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Gebiet der
Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf die Vorbeugung und Behandlung zerebraler
Insuffizienz, was die Verstärkung
von Rezeptorfunktionen in Synapsen in Gehirnnetzwerken, die für Verhaltensweisen
höherer
Ordnung verantwortlich sind, umfasst. Diese Gehirnnetzwerke sind
an kognitiven Fähigkeiten
beteiligt, die bei einer Beeinträchtigung
des Gedächtnisses
betroffen sind, wie sie bei einer Vielzahl von Demenzen und bei
Imbalanzen der neuronalen Aktivität zwischen verschiedenen Gehirnregionen,
wie es bei Erkrankungen wie Schizophrenie angenommen wird, beobachtet
wird. In einem speziellen Aspekt, bezieht sich die Erfindung auf
Verbindungen, die zur Behandlung solcher Zustände nützlich sind, und auf Methoden
zur Verwendung dieser Verbindungen für solche Behandlung.
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Hintergrund
der Erfindung
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Die
Ausschüttung
von Glutamat in Synapsen an vielen Orten im Säugervorderhirn stimuliert zwei
Klassen von postsynaptischen Rezeptoren. Diese Klassen werden gewöhnlich als
AMPA/Quisqualat- und N-Methyl-D-asparaginsäure(NMDA)-Rezeptoren bezeichnet.
AMPA/Quisqualat-Rezeptoren vermitteln einen spannungsunabhängigen schnellen
exzitatorischen postsynaptischen Strom (der schnelle EPSC), während NMDA-Rezeptoren
einen spannungsabhängigen
langsamen exzitatorischen Strom erzeugen. Untersuchungen, die an
Hippocampus- oder Cortex-Schnitten durchgeführt wurden, zeigen an, dass
der AMPA-Rezeptorvermittelte schnelle EPSC gewöhnlich bei weitem die dominante
Komponente in den meisten glutamatergen Synapsen ist.
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AMPA-Rezeptoren
sind nicht gleichmäßig im Gehirn
verteilt, sondern sind im großen
und ganzen eher auf das Telencephalon und Cerebellum beschränkt. Wie
von Monaghan et al. in Brain Research 324: 160–164 (1984) berichtet, finden
sich diese Rezeptoren in hohen Konzentrationen in den Oberflächenschichten
des Neocortex, in jeder der hauptsynaptischen Zonen des Hippocampus
und in dem Striärkomplex.
Untersuchungen an Tieren und Menschen deuten darauf hin, dass diese
Strukturen komplexe wahrnehmungs-motorische Prozesse steuern und
die Substrate für
Verhaltensweisen höherer
Ordnung bereitstellen. Daher vermitteln AMPA-Rezeptoren die Übertragung
in den Gehirnnetzwerken, die für
eine Vielzahl kognitiver Aktivitäten
verantwortlich sind.
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Aus
diesen Gründen
könnten
Arzneimittel, die die Funktion von AMPA-Rezeptoren verstärken, bedeutende
Vorteile für
die intellektuelle Leistung besitzen. Solche Arzneimittel sollten
auch die Gedächtniscodierung
fördern.
Experimentelle Untersuchungen, wie die, von denen Arai und Lynch,
Brain Research 598: 173–184
(1992) berichten, zeigen an, dass eine Vergrößerung der Größe von AMPA-Rezeptor-vermittelte(r/n) synaptische(r/n)
Antwort(en) die Induktion von Langzeitverstärkung (LTP) verstärkt. LTP
ist ein stabiles Wachsen der Stärke
der synaptischen Kontakte, das auf wiederholte physiologische Aktivität einer
Art, von der bekannt ist, dass sie im Gehirn während des Lernens stattfindet,
folgt.
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Verbindungen,
die die Funktion der AMPA-Form von Glutamat-Rezeptoren verstärken, fördern die Induktion von LTP
und den Erwerb von erlernten Aufgaben, wie sie anhand einer Zahl
von Paradigmen gemessen wurden. Siehe zum Beispiel Granger et al.,
Synapse 15: 326–329
(1993); Staubli et al., PNAS 91: 777–781 (1994); Arai et al., Brain
Res. 638: 343–346
(1994); Staubli et al., PNAS 91: 11158–11162 (1994); Shors et al., Neurosci.
Let. 186: 153–156
(1995); Larson et al., J. Neurosci. 15: 8023–8030 (1995); Granger et al.,
Synapse 22: 332–337
(1996); Arai et al., JPET 278: 627–638 (1996); Lynch et al.,
Internat. Clin. Psychopharm. 11: 13–19 (1996); und Lynch und Rogers,
PCT Veröffentlichungsnr.
No. WO 94/02475. Es gibt eine beträchtliche Menge an Beweismaterial,
die zeigt, das LTP das Gedächtnissubstrat
ist. Zum Beispiel greifen Verbindungen, die die LTP blockieren,
in die Gedächtnisbildung
bei Tieren ein und bestimmte Arzneimittel, die das Lernen bei Menschen
stören,
antagonisieren die Stabilisierung der LTP, wie von del Cerro und
Lynch, Neuroscience 49: 1–6 (1992)
berichtet wird.
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Ein
möglicher
Prototyp einer Verbindung, die selektiv den AMPA-Rezeptor fördert, wurde
von Ito et al., J. Physiol. 424: 533–543 (1990) beschrieben. Diese
Autoren ermittelten, dass das nootropische Arzneimittel Aniracetam
(N-Anisoyl-2-pyrrolidinon)
von Gehirn-AMPA-Rezeptoren, die in Xenopus-Oocyten exprimiert werden, vermittelte
Ströme
vergrößert, ohne
die Antworten von γ-Aminobuttersäure (GABA)-,
Kaininsäure
(KA)-, oder NMDA-Rezeptoren zu beeinflussen. Eine Infusion von Aniracetam
in Hippocampus-Schnitte zeigte auch eine Vergrößerung der Größe von schnellen
synaptischen Potentialen, ohne die Ruhemembran-Eigenschaften zu
verändern.
Es ist mittlerweile bestätigt
worden, dass Aniracetam die synaptischen Antworten an mehreren Orten
im Hippocampus verstärkt
und dass es auf NMDA-Rezeptor-vermittelte Potentiale keine Wirkung
hat. Siehe zum Beispiel Staubli et al., Psychobiology 18: 377–381 (1990)
und Xiao et al., Hippocampus 1: 373–380 (1991).
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Es
wurde ermittelt, dass Aniracetam ein schnelles Anfluten und Abfluten
besitzt und wiederholt ohne offensichtliche andauernde Wirkungen
appliziert werden kann, was erwünschte
Merkmale für
verhaltensrelevante Arzneimittel sind. Aniracetam weist jedoch mehrere
Nachteile auf. Es ist unwahrscheinlich, dass die periphere Verabreichung
von Aniracetam Gehirnrezeptoren beeinflusst. Das Arzneimittel wirkt
nur bei hohen Konzentrationen (ungefähr 1,0 mM) und nach einer peripheren
Verabreichung bei Menschen werden etwa 80% des Arz neimittels zu
Anisoyl-GABA umgewandelt (Guenzi und Zanetti, J. Chromatogr. 530:
397–406 (1990)).
Es wurde ermittelt, das der Metabolit Anisoyl-GABA eine geringere
Aktivität
als Aniracetam besitzt.
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Eine
Klasse von den AMPA-Rezeptor verstärkenden Verbindungen, die nicht
die geringe Wirksamkeit und innewohnenden Instabilitätseigenschaften
von Aniracetam aufweist, ist beschrieben worden (Lynch und Rogers,
PCT-Veröffentlichung
Nr. WO 94/02475). Diese Verbindungen, die als "AMPAKINES"TM bezeichnet werden,
sind substituierte Benzamide, die zum Beispiel 1-(1,3-Benzodioxol-5-ylcarbonyl)piperidin
umfassen. Sie sind chemisch stabiler als Aniracetam und zeigen eine
verbesserte biologische Verfügbarkeit,
wie anhand von Experimenten, die mit Positron Emission Tomography
(PET) durchgeführt
wurden, geurteilt wird (siehe zum Beispiel Staubli et al., in PNAS
91: 11158–11162
(1994)).
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Bei
einer anderen Klasse von Ampakinen – Benzoxazinen – wurde
vor kurzem entdeckt, dass sie eine sehr hohe Aktivität in in-vitro-
und in in-vivo-Modellen zur Bestimmung der Wahrscheinlichkeit, eine
Wahrnehmungsverstärkung
zu erzeugen, besitzen, wie es in der PCT Veröffentlichung Nr. WO 97/36907, "Benzoxazines for
Enhancing Synaptic Response" von
Rogers und Lynch beschrieben ist. Einige, aber nicht alle, dieser Verbindungen
zeigen in einem Rattemodell für
die Menschen-Krankheit Schizophrenie Aktivität (Larson et al., Brain Res.
728: 353–356
(1996)).
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Es
wurde ermittelt, dass bestimmte substituierte Benzofurazan- und
Benzothiadiazol-Verbindungen signifikant und überraschend stärker wirksam
in dem Tiermodell von Schizophrenie sind als die zuvor berichteten
Verbindungen und auch zur Wahrnehmungsverstärkung wirksam sind. Diese Verbindungen
werden hier offenbart.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung umfasst in einem Aspekt Verbindungen, wie
sie in Sektion II der folgenden detaillierten Beschreibung dargestellt
und beschrieben sind. Die Verbindungen sind zur Vergrößerung von
AMPA-Rezeptor-vermittelten Antworten wirksam und sind daher für eine Vielzahl
von Zwecken nützlich.
Diese umfassen die Förderung
des Erlernens von Verhaltensweisen, die von AMPA-Rezeptoren abhängig sind,
die Behandlung von Zuständen,
bei denen AMPA-Rezeptoren oder Synapsen, die diese Rezeptoren verwenden,
in ihrer Zahl oder Wirksamkeit verringert sind und die Verstärkung exzitatorischer
synaptischer Aktivität,
um eine Imbalanz zwischen Gehirnsubregionen wiederherzustellen.
Dadurch stellt die Erfindung eine Methode zur Behandlung eines Säugersubjekts,
das an einem hypoglutamatergen Zustand oder an einem Mangel der
Zahl oder der Stärke
der exzitatorischen Synapsen oder der Zahl der AMPA-Rezeptoren leidet,
so dass das Gedächtnis
oder andere kognitive Funktionen beeinträchtigt sind, bereit. Solche
Zustände
können
auch kortikale/striäre
Imbalanzen auslösen,
die zu Schizophrenie oder schizophreniformem Verhalten führen.
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Entsprechend
der Methode wird das Subjekt mit einer wirksamen Menge einer Verbindung,
wie in der folgenden Sektion II der detaillierten Beschreibung dargestellt
und beschrieben, in einem pharmazeutisch akzeptablen Träger behandelt.
Wie im Folgenden dargestellt wird, sind die Verbindungen gegenüber den
zuvor beschriebenen Verbindungen bedeutend stärker wirksam in ihrer Vergrößerung der
AMPA-Rezeptor-Funktion in Hippocampus-Schnitten von Ratten, in Tiermodellen
von Schizophrenie und Depression, und in ihrer kognitiven Leistungsverstärkung, wie
die Leistung in einem achtarmigen Radiallabyrinth.
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Diese
und andere Aufgaben und Merkmale der Erfindung werden in größerem Umfang
offensichtlich werden, wenn die folgende detaillierte Beschreibung
der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Abbildungen gelesen
wird.
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Kurze Beschreibung
der Abbildungen
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1 zeigt eine Methode, eine Vergleichsverbindung
herzustellen;
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Die 2A–2D zeigen Methoden, tetracyclische Vergleichsverbindungen
herzustellen; und
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3 zeigt eine Auswahl von Vergleichsverbindungen,
die zur Ausübung
der Methode der Erfindung nützlich
sind.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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I. Definitionen
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Die
folgenden Begriffe besitzen die folgenden Bedeutungen, es sei denn,
es ist anderweitig angegeben.
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"Alkyl" bezeichnet einen
vollständig
gesättigten
einwertigten Rest, der Kohlenstoff und Wasserstoff enthält und der
cyclisch, verzweigt oder eine gerade Kette sein kann. Beispiele
von Alkylgruppen sind Methyl, Ethyl, n-Butyl, n-Heptyl, Isopropyl,
2-Methylpropyl, Cyclopropyl, Cyclopropylmethyl, Cyclobutyl, Cyclopentyl, Cyclopentylethyl
und Cyclohexyl.
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"Aryl" bezeichnet einen
substituierten oder nichtsubstituierten einwertigen aromatischen
Rest, der einen einzigen Ring (z. B. Benzol) oder mehrere kondensierte
Ringe (z. B. Naphthyl) besitzt. Andere Beispiele umfassen heterocyclische
aromatische Ringsysteme, die ein oder mehrere Stickstoff-, Sauerstoff-
oder Schwefelatome in dem Ring aufweisen, wie Imidazol, Furyl, Pyrrol,
Pyridyl und Indol.
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Der
Begriff "wirksame
Menge" bezeichnet
die Menge einer ausgewählten
Verbindung der Formel I, die nötig
ist, um die glutamaterge synaptische Antwort durch Vergrößerung der
AMPA-Rezeptoraktivität
zu vergrößern. Die
genaue erforderliche Menge verändert
sich in Abhängigkeit
von der speziell ausgewählten
Verbindung, dem Alter und Gewicht des Subjekts, dem Verabreichungsweg
usw., kann jedoch leicht in Routineexperimenten bestimmt werden.
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Der
Begriff "pharmazeutisch
akzeptabler Träger" bezeichnet einen
Träger
oder ein Streckmittel, der nicht inakzeptabel toxisch für das Subjekt,
dem er verabreicht wird, ist. Pharmazeutisch akzeptable Streckmittel
werden ausführlich
von E. W. Martin in "Remington's Pharmaceutical
Sciences" beschrieben.
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II. Den AMPA-Rezeptor
verstärkende
Verbindungen
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Die
vorliegende Erfindung richtet sich in einem Aspekt auf Verbindungen,
die den AMPA-Rezeptor verstärkende
Eigenschaften besitzen. Diese sind Verbindungen, die die folgende
Struktur I besitzen:
worin:
R
1 Sauerstoff
oder Schwefel bedeutet
R
2 und R
3 unabhängig
voneinander aus der aus -N=, -CR= und -CX= bestehenden Gruppe ausgewählt sind;
M
= N- oder =CR
4- bedeutet, wobei R
4 und R
8 unabhängig voneinander
R bedeuten oder zusammen eine einzige verbindende Einheit, die M
mit dem Ringeckpunkt 2' verbindet,
bilden, wobei die verbindende Einheit aus der aus einer Einfachbindung,
-CRR'-, -CR=CR'-, -C(O)-, -O-, -S(O)
y-, -NR- und -N= bestehenden Gruppe ausgewählt ist;
und wobei mindestens eine Gruppe von R
2,
R
3 und M -N= ist, und
R
5 und
R
7 unabhängig
voneinander aus der aus -(CRR')
n-, -C(O)-, -CR=CR'-, -CR=CX-, -CRX-, -CXX'-, -S- und -O- bestehenden
Gruppe ausgewählt
sind; und
R
6 aus der aus -(CRR')
m-,
-C(O)-, -CR=CR'-,
-CRX-, -CXX'-, -S-
und -O- bestehenden Gruppe ausgewählt ist;
wobei
X
und X' unabhängig voneinander
aus -Br, -Cl, -F, -CN, -NO
2, -OR, -SR, -NRR', -C(O)R, -CO
2R oder -CONRR' ausgewählt sind, wobei zwei Gruppen
R oder R' an einer
individuellen Gruppe X oder an getrennten Gruppen X zusammen einen
Ring bilden können;
R
und R' unabhängig voneinander
ausgewählt
sind aus (i) Wasserstoff, (ii) verzweigtem oder nicht verzweigtem
C
1-C
7-Alkyl oder
C
3-C
6-Cycloalkyl,
die unsubstituiert sein können
oder mit einer oder mehreren Funktionalitäten substituiert sein können, die
aus Halogen, Nitro, Alkoxy, Hydroxy, Alkylthio, Amino, Keto, Aldehyd,
Carbonsäure,
Carbonsäureester
oder Carbonsäureamid
ausgewählt
sind, und wobei zwei derartige Alkylgruppen an einem einzigen Kohlenstoff
oder an benachbarten Kohlenstoffen zusammen einen Ring bilden können, und (iii)
Aryl, das unsubstituiert sein kann oder substituiert sein kann mit
einer oder mehreren Funktionalitäten,
die aus Halogen, Nitro, Alkoxy, Hydroxy, Aryloxy, Alkylthio, Amino,
Keto, Aldehyd, Carbonsäure,
Carbonsäureester oder
Carbonsäureamid
ausgewählt
sind;
m und p unabhängig
voneinander 0 oder 1 bedeuten; und
n und y unabhängig voneinander
0, 1 oder 2 bedeuten, gemäß der Definition
in Anspruch 1.
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Eine
bevorzugte Teilmenge der Verbindungen der Formel I ist die, in der
p 0 bedeutet, R4 und R8 beide Wasserstoff
bedeuten, R6 -(CRR')m- bedeutet,
R7 -(CRR')n- bedeutet und R5 -CR=CX-
oder -CR=CR'-, d.
h. der heterocyclische Ring umfasst eine Doppelbindung, bedeutet.
Eine weitere bevorzugte Klasse dieser zweiten Teilmenge ist die,
in der m 0 ist.
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Eine
zweite bevorzugte Teilmenge der Formel I umfasst die Verbindungen,
bei denen p 0 ist, R1 Sauerstoff bedeutet,
R4 und R8 beide
Wasserstoff bedeuten und R5 und R7 -(CRR')n- bedeuten und R6 -C(O)-, -CRX-,
CXX'-, -O- oder
-S- bedeutet. Eine weitere bevorzugte Klasse dieser dritten Teilmenge
ist die, in der R6 -CRX- oder -CXX'- bedeutet, in der
R und X jeweils aus den oben definierten Gruppen ausgewählt sind,
und n 1 ist.
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Wenn
ein beliebiger Rest von R5, R6 und
R7 CXX' bedeutet,
können
zwei Gruppen X und X' an
dem gleichen Kohlenstoffatom oder an angrenzenden Kohlenstoffatomen
wie oben angemerkt einen Ring bilden.
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Eine
weitere bevorzugte Klasse dieser zweiten Teilmenge ist die, in der
n 1 ist, R und R' Wasserstoff bedeuten
und R6 Sauerstoff oder Schwefelsäure bedeutet.
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Eine
dritte bevorzugte Teilmenge der Verbindungen der Formel I ist die,
in der M =CR4- bedeutet, wobei R4 und R8 zusammen
eine einzige verbindende Einheit, die M mit dem Ringeckpunkt 2' verbindet, bilden. Diese
verbindende Einheit wird aus der Gruppe, die aus einer Einzelbindung,
-CRR'-, -CR=CR'-, -C(O)-, -O-, -S-,
-NR- und -N= besteht, ausgewählt.
Eine bevorzugte Gruppe dieser Verbindungen umfasst die, bei denen die
verbindende Einheit aus -CRR'-,
-O-, -S- und -N= ausgewählt
ist. Zweckmäßigerweise
bedeuten R5 und R7 -(CRR')n-
und R6 bedeutet -(CRR')m-. Vorzugsweise
ist in diesem Fall n 1 und m 0 oder 1, wobei ein 5-gliedriger bzw.
6-gliedriger heterocyclischer Ring als der äußerste rechte kondensierte
Ring entsteht. Von den bevorzugten verbindenden Einheiten sind -CRR'-, Sauerstoff, Schwefel
und -N=, Sauerstoff und Imino (-N=) besonders bevorzugt, wobei Sauerstoff
am meisten bevorzugt wird.
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III. Herstellung der Erfindungsverbindungen
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Die
Verbindungen der vorliegenden Erfindung können auf verschiedenste Weise
unter Verwendung herkömmlicher
chemischer Syntheseverfahren hergestellt werden. Methoden zur Herstellung
der Verbindungen der vorliegenden Erfindung umfassen die folgenden:
Verbindungen
der Erfindung, bei denen R4 und R8 keine verbindende Einheit bilden, werden
in geeigneter Weise, wie zum Vergleich in 1 gezeigt,
durch Aktivierung der Carboxylgruppe einer entsprechend substituierten
Benzoesäure
oder alternativ einer Nicotin-, Pyrazin-, Pyridizincarbon- oder Pyrimidincarbonsäure mit
Carbonyldiimidazol oder einer anderen Aktivierungsgruppe, z. B.
Thionylchlorid, in einem wasserfreien Lösemittel, wie Dichlormethan,
Chloroform, Tetrahydrofuran oder Ethylacetat, hergestellt. Ein cyclisches
Amin wird dann mit der aktivierten Carboxylgruppe reagieren gelassen.
Das cyclische Amin umfasst vorzugsweise in Übereinstimmung mit den bevorzugten
Strukturen, die oben beschrieben sind, ein optional substituiertes
Piperidinderivat. Der Ring kann auch ungesättigt sein oder ein Sauerstoff-
oder Schwefelringatom umfassen und größere oder kleinere Ringgrößen werden
auch berücksichtigt.
Eine große
Auswahl solcher Amine ist gewerblich erhältlich; alternativ können sie
unter Verwendung gut etablierter Syntheseverfahren hergestellt werden.
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Die
Beispiele 1–20
beschreiben die Herstellung von Vergleichsverbindungen der Erfindung,
die hier als Verbindungen 1 bis 18 festgelegt wurden, entsprechend
den oben beschriebenen Methoden.
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Verbindungen
der Erfindung, bei denen R4 und R8 eine verbindende Einheit bilden, können entsprechend
Vergleichsverfahren, wie die die in 2A–2D dargestellt werden, zube reitet werden.
Obwohl die dargestellten Herstellungen einen Benzofurazanring einsetzen,
können ähnliche
Methoden verwendet werden, um andere Verbindungen der Erfindung,
z. B. die korrespondierenden Benzothiadiazole und andere Stickstoff enthaltende
heteroaromatische Systeme, herzustellen.
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Wie
es in 2A dargestellt wird, wird die
Aktivierung der Carboxylgruppe einer entsprechend substituierten
Salicylsäure
mit Carbonyldiimidazol in einem wasserfreien Lösemittel, wie Dichlormethan,
Chloroform, Tetrahydrofuran, Ethylacetat oder ähnlichem, von der Addition
eines geeigneten Aminoalkylacetals gefolgt. Das entstandene Amidacetals
wird mit einer starken Säure,
wie einer Alkyl- oder
Arylsulfonsäure
oder Trifluoressigsäure,
in einem Lösemittel
geringer Basizität,
wie Dichlormethan, behandelt, um eine Abspaltung des Acetals und
eine Cyclisierung zu einem tetracyclischen substituierten Benzoxazin,
wie dargestellt, zu bewirken, wobei die durch R4 und
R8 gebildete verbindende Einheit Sauerstoff
ist. Eine alternative Herstellungsmethode, die in 2B dargestellt
wird, setzt das aktivierte Salicylat mit einem cyclischen Imin,
wie 1-Pyrrolin oder 2,3,4,5-Tetrahydropyridin, um.
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2C zeigt die Reaktion eines entsprechend
substituierten Anthranilatesters mit einem cyclischen Halogenimin,
wie einem 2-Chlor- oder 2-Bromimidat, wobei eine tetracyclische
Verbindung, bei der die durch R4 und R8 gebildete verbindende Einheit eine Iminogruppe
ist, entsteht. Diese Gruppe kann anschließend z. B. durch katalytische
Hydrierung reduziert werden, wobei eine verbindende Aminoeinheit
entsteht.
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2D zeigt die Reaktion eines geeignet substituierten
Homophthalsäureanhydrids
mit einem cyclischen Imin, wie 1-Pyrrolin
oder 2,3,4,5-Tetrahydropyridin, gefolgt von einer Decarboxylierung,
wobei eine tetracyclische Verbindung, in der die durch R4 und R8 gebildete
verbindende Einheit eine -CH2- oder -CRR'-Gruppe ist, entsteht.
(siehe zum Beispiel Cushman et al., J. Org. Chem. 45: 5067–5073 (1980)
und Smith et al., J. Heterocyclic Chem. 28: 1813–1815 (1991))
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IV. Behandlungsmethode
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Entsprechend
eines weiteren Aspekts der Erfindung sind die Erfindungszusammensetzungen
zur Behandlung von Schizophrenie oder schizophreniformem Verhalten
bei einem Säugersubjekt
oder zur Behandlung einer Beeinträchtigung des Gedächtnis oder
anderer kognitiver Funktionen nutzbar. Solche Krankheiten sind für einen
hypoglutamatergen Zustand oder Mängel
in der Zahl oder Stärke
von exzitatorischen Synapsen oder in der Zahl der AMPA-Rezeptoren
symptomatisch. Da die Behandlung eines Subjekts mit den Erfindungszusammensetzungen
die AMPA-Rezeptoraktivität
verstärkt,
kann eine solche Behandlung auch zur Förderung des Erlernens von Verhaltensweisen,
die von AMPA-Rezeptoren abhängig
sind, verwendet werden. Die Behandlungsmethode umfasst die Verabreichung
einer wirksamen Menge einer Verbindung, die die folgende Formel
besitzt:
worin
R
1 Sauerstoff
oder Schwefel bedeutet,
R
2 und R
3 unabhängig
voneinander aus der Gruppe, die aus -N=, -CR= und -CX= besteht,
ausgewählt
sind;
M =N- oder =CR
4- bedeutet, worin
R
4 und R
8 unabhängig voneinander
R bedeuten oder zusammen eine einzige verbindende Einheit, die M
mit dem Ringeckpunkt 2' verbindet,
bilden, wobei die verbindende Einheit aus der Gruppe, die aus einer
Einzelbindung, -CRR'-,
-CR=CR'-, C(O)-,
-O-, -S(O)
y-, -NR- und -N= besteht, ausgewählt ist;
und worin mindestens eines Gruppe von R
2,
R
3 und M -N= ist, und
R
5 und
R
7 unabhängig
voneinander aus der aus -(CRR')
n-, -C(O)-, -CR=CR'-, -CR=CX-, -CRX-, -CXX'-, -S- und -O- bestehenden
Gruppe ausgewählt
sind, und R
6 aus der aus -(CRR')m-, -C(O)-, -CR=CR'-, -CRX-, -CXX'-, -S- und -O- bestehenden
Gruppe ausgewählt
ist;
wobei
X und X' unabhängig voneinander
aus -Br, -Cl, -F, -CN, -NO
2, -OR, -SR, -NRR', -C(O)R, – CO
2R oder -CONRR' ausgewählt sind, wobei zwei Gruppen
von R oder R' an
einer individuellen X-Gruppe oder an zwei benachbarten X-Gruppen
gemeinsam einen Ring bilden können;
und
R und R' unabhängig voneinander
aus (i) Wasserstoff, (ii) verzweigtem oder nicht verzweigtem C
1-C
7-Alkyl oder C
3-C
6-Cycloalkyl, die unsubstituiert
oder mit einer oder mehreren Funktionalitäten substituiert sein können, die
aus Halogen, Nitro, Alkoxy, Hydroxy, Alkylthio, Amino, Keto, Aldehyd,
Carbonsäure,
Carbonsäureester oder
Carbonsäureamid
ausgewählt
sind, und wobei zwei derartige Alkylgruppen an einem einzigen Kohlenstoff oder
an benachbarten Kohlenstoffen zusammen einen Ring bilden können, und
(iii) Aryl, das unsubstituiert oder mit einer oder mehreren Funktionalitäten, die
aus Halogen, Nitro, Alkoxy, Hydroxy, Aryloxy, Alkylthio, Amino,
Keto, Aldehyd, Carbonsäure,
Carbonsäureester
oder Carbonsäureamid
ausgewählt
sind, substituiert sein kann, ausgewählt sind;
m und p unabhängig voneinander
0 oder 1 bedeuten;
und
n und y unabhängig voneinander 0, 1 oder
2 bedeuten, gemäß der Definition
in Anspruch 1, in einem pharmazeutisch akzeptablen Träger an ein
Subjekt.
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Von
den Verbindungen, die entsprechend der Methode verabreicht werden,
umfassen bevorzugte Gruppen die in Sektion II oben beschriebenen.
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Es
wurde festgestellt, dass die Verbindungen, die in Übereinstimmung
mit der Methode verabreicht werden, wirksamer als zuvor beschriebene
Verbindungen hinsichtlich der Verstärkung von AMPA-Rezeptor-Aktivität sind,
wie es in den in-vitro-
und in-vivo-Tests, die im Folgenden beschrieben werden, gezeigt
wurde.
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V. Biologische Aktivität
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A. Verstärkung der
AMPA-Rezeptor-Funktion
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Durch
AMPA-Rezeptoren vermittelte synaptische Antworten werden entsprechend
der Methode der Erfindung unter Verwendung der Verbindungen, die
hier beschrieben sind, vergrößert. Es
wird in den folgenden Vergleichsbeispielen dargestellt, dass diese
Vergleichsverbindungen im Wesentlichen wirksamer als zuvor beschriebene
Verbindungen hinsichtlich der Vergrößerung einer AMPA-Rezeptor-Funktion
in Hippocampus-Schnitten von Ratten sind. Dieser in-vitro-Test wird
wie folgt und in Beispiel 21 im Folgenden beschrieben.
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Das
Feld-EPSP (exzitatorisches postsynaptisches Potential), das in Feld
CA1 nach der Stimulierung von CA3-Axonen aufgezeichnet wurde, wird
bekanntermaßen
durch AMPA-Rezeptoren, die in den Synapsen vorhanden sind, vermittelt
(Kessler et al., Brain Res. 560: 337–341 (1991)). Arzneimittel,
die selektiv den Rezeptor blockieren, blockieren selektiv das Feld-EPSP
(Muller et al., Science, supra). Aniracetam, von dem gezeigt wurde,
dass es die mittlere Öffnungszeit
des AM-PA-Rezeptorkanals
vergrößert, vergrößert die
Amplitude des synaptischen Stroms und verlängert dessen Dauer (Tang et
al., Science, supra). Diese Wirkungen werden in dem Feld-EPSP widergespiegelt
(siehe zum Beispiel Staubli et al., Psychobiology, supra; Xiao et
al., Hippocampus, supra; Staubli et al., Hippocampus 2: 4958 (1992)). Ähnliche
Ergebnisse wurden für
die vor kurzem offenbarten stabilen Benzamidanaloga von Aniracetam
berichtet (Lynch and Rogers, PCT Veröffentlichung WO 94/02475).
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Um
die in Tabelle 1 gezeigten Daten zu erhalten, wurde eine bipolare
stimulierende Nichromelektrode in der Dendritenschicht (Stratum
radiatum) des Hippocampus-Unterbezirks CA1 in der Nähe der Grenze
von Unterbezirk CA3, wie in Beispiel 21 beschrieben, positioniert.
Strompulse (0,1 ms) über
die Stimulierungselektrode aktivieren eine Population von Schaffer-Commissur(SC)-Fasern,
die aus Neuronen der Untereinheit CA3 hervorkommen und als Synapsen
an Dendriten von CA1-Neuronen
enden. Die Aktivierung dieser Synapsen bewirkt, dass sie den Transmitter
Glutamat freisetzen. Glutamat bindet an die postsynaptischen AMPA-Rezeptoren,
die dann vorübergehend
einen assoziierten Innenkanal öffnen
und einen Natriumstrom in die postsynaptische Zelle eintreten lassen.
Dieser Strom ergibt eine Spannung in dem Extrazellularraum (das
Feld-EPSP), die durch eine Messelektrode mit hoher Impendanz, die
in der Mitte des Stratum radiatum von CA1 positioniert ist, aufgezeichnet
wird.
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Die
Intensität
des Stimulierungsstroms wurde eingestellt, um halbmaximale EPSPs
hervorzurufen (typischerweise etwa 1,5–2,0 mV). Gepaarte Stimulierungspulse
wurden alle 40 s mit einem Zwischenpulsintervall von 200 ms abgegeben,
wie es weiter in Beispiel 21 beschrieben wird.
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Hippocampus-Schnitte
wurden in einer Aufzeichnungskammer, die kontinuierlich mit künstlicher
Cerebrospinalflüssigkeit
(ACSF) perfundiert wurde, gehalten. Während Intervallen von 15–30 min
wurde das Perfusionsmedium zu einem, das verschiedene Konzentrationen
der Testverbindungen enthält,
umgeschaltet. Direkt vor und am Ende der Arzneimittelperfusion gesammelte
Antworten wurden aufeinandergelegt, um den prozentualen Zuwachs
der EPSP-Amplitude zu berechnen.
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Die
Vergleichsverbindungen 1–9,
wie sie in
3 und Tabelle 1 im Folgenden
dargestellt sind, und die Bezugsverbindung CX516 (1-(Chinoxalin-6-ylcarbonyl)piperidin),
die in PCT Veröffentlichung
Nr. WO 94/02475 offenbart ist, wurden in dem zuvor beschriebenen
physiologischen Testsystem getestet. Die erste Datenspalte von Tabelle
1 zeigt die Schätzung
der Konzentration jeder Testverbindung, die erforderlich wäre, um die
Amplitude des Feld-EPSP auf einen Wert von 10 über dem Basislinienniveau zu
vergrößern.
Tabelle
I
- 1 Konzentration
der Verbindung, die eine 10%ige Vergrößerung der Amplitude des Feld-EPSP
im CA1-Bezirk des Hippocampus-Schnitts
von Ratten bewirkt.
- 2 Minimale wirksame Dosis (MED), die
eine statistisch signifikante Verbesserung des Verhaltens in dem
Tiermodell von Schizophrenie erzeugt.
- 3 Minimale wirksame Dosis (MED), die
eine statistisch signifikante Verbesserung des Verhaltens in der
achtarmigen Radiallabyrinthaufgabe zur Wahrnehmungs/Gedächtnisverstärkung erzeugt.
- 4 Minimale wirksame Dosis (MED), die
eine statistisch signifikante Verbesserung des Verhaltens in einem
Tiermodell von Depression erzeugt
- NT = nicht getestet; ND = nicht bestimmt.
-
Wie
es die Daten in Tabelle 1 zeigen, erzeugten die Verbindungen eine
dosisabhängige
Vergrößerung der
Amplitude des EPSP und sie waren bei Konzentrationen von nur 3 μM wirksam.
Der Hauptteil der getesteten Verbindungen war darin, die AM-PA-Rezeptorfunktion
zu vergrößern, gleich
oder bis zu einem Faktor von etwa 50 stärker wirksam als die Bezugsverbindung
CX516. Die Verbindungen 2, 4 und 6–9 waren besonders wirksam.
-
Untersuchungen,
die die Wirkungen von AMPA-Modulatoren auf monosynaptische (wie
hier berichtet) und polysynaptische Antworten verglichen, zeigten,
dass eine l0%ige Vergrößerung der
Amplitude des monosynaptischen Feld-EPSP auf eine Vergrößerung von
300% bei einer trisynaptischen Antwort verstärkt wurde (Servio et al., Neuroscience
74: 1025–1035
(1996)). Des Weiteren wurde gezeigt, dass die Konzentration des Modulators,
der diese Antworten hervorrief, im Plasma in verhaltensrelevanten
Dosierungen vorlag (Granger et al., Sy napse, supra). Daher ist es
wahrscheinlich, dass eine 10%ige Vergrößerung der Amplitude des monosynaptischen
Feld-EPSP, wie es in der Tabelle berichtet wird, eine verhaltensrelevante
Plasmakonzentration darstellt.
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B. Verhaltenstest
-
Die
Verbindungen der Erfindung sind auch in relevanten Tiermodellen
einer Erkrankung wie Schizophrenie und Depression und in Modellen
kognitiver Leistung, wie die Leistung in einem achtarmigen Radiallabyrinth,
wirksam.
-
Die
zweite Datenspalte in Tabelle 1 zeigt die minimale wirksame Dosis
(MEDS) für
die Wirksamkeit in dem Methamphetamin/Rattenmodell, das sich zum
Feststellen der Wirksamkeit neuroleptischer Arzneimitteln zur Behandlung
von Schizophrenie als nützlich
erwiesen hat (Larson et al., Brain Res., supra). Die aufgezeichnete
Dosis ist die, die die Hyperaktivität und/oder die Stereotypie-Aktivität, die durch
die akute Verabreichung von 2 mg/kg Methamphetamin an Ratten, wie
es in Beispiel 22 beschrieben wird ausgelöst wird, reduziert.
-
Alle
getesteten Verbindungen waren insofern signifikant wirksamer als
die Bezugsverbindung, wie es in der Tabelle dargestellt wird, als
eine 10-fache oder größere Verringerung
der Dosis eine gleichwertige Wirkung erzeugte. Die Verbindung 2
war bei einer 100-fachen Verringerung der Dosis gleich wirksam.
-
Die
dritte Datenspalte zeigt die MED für die Wirksamkeit, die Leistung
in der achtarmigen Radiallabyrinthaufgabe, die die die Verbesserung
des Gedächtnis
und der Wahrnehmung (MED.) testet, zu verbessern. Diese Aufgabe
wurde zuvor beschrieben (Staubli et al., PNAS 91: 777–781 (1994)
und Lynch und Rogers, PCT-Veröffentlichung
Nr. WO 94/02475). Nochmals waren alle getesteten Verbindungen (2
und 7–9)
mehrfach stärker
wirksam als CX516 in diesem Test.
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Die
vierte Spalte in der Tabelle zeigt die MED, die eine statistisch
signifikante Verbesserung im Verhalten in einem Tiermodell für Depression
erzeugt (MEDD), wie es von Malatynska and
Kostowski, Pol. J. Pharmacol. 40, 357–364 (1984) beschrieben wird.
Verbindungen 2 und 9 wurden getestet und waren wieder viel stärker wirksam
(ungefähr
500fach) als die Bezugsverbindung.
-
VI. Verabreichung, Dosierungen
und Formulierungen
-
Wie
oben bemerkt, vergrößern die
Verbindungen und Methoden der Erfindung AMPA-Rezeptor-vermittelte
Antworten und sind zur Behandlung von hypoglutamatergen Zuständen nutzbar.
Sie sind auch zur Behandlung von Zuständen, wie Beeinträchtigung
des Gedächtnisses
oder anderer kognitiver Funktionen, die sich aus einen Mangel der
Zahl oder Stärke
von exzitatorischen Synapsen oder der Zahl von AMPA-Rezeptoren herleiten,
nutzbar. Sie können
auch bei der Behandlung von Schizophrenie oder schizophreniformem
Verhalten, die sich aus einer kortikalen/striären Imbalanz ergeben, und bei
der Förderung
des Lernens von Verhaltensweisen, die von AMPA-Rezeptoren abhängig sind,
verwendet werden.
-
Im
Allgemeinen werden Dosierungen und Verabreichungswege der Verbindung
entsprechend der Größe und dem
Zustand des Subjekts entsprechend der pharmazeutischen Standardpraxis
bestimmt. Eingesetzte Dosierungsmengen können sich stark unterscheiden
und von einem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet leicht bestimmt
werden. Typischerweise werden Mengen in Milligramm- bis Grammmengen
eingesetzt. Die Zusammensetzung kann einem Subjekt auf verschiedenen
Wegen verabreicht werden, z. B. oral, transdermal, perineural, oder
parenteral, d. h. durch intravenöse,
subkutane, intraperitoneale oder intramuskuläre Injektion. Subjekte, die
zur Behandlung entsprechend der Methode der Erfindung in Betracht
gezogen werden, umfassen Menschen, Heimtiere, Labortiere und ähnliches.
-
Formulierungen,
die die Verbindungen der Erfindung enthalten, können die Form von festen, halbfesten,
gefriergetrocknetem Pulver oder flüssigen Dosierungsformen annehmen,
wie z. B. Tabletten, Kapseln, Pulver, prolongierte-Freilassung-Formulierungen, Lösungen,
Suspensionen, Emulsionen, Suppositorien, Cremes, Salben, Lotionen,
Aerosole oder ähnliches,
vorzugsweise in Einheitsdosierungsformen, die für eine einfache Verabreichung
von präzisen
Dosierungen geeignet sind.
-
Die
Zusammensetzungen umfassen typischerweise einen herkömmlichen
pharmazeutischen Träger oder
ein Streckmittel und können
zusätzlich
andere medizinische Mittel, Träger,
Adjuvantien und ähnliches
umfassen. Vorzugsweise besteht die Zusammensetzung zu etwa 0,5 bis
75 Gew.-% aus einer Verbindung oder aus Verbindungen der Erfindung,
wobei der verbleibende Rest aus geeigneten pharmazeutischen Streckmitteln
besteht. Zur oralen Verabreichung umfassen solche Streckmittel pharmazeutische
Qualitäten
von Mannitol, Lactose, Stärke,
Magnesiumstearat, Natriumsaccharin, Talkum, Cellulose, Glucose,
Gelatine, Saccharose, Magnesiumcarbonat und ähnlichem. Falls gewünscht, kann
die Zusammensetzung auch geringe Mengen nichttoxischer Zusatzsubstanzen,
wie Feuchthaltemittel, Emulgatoren oder Puffermittel enthalten.
-
Flüssige Zusammensetzungen
können
durch Lösen
oder Dispergieren der Verbindungen (etwa 0,5 bis etwa 20%) und optional
pharmazeutischer Zusatzstoffe in einem Träger, wie z. B. wässrige Kochsalzlösung, wässrige Dextroselösung, Glycerin
oder Ethanol, hergestellt werden, um eine Lösung oder eine Suspension zu
bilden. Zur Verwendung als orale flüssige Zubereitung kann die
Zusammensetzung als eine Lösung,
Suspension, Emulsion oder ein Sirup hergestellt werden, die entweder
in flüssiger
Form oder in einer getrockneten Form, die zur Hydratisierung in
Wasser oder normaler Kochsalzlösung
geeignet ist, bereitgestellt wird.
-
Wenn
die Zusammensetzung in der Form von festen Zubereitungen zur oralen
Verabreichung eingesetzt wird, können
die Zubereitungen Tabletten, Granulate, Pulver, Kapseln oder ähnliches
sein. In einer Tablettenformulierung wird die Zusammensetzung typischerweise
mit Zusätzen,
z. B. einem Streckmittel, wie einem Saccharid oder einer Celluloszubereitung,
einem Bindemittel, wie einer Stärkepaste
oder Methylcellulose, einem Füllstoff,
einem Disintegrator und anderen Zusätzen, die typischerweise bei
der Herstellung von medizinischen Zubereitungen verwendet werden,
formuliert.
-
Eine
injizierbare Zusammensetzung zur parenteralen Verabreichung wird
typischerweise die Verbindung in einer geeigneten i.v.-Lösung wie
einer sterilen physiologischen Kochsalzlösung, enthalten. Die Zusammensetzung
kann auch als eine Suspension in einem Lipid oder Phospholipid,
in einer liposomalen Suspension oder in einer wässrigen Emulsion formuliert
werden.
-
Methoden
zur Herstellung solcher Dosierungsformen sind bekannt oder sind
für den
Fachmann auf dem einschlägigen
Gebiet offensichtlich; siehe z. B. "Remington's Pharmaceutical Sciences" (17. Auflage, Mack
Pub. Co, 1985). Die zu verabreichende Zusammensetzung wird eine
Menge der ausgewählten
Verbindung in einer pharmazeutisch wirksamen Menge, um vergrößerte AMPA-Rezeptorströme bei einem
Subjekt zu bewirken, enthalten.
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Beispiele
-
Die
folgenden Vergleichsbeispiele erläutern die Erfindung, sollen
diese jedoch in keinster Weise beschränken.
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Falls
nicht anders angegeben, sind alle Temperaturen in °C angegeben.
Alle 1H-NMR-Spektren wurden in Deuterochloroform
als Lösemittel
unter Verwendung von Tetramethylsilan als interner Standard erhalten.
Infrarot(IR)-Spektren wurden als Dünnfilme auf einem Fresnel-Kristall
in einem FTIR der Reihe ATI Mattson Gemini aufgezeichnet.
-
Zu
beachten: Die Destillation von jeder der folgenden Verbindungen
sollte unter Verwendung extremer Vorsicht durchgeführt werden.
Die Gefahr der Freisetzung von gasförmigen Zersetzungsprodukten
wird durch einen vergrößerten Reaktionsumfang
verschlimmert. Eine alternative Reinigungsmethode unter Verwendung von
Aktivkohle wird in Beispiel 2, Methode B, im Folgenden beschrieben.
-
Vergleichsbeispiel 1:
1-(Benzo-2,1,3-thiadiazol-5-ylcarbonyl)piperidin
(1)
-
Trimethylaluminium
(2M in Toluol; 3,0 ml, 6,0 mmol) wurde in 30 ml Dichlormethan verdünnt, dem
Piperidin (0,55 g, 6,5 mmol) und Methyl-benzo-2,1,3-thiadiazol-5-carboxylat (1,16
g, 6,00 mmol) hinzugegeben wurden. Das Reaktionsgemisch wurde bei
Raumtemperatur 2 Stunden lang gerührt und auf die Hälfte des
Volumens durch Rotationsverdampfung eingeengt. Trockenes Toluol
(25 ml) wurde hinzugegeben und die Reaktionslösung wurde 1 Stunde lang auf
80 °C erhitzt.
Zusätzliches
Piperidin (etwa 0,2 g) wurde hinzugegeben und die Temperatur wurde
1 Stunde lang auf 100 °C
erhöht.
Die Lösung
wurde sich auf Raumtemperatur abkühlen gelassen und über Nacht
gerührt,
und dann mit 10%iger Citronensäure
und Salzsäure
gequencht. Die Lösung
wurde mit Ethylacetat verdünnt
und aufeinanderfolgend mit 10%iger Citronensäure, gesättigtem Natriumhydrogenphosphat
und gesättigtem
Natriumchlorid gewaschen und anschließend über wasserfreiem Natriumsulfat
getrocknet. Die Lösung
wurde auf Siliciumdioxid eingeengt und das Produkt wurde mit Hexan/Ethylacetat
(3:1) eluiert. Reinigung durch Destillation in einem Kugelrohr bei
180 °C und
0,5 mmHg ergab 1-(Benzo-2,1,3-thiadiazol-5-ylcarbonyl)piperidin,
1, (1,29 g, 87%) als blassgelbes Öl.
IR: 2920, 2855, 1633,
1478, 1439, 1280, 1223, 1001, 816 und 748 cm–1. 1H-NMR (500 MHz): δ 8,06 (1H, d, J = 9,1 Hz); 8,02
(1H, s); 7,63 (1H, t, J = 9,0 und 1,5 Hz); 3,77 (2H, br s); 3,40
(2H, br s); 1,72 (4H, br s); und 1,57 ppm (2H, br s).
-
Vergleichsbeispiel 2:
1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)piperidin (2)
-
Methode A:
-
Benzofurazan-5-ylcarbonsäure (2,0
g, 12,2 mmol) wurde in 10 ml Dichlormethan suspendiert. Carbonyldiimidazol
(2,0 g, 12,3 mmol) wurde hinzugegeben, was ein Auflösung unter
Gasentwicklung bewirkte. Die entstandene gelbe Lösung wurde 40 min bei Raumtemperatur
gerührt,
worauf folgend Piperidin (1,2 g, 14,1 mmol) hinzugegeben wurde.
Die Lösung
wurde über
Nacht gerührt
und dann auf Siliciumdioxid eingeengt. Das Produkt wurde mit Hexan/Ethylacetat
(2:1) eluiert und durch Destillation in einem Kugelrohr bei 155
bis 170 °C und
0,5 mmHg gereinigt. 1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)piperidin, 2 (2,78
g, 99%) ein ursprünglich
blassgelbes Öl,
kristallisierte beim Abkühlen.
Fp
88,5–90,5 °C, IR: 2938,
2857, 1630, 1519, 1439, 1266, 1223, 996, 881, 816, und 740 cm–1, 1H-NMR (500 MHz): δ 7,90 (1H, d, J = 9,7 Hz); 7,84
(1H, s); 7,44 (1H, dd, J = 9,4 und 1,4 Hz); 3,74 (2H, br s); 3,39
(2H, br s); 1,72 (4H, br s); und 1,57 ppm (2H, br s).
-
Methode B:
-
Ein
5-1-Kolben wurde mit Ethylacetat (2,3 l) und Carbonyldiimidazol
(500,0 g, 2,48 mol) beschickt, dem 4-Chlor-3-nitrobenzoesäure (402,5 g, 2,48 mol) portionsweise über 1 Stunde
hinzugegeben wurde. Die Lösung wurde
zusätzliche
1,5 Stunden gerührt.
Piperidin (222,2 g, 2,60 mol) wurde tropfenweise über 2 Stunden
hinzugegeben und die entstandene Lösung wurde zusätzliche
4 Stunden gerührt.
Das Reaktionsgemisch wurde nacheinander 2-mal mit 6N HCl-Lösung (600
ml), 2-mal mit gesättigter
NaHCO3 (250 ml) und schließlich mit gesättigter
NaCl (250 ml) gewaschen. Die organische Lösung wurde über wasserfreiem Na2SO4 getrocknet und
filtriert und das Lösemittel
wurde unter Vakuum entfernt, wobei 646 g (97%) 4-Chlor-3-nitrobenzoyl-piperidin als ein
gelber kristalliner Feststoff mit Fp = 76–78 °C entstand.
IR: 1633, 1535
und 1440 cm–1. 1H-NMR (500 MHz, CDCl3), δ 7,92 (1H,
d, J = 1,5 Hz), 7,60 (1H, d, J = 8,1 Hz), 7,56 (1H, dd, J = 8,1
und 1,5 Hz), 3,70 (2H, br s), 3,35 (2H, br s), 1,70 (4H, br s) und
1,56 ppm (2H, br s).
-
4-Chlor-3-nitro-benzoylpiperidin
(539,2 g, 2,00 mol) wurde in 2,93 l Ethylenglykol in einem 5-l-Kolben unter
Rühren
und Erhitzen auf 50 °C
gelöst.
Dieser Lösung
wurde Natriumazid (137,0 g, 2,10 mol) portionsweise über 40 min
hinzugegeben. Als die Zugabe vollständig war, wurde die Temperatur
während
2,5 Stunden auf 120 °C
erhöht
und bei dieser Temperatur 3 Stunden lang gehalten. Die Lösung wurde
sich auf 50 °C
abkühlen
gelassen, und dann wurde zusätzliches
Natriumazid (65,3 g, 1,00 mol) über
5 min hinzugegeben. Die Temperatur wurde während 2,5 Stunden auf 120 °C erhöht und bei
dieser Temperatur 4,5 Stunden, bis die Gasentwicklung beendet war,
gehalten. Die Lösung
wurde sich auf Raumtemperatur abkühlen gelassen, und dann wurde
das Gemisch zwischen Wasser und Ethylacetat (1,5 l jeweils) verteilt.
Die wässrige
Phase wurde 3-mal mit Ethylacetat (300 ml) extrahiert. Die kombinierten
organischen Phasen wurden mit 300 ml Wasser, 2-mal mit gesättigter
NaCl (200 ml) gewaschen und zuletzt über wasserfreiem Na2SO4 getrocknet.
Die gefilterte Lösung
wurde eingedampft, wobei sich 345,5 g von rohem 1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)piperidin
ergaben.
-
Rohes
1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)piperidin (22 g) wurde in 200 ml Ethylacetat
unter Rühren
gelöst. Aktivkohle
(11,0 g) wurde der Lösung
hinzugegeben und die entstandene Suspension wurde unter Rückflusskühlung erhitzt,
auf 60 °C
abkühlen
gelassen und letztendlich mit Hilfe von Celite® filtriert.
Die abfiltrierte Kohle wurde in 200 ml Ethylacetat resuspendiert,
es wurde unter Rückflusskühlung erhitzt
und nochmals mit Hilfe von Celite® filtriert.
Der Filterkuchen wurde 2-mal mit Ethylacetat (50 ml) gewaschen und
das Filtrat wurde auf einem Rotationsverdampfer eingeengt, wobei
sich 19,0 g orangenes Öl,
das sich beim Stehenlassen verfestigte, ergaben. Das entfärbte Produkt
wurde mit 20 ml eiskaltem Ethanol gewaschen, wobei sich 13,1 g blasse gelbe
Kristalle (2) mit Fp = 91,0–93,0 °C ergaben.
-
Vergleichsbeispiel 3:
1-(Benzofuroxan-5-ylcarbonyl)piperidin
-
Benzofuroxan-5-carbonsäure (1 g,
5,6 mmol) wurde unter Rühren
in 15 ml Dichlormethan, dem Carbonyldiimidazol (0,90 g, 5,6 mmol)
hinzugegeben wurde, suspendiert. Es entwickelte sich Gas und die
entstandene Lösung
wurde 40 min lang gerührt,
zu welchem Zeitpunkt Piperidin (0,5 g, 5,9 mmol) unter Rühren hinzugegeben
wurde. Die Reaktionslösung
wurde auf Siliciumdioxid eingeengt und das Produkt wurde mit Hexan/Ethylacetat
(3:1) eluiert. Rekristallisation aus 2-Propanol/Hexan (1:10) ergab
1-(Benzofuroxan-5-ylcarbonyl)piperidin (0,94 g, 69%) als einen gelben
Feststoff mit Fp 94,5–96,5 °C.
IR:
2938, 2855, 1620, 1612, 1528, 1487, 1435, 1257, 1233, 1018, 1000,
852, 811 und 747 cm–1. 1H-NMR
(500 MHz): δ 7,10–7,80 (3H,
br s); 3,72 (2H br s); 3,39 (2H, br s); 1,72 (4H, br s); und 1,54
ppm (2H, br s).
-
Vergleichsbeispiel 4:
Herstellung von 4-Fluorpiperidin und 1,2,3,6-Tetrahydropyridin
-
N-Trifluoracetyl-4-hydroxpiperidin
(7,92 g, 40 mmol) wurde in 10 ml Dichlormethan suspendiert und auf –78 °C gekühlt.
-
Diethylaminoschwefeltrifluorid
(6,8 g, 42 mmol) wurde hinzugegeben und die Suspension wurde sich über Nacht
auf Raumtemperatur erwärmen
gelassen. Das Reaktionsgemisch wurde dann mit 125 ml Dichlormethan
verdünnt
und mit gesättigter
Natriumbicarbonatlösung
gewaschen, was eine kräftige
Blasenbildung ergab. Die Dichlormethanlösung wurde dann durch Waschen
mit einer gesättigten
Natriumchloridlösung
gefolgt durch die Behandlung mit wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet.
Das Lösemittel
wurde unter Vakuum entfernt und das entstandene orangefarbene Öl wurde
mit einer 7,5 M KOH-Lösung
1 Stunde bei Raumtemperatur gerührt.
Das Produkt wurde in Ether extrahiert und mit wasserfreiem Magnesiumsulfat
getrocknet. Die Lösung
wurde gefiltert und der Ether durch atmosphärische Destillation entfernt.
Die Amine wurden bei 95 °C
destilliert, wobei sich 0,7 g farbloses Öl ergab, welches aus einem
Gemisch aus 4-Fluorpiperidin/1,2,3,6-Tetrahydropyridin bestand.
IR: 3317, 3293, 2968, 2955, 2943, 2929, 1451, 1427, 1418, 1377,
1279 und 1023 cm–1.
-
Vergleichsbeispiel 5:
1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)-1,2,3,6-tetrahydropyridin (3) und 1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)-4-fluorpiperidin (4)
-
Benzofurazan-5-carbonsäure (0,75
g, 4,6 mmol) wurde in 15 ml Dichlormethan suspendiert. Carbonyldiimidazol
(0,75 g, 4,6 mmol) wurde dieser Suspension hinzugegeben, was bewirkte,
dass das Reaktionsgemisch gelb wurde, während sich Gas entwickelte.
Die Lösung
wurde 30 min lang gerührt,
zu welchem Zeitpunkt ein Gemisch aus 4-Fluorpiperidin und 1,2,3,6-Tetrahydropyridin
(0,7 g, etwa 7 mmol), das wie in Beispiel beschrieben hergestellt
wurde, hinzugegeben wurde. Die Lösung
wurde 2 Stunden lang bei Raumtemperatur gerührt, zu welchem Zeitpunkt das
Reaktionsgemisch auf Siliciumdioxid eingeengt wurde und die Produkte
mit Hexan/Ethylacetat (3:1) eluiert wurden. Drei Komponenten wurden
mit einer Ausbeute von 100 mg, 200 mg und 300 mg isoliert. Die zweite
eluierte Verbindung verfestigte sich beim Stehenlassen und wurde
als 1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)-1,2,3,6-tetrahydropyridin, 3,
durch NMR identifiziert. Fp 68,5–70 °C. IR: 1630, 1516, 1438, 1245,
1009, 881, 816, 741 und 629 cm–1. 1H-NMR
(500 MHz): δ 7,92
(1H, d, J = 9,0 Hz), 7,88 (1H, s), 7,47 (1H, d, J = 9,0 Hz); 5,57–5,95 (2H,
m); 4,23 (1H, br s); 3,90–3,97
(2H, m); 3,53 (1H, br s); 2,33 (1H, br s); und 2,22 ppm (1H br,
s).
-
Die
dritte eluierte Komponente wurde aus Ethylacetat/Hexan (1:10) umkristallisiert,
wobei sich 200 mg weiße
Kristalle mit Fp 124–25,5 °C ergaben,
und wurde als 1-(Benzofuroxan-5-ylcarbonyl)-4'-fluorpiperidin, 4, durch NMR identifiziert.
IR 1633, 1439, 1274, 1231, 1034, 923, 881, und 742 cm–1. 1H-NMR (500 MHz): δ 7,93 (1H, d, J = 9,0 Hz), 7,87
(1H, s), 7,44 (1H, d, J = 9,0 Hz); 4,9–5,1 (1H, m); 4,0–4,2 (1H,
br s); 3,5–3,7
(2H, m); 3,4–3,5
(1H, br s); 1,7 –2,1
ppm (4H, m).
-
Vergleichsbeispiel 6:
1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)-1,2,3,6-tetrahydropyridin (3):
-
Alternative
Methode
-
Ein
direkterer Weg zur Herstellung von 1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)-1,2,3,6-tetrahydropyridin
(3) wurde auch auf ähnliche
Weise zu Beispiel 2, Methode A, im Vorhergehenden, durchgeführt, wobei
mit reinem Tetrahydropyridin begonnen wird. Rohes Produkt (94% Ausbeute)
wurde durch Silicagelchromatographie (Hexan/Ethylacetat; 1:3) gereinigt,
was eine Ausbeute von 74% blasser gelber Kristalle mit Fp 82–83,5 °C ergab; vermutlich
ein anderes Kristallisomorph als das im Vorhergehenden erhaltene.
-
Vergleichsbeispiel 7:
Herstellung von 4,4-Difluorpiperidin/1,2,3,6-Tetrahydro-4-fluorpiperidin
-
N-Trifluoracetyl-4-piperidon
(10 g, 52 mmol) wurde in 10 ml Dichlormethan suspendiert. Dieser
Suspension wurde Diethylaminoschwefeltrifluorid (9,1 g, 56,5 mmol)
hinzugegeben. Die Reaktion schritt zuerst langsam voran, aber brachte
das Gemisch innerhalb weniger Minuten zu einem sprudelnden Kochen.
Kühlen wurde
angewendet, um die Reaktion zu mäßigen. Das
Gemisch wurde über
Nacht gerührt,
mit 125 ml Dichlormethan verdünnt
und mit gesättigten
Natriumbicarbonatlösung
gewaschen, woraufhin kräftige
Blasenbildung beobachtet wurde. Das Dichlormethan wurde dann mit
einer gesättigten
Natriumchloridlösung
gefolgt von wasserfreiem Magnesiumsulfat getrocknet. Das Lösemittel
wurde unter Vakuum entfernt und das entstandene orangefarbene Öl wurde
eine Stunde bei Raumtemperatur mit einer 7,5 M KOH-Lösung gerührt. Das
Produkt wurde in Ether extrahiert und die Lösung wurde mit wasserfreiem
Magnesiumsulfat getrocknet und filtriert. Der Ether wurde durch
atmosphärische
Destillation entfernt und das Produkt wurde bei 105–125 °C destilliert,
wobei sich 4,5 g blasses gelbes Öl,
das aus einem Gemisch aus 4,4-Difluorpiperidin/1,2,3,6-Tetrahydro-4-fluorpiperidin
bestand, ergab. IR: 2960, 1357, 1265, 1146, 1117, 987, 952, 814
und 792 cm–1.
-
Vergleichsbeispiel 8:
1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)-4,4-difluorpiperidin (5) und 1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)-1,2,3,6-tetrahydro-4-fluorpyridin
(6)
-
Benzofurazan-5-carbonsäure (0,75
g, 4,6 mmol) wurde in 15 ml Dichlormethan mit Carbonyldiimidazol wie
im vorhergehenden Beispiel 4 aktiviert. Ein Gemisch aus 4,4-Difluorpiperidin
und 1,2,3,6-Tetrahydro-4-fluorpyridin (0,7 g), das wie in Beispiel
7 beschrieben hergestellt wurde, wurde der Lösung hinzugegeben, die 2 Stunden
lang gerührt
wurde. Das Reaktionsgemisch wurde auf Siliciumdioxid eingeengt und
das Produkt wurde mit Hexan/Ethylacetat (3:1) eluiert, wobei sich
2 Komponenten ergaben. Die erste eluierte Komponente wurde aus Ethylacetat/Hexan
(1:5) umkristallisiert, wobei sich 480 mg eines Feststoffs mit Fp
148–149 °C ergaben,
und als 1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)-4,4'-difluorpiperidin, 5, identifiziert.
IR
1642, 1440, 1365, 1266, 1123, 1086, 936, 822, 817, 737, 607 cm–1; 1H-NMR (500 MHz): δ 7,96 (1H, d, J = 9,5 Hz), 7,90
(1H, s), 7,45 (1H, t, J = 8,8 und 1,1 Hz); 3,8–4,1 (2H, br s); 3,5–3,7 (2H,
br s); und 1,9–2,2
ppm (4H, br d).
-
Die
zweite eluierte Komponente wurde aus Ethylacetat/Hexan (1:10) umkristallisiert,
wobei sich 180 mg Feststoff mit Fp 102–105 °C ergaben, und als 1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)-1,2,3,6-tetrahydro-4-fluorpyridin,
6, identifiziert.
IR: 1639, 1436, 1361, 1241, 1146, 1007, 828,
817, 742, 605 cm–1; 1H-NMR
(500 MHz): δ 7,94
(1H, d, J = 9,0 Hz), 7,90 (1H, s), 7,46 (1H, d, J 9, 0 Hz); 5,1–5,4 (1H,
m); 4,3 (1H, br s); 4,0 (2H, br s); 3,65 (1H, br s) und 2,30–2,55 ppm
(2H, br d).
-
Vergleichsbeispiel 9:
4-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)morpholin (7)
-
4-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)morpholin
wurde wie im Vorhergehenden in Beispiel 2 (Methode A) beschrieben,
unter Verwendung von Morpholin anstelle von Piperidin hergestellt.
Das Produkt wurde mit einer Ausbeute von 65% als ein blasser kristalliner
Feststoff mit Fp = 148–150 °C erhalten.
IR
1638, 1522, 1439, 1276, 1108, 1003 und 614 cm–1; 1H-NMR (500 MHz): δ 7,94 (1H, d, J = 9,2 Hz), 7,88
(1H, s), 7,45 (1H, d, J = 9,2 Hz) und 3,50–3,90 ppm (8H, m).
-
Vergleichsbeispiel 10:
1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)-4-cyanopiperidin
(8)
-
Methode A
-
1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)-4-carboxamidopiperidin
wurde wie im Vorhergehenden in Beispiel 2 (Methode A) unter Ver wendung
von 4-Cyanopiperidin anstelle von Piperidin hergestellt. Das Produkt
wurde in einer Ausbeute von 74% mit einem Fp = 190–192 °C nach einer
Reinigung durch Silicagelchromatographie mit Ethylacetat/Methanol
(95:5) erhalten.
IR: 1675, 1611, 1431, 1261 und 1226 cm–1; 1H-NMR (200 MHz): δ 7,93 (1H, d, J = 9,2 Hz), 7,88
(1H, s), 7,46 (1H, d, J = 9,1 Hz) 5,30–5,50 (2H, m), 4,60–4,70 (1H,
m), 3,75–3,85
(1H, m), 2,90–3,25
(2H, m), 2,40–2,50
(1H, m) und 1,60–2,10
ppm (4H, m).
-
Methode B
-
1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)-4-carboxamidopiperidin
(2,50 g, 9,11 mmol) wurde in CHCl3 (90 ml)
gelöst
und mit Thionylchlorid (1,65 g, 13,8 mmol) behandelt. Das Reaktionsgemisch
wurde 30 min lang unter Rückflusskühlung erhitzt,
zu welchem Zeitpunkt die Lösung
trübe erschien.
Zusätzliches
Thionylchlorid (1,52 g, 12,8 mmol) wurde hinzugegeben und das Reaktionsgemisch
wurde für
zusätzliche
1,5 Stunden erhitzt. Nachdem die Lösung auf Raumtemperatur abgekühlt war,
wurde sie mit CH2Cl2 verdünnt, mit
gesättigter NaHCO3 gewaschen und über Na2SO4 getrocknet. Das Produkt wurde auf Silicagel
eingeengt und mit Hexan/Ethylacetat (1:1) eluiert. Die entstandene
Verbindung wurde mit Aktivkohle in Ethylacetat entfärbt, wobei sich
1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)-4-cyanopiperidin
(0,570 g, 24%) (51% auf der Basis des wiedergewonnenen Ausgangsmaterials)
als ein Öl,
welches beim Stehenlassen als blasser Feststoff kristallisierte,
mit Fp = 104–107 °C ergab.
IR:
2240, 1735, 1633, 1435, 1271 und 1236 cm–1; 1H-NMR (500 MHz): δ 7,96 (1H, dd, J = 9,0 und 1,2
Hz), 7,88 (1H, dd, 1,7 und 0,7 Hz), 7,44 (1H, dd, J = 9,1 und 1,6
Hz), 3,60–4,0
(4H, m), 2,95–3,05
(1H, m) und 1,80–2,15 ppm
(4H, m).
-
Vergleichsbeispiel 11:
1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)-4-hydroxypiperidin
(9)
-
1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)-4-hydroxypiperidin
wurde wie im Vorhergehenden in Beispiel 2 (Methode A) beschrieben,
unter Verwendung von 4-Hydroxypiperidin anstelle von Piperidin hergestellt.
Das Produkt wurde in einer Ausbeute von 45 mit Fp = 132–136 °C, auf eine
Reinigung durch Silicagelchromatographie mit Ethylacetat folgend,
erhalten.
IR: 1614 und 1446 cm–1; 1H-NMR (200 MHz): δ 7,95 (1H, d, J = 9,3 Hz), 7,86
(1H, s), 7,44 (1H, dd, J = 9,2 und 1,3 Hz), 4,0–4,25 (2H, m), 3,1–4,0 (3H,
m), 1,8–2,1
(2H, m) und 1,5–1,8
ppm (3H, m). 13C-NMR (125 MHz): δ 33,6, 34,5,
39,3, 44,6, 66,5, 114,6, 117,5, 130,6, 139,1, 148,5, 148,6 und 167,5
ppm.
-
Vergleichsbeispiel 12:
1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)-thiomorpholin
(10)
-
1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)-thiomorpholin
wurde wie im Vorhergehenden in Beispiel 2 (Methode A) beschrieben
unter Verwendung von Thiomorpholin anstelle von Piperidin hergestellt.
Das Produkt wurde in einer Ausbeute von 58% als ein blasser kristalliner
Feststoff mit Fp = 144–146 °C erhalten.
IR
2912, 1632, 1557, 1434, 1292, 1231, 1208, 957, 941, 880, 825, 741
und 616 cm–1; 1H-NMR (500 MHz): δ 7,94 (1H, d, J = 9,6 Hz), 7,86
(1H, s), 7,41 (1H, d, J = 9,2 Hz), 4,06 (2H, br s), 3,73 (2H, br
s), 2,78 (2H, br s) und 2,62 ppm (2H, br s).
-
Vergleichsbeispiel 13:
1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)pyrrolidin
(11)
-
1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)pyrrolidin
wurde wie im Vorhergehenden in Beispiel 2 (Methode A) beschrieben
unter Verwendung von Pyrrolidin anstelle von Piperidin hergestellt.
Das Produkt wurde in einer Ausbeute von 61% als ein blasser kristalliner
Feststoff mit Fp = 97,8–99,3 °C erhalten.
IR
2957, 2878, 1632, 1619, 1514, 1471, 1432, 1194, 1009, 882, 822,
786 und 742 cm–1; 1H-NMR
(500 MHz): δ 7,96
(1H, s), 7,91 (1H, d, J = 9,0 Hz), 7,58 (1H, d, J = 9,5 Hz), 3,69
(2H, t, J = 6,6 Hz), 3,50 (2H, t, J = 6,5 Hz), 2,01 (2H, q, J =
6,6 Hz) und 1,96 ppm (2H, t, J = 6,5 Hz).
-
Vergleichsbeispiel 14:
1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)3-pyrrolin
(12)
-
1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)3-pyrrolin
wurde wie im Vorhergehenden in Beispiel 2 (Methode A) beschrieben
unter Verwendung von 3-Pyrrolin anstelle von Piperidin hergestellt.
Das Produkt wurde in einer Ausbeute von 65% als ein blasser kristalliner
Feststoff mit Fp = 117–118 °C erhalten.
IR
3072, 2862, 1633, 1609, 1562, 1535, 1512, 1471, 1460, 1432, 1408,
1360, 1304, 1192, 1156, 1012, 882, 834, 822, 769, 744, 695, 684
cm–1; 1H-NMR (500 MHz): δ 8,00 (1H, s), 7,93 (1H, d,
J = 9,7 Hz), 7,58 (1H, d, J = 9,3 Hz), 5,97 (1H, m), 5,80 (1H, m),
4,50 (2H, s) und 4,30 ppm (2H, s).
-
Vergleichsbeispiel 15:
1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)-4-methylpiperidin
(13)
-
1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)-4-methylpiperidin
wurde wie im Vorhergehenden in Beispiel 2 (Methode A) beschrieben
unter Verwendung von 4-Methylpiperidin anstelle von Piperidin hergestellt.
Das Produkt wurde in einer Ausbeute von 67 mit Fp = 86–87 °C erhalten.
IR
1633, 1441 und 1239 cm–1; 1H-NMR
(500 MHz): δ 7,92
(1H, d, J = 9,5 Hz), 7,90 (1H, s), 7,44 (1H, d, J = 9,0 Hz), 4,50 –4,70 (1H,
m), 3,65–3,80
(1H, m), 3,05–3,15
(1H, m), 2,80–2,
90 (1H, m), 1,75–1,85
(1H, m), 1,60–1,75
(2H, m), 1,20–1,30
(1H, m), 1,05–1,20
(1H, m) und 1,00 ppm (3H, d, J = 6 Hz).
-
Vergleichsbeispiel 16:
1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)-hexamethylenimin
(14)
-
1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)-hexamethylenimin
wurde wie im Vorhergehenden in Beispiel 2 (Methode A) beschrieben
unter Verwendung von Hexamethylenimin anstelle von Piperidin hergestellt.
Das Produkt wurde mit einer Ausbeute von 67% mit Fp = 86–87 °C einer Reinigung
mit Silicagelchromatographie mit Hexan/Ethylacetat (1:1) folgend
erhalten.
IR 1631, 1428, 1273 und 743 cm–1; 1H-NMR (500 MHz): δ 7,91, (1H, dd, J = 8,6, 0,6
Hz), 7,82 (1H, s), 7,44 (1H, dd, J = 9,2, 0,8 Hz), 3,72 (2H, t,
J = 3,9 Hz), 3,43 (2H, t, J = 3,9 Hz), 1,88 (2H, t, J = 3,9 Hz)
und 1,60–1,70 ppm
(6H, m).
-
Vergleichsbeispiel 17:
1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)-1,4-dioxa-8-azaspiro[4,5]decan (15)
-
1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)-1,4-dioxa-8-azaspiro[4,5]-decan wurde wie im
Vorhergehenden in Beispiel 2 (Methode A) beschrieben unter Verwendung
von 1,4-Dioxa-8-azaspiro[4,5]-decan
(das Ethylenketal von 4-Pyridon) anstelle von Piperidin hergestellt.
Das Produkt wurde in einer Ausbeute von 54% mit Fp = 88–90 °C erhalten.
IR
1638, 1440, 1268, 1120, 1081 und 742 cm–1; 1H-NMR (500 MHz) : δ 7,91 (1H, dd, J = 9,0, 1,0
Hz), 7,87 (1H, dd, J = 1,6, 0,9 Hz), 7,45 (1H, dd, J = 9,2, 1,2
Hz), 4,00 (4H, s), 3,80–3,95
(2H, br s), 2,45–2,65
(2H, br s), 1,75–1,90
(2H, br s) und 1,65–1,75
ppm (2H, br s).
-
Vergleichsbeispiel 18:
1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)-4-piperidon
(16)
-
1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)-4-piperidon
wurde wie im Vorhergehenden in Beispiel 2 (Methode A) beschrieben
unter Verwendung von 4-Piperidon anstelle von Piperidin hergestellt.
Das Produkt wurde in einer Ausbeute von 30% mit Fp = 136–139 °C erhalten.
IR
1715, 1637, 1433, 1270 und 1238 cm–1; 1H-NMR (500 MHz): δ 7,96 (1H, dd, J = 9,6, 1,0
Hz), 7,94 (1H, s), 7,49 (1H, d, J = 9,6 Hz), 3,70–4,20 (4H,
s) und 2,30–2,80
ppm (4H, br s).
-
Vergleichsbeispiel 19:
1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)-4-methoxypiperidin
(17)
-
1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)-4-hydroxypiperidin
(840 mg, 3,40 mmol) wurde in Dimethylformamid (12 ml) gelöst und mit
60% Natriumyhdrid (150 mg, 3,75 mmol) 30 min lang behandelt. Methyliodid
(650 mg, 4,54 mmol) wurde hinzugegeben und nach 3 Stunden bei Raumtemperatur
wurde das Reaktionsgemisch weiter mit den gleichen Mengen an Natriumhydrid
und Methyliodid wie im Vorhergehenden behandelt und 16 Stunden lang
stehengelassen. Die Reaktionslösung
wurde mit Wasser verdünnt
und das Produkt wurde in Ethylacetat extrahiert. Die organische
Lösung
wurde mit Wasser und gesättigtem
Natriumchlorid gewaschen und über
MgSO4 getrocknet. Das rohe Produkt wurde
durch Entfärbung
mit Aktivkohle in Ethanol gereinigt, zweimal auf Silicagel durch
Elution mit Hexan/Ethylacetat (2:1) chromatographiert und letztendlich
bei 125–140 °C im Kugelrohr
destilliert, wobei sich 1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)-4-methoxypiperidin (269
mg, 30%) als blasses gelbes Öl
ergab.
IR: 1639, 1440, 1274, 1101 und 1089 cm–1, 1H-NMR (500 MHz): δ 7,91 (1H, dm, J = 9,2 Hz),
7,85 (1H, t, J = 1,1 Hz), 7,43 (1H, dd, J = 9,2 und 1,2 Hz), 3,90–4,05 (1H,
m), 3,55–3,72
(2H, m), 3,53 (1H, sept, J = 3,5 Hz), 3,38 (3H, s), 3,20–3,35 (1H,
m), 1,90–2,02
(1H, m), 1,65–1,85
(2H, m) und –1,65
ppm (1H, m).
-
Vergleichsbeispiel 20:
1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)decadeuteropiperidin (18)
-
Benzofurazan-5-ylcarbonsäure (0,9070
g, 5,526 mmol) wurde in 15 ml Methylenchlorid suspendiert. Dieser
Lösung
wurde Carbonyldiimidazol (0,9027 g, 5,567 mmol) hinzugegeben. Das
Reaktionsgemisch wurde dunkel, während
sich Gas entwickelte.
-
Die
Lösung
wurde 30 min lang gerührt,
zu welchem Zeitpunkt Piperidin-d11 (0,5125
g, 5,437 mmol) hinzugegeben wurde. Das Reaktionsgemisch wurde 2
Stunden lang bei Raumtemperatur gerührt, auf Silicagel eingeengt
und mit Hexan/Ethylacetat (2:1) eluiert, wobei sich 1-(Benzofurazan-5-ylcarbonyl)decadeuteropiperidin
(911,1 mg, 69%) als blasser kristalliner Feststoff mit Fp = 88–89 °C ergab.
IR:
2213, 2113, 1624, 1517, 1416, 1233, 1103, 970, 930, 897, 881, 872,
772, 740 und 605 cm–1; 1H-NMR
(500 MHz): δ 7,91
(1H, d, J = 9,8 Hz), 7,84 (1H, s) und 7,44 ppm (1H, dd, J = 9,4
und 1,4 Hz).
-
Beispiel 21: in-vitro-physiologisches-Testen
-
Die
physiologischen Wirkungen der Vergleichsverbindungen wurden in vitro
an Hippocampus-Schnitten von Ratten entsprechend dem folgenden Verfahren
getestet. Exzitatorische Antworten (Feld-EPSPs) wurden in Hippocampus-Schnitten,
die in einer Aufzeichnungskammer, die ständig mit künstlicher Zerebrospinalflüssigkeit
(ACSF) perfundiert wurde, gehalten wurden, gemessen. Während eines
15–30minütigen Intervalls wurde
das Perfusionsmedium zu einem, das verschiedene Konzentrationen
der Testverbindungen enthielt, umgeschaltet. Antworten, die direkt
vor und am Ende der Arzneimittelperfusion gesammelt wurden, wurden aufeinandergelegt,
um die prozentuale Vergrößerung der
EPSP-Amplitude zu berechnen.
-
Um
diese Tests durchzuführen,
wurde der Hippocampus von anästhesierten
zwei Monate alten Sprague-Dawley-Ratten entfernt und es wurden in-vitro-Schnitte
(400 Mikrometer dick) zubereitet und in einer Grenzschichtkammer
bei 35 °C
unter Verwendung herkömmlicher
Verfahren [siehe z. B. Dunwiddie und Lynch, J. Physiol. 276: 353–367 (1978)]
gehalten. Die Kammer wurde ständig
mit 0,5 ml/min mit ACSF, die (in mM) NaCl 124, KCl 3, KH2PO4 1,25, MgSO4 2,5, CaCl2 3,4,
NaHCO3 26, Glucose 10 und L-Ascorbat 2 enthielt,
perfundiert. Eine bipolare stimulierende Nichromelektrode wurde in
der Dendritenschicht (Stratum radiatum) des Hippocampus-Subbezirks
CA1 in der Nähe
der Grenze zu Subbezirk CA3 positioniert.
-
Strompulse
(0,1 ms) durch die stimulierende Elektrode aktivieren eine Population
von Schaffer-Kommissur(SC)-Fasern,
die aus den Neuronen in dem Subbezirk CA3 hervorgehen und in Synapsen
an den Dendriten von CA1-Neuronen enden. Die Aktivierung dieser
Synapsen bewirkt, dass diese den Transmitter Glutamat freisetzen.
Glutamat bindet an die postsynaptischen AMPA-Rezeptoren, die dann übergangsweise
einen assoziierten Innenkanal öffnen
und einen Natriumstrom in die postsynaptische Zelle eintreten lassen.
Dieser Strom ergibt eine Spannung in dem Extrazellularraum (das
Feld-EPSP), die durch eine Messelektrode hoher Impedanz, die in
der Mitte des Stratum radiatum von CA1 positioniert ist, gemessen
wird.
-
Für die in
der Tabelle zusammengefassten Experimente wurde die Intensität des Stimulierungsstroms so
angepasst, dass halbmaximale EPSPs (typischerweise etwa 1,5–2,0 mV)
erzeugt wurden. Gepaarte Stimulierungspulse wurden alle 40 s mit
einem Zwischenpulsintervall von 200 ms (siehe im Folgenden) abgegeben. Die
Feld-EPSPs der zweiten Antwort wurden digitalisiert und analysiert,
um die Amplitude zu bestimmen. Falls die Antworten 15–30 min
lang stabil waren (Grundlinie), wurden Testverbindungen den Perfusionsleitungen über einen
Zeitraum von etwa 15 min hinzugegeben. Die Perfusion wurde dann
auf gewöhnliches
ACSF zurückgetauscht.
-
Gepaarte
Pulsstimulierung wurde verwendet, da die Stimulierung der SC-Fasern
teilweise Interneurone aktiviert, die ein inhibitorisches postsynaptisches
Potential (IPSP) in den Pyramidenzellen von CA1 erzeugen. Dieses
Feed-Forward-IPSP setzt typischerweise ein, nachdem das EPSP seinen
Spitzenwert erreicht hat. Es beschleunigt die Repolarisation und
verkürzt
die Abfallphase des EPSP und könnte
daher teilweise die Wirkungen der Testverbindungen überdecken.
Eines der relevanten Merkmale des Feed-Forward-IPSP ist, dass es
einige 100 ms lang nach einem Stimulationspuls nicht reaktiviert
werden kann. Dieses Phänomen kann
vorteilhaft eingesetzt werden, um das IPSP zu eliminieren, indem
gepaarte Pulse, die durch 200 ms getrennt sind, abgegeben werden
und die zweite ("vorbereitete") Antwort zur Datenanalyse
verwendet wird.
-
Die
erste Datenspalte von Tabelle 1 zeigt die geschätzte Konzentration jeder Testverbindung,
die benötigt
werden würde,
die Amplitude des Feld-EPSP auf einen Wert von 10% über dem
Grundlinienniveau zu vergrößern. Die
Werte wurden in den meisten Fällen
durch Interpolation, andere jedoch durch Extrapolation von bestimmten
Werten abgeschätzt.
-
Beispiel 22: Verhaltenstests
-
Die
zweite Datenspalte in Tabelle 1 zeigt die minimale wirksame Dosis
(MEDS) der Aktivität in einem Methamphetamin/
Rattenmodell, zur Feststellung der wahrscheinlichen Wirksamkeit
von neuroleptischen Arzneimitteln zur Behandlung von Schizophrenie
(Larson et al., Brain Res., supra). Die aufgezeichnete Dosis ist die,
die die Hyperaktivität
und/oder die Stereotypie-Aktivität,
die durch die akute Verabreichung von 2 mg/kg Methamphetamin an
Sprague-Dawley-Ratten, die 2–4
Monate alt waren, ausgelöst
wurden, verringert. Die Aktivität
wurde 90 min lang unter Verwendung von zwei Reihen mehrfacher gepaarter
Infrarotdiodendetektoren so überwacht,
dass die untere Reihe Fortbewegung feststellte, und die obere Reihe
aufrichtendes Verhalten feststellte. Die Daten wurden in einem PC
gesammelt und zur späteren
Analyse gespeichert.