DE69711633T2

DE69711633T2 - Stabile derivate von ubiquinol, verfahren zu ihrer herstellung und ihre pharmazeutische anwendung

Info

Publication number: DE69711633T2
Application number: DE69711633T
Authority: DE
Inventors: Santo Carbone; Decimo Guarnieri; Siro Passi
Original assignee: IDI Farmaceutici SpA
Current assignee: IDI Farmaceutici SpA
Priority date: 1996-07-26
Filing date: 1997-07-23
Publication date: 2002-11-21
Anticipated expiration: 2017-07-24
Also published as: ATE215525T1; ITRM960529A1; WO1998004512A1; ITRM960529A0; EP0915824A1; AU3862997A; US6127417A; IT1284873B1; DE69711633D1; EP0915824B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf stabile Derivate von Ubichinol zur Verwendung als aktive therapeutische Substanzen, auf Verfahren zu ihrer Herstellung und auf ihre pharmazeutische Verwendung.

Stand der Technik

Ubichinon (2,3-Dimethoxy-5-methyl-6-decaprenylbenzochinon) oder Coenzym Q&sub1;&sub0; (CoQ&sub1;&sub0;) ist ein Chinon mit lipidartiger Beschaffenheit, eine wesentliche Redoxkomponente der mitochondrialen Atmungskette, wo es als Elektronen-Shuttle wirkt und die Wirksamkeit der oxidativen Phosphorylierung regelt. Ubichinon übt auch eine weitere wichtige biologische Funktion aus, indern es, im Einklang und in Synergie mit Vitamin E, als Antioxidationsmittel für Zellmembraraen wirkt. Neuere Studien (Takahashi T., et al., (1993) Lipids 28, 803-809; Aberg F., et al., (1992) Arch-Biophys. 295, 230-234) haben gezeigt, dass in bestimmten menschlichen und tierischen Testgeweben (Leber, Herz, Niere, Bauchspeicheldrüse usw.) die Spiegel von Ubichinon (CoQ&sub1;&sub0;), insbesondere in seiner reduzierten Form, welche als Ubichinol (CoQ&sub1;&sub0;H&sub2;) bezeichnet wird, höher sind als die von Vitamin E.
Das folgende Reaktionsschema zeigt das Gleichgewicht zwischen der oxidierten und der reduzierten Form.
Ubichinon, insbesondere in seiner reduzierten Form Ubichinol scheint eine größere Wirksamkeit beim Hemmen einer Lipidperoxidation von Membranen aufzuweisen als Vitamin E; diese Funktion von Ubichinon wird damit erklärt, dass es an einer anderen Stelle (in der Mitte der Lipiddoppelschicht) wirkt als Vitamin E (nahe an der Oberfläche der Doppelschicht). Ubichinol scheint sich in den Geweben im Anschluss an die Reduktion von Ubichinon oder dem Coenzym Q-Semichinon (CoQ&sub1;&sub0;H) durch die Enzymsysteme zu bilden, die in den Membranen vorhanden sind und im Allgemeinen als Chinonreduktasen (NAD (P) H-abhängige Elektronenträger) bezeichnet werden, welche in perfekt funktionsfähigen aeroben Organismen theoretisch unauslöschlich sind.
Aberg et al. (zitierte Arbeit) haben den Ubichinolgehalt als Prozentsatz von Ubichinon in menschlichen Geweben bestimmt, wie in der folgenden Tabelle angegeben ist.
Diese Studie zeigt, dass die reduzierte Form Ubichinol beinahe immer gegenüber der oxidierten Form überwiegt, und zwar in einem Ausmaß, dass sie in der Bauchspeicheldrüse praktisch die einzige vorhandene Form ist.
Das Vorstehende wurde bei gesunden aeroben Organismen gezeigt, d. h., wenn das Ubichinol gegenüber dem Ubichinon überwiegt und wenn, wie in der wissenschaftlichen Literatur gezeigt wurde (Ernster L., et al., (1993) The Clinical Invest. 71, 60-65; Frei B.;
et al., (1990) Medical Sciences 87, 4879-4883; Hauska G. et al., (1983) Biochim. Biophys. Acta 726, 97-133; Kroger A. et al., (1973) European J. Biochem 24, 358-368) die Chinonreduktasen praktisch unauslöschlich sind.
Es wurde jedoch festgestellt, dass unter den Bedingungen von kontinuierlichem (oder hohem) intrazellulären oxidativen Stress, z. B. bei Erkrankungen, die mit dem Altern zusammenhängen, oder im Fall des erworbenen Immundefekt-Syndroms (AIDS), die enzymatischen Elektronenträgersysteme ihre Fähigkeit zur richtigen Ausübung ihrer biologischen Reduktionsfunktion teilweise oder ganz verlieren und dies zu einem Absinken der Ubichinolspiegel in den Geweben führt. Außerdem ist bei den vorstehend erwähnten Erkrankungen die reduzierte endogene Synthese von Ubichinon ein weiterer Faktor, welcher ein Absinken der Ubichinolspiegel in den Geweben verursacht.
Deshalb gab es ein Problem im Stand der Technik, das sich darauf bezog, wie bei intrazellulärem oxidativem Stress die Ubichinolspiegel in Geweben auf die Spiegel angehoben werden können, die den in einem gesunden Organismus anzutreffenden Spiegeln nahe kommen oder äquivalent sind. Die vorgeschlagene pharmakologische Lösung bestand in der Verabreichung von Ubichinon exogener Herkunft. Diese Lösung schuf jedoch das Problem einer geringen Wirksamkeit, da die Chinonreduktasen, d. h. die Enzyme, welche Ubichinon zu Ubichinol reduzieren können, wenngleich sie in einem gesunden Organismus theoretisch unauslöschlich sind, bei einem kranken Organismus unfähig werden, ihre Funktion korrekt durchzuführen, insbesondere in Gegenwart von kontinuierlichem oder hohem intrazellulären oxidativen Stress.
Infolge dessen war selbst die Verabreichung großer Mengen an Ubichinon nicht in der Lage, einen beständigen Anstieg der Spiegel des in den Geweben vorhandenen Ubichinols zu ergeben. Andererseits war eine direkte Verabreichung von Ubichinol aufgrund der Instabilität des Moleküls, welches sich unmittelbar nach der Synthese in Ubichinon und Semichinon zersetzt, nicht möglich. Allein das Wissen um die Instabilität des Ubichinolmoleküls hat dazu geführt, dass man bisher annahm, dass die direkte Verabreichung von Ubichinol unausführbar sei, eine Tatsache, die außerdem durch die Abwesenheit von Dokumenten im Stand der Technik bestätigt wird, deren Gegenstand die Verabreichung von Ubichinol selbst oder in Form von Derivaten ist.

Offenbarung der Erfindung

Es wurde nun überraschenderweise festgestellt, dass der Spiegel von Ubichinol in Geweben, welche sich unter den Bedingungen von kontinuierlichem oder hohem oxidativen Stress befinden, durch Verabreichen von stabilen Derivaten von Ubichinol, welche innerhalb des Organismus in Ubichinol umgewandelt werden, bis auf den Spiegel von gesunden Organismen wieder angehoben werden kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung sind deshalb Verbindungen der Formel I
in welcher R eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit einer Anzahl der Kohlenstoffatome von 1 bis 20 oder eine Arylgruppe ist, die gegebenenfalls mit einem Alkyl mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen substituiert ist, und X nicht vorhanden oder eine CO-Gruppe ist, zur Verwendung als aktive therapeutische Substanzen.

Kurze Beschreibung der Abbildungen

Der vorliegenden Beschreibung sind fünf Figuren beigefügt, in welchen:
Fig. 1 das Infrarotspektrum von Ubichinoldiacetat wiedergibt;
Fig. 2 das Infrarotspektrum von Ubichinoldipropionat wiedergibt
Fig. 3 das Infrarotspektrum von Ubichinoldibutyrat wiedergibt;
Fig. 4 das Infrarotspektrum von Ubichinoldimethylether wiedergibt; und
Fig. 5 das Infrarotspektrum von Ubichinoldiethylether wiedergibt.
Besonders bevorzugt zur Verwendung als aktive therapeutische Substanzen sind von den Verbindungen der Formel I, in welcher X = CO, die Verbindungen, in welchen R lineares C&sub1;-C&sub6;-Alkyl, insbesondere Methyl, Propyl und Ethyl ist. Besonders bevorzugte Verbindungen sind Ubichinoldiacetat und -dipropionat.
Von den Verbindungen der Formel I, in welcher X nicht vorhanden ist, sind die Verbindungen besonders bevorzugt, in welchen R lineares C&sub1;-C&sub6;-Alkyl ist, insbesondere die Verbindungen, in welchen R Methyl, Propyl und Ethyl ist. Besonders bevorzugte Verbindungen sind Ubichinoldiethylether und -dimethylether.
Die Verbindungen der Formel 1 können gemäß der folgenden Synthese hergestellt werden, welche deshalb eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung sind.
Die Synthese der Verbindungen der Formel I, in welcher X = CO, kann gemäß dem Syntheseschema (a) durch Umsetzen des Coenzyms Q&sub1;&sub0; mit einem Anhydrid oder gemäß dem Syntheseschema (b) stattfinden, in welchem in einer ersten Stufe das Coenzym Q&sub1;&sub0; mit einem Reduktionsmittel umgesetzt wird und in einer zweiten Stufe das erhaltene Ubichinol mit einem Acylchlorid umgesetzt wird. Die Reaktionsschemata sind wie folgt:
a) CoQ&sub1;&sub0; + (RCO)&sub2;O → Verbindungen der Formel I, in welcher X = CO; die Reaktion erfolgt in einer sauren Umgebung in Gegenwart von metallischem Zink und in einem organischen Lösungsmittel;
b&sub1;) CoQ&sub1;&sub0; + NaBH&sub4; in organischem Lösungsmittel → CoQ1OH&sub2;
b&sub2;) CoQ&sub1;&sub0;H&sub2; + RCOCl in organischem Lösungsmittel → Verbindungen der Formel I, in welcher X = CO.
Synthese der Verbindungen der Formel I, in welcher X nicht vorhanden ist.
Die Synthese von Verbindungen der Formel I, in welcher X nicht vorhanden ist, kann gemäß dem Syntheseschema (c), bei dem das Coenzym Q&sub1;&sub0; mit einem Dialkylsulfat umgesetzt wird, oder gemäß dem Syntheseschema (d) erfolgen, in welchem in einer ersten Stufe das Coenzym Q&sub1;&sub0; durch die Wirkung eines Reduktionsmittels zu Ubichinol reduziert wird und in einer zweiten Stufe das erhaltene Ubichinol mit einem lodalkan umgesetzt wird.
Die Reaktionsschemata sind wie folgt:
c) CoQ&sub1;&sub0; + (RO)&sub2;SO&sub2; → Verbindungen der Formel I, in welcher X nicht vorhanden ist;
die Reaktion erfolgt in einem organischen Lösungsmittel in einer basischen Umgebung, vorzugsweise in einer Lewis-Base.
d&sub1;) CoQ&sub1;&sub0; + NaBH&sub4; → CoQ&sub1;&sub0;H&sub2;
d&sub2;) CoQ&sub1;&sub0;H&sub2; + IR → Verbindungen der Formel I, in welcher X nicht vorhanden ist.
In den vorstehenden Schemata wird vorzugsweise NaBH&sub4; als Lewis-Base verwendet, da es auch die reduzierende Aktivität im Fall der Synthese b1) und d1) liefert, und IR bedeutet lodalkan, R hat die in Formel I angegebene Bedeutung.
Vorzugsweise werden die folgenden Reaktionslösungsmittel verwendet: Hexan, Tetrahydrofuran, Methanol.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen der Formel I können als aktive therapeutische Mittel bzw. Wirkstoffe mit dem Ziel verwendet werden, die erforderliche Aufnahme von Ubichinol in solchen Fällen zu erhalten, bei denen ein niedriger Spiegel in den Geweben festgestellt wurde, da in dem Organismus unter der Einwirkung der Esterasen (im Fall von Verbindungen der Formel I, in welcher X = CO) oder von mikrosomalen Enzymen (im Fall von Verbindungen der Formel I, in welcher X nicht vorhanden ist) Ubichinol infolge einer Hydrolyse bzw. einer Dealkylierung der Verbindungen der Formel I freigesetzt wird.
Es sollte unterstrichen werden, dass nach der Verabreichung von aktiven therapeutischen Mitteln, welche Verbindungen der Formel 1 enthalten, die Bioverfügbarkeit von Ubichinol zunimmt, da die Hydrolyse der Verbindungen der Formel I gemäß der vorliegenden Erfindung (welche wie gesagt Ubichinol ergibt) nicht aufgrund der Wirkung der Chinonreduktasen stattfindet, welche in allen Organismen, die unter oxidativem zellulären Stress leiden, einen notorisch niedrigen Spiegel aufweisen, sondern im Gegensatz dazu aufgrund der Wirkung der Esterasen oder der mikrosomalen Enzyme stattfindet.
Die aktiven therapeutischen Mittel gemäß der vorliegenden Erfindung können bei der Behandlung von allen Leiden und Krankheiten des Organismus behandelt werden, an welchen kontinuierlicher oder hoher intrazellulärer oxidativer Stress beteiligt ist oder welche darauf zurückgeführt werden können, wie beispielsweise solche, die bei alten Organismen oder bei Organismen auftreten, bei denen die biologische Reduktionsfunktion in Elektronenträgersystemen nicht richtig funktioniert.
Insbesondere können die aktiven therapeutischen Mittel gemäß der vorliegenden Erfindung auch für die Behandlung von AIDS, Tuberkulose und Lepra verwendet werden.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung sind pharmazeutische Formulierungen, die eine pharmakologisch wirksame Menge von einer oder mehreren Verbindungen der Formel I zusätzlich zu anderen Wirkstoffen, Additiven und/oder pharmazeutisch verträglichen Vehikeln enthalten. Von diesen anderen Wirkstoffen können Vitamin E-Acetat, Selen und Methionin genannt werden.
Bei einer Verabreichung von Ubichinolderivaten sind Mengen zwischen 50 und 200 mg/Tag bevorzugt.
Das Folgende ist eine pharmazeutische Formulierung in Form einer Pille:
Die Folgenden sind Herstellungsbeispiele für Verbindungen der Formel I.

Beispiel 1 - Herstellung von Ubichinoldiacetat.

In einem 500 ml-Kolben, der mit einem Schlangenkühler und einem Mischer ausgestattet ist, werden 10 g oxidiertes Ubichinon in 30 ml Hexan suspendiert; es werden 30 ml ultrareines Essigsäureanhydrid, 10 g Zinkpulver und 2 g pulverförmiges wasserfreies Natriumacetat zugegeben.
Das Gemisch wird unter Rühren leicht erwärmt, bis die gelb-orange Farbe des Ubichinons in der Hexanphase völlig verschwindet; das Gemisch wird dann 2-3 Minuten zum Siedepunkt gebracht.
25 ml Eisessig werden zugegeben und das Gemisch wird zum Siedepunkt gebracht, um das Produkt und einen Teil des ausgefällten Zinkacetats aufzulösen.
Die Lösung wird, solange sie heiß ist, von dem Zinkacetat und dem Zink dekantiert, welche mit Essigsäure (10 ml) und Hexan (50 ml) gewaschen werden. Die Essigsäure- Hexan-Lösungen werden in einem weiteren Kolben gesammelt und destilliertes Wasser (ungefähr 100 ml) wird nach und nach zugegeben, um das verbliebene Essigsäureanhydrid zu hydrolysieren.
Wenn die Blasenbildung aufhört, wird die Hexanphase unter Verwendung eines Scheidetrichters abgetrennt und dreimal mit 20 ml destilliertem Wasser gewaschen.
Das Hexan wird abdestilliert und in dem Rückstand wird sehr reines Ubichinoldiacetat erhalten (prozentuale Ausbeute: 95%).

Beispiel 2 - Herstellung von Ubichinoldimethylether.

Ein 500 ml-Vierhalskolben wird mit einem Scheidetrichter, einem mechanischen Rührer, einem Rückflusskühler und einem Thermometer ausgestattet. Es muss auch ein kontinuierlicher Stickstoffstrom in den Kolben durch einen Hals vorhanden sein, um eine Oxidation durch atmosphärischen Sauerstoff zu verhindern. (Alternativ kann die Apparatur durch die Verwendung eines Bunsenventils, das an dem Rückflusskühler angebracht ist, gegen Oxidation geschützt werden). Der Trichter wird mit 5 ml (6,7 g) Dimethylsulfat befüllt, welche Tropfen um Tropfen über einen Zeitraum von ungefähr 30 Minuten unter energischem Rühren zu dem Gemisch zugegeben werden. Die Methylierung wird durch Erhitzen zum Rückfluss während ungefähr 2 Stunden vollendet, wobei während dieser Zeit 30-50 ml Hexan durch den Scheidetrichter zugegeben werden können, welcher zuvor das Dimethylsulfat enthielt. Während des Erwärmens wird nichtumgesetztes Dimethylsulfat zerstört.
Das Gemisch wird abkühlen gelassen, mit verdünnter Schwefelsäure angesäuert und in einen Scheidetrichter überführt. Die untere Phase wird verworfen und die Hexanphase wird zweimal mit verdünnter Schwefelsäure und anschließend mit Wasser gewaschen, bis die Acidität verschwindet.
Die Hexanphase wird über wasserfreiem Natrium- oder Magnesiumsulfat getrocknet und anschließend wird das Hexan destilliert (prozentuale Ausbeute: 85%).
Die folgenden Tabellen zeigen als nichtbeschränkendes Beispiel einige Verbindungen der Formel I, welche unter Verwendung der verschiedenen Reaktionsschemata erhalten werden können. Die chemischen und physikalischen Daten beziehen sich auf das erhaltene Produkt; die UV-Spektren sind mit den in Hexan gelösten Verbindungen aufgezeichnet worden; die Infrarotspektren der Ether sind auf NaCl-Kristallen aufgezeichnet worden, die Spektren der Ester auf KBr-Presslingen. Tabelle 1 (Produkte, die gemäß Schema a erhalten wurden)
Chemische/physikalische Daten: MG 949,4; UV-Spektrum (Absorptionsmaximum bei 268,5 nm, Minimum bei 250,5 nm); das Infrarotspektrum ist in Fig. 1 wiedergegeben
Chemische/physikalische Daten: MG 97,4; UV-Spektrum (Absorptionsmaximum bei 268,5 nm, Minimum bei 250,5 nm); das Infrarotspektrum ist in Fig. 2 wiedergegeben.
Chemische/physikalische Daten: MG 1005,4; UV-Spektrum (Absorptionsmaximum bei 268,5 nm, Minimum bei 250,5 nm); das Infrarotspektrum ist in Fig. 3 wiedergegeben.
Ähnliche Ergebnisse können unter Verwendung des Syntheseschemas b erhalten werden. Tabelle 2 (Produkte, die gemäß Schema c erhalten wurden)
Chemische/physikalische Daten: MG 893,4; UV-Spektrum (Absorptionsmaximum bei 274,5 nm, Minimum bei 236,5 nm); das Infrarotspektrum ist in Fig. 4 wiedergegeben.
Chemische/physikalische Daten: MG 921,4; UV-Spektrum (Absorptionsmaximum bei 274,5 nm, Minimum bei 236,5 nm); das Infrarotspektrum ist in Fig. 5 wiedergegeben.
Ähnliche Ergebnisse können unter Verwendung des Syntheseschemas d erhalten werden.

Claims

1. Verbindungen der Formel I

in welcher X nicht vorhanden ist oder eine CO-Gruppe ist,

R eine lineare oder verzweigte Alkylgruppe mit einer Anzahl der Kohlenstoffatome von 1 bis 20 oder eine Arylgruppe ist, die gegebenenfalls mit einem C&sub1;-C&sub6;-Alkylsubstituenten substituiert ist,

zur Verwendung als aktive therapeutische Substanzen.

2. Verbindungen nach Anspruch 1, in welchen X CO ist, zur Verwendung als aktive therapeutische Substanzen.

3. Verbindungen nach Anspruch 1, in welchen X nicht vorhanden ist, zur Verwendung als aktive therapeutische Substanz.

4. Verbindungen nach Anspruch 2, in welchen R ein lineares oder verzweigtes Alkyl mit einer Anzahl der Kohlenstoffatome von 1 bis 6 ist.

5. Verbindungen nach Anspruch 4, in welchen R Methyl, Ethyl oder Propyl ist.

6. Ubichinoldiacetat zur Verwendung als aktive therapeutische Substanzen.

7. Ubichinoldipropionat zur Verwendung als aktive therapeutische Substanzen.

8. Ubichinoldibutyrat zur Verwendung als aktive therapeutische Substanzen.

9. Verbindung nach Anspruch 3, in welcher R ein lineares oder verzweigtes Alkyl mit einer Anzahl der Kohlenstoffatome von 1 bis 6 ist.

10. Verbindung nach Anspruch 9, in welcher R Methyl, Ethyl oder Propyl ist.

11. Ubichinoldimethylether zur Verwendung als aktive therapeutische Substanzen.

12. Ubichinoldiethylether zur Verwendung als aktive therapeutische Substanzen.

13. Verfahren zum Herstellen von Verbindungen wie in Anspruch 2 beansprucht, in welchem das Ubichinon mit einem Anhydrid der Formel (RCO)&sub2;O in einem organischen Lösungsmittel in Gegenwart von Zink und in einer sauren Umgebung umgesetzt wird, wobei R die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung aufweist.

14. Verfahren zum Herstellen von Verbindungen wie in Anspruch 2 beansprucht, in welchem in einer ersten Stufe das Ubichinon mit einem Reduktionsmittel in einem organischen Lösungsmittel umgesetzt wird und in einer zweiten Stufe das erhaltene Ubichinol mit einem Säurechlorid der Formel RCOCl umgesetzt wird, in welcher R die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung aufweist.

15. Verfahren zum Herstellen von Verbindungen wie in Anspruch 3 beansprucht, in welchem das Ubichinon mit einem Dialkyl- oder Diarylsulfat der Formel (RO)&sub2;SO&sub2; in einem organischen Lösungsmittel und in einer basischen Umgebung für das Vorhandensein von NaBH&sub4; umgesetzt wird, wobei R die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung aufweist.

16. Verfahren zum Herstellen von Verbindungen wie in Anspruch 3 beansprucht, in welchem in einer ersten Stufe das Ubichinon mit NaBH&sub4; in einem organischen Lösungsmittel umgesetzt wird, um Ubichinol zu erhalten, welches in einer zweiten Stufe mit einem lodalkan der Formel IR umgesetzt wird, in welcher R die in Anspruch 1 angegebene Bedeutung aufweist.

17. Verbindungen wie in den Ansprüchen 1 bis 12 beansprucht, zur Verwendung bei der Behandlung von intrazellulärem oxidativen Stress.

18. Verbindungen wie in den Ansprüchen 1 bis 12 beansprucht, zur Verwendung bei der Behandlung von Tuberkulose, Lepra und AIDS.

19. Verwendung der Verbindungen der Formel I zum Herstellen von Arzneimitteln, die bei der Behandlung von intrazellulärem oxidativen Stress wirksam sind.

20. Pharmazeutische Zusammensetzungen, umfassend eine therapeutisch wirksame Menge von einer oder mehreren der Verbindungen der Formel I zusammen mit Additiven oder pharmazeutisch verträglichen Vehikeln.

21. Pharmazeutische Zusammensetzungen nach Anspruch 20, außerdem enthaltend einen oder mehrere zusätzliche Wirkstoffe.