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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft das Gebiet
der L-Nukleoside.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die letzten Jahrzehnte haben signifikante
Bemühungen
gesehen, die darauf verwandt wurden, mögliche Verwendungen von D-Nukleosidanaloga
als antivirale Agenzien zu untersuchen. Einiges dieser Arbeit war ertragreich,
und eine Reihe von Nukleosidanaloga werden gegenwärtig als
antivirale Arzneimittel vermarktet einschließlich der HIV Reverse Transkriptase-Inhibitoren
(AZT, ddI, ddC, d4T und 3TC).
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Nukleosidanaloga wurden auch für eine Verwendung
als Modulatoren des Immunsystems untersucht (Bennet, P. A. et al.,
J. Med. Chem. 36, 635, 1993), aber wiederum mit weniger als vollends
zufriedenstellenden Ergebnissen. Zum Beispiel wurden Guanosinanaloga,
wie etwa 8-Brom-, 8-Mercapto-, 7-Methyl-8-oxoguanosin (Goodman, M. G., Immunopharmacology
21, 51–68,
1991) und 7-Thia-8-oxoguanosin (Nagahara, K., J. Med. Chem. 33.
407–415,
1990; U.S. Patent Nr. 5,041,426), über die Jahre bzgl. ihrer Fähigkeit
untersucht, das Immunsystem zu aktivieren. Diese Guanosinderivate
zeigen exzellente antivirale und/oder Antitumor-Aktivität in vivo.
Aber diese Ca-substituierten
Guanosine waren nicht in der Lage, T-Zellen zu aktivieren (Sharma, B.
S. et al., Clin. Exp. Metastasis 9, 429-439, 1991). Das Gleiche bewahrheitete
sich auch mit 6-Arylpyrimidonen
(Wierenga, W., Ann. N. Y. Acad. Sci. 685, 296-300, 1993). In einer anderen Forschungsarbeit
wurden eine Reihe von 3-Deazapurinnukleosiden synthetisiert und
als immunmodulierende Agenzien evaluiert. U.S. Patent Nr. 4,309,419
beschreibt die Verwendung von 3-Deazaadenosin als einen Inhibitor
des Immunsystems. Das β-D-Nukleosid β-2'-Deoxy-3-deazaguanosin (U.S.
Patent Nr. 4,950,647) zeigte das stärkste immunverbessernde Potential
auf eine Antwort aktivierter T-Zellen. Entzündungshemmende und immunsupprimierende
Aktivität
wurde ferner für
bestimmte 2'- Deoxynukleoside offenbart
(EPA Anmeldung 0 038 569). Diese Verbindungen erfahren jedoch in
vivo leicht eine metabolische Spaltung ihrer Glycosylbindung, was
ihr biologisches Potential in wirksamer Weise inaktiviert. Die im
U.S. Patent Nr. 4,148,888 offenbarten Adenosinderivate werden ebenfalls
in vivo durch Deaminaseenzyme katabolisch umgesetzt. In einer wiederum
anderen Forschungsarbeit scheint Levamisol, ein thymomimetisches
Immunstimulans (Hadden et al., Immunol. Today 14, 275–280, 1993),
auf die T-Zellabstammungslinie in ähnlicher Weise wie Thymushormone
zu wirken. Tucaresol (Reitz et al., Nature 377, 71–75, 1995),
ein anderes T-Zellstimulans, wird jetzt klinischen Studien unterzogen.
In noch jüngerer
Zeit wurde eine Aminosäure
mit einem 6-substituierten Purinlinker (Zacharie et al., J. Med.
Chem. 40, 2883–2894,
1997) als vielversprechendes Immunstimulans beschrieben, das auf
jene Krankheitsstadien gerichtet werden kann, die eine erhöhte CTL
oder Th1-Typ Antwort erfordern.
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Ein mögliches Ziel der Immunmodulation
umfasst die Stimulation oder Suppression von Th1 und Th2 Lymphokinen.
Typ 1 (Th1) Zellen produzieren Interleukin-2 (IL-2), Tumornekrosisfaktor
(TNFα) und
Interferon-gamma (IFNγ),
und sie sind primär
für die
zellvermittelte Immunität
verantwortlich, wie zum Beispiel die "Delayed-Type" Hypersensitivität und antivirale Immunität. Typ II
(Th2) Zellen produzieren die Interleukine IL-4, IL-5, IL-6, IL-9,
IL-10 und IL-13 und sind primär
in die Unterstützung
humoraler Immunantworten involviert, wie zum Beispiel denen als
Antwort auf Allergene, z. B. IgE und IgG4-Antikörperisotypumschaltung (Mosmann, 1989,
Annu. Rev. Immunol. 7, 145–173).
Es wurde gezeigt, dass D-Guanosinanaloga
verschiedene Wirkungen auf die Lymphokine IL-1, IL-6, IFNα und TNFα (indirekt) in vitro (Goodman,
1988, Int. J. Immunopharmacol. 10, 579–588) und in vivo (Smee et
al., 1991, Antiviral Res. 15, 229) auslösen. Die Fähigkeit der D-Guanosinanaloga,
wie zum Beispiel 7-Thio-8-oxoguanosin, Typ 1 oder Typ 2 Cytokine
direkt in T-Zellen zu modulieren, war jedoch unwirksam oder wurde
nicht beschrieben.
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Bezeichnenderweise war die meiste
Forschungsarbeit über
kleine Moleküle
auf die Synthese und Evaluation von D-Nukleosiden fokussiert. Dies umfasst
Ribavirin (Witkowski, J. T. et al., J. Med. Chem. 15, 1150, 1972),
AZT (De Clercq, E., Adv. Drug Res. 17, 1, 1988), DDI (Yarchoan,
R. et al. Science (Washington, D. C.) 245, 412, 1989), DDC (Mitsuya,
H. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83, 1911, 1986), d4T (Mansuri,
M. M. et al., J. Med. Chem. 32, 461, 1989) und 3TC (Doong, S. L.
et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88, 8495–8599, 1991). In dieser Handvoll
therapeutischer Agenzien enthält
nur 3TC einen unnatürlichen
modifizierten L-Riboseanteil, das Enantiomer natürlicher D-Ribose.
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Nach der Zulassung von 3TC durch
die FDA wurde berichtet, dass eine Reihe von Nukleosiden mit unnatürlicher
L-Konfiguration
potente chemotherapeutische Agenzien gegen den Immundefizienzvirus
(HIV), Hepatitis B Virus (HBV) und bestimmte Formen von Krebs sind.
Diese umfassen (-)-β-L-1-[2-(Hydroxymethyl)-1,3-oxathiolan-4-yl]-5-fluorcytosin
(FTC; Furman, P. A. et al., Antimicrob. Agents Chemother. 36, 2686-2692, 1992), (-)-β-L-2',3'-Dideoxypentofuranosyl-5-fluorcytosin
(L-FddC; Gosselin, G. et al., Antimicrob. Agents Chemother. 38,
1292–1297,
1994), (-)-β-L-1-[2-(Hydroxymethyl)-1,3-oxathiolan-4-yl]cytosin
((-)-OddC; Grove K. L. et al., Cancer Res. 55, 3008–3011, 1995),
2',3'-Dideoxy-β-L-cytidin
(β-L-ddC;
Lin, T. S. et al. J. Med. Chem. 37, 798–803, 1994), 2'-Fluor-5-methyl-β-L-arabinofuranosyluracil
(L-FMAU; U.S. Patent Nr. 5,567,688), 2',3'-Dideoxy-2',3'-didehydro-β-L-cytidin
(ß-L-d4C; Lin, T. S. et
al., J. Med. Chem. 39, 1757–1759,
1996), 2',3'-Dideoxy-2',3'-didehydro-β-L-5-fluorcytodin
(β-L-Fd4C;
Lin, T. S. et al., J. Med. Chem. 39, 1757–1759, 1996), L-Cyclopentyl carbozyklische
Nukleoside (Wang, P. et al., Tetrahedron Lett. 38, 4207–4210, 1997)
und eine Vielzahl von 9-(2'-Deoxy-2'-Fluor-β-L-arabinofuranosyl)purin
Nukleosiden (Ma, T. et al., J. Med. Chem. 40, 2750–2754, 1997).
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Andere Forschung über L-Nukleoside wurde ebenfalls
berichtet. U.S. Patent Nr. 5,009,698 beschreibt zum Beispiel die
Synthese und Verwendung von L-Adenosin, um das Wachstum einer Pflanze
zu stimulieren. WO 92/08727 beschreibt bestimmte L-2'-Deoxyuridine und
ihre Verwendung zur Behandlung von Viren. Spadari, S. et al., J.
Med. Chem. 35, 4214–4220,
1992, beschreiben die Synthese bestimmter L-β-Nucleoside, die zur Behandlung
viraler Infektionen einschließlich
Herpes Simplex Virus Typ I verwendbar sind. U.S. Patent Nr. 5,559,101
beschreibt die Synthese von α-
und β-L-Ribofuranosylnukleosiden,
Verfahren zu ihrer Herstellung, pharmazeutische Zusammensetzungen,
die sie enthalten, und ein Verfahren zu ihrer Verwendung, um verschiedene
Erkrankungen in Säugetieren
zu behandeln. Ein Deutsche Patent (
DE
195 18 216 ) beschreibt die Synthese von 2'-Fluor-2'-deoxy-L-β-arabinofuranosyl-Pyrimidinnukleosiden.
Die U.S. Patente Nr. 5,565,438 und 5,567,688 beschreiben die Synthese
und den Nutzen von L-FMAU. WO Patent 95/20595 beschreibt die Synthese
von 2'-Deoxy-2'-fluor-L-β-arabinofuranosyl-Purin-
und Pyrimidinnukleosiden und ein Verfahren zur Behandlung von HBV
oder EBV. U.S. Patent Nr. 5,567,689 beschreibt Verfahren zur Erhöhung der
Uridin-Spiegel mit Hilfe von L-Nukleosiden. WO. Patent 96/28170
beschreibt ein Verfahren zur Reduktion der, Toxizität von D-Nukleosiden
durch Coverabreichung einer wirksamen Menge von L-Nukleosidverbindungen.
Schließlich
beschreibt Nucleotides and Nucleosides 12(2), 215–224, 1993,
die Synthese von 5-Formamid-1-(α-L-arabinofuranosyl)imidazol-4-carboxamid und
4-Formamid-1-(α-L-arabinofuranosyl)imidazol-5-carboxamid.
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Während
einige der bekannten L-Nukleoside starke antivirale Aktivität mit niedrigeren
Toxizitätsprofilen
als ihre D-Gegenstücke
zeigten, wurde bezeichnenderweise für keines dieser L-Nukleoside
gezeigt, dass es immunmodulatorische Eigenschaften besitzt. Außerdem gibt
es gegenwärtig
keine wirksame Behandlung zur Modulation des Immunsystems, worin
Lymphokinprofile (Th1 und Th2 Untergruppen) impliziert wurden. Folglich
bleibt ein Bedarf an neuen L-Nukleosidanaloga, besonders ein Bedarf
für L-Nukleosidanaloga,
die das Immunsystem modulieren, und insbesondere für L-Nukleosidanaloga,
die spezifisch Th1 und Th2 modulieren.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ERFINDUNG
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Die Erfindung ist gerichtet auf neue
L-Nukleosidverbindungen,
ihre therapeutischen Verwendungen und ihre Synthese.
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Die neuen L-Nukleosidverbindungen
sind in Anspruch 1 definiert. Ihre Formel ist in Anspruch 1 als
Formel III dargestellt.
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In einer Klasse bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung umfasst die Verbindung gemäß Formel III einen Ribofuranosylanteil,
und in einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Verbindung L-Ribavirin.
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In einem anderen Aspekt der Erfindung
umfasst eine pharmazeutische Zusammensetzung eine therapeutisch
wirksame Menge einer Verbindung gemäß Formel III oder einen pharmazeutisch
annehmbaren Ester oder ein Salz davon, gemischt mit zumindest einem
pharmazeutisch annehmbaren Trägerstoff.
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In noch einem anderen Aspekt der
Erfindung wird eine Verbindung gemäß Formel III zur Behandlung eines
beliebigen Zustands verwendet, der positiv auf die Verabreichung
der Verbindung anspricht, und zwar gemäß einer beliebigen Formulierung
und einem Protokoll, das die positive Antwort erreicht. Unter anderem ist
vorgesehen, dass Verbindungen gemäß Formel III verwendet werden
können,
um eine Infektion, eine Infestation, einen Krebs oder Tumor oder
eine Autoimmunerkrankung zu behandeln.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
FIGUREN
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1 ist
eine schematische Darstellung der chemischen Syntheseschritte, die
verwendet werden können,
um die Verbindungen in der untenstehenden Beispielsektion herzustellen.
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2 und 3 sind graphische Darstellungen
der Wirkung von D-Ribavirin und L-Ribavirin auf die IL-2, TNFα, IFN-γ, IL-4 und
IL-5 Spiegel aktivierter T-Zellen.
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4 ist
eine graphische Darstellung einer weiteren Reihe von Experimenten,
in denen die Wirkung von L-Ribavirin auf die inflammatorische Antwort
gegenüber
Dinitrofluorobenzen im Ohr bestimmt wurde.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Sofern in dieser Patentschrift die
folgenden Bezeichnungen verwendet werden, werden sie wie nachstehend
definiert verwendet.
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Die Bezeichnung "Nukleosid" bezieht sich auf eine Verbindung, die
aus einer beliebigen Pentose oder einem modifizierten Pentoseanteil
besteht, die/der mit einer spezifischen Position eines Heterozyklus
oder der natürlichen
Position eines Purins (9-Position) oder Pyrimidins (1 Position)
oder der äquivalenten
Position in einem Analogon verknüpft
ist.
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Die Bezeichnung "Nukleotid" bezieht sich auf einen Phosphatester,
der an der 5'-Position
eines Nukleosids substituiert ist.
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Die Bezeichnung "Heterozyklus" bezieht sich auf einen monovalenten,
gesättigten
oder ungesättigten carbocyclischen
Rest, der mindestens ein Heteroatom wie zum Beispiel N, O oder S
aufweist, wobei innerhalb des Rings optional jede verfügbare Position
unabhängig
substituiert sein kann, z. B. mit Hydroxy, Oxo, Amino, Amino, Niederalkyl,
Brom, Chlor und/oder Cyano. Eingeschlossen in diese Klasse von Substituenten
sind Purine und Pyrimidine.
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Die Bezeichnung "Purin" bezieht sich auf stickstoffhaltige
bizyklische Heterozyklen.
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Die Bezeichnung "Pyrimidin" bezieht sich auf stickstoffhaltige
monozyklische Heterozyklen.
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Die Bezeichnung "D-Nukleoside", die in der Erfindung verwendet wird,
beschreibt die Nukleosidverbindungen, die einen D-Ribose-Zuckeranteil
aufweisen (z. B. Adenosin).
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Die Bezeichnung "L-Nukleoside", die in der Erfindung verwendet wird,
beschreibt die Nukleosidverbindungen, die einen L-Ribose-Zuckeranteil
aufweisen.
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Die Bezeichnung "L-Konfiguration" wird durchweg in der Erfindung verwendet,
um die chemische Konfiguration des Ribofuranosylanteils der Verbindungen
zu beschreiben, welcher mit den Nukleobasen verbunden ist. Die L-Konfiguration
des Zuckeranteils der Verbindungen der Erfindung steht der D-Konfiguration der Ribose-Zuckeranteile
der natürlich
vorkommenden Nukleoside, wie zum Beispiel Cytidin, Adenosin, Thymidin, Guanosin
und Uridin, entgegen.
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Die Bezeichnung "C-Nukleoside" wird durchweg in der Beschreibung verwendet,
um den Verbindungstyp zu beschreiben, der zwischen dem Ribose-Zuckeranteil
und der heterozyklischen Base gebildet wird. In C-Nukleosiden hat
die Verbindung ihren Ursprung an der C-1 Position des Ribose-Zuckeranteils
und bindet an den Kohlenstoff der heterozyklischen Base. Die Verbindung,
die sich in C-Nukleosiden bildet, ist vom Kohlenstoff-zu-Kohlenstoff
Typ.
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Die Bezeichnung "N-Nukleoside" wird durchweg in der Patentschrift
verwendet, um den Verbindungstyp zu beschreiben, der zwischen dem
Ribose-Zuckeranteil und der heterozyklischen Base gebildet wird. In
N-Nukleosiden hat die Verbindung ihren Ursprung an der C-1 Position
des Ribose-Zuckeranteils und bindet an den Stickstoff der heterozyklischen
Base. Die Verbindung, die sich in N-Nukleosiden bildet, ist vom
Kohlenstoff-zu-Stickstoff Typ.
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Die Bezeichnung "Schutzgruppe" bezieht sich auf eine chemische Gruppe,
die an ein Sauerstoff- oder Stickstoffatom angefügt wird, um dessen weitere
Reaktion während
des Verlaufs der Derivatisierung anderer Anteile in dem Molekül, in welchem
der Sauerstoff oder Stickstoff lokalisiert ist, zu verhindern.
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Die Bezeichnung "Niederalkyl" bezieht sich auf Methyl, Ethyl, n-Propyl,
Isopropyl, n-Butyl, t-Butyl, i-Butyl oder n-Hexyl. Diese Bezeichnung wird weiter
veranschaulicht als eine zyklische, verzweigte oder gerade Kette
aus einem bis sechs Kohlenstoffatomen.
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Die Bezeichnung "Aryl" bezieht
sich auf einen monovalenten, ungesättigten, aromatischen carbozyklischen
Rest, der einen einzelnen Ring (z. B. Phenyl) oder zwei kondensierte
Ringe (z. B. Naphthyl) aufweist, die optional mit Hydroxyl, Niederalkyl,
Chlor und/oder Cyano substituiert sein können.
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Die Bezeichnung "Heterozyklus" bezieht sich auf einen monovalenten,
gesättigten
oder ungesättigten carbocyclischen
Rest, der mindestens ein Heteroatom wie zum Beispiel N, O, S, Se
oder P aufweist, wobei innerhalb des Rings optional jede verfügbare Position
unabhängig
substituiert oder unsubstituiert sein kann, z. B. mit Hydroxy, Oxo,
Amino, Amino, Niederalkyl, Brom, Chlor und/oder Cyano.
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Die Bezeichnung "Monozyklus" bezieht sich auf einen monovalenten,
gesättigten
carbocyclischen Rest, der mindestens ein Heteroatom wie zum Beispiel
O, N, S, Se oder P aufweist, wobei innerhalb des Rings optional
jede verfügbare
Position unabhängig
mit einem Zuckeranteil oder beliebigen anderen Gruppen, wie Brom,
Chlor und/oder Cyano, substituiert sein kann, sodass das monozyklische
Ringsystem letztendlich aromatisiert (z. B. Thymidin; 1-(2'-Deoxy-β-D-erythropentofuranosyl)thymin).
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Die Bezeichnung "Immunomodulatoren" bezieht sich auf natürliche oder
synthetische Produkte, die in der Lage sind, das normale oder aberrante
Immunsystem durch Stimulation oder Suppression zu modifizieren.
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Die Bezeichnung "wirksame Menge" bezieht sich auf die Menge einer Verbindung
gemäß Formel
III, welche die Immunfunktion wieder auf normale Spiegel zurückbringt
oder die Immunfunktion über
normale Spiegel erhöht,
um eine Infektion zu eliminieren.
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Die Verbindungen gemäß Formel
III können
mehrere asymmetrisches Zentren besitzen. Demzufolge können sie
in jeder optisch aktiven Form oder als racemisches Gemisch hergestellt
werden. Der Schutzumfang der Erfindung, wie beschrieben und beansprucht,
umfasst die individuellen optischen Isomere und nicht racemische
Gemische davon sowie die racemischen Formen der Verbindungen gemäß Formel
III.
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Die Bezeichnungen "α" und "β" zeigen die spezifische
stereochemische Konfiguration eines Substituenten an einem asymmetrischen
Kohlenstoffatom in einer chemischen Struktur wie dargestellt an.
Die hierin beschriebenen Verbindungen sind alle in der L-Furanosylkonfiguration.
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Die Bezeichnung "Enantiomere" bezieht sich auf ein Paar von Stereoisomeren,
welche nicht übereinanderlegbare
Spiegelbilder voneinander sind. Ein Gemisch eines Paars von Enantiomeren
in einem 1 : 1 Verhältnis
ist ein "racemisches" Gemisch.
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Die Bezeichnung "Isomere" bezieht sich auf verschiedene Verbindungen,
welche die gleiche Formel besitzen. "Stereoisomere" sind Isomere, die sich nur in der Art
der räumlichen
Anordnung der Atome unterscheiden.
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Ein "pharmazeutisch annehmbares Salz" kann ein beliebiges
Salz sein, das von anorganischen und organischen Säuren oder
Basen stammt.
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Verbindungen
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Verbindungen gemäß Formel III weisen die folgende
Struktur auf:
X unabhängig für O, S,
CH
2 und NR steht, wobei R für COCH3
steht;
R' und
R'' unabhängig aus
H, CN, C(=O)NH
2, NH2, C(=S)NH
2,
C(=NH) NH
2·HCl, C(=NOH)NH
2,
C(=NH) OMe, Heterozyklen, Halogenen, Niederalkyl oder Niederalkylaryl
ausgewählt
werden;
R
1 und R
4 unabhängig aus
H, CN, N
3, CH
2OH,
Niederalkyl oder Niederalkylaminen ausgewählt werden; und
R
2, R
3, R
5,
R
6, R
8 und R
8 unabhängig
aus H, OH, CN, N
3, Halogen, CH
2OH,
NH
2, OCH
3, NHCH
3, ONHCH
3, SCH
3, SPh, Alkenyl, Niederalkyl, Niederalkylaminen
oder substituierten Heterozyklen derart ausgewählt werden, dass
wenn
R
2=R
3=H ist, R
7 und R
8 dann für Wasserstoff
oder nichts stehen, und wobei Niederalkyl für eine zyklische, verzweigte
oder gerade Kette mit einem bis sechs Kohlenstoffatomen steht.
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In Verbindungen von Formel (III)
ist R' vorzugsweise
Carboxamid oder CN und R'' ist Wasserstoff
oder Halogen; R1 = R4 =
R5 = R7 = R8 = H und R2 = R3 = OH und vorzugsweise ist X Sauerstoff..
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Eine besondere Klasse von Verbindungen
der Erfindung, die hierin betrachtet werden, umfassen Nukleosidanaloga,
die einen Ribofuranosylanteil aufweisen, wobei der Zucker eher eine
L-Konfiguration
besitzt als die natürliche
D-Konfiguration. Diese Klasse umfasst Verbindungen, die modifizierte
natürliche Nukleinsäurebasen
und/oder synthetische Nukleosidbasen wie Triazol, 3-Cyano-1,2,4-triazol,
Methyl-1,2,4-triazol-3-carboxylat
oder 3-Brom-5-nitro-1,2,4-triazol enthalten oder andere substituierte
Derivate dieser Basen. Verbindungen dieser Klasse können auch
unabhängig
bestimmte Modifikationen des Ribofuranosylanteils enthalten.
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Speziell bevorzugte Verbindungen
in dieser Klasse umfassen L-Ribavirin, 1-(β-L-Ribofuranosyl-1,2,4-triazol-3-carboxamid. L-Ribavirin
wird durch 1 beschrieben.
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Ribavirin (1-(β-D-Ribofuranosyl-1,2,4-triazol-3-carboxamid)
ist ein monozyklisches synthetisches D-Nukleosid, dessen Aktivität gegen
eine Vielzahl viraler Erkrankungen nachgewiesen wurde (Huffmann
et al., Antimicrob. Agents Chemother. 3, 235, 1975; Sidwell et al.,
Science 177, 705, 1992) und das gegenwärtig klinischen Untersuchungen
in Kombination mit γ-Interferon
zur Behandlung des Hepatitis C Virus unterzogen wird. In der vergangenen
zwei Jahrzehnten wurde eine Vielzahl von Ribavirin D-Nukleosidanaloga
untersucht, und viele davon zeigen die außergewöhnlichen antiviralen und Antitumoraktivitäten. Keine
Arbeit berichtete jedoch über
die Synthese eines L-Isomers von Ribavirinanaloga und ihre biologischen
Aktivitäten.
In Einkristall-Röntgenstrukturanalysen ähnelt Ribavirin
strukturell Guanosin (Prusiner et al., Nature 244, 116, 1973). Aufgrund
der Ähnlichkeit
von Ribavirin zu Guanosin erwarteten wir, dass Ribavirinnukleosidanaloga
zusätzlich
zur antiviralen Aktivität
eine ähnliche
oder bessere immunmodulatorische Aktivität zeigen sollten als Guanosinanaloga
(Robins et al. U.S. Patent Nr. 5,041,426).
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Verwendungen
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Es ist vorgesehen, dass die Verbindungen
der Erfindung verwendet werden, um eine große Vielzahl von Zuständen zu
behandeln, und zwar einen beliebigen Zustand, der positiv auf die
Verabreichung von einer oder mehr der Verbindungen anspricht. Unter
anderem ist spezifisch vorgesehen, dass Verbindungen der Erfindungen
verwendet werden können,
um eine Infektion, eine Infestation, einen Krebs oder Tumor oder
eine Autoimmunerkrankung zu behandeln.
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Die zur Behandlung mit den Verbindungen
der Erfindung vorgesehenen Infektionen umfassen Respiratory Syncytial
Virus (RSV), Hepatitis B Virus (HBV), Hepatitis C Virus (HCV), Herpes
Simplex Typ 1 und 2, Herpes genitalis, Herpes keratitis, Herpes
encephalitis, Herpes zoster, Humanes Immundefizienzvirus (HIV), Inluenza
A Virus, Hautann Virus (hämorrhagisches
Fieber), Humanes Papillomavirus (HPV), Masern und Pilz.
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Die zur Behandlung mit den Verbindungen
der Erfindung vorgesehenen Infestationen umfassen Infestationen
durch Protozoen sowie Helminthen und andere parasitische Infestationen.
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Die zur Behandlung vorgesehenen Krebsformen
oder Tumoren umfassen diejenigen, die durch ein Virus verursacht
werden, und die Wirkung kann die Hemmung der Transformation virusinfizierter
Zellen in ein neoplastisches Stadium, die Hemmung der Ausbreitung
von Viren von den transformierten Zellen auf andere normale Zellen
und/oder den Stopp des Wachstums virustransformierten Zellen einschließen.
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Die zur Behandlung vorgesehenen Autoimmun-
oder anderen Erkrankungen umfassen Arthritis, Psoriasis, Darmerkrankung,
juveniler Diabetes, Lupus, multiple Sklerose, Gicht und gichtige
Arthritis, rheumatische Arthritis, Transplantatabstoßung, Allergie
und Asthma.
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Noch weitere vorgesehene Verwendungen
von Verbindungen gemäß der Erfindungen
umfassen eine Verwendung als Intermediate in der chemischen Synthese
anderer Nukleosidoder Nukleotidanaloga, die wiederum als therapeutische
Agenzien oder für
andere Zwecke verwendbar sind.
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In noch einem weiteren Aspekt umfasst
ein Verfahren zur Behandlung eines Säugetiers die Verabreichung
einer therapeutisch und/oder prophylaktisch wirksamen Menge eines
Arzneimittels, das eine Verbindung der Erfindung enthält. In diesem
Aspekt kann die Wirkung die Modulation irgendeines Teils des Immunsystems
eines Säugetiers
betreffen, speziell die Modulation der Lymphokinprofile von Th1
und Th2. Sofern die Modulation der Th1 und Th2 Lymphokine erfolgt,
ist es vorgesehen, dass die Modulation die Stimulation sowohl von
Th1 als auch Th2, die Suppression sowohl von Th1 als auch Th2, die
Stimulation von entweder Th1 oder Th2 und die Suppression des jeweils
anderen oder eine bimodale Modulation umfassen kann, in der ein Effekt
auf die Th1/Th2-Spiegel (wie zum Beispiel eine allgemeine Suppression)
bei einer niederen Konzentration erfolgt, während ein anderer Effekt (wie
zum Beispiel die Stimulation von entweder Th1 oder Th2 und die Suppression
des jeweils anderen) bei einer höheren
Konzentration erfolgt.
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Im allgemeinen sind die am meisten
bevorzugten Verwendungen gemäß der Erfindung
diejenigen, in denen die wirksamen Verbindungen vergleichsweise
wenig cytotoxisch für
die Nicht-Zielzellen des Wirts und vergleichsweise stark wirksam
gegen das Ziel sind. In dieser Hinsicht kann es auch vorteilhaft
sein, dass L-Nukleoside gegenüber
D-Nukleosiden eine höhere
Stabilität
aufweisen können,
die zu einer besseren Pharmakokinetik führen könnte. Dieses Ergebnis kann
erzielt werden, da L-Nukleoside nicht durch Enzyme erkannt werden
können,
und daher längere
Halbwertszeiten haben können.
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Es ist vorgesehen, dass Verbindungen
gemäß der Erfindung
in einer beliebigen geeigneten pharmazeutischen Formulierung und
gemäß einem
beliebigen geeigneten Protokoll verabreicht werden. Folglich kann die
Verabreichung oral, parenteral (einschließlich subkutaner Injektionen,
intravenös,
intramuskulär,
durch intrasternale Injektion oder Infusionstechniken), durch ein
Inhalationsspray oder rektal, topisch usw. erfolgen, und in Formulierungen
von Dosierungseinheiten, die konventionelle pharmazeutisch annehmbare
Trägerstoffe,
Zusatzstoffe und Vehikel enthalten.
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Als Beispiel ist es vorgesehen, dass
Verbindungen gemäß der Erfindung
als Beimischung mit einem pharmazeutisch annehmbaren Trägerstoff
formuliert werden können.
Zum Beispiel können
die Verbindungen der Erfindung oral als pharmakologisch annehmbare
Salze verabreicht werden. Da die Verbindungen der Erfindung zumeist
wasserlöslich
sind, können
sie intravenös
in physiologischer Kochsalzlösung
(z. B. gepuffert auf einen pH von ungefähr 7.2 bis 7.5) verabreicht
werden. Herkömmliche
Puffer, wie zum Beispiel Phosphate, Bicarbonate oder Citrate, können zu
diesem Zweck verwendet werden. Natürlich kann ein Durchschnittsfachmann
die Formulierungen innerhalb der Lehren der Patentschrift modifizieren,
um zahlreiche Formulierungen für
eine besondere Administrationsroute zu schaffen, ohne die Zusammensetzungen
der Erfindung unbeständig
zu machen oder ihre therapeutische Wirkung zu beeinträchtigen.
Insbesondere kann die Modifikation der vorliegenden Verbindungen,
um sie zum Beispiel löslicher
in Wasser oder einem anderen Vehikel zu machen, leicht durch geringfügige Modifikationen
(Salzformulierung, Veresterung etc.) erreicht werden, die klar im
Bereich gewöhnlicher
Fachkenntnisse liegen. Es liegt ebenfalls klar im Bereich gewöhnlicher
Fachkenntnisse, die Administrationsroute und Dosierungskur einer
speziellen Verbindung zu modifizieren, um die Pharmakokinetik der
vorliegenden Verbindungen für
eine maximale günstige
Wirkung in Patienten zu steuern.
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In bestimmten pharmazeutischen Dosierungsformen
werden die Proarzneimittelformen der Verbindungen bevorzugt, speziell
umfassend acylierte (acetylierte oder andere) Derivate, Pyridinester
und verschiedene Salzformen der vorliegenden Verbindungen. Ein Durchschnittsfachmann
wird erkennen, wie einfach die vorliegenden Verbindungen zu Proarzneimittelformen
zu modifizieren sind, um die Abgabe der wirksamen Verbindungen an
eine Zielstelle im Wirtsorganismus oder Patienten zu erleichtern.
Ein Durchschnittsfachmann wird auch die günstigen phamakokinetischen
Parameter der Proarzneimittelformen, wo anwendbar, bei der Abgabe
der vorliegenden Verbindungen an eine Zielstelle im Wirtsorganismus
oder Patienten ausnutzen, um die beabsichtigte Wirkung der Verbindung
zu maximieren.
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Zusätzlich können die Verbindungen gemäß der Erfindung
allein oder in Kombination mit anderen Agenzien zur Behandlung der
obigen Infektionen oder Zustände
verabreicht werden. Kombinationstherapien gemäß der Erfindung umfassen die
Verabreichung mindestens einer Verbindung der Erfindung oder eines funktionellen
Derivats davon und mindestens einem weiteren pharmazeutisch aktiven
Bestandteil. Der (die) aktive(n) Bestandteil (e) und pharmazeutisch
aktiven Agenzien können
getrennt oder zusammen verabreicht werden, und sofern sie getrennt
verabreicht werden, kann dies gleichzeitig oder getrennt in einer
beliebigen Reihenfolge erfolgen. Die Mengen des (der) aktiven Bestandteils
(e) und pharmazeutisch aktiven Agens (-zien) und die relative zeitliche
Koordinierung der Verabreichung wird gewählt, um die gewünschte kombinierte
therapeutische Wirkung zu erzielen. Vorzugsweise schließt die Kombinationstherapie
die Verabreichung einer Verbindung der Erfindung oder eines physiologisch
funktionellen Derivats davon und eines der hier nachfolgend erwähnten Agenzien
ein.
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Beispiele solcher weiterer therapeutischer
Agenzien umfassen Agenzien, die wirksam in der Modulation des Immunsystems
oder assoziierter Zustände
sind, wie zum Beispiel AZT, 3TC, 8-substituierte Guanosinanaloga,
2',3'-Dideoxynukleoside, Interleukin II, Interferone,
wie zum Beispiel γ-Interferon,
Tucaresol, Levimasol, Isoprinosin und Cyclolignane. Bestimmte Verbindungen
gemäß der Erfindung
können
zur Steigerung der biologischen Aktivität bestimmter Agenzien gemäß der Erfindung
durch Reduktion des Stoffwechsels oder Inaktivierung anderer Verbindungen
wirksam sein und werden als solche für diese beabsichtigte Wirkung
coverabreicht.
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Hinsichtlich der Dosierung wird ein
Durchschnittsfachmann erkennen, dass eine therapeutisch wirksame
Menge mit der zu behandelnden Infektion oder dem Zustand, deren/dessen
Schwere, der verwendeten Behandlungskur, der Pharmakokinetik des
verwendeten Agens sowie dem behandelten Patienten (Mensch oder Tier)
variiert. Wirksame Dosierungen können
von 1 mg/kg Körpergewicht
oder weniger bis zu 25 mg/kg Körpergewicht
oder mehr reichen. Im allgemeinen reicht eine therapeutisch wirksame
Menge der vorliegenden Verbindung in Dosierungsform gewöhnlich von
etwas weniger als etwa 1 mg/kg bis etwa 25 mg/kg des Patienten,
abhängig
von der verwendeten Verbindung, dem zu behandelnden Zustand oder
der Infektion und der Administrationsroute. Dieser Dosierungsbereich
erzeugt im allgemeinen wirksame Blutkonzentrationsspiegel der aktiven
Verbindung, die von ungefähr
0.04 bis etwa 100 μg/cc
Blut des Patienten reichen. Es ist jedoch vorgesehen, dass eine
geeignete Kur durch Verabreichung einer kleinen Menge und anschließender Steigerung
der Menge, bis entweder die Nebenwirkungen unzulässig nachteilig werden oder
die beabsichtigte Wirkung erreicht ist, entwickelt wird.
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Die Verabreichung der aktiven Verbindung
kann von kontinuierlich (intravenöser Tropf) bis zu mehreren
oralen Verabreichungen pro Tag (zum Beispiel Q.I.D.) reichen oder
kann unter anderen Administrationsrouten eine orale, topische, parenterale,
intramuskuläre,
intravenöse,
subkutane, transdermale (die ein Agens zur Penetrationsverstärkung einschließen kann),
buccale und eine Verabreichung über
ein Suppositorium umfassen kann.
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Um pharmazeutische Zusammensetzungen
gemäß der Erfindung
herzustellen, wird eine therapeutisch wirksame Menge einer oder
mehr der Verbindungen gemäß der Erfindung
vorzugsweise innig mit einem pharmazeutisch annehmbaren Trägerstoff
entsprechend konventioneller pharmazeutischer Additionsverfahren
zur Herstellung einer Dosis gemischt. Ein Trägerstoff kann abhängig von
der für
die Administration, z. B. oral oder parenteral, gewünschten
Herstellungsform eine breite Vielfalt von Formen annehmen. Bei der
Herstellung pharmazeutischer Zusammensetzungen in oraler Dosierungsform
kann jedes übliche
pharmazeutische Medium verwendet werden. Folglich können für flüssige orale
Zubereitungen, wie zum Beispiel Suspensionen, Elixiere und Lösungen,
geeignete Träger-
und Zusatzstoffe einschließlich
Wasser, Glykole, Öle,
Alkohole, Aroma-, Konservierungs- und Farbstoffe und dergleichen
verwendet werden. Für
feste orale Zubereitungen, wie zum Beispiel Puder, Tabletten und
Kapseln, und feste Zubereitungen, wie zum Beispiel Suppositorien, können geeignete
Träger-
und Zusatzstoffe einschließlich
Stärken,
Zuckerträgerstoffe,
wie zum Beispiel Dextrose, Mannitol, Laktose und verwandte Trägerstoffe,
Verdünner,
Granulier-, Gleit-, Binde- und Sprengmittel und dergleichen verwendet
werden. Falls gewünscht,
können
die Tabletten oder Kapseln mittels Standardverfahren magensaftresistent überzogen
oder zur fortgesetzten Freisetzung sein.
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Für
parenterale Formulierungen umfasst der Trägerstoff üblicherweise steriles Wasser
oder eine wässrige
Natriumchloridlösung,
obwohl andere Bestandteile einschließlich derer, welche die Dispersion
unterstützen,
eingeschlossen sein können.
Natürlich
müssen,
sofern steriles Wasser verwendet und steril gehalten werden muss,
die Zusammensetzungen und Trägerstoffe
ebenfalls sterilisiert werden. Injizierbare Suspensionen können ebenfalls
hergestellt werden, wobei geeignete flüssige Trägerstoffe, Suspensionsstoffe
und dergleichen verwendet werden können.
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Testergebnisse
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Mit einer Verbindung gemäß Formel
III, L-Ribavirin, wurden in vitro und in vivo Tests durchgeführt, und die
Ergebnisse sind nachfolgend beschrieben.
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In einer ersten Serie von Experimenten
wurden periphere mononukleäre
Blutzellen (PBMCs) nach Ficoll-Hypaque Dichtegradientenzentrifugation
von 60 ml Blut eines gesunden Spenders aus dem "Buffy Coat" isoliert. Anschließend wurden aus den PBMCs mittels
des T-zellspezifischen Lymphokwik Lymphocytenisolationsreagenz (LK-25T,
One Lambda, Canoga Park, CA) T-Zellen gereinigt. Eine durchschnittliche
Ausbeute von 40–60 × 106 T-Zellen
wurde im Anschluss über
Nacht bei 37°C
in 20–30
ml RPMI-AP5 (RPMI-1640 Medium (ICN, Costa Mesa, CA), das 20 mM HEPES
Puffer, pH 7.4, 5% autologes Plasma, 1% L-Glutamin, 1% Penicillin/Streptomycin
und 0.05% 2-Mercaptoethanol
enthält)
inkubiert, um beliebige kontaminierende adhärente Zellen zu entfernen.
In allen Experimenten wurden die T-Zellen mit RPMI-AP5 gewaschen
und in einer Zellkonzentration von 1 × 106 Zellen/ml
in 96-Well-Mikrotiterplatten
plattiert.
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Die T-Zellen wurden durch Zugabe
von 500 ng Ionomycin und 10 ng Phorbol-12-myristat-13-acetat (PMA)
(Calbiochem, La Jolla, CA) aktiviert und 48–72 h bei 37°C inkubiert.
Die PMA/Ionomycin-aktivierten T-Zellen wurden entweder mit 0.5–50 μM Ribavirin
(D-Ribavirin) oder L-Ribavirin oder mit 250–10000 U/ml antiviralem Interferon-alpha
als Kontrolle (Accurate, Westbury, NY) unmittelbar nach der Aktivierung
behandelt und 24 h später
erneut behandelt. T-Zellen von jeder Platte wurden für Immunfluoreszenzanalysen
verwendet, und die Überstände wurden
für extrazelluläre Cytokinmessungen
verwendet. Nach der Aktivierung wurden 900 μl Zellüberstand von jeder Mikroplatte
zur Analyse zellvermittelter Cytokinproduktion in eine weitere Mikroplatte
transferiert. Die Zellen werden anschließend in Immunfluoreszenzanalysen
für intrazelluläre Cytokinspiegel und
Cytokinrezeptorexpression verwendet.
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Zellvermittelte humane Cytokinkonzentrationen
wurden in den Zellüberständen von
jeder Mikroplatte bestimmt. Aktivierungsinduzierte Veränderungen
der Interleukin 2 (IL-2)-Spiegel
wurden unter Verwendung eines kommerziell verfügbaren ELISA-Kits (R&D Systems Quantikine
Kit, Minneapolis, MN) oder mittels eines Bioassays unter Verwendung
der IL-2 abhängigen
Zelllinie CTLL-2 (ATCC, Rockville, MD) bestimmt. Aktivierungsinduzierte
Veränderungen
der Interleukin-4 (IL-4), Tumornekrosisfaktor (TNFα), Interleukin-8
(IL-8) (R&D Systems
Quantikine Kit, Minneapolis, MN) und Interferon-gamma (IFN-γ)-Spiegel (Endogen,
Cambridge, MA) wurden mittels ELISA Kits bestimmt. Alle ELISA Ergebnisse
wurden in pg/ml ausgedrückt
und der CTLL-2 Bioassay in Counts pro Minute, was die IL-2 abhängige zelluläre Inkorporation
von 3H-Thymidin (ICN, Costa Mesa, CA) durch CTLL-2 Zellen repräsentiert.
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Ein Vergleich der Wirkungen von D-Ribavirin
und L-Ribavirin
(ausgedrückt
als Prozent der aktivierten Kontrolle) auf die IL-2, TNFα, IL-4 und
IL-5-Spiegel ist in den 2 und 3 dargestellt.
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In einer weiteren Gruppe von Experimenten
wurden die Wirkungen von L-Ribavirin auf die inflammatorische Antwort
gegenüber
Dinitrofluorobenzen im Ohr bestimmt. Die Ergebnisse dieser Experimente
sind in 4 gezeigt.
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Synthese
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Die Verbindungen gemäß der Erfindung
können
entsprechend der Syntheseverfahren hergestellt werden, die im einzelnen
Durchschnittsfachleuten gut bekannt sind. Im allgemeinen werden
Verbindungen gemäß der Erfindung
durch Kondensation einer geeigneten Nukleosidbase mit dem erforderlichen
Zuckersynthon synthetisiert, um das geschützte L-Nukleosid zu ergeben,
das nach weiterer Manipulation und Entschützen der Hydroxyl-Schutzgruppen
des Zuckers letztendlich zum Nukleosidanalogon führt, das den gewünschte Ribofuranosylanteil
in der L-Konfiguration aufweist.
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Während
der chemischen Synthese der verschiedenen Zusammensetzungen gemäß der Erfindung
ist der Durchschnittsfachmann in der Lage, die Erfindung ohne übermäßiges Experimentieren
auszuführen.
Insbesondere versteht der Durchschnittsfachmann die verschiedenen
Schritte, die durchgeführt
werden sollten, um einen bestimmten Substituenten an der gewünschten
Position der Base oder einen Substituenten an der gewünschten
Position des Zuckeranteils einzuführen.
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Zusätzlich werden chemische Schritte,
die unternommen werden, um funktionelle Gruppen zu schützen, wie
zum Beispiel unter anderem Hydroxyl- oder Aminogruppen, unter den
Umständen
der Synthesen als geeignet erkannt.
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Die Erfindung ist ferner durch Bezug
auf die folgenden Beispiele definiert, die als veranschaulichend, und
nicht als limitierend verstanden werden. Für einen Durchschnittsfachmann
ist es selbstverständlich,
dass diese Beispiele in keiner Weise limitierend sind, und dass
Detailvariationen durchgeführt
werden können,
ohne vom Geist und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen.
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Verbindungen der Erfindung können in Übereinstimmung
mit im Stand der Technik gut bekannten Verfahren hergestellt werden.
Besonders dienlich sind die folgenden Syntheseschemata.
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Schema 1: Synthese von Ribofuranosylnucleosiden
gemäß Formel
III: Triazol-L-ribofuranosylnukleoside wurden mittels des säurekatalysierten
Fusionsverfahrens (Sato, T. et al., Nippon Kagaku Zasshi, 81, 1440, 1960)
hergestellt. Entsprechend wurden die Triazole (1) mit 1,2,3,5-Tetra-O-acetyl-L-ribose (2)
und einer katalytischen Menge Bis(p-nitrophenyl)phosphat vermischt und 30
min bei reduziertem Druck auf 160–165°C erhitzt, um die benötigten Nukleoside
bereitzustellen, die nach weiterer Entschützung die Triazol-L-ribonukleoside (3)
gemäß Formel
III lieferten.
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Schema 2: Synthese von L-Ribofuranosyl-
(R1, R4, R5, R7 und R8 stehen für Wasserstoff; R2,
R3 und R6 stehen
für Hydroxyl)
Nukleosiden gemäß Formel
III: Triazol-L-ribofuranosylnukleoside
der Erfindung wurden unter Verwendung des Vorbruggen-Verfahrens
hergestellt, das die Behandlung der Base (4) mit Chlortrimethylsilan
einschließt,
um ein Silylintermediat bereitzustellen, das nach Kondensation mit
der geschützten
Ribose (5) in Gegenwart von Zinnchlorid in einem inerten Lösungsmittel
die gewünschten
Nukleoside (6) hervorbringt. Nach der Kondensation werden die Produkte
durch konventionelle Verfahren, die Fachleuten bekannt sind, zu
Verbindungen gemäß Formel
III entschützt.
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Die meisten Verbindungen gemäß Formel
III können
unter Verwendung des obigen Kondensationsverfahrens hergestellt
werden. Die erforderlichen 1,2,3,5-Tetra-O-acetyl-L-ribose und 1-O-Acetyl-2,3,5-tri-O-benzoyl-L-ribose
wurden hergestellt wie in Beispiel 2 bzw. Beispiel 6 gezeigt. Die
heteromonozyklischen Basen sind kommerziell von Aldrich, Fluka,
ICN, Acros, Alfa, Lancaster und TCI America verfügbar oder wurden durch Verfolgen
des angezeigten Verfahrens hergestellt, das in der Literatur verfügbar ist
(Robins, R. K. et al., Nucleosides & Nucleotides 13, 17–76, 1994).
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Schema 4: Herstellung von L-Arabinofuranosylnukleosiden
(R1, R2, R4, R5 und R8 stehen für Wasserstoff; R3,
R6 und R7 stehen
für Hydroxyl):
Die β-Anomere
der Arabinosyl-L-nukleoside gemäß Formel
III können hergestellt
werden durch Umsetzen von 2,3,5-Tri-O-benzyl-L-arabinofuranosylbromid
(9; Baker, R. et al., J. Org. Chem. 26, 4605–4609, 1961) und dem Trimethylsilylderivat
der Base, um das L-Nukleosidintermediat (10) zu ergeben.
Das Entfernen der blockierenden Gruppen von 10 sollte die gewünschten β-L-Arabinofuranosylnukleoside
hervorbringen. Im Fall von Pyrrol-β-L-Arabinonukleosiden wurde
das Natriumsalz-Glykosylierungsverfahren (Revankar, G. R. et al.,
Nucleosides & Nucleotides
6, 261–267,
1987) verfolgt.
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Schema 5: Herstellung von L-Xylofuranosylnukleosiden
(R1, R3, R4, R5 und R7 stehen für Wasserstoff; R2, R6 und R8 stehen für Hydroxyl): Die β-Anomere
der Xylofuranosyl-L-nukleoside gemäß Formel III können aus
1,2-Di-O-acetyl-3,5-di-O-benzyl-L-xylofuranose (11; Gosselin, G. et al.,
J. Heterocyclic Chem. 30, 1229–1233,
1993) und der geeigneten Base durch Verfolgen des Verfahrens, analog
wie in Schema 4 beschrieben, hergestellt werden.
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Schema 6: Herstellung von L-2'-Deoxyribofuranosylnukleosiden (R1, R2, R4,
R5, R7 und R8 stehen für Wasserstoff; R3 und
R6 stehen für Hydroxyl): Die β-Anomere
der 2'-Deoxyribofuranosyl-L-nukleoside
gemäß Formel
III können
hergestellt werden durch Umsetzen von 3',5'-Di-O-p-toluyl-2'-deoxyerythro-β-L-pentofuranosylchlorid (13;
Smejkal, J. et al., Collect. Czec. Chem. Commun. 29, 2809–2813, 1964)
mit dem Silylderivat der Heterozyklen in Gegenwart einer Brönsted-Säure, um ausschließlich die β-Isomere
(14) in guter Ausbeute zu ergeben (Fujimori, S. et al., Nucleosides & Nucleotides 11,
341-349,
1992; Aoyama, H., Bull. Chem. Soc. 60, 2073, 1987). Die gleichen β-L-2'-Deoxyribofuranosylnukleoside
wurden ferner durch Umsetzen des Chlorzuckers (13) mit dem Natriumsalz
der Base (Kazimierczuk, Z. et al., J. Amer. Chem. Soc. 106, 6379– 6382,
1984) in trockenem Acetonitril hergestellt. Das Intermediat (14)
stellte nach Behandlung mit methanolischem Ammoniak die gewünschten β-L-2'-Deoxyerythropentofuranosylnukleoside
bereit.
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Schema 7: Herstellung von L-3'-Deoxyribofuranosylnukleosiden (R1, R3, R4,
R5, R7 und R8 stehen für Wasserstoff; R2 und
R6 stehen für Hydroxyl): Die β-Anomere
der 3'-Deoxyribofuranosyl-L-nukleoside
gemäß Formel
III können
hergestellt werden durch Umsetzen von 1,2-Di-O-acetyl-5-O-benzoyl-3-deoxy-L-erythro-pentose
(15) mit dem Silylderivat der Heterozyklen in Gegenwart einer Lewis-Säure, um
die β-Isomere (16) zu ergeben,
die nach Entblockierung mit methanolischem Ammoniak β-L-3'-Deoxyerythropentofuranosylnukleoside
ergeben sollten. Die gleichen Verbindungen könnten auch hergestellt werden
durch Umsetzen des entsprechenden 1-Chlorderivats von (15) mit dem
Natriumsalz der heterozyklischen Base, wie im Fall der 2'-Deoxy-L-nukleoside in Schema 6 beschrieben.
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Schema 8: Herstellung von L-2',3'-Dideoxyribofuranosylnukleosiden (R1, R2, R3,
R4, R5, R7 und R8 stehen für Wasserstoff;
R6 steht für Hydroxyl): Die β-Anomere
der 2',3'-Dideoxyribofuranosyl-L-nukleoside
gemäß Formel
III können
hergestellt werden durch die Behandlung ihrer entsprechenden 5'-O-Triphenylmethyl-2',3'-bis(methansulfonat)-β-L-ribofuranosylnukleoside (17)
mit Natriumhydrogentellurid (Clive, D. L. et al., J. Org. Chem.
61, 7426–7437,
1996) in CH3CN bei Raumtemperatur, wie nachfolgend
gezeigt. Schließlich
wird die Tritylgruppe von (18) unter milden Bedingungen entfernt,
um die 2',3'-Dideoxyribofuranosyl-β-L-nukleoside bereitzustellen.
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Ferner sind substituierte Zucker,
wie zum Beispiel 1-Brom-2-deoxy-2-fluor-3,6-0-benzoyl-L-arabinofuranose
(Ma, T. et al., J. Med. Chem. 39, 2835–2843, 1996), und andere modifizierte
Zucker mit L-Konfiguration bekannt aus dem U.S. Patent Nr. 5,473,063;
WO 96/13512: WO 96/13498; WO 96/22778; WO 95/20595; U.S. 5,473,063;
U.S. 5,567,688; Walczak, K. et al., Monatsh. für Chemie, 123, 349–354 (1992);
Wengel, J. et al., J. Org. Chem. 56, 3591–3594 (1991); Genu-Dellac,
C. et al., Tetrahedron Lett. 32, 79–82 (1991) und Czernecki, S.
et al., Synthesis 783 (1991). Darüber hinaus wird die Herstellung
von modifizierten Zuckern und Nukleosiden mit D-Konfiguration beschrieben
im U.S. Patent Nr. 5,192,749; WO 94/22890; Uteza V. et al., Tetrahedron 49,
8579–8588
(1993); Thrane, H. et al., Tretrahedron 51, 10389–10403 (1995);
Yoshimura, Y. et al., Nucleosides & Nucleotides 14, 427–429 (1993);
Lawrence A. J. et al., J. Org. Chem. 61, 9213–9222 (1996); Ichikawa; S.
et al., J. Org. Chem. 62, 1368–1375
(1997);
EP 0 457 326
A1 ; U.S: Patent Nr. 3,910,885; WO 96/13498 und Karpeisky,
M. Y. et al., Nucleic Acids Res. Syposium Series 9, 157 (1981).
Durch Anwendung der Syntheseverfahren (Schemata), die in diesen
Artikeln für
die Herstellung von D-Nukleosiden beschrieben wurden, könnten auch
die entsprechenden modifizierten L-Nukleoside erhalten werden.
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Andere Verbindungen im Schutzbereich
der Erfindung können
unter Verwendung der Lehren der hier bereitgestellten Schemata sowie
der spezifischen Beispiele und weiterer nachfolgend dargelegter
Schemata synthetisiert werden. Zusätzlich zu den hierin bereitgestellten
Lehren ist es für
den Fachmann einfach, durch Anwendung etablierter Verfahren, wie
zum Beispiel den in Nucleic Acid Chemistry, Improved and New Synthetic
Procedures, Methods and Techniques, herausgegeben von Leroy B. Townsend
und R. Stuart Tipson, John Wiley & Sons,
New York (1978–1991);
Chemistry of Nucleosides and Nucleotides, herausgegeben von Leroy B.
Townsend, New York, Plenum Press (1988–1994); und Nucleosides and
Nucleotides as Antitumor ans Anti viral Agents, herausgegeben von
Chung K. Chu und David C. Baker, New York, Plenum Press (1993) beschriebenen,
Verbindungen innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung herzustellen.
Geeignete Verfahren zur Erzeugung von Substitutionen im Zuckeranteil
der beanspruchten Verbindungen sind Fachleuten bekannt und sind
in verschiedenen Publikationen beschrieben einschließlich dem
U.S. Patent Nr. 5,559,101; U.S. Patent Nr. 5,192,749; U.S. Patent
Nr. 5, 473,063; U.S. Patent Nr. 5,565,438. Geeignete Verfahren zur
Erzeugung verschiedener heterozyklischer Verbindungen und Substitutionen
an ihnen werden in Chemistry of Nucleosides and Nucleotides, herausgegeben
von Leroy B. Townsend, New York, Plenum Press 2, 161–398 (1991);
und Chemistry of Nucleosides and Nucleotides, herausgegeben von
Leroy B. Townsend, New York, Plenum Press 3, 1–535 (1994) bereitgestellt.
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BEISPIELE
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Die Erfindung kann ferner durch Bezug
auf die folgenden Beispiele nachvollzogen werden, wobei die fettgedruckten
Bezugszeichen der Verbindungen den gleich nummerierten Bezugszeichen
in 1 entsprechen
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BEISPIEL 1
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1-O-Methyl-2,3,5-tri-O-acetyl-β-L-ribofuranose
(19)
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L-Ribose (15.0 g, 100 mmol) wurde
in trockenem Methanol (200 ml) gelöst und auf 0°C abgekühlt. Zu dieser
kalten gerührten
Lösung
wurde langsam H2SO4 (2
ml) zugegeben, und das Reaktionsgemisch wurde bei unter 20°C unter Argonatmosphäre 12 h
gerührt.
Trockenes Pyridin (75 ml) wurde zugegeben und zur Trockne eingedampft.
Trockenes Pyridin (100 ml) wurde zugegeben und bei reduziertem Druck
zu einem öligen
Rückstand
eingedampft. Dieser Rückstand
wurde in trockenem Pyridin (150 ml) gelöst und bei 0°C unter Argonatmosphäre mit Essigsäureanhydrid
(50 ml) behandelt. TEA (41 ml) wurde zugegeben, die Reaktion bei 0°C 1 h und
bei Raumtemperatur 36 h gerührt
und zur Trockne eingedampft. Der Rückstand wurde in Wasser (200
ml) gelöst,
und festes NaHCO3 wurde langsam zugegeben,
um den pH der Lösung
auf 7 einzustellen. Die wässrige
Mischung wurde mit CH2C12 (250
ml) extrahiert, mit Wasser (150 ml) und Salzlauge (100 ml) gewaschen,
getrocknet und konzentriert. Der ölige Rückstand wurde über ein
Bett aus Silicagel (200 g) filtriert und mit CH2C12 : EtOAc (8 : 2, 1000 ml) gewaschen. Das
Filtrat wurde eingedampft, und das Öl wurde als solches für die nächste Reaktion
verwendet.
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BEISPIEL 2
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1,2,3,5-Tetra-O-acetyl-β-L-ribofuranose
(2)
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Der Sirup (19) (29.0 g, 100 mmol)
aus der obigen Reaktion wurde mit trockenem Toluol (2 × 100 ml) co-verdampft
und unter festem NaOH bei Raumtemperatur in vacuo über Nacht
getrocknet.
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Der getrocknete Sirup wurde in Eisessig
(150 ml) gelöst
und unter Argonatmosphäre
auf 0°C
abgekühlt.
Zu dieser kalten Lösung
wurde Essigsäureanhydrid
(35 ml) gefolgt von H2SO4 (10
ml) sehr langsam während
eines Zeitraums von 15 min zugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde über Nacht
bei Raumtemperatur gerührt
und unter Rühren
in Eis (200 g) gegossen. Das Gemisch wurde mit CHCl3 (2 × 200 ml)
extrahiert, und der organische Extrakt wurde mit Wasser (200 ml),
gesättigtem
NaHCO3 (200 ml) und Salzlauge (150 ml) gewaschen, über wasserfreiem
Na2SO4 getrocknet
und zur Trockne eingedampft. Die 30 g (94%) Sirup, die erhalten
wurden, wurden als rein genug für
Glykosylierungsreaktionen befunden.
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BEISPIEL 3A
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Methyl-1-(2,3,5-tri-O-acetyl-β-L-ribofuranosyl)-1,2,4-triazole-3-carboxylat (20)
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Ein Gemisch aus Methyl-1,2,4-triazole-3-carboxylat
(0.64 g, 5 mmol), 1,2,3,5-Tetra-O-acetyl-β-L-ribofuranose (2) (1.5 g,
4.72 mmol) und Bis(p-nitrophenyl)-phosphat (20 mg) wurde in eine
birnenförmige
Flasche gegeben und in ein vorgeheiztes Ölbad bei 160–165°C gestellt.
Die Flasche war mit einem Wassersaugapparat verbunden und wurde
25 min bei reduziertem Druck unter Rühren bei 160–165°C (Ölbadtemperatur)
gehalten. Das Reaktionsgemisch wurde entfernt, gekühlt und
mit EtOAc (150 ml) und gesättigtem
NaHCO3 (100 ml) verdünnt. Das Produkt wurde in EtOAc
extrahiert. Der organische Extrakt wurde mit Wasser (100 ml) und Salzlauge
(50 ml) gewaschen, getrocknet und zur Trockne eingedampft. Der erhaltene
Rückstand
wurde über eine
Flash Silicagel-Säule
unter Verwendung von CHCl3 → EtOAc als
Elutionsmittel gereinigt. Die reinen Frak tionen
wurden gesammelt und zur Trockne eingedampft, um 1.2 g (66%) reines
Produkt zu ergeben: 1H NMR (CDCl3) δ 2.10
(3 s, 9H, 3 COCH3), 3 .98 (s, 3H, OCH3), 4.22 (m, 1H), 4.46 (m, 2H), 5.54 (t,
1H), 5.76 (m; 1H), 6. 04 (d, 1H, C1·H) und
8.38 (s, 1H, C3·H). Anal. Kalk. für C15H19N3O9 (385.22) : C, 46.75; X, 4.97; N, 10.91. Gefunden:
C, 46.82; H, 4.57; N, 10.71.
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BEISPIEL 3B
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1-(3-L-Ribofuranosyl-1,2,4-triazol-3-carboxamid
(21)
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Das Substrat (20) (1.1 g) wurde in
CH3OH/NH3 bei 0°C gelöst und in
eine Stahlbombe gegeben. Die Bombe wurde verschlossen und 18 h bei
Raumtemperatur gerührt.
Die Stahlbombe wurde gekühlt,
geöffnet und
zur Trockne eingedampft. Es wurde versucht, den Rückstand
mit wenig Ethanol zu kristallisieren. Das Produkt kristallisierte,
aber bei der Filtration reabsorbierten die Kristalle Wasser und
wurden zu einer Paste. Die Kristallisation wurde mehrmals wiederholt.
Schließlich
kristallisierte es aus einer Methanol/Ethanol-Mischung. Die farblosen
Kristalle wurden filtriert, mit Methanol gewaschen und in vacuo
getrocknet. Das Filtrat wurde erneut eingedampft, was nach Stehenlassen
weitere Kristalle ergab. Gesamtausbeute 0.5 g (72%); mp: 177– 179°C; [a]D = +38.33 (c 3 mg/ml H2O);
D-Form von Ribavirin [a]D = –36.0 (c
3 mg/ml H2O); 1H NMR (Me2SO-d6) δ 3.46
(m, 1H, C5·H), 3,60
(m, 1H, C5·H), 3. 92 (q, 1H, C4·H),
4.12 (q, 1H), 4.34 (q, 1H), 4.88 (t, 1H, C5·OH), 5.20
(d, 1H), 5.58 (d, 1H), 5.80 (d, 1H, C1·H), 7.60
(bs, 1H, NH), 7.82 (bs, 1H, NH) und 8.82 (s, 1H, C3·H). Anal. Kalk.
für C8H12N4O5 (244.20): C, 39.34; H, 4.95; N, 22.94.
Gefunden: C, 39.23; H, 4.97; N, 22.91.
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BEISPIEL 4
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2,3-O-Isopropyliden-L-ribose
(22)
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Zu einer gerührten Suspension aus L-Ribose
(30.0 g, 260 mmol) in trockenem Aceton (200 ml) wurde bei Raumtemperatur
unter Argonatmosphäre
Jod (1.27 g, 10 mmol) gegeben. Das Reaktionsgemisch wurde 1 h gerührt (während dieses
Zeitraums wird die Lösung
homogen) und mit Natriumthiosulfatlösung (1M) gequencht. Die Lösung wurde
zur Trockne eingedampft. Der Rückstand
wurde in CH2C12 (250 ml) gelöst, über wasserfreiem
MgSO4 getrocknet, filtriert, und die Festsubstanz
wurde mit CH2C12 (150 ml) gewaschen. Das vereinigte Filtrat wurde
zur Trockne eingedampft. Der Rückstand
wurde auf eine in CHCl3 gepackte Silica-Säule (8 × 116 cm)
gegeben. Die Säule
wurde mit CHCl3 (500 ml), CHCl3 :
EtOAc (9 : 1, 1000 ml) und CHCl3 : EtOAc
( 7 : 3, 1500 ml) eluiert. Das in CHCl3 :
EtOAc (7 : 3) eluierte reine Produkt wurde gesammelt und eingedampft,
um 34.5 g (90%) öligen
Rückstand
zu ergeben. Das ölige
Produkt wurde als solches für
die nächste Reaktion
verwendet. 1H NMR (CDCl3) δ 1.30 und
1.38 (2s, 6H, Isopropyliden CH3), 3.70 (m,
3H), 4.08 (m, 1H), 4.38 (m, 1H), 4.55 (d, 1H), 4.81 (d, 1H) und
5.38 (m, 1H).
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BEISPIEL 5
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1-Deoxy-1-hydrazinyl-2,3-O-isopropyliden-L-ribose
(23)
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Eine Lösung aus 2,3-O-Isopropyliden-L-ribose
22 (34.5 g, 182 mmol) in absolutem Methanol (200 ml) wurde tropfenweise über einen
Zeitraum von 30 min und bei Raumtemperatur unter Argonatmosphäre mit einer
Lösung
aus wasserfreiem Hydrazin (42.0 g, 1313 mmol) in absolutem Methanol
(100 ml) behandelt. Die nahezu farblose Lösung wurde bei Raumtemperatur
und unter wasserfreien Bedingungen 18 h gerührt. Die Lösung wurde in vacuo verdampft,
um einen farblosen Sirup zu erzeugen. Der Sirup wurde wiederholt
mit absolutem Methanol (5 × 100
ml) coverdampft. Der erhaltene Sirup wurde vorübergehend unter Vakuumpumpendruck
(0.1 Torr) erwärmt
(70°C) und
anschließend
12 h bei diesem Druck zum Trocknen gehalten. Die Ausbeute betrug
35.0 g (95%). Dieses Material wurde als solches ohne weitere Reinigung
für den
nächsten
Schritt verwendet.
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BEISPIEL 6
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1-O-Acetyl-2,3,5-tri-O-benzoyl-(β-L-ribofuranose
(5)
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Zu einer Lösung aus L-Ribose (25.0 g,
166.66 mmol) in MeOH (300 ml) wurden 25 ml gesättigter methanolischer Chlorwasserstoff
zugefügt
und bei Raumtemperatur 6 h gerührt.
Die Reaktion war nach 6 h beendet, wie durch TLC unter Verwendung
von CH2Cl2/MeOH
9 : 1 angezeigt. Nach Beendigung der Reaktion wurde trockenes Pyridin
(30 ml) zugefügt,
und die Lösungsmittel
wurden verdampft. Zum Rückstand
wurden weitere 30 ml Pyridin hinzugefügt und zur Trockne eingedampft.
Der Rückstand
wurde in trockenem Pyridin (200 ml) und CH2Cl2 (150 ml) gelöst und anschließend auf
0°C gekühlt. Benzoylchlorid
(96.26 ml, 830.12 mmol) wurde tropfenweise zugefügt und über Nacht bei Raumtemperatur
gerührt.
TLC unter Verwendung von Hexan/Ethylacetat (7 : 3) zeigte die Beendigung
der Reaktion an. Die Lösungsmittel
wurden verdampft und der Rückstand
in CHCl3 (300 ml) gelöst, mit H2O
(200 ml) und gesättigtem
NaHCO3 (200 ml) gewaschen und über wasserfreiem
Na2SO4 getrocknet.
Nach dem Verdampfen des CHCl3 wurde der
Rückstand
mit Toluol coverdampft, um einen öligen Rückstand zu ergeben. Der Rückstand
wurde in AcOH (200 ml), Essigsäureanhydrid (85.0
ml, 770.9 mmol) und Schwefelsäure
(4.46 ml, 83.29 mmol) gelöst.
Das Reaktionsgemisch wurde über Nacht
bei Raumtemperatur gerührt,
bevor TLC (Hexan/Ethylacetat 7 : 3) die Beendigung der Reaktion
anzeigte. Die Lösungsmittel
wurden in vacuo verdampft, und der erhaltene Rückstand wurde mit Toluol co-verdampft. Der
braue Rückstand
wurde mit EtOH zerrieben, um hellbraune Kristalle zu ergeben. Die
Filtration der Festsubstanz und Rekristallisation aus dem EtOH ergab
40.5 g (48%) 1-O-Acetyl-2,3,5-tri-O-benzoyl-L(+)-glucofuranose als weiße Kristalle:
mp 125–125°C; 1H NMR (CDCl3) δ 4.49 (m,
1H, C5·H),
4.77 (m, 2H, C4·H und C5·H), 5.80
(d, 1H), 5. 93 (m, 1H, C2·H), 6.43
(d, 1H, C1·H, J1.2 =
1.5 Hz) und 7.30–8.09
(m, 15H, PhH).
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BEISPIEL 7
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1-Azid-2,3-isopropylidin-(β-L-ribofuranose
(51)
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Zu einer Lösung aus 2,3,5-Tri-O-benzoyl-1-azid-β-L-ribofuranose (9.0
g, 18.48 mmol) in absolutem Methanol (60 ml) wurde 0.5 M Natriummethoxid-Lösung (10.0
ml, 5.0 mmol) gegeben. Das Reaktionsgemisch wurde über Nacht
bei Raumtemperatur gerührt.
TLC der Reaktion (Hexan/Ethylacetat 7 : 3) zeigte eine vollständige Umsetzung
des Ausgangsmaterials in eine polarere Verbindung an. Das Reaktionsgemisch
wurde mit trockenem Dowex 50 H+ Harz neutralisiert,
und das Harz wurde durch Filtration entfernt. Das Filtrat wurde zur
Trockne eingedampft und in Wasser (50 ml) gelöst. Die wässrige Phase wurde mit Dichlormethan
(2 × 100 ml)
extrahiert, um Methylbenzoat zu entfernen, und anschließend wurde
die wässrige
Phase in vacuo konzentriert. Der Rückstand wurde weiter über Phosphorpentoxid
getrocknet und als solches ohne weitere Charakterisierung für den nächsten Syntheseschritt
verwendet.
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Das obige Rohprodukt (3.0 g, 17.14
mmol) wurde in trockenem Aceton (200 ml) suspendiert und mit 1,1-Dimethoxypropan (50
ml) und vakuumgetrocknetem Dowex 50 H+ Harz
(5.0 g) behandelt. Das Reaktionsgemisch wurde zwei Stunden bei Raumtemperatur
gerührt
und filtriert, und das Harz wurde mit trockenem Aceton (100 ml)
gewaschen. Das Filtrat wurde zur Trockne eingedampft. Der Rückstand
wurde durch Flash-Chromatographie über Silicagel
unter Verwendung von CH2Cl2 → EtOAc als
Elutionsmittel gereinigt. Die reinen Fraktionen wurden vereinigt
und konzentriert, um 3.60 g (97%) Produkt als Öl zu ergeben: 1H
NMR (CDCl3) δ 1.44 und 1.27 (2s, 6H, Isopropyliden
CH3), 2.70 (br s, 1H, C5·OH, austauschbar),
3.66 (m, 2H, C5·H), 4.34 (m, 1H, C4·H),
4.46 (d, 1H, C3·H), 4.72 (d, 1H, C2·H)
und 5.50 (s, 1H, C1·H).
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BEISPIEL 8
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1-Azid-2,3-O-isopropylidin-5-O-tert-butyldimethylsilyl-β-L-ribofuranose (52)
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Zu einer Lösung aus 1-Azid-2,3-O-isopropylidin-β-L-ribofuranose (4.20
g, 20 mmol) in trockenem DMF (25 ml) wurden Imidazol (2.38 g, 35.0
mmol) und tert-Butyldimethylsilylchlorid
(4.50 g, 30.0 mmol) gegeben. Das Reaktionsgemisch wurde bei Raumtemperatur
unter Argonatmosphäre über Nacht
gerührt.
TLC des Reaktionsgemisches nach 16 h zeigte die vollständige Umsetzung
des Ausgangsmaterials in das Produkt an. Das Lösungsmittel wurde in vacuo
entfernt und der Rückstand
in Dichlormethan (200 ml) gelöst.
Die organische Phase wurde mit Wasser (100 ml), gesättigtem
Natriumbicarbonat (100 ml) und Salzlauge (100 ml) gewaschen, über Natriumsulfat
getrocknet und zu einem öligen
Produkt konzentriert. Weitere Reinigung durch Silicagel Flash-Chromatographie unter
Verwendung von Hexan/Ethylacetat (9 : 1) ergab 6.22 g (94%) der
betitelten Verbindung als Öl: 1H NMR (CDCl3) δ 0.07 (s,
6H), 0.9 (s, 9H), 1.27 und 1.47 2s, 6H, Isopropyliden CH3), 3.66 (m, 2H, C5·H), 4.34
(m, 1H, C4·H), 4.46 (d, 1H, C3·H),
4.72 (d, 1H, C2·H) und 5.50 (s, 1H, C1·H).
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BEISPIEL 9
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1-Amino-2,3-O-isopropylidin-5-O-tert-butyldimethylsilyl-β-L-ribofuranose (53)
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Ein Gemisch aus 1-Azid-2,3-O-isopropylidin-β-L-ribofuranose (6.0
g, 18 mmol) und Pd/C (0.25 g) in MeOH (50 ml) wurde bei 50 psi in
einem Parr Hydrator hydriert. Das Reaktionsgemisch wurde filtriert
und der Katalysator mit Methanol (20 ml) gewaschen. Das vereinigte
Filtrat wurde zur Trockne eingedampft und über P2O5 in vacuo über Nacht getrocknet und als
solches ohne Charakterisierung für
die nächste
Reaktion verwendet. Ausbeute 5.0 g (90%).