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Diese Erfindung wurde mit staatlicher
Unterstützung
des National Institute of Health unter der Bewilligungsnummer CA17627
gemacht. Die Regierung besitzt an dieser Erfindung gewisse Rechte
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
Naphtho- und Dihydrobenzothiophen-Derivate, zusammen mit pharmazeutischen
Zubereitungen, welche diese enthalten, die als Antitumormittel aktiv
sind und die zelluläre
Mitose hemmen.
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Hintergrund der Erfindung
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Viele natürlich vorkommende substituierte
Anthrachinone und Naphthochinone besitzen zytotoxische antileukämische Aktivität (P. Zee-Cheng
et al., J. Med. Chem. 1979, 22, 501–505; P. Chang, K. H. Lee Phytochemistry
1984, 23, 1733–1736;
T. Hayashi, F. Smith und K. H. Lee, J. Med. Chem. 1987, 30, 2005–2008). Zusätzlich zeigen
die natürlichen
Furanonaphthochinone 1 und 2 und ihr synthetisches Analogon 3 (siehe
die Figuren unten) starke Zytotoxizität gegen KB-Zellen mit ED50-Werten von 1,0, 2,0 beziehungsweise 0,3 μg/ml (M.
M. Rao, D. G. I. Kingston, J. Nat. Prod. 1982, 45, 600–604).
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Es wurde auch festgestellt, dass
das unsubstituierte Thiophenderivat Naphtho(2,3-b]thiophen-4,9-dion
(4) zytotoxisch gegen KB-Zellen mit einem ED50-Wert
von 1,4 μg/ml
ist (R. Goncalves, E. V. Brown, J. Org. Chem. 1952, 17, 698–704; V.
Weinmayr, US-Patent 2497334, 1950; V. Weinmayr, J. Am. Chem. Soc.
1952, 74, 4353–4357;
W. Carruthers, A. G. Douglas, J. Hill, J. Chem. Soc. 1962, 704– 708; W.
Carruthers, J. Chem. Soc. 1963, 4477–4483; H. Tagawa, K. Ueno,
Chem. Pharm. Bull. 1978, 26, 1384–1393; L. J. Huang, S. C. Kuo, C.
Y. Perng, Y. H. Chao,; T. S. Wu, A. T. McPhail, H. H. Cheng, K.
H. Lee, Bioorg & Med.
Chem. Leiters, eingereicht). Die Einführung einer li pophilen Acetylgruppe
ergab 2-Acetylnaphtho[2,3-b]thiophen-4,9-dion
(5) mit erhöhter
Zytotoxizität
(ED50 = 0,4 μg/ml) (L. J. Huang, S. C. Kuo,
C. Y. Perng, Y. H. Chao, T. S. Wu, A. T. McPhail, H. H. Cheng, K.
H. Lee, Bioorg & Med.
Chem. Leiters, eingereicht).
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US-A-4419354 offenbart 2,2'-(Benzo[1,2-b: 4,5-b']dithiophen-4,8-diyldioxy)bis-N,N-diethylethylamin und
2,2'-(Benzo[1,2-b:
4,5-b']dithiophen-4,8-diyldioxy)bis-Nmethylethylamin
als Antitumormittel.
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EP-A-0183439 offenbart 2-[(Naphto[2,3-b]thiophen-4-yl-methyl)amino]-2-methyl-l,3-propandiol
als Antitumormittel.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird eine Verbindung bereitgestellt, die ausgewählt ist
aus Verbindungen der Formel I und Verbindungen der Formel II:
worin:
R
1, R
2, R
3 und
R, jeweils unabhängig
ausgewählt
sind aus Wasserstoff, Alkyl, Carboxy, Alkoxy, Hydroxyalkyl, Alkylcarbonyl,
Alkylcarbonyloxy, Nitro, Cyano, Thiophenyl und Thiophenylthiophenyl,
wobei dieses Alkyl entweder unsubstituiert oder mit Alkylcarbonyloxy
oder Thiophenylcarbonyl substituiert ist und jedes dieser Thiophenyl
und Thiophenylthiophenyl entweder unsubstituiert oder mit Alkyl,
Carboxy, Alkoxy, Hydroxyalkylalkyl, Alkylcarbonyl, Alkylcarbonyloxy,
Alkylcarbonyloxyalkyl, Nitroalkyl oder Cyanoalkyl substituiert ist,
unter
der Bedingung, dass wenigstens einer von R
1,
R
2, R
3 und R
4 nicht Wasserstoff ist;
A
1 und
A
2 sind jeweils ausgewählt aus: Alkyl, Alkoxy, und
Alkylcarbonyloxy; und deren pharmazeutisch verträgliche Salze.
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In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel
des Vorangehenden sind wenigstens zwei oder (stärker bevorzugt) drei von R1, R2, R3 und
R4 Wasserstoff.
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In einem zweiten Aspekt der vorliegenden
Erfindung wird eine Verbindung bereitgestellt, die ausgewählt ist
aus:
2-Acetyl-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:4,5-b']dithiophen-4,8-dion;
2-(1'-Hydroxyethyl)-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:4,5-b']dithiophen-4,8-dion;
2-(1'-Acetoxyethyl)-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:4,5-b']dithiophen-4,8-dion;
2,7-Diacetyl-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:
4,5-b']dithiophen-4,8-dion;
2,7-Bis(1'-hydroxyethyl)-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:4,5-b']dithiophen-4,8-dion;
2,7-Bis(1'-acetoxyethyl)-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:4,5-b']dithiophen-4,8-dion;
2-Acetyl-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:5,4-b']dithiophen-4,8-dion;
2-(1'-Hydroxyethyl)-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:5,4-b']dithiophen-4,8-dion;
2-(1'-Acetoxyethyl)-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:5,4-b']dithiophen-4,8-dion;
2,7-Diacetyl-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:5,4-b']dithiophen-4,8-dion;
2,7-Bis(1'-hydroxyethyl)-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:5,4-b']dithiophen-4,8-dion;
2,7-Bis(1'-acetoxyethyl)-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:5,4-b']dithiophen-4,8-dion
und deren
pharmazeutisch verträglichen
Salzen.
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In einem dritten Aspekt stellt die
vorliegende Erfindung eine Verbindung bereit, die ausgewählt ist
aus:
2-Acetyl-naphtho[2,3-b]thiophen-4,9-dion;
3-Acetyl-naphtho[2,3-b]thiophen-4,9-dion;
7-Acetyl-naphtho[2,3-b]thiophen-4,9-dion;
2,7-Diacetyl-naphtho[2,3-b]thiophen-4,9-dion;
3,7-Diacetyl-naphtho[2,3-b]thiophen-4,9-dion;
und
deren pharmazeutisch verträglichen
Salzen.
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Die vorliegende Erfindung stellt
auch jede dieser neuen Verbindungen zur Verwendung bei der Behandlung
eines Tumors bereit.
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In einem vierten Aspekt stellt die
vorliegende Erfindung eine Verbindung zur Verwendung bei der Behandlung
eines Tumors bereit, wobei die Verbindung ausgewählt ist aus Verbindungen der
Formel Ia und Verbindungen der Formel IIa:
worin:
R
1, R
2, R
3 und
R
4 jeweils unabhängig ausgewählt sind aus Wasserstoff, Alkyl,
Carboxy, Alkoxy, Hydroxyalkyl, Alkylcarbonyl, Alkylcarbonyloxy,
mit Alkylcarbonyloxy, Thiophenylcarbonyl, Nitro, Cyano, Thiophenyl
und Thiophenylthiophenyl substituiertes Alky, wobei dieses Thiophenyl
und Thiophenylthiophenyl entweder unsubstituiert oder mit Alkyl,
Carboxy, Alkoxy, Hydroxyalkyl, Alkylcarbonyl, Alkylcarbonyloxy,
Alkylcarbonyloxyalkyl, Nitroalkyl oder Cyanoalkyl substituiert ist,
unter
der Bedingung, dass wenigstens einer von R
1,
R
2, R
3 und R
9 nicht Wasserstoff ist;
und deren pharmazeutisch
verträglichen
Salzen.
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In einem fünften Aspekt stellt die vorliegende
Erfindung eine Verbindung zur Verwendung bei der Behandlung eines
Tumor bereit, welche die Formel III besitzt.
worin:
R
1,
R
2, R
3, R
4, R
5 und R
6 jeweils unabhängig ausgewählt sind aus Wasserstoff, Alkyl,
Carboxy, Alkoxy, Hydroxyalkyl, Alkylcarbonyl, Alkylcarbonyloxy,
mit Alkylcarbonyloxy, Thiophenylcarbonyl, Nitro, Cyano, Thiophenyl und
Thiophenylthiophenyl substituiertem Alkyl, wobei jedes dieser Thiophenyl
und Thiophenylthiophenyl entweder unsubstituiert oder substituiert
ist mit Alkyl, Carboxy, Alkoxy, Hydroxyalkyl, Alkylcarbonyl, Alkylcarbonyloxy,
mit Alkyl, das mit Alkylcarbonyloxyalkyl, Nitroalkyl oder Cyanoalkyl
substituiert ist;
unter der Bedingung, dass wenigstens einer
von of R
1, R
2, R,
und R
4 nicht Wasserstoff ist;
und deren
pharmazeutisch verträglichen
Salzen.
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Bevorzugt ist der Tumor ausgewählt aus
nichtkleinzelligem Lungenkrebs, Kolonkrebs, Krebs des Zentralnervensystems,
Melanom, Eierstockkrebs, Prostatakrebs und Brustkrebs.
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Die vorliegende Erfindung stellt
auch eine Verbindung irgendeiner der Formeln I, II, Ia, IIa und
III, wie oben definiert, zur Verwendung bei der Hemmung der zellulären Mitose
bereit.
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Weiterhin stellt die vorliegende
Erfindung eine Zusammensetzung bereit, welche irgendeine der oben genannten
Verbindungen und einen pharmazeutisch verträglichen Träger enthält.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Der Begriff "Alkyl", wie er hierin verwendet wird, individuell
oder als Teil einer Bezeichnung eines anderen Substituenten wie "Alkoxy", bezeichnet C1 bis C4, welche
linear oder verzweigt und gesättigt
oder ungesättigt
sein können.
Bevorzugt ist das Alkyl gesättigt
und bevorzugt ist das Alkyl linear.
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Der Begriff "Halogen" oder "Halo",
wie er hierin verwendet wird, bezeichnet Fluor, Chlor, Brom, Iod
etc. beziehungsweise Fluoro, Chloro, Bromo, Iodo, etc..
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Die erfindungsgemäßen Verbindungen können in Übereinstimmung
mit bekannten Verfahren oder deren Variationen hergestellt werden,
welche dem Durchschnittsfachmann offensichtlich sein werden und
unten in den Beispielen dargelegt werden.
2-Acetyl-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:4,5-b']dithiophen-4,8-dion (9);
2-(1'-Hydroxyethyl)-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:4,5-b']dithiophen-4,8-dion (10);
2-(1'-Acetoxyethyl)-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:4,5-b']dithiophen-4,8-dion (11);
2,7-Diacetyl-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:4,5-b']dithiophen-4,8-dion (13);
2,7-Bis(1'-hydroxyethyl)-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:4,5-b']dithiophen-4,8-dion (14);
2,7-Bis(1'-acetoxyethyl)-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:4,5-b']dithiophen-4,8-dion (15);
2-Acetyl-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:5,4-b']dithiophen-4,8-dion (19);
2-(1'-Hydroxyethyl)-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:5,4-b']dithiophen-4,8-dion (20);
2-(1'-Acetoxyethyl)-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:5,4-b']dithiophen-4,8-dion (21);
2,7-Diacetyl-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:5,4-b']dithiophen-4,8-dion (23);
2,7-Bis(1'-hydroxyethyl)-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:5,4-b')dithiophen-4,8-dion (24);
2,7-Bis(1'-acetoxyethyl)-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:5,4-b']dithiophen-4,8-dion (25).
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Verbindungen der Formel III (zusammen
mit den Nummern, die diesen Verbindungen unten in den Beispielen
14– 16
zugeordnet wurden) sind folgende:
2-Acetyl-naphtho[2,3-b]thiophen-4,9-dion
(5);
3-Acetyl-naphtho[2,3-b]thiophen-4,9-dion (6);
7-Acetyl-naphtho[2,3-b]thiophen-4,9-dion
(7);
2,7-Diacetyl-naphtho[2,3-b]thiophen-4,9-dion (9);
3,7-Diacetyl-naphtho[2,3-b]thiophen-4,9-dion
(10).
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Zusätzliche Verbindungen, welche
die Formeln I und II wie oben angegeben veranschaulichen, sind folgende:
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Die Verbindungen der Formeln I, II
und III (nachfolgend gemeinsam mit ihren pharmazeutisch verträglichen
Salzen als "aktive
Verbindungen" bezeichnet)
sind als pharmazeutische Wirkstoffe geeignet. Die aktiven Verbindungen
können
zur Verabreichung für
die Behandlung einer Vielzahl von Zuständen zubereitet werden. Bei
der Herstellung einer erfindungsgemäßen pharmazeutischen Zubereitung
werden die aktiven Verbindungen einschließlich ihrer physiologisch verträglichen
Salze oder die Säurederivate
beider gewöhnlich
unter anderem mit einem verträgliche
Träger
vermischt. Der Träger
muss natürlich
in der Hinsicht verträglich
sein, dass er mit jedem anderen Bestandteil in der Zubereitung kompatibel
ist und darf für
den Patienten nicht schädlich sein.
Der Träger
kann ein Feststoff, eine Flüssigkeit
oder beides sein und wird bevorzugt als Einzeldosis-Zubereitung,
beispielsweise eine Tablette, formuliert, welche von 0,5 Gewichts-%
bis 95 Gewichts-% der aktiven Verbindung enthalten kann. Es können eine
aktive Verbindung oder mehrere aktive Verbindungen in die erfindungsgemäßen Zubereitungen
eingebracht werden, welche nach jeder der wohlbekannten Techniken
der Pharmazie hergestellt werden können, die im Wesentlichen aus
einem Vermengen der Komponenten, optional einschließlich einem
Zusatzstoff oder mehreren Zusatzstoffen, bestehen.
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Die erfindungsgemäßen Zubereitungen schließen jene
ein, die zur oralen, rektalen, topischen, bukkalen (z. B. sublingualen),
parenteralen (z. B. subkutanen, intramuskulären, intradermalen, oder intravenösen) und
transdermalen Verabreichung geeignet sind, wenn auch der Weg, der
am besten geeignet ist, in jedem gegebenen Fall von der Natur und
Schwere des behandelten Zustands und der Natur der einzelnen verwendeten
aktiven Verbindung abhängen
wird.
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Für
die orale Verabreichung geeignete Zubereitungen können als
diskrete Einheiten wie Kapseln, Cachets, Lutschpastillen oder Tabletten
dargeboten werden, die jeweils eine vorher festgelegte Menge der
aktiven Verbindung enthalten; als Pulver oder Körnchen; als Lösung oder
Suspension in einer wässrigen
oder nicht-wässrigen
Flüssigkeit
oder als Öl-in-Wasser-
oder Wasser-in-Öl-Emulsion. Solche
Zubereitungen können
durch jedes geeignete pharmazeutische Verfahren hergestellt werden,
das den Schritt des Vereinens der aktiven Verbindung und eines geeigneten
Trägers
(welcher wie oben erwähnt
einen Zusatzstoff oder mehrere Zusatzstoffe enthalten kann), einschließt. Im allgemeinen
werden die erfindungsgemäßen Zubereitungen
mittels gleichmäßigem und
innigem Vermengen der aktiven Verbindung mit einer Flüssigkeit
oder einem fein verteilten festen Träger oder beiden und dann, wenn
erforderlich, der Formung der resultierenden Mischung hergestellt.
Beispielsweise kann eine Tablette durch Komprimieren oder Formpressen
eines Pulvers oder von Körnchen,
welche die aktive Verbindung enthalten, optional mit einem Zusatzstoff
oder mehreren Zusatzstoffen, hergestellt werden. Komprimierte Tabletten
können
in einer geeigneten Maschine durch Komprimieren der Verbindung in
fließfähiger Form,
wie einem Pulver oder Körnchen,
optional mit einem Bindemittel, Gleitmittel, inerten Lösemittel
und/oder Oberflächenaktivstoff(en)/Dispersionsmittel(n)
gemischt, hergestellt werden. Formgepresste Tabletten können in
einer geeigneten Maschine durch Formpressen der pulverisierten,
mit einem inerten flüssigen
Bindemittel befeuchteten Verbindung hergestellt werden.
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Zubereitungen, die zur bukkalen (sublingualen)
Verabreichung geeignet sind, schließen Lutschpastillen, welche
die aktive Verbindung in einer in einer aromatisierten Basis, gewöhnlich Saccharose
und Akazin oder Tragant umfassen und Pastillen ein, welche die Verbindung
in einer inerten Basis wie Gelatine und Glycerin oder Saccharose
und Akazin umfassen.
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Erfindungsgemäße Zubereitungen, die zur parenteralen
Verabreichung geeignet sind, umfassen zweckmäßigerweise sterile wässrige Präparationen
der aktiven Verbindung, wobei diese Zubereitungen bevorzugt isotonisch
zum Blut des vorgesehenen Empfängers
sind. Diese Präparationen
können
mittels subkutaner, intravenöser,
intramuskulärer
oder intradermaler Injektion verabreicht werden. Solche Präparationen
können zweckmäßigerweise
hergestellt werden, indem die Verbindung mit Wasser oder einem Glycinpuffer
vermischt wird und die resultierende Lösung sterilisiert und isotonisch
zum Blut eingestellt wird.
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Zubereitungen, die zur rektalen Verabreichung
geeignet sind, werden bevorzugt als Einzeldosis-Zäpfchen dargeboten.
Diese können
durch Vermischen der aktiven Verbindung mit einem oder mehreren
konventionellen festen Trägern,
zum Beispiel Kakaobutter, und anschließendem Formen der resultierenden
Mischung, hergestellt werden.
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Zubereitungen, die zur topischen
Anwendung auf der Haut geeignet sind, besitzen bevorzugt die Form von
Salbe, Creme, Lotion, Paste, Gel, Spray, Aerosol oder Öl. Träger, die
verwendet werden können,
schließen Vaseline,
Lanolin, Polyethylenglykole, Alkohole, Penetrationsverstärker und
Kombinationen aus zweien oder mehreren davon ein.
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Zubereitungen, die zur transdermalen
Verabreichung geeignet sind, können
als diskrete Pflaster dargeboten werden, die so adaptiert sind,
dass sie über
einen ausgedehnten Zeitraum in engem Kontakt mit der Epidermis des
Empfängers
verbleiben. Zubereitungen, die zur transdermalen Verabreichung geeignet
sind, können
auch mittels Iontophorese zugeführt
werden (siehe zum Beispiel Pharmaceutical Research 3 (6): 318 (1986))
und liegen gewöhnlich
in Form einer optional gepufferten wässrigen Lösung der aktiven Verbindung vor.
Geeignete Zubereitungen umfassen Zitrat- oder Bis-\Tris-Puffer (pH
6) oder Ethanol/Wasser und enthalten von 0,1 bis 0,2 M aktiven Bestandteil.
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Die aktiven Verbindungen hemmen die
Tubulin-Polymerisation
und besitzen antimitotische Aktivität. Solche Verbindungen sind
zur Behandlung von Zuständen,
einschließlich
Psoriasis, Gicht, Papilloma, Warzen und verschiedene Tumore, einschließlich, aber
nicht begrenzt auf, nichtkleinzelligen Lungenkrebs, Kolonkrebs,
Krebs des Zentralnervensystems, Melanom, Eierstockkrebs, Prostatakrebs
und Brustkrebs geeignet.
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Durch die erfindungsgemäßen Verfahren
zu behandelnde Subjekte sind gewöhnlich
menschliche Subjekte, obwohl die erfindungsgemäßen Verfahren auch bei jedem
anderen Subjekt, das einem Durchschnittsfachmann bekannt ist, und
insbesondere bei Säugetier-Subjekten,
zusätzlich
zu Menschen, einschließlich Pferden,
Kühen,
Hunden, Kaninchen, Geflügel,
Schafen und dergleichen, zu tierärztlichen
Zwecken, geeignet sein können.
Wie oben erwähnt,
stellt die vorliegende Erfindung pharmazeutische Zubereitungen bereit,
welche die aktiven Verbindungen (einschließlich deren pharmazeutisch
verträgliche
Salze), in pharmazeutisch verträglichen
Trägern
zur oralen, rektalen, topischen, bukkalen, parenteralen, intramuskulären, intradermalen oder
intravenösen
und transdermalen Verabreichung umfassen.
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Die therapeutisch wirksame Dosierung
einer jeden spezifischen Verbindung, deren Verwendung im Geltungsbereich
der Erfindung liegt, wird von Verbindung zu Verbindung, Patient
zu Patient etwas variieren und wird vom Zustand des Patienten und
dem Zuführungsweg
abhängen.
Als allgemeiner Vorschlag wird eine Dosierung von ungefähr 0,1 bis
ungefähr
50 mg/kg therapeutische Wirksamkeit besitzen, mit einer potentiell noch
höheren
angewendeten Dosierung bei oraler und/oder aerosoler Verabreichung.
Bedenken wegen der Toxizität
bei höherem
Niveau können
die intravenösen
Dosierungen auf ein niedrigeres Niveau, wie bis zu 10 mg/kg, beschränken, wobei
alle Massen in Bezug auf die aktive Base berechnet sind, einschließlich der
Fälle, bei denen
ein Salz angewendet wird. Gewöhnlich
wird eine Dosierung von ungefähr
0,5 mg/kg bis ungefähr
5 mg/kg für
intravenöse
oder intramuskuläre
Verabreichung verwendet. Für
die orale Verabreichung kann eine Dosierung von ungefähr 10 mg/kg
bis ungefähr
50 mg/kg angewendet werden.
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Die folgenden Beispiele werden bereitgestellt,
um die vorliegende Erfindung weiter zu veranschaulichen und sollten
nicht als deren Begrenzung verstanden werden. alle Schmelzpunkte
wurden mit einem "Yanaco
MP-500D"-Gerät bestimmt
und sind unkorrigiert. Die IR-Spektren wurden mit "Shimadzu IR-440"- und "Nicolet Impact 400"-FT-IR-Spektrophotometern
mittels KBr-Pillen erhalten. Die NMR-Spektren wurden mit "Bruker ARX300 FT-NMR"- und "Varian VXR-300 FT-NMR"-Spektrometern mit
Tetramethylsilan (TMS) als internen Standard erhalten. Die Werte
der chemischen Verschiebungen werden als ·-Werte ausgedrückt (parts per
million). Die folgenden Abkürzungen
werden verwendet: s = Singulett, d = Dublett, t = Triplett, q =
Quartett, m = Multiplett und br = breit. Die Massenspektren (MS)
wurden mit "HP 5995
GC-MS-" und "JEOL JMS-Hx 110"-Spektrometern gemessen.
Die Ultraviolett-Spektren wurden mit einem "Shimadzu UV-160A"-Spektrophotometer aufgezeichnet. Die
Elementaranalysen wurden von der National Cheng Kung University
und der National Chung Hsing University, Taiwan, durchgeführt. Flash-Säulenchromatographie
wurde an Kieselgel (Mesh 25–150 μm) durchgeführt. Kieselgelbeschichtete
Platten (Kieselgel 60 F254 0,25 mm, Merck)
wurden für die
DC-Analyse verwendet. In diesen Beispielen bedeutet "g" Gramm, "mg" Milligramm, "ml" Milliliter, "min." Minute(n) und "° C" Grad Celsius.
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BEISPIELE 1–13
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Synthese und Zytotoxizität von 2-Acetyl-4,8-dihydrobenzo-[1,2-b:4,5-b']- und -[1,2-b:5,4-b']dithiophen-4,8-dion-Derivaten
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Diese Beispiele beschreiben die Synthese
und zytotoxische Evaluierung zweier verwandter Reihen, welche zwei
Thiophenringe enthalten: 4,8-Dihydrobenzo[1,2-b:4,5-b']dithiophen-4,8-dione (6, 9–11, 13–15) und
4,8-Dihydrobenzo[1,2-b:5,4-b']dithiophen-4,8-dione
(16, 19– 21,
23–25).
Verbindungen mit den angegebenen Strukturen sind folgende:
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Die Synthesen der mono- und disubstituierten
Verbindungen werden in L. J. Huang, S. C. Kuo, C. Y. Perng, Y. H.
Chao, T. S. Wu, A. T. McPhail, H. H. Cheng, K. H. Lee, Bioorg & Med. Chem. Letters,
eingereicht, behandelt. Die Synthesen der Ausgangsmaterialien 4-Acetoxybenzo-[1,2-b:4,5-b']dithiophen (7) und [1,2-b:5,4-b']dithiophen (17)
sind bereits beschrieben worden (D. W. H. MacDowell, James C. Wisowaty,
J. Org. Chem. 1971, 36, 4004–4012;
D. W. H. MacDowell, James C. Wisowaty, J. Org. Chem. 1972, 37, 1712–1717).
Kurz dargestellt, wurde das erstere in vier Stufen aus 2,3-Dibromothiophen
und Thiophencarboxaldehyd hergestellt und letzteres wurde in drei
Stufen aus 3-Bromothiophen
und 2-Chloromethylthiophen (D. W. H. MacDowell, James C. Wisowaty,
J. Org. Chem. 1972, 37, 1712– 1717)
hergestellt. Friedel-Crafts-Acylierung von 7 oder 17 mit zwei Äquivalenten
Acetylchlorid und AlCl3 ergab die Zwischenprodukte
8 beziehungsweise 18. CrO3-Oxidation in
HOAc ergab dann 9 oder 19. In ihren 1H-NMR-Spektren
zeigte jede Verbindung ein CH3-Singulett
bei ca. 2,67 ppm, Signale vom AB-Typ bei ca. 7,68 und 7,74 ppm und
ein Singulett bei ca. 8,12 ppm. Aus diesen Daten, zusammen mit 13C-NMR- und Massen-Spektral-Ergebnissen,
schienen sowohl 9 als auch 19 Monoacetylderivate zu sein, mit der
Position der Substitution entweder an C–2 oder C–3. Röntgenkristallographie bestätigte, dass
beide das 2-Acetylderivate
sind. Reduktion mit NaBH4 in McOH ergab
die sekundären
Alkohole 10 und 20 in jeder Reihe und Acetylierung dieser Verbindungen
mit Acetylchlorid ergab die erwarteten 11 und 21.
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Ein Diacetylderivat in jeder Dithiophen-Reihe
wurde mittels Friedel-Crafts-Acetylierung (20 Äquivalente) von 7 und 17 hergestellt,
um 12 und 22 zu ergeben, gefolgt von CrO3-Oxidation,
um 13 und 23 zu ergeben. Drei Strukturen sind für jedes Produkt möglich: zwei
symmetrische (für
13: 3,7- oder 2,6-disubstituiert und für 23: 3,5- oder 2,6-disubstituiert) und ein asymmetrisches
(für 13:
2,7-disubstituiert und für
23: 2,5-disubstituiert). In jedem Fall (Daten werden nur für 13 angegeben)
wurden die zwei symmetrischen Strukturen ausgeschlossen, weil das
IR-Spektrum drei Carbonyl-Absorptionen zeigte (1670, 1675 und 1695
cm–1),
das 1H-NMR-Spektrum zwei Methyl-Singuletts
(2,66 und 2,67 ppm) und nicht-äquivalente
aromatische Signale (7,91 und 8,11 ppm) zeigte und das 13C-NMR-Spektrum vier Carbonyl-Signale
(173,8, 174,0, 190,6 und 196,9 ppm) zeigte. Deshalb fand in beiden
Dithiophen-Reihen
die Acetylierung zuerst an C-2, dann am Kohlenstoff statt, der beta zum
zweiten Schwefelatom steht, um nach der Oxidation 2,7-Diacetyl-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:4,5-b']dithiophen-4,8-dion
(13) und 2,5-Diacetyl-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:5,4-b']dithiophen-4,8-dion
(23) zu ergeben. Reduktion gefolgt von Acetylierung von 13 und 23
ergab dann 14 beziehungsweise 24, gefolgt von der Acetylierung zu
15 beziehungsweise 25.
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Schema
1. Synthese der Derivate 9–11
und 13–15
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Schema
2. Synthese der Derivate 19–21
und 23–25
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BEISPIEL 1
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2-Acetyl-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:4,5-b']dithiophen-4,8-dion (9)
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Zu einer gerührten Mischung von Acetylchlorid
(5,1 g, 65 mmol) und AlCl, (8,7 g, 65 mmol) in 1,2-Dichlorethan
(200 ml) unter N2 wurde tropfenweise eine
Lösung
von 4-Acetoxybenzo[1,2-b:4,5-b']dithiophen (7)7a (8 g, 32,3 mmol) in 1,2-Dichlorethan (90
ml) hinzugegeben. Nach vierstündigem
Rühren
wurde diese Lösung in
verdünnte
HCl gegossen und die wässrige
Phase wurde dreimal mit CHCl3 extrahiert.
Die kombinierten Extrakte wurden mit gesättigtem NaHCO3 und
Wasser gewaschen, über
wasserfreiem MgSO4 getrocknet und unter
reduziertem Druck konzentriert, um 7,5 g des rohen Zwischenprodukts
4-Acetoxy-2-acetylbenzo[1,2-b;4,5-b']dithiophen (8) zu
ergeben.
-
Zu einer Suspension des rohen 8 (7,5
g) in HOAc (30 ml) wurde CrO3 (5,7 g, 57
mmol) hinzugefügt. Nach
einstündigem
Rühren
wurden i-PrOH (20 ml) und CHCl3 (300 ml)
hinzugegeben und 30 min. lang gerührt. Die resultierende Lösung wurde
in Eiswasser gegossen und die wässrige
Phase wurde dreimal mit CHCl3 extrahiert.
Die kombiniert Extrakte wurden über
wasserfreiem MgSO4 getrocknet und unter
reduziertem Druck konzentriert. Der Rückstand wurde mittel Säulenchromatographie
gereinigt (Kieselgel, CHCl3) um 9 (Smp. 223–225°C) in einer
Ausbeute von 45% zu ergeben. IR (KBr) 1650, 1670 (C=O) cm–1; 1H-NMR (CDCl3) 2,67 (s,
3H, CH3), 7,68 (d, J = 5, 1 Hz, 1H, H-7),
7,74 (d, J = 5,1 Hz, 1H, H-6), 8,12 (s, 1H, H-3); 13C-NMR
(CDCl3): 26,9 (C-2-CH3),
126,9 (C-7), 129,4 (C-3), 134,3 (C-6), 170,0 (C-4), 174,4 (C-8),
190,7 (C-2-C=O); MS m/z 262 (M');
Anal. (C12H6O3S2) C, H.
-
BEISPIEL 2
-
2-Acetyl-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:5,4-b']dithiophen-4,8-dion (19)
-
Diese Verbindung wurde in analoger
Art aus 4-Acetoxybenzo[1,2-b:5,4-b']dithiophen (18)
hergestellt. Ausbeute 35%; Smp. 173–175°C; UV(CH2Cl2)·max 277 (log 4,44); IR (KBr) 1663 (C=O) cm–1; 1H-NMR (CDCl3)·2,66 (s,
3H, CH3), 7,67 (d, J = 5,1 Hz, 1H, H-5),
7,76 (d, J = 5,1 Hz, 1H, H-6), 8,11 (s, 1H, H-3); 13C-NMR (CDCl3)·26,8
(C-2-CH3),
126,9 (C-5), 129,4 (C-3), 134,6 (C-6), 150,1 (C-2), 172,9 (C-4),
175,2 (C-8), 190,4 (C-2-C=O); MS m/z 262 (M+);
Anal. (C12H6O3S2) C, H.
-
BEISPIEL 3
-
2-(1'-Hydroxyethyl)-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:4,5-b']dithiophen-4,8-dion (10)
-
Zu einer Suspension von 9 (3,0 g,
11,2 mmol) in McOH (200 ml) wurde NaBH4 (1,5
g, 39,7 mmol) hinzugegeben und das Rühren 2 Stunden lang fortgesetzt.
Nach Ansäuern
mit verdünnter
HCl wurde die Lösung mit
CHCl3 extrahiert. Die organische Fraktion
wurde mit Wasser gewaschen, getrocknet und kondensiert. Der Rückstand
wurde mittels Säulenchromatographie
gereinigt (Kieselgel, CHCl3), um 10 als
gelben Feststoff (Smp. 166–168°C) in einer
Ausbeute von 93% zu ergeben. IR (KBr) 1650, 1680 (C=O), 3200–3600 (OH)
cm–l; 1H-NMR (DMSO-d6)·1,48 (d,
J = 6,3 Hz, 3H, CH3), 5,02–5,07 (m,
1H, CH), 6,10 (d, J = 4,8 Hz, 1H, OH), 7,45 (s, 1H, H-3), 7,62 (d,
J = 5, 1 Hz, 1H, H-7), 8,15 (d, J = 5,1 Hz, 1H, H-6); 13C-NMR
(DMSO-d6):·25,3 (C-2-CH3), 64,6
(C-2-CH), 120,7 (C-3), 126,1 (C-7), 135,5 (C-6), 163,0 (C-2), 174,0,
174,4 (C-4, C-8); MS m/z 264 (M+); Anal.
( C12H8O3S2) C, H.
-
BEISPIEL 4
-
2-(1'-Hydroxyethyl)-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:5,4-b']dithiophen-4,8-dion (20)
-
Verbindung 19 wurde auf gleiche Art
reduziert, um Verbindung 20 zu ergeben. Ausbeute 85%; Smp. 170–172°C; UV (CHCl3)·max 238(log·4,35), 294(log·4,21);
IR (KBr) 1655, 1663 (C=O), 3100–3500
(OH) cm–1; 1H-NMR (CDCl3) ·1,65 (d,
J = 6,5 Hz, 3H, CH3), 5,16–5,21 (m,
1H, CH), 7,43 (s, 1H, H-3), 7,60 (d, J = 5,1 Hz, 1H, H-5), 7,66
(d, J = 5, 1 Hz, 1H, H-6); 13C-NMR (CDCl3)·25,3
(C-2-CH3), 66,5 (C-2-CH), 121,8 (C-3), 126,6 (C-5),
133,4 (C-6), 160,0 (C-2), 173,1 (C-4), 176,0 (C-8); MS m/z 264 (M+); Anal. ( C12H8O3S2)
C, H.
-
BEISPIEL 5
-
2-(1'-Acetoxyethyl)-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:4,5-b']dithiophen-4,8-dion (11)
-
Acetylchlorid (1,1 g, 13,6 mmol)
wurde zu einer Lösung
von 10 (2,0 g, 7,4 mmol) in 1,2-Dichlorethan (100 ml) hinzugegeben
und die Mischung wurde 4 Stunden lang zum Rückfluß erhitzt. Nach dieser Zeit
wurde die Lösung
in Eiswasser gegossen. Die organische Phase wurde abgetrennt, mit
gesättigtem
NaHCO3 und Wasser gewaschen, getrocknet
und abgedampft. Der Rückstand
wurde der Säulenchromatographie
unterworfen (Kieselgel, C6H6),
um 11 als gelben Feststoff (Smp. 174–176°C) in einer Ausbeute von 74%
zu ergeben: IR (KBr) 1645, 1655, 1724 (C=O) cm–1; 1H-NMR CDCl3)·1–68 (d, J = 6-6 Hz, 3H, CHCH3), 2,13 (s, 3H, COCH3), 6,10–6,17 (q,
J = 6,6 Hz, 1H, CH), 7,53 (s, 1H, H-3), 7,63 (d, J = 5,1 Hz, 1H,
H-7), 7,68 (d, J = 5,1 Hz, 1H, H-6); 13C-NMR
(CDCl,):·21,0
(C-2-COCH3), 22,0 (C-2-CHCH3), 67,4
(C2-CH), 123,4 (C-3), 126,6 (C-7), 133,6 (C-6), 154,0 (C-2), 169,8 (C-2-C=O), 174,4 × 2 (C-4,
C-8); MS m/z 306 (M+); Anal. (C14H10O4S2)
C, H.
-
BEISPIEL 6
-
2-(1'-Acetoxyethyl)-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:5,4-b']dithiophen-4,8-dion (21)
-
Verbindung 21 wurde mittels Acetylierung
von 20 in analoger Art hergestellt. Ausbeute 68%; Smp. 165–166°C; UV (CH2Cl2)·max 239(log·4,33), 294 (log·4,23);
IR (KBr) 1670, 1750 (C=O) cm–1; 3H-NMR
(CDCl,)·1, 69
(d, J = 6,6 Hz, 3H, CHCH3), 2,11 (s, 3H,
COCH3), 6,08–6,15 (q, J = 6,6 Hz, 1H, CH),
7,49 (s, 1H, H-3), 7,58 (d, J = 5,1 Hz, 1H, H-5), 7,67 (d, J = 5,
1 Hz, 1H, H-6); 13C-NMR (CDCl3)
21,0 (C-2-COCH3), 21,9 (C-2-CHCH3), 67,3 (C-2-CH), 123,6 (C-3), 126,7 (C-5),
133,6 (C-6), 154,0 (C-2), 169,8 (C-2-C=O), 172,9 (C-4), 175, 6 (C-8); MS
m/z 324 (M + NH4
+);
Anal. (C14H10O4S2) C, H.
-
BEISPIEL 7
-
2,7-Diacetyl-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:4,5-b']dithiophen-4,8-dion (13)
-
Verbindung 7 wurde unter Anwendung
der gleichen Reaktionsbedingungen wie für die Synthese von 9 zu 7 zuerst
in 12 und dann in 13 überführt. Die
Moläquivalente
von Acetylchlorid und AlCl, wurden auf 20 erhöht. Säulenchromatographie an Kieselgel
und Eluieren mit CHCl3 : EtOH (100 : 1)
ergab 13 (Smp. 207–208°C) in einer
Ausbeute von 41%. UV·max (CHCl,) 279 (log·3,43); IR (KBr) 1670, 1675,
1695 (C=O) cm–1; 1H-NMR (CDCl,)·2,66 (s, 3H, C-7-CH3),
2,67 (s, 3H, C-2-CH3), 7,91 (s, 1H, H-3),
8,11 (s, 1H, H-6); 13C-NMR (DMSO-d6)·26,7
(C-2-CH,), 30,4 (C-7-CH3), 130,0 (C-3), 135,4 (C-6), 173,5 (C-4),
173,8 (C-8), 191,4 (C-2-C=O), 196,7 (C-7-C=O); MS m/z 304 (M+); Anal. (C14H8O4S2)
C, H.
-
BEISPIEL 8
-
2,7-Diacetyl-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:5,4-b']dithiophen-4,8-dion (23)
-
Verbindung 17 wurde, wie obigem Verfahren
detailliert beschrieben, in zwei Schritten in 23 überführt. Ausbeute
32%; Smp. 190–192°C; UV (CH2Cl2)·max 226 (log·3,99), 275 (log·3,96);
IR (KBr) 1650, 1676, 1689 (C=O) cm–1; 1H-NMR CDCl3)·2, 66 (s, 3H, C-5-CH3), 2, 67 (s, 3H, C-2-CH3), 7, 81 (s, 1H, H-6), 8, 07 (s,
1H, H-3); 13C-NMR (CDCl3) ·26,9 (C-2-CH3), 30,6 (C-5-CH3), 129,7 (C-3), 135,0 (C-6), 147,9 (C-5),
150,7 (C-2), 172,8 (C-4), 175,0 (C-8), 190, 6 (C-2-C=O); MS m/z
304 (M'); Anal.
(Cl4H8O4S2) C, H.
-
BEISPIEL 8
-
2,7-Bis(1'-hydroxyethyl)-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:4,5-b']dithiophen-4,8-dion (14)
-
Verbindung 13 wurde mit NaBH4, wie bei der Herstellung von 10, reduziert.
Säulenchromatographie an
Kieselgel und Eluieren mit CHCl3 : MeOH
(100 : 1) ergab 14 als gelben Feststoff (Smp. 218–219 °C) in einer Ausbeute
von 90%·IR
(KBr) 1650, 1670 (C=O), 3100–3500
(OH) cm–1; 1H-NMR
(DMSO-d6)·1, 36 (d, J = 6, 0 Hz, 3H,
C-7-CH3), 1, 48 (d, J = 6,0 Hz, 3H, C-2-CH3), 5,05 (s, 1H, C-2-OH), 5,33 (s, 1H, C-7-OH),
5,52 (m, 1H, C-7-CH), 6,17 (m, 1H, C-2-CH), 7, 41 (s, 1H, H-3),
7, 97 (s, 1H, H-6); 13C-NMR (DMSO-d6,) 24,8 (C-7-CH3), 25,5
(C-2-CH3), 64,1 (C-7-CH), 64,9 (C-2-CH), 120,7 (C-3),
130,1 (C-6), 174,7 (C-4), 175,3 (C-8); MS m/z 308 (M+);
Anal. (C14H12O4S2) C, H.
-
BEISPIEL 9
-
2,7-Bis(1'-hydroxyethyl)-4,8-dihydrobenzo(1,2-b:5,4-b']dithiophen-4,8-dion (24)
-
Verbindung 23 wurde in gleicher Art
wie für
14 umgesetzt, um 24 zu ergeben. Ausbeute 85%; Smp. 218–220°C; UV(CH2Cl2)·max 241 (log·4, 51); IR (KBr) 1650, 1670 (C=O),
3100–3500
(OH) cm–1; 1H-NMR (CDCl3)·1, 65
(d, J = 6,6 Hz, 3H, C-2-CH3), 1,98 (d, J
= 6,6 Hz, 3H, C-5-CH3), 5,16– 5,21 (m,
1H, C-2-CH), 5,30–5,35
(m, 1H, C-S-CH), 7,43 (s, 1H, H-3), 7,56 (s, 1H, H-6); 13C-NMR
(CDCl3)·25,6 (C-2-CH3), 26,6 (C-5-CH3), 52,2 (C-S-CH), 65,0 (C-2-CH), 122,0 (C-3),
123,8 (C-6), 155,8 (C-5), 160,0 (C-2), 173,0 (C-4), 175, 6 (C-8); MS m/z 308 (M+); Anal. (C14H12O4S2)
C, H.
-
BEISPIEL 10
-
2,7-Bis(1'-acetoxyethyl)-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:4,5-b']dithiophen-4,8-dion (15)
-
Verbindung 15 wurde aus 14 in zur
Herstellung von Verbindung 11 identischer Art hergestellt. Ausbeute
72%; gelber Feststoff; Smp. 180–182°C; UV (CHCl3)·max 245 (log ·4,32); IR (KBr) 1640, 1720
(C=O) cm–1; 3H-NMR (CDCl3) 1,58
(d, J = 6,6 Hz, 3H, C-7-CHCH3), 1,67 (d,
J = 6,6 Hz, 3H, C-2-CHCH3), 2,12 (s, 6H,
COCH3 × 2),
6,10–6,16
(q, J = 6,6 Hz, 1H, C-2-CH), 6,50–6,56 (q, J = 6,6 Hz, 1H, C-7-CH),
7,50 (s, 1H, H-3), 7,62 (s, 1H, H-6); 13C-NMR
(CDCl3):· 21,0, 21,1, 21,3, 22,0 (CH3 × 4),
67,4, 67,8 (CH × 2),
123,2 (C-3), 128,6 (C-6), 154,0 (C-7), 154,1 (C-2), 169,6, 169,7
(C-2-C=O, C-7-C=O), 174,3, 174,8 (C-4, C-8); MS m/z 392 (M+); Anal. (C10H16O6S2)
C, H.
-
BEISPIEL 11
-
2,7-Bis(1'-acetoxyethyl)-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:5,4-b']dithiophene-4,8-dion (25)
-
Verbindung 24 wurde in gleicher Weise
wie oben angegeben acetyliert, um 25 herzustellen. Ausbeute 68%;
Smp. 172–174°C; UV (CH2Cl2)·
max 226 (log·4, 10); IR (KBr) 1663, 1655
(C=O) cm–1; 1H-NMR (CDCl3)·1, 58
(d, J = 6, 6 Hz, 3H, C-5-CH CH3), 1,68 (d,
J = 6,6 Hz, 3H, C-2-CHCH3), 2,12 (s, 6H,
COCH3 × 2),
6,10–6,17 (q,
J = 6,6 Hz, 1H, C-2-CH), 6,50–6,57
(q, J = 6,6 Hz, 1H, C-5-CH), 7,51 (s, 1H, H-3), 7,63 (s, 1H, H-6); 13C-NMR (CDCl3):·21,0,
21,2, 21,3, 22,0 (CH3 × 4), 67,4 (C-2-CH), 67,8 (C-5-CH),
123,8 (C- 3), 128,7
(C-6), 146,5 (C-5), 154,3 (C-2), 169,8 × 2 (C-2-C=O, C-5-C=O), 172,9 (C-4), 176,2
(C-8); MS m/z 391 (M+-1); Anal. (C18H16O6S2) C, H.
-
BEISPIEL 12
-
Elementaranalysen
-
- 9: Berechnet: C, 54,97; H, 2,31. Gefunden:
C, 54,75; H, 2,38%.
- 10: Berechnet: C, 54,55; H, 3,05. Gefunden: C, 54,34, H, 2,97%.
- 11: Berechnet: C, 54,90; H, 3,29. Gefunden: C, 54,79; H, 3,40%
- 13: Berechnet: C, 55,27; H, 2,65. Gefunden: C, 55,25; H, 2,61%.
- 14: Berechnet: C, 54,54; H, 3,93. Gefunden: C, 54,60; H, 3,97%.
- 15: Berechnet: C, 55,10; H, 4,11. Gefunden: C, 55,01; H, 4,13%.
- 19: Berechnet: C, 54,97; H, 2,31. Gefunden: C, 54,84; H, 2,33%.
- 20: Berechnet.: C, 54,55; H, 3,05. Gefunden: C, 54,45, H, 3,08%.
- 21: Berechnet: C, 54,90; H, 3,29. Gefunden: C, 54,80; H, 3,18%
- 23: Berechnet: C, 55,27; H, 2,65. Gefunden: C, 55,30; H, 2,49%.
- 24: Berechnet: C, 54,54; H, 3,93. Gefunden: C, 54,31; H, 3,98%.
- 25: Berechnet: C, 55,10; H, 4,11. Gefunden: C, 54,98; H, 4,05%.
-
BEISPIEL 13
-
Wirksamkeit der Verbindungen
-
Bei Voruntersuchungen zeigten die
unsubstituierten Stammverbindungen 6 und 16 signifikante Wirksamkeit
gegen verschiedene Leukämie-Zell-Linien
(siehe Tabelle 1).
-
Tabelle
1. Zytotoxizität
von 6 und 16 gegen Leukämie-Zell-Linien.
-
Daher wurden die substituierten Verbindungen
9–11,
13–15,
19–21
und 23–25
an das NCI für
In-vitro-Tests gegen 58 menschliche Tumor-Zell-Linien, die aus Leukämie, kleinzelligem
und nichtkleinzelligem Lungenkrebs, Kolonkrebs, ZNS-Krebs, Melanom,
Eierstockkrebs, Nierenkrebs und Brustkrebs in Übereinstimmung mit bekannten
Verfahren gewonnen wurden (K. D. Paull, R. H. Shoemaker, L. Hodes,
A. Monks, D. A. Scudiero, L. Rubinstein, J. Plowman, M. R. Boyd,
J. Natl. Cancer Inst. 1989, 81, 1088–1092; A. Monks, D. Scudiero,
P. Skehan, R. Shoemaker, K. Paull, D. Vistica, C. Hose, J. Langley,
P. Cronise, A. Vaigro-Woiff,
M. Gray-Goodrich, H. Campbell, J. Mayo, M. Boyd, J. Natl. Cancer
Inst. 1991, 83, 757–766;
M. R. Boyd, K. D. Paull, L. R. Rubinstein, F. A. Valeriote, T. Corbett,
L. Baker, Eds.; Kluwer Academic Publishers; Amsterdam, 1992, 11–34). Alle
Verbindungen waren gegen alle Zell-Linien mit durchschnittlichen log GI50_Werten, die zwischen –5,92 (Verbindung 15) bis –7,40 (Verbindung
11) liegen, aktiv. (Die Aktivität
ist definiert als log GI50 ←4, wobei
GI50 die molare Konzentration ist, die 50%
des Zellwachstums hemmt). Tabelle 2 zeigt die biologischen Daten
in selektierten Zell-Linien.
-
Tabelle
2. Hemmung von In-vitro-Zell-Linien durch disubstituierte Dihydrobenzothiophendione
-
In der 4,8-Dihydrobenzo[1,2-b:4,5-b']dithiophen-4,8-dion-Reihe zeigte
die monosubstituierte 2-(1'-Acetyoxyethyl)-Verbindung
(11) die höchste
Gesamtwirksamkeit (mittlerer log GI50 = –7,40);
jedoch gehörte
die analoge Verbindung 21 zu den wenig Aktiven der 4,8-Dihydrobenzo[1,2-b:5,4-b']dithiophen-4,8-dion-Reihe.
In letzterer Reihe war die monosubstituierte 2-Acetyl-Verbindung (19) die
aktivste. In beiden Reihen zeigten auch Verbindungen mit einer Hydroxyethylgruppe
(10 und 20) exzellente Gesamtzytotoxizität. Nur eine disubstituierte
Verbindung 14 [2,7-Bis(1'-hydroxyethyl)-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:4,5-b']dithiophen-4,8-dion] zeigte
eine Gesamttoxizität,
die mit denen der monosubstituierten Verbindungen vergleichbar ist.
-
Verbindungen 13 und 15, die mit Acetyl-
und 1-Acetoxyethylgruppen
disubstituiert sind, waren gegenüber
Melanom-Zell-Linien nicht selektiv und waren im allgemeinen in allen
Zell-Linien weniger aktiv. Die verbleibenden zehn Verbindungen zeigten
hervorstechende Wirksamkeit gegen alle Melanom-Zell-Linien. Die Verbindungen
11 und 19 waren mit log GI50-Werten, die
von –7,48
bis ←8,00
reichen, am stärksten
sensitiv in diesen Zell-Linien. Alle Verbindungen, einschließlich 13
und 15, zeigten hohe Aktivität
gegen HL-60(TB)-Leukämie,
OVCAR-3-Eierstockkrebs, MDA-MB-435- und MDA-N-Brustkrebs.
-
Zusammenfassend gesagt, zeigten die
monosubstituierten Verbindungen in einem direkten Vergleich allgemein
stärkere
Selektivität
als die korrespondierenden disubstituierten Verbindungen. 2-(1'-Acetoxyethyl)-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:4,5-b']dithiophen-4,8-dion
(11) und 2-Acetyl-4,8-dihydrobenzo[1,2-b:5,4-b']dithiophen-4,8-dion
(19) waren die am stärksten
aktiven Verbindungen, die untersucht wurden und sind Kandidaten für weitere
In-vivo-Untersuchungen.
-
BEISPIELE 14–16
-
Synthese und Zytotoxizität von Acetyl-4H,9H-Naphtho[2,3-b]thiophen-4,9-dionen
-
Die Verbindungen in den Beispielen
14–16
unten sind getrennt von den Verbindungen in den Beispielen 1–13 oben
nummeriert.
-
Viele Anthrachinone, einschließlich Mitoxantron
(1), zeigen antineoplastische Aktivität (R. Y. Zee-Cheng, E. G. Podrebarac,
C. S. Menon, C. C. Cheng, J. Med. Chem. 1979, 22, 501–505). Zusätzlich zeigt das
natürliche
Produkt 2-Acetyl-4H,9H,-Naphtho[2,3-b]furan-4,9-dion (2), isoliert
aus Tabebuia cassinoids (Lam.) DC. (Bignoniaceae) Zytotoxizität im KB-Zellkultur-Assay
(ED50-Wert = 4,2 μM). Entsprechend wurde eine
dritte Verbindung, Naphtho[2,3-b]thiophen-4,9-dion (3) auf Zytotoxizität gegen
KB-Zellen evaluiert, wobei sich ein ED50-Wert
von 6,5 μM
ergab (R. Goncalves, E. V. Brown, J. Org. Chem. 1952, 17, 698–704; V.
Weinmayr, J. Am. Chem. Soc. 1952, 74, 4353–4357; W. Carruthers, A. G.
Douglas, J. Hill, J. Chem. Soc. 1962, 704–708; W. Carruthers, J. Chem.
Soc. 1963, 4477–4483;
H. Tagawa, K. Ueno, Chem. Pharm. Bull. 1978, 26, 1384–1393.).
-
-
Diese Beispiele beschreiben die Synthese
und die zytotoxische Bewertung der drei mono- (5–7) und zwei diacetylsubstituierten
(9–10)
Derivate.
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Monoacetylderivate von 4H,9H-Naphtho[2,3-b]thiophen-4,9-dion (3) wurde
wie unten gezeigt synthetisiert. Verbindung 3 wurde zuerst mittels
Natriumthiosulfat unter alkalischen Bedingungen reduziert, dann
wurde Dimethylsulfat hinzugefügt,
was zur O-Methylierung zum erwarteten 4,9-Dimethoxynaphtho[2,3-b]thiophen (4)
führte.
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Verbindung 4 wurde in einer Friedel-Crafts-Acetylierung mit
einem gleichmolaren Anteil von Acetylch lorid in Anwesenheit von
AlCl, umgesetzt und das Reaktionsprodukt wurde dann mittels CrO,
oxidiert. Säulenchromatographie
ergab drei oxidierte Derivate: 5 mit dem Smp. 139–140°C, 6 mit
dem Smp. 244–245°C und 7 mit
dem Smp. 146–147°C.
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Basierend auf Massenspektral- [m/z
(256, M') ] und
Elementaranalysendaten wurden die Molekularstrukturen aller drei
Produkte als C14H8O3S bestimmt, was Stellungsisomere von Monoacetylnaphtho[2,3-b]thiophen-4,9-dion
nahe legt. Die 1H-NMR- und 13C-NMR-Analyse
einschließlich
zweidimensionaler Techniken (d. h. 1H-1H-Cosy, HMQC, HMBC) führte uns dazu, Verbindung 5
als 2-Acetylnaphtho[2,3-b]t:hiophen-4,9-dion
zu bestimmen; diese Zuordnung wurde durch Röntgenkristallanalyse bestätigt.
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Die Zuordnungen der 1H-NMR-
und 13C-NMR-Spektren der Produkte 6 und
7 wurden mittels Vergleich mit den Spektren von Verbindung 3 und
mittels 2D-NMR-Techniken, einschließlich 1H-1H-Cosy, HMQC und HMBC, vorgenommen. Aus
obigen Daten wurde geschlossen, dass die Produkte 6 und 7 die 3-Acetyl-
bzw. 7-Acetylderivate von 3 waren.
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Für
die Synthese der Diacetylderivate von 3 wurde 4-Acetoxynaphtho[2,3-b]thiophen (8) mit
einem Überschuss
an Acetylchlorid und AlCl, umgesetzt und es wurden die resultierenden
Reaktionsprodukte mit CrO, oxidiert (D. W.
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H. MacDowell, James C. Wistowaty,
J. Org. Chem. 1971, 36, 4004–4012;
D. W. H. MacDowell, James C. Wistowaty, J. Org. Chem. 1972, 37,
1712–1717).
Das monoacetylierte 5 wurde gemeinsam mit zwei neuen Produkten mittels
Säulenchromatographie
isoliert: 9 mit dem Smp. 202–204°C und 10
mit dem Smp. 180–182°C. Beide
Verbindungen waren diacetyliert, wie ihre Molekularformel (C16H10O4S),
die mittels Massenspektroskopie [m/z (298, M+)]
und Elementaranalyse erhalten wurde, zeigt.
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Die Strukturen der Verbindungen 9
und 10 wurden mittels Vergleich ihrer 1H-NMR-
und 13C-NMR-Spektraldaten mit denen der
Monoacetylnaphtho[2,3-b]thiophen-4,9-dione (5– 7) identifiziert. Wir haben
gefolgert, dass 9 2,7-Diacetylnaphtho[2,3-b]thiophen-4,9-dion
und 10 3,7-Diacetylnaphtho[2,3-b]thiophen-4,9-dion
ist.
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BEISPIEL 14
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2-Acetyl- (5), 3-Acetyl-
(6) und 7-Acetyl-naphtho[2,3-b]thiophen-4,9-dion
(7)
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Dimethylsulfat (7,6 ml, 60 mmol)
wurde tropfenweise zu einer gerührten
Suspension von 3 (1,0 g, 47 mmol), Wasser (40 ml), Natriumthiosulfat
(10,0 g, 63,3 mmol) und NaOH (3,5 g, 87,5 mmol) gegeben, die auf 60°C gehalten
wurde. Die Mischung wurde bei 60°C
4 Stunden lang rühren,
sie wurde dann auf Raumtemperatur gekühlt und mit CHCl3 extrahiert.
Die organische Phase wurde mit Wasser gewaschen, über wasserfreiem
MgSO, getrocknet und unter reduziertem Druck konzentriert, um 1,5
g des rohen Zwi schenprodukts 4,9-Dimethoxynaphtho[2,3-b]thiophen
(4) zu ergeben.
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Zu 4 (1,5 g) in 1,2-Dichlorethan
(120 ml) wurden Acetylchlorid (4,3 ml, 55 mmol) und AlCl3 (7,3 g, 55 mmol) hinzugegeben. Die resultierende
Mischung wurde bei 5 ± 2 °C 4 Stunden
lang gerührt
und dann in Eiswasser gegossen und mit konz. HCl angesäuert. Die
organische Phase wurde mit Wasser gewaschen, über wasserfreiem MgSO, getrocknet
und eingedampft. CrO3 (0,5 g, 50 mmol) und
HOAc (12 ml) wurden zum Rückstand
hinzugegeben. Die Mischung wurde bei Raumtemperatur 8 Stunden lang
gerührt
und dann wurde i-PrOH
(30 ml) hinzugegeben und die resultierende Lösung mit CHCl3 extrahiert.
Die organische Phase wurde mit gesättigtem NaHCO3 gewaschen, über wasserfreiem
MgSO, getrocknet und eingedampft. Säulenchromatographie (Kieselgel,
CHCl3) ergab die Verbindungen 5, 6 und 7
in 20, 11, beziehungsweise 9% Ausbeute.
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Verbindung 5, gelbe Nadeln aus CHCl3-EtOH (Smp 139– 140°C). Rf-Wert
0, 15, CHCl3. IR (KBr) 1650, 1680 (C=O)
cm–1. 1H-NMR(CDCl3)·2,68 (s,
3H, CH3), 7,77 (dt, J = 2, 0, 7,2 Hz, 1H,
H-6), 7,80 (dt, J = 2,0, 7,2 Hz, 1H, H-7), 7,91 (s, 1H, H-3), 8,21
(dd, J = 2,0, 7,2 Hz, 1H, H-8), 8,22 (dd, J = 2,0, 7,2 Hz, 1H, H-5). 13C-NMR (CDCl3)·30,6 (CH3), 126,9 (C-5), 127,7 (C-8), 132,8 (C-4a),
133,5 (C-8a), 133,9 (C-6), 134,3 (C-7), 134,8 (C-3), 139,1 (C-3a),
144,2 (C-2), 147,2 (C-9a), 178,1 (C-4), 179,0 (C-9), 197,3 (C-2-C=O).
MS m/z (256, M+). Anal. berechnet für C14H8O3S:
C, 65, 62; H, 3, 15; Gefunden: C, 65, 53; H, 3, 13%.
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Verbindung 6 (Smp. 244–245°C). Rf-Wert = 0,26, CHCl3.
IR (KBr) 1650, 1680 (C=O) cm–1·1H-NMR (CDCl3)·2,70
(s, 3H, CH3), 7,78 (dt, J = 2,0, 7,2 Hz,
1H, H-6), 7,80 (dt, J = 2,0, 7,2 Hz, 1H, H-7), 8,18 (s, 1H, H-2),
8,20 (dd, J = 2,0, 7,2 Hz, 1H, H-8), 8,22 (dd, J = 2,0, 7,2 Hz,
1H, H-5)·13C-NMR (CDCl3)·26,9 (CH3), 126, 8 (C-5), 127, 6 (C-8), 129,7 (C-2),
132,8 (C-4a), 133,4 (C-8a), 133,8 (C-6), 134,4 (C-7), 142,9 (C-3),
148,9 (C-3a), 150,1 (C-9a), 179,2 (C-9), 179,3 (C-4), 190,5 (C-3-C=O).
MS m/z (256, M+). Anal. berechnet für C19H8O3S:
C, 65, 62; H, 3, 15. Gefunden: C, 65,56; H, 3,11%.
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Verbindung 7 (Smp. 146–147°C). Rf-Wert = 0,35, CHCl3.
IR (KBr) 1650, 1680 (C=O) cm–1·1H-NMR (CDCl3)·2,75
(s, 3H, CH3), 7,70 (d, J = 5,4 Hz, 1H, H-3),
7,80 (d, J = 5,4 Hz, 1H, H-2), 8,33 (br. s, 2H, H-5, H-6), 8,74
(s, 1H, H-8). 13C-NMR(CDCl3)·26, 8
(CH,), 126,7 (C-8), 126,8 (C-3), 127,7 (C-5), 132,7 (C-6), 133,7 (C-8a),
134,6 (C-2),135,8 (C-3a), 140,5 (C-7), 142,7 (C-4a), 145,3 (C-9a),
177,1 (C-4), 178,3 (C-9), 196,4 (C-7-C=O). MS m/z (256, M+).
Anal. berechnet für C14H8O3S:
C, 65,62; H, 3,15. Gefunden C, 65,49; H, 3,17%.
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BEISPIEL 15
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2,7-Diacetyl- (9) und 3,7-Diacetylnaphtho[2,3-b]thiophen-4,9-dion (10)
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Zu einer Mischung von 6 (2,0 g, 8
mmol) und 28%-igem Ammoniakwasser (100 ml) wurden CuSO4 (0,05
g, 0,3 mmol) und Cu-Pulver (5 g, 79 mmol) hinzugegeben. Diese Mischung
wurde 36 Stunden lang zum Rückfluß erhitzt,
wobei während
des Erhitzens alle 6 Stunden 5 ml 28%-iges Amnioniakwasser hinzugefügt wurden.
Die Reaktionsmischung wurde heiß filtriert
und das Filtrate wurde mit konz. HCl angesäuert und gekühlt, um
einen Niederschlag zu bilden. Zwei g des Niederschlags wurden in
einer Mischung von HOAc (22 ml) und Acetanydrid (14 ml) gelöst. Zu der
resultierenden Lösung
wurde frisch geschmolzenes ZnO (0,3 g, 3,7 mmol) hinzugegeben. Dann
wurde die Mischung 1,5 Stunden lang zum Rückfluß erhitzt und ein Bleichgroßes Volumen
H2O zu der heißen Mischung hinzugefügt. Diese
Mischung wurde gekühlt
und filtriert, um ein festes Material zu ergeben, das getrocknet
und in ClCH2CH2Cl
gelöst
wurde, um Reaktionslösung
A zu ergeben.
-
Zur Reaktionslösung B, die Acetanhydrid (3
ml, 29,4 mmol), AlCl, (3,5 g, 26,2 mmol) und 1,2-Dichlorethan (150 ml)
enthält,
wurde die Reaktionslösung
A tropfenweise bei 30–40°C hinzugegeben.
Die Mischung wurde bei gleicher Temperatur 4 Stunden lang gerührt. Nachdem
das Lösemittel
unter Vakuum entfernt wurde, wurde der Rückstand in CHCl3 (100
ml) und HOAc (2 ml) gelöst
und CrO3 (0,24 g, 2,4 mmol) wurde hinzugefügt. Die
Umsetzung wurde unter Rühren
bei 30 ± 2°C 3 Stunden
lang durchgeführt.
Dann wurde die Reaktionsmischung mit 5%-igem NaHCO3 neutralisiert
und mit CHCl3 extrahiert. Die organische
Phase wurde mit gesättigtem
NaCl gewaschen, über
wasserfreiem MgSO, getrocknet und eingedampft. Der Rückstand
wurde mittels Säulenchromatographie
an Kieselgel gereinigt, wobei mit CHCl3:
MeOH (100: 1) eluiert wurde, um die Verbindungen 5 (9% Ausbeute),
9 (13% Ausbeute) und 10 (14% Ausbeute) au erhalten.
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Verbindung 9 (Smp. 202–204°C). Rf-Wert = 0,11, CHCl3:
MeOH = 100: 1. IR (KBr) 1650, 1680 (C=O) cm–1. 1H-NMR (CDCl3)·2,68 (s,
3H, 2-COCH3), 2,75 (s, 3H, 7-COCH3), 7,96 (s, 1H, H-3), 8,33 (br.s, 2H, H-5, H-6),
8,70 (s, 1H, H-8)·13C-NMR (CDCl3)·26,0 (C-7-CH3), 29,6 (C-2-CH3),
126,5 (C-5), 126,6 (C-8), 131,9 (C-6), 134,5 (C-3, C-8a), 138,2
(C-3a), 140,3 (C-7, C-4a), 143,3 (C-2), 146,2 (C-9a), 176,4 (C-4), 177,3 (C-9), 195,4 (C-7-C=O),
195,9 (C-2-C=O)
: MS m/z (298, M+). Anal. berechnet für C16H10O4S:
C, 64,42; H, 3,36. Gefunden: C, 64,38; H, 3,32%.
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Verbindung 10 (Smp. 180–182°C). Rf-Wert = 0,18, CHCl3:
MeOH = 100: 1. IR (KBr) 1650, 1680, 1700 (C=O) cm–1. 1H-NMR0(CDCl3)·2,70 (s,
3H, 3-COCH3), 2,75 (s, 3H, 7-COCH3),
8,19 (s, 1H, H-2), 8,33 (br.s, 2H, H-5, H-6), 8, 74 (s, 1H, H-8)·13C-NMR (CDCl3)·26,9 (C-3-CH3), 27, 0 (C-7-CH3),
127,4 (C-8), 127,8 (C-5), 129,7 (C-2), 133,0 (C-6), 133,6 (C-8a),
136,0 (C-4a), 141,2 (C-7), 142,9 (C-3), 149,4 (C-3a), 151,0 (C-9a), 177,5 (C-4),178,5
(C-9), 190,5 (C-3-C=O),
196,4 (C-7-C=O). MS m/z (298, M').
Anal.
berechnet für
C16H10O4S:
C, 64,42; H, 3,36, Gefunden: C, 64,45; H, 3,33%.
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BEISPIEL 16
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Biologische Aktivität
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Das unsubstituierte (3), zwei Monoacetyl-
(5, 6) und zwei Diacetylderivate (9, 10) wurden in einem vorgeschalteten
KB-Zellen-Assay auf Zytotoxizität
untersucht. Die Stammverbindung 3 und das 3-Acetylderivat 6 zeigten
in diesem Assay gleiche Wirksamkeit mit ED50-Werten
von 6,5 beziehungsweise 5 μM.
Die Wirksamkeit stieg an (ED50 ~ 1,5 μM), wenn
Acetylgruppen in die 2-Position (5) oder die 2,7-Positionen (9)
eingeführt wurden.
Verbindung 10 mit 3,7-Disubstitution war in diesem Assay die am
stärksten
wirksame Verbindung mit einem ED50-Wert
von 0,45 μM.
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Die Verbindungen 5, 6 und 9 wurden
auch in vitro im Human-Tumor-Zell-Linien-Aassay des NCl getestet;
die Daten von sieben Krebstypen werden in Tabelle 3 gezeigt. Alle
drei Verbindungen waren gegen alle Zell-Linien mit gleichen mittleren
log GI50-Werten, die von –5,67 bis – 6,15 reichen,
aktiv (GI50 ist die molare Konzentration,
die 50% des Zellwachstums hemmt; Verbindungen mit log GI50 < –4 werden
als aktiv angesehen). Die Reihenfolge der Aktivität verläuft annähernd parallel
zu dem KB-Zellen-Assay
mit Verbindung 9, welche größere Aktivität, insbesondere
gegen HCT-15-Kolon- und MCF-Brustkrebs-Zell-Linien zeigt. Verbindung 9 war recht
aktiv gegen Leukämie-Zell-Linien
mit log GI50_Werten von –7,61 gegen die SR- und –7,18 gegen MOLT-4-Zellen;
Verbindung 6 zeigte auch signifikante Zytotoxizität in letzterer
Zell-Linie ( ED50 < –8).
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Zusammenfassend gesagt, sind Acetylderivate
von 4H,9H-Naphtho[2,3-b]thiophen-4,9-dion viel versprechende Leitverbindungen
für die
weitere Entwicklung von Antikrebsmitteln. Über die Synthese und zytotoxische
Evaluierung zusätzlicher
Derivate dieses Kerns wird in einem nachfolgenden Artikel berichtet
werden.
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Tabelle
3. Hemmung von In-vitro-Krebs-Zell-Linien durch die Verbindungen
5, 6 und 9
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