DE69612671T2

DE69612671T2 - Butyrat-medikamentvorstufen der milchsäure

Info

Publication number: DE69612671T2
Application number: DE69612671T
Authority: DE
Inventors: D. Roger TUNG; Biqin Li
Original assignee: Vertex Pharmaceuticals Inc
Current assignee: Vertex Pharmaceuticals Inc
Priority date: 1995-10-06
Filing date: 1996-09-30
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2016-10-01
Also published as: TW422834B; DE69612671D1; NZ319877A; RU2175967C2; GR3035899T3; BR9610850A; HK1016153A1; JPH11512743A; EP0863866B1; EP0863866A1; PT863866E; WO1997012855A1; DK0863866T3; CA2233606A1; KR19990063988A; ATE200893T1; ES2158351T3; CN1201447A; AU7249896A; AU718983B2

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft Butyrat-Medikamenten-Vorstufen, die von der Milchsäure hergeleitet sind und Arzneimittel und Verfahren, die diese, entweder allein oder in Kombination mit anderen Mitteln, zur Erhöhung von gamma-Globin und fötalem Hämoglobin in einem Patienten einsetzen. Diese Verbindungen, Zusammensetzungen und Verfahren sind zur Behandlung von β-Hämoglobinopathien, einschließlich Sichelzellsyndromen und β-Thalassämie-Syndromen, besonders wirksam. Diese Erfindung betrifft zudem die Verwendung dieser Medikamentenvorstufen, allein oder in Kombination mit anderen Mitteln, zur Stimulation der Zelldifferenzierung, was die Proliferation bösartiger Zellen verhindert. Diese Verfahren sind zur Behandlung von Krebs, insbesondere bösartiger hämatologischer Störungen, besonders geeignet.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
β-Hämoglobinopathien sind eine Gruppe von Erbkrankheiten der β-Globin-Biosynthese. Obwohl sich Anstrengungen auf eine Reihe von Therapieschemata konzentriert haben, bleiben durchführbare klinische Behandlungen für diese schwächenden Erkrankungen selten.
Verschiedene Therapien wurden bei der Behandlung von β-Hämoglobinopathien eingesetzt, die jeweils mit Nachteilen einhergingen. G. P. Rogers et al., "Current and Future Strategies for the Management of Hemoglobinopathies and Thalassemia", Hematology 1994, Education Program American Society of Hematology, S. 9–20 (1994). Das chemotherapeutische Mittel Hydroxyharnstoff stimuliert zwar die Produktion von fötalem Hämoglobin und reduziert die Sichelzellenbildungskrise bei Sichelzellenanämie-Patienten, seine Verwendung bei der Monotherapie ist aber durch seine Myelotoxizität und der Gefahr der Carcinogenese potentiell eingeschränkt. Eine potentielle Langzeit-Karzinogenität ist ebenfalls ein Nachteil von Therapien auf 5-Azacytidin-Basis. Transfusionen mit roten Blutzellen setzen Patienten potentiell einem breiten Spektrum infektöser viraler Agenzien, sowie der Alloimmunisierung aus. Knochenmarkstransplantate sind für eine große Zahl von Patienten keine leicht verfügbare Option. Therapien auf Erythropoietin-Basis haben sich bei einer Reihe von Patientenpopulationen nicht als einheitlich erwiesen. Diese variierenden Nachteile sprechen gegen den Langzeitgebrauch dieser Mittel oder Therapien.
Aus Multicenter-Studien an zahlreichen Patienten mit Sichelzellerkrankung geht hervor, dass steigende Blutspiegel an fötalem Hämoglobin mit weniger Ereignissen einer Sichelzellenbildungskrise und längerer Überlebensdauer einhergehen [O. S. Platt et al., "Pain in Sickle Cell Disease, New. Eng. J. Med. 325 (1991) S. 11–16; O. S. Platt et al., "Mortality ion sickle Cell Disease", New Eng. J. Med. 330 (1994) S. 1639–44]. Bei einem Versuch, die Nachteile der konventionellen Therapien für β-Hämoglobinopathien zu vermeiden, konzentrierten sich die Therapien auf Möglichkeiten, die Produktion von fötalem Hämoglobin zu erhöhen. Neuere klinische Versuche verwendeten Butyrat-Analoga, einschließlich Argininbutyrat und Isobutyramid, um die Produktion von fötalem Hämoglobin als Therapiemaßnahme zu stimulieren [S. Perrine et al., A Short Term Trial of Butyrate to Stimulate Fetal-Globin-Gene Expression in the β-globin Disorders", N. Eng. J. Med., 328 (1993) S. 81–86; S. P. Perrine et al., "Isobutyramide, an Orally Bioavailable Butyrate Analogue, Stimulates Fetal Globin Gene Expression In Vitro and In Vivo", British J. Haematology, 88 (1994) S. 555–61; A. F. Collins et al., "Oral Sodium Phenylbutyrate Therapy in Homozygous β Thalassemia: A Clinical Trial" Blood, 85 (1995) S. 43–49.
Gemäß der Beobachtung, dass Buttersäure die Zelldifferenzierung in vitro induziert [A. Leder und P. Leder, "Butyric Acid, a Potent Inducer of Erythroid Differentiation in Cultured Erythroleukemic Cells", Cell 5 (1975) S. 319–22] hat sich herausgestellt, dass diese Verbindung durch Induktion der Zelldifferenzierung erfolgversprechende Wirkungen bei Leukämie-Patienten zeigt [A. Novogrodsky et al., "Effect of Polar Organic Compounds on Leukemic Cells", Cancer 51 (1983) S. 9–14]. Es wurde gezeigt, dass Butyratderivate, wie Argininbutyrat, ein Argininsalz der Buttersäure, neben ihrer Verwendung bei der Behandlung von β-Hämoglobinopathien, Anti-Tumor- und Anti-Leukämie-Wirkungen in Mäusen ausüben [C. Chany und I. Cerutti, "Antitumor Effect of Arginine Butyrate in Conjunction with Corynebacterium Parvum and Interferon", Int. J. Cancer 30 (1982) S. 489– 93; M. Otaka et al., "Antibody-Mediated Targeting of Differentiation Inducers To Tumor Cells: Inhibition of Colonic Cancer Cell Growth in vitro and in vivo", Biochem. Biophys. Res. Commun. 158 (1989) S. 202–08].
Butyratsalze haben zwar den Vorteil einer geringen Toxizität verglichen mit herkömmlichen Chemotherapiemitteln, ihre kurzen Halbwertszeiten in vivo werden jedoch als potentielles Hindernis bei klinischen Studien angesehen [A. Miller et al., "Clinical Pharmacology of Sodium Butyrate in Patients with Acute Leukemia", Eur. J. Clin. Oncol. 23 (1987) S. 1283–87; Novogrodsky et al., siehe oben]. Aufgrund der schnellen Clearance dieser Mittel können keine hohen Butyrat-Plasmaspiegel errichtet und aufrecht erhalten werden, was eine Verabreichung durch intravenöse Infusion nötig macht. Ein weiteres potentielles Hindernis der Verwendung von Butyratsalzen ist eine Salzüberladung und seine physiologischen Folgen.
Angesichts dieser Beobachtungen wurden verschiedene Medikamentenvorstufen von Buttersäure für die Verwendung bei β-Hämoglobinopathie- und Leukämie-Differenzierungs-Therapien vorgeschlagen. Diese Medikamentenvorstufen umfassen Tributyrin und n-Buttersäuremono- und -polyester, die von Monosacchariden abgeleitet sind [Z. Chen und T. Breitman, "Tributyrin: A Prodrug of Butyric Acid for Potential Clinical Application in Differentiation Therapy", Cancer Res. 54 (1994) 3494–99; H. Newmark et al. "Butyrate as a Differentiating Agent: Pharmacokinetics, Analogues and Current Status", Cancer Letts. 78 (1994) S. 1–5; P. Pouillart et al., "Pharmacokinetic Studies of N-Butyric acid Mono- and Polyesters Derived from Monosaccharides" J. Pharm. Sci. 81 (1992) S. 241–44]. Diese Medikamentenvorstufen haben sich als Therapeutika jedoch aufgrund von Faktoren wie kurzer Halbwertszeit, niedriger Bioverfügbarkeit, niedriger C_max oder wegen eines Fehlens der wirksamen oralen Abgabefähigkeit nicht als geeignet erwiesen. Andere Medikamentenvorstufen, wie AN-9 und AN-10 [A. Nudelman et al., "Novel Anticancer Prodrug of Butyric Acid", J. Med. Chem. 35 (1992) 687–94] bringen Metabolite hervor, die in vivo Formaldehyd produzieren können, das in Patienten toxisch wirkt.
Bis heute haben sich herkömmliche Verfahren und Therapeutika nicht als sicher und effizient für alle Patienten bei der Behandlung von β-Hämoglobinopathien erwiesen. Dies gilt ebenfalls für Erkrankungen, die durch neoplastisches, tumorigenes oder bösartiges Zellwachstum gekennzeichnet sind, oder für bösartige hämatologische Störungen. Es besteht folglich ein Bedarf an Alternativen, die gegenüber diesen herkömmlichen Verfahren und Mitteln Vorteile aufweisen und deren Nachteile vermeiden und zugleich eine effiziente Therapie für solche Zielerkrankungen bereit stellen.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung löst diese Probleme durch Bereitstellung von Butyrat-Medikamentenvorstufen der Milchsäure und Arzneimitteln, die diese umfassen. Diese Butyrat-Medikamentenvorstufen weisen eine gute Bioverfügbarkeit, effiziente orale Abgabefähigkeit, gute Halbwertszeit und eine überraschend hohe C_max auf.
Die Butyrat-Medikamentenvorstufen in diesen Zusammensetzungen setzen das Butyrat bei der Verabreichung an einen Patienten viel effizienter frei als Butyrat-Medikamentenvorstufen des Standes der Technik. Dies erzeugt einen höheren Butyrat-Plasmaspiegel relativ zu der Menge an verabreichter Medikamentenvorstufe im Vergleich zu den Butyrat-Medikamentenvorstufen des Standes der Technik.
Das aus diesen Butyrat-Medikamentenvorstufen freigesetzte Butyrat erhöht die gamma-Globinsynthese, steigert die Hydratisierung der roten Blutzellen und stimuliert die Zelldifferenzierung. Eine erhöhte gamma-Globinsynthese verursacht einen Anstieg der Bildung von fötalem Hämoglobin, was wiederum die Sauerstoffbeförderungskapazität roter Blutzellen vergrößert und die Sichelzellenbildung verhindert. Die gesteigerte Hydratisierung der roten Blutzellen verhindert ebenfalls die Sichelzellenbildung. Das endgültige Ergebnis dieser Kaskaden ist das gesteigerte Überleben der roten Blutzellen.
Dadurch werden die erfindungsgemäßen Arzneimittel besonders geeignet für Verfahren zur Behandlung von β-Hämoglobinopathien, einschließlich Sichelzellsyndromen und β-Thalassämie-Syndromen.
Die Fähigkeit der erfindungsgemäßen Butyrat-Medikamentenvorstufen zur Stimulation der Zelldifferenzierung hat zudem einen antiproliferativen Effekt auf bösartige Zellen, insbesondere bösartige hämatopoietische Zellen. Die erfindungsgemäßen Verbindungen und Arzneimittel lassen sich bei Verfahren zur Behandlung von Krebs, insbesondere bösartigen hämatologischen Störungen, einsetzen.
Da ein Patient mit geringeren Dosen der erfindungsgemäßen Medikamentenvorstufe behandelt werden kann, um eine gewünschte Serumbutyratkonzentration zu erzielen, ist die Toxizität, die von dem Nicht-Butyrat-Anteil der Medikamentenvorstufe ausgeht, weniger ausschlaggebend.
All diese Eigenschaften erleichtern die chronischen Therapieschemata, die oft für Patienten vorgeschrieben sind, die an β-Hämatoglobinopathien oder Krebs leiden. Gleichzeitig erleichtern sie auch die herkömmlichen Dosierungsschemata für und die Patienten-Compliance bei solchen Therapieschemata. Darüber hinaus sind die erfindungsgemäßen Verfahren und Zusammensetzungen nicht mit der Vielzahl von Nebenwirkungen behaftet, die gewöhnlich die herkömmlichen Therapieschemata charakterisieren.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die 1 zeigt den zeitlichen Verlauf der Plasma-Buttersäurekonzentration nach Verabreichung verschiedener Dosen der Verbindung IIIc bei einzelnen Affen.
EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Definitionen
Die nachstehenden Definitionen werden in der gesamten Anmeldung verwendet.
Der Begriff "Alkyl", wie hier verwendet, betrifft allein oder in Kombination mit einem anderen Begriff einen geradkettigen oder verzweigtkettigen aliphatischen Kohlenwasserstoffrest, der die angegebene Anzahl Kohlenstoffatome, oder wenn keine Anzahl angegeben ist, vorzugsweise 1 bis 10 Kohlenstoffatome, enthält, und eine oder mehrere ungesättigte Bindungen enthalten kann. Beispiele für Alkylreste umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Methyl-, Ethyl-, Isopropyl-, Butyl-, Pentylgruppen und dergleichen. Der Begriff "Alkyl", wie hier verwendet, umfasst auch die Begriffe "Alkenyl" und "Alkinyl", die nachstehend definiert sind.
Der Begriff "Alkenyl" betrifft allein oder in Kombination einen geradkettigen oder verzweigtkettigen Alkenylrest mit 2 bis 10, und stärker bevorzugt 2 bis 6 Kohlenstoffatomen. Beispiele für Alkenylreste umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf Vinyl-, Allyl-, E-propenyl-, Z-Propenyl-, E,E-Hexadienyl-, E,Z-Hexadienyl-, Z,Z-Hexadienylgruppen und dergleichen.
Der Begriff "Alkinyl" betrifft allein oder in Kombination einen geradkettigen oder verzweigtkettigen Alkinylrest mit 2 bis 10 und stärker bevorzugt 2 bis 6 Kohlenstoffatomen. Beispiele für diese Reste umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf Ethinyl- (Acetylenyl-), Propinyl-, Propargyl-, Butinyl-, 1,4-Hexydiinyl-, Decinylgruppen und dergleichen. "Alkinyl", wie hier verwendet, betrifft auch Reste, die sowohl Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen als auch Kohlenstoff-Kohlenstoff-Dreifachbindungen enthalten, wie Z-Pent-2-en-4-inyl.
Der Begriff "Carbocyclyl" betrifft allein oder in Kombination mit einem anderen Begriff einen carbocyclischen Rest, der gesättigt, partiell ungesättigt oder aromatisch sein kann und die angegebene Anzahl Kohlenstoffatome, vorzugsweise 3 bis 14 Kohlenstoffatome und stärker bevorzugt 5 bis 10 Kohlenstoffatome enthält. Der Begriff "carbocyclisch", wie definiert, umfasst Reste von "Cycloalkylresten", "Cycloalkenylresten" und carbocyclischen "Arylresten". Carbocyclyl betrifft auch Reste, die mehrere kondensierte oder spiro-kondensierte carbocyclische Ringe enthalten, und 4 bis 14 Kohlenstoffatome enthalten.
Der Begriff "Cycloalkyl" betrifft allein oder in Kombination einen cyclischen Alkylrest mit 3 bis 8, vorzugsweise 3 bis 6 Kohlenstoffatomen. Beispiele für diese Cycloalkylreste umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf Cyclopropyl-, Cyclobutyl-, Cyclopentyl-, Cyclohexylgruppen und dergleichen.
Der Begriff "Cycloalkenyl" betrifft allein oder in Kombination einen cyclischen Alkylrest mit 4 bis 8, vorzugsweise 5 bis 6 Kohlenstoffatomen und einer oder mehreren Doppelbindungen. Beispiele für diese Cycloalkenylreste umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf Cyclopentenyl-, Cyclohexenyl-, Cyclopentadienylgruppen und dergleichen.
Der Begriff "Heterocyclyl" betrifft einen Carbocyclylrest, vorzugsweise mit 5 bis 7 Atomen, der 1 bis 4 Heteroatome, unabhängig voneinander ausgewählt aus Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel, anstelle der gleichen Anzahl Kohlenstoffatome enthält. Der Begriff betrifft auch substituierte oder unsubstituierte 8- bis 11-gliedrige bicyclische Ringsysteme, die aromatisch oder nicht-aromatisch sein können und entweder in einem oder beiden Ringen 1 bis 4 Heteroatome, unabhängig voneinander ausgewählt aus Sauerstoff, Stickstoff und Schwefel, enthalten, und wobei die Begriffe Stickstoff und Schwefel jede oxidierte Form von Stickstoff und Schwefel und die quartärnisierte Form von jedem basischen Stickstoffatom umfassen kann. Eine Heterocyclylgruppe kann über jedes Atom der Gruppe, das eine stabile chemische Bindung zur Folge hat, an eine Struktur gebunden sein.
Beispiele für nicht-aromatische heterocyclische Reste umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, 2-Pyrrolinyl-, 3-Pyrrolinyl-, 1,3-Dioxolyl-, 2H-Pyranyl-, 4H-Pyranyl-, Piperidyl-, 1,3-Dioxanyl-, 1,4-Dioxanyl-, Morpholinyl-, 1,4-Dithianyl-, Thiomorpholinyl-, Thiomorpholinylsulfon-, Tetrahydrofuryl-, Piperazinyl- und Chinuclidinylgruppen.
Beispiele für aromatische heterocyclische Reste umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, 2-Furyl-, 3-Furyl-, 2-Thienyl-, 3-Thienyl-, 2-Pyridyl-, 3-Pyridyl-, 4-Pyridyl-, Pyrrolyl-, Oxazolyl-, Thiazolyl-, Imidazolyl-, Pyrazolyl-, 2-Pyrazolinyl-, Pyrazolidinyl-, Isoxazolyl-, Isothiazolyl-, 1,2,3-Oxadiazolyl-, 1,2,3-Triazolyl-, 1,3,4-Thiadiazolyl-, Pyridazinyl-, Pyrimidinyl-, Pyrazinyl-, 1,3,5-Triazinyl-, 1,3,5-Trithianyl-, Indolizinyl-, Indolyl-, Isoindolyl-, 3H-Indolyl-, Indolinyl-, Benzo[b]furanyl-, Benzo[b]thiophenyl-, 1H-Indazolyl-, Benzimidazolyl-, Benzthiazolyl-, Purinyl-, 4H-Chinolizinyl-, Chinolinyl-, Isochinolinyl-, Cinnolinyl-, Phthalazinyl-, Chinazolinyl-, Chinoxalinyl-, 1,8-Naphthyridinyl-, Pteridinyl-, Carbazolyl-, Acridinyl-, Phenazinyl-, Phenothiazinyl-, Phenoxazinylgruppen und dergleichen.
Der Begriff "Aryl" betrifft einen aromatischen carbocyclischen Rest mit vorzugsweise 6 Atomen oder ein 8- bis 14-gliedriges polycyclisches aromatisches Ringsystem;
Beispiele für "Aryl"-Reste umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Phenyl-, 1-Naphthyl-, 2-Naphthyl-, Indenyl-, Azulenyl-, Fluorenyl- und Anthracenylgruppen.
"Carbocyclyl" und "Heterocyclyl" können jeweils – wenn sie substituiert sind – ein bis drei Substituenten enthalten, unabhängig voneinander ausgewählt aus Hydroxy, Halogen, geradem oder verzweigtem C(1-6)-Alkyl, Alkylamino oder Alkoxy, geradem oder verzweigtem C(2-6)-Alkenyl, Alkenylamino, Alkinylamino, Alkinyl, Alkenoxy oder Alkinoxy, Nitro, NH₂, Thiol, Alkylthio, Carbocyclyl, Carbocyclylalkyl, Carbocyclylalkenyl, Carbocyclylalkinyl, Heterocyclyl, Heterocyclylalkyl, Heterocyclylalkenyl, Heterocyclylalkinyl, Methylendioxy, Carboxamido, Alkylcarbonylamino, Carbocyclylcarbonylamino, Heterocyclylcarbonylamino, Carbocyclylalkylcarbonylamino, Heterocyclylalkylcarbonylamino, Sulfonamido, Alkylsulfonamido, Alkenylsulfonamido, Alkinylsulfonamido und Arylsulfonamido. Die vorstehend aufgeführten Substituenten können entweder an ein Ring-Kohlenstoffatom oder eine Ring-Heteroatom gebunden sein.
Der Begriff "Alkoxy" betrifft einen geraden oder verzweigten O-C(1-6)-Alkylrest. Beispiele für Alkoxyreste umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Methoxy-, Ethoxy-, n-Propoxy-, Isopropoxy-, n-Butoxy-, Isobutoxy-, sek.-Butoxy- und tert.-Butoxygruppen.
Der Begriff "Alkenoxy" betrifft einen geraden oder verzweigten O-C(2-6)-Alkenylrest. Beispiele für Alkenoxyreste umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Allyloxy, E- und Z-3-Methyl-2-propenoxygruppen.
Der Begriff "Alkinoxy" betrifft einen geraden oder verzweigten O-C(2-6)-Alkinylrest. Beispiele für Alkenoxyreste umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Propargyloxy- und 2-Butinyloxygruppen.
Der Begriff "Alkylamino" betrifft einen geraden oder verzweigten C(1-6)-Alkyl-NH-Rest oder einen gerade oder verzweigten C(1-6)-Alkyl-N-gerade oder verzweigten C(1-6)-Alkylrest, wobei die Alkylreste gleich oder unterschiedlich sein können. Beispiele für geeignete Alkylaminoreste umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Methylamino-, Ethylamino-, Propylamino-, Isopropylamino, tert.-Butylamino-, N,N-Diethylamino- und N,N-Methylethylaminogruppen.
Der Begriff "Alkenylamino" betrifft einen geraden oder verzweigten C(2-6)Alkenyl-NH-Rest, einen geraden oder verzweigten C(2-6)-Alkenyl-N-geraden oder verzweigten C(1-6)-Alkylrest oder einen geraden oder verzweigten C(2-6)Alkenyl-N-geraden oder verzweigten C(2-6)-Alkenylrest, wobei die Alkenylreste gleich oder unterschiedlich sein können. Ein Beispiel für einen geeigneten Alkenylaminorest ist, ist jedoch nicht beschränkt auf eine Allylaminogruppe.
Der Begriff "Alkinylamino" betrifft einen geraden oder verzweigten C(3-6)-Alkinyl-NH-Rest, einen geraden oder verzweigten C(3-6)-Alkinyl-NH-geraden oder verzweigten C(1-6)-Alkylrest, einen geraden oder verzweigten C(3-6)-Alkinyl-NH-geraden oder verzweigten C(2-6)-Alkenylrest oder einen geraden oder verzweigten C(3-6)-Alkinyl-N-geraden oder verzweigten C(3-6)-Alkinylrest, wobei die Alkinylreste gleich oder unterschiedlich sein können. Ein Beispiel für einen geeigneten Alkinylaminorest ist, ist jedoch nicht beschränkt auf Propargylamino und dergleichen.
Der Begriff "Amido" betrifft einen -C(O)NH₂-Rest.
Der Begriff "Alkylamido" betrifft einen -C(O)NH-geraden oder verzweigten C(1-6)-Alkylrest oder einen -C(O)N-geraden oder verzweigten [C(1-6)]₂-Alkylrest, wobei die beiden geraden oder verzweigten C(1-6)-Alkylketten gleich oder unterschiedlich sein können.
Der Begriff "Alkylsulfonamido" betrifft einen geraden oder verzweigten C(1-6)-Alkyl-S-(O)₂NH-Rest. Ein Beispiel für einen Alkylsulfonamidorest ist Ethansulfonamido.
Die hier beschriebene Erfindung wird anhand der nachstehenden ausführlichen Beschreibung vollständiger verstanden.
Die endungsgemäßen Verbindungen sind Butyrat-Medikamentenvorstufen, die von Milchsäure hergeleitet sind und durch die Formel I veranschaulicht werden:
wobei A und D unabhängig voneinander aus der Gruppe, bestehend aus einem Wasserstoffatom, einem Alkoxyalkyl-, einem Carbocyclylalkoxyalkyl- oder geraden oder verzweigten C(1-4)-Alkyl-, geraden oder verzweigten C(2-4)-Alkenyl- oder -Alkinylrest, die unabhängig voneinander mit einer Hydroxygruppe, einem Alkoxy-, Carboxyalkyl-, Alkylamido-, Arylamido-, Heterocyclylamido-, Aralkylamido-, Heterocyclylalkylamido-, Alkoxycarbonylamino-, Alkenoxycarbonylamino-, Carbocyclyloxycarbonylamino-, Heterocyclyloxycarbonylamino-, Carbocyclylalkoxycarbonylamino-, Heterocyclylalkoxycarbonylamino-, Alkoxyalkoxycarbonylaminorest, einer Amino-, Amido-, Carboxyl-, Thiol-, Thioalkyl-, Thiophenylgruppe, einem Aryl- und Heterocyclylrest substituiert sein können, ausgewählt sind, mit der Maßgabe, dass A und D nicht gleichzeitig Wasserstoffatome sind;
R die Bedeutung 0, NH hat, ein gerader oder verzweigter NC(1-5)-Alkyl- oder gerader oder verzweigter NC(2-5)-Alkenylrest ist, die jeweils gegebenenfalls mit einer Carbocyclyl- oder Heterocyclyl-Einheit substituiert sein können;
Z ein Wasserstoffatom, ein gerader oder verzweigter C(1-4)-Alkylrest, ein gerader oder verzweigter C(2-4)-Alkenyl- oder -Alkinyl-, Carbocyclyl- oder Heterocyclylrest ist, die gegebenenfalls mit 1 oder 2 Resten substituiert sein können, die unabhängig voneinander aus einem C(1-3)-Alkyl-, C(2-3)-Alkenyl- oder -Alkinyl-, Alkoxy-, Alkenoxy-, Alkinoxyrest, einer Amidogruppe, einem Thioalkyl-, Carbocyclyl- oder Heterocyclylrest ausgewählt sind; und
jedes stereogene Kohlenstoffatom in der R- oder S-Konfiguration vorliegen kann; mit der Maßgabe, dass die Verbindung nicht
ist.
In der Verbindung der Formel I ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform D eine Methylgruppe und A ein Wasserstoffatom, so dass eine Verbindung der Formel II erhalten wird:
In der Formel II hat R vorzugsweise die Bedeutung 0, NH, NC(1-3)-Alkyl, NC(2-4)-gerades oder verzweigtes Alkenyl oder N-Benzyl und Z ist ein gerader oder verzweigter C(1-4)-Alkylrest, der gegebenenfalls mit einer Gruppe, ausgewählt aus einem 5- bis 10-gliedrigen Carbocyclyl- oder Heterocyclylrest, substituiert ist. Am stärksten bevorzugt hat R die Bedeutung O, Z ist ein unsubstituierter gerader oder verzweigter C(1-4)-Alkylrest, und die Stereochemie am Methyl-tragenden Kohlenstoffatom ist S.
In der Formel I ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform P ein Sauerstoffatom, so dass eine Verbindung der Formel III erhalten wird:
In der Formel III sind A und D vorzugsweise unabhängig voneinander ausgewählt aus Wasserstoff, Methyl, Ethyl oder Allyl, mit der Maßgabe, dass A und D nicht gleichzeitig Wasserstoff sind; und Z ist ein C(1-3)-Alkylrest, der gegebenenfalls mit einem Rest, ausgewählt aus C(5-10)-Carbocyclyl oder -Heterocyclyl, substituiert ist.
Stärker bevorzugt ist D ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe, A ist ein unsubstituierter C(1-3)-Alkylrest und Z ist ein unsubstituierter C(1-3)-Alkylrest.
Die stärker bevorzugten erfindungsgemäßen Arzneimittel umfassen eine Verbindung, ausgewählt aus:
Die am stärksten bevorzugte Medikamentenvorstufe ist Verbindung IIIc.
Die Medikamenten-Vorstufen der Formel I enthalten ein oder mehrere asymmetrische Kohlenstoffatome und treten daher als Racemate und racemische Gemische, einzelne Enantiomere, Diastereomerengemische und einzelne Diastereomere auf. All diese Isomeren-Formen dieser Verbindungen, sowie die Gemische davon sind in den erfindungsgemäßen Arzneimitteln umfasst.
Die Erfindung umfasst auch Medikamentenvorstufen der Formel I, die an einer der basischen stickstoffhaltigen Gruppen quartärnisiert sind. Das basische Stickstoffatom kann mit beliebigen Mitteln, die dem Fachmann bekannt sind, quartärnisiert werden, einschließlich beispielsweise Niederalkylhalogeniden, wie Methyl-, Ethyl-, Propyl- und Butylchlorid, -bromiden und -iodiden; Dialkylsulfaten, einschließlich Dimethyl-, Diethyl-, Dibutyl- und Diamylsulfaten; langkettigen Halogeniden, wie Decyl-, Lauryl, Myristyl- und Stearylchloriden, -bromiden und -iodiden; und Aralkylhalogeniden, einschließlich Benzyl- und Phenethylbromiden. Durch eine solche Quartärnisierung lassen sich wasser- oder öllösliche oder dispergierbare Produkte erhalten.
Die Medikamentenvorstufen werden in vivo hydrolysiert, um den Wirkstoff freizusetzen. Im Falle der vorliegenden Erfindung setzen die offenbarten Medikamentenvorstufen Buttersäure frei. Ohne an eine Theorie gebunden zu sein, nehmen wir an, dass eine Schwellenkonzentration an Buttersäure im Plasma für einen Zeitraum von mindestens einigen Stunden am Tag über eine Reihe von Tagen aufrecht erhalten werden muss, damit die gamma-Globinkettensynthese und die Bildung von fötalem Hämoglobin induziert wird, oder die Differenzierung in bösartigen Zellen induziert wird, was einen Antikrebs-Effekt herbeiführt. Die Verbindungen, die die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen kennzeichnen, werden im Körper derart metabolisiert, dass nach der oralen Verabreichung eine hohe maximale Konzentration (C_max) an Buttersäure erzeugt wird. Diese Verbindungen sind ebenfalls durch eine hinreichend lange Halbwertszeit (t_1/2) gekennzeichnet, die gewährleistet, dass der Patient der Buttersäure gut ausgesetzt ist. Aufgrund der überraschenden und unerwartet hohen C_max muss weniger dieser Medikamentenvorstufen verabreicht werden, um eine effiziente Buttersäure-Plasmakonzentration zu erzeugen, als von herkömmlichen Mitteln. Dies wiederum hat aufgrund des Trägeranteils der Medikamentenvorstufe ein geringeres Toxizitätspotential sowie eine leichtere Verabreichung zur Folge.
Die erfindungsgemäßen Medikamentenvorstufen lassen sich durch organische Standard-Wege herstellen. Viele α-Hydroxysäuren, α-Hydroxyester und α-Hydroxyamide sind kommerziell erhältlich (beispielsweise Aldrich Catalog Handbook of Fine Chemicals, 1994–1995). Im Falle des α-Hydroxyesters oder der α-Hydroxyamide kann eine Derivatisierung der Hydroxygruppe mit einer aktivierten Form der Buttersäure, wie einem Säurechlorid, einem symmetrischen Säureanhydrid, gemischten Kohlen-, Phosphon- oder Sulfonsäureanhydriden, und aktivierten Estern, wie Phenyl-, 4-Nitrophenyl-, Pentafluorphenyl-, Hydroxybenzotriazolyl- oder N-Hydroxysuccinimidyl durchgeführt werden.
Die Derivatisierung erfolgt vorzugsweise mit einer Base, wie Triethylamin, Diisopropylethylamin, 1,8-Diazabicyclo[54.0]undec-7-en, Pyridin oder Tetramethylguanidin; oder wässrigen Puffern oder Basen, wie Natriumcarbonat oder Natriumhydrogencarbonat (s. beispielsweise E. Haslam, "Recent Development in Methods for the Esterification and Protection of the Carboxyl Group", Tetrahedron, 36 (1980)S. 2409– 2433. Dehydratisierungsmittel, wie 1,3-Dicyclohexylcarbodümid oder 1-(3-Dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodümidhydrochlorid, lassen sich ebenfalls einsetzen. Die Verwendung eines Hyperacylierungskatalysators, wie 4-Dimethylaminopyridin, kann die Effizienz der Umsetzung steigern (A. Hassner et al., "Direct Room Temperature Esterification of Carboxylic Acids", Tetrahedron Lett. 46 (1978) S. 4475–4478). Weitere Verfahren sind im Fachgebiet bekannt und können leicht gegen die vorstehend genannten ausgetauscht werden.
Werden α-Hydroxysäuren verwendet, kann die Derivatisierung der Carbonsäuregruppe durchgeführt werden, indem zuerst die Hydroxygruppe in eine Butyrylgruppe umgewandelt wird, woraufhin die Veresterung oder Amidierung der Carbonsäure erfolgt, oder indem alternativ eine Reaktionsfolge. durchgeführt wird, umfassend die Schritte:

1) zeitweises Blockieren der Hydroxylgruppe mit einer entfernbaren Schutzgruppe;
2) Derivatisieren der Carbonsäure als Ester oder Amid;
3) Entfernen der Hydroxylschutzgruppe; und
4) Umwandeln der Hydroxygruppe zur Butyrylgruppe, wie oben.

Die butyrierten oder hydroxylgeschützten α-Hydroxysäuren können dann durch Carboxylaktivierung, ähnlich wie vorstehend für Buttersäure beschrieben, in ihre entsprechenden Ester der Formel I (wobei R = 0) umgewandelt werden, gefolgt von der Umsetzung mit einem Alkohol in Gegenwart einer geeigneten Base. Die Umsetzung der aktivierten butyrierten oder hydroxylgeschützten α-Hydroxysäuren mit primären oder sekundären Aminen ergibt Amine der Formel I (wobei R = NH, N-gerades oder verzweigtkettiges C(1-5)-Alkyl oder N-gerades oder verzweigtkettiges C(2-5)-Alkenyl, das mit einer Carbocyclyl- oder Heterocyclyl-Einheit substituiert sein kann). Eine große Vielzahl primärer, sekundärer und tertiärer Alkohole und primärer und sekundärer Amine sind kommerziell erhältlich oder werden leicht durch im Fachgebiet bekannte Verfahren hergestellt. Dieses Verfahren bietet daher einen Zugang zu Verbindungen der Formel I, wobei R-Z stark variieren kann.
Für die Synthese von Verbindungen der Formel I sind einige besonders geeignete Verfahren im nachstehenden Schema I gezeigt.
Bei diesen Verfahren wird die α-Hydroxysäure der Wahl gleichzeitig an den Hydroxyl- und den Carboxylatgruppen umgesetzt. Die Umsetzung mit einem geeigneten Silylierungsmittel, beispielsweise t-Butyldimethylsilylchlorid, in Gegewnwart von Imidazol in Dimethylformamid, ergibt eine bis-silylierte Verbindung der Formel XIa oder ein ähnliches Silylderivat. Diese Verbindung kann zu einem carboxylaktivierten Derivat umgewandelt werden über eine Reaktionsfolge, umfassend:

1) partielle Hydrolyse der Carboxylsilylgruppe, beispielsweise durch Hydrolyse mit etwa 1 Moläquivalent Lithiumhydroxid bei etwa –20°C bis etwa Umgebungstemperatur in wässrigem Dioxan;
2) Einengen im Vakuum;
3) vorsichtiges Ansäuern beispielsweise mit Citronensäure;
4) Extraktion in ein geeignetes organisches Lösungsmittel, wie Methylenchlorid; und
5) Carboxylaktivierung, wie vorstehend beschrieben.

Die Entfernung der Hydroxyl-schützenden Silylgruppe, beispielsweise Tetrabutylammoniumfluorid in Tetrahydrofuran bei etwa 0°C bis Umgebungstemperatur oder HF-Pyridin-Komplex in Acetonitril, ergibt das Hydroxyderivat XIV. Die Umwandlung in Verbindungen der Formel I kann dann wie vorstehend beschrieben durchgeführt werden.
Alternativ kann die α-Hydroxysäure der Formel X gleichzeitig an den Hydroxyl- und Carboxylatgruppen mit einem Alkylsubstituent, wie einem Benzylderivat, wie in Schema I gezeigt, umgesetzt werden. Andere Alkylderivate, wie Allyl-, 4-Methoxybenzyl-, 2,2,2-Trichlorethyl- oder 2-Trimethylsilylethylgruppen, können auch bei diesem Schritt eingesetzt werden.
Der Derivatisierungsschritt kann durch Umsetzung der Verbindung der Formel X mit einem Überschuss Benzylbromid in Gegenwart von etwa 2,2 bis 3 Äquivalenten einer starken Base, wie Natriumhydrid, Kaliumhydrid oder Kalium-^tbutoxid, in einem geeigneten inerten Lösungsmittel, wie THF oder Dimethylformamid, bei etwa –30°C bis etwa 100°C je nach der entsprechenden Hydroxysäure und dem entsprechenden Elektrophil durchgeführt werden. Gegebenenfalls kann ein Phasentransfer-Katalyseverfahren mit einer Base, wie K₂CO₃ oder NaOH, in einem inerten Lösungsmittel, wie Toluol oder Acetonitril, für diese Alkylierung eingesetzt werden. Geeignete Katalysatoren umfassen quartäre Ammoniumsalze, wie ⁿBu₄N⁺Br^– und Kronenether, wie Dibenzo-18-Krone-6.
Die Umwandlung geeignet bisalkylierter Verbindungen der Formel XIb in solche der Formel XIIb kann durch Verseifung erfolgen, beispielsweise in wässrigem Methanol oder Dioxan, wobei eine äquimolare oder größere Menge Alkalimetallbase, wie Hydroxide von Natrium, Lithium oder Kalium, bei Temperaturen im Bereich von etwa –40°C bis etwa 80°C verwendet wird. Alternativ ergibt die Umsetzung mit einem Thiolatanion, wie Natriumethylthiolat, Iodtrimethylsilan oder mit anderen Reagenzien, die die Esterschutzgruppe entfernen, die geschützte Carbonsäure der Formel XIIb (siehe beispielsweise R. C. Larock, "Comprehensive Organic Transformations" S. 981–985, 1989 VCH Publishers, Inc. New York, NY).
Die Aktivierung und Derivatisierung, ähnlich wie sie für die Verbindungen der Formel XIIa beschrieben wurden, ergeben Verbindungen der Formel XIIIb. Die Benzylgruppe kann dann geeignet entfernt werden, beispielsweise durch katalytische Hydrierung, beispielsweise mit Palladium oder Rhodium-Metall, dispergiert auf Kohle, wobei eine Wasserstoffquelle, wie Wasserstoffgas oder Ammoniumformiat verwendet wird, oder durch katalytische Übertragungs-Hydrierung mit Cyclohexadien oder dergleichen. Diese Verfahren sind im Fachgebiet der organischen Chemie bekannt (s. beispielsweise P. N. Rylander "Catalytic Hydrogenation in Organic Synthesis", ©1979 Academic Press, Inc. Orlando, FL). Reduzierende Metallverfahren, bei denen das Substrat in flüssigem Ammoniak gelöst und ein Alkalimetall, wie metallisches Natrium, hinzugefügt wird, sind ebenfalls im Fachgebiet bekannt.
Wird anstelle einer Benzylgruppe eine Allylgruppe verwendet, kann ihre Entfernung beispielsweise durch Palladiumübertragungsreaktionen, beispielsweise mit Tetrakis(triphenylphosphin)Pd⁰ und einem Allylakzeptor, wie Morpholin oder Pd^II-Acetat und Bu₃SnH, bewerkstelligt werden. Verfahren für den Einsatz dieser und anderer Alkoholschutzgruppen sind im Fachgebiet beschrieben (s. beispielsweise T. W. Greene und P. G. M. Wuts "Protective Groups in Organic Synthesis", 2. Aufl. ©1991 Academic Press, Inc., Orlando, FL, S. 14–120). Die erhaltene Verbindung der Formel XII kann dann wie vorstehend beschrieben umgesetzt werden, so dass Verbindungen der Formel I hergestellt werden.
α-Hydroxysäuren, α-Hydroxyester und α-Hydroxyamide können – wenn sie nicht kommerziell erhältlich sind, durch eine Vielzahl von Verfahren synthetisiert werden, die dem Fachmann leicht zugänglich sind. Die Umsetzung eines Glyoxylsäureesters oder -amids mit einem geeigneten Nucleophil auf Kohlenstoffbasis, wie einem Grignard-Reagens, Organocuprat oder einem Organolithium-Reagens, in einem geeigneten inerten Lösungsmittel, wie Diethylether oder Tetrahydrofuran, bei etwa –80°C bis etwa 0°C ergibt einen α-Hydroxyester oder ein -amid der Formel XIV, wobei A das Nucleophil ist und D ein Wasserstoffatom ist. Ähnlich Umsetzungen, die mit α-Ketoestern oder -amiden durchgeführt werden, ergeben α,α-disubstituierte α-Hydroxyester oder -amide (B. M. Trost und I. Fleming, "Comprehensive Organic Syntheses, Vol. I", S. 49–282 ©1989, Pergamon Press, Oxford, England).
Viele α-Hydroxysäuren lassen sich geeignet durch Umsetzen der entsprechenden α-Aminosäuren mit einem Diazotierungsmittel in eine schwach nucleophilen Medium herstellen. Beispielsweise kann NaNO₂ zu einer Lösung einer Aminosäure in wässriger Schwefelsäure gegeben werden (R. V. Hoffman et al., "Preparation of (r)-2-Azido Esters from 2-((p-Nitrobenzene)sulfonyl)oxy Esters and Their Use as Protected Amino Acid Equivalents for the Synthesis of Di- and Tripeptides Containing D-Amino Acid Constituents", Tetrahedron Lett., 48 (1992) S. 3007–3020). Da sich viele α-Aminosäuren kaufen lassen und viele andere durch bekannte Synthesewege, oft in optisch aktiven Formen, herstellen lassen (H. K. Chenault et al., "Kinetic Resolution of Unnatural and Rarely Occuring Amino Acids: Enantioselective Hydrolysis of N-Acyl Amino Acids Catalyzed by Acylase I", J. Am. Chem. Soc. 111 (1989) S. 6354–6364), stellt dieses Verfahren eine fertige Quelle für Ausgangsmaterialien der Formel I bereit.
Alkylcarbonsäuren und ihre Ester- und Amidderivate lassen sich zu α-Hydroxy-Derivaten umwandeln, indem ein Anion am α-Kohlenstoffatom zum Carboxylat-Derivat gebildet wird, gefolgt von der Umsetzung mit einem Oxygenierungsmittel, wie N-Sulfonyloxaziradinen, so dass die Verbindung der Formel X oder XIV erhalten wird (R. C: Larock, "Comprehensive Organic Transformations", S. 489, ©1989, VCH Publishers, Inc., New York, NY).
Abwandlungen der vorstehend offenbarten Verfahren und andere Syntheseansätze, die in der Literatur der organischen Synthesechemie bekannt sind, sind dem Durchschnittsfachmann geläufig. Abwechselnder zeitweiser Schutz und Entfernung der Schutzgruppen von reaktiven Gruppen und ihre weitere Umwandlung zur Erzeugung zusätzlicher Verbindungen der Formel I sind dem Fachmann leicht ersichtlich.
Gemäß einer Ausführungsform stellt die Erfindung ein Arzneimittel, umfassend eine Medikamentenvorstufe der Formel I (einschließlich des n-Butylesters, der spezifisch von den erfindungsgemäßen Verbindungen ausgeschlossen ist), in einer Menge, die zur Erhöhung der Produktion von fötalem Hämoglobin oder zur Stimulation der Zelldifferenzierung in einem Patienten wirksam ist, sowie einen pharmazeutisch verträglichen Träger oder Hilfsstoff bereit. Insbesondere sind diese Zusammensetzungen zur Behandlung eines Patienten ausgelegt, der an einer β-Hämoglobinopathie oder einer bösartigen Erkrankung leidet. Der Begriff "bösartige Erkrankung", wie hier verwendet, bezeichnet einen Zustand, der durch neoplastisches tumorigenes oder bösartiges Zellwachstum gekennzeichnet ist, oder eine hämatologische Störung.
Eine Menge, die zur Steigerung der Produktion von fötalem Hämoglobin oder zur Stimulation der Zelldifferenzierung in einem Patienten wirksam ist, hängt natürlich von der jeweils zu behandelnden Erkrankung, der Schwere der Erkrankung, dem physiologischen Zustand des Patienten und dem Urteil des behandelnden Arztes ab. Die Medikamentenvorstufe der Formel I ist vorzugsweise in einer Menge zugegen, die innerhalb von 8 Std. nach der Verabreichung eine Plasma-Buttersäurekonzentration von etwa 0,03 mM bis 3,0 mM erzeugen kann. Die Medikamentenvorstufe der Formel I ist stärker bevorzugt in einer Menge zugegen, die innerhalb von 6 Std. nach der Verabreichung eine Plasma-Buttersäurekonzentration von etwa 0,1 mM bis 1,0 mM erzeugen kann. Am stärksten bevorzugt ist die Medikamentenvorstufe in der Zusammensetzung in einer Menge zugegen, die innerhalb von 2 Std. nach der Verabreichung eine Plasma-Buttersäurekonzentration von etwa 0,1 mM bis 1,0 mM erzeugen kann und die Konzentration mindestens 2 Std. in diesem Bereich bleibt. Dosierungen zwischen etwa 25 mg Medikamentenvorstufe/kg Körpergewicht und 3 g Medikamentenvorstufe/kg Körpergewicht, die ein- oder mehrmals pro Tag verabreicht werden, können die gewünschte Plasma-Buttersäurekonzentration erzeugen. Dem Patient wird die Medikamentenvorstufe vorzugsweise zwischen 1 und 4 Mal pro Tag verabreicht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfassen diese Zusammensetzungen zusätzlich ein herkömmliches Mittel, das zur Behandlung von β-Hämoglobinopathien verwendet wird. Das herkömmliche Mittel kann in der gleichen Menge oder in einer kleineren Menge zugegen sein als zur Behandlung von β-Hämoglobinopathien bei einer Monotherapie nötig ist. Die normalen Dosierungen dieser herkömmlichen Mittel sind im Fachgebiet bekannt. Diese Mittel umfassen Hydroxyharnstoff, Clotrimazol, Isobutyramid, Erythropoietin und Salze kurzkettiger Fettsäuren, wie Phenylessigsäure, Phenylbuttersäure und Valproinsäure. Das verwendete herkömmliche Mittel ist vorzugsweise Hydroxyharnstoff.
Gemäß einer alternativen bevorzugten Ausführungsform umfassen die Zusammensetzungen eine erfindungsgemäße Butyrat-Medikamentenvorstufe sowie ein herkömmliches Mittel, das zur Behandlung von Erkrankungen, die durch neoplastisches, tumorigenes oder bösartiges Zellwachstum gekennzeichnet sind, oder einer hämatologischen Störung in einem Patienten verwendet wird. Dieses zusätzliche Mittel kann in der gleichen Menge oder in einer kleineren Menge zugegen sein als zur Behandlung dieser Erkrankungen bei einer Monotherapie nötig ist. Die normalen Dosierungen dieser herkömmlichen Mittel sind im Fachgebiet bekannt. Solche Mittel umfassen Erythropoietin oder Chemotherapiemittel gegen Krebs, wie Hydroxyharnstoff oder 5-Azacytidin. Das verwendete herkömmliche Mittel ist Hydroxyharnstoff.
Pharmazeutisch verträgliche Salze der Medikamentenvorstufen der Formel I (einschließlich des n-Butylesters, der spezifisch von den erfindungsgemäßen Verbindungen ausgeschlossen ist), lassen sich ebenfalls bei allen vorstehend genannten Zusammensetzungen verwenden. Diese Salze können von pharmazeutisch verträglichen anorganischen und organischen Säuren und Basen hergeleitet sein.
Beispiele für geeignete Säuren umfassen Salz-, Bromwasserstoff-, Schwefel-, Salpeter-, Perchlor-, Fumar-, Malein-, Phosphor-, Glycol-, Milch-, Salicyl-, Bernstein-, Toluol-p-su1fon-, Wein-, Essig-, Citronen-, Methansulfon-, Ethansulfon-, Ameisen-, Benzoe-, Malon-, Naphthalin-2-sulfon- und Benzolsulfonsäuren.
Salze, die von geeigneten Basen hergeleitet sind, umfassen Alkalimetall-(beispielsweise Natrium), Erdalkalimetall- (beispielsweise Magnesium), Ammonium- und N-(C_1-4-Alkyl)₄ ⁺-Salze.
Die in den erfindungsgemäßen Zusammensetzungen vorhandenen Träger und Hilfsstoffe umfassen beispielsweise Ionenaustauscher, Aluminiumoxid, Aluminiumstearat, Lecithin, Serumproteine, wie menschliches Serumalbumin, Puffersubstanzen, wie Phosphate, Glycin, Sorbinsäure, Kaliumsorbat, partielle Glyceridgemische gesättigter pflanzlicher Fettsäuren, Wasser, Salze oder Elektrolyte, wie Protaminsulfat, Dinatriumhydrogenphosphat, Natriumchlorid, Zinksalze, kolloidales Siliciumdioxid, Magnesiumtrisilikat, Polyvinylpyrrolidon, Substanzen auf Cellulosebasis und Polyethylenglycol. Hilfsstoffe für topische Formen oder Formen auf Gelbasis können ausgewählt werden aus der Gruppe, bestehend aus Natriumcarboxymethylcellulose, Polyacrylaten, Polyoxyethylen-Polyoxypropylen-Blockpolymeren, Polyethylenglycol und Holzwachsalkoholen.
Die erfindungsgemäßen Arzneimittel können formuliert und an den Patienten verabreicht werden, wobei ähnliche Verfahren und Zusammensetzungen verwendet werden, wie sie für andere pharmazeutisch wichtige Mittel eingesetzt werden. Jeder pharmazeutisch verträgliche Dosierungsweg, einschließlich oralem, topischem, intranasalem oder parenteralem Weg (einschließlich intravenösem, intramuskulärem, subcutanem, intracutanem, periostealem, intra-artikulärem, intrasynovialem, intrathecalem, intrasternalem, intracranialem oder intraläsionalem Weg) kann verwendet werden.
Die erfindungsgemäßen Arzneimittel können in einer Vielzahl von herkömmlichen Depotformen bereit gestellt werden. Diese umfassen beispielsweise feste, halbfeste und flüssige Dosierungsformen, wie Tabletten, Pillen, Pulver, flüssige Lösungen, Verdünnungen, Suspensionen, Emulsionen, Liposomen, Kapseln, Zäpfchen, injizierbare und infundierbare Lösungen umfassen. Die bevorzugte Form hängt von der beabsichtigten Verabreichungsweise und der Therapieanwendung ab.
Die orale Verabreichung der erfindungsgemäßen Arzneimittel kann durch eine oral verträgliche Dosierungsform erfolgen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Kapseln, Tabletten und wässrige oder nicht-wässrige Suspensionen, Emulsionen, Ölverdünnungen und Lösungen. Bei Tabletten für die orale Verwendung umfassen gemeinhin verwendete Träger Lactose und Maisstärke. Gleitmittel, wie Magnesiumstearat, werden gewöhnlich ebenfalls verwendet. Für die orale Verabreichung in einer Hartgelatine-Kapselform umfassen geeignete Streckungsmittel Lactose und getrocknete Maisstärke. Bei Weichgelatinekapseln, die Öle und/oder Polyethylenglycole beinhalten, können auch Exzipienten verwendet werden. Werden wässrige Suspensionen oder Emulsionen oral verabreicht, wird die Medikamentenvorstufe mit Emulgierungs- und Suspendierungsmitteln kombiniert. Sofern gewünscht, können auch Geschmacks-, Süß- oder Farbstoffe hinzugefügt werden.
Die erfindungsgemäßen Arzneimittel werden vorzugsweise zur oralen Verabreichung formuliert. Noch stärker bevorzugt sind orale Emulsionen, die zwischen etwa 5 bis 40% (Gew./Gew.) der Medikamentenvorstufe der Formel I (einschließlich des n-Butylesters, der spezifisch von den erfindungsgemäßen Verbindungen ausgeschlossen ist) und ein ionisches oder nicht-ionisches grenzflächenaktives Mittel umfassen, wobei die resultierende Zusammensetzung einen HLB-Wert zwischen 0–40 aufweist. Bevorzugte grenzflächenaktive Mittel umfassen Tween-20, Tween-80, Spam-20, Spam-40 und Poloxamere, wie S-108.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform stellt die Erfindung Verfahren zur Behandlung von β-Hämoglobinopathie bei einem Patienten bereit. Dieses Verfahren umfasst den Schritt des Behandelns des Patienten mit einer der vorstehend beschriebenen Zusammensetzungen. Der Begriff "Behandeln", wie hier verwendet, umfasst das Lindern der Schwere, der Symptome oder der Auswirkungen der β-Hämoglobinopathie. Das Verfahren stellt vorzugsweise eine Serum-Buttersäure-Konzentration zwischen etwa 0,03 mM und 3,0 mM innerhalb von 8 Std. nach der Verabreichung bereit. Stärker bevorzugt erzeugt es eine Plasma-Buttersäure-Konzentration zwischen etwa 0,1 mM und 1,0 mM innerhalb von 6 Std. nach der Verabreichung. Am stärksten bevorzugt ist die Medikamentenvorstufe in der Zusammensetzung in einer Menge zugegen, die eine Plasma-Buttersäure-Konzentration zwischen etwa 0,1 mM und 1,0 mM innerhalb von 2 Std. nach der Verabreichung bereitstellt, und die Konzentration bleibt für mindestens 2 Std. in diesem Bereich. Diese Plasmaspiegel werden durch Verabreichen der Medikamentenvorstufe der Formel I an den Patienten in einer Dosis zwischen etwa 25–3000 mg/kg Körpergewicht ein- oder mehrmals pro Tag erzielt. Dem Patienten wird die Medikamentenvorstufe vorzugsweise zwischen 1 und 4 Mal pro Tag verabreicht.
Die β-Hämoglobinopathien, die sich durch dieses Verfahren behandeln lassen, umfassen Sichelzellsyndrome, wie Sichelzellenanämie, Hämoglobin-SC-Erkrankung, Hämoglobin-SS-Erkrankung und Sichel-β-Thalassäme; β-Thalassämie-Syndrome, wie β-Thalassämie, andere genetische Mutationen des β-Globingen-Locus, die zu instabilen Hämoglobinen führen, wie congenitale Heinz-Körper-Anämie mit anormaler Sauerstoffaffinität, und Strukturmutanten von β-Globin, die einen Thalassämie-Phänotyp herbeiführen. Diese Erkrankungen sind beschrieben in The Molecular Basis of Blood Disease, Bd. II, G. Stamatoyannopoulos et al., Hrsg. S. 157–244 (1994).
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das vorstehend beschriebene Verfahren den zusätzlichen Schritt des Behandelns des Patienten mit einem Mittel, das gewöhnlich zur Behandlung von β-Hämoglobinopathien verwendet wird, beispielsweise Hydroxyharnstoff. Dieses Mittel kann vor, in sequentieller Folge mit oder nach der Behandlung mit der Butyrat-Medikamentenvorstufe enthaltenden Zusammensetzung verabreicht werden. Ist die Zusammensetzung, die zur Behandlung der Erkrankung verwendet wird, eine Zusammensetzung, die bereits ein solches herkömmliches Mittel enthält, kann dieser zusätzliche Schritt natürlich ausgelassen werden.
Die bei diesen Verfahren verabreichte Menge des herkömmlichen Mittels ist vorzugsweise geringer als diejenige, die gewöhnlich erforderlich ist, um diese Erkrankungen in einer Monotherapie zu behandeln. Die normalen Dosierungen dieser herkömmlichen Mittel sind im Fachgebiet bekannt. Diese Mittel umfassen Hydroxyharnstoff, Clotrimazol, Isobutyramid, Erythropoietin und Salze kurzkettiger Fettsäuren, wie Phenylessigsäure, Phenylbuttersäure und Valproinsäure. Das verwendete herkömmliche Mittel ist vorzugsweise Hydroxyharnstoff.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform stellt die Erfindung ein Verfahren zur Behandlung von Erkrankungen, die durch neoplastisches, tumorigenes oder bösartiges Zellwachstum gekennzeichnet sind, sowie von bösartigen hämatologischen Störungen, bereit. Die Behandlung umfasst die Verhinderung des weiteren Verlaufs der Erkrankung oder ihres Rezidivs. Diese Erkrankungen umfassen Carcinome, Myenome, Melanome, Lymphome und Leukämien. Das Verfahren stellt vorzugsweise die gleichen Serum-Buttersäure-Konzentrationen bereit, die vorstehend für die Behandlung von β-Hämoglobinopathien als wünschenswert angegeben worden sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das vorstehend beschriebene Verfahren den zusätzlichen Schritt des Behandelns des Patienten mit einem Mittel, das gewöhnlich gegen solche Malignitäten verwendet wird. Dieses Mittel ist vorzugsweise Hydroxyharnstoff. Dieses Mittel kann vor, in sequentieller Folge mit oder nach der Behandlung mit der Butyrat-Medikamentenvorstufe enthaltenden Zusammensetzung verabreicht werden. Ist die Zusammensetzung, die zur Behandlung der Erkrankung verwendet wird, eine Zusammensetzung, die bereits ein solches herkömmliches Mittel enthält, kann dieser zusätzliche Schritt natürlich ausgelassen werden.
Die bei diesen Verfahren verabreichte Menge des herkömmlichen Mittels ist vorzugsweise geringer als diejenige, die gewöhnlich erforderlich ist, um diese Erkrankungen in einer Monotherapie zu behandeln. Die normalen Dosierungen dieser herkömmlichen Mittel sind im Fachgebiet bekannt. Diese Mittel umfassen Erythropoietin oder Chemotherapiemittel gegen Krebs, wie Hydroxyharnstoff oder 5'-Azacytidin. Hydroxyharnstoff ist ein bevorzugtes herkömmliches Mittel.
Kombinationstherapien mit herkömmlichen erfindungsgemäßen Mitteln (je nachdem, ob sie Teil einer einzelnen Zusammensetzung sind oder von den erfindungsgemäßen Medikamentenvorstufen gesondert verabreicht werden) können ebenfalls einen additiven oder synergistischen Effekt ausüben, insbesondere, wenn jede Komponente so wirkt, dass sie die Zielerkrankung über einen anderen Mechanismus behandelt oder verhindert.
Zum vollständigeren Verständnis der hier beschriebenen Erfindung werden die nachstehenden Beispiele offenbart. Diese Beispiele dienen selbstverständlich nur veranschaulichenden Zwecke und sollen diese Erfindung keineswegs einschränken.
BEISPIEL 1
Synthese der Verbindung IIIa und IIIb
Die Verbindung IIIa wurde folgendermaßen synthetisiert. 6,25 ml Methyl-(S)-lactat wurden mit 13,75 ml Et₃N vereinigt, und dann wurde dieses Gemisch zu 50 ml Methylenchlorid gegeben. Dieses Gemisch wurde in einem Eisbad auf 0°C abgekühlt, und dann wurden langsam 8,2 ml Butyrylchlorid hinzu gegeben. Dieses Gemisch wurde über Nacht gerührt und dann durch einen Büchner-Filter filtriert. Der Niederschlagskuchen wurde dann mit Ether gewaschen, und die Waschflüssigkeit wurde mit dem Filtrat vereinigt. Die organische Schicht aus dem Filtrat wurde isoliert, zweimal mit Wasser, einmal mit Salzlösung gewaschen, und dann über wasserfreiem MgSO₄ getrocknet. Die Rohausbeute betrug 12,48 g.
Das Material wurde dann in 90% Hexan/Ethylacetat gelöst und auf einer MPLC-Säule chromatographisch aufgetrennt. Die Fraktionen, die das gewünschte Produkt enthielten, wurden vereinigt und getrocknet, wobei 9,46 g reines Produkt erhalten wurden. Die NMR-Analyse bestätigte, dass das reine Produkt Verbindung IIIa war.
Die Verbindung IIIb wurde auf identische Weise synthetisiert und gereinigt, wobei Methyl-(S)-lactat durch Methyl-(R)-lactat ersetzt wurde.
BEISPIEL 2
Synthese von Verbindung IIIc
Die Verbindung IIIc wurde synthetisiert, indem 7,4 ml Ethyl-(S)-lactat mit 13,75 ml Et3N vereinigt wurden und dann dieses Gemisch zu 50 ml Methylenchlorid gegeben wurde. Dieses Gemisch wurde in einem Eisbad auf 0°C abgekühlt, und dann wurden langsam 8,2 ml Butyrylchlorid hinzu gefügt. Dieses Gemisch wurde über Nacht gerührt. Die DSC-Analyse des Gemischs ergab eine unvollständige Umsetzung. Daher wurden weitere 0,25 Mol (2,5 ml) Butyrylchlorid hinzu gegeben, und die Umsetzung wurde 24 Std. unter Rühren fortgeführt.
Das Gemisch wurde dann durch einen Büchner-Filter filtriert. Der Niederschlagskuchen wurde dann mit Ether gewaschen, und die Waschflüssigkeit wurde mit dem Filtrat vereinigt. Die organische Schicht aus dem Filtrat wurde isoliert, zweimal mit Wasser, einmal mit Salzlösung gewaschen und dann über wasserfreiem MgSO₄ getrocknet. Die Rohausbeute betrug 15,98 g.
Das Material wurde dann in 90% Hexan/Ethylacetat gelöst und auf einer MPLC-Säule chromatographisch aufgetrennt. Die Fraktionen, die das gewünschte Produkt enthielten, wurden vereinigt und getrocknet, wobei 9,97 g reines Produkt erhalten wurden. Die NMR-Analyse bestätigte, dass das reine Produkt Verbindung IIIc war.
BEISPIEL 3
Orale Verfügbarkeit von Butyrat-Medikamentenvorstufen von Milchsäure in Ratten
Die orale Verfügbarkeit und die Aufrechterhaltung von Plasmakonzentrationen von Buttersäure in Ratten, die entweder Verbindung IIIa, IIIb oder IIIc durch orale Gaben in Dosen von etwa 3 g/kg Körpergewicht, erhielten, wurde bestimmt. Die Butyrat-Medikamentenvorstufen wurden durch einfache Verdünnung in Maisöl formuliert.
Dieser Test wurde gemäß den Protokollen, beschrieben in Daniel et al., Clinica Chimica Acta, 181 (1989) S, 255–64; Planchon et al., J. Pharm. Sci. 82 (1993) S. 1046–48; Pouillart et al., J. Pharm. Sci., 81 (1992) S. 241–44, durchgeführt. Jede Verbindung wurde bei fünf bis sechs Ratten (Sprague Dawley; Harlan Labs, Inc.) mit jeweils etwa 300 g Gewicht getestet. Die relevanten C_max für diese Mittel sind in der nachstehenden Tabelle 1 aufgeführt.
Tabelle 1. Pharmakokinetiken von Butyrat-Medikamentenvorstufen von Milchsäure in Ratten
Diese Ergebnisse zeigen, dass die erfindungsgemäßen Verbindungen Butyrat in einer geeigneten Rate freisetzen können und eine hinreichende Butyrat-Plasmakonzentration bereitstellen können, die zur Behandlung von β-Hämoglobinopathien und Krebs verwendet werden kann.
BEISPIEL 4
Orale Verfügbarkeit von Butyrat-Medikamentenvorstufen von Milchsäure in Affen
Die Verbindung IIIc wurde weiter an anämischen Rhesusaffen getestet. Eine einzige orale Dosis von Verbindung IIIc (0,3, 1,0 oder 3,0 g/kg Körpergewicht), verdünnt in Maisöl, wurde den Affen verabreicht. Die bei jeder dieser Dosen erhaltene C_max ist in der nachstehenden Tabelle II aufgeführt.
Tabelle 2. Pharmakokinetische Parameter für Verbindung IIIc bei anämischen Rhesusaffen.
Der zeitliche Verlauf der Plasma-Buttersäurekonzentration nach der Verabreichung verschiedener Dosen von Verbindung IIIc an einzelne Affen ist in der 1 gezeigt.
BEISPIEL 5
Wirksamkeitsuntersuchungen von einer Kombination von Verbindung IIIc und Hydroxyharnstoff bei anämischen Rhesusaffen.
Die Wirksamkeit von Verbindung IIIc, die zusammen mit Hydroxyharnstoff verabreicht wurde, wurde an sechs anämischen Rhesusaffen untersucht, die in drei Gruppen zu jeweils zwei Tieren unterteilt wurden. Jede Gruppe wurde wie nachstehend gezeigt in zwei Phasen untersucht. Fötale Hämoglobin-Zellen (F-Zellen), der Hämoglobin-F-Menge im Gesamt-Hämoglobin (% Hb F) und die prozentualen Mengen an γ-Globin-Kette wurden vor und nach jeder dieser Phasen bestimmt. %F-Zellen wurden gemäß dem Protokoll, beschrieben in Betke et al., Blut, 4 (1985) S. 241–9, gemessen. %Hb F und %γ-Globin-Synthese wurden mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) gemäß dem Protokoll, beschrieben in Huisman, J. Chromatogr. 418 (1987) S. 277, gemessen.
Tabelle 1. Phase I der Wirksamkeitsuntersuchung.
Tabelle 2. Phase II der Wirksamkeitsuntersuchung.
Das Tier 1 in Gruppe I hatte eine %F-Zellzahl von 8–10% vor Phase I. Am Ende von Phase I stieg die %F-Zellzahl in Tier 1 auf 25%. Am Ende von Phase II stieg die %F-Zellzahl in Tier 1 auf 35%. Das Tier 2 in Gruppe II hatte eine %F-Zellzahl von 8–10% vor Phase I. Am Ende von Phase I stieg die %F-Zellzahl in Tier 2 auf 15%. Am Ende von Phase II stieg die %F-Zellzahl in Tier 2 auf 22%. Der Anstieg der %F-Zellzahl in Gruppe I ging mit einem messbaren Anstieg der %HB F- und %γ-Globinkette-Mengen einher. Die Gruppen II und III zeigten einen geringen, aber signifikanten Anstieg an %F-Zellen ohne messbare Änderung der Mengen an HBF oder γ-Globinkette.
Bei allen drei Gruppen bestand kein messbarer Unterschied der Mengen an Triglyceriden und ALT vor oder während der beiden Phasen der Wirksamkeitsuntersuchung.
Die Ergebnisse zeigten die Nützlichkeit der erfindungsgemäßen Butyrat-Medikamentenvorstufen, wenn sie zusammen mit herkömmlichen Mitteln, wie Hydroxyharnstoff, zur Induktion von fötalem Hämoglobin bei β-Hämoglobinopathien verwendet wurden.
Wir haben hier zwar eine Reihe von erfindungsgemäßen Ausführungsformen beschrieben, jedoch ist es offensichtlich, dass unsere grundlegenden Konstruktionen so verändert werden können, dass andere Ausführungsformen erhalten werden, die die erfindungsgemäßen Synthesen, Verfahren und Zusammensetzungen ausnutzen. Man ist sich daher darüber bewusst, dass der Anwendungsbereich dieser Erfindung eher durch die beigefügten Patentansprüche statt durch die spezifischen Ausführungsformen, die hier als Beispiel vorgestellt wurden, definiert werden.

Claims

Arzneimittel, umfassend: a. eine Menge einer Butyrat-Medikamentenvorstufe der Formel I:
die die Erhöhung von fötalem Hämoglobin in einem Patienten oder die Förderung der Zelldifferenzierung bewirkt, wobei A und D unabhängig voneinander aus der Gruppe, bestehend aus einem Wasserstoffatom, einem Carbocyclylalkoxyalkyl- oder geraden oder verzweigten C(1-4)-Alkyl-, geraden oder verzweigten C(2-4)-Alkenyl- oder -Alkinylrest, die unabhängig voneinander mit einer Hydroxygruppe, einem Alkoxy-, Carboxyalkyl-, Alkylamido-, Arylamido-, Heterocyclylamido-, Aralkylamido-, Heterocyclylalkylamido-, Alkoxycarbonylamino-, Alkenoxycarbonylamino-, Carbocyclyloxycarbonylamino-, Heterocyclyloxycarbonylamino-, Carbocyclylalkoxycarbonylamino-, Heterocyclylalkoxycarbonylamino-, Alkoxyalkoxycarbonylaminorest, einer Amino-, Amido-, Carboxyl-, Thiol-, Thiomethyl-, Thiophenylgruppe, einem Aryl- und Heterocyclylrest substituiert sein können, ausgewählt sind, mit der Maßgabe, dass A und D nicht gleichzeitig Wasserstoffatome sind; R die Bedeutung O, NH hat, ein gerader oder verzweigter NC(1-5)-Alkyl- oder gerader oder verzweigter NC(2-5)-Alkenylrest ist, die jeweils gegebenenfalls mit einer Carbocyclyl- oder Heterocyclyl-Einheit substituiert sein können; Z ein Wasserstoffatom, ein gerader oder verzweigter C(1-4)-Alkylrest, ein gerader oder verzweigter C(2-4)-Alkenyl- oder -Alkinyl-, Carbocyclyl- oder Heterocyclylrest ist, die gegebenenfalls mit 1 oder 2 Resten substituiert sein können, die unabhängig voneinander aus einem C(1-3)-Alkyl-, C(2-3)-Alkenyl- oder -Alkinyl-, Alkoxy-, Alkenoxy-, Alkinoxyrest, einer Amidogruppe, einem Thioalkyl-, Carbocyclyl- oder Heterocyclylrest ausgewählt sind; und jedes stereogene Kohlenstoffatom in der R- oder S-Konfiguration vorliegen kann; und
einen pharmazeutisch verträglichen Hilfsstoff oder Träger.
Arzneimittel nach Anspruch 1, wobei in Formel I: A ein Wasserstoffatom ist; und D eine Methylgruppe ist.
Arzneimittel nach Anspruch 2, wobei in Formel I: R die Bedeutung O, NH hat, ein N-C(1-3)-Alkyl-, gerader oder verzweigter NC(2-4)-Alkenylrest oder eine N-Benzylgruppe ist; und Z ein gerader oder verzweigter C(1-4)-Alkylrest ist, der gegebenenfalls mit einem Rest, ausgewählt aus einem 5- bis 10-gliedrigen Carbocyclyl- und einem 5- bis 10-gliedrigen Heterocyclylrest, substituiert ist.
Arzneimittel nach Anspruch 3, wobei in Formel I: R ein Sauerstoffatom ist; Z ein unsubstituierter gerader oder verzweigter C(1-4)-Alkylrest ist; und die Stereochemie am Methyl-tragenden Kohlenstoffatom S ist.
Arzneimittel nach Anspruch 1, wobei in Formel I: R ein Sauerstoffatom ist.
Arzneimittel nach Anspruch 5, wobei in Formel I: A und D unabhängig voneinander aus einem Wasserstoffatom, einer Methyl-, Ethyl-, oder Allylgruppe ausgewählt sind; und Z ein C(1-3)-Alkylrest ist, der gegebenenfalls mit einem Rest, ausgewählt aus einem 5- bis 10-gliedrigen Carbocyclyl- und einem 5- bis 10-gliedrigen Heterocyclylrest, substituiert ist.
Arzneimittel nach Anspruch 6, wobei in Formel I: D ein Wasserstoffatom oder eine Methylgruppe ist; A ein unsubstituierter C(1-3)-Alkylrest ist; und Z ein unsubstituierter C(1-3)-Alkylrest ist.
Arzneimittel nach Anspruch 1, wobei die Butyrat-Medikamentenvorstufe aus der Gruppe, bestehend aus:
ausgewählt ist.
Arzneimittel nach Anspruch 8, wobei die Vorstufe
ist.
Arzneimittel nach einem der Ansprüche 1–9, das zusätzlich ein herkömmliches Mittel zur Behandlung einer β-Hämoglobinopathie oder zur Behandlung einer bösartigen Erkrankung in einer Dosierungseinheit oder zur gesonderten Verabreichung umfasst.
Arzneimittel nach Anspruch 10, wobei das herkömmliche Mittel Hydroxyharnstoff ist.
Arzneimittel nach Anspruch 11, wobei die Butyrat-Medikamentenvorstufe Verbindung IIIc ist.
Verwendung einer Butyrat-Medikamentenvorstufe der Formel I nach einem der Ansprüche 1–9 zur Herstellung eines Arzneimittels nach einem der Ansprüche 1–12 zur Erhöhung der Produktion von fötalem Hämoglobin oder zur Stimulation der Zelldifferenzierung.
Verwendung nach Anspruch 13, wobei das Arzneimittel der Behandlung einer β-Hämoglobinopathie oder der Behandlung einer bösartigen Erkrankung dient.