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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Spirochinuclidinderivate, welche cholinerge Liganden an
nikotinischen ACh-Rezeptoren sind. Die Verbindungen der Erfindung
sind zur Behandlung von Zuständen
oder Störungen
oder Krankheiten verwendbar, welche das cholinerge System des Zentralnervensystems,
Schmerzen, Entzündungskrankheiten,
durch Kontraktionen glatter Muskeln verursachte Krankheiten und
als Unterstützung
bei der Beendigung des Missbrauchs chemischer Substanzen umfassen.
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HINTERGRUND
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Der endogene cholinerge Neurotransmitter
Acetylcholin übt
seine biologische Wirkung über
zwei Typen von cholinergen Rezeptoren aus, die muskarinischen ACh-Rezeptoren
und die nikotinischen ACh-Rezeptoren.
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Da es nachgewiesen ist, dass muskarinische
ACh-Rezeptoren quantitativ über
nikotinische ACh-Rezeptoren in dem Hirnbereich dominieren, der für die Erinnerung
und das Erkennen wichtig ist, haben sich zahlreiche Forschungen
mit Zielrichtung auf die Entwicklung von Mitteln zur Behandlung
von mit der Erinnerung verwandten Störungen auf die Synthese von
muskarinischen ACh-Rezeptor-Modulatoren konzentriert. In letzter
Zeit ist jedoch ein Interesse an der Entwicklung von nikotinischen
ACh-Rezeptor-Modulatoren aufgetaucht. Einige Krankheiten sind mit
der Degeneration des cholinergen Systems verbunden, d. h. senile
Demenz des Alzheimer-Typs, vaskuläre Demenz und Erkennungsstörungen aufgrund
der organischen Hirnschädigungskrankheit,
die direkt mit Alkoholismus verbunden ist. Einige CNS-Störungen können tatsächlich einem
cholinergen Mangel, einem dopaminergen Mangel, einem adrenergen
Mangel oder einem serotonergen Mangel zugeordnet werden.
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Die Alzheimer-Krankheit ist gekennzeichnet
durch einen tiefgreifenden Verlust von Erinnerung und Erkennungsfunktionen,
hervorgerufen durch eine schwere Erschöpfung von cholinergen Neuronen,
d. h. Neuronen, die Acetylcholin freisetzen. Eine Verringerung der
Zahl von nikotinischen ACh-Rezeptoren wird auch mit dem Fortschreiten
der Alzheimer- Krankheit
beobachtet. Es wird angenommen, dass die Neuronen im Cortex, die
mit dem Fortschreiten der Alzheimer-Krankheit absterben, dies aufgrund
des Fehlens der Stimulation der nikotinischen ACh-Rezeptoren tun.
Es wird vorhergesagt, dass die Behandlung von Alzheimer-Patienten
mit nikotinischen ACh-Rezeptor-Modulatoren nicht nur die Erinnerung
der Patienten verbessern, sondern zusätzlich diese Neuronen am Leben
erhalten. Tatsächlich
scheint das Rauchen Individuen gegen Neurodegeneration zu schützen, und
Verbindungen, die auf diese Rezeptoren wirken, können sehr wahrscheinlich eine
allgemeine neuroprotektive Wirkung haben.
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Die Degeneration des cholinergen
Systems ist jedoch nicht auf Individuen beschränkt, die an der sog. Alzheimer-Krankheit
leiden, sondern sie wird auch in gesunden gealterten Erwachsenen
und in Ratten festgestellt. Daher ist vorgeschlagen worden, dass
das cholinerge System an Erinnerungsstörungen, die in gealterten Tieren
und Menschen beobachtet werden, beteiligt und teilweise dafür verantwortlich
ist. Ein Nikotinrezeptor-Modulator
kann daher bei der Behandlung der Alzheimer-Krankheit, des Erinnerungsverlusts,
der Erinnerungsstörung,
von AIDS-Demenz, seniler Demenz oder neurodegenerativer Störungen verwendbar
sein.
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Die Parkinson-Krankheit scheint die
Degeneration von dopaminergen Neuronen zu umfassen. Es ist beobachtet
worden, dass ein Symptom der Krankheit der Verlust von nikotinischen
Rezeptoren ist, die mit den dopaminergen Neuronen assoziiert sind
und möglicherweise
den Vorgang der Freisetzung von Dopamin stören. Da eine anhaltende Verabreichung
von Nikotin die Zahl der vorhandenen Rezeptoren erhöht, kann
die Verabreichung von Nikotinrezeptor-Modulatoren die Symptome der
Parkinson-Krankheit verbessern. Andere Zustände oder Störungen oder Krankheiten, die
Mängeln
im dopaminergen System zugeschrieben werden, sind Drogenabhängigkeit,
Depression, Fettsucht und Narkolepsie.
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Das Tourette-Syndrom ist eine neuropsychiatrische
Störung,
die einen Bereich von neurologischen und Verhaltenssymptomen umfasst.
Es wird angenommen, dass eine Neurotransmitterstörung beteiligt ist, obwohl
die Pathophysiologie noch nicht bekannt ist, und dass Nikotin vorteilhaft
bei der Behandlung der Krankheit ist (Devor et al., The Lancet,
Band 8670, Seite 1046, 1989).
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Schizophrenie ist eine schwere psychiatrische
Krankheit. Bei der Behandlung der Krankheit sind neuroleptische
Verbindungen verwendet worden, wobei angenommen wird, dass die Wirkung
der Verbindungen die Wechselwirkung im dopaminergen System ist.
Es ist vorgeschlagen worden, dass Nikotin bei der Behandlung von
Schizophrenie wirksam ist (Merriam et al., Psychiatr. Annals, Band
23, Seiten 171–178,
1993 und Adler et al., Biol. Psychiatry, Band 32, Seiten 607–616, 1992).
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Es ist berichtet worden, dass Nikotin
eine Wirkung auf die Neurotransmitter-Freisetzung in verschiedenen
Systemen hat. Die Freisetzung von Acetylcholin und Dopamin durch
Neuronen nach Verabreichung von Nikotin (J. Neurochem., Band 43,
1593–1598,
1984) und die Freisetzung von Norepinephrin ist von Hall et al. (Biochem.
Pharmacol., Band 21, 1829–1838,
1972), die Freisetzung von Serotonin ist von Hery et al. (Arch. Int.
Pharmacodyn. Ther., Band 296, Seiten 91–97, 1977) und die Freisetzung
von Glutamat ist von Toth et al. (Neurochem. Res., Band 17, Seiten
265–271,
1992) berichtet worden.
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Es wird angenommen, dass das Serotoninsystem
und die Störungen
des serotonergen Systems in Krankheiten oder Zuständen oder
Störungen,
wie Angstzuständen,
Depression, Essstörungen,
zwanghaften Krampfstörungen,
Panikzuständen,
Missbrauch chemischer Substanzen, Alkoholismus, Schmerzen, Erinnerungsschwächen und
Angstzuständen,
Pseudodemenz, Ganser-Syndrom, Migräneschmerz, Bulimie, Fettsucht,
prämenstruelles
Syndrom oder Syndrom der späten
Lutealphase, Tabakmissbrauch, posttraumatisches Syndrom, Sozialphobie,
chronisches Ermüdungssyndrom,
vorzeitige Ejakulation, Erektionsschwierigkeiten, Anorexia nervosa,
Schlafsstörungen,
Autismus, Mutismus oder Trichotillomanie, beteiligt sind.
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Nikotin verbessert die Konzentration
und die Leistung. Daher sind Verbindungen, welche Nikotinrezeptor
modulierende Eigenschaften aufweisen, wahrscheinlich verwendbare
Verbindungen bei der Behandlung von Lernschwäche, Erkennungsschwäche, Aufmerksamkeitsschwäche, Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung und
Dyslexie.
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Die Verwendung von Tabak und insbesondere
das Zigarettenrauchen werden als ernsthaftes Gesundheitsproblem
betrachtet. Die mit der Beendigung des Rauchens verbundenen Nikotin-Entzugssymptome
machen es jedoch schwierig, mit dieser Gewohnheit zu brechen. Entzugssymptome
umfassen Zorn, Angstzustände,
Konzentrationsschwierigkeiten, Unruhe, erniedrigten Herzschlag und
erhöhten
Appetit und Gewichtszunahme. Es hat sich gezeigt, dass Nikotin selbst
die Entzugssymptome erleichtert.
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Der Entzug von süchtigmachenden Substanzen,
d. h. Opiate, Benzodiazepine, Ethanol, Tabak oder Nikotin, ist im
Allgemeinen eine traumatische Erfahrung, die durch Angstzustände und
Frustration gekennzeichnet ist. Nikotin hat sich bei der Herabsetzung
von Zorn, Reizbarkeit, Frustration und Spannungsgefühlen als
wirksam erwiesen, ohne eine Folgedepression, Schläfrigkeit
oder Sedierung hervorzurufen, und es ist wahrscheinlich, dass Verbindungen
mit den gleichen Charakteristiken wie Nikotin die gleichen Wirkungen
haben.
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Schwache bis mäßige Schmerzen sind normalerweise
mit NSAID-Mitteln (nicht steroidale, entzündungshemmende Mittel) behandelbar,
während
Opiate vorzugsweise für
mäßige bis
starke Schmerzen verwendet werden. Die Opiate haben einige bekannte
Nebenwirkungen, einschließlich
sowohl chemische Abhängigkeit
und Missbrauchspotential als auch eine depressive Wirkung auf das
Atmungssystem und das gastrointestinale System. Es besteht daher
ein starkes Bedürfnis
für analgetische
Verbindungen, welche diese Nebenwirkungen nicht aufweisen und welche
sowohl schwache, mäßige und
starke Schmerzen von akutem, chronischem oder wiederkehrendem Charakter
als auch Migräneschmerz,
postoperativen Schmerz und Phantom-Gliederschmerz lindern.
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Epibatidin, eine aus der Haut eines
Giftfrosches isolierte Verbindung, ist ein sehr wirksames Analgetikum
mit einer annährend
500-fachen Wirkung von derjenigen von Morphin. Die analgetische
Wirkung wird durch Naloxon nicht beeinträchtigt, was ein Anzeichen einer
vernachlässigbaren
Affinität
für die
Opiatrezeptoren ist. Epibatidin ist ein nikotinischer, cholinerger
Rezeptormodulator, und es ist daher sehr wahrscheinlich, dass Verbindungen,
welche diesen Rezeptor modulierenden Charakter haben, ebenfalls
eine starke analgetische Wirkung zeigen.
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Die Verbindungen der vorliegenden
Erfindung haben sich als für
die Modulation von Kontraktionen glatter Muskeln verwendbar erwiesen
und können
daher bei der Behandlung oder Verhinderung von Zuständen oder
Störungen
oder Krankheiten verwendet werden, die mit Kontraktionen glatter
Muskeln zusammenhängen,
d. h. Krampfzustände, Angina
pectoris, vorzeitige Wehen, Krämpfe,
Diarrhoe, Asthma, Epilepsie, tardive Dyskinesie und Hyperkinesie.
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Weiterhin ist es bekannt, dass Nikotin
eine Wirkung auf den Appetit hat, und es wird vorhergesagt, dass
Modulatoren am Nikotin-ACh-Rezeptor als Appetitzügler bei der Behandlung von
Fettsucht und Essstörungen
verwendbar sein können.
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Die cholinergen Rezeptoren spielen
eine wichtige Rolle bei der Funktion von Muskeln, Organen und allgemein
im Zentralnervensystem. Es existieren auch komplexe Wechselwirkungen
zwischen cholinergen Rezeptoren und der Funktion von Rezeptoren
von anderen Neurotransmittern, wie Dopamin, Serotonin und Noradrenalin.
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Es ist wahrscheinlich, dass Nikotinrezeptor-Modulatorverbindungen
bei der Verhinderung oder Behandlung von Zuständen oder Störungen oder
Krankheiten, wie Entzündung,
entzündliche
Hautzustände,
Morbus Crohn, entzündliche
Darmkrankheit, Colitis ulcerosa, Diarrhoe, Neurodegeneration, periphere
Neuropathie, amyotrophe Lateralsklerose, Schmerzempfindung, endokrine
Störungen,
Thyrotoxikose, Phäochromozytom,
Bluthochdruck, Arrhytmien, Manie, manische Depression, Huntington-Krankheit
und Jetlag, wirksam sein können.
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Die Verbindungen der vorliegenden
Erfindung sind Nikotinrezeptor-Modulatoren und haben das Potential,
nikotinische Pharmakologie aufzuweisen, vorzugsweise ohne die mit
Nikotin selbst verbundenen Nebenwirkungen. Zusätzlich ist zu erwarten, dass
die Verbindungen ein Potential als Verstärker der Neurotransmitter-Sekretion
haben und Symptome unterdrücken,
die mit einer niedrigen Aktivität
von Neurotransmittern verbunden sind.
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Aufgaben der
Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, Spirochinuclidinderivate bereitzustellen, die zur Behandlung
eines Bereiches von Krankheiten oder Störungen verwendbar sind, die
durch herabgesetzte cholinerge Funktion gekennzeichnet sind oder
auf die Aktivität
von nikotinischen ACh-Rezeptormodulatoren ansprechen.
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Eine andere Aufgabe der vorliegenden
Erfindung ist es, sowohl pharmazeutische Zusammensetzungen, welche
diese Verbindungen enthalten, als auch Verfahren zu ihrer Herstellung
bereitzustellen.
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Andere Aufgaben werden hierin nachstehend
für den
Fachmann ersichtlich.
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Die vorliegende Erfindung
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Im Zusammenhang dieser Erfindung
umfasst "Behandeln" die Behandlung,
Verhinderung, Vorbeugung oder Erleichterung, und "Krankheit" umfasst eine Krankheit
oder eine Störung
oder einen Zustand.
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Im Zusammenhang dieser Erfindung
umfasst "Modulator" Agonisten, Teilagonisten,
Antagonisten und allosterische Modulatoren.
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Im Zusammenhang dieser Erfindung
umfassen Störungen
des Zentralnervensystems z. B. neurodegenerative Störungen,
Wahrnehmungs- oder Erinnerungsstörung,
Alzheimer-Krankheit, Parkinson-Krankheit, Huntington-Krankheit,
amyotrophe Laterialsklerose, Gilles de la Tourette-Syndrom, Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung, Angstzustände, Depression,
Manie, manische Depression, Schizophrenie, zwanghafte Krampfstörungen,
Essstörungen,
wie Aneroxia nervosa, Bulimie und Fettsucht, Narkolepsie, Schmerzempfindung,
Erinnerungsverlust, Erinnerungsstörung, AIDS-Demenz, senile Demenz,
periphere Neuropathie, Lernschwäche,
Erkennungsschwäche,
Aufmerksamkeitsschwäche,
Autismus, Dyslexie, tardive Dyskinesie, Hyperkinesie, Epilepsie,
Bulimie, posttraumatisches Syndrom, Sozialphobie, chronisches Ermüdungssyndrom,
Schlafstörungen,
Pseudodemenz, Ganser-Syndrom, prämenstruelles
Syndrom, Syndrom der späten Lutealphase,
vorzeitige Ejakulation, Erektionsschwierigkeiten, Mutismus und Trichotillomanie.
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Im Zusammenhang dieser Erfindung
umfassen entzündliche
Zustände
z. B. entzündliche
Hautzustände,
wie Akne und Rosacea, Morbus Crohn, entzündliche Darmerkrankung, Colitis
ulcerosa und Diarrhoe.
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Krankheiten, die mit Kontraktionen
glatter Muskeln verbunden sind, umfassen z. B. konvulsive Störungen,
Angina pectoris, vorzeitige Wehen, Krämpfe, Diarrhoe; Asthma, Epilepsie,
tardive Dyskinesie und Hyperkinesie.
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Im Zusammenhang dieser Erfindung
umfasst Schmerz z. B. chronischen, akuten und wiederkehrenden Schmerz,
postoperativen Schmerz, Migräneschmerz
oder Phantomgliederschmerz.
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Missbrauch chemischer Substanzen
umfasst sowohl das Rauchen als auch die Verwendung anderer Nikotin
enthaltender Produkte, die Verwendung von Opiaten, wie Heroin, Kokain
und Morphin, und die Verwendung von Benzodiazepinen oder Alkohol.
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In diesem Zusammenhang umfasst "Behandlung" sowohl die Behandlung,
Verhinderung, Vorbeugung und Erleichterung von Entzugssymptomen
und Abstinenz als auch die Behandlung, die zu einer freiwilligen verminderten
Aufnahme der süchtig
machenden Substanz führt.
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Die Erfindung umfasst dann unter
anderem das Folgende, allein oder in Kombination:
eine Verbindung
der Formel
oder ein pharmazeutisch annehmbares
Salz davon, worin
n 2 ist,
A -O- ist,
B -O- ist,
C
-CR
1- ist,
D -CR
2-
ist,
E -CR
3- ist, und
F -CR
4- ist,
worin R
1,
R
2, R
3 und R
4 jeweils unabhängig voneinander ausgewählt sind
aus der Gruppe bestehend aus C
1-6-Alkyl;
eine
Verbindung, welche
Spiro[benzo-1,3-dioxolan-2,3'-chinuclidin),
(±)-6-Methylspiro[benzo-1-3-dioxolan-2,3'-chinuclidin],
(±)-6-t-Butylspiro[benzo-1,3-dioxolan-2,3'-chinuclidin]
oder
ein pharmazeutisch annehmbares Additionssalz davon ist;
eine
pharmazeutische Zusammensetzung, die eine therapeutisch wirksame
Menge einer vorstehenden Verbindung oder eines pharmazeutisch annehmbaren
Additionssalzes davon, zusammen mit wenigstens einem pharmazeutisch
annehmbaren Träger
oder Verdünnungsmittel
umfasst;
die Verwendung einer vorstehenden Verbindung zur Herstellung
eines Medikaments zur Behandlung oder Verhinderung eines Zustandes
oder einer Störung
oder einer Krankheit eines lebenden tierischen Körpers, einschließlich des
Menschen, wobei der Zustand oder die Störung oder die Krankheit auf
die Aktivität
von nikotinischen ACh-Rezeptormodulatoren anspricht;
die Verwendung
einer vorstehenden Verbindung, worin die zu behandelnde Krankheit
Schmerz, eine Krankheit des Zentralnervensystems, eine durch Kontraktion
glatter Muskeln hervorgerufene Krankheit, Neurodegeneration, Entzündung, Missbrauch
chemischer Substanzen oder Entzugssymptome, verursacht durch die
Beendigung der Aufnahme der chemischen Substanz ist; die vorstehende
Verwendung, worin die Krankheit eine Krankheit des Zentralnervensystems
ist, wobei diese Krankheit Alzheimer-Krankheit, Parkinson-Krankheit,
Erinnerungsstörung
oder Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung ist;
die vorstehende
Verwendung, worin die zu behandelnde Krankheit der Missbrauch chemischer
Substanzen oder Entzugssymptome sind, hervorgerufen durch die Beendigung
der Aufnahme der chemischen Substanz, wobei der Missbrauch der chemischen
Substanz Rauchen oder die Verwendung anderer Nikotin enthaltender Produkte
und Entzugssymptome sind, die durch die Beendigung der Verwendung
von Nikotin enthaltenden Produkten hervorgerufen werden;
ein
Verfahren zur Herstellung der vorgenannten Verbindungen, worin A
und B O bedeuten, umfassend den Schritt der Umsetzung einer Verbindung
der Formel
worin n 2 ist, mit einer
Verbindung der Formel
worin R
1,
R
2, R
3 und R
4 wie im Patentanspruch 1 definiert sind.
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Beispiele von pharmazeutisch annehmbaren
Additionssalzen umfassen anorganische und organische Säureadditionssalze,
wie das Hydrochlorid, Hydrobromid, Phosphat, Nitrat, Perchlorat,
Sulfat, Citrat, Lactat, Tartrat, Maleat, Fumarat, Mandelat, Benzoat,
Ascorbat, Cinnamat, Benzolsulfonat, Methansulfonat, Stearat, Succinat,
Glutamat, Glycolat, Toluol-p-sulfonat, Formiat, Malonat, Naphthalin-2-sulfonat,
Salicylat und das Acetat. Solche Salze werden nach im Stand der
Technik bekannten Verfahren gebildet.
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Andere Säuren, wie Oxalsäure, die
selbst nicht pharmazeutisch annehmbar sind, können bei der Herstellung von
Salzen verwendbar sein, die als Zwischenprodukte bei der Herstellung
von Verbindungen der Erfindung und ihrer pharmazeutisch annehmbaren
Säureadditionssalze
verwendbar sind.
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Alkyl bedeutet eine gerade Kette
oder eine verzweigte Kette von eins bis sechs Kohlenstoffatomen, einschließlich Methyl,
Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl, t-Butyl, Pentyl und Hexyl;
Methyl, Ethyl, Propyl und Isopropyl sind bevorzugte Gruppen.
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Ferner können die Verbindungen dieser
Erfindung sowohl in unsolvatisierten als auch in solvatisierten Formen
mit pharmazeutisch annehmbaren Lösungsmitteln,
wie Wasser, Ethanol und Ähnliches,
vorliegen. Im Allgemeinen werden für die Zwecke dieser Erfindung
die solvatisierten Formen als Äquivalent
zu den unsolvatisierten Formen betrachtet.
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Es ist für den Fachmann klar, dass die
Verbindungen der vorliegenden Erfindung einige chirale Zentren enthalten
können,
und dass solche Verbindungen in Form von Isomeren (d. h. Enantiomeren)
vorliegen. Die Erfindung umfasst sämtliche solcher Isomere und
sämtliche
Mischungen davon, einschließlich
racemische Mischungen.
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Racemische Formen können in
die optischen Antipoden durch bekannte Verfahren aufgelöst werden, z.
B. durch Trennen ihrer diastereomerer Salze mit einer optisch aktiven
Säure und
dem Freisetzen der optisch aktiven Aminverbindung durch Behandlung
mit einer Base. Ein anderes Verfahren zum Auftrennen von Racematen
in die optischen Antipoden basiert auf der Chromatographie an einer
optisch aktiven Matrix. Racemische Verbindungen der vorliegenden
Erfindung können
so in ihre optischen Antipoden, z. B. durch fraktionierte Kristallisation
von d- oder l-Salzen (Tartrate, Mandelate oder Camphersulfonate)
aufgetrennt werden. Die Verbindungen der vorliegenden Erfindung
können
auch durch Bildung diastereomerer Amide durch Umsetzen der Verbindungen
der vorliegenden Erfindung mit einer optisch aktiven, aktivierten
Carbonsäure,
wie derjenigen, die von (+)- oder (–)-Phenylalanin, (+)- oder
(–)-Phenylglycin,
(+)- oder (–)-Camphansäure oder
durch Bildung diastereomerer Carbamate durch Umsetzen der Verbindungen
der vorliegenden Erfindung mit einem optisch aktiven Chlorformiat
oder Ähnlichem
aufgetrennt werden.
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Weitere Verfahren zum Auftrennen
der optischen Isomere sind dem Fachmann bekannt. Solche Verfahren
umfassen diejenigen, die von Jaques J., Collet A. & Wilen S. in "Enantiomers, Racemates,
and Resolutions",
John Wiley and Sons, New York (1981) beschrieben sind.
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Optisch aktive Verbindungen können auch
aus optisch aktiven Ausgangsmaterialien hergestellt werden.
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Die Verbindungen der Erfindung können nach
jedem herkömmlichen
Verfahren, das zur Herstellung von analogen Verbindungen verwendbar
ist, und wie nachstehend in den Beispielen beschrieben, hergestellt werden.
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Ausgangsverbindungen für die in
der vorliegenden Patentanmeldung beschriebenen Verfahren sind bekannt
oder können
nach bekannten Verfahren aus im Handel erhältlichen Materialien hergestellt
werden.
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Eine Verbindung der Erfindung kann
in eine andere Verbindung der Erfindung unter Verwendung herkömmlicher
Verfahren umgewandelt werden.
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Die hierin beschriebenen Reaktionsprodukte
werden durch herkömmliche
Maßnahmen
isoliert, wie Extraktion, Kristallisation, Destillation, Chromatografie
und Ähnliches.
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BIOLOGIE
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Nikotinische ACh-Rezeptoren im Hirn
sind pentamere Strukturen, die aus Untereinheiten aufgebaut sind,
die verschieden sind von denjenigen, die in Skelettmuskeln gefunden
werden. Die Existenz von acht α-Untereinheiten
(α2 bis α9) und drei β-Untereinheiten
(β2 bis β4) im Säugerhirn
ist beschrieben worden.
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Der vorherrschende Subtyp mit hoher
Aktivität
für Nikotin
umfasst drei α4- und zwei β2-Untereinheiten.
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Die Affinität von Verbindungen der Erfindung
für nikotinische
ACh-Rezeptoren ist in drei Prüfungen
für die
in vitro-Hemmung der 3H-Epibatidin-Bindung,
der 3H-α-Bungarotoxin-Bindung und der 3H-Cytisin-Bindung, wie nachstehend beschrieben,
untersucht worden:
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In vitro-Hemmung der 3H-Cytisin-Bindung
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Der vorherrschende Subtyp mit hoher
Aktivität
für Nikotin
umfasst α4- und β2-Untereinheiten nACh-Rezeptoren des letzteren
Typs können
selektiv durch den Nikotinagonisten 3H-Cytisin
markiert werden.
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Gewebepräparation: Präparationen
wurden bei 0 bis 4°C
hergestellt, falls nicht anders angegeben. Cerebrale Cortices von
männlichen
Wistar-Ratten (150 bis 250 g) werden 20 s in 15 ml Tris, HCl (50
mM, pH 7,4), enthaltend 120 mM NaCl, 5 mM KCl, 1 mM MgCl2 und 2,5 mM CaCl2,
unter Verwendung eines Ultra-Turrax-Nomogenisators homogenisiert.
Das Homogenat wird 10 min bei 27000 × g zentrifugiert. Der Überstand wird
verworfen, und das Pellet wird in frischem Puffer wieder suspendiert
und ein zweites Mal zentrifugiert. Das Endpellet wird in frischem
Puffer (35 ml pro g Originalgewebe) wieder suspendiert und für Bindungsversuche verwendet.
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Versuch: Aliquote Teile von 500 μl Homogenat
werden zu 25 μl
der Prüflösung und
25 μl 3H-Cytisin (1 nM, Endkonzentration) zugesetzt,
vermischt und bei 2°C
90 min inkubiert. Die nicht spezifische Bindung wird unter Verwendung
von (–)-Nikotin
(100 μM,
Endkonzentration) bestimmt. Nach der Inkubation werden die Proben
mit 5 ml eiskaltem Puffer versetzt und direkt auf Whatman GF/C-Glasfaserfilter
unter Absaugen gegossen und sofort mit 2 × 5 ml eiskaltem Puffer gewaschen.
Die Menge der Radioaktivität
auf den Filtern wird durch herkömmliche
Flüssigkeitsszintillationszählung bestimmt.
Die spezifische Bindung ist die Gesamtbindung minus der nicht spezifischen
Bindung.
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In vitro-Hemmung der 3H-α-Bungarotoxin-Bindung
im Rattenhirn
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α-Bungarotoxin
ist ein aus dem Gift der Elapidae-Schlange Bungarus multicinctus
(Mebs et al., Biochem. Biophys. Res. Commun., 44 (3), 711 (1971))
isoliertes Peptid und hat hohe Affinität für neuronale und neuromuskuläre nikotinische
Rezeptoren, wo es als wirksamer Antagonist wirkt. 3H-α-Bungarotoxin
bindet an eine einzige Stelle im Rattenhirn mit einem spezifischen
Verteilungsmuster im Rattenhirn (Clarke et al., J. Neurosci. 5,
1307–1315
(1985)).
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3H-α-Bungarotoxin
markiert nAChR, gebildet durch die α7-Untereinheit-Isoform,
die im Hirn gefunden wird, und die α1-Isoform
in der neuromuskulären
Verbindung (Changeaux, Fidia Res. Found. Neurosci. Found. Lect.
4, 21–168
(1990)). Funktionell hat das in Oocyten exprimierte α7-Homooligomer
eine Calciumpermeabilität
größer als
neuromuskuläre
Rezeptoren und in einigen Fällen
größer als
NMDA-Kanäle
(Seguela et al., J. Neurosci. 13, 596–604 (1993)).
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Gewebegrägaration: Präparationen
werden bei 0 bis 4°C
durchgeführt,
falls nicht anders angegeben. Cerebrale Cortices von männlichen
Wistar-Ratten (150 bis 250 g) werden 10 s in 15 ml 20 mM Hepes-Puffer, enthaltend
118 mM NaCl, 4,8 mM KCl, 1,2 mM MgSO4 und
2,5 mM CaCl2 (pH 7,5), unter Verwendung
eines Ultra-Turrax-Homogenisators homogenisiert. Die Gewebesuspension
wird 10 min bei 27000 × g
zentrifugiert. Der Überstand
wird verworfen, und das Pellet wird zweimal durch Zentrifugation
für 10
min bei 27000 × g
in 20 ml frischem Puffer gewaschen, und das Endpellet wird in frischem
Puffer, enthaltend 0,01% BSA (35 ml pro g Originalgewebe), wieder
suspendiert und für
Bindungsversuche verwendet.
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Versuch: Aliquote Teile von 500 μl Homogenat
werden zu 25 μl
Prüflösung und
25 μl 3N-α-Bungarotoxin
2 nM, Endkonzentration) zugesetzt, vermischt und 2 h bei 37°C inkubiert.
Die nicht spezifische Bindung wird unter Verwendung von (–)-Nikotin
(1 mM, Endkonzentration) bestimmt. Nach der Inkubation werden die Proben
mit 5 ml eiskaltem Hepes-Puffer, enthaltend 0,05% PEI, versetzt
und direkt auf Whatman GF/C-Glasfaserfilter (vorgetränkt für wenigstens
6 h in 0,1% PEI) unter Absaugen gegossen und sofort mit 2 × 5 ml eiskaltem
Puffer gewaschen. Die Menge der Radioaktivität auf den Filtern wird durch
herkömmliche
Flüssigkeitsszintillationszählung bestimmt.
Die spezifische Bindung ist die Gesamtbindung minus der nicht spezifischen Bindung.
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In vitro-Hemmung der 3H-Epibatidin-Bindung
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Epibatidin ist ein Alkaloid, das
zuerst aus der Haut des ecuadorianischen Frosches Epipedobates tricolor
isoliert wurde und von dem festgestellt wurde, dass es sehr hohe
Aktivität
für neuronale
nikotinische Rezeptoren hat, wo es als wirksamer Agonist wirkt. 3H-Epibatidin bindet an zwei Stellen im Rattenhirn,
von denen beide pharmakologische Profile übereinstimmend mit neuronalen
nikotinischen Rezeptoren und eine ähnliche regionale Verteilung
im Hirn haben (Hougling et al., Mol. Pharmacol. 48, 280–287 (1995)).
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Die Bindungsstelle mit hoher Affinität für 3H-Epibatidin bindet höchstwahrscheinlich an den α4β2-Subtyp
von nikotinischen Rezeptoren. Die Identität der Stelle mit niedriger
Aktivität
ist noch unbekannt; sie kann einen zweiten nikotinischen Rezeptor
oder eine zweite Stelle in dem gleichen Rezeptor darstellen. Die
Unfähigkeit
von α-Bungarotoxin,
in Konkurrenz mit 3H-Epibatidin-Bindungsstellen
zu treten, zeigt an, dass keine der gemessenen Stellen den α7-Untereinheiten
umfassenden nikotinischen Rezeptor wiedergibt.
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Gewebeprägaration: Präparationen
werden bei 0 bis 4°C
durchgeführt,
falls nicht anders angegeben. Das Vorderhirn (= Kleinhirn) einer
männlichen
Wistar-Ratte (150–250
g) wird 10–20
s in 20 ml Tris, HCl (50 mM, pH 7,4) unter Verwendung eines Ultra-Turrax-Homogenisators homogenisiert.
Die Gewebesuspension wird 10 min bei 27000 × g zentrifugiert. Der Überstand
wird verworfen, und das Pellet wird dreimal durch Zentrifugation
für 10
min bei 27000 × g
in 20 ml frischem Puffer gewaschen, und das Endpellet wird wieder
in frischem Puffer (400 ml pro g Originalgewebe) suspendiert und
für Bindungsversuche
verwendet.
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Versuch: Aliquote Teile von 2,0 ml
Homogenat werden zu 0,100 ml Prüflösung und
0,100 ml 3H-Epibatidin (0,3 nM, Endkonzentration)
zugesetzt, vermischt und 60 min bei Raumtemperatur inkubiert. Die
nicht spezifische Bindung wird unter Verwendung von (–)-Nikotin
(30 μM,
Endkonzentration) bestimmt. Nach der Inkubation werden die Proben
direkt auf Whatman GF/C-Glasfaserfilter (für wenigstens 20 min vorgetränkt in 0,1% PEI)
unter Absaugen gegossen und sofort mit 2 × 5 ml eiskaltem Puffer gewaschen.
Die Menge der Radioaktivität
auf den Filtern wird durch herkömmliche
Flüssigkeitsszintillationszählung bestimmt.
Die spezifische Bindung ist die Gesamtbindung minus der nicht spezifischen
Bindung.
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Die Ergebnisse sind als IC50-Werte angegeben, die Konzentration (μM), welche
die Bindung des radioaktiven Liganden um 50% hemmt.
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Die Nummern der Verbindungen beziehen
sich auf die Beispiele.
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Pharmazeutische
Zusammensetzungen
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In einem anderen Aspekt stellt die
Erfindung pharmazeutische Zusammensetzungen bereit, die eine therapeutisch
wirksame Menge der chemischen Verbindung der Erfindung umfassen.
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Obwohl eine chemische Verbindung
der Erfindung zur Verwendung in der Therapie in Form einer Rohchemikalie
verabreicht werden kann, ist es bevorzugt, den aktiven Wirkstoff,
optional in Form eines physiologisch annehmbaren Salzes, in einer
pharmazeutischen Zusammensetzung zusammen mit einem oder mehreren
Adjuvanzien, Arzneimittelträgern,
Trägern
und/oder Verdünnungsmitteln
einzuführen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform
stellt die Erfindung pharmazeutische Zusammensetzungen bereit, welche
die chemische Verbindung der Erfindung oder ein pharmazeutisch annehmbares
Salz oder Derivat davon zusammen mit einem oder mehreren pharmazeutisch
annehmbaren Trägern
hierfür
und optional anderen therapeutischen und/oder prophylaktischen Bestandteilen
enthalten. Der bzw. die Träger
müssen "annehmbar" in dem Sinn sein,
dass sie mit den anderen Bestandteilen der Formulierung verträglich und
für ihren Empfänger nicht
schädlich
sind.
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Pharmazeutische Zusammensetzungen
der Erfindung können
solche sein, die für
orale, rektale, nasale, topische (einschließlich buccale und sublinguale),
transdermale, vaginale oder parenterale (einschließlich intramuskuläre, subkutane,
und intravenöse)
Verabreichung geeignet sind oder in einer geeigneten Form für die Verabreichung
durch Inhalation oder Insufflation vorliegen.
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Die chemische Verbindung der Erfindung,
zusammen mit einem herkömmlichen
Adjuvans, Träger oder
Verdünnungsmittel,
kann somit in Form von pharmazeutischen Zusammensetzungen und Einheitsdosierungen
davon gebracht werden, und in solchen Formen als Feststoffe, wie
Tabletten oder gefüllte
Kapseln, oder Flüssigkeiten,
wie Lösungen,
Suspensionen, Emulsionen, Elixiere oder mit diesen gefüllte Kapseln,
sämtliche
für die
orale Verwendung, in Form von Suppositorien für die rektale Verabreichung
oder sterilen, in Form von sterilen, injizierbaren Lösungen für die parenterale
(einschließlich subkutane)
Verwendung. Solche pharmazeutischen Zusammensetzungen und Einheitsdosierformen
davon können
herkömmliche
Bestandteile in herkömmlichen
Anteilen, mit oder ohne zusätzliche
aktive Verbindungen oder Prinzipien, enthalten, und solche Einheitsdosierformen
können
jede geeignete wirksame Menge des aktiven Bestandteils enthalten,
welche dem beabsichtigten anzuwendenden täglichen Dosierungsbereich entspricht.
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Die chemische Verbindung der vorliegenden
Erfindung kann in einer großen
Vielzahl von oralen und parenteralen Dosierformen verabreicht werden.
Es ist dem Fachmann klar, dass die folgenden Dosierformen als aktive
Komponente entweder eine chemische Verbindung der Erfindung oder
ein pharmazeutisch annehmbares Salz einer chemischen Verbindung
der Erfindung enthalten können.
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Zur Herstellung pharmazeutischer
Zusammensetzungen aus einer chemischen Verbindung der vorliegenden
Erfindung können
pharmazeutisch annehmbare Träger
entweder fest oder flüssig
sein. Präparationen in
fester Form umfassen Pulver, Tabletten, Pillen, Kapseln, Kachets,
Suppositorien und dispergierbare Körnchen. Ein fester Träger kann
eine oder mehrere Substanzen sein, die auch als Verdünnungsmittel,
Aromatisierungsmittel, Löslichmacher,
Gleitmittel, Suspendiermittel, Bindemittel, Konservierungsmittel,
Tablettensprengmittel oder als ein Einkapselungsmaterial wirken
können.
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In Pulvern ist der Träger ein
fein verteilter Feststoff, welcher in einer Mischung mit der fein
verteilten aktiven Komponente vorliegt.
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In Tabletten ist die aktive Komponente
mit dem Träger
vermischt, welcher die notwendige Bindungskapazität in geeigneten
Anteilen hat, und in die gewünschte
Form und Größe verpresst.
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Die Pulver und Tabletten enthalten
vorzugsweise fünf
oder zehn bis etwa siebzig Prozent der aktiven Verbindung. Geeignete
Träger
sind Magnesiumcarbonat, Magnesiumstearat, Talkum, Zucker, Lactose,
Pektin, Dextrin, Stärke,
Gelatine, Tragant, Methylcellulose, Natriumcarboxymethylcellulose,
ein niedrig schmelzendes Wachs, Kakaobutter und Ähnliches. Der Ausdruck "Präparation" soll die Formulierung
der aktiven Verbindung mit Einkapselungsmaterial als Träger umfassen,
die eine Kapsel bereitstellt, in welcher die aktive Komponente, mit
oder ohne Träger,
von einem Träger
umgeben ist, der so in Verbindung mit ihr steht. In ähnlicher
Weise sind Kachets und Pastillen umfasst. Tabletten, Pulver, Kapseln,
Pillen, Kachets und Pastillen können
als feste Formen verwendet werden, die für die orale Verabreichung geeignet
sind.
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Zur Herstellung von Suppositorien
wird ein niedrig schmelzendes Wachs, wie eine Mischung von Fettsäureglyceriden
oder Kakaobutter, zuerst geschmolzen, und die aktive Komponente
wird darin, z. B. durch Rühren,
homogen dispergiert. Die geschmolzene, homogene Mischung wird dann
in Formen von geeigneter Größe gegossen,
abkühlen
und dadurch fest werden gelassen.
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Für
die vaginale Verabreichung geeignete Zusammensetzungen können als
Pessare, Tampons, Cremes, Gele, Pasten, Schäume oder Sprays vorliegen,
die zusätzlich
zu dem aktiven Bestandteil solche Träger enthalten, wie sie im Stand
der Technik als geeignet bekannt sind.
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Präparationen in flüssiger Form
umfassen Lösungen,
Suspensionen und Emulsionen, z. B. Wasser oder Wasser-Propylenglycol-Lösungen.
Flüssige
Präparationen
zur parenteralen Injektion können
z. B. als Lösungen
in wässriger
Polyethylenglycol-Lösung
formuliert werden.
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Die chemische Verbindung gemäß der vorliegenden
Erfindung kann somit für
die parenterale Verabreichung (z. B. durch Injektion, z. B. Bolus-Injektion
oder kontinuierliche Infusion) formuliert werden, und sie kann in
Einheitsdosisform in Ampullen, vorgefüllten Spritzen, kleinvolumigen
Infusionsbehältern
oder Mehrfachdosisbehältern
mit einem zugesetzten Konservierungsmittel vorliegen. Die Zusammensetzungen
können solche
Formen haben, wie Suspensionen, Lösungen oder Emulsionen in öligen oder
wässrigen
Vehikeln, und sie können
Formulierungsmittel enthalten, wie Suspendier-, Stabilisierund/oder
Dispergiermittel. Alternativ kann der aktive Wirkstoff in Pulverform
vorliegen, erhalten durch aseptische Isolierung eines sterilen Feststoffs oder
durch Gefriertrocknung aus einer Lösung zur Wiederherstellung
mit einem geeigneten Vehikel, z. B. sterilem, pyrogenfreiem Wasser,
vor der Verwendung.
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Wässrige
Lösungen,
die für
die orale Verwendung geeignet sind, können durch Auflösen der
aktiven Komponente in Wasser und Zugabe von geeigneten Färbemitteln,
Aromastoffen, Stabilisier- und Verdünnungsmitteln, wie erwünscht, hergestellt
werden.
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Wässrige
Suspensionen, die für
die orale Verwendung geeignet sind, können durch Dispergieren der fein
verteilten aktiven Komponente in Wasser mit viskosem Material, wie
natürlichen
oder synthetischen Gummen, Harzen, Methylcellulose, Natriumcarboxymethylcellulose
oder anderen bekannten Suspendiermitteln, hergestellt werden.
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Ebenfalls umfasst sind Präparationen
in fester Form, die kurz vor der Verwendung in Präparationen
in flüssiger
Form für
die orale Verabreichung umgewandelt werden sollen. Solche flüssigen Formen
umfassen Lösungen,
Suspensionen und Emulsionen. Diese Präparationen können zusätzlich zu
der aktiven Komponente Färbemittel,
Aromastoffe, Stabilisatoren, Puffer, künstliche und natürliche Süßstoffe,
Dispergiermittel, Verdickungsmittel, Löslichmacher und Ähnliches
enthalten.
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Für
die topische Verabreichung auf die Epidermis kann die chemische
Verbindung gemäß der Erfindung
als Salben, Cremes oder Lotionen oder als ein transdermales Kissen
formuliert werden. Salben und Cremes können z. B. mit einer wässrigen
oder öligen
Grundlage unter Zugabe von geeigneten Verdickungs- und/oder Geliermitteln
formuliert werden. Lotionen können
mit einer wässrigen
oder öligen
Grundlage formuliert werden und enthalten im Allgemeinen auch eines
oder mehrere Emulgiermittel, Stabilisatoren, Dispergiermittel, Suspendiermittel,
Verdickungsmittel oder Färbemittel.
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Für
die topische Verabreichung im Mund geeignete Formulierungen umfassen
Pastillen, die das aktive Mittel in einer aromatisierten Grundlage
enthalten, gewöhnlich
Sucrose und Akaziengummi oder Tragant; Pastillen, die den aktiven
Bestandteil in einer inerten Grundlage enthalten, wie Gelatine und
Glycerin oder Sucrose und Akaziengummi; und Mundspülungen,
die den aktiven Bestandteil in einem geeigneten flüssigen Träger enthalten.
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Lösungen
oder Suspensionen werden direkt in der Nasenhöhle durch herkömmliche
Maßnahmen
angewendet, z. B. mit einer Tropfeinrichtung, einer Pipette oder
einem Spray. Die Formulierungen können in Form von Einzeldosen
oder Mehrfachdosen vor liegen. Im letzteren Fall einer Tropfeinrichtung
oder einer Pipette kann dies durch den Patienten durch Verabreichen
eines geeigneten, vorbestimmten Volumens der Lösung oder Suspension erreicht
werden. Im Falle eines Sprays kann dies z. B. mittels einer Vernebelungs-Sprühdosierpumpe
erreicht werden.
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Eine Verabreichung an den Atmungstrakt
kann auch mittels einer Aerosol-Formulierung erreicht werden, in
welcher der aktive Bestandteil in einer mit Druck beaufschlagten
Packung mit einem geeigneten Treibmittel, wie Chlorfluorkohlenstoff
(CFC), z. B Dichlordifluormethan, Trichlorfluormethan oder Dichlortetrafluorethan,
Kohlendioxid oder ein anderes geeignetes Gas, vorgesehen ist. Das
Aerosol kann in geeigneter Weise auch ein oberflächenaktives Mittel, wie Lecithin,
enthalten. Die Dosis des Wirkstoffs kann geregelt werden, indem
ein Dosierventil vorgesehen ist.
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Alternativ können die aktiven Bestandteile
in der Form eines trockenen Pulvers, z. B. einer Pulvermischung
der Verbindung in einer geeigneten Pulvergrundlage, wie Lactose,
Stärke,
Stärkederivate,
wie Hydroxypropylmethylcellulose, und Polyvinylpyrrolidon (PVP),
vorgesehen sein. Der Pulverträger
bildet in geeigneter Weise ein Gel in der Nasenhöhle. Die Pulverzusammensetzung
kann in einer Einheitsdosisform vorliegen, z. B. in Kapseln oder
Hülsen
von z. B. Gelatine, oder Blister-Packungen, aus welchen das Pulver
mittels eines Inhalators verabreicht werden kann.
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In Zusammensetzungen, deren Verabreichung
an den Atmungstrakt beabsichtigt ist, einschließlich intranasale Zusammensetzungen,
wird die Verbindung allgemein eine kleine Teilchengröße, z. B.
in der Größenordnung
von 5 Mikron oder weniger, haben. Eine solche Teilchengröße kann
durch im Stand der Technik bekannte Maßnahmen erhalten werden, z.
B. durch Mikronisieren.
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Wenn es erwünscht ist, können Zusammensetzungen
verwendet werden, die so angepasst sind, dass sie eine verzögerte Freisetzung
des aktiven Wirkstoffs ergeben.
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Die pharmazeutischen Präparationen
sind vorzugsweise Einheitsdosierformen. In einer solchen Form ist
die Präparation
in Einheitsdosen unterteilt, die geeignete Mengen der aktiven Komponente
enthalten. Die Einheitsdosierform kann eine verpackte Präparation
sein, wobei die Packung getrennte Mengen der Präparation enthält, wie
verpackte Tab letten, Kapseln und Pulver in Vialen oder Ampullen.
Die Einheitsdosierform kann auch selbst eine Kapsel, eine Tablette,
ein Kachet oder eine Pastille sein, oder sie kann eine geeignete
Anzahl von sämtlichen
von diesen in verpackter Form sein.
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Tabletten oder Kapseln für die orale
Verabreichung und Flüssigkeiten
für die
intravenöse
Verabreichung und die kontinuierliche Infusion sind bevorzugte Zusammensetzungen.
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Die verabreichte Dosis muss natürlich sorgfältig sowohl
auf das Alter, das Gewicht und den Zustand des zu behandelnden Individuums
als auch auf den Verabreichungsweg, die Dosierungsform und die Einnahmevorschrift
und auf das erwünschte
Ergebnis eingestellt werden. Derzeit wird jedoch davon ausgegangen, dass
pharmazeutische Zusammensetzungen, die etwa 0,1 bis etwa 500 mg
des aktiven Bestandteils pro Einzeldosis, vorzugsweise etwa 1 bis
etwa 100 mg, am bevorzugtesten etwa 1 bis etwa 10 mg, enthalten,
für therapeutische
Behandlungen geeignet sind.
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Ein zufriedenstellendes Ergebnis
kann in bestimmten Fällen
mit einer Dosierung so niedrig wie 0,005 mg/kg i. v. und 0,01 mg/kg
p. o. erhalten werden. Die obere Grenze des Dosierungsbereiches
beträgt
etwa 10 mg/kg i. v. und 100 mg/kg p. o. Bevorzugte Bereiche betragen
etwa 0,001 bis etwa 1 mg/kg i. v. und etwa 0,1 bis etwa 10 mg/kg
p. o.
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Die folgenden Beispiele erläutern die
Erfindung weiter, sie dürfen
aber nicht als beschränkend
ausgelegt werden.
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BEISPIELE
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Verfahren A
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1a: Spiro[benzo-1,3-dioxolan-2,3'-chinuclidin]
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Eine Mischung von 3-Chinuclidinon-Hydrochlorid
(5,0 g, 30,90 mmol) und Brenzcatechin (17,3 g, 154,6 mmol) wurde
unter Stickstoff 15 h bei 200°C
gerührt.
Natriumhydroxid (1 M, 100 ml) und Diethylether (100 ml) wurden zugesetzt,
und die Phasen wurden getrennt. Die Etherphase wurde mit Natriumhydroxid
(1 M, 100 ml) gewaschen. Das Rohprodukt (0,40 g) wurde durch Chromatografie
auf Silicagel unter Verwendung von Methanol und Dichlormethan (1
: 9) als Lösungsmittel
gereinigt. Ausbeute 0,25 g, 3,7%, Fp. 123–125°C.
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2a: (±)-6-Methylspiro[benzo-1-3-dioxolan-2,3'-chinuclidin]
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Hergestellt gemäß Verfahren A. Fp. 173–175°C.
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3a: (±)-6-t-Butylspiro[benzo-1,3-dioxolan-2,3'-chinuclidin]
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Hergestellt gemäß Verfahren A. Fp. 184–186°C.