DE60208366T2

DE60208366T2 - Substituierte azabicyclische einheiten zur krankheitsbehandlung (nikotinische acetylcholinrezeptor-antagonisten)

Info

Publication number: DE60208366T2
Application number: DE60208366T
Authority: DE
Inventors: E. Jon Jacobsen; P. Daniel WALKER; K. Jason MYERS; W. David PIOTROWSKI; E. Vincent GROPPI
Original assignee: Pharmacia and Upjohn Co LLC
Current assignee: Pharmacia and Upjohn Co LLC
Priority date: 2001-04-19
Filing date: 2002-04-18
Publication date: 2006-07-06
Anticipated expiration: 2022-04-19
Also published as: EP1389208A1; US20030055043A1; US6869946B2; PE20021019A1; AR035817A1; ATE314367T1; WO2002085901A1; JP2004526788A; WO2002085901A8; ES2254723T3; DE60208366D1; CA2439960A1; MXPA03009644A; EP1389208B1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Verbindungen, von denen viele neu sind, die zur Behandlung einer Erkrankung oder eines Zustands bei einem Säuger, woran der nicotinerge Acetylcholinrezeptor α7 beteiligt ist, oder zur Behandlung von Erkrankungen, bei denen ein Sensory-Gating-Defizit besteht, bei einem Säuger verwendet werden können.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Nicotinerge Acetylcholinrezeptoren (nAChRs) spielen eine große Rolle bei der Aktivität des Zentralnervensystems (ZNS). Insbesondere ist bekannt, dass sie an Kognition, Lernen, Stimmungen, Emotionen und Neuroprotektion beteiligt sind. Es gibt mehrere Arten von nicotiergen Acetylcholinrezeptoren, und jede scheint eine verschiedene Rolle bei der Regulation der ZNS-Funktion zu haben. Nicotin beeinflusst alle derartigen Rezeptoren und es besitzt eine Vielzahl von Aktivitäten, von denen nicht alle erwünscht sind. Eine der am wenigsten erwünschten Eigenschaften von Nicotin ist dessen Suchtnatur und das niedrige Verhältnis zwischen Wirksamkeit und Sicherheit.
Zelloberflächenrezeptoren sind allgemein hervorragende und validierte Arzneimitteltargets. nAChRs umfassen eine große Familie ligandkontrollierter Ionenkanäle, die neuronale Aktivität und Hirnfunktion steuern. Diese Rezeptoren besitzen ei ne pentamere Struktur. Bei Säugern besteht diese Genfamilie aus neun Alpha- und vier Beta-Untereinheiten, die sich unter Bildung mehrerer Rezeptorsubtypen, die unterschiedliche Pharmakologie besitzen, zusammenlagern. Acetylcholin ist der endogene Regulator aller Subtypen, während Nicotin nichtselektiv alle nAChRs aktiviert.
α7 nAChR ist ein Rezeptorsystem, das sich als schwieriges Ziel für Tests erwies. Natives α7 nAChR kann in den meisten Säugerzelllinien routinemäßig nicht stabil exprimiert werden (Cooper und Millar, Nature, 366(6454), S. 360–4, 1997). Ein weiteres Merkmal, das Funktionstests von α7 nAChR zur Herausforderung macht, ist, dass der Reaktor rasch (100 ms) inaktiviert wird. Diese rasche Inaktivierung beschränkt die Funktionstests, die zur Ermittlung der Kanalaktivität verwendet werden können, stark.
Eisele et al., Nature, 366(6454), S. 479–83 (1993), zeigte, dass ein chimärer Rezeptor, der zwischen der N-terminalen Ligandenbindungsdomäne des α7 nAChR und der porenbildenden C-terminalen Domäne des 5-HT₃-Rezeptors gebildet wurde, in Xenopus-Oocyten gut exprimiert wurde, während er Nicotinagonistenempfindlichkeit beibehielt. Eisele et al. verwendeten den N-Terminus der Vogel(Geflügel)-Form des α7 nAChR-Rezeptors und den C-Terminus der Mausform des 5-HT₃-Gens. Jedoch ist unter physiologischen Bedingungen der α7 nAChR ein Calciumkanal, während der 5-HT₃R ein Natrium- und Kaliumkanal ist. Tatsächlich lehrt Eisele et al., dass der Hühner-α7 nAChR/Maus-5-HT₃R sich ganz anders als der native α7 nAChR verhält, wobei das Porenelement nicht Calcium leitet, sondern tatsächlich durch Calciumionen blockiert wird.
Die WO00/73431 offenbart zwei Bindungstests zur direkten Ermittlung der Affinität und Selektivität von Verbindungen an α7 nAChR und 5-HT₃R. In Kombination können diese Funktions- und Bindungstests zur Identifizierung von Verbindungen verwendet werden, die selektive Agonisten des α7 nAChR sind. Die WO00/73431 berichtet auch Testbedingungen, unter denen der 5-HT₃R zu Calciumleitung gebracht werden kann. Dieser Test kann zum Screening auf Agonistenaktivität an diesem Rezeptor verwendet werden.
Die WO98/47481 offenbart die Verwendung von 5HT₃-Antagonisten zur Förderung der Intestinallavage.
Die US-A-5723103 offenbart N-Azabicyclooctyl-benzolcarboxamide zur Identifizierung von 5HT₃-Rezeptoren und Detektion und Behandlung damit verbundener anomaler Zustände.
Die US-A-4910193 offenbart N-Azabicyclooctyl-indolcarboxamide zur Behandlung von durch Serotonin induzierten gastrointestinalen Störungen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Verbindung der Formel I
Formel I worin m¹ 0 oder 1 ist;
m² 1 oder 2 ist;
R₁ H, Alkyl, halogeniertes Alkyl, substituiertes Alkyl, Cycloalkyl oder Phenyl bedeutet; und
R₂ H, Alkyl, halogeniertes Alkyl, substituiertes Alkyl, Cycloalkyl oder Phenyl bedeutet;
oder ein pharmazeutisch akzeptables Salz derselben zur Herstellung einer pharmazeutischen Zusammensetzung zur Behandlung einer Erkrankung oder eines Zustands, woran der nicotinerge Acetylcholinrezeptor α7 beteiligt ist oder worin ein Sensory-Gating-Defizit besteht, bei einem Säuger verwendet.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung sind neue Verbindungen von der oben definierten Formel I, wobei m² 1 ist, wenn m¹ 0 ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Alkyl ist eine gerad- oder verzweigtkettige Einheit mit 1–6 Kohlenstoffatomen.
Halogeniertes Alkyl ist eine Alkyleinheit mit 1–6 Kohlenstoffatomen mit 1 bis (2n + 1) Substituenten, die unabhängig voneinander aus -F, -Cl, -Br oder -I ausgewählt sind, wobei n die Zahlen der Kohlenstoffatome in der Einheit ist.
Substituiertes Alkyl ist eine Alkyleinheit mit 1–6 Kohlenstoffatomen und mit 0–3 Substituenten, die unabhängig voneinander aus -F, -Cl, -Br oder -I ausgewählt sind, und mit ferner einem Substituenten, der aus -OR₅, -SR₅, -NR₅R₅, -C(O)R₅, -C(O)NR₅R₅, -CN, -NR₅C(O)R₅, -S(O)₂NR₅R₅, -NR₅S(O)₂R₅, -NO₂, Phenyl oder Phenyl mit einem R₁₁-Substituenten und ferner 0–3 Substituenten, die unabhängig voneinander aus -F, -Cl, -Br oder -I ausgewählt sind, ausgewählt ist.
Jedes R₅ ist unabhängig voneinander H, Alkyl, Cycloalkyl, Heterocycloalkyl, mit einem R₆-Substituenten substituiertes Alkyl, mit einem R₆-Substituenten substituiertes Cycloalkyl, mit einem R₆-Substituenten substituiertes Heterocycloalkyl, halogeniertes Alkyl, halogeniertes Cycloalkyl, halogeniertes Heterocycloalkyl, Phenyl oder substituiertes Phenyl.
Cycloalkyl ist eine cyclische Alkyleinheit mit 3–6 Kohlenstoffatomen.
Halogeniertes Cycloalkyl ist eine cyclische Einheit mit 3–6 Kohlenstoffatomen und mit 1–4 Substituenten, die unabhängig voneinander aus -F oder -Cl ausgewählt sind.
Substituiertes Cycloalkyl ist eine cyclische Einheit mit 3–6 Kohlenstoffatomen und mit 0–3 Substituenten, die unabhängig voneinander aus -F, -Cl, -Br oder -I ausgewählt sind, und mit ferner einem Substituenten, der aus -OR₅, -SR₅, -NR₅R₅, -C(O)R₅, -C(O)NR₅R₅, -NR₅C(O)R₅, -S(O)₂NR₅R₅, -NR₅S(O)₂R₅, -NO₂, Phenyl oder Phenyl mit einem Substituenten, der aus R₈ ausgewählt ist und ferner 0–3 Substituenten, die unabhängig voneinander aus -F, -Cl, -Br oder -I ausgewählt sind, ausgewählt ist.
Heterocycloalkyl ist eine cyclische Einheit mit 4–7 Atomen, wobei 1–2 Atome in dem Ring -S-, -N(R₉)- oder -O- sind.
Halogeniertes Heterocycloalkyl ist eine cyclische Einheit mit 4–7 Atomen, wobei 1–2 Atome in dem Ring -S-, -N(R₉)- oder -O- sind, und mit 1–4 Substituenten, die unabhängig voneinander aus -F oder -Cl ausgewählt sind.
Substituiertes Heterocycloalkyl ist eine cyclische Einheit mit 4–7 Atomen, wobei 1–2 Atome in dem Ring -S-, -N(R₉)- oder -O- sind, und mit 0–3 Substituenten, die unabhängig voneinander aus -F oder -Cl ausgewählt sind, und mit ferner einem Substituenten, der aus -OR₅, -SR₅, -NR₅R₅, -C(O)R₅, -C(O)NR₅R₅, -CN, -NR₅C(O)R₅, -S(O)₂NR₅R₅, -NR₅S(O)₂R₅, -NO₂, Phenyl oder Phenyl mit einem Substituenten, der aus R₈ ausgewählt ist und ferner 0–3 Substituenten, die unabhängig voneinander aus -F, -Cl, -Br oder -I ausgewählt sind, ausgewählt ist.
Substituiertes Phenyl ist ein Phenyl mit entweder 1–4 Substituenten, die unabhängig voneinander aus -F, -Cl, -Br oder -I ausgewählt sind, oder mit einem Substituenten, der aus R₁₀ ausgewählt ist, und 0–3 Substituenten, die unabhängig voneinander aus -F, -Cl, -Br oder -I ausgewählt sind.
R₆ ist -OR₇, -SR₇, -NR₇R₇, -C(O)R₇, -C(O)NR₇R₇, -CN, -CF₃, -NR₇C(O)R₇, -S(O)₂NR₇R₇, -NR₇S(O)₂R₇ oder -NO₂.
Jedes R₇ ist unabhängig voneinander -H, Alkyl, Cycloalkyl, Heterocycloalkyl, halogeniertes Alkyl, halogeniertes Cycloalkyl oder halogeniertes Heterocycloalkyl.
R₈ ist Alkyl, Cycloalkyl, Heterocycloalkyl, halogeniertes Alkyl, halogeniertes Cycloalkyl, halogeniertes Heterocycloalkyl, -OR₇, -SR₇, -NR₇R₇, -C(O)R₇, -C(O)NR₇R₇, -CN, -NR₇C(O)R₇, -S(O)₂NR₇R₇, -NR₇S(O)₂R₇, -NO₂, Alkyl, das mit 1–4 Substituenten substituiert ist, die unabhängig voneinander aus -F, -Cl, -Br, -I oder R₆ ausgewählt sind, Cycloalkyl, das mit 1 – 4 Substituenten substituiert ist, die unabhängig voneinander aus -F, -Cl, -Br, -I oder R₆ ausgewählt sind, oder Heterocycloalkyl, das mit 1–4 Substituenten substituiert ist, die unabhängig voneinander aus -F, -Cl, -Br, -I oder R₆ ausgewählt sind.
R₉ ist -H, Alkyl, halogeniertes Alkyl, substituiertes Alkyl, Cycloalkyl, halogeniertes Cycloalkyl, substituiertes Cycloalkyl, Phenyl, -SO₂R₁₁ oder Phenyl mit einem Substituenten, der aus R₁₁ ausgewählt ist und ferner mit 0–3 Substituenten, die unabhängig voneinander aus -F, -Cl, -Br oder I ausgewählt sind.
R₁₀ ist -OR₇, -SR₇, Alkyl, Cycloalkyl, Heterocycloalkyl, halogeniertes Alkyl, halogeniertes Cycloalkyl, halogeniertes Heterocycloalkyl, substituiertes Alkyl, substituiertes Cycloalkyl, substituiertes Heterocycloalkyl, -NR₇R₇, -C(O)R₇, -NO₂, -C(O)NR₇R₇, -CN, -NR₇C(O)R₇, -S(O)₂NR₇R₇ oder -NR₇S(O)₂R₇.
Jedes R₁₁ ist unabhängig voneinander -H, Alkyl, halogeniertes Alkyl, substituiertes Alkyl, Cycloalkyl, halogeniertes Cycloalkyl, substituiertes Cycloalkyl, Heterocycloalkyl, halogeniertes Heterocycloalkyl, substituiertes Heterocycloalkyl, Phenyl oder substituiertes Phenyl.
Eine Gruppe von Verbindungen der Formel I umfasst Verbindungen, worin R₁ H ist. Eine weitere Gruppe von Verbindungen der Formel I umfasst Verbindungen, worin R₁ Alkyl, halogeniertes Alkyl, substituiertes Alkyl, Cycloalkyl oder Phenyl ist. Eine weitere Gruppe von Verbindungen der Formel I umfasst Verbindungen, worin R₂ H ist. Eine weitere Gruppe von Verbindungen der Formel I umfasst Verbindungen, worin R₂ Alkyl, halogeniertes Alkyl, substituiertes Alkyl, Cycloalkyl oder Phenyl ist.
Eine weitere Gruppe von Verbindungen der Formel I umfasst Verbindungen, worin m¹ 0 ist und m² 2 ist, wobei ein Chinuclidinring erhalten wird:
Wenn m¹ 0 ist, ist kein R₁ vorhanden.
Eine weitere Gruppe von Verbindungen der Formel I umfasst Verbindungen, worin m¹ 0 ist und m² 2 ist und der C3-Kohlenstoff des Chinuclidins die R-Konfiguration besitzt:
Eine weitere Gruppe von Verbindungen der Formel I umfasst Verbindungen, worin m¹ 0 ist und m² 1 ist unter Bildung von
Eine weitere Gruppe von Verbindungen der Formel I umfasst Verbindungen, worin m¹ 1 ist und m² 1 ist unter Bildung von
Eine weitere Gruppe von Verbindungen der Formel I umfasst Verbindungen, worin m¹ 1 ist und m² 1 ist unter Bildung von
Eine weitere Gruppe von Verbindungen der Formel I umfasst Verbindungen, worin m¹ 1 ist und m² 1 ist unter Bildung von
Eine weitere Gruppe von Verbindungen der Formel I umfasst Verbindungen, worin m¹ 1 ist und m² 1 ist unter Bildung von
Eine weitere Gruppe von Verbindungen der Formel I umfasst Verbindungen, worin m¹ 1 ist und m² 2 ist unter Bildung von
Eine weitere Gruppe von Verbindungen der Formel I umfasst Verbindungen, worin m¹ 1 ist und m² 2 ist unter Bildung von
Eine weitere Gruppe von Verbindungen der Formel I umfasst Verbindungen, worin m¹ 1 ist und m² 2 ist unter Bildung von
Eine weitere Gruppe von Verbindungen der Formel I umfasst Verbindungen, worin m¹ 1 ist und m² 2 ist unter Bildung von
Die Verbindungen der vorliegenden Erfindung mit dem Chinuclidinring (m¹ ist 0 und m² ist 2) besitzen ein optisch aktives Zentrum. Die Erfindung umfasst die Verwendung einer Verbindung, die im wesentlichen das 3R-Isomer und im wesentlichen frei von dem 3S-Isomer am Chinuclidinring ist. Vorzugsweise werden stereoselektive Synthesen durchgeführt und/oder das Reaktionsprodukt entsprechenden Reingungsstufen unterzogen, um im wesentlich optisch reine Materialien herzustellen. Geeignete stereoselektive Syntheseverfahren zur Herstellung optisch reiner Materialien sind einschlägig bekannt, wie auch Verfahren zur Reinigung racemischer Gemische zu optisch reinen Fraktionen.
Die Verbindungen der Formel I besitzen optisch aktive Zentren am [2.2.1]-Azabicyclusring (m¹ ist 0 und m² ist 1) an C3 und C4, wenn R₂ H ist. Der Umfang dieser Erfindung umfasst die getrennten Stereoisomere der Formel I, die endo-4S, endo-4R, exo-4S, exo-4R sind:
Das endo-Isomer ist das Isomer, bei dem der Nichtwasserstoffsubstituent an C3 der [2.2.1]-Azabicyclusverbindung in Richtung der größeren der zwei übrigen Brücken steht. Das exo-Isomer ist das Isomer, bei dem der Nichtwasserstoffsubstituent an C3 der [2.2.1]-Azabicyclusverbindung in Richtung der kleineren der zwei übrigen Brücken steht. Es gibt daher vier getrennte Isomere: exo-4(R), exo-4(S), endo-4(R) und endo-4(S).
Die Verbindungen der Formel I besitzen optisch aktive Zentren am [3.2.1]-Azabicyclusring an C3 und C5 (m¹ ist 1 und m² ist 1), wenn R₂ H ist. Der Umfang dieser Erfindung umfasst die getrennten Stereoisomere der Formel I, die endo-3S,5R, endo-3R,5S, exo-3R,5R, exo-3S,5S sind:
Die Verbindungen der Formel I besitzen optisch aktive Zentren am [3.2.2]-Azabicyclusring mit einem Zentrum an C3, wenn R₂ H ist. Der Umfang dieser Erfindung umfasst die getrennten Stereoisomere der Formel I, die 3(S) und 3(R) sind:
Die Verbindungen der vorliegenden Erfindung mit der oben spezifizierten Stereochemie besitzen unterschiedliche Aktvitätsgrade, und für einen gegebenen Satz von Werten für die variablen Substituenten kann ein Isomer gegenüber den anderen Isomer bevorzugt sein. Obwohl es günstig ist, wenn die stereochemische Reinheit möglichst hoch ist, ist absolute Reinheit nicht erforderlich. Diese Erfindung umfasst racemische Gemische und Zusammensetzungen variierender Grade stereochemischer Reinheit, wenn R₂ H ist und wenn R₂ von H verschieden ist. Vorzugsweise werden stereoselektive Synthesen durchgeführt und/oder das Reaktionsprodukt geeigneten Reinigungsstufen unterzogen, um im wesentlichen optisch reine Materialien herzustellen. Geeignete stereoselektive Syntheseverfahren zur Herstellung optisch reiner Materialien sowie Verfahren zur Reinigung racemischer Gemische zu optisch reinen Fraktionen sind einschlägig bekannt.
Dem Fachmann üblicher Erfahrung bekannte Abkürzungen können verwendet werden (beispielsweise "Ph" für Phenyl, "Me" für Methyl, "Et" für Ethyl, "h" oder "hr" für Stunde oder Stunden, "min" für Minute oder Minuten und "rt" or "RT" für Raumtemperatur).
Alle Temperaturen sind Grad Celsius.
Raumtemperatur liegt im Bereich von 15–25°C.

AchR: bezeichnet den Acetylcholinrezeptor.
nAChR: bezeichnet den nicotinergen Acetylcholinrezeptor. 5HT₃R bezeichnet den Serotonin-Typ-3-Rezeptor.
α-btx: bezeichnet α-Bungarotoxin.
FLIPR: bezeichnet eine von Molecular Devices, Inc. vertriebene Vorrichtung, die zur präzisen Messung der Zellfluoreszenz in einem Hochdurchsatzvollzellentest gestaltet ist (Schroeder et al., J. Biomolecular Screening, 1(2), S. 75–80, 1996).
TMS: bezeichnet Tetramethylsilan.
MLA: bezeichnet Methyllycaconitin.
Ether: bezeichnet Diethylether.
HPLC: bezeichnet Hochdruckflüssigchromatographie.
MeOH: bezeichnet Methanol.
EtOH: bezeichnet Ethanol.
IPA: bezeichnet Isopropylalkohol.
THF: bezeichnet Tetrahydrofuran.
DMSO: bezeichnet Dimethylsulfoxid.
DMF: bezeichnet Dimethylformamid.
EtOAc: bezeichnet Ethylacetat.
TMS: bezeichnet Tetramethylsilan.
TEA: bezeichnet Triethylamin.
DIEA: bezeichnet N,N-Diisopropylethylamin.
HATU: bezeichnet O-(7-Azabenzotriazol-1-yl)-N,N,N',N'-tetramethyluroniumhexafluorphosphat.
DPPA: bezeichnet Diphenylphosphorylazid.
Halogen: bedeutet F, Cl, Br oder I.

Der Kohlenstoffatomgehalt verschiedener kohlenwasserstoffhaltiger Einheiten wird durch ein Präfix angegeben, das die minimale und maximale Zahl der Kohlenstoffatome in der Einheit bezeichnet, d.h. das Präfix C_i-j gibt eine Einheit mit der ganzen Zahl "i" bis einschließlich der ganzen Zahl "j" Kohlenstoffatomen an. Daher bezeichnet beispielsweise C_1-6-Alkyl Alkyl mit einem bis sechs Kohlenstoffatomen.

Säuger: bezeichnet humane und andere Säuger.

Die Verbindung der vorliegenden Erfindung kann in der Form von pharmazeutisch akzeptablen Salzen sein. Der Ausdruck "pharmazeutisch akzeptable Salze" bezeichnet Salze, die aus pharmazeutisch akzeptablen nicht-toxischen Basen, die anorganische Basen und organische Basen umfassen, hergestellt wurden, und Salze, die aus anorganischen Säuren und organischen Säuren hergestellt wurden. Von anorganischen Basen abgeleitete Salze umfassen Aluminium, Ammonium, Calcium, Eisen(III), Eisen(II), Lithium, Magnesium, Kalium, Natrium, Zink und dergleichen. Von pharmazeutisch akzeptablen organischen nicht-toxischen Basen abgeleitete Salze umfassen Salze von primären, sekundären und tertiären Aminen, substituierten Aminen, die natürlich vorkommende substituierte Amine umfassen, cyclischen Aminen, wie Arginin, Betain, Coffein, Cholin, N,N-Dibenzylethylendiamin, Diethylamin, 2-Diethylaminoethanol, 2-Dimethylaminoethanol, Ethanolamin, Ethylendiamin, N-Ethylmorpholin, N-Ethylpiperidin, Glucamin, Glucosamin, Histidin, Hydrabamin, Isopropylamin, Lysin, Methylglucamin, Morpholin, Piperazin, Piperidin, Polyaminharzen, Procain, Purinen, Theobromin, Triethylamin, Trimethylamin, Tripropylamin und dergleichen. Von anorganischen Säuren abgeleitete Salze umfassen Salze von Salzsäure, Bromwasserstoffsäure, Iodwasserstoffsäure, Schwefelsäure, Phosphorsäure, phosporiger Säure und dergleichen. Von pharmazeutisch akzeptablen organischen nicht-toxischen Säuren abgeleitete Salze umfassen Salze von C_1-6-Alkylcarbonsäuren, Dicarbonsäuren und Tricarbonsäuren, wie Essigsäure, Propionsäure, Fumarsäure, Bernsteinsäure, Weinsäure, Maleinsäure, Adipinsäure und Citronensäure, und Aryl- und Alkylsulfonsäuren, wie Toluolsulfonsäuren und dergleichen.
Der hier angegebene Ausdruck "wirksame Menge" einer Verbindung bedeutet eine nicht-toxische, jedoch ausreichende Menge der Verbindung, um die gewünschte Wirkung zu ergeben. Wie im folgenden angegeben, variiert die exakte erforderliche Menge von Subjekt zu Subjekt in Abhängigkeit von der Art, dem Alter und dem allgemeinen Zustand des Subjekts, der Schwere der behandelten Erkrankung, der speziellen verwendeten Verbindung(en), dem Verabreichungsmodus und dergleichen. Daher ist es nicht möglich, eine exakte "wirksame Menge" anzugeben. Jedoch kann eine passende wirksame Menge durch den Fachmann üblicher Erfahrung unter Verwendung von nur Routineversuchen bestimmt werden.
Die Menge einer therapeutisch wirksamen Verbindung, die verabreicht wird, und der Dosierungszeitplan zur Behandlung eines Erkrankungszustands mit der Verbindung und/oder Zusammensetzung dieser Erfindung hängen von einer Vielzahl von Faktoren ab, die das Alter, Gewicht, Geschlecht und den medizinischen Zustand des Subjekts, die Schwere der Erkrankung, den Weg und die Häufigkeit der Verabreichung und die spezielle verwendete Verbindung(en) umfassen, und können daher in breitem Umfang variieren. Die Zusammensetzungen können bekannte Träger und Streckmittel zusätzlich zu einer therapeutisch wirksamen Menge von Verbindungen der Formel I enthalten. Die pharmazeutischen Zusammensetzungen können einen Wirkstoff im Bereich von etwa 0,001 bis 100 mg/kg/Tag für einen Erwachsenen, vorzugsweise im Bereich von etwa 0,1 bis 50 mg/kg/Tag für einen Erwachsenen enthalten. Eine Gesamttagesdosis von etwa 1 bis 1000 mg Wirkstoff kann für einen Erwachsenen passend sein. Die Tagesdosis kann in einer bis vier Dosen pro Tag verabreicht werden.
Zusätzlich zu der Verbindung der vorliegenden Erfindung kann die Zusammensetzung zur therapeutischen Verwendung auch ein oder mehrere nicht-toxische, pharmazeutisch akzeptable Trägermaterialien oder Streckmittel umfassen. Der Ausdruck "Träger"material oder "Streckmittel" bedeutet eine Substanz, die nicht selbst ein Therapeutikum ist, die als Träger und/oder Verdünnungsmittel und/oder Adjuvans oder Vehikel zur Abgabe eines Therapeutikums an ein Subjekt verwendet wird oder einer pharmazeutischen Zusammensetzung zur Verbesserung von deren Handhabungs- oder Lagerungseigenschaften oder zur Ermöglichung oder Erleichterung der Bildung einer Dosiseinheit der Zusammensetzung zu einem diskreten Gegenstand, wie einer Kapsel oder Tablette, die zur oralen Verabreichung geeignet sind, gegeben wird. Streckmittel können, als Erläuterung und nicht als Beschränkung, Verdünnungsmittel, den Zerfall fördernde Mittel, Bindemittel, Klebemittel, Befeuchtungsmittel, Polymere, Schmiermittel, Gleitmittel, zur Maskierung eines unangenehmen Geschmacks oder Geruchs oder Wirkung gegen diese zugesetzte Substanzen, Aromastoffe, Farbstoffe, Duftstoffe und Substanzen, die zur Verbesserung des Aussehens der Zusammensetzung zugesetzt werden, umfassen. Akzeptable Streckmittel umfassen Lactose, Saccharose, Stärkepulver, Celluloseester von Alkansäuren, Cellulosealkylester, Talkum, Stearinsäure, Magnesiumstearat, Magnesionoxid, Natrium- und Calciumsalze von Phosphor- und Schwefelsäuren, Gelatine, Akaziengummi, Natriumalginat, Polyvinylpyrrolidon und/oder Polyvinylalkohol, und dann erfolgt eine Tablettierung oder Verkapselung zur geeigneten Verabreichung. Derartige Kapseln oder Tabletten können eine Formulierung mit gesteuerter Freisetzung, die in einer Dispersion einer aktiven Verbindung in Hydroxy propylmethylcellulose oder durch andere dem Fachmann bekannte Verfahren bereitgestellt werden kann, enthalten. Zur oralen Verabreichung kann die pharmazeutische Zusammensetzung in der Form von beispielsweise einer Tablette, Kapsel, Suspension oder Flüssigkeit sein. Falls gewünscht, können andere Wirkstoffe in der Zusammensetzung eingearbeitet sein.
Zusätzlich zur oralen Dosierung, die oben angegeben ist, können die Zusammensetzungen der vorliegenden Erfindung auf jedem geeigneten Weg in der Form einer für einen derartigen Weg angepassten pharmazeutischen Zusammensetzung und in einer geplanten Behandlung wirksamen Dosis verabreicht werden. Die Zusammensetzungen können beispielsweise parenteral, beispielsweise intravaskulär, intraperitoneal, subkutan oder intramuskulär, verabreicht werden. Zur parenteralen Verabreichung kann eine Kochsalzlösung, Dextroselösung oder Wasser als geeigneter Träger verwendet werden. Formulierungen zur parenteralen Verabreichung können in der Form von wässrigen oder nicht-wässrigen isotonischen sterilen Injektionslösungen oder -suspensionen sein. Diese Lösungen und Suspensionen können aus sterilen Pulvern oder Granulaten mit einem oder mehreren der Träger oder Verdünnungsmittel, die zur Verwendung in den Formulierungen zur oralen Verabreichung genannt wurden, hergestellt werden. Die Verbindungen können in Wasser, Polyethylenglykol, Propylenglykol, Ethanol, Maisöl, Baumwollsaatöl, Erdnussöl, Sesamöl, Benzylalkohol, Natriumchlorid und/oder verschiedenen Puffern gelöst sein. Andere Adjuvanzien und Verabreichungsmodi sind auf dem pharmazeutischen Gebiet in breitem Umfang bekannt.
Der Serotonin-Typ-3-Rezeptor (5HT₃R) ist ein Mitglied einer Superfamilie von ligandkontrollierten Ionenkanälen, die den Muskel- und neuronalen nAChR, den Glycinrezeptor und den γ-Aminobuttersäure-Typ-A-Rezeptor umfasst. Wie die anderen Mitglieder dieser Rezeptorsuperfamilie folgt der 5HT₃R in hohem Grad α7 nAChR, doch sind die zwei ligandkontrollierten Ionenkanäle funktional sehr unterschiedlich. Beispielsweise wird α7 nAChR rasch inaktiviert, es ist für Calcium hoch durchlässig und es wird durch Acetylcholin und Nicotin aktiviert. Andererseits wird 5HT₃R langsam inaktiviert, es ist für Calcium relativ undurchlässig und es wird durch Serotonin aktiviert. Diese Experimente legen nahe, dass die Proteine α7 nAChR und 5HT₃R einen gewissen Homologiegrad aufweisen, jedoch sehr unterschiedlich funktionieren. Tatsächlich ist die Pharmakologie der Kanäle sehr unterschiedlich. Beispielsweise hat Ondansetron, ein hoch selektiver 5HT₃R-Antagonist, an dem α7 nAChR geringe Aktivität. Das umgekehrte gilt ebenfalls. Beispielsweise hat GTS-21, ein hoch selektiver α7 nAChR-Agonist, an dem 5HT₃R geringe Aktivität.
α7 nAChR ist ein ligandkontrollierter Ca⁺⁺-Kanal, der durch ein Homopentamer von α7-Untereinheiten gebildet wird. Frühere Untersuchungen zeigten, dass α7-Bungarotoxin (α-btx) selektiv an diesem Homopentameren, einem α7 nAChR-Subtyp, bindet und dass α7 nAChR eine Bindungsstelle hoher Affinität für sowohl α-btx als auch Methyllycaconitin (MLA) hat. α7 nAChR wird in hohen Mengen im Hippocampus, ventralen Tegmentumbereich und in aufsteigenden cholinergen Vorsprüngen vom Nucleus basilis zu Thalamokortexbereichen exprimiert. α7 nAChR-Agonisten erhöhen die Neurotransmitterfreisetzung und erhöhen Wahrnehmung, Wachsamkeit, Aufmerksamkeit, Lernfähigkeit und Gedächtnis.
Daten von pharmakologischen Untersuchungen bei Menschen und Tieren belegen, dass nicotinerge cholinerge neuronale Wege viele wichtige Aspekte der kognitiven Funktion, die Aufmerksamkeit, Lernfähigkeit und Gedächtnis umfassen, kontrollieren (E. D. Levin, Psychopharmacology, 108: 417–31, 1992; E. D. Levin und B. B. Simon, Psychopharmacology, 138–217–30, 1998). Beispielsweise ist bekannt, dass Nicotin Wahrnehmung und Auf merksamkeit bei Menschen erhöht. ABT-418, eine Verbindung, die α4β2 und α7 nAChR aktiviert, verbessert Wahrnehmung und Aufmerksamkeit bei klinischen Untersuchungen von Alzheimer-Krankheit und Aufmerksamkeitdefizitstörungen (A. Potter et al., Psychopharmacology (Berl)., 142(4): 334–42, März 1999; T. E. Wilens et al., Am. J. Psychiatry, 156(12): 1931–7, Dezember 1999). Es ist auch klar, dass Nicotin und selektive, jedoch schwache α7 nAChR-Agonisten Wahrnehmung und Aufmerksamkeit bei Nagetieren und nicht-humanen Primaten erhöhen.
Schizophrenie ist eine komplexe multifaktorelle Krankheit, die durch genetische und nicht-genetische Risikofaktoren verursacht ist, die eine Konstellation positiver und negativer Symptome hervorrufen. Die positiven Symptome umfassen Wahnvorstellungen und Halluzinationen und die negativen Symptome umfassen Defizite hinsichtlich Affekt, Aufmerksamkeit, Wahrnehmung und Informationsverarbeitung. Kein einzelnes biologisches Element wurde als dominanter pathogener Faktor bei dieser Erkrankung festgestellt. Tatsächlich ist es wahrscheinlich, dass Schizophrenie ein Syndrom ist, das durch die Kombination vieler Risikofaktoren niedriger Penetranz hervorgerufen wird. Pharmakologische Untersuchungen belegten, dass Dopaminrezeptorantagonisten bei der Behandlung der offensichtlichen psychotischen Merkmale (positiven Symptome) von Schizophrenie, wie Halluzinationen und Wahnvorstellungen, wirksam sind. Clozapin, ein "atypisches" Antipsychotikum, ist neuartig, da es bei der Behandlung von sowohl der positiven als auch einigen der negativen Symptome dieser Erkrankung wirksam ist. Die Verwendbarkeit von Clozapin als Arzneimittel ist stark beschränkt, da die fortgesetzte Verwendung zu einem erhöhen Risiko von Agranulocytose und Krampfanfällen führt. Kein anderes Antipsychotikum ist bei der Behandlung der negativen Symptome von Schizophrenie wirksam. Dies ist von Bedeutung, da die Wiederherstellung der kognitiven Funktion das beste Vorhersagemittel eines erfolgreichen klinischen und funktionalen Ergebnisses von Schizophreniepatienten ist (M. F. Green, Am. J. Psychiatry, 153: 321–30, 1996). Des weiteren ist klar, dass bessere Arzneimittel zur Behandlung der kognitiven Störungen von Schizophrenie nötig sind, um einen besseren Zustand der mentalen Gesundheit für Patienten mit dieser Störung wieder herzustellen.
Ein Aspekt des kognitiven Defizits von Schizophrenie kann unter Verwendung des Hörereignis-bezogenen Potential (P50)-Tests von Sensory-Gating ermittelt werden. Bei diesem Test werden Elektroenzephalographie (EEG)-Aufzeichnungen der neuronalen Aktivität des Hippokampus zur Ermittlung der Reaktion eines Subjekts auf eine Reihe von "Klick"-Geräuschen ermittelt (L. E. Adler et al., Biol. Psychiatry, 46: 8–18, 1999). Normale Individuen reagieren auf das erste Klicken in höherem Grade als auf das zweite Klicken. Allgemein reagieren schizophrene und schizotypische Patienten auf beide Klickgeräusche nahezu gleich (C. M. Cullum et al., Schizophr. Res., 10: 131–41, 1993). Diese Daten spiegeln die Unfähigkeit eines Schizophrenen, unwichtige Informationen zu "filtern" oder zu ignorieren, wider. Das Sensory-Gating-Defizit scheint eines der pathologischen Schlüsselmerkmale dieser Erkrankung zu sein (K. S. Cadenhead et al., Am. J. Psychiatry, 157: 55–9, 2000). Mehrere Untersuchungen zeigen, dass Nicotin das sensorische Defizit von Schizophrenie normalisiert (L. E. Adler et al., Am. J. Psychiatry, 150: 1856–61, 1993). Pharmakologische Untersuchungen zeigen, dass die Wirkung von Nicotin auf Sensory-Gating über den α7 nAChR erfolgt (L. E. Adler et al., Schizophr. Bull., 24: 189–202, 1998). Tatsächlich zeigen die biochemischen Daten, dass Schizophrene im Hippokampus 50 weniger α7 nAChR-Rezeptoren aufweisen, wodurch eine vernünftige Erklärung für den partiellen Verlust der α7 nAChR-Funktionalität erhalten wird (R. Freedman et al., Biol. Psychiatry, 38: 22–33, 1995). Interessanterweise zeigen genetische Daten, dass eine Polymorphie in der Promotorregion des α7 nAChR-Gens stark mit dem Sensory-Gating-Defizit bei Schizophrenie in Verbindung steht (R. Freedman et al., Proc. Nat'l. Acad. Sci. USA, 94(2): 587–92, 1997; M. Myles-Worsley et al., Am. J. Med. Genet. 88(5): 544–50, 1999). Bisher wurde keine Mutation in der kodierenden Region des α7 nAChR identifiziert. Daher exprimieren Schizophrene den gleichen α7 nAChR wie Nicht-Schizophrene.
Selektive α7 nAChR-Agonisten können unter Verwendung eines Funktionstests an FLIPR gefunden werden (s. WO 00/73431 A2). FLIPR ist so gestaltet, dass das Fluoreszenzsignal von jeder Vertiefung einer 96- oder 384-Vertiefungen-Platte zweimal pro Sekunde während bis zu 30 min abgelesen werden kann. Dieser Test kann zur genauen Ermittlung der funktionalen Pharmakologie von α7 nAChR und 5HT₃R verwendet werden. Zur Durchführung eines derartigen Tests werden Zelllinien, die funktionale Formen des α7 nAChR unter Verwendung des α7/5-HT₃-Kanals exprimieren, als Arzneimitteltarget und Zelllinien, die funktionalen 5HT₃R exprimieren, verwendet. In beiden Fällen wird der ligandkontrollierte Ionenkanal in SH-EP1-Zellen exprimiert. Beide Ionenkanäle können in dem entsprechenden FLIPR-Test ein robustes Signal hervorrufen.
Die Verbindung der vorliegenden Erfindung ist ein α7 nAChR-Rgonist und kann zur Behandlung einer breiten Vielzahl von Erkrankungen verwendet werden. Beispielsweise kann sie zur Behandlung einer Erkrankung oder eines Zustands bei einem Säuger, an der bzw. dem der nicotinerge Acetylcholinrezeptor α7 beteiligt ist, und zur Behandlung von Erkrankungen, bei denen ein Sensory-Gating-Defizit besteht, bei einem Säuger verwendet werden, die die Verabreichung einer therapeutisch wirksamen Menge der Verbindung oder eines pharmazeutisch akzeptablen Salzes derselben an einen Säuger umfasst.
Schließlich kann die Verbindung der vorliegenden Erfindung in einer Kombinationstherapie mit typischen und atypischen Antipsychotika verwendet werden. Eine derartige Kombinationstherapie senkt die wirksame Dosis des Antipsychotikums und verringert dadurch die Nebenwirkungen des Antipsychotikums. Einige typische Antipsychotika, die in der Praxis der Erfindung verwendet werden können, umfassen Haldol. Einige atypische Antipsychotika umfassen Ziprasidon, Olanzapin, Resperidon und Quetiapin.
Verbindungen der Formel I können wie in Reaktionsschema 1 gezeigt hergestellt werden. Die Schlüsselstufe bei der Herstellung dieser Klasse von Verbindungen ist die Kopplung einer Azabicycluseinheit mit dem erforderlichen Säurechlorid (Lv = Cl), gemischten Anhydrid (beispielsweise Lv = Diphenylphosphoryl, Bis(2-oxo-3-oxazolidinyl)phosphinyl oder Acyloxy der allgemeinen Formel O-C(O)-R_Lv, wobei R_Lv Phenyl oder tert.-Butyl umfasst) oder der erforderlichen Carbonsäure (Lv = OH) in Gegenwart eines Aktivierungsreagens. Geeignete Aktivierungsreagenzien sind einschlägig bekannt, s. beispielsweise Y. Kiso, H. Yajima, "Peptides", S. 39–91, San Diego, CA, Academic Press (1995), und sie umfassen, ohne hierauf beschränkt zu sein, Mittel wie Carbodiimide, Phosphonium- und Uroniumsalze (wie HATU).
Reaktionsschema 1
Allgemein wird die Säure unter Verwendung von HATU aktiviert oder unter Verwendung von DPPA in das Acylazid umgewandelt. Das entsprechende Amin (worin m¹ 0 ist und m² 1 oder 2 ist, oder m¹ 1 ist und m² 2 ist) wird mit TEA umgesetzt und zu einer Lösung des entsprechenden Anhydrids oder Azids gegeben, wobei die gewünschten Endverbindungen erhalten werden.
Jedoch wird für m¹ gleich 1 und m² gleich 1 die Säure in ein gemischtes Anhydrid durch eine Behandlung mit Bis (2-oxo-3-oxazolidinyl)phosphinchlorid in Gegenwart von TEA mit CH₂Cl₂ oder CHCl₃ als Lösemittel umgewandelt. Die gebildete Anhydridlösung wird direkt mit 1-Azabicyclo[3.2.1]octan-3-amin umgesetzt, das pur oder unter Verwendung von DMF oder wässrigem DMF als Lösemittel zugesetzt wird. In einigen Fällen kann der Ester (Lv gleich OMe oder OEt) direkt mit dem Amin in refluxierendem Methanol oder Ethanol unter Bildung der Verbindungen der Formel I umgesetzt werden.
Dem Fachmann ist klar, dass die für die Umsetzung des unsubstituierten 3-Aminochinuclidins (R₂ = H) beschriebenen Verfahren in gleicher Weise für substituierte Verbindungen (R₂ ≠ H) verwendbar sind. Derartige Verbindungen können durch Reduktion des Oxims des entsprechendn 3-Chinuclidinons hergestellt werden (s. J. Labelled Compds. Radiopharm., 53–60 (1995) und J. Med. Chem. 988–995 (1998)). Die Oxime können durch Behandlung der 3-Chinuclidinone mit Hydroxylaminhydrochlorid in Gegenwart einer Base hergestellt werden. Die 3-Chinuclidinone, worin R₂ = substituiertes Alkyl, Cycloalkyl, substituiertes Benzyl, können durch bekannte Verfahren hergestellt werden (s. Tet. Lett. 1015–1018 (1972), J. Am. Chem. Soc. 1278–1291 (1994), J. Am. Chem. Soc. 4548–4552 (1989), Tetrahedron, 1139–1146 (2000)). Die 3-Chinuclidinone, worin R₂ = Aryl, können durch Palladium-katalysierte Arylierung gemäß der Beschreibung in J. Am. Chem. Soc. 1473–1478 (1999) und J. Am. Chem. Soc. 1360–1370 (2000) hergestellt werden.
Dem Fachmann ist auch klar, dass die für die Umsetzung des unsubstituierten 3-Amino-1-azabicyclo[2.2.1]heptan (R₂ = H) beschriebenen Verfahren in gleicher Weise für substituierte Verbindungen (R₂ ≠ H) verwendbar sind. Derartige Verbindungen können gemäß der Beschreibung in Tetrahedron (1997), 53, S. 11121, hergestellt werden.
Dem Fachmann ist auch klar, dass die für die Umsetzung des unsubstituierten 1-Azabicyclo[3.2.1]octan-3-amin oder 1-Azabicyclo[3.2.2]nonan-3-amin (R₂ = H) beschriebenen Verfahren in gleicher Weise für substituierte Verbindungen (R₂ ≠ H) verwendbar sind. Der R₂-Substituent kann, wie dem Fachmann bekannt ist, durch Standardalkylierungschemie eingeführt werden. Die Exposition von 1-Azabicyclo[3.2.1]octan-3-on oder 1-Azabicyclo[3.2.2]nonan-3-on mit einer gehinderten Base, wie LDA (Lithiumdiisopropylamid), in einem Lösemittel, wie THF oder Ether, zwischen 0°C und –78°C und die anschließende Zugabe eines Alkylierungsmittels (R₂Lv, worin Lv = Cl, Br, I, OTs und dergleichen) ergeben nach dem Erwärmen auf etwa 0°C bis Raumtemperatur und anschließende wässrige Aufarbeitung die gewünschte Verbindung als Isomerengemisch. Chromatographische Trennung (Flash, HPLC oder chirale HPLC) ergibt die gewünschten gereinigten alkylierten Ketone. Davon ausgehend ergeben die Bildung des Oxims und die anschließende Reduktion die gewünschten endo- oder exo-Isomere.
Beispiel 1(a) Chinuclidinring (m¹ ist 0 und m² ist 2):
Die Herstellung der Verbindung der vorliegenden Erfindung für den Chinuclidinring ist aus der Literatur bekannt, s. beispielsweise US-Patent 4 017 580 oder US-Patent 4 206 246.
Beispiel 1 (b) 4-Chlor-N-[2-methyl-1-azabicyclo[2.2.2]oct-3-yl]benzamid-4-methylbenzolsulfonat:
Herstellung von 2-Methylchinuclidin-3-on.
Ein Gemisch aus 2-Methylen-3-chinuclidinondihydrathydrochlorid (27,18 g, 0,1296 mol, 1 Äq.) und K₂CO₃ (86,0 g, 0,6213 mol, 4,8 Äq.) wird in 130 ml Wasser und 250 ml CH₂Cl₂ gelöst und kräftig gerührt. Nach 3 Tagen werden die Schichten getrennt und die wässrige Schicht mit CH₂Cl₂ extrahiert. Die vereinigten organischen Schichten werden getrocknet (MgSO₄), filtriert und eingeengt, wobei 17,8 g (100%) 2-Methylenchinuclidin-3-on als gelbes Öl erhalten werden.
MS (ESI) für C₈H₁₁NO m/z 138,1 (M⁺).
Herstellung von 2-Methylchinuclidin-3-on.
2-Methylenchinuclidin-3-on (17,8 g, 0,1296 mol, 1 Äq.) wird in 40 ml Methanol in einer Parr-Hydrierungsflasche gelöst. Eine THF-Aufschlämmung von 10% Pd/C (0,57 g) wird zugegeben. Das Gemisch wird 45 min mit 45 psi hydriert, wobei nach Bedarf nachgeladen wird. Das Gemisch wird über einen Celitepfropfen filtriert. Das Celite wird mit Methanol im Überschuss gewaschen. Die Lösung wird eingeengt, wobei ein Feststoff und ein gelbes Öl erhalten werden. Das Gemisch wird in Ether aufgenommen, filtriert und eingeengt, wobei 16,2 g (90%) 2-Methylchinuclidin-3-on erhalten werden.
MS (ESI) für C₈H₁₃NO m/z 140,2 (M⁺).
Herstellung von (3E/Z)-2-Methyl-1-azabicyclo[2.2.2]octan-3-on-oximhydrochlorid.
2-Methylchinuclidin-3-on (39,59 g, 0,2844 mol, 1 Äq.) und Hydroxylaminhydrochlorid (20,0 g, 0,2878 mol, 1,0 Äq.) werden in 170 ml absolutem EtOH gelöst. Das Gemisch wird unter Refluxieren erhitzt, bis sich eine klare Lösung entwickelt (etwa 20 min), wonach sich unmittelbar ein weißer Niederschlag bildet. Das Reaktionsgemisch wird gekühlt und über Nacht stehengelassen. Das Gemisch wird in einem Eisbad gekühlt, die Feststoffe werden abfiltriert und getrocknet (Wasserstrahlvakuum), wobei 46,4 g (3E/Z)-2-Methyl-1-azabicyclo[2.2.2]octan-3-on-oximhydrochlorid erhalten werden. Eine zweite Charge von 2,4 g wird ebenfalls erhalten. Gesamtausbeute 48,8 g (90%). Das 2-Methyl-1-azabicyclo[2.2.2]octan-3-on-oximhydrochlorid ist ein 4:1-Gemisch von Oximisomeren.
MS (ESI) für C₈H₁₄N₂O m/z 154,8 (M⁺).
Partielles ¹H-NMR (400 MHz, DMSO) δ 4,39 (0,2H), 4,29 (0,8H), 1,57 (0,64H), 1,47 (2,4H).
Herstellung von trans-2-Methyl-1-azabicyclo[2.2.2]octan-3-amindihydrochlorid.
Eine Lösung von Natrium-n-propoxid (hergestellt aus 5,5 g Natrium (0,24 mol) und 100 ml n-Propanol) wird tropfenweise zu einer Suspension von 2-Methyl-1-azabicyclo[2.2.2]octan-3-on-oximhydrochlorid (45,8 g, 0,24 mol, 1 Äq.) in 150 ml n-Propanol gegeben. Nach der Beendigung der Zugabe wird 250 ml n-Propanol zugegeben und das Gemisch unter Refluxieren erhitzt. Natrium (55,2 g, 2,40 mol, 10 Äq.) wird in Portionen zu dem refluxierenden Gemisch gegeben. Das Gemisch wird über Nacht unter Refluxieren erhitzt. Nach etwa 14 h wird das Gemisch gekühlt, mit Wasser versetzt und die Schichten werden getrennt. Die n-Propanolschicht wird mit Kochsalzlösung gewa schen und getrocknet (MgSO₄). Die vereinigtren wässrigen Schichten werden mit CHCl₃ extrahiert und getrocknet (MgSO₄). Die vereinigten getrockneten organischen Schichten werden mit etwa 70 ml konzentrierter HCl behandelt. Das Lösemittel wird unter Vakuum entfernt. Absolutes EtOH wird zugegeben und das Lösemittel wird entfernt. Die Folge wird 2- bis 3-mal mit frischem EtOH wiederholt, bis sich ein weißer Feststoff bildet. Absolutes EtOH wird zugegeben, die Feststoffe werden abfiltriert und getrocknet (Vakuumofen, etwa 60°C), wobei 36,5 g trans-3-Amino-2-methylchinuclidindihydrochlorid erhalten werden. MS (ESI) für C₈H₁₆N₂ m/z 141,3 (M⁺). Weiteres Material wird aus der Mutterlauge erhalten: 7,8 g (2. Charge) und 1,5 g (3. Charge), beide als trans/cis-Isomerengemisch.
Herstellung von 4-Chlor-N-[(2S,3R)-2-methyl-1-azabicyclo[2.2.2]oct-3-yl]benzamid.
4-Chlorbenzoesäue (26,3 g, 0,1681 mol, 1,1 Äq.) und TEA (106 ml, 0,764 mol, 5 Äq.) werden in 300 ml THF gelöst. Di-phenylphosphorylchlorid (32,0 ml, 0,168 mol, 1,1 Äq.) wird tropfenweise zugegeben. Nach 1 h wird trans-2-Methylchinuclidin-3-amindihydrochlorid (32,6 g, 0,1528 mol, 1 Äq.) zugegeben. Das Gemisch wird über Nacht bei Raumtemperatur gerührt. 1 N NaOH (etwa 100 ml) wird zugegeben und der pH-Wert wird mit 50%iger NaOH und etwa 50 g K₂CO₃ auf pH 11 eingestellt. Die Schichten werden getrennt. Die wässrige Schicht wird mit CHCl₃ extrahiert. Die vereinigten organischen Schichten werden getrocknet (MgSO₄), filtriert und eingeengt. Der Rückstand wird in Heptan aufgenommen und eingeengt, wobei 35,1 g (82%) 4-Chlor-N-(2-methyl-1-azabicyclo[2.2.2]oct-3-yl)phenyl-2-carboxamid als hellgelber Feststoff erhalten werden. Die Enantiomere werden auf einer Chiralcel OD-Säule von 5 × 50 cm bei 30°C unter Elution mit 15% IPA/Heptan + 0,1% DEA (V/V/V) als mobile Phase, einer Durchflussrate von 90 ml/min und UV-Detektion bei 249 nm getrennt. Injektionen von 900 mg (in 18 ml IPA) werden verwendet. Zwei Sammlungen er folgen, eine von 1–8 min und die zweite von 11–16 min. Eine erneute Analyse auf einer Chiralcel OD-H-Säule von 0,46 × 25 cm, mobile Phase 15% IPA/85% Heptan/0,1% DEA, Durchflussrate 0,5 ml/min, UV-Detektion bei 250 nm, wird verwendet. Die Verbindung mit der 2S,3R-Stereochemie eluiert bei 9,9 min, während die Verbindung mit der 2R,3S-Stereochemie bei 12,9 min eluiert.
Beispiel 1(b)(i)
Das p-Toluolsulfonatsalz wird hergestellt und aus EtOH/EtOAc umkristallisiert, wobei 4-Chlor-N-[(2S,3R)-2-methyl-1-azabicyclo[2.2.2]oct-3-yl]benzamid-4-methylbenzolsulfonat erhalten wird. [α]²⁵ _D = +3° (c 0,96, Methanol);
HRMS (FAB) ber. für C₁₅H₁₉ClN₂O + H 279,1264, gef. 279,1272.
Beispiel 1(b)(ii)
Das p-Toluolsulfonatsalz wird hergestellt und aus Aceton/Heptan umkristallisiert, wobei 4-Chlor-N-[(2R,3S)-2-methyl-1-azabicyclo[2.2.2]oct-3-yl]benzamid-4-methylbenzolsulfonat erhalten wird. [α]²⁵ _D = –3° (c 0,89, Methanol).
Beispiel 1(c) trans-N-[2-Benzyl-1-azabicyclo[2.2.2]oct-3-yl]-4-chlorbenzamidhydrochlorid
Herstellung von 2-Benzylchinuclidin-3-on.
Ein Gemisch aus 3-Chinuclidinon (6,25 g, 50 mmol), Benzaldehyd (5,83 g, 55 mmol) und KOH (0,84 g, 15 mmol) in 30 ml MeOH wird 16 h lang unter Refluxieren erhitzt. Das Reaktionsgemisch wird gekühlt und mit Wasser versetzt. Das Gemisch wird mit CHCl₃ extrahiert, getrocknet (MgSO₄), filtriert und eingeengt. Der gelbe Feststoff wird mit warmem Heptan verrieben, filtriert und getrocknet, wobei 6,6 g (62%) 2-Benzyliden-1-azabicyclo[2.2.2]octan-3-on erhalten werden. Eine Suspension von 2-Benzyliden-1-azabicyclo[2.2.2]octan-3-on (6,6 g, 31 mmol) in MeOH wird mit einer THF-Aufschlämmung von 10% Pd/C (0,38 g) in einer Parr-Hydrierungsflasche behandelt. Die Flasche wird mit 40 psi Wasserstoffgas beschickt und 1 h lang geschüttelt. Das Gemisch wird über Celite filtriert und das Lösemittel wird unter Vakuum entfernt. Der Rückstand wird durch Chromatographie gereinigt (Biotage 40 M, 30% EtOAc Hexane – 100% EtOAc), wobei 0,48 g (7%) 2-Benzyliden-1-azabicyclo[2.2.2]octan-3-ol und 4,8 g (72%) 2-Benzylchinuclidin-3-on erhalten werden.
MS (ESI+) für C₁₄H₁₇NO m/z 216,1 (M + H)⁺.
Herstellung von cis-2-Benzyl-1-azabicyclo[2.2.2]octan-3-ol
Eine Lösung von 2-Benzylchinuclidin-3-on (4,8 g, 22,4 mmol) in 20 ml THF wird auf –78°C gekühlt und mit L-Selectrid (30,0 ml, 1,0 M in THF) behandelt. Nach 1 h wird weiteres L-Selectrid zugegeben (10 ml, 1,0 M in THF). Nach 1 h werden weiteres THF (30 ml) und L-Selectrid (30 ml, 1,0 M in THF) zugegeben. Das Reaktionsgemisch wird sich über 2 h auf Raumtemperatur erwärmen gelassen. Das Gemisch wird vorsichtig mit 20 ml Wasser und dann konzentrierter HCl gequencht, bis der pH-Wert der wässrigen Schicht 1 beträgt. Die wässrige Schicht wird mit Et₂O gewaschen (verworfen), mit 50% NaOH basisch gemacht (pH-Wert 11) und mit CHCl₃ extrahiert. Die vereinigten CHCl₃-Schichten werden getrocknet (MgSO₄), filtriert und eingeengt, wobei ein Feststoff erhalten wird. Der Feststoff wird aus CH₃CN umkristallisiert, wobei 4,6 g (94%) des Produkts als weiße Nadeln erhalten werden.
HRMS (FAB) ber. für C₁₄H₁₉NO + H 218,1545, gef. 218,1541.
Herstellung von trans-3-Azido-2-benzylchinuclidin.
Eine Lösung von cis-2-Benzyl-1-azabicyclo[2.2.2]octan-3-ol (4,2 g, 19 mmol) wird in 20 ml Pyridin gelöst. Das Gemisch wird auf 0°C gekühlt, mit Methansulfonylchlorid (1,6 ml, 21 mmol) behandelt und sich auf Raumtemperatur erwärmen gelassen. Nach 16 h wird 1 N NaOH zugegeben und das Gemisch mit CHCl₃ extrahiert, getrocknet (MgSO₄), filtriert und eingeengt. Cyclohexan wird (dreimal) zugegeben und unter Vakuum entfernt, wobei 4,0 g (71%) eines braunen Öls erhalten werden. MS (ESI+) für C₁₅H₂₁NO₃S m/z 296,2 (M + H)⁺. Das Öl wird in 17 ml DMF gelöst, mit Natriumazid (2,45 g, 37,7 mmol) behandelt und bei 100°C erhitzt. Nach 36 h wird das Reaktionsgemisch gekühlt, mit Wasser versetzt und das Gemisch mit CHCl₃ extrahiert. Die vereinigten organischen Schichten werden mit Wasser gewaschen, getrocknet (MgSO₄), filtriert und eingeengt, wobei 2,47 g (75%) des Produkts als Öl erhalten werden.
MS (ESI+) für C₁₄H₁₈N₄ m/z 243,1 (M + H)⁺.
Herstellung von trans-2-Benzylchinuclidin-3-amin.
Eine Lösung von trans-3-Azido-2-benzylchinuclidin (2,47 g, 10,2 mmol) in EtOH wird mit einer THF-Aufschlämmug von 10 Pd/C (0,25 g) in einer Parr-Hydrierungsflasche behandelt. Die Flasche wird mit 45 psi Wasserstoffgas beschickt und 16 h lang geschüttelt. Das Gemisch wird über Celite filtriert. Das Celite wird mit EtOH im Überschuss gewaschen und das Lösemittel wird unter Vakuum entfernt. Der Rückstand wird durch Chromatographie gereinigt (Biotage 40 S, 90:9:1 CHCl₃/MeOH/ NH₄OH), wobei 1,5 g (68%) trans-2-Benzylchinuclidin-3-amin als Öl erhalten werden.
MS (ESI+) für C₁₄H₂₀N₂ m/z 217,1 (M + H)⁺.
Herstellung von trans-N-[2-Benzyl-1-azabicyclo[2.2.2]oct-3-yl]-4-chlorbenzamidhydrochlorid
4-Chlorbenzoesäure (0,205 g, 1,31 mmol) und Et₃N (0,20 ml, 1,43 mmol) werden in 6 ml THF gelöst und mit Diphenylphosphinchlorid (0,25 ml, 1,31 mmol) behandelt. Nach 0,5 h wird eine Lösung von trans-2-Benzylchinuclidin-3-amin (0,280 g, 1,29 mmol) in 4 ml THF zugegeben. Das Reaktionsgemisch wird 16 h lang bei Raumtemperatur gerührt, wonach 1 N NaOH zugegeben wird. Das Gemisch wird mit CHCl₃ extrahiert, getrocknet (MgSO₄), filtriert und eingeengt, wobei 0,41 g (88%) eines weißen Feststoffs erhalten werden. Das Hydrochloridsalz wird gebildet und aus IPA/EtOAc umkristallisiert.
HRMS (FAB) ber. für C₂₁H₁₂₃ClN₂O + H 355,1577, gef. 355,1563.
Unter Verwendung der hier beschriebenen Verfahren können andere Beispiele, die N-(2-Ethyl-1-azabicyclo[2.2.2]oct-3-yl)-4-chlorbenzamid umfassen, als racemische Gemische oder als Enantiomere mit einer der hier beschriebenen Stereochemien hergestellt werden.
3-Amino-1-azabicyclo[2.2.1]heptan (m¹ ist 0 und m² ist 1): exo-3-Amino-1-azabicyclo[2.2.1]heptan als das Bis(hydro-para-toluolsulfonat)salz
Stufe A. Herstellung von 2-(Benzoyloxy)-1-nitroethan (Int 1).
Benzoylchlorid (14,9 ml, 128 mmol) wird zu einer gerührten Lösung von Nitroethanol (9,2 ml, 128 mmol) in trockenem Benzol (120 ml) gegeben. Die Lösung wird 24 h refluxiert und dann unter Vakuum eingeengt. Das rohe Produkt wird durch Flashchromatographie auf Silicagel gereinigt. Elution mit Hexanen-EtOAc (80:20) ergibt Int 1 als weißen Feststoff (68% Ausbeute):
¹H-NMR (CDCl₃) δ 8,0, 7,6, 7,4, 4,9, 4,8.
Stufe B. Herstellung von Ethyl-E-4-(benzylamino)-2-butenoat (Int 2)
Ethyl-E-4-Brom-2-butenoat (10 ml, 56 mmol, technische Qualität) wird zu einer gerührten Lösung von Benzylamin (16 ml, 146 mmol) in CH₂Cl₂ (200 ml) bei Raumtemperatur gegeben. Das Reaktionsgemisch wird 15 min lang gerührt und mit Ether (1 l) verdünnt. Das Gemisch wird mit gesättigter wässriger NaHCO₃-Lösung (3 ×) und Wasser gewaschen, über Na₂SO₄ getrocknet, filtriert und unter Vakuum eingeengt. Der Rückstand wird durch Flashchromatographie auf Silicagel gereinigt. Elution mit Hexanen/EtOAc (70:30) ergibt Int 2 als klares Öl (62% Ausbeute):
¹H-NMR (CDCl₃) δ 7,4–7,2, 7,0, 6,0, 4,2, 3,8, 3,4, 2,1–1,8, 1,3.
Stufe C. Herstellung von trans-4-Nitro-1-(phenylmethyl)-3-pyrrolidinessigsäureethylester (Int 3)
Eine Lösung von Int 1 (6,81 g, 34,9 mmol) und Int 2 (7,65 g, 34,9 mmol) in EtOH (70 ml) wird 15 h lang bei Raumtemperatur gerührt und dann unter Vakuum eingeengt. Der Rückstand wird mit Ether (100 ml) und gesättigter wässriger NaHCO₃-Lösung (100 ml) verdünnt. Die organische Schicht wird abgetrennt und über Na₂SO₄ getrocknet, filtriert und unter Vakuum eingeengt. Das rohe Produkt wird durch Flashchromatographie auf Silica gel gereinigt. Elution mit Hexanen/EtOAc (85:15) ergibt Int 3 als klares Öl (76% Ausbeute):
¹H-NMR (CDCl₃) δ 7,4–7,3, 4,8–4,7, 4,1, 3,8–3,6, 3,3–3,0, 2,7–2,6, 2,4–2,3, 1,2.
Stufe D. Herstellung von trans-4-Amino-1-(phenylmethyl)-3-pyrrolidinessigsäureethylester (Int 4)
Ein Gemisch aus Int 3 (3,28 g, 11,2 mmol) und RaNi (1,5 g) in EtOH (100 ml) wird in eine Parr-Flasche gegeben und 4 h lang unter Wasserstoffatmosphäre (46 psi) bei Raumtemperatur hydriert. Das Gemisch wird über einen Celitepfropfen filtriert und das Lösemittel wird unter Vakuum entfernt, wobei Int 4 als klares Öl erhalten wird (100% Ausbeute):
¹H-NMR (300 MHz, CDCl₃) δ 7,3–7,2, 4,1, 3,6, 3,2, 3,0–2,9, 2,8, 2,8–2,6, 2,6–2,4, 2,30–2,2, 1,2.
Stufe E. Herstellung von trans-4-(1,1-Dimethylethoxycarbonylamido)-1-(phenylmethyl)-3-pyrrolidinessigsäureethylester (Int 5)
Di-tert.-butyldicabonat (3,67 g, 16,8 mmol) wird zu einer gerührten Lösung von Int 4 (2,94 g, 11,2 mmol) in CH₂Cl₂ (30 ml), die in einem Eisbad gekühlt wird, gegeben. Das Reaktionsgemisch wird sich auf Raumtemperatur erwärmen gelassen und über Nacht gerührt. Das Gemisch wird unter Vakuum eingeengt. Das rohe Produkt wird durch Flashchromatographie auf Silicagel gereinigt. Elution mit Hexanen/EtOAc (80:20) ergibt Int 5 als weißen Feststoff (77% Ausbeute):
¹H-NMR (CDCl₃) δ 7,4–7,2, 5,1–4,9, 4,1, 4,0–3,8, 3,6–3,2–3,0, 2,8–2,6, 2,5–2,4, 2,3–2,1, 1,4, 1,3.
Stufe F. Herstellung von trans-(tert.-Butoxycarbonylamino)-4-(2-hydroxyethyl)-1-(N-phenylmethyl)pyrrolidin (Int 6)
LiAlH₄-Pulver (627 mg, 16,5 mmol) wird in kleinen Portionen zu einer gerührten Lösung von Int 5 (3,0 g, 8,3 mmol) in was serfreiem THF (125 ml) in einem Bad von –5°C gegeben. Das Gemisch wird 20 min lang in einem Bad von –5°C gerührt, und dann durch die aufeinanderfolgende Zugabe von Wasser (0,6 ml), 15%iger (Gew/V) wässriger NaOH (0,6 ml) und Wasser (1,8 ml) gequencht. Wasserfreies K₂CO₃ im Überschuss wird zugegeben, und das Gemisch wird 1 h lang gerührt und dann filtriert. Das Filtrat wird unter Vakuum eingeengt. Der Rückstand wird durch Flashchromatographie auf Silicagel gereinigt. Elution mit EtOAc ergibt Int 6 als weißen Feststoff (94% Ausbeute):
¹H-NMR (CDCl₃) δ 7,4–7,3, 5,3–5,2, 4,1–4,0, 3,9–3,7, 3,3–3,2, 2,8–2,7, 2,3–2,1, 1,7, 1,5.
Int 6 ist ein racemisches Gemisch, das durch Chromatographie unter Verwendung einer Diacel Chiral Pack AD-Säule aufgetrennt werden kann. Von den zwei auf diese Weise erhaltenen Enantiomeren ergibt das (+)-Enantiomer, [α]²⁵ _D + 35 (c 1,0, MeOH), die entsprechenden optisch reinen exo-4-S-Endverbindungen, während das (–)-Enantiomer, [α]²⁵ _D – 34 (c 0,98, MeOH), die optisch reinen exo-4-R-Endverbindungen ergibt. Die hier beschriebenen Verfahren verwenden das (+)-Enantiomer von Int 6, um die optisch reinen exo-4-S-Endverbindungen zu erhalten. Jedoch sind die verwendeten Verfahren in gleicher Weise für das (–)-Enantiomer von Int 6 unter Durchführung unkritischer Änderungen der hier angegebenen Verfahren verwendbar, um die optisch reinen exo-4-R-Endverbindungen zu erhalten.
Stufe G. Herstellung von exo-3-(tert.-Butoxyarbonxylamino)-1-azabicyclo[2.2.1]heptan (Int 7)
TEA (8,0 g, 78,9 mml) wird zu einer gerührten Lösung von Int 6 (2,5 g, 7,8 mmol) in CH₂Cl₂ (50 ml) gegeben und das Reaktionsgemisch wird in einem Eis/Wasserbad gekühlt. CH₃SO₂Cl (5,5 g, 47,8 mmol) wird dann tropfenweise zugegeben und das Gemisch wird 10 min lang in einem Eis/Wasserbad gerührt. Das gebildete gelbe Gemisch wird mit gesättigter wässriger NaHCO₃-Lösung verdünnt, mehrere Male mit CH₂Cl₂ extrahiert, bis in der wässrigen Schicht nach DC kein Produkt verbleibt. Die organischen Schichten werden vereinigt, mit Kochsalzlösung gewaschen, über Na₂SO₄ getrocknet und unter Vakuum eingeengt. Der Rückstand wird in EtOH (85 ml) gelöst, und 16 h auf Rückflusstemperatur erhitzt. Das Reaktionsgemisch wird auf Raumtemperatur abkühlen gelassen, in eine Parr-Flasche überführt und mit 10% Pd/C-Katalysator (1,25 g) behandelt. Die Flasche wird 16 h unter eine Wasserstoffatmosphäre (53 psi) gesetzt. Das Gemisch wird über Celite filtriert und mit frischem Katalysator (10% Pd/C, 1,25 g) versetzt. Die Hydrogenolyse wird über Nacht fortgesetzt. Das Verfahren wird weitere drei Male wiederholt, bis die Hydrogenolyse vollständig ist. Das Endgemisch wird über Celite filtriert und unter Vakuum eingeengt. Der Rückstand wird durch Flashchromatographie auf Silicagel gereinigt. Elution mit CHCl₃/MeOH/NH₄OH (90:9,5:0,5) ergibt Int 7 als weißen Feststoff (46% Ausbeute):
¹H-NMR (CDCl₃) δ 5,6–5,5, 3,8–3,7, 3,3–3,2, 2,8–2,7, 2,0–1,8, 1,7–1,5, 1,5.
Stufe H. Herstellung von exo-3-Amino-1-azabicyclo[2.2.1]-heptan-bis(hydro-para-toluolsulfonat), Amin 1
para-Toluolsulfonsäuremonohydrat (1,46 g, 7,68 mmol) wird zu einer gerührten Lösung von Int 7 (770 mg, 3,63 mmol) in EtOH (50 ml) gegeben. Das Reaktionsgemisch wird 10 h auf Rückflusstemperatur erhitzt und anschließend auf Raumtemperatur gekühlt. Der Niederschlag wird durch Vakuumfiltration gewonnen und mit kaltem EtOH gewaschen, wobei Amin 1 als weißer Feststoff erhalten wird (84% Ausbeute):
¹H-NMR (CD₃OD) δ 7,7, 7,4, 3,9–3,7, 3,7–3,3, 3,2, 2,4, 2,3-2,2, 1,9–1,8.
endo-3-Amino-1-azabicyclo[2.2.1]-heptan als das Bis(hydro-para-toluolsulfonat)salz
Stufe 1. Herstellung von Ethyl-5-hydroxy-6-oxo-1,2,3,6-tetrahydropyridin-4-carboxylat (Int 10)
Absolutes EtOH (92,0 ml, 1,58 mol) wird zu einer mechanisch gerührten Suspension von Kaliumethoxid (33,2 g, 395 mmol) in trockenem Toluol (0,470 l) gegeben. Wenn das Gemisch homogen ist, wird 2-Pyrrolidinon (33,6 g, 395 mmol) zugegeben und dann wird eine Lösung von Diethyloxalat (53,1 ml, 390 mmol) in Toluol (98 ml) über einen Zugabetrichter zugegeben. Nach der vollständigen Zugabe werden Toluol (118 ml) und EtOH (78 ml) nacheinander zugegeben. Das Gemisch wird 18 h lang auf Rückflusstemperatur erhitzt. Das Gemisch wird auf Raumtemperatur gekühlt und mit wässriger HCl (150 ml einer 6,0 M Lösung) versetzt. Das Gemisch wird 15 min lang mechanisch gerührt. Die wässrige Schicht wird mit CH₂Cl₂ extrahiert und die vereinigten organischen Schichten werden über MgSO₄ getrocknet, filtriert und unter Vakuum eingeengt, wobei ein gelber Rückstand erhalten wird. Der Rückstand wird aus EtOAc umkristallisiert, wobei Int 10 als gelber Feststoff erhalten wird (38% Ausbeute):
¹H-NMR (CDCl₃) δ 11,4, 7,4, 4,3, 3,4, 2,6, 1,3.
Stufe J. Herstellung von Ethyl-cis-3-hydroxy-2-oxopiperidin-4-carboxylat (Int 11)
Ein Gemisch aus Int 10 (15 g, 81 mmol) und 5% Rhodium-auf-Kohle (2,0 g) in Eisessig wird unter eine Wasserstoffatmosphäre (52 psi) gesetzt. Das Gemisch wird 72 h lang geschüttelt. Das Gemisch wird über Celite filtriert und das Filtrat wird unter Vakuum eingeengt, wobei Int 11 als weißer Feststoff erhalten wird (98% Ausbeute):
¹H-NMR (CDCl₃) δ 6,3, 4,2, 4,0–3,8, 3,4, 3,3–3,2, 2,2, 1,3.
Stufe K. Herstellung von cis-4-(Hydroxymethyl)piperidin-3-on (Int 12)
Int 11 (3,7 g, 19,9 mmol) als Feststoff wird in kleinen Portionen zu einer gerührten Lösung von LiAlH₄ in THF (80 ml einer 1,0 M Lösung) in einem Eis/Wasserbad gegeben. Das Gemisch wird auf Raumtemperatur erwärmt und dann wird das Reaktionsgemisch 48 h lang auf Rückflusstemperatur erhitzt. Das Gemisch wird in einem Eis/Wasserbad gekühlt, bevor Wasser (3,0 ml, 170 mmol) tropfenweise zugegeben wird, worauf die aufeinanderfolgende Zugabe von NaOH (3,0 ml einer 15%igen (Gew/V) Lösung) und Wasser (9,0 ml, 500 mmol) folgt. K₂CO₃ im Überschuss wird zugegeben und das Gemisch wird 15 min lang kräftig gerührt. Das Gemisch wird filtriert und das Filtrat wird unter Vakuum eingeengt, wobei Int 12 als gelbes Pulver erhalten wird (70% Ausbeute):
¹H-NMR (DMSO-d₆) δ 4,3, 4,1, 3,7, 3,5–3,2, 2,9–2,7, 2,5–2,3, 1,5, 1,3.
Stufe L. Herstellung von Benzyl-cis-3-hydroxy-4-(hydroxymethyl)-piperidin-1-carboxylat (Int 13)
N-(Benzyloxycarbonyloxy)succinimid (3,04 g, 12,2 mmol) wird zu einer gerührten Lösung von Int 12 (1,6 g, 12,2 mmol) in gesättigter wässriger NaHCO₃ (15 ml) bei Raumtemperatur gege ben. Das Gemisch wird 18 h lang bei Raumtemperatur gerührt. Die organischen und wässrigen Schichten werden getrennt. Die wässrige Schicht wird in (3 ×) mit Ether extrahiert. Die vereinigten organischen Schichten werden über wasserfreiem K₂CO₃ getrocknet, filtriert und unter Vakuum eingeengt, wobei Int 13 als gelbes Öl erhalten wird (99% Ausbeute):
¹H-NMR (CDCl₃) δ 7,4–7,3, 5,2, 4,3, 4,1, 3,8–3,7, 3,0–2,8, 2,1, 1,9–1,7, 1,4.
Stufe M. Herstellung von Benzyl-bis-3-hydroxy-4[(4-methylphenyl)sulfonyloxymethyl]piperidin-1-carboxylat (Int 14)
para-Toluolsulfonylchlorid (1,0 g, 5,3 mmol) wird zu einer gerührten Lösung von Int 13 (3,6 g, 5,3 mmol) in Pyridin (10 ml) in einem Bad von –15°C gegeben. Das Gemisch wird 4 h lang gerührt und anschließend mit HCl (4,5 ml einer 6,0 M Lösung) versetzt. CH₂Cl₂ (5 ml) wird zugegeben. Die organischen und wässrigen Schichten werden getrennt. Die wässrige Schicht wird mit CH₂Cl₂ extrahiert. Die vereinigten organischen Schichten werden mit Kochsalzlösung gewaschen, über MgSO₄ getrocknet, filtriert und unter Vakuum eingeengt, wobei Int 14 als farbloses Öl erhalten wird (78% Ausbeute):
¹H-NMR (CDCl₃) δ 7,8, 7,4–7,2, 5,1, 4,3–4,2, 4,1, 3,9–3,8, 2,9–2,7, 2,4, 1,9, 1,6–1,3.
Stufe N. Herstellung von exo-1-Azabicyclo[2.2.1]-heptan-3-ol (Int 15)
Ein Gemisch aus Int 14 (3,6 g, 8,6 mmol) und 10% Pd/C-Katalysator (500 mg) in EtOH (50 ml) wird unter eine Wasserstoffatmosphäre gesetzt. Das Gemisch wird 16 h lang geschüttelt. Das Gemisch wird über Celite filtriert. Festes NaHCO₃ (1,1 g, 13 mmol) wird zu dem Filtrat gegeben und das Gemisch wird in einem Ölbad bei 50°C 5 h lang erhitzt. Das Lösemittel wird unter Vakuum entfernt. Der Rückstand wird in gesättigter wässriger K₂CO₃-Lösung gelöst. Kontinuierliche Extrak tion der wässrigen Schicht unter Verwendung einer Flüssig-Flüssig-Extraktionsvorrichtung (18 h) und anschließendes Trocknen der organischen Schicht über wasserfreiem K₂CO₃ und Entfernen des Lösemittels unter Vakuum ergeben Int 15 als weißen Feststoff (91% Ausbeute):
¹H-NMR δ 3,8, 3,0–2,8, 2,6–2,5, 2,4–2,3, 1,7, 1,1.
Stufe O. Herstellung von endo-3-Azido-1-azabicyclo[2.2.1]-heptan (Int 16)
Zu einem Gemisch von Int 15 (1,0 g, 8,9 mmol) und Triphenylphosphin (3,0 g, 11,5 mmol) in Toluol/THF (50 ml, 3:2) in einem Eis-Wasserbad werden nacheinander eine Lösung von Hydrazonsäure in Toluol (15 ml einer etwa 2 M Lösung) und eine Lösung von Diethylazadicarboxylat (1,8 ml, 11,5 mmol) in Toluol (20 ml) gegeben. Das Gemisch wird sich auf Raumtemperatur erwärmen gelassen und 18 h lang gerührt. Das Gemisch wird mit wässriger 1,0 M HCl-Lösung extrahiert. Die wässrige Schicht wird mit EtOAc extrahiert und die vereinigten organischen Schichten werden verworfen. Der pH-Wert der wässrigen Schicht wird mit 50%iger wässriger NaOH-Lösung auf 9 eingestellt. Die wässrige Schicht wird mit CH₂Cl₂ (3 ×) extrahiert und die vereinigten organischen Schichten werden mit Kochsalzlösung gewaschen, über Na₂SO₄ getrocknet, filtriert und unter Vakuum eingeengt. Das rohe Produkt wird durch Flashchromatographie auf Silicagel gereinigt. Elution mit CHCl₃/MeOH/NH₄H (92/7/1) ergibt Int 16 als farbloses Öl (41% Ausbeute):
¹H-NMR (CDCl₃) δ 4,1, 3,2, 2,8, 2,7–2,5, 2,2, 1,9, 1,5.
Stufe P. Herstellung von endo-3-Amino-1-azabicyclo[2.2.1]-heptan-bis(hydro-para-toluolsulfonat), Amin 2
Ein Gemisch aus Int 16 (250 mg, 1,8 mmol) und 10% Pd/C-Katalysator (12 mg) in EtOH (10 ml) wird unter eine Wasserstoffatmosphäre (15 psi) gesetzt. Das Gemisch wird 1 h lang bei Raumtemperatur gerührt. Das Gemisch wird über Celite filtriert und das Filtrat wird unter Vakuum eingeengt. Der Rück stand wird in EtOH (10 ml) gelöst und mit para-Toluolsulfonsäuremonohydrat (690 mg, 3,7 mmol) versetzt. Das Gemisch wird 30 min lang gerührt und der Niederschlag wird abfiltriert. Der Niederschlag wird nacheinander mit kaltem EtOH und Ether gewaschen. Der Niederschlag wird unter Vakuum getrocknet, wobei Amin 2 als weißer Feststoff erhalten wird (85% Ausbeute).
¹H-NMR (CD₃OD) δ 7,7, 7,3, 4,2, 3,4, 3,6–3,4, 3,3–3,2, 2,4, 2,3, 2,1.
Kopplung Beispiel 2(a) exo-N-(1-Azabicyclo[2.2.1]hept-3-yl)-4-chlorbenzamidfumarat
Herstellung von exo-N-(1-Azabicyclo[2.2.1]hept-3-yl)-4-chlorbenzamid
Zu einer gerührten Suspension von 4-Chlorbenzoesäure (103 mg, 0,66 mmol) in trockenem CH₂Cl₂ (3,0 ml) wird Triethylamin (92 μl, 0,66 mmol) und anschließend Diphenylphosphorylazid (118 μl, 0,55 mmol) gegeben. In einem getrennten Kolben wird zu einer gerührten Lösung von Amin 1 (200 mg, 0,44 mmol) in Wasser (0,5 ml) und DMF (3,0 ml) Triethylamin (245 μl, 1,76 mmol) gegeben. Nach 10 min wird die Aminlösung rasch zu der Benzoesäurelösung gegeben und das vereinigte Gemisch 24 h lang bei Raumtemperatur gerührt. Das Reaktionsgemisch wird zwischen gesättigter wässriger Kaliumcarbonatlösung und CH₂Cl₂ verteilt. Die wässrige Schicht wird mit CH₂Cl₂ extrahiert und die vereinigten organischen Schichten werden mit Kochsalzlösung gewaschen, über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und unter Vakuum zu einem klaren Rückstand eingeengt. Das rohe Produkt wird durch Flashchromatographie auf Silicagel gereinigt. Elution mit Chloroform/Methanol/Ammoniumhydroxid (90/9/1) ergibt 88 mg (80%) des gewünschten Materials als weißen Feststoff:
MS (ESI) m/e: 251 (M + H).
Das Fumaratsalz wird anschließend hergestellt: Zu einer gerührten Lösung von exo-N-(1-Azabicyclo[2.2.1]hept-3-yl)-4-chlorbenzamid (81 mg, 0,32 mmol) in Aceton (5 ml) wird eine heiße Lösung von Fumarsäure (37 mg, 0,32 mmol) in Isopropylalkohol (2 ml) gegeben. Das Gemisch wird 30 min lang in einem Wasserbad von 50°C gerührt. Die Lösemittel werden unter Vakuum entfernt und der verbliebene Rückstand wird in Aceton (5 ml) gelöst. Das Gemisch wird über Nacht bei Raumtemperatur gerührt. Der feste Niederschlag wird durch Filtration gewonnen und mit Aceton gewaschen. Der Feststoff wird in Vakuum über Nacht getrocknet, wobei 80 mg (67%) der Titelverbindung als weißer Feststoff erhalten werden:
¹H-NMR (Methanol-d₄) δ 7,9, 7,5, 4,2, 3,7, 3,5–3,4, 3,2, 3,0, 2,2, 1,8.
Beispiel 2(b) endo-N-(1-Azabicyclo[2.2.1]hept-3-yl)-4-chlorbenzamid·Fumarat
Herstellung von endo-N-(1-Azabicyclo[2.2.1]hept-3-yl)-4-chlorbenzamid
Zu einer gerührten Suspension von 4-Chlorbenzoesäure (103 mg, 0,66 mmol) in trockenem CH₂Cl₂ (3,0 ml) wird Triethylamin (92 μl, 0,66 mmol) und anschließend Diphenylphosphorylazid (118 μl, 0,55 mmol) gegeben. In einem getrennten Kolben wird zu einer gerührten Lösung von Amin 2 (200 mg, 0,44 mmol) in Wasser (0,5 ml) und DMF (3,0 ml) Triethylamin (245 μl, 1,76 mmol) gegeben. Nach 10 min wird die Aminlösung rasch zu der Benzoesäurelösung gegeben und das vereinigte Gemisch 24 h lang bei Raumtemperatur gerührt. Das Reaktionsgemisch wird zwischen gesättigter wässriger Kaliumcarbonatlösung und CH₂Cl₂ verteilt. Die wässrige Schicht wird mit CH₂Cl₂ extrahiert und die vereinigten organischen Schichten werden mit Kochsalzlösung gewaschen, über wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet, filtriert und unter Vakuum zu einem klaren Rückstand eingeengt. Das rohe Produkt wird durch Flashchromatographie auf Silicagel gereinigt. Elution mit Chloroform/Methanol/Ammoniumhydroxid (90/9/1) ergibt 55 mg (50%) des gewünschten Materials als weißen Feststoff:
MS (ESI) m/e: 251 (M + H).
Zu einer gerührten Lösung von endo-N-(1-Azabicyclo[2.2.1]hept-3-yl)-4-chlorbenzamid (55 mg, 0,22 mmol) in Aceton (5 ml) wird eine heiße Lösung von Fumarsäure (26 mg, 0,22 mmol) in Isopropylalkohol (2 ml) gegeben. Das Gemisch wird 30 min lang in einem Wasserbad von 50°C gerührt. Die Lösemittel werden unter Vakuum entfernt und der verbliebene Rückstand wird in Aceton (5 ml) gelöst. Das Gemisch wird über Nacht bei Raumtemperatur gerührt. Der feste Niederschlag wird durch Filtration gewonnen und mit Aceton gewaschen. Der Feststoff wird in Vakuum über Nacht getrocknet, wobei 49 mg (61%) von Beispiel 2(b) als weißer Feststoff erhalten werden:
¹H-NMR (Methanol-d₄) δ 7,9, 7,5, 6,7, 4,6, 3,8, 3,5–3,2, 3,1, 2,2–2,0.
Unter Verwendung der hier beschriebenen Verfahren können andere Verbindungen hergestellt werden, die eine der Verbindungen von oder eine Kombination von: N-(2-Methyl-1-azabicyclo[2.2.1]hept-3-yl)-4-chlorbenzamid oder N-(2-Ethyl-1 azabicyclo[2.2.1]hept-3-yl)-4-chlorbenzamid als racemische Gemische oder als Enantiomere mit einer der hier beschriebenen Stereochemien umfassen.
3-Amino-1-azabicyclo[3.2.1]octan (m¹ ist 1 und m² ist 1):
exo-1-Azabicyclo[3.2.1]octan-3-amindihydrochlorid
Ein Gemisch aus 1-Azabicyclo[3.2.1]octan-3-onhydrochlorid (2,80 g, 17,3 mmol), Ethanol (25 ml) und Hydroxylaminhydrochlorid (1,56 g, 22,4 mmol) wird mit Natriumacetattrihydrat (7,07 g, 51,2 mmol) behandelt. Das Gemisch wird 3 h lang gerührt und unter Vakuum eingedampft. Der Rückstand wird mit CH₂Cl₂ verdünnt, mit Aktivkohle behandelt, filtriert und eingedampft. Das gebildete Material wird in 1-Propanol (45 ml) aufgenommen und in einem Ölbad von 100°C erhitzt. Die Lösung wird mit metallischem Natrium (6,4 g in Portionen) behandelt. Das Erhitzen wird 3 h lang fortgesetzt und das Gemisch wird auf Raumtemperatur gekühlt. Wasser wird vorsichtig zugegeben und die organische Schicht wird extrahiert, getrocknet (MgSO₄), filtriert, mit MeOH/HCl(g) angesäuert und eingedampft. 2-Propanol wird zugegeben und der gebildete Feststoff wird abfiltriert und unter Vakuum getrocknet, wobei exo-1-Azabicyclo[3.2.1]octan-3-amindihydrochlorid (exo-[3.2.1]-Amin) in 49% Ausbeute erhalten wird.
MS für C₇H₁₄N₂·(HCl)₂ (ESI) (M + H)⁺ m/z = 127.
endo-1-Azabicyclo[3.2.1]octan-3-amindihydrochlorid
Ein Gemisch aus 1-Azabicyclo[3.2.1]octan-3-onhydrochlorid (2,80 g, 17,3 mmol), Ethanol (25 ml) und Hydroxylaminhydrochlorid (1,56 g, 22,4 mmol) wird mit Natriumacetattrihydrat (7,07 g, 51,2 mmol) behandelt. Das Gemisch wird 3 h lang gerührt und unter Vakuum eingedampft. Der Rückstand wird mit CH₂Cl₂ verdünnt, mit Aktivkohle behandelt, filtriert und eingedampft. Das gebildete Oxim (3,1 mmol) wird mit Essigsäure (30 ml) behandelt und mit 50 psi über PtO₂ (50 mg) 12 h lang hydriert. Das Gemisch wird dann filtriert und eingedampft. Der Rückstand wird in einer minimalen Menge Wasser (6 ml) aufgenommen und der pH-Wert wird unter Verwendung von festem NaOH auf > 12 eingestellt. Das Gemisch wird dann mit Ethylacetat (4 × 25 ml) extrahiert, über MgSO₄ getrocknet, filtriert, mit Ether-HCl behandelt und eingedampft, wobei das endo-1-Azabicyclo[3.2.1]octan-3-amindihydrochlorid (endo-[3.2.1]-Amin) erhalten wird.
Kopplung Beispiel 3 exo-N-[Azabicyclo[3.2.1]oct-3-yl]-4-chlorbenzamid-4-methylbenzolsulfonat
Ein Gemisch aus exo[3.2.1]-Amin (0,335 g, 2,14 mmol), 4-Chlorbenzoesäure (0,426 g, 2,14 mmol), THF (35 ml), DIEA (1,2 ml, 6,89 mmol) und DMF (10 ml) wird in einem Eisbad gekühlt und mit HATU (0,874 g, 2,30 mmol) behandelt. Das Gemisch wird über Nacht auf Raumtemperatur erwärmt und eingedampft. Der Rückstand wird mit CH₂Cl₂ verdünnt und mit wässriger NaOH (1 N) gewaschen. Die organische Schicht wird getrocknet (MgSO₄), filtriert, eingedampft und das gebildete Öl wird durch Flashsäulenchromatographie gereinigt (1/9/90; konz. NH₄OH/MeOH/CHCl₃). Das p-Toluolsulfonatsalz wird gebil det und mit EtOAc/Hexan verrieben, wobei das gewünschte Produkt erhalten wird (0,589 g, 63%).
MS für C₁₄H₁₇ClN₂O·C₈H₈O₃S (ESI) (MH)⁺ m/z = 265.
Die Enantiomere der Verbindung als p-Toluolsulfonatsalz werden unter Verwendung einer Chiralcel OD-Säule von 5 × 50 cm bei 30°C unter Verwendung einer mobilen Phase aus 25% Isopropanol/75% Heptan/0,1% Diethylamin (V/V/V), einer Durchflussrate von 84 ml/min und UV-Detektion bei 225 nm getrennt. Injektionen von 250 mg (25 ml von 3/1 IPA/CHCl₃) erfolgen. Zwei Sammlungen erfolgen, eine bei 8–14 min und die zweite bei 20–30 min. Eine erneute Analyse auf einer Chiralcel OD-H-Säule von 0,46 × 25 cm, mobile Phase 15% IPA/85% Hepan/0,1% DEA, Durchflussrate 0,5 ml/min, UV-Detektion bei 225 nm, wird verwendet. Die Verbindung mit der 3R,5R-Stereochemie eluierte bei 11,7 min, während die Verbindung mit der 3S,5S-Stereochemie bei 23,5 min eluierte.
Beispiel 3(a): Die Verbindung wird zwischen 1 N NaOH und CH₂Cl₂ verteilt, mit H₂O gewaschen und getrocknet (MgSO₄). Das p-Toluolsulfonatsalz wird unter Verwendung von p-TsOH-Monohydrat und EtOH gebildet, mit IPA verrieben und unter Vakuum getrocknet, wobei (3R,5R)-N-(1-Azabicyclo[3.2.1]oct-3-yl]-4-chlorbenzamid-4-methylbenzolsulfonat erhalten wird (0,171 g, 18%).
MS (ESI) für C₁₄H₁₇ClN₂O·C₈H₈O₃S (MH)⁺ m/z = 265.
Beispiel 3(b): Die Verbindung wird zwischen 1 N NaOH und CH₂Cl₂ verteilt, mit H₂O gewaschen und getrocknet (MgSO₄). Das p-Toluolsulfonatsalz wird unter Verwendung von p-TsOH-Monohydrat und EtOH gebildet, mit IPA verrieben und unter Vakuum getrocknet, wobei (3S,5S)-N-(1-Azabicyclo[3.2.1]oct-3-yl]-4-chlorbenzamid-4-methylbenzolsulfonat erhalten wird (0,170 g, 18%).
MS (ESI) für C₁₄H₁₇ClN₂O·C₈H₈O₃S (MH)⁺ m/z = 265.
Unter Verwendung von hier beschriebenen Verfahren können andere Verbindungen hergestellt werden, die eine Verbindung oder eine Kombination von:
N-[2-Methyl-1-azabicyclo[3.2.1]oct-3-yl]-4-chlorbenzamid,
N-[4-Methyl-1-azabicyclo[3.2.1]oct-3-yl]-4-chlorbenzamid,
N-[2-Ethyl-1-azabicyclo[3.2.1]oct-3-yl]-4-chlorbenzamid oder
N-[4-Ethyl-1-azabicyclo[3.2.1]oct-3-yl]-4-chlorbenzamid
als racemische Gemische oder als Enantiomere mit einer der hier beschriebenen Stereochemien umfassen.
3-Amino-1-azabicyclo[3.2.2]nonan (m¹ ist 1 und m² ist 2)
Herstellung von tert.-Butyl-4-(2-oxopropyliden)piperidin-1-carboxylat (Int 101):
Natrimhydrid (60%ige Öldispersion, 2,01 g, 50,2 mmol) wird mit Pentan (3 ×) gewaschen und in trockenem THF (40 ml) suspendiert. Die Lösung wird auf 0°C gekühlt, bevor Diethyl(2-oxopropyl)phosphonat (9,75 g, 50,2 mmol) tropfenweise zugegeben wird. Nach der Beendigung der Zugabe wird die Lösung auf Raumtemperatur erwärmt und 30 min gerührt. tert.-Butyl-4-oxo-1-piperidincarboxylat (5,0 g, 25,1 mmol) wird in Portionen während 10 min zugegeben und anschließend wird 2 h lang bei Raumtemperatur gerührt. Eine gesättigte wässrige Ammonium chloridlösung wird zugegeben und anschließend wird mit Ether verdünnt. Die organische Schicht wird mit Wasser extrahiert. Die organische Schicht wird über wasserfreiem MgSO₄ getrocknet, filtriert und zu einem gelben Öl eingeengt. Das rohe Produkt wird durch Flashchromatographie auf Silicagel gereinigt. Elution mit Hexanen/Ether (60/40) ergibt 4,5 g (75%) von Int 101 als weißen Feststoff.
¹H-NMR (CDCl₃) δ 6,2, 3,5, 3,4, 2,9, 2,3, 2,2, 1,5.
Herstellung von tert.-Butyl-4-(2-oxopropyl)piperidin-1-carboxylat (Int 102):
Ein Gemisch aus Int 101 (4,5 g, 19 mmol) und 10% Palladium-auf-Aktivkohle (450 mg) in EtOH (150 ml) wird in eine Parr-Flasche gegeben und 5 h lang mit 50 psi hydriert. Das Gemisch wird über Celite filtriert und das Filtrat wird unter Vakuum eingeengt, wobei 4,3 g (94%) von Int 102 als klares Öl erhalten werden:
¹H-NMR (CDCl₃) δ 4,1, 2,8, 2,4, 2,2, 2,0, 1,7, 1,5, 1,1.
Herstellung von tert.-Butyl-4-(3-brom-2-oxopropyl)piperidin-1-carboxylat (Int 103):
Zu einer gerührten Lösung von Lithiumhexamethyldisilylamid in THF (20,0 ml, 1,0 M) in einem Bad von –78°C wird tropfenweise Chlortrimethylsilan (11,0 ml, 86,4 mmol) gegeben. Das Gemisch wird 20 min bei –78°C gerührt und anschließend tropfenweise mit Int 102 (3,21 g, 13,3 mmol) in einer Lösung von THF (50 ml) versetzt. Nach der Beendigung der Zugabe wird das Gemisch 30 min lang bei –78°C gerührt. Das Gemisch wird in einem Eis/Wasserbad auf 0°C erwärmt und mit Phenyltrimethylammoniumtribromid (5,25 g, 14,0 mmol) versetzt. Das Gemisch wird 30 min in einem Eisbad gerührt und anschließend mit Wasser und Ether versetzt. Die wässrige Schicht wird mit Ether gewaschen und die vereinigten organischen Schichten werden mit gesättigter wässriger Natriumthiosulfatlösung gewaschen. Die organische Schicht wird über wasserfreiem MgSO₄ getrock net, filtriert und unter Vakuum eingeengt, wobei ein gelbes Öl erhalten wird. Das rohe Produkt wird durch Flashchromatographie auf Silicagel gereinigt. Elution mit Hexanen/Ether (60/40) ergibt 2,2 g (52%) von Int 103 als gelbes Öl:
¹H-NMR (CDCl₃) δ 4,2–4,1, 3,9, 2,8, 2,7, 2,6, 2,1–2,0, 1,7, 1,5, 1,2–1,1,2.
Herstellung von 1-Brom-3-piperidin-4-yaceton-trifluoracetat (Int 104):
Zu einer gerührten Lösung von Int 103 (2,2 g, 6,9 mmol) in CH₂Cl₂ (30 ml) in einem Eis/Wasserbad wird Trifluoressigsäure (10 ml, 130 mmol) gegeben. Das Gemisch wird 30 min lang bei 0°C gerührt. Die flüchtigen Bestandteile werden unter Vakuum entfernt, wobei 2,0 g (87%) von Int 104 als gelber Rückstand erhalten werden: MS (ESI) für C₈H₁₅BrNO [M + H] m/e = 220.
Herstellung von 1-Azabicyclo[3.2.2]nonan-3-on (Int 105):
Zu einer gerührten Lösung von DIEA (13 ml) in Acetonitril (680 ml) bei Rückflusstemperatur wird eine Lösung von Int 104 (2,0 g, 6,0 mmol) in Acetonitril (125 ml) über einen Zeitruam von 4 h über eine Spritzenpumpe gegeben. Das Gemisch wird über Nacht bei Rückflusstemperatur gehalten. Das Gemisch wird unter Vakuum eingeengt und der verbliebene Rückstand wird zwischen einer gesättigten wässrigen Kaliumcarbonatlösung und CHCl₃/MeOH (90/10) verteilt. Die wässrige Schicht wird mit CHCl₃/MeOH (90/10) extrahiert und die vereinigten organischen Schichten werden über MgSO₄ getrocknet, filtriert und unter Vakuum zu einem braunen Öl eingeengt. Das rohe Produkt wird durch Flashchromatographie auf Silicagel gereinigt. Elution mit CHCl₃/MeOH/NH₄OH (95/4,5/0,5) ergab 600 mg (72%) von Int 105 als klaren Feststoff:
¹H-NMR (CDC₃) δ 3,7, 3,3–3,2, 3,1–3,0, 2,7, 2,3, 2,0–1,8.
Herstellung von 1-Azabicyclo[3.2.2]nonan-3-amin-bis-(4-methylbenzolsulfonat) ([3.2.2]-Amin):
Zu einem gerührten Gemisch aus Int 105 (330 mg, 2,4 mmol) und Natriumacetattrihydrat (670 mg, 4,8 mmol) in EtOH (6,0 ml) wird Hydroxylaminhydrochlorid (200 mg, 2,8 mmol) gegeben. Das Gemisch wird 10 h lang bei Raumtemperatur gerührt. Das Gemisch wird filtriert und das Filtrat wird unter Vakuum zu einem gelben Feststoff eingeengt. Zu einer Lösung des Feststoffs (350 mg, 2,3 mmol) in n-Propanol (30 ml) bei Rückflusstemperatur wird metallisches Natrium (2,0 g, 87 mmol) in kleinen Portionen während 30 min gegeben. Das Erhitzen unter Refluxieren wird 2 h lang fortgesetzt. Die Lösung wird auf Raumtemperatur gekühlt und mit Kochsalzlösung versetzt. Das Gemisch wird mit n-Propanol extrahiert und die vereinigten organischen Schichten werden unter Vakuum eingeengt. Der Rückstand wird in CHCl₃ aufgenommen und die verbliebenen Feststoffe werden abfiltriert. Das Filtrat wird über wasserfreiem MgSO₄ getrocknet, filtriert und unter Vakuum zu einem klaren Feststoff eingeengt. Zu einer gerührten Lösung des Feststoffs (320 mg, 2,3 mmol) in EtOH (4 ml) wird p-Toluol-sulfonsäuremonohydrat (875 mg, 4,6 mmol) gegeben. Die Lösung wird 30 min lang in einem Wasserbad auf 45°C erwärmt und anschließend wird das Lösemittel eingeengt, wobei 710 mg (62%) von [3.2.2]-Amin als weißer Feststoff erhalten werden:
¹H-NMR (CD₃OD) δ 7,7, 7,3, 4,1–3,4, 3,6–3,4, 2,6–2,5, 2,4, 2,2–2,1, 2,1–2,0, 1,9.
Auftrennung von Stereoisomeren:
Das Amin kann unter Bildung des entsprechenden Amids als racemisches Gemisch gekoppelt werden. Das racemische Gemisch kann dann durch Chromatographie unter Verwendung chiraler Säulen oder chiraler HPLC, einschlägig breit bekannte Techniken, aufgetrennt werden, wobei die erforderlichen aufgetrennten Enantiomere 3(R) und 3(S) des Amids erhalten werden.
Unter Verwendung von hier beschriebenen Verfahren können andere Verbindungen hergestellt werden, die eine Verbindung oder eine Kombination von
N-(1-Azabicyclo[3.2.2]non-3-yl)-4-chlorbenzamid,
N-(4-Methyl-1-azabicyclo[3.2.2]non-3-yl)-4-chlorbenzamid,
N-(2-Methyl-1-azabicyclo[3.2.2]non-3-yl)-4-chlorbenzamid,
N-(4-Ethyl-1-azabicyclo[3.2.2]non-3-yl)-4-chlorbenzamid oder
N-(2-Ethyl-1-azabicyclo[3.2.2]non-3-yl]-4-chlorbenzamid
als racemische Gemische oder als Enantiomere mit der hier beschriebenen Stereochemie umfassen.
Materialien und Verfahren zur Identifizierung von Bindungskonsanten:
Membranpräparation: Männliche Sprague-Dawley-Ratten (300–350 g) werden durch Dekapitation getötet und die Hirne (gesamtes Gehirn minus Cerebellum) werden schnell herausseziert, gewogen und in 9 Volumina/g Nassgewicht von eiskalter 0,32 M Saccharose unter Verwendung eines Rotationspistills der Einstellung 50 (10 Auf- und Abschläge) homogenisiert. Das Homogenat wird mit 1000 × g 10 min bei 4°C zentrifugiert. Der Überstand wird gewonnen und mit 20 000 × g 20 min bei 4°C zentrifugiert. Das gebildete Pellet wird zu einer Proteinkonzentration von 1–8 mg/ml resuspendiert. Aliquots von 5 ml Homogenat werden bei –80°C eingefroren, bis sie für den Test benötigt werden. Am Tag des Tests werden Aliquots bei Raumtemperatur aufgetaut und mit Krebs/20 mM Hepes-Puffer, pH-Wert 7,0 (bei Raumtemperatur), der 4,16 mM NaHCO₃, 0,44 mM KH₂PO₄, 127 mM NaCl, 5,36 mM KCl, 1,26 mM CaCl₂ und 0,98 MgCl₂ enthält, so verdünnt, dass 25–150 μg Protein pro Teströhrchen zugegeben werden. Die Proteinkonzentration wird durch das Bradford-Verfahren (M. M. Bradford, Anal. Biochem. 72, 248–254, 1976) unter Verwendung von Rinderserumalbumin als Standard bestimmt.
Bindungstest. Für Sättigungsuntersuchungen werden 0,4 ml Ho mogenat zu Teströhrchen, die Puffer und verschiedene Radioligandkonzentrationen enthalten, gegeben und in einem Endvolumen von 0,5 ml 1 h bei 25°C inkubiert. Nichtspezifische Bindung wurde in Geweben, die parallel in Gegenwart von 1 μM MLA, das vor dem Radioliganden zugesetzt wurde, inkubiert wurden, bestimmt. Bei Konkurrenzuntersuchungen werden Arzneimittel in zunehmenden Konzentrationen zu den Teströhrchen gegeben, bevor etwa 3,0 bis 4,0 nM [³H]-MLA zugegeben wird. Die Inkubationen werden durch rasche Vakuumfiltration über Whatman GF/B-Glasfilterpapier, das auf einem Brandel Cell Harvester mit 48 Vertiefungen montiert ist, beendet. Die Filter werden in 50 mM Tris HCl pH 7,0–0,05% Polyethylenimin vorgetränkt. Die Filter werden rasch zweimal mit 5-ml-Aliquots von kalter 0,9%iger Kochsalzlösung gewaschen und dann durch Flüssigszintillationsspektrometrie bezüglich Radioaktivität gezählt.
Datenanalyse. In Konkurrenzbindungsuntersuchungen wurde die Hemmkonstante (Ki) aus der konzentrationsabhängigen Hemmung der in [³H]-MLA-Bindung, die durch ein nichtlineares Regressionsanpassungsprogramm gemäß der Cheng-Prusoff-Gleichung (Y. C. Cheng und W. H. Prussoff, Biochem. Pharmacol. 22, S. 3099–3109, 1973) erhalten wurde, berechnet. Hill-Koeffizienten wurden unter Verwendung von nichtlinearer Regression erhalten (GraphPad Prism sigmoidale Dosis/Ansprechen mit variabler Steigung).

Claims

Verwendung einer Verbindung der Formel I
Formel I worin m¹ 0 oder 1 ist; m² 1 oder 2 ist; R₁ H, Alkyl, halogeniertes Alkyl, substituiertes Alkyl, Cycloalkyl oder Phenyl bedeutet; und R₂ H, Alkyl, halogeniertes Alkyl, substituiertes Alkyl, Cycloalkyl oder Phenyl bedeutet; oder eines pharmazeutisch akzeptablen Salzes derselben zur Herstellung einer pharmazeutischen Zusammensetzung zur Behandlung einer Erkrankung oder eines Zustands, worin der nikotinerge Acetylcholinrezeptor α7 beteiligt ist oder worin ein Sensory-Gating-Defizit besteht, bei einem Säuger.
Verwendung nach Anspruch 1, wobei die pharmazeutische Zusammensetzung rektal, topisch, oral, sublingual oder parenteral zu verabreichen ist.
Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verbindung in einer Menge von 0,001 bis 100 mg/kg Körpergewicht des Säugers pro Tag zu verabreichen ist.
Verwendung nach Anspruch 3, wobei die Menge 0,1 bis 50 mg/kg Körpergewicht des Säugers pro Tag beträgt.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verbindung N-(1-Azabicyclo[2.2.1]hept-3-yl)-4-chlorbenzamid, N-(2-Methyl-1-azabicyclo[2.2.1]hept-3-yl)-4-chlorbenzamid, N-(2-Ethyl-1-azabicyclo[2.2.1]hept-3-yl)-4-chlorbenzamid, N-(2-Methyl-1-azabicyclo[2.2.2]oct-3-yl)-4-chlorbenzamid, N-(2-Ethyl-1-azabicyclo[2.2.2]oct-3-yl)-4-chlorbenzamid, N-(2-Benzyl-1-azabicyclo[2.2.2]oct-3-yl)-4-chlorbenzamid, N-(1-Azabicyclo[3.2.2]non-3-yl)-4-chlorbenzamid, N-(4-Methyl-1-azabicyclo[3.2.2]non-3-yl)-4-chlorbenzamid, N-(2-Methyl-1-azabicyclo[3.2.2]non-3-yl)-4-chlorbenzamid, N-(4-Ethyl-1-azabicyclo[3.2.2]non-3-yl)-4-chlorbenzamid, N-(2-Ethyl-1-azabicyclo[3.2.2]non-3-yl)-4-chlorbenzamid, N-(1-Azabicyclo[3.2.2]non-3-yl)-4-chlorbenzamid, N-(4-Methyl-1-azabicyclo[3.2.2]non-3-yl)-4-chlorbenzamid, N-(2-Methyl-1-azabicyclo[3.2.2]non-3-yl)-4-chlorbenzamid, N-(4-Ethyl-1-azabicyclo[3.2.2]non-3-yl)-4-chlorbenzamid, N-(2-Ethyl-1-azabicyclo[3.2.2]non-3-yl)-4-chlorbenzamid, oder ein pharmazeutisch akzeptables Salz ist.
Verwendung nach Anspruch 5, wobei die Verbindung N-(1-Azabicyclo[2.2.2]oct-3-yl)-4-chlorbenzamid oder ein pharmazeutisch akzeptables Salz desselben ist.
Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Erkrankung oder der Zustand eine kognitive Funktion betrifft.
Verwendung nach Anspruch 7, wobei die kognitive Funktion Aufmerksamkeit, Lernfähigkeit oder Gedächtnis ist.
Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Erkrankung oder der Zustand Schizophrenie ist.
Verbindung der Formel I
Formel I worin m¹, m², R₁ und R₂ wie in Anspruch 1 definiert sind, wobei m² 1 ist, wenn m¹ 0 ist, oder ein pharmazeutisch akzeptables Salz derselben.
Verbindung nach Anspruch 10, worin m¹ und m² jeweils 1 sind.