsgemisch mit Dichlormethan versetzt,
filtriert und eingedampft. Der Rückstand
wird mit Dichlormethan versetzt, worauf die organische Phase mit
H2O und Kochsalzlösung gewaschen, über Natriumsulfat
getrocknet und eingedampft wird, wodurch man 2-Fluor-4-methoxy-1-nitrobenzol
in einer Ausbeute von 98% erhält.
Rf
= 0,5 (n-Hexan:Ethylacetat = 10:1).
1H-NMR
(400MHz, CDCl3) δ: 3,90 (s, 3H), 6,72–6,79 (m,
2H), 8,06–8,13
(m, 1H).
-
B.
Herstellung von 5-Methoxy-1,3-dihydroindol-2-on
-
Die
Herstellung der Titelverbindung erfolgt nach dem in WO 02 06 228
A1 beschriebenen Verfahren.
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Eine
Lösung
von 2-Fluor-4-methoxy-1-nitrobenzol (84,1 g, 0,49 mol) und Dimethylmalonat
(129,9 g, 0,98 mol) in DMF (490 ml) versetzt man bei Umgebungstemperatur
mit Kaliumcarbonat (135,9 g, 0,98 mol). Das Reaktionsgemisch wird
12 h bei 70°C
gerührt.
Sodann wird das Reaktionsgemisch mit Toluol (393 ml) und 12N HCl
(123 ml) versetzt und mit Ethylacetat extrahiert. Die vereinigten
Extrakte werden mit H2O und Kochsalzlösung gewaschen, über Natriumsulfat
getrocknet und eingedampft, wodurch man 2-(5-Methoxy-2-nitrophenyl)-malonsäuredimethylester
erhält.
Rf
= 0,8 (n-Hexan:AcOEt = 1:1).
1H-NMR
(400 MHz, CDCl3) δ: 3,80 (s, 6H), 3,89 (s, 3H),
5,45 (s, 1H), 6,94–6,96
(m, 2H), 8,15–8,20
(m, 1H).
-
Man
versetzt 2-(5-Methoxy-2-nitrophenyl)-malonsäuredimethylester und 5% Pd-C
(7,0 g) in einem 1 l fassenden Kolben bei Umgebungstemperatur mit
MeOH (490 ml). Das Reaktionsgemisch wird unter H2 15
h bei Raumtemperatur gerührt.
Die Katalysatoren werden durch Filtration entfernt und das MeOH
wird verdampft, wodurch man rohen 5-Methoxy-2-oxo-2,3-dihydro-1H-indol-3-carbonsäuremethylester
erhält.
Rf
= 0,10 (n-Hexan:Ethylacetat = 1:1).
-
Eine
Lösung
von rohem 5-Methoxy-2-oxo-2,3-dihydro-1H-indol-3-carbonsäuremethylester
in MeOH (320 ml) wird bei Umgebungstemperatur mit 6N HCl (255 ml,
1,92 mol) versetzt. Das Reaktionsgemisch wird während 3 h bei 70°C gerührt. Nach
Abkühlung
auf Raumtemperatur wird das Reaktionsgemisch mit 8N KOH (269 ml,
1,82 mol) versetzt. Das Reaktionsgemisch wird 30 min bei 40°C gerührt und
dann mit 12N HCl (41 ml) versetzt. Das MeOH wird verdampft und das
erhaltene weiße
Pulver abfiltriert.
Ausbeute: 59% (über die erwähnten drei Stufen).
Rf
= 0,25 (n-Hexan:AcOEt = 1:1).
1H-NMR
(400 MHz, CDCl
3) δ: 3,51 (s, 2H), 3,78 (s, 3H),
6,72–6,85
(m, 3H), 7,60 (brs, 1H). C.
Herstellung von 1'-Benzyl-5-methoxyspiro[indol-3,4'-piperidin]-2(1H)-on
-
Eine
Lösung
von NaHMDS (1 M Lösung
in THF) (800 ml, 0,8 mol) wird mit einer Lösung von 5-Methoxy-1,3-dihydro-indol-2-on (26,1
g, 0,16 mol) in THF (160 ml) bei –78°C mit Benzylbis-(2-chlorethyl)-amin (47,3 g, 0,18
mol) in THF (176 ml) versetzt. Das Reaktionsgemisch wird 15 h bei
Raumtemperatur gerührt,
mit gesättigtem
Ammoniumchlorid und mit Eiswasser abgeschreckt, um dann mit Ethylacetat
extrahiert. Die vereinigten Extrakte werden mit Kochsalzlösung gewaschen, über Natriumsulfat
getrocknet und eingedampft. Der Rückstand wird mit Ethylacetat
versetzt, und das dabei erhaltene Pulver wird abfiltriert.
Ausbeute:
39%
Rf = 0,25 (n-Hexan:AcOEt = 1:1).
1H-NMR
(400 MHz, CDCl3) δ: 1,81–1,99 (m, 2H), 2,00–2,04 (m,
2H), 2,66–2,72
(m, 2H), 2,90–2,96
(m, 2H), 3,67 (s, 2H), 3,77 (s, 3H), 6,71–6,81 (m, 2H), 7,00 (s, 1H),
7,25–7,40
(m, 5H), 8,32 (brs, 1H).
-
D.
Herstellung von tert.-Butyl-5-methoxy-2-oxo-1,2-dihydro-1'H-spiro[indol-3,4'-piperidin]-1'-carboxylat
-
Man
versetzt 1'-Benzyl-5-methoxyspiro[indol-3,4'-piperidin]-2(1H)-on
(20,0 g, 62 mmol) und Pd/C (2,0 g) in einem 500 ml Kolben bei Umgebungstemperatur
mit EtOH (120 ml) und Essigsäure
(5,5 ml). Das Reaktionsgemisch wird 15 h unter H2 bei
Raumtemperatur gerührt.
Die Katalysatoren werden abfiltriert, und das EtOH wird verdampft.
Rf
= 0,20 (n-Hexan:AcOEt = 1:1).
-
Eine
Suspension von 5-Methoxyspiro[indol-3,4'-piperidin]-2(1H)-on (9,9 g, 45,2 mmol)
in Dichlormethan (50 ml) wird bei Umgebungstemperatur mit 1N NaOH
(45,2 ml, 45,2 mmol) und mit einer Lösung von Di-tert.-butyldicarbonat
(9,3 g, 45,2 mmol) in Dichlormethan (50 ml) versetzt. Das Reaktionsgemisch wird
1 h gerührt.
Das Reaktionsgemisch wird mit Kochsalzlösung gewaschen, über Magnesiumsulfat
getrocknet und unter Vakuum eingeengt und durch anschließende Chromatographie über Silicagel
(Eluiermittel: n-Hexan:Ethylacetat = 2:1 und 1:1) versetzt, wodurch
man 10,6 g des gewünschten
Produkts erhält.
Ausbeute:
68% (über
zwei Stufen).
Rf = 0,50 (n-Hexan:AcOEt = 1:1).
1H-NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 1,51 (s,
9H), 1,76–1,89
(m, 4H), 3,70–3,90
(m, 7H), 6,74–6,76
(m, 1H), 6,83–6,88 (m,
2H), 8,83 (brs, 1H).
-
E.
Herstellung von 1-[2-Cyano-7-(2,2-dimethylpropyl)-7H-pyrrolo[2,3-d]pyrimidin-6-ylmethyl]-5-methoxy-2-oxo-1,2-dihydro-1'H-spiro[indol-3,4'-piperidin]-1'-carbonsäure-tert.-butylester
-
Eine
Lösung
von tert.-Butyl-5-methoxy-2-oxo-1,2-dihydro-1'H-spiro[indol-3,4'-piperidin]-1'-carboxylat (10,6
g, 31,9 mmol) in DMF (70 ml) wird bei Raumtemperatur mit NaH (1,4
g, 35,1 mmol) versetzt, und das Gemisch wird 30 min bei Raumtemperatur
gerührt.
Sodann wird 6-Brommethyl-7-(2,2-dimethylpropyl)-7H-pyrrolo[2,3-d]pyrimidin-2-carbonitril
(9,5 g, 31,9 mmol) bei 0°C
versetzt, und das Reaktionsgemisch wird 4 h bei Raumtemperatur gerührt. Sodann
wird das Reaktionsgemisch mit Eiswasser abgeschreckt und mit Ethylacetat extrahiert.
Die vereinigten Extrakte werden mit Kochsalzlösung gewaschen und über Magnesiumsulfat
getrocknet. Durch Chromatographie über Silicagel (Eluiermittel:
n-Hexan:Ethylacetat
= 10:1 und 1:1) erhält
man 12,1 g des Titelprodukts.
Ausbeute: 68%
Rf = 0,60
(n-Hexan:Ethylacetat = 1:1).
1H-NMR
(400 MHz, CDCl3) δ: 1,09 (s, 9H), 1,50 (s, 9H),
1,83–1,86
(m, 4H), 3,78–3,84
(m, 7H), 4,22 (s, 2H), 5,13 (s, 2H), 6,37 (s, 1H), 6,62–6,65 (m,
1H), 6,72–6,75
(m, 1H), 7,26 (s, 1H), 8,84 (s, 1H).
-
F.
Herstellung von 7-(2,2-Dimethylpropyl)-6-(5-methoxy-2-oxo-1,2-dihydro-1'H-spiro[indol-3,4'-piperidin]-1-ylmethyl)-7-pyrrol[2,3-d]
pyrimidin-2-carbonitril
-
Eine
Lösung
von 1-[2-Cyano-7-(2,2-dimethylpropyl)-7H-pyrrolo[2,3-d]pyrimidin-6-ylmethyl]-5-methoxy-2-oxo-1,2-dihydro-1'H-spiro[indol-3,4'-piperidin]-1'-carbonsäure-tert.-butylester
(12,1 g, 21,6 mmol) in Dichlormethan (100ml) wird bei 0°C mit TFA
(5 ml) versetzt. Das Reaktionsgemisch wird 2 h bei Raumtemperatur
gerührt.
Der nach Entfernung des Lösemittels
erhaltene Rückstand
wird mit gesättigtem
Natriumbicarbonat versetzt und das erhaltene Gemisch mit Ethylacetat
extrahiert. Die vereinigten Extrakte werden mit Kochsalzlösung gewaschen, über Magnesiumsulfat
getrocknet und unter Vakuum eingeengt. Der erhaltene Rückstand
wird mit Ethylether versetzt und abfiltriert, wodurch man 7-(2,2-Dimethylpropyl)-6-(5-methoxy-2-oxo-1,2-dihydro-1'H-spiro[indol-3,4'-piperidin]-1-ylmethyl)-7-pyrrol[2,3-d]pyrimidin-2-carbonitril
als schwach gelbes Produkt erhält.
Ausbeute:
91%.
Rf = 0,15 (CH2Cl2:MeON
= 10:1).
1H-NMR (400 MHz, CDCl3) δ:
1,09 (s, 9H), 1,90–1,94
(m, 2H), 2,52–2,61
(m, 2H), 3,44–3,50
(m, 2H), 3,80 (s, 3H), 3,87–3,94
(m, 2H), 4,24 (s, 2H), 5,12 (s, 2H), 6,37 (s, 1H), 6,67 (d, 1H)
6,77–6,80
(m, 1H), 7,03 (s, 1H), 8,86 (s, 1H).
-
Durch
Wiederholung der oben beschriebenen Verfahren unter Verwendung geeigneter
Ausgangsmaterialien und Bedingungen werden die in der folgenden
Tabelle 2 identifizierten Verbindungen der Formel I-(ii) erhalten.
Tabelle
2
Beispiel
3-0: Herstellung von 7-(2,2-Dimethylpropyl)-6-(1,3-dioxo-2,8-diazaspiro[4.5]dec-2-ylmethyl)-7H-pyrrolo[2,3-d]pyrimidin-2-carbonitril Beispiel
3:
-
A.
Herstellung von 8-Benzyl-2,8-diazaspiro[4.5]decan-1,3-dion
-
Eine
Lösung
von 1-Benzylpiperidin-4-on (75,1 g, 0,40 mol) in Toluol (400ml)
wird bei Umgebungstemperatur mit Cyanoessigsäureethylester (50,6 ml, 0,
48 mol) und Essigsäure
(18,2 ml, 0,32 mol) versetzt. Das Reaktionsgemisch wird 4 h unter
Rückflusstemperatur
gehalten, mit Eiswasser abgeschreckt und mit Diethylether extrahiert.
Die vereinigten Extrakte werden mit H2O
und Kochsalzlösung
gewaschen und dann über
Natriumsulfat getrocknet, wodurch man (1-Benzylpiperidin-4-yliden)-cyanoessigsäureethylester
in quantitativer Ausbeute erhält.
Rf
= 0,53 (n-Hexan:AcOEt = 1:1).
1H-NMR
(400 MHz, CDCl3) δ: 1,30–1,37 (m, 3H), 2,58 (dd, 2H),
2,64 (dd, 2H), 2,79 (dd, 2H), 3,15 (dd, 2H), 3,55 (s, 2H), 4,23–4,32 (m,
2H), 7,21–7,36
(m, 5H).
-
Eine
Lösung
von (1-Benzylpiperidin-4-yliden)-cyanoessigsäureethylester (112,9 g, 0,40
mol) in EtOH (500 ml) und H2O (100 ml) wird
bei Umgebungstemperatur mit Kaliumcyanid (64,6 g, 0,99 mol) versetzt.
Das Reaktionsgemisch wird 24 h bei 65°C gerührt. Der nach Entfernung von
EtOH erhaltene Rückstand
wird mit H2O versetzt. Die Wasserphase wird
mit Diethylether extrahiert. Die vereinigten Extrakte werden mit
H2O und Kochsalzlösung gewaschen, über Natriumsulfat
getrocknet und dann eingedampft, wodurch man 77,7 g 1-Benzyl-4-cyanomethylpiperidin-4-carbonitril
erhält.
Rf
= 0,38 (n-Hexan:AcOEt = 1:1).
1H-NMR
(400 MHz, CDCl3) δ: 1,76–1,81 (m, 2H), 2,10–2,05 (m,
2H), 2,23–2,39
(m, 2H), 2,69 (s, 2H), 2,90–2,94 (m,
2H), 3,56 (s, 2H), 7,21–7,38
(m, 5H).
-
Man
gibt Essigsäure
(56,8 ml) und Schwefelsäure
(11,8 ml) bei Umgebungstemperatur zu 1-Benzyl-4-cyanomethylpiperidin-4-carbonitril
(27,2 g, 0,114 mmol). Das Reaktionsgemisch wird 1 h bei 125°C gerührt, auf
Raumtemperatur abgekühlt
und zur Einstellung des pH Werts auf 6,0 mit gesättigter wässriger NaOH versetzt. Sodann
wird das Reaktionsgemisch mit Dichlormethan extrahiert. Die vereinigten
Extrakte werden mit H
2O und Kochsalzlösung gewaschen, über Natriumsulfat
getrocknet und eingedampft, wodurch man 8-Benzyl-2,8-diazaspiro[4.5]decan-1,3-dion
erhält
(Ausbeute: 81,8% in drei Stufen).
Rf = 0,40 (CH
2Cl
2:MeON = 10:1).
1H-NMR
(400 MHz, CDCl
3) δ: 1,52–1,57 (m, 2H), 2,02–2,17 (m,
4H), 2,59 (s, 2H), 2,86–2,90
(m, 2H), 3,52 (s, 2H), 7,21–7,28
(m, 2H), 7,30–7,37
(m, 3H), 7,92 (brs, 1H). B.
Herstellung von 1,3-Dioxo-2,8-diazaspiro[4.5]decan-8-carbonsäure-tert.-butylester
-
Man
versetzt 8-Benzyl-2,8-diazaspiro[4.5]decan-1,3-dion (28,3 g, 0,11
mol) und Pd(OH)2 (8,5 g) in einem 2 l Kolben
bei Umgebungstemperatur mit EtOH (438 ml) und Essigsäure (5,5
ml). Das Reaktionsgemisch wird unter H2 15
h bei Raumtemperatur gerührt.
Die Katalysatoren werden durch Filtration entfernt, und das EtOH
wird verdampft, wodurch man 2,8-Diazaspiro[4.5]decan-1,3-dion in
quantitativer Ausbeute erhält.
-
Eine
Suspension von 2,8-Diazaspiro[4.5]decan-1,3-dion (4,2 g, 25,2 mmol)
in Dichlormethan (60 ml) wird bei Umgebungstemperatur mit 1N NaOH
(26 ml, 26 mmol) und Di-tert.-butyldicarbonat (6,1 g, 27,7 mmol) in
Dichlormethan (20 ml) versetzt. Das Reaktionsgemisch wird 15 h gerührt. Das
Reaktionsgemisch wird mit 10%-iger Citronensäure versetzt und der pH Wert
des Gemisches auf 5 eingestellt. Die vereinigten Extrakte werden
mit Kochsalzlösung
gewaschen, über
Magnesiumsulfat getrocknet und unter Vakuum eingeengt, wodurch sich
ein festes Produkt ergibt, welches mit Diethylether abfiltriert
wird.
Ausbeute: 51%
Rf = 0,25 (n-Hexan:Ethylacetat = 1:1).
1H-NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 1,47 (s,
9H), 1,55–1,70
(m, 2H), 1,95–2,05
(m, 2H), 2,62 (s, 2H), 2,96–3,02
(m, 2H), 4,02–4,04
(m, 2H), 8,14 (brs, 1H).
-
C.
Herstellung von 2-[2-Cyano-7-(2,2-dimethylpropyl)-7H-pyrrolo[2,3-d]pyrimidin-6-ylmethyl]-1,3-dioxo-2,8-diazaspiro[4.5]decan-8-carbonsäure-tert.-butylester
-
Man
löst 6-Brommethyl-7-(2,2-dimethylpropyl)-7H-pyrrolo[2,3-d]pyrimidin-2-carbonitril
(1,0 g, 3,25 mmol) und 1,3-Dioxo-2,8-diazaspiro[4.5]decan-8-carbonsäure-tert.-butylester
(0,82 g, 3,42 mmol) in DMF (15 ml) und versetzt diese Lösung mit
Kaliumcarbonat (0,58 g, 4,23 mmol). Das Reaktionsgemisch wird 15
h bei Raumtemperatur gerührt,
mit gesättigtem
Ammoniumchlorid abgeschreckt und mit Ethylacetat extrahiert. Die vereinigten
Extrakte werden mit H2O und Kochsalzlösung gewaschen
und über
Magnesiumsulfat getrocknet. Durch Chromatographie über Silicagel
(Eluiermittel: n-Hexan:Ethylacetat = 2:1) erhält man 1,56 g des gewünschten 2-[2-Cyano-7-(2,2-dimethylpropyl)-7H-pyrrolo[2,3-d]pyrimidin-6-ylmethyl]-1,3-dioxo-2,8-diazaspiro[4.5]decan-8-carbonsäure-tert.-butylester
in einer Ausbeute von 97%.
Rf = 0,30 (n-Hexan:Ethylacetat =
1:1).
1H-NMR (400 MHz, CDCl3) δ:
0,99 (s, 9H), 1,40 (s, 9H), 1,66–1,68 (m, 4H), 2,89–2,93 (m,
2H), 3,85–3,88
(m, 2H), 4,25 (s, 2H), 4,90 (s, 2H), 6,62 (s, 1H), 9,06 (s, 1H).
-
D.
Herstellung von 7-(2,2-Dimethylpropyl)-6-(1,3-dioxo-2,8-diazaspiro[4.5]dec-2-ylmethyl)-7H-pyrrolo[2,3-d]pyrimidin-2-carbonitril
-
Eine
Lösung
von 2-[2-Cyano-7-(2,2-dimethyl-propyl)-7H-pyrrolo[2,3-d]pyrimidin-6-ylmethyl]-1,3-dioxo-2,8-diazaspiro[4.5]decan-8-carbonsäure-tert.-butylester
(1,5 g, 3,1 mmol) in Dichlormethan (20 ml) wird bei 0°C mit TFA
(5 ml) versetzt. Das Reaktionsgemisch wird 2 h bei Raumtemperatur
gerührt.
Der nach Entfernung des Lösemittels
erhaltene Rückstand
wird mit Natriumbicarbonat versetzt und das Gemisch mit Dichlormethan
extrahiert. Die vereinigten Extrakte werden mit H2O
und Kochsalzlösung
gewaschen, über
Magnesiumsulfat getrocknet und unter Vakuum eingeengt, wodurch man
das gewünschte
Produkt 7-(2,2-Dimethylpropyl)-6-(1,3-dioxo-2,8-diazaspiro[4.5]dec-2-ylmethyl)-7H-pyrrolo[2,3-d]pyrimidin-2-carbonitril
erhält.
Ausbeute:
91%.
Rf = 0,15 (CH2Cl2:MeOH
= 10:1).
1H-NMR (400 MHz, CDCl3) δ:
1,03 (s, 9H), 1,44–1,51
(m, 2H), 1,69 (brs, 1H), 1,95–2,02
(m, 2H), 2,66 (s, 2H), 2,69–2,72
(m, 2H), 3,11–3,17
(m, 2H), 4,34 (s, 2H), 4,91 (s, 2H), 6,59 (s, 1H), 8,90 (s, 1H).
-
Durch
Wiederholung der oben beschriebenen Verfahren unter Verwendung geeigneter
Ausgangsmaterialien und Bedingungen erhält man die in der Tabelle 3
identifizierten Verbindungen der folgenden Formel I-(iii).
-
-
-
-
Beispiel
4-0: Herstellung von 6-(8-Acetyl-2,8-diazaspiro[4.5]dec-2-ylmethyl)-7-(3,3-dimethylbutyl)-7H-pyrrolo[2,3-d]pyrimidin-2-carbonitril Beispiel
4:
-
8-Methansulfonyl-2,8-diazaspiro[4.5]decanhydrochlorid
-
Eine
Lösung
von 2,8-Diazaspiro[4.5]decan-2-carbonsäure-tert.-butylester (1,12
g, 4,66 mol) in CH2Cl2 (10
ml) wird bei 0°C
mit Triethylamin (3,88 ml) und Methansulfonylchlorid (1,08 ml, 14
mmol) versetzt. Das Reaktionsgemisch wird über Nacht gerührt, mit
Eiswasser abgeschreckt und mit Dichlormethan extrahiert. Die vereinigten
Extrakte werden mit Wasser und Kochsalzlösung gewaschen und über Natriumsulfat
getrocknet, wodurch man einen rohen 8-Methansulfonyl-2,8-diazaspiro[4.5]decan-2-carbonsäure-tert.-butylester
(1,32 g) erhält.
Rf
= 0,7 (CH2Cl2:MeOH
= 10:1).
1H-NMR (400 MHz, CDCl3) δ:
1,46 (s, 9H), 1,66–1,76
(m, 6H), 2,76–2,80
(m, 2H), 3,00 (s, 3H), 3,15–3,25
(m, 2H), 3,36–3,45
(m, 4H).
-
Eine
Lösung
von 8-Methansulfonyl-2,8-diazaspiro[4.5]decan-2-carbonsäure-tert.-butylester
(1,32 g) in Ethylacetat (10 ml) wird mit einer 1 M Lösung von
HCl in Ethylacetat (20 ml) versetzt. Das Reaktions gemisch wird 2
h bei Raumtemperatur gerührt
und das Lösemittel
verdampft, wodurch man 8-Methansulfonyl-2,8-diazaspiro[4.5]decanhydrochlorid
als Feststoff erhält.
Rf
= 0,05 (nur Ethylacetat).
1H-NMR (400MHz,
DMSO) δ:
1,62–1,68
(m, 4H), 1,78–1,82
(m, 2H), 2,87 (s, 3H), 2,98–3,12
(m, 6H), 3,20–3,23 (m,
2H), 9,49 (brs, 1H), 9,59 (brs, 1H).
-
1-(2,8-Diazaspiro[4.5]dec-8-yl)-ethanonhydrochlorid
-
Eine
Lösung
von 2,8-Diazaspiro[4.5]decan-2-carbonsäure-tert.-butylester (1,12
g, 4,66 mol) in Dichlormethan (10 ml) wird bei 0°C mit Triethylamin (3,88 ml)
und Essigsäureanhydrid
(1,32 ml, 14 mmol) versetzt. Das Reaktionsgemisch wird über Nacht
gerührt,
mit Eiswasser abgeschreckt und mit Dichlormethan extrahiert. Die
vereinigten Extrakte werden mit H2O und
Kochsalzlösung
gewaschen und über
Natriumsulfat getrocknet, wodurch man rohen 8-Acetyl-2,8-diazaspiro[4.5]decan-2-carbonsäure-tert.-butylester (1,34
g) erhält.
Rf
= 0,6 (CH2Cl2:MeOH
= 10: 1)
1H-NMR (400 MHz, CDCl3) δ:
1,46 (s, 9H), 1,50–1,56
(m, 4H), 1,72–1,76
(m, 2H), 2,03 (s, 2H), 2,22 (s, 3H), 3,16–3,49 (m, 6H).
-
Eine
Lösung
von 8-Acetyl-2,8-diazaspiro[4.5]decan-2-carbonsäure-tert.-butylester (1,34
g) in Ethylacetat (10 ml) wird mit einer 1 M Lösung von HCl in Ethylacetat
(20 ml) versetzt. Das Reaktionsgemisch wird 2 h bei Raumtemperatur
gerührt
und dann eingedampft, wodurch man 1-(2,8-Diazaspiro[4.5]dec-8-yl)-ethanonhydrochlorid
als Feststoff erhält.
Rf
= 0,05 (nur Ethylacetat).
1H-NMR (400
MHz, DMSO-d6) δ: 1,44–1,59 (m, 4H), 1,76–1,83 (m,
2H), 2,07 (s, 3H), 2,96–3,06
(m, 2H), 3,16–3,24
(m, 4H), 3,38–3,56
(m, 2H), 9,55 (brs, 1H), 9,67 (brs, 1H).
-
-
Einer
Lösung
von 5-Methoxy-1,3-dihydroindol-2-on (1,5 g, 10 mmol) in THF (160
ml) wird bei –78°C mit einer
Lösung
von NaHMDS (1 M THF Lösung)
(50 ml, 50 mmol) versetzt. Nach 30 min Rührung bei –78°C wird eine Lösung von
Ethylbis-(2-chlorethyl)-amin (47,3 g, 0,18 mol) in THF (176 ml)
zugegeben, und das Reaktionsgemisch wird 15 h bei Raumtemperatur
gerührt,
worauf das Ganze mit gesättigter
wässriger
Ammoniumchlorid NH
4Cl Lösung und mit Eiswasser abgeschreckt
und dann mit Ethylacetat extrahiert wird. Die vereinigten Extrakte
werden mit Kochsalzlösung
gewaschen, über
Natriumsulfat ge trocknet und dann eingedampft. Der Rückstand
wird mit Ethylether versetzt, und das dabei erhaltene Pulver wird
abfiltriert.
Rf = 0,10 (CH
2Cl
2:MeOH = 30:1)
1H-NMR
(400 MHz, CDCl
3) δ: 1,17 (t, 3H), 1,87–2,02 (m,
4H), 2,60 (q, 2H), 2,69–2,74
(m, 2H), 2,90–2,96
(m, 2H), 6,78–6,82
(m, 1H), 6,88–6,93
(m, 1H), 7,08–7,11
(m, 1H), 8,04 (brs, 1H). Zwischenprodukt
L
-
Eine
Lösung
von 5-Methoxy-1,3-dihydroindol-2-on (1,06 g, 6,49 mmol) in THF (13
ml) wird bei –78°C mit einer
Lösung
von NaHMDS (1 M Lösung
in THF) (32,5 ml, 32,5 mmol) versetzt. Nach einer Rührung von 30
min bei –78°C wird Methylbis-(2-chlorethyl)-aminhydrochlorid
(1,37 g, 7,14 mol) zugesetzt und das Reaktionsgemisch 13,5 h bei
Raumtemperatur gerührt,
worauf das Ganze mit gesättigtem
wässrigem
NH4Cl und Eiswasser abgeschreckt und dann
mit Ethylacetat extrahiert wird. Die organischen Extrakte werden
mit Kochsalzlösung
gewaschen, über
Natriumsulfat getrocknet und eingedampft. Der dabei erhaltene Rückstand
wird mit Ethylether versetzt, und das dabei anfallende Pulver wird
abfiltriert.
Rf = 0,10 (CH2Cl2:MeOH = 30:1)
1H-NMR
(400 MHz, DMSO-d6) δ: 1,66–1,78 (m, 4H), 2,28 (s, 3H),
2,44–2,47
(m, 2H), 2,71–2,77
(m, 2H), 3,70 (s, 3H), 6,74 (s, 2H), 7,01 (s, 1H), 10,15 (brs, 1H).
-
-
Eine
Lösung
des Zwischenprodukts (422 mg, 1,76 mol) in Dichlormethan (5 ml)
wird bei 0°C
mit Triethylamin (1,2 ml) und Essigsäureanhydrid (0,33 ml, 3,53
mmol) versetzt. Das Reaktionsgemisch wird 2 h gerührt, mit
Eiswasser abgeschreckt und mit Dichlormethan extrahiert. Die vereinigte
organische Schicht wird mit Wasser und Kochsalzlösung gewaschen, über MgSO
4 getrocknet und unter Vakuum eingeengt.
Der Rückstand
wird durch Säulenchromatographie
mittels Silicagel (n-Hexan:AcOEt = 5:1) gereinigt, wodurch man das gewünschte Produkt
erhält.
Rf
= 0,6 (CH
2Cl
2:MeOH
= 10:1)
1H-NMR (400 MHz, CDCl
3) δ:
1,7–1,95
(m, 4H), 2,20 (s, 3H), 3,68–3,74
(m, 1H), 3,80–3,87
(m, 1H), 3,98–4,22 (m,
2H), 6,90–6,92
(m, 1H), 7,03–7,07
(m, 1H), 7,22–7,26
(m, 2H), 8,06 (brs, 1H). 6-(8-Acetyl-2,8-diazaspiro[4.5]dec-2-ylmethyl)-7-(3,3-dimethylbutyl)-7H-pyrrolo[2,3-d]pyrimidin-2-carbonitril
-
Eine
Lösung
von 6-Brommethyl-7-(3,3-dimethylbutyl)-7H-pyrrolo[2,3-d]pyrimidin-2-carbonitril
(440 mg, 1,37 mmol) in DMF (5 ml) wird mit 1-(2,8-Diazaspiro[4.5]dec-8-yl)-ethanonhydrochlorid
(300 mg, 1,37 mmol) and K2CO3 (568
mg, 4,11 mmol) und Triethylamin (5 ml) versetzt. Das Gemisch wird
unter einer Stickstoffatmosphäre
während
11 h bei Raumtemperatur gerührt.
Das Reaktionsgemisch wird dann mit Wasser verdünnt und mit AcOEt (zweimal)
extrahiert. Die vereinigten organischen Schichten werden mit Wasser
und Kochsalzlösung
gewaschen, über
MgSO4 getrocknet und unter Vakuum eingeengt.
Der Rückstand
wird durch Säulenchromatographie über Silicagel
(n-Hexan:AcOEt = 1:1) gereinigt, wodurch man das gewünschte Produkt
erhält.
Rf
= 0,30 (n-Hexan:AcOEt = 1:1).
1H-NMR
(400 MHz, CDCl3) δ: 1,05 (s, 9H), 1,53–1,72 (m,
8H), 2,07 (s, 3H), 2,40–2,48
(m, 2H), 2,60–2,69
(m, 2H), 3,35–3,45
(m, 2H), 3,60–3,67
(m, 1H), 3,74–3,82
(m, 2H), 4,40–4,44
(m, 2H), 6,49 (s, 1H), 8,87 (s, 1H).
-
Durch
Wiederholung der oben beschriebenen Verfahren unter Verwendung geeigneter
Ausgangsmaterialien und Bedingungen werden die in der folgenden
Tabelle 4 angegebenen Verbindungen der Formel I-iv erhalten.
-
-
-
-
-
Beispiel
4-13: Herstellung von 3-[2-Cyano-7-(2-cyclohexylethyl)-7H-pyrrolo[2,3-d]pyrimidin-6-ylmethyl]-4-oxo-1-phenyl-1,3,8-triazaspiro[4.5]decan-8-carbonsäure-tert.-butylester
-
4-Oxo-1-phenyl-1,3,8-triazaspiro[4.5]decan-8-carbonsäure-tert.-butylester
-
Eine
Suspension von 1-Phenyl-1,3,8-triazaspiro[4.5]decan-4-on (1,0 g,
4,32 mmol) in Dichlormethan (10 ml) wird bei Umgebungstemperatur
mit einer gesättigten
Natriumbicarbonatlösung
(10 ml) und Di-tert.-butyldicarbonat (1,04 g, 4,76 mmol in Dichlormethan
(5 ml) versetzt. Das Reaktionsgemisch wird 1 h gerührt, mit H2O abgeschreckt und mit Ethylacetat extrahiert.
Die vereinigten Extrakte werden mit H2O
und Kochsalzlösung gewaschen, über Natriumsulfat
getrocknet und eingedampft, wodurch man 4-Oxo-1-phenyl-1,3,8-triazaspiro[4.5]decan-8-carbonsäure-tert.-butylester
erhält.
Ausbeute
100%
Rf = 0,90 (CH2Cl2:MeOH
= 20:1)
1H-NMR (400 MHz, CDCl3) δ:
1,51 (s, 9H), 1,63–1,71
(m, 2H), 2,50–2,65
(m, 2H), 3,50–3,65
(m, 2H), 3,97–4,10 (m,
2H), 4,75 (s, 2H), 6,74–6,76
(m, 2H), 6,84–6,88
(m, 1H), 7,01 (brs, 1H), 7,23–7,27
(m, 2H).
-
3-[2-Cyano-7-(2-cyclohexylethyl)-7H-pyrrolo[2,3-d]pyrimidin-6-ylmethyl]-4-oxo-1-phenyl-1,3,8-triazaspiro[4.5]decan-8-carbonsäure-tert.-butylester
-
Eine
Lösung
von 6-Chlormethyl-7-(2-cyclohexylethyl)-7H-pyrrolo[2,3-d]pyrimidin-2-carbonitril
(600 mg, 1,98 mmol) in DMF (7 ml) wird mit 4-Oxo-1-phenyl-1,3,8-triazaspiro[4.5]decan-8-carbonsäure-tert.-butylester (657 mg,
1,98 mmol) und Natriumhydrid (101 mg, 2,53 mmol) versetzt. Das Gemisch
wird 14 h bei Raumtemperatur unter einer Stickstoffatmosphäre gerührt. Das
Reaktionsgemisch wird mit Wasser verdünnt und mit AcOEt (zweimal)
extrahiert. Die vereinigten organischen Schichten werden mit Wasser
und Kochsalzösung
gewaschen, über
MgSO4 getrocknet und unter Vakuum eingeengt.
Der Rückstand
wird durch Säulenchromatographie über Silicagel
(n-Hexan:AcOEt = 1:1) gereinigt, wodurch man das gewünschte Produkt
in einer Ausbeute von 29% erhält.
Rf
= 0,25 (n-Hexan:AcOEt = 1:1).
1H-NMR
(400 MHz, CDCl3) δ: 0,97–1,49 (m, 7H), 1,50 (s, 9H),
1,56–1,82
(m, 8H), 2,45–2,60
(m, 2H), 3,50–3,65 (m,
2H), 4,09–4,14
(m, 2H), 4,33–4,36
(m, 2H), 4,64 (s, 2H), 4,87 (s, 2H), 6,72–6,74 (m, 2H), 6,86–6,90 (m, 1H),
7,20–7,24
(m, 2H), 8,94 (s, 1H).
-
Beispiel
4-14: 7-(2-Cyclohexylethyl)-6-(4-oxo-1-phenyl-1,3,8-triazaspiro[4.5]dec-3-ylmethyl)-7H-pyrrolo[2,3-d]pyrimidin-2-carbonitriltrifluoressigsäuresalz
-
Eine
Lösung
von 3-[2-Cyano-7-(2-cyclohexylethyl)-7H-pyrrolo[2,3-d]pyrimidin-6-ylmethyl]-4-oxo-1-phenyl-1,3,8-triazaspiro[4.5]decan-8-carbonsäure-tert.-butylester
(340 mg, 0,56 mmol) in Dichlormethan (5 ml) wird mit Trifluoressigsäure (5 ml)
versetzt. Nach einer Rührung
von 1 h bei Raumtemperatur wird das Lösemittel verdampft, wodurch
man 7-(2-Cyclohexylethyl)-6-(4-oxo-1-phenyl-1,3,8-triazaspiro[4.5]dec-3-ylmethyl)-7H-pyrrolo[2,3-d]pyrimidin-2-carbonitriltrifluoressigsäuresalz
in quantitativer Ausbeute erhält.
Rf
= 0,10 (CH2Cl2:MeOH
= 20:1).
1H-NMR (400 MHz, CDCl3) δ:
0,98–1,38
(m, 5H), 1,65–1,83
(m, 8H), 1,98–2,09
(m, 2H), 2,71–2,80
(m, 2H), 3,53–3,56
(m, 2H), 3,94–4,02
(m, 2H), 4,38–4,42
(m, 2H), 4,73 (s, 2H), 4,91 (s, 2H), 6,71 (s, 1H), 6,88–6,90 (m,
2H), 7,01–7,04
(m, 1H), 7,28–7,32
(m, 2H), 7,85 (brs, 1H), 8,25 (brs, 1H), 9,08 (s, 1H).
-
Beispiel
4-15: 6-(8-Acetyl-4-oxo-1-phenyl-1,3,8-triazaspiro[4.5]dec-3-ylmethyl)-7-(2-cyclohexylethyl)-7H-pyrrolo[2,3-d]pyrimidin-2-carbonitril
-
Eine
Lösung
von 7-(2-Cyclohexylethyl)-6-(4-oxo-1-phenyl-1,3,8-triazaspiro[4.5]dec-3-ylmethyl)-7H-pyrrolo[2,3-d]pyrimidin-2-carbonitriltrifluoressigsäuresalz
(142 mg, 0,28 mol) in Dichlormethan (2 ml) wird bei 0°C mit Triethylamin
(395 μl) und
Essigsäureanhydrid
(54 μl,
0,57 mmol) versetzt. Das Reaktionsgemisch wird über Nacht bei Raumtemperatur
gerührt,
mit Eiswasser abgeschreckt und mit Ethylacetat extrahiert. Die vereinigten
Extrakte werden mit H2O und Kochsalzlösung gewaschen
und über
Natriumsulfat getrocknet. Durch Chromatographie über Silicagel erhält man 90
mg 6-(8-Acetyl-4-oxo-1-phenyl-1,3,8-triazaspiro[4.5]dec-3-ylmethyl)-7-(2-cyclohexylethyl)-7H-pyrrolo[2,3-d]pyrimidin-2-carbonitril
in einer
Ausbeute von 58%.
Rf = 0,30 (n-Hexan:AcOEt =
1:1).
1H-NMR (400 MHz, CDCl3) δ:
0,97–1,40
(m, 6H, 1,64–1,82
(m, 9H), 2,14 (s, 3H), 2,37–2,44
(m, 2H), 3,40–3,48 (m,
1H), 3,74–3,79
(m, 1H), 3,93–4,01
(m, 1H), 4,34–4,38
(m, 2H), 4,56–4,66
(m, 3H), 4,87 (s, 2H), 6,61 (s, 1H), 6,74–6,76 (m, 2H), 6,91–6,95 (m,
1H), 7,23–7,25
(m, 2H), 8,94 (s, 1H).
-
Beispiel
4-16: 6-(2-Acetyl-2,8-diazaspiro[4.5]dec-8-ylmethyl)-7-(2-cyclohexylethyl)-7H-pyrrolo[2,3-d]pyrimidin-2-carbonitril
-
Eine
Lösung
von 6-Brommethyl-7-(2-cyclohexylethyl)-7H-pyrrolo[2,3-d]pyrimidin-2-carbonitril
(290 mg, 0,84 mmol) in DMF (1,7 ml) versetzt man mit 2,8-Diazaspiro[4.5]decan-2-carbonsäure-tert.-butylester
(201 mg, 0,84 mmol) und Kaliumcarbonat (138 mg, 1,0 mmol). Das Gemisch
wird unter einer Stickstoffatmosphäre 14 h bei Raumtemperatur
gerührt.
Das Reaktionsgemisch wird mit Wasser verdünnt und mit AcOEt (zweimal) extrahiert.
Die vereinigte organische Schicht wird mit Wasser und Kochsalzlösung gewaschen, über MgSO4 getrocknet und unter Vakuum eingeengt.
Der Rückstand
wird durch Säulenchromatographie über Silicagel (n-Hexan:AcOEt
= 1:1) gereinigt, wodurch man 8-[2-Cyano-7-(2-cyclohexylethyl)-7H-pyrrolo[2,3-d]pyrimidin-6-ylmethyl]-2,8-diazaspiro[4.5]decan-2-carbonsäure-tert.-butylester in 71%-iger
Ausbeute erhält.
Rf
= 0,45 (n-Hexan:AcOEt = 1:1).
-
Eine
Lösung
von 8-[2-Cyano-7-(2-cyclohexylethyl)-7H-pyrrolo[2,3-d]pyrimidin-6-ylmethyl]-2,8-diazaspiro[4.5]decan-2-carbonsäure-tert.-butylester
(300 mg, 0,59 mmol) in Dichlormethan (5 ml) wird mit Trifluoressigsäure (3 ml)
versetzt. Nach Rührung
bei Raumtemperatur während
1,5 h wird das Lösemittel
verdampft, wodurch man 7-[2-Cyclohexylethyl)-6-(2,8-diazaspiro[4.5]dec-8-ylmethyl)-7H-pyrrolo[2,3-d]pyrimidin-2-carbonitriltrifluoressigsäuresalz
in quantitativer Ausbeute erhält.
Rf
= 0,10 (CH2Cl2:MeOH
= 10:1)
-
Eine
Lösung
von 7-(2-Cyclohexylethyl)-6-(2,8-diazaspiro[4.5]dec-8-ylmethyl)-7H-pyrrolo[2,3-d]pyrimidin-2-carbonitriltrifluoressigsäuresalz
in Pyridin (5 ml) wird bei 0°C
mit Essigsäureanhydrid
(0,28 ml, 2,90 mmol) versetzt. Das Reaktionsgemisch wird über Nacht
bei Raumtemperatur gerührt,
mit Eiswasser abgeschreckt und mit Ethylacetat extrahiert. Die vereinigten
Extrakte werden mit H2O und Kochsalzlösung gewaschen
und über
Natriumsulfat getrocknet. Durch Chromatographie über Silicagel erhält man 79
mg 6-(2-Acetyl-2,8-diazaspiro[4.5]dec-8-ylmethyl)-7-(2-cyclohexylethyl)-7H-pyrrolo[2,3]pyrimidin-2-carbonitril in
einer Ausbeute von 30% (über
3 Stufen).
Rf = 0,30 (n-Hexan:AcOEt = 1:1).
1H-NMR
(400 MHz, CDCl3) δ: 1,00–1,84 (m, 17H), 2,04 (s, 3H),
2,33–2,56
(m, 4H), 3,25–3,35
(m, 2H), 3,47–3,53
(m, 2H), 3,66–3,69
(m, 2H), 4,38–4,43
(m, 2H), 6,49 (s, 1H), 8,87 (s, 1H).