DE60211132T2

DE60211132T2 - 2-alkylierte cyclodextrin-derivate : umkehrungsmittel von medikament-induzierter neuromuskulärer blockierung

Info

Publication number: DE60211132T2
Application number: DE60211132T
Authority: DE
Inventors: Mingqiang c/o Organon Laboratories L ZHANG; Gary c/o Organon Laboratories Ltd. TARVER
Original assignee: Akzo Nobel NV
Current assignee: Organon NV
Priority date: 2001-02-14
Filing date: 2002-02-14
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2022-02-15
Also published as: JP4313041B2; WO2002064635A1; DE60211132D1; US20040106575A1; EP1368381A1; JP2004526013A; EP1368381B1; CA2437851C; CA2437851A1; ES2261646T3; US7026304B2; ATE325135T1

Description

Die Erfindung betrifft 2-alkylierte Cyclodextrin-Derivate, ihre Verwendung für die Herstellung eines Medikamentes für die Umkehr einer medikamenten-induzierten neuromuskulären Blockierung und ein Kit zur Lieferung einer neuromuskulären Blockierung und ihre Umkehrung.
Ein neuromuskulärer Blockierungs-Agent (NMBA, für neuromuscular blocking agent, auch genannt ein Muskellöser), wird routinemässig während der Verabreichung von Anästhesiemitteln verabreicht, um die endotracheale Intubierung zu vereinfachen und den chirurgischen Zugriff auf Körperöffnungen zu gestatten, insbesondere des Abdomen und des Thorax, ohne durch absichtliche oder Reflexmuskelbewegung gehindert zu werden. NMBAs werden auch bei der Pflege von kritisch kranken Patienten eingesetzt, die in der Intensivpflege stehen, um die mechanische Beatmung zu ermöglichen, wenn Beruhigung und Analgesia alleine sich als nicht ausreichend erwiesen haben, und um heftige Muskelbewegungen zu unterdrücken, die mit der elektrokonvulsiven Therapiebehandlung verbunden sind.
Basierend auf ihrem Aktionsmechanismus, werden NMBAs in zwei Kategorien unterteilt: In die depolarisierenden und in die nicht-depolarisierenden Mittel. Die depolarisierenden neuromuskulären Blockierungs-Agenten binden an nikotinischen Acetylcholin-Rezeptoren (nAChRs) an dem neuromuskulären Übergang in einer Art und Weise, die ähnlich zu dem des endogenen Neurotransmitters Acetylcholin ist. Sie stimulieren eine initiale Öffnung des Ionenkanals und produzieren Kontraktionen, die als Faszikulationen bekannt sind. Da diese Medikamente nur sehr langsam durch Cholinesterase-Enzyme aufgebrochen werden, im Gegensatz zu sehr schnellen Hydrolyse von Acetylcholin durch Acetylcholinesterasen, binden sie für eine sehr viel längere Zeitdauer als Acetylcholin, was zu einer dauernden Depolarisierung an den Endplatten führt und damit zu einer neuromuskulären Blockierung. Succinylcholin (Suxamethonium) ist das am besten bekannte Beispiel eines depolarisierenden NMBAs.
Nicht-depolarisierende neuromuskuläre Blockierungs-Agenten stehen im Wettbewerb mit Acetylcholin zur Bindung an Muskel nAChRs, aber anders als depolarisierende NMBAs aktivieren sie nicht den Kanal. Sie blockieren die Aktivierung des Kanals durch Acetylcholin und verhindern dadurch die Zellmembran-Depolarisierung und im Ergebnis wird der Muskel weich werden. Die meisten der klinisch eingesetzten NMBAs gehören zu der nicht-polarisierenden Kategorie. Sie umfassen Tubocurarin, Atracurium, (Cis)atracurium, Mivacurium, Pancuronium, Vecuronium, Rocuronium und Rapacuronium (Org 9487).
Am Ende der Operation oder einer Intensivpflege wird häufig ein Umkehragent für NMBAs dem Patienten gegeben, um ihm bei der Wiedergewinnung der Muskelfunktion zu unterstützen. Die am meisten benutzten Umkehragenten sind Inhibitoren von Acetylcholinsterase (AChE) wie Neostigmin, Edrophonium und Pyridostigmin. Weil der Wirkungsmechanismus dieser Medikamente das Niveau von Acteylcholin an der neuromuskulären Verbindung durch Unterdrückung des Aufbrechens von Acetylcholin erhöht, sind sie nicht geeignet für die Umkehr von depolarisierenden NMBAs wie Succinylcholin. Der Einsatz von AChE-Inhibitoren als Umkehragenten führt zu Problemen der Selektivität, da die Neurotransmission an alle Synapsen (sowohl somatische als auch autonomische) den Neurotransmitter Acetylcholin involvieren und durch diese Agenten potenziert wer den. Die Nicht-Selektivität kann zu vielen Nebenwirkungen führen aufgrund der nicht-selektiven Aktivierung von muskarinischen und nikotinischen Actelycholin-Rezeptoren, umfassend Bradycardia, Bluthochdruck, vermehrte Speichelbildung, Übelkeit, Übergeben, abdominale Krämpfe, Diarrhöe und Bronchiokonstriktion. Daher können diese Agenten in der Praxis nur nach oder zusammen mit der Verabreichung von Atropin (oder Glycopyrrolat) gegeben werden, um die muskarinischen Effekte des Acetylcholin an den muskarinischen Rezeptoren in den autonomischen parasympathetischen Neuroeffektor-Verbindungen (z.B. dem Herz) zu antagonisieren. Der Einsatz von muskarinischem Acetylcholin-Rezeptor (mAChR) Antagonist wie Atropin führt zu einer grossen Vielzahl von Nebenwirkungen, beispielsweise Tachycardien, trockener Mund, verschwommene Sicht, Schwierigkeiten der Blasenentleerung und weiterhin können Herzfunktionen beeinflusst werden.
Ein weiteres Problem mit Anticholinsteraseagenten ist das, dass residuelle neuromuskuläre Aktivität vorhanden sein muss (grösser 10% Zuckungs-Aktivität) um die schnelle Wiedergewinnung der neuromuskulären Funktion zu gestatten. Manchmal, entweder aufgrund einer Hypersensibilität des Patienten oder einer zufälligen Überdosis, kann die Verabreichung von NMBAs zur vollständigen und verlängerten Blockierung der neuromuskulären Funktion (Tiefenblock) führen. Derzeit besteht keine zuverlässige Behandlung der Umkehr einer solchen „Tiefenblockierung". Versuche, eine „Tiefenblockierung" mit hohen Dosen von AChE-Inhibitoren zu überwinden weisen das Risiko auf, eine sogenannte „cholinergische Krise" zu induzieren, was zu einem breiten Bereich von Symptomen führt, die zu einer erhöhten Stimulierung der nikotinischen und muskarinischen Rezeptoren resultiert.
In der internationalen Anmeldung WO 01/12202 (AKZO Nobel N. V.) ist der Einsatz von chemischen Chelatoren (oder Sequestranten) als Umkehragenten beschrieben worden. Chemische Chelatoren sind fähig, einen Gast-Host-Komplex für die Herstellung eines Medikamentes für die Umkehrung von medikamenteninduzierter neuromuskulärer Blockierung auszubilden. Der Einsatz von chemischen Chelatoren als Umkehragenten für NMBAs hat den Vorteil, dass sie in der Umkehrung der Wirkung von sowohl depolarisierenden als auch nicht-depolarisierenden NMBAs wirksam sind. Ihr Einsatz erhöht nicht das Niveau von Acetylcholin und daher erzeugen sie weniger Nebenwirkungen und keine, die mit der Stimulierung von muskarinischen und nikotinischen Rezeptoren zusammenhängen, die mit den AChE Umkehragenten gesehen werden. Zusätzlich besteht keine Notwendigkeit für den kombinierten Einsatz von einem AChE-Inhibitor und einem mAChR-Antagonisten (beispielsweise Atropin), während die chemischen Chelatoren weiterhin sicher eingesetzt werden können für die Umkehr einer „Tiefenblockierung". Beispiele von solchen chemischen Chelatoren, wie sie in WO 01/12202 beschrieben worden sind, sind aus einer Vielzahl von Klassen, zumeist zyklischen, organischen Verbindungen ausgewählt, die für ihre Fähigkeit bekannt sind, Inklusions-Komplexe mit verschiedenen organischen Verbindungen in wässeriger Lösung zu bilden, beispielsweise zyklische Oligosaccharide, Cyclophane, zyklische Peptide, Calixarene, Kronenäther und Aza-Kronenäther.
Die Cyclodextrine,
eine Klasse von zyklischen Molekühlen, die sechs oder mehr α-D-Glucopyranose Einheiten enthalten, die an den 1,4-Positionen durch α-Verbindungen verbunden sind, wie in Amylose und Derivaten davon, sind in der WO 01/12202 als besonders nützlich in der Umkehrung von vielen der üblicherweise benutzten neuromuskulären Blockierungs-Agenten identifiziert worden, oder Muskelentspannern, wie Rocuronium, Pancuronium, Vecuroinium, Rapacuronium, Mivacurium, Atracurium, (cis)Atracurium, Succinylcholin und Tubocurarin.
Es ist nun gefunden worden, dass 2-alkylierte Cyclodextrin-Derivate mit der allgemeinen Formel I
Formel I wobei m 0–7 ist und n 1–8 ist und m + n = 7 oder 8 ist;
R (CH₂)_p-Phenylen-(CH₂)_q, (C_1-6)Alkylen, oder (CH₂)_r-S-(C_1-4)Alkylen ist, von denen jede Alkylen-Gruppe mit 1–3 OH Gruppen substituiert sein kann;
p und r unabhängig voneinander 1–4 sind;
q 0–4 ist;
X COOH, SO₂OH, (CH₂-CH₂-O)_s-H oder OH ist;
s 1–3 ist;
oder ein pharmazeutisch verträgliches Salz davon;
in vivo hochaktiv sind bei der Umkehrung der Wirkung von neuro-muskulärem Blockierungs-Agenten.
Der Begriff Phenylen, wie er in der Definition der Formel I be nutzt worden ist, bedeutet ein bivalentes Radikal von Benzol, von dem die freien Valenzen entweder Ortho(1,2-Phenylen), Meta(1,3-Phenylen) oder Para(1,4-Phenylen) zueinander positioniert werden können.
Der Begriff (C_1-6)Alkylen bedeutet eine verzweigte oder gerade Kette von bivalenten Kohlenstoffradikalen mit 1–6 Kohlenstoffatomen, wie Methylen, Ethylen(1,2-Ethandiyl), Propylen(1-Methyl-1,2-Ethandiyl), 2-Methyl-1,2-Ethandiyl, 2,2-Dimethyl-1,2-Ethandiyl, 1,3-Propandiyl, 1,4-Butandiyl, 1,5-Pentandiyl und 1,6-Hexandiyl.
Der Begriff (C_1-4)Alkylen, wie er in der Definition der Formel I eingesetzt worden ist, bedeutet eine verzweigte oder gerade Kette von bivalenten Kohlenstoffradikalen mit 1–4 Kohlenstoffatomen, wie Methylen, Ethylen(1,2-Ethandiyl), Propylen(1-Methyl-1,2-Ethandiyl), 2-Methyl-1,2-Ethandiyl, 2,2-Dimethyl-1,2 Ethandiyl und 1,3-Propandiyl.
Verbindungen gemäss der Formel I, bei denen n + m = 7 ist, sind Derivate der β-Cyclodextrine wobei jene, bei denen n + m = 8 ist, von γ-Cyclodextrin abgeleitet worden sind.
Bevorzugt sind 2-alkylierte Cyclodextrin-Derivate der Formel I, wenn X = COOH ist, oder ein pharmazeutisch verträgliches Salz davon ist.
Bevorzugter sind 2-alkylierte γ-Cyclodextrin-Derivate der Formel I, wobei n = 8 ist, R = (CH₂)_p-Phenylen-(CH₂)_q, p = 1 ist, q = 0 ist und X = COOH ist.
Im Zusammenhang der vorliegenden Erfindung bezieht sich der Begriff medikamenteninduzierte neuromuskuläre Blockierung auf die Wirkung der klinisch eingesetzten neuromuskulären Blockierungsagenten.
Kein Schutz an sich wird gesucht für Verbindungen gemäss der Formel I, bei denen m + n = 7, n = 1, X = OH und R 2-Methyl-1,2-Ethandiyl, 2,2-Dimethyl-1,2-Ethandiyl, 2-Hydroxy-1,3-Propandiyl oder 2-Hydroxy-2-Methyl-1,3-Propandiyl ist. Diese β-Cyclodextrin-Derivate gemäss Formel I werden von Lindberg, B. et al (Carbohydrate Research 1991, 222, 133–119) in einer synthetischen Studie ohne den Verweis auf jegliche pharmakologische Aktivität beschrieben.
Die 2-alkylierten Cyclodextrin-Derivate der Formel I können hergestellt werden unter Einsatz von bekannten Verfahren der selektiven Modifikationen von Cyclodextrinen, beispielsweise die Verfahren, wie sie von Khan et al. (Chem. Rev. 1998, 98, 1977–1996) beschrieben worden sind. In einem allgemeinen Verfahren zur Herstellung der 2-alkylierten β- und γ-Cyclodextrin-Derivate der Formel I, werden Cyclodextrin-Derivate, von denen mit 6-Positionen durch eine geeignete Schutzgruppe geschützt sind, wie eine Silyl-Gruppe, vorteilhafterweise durch die Tert-Butyldimethylsilyl (TBDMS) Gruppe, mit einer starken Base behandelt, wie Bariumhydroxid oder Natriumhydrid, um in selektiver Weise die 2-Alkoxid-Derivate zu erzeugen, welche dann mit einer Verbindung der Struktur reagiert werden.
X'-R-Hal, wobei R die Bedeutung wie oben definiert hat, Hal Halogen bedeutet, wie Jod, Brom oder Chlor, X' eine funktionale Gruppe X (COOH, SO₂OH, (CH₂-CH₂-O)_s-H oder OH) bedeutet, welche durch eine geeignete Schutzgruppe geschützt wird, vorzugsweise eine Silyl-basierte Schutzgruppe, wie die TBDMS-Gruppe, die Trimethylsilyl oder 2-(Trimethylsilyl)Ethyl-Gruppe, wonach die Schutzgruppen entfernt werden.
Bei einem spezifischeren Verfahren der Herstellung der 2-alkylierten Cyclodextrin-Derivate der Formel I wird von der O-2 => O-3 Wanderung der Silyl-Gruppen Verwendung genommen, insbesondere von Tert-Butyldimethylsilyl (TBDMS), während der Alkylierung der 2,6-Di-TBDMS-γ- und -β-Cyclodextrine, wie dies von Ashton et al. (J. Org. Chem. 1995, 60, 3898–3903) und Icheln et al. (Carbohydrate Research 1996, 280, 237–250) beschrieben worden ist.
Demgemäss können 2-alkylierte Cyclodextrin-Derivate der Formel I wie in Schema I hergestellt werden, durch Wandlung von β-Cyclodextrin (Formel II; x = 7) oder von γ-Cyclodextrin (Formel II; x = 8) zu den bekannten 2,6-di-O-TBDMS-Cyclodextrine der Formel III (Schritt i), die in Gegenwart einer starken Base alkyliert werden, wie Natriumhydrid mit einer Verbindung der Struktur X'-R-Hal (Schritt ii), wobei X', R und Hal dieselbe Bedeutung wie oben definiert aufweisen, gefolgt von einer Entfernung der Schutzgruppen (Schritt iii).
Schema I
Alternative Synthesewege für die Herstellung der 2-alkylierten Cyclodextrin-Derivate der Erfindung sind dem Fachmann wohl bekannt. Die Chemie der Derivatisierung der Cyclodextrine ist wohl dokumentiert (siehe beispielsweise: Comprehensive Supramolecular Chemistry, Band 1–11, Atwood J. L., Davies J. E. D., MacNicol D. D., Vogtle F., Herausgeber; Elsevier Science Ltd., Oxford, UK, 1996).
Pharmazeutisch verträgliche Salze von 2-aklylierten Cyclodextrin-Derivaten der Formel I, wobei X die Carboxyl-Säuregruppe COOH oder die Sulfonsäuregruppe SO₂OH darstellt, können erhalten werden durch die Behandlung von Säure mit einer organischen Base oder einer Mineralbase, wie Natrium-, Kalium- oder Lithiumhydroxid.
Die 2-alkylierten Cyclodextrin-Derivate oder pharmazeutisch ver trägliche Salze oder Solvate davon, die zum Einsatz in der Erfindung vorgesehen sind, werden parenteral verabreicht. Die Injektionswege können intravenös, subkutan, intradermal, intramuskulär oder interarteriell sein. Die intravenöse Verabreichung ist die bevorzugte. Die exakt einzusetzende Dosis wird notwendigerweise abhängig sein von den Anforderungen des individuellen Subjekts, dem das Medikament zu verabreichen ist, dem Grad der muskulären Aktivität, welche wieder herzustellen ist, und die Entscheidung des Spezialisten der Anästhesie bzw. der Intensivpflege. Die extrakorporale Anwendung der chemischen Chelatoren der Erfindung beispielsweise durch Mischen des chemischen Chelators mit dem Blut während der Dialyse oder während der Plasmapherese ist auch angedacht.
Bei einem weiteren Aspekt der Erfindung wird auf ein Kit Bezug genommen, welches zur Bereitstellung einer neuromuskulären Blockierung und ihrer Umkehr vorgesehen ist, umfassend (a) einen neuromuskulären Blockieragens und (b) einen 2-alkylierten Cyclodextrin-Derivat gemäss der allgemeinen Formel I, welches fähig ist, einen Gast-Host-Komplex mit dem neuromuskulären Blockierungsagenten auszubilden. Mit einem Kit gemäss der Erfindung wird eine Formulierung gemeint, welche getrennte pharmazeutische Präparate enthält, d.h. dene neuromuskulären Blockierungsagens und ein 2-alkyliertes Cyclodextrin-Derivat der Formel I, d.h. den Umkehragens. Die Komponenten von solch einem Kit aus Teilen werden sequentiell anzuwenden sein, d.h. das neuromuskuläre Blockierungsagens wird einem Subjekt verabreicht, welches ihn benötigt, was zu einem späteren Zeitpunkt von der Verabreichung des Umkehragenten gefolgt wird, wenn die Wiederherstellung der Muskelfunktion erforderlich ist, d.h. eines 2-alkylierten Cyclodextrin-Derivats der vorliegenden Erfindung.
Ein bevorzugtes Kit gemäss der Erfindung enthält ein 2- alkylierte Cyclodextrin-Derivat der Formel I und einen aminosteroidalen neuromuskulären Blockierungsagenten. Die 2-alkylierten Cyclodextrin-Derivate der Erfindung sind besonders geeignet für die Umkehrung der neuromuskulären Blockierung, die durch aminosteroidale neuromuskuläre Blockieragenten induziert worden sind, wie Rocuronium, Vecuronium, Pancuronium und Rapacuronium. Ein besonders bevorzugtes Kit der Erfindung umfasst Rocuronium als den neuromuskulären Blockieragenten.
Gemischt mit pharmazeutisch geeigneten Hilfsstoffen und pharmazeutisch geeigneten Flüssigkeiten, beispielsweise beschrieben in der Standard-Referenz, Gennaro et al., Remington's Pharmaceutical Sciences, (18. Ausgabe, Mack Publishing Company, 1990, Teil 8: Pharmaceutical Preparations and Their Manufacture; siehe insbesondere Kapitel 84 zu „Parenteral preparations", Seiten 1545–1569; und Kapitel 85 über „Intravenous admixtures", Seiten 1570–1580) können die 2-alkylierten Cyclodextrin-Derivate in Form einer Lösung angewandt werden, beispielsweise zum Einsatz als ein Injektionspräparat.
Alternativ kann die pharmazeutische Zusammensetzung auch in Einheitsdosen oder Multidosenbehälter vorgelegt werden, beispielsweise in dichten Fläschchen oder Ampullen, und kann in gefriergetrockneten (lyophilisierten) Bedingungen gelagert werden, was nur die Hinzufügung von sterilem Wasserträger erforderlich macht, beispielsweise Wasser, vor der Benutzung.
Die Erfindung umfasst weiterhin eine pharmazeutische Formulierung, wie sie oben beschrieben worden ist, in Kombination mit Verpackungsmaterial, welches für diese Zusammensetzung geeignet ist, wobei das besagte Verpackungsmaterial Benutzungsanweisungen für die Zusammensetzung für die oben beschriebene Nutzung enthält.
Die Erfindung wird anhand der folgenden Beispielen näher beschrieben:
Beispiel 1:
Allgemeine Synthese von Per-2-O-(alkylierten)-Cyclodextrinen
Zu einer Lösung von Heptakis-per-6-O-(tert-butyldimethylsilyl)-β-Cyclodextrin (0.5 Gramm, 0.25 Millimol) oder Octakis-per-6-O-(tert-butyldimethylsilyl)-γ-Cyclodextrin (0.5 Gramm, 0.225 Millimol) in Dimethylformamid (20 Milliliter) sind Bariumhydroxid-Octahydrat (0.5 Gramm, 1.58 Millimol) hinzugefügt worden, gefolgt von Bariumoxid (0.9 Gramm, 5.87 Millimol). Das gewünschte alkylierende Agens (2 Äquivalente je sekundärem Hydroxyl) ist hinzugefügt worden und die Reaktion ist für 24 Stunden umgerührt worden. Die Reaktionsmischung ist gefiltert worden, um Bariumoxid zu entfernen, und ist in Wasser geschüttet worden, um Bariumhydroxid zu entfernen. Der rohe Cyclodextrin-Ausfall ist in Dichlormethan aufgelöst worden und getrocknet (Natriumsulfat). Die Lösung ist gefiltert worden, und das Lösungsmittel ist auf ein kleines Volumen eingedampft worden. Methanol ist hinzugefügt worden, um die Verbindung zu pulverisieren, die dann gefiltert und unter Unterdruck getrocknet worden ist.
Beispiel 2
Octakis per-2-O-(3-Carboxybenzyl)-γ-Cyclodextrin, Natriumsalz
A: 2-(Trimethylsilyl)ethyl-3-(Jodmethyl)benzoat
Zu einer Lösung von 3-(Chlormethyl)benzoyl-chlorid (2.5 Gramm, 17.5 Millimol) in Dichlormethan (100 Milliliter) sind hinzugefügt worden: 2-(Trimethylsilyl)äthanol (1.72 Milliliter, 12.0 Millimol). Triethylamin, (9.21 Milliliter, 66 Millimol) ist hinzugefügt worden und die Reaktionsmischung ist über Nacht umgerührt worden. Das Dichlormethan ist verdampft worden und das Rohmaterial ist in Äther aufgenommen worden und mit Wasser gewa schen worden. Die Ätherschicht ist getrocknet worden (Natriumsulfat) und verdampft worden, um ein leicht gelbes leichtflüssiges Öl zu ergeben. Das Öl (2.7 Gramm) ist in Aceton aufgelöst worden (30 Milliliter), enthaltend Natriumjodid (1.5 Gramm), und ist für zwei Stunden umgerührt worden. Das Lösungsmittel ist entfernt worden und zu dem Residuum ist Diethyläther hinzugefügt worden und die sich ergebende Mischung ist gefiltert worden. Das Filtrat ist verdampft worden, um ein braunes Öl zu ergeben (3.68 Gramm, 77%): ¹H NMR (CDCl₃) δ: 7.95, (1H, s), 7.85, (1H, d), 7.28, (1H, d), 7.17, (1H, t), 4.38, (2H, s), 4.33 (2H, m), 1.11 (2H, m), 0.00 (9H, s) ppm. Massenspektrum (M-I) 235.
B: Octakis per-2-O-[3-{2-(Trimethylsilyl)ethylcarboxy}benzyl]-per-6-O-(tert-butyl-dimethylsilyl)-γ-Cyclodextrin
Unter Einsatz des in Beispiel 1 beschriebenen Verfahrens ist die Titelverbindung aus der Reaktion von Octakis-per-6-O-(tert-butyldimethylsilyl)-γ-Cyclodextrin mit dem alkylierenden Agens erhalten worden, das unter A beschrieben worden ist.
C: Octakis per-2-O-(3-Carboxybenzyl)-γ-Cyclodextrin Natriumsalz
Tetrabutylammoniumfluorid (TBAF; 17.65 Milliliter, 1.0 molare Lösung in Tetrahydrofuran, 17.6 Millimol) sind hinzugefügt worden zu einer Lösung von per-2-O-[3-{2-(trimethylsilyl)ethylcarboxy}benzyl]-per-6-O-(tert-butyldimethylsilyl)-γ-Cyclodextrin (2.4 Gramm, 0.59 Millimol) in Tetrahydrofuran (30 Milliliter). Die Reaktionsmischung ist für 2 Stunden refluxiert worden und es ist ihr gestattet worden, auf Raumtemperatur abzukühlen. Das Lösungsmittel ist unter vermindertem Druck entfernt worden und zu dem Residuum ist Wasser (150 Milliliter) hinzugefügt worden. Der pH-Wert ist auf 4 durch Hinzufügung von 2 M Salzsäure eingestellt worden und der sich bildende Feststoff ist gefiltert worden. Das Waschen mit Aceton ergab 1.2 Gramm von per-2-O-(3-Carboxybenzyl)-γ-Cyclodextrin als einen blassen Feststoff. Dazu sind Methanol (100 Milliliter) und Natriumhydroxid (0.16 Gramm, 4.1 Millimol) hinzugefügt worden und die Suspension ist umgerührt worden, bis die Auflösung eingetreten ist. Das Lösungsmittel ist unter vermindertem Druck entfernt worden und Wasser ist hinzugefügt worden (30 Milliliter). Diese Lösung ist durch mehrere Wasseraustausche dialysiert worden. Die sich ergebende Lösung ist unter vermindertem Druck verdampft worden, um ein Gummi zu ergeben. Umrühren mit Aceton ergab einen Feststoff, der gefiltert worden ist, um die Titelverbindung als einen Feststoff (1.1 Gramm, 73%) zu ergeben. Electrospray MS (M + Na)⁺ 2393.1; ¹H NMR (D₂O); δ 3.47 (t, 8H), 3.54–3.57 (m, 8H), 3.67–3.74 (m, 24H), 3.86 (t, 8H), 4.70–4.75 (m, 8H), 4.84 (d, 8H), 5.07 (d, 8H), 7.50 (t, 8H), 7.56 (d, 8H), 7.88–7.90 (m, 16H) ppm.
Beispiel 3
Octakis per-2-O-(4-Carboxybenzyl)-γ-Cyclodextrin, Natriumsalz
A: 2-(Trimethylsily)ethyl-4-(Jodmethyl)benzoat
Zu einer Lösung von 4-(Chlormethyl)benzoylchlorid (2.5 Gramm, 13.22 Millimol) in Dichlormethan (100 Milliliter) ist 2-(Trimethylsilyl)-Äthanol (1.72 Milliliter, 12.0 Millimol) hinzugefügt worden. Ferner ist Triethylamin (9.21 Milliliter, 66 Millimol) hinzugefügt worden und die Reaktionsmischung ist über Nacht gerührt worden. Das Dichlormethan ist verdampft worden und. das Rohmaterial ist in Äther aufgenommen worden und mit Wasser gewaschen worden. Die Ätherschicht ist getrocknet worden (Natriumsulfat) und verdampft worden, um ein leicht gelbes leichtflüssiges Öl zu ergeben. Das Öl (2.7 Gramm) ist in Aceton aufgelöst worden (30 Milliliter), enthaltend Natriumjodid (1.5 Gramm), und ist für zwei Stunden umgerührt worden. Das Lösungsmittel ist entfernt worden, Äther hinzugefügt und die Reaktionsmischung gefiltert worden. Das Filtrat ist dann verdampft worden, um die Titelverbindung als ein braunes, temperatur-instabiles Öl zu ergeben, 3.58 Gramm, 75%.
¹H NMR (CDCl₃) δ: 7.88 (2H, d), 7.34 (2H, d), 4.38 (2H, s), 4.32 (2H, m), 1.04 (2H, m), 0.01 (9H, s) ppm. Massenspektrum (M-I) 235
B: Octakis per-2-O-[4-{2-(Trimethylsilyl)ethylcarboxy}benzyl]-per-6-O-(tert-butyldimethylsilyl)-γ-Cyclodextrin
Unter Einsatz des in Beispiel 1 beschriebenen Verfahrens ist die Titelverbindung aus der Reaktion von Octakis-per-6-O-(tert-butyldimethylsilyl)-γ-Cyclodextrin mit dem alkylierenden Agens erhalten worden, welches unter A beschrieben worden ist.
C: Octakis per-2-O-(4-Carboxybenzyl)-γ-Cyclodextrin, Natriumsalz
Unter Einsatz der Verfahren, die in Beispiel 2C beschrieben worden sind, ist per-2-O-[4-{2-(Trimethylsilyl)ethylcarboxy}benzyl]-per-6-O-(tert-butyldimethylsilyl)-γ-Cyclodextrin entschützt worden und ist in das Natriumsalz gewandelt worden, um die Titelverbindung zu ergeben. Electrospray Massenspektrum M+ 2545.2.
¹H NMR (CDCl₃) δ: 7.9 (2H), 7.5 (2H), 5.1 (1H), 4.9 (2H), 4.7–3.95 (1H), 3.7 (3H), 3.55 (2H) ppm.
Beispiel 4
Octakis per-2-O-(2-Carboxybenzyl)-γ-Cyclodextrin, Natriumsalz
Octakis per-6-O-TBDMS-γ-Cyclodextrin (15 Gramm) ist in Tetrahydrofuran (THF; 300 Milliliter) aufgelöst worden und Natriumhydrid (2.72 Gramm, 60% in Öl) ist portionsweise hinzugefügt worden. Äthyl-2-jodomethylbenzoat (25.6 Gramm) in THF (100 Milliliter) ist langsam hinzugefügt worden und die Reaktionsmischung ist für vier Tage umgerührt worden. Die Reaktionsmischung ist auf konzentriert worden und durch Säulenchromatographie auf Kieselgel gereinigt worden unter Einsatz von schrittweiser Elution mit Dichlormethan/Äthylacetat 20:1, 10:1 to 5:1. Die reinen Fraktionen sind kombiniert worden und verdampft worden, um das Äthylesterprodukt (3.8 Gramm) als einen Schaum zu ergeben. Dieser ist in THF (60 Milliliter) aufgelöst worden und zu dieser Lösung ist Tetrabutylammoniumfluorid (17.35 Milliliter, 1.0 M in THF) hinzugefügt worden. Die Mischung ist für 4 Stunden refluxiert worden und dann unter Unterdruck aufkonzentriert worden. Wasser ist dann hinzugefügt worden, um einen Gummi zu schaffen. Das Wasser ist dekantiert worden, Aceton ist hinzugefügt worden und die Verbindung ist als ein brauner Feststoff ausgefallen. Der Feststoff ist in Methanol (70 Milliliter) aufgelöst worden und Natriumhydroxid-Lösung (5 Gramm in Wasser (50 Milliliter)) ist hinzugeführt worden. Die Mischung ist über 24 Stunden umgerührt worden und das Methanol ist verdampft worden. Die rohe Lösung ist in 1000 MWCO Röhrchen dialysiert worden, gefolgt von einer Verdampfung und dem Ausfall durch Aceton. Überschüssige TBAF Salze sind durch Umrühren über Nacht in Wasser mit Dowex^® 50W-X8 Harz entfernt worden, gefolgt von Verdampfung und Umrühren mit Aceton. Das Trocknen ergab das Produkt (1.6 Gramm) als ein brauner Feststoff. ¹H NMR (D₂O) δ: 7.7–8.1 (4H), 5.4 (1H), 4.9 (2H), 3.9–4.7 (6H) ppm. Electrospray Massenspektrum m/z M-H 2367.4
Beispiel 5
Mono-2-O-(4-carboxybenzyl)-γ-Cyclodextrin Natriumsalz
Zu getrocknetem γ-CD (15 Gramm) in Dimethylformamid (400 Milliliter) ist Natriumhydrid (464 Milligramm, 60% in Öl) hinzugefügt worden. Zu dieser Mischung ist eine Lösung von Methyl-4-jodmethylbenzoat (3.19 Gramm) in Dimethylformamid (100 Milliliter) langsam hinzugefügt worden. Die Reaktionsmischung ist für 2 Tage zum Umrühren gelassen worden. Die Lösungsmittel sind entfernt worden und die Reaktionsmischung ist mit Aceton pulverisiert worden, um den Methylester (19.97 Gramm) als einen weissen Feststoff zu ergeben. Dieser weisse Feststoff von Mono-2-O-(4-methoxycarbonyl)-γ-Cyclodextrin (5 Gramm) ist in Wasser (60 Mil liliter) aufgelöst worden, welches Natriumhydroxid (138 Milligramm) enthalten hat. Die Reaktionsmischung ist für 24 Stunden umgerührt worden, verdampft worden und das Natriumsalz ist auf Sephadex^® DEAE Harz gereinigt worden, eluiert mit 0.1 M NaOH, um 5.28 Gramm eines weissen Feststoffs zu ergeben. Die Dialyse in einem 1000 MWCO Röhrchen, gefolgt von einer Verdampfung ergab die mono-substituierte Verbindung (700 Milligramm). ¹H NMR (D₂O) δ: 7.91 (m), 7.54 (m), 5.11 (m), 5.09, 4.1–3.5 (m) ppm. Electrospray MS m/z M-H-Na 1429
Beispiele 6 bis 10: Allgemeine Synthese von 2-(4-Thia-alkyl)-Cyclodextrinen
2-Alkylierte Cyclodextrin-Derivate, die ein Schwefelatom an der 4-Position der Seitenkette enthalten, das heisst Verbindungen der allgemeinen Formel I, bei denen R (CH₂)_r-S-(C_1-4)-Alkylen ist und r gleich 3 ist, sind durch Radikaladdition von einem geeigneten Thiol zu per-2-Allyl-β-Cyclodextrin oder zu per-2-Allyl-γ-Cyclodextrin gewonnen worden, die wie durch Icheln et al. (Carbohydrate Research 280, 1996, 237–250) beschrieben hergestellt worden sind.
Das geeignete 2-Allyl-Cyclodextrin und Thiol (1.5–3 Äquivalente je Allyl-Gruppe) sind in Acetonitril, Wasser, Methanol oder Toluen oder einer mischbaren Mischung von dem oben genannten aufgelöst worden. Die Reaktionsmischung ist vollständig entgast worden, entweder mit Stickstoff oder mit Argon und ist dann auf 110 Grad Celsius für 2–24 Stunden in Gegenwart von katalytischen Mengen von AIBN (2,2'-Azobis(isobutyronitril); 10–20 Milligramm je 250 Milligramm von CD) aufgeheizt worden.
Nach der gewünschten Reaktionszeit ist die rohe Reaktionsproduktmischung vom Lösungsmittel befreit worden und eine NMR ist durchgeführt worden, um auf verbleibende Allyl-Funktionalitäten zu prüfen. Falls die Reaktion als nicht vollständig zu beurteilen gewesen ist, was üblicherweise auf den Ausfall von Reaktanden in der Mischung zurückzuführen gewesen ist, ist die Reaktionsmischung erneut dem Thiol und AIBN in einem Lösungsmittelsystem ausgesetzt worden, in dem die vollständige Löslichkeit beibehalten werden konnte, typischerweise Wasser/Methanol. Die rohe Reaktionsmischung ist vom Lösungsmittel befreit worden und von dem Anfangs-Thiol durch Dialyse in Wasser unter Einsatz eines 1000 MWCO (MWCO steht für „molecular weight cut-off") Dialyse-Röhrchens gereinigt worden. G25 Grössenausschluss Sephadex ist eingesetzt worden, um Spurenmengen von Thiol zu entfernen.
Beispiel 6
Octakis per-2-O-(6-Carboxy-4-thia-hexyl)-γ-Cyclodextrin, Natriumsalz
Die Titelverbindung ist über die Additionsreaktion von 3-Mercaptopropionsäure zu per-2-Allyl-γ-Cyclodextrin erhalten worden.
¹H NMR (D₂O) δ: 5.4 (1H), 4.0 (1H), 3.75–3.95 (1H), 3.65 (3H), 3.45 (1H), 2.77 (1H), 2.68 (1H), 2.48 (1H), 1.9 (1H) ppm. m/z M-2H 1233.
Beispiel 7
Octakis per-2-O-(5-Carboxy-4-thia-pentyl)-γ-Cyclodextrin, Natriumsalz
Die Titelverbindung ist über die Additionsreaktion von 2-Mercaptoessigsäure zu per-2-Allyl-γ-Cyclodextrin erhalten worden.
¹H NMR (D₂O) δ: 5.3 (1H), 3.45 (1H), 4.0 (1H), 3.6 (1H), 3.85 (1H), 3.8–3.85 (2H), 2.7 (1H), 1.95 (1H) ppm. IR ν: 3417, 2932, 1587, 1391, 1164, 1037 cm^–1.
Beispiel 8
Octakis per-2-O-(6-Sulfo-4-thia-hexyl)-γ-Cyclodextrin, Natriumsalz
Die Titelverbindung ist über die Additionsreaktion von 2-Sulfoethanethiol zu per-2-Allyl-γ-Cyclodextrin erhalten worden.
¹H NMR (D₂O) δ: 5.3 (1H), 4.0 (1H), 3.7–3.85 (3H), 3.6 (1H), 3.4 (1H), 3.1 (1H), 2.8–2.85 (1H), 2.65 (1H), 1.9 (1H) ppm.
Beispiel 9
Heptakis per-2-O-(6,7-Dihydroxy-4-thia-heptyl)-β-Cyclodextrin
Die Titelverbindung ist über die Additionsreaktion von 2,3-Dihydroxypropanethiol zu per-2-Allyl-β-Cyclodextrin erhalten worden.
¹H NMR (D₂O) δ: 5.1 (1H), 3.95 (1H), 3.7–3.9 (1H), 3.45 (1H), 3.45 (4H), 3.4 (1H), 3.5–3.6 (1H) 2.5–2.7 (2H), 1.85 (1H) ppm. m/z M-H 2156.
Beispiel 10
Heptakis per-2-O-(9-Hydroxy-7-oxa-4-thia-nonyl)-β-Cyclodextrin
Die Titelverbindung ist über die Additionsreaktion von 5-Hydroxy-3-oxapentanethiol zu per-2-Allyl-β-Cyclodextrin erhalten worden.
¹H NMR (D₂O) δ: 5.15 (1H), 3.85–4.0 (2H), 3.6–3.9 (5H), 3.6–3.9 (1H), 3.4–3.5 (2H), 2.8 (1H), 2.7 (1H), 1.9 (1H) ppm. m/z M-CO₂H 2315.
Beispiel 11:
Umkehrung der neuromuskulären Blockierung bei anästhesierten Meerschweinchen in vivo
Männliche Dunkin-Hartley Meerschweinchen (Körpergewicht 600–900 Gramm) sind durch i.p. Verabreichung von 10 Milligramm/Kilogramm Pentobarbiton und 1000 Milligramm/Kilogramm Urethan anästhesiert worden. Nach einer Tracheotomy sind die Tiere künstlich beatmet worden unter Einsatz eines Harvards Kleintierbeatmungsgerätes. Ein Katheter ist in die Karotid-Rrterie zur kontinuierlichen Überwachung des arteriellen Blutdrucks eingesetzt worden und zur Abnahme von Blutproben für die Blutgasanalyse. Die Herzrate ist vom Blutdrucksignal abgeleitet worden. Der sciatische Nerv ist stimuliert worden (Rechteckpulse von 0,5 ms Dauer bei 10 s (0,1 Hz) Intervallen bei einer supramaximalen Spannung, unter Einsatz eines Grass S88 Stimulators) und die Kraft der M. Gastrocnemius Kontraktion ist unter Einsatz eines Grass FT03 Kraft-Verschiebungs-Transducers gemessen worden. Die Kontraktion, der Blutdruck und die Herzschlagrate sind auf einem Vierkanal Grass 7D-Recorder aufgezeichnet worden. Katheter sind in beide Hauptvenen platziert worden. Ein Katheter ist für die kontinuierliche Infusion eines neuromuskulären Blockierungsagens eingesetzt worden. Die Infusionsrate des neuromuskulären Blockierungsagens ist erhöht worden, bis eine stabile Blockierung von 85–90% erhalten worden ist. Der andere Katheter ist zur Verabreichung von erhöhenden Dosen des Umkehrungsagens eingesetzt worden. Während der kontinuierlichen Infusion des neuromuskulären Blockierungsagens sind einzelne Dosen von sich erhöhender Konzentration des Umkehragenten gegeben worden. Am Ende des Experimentes sind die gemessenen Kräfte der Muskelkontraktionen gegen die Konzentration des Umkehrungsagens geplottet worden und unter Einsatz von Regressionsanalysetechniken ist die 50%-ige Umkehrungskonzentration berechnet worden.
Die Ergebnisse für die Umkehrung der neuromuskulären Blockierung, induziert durch den Muskellöser Rocuroniumbromid (Roc) durch die 2-alkylierten Cyclodextrin-Derivate der Beispiele 2–10 wird in Tabelle 1 dargestellt. Zum Vergleich sind die Umkehrungsaktivitäten der Elternverbindungen β-Cyclodextrin und γ-Cyclodextrin, wie sie bereits in WO 01/12202 (AKZO Nobel N.V.) beschrieben worden sind, ebenfalls enthalten.
Tabelle 1 Dosis (ED₅₀ Mikromol je Kilogramm) erzeugend 50% der Umkehrung der stabilen neuromuskulären Blockierung in anästhesierten Meerschweinchen und Konzentration bei maximaler Umkehrung.

Claims

2-Alkyliertes-Cyclodextrin Derivat mit der allgemeinen Formel I
Formel I wobei m 0–7 ist und n 1–8 ist und m + n = 7 oder 8 ist; R (CH₂)_p-Phenylen-(CH₂)_q, (C_1-6)Alkylen, oder (CH₂)_r-S-(C_1-4)Alkylen ist, von denen jede Alkylen-Gruppe mit 1–3 OH Gruppen substituiert sein kann; p und r unabhängig voneinander 1–4 sind; q 0–4 ist; X COOH, SO₂OH, (CH₂-CH₂-O)_s-k oder OH ist; s 1–3 ist; oder ein pharmazeutisch verträgliches Salz davon; mit dem Proviso, dass, wenn m + n = 7, n 1 ist und X OH ist, R nicht 2-Methyl-1,2-ethanediyl, 2,2-Dimethyl-1,2-ethanediyl, 2-Hydroxy-1,3-propanediyl oder 2-Hydroxy-2-methyl-1,3-propanediyl sein kann.
2-Alkyliertes-Cyclodextrin Derivat gemäss der allgemeinen Formel I von Anspruch 1, wobei X COOH ist.
2-Alkyliertes-Cyclodextrin Derivat gemäss der allgemeinen Formel I von Anspruch 1, wobei X COOH ist; m 0 ist; n 8 ist; und R (CH₂)p-Phenylen-(CH₂)_q ist; p 1 ist und q 0 ist.
Verwendung eines 2-Alkylierten-Cyclodextrin Derivats gemäss der allgemeinen Formel I von Anspruch 1 für die Herstellung eines Medikamentes für die Umkehrung einer Medikamenten-induzierten neuromuskulären Blockierung.
Kit für die Bereitstellung einer neuromuskulären Blockierung und ihrer Umkehr umfassend (a) ein neuromuskuläres Blockieragens, und (b) ein 2-Alkyliertes-Cyclodextrin Derivat gemäss der allgemeinen Formel I von Anspruch 1.
Kit nach Anspruch 5, wobei das neuromuskuläre Blockieragens ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Rocuronium, Vecuronium, Pancuronium und Rapacuronium.
Kit nach Anspruch 6, wobei das neuromuskuläre Blockieragens Rocuronium ist.
Pharmazeutische Zusammensetzung umfassend ein 2-Alkyliertes-Cyclodextrin Derivat mit der allgemeinen Formel I
wobei m 0–7 ist und n 1–8 ist und m + n = 7 oder 8 ist; R (CH₂)_p-Phenylen-(CH₂)_q, (C_1-6)Alkylen, oder (CH₂)_r-S-(C_1-4)Alkylen ist, von denen jede Alkylen-gruppe mit 1–3 OH Gruppen substituiert sein kann; p und r unabhängig voneinander 1–4 sind; q 0–4 ist; X COOH, SO₂OH, (CH₂-CH₂-O)_s-H oder OH ist; s 1–3 ist; oder ein pharmazeutisch verträgliches Salz davon, in Beimischung mit pharmazeutisch verträglichen Hilfsstoffen.