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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft 1,4-disubstituierte Piperidine, worin
der Substituent in 4-Position über
eine Etherbindung gebunden ist, wobei diese Verbindung zur Behandlung
kognitiver Störungen
brauchbar sind, pharmazeutische Zusammensetzungen, die die Verbindungen
enthalten, und die Verwendung der Verbindungen in Kombination mit
Acetylcholinesteraseinhibitoren.
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Morbus
Alzheimer und andere kognitive Störungen zogen in letzter Zeit
viel Interesse auf sich, dennoch waren Behandlungen dieser Erkrankungen
nicht sehr erfolgreich. Gemäß Melchiorre
et al. (J. Med. Chem. (1993), 36, 3734–3737), sollten Verbindungen,
die selektiv M2-Muskarinrezeptoren antagonisieren, insbesondere
in Bezug auf M1-Muskarinrezeptoren, Aktivität gegen kognitive Störungen aufweisen.
Baumgold et al. (Eur. J. of Pharmacol., 251, (1994) 315–317) offenbaren
3-α-Chlorimperialin
als hochselektiven M2-Muskarinantagonisten.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Klasse 1,4-disubstituierter
Piperidine, von denen einige eine sogar noch höhere Selektivität als 3-α-Chlorimperialin
haben. Logemann et al. (Brit. J. Pharmacol. (1961), 17, 286–296) beschreiben
bestimmte di-N-substituierte Piperazine, diese unterscheiden sich
jedoch von den erfindungsgemäßen Verbindungen.
Zudem wird von den Verbindungen von Logemann et al. nicht offenbart, dass
sie Aktivität
gegen kognitive Störungen
haben.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Verbindungen mit der Strukturformel
I,
oder ein Isomer, pharmazeutisch
annehmbares Salz, Ester oder Solvat davon, wobei
X eine Bindung,
-O-, -S-, -SO-, -SO
2-, -CO-, -C(OR
7)
2-, -CH
2-O-, -O-CH
2-, -CH=CH-,
-CH
2-, -CH(C
1- bis
C
6-Alkyl)-, -C(C
1- bis C
6-Alkyl)
2-, -CONR
17-, -NR
17CO-, -O-C(O)NR
17-,
-NR
17C(O)-O-, -SO
2NR
17- oder -NR
17SO
2- ist,
R C
3-
bis C
6-Cycloalkyl,
ist,
n
1, 2 oder 3 ist,
R
2 C
2-
bis C
7-Alkyl, C
3-
bis C
7-Cycloalkyl C
3-
bis C
7-Cycloalkyl
ist, das durch 1 bis 4 Gruppen substituiert ist, die unabhängig ausgewählt sind
aus R
18, C
3- bis
C
6-Cycloalkenyl, t-Butoxycarbonyl oder
R
3 und
R
4 unabhängig
ausgewählt
sind aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, -CF
3,
C
1- bis C
6-Alkyl,
C
1- bis C
6-Alkoxy
und -OH,
R
5 und R
6 unabhängig ausgewählt sind
aus der Gruppe bestehend aus H, C
1- bis
C
6-Alkyl, -CF
3,
C
1- bis C
6-Alkoxy,
-OH, C
1- bis
C
6-Alkylcarbonyl, C
1-
bis C
6-Alkoxycarbonyl, R
13CONH-,
(R
13)
2NCO-, R
13OCONH-, R
13NHCONH-
und NH
2CONR
13-,
R
7 unabhängig
ausgewählt
ist aus der Gruppe bestehend aus C
1- bis
C
6-Alkyl, oder die beiden R
7-Gruppen kombiniert
werden können,
um -(C(R
14)
2)
P- zu bilden, wobei p eine ganze Zahl von
2 bis 4 ist,
R
8, R
9,
R
10, R
11 und R
12 unabhängig
ausgewählt
sind aus der Gruppe bestehend aus H, Halogen, C
1-
bis C
6-Alkyl, C
1-
bis C
6-Alkoxy,
Benzyloxy, Benzyloxy, das substituiert ist durch -NO
2 oder
-N(R
14)
2, halogeniertes
C
1- bis C
6-Alkyl,
mehrfach halogeniertes C
1- bis C
6-Alkyl, -NO
2, -CN,
-OH, -NH
2, -N(R
14)
2, -CHO, mehrfach halogeniertes C
1- bis C
6-Alkoxy,
(C
1- bis C
4-Alkyl)
3Si-, (C
1- bis C
6-Alkyl)SO
0-2, Arylsulfonyl,
Heteroarylsulfonyl, (C
1- bis C
6-Alkoxy)CO-,
-OCON (R
14)
2, -NHCOO-(C
1- bis C
6-Alkyl),
-NHCO-(C
1- bis C
6-Alkyl),
Phenyl, Hydroxy (C
1- bis C
6-Alkyl)
oder Morpholino,
R
13 unabhängig ausgewählt ist
aus der Gruppe bestehend aus H, C
1- bis
C
6-Alkyl, C
3- bis
C
6-Cycloalkyl, -(C
1- bis
C
6-Alkyl)COOR
15,
Aryl, Heteroaryl, -(C
1- bis C
6-Alkyl)aryl,
-(C
1- bis C
6-Alkyl)heteroaryl
und Adamantyl,
R
14 unabhängig ausgewählt ist
aus der Gruppe bestehend aus H und C
1- bis
C
6-Alkyl,
R
15 unabhängig ausgewählt ist
aus der Gruppe bestehend aus H, C
1- bis
C
20-Alkyl, C
3- bis
C
6-Cycloalkyl, Aryl substituiert durch 1
bis 3 Gruppen, die unabhängig
ausgewählt
sind aus R
3 und Heteroaryl substituiert
durch 1 bis 3 Gruppen, die unabhängig
ausgewählt
sind aus R
3,
R
16 H,
C
1- bis C
6-Alkyl,
-COR
20, C
1- bis
C
6-Alkoxycarbonyl, -CON(R
14)
2, -CONH(R
3-Aryl),
-SO
1–2-R
15, -SO
1–2-(CH
2)
m-R
21,
-SON(R
14)
2, -COSR
14 oder
ist,
R
17 H,
C
1- bis C
6-Alkyl,
Aryl oder Heteroaryl ist,
R
18 unabhängig ausgewählt ist
aus der Gruppe bestehend aus Halogen, -CF
3,
C
1- bis C
6-Alkyl,
C
1- bis C
6-Alkoxy,
-OH, =O, -CON(R
14)
2 und
-N(R
14)COR
15,
R
19 H, -OH, C
1- bis
C
20-Alkyl, C
3- bis
C
6-Cycloalkyl, Aryl, das durch 1 bis 3 Gruppen
substituiert ist, die unabhängig
ausgewählt
sind aus R
3, oder Heteroaryl ist, das durch
1 bis 3 Gruppen substituiert ist, die unabhängig ausgewählt sind aus R
3 R
20 H, C
1- bis C
20-Alkyl, C
1- bis
C
6-Alkoxy(C
1- bis
C
6-Alkyl), C
3- bis
C
6-Cycloalkyl, Aryl, Aryl(C
1-
bis C
6-Alkyl)-, Aryloxy, Aryloxy(C
1- bis C
6-Alkyl)-,
Tetrahydrofuranyl oder Heteroaryl ist, wobei die Aryl- oder Heteroarylgruppe durch
1 bis 3 Gruppen substituiert ist, die unabhängig ausgewählt sind aus R
3,
m 0 bis 3 ist und
R
21 C
7-
bis C
10-verbrücktes Cycloalkyl oder C
7- bis C
10-verbrücktes Cycloalkyl
ist, wobei der Cycloalkylteil substituiert ist durch einen oder
zwei Substituenten ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus C
1- bis C
6-Alkyl oder =O,
worin, wenn nicht anders
angegeben, "Aryl" für gegebenenfalls
substituiertes Phenyl oder gegebenenfalls sub stituiertes Naphthyl
steht, wobei die Substituenten 1 bis 3 Gruppen wie in R
8 definiert
sind; und "Heteroaryl" für gegebenenfalls
substituierte Heteroarylgruppen steht, wobei die Substituenten 1
bis 3 Gruppen wie in R
8 definiert sind,
und die Heteroarylgruppe Pyridinyl, Pyrimidinyl, Pyrazinyl, Pyridazinyl,
Thiophenyl, Furanyl oder Pyrolyl ist.
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Bevorzugte
Verbindungen der Formel I sind jene, in denen X -S-, -SO-, -SO
2- oder -CH
2- ist,
wobei -SO
2- und -CH
2-
besonders bevorzugt sind. Ebenfalls bevorzugt sind Verbindungen
der Formel I, worin R R
8-, R
9-,
R
10-, R
11-, R
12-substituiertes Phenyl, vorzugsweise Alkoxyphenyl,
oder 3,4-Methylenedioxyphenyl ist, wobei 3,4-Methylenedioxyphenyl
besonders bevorzugt ist. R
3 und R
4 sind vorzugsweise jeweils Wasserstoff.
R
2 ist vorzugsweise Cycloalkyl oder
wobei R
16 vorzugsweise
-COR
20, C
1-C
6-Alkoxycarbonyl oder -SO
2R
21, insbesondere -COR
20 ist,
wobei R
20 R
3-substituiertes
Aryl ist. Wenn R
20 R
3-substituiertes
Aryl ist, ist es vorzugsweise R
3-substituiertes Phenyl,
insbesondere 2-substituiertes Phenyl, wobei der Substituent Methyl
oder Halogen ist. R
5 und R
6 sind
vorzugsweise unabhängig
Wasserstoff und -CH
3.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung ist eine pharmazeutische Zusammensetzung,
die eine Verbindung mit der Strukturformel I in Kombination mit
einem pharmazeutisch annehmbaren Träger enthält.
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Ein
weiterer Aspekt der Erfindung ist die Verwendung einer Verbindung
der Formel I zur Herstellung einer pharmazeutischen Zusammensetzung,
die zur Behandlung kognitiver Störungen
und neurodegenerativer Erkrankungen brauchbar sind, wie Morbus Alzheimer.
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Ein
weiterer Aspekt dieser Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung
einer kognitiven oder neurodegenerativen Erkrankung, bei dem einem
Patienten, der an der Erkrankung leidet, eine wirksame Menge einer Verbindung
der Formel I verabreicht wird.
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Ein
weiterer Aspekt dieser Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung
kognitiver und neurodegenerativer Erkrankungen, wie Morbus Alzheimer,
mit einer Verbindung der Formel I in Kombination mit einem Acetylcholinesteraseinhibitor.
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Ein
weiterer Aspekt dieser Erfindung ist ein Verfahren zur Behandlung
einer kognitiven oder neurodegenerativen Erkrankung, bei dem einem
Patienten, der an der Erkrankung leidet, eine wirksame Menge einer Kombination
einer Verbindung der Formel I wie oben definiert einschließlich Stereoisomeren,
pharmazeutisch annehmbaren Salzen, Estern und Solvaten davon, wobei
die Verbindung in der Lage ist, die Acetylcholin-(ACh)-Freisetzung zu erhöhen (vorzugsweise
ein m2- oder m4-selektiver Muskarinantagonist), mit einem Acetylcholinesterase-(ACh'ase)-Inhibitor verabreicht
wird.
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Ein
weiterer Aspekt dieser Erfindung ist ein Kit, der in separaten Behältern in
einer einzigen Packung pharmazeutische Verbindungen zur Verwendung
in Kombination zur Behandlung kognitiver Störungen enthält, wobei in einem Behälter eine
Verbindung der Formel I, die in der Lage ist, die Acetylcholinfreisetzung
zu erhöhen
(vorzugsweise ein m2- oder m4-selektiver Muskarinantagonist), in
einem pharmazeutisch annehmbaren Träger enthalten ist und in einem
zweiten Behälter
ein Acetylcholinesteraseinhibitor in einem pharmazeutisch annehmbaren
Träger
enthalten ist, wobei die kombinierten Mengen eine wirksame Menge
sind.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
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Wenn
nicht anders gesagt, gelten die folgenden Definitionen in der Beschreibung
und den Ansprüchen.
Diese Definitionen gelten unabhängig
davon, ob ein Begriff als solcher oder in Kombination mit anderen Begriffen
verwendet wird.
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Alkenyl
steht für
eine geradkettige oder verzweigte Kohlenwasserstoffkette mit 2 bis
6 Kohlenstoffatomen mit mindestens einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung.
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Cycloalkyl
steht für
einen gesättigten
carbocyclischen Ring mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen. Verbrücktes Cycloalkyl
steht für
einen gesättigten
C7-C11-carbocyclischen
Ring, der aus einem C3-C6-Cycloalkylring
und einer C1-C6-Alkylenkette
zusammengesetzt ist, die an jedem Ende an nicht benachbarte Kohlenstoffatome
des Rings gebunden ist; wobei der Cycloalkylring, wenn er substituiert
ist, 1 bis 2 Substituenten ausgewählt aus der Gruppe bestehend
aus C1-C6-Alkyl
und =O aufweisen kann. Beispiele für gegebenenfalls substituierte
verbrückte
Cycloalkylgruppen sind 7,7-Dimethyl-5-oxobicyclo[2.2.1]hept-4(R)-yl
(die, wenn die Gruppe R16 -SO2-(CH2)m-R21 und
m 1 ist, eine Camphersulfonylgruppe bildet), Adamantyl, Myrtanyl,
Noradamantyl, Norbornyl, Bicyclo[2.2.1]heptyl, 6,6-Dimethylbicyclo[3.1.1]-heptyl,
Bicyclo[3.2.1]octyl und Bicyclo[2.2.2]octyl.
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Cycloalkenyl
steht für
einen carbocyclischen Ring mit 3 bis 6 Kohlenstoffatomen und mindestens
einer Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung im Ring.
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Halogen
steht für
Fluor, Chlor, Brom oder Iod.
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Aryl
steht für
gegebenenfalls substituiertes Phenyl oder gegebenenfalls substituiertes
Naphthyl, wobei die Substituenten 1 bis 3 Gruppen wie in R8 definiert sind.
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Heteroaryl
steht für
gegebenenfalls substituierte Heteroarylgruppen, worin die Substituenten
1 bis 3 Gruppen wie in R8 definiert sind
und die Heteroarylgruppe Pyridinyl, Pyrimidinyl, Pyrazinyl, Pyridazinyl,
Thiophenyl, Furanyl oder Pyrolyl ist.
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Mehrfach
halogeniert steht für
Substitution mit mindestens 2 Halogenatomen an der Gruppe, die durch den
Begriff "mehrfach
halogeniert" modifiziert
ist.
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Sulfonyl
steht für
eine Gruppe mit der Formel -SO2-.
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Sulfinyl
steht für
eine Gruppe mit der Formel -SO-.
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Wenn
eine Variable mehr als einmal in der Strukturformel erscheint, beispielsweise
R7, wenn X -C(OR7)2- ist, kann die Identität jeder mehr als ein Mal erscheinenden
Variablen unabhängig
aus der Definition jener Variablen ausgewählt sein.
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Variablen
R5 und R6 können unabhängig an
substituierbare Kohlenstoffatome in dem Piperidinylring gebunden
sein, oder beide Variablen können
an dasselbe Ringkohlenstoffatom gebunden sein. Wenn R2 R18-substituiertes Cycloalkyl ist und R18 Alkyl ist, können zwei Substituenten oder
eine =O Gruppe an jedes beliebige der Methylen-Ringglieder gebunden
sein.
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In
der Definition von R20 kann jeder beliebige
der Substituenten mit einem Aryl- oder Heteroarylanteil durch 1
bis 3 R3-Gruppen
an substituierbaren Ringkohlenstoffatomen der Aryl- oder Heteroarylgruppen
substituiert sein.
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Erfindungsgemäße Verbindungen
können
in mindestens zwei Stereokonfigurationen an dem Kohlenstoff vorliegen,
an den R5 und/oder R6 gebunden
sind, außer
wenn R5 und R6 an
das selbe Kohlenstoffatom gebunden sind und identisch sind. Es liegen
weitere Stereoisomerien vor, wenn X SO oder C(OR7)2 ist (wenn beide R7-Gruppen
ungleich sind). In Formel I sind auch zahlreiche andere Stereoisomerien
möglich.
Alle möglichen
Stereoisomere der Formel I liegen im Bereich der Erfindung.
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Die
Verbindung der Formel I kann in unsolvatisierten sowie solvatisierten
Formen einschließlich
hydratisierten Formen vorliegen. Im Allgemeinen sind die solvatisierten
Formen mit pharmazeutisch annehmbaren Lösungsmitteln, wie Wasser, Ethanol
und dergleichen, für
erfindungsgemäße Zwecke
den unsolvatisierten Formen äquivalent.
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Eine
erfindungsgemäße Verbindung
der Formel I kann pharmazeutisch annehmbare Salze mit organischen
und anorganischen Säuren
bilden. Beispiele für
geeignete Säuren
zur Salzbildung sind Salz-, Schwefel-, Phosphor-, Essig-, Citronen-,
Malon-, Salicyl-, Äpfel-,
Fumar-, Bernstein-, Ascorbin-, Malein-, Methansulfonsäure und
andere Mineral- und Carbonsäuren,
die Fachleuten wohl bekannt sind. Die Salze werden hergestellt,
indem die freien Basenformen mit einer ausreichenden Menge der gewünschten
Säure kontaktiert
werden, um in konventioneller Weise ein Salz zu produzieren. Die
freien Basenformen können
durch Behandlung des Salzes mit einer geeigneten verdünnten wässrigen
Basenlösung
regeneriert werden, wie mit verdünntem wässrigem
Natriumhydroxid, Kaliumcarbonat, Ammoniak oder Natriumbicarbonat.
Die freien Basenformen unterscheiden sich in bestimmten physikalischen
Eigenschaften etwas von ihren jeweiligen Salzformen, wie Löslichkeit
in polaren Lösungsmitteln,
die Salze sind ansonsten für
erfindungsgemäße Zwecke
jedoch zu ihren jeweiligen freien Basenformen äquivalent.
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Verbindungen
der Formel I werden nach Verfahren hergestellt, die Fachleuten bekannt
sind, wie durch die folgenden Reaktionsverfahren beispielhaft dargestellt
wird:
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Ein
substituiertes 4-Piperidinon 1 wird mit NaBH4 reduziert,
und das resultierende 4-Piperidinol 2 wird mit einem 4-Iodphenolderivat
3a in Gegenwart eines Aktivators wie Diethylazodicarboxylat (DEAD)
und einem Phosphin wie Triphenylphosphin (PPh3)
umgesetzt, um einen Phenylether 4 zu ergeben. Der Phenylether wird mit
einer Verbindung R-X-H, worin R und X wie oben definiert sind, in
Gegenwart eines Katalysators wie Kupferiodid umgesetzt, um eine
Verbindung der Formel I zu ergeben.
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Alternativ
kann das folgende Verfahren verwendet werden:
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Eine
Verbindung der Formel 2 wird mit einem Phenol 3b in Gegenwart eines
Aktivators wie DEAD und einem Phosphin PPh3 umgesetzt,
um eine Verbindung der Formel I zu ergeben. Dieser alternative Weg
ist bevorzugt, wenn X nicht S, O oder N ist.
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Verbindungen
der Formel I-A, worin X S ist, können
durch Behandlung mit einem Oxidationsmittel wie m-Chlorperbenzoesäure (MCPBA)
in Gegenwart einer organischen Säure
wie Methansulfonsäure
in Verbindungen der Formel I-B umgewandelt werden, worin X S(O)1-2 ist.
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Verbindungen
der Formel I-C (hergestellt nach Verfahren A und/oder B), worin
Y eine geeignete Stickstoffschutzgruppe ist, können durch Entfernung der Schutzgruppe
unter Standardbedingungen und anschließende Umsetzung des resultierenden
Piperidins mit einem Keton 5, worin RA und
RB zusammen mit dem gebundenen Kohlenstoff
R2 bilden, hergestellt werden. Die Reaktion
wird vorzugsweise in Gegenwart einer Lewissäure wie Titantetraisopropoxid
hergestellt. Das resultierende Iminiumion wird mit einem Reduktionsmittel wie
NaCNBH3 behandelt, um eine Verbindung der
Formel I zu ergeben.
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Verbindungen
der Formel I-D, worin Y eine Schutzgruppe ist, werden nach den Verfahren
A, B und/oder C hergestellt. Verbindungen der Formel I-D werden
durch Entschützen
unter Standardbedingungen und anschließende Behandlung mit einem
Reagenz G in Verbindungen der Formel I-E umgewandelt, wobei G R16aL ist, worin R16a wie
oben für
R16 definiert ist, außer dass es nicht H ist, und
L eine Abgangsgruppe wie Cl oder Br ist; oder G R15aNCO
ist, worin R15a wie oben für R15 definiert ist, außer dass es nicht H ist.
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Verbindungen
der Formel I-F, worin Q -CO- oder -SO2-
ist, werden hergestellt, indem zuerst unter Verwendung der in Stufen
1 und 2 von Verfahren A beschriebenen Verfahrensschritte eine Verbindung
der Formel 5 hergestellt wird. Die Verbindung der Formel 5 wird
dann mit einer starken Säure
wie 6 N HCl zu einem Anilin hydrolysiert. Das Anilinderivat wird
mit einem aktivierten Reagenz (RCO)2O oder
RQ-L acyliert oder sulfoniert, wobei R wie zuvor definiert ist,
Q wie oben definiert ist und L eine Abgangsgruppe wie Halogen oder
Imidazolyl ist. Bei spiele für
aktivierte Reagenzien schließen
RCO-Halogen, RCOOCOCH3, ROCO-Halogen und RSO2-Halogen ein.
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Wie
in den obigen Verfahren angegeben, ist es mitunter erwünscht und/oder
erforderlich, bestimmte Gruppen während der Umsetzungen zu schützen. Es
lassen sich konventionelle Schutzgruppen verwenden, die Fachleuten
vertraut sind.
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An
die obigen Reaktionen können
sich, falls erforderlich oder gewünscht, eine oder mehrere der
folgenden Stufen anschließen:
(a) Entfernen jeglicher Schutzgruppen aus der so produzierten Verbindung;
(b) Umwandeln der so produzierten Verbindung in ein pharmazeutisch
annehmbares Salz, einen pharmazeutisch annehmbaren Ester und/oder
ein pharmazeutisch annehmbares Solvat; (c) Umwandeln einer so produzierten Verbindung
gemäß Formel
I in eine andere Verbindung gemäß Formel
I und (d) Isolieren einer Verbindung der Formel I einschließlich des
Trennens der Stereoisomere der Formel I.
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Fachleute
sind basierend auf der vorhergehenden Reaktionssequenz in der Lage,
die erforderlichen Ausgangsmaterialien zur Herstellung einer beliebigen
Verbindung gemäß Formel
I auszuwählen.
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Die
Verbindungen der Formel I zeigen selektive m2- und/oder m4-Muskarinantagonistaktivität, die mit pharmazeutischer
Aktivität
zur Behandlung kognitiver Störungen
wie Morbus Alzheimer und seniler Demenz korreliert worden sind.
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Die
Verbindungen der Formel I zeigen pharmakologische Aktivität in Testverfahren,
die ml-, m2- und m4-Muskarinantagonistaktivität anzeigen sollen. Die Verbindungen
sind in pharmazeutisch-therapeutischen Dosen nicht giftig.
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Zur
Herstellung pharmazeutischer Zusammensetzungen aus den Verbindungen
der Formel I, die die ACh-Freisetzung erhöhen können, und ACh'ase-Inhibitoren werden
pharmazeutisch annehm bare inerte Träger mit den aktiven Verbindungen
gemischt. Die pharmazeutisch annehmbaren Träger können fest oder flüssig sein.
Zubereitungen in fester Form schließen Pulver, Tabletten, dispergierbare
Körner,
Kapseln, Medizinalkapseln und Zäpfchen
ein. Ein fester Träger
kann eine oder mehrere Substanzen sein, die auch als Verdünnungsmittel,
Aromatisierungsmittel, Solubilisierungsmittel, Schmiermittel, Suspendiermittel,
Bindemittel oder Tablettensprengmittel wirken können, er kann auch ein Verkapselungsmaterial
sein.
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Zubereitungen
in flüssiger
Form schließen
Lösungen,
Suspensionen und Emulsionen ein. Als Beispiel können Wasser oder Wasser/Propylenglykol-Lösungen für die parenterale
Injektion genannt werden.
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Ebenfalls
eingeschlossen sind Zubereitungen in fester Form, die kurz vor Gebrauch
in Zubereitungen in flüssige
Form für
orale oder parenterale Verabreichungen überführt werden. Solche flüssigen Formen
schließen
Lösungen,
Suspensionen und Emulsionen ein. Diese speziellen Zubereitungen
in fester Form werden zweckmäßig in Einzeldosisform
bereitgestellt und werden als solche zur Bereitstellung einer einzigen
flüssigen Dosiereinheit
verwendet.
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Die
Erfindung bezieht auch alternative Abgabesysteme ein, einschließlich transdermaler
Abgabe, aber nicht notwendigerweise darauf begrenzt. Die transdermalen
Zusammensetzungen können
die Form von Cremes, Lotionen und/oder Emulsionen annehmen, und
können
einem Transdermalpflaster vom Matrix- oder Reservoirtyp zugefügt werden,
wie in der Technik zu diesem Zweck konventionell ist.
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Die
pharmazeutische Zubereitung liegt vorzugsweise in Einzeldosisform
vor. In dieser Form ist die Zubereitung in Einzeldosen unterteilt,
die geeignete Mengen der aktiven Komponenten enthalten. Die Einzeldosisform
kann eine verpackte Zu bereitung sein, wobei die Packung diskrete
Mengen der Zubereitung wie verpackte Tabletten, Kapseln und Pulver
in Fläschchen
oder Ampullen enthält.
Die Einzeldosisform kann auch eine Kapsel, Medizinalkapsel oder
Tablette selbst sein, oder kann die geeignete Anzahl von beliebigen
hiervon in einer verpackten Form sein.
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Die
Menge an aktiver Verbindung in einer Einzeldosiszubereitung kann
gemäß der speziellen
Anwendung und der Potenz des aktiven Bestandteils und der vorgesehenen
Behandlung von 1 mg bis 100 mg variiert oder eingestellt werden.
Dies entspricht einer Dosis von etwa 0,001 bis etwa 20 mg/kg, die über 1 bis
3 Verabreichungen pro Tag unterteilt werden kann. Die Zusammensetzung
kann gewünschtenfalls
auch andere therapeutische Mittel enthalten.
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Die
Dosen können
gemäß dem Bedarf
des Patienten, dem Schweregrad des behandelten Zustands und der
speziellen verwendeten Verbindung variiert werden. Die Bestimmung
der richtigen Dosis für
eine spezielle Situation liegt innerhalb des Fachwissens auf dem
medizinischen Sektor. Der Bequemlichkeit halber kann die gesamte
Tagesdosis unterteilt und auf Wunsch portionsweise über den
Tag oder mittels kontinuierlicher Abgabe verabreicht werden.
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Wenn
eine Verbindung der Formel I, die die ACh-Freisetzung erhöhen kann,
in Kombination mit einem ACh'ase-Inhibitor
zur Behandlung kognitiver Störungen
verwendet wird, können
diese beiden aktiven Komponenten simultan oder sequentiell co-verabreicht
werden, oder es kann eine einzige pharmazeutische Zusammensetzung
verabreicht werden, die eine Verbindung der Formel I, die die ACh-Freisetzung
erhöhen
kann, und einen ACh'ase-Inhibitor
in einem pharmazeutisch annehmbaren Träger enthält. Die Komponenten der Kombination
können
individuell oder zusammen in jeder konventionellen oralen oder parente ralen
Dosierform verabreicht werden, wie Kapsel, Tablette, Pulver, Medizinalkapsel,
Suspension, Lösung,
Zäpfchen,
Nasenspray usw. Die Dosierung des ACh'ase-Inhibitors kann im Bereich von 0,001
bis 100 mg/kg Körpergewicht
liegen.
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Die
hier offenbarte Erfindung wird durch die folgenden Zubereitungen
und Beispiele veranschaulicht, die nicht als den Umfang der Offenbarung
einschränkend
angesehen werden sollen. Es ist zu erkennen, dass Verbindungen 1A,
1B, 1C*, 4AF, 4BA, 4BC, 4BE, 4BF, 4BG, 4BJ, 4BK und 4T nur zur Veranschaulichung
von Verfahren gegeben werden, die zur Herstellung erfindungsgemäßer Verbindungen
verwendet werden können.
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NaBH4 (1,2 g) wurde portionsweise zu einer eiskalten
Lösung
von N-Cyclohexylpiperidin-4-on (1) (10,5 g) in Ethanol (EtOH) (200
ml) gegeben. Nachdem die Zugabe abgeschlossen war, wurde das Kühlbad entfernt und
die Mischung 24 Stunden bei Raumtemperatur gerührt. Das Lösungsmittel wurde entfernt
und der Rückstand
zwischen Wasser und Ethylacetat (EtOAc) (jeweils 125 ml) partitioniert.
Die organische Phase wurde über
MgSO4 getrocknet und eingedampft, um 9,0
g des Rohprodukts 2 zu ergeben, das direkt in der nächsten Stufe
verwendet wurde.
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Zu
einer Lösung
von 2 in THF (150 ml) wurde 4-Iodphenol (3) (11,08 g) und anschließend PPh3 (13,1 g) gegeben. Die Mischung wurde in
einem Eisbad gekühlt
und langsam unter Rühren
eine Lösung
von Diethylazodicarboxylat (8,75 g) in THF (10 ml) zugegeben. Die
resultierende Mischung wurde über
Nacht gerührt, wobei
sie auf Raumtemperatur kommen gelassen wurde. Die Mischung wurde
zur Trockne eingedampft und der Rückstand in EtOAc (250 ml) aufgenommen.
Das EtOAc wurde mit 1 N HCl (150 ml) gewaschen, über MgSO4 getrocknet
und eingedampft. Der Rückstand
wurde an 450 g Silikagel von Flash-Qualität chromatographiert, wobei
mit EtOAc und anschließend
CH2Cl2 : EtOH :
wässrigem
NH3 (100 : 3 : 1) eluiert wurde, um 1,5 g
des Produkts 4 zu ergeben.
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Stufe 3
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Eine
Lösung
von 4 (0,58 g), 4-Methoxybenzolthiol (0,42 g), CuI (47, 6 mg) und
K2CO3 (1,0 g) in
DMPU (9 ml) wurde unter N2 in einem Ölbad 4,5
Stunden auf 140–145°C erwärmt. Nachdem
auf Raumtemperatur abgekühlt
worden war, wurde die Mischung in Eiswasser (700 ml) gegeben und
filtriert. Der feuchte Fest stoff wurde in EtOAc (70 ml) gelöst, über MgSO4 getrocknet und eingedampft. Das resultierende
Material wurde über
25 g Silikagel von Flash-Qualität
gereinigt, wobei mit EtOAc eluiert wurde, um 0,45 g öliges Produkt
zu ergeben. Es wurde in sein Hydrochlorid überführt, um einen Feststoff zu
ergeben, Schmelzpunkt = 223–224°C.
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In ähnlicher
Weise wurden unter Verwendung geeigneter Ausgangsmaterialien die
folgenden Verbindungen hergestellt:
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BEISPIEL 2
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Das
Produkt von Beispiel 1 (200 mg) wurde in Essigsäure (6 ml) mit NaBO3·4H2O (155 mg) behandelt und die resultierende
Mischung über
Nacht bei Raumtemperatur gerührt.
Die Mischung wurde mit Wasser verdünnt und mit K2CO3 alkalisch gemacht. Die Lösung wurde
mit CH2Cl2 (2 × 30 ml)
extrahiert. Die kombinierten organischen Phasen wurden über MgSO4 getrocknet und eingedampft, um 200 mg eines öligen Rückstands zu
ergeben, der vorwiegend Sulfoxon A mit einer geringeren Menge Sulfoxid
B war. (Die Verwendung von 82 mg NaBO3·4H2O führte
zu einem Überwiegen
des Sulfoxids B.) Das Sulfoxid und Sulfon wurden durch Chromatographie über Silikagel
von Flash-Qualität
getrennt, wobei mit CH2Cl2 :
EtOH : wässrigem
NH3 (100 : 3 : 1) eluiert wurde, um
- A: Schmelzpunkt = 250–252°C (HCl-Salz); und
- B: gummiartigen Feststoff zu ergeben.
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Eine
Lösung
von Verbindung 5, die nach Verfahren A hergestellt war, in CH2Cl2 (15 ml) wurde
mit Trifluoressigsäure
(3 ml) behandelt und die resultierende Mischung 30 Minuten bei Raumtemperatur
gerührt.
Nachdem zur Trockne eingedampft worden war, wurde der Rückstand
zu 1 N NaOH gegeben und mit CH2Cl2 extrahiert. Nachdem über Na2SO4 getrocknet worden war, wurde das Lösungsmittel
eingedampft, um 1,0 g Verbindung 6 zu ergeben.
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Stufe 2
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Zu
einer Mischung des Produkts von Stufe 1 und N-BOC-4-Piperidinon
in CH2Cl2 (10 ml)
wurde Titantetraisopropoxid (3,4 ml) gegeben und die Mischung über Nacht
bei Raumtemperatur gerührt.
Zu dieser Mischung wurde NaCNBH3 (0,74 g)
in CH3OH (4 ml) gegeben und die Reaktion
5 Stunden unter N2 gerührt. Die Reaktion wurde gequencht,
indem eine Mischung von 1 N NaOH (50 ml) und EtOAc (100 ml) zugegeben
und eine Stunde gerührt
wurde. Die Reaktion wurde filtriert und das Filtrat mit EtOAc extrahiert.
Nachdem über NaHCO3 getrocknet worden war, wurde das Lösungsmittel
entfernt und der Rückstand
durch Chromatographie gereinigt, um 1,32 g der Titelverbindung zu
ergeben.
HRMS: berechnet: 500,2471; gefunden: 500.2465.
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In ähnlicher
Weise wurde unter Verwendung geeigneter Ausgangsmaterialien die
folgende Verbindung hergestellt:
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Stufe 1
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Das
Produkt von Beispiel 3 (0, 55 g) wurde in CH2Cl2 (8 ml) gelöst und CH3SO3H (0,2 ml) zugegeben. Nachdem 20 Minuten
gerührt
worden war, wurde MCPBA (0,93 g 50–60%) zugegeben und die Reaktion
4 Stunden bei Raumtemperatur gerührt.
Die Reaktionsmischung wurde zu 1 N NaOH (50 ml) gegeben, 30 Minuten
gerührt
und mit CH2Cl2 extrahiert.
Die organische Phase wurde über
NaHCO3 getrocknet und eingedampft, um 0,45
g des gewünschten
1,3-Bipiperidinderivats zu ergeben.
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Stufe 2
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Zu
dem Produkt der Stufe 1 (65 mg) in CH2Cl2 (2 ml) wurde Triethylamin (Et3N)
(0,5 ml) gegeben, gefolgt von o-Toluoylchlorid (35 mg). Die Reaktionsmischung
wurde 1,5 h bei Raumtemperatur gerührt, danach direkt auf eine
präparative
Silikagel-DC-Platte gegeben, wobei mit 5% CH3OH
in CH2Cl2 eluiert
wurde, um 60 mg der Titelverbindung zu ergeben.
HRMS: berechnet:
563,2216; gefunden: 563,2211.
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In ähnlicher
Weise wurden unter Verwendung geeigneter Ausgangsmaterialien Verbindungen
mit der folgenden Strukturformel hergestellt, wobei die Variablen
wie in der Tabelle definiert sind:
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Verbindung
7 (0,57 g) (hergestellt nach Verfahren A) wurde in 6 N HCl gelöst und 5
Stunden auf 100°C erwärmt. Die
Reaktionsmischung wurde auf mäßige Temperatur
gekühlt
und mit Eis/Wasser verdünnt.
Die Reaktionsmischung wurde mit 3 N NaOH alkalisch gemacht und mit
EtOAc extrahiert. Die organische Phase wurde abgetrennt und konzentriert,
um 0,41 g Produkt 8 zu ergeben.
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Stufe 2
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4-Methoxybenzolsulfonylchlorid
(75 mg) wurde bei 0°C
zu einer Lösung
von 100 mg des Produkts 8 in THF (3 ml) gegeben, das Et3N
(74 mg) enthielt. Die Reaktionsmischung wurde über Nacht gerührt, während auf
mäßige Temperatur
kommen gelassen wurde. Die Reaktionsmischung wurde in halb gesättigte NaHCO3-Lösung gegossen
und mit EtOAc extrahiert. Die organische Phase wurde konzentriert
und an Silikagel gereinigt, wobei mit Et2O
: Et3N (96 : 4) eluiert wurde, um 50 mg
der Titelverbindung zu ergeben. Schmelzpunkt = 112–118°C (HCl-Salz).
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In ähnlicher
Weise wurde unter Verwendung geeigneter Ausgangsmaterialien die
folgende Verbindung hergestellt:
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Es
folgen Beschreibungen der pharmakologischen Testverfahren.
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MUSKARINBINDUNGSAKTIVITÄT
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Die
interessierende Verbindung wird auf ihre Fähigkeit zur Inhibierung der
Bindung an die geklonten humanen m1-, m2-, m3- und m4-Muskarinrezeptorsubtypen getestet.
Die Quellen der Rezeptoren waren in diesen Studien Membranen aus
stabil trans fektizierten CHO-Zelllinien, die jeden der Rezeptorsubtypen
exprimierten. Nach dem Züchten
wurden die Zellen pelletiert und nachfolgend mit einem Polytron
in 50 Volumina kaltem 10 mM Na/K-Phosphatpuffer, pH 7,4 (Puffer
B) homogenisiert. Die Homogenisate wurden 20 Minuten bei 4°C mit 40
000 g zentrifugiert. Die resultierenden Überstände wurden verworfen und die
Pellets in Puffer B in einer Endkonzentration von 20 mg Nassgewebe/ml
erneut suspendiert. Diese Membranen wurden bei –80°C gelagert, bevor sie in den
nachfolgend beschriebenen Bindungsassays verwendet wurden.
-
Das
Binden an die geklonten Humanmuskarinrezeptoren wurde unter Verwendung
von 3H-Chinuklidinylbenzilat (QNB) (Watson
et al., 1986) durchgeführt.
Kurz gesagt wurden Membranen (ungefähr 8, 20 und 14 μg Proteinassay
für die
m1-, m2-, m3- beziehungsweise m4-haltigen Membranen) mit 3H-QNB (Endkonzentration 100–200 pM)
und zunehmenden Konzentrationen an unmarkiertem Arzneimittel in
einem Endvolumen von 2 ml 90 Minuten bei 25°C inkubiert. Die unspezifische
Bindung wurde in Gegenwart von 1 μM
Atropin untersucht. Die Inkubationen wurden durch Vakuumfiltration über GF/B-Glasfaserfilter
mit einer Skatron-Filterapparatur
beendet, und die Filter wurden mit kaltem 10 mM Na/K-Phosphatpuffer,
pH 7,4, gewaschen. Den Filtern wurde Szintillationscocktail zugefügt, und
die Fläschchen
wurden über
Nacht inkubiert. Der gebundene Radioligand wurde in einem Flüssigkeitsszintillationszähler (50%
Wirkungsgrad) quantifiziert. Die resultierenden Daten wurden unter
Verwendung des EBDA-Computerprogramms (McPherson, 1985) auf IC50-Werte analysiert (d. h. die Konzentration
an Verbindung, die erforderlich ist, um die Bindung um 50% zu inhibieren).
Die Affinitätswerte
(Kj) wurden danach unter Verwendung der
folgenden Formel ermittelt (Cheng and Prusoff, 1973):
-
-
Somit
zeigt ein niedriger Wert von Ki eine größere Bindungsaffinität.
-
Die
folgenden Veröffentlichungen
erläutern
das Verfahren detaillierter.
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Y.-C.
Cheng und W. H. Prusoff, Relationship between the inhibitory constant
(Kj) and the concentration of inhibitor
which causes 50 per cent inhibition (IC50)
of an enzymatic reaction. Biochem. Pharmacol. 22: 3099–3108, 1973.
-
G.
A. McPherson, Kinetic, EBDA, Ligand, Lowry: A Collection of Radioligand
Binding Analysis Programs. Elsevier Science Publishers BV, Amsterdam,
1985.
-
M.
J. Watson, W. R. Roeske und H. I. Yamamura, [3H]
Pirenzepine and (–)[3H]-quinuclidinyl benzilate binding to rat
cerebral cortical and cardiac muscarinic cholinergic sites. Characterization
and regulation of antagonist binding to putative muscarinic subtypes.
J. Pharmacol. Exp. Ther. 237: 411–418, 1986.
-
Um
den Selektivitätsgrad
einer Verbindung zur Bindung an den m2-Rezeptor zu bestimmen, wurde
der Ki-Wert für m1-Rezeptoren durch den ki-Wert für
m2-Rezeptoren geteilt. Ein höheres
Verhältnis
zeigt eine größere Selektivität zur Bindung
an den m2-Muskarinrezeptor. Eine ähnliche Berechnung wird zur
Bestimmung der m4-Selektivität
vorgenommen.
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MIKRODIALYSEMETHODE
-
Das
folgende Verfahren wurde verwendet, um zu zeigen, dass eine Verbindung
als m2-Antagonist wirkt.
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Chirurgie:
Für diese
Untersuchungen wurden männliche
Sprague-Dawley-Ratten (250–350
g) mit Natriumpentobarbital (54 mg/kg, ip) betäubt und auf einer Kopf-Sterotaxieapparatur
positioniert. Die Kopfhaut wurde freigelegt und bis zur Dura an
einem Punkt 0,2 mm anterior und 3,0 mm lateral vom Bregma durchbohrt. An
diesen Koordinaten wurde eine Führungskanüle am äußeren Rand
der Dura durch die gebohrte Öffnung hindurch
angeordnet, senkrecht auf eine Tiefe von 2,5 mm abgesenkt und mit
Dentalzement an Knochenschrauben permanent befestigt. Nach dem chirurgischen
Eingriff erhielten die Ratten Ampicillin (40 mg/kg) und wurden individuell
in modifizierten Käfigen
untergebracht. Es wurde ein Erholungszeitraum von ungefähr 3 bis 7
Tagen gewährt,
bevor das Mikrodialyseverfahren durchgeführt wurde.
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Mikrodialyse:
Alle der zur Durchführung
der in-vivo-Mikrodialyse verwendeten Geräte und Instrumente wurden von
Bioanalytical Systems, Inc. (BAS) erhalten. Das Mikrodialyseverfahren
beinhaltete das Einsetzen einer dünnen nadelartigen perfundierbaren
Sonde (CMA/12,3 mm × 0,5
mm) durch die Führungskanüle hindurch
auf eine Tiefe von 3 mm ins Striatum über das Ende der Führung hinaus.
Die Sonde wurde vorher mit Schlauchmaterial zu einer Mikroinjektionspumpe
verbunden (CMA/100): Die Ratten erhielten ein Halsband und wurden
angebunden und nach dem Einsetzen der Sonde in eine große transparente
Plexiglasschüssel mit
Streu und Zugang zu Futter und Wasser gesetzt. Die Sonde wurde mit
2 μl/Min
Ringer-Puffer (NaCl 147 mM; KCl 3,0 mM; CaCl2 1,2
mM; MgCl2 1,0 mM) perfundiert, der 5,5 mM
Glucose, 0,2 mM L-Ascorbat und 1 μM
Neostigminbromid bei pH 7,4 enthielt. Um stabile Basislinienablesungen
zu erhalten, wurde die Mikrodialyse vor dem Auffangen von Fraktionen
90 Minuten laufen gelassen. Fraktionen (20 μl) wurden in Intervallen von
10 Minuten über
einen Zeitraum von 3 Stunden mit einem gekühlten Auffanggerät (CMA/170
oder 200) erhalten. Es wurden vier bis fünf Basislinienfraktionen aufgefangen,
danach wurde dem Tier das zu testende Arzneimittel oder die zu testende
Kombination von Arzneimitteln verabreicht. Nach Beendigung des Auffangens
wurde jede Ratte autopsiert, um die Genauigkeit der Sondenpositionierung
zu bestimmen.
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Acetylcholin-(ACh)-Analyse:
Die Konzentration von ACh in aufgefangenen Mikrodialysatproben wurde mittels
HPCL/elektrochemischem Nachweis ermittelt. Die Proben wurden mittels
Autoinjektionsvorrichtung (Waters 712 Refrigerated Sample Processor)
auf eine polymere analytische HPLC-Säule (BAS, MF-6150) gegeben
und mit 50 mM Na2HPO4,
pH 8.5, eluiert. Zur Verhinderung von Bakterienwachstum wurde der
mobilen Phase Kathon CG Reagenz (0,005%) (BAS) zugefügt. Ausfluss
aus der Analysensäule,
der getrenntes ACh und Cholin enthielt, wurde dann sofort durch
eine Reaktorkartusche mit immobilisiertem Enzym (BAS, MF-6151) gegeben,
die mit dem Säulenausgang
gekoppelt war. Der Reaktor enthielt sowohl Acetylcholinesterase
als auch Cholinoxidase kovalent an ein Polymergrundgerüst gebunden.
Die Wirkung dieser Enzyme auf ACh und Cholin führte zu stöchiometrischen Ausbeuten an
Wasserstoffperoxid, das elektrochemisch unter Verwendung eines Waters
460 Detektors, der mit einer Platinelektrode ausgestattet war, bei
einem Arbeitspotential von 500 Millivolt nachgewiesen wurde. Die
Datenerfassung erfolgte mit einem Computer IBM Modell 70, der mit
einer Microchannel-IEEE-Platine ausgestattet war. Integration und
Quantifizierung der Peaks wurde mit "Maxima" Chromatographiesoftware (Waters Corporation)
durchgeführt.
Die Gesamtversuchsdauer pro Probe betrug 11 Minuten bei einer Durchflussgeschwindigkeit
von 1 ml/Minute. Die Retentionszeiten für Acetylcholin und Cholin betrugen
6,5 beziehungsweise 7,8 Minuten. Um mögliche Veränderungen der Detektorempfindlichkeit während der
Chromatographie zu überwachen
und zu korrigieren, wurden zu Beginn, in der Mitte und am Ende jeder
Probenwarteschlange ACh-Standards zugegeben.
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Die
Erhöhungen
der ACh-Konzentrationen waren in Übereinstimmung mit präsynaptischem
m2-Rezeptorantagonismus.
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Im
Allgemeinen wurden Verbindungen gemäß Formel I mit den folgenden
Ergebnisbereichen getestet:
Ki-Bindung
an m1-Rezeptor, nM: 7,29 bis 999,20.
Ki-Bindung
an m2-Rezeptor, nM: 0,23 bis 167,90.
Ki-Bindung
an m3-Rezeptor, nM: 8 bis 607,50.
Ki-Bindung
an m4-Rezeptor, nM: 1,78 bis 353,66.
-
Verbindungen
der Formel I in Kombination mit einem ACh'ase-Inhibitor zeigen Wirkung auf die ACh-Freisetzung.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher auch die Verabreichung
einer Verbindung der Formel I in Kombination mit beliebigem anderen
ACh'ase-Inhibitor
einschließlich,
jedoch nicht begrenzt auf E-2020 (erhältlich von Eisai Pharmaceutical)
und Heptylphysostigmin.