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TECHNISCHES GEBIET DER
ERFINDUNG
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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.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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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.
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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.
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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.
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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].
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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.
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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 Cmax 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.
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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.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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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 Cmax auf.
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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.
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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.
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Dadurch werden die erfindungsgemäßen Arzneimittel
besonders geeignet für
Verfahren zur Behandlung von β-Hämoglobinopathien,
einschließlich
Sichelzellsyndromen und β-Thalassämie-Syndromen.
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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.
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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.
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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.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Die 1 zeigt
den zeitlichen Verlauf der Plasma-Buttersäurekonzentration nach Verabreichung
verschiedener Dosen der Verbindung IIIc bei einzelnen Affen.
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EINGEHENDE BESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Definitionen
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Die nachstehenden Definitionen werden
in der gesamten Anmeldung verwendet.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Der Begriff "Aryl" betrifft
einen aromatischen carbocyclischen Rest mit vorzugsweise 6 Atomen
oder ein 8- bis 14-gliedriges polycyclisches aromatisches Ringsystem;
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Beispiele für "Aryl"-Reste
umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Phenyl-, 1-Naphthyl-, 2-Naphthyl-,
Indenyl-, Azulenyl-, Fluorenyl- und Anthracenylgruppen.
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"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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Der Begriff "Amido" betrifft einen -C(O)NH2-Rest.
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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.
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Der Begriff "Alkylsulfonamido" betrifft einen geraden oder verzweigten
C(1-6)-Alkyl-S-(O)2NH-Rest. Ein Beispiel für einen Alkylsulfonamidorest
ist Ethansulfonamido.
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Die hier beschriebene Erfindung wird
anhand der nachstehenden ausführlichen
Beschreibung vollständiger
verstanden.
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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.
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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:
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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.
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In der Formel I ist gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
P ein Sauerstoffatom, so dass eine Verbindung der Formel III erhalten
wird:
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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.
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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.
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Die stärker bevorzugten erfindungsgemäßen Arzneimittel
umfassen eine Verbindung, ausgewählt
aus:
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Die am stärksten bevorzugte Medikamentenvorstufe
ist Verbindung IIIc.
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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.
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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.
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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 (Cmax) an Buttersäure erzeugt
wird. Diese Verbindungen sind ebenfalls durch eine hinreichend lange
Halbwertszeit (t1/2) gekennzeichnet, die
gewährleistet,
dass der Patient der Buttersäure
gut ausgesetzt ist. Aufgrund der überraschenden und unerwartet
hohen Cmax 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.
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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.
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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.
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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.
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Für
die Synthese von Verbindungen der Formel I sind einige besonders
geeignete Verfahren im nachstehenden Schema I gezeigt.
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-
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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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Wird anstelle einer Benzylgruppe
eine Allylgruppe verwendet, kann ihre Entfernung beispielsweise durch
Palladiumübertragungsreaktionen,
beispielsweise mit Tetrakis(triphenylphosphin)Pd0 und
einem Allylakzeptor, wie Morpholin oder PdII-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.
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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).
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Salze, die von geeigneten Basen hergeleitet
sind, umfassen Alkalimetall-(beispielsweise
Natrium), Erdalkalimetall- (beispielsweise Magnesium), Ammonium-
und N-(C1-4-Alkyl)4
+-Salze.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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BEISPIEL 1
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Synthese der Verbindung
IIIa und IIIb
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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.
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Die Verbindung IIIb wurde auf identische
Weise synthetisiert und gereinigt, wobei Methyl-(S)-lactat durch
Methyl-(R)-lactat ersetzt wurde.
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BEISPIEL 2
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Synthese von Verbindung
IIIc
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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.
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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.
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BEISPIEL 3
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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 Cmax 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.
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BEISPIEL 4
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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
Cmax ist in der nachstehenden Tabelle II
aufgeführt.
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Tabelle
2. Pharmakokinetische Parameter für Verbindung IIIc bei anämischen
Rhesusaffen.
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Der zeitliche Verlauf der Plasma-Buttersäurekonzentration
nach der Verabreichung verschiedener Dosen von Verbindung IIIc an
einzelne Affen ist in der 1 gezeigt.
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BEISPIEL 5
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Wirksamkeitsuntersuchungen
von einer Kombination von Verbindung IIIc und Hydroxyharnstoff bei
anämischen
Rhesusaffen.
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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.
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Tabelle
1. Phase I der Wirksamkeitsuntersuchung.
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Tabelle
2. Phase II der Wirksamkeitsuntersuchung.
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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.
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Bei allen drei Gruppen bestand kein
messbarer Unterschied der Mengen an Triglyceriden und ALT vor oder
während
der beiden Phasen der Wirksamkeitsuntersuchung.
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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.
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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.