DK149271B - Beta-carbolin-3-carboxylsyrederivater - Google Patents

Description

149271

Opfindelsen angår hidtil ukendte p-carbolin-3-carboxylsyrederi- vativer, hvilke forbindelser er nyttige i psychopharmaceutiske præparater, idet de er benzodiazepinantagonister.

I EP patentpublikation nr. 30 254 omtales forbindelser med den almene formel:

S

ra i x »a—ønfr c~r3 10 i9 hvor 10 10 X betegner oxygen, svovl eller NR , hvor R betegner hy- I o drogen eller en lavere alkyl- eller cycloalkylgruppe; o R betegner (a) en alkoxy-, aryloxy- eller aralkoxygruppe, der hver især eventuelt er substitueret med ét eller flere halogen-atomer, (F, Cl, Br, I), f.eks. 1-3 halogenatomer, hydroxy-grupper, CF~-grupper eller alkoxygrupper eller med en amino-, o -j-ι i2 dialkylamino- eller alkoxycarbonylgruppe; eller (b) NR R , 11 12 hvor R og R er ens eller forskellige og hver betegner (i) hydrogen, (ii) hydroxy, (iii) alkyl, (iv) aryl, (v) aralkyl eller (vi) cycloalkyl, hvor de sidste fire (iii-vi) eventuelt er 25 substitueret med en hydroxy-, carboxamid-, alkoxycarbonyl-, carboxy- eller monosaccharidgruppe eller en heterocyklisk gruppe, eller (vii) amino eventuelt substitueret med al kyl, aryl, 11 12 aralkyl eller cycloalkyl; eller hvor R og R sammen med det gg naboliggende nitrogenatom danner en 5-, 6- eller 7-leddet heterocyklisk ring, der eventuelt kan være substitueret, under 11 12 forudsætning af, at R og R ikke begge kan være en 3 hydroxygruppe; eller hvor X og R tilsammen betegner et enkelt nitrogenatom; 35 4 R betegner hydrogen, en alkyl-, cycloalkyl-, aralkyl-, phenyl-eller en alkoxyphenylgruppe indeholdende op til 10 carbonatomer, 149271 2 RA betegner F, Cl, Br, I, NCL, NR13R14, NHCOR13, CN, 13 13 i 11 12 13 14 COOR , OR , SCH3 eller SOgNR'V , hvor R og R hver betegner et hydrogenatom eller en alkyfgruppe indeholdende op til 6 carbonatomer og eventuelt substitueret med en hydroxy- 11 5 gruppe eller et halogenatom (F, Cl, Br, I), og hvor R og 12 R har den ovenfor nævnte betydning,

A

og hvor der kan være 1-4 Identiske eller forskellige R 'er; g R betegner hydrogen, eller en alkyl- eller alkoxycarbonylgruppe, 10 hvor de to sidstnævnte hver indeholder op til 8 carbonatomer; forudsat dog:- ΊΊ 12

at R og R ikke begge kan betegne et hydrogenatom, når X

4 A 9 betegner et oxygenatom, og R , R og R hver betegner et 15 hydrogenatom, 11 12 at én af substituenterne R og R ikke kan betegne et hydrogenatom, når den anden substituent betegner en amino- o 4 A 9

gruppe, og nar X betegner et oxygenatom, og R , R og R

20 hver betegner et hydrogenatom, og at R4, RA og R^ ikke hver kan betegne et hydrogenatom, når 3 X betegner et oxygenatom, og R betegner OCH^. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Den klasse af forbindelser, som angives med den ovenfor 2 nævnte almene formel, omtales som værende i stand til at fortrænge 3 flunitrazepam fra benzodiazepinreceptorer, og i modsætning til 4 benzodiazepin, chlordiacepoxid og diazepam at hæmme aggression 5 uden at bevirke forringet motorisk koordination, hvilket betyder, at 6 forbindelser med den ovennævnte almene formel er egnede til brug 7 som ikke-sedative antikonvulsionsmidler, antiaggressionsmidler og 8 angstdæmpende midler eller til beskyttelse mod stress. De kan derfor 9 anvendes til behandling af følgende indikationer: 10

Angst og anspændthed med eller uden depressioner, uro og 11 forstyrrelse hidrørende fra stresspåvirkninger eller for meget stimulering såvel som pathologisk aggressivitet.

Det har nu overraskende vist sig, at en lille gruppe af forbindelser, der tilhører den ovennævnte klasse, men som ikke er specifikt omtalt i ovennævnte publikation, er stærke benzodia- 149271 3 zepin-antagonister målt ved deres mangel på benzodiaZepinlignende farmakologiske virkninger på trods af deres høje affinitet overfor benzodiazepinreceptorer samt deres evne til at undertrykke benzo-diazepiners virkninger. Disse egenskaber gør forbindelserne ifølge 5 den foreliggende opfindelse yderst nyttige til f.eks. at styre og modvirke de farmakologiske virkninger hidrørende fra behandling med benzodiazepiner og andre forbindelser, som virker gennem deres affinitet overfor benzodiazepinreceptorerne.

Forbindelserne ifølge den foreliggende opfindelse er β-carbo-•jO lin-3-carboxylsyrederivater med den almene formel R1 I 2 igir

H

hvor R betegner methyl, ethyl, n-propyl eller iso-propyl, og 2 R betegner hydrogen, methyl, ethyl, n-propyl eller 1 o 2

20 iso-propyl, forudsat at R ikke betegner methyl, når R

betegner hydrogen.

Forbindelserne ifølge opfindelsen kan fremstilles ved, at et indolderivat med den almene formel R3 25 A f I Xj/C 02Et L IC / NH2

H

30 hvor 2 R betegner hydrogen, methyl, ethyl, n-propyl eller iso-propyl og 3 R betegner hydrogen, methyl, ethyl, n-propyl eller 3 2

iso-propyl, forudsat at R ikke betegner methyl, når R

35 betegner hydrogen, cykliseres med glyoxylsyre eller formaldehyd, hvorefter det således opnåede 1,2,3,4-tetrahydrocarbolinderivat dehydrogeneres, og hvis 3 R betegner hydrogen foretheres hydroxygruppen ved omsætning 149271 4 1 1 med en forbindelse med den almene formel R X, hvor R betegner methyl, ethyl, n-propyl eller iso-propyl, og X betegner et halogenatom.

Forbindelserne ifølge opfindelsen kan anvendes til formulering j. af farmaceutiske præparater, f.eks. til oral og parenteral indgivelse i pattedyr inklusiv mennesker, i overensstemmelse med galenisk farmacis traditionelle metoder.

Traditionelle tilsætningsmidler er sådanne farmaceutisk acceptable organiske eller uorganiske bærersubstancer, der er egnede til ^ parenteral eller enteral tilførsel, og som ikke på skadelig måde reagerer med de aktive forbindelser.

I almindelighed dispenseres forbindelserne ifølge den foreliggende opfindelse i enhedsdosisform omfattende fra 0,05 til 100 mg i en farmaceutisk acceptabel bærer pr. enhedsdosis.

Dosis af forbindelserne ifølge den foreliggende opfindelse er 0,1-300 mg/dag, fortrinsvis 1-30 mg/dag, når det indgives i patienter, f.eks. mennesker, som et lægemiddel.

Det er velkendt (Squires, R. F. og Braestrup, C., Nature (London) 266 (1977), 734) at specifikke steder i centralnervesystemet 20 hos hvirveldyr udviser en specifik stor affinitet for binding af 1,4-og 1,5-benzodiazepiner. Disse steder kaldes benzodiazepinreceptorer.

De farmakologiske egenskaber af forbindelserne ifølge opfindelsen er blevet undersøgt ved at bestemme deres evne til at fortrænge radioaktivt mærket flunitrazepam fra sådanne benzodiazepin-receptorer samt deres evne til at antagonisere pentazolinducerede kramper.

Fortrængningsaktiviteten af forbindelserne ifølge opfindelsen er blevet bestemt ved at bestemme IC^q-værdien og ^D^-værdien.

ICgQ-værdien repræsenterer den koncentration, hvorved der 3q sker en fortrængning af 50% af den specifikke binding af ^H-flu-nitrazepam (1,0 nM, 0°C) i prøver omfattende et samlet volumen på 0,55 ml af en suspension af hjernemembran, f.eks. fra rotter.

Fortrængningsprøven udføres på følgende måde: 0,50 ml af en suspension af ubehandlet rotteforhjerne i 25 mM 33 KH^PO^, pH = 7,1 (5-10 mg væv/prøve) inkuberes i 40-60 minutter ved 0°C sammen med ^H-diazepam (specifik aktivitet 14,4 Ci/ mmol, 3 1,9 nM) eller H-flunitrazepam (specifik aktivitet 87 Ci/mmol, 1,0 nM). Efter in kubering filtreres suspensionen gennem "Whatman GF/C" glasfiberfiltre, filterresten vaskes to gange med kold buffer- 149271 5 opløsning, og radioaktiviteten måles ved scintillationstælling.

Forsøget gentages, idet der forud for tilsætningen af det radioaktivt mærkede benzodiazepin tilsættes en given mængde eller overskud af den forbindelse, hvis fortrængningsevne ønskes bestemt. På basis af de opnåede måleresultater kan IC^-værdien beregnes.

ED50-værdien repræsenterer den dosis (mg/kg) af en prøvesubstans, hvorved den specifikke binding af flunitrazepam til benzo-diazepinreceptorer i en levende hjerne reduceres til 50% af kontrolværdien. Et sådant in vivo forsøg udføres på følgende måde:

Grupper af mus injiceres med prøvesubstansen ved forskellige 10 3 doser og sædvanligvis subcutant. 15 minutter senere gives H-fluni- trazepam intravenøst til musene, og efter yderligere 20 minutter dræbes musene og deres forhjernemembraner fjernes, og radioaktiviteten i forhjernemembranerne måles ved scintillationstælling.

EDc„-værdien bestemmes ud fra dosis-responskurver.

15 50

Antagonisme af pentazolinducerede kramper er blevet undersøgt. Undersøgelsen blev udført i overensstemmelse med kendte forsøgsmodeller indenfor farmakologi, som f.eks. beskrevet i R.A.Turner, Screening Methods in Pharmacology, Academic Press, N.Y. og London 1965, især p.164 ff. eller Woodbury, P.M., Perry, 20 I.K. og Schmidt, R.P. Antiepileptic Drugs, Raven Press, N.Y. 1972.

Hæmning af motorisk koordination i mus blev også undersøgt 30 minutter efter subkutan indgivelse i overensstemmelse med en metode beskrevet i litteraturen (Buus Lassen et al., Acta Pharmacol, et

Toxicol., 1971, 39, 1-16).

25 —

Forsøgsresultater opnået ved at afprøve nogle af forbindelserne ifølge opfindelsen vil fremgå af den efterfølgende tabel 1.

* 149271 6 1 -2£ /“>

Ο) ΙΛ C

c z .2 2 o +j E £ ro C· o c (T3 T3 O O O „ ·- (U s_ O © © 00 X -η o r- r- “ in r o /v /\ /\ oo o 4-) £- v < "

u_ (U

m Ό 5

<D .SC

a) s_ \ c οι σ I S fc ε C Ό Q .

0 c ε a ζ? ·- to o o o <5 — S. — OO© r* cS^g x ^ co o' < 2 Q? cm! a Σ a I E o "a • * £ I e| ΐ S J § « ® * *" °i fc d, 2 g - S| o oo o - ° g - Έ 5 g.

1 2 .E Έ a i v -° s I ^ I"1 ? g » , 2 r- O k < s ,2 ,~L0 Or-O 00 r-+j

Ol -X

— I <D

c _0) 13 υ 5_ ~ g g "δ 5

s «Λχ·. ““ 5 5" 1 X X I

I * Λ s -° z o u I ·= 5 tn -g, >-<· ^ ^ aSS-g-o fc -« oVn\ - s £ s I = $ « s υ u .2 =w & t- μ - C- O' Ω ^ -J w * 149271 7

Det fremgår af resultaterne ovenfor, at forbindelserne ifølge 3 opfindelsen meget effektivt fortrænger H-flunitrazepam fra benzo-diazepinreceptorerne, skønt de overhovedet ikke modvirker pentazol-inducerede kramper og ikke udviser ataxia-egenskaber, hvilket ^ betyder, at de f.eks. ikke udviser benzodlazepiners normale antikonvulsive, angstdæmpende og beroligende virkninger, hvorfor de er antagonister overfor disse benzodiazepiner. (A.S.Lippa, P.A.Nash og E.N.Greenblatt i "Anxiolytics", S.Fielding og H.Lal,

Futura Publishing Co., Inc., New York 1979).

^ø Sammenlignet med de ovenfor omtalte, kendte β-carbolinforbin- delser har forbindelserne fremstillet ifølge opfindelsen en betydeligt større aktivitet, for såvidt angår hæmningen af bindingen H-fluni-trazepam. Dette kan illustreres ved at sammenligne ED5Q-værdien for den kendte forbindelse 5-methoxy-p-carbolin-3-carboxylsyreethylester ^ med samme værdi for den nært beslægtede hidtil ukendte forbindelse 5-isopropoxy-4-methy!-p-carbolin-3-carboxylsyreethylester. Medens førstnævnte således har en EDg^-værdi på 37 mg/kg, er den for sidstnævnte forbindelse 0,3 mg/kg, d.v.s. at sidstnævnte forbindelse har en affinitet over for benzodiazepinreceptorer, der er over 100 20 gange så stor som for den kendte nærtbeslægtede forbindelse.

De overraskende egenskaber ved forbindelserne fremstillet ifølge opfindelsen er imidlertid ikke alene, at de har denne stærkt øgede affinitet over for benzodiazepinreceptorer, men at de ikke modvirker pentazolinducerede kramper og ikke udviser ataxia-egenskaber. For-25 bindeiserne fremstillet ifølge opfindelsen har således ikke benzodiaze-pinernes normale antikonvulsive, angstdæmpende og beroligende virkninger.

Dette kombineret med deres ovenfor omtalte kraftige affinitet over for benzodiazepinreceptorer bevirker, at de er stærke benzodia-3Q zepi n antagonister.

Den uventede biologiske virkning af forbindelserne fremstillet ifølge opfindelsen ligger således i, at de er kraftige benzodiazepin-antagonister, medens de beslægtede kendte forbindelser er benzodia-zepinagonister.

35 Antagonismevirkningen af forbindelserne ifølge opfindelsen illustreres yderligere ved afprøvning af virkningen af en af disse forbindelser, nemlig 5-isopropoxy-4-methyl-p- carbolin-3-carboxy-Isyreethylester, overfor benzodiazepinvirkning i de to in vivo afprøvninger i ovennævnte tabel, nemlig pentazol-inducerede kramper U9271 8 og ataxia.

Antagonisme af benzodiazepinvirkning pi pentazol-inducerede krampeanfald i NMRI mus (20-25 g)._ 5 5 mg/kg diazepam, indgivet intraperitonealt 30 minutter før pentazol, hæmmede fuldstændig de krampeanfald, der induceredes med en supramaximal dosis pentazol (150 mg/kg, indgivet subkutant).

De foreliggende forbindelsers evne til at modvirke virkningen af benzodiazepin på pentazol-inducerede krampeanfald er blevet 10 undersøgt ved at bestemme ED^g-værdien. ED^g-værdien angiver den koncentration af testforbindelsen, ved hvilken kloniske krampeanfald observeredes i 50% af dyrene behandlet med 5 mg/kg diazepam 30 minutter før indgivelse af pentazol og testforbindelsen 15 minutter før indgivelse af pentazol. Forsøget blev udført på følgende måde: 15 Mindst 4 grupper af mus (10 mus i hver gruppe) injiceredes intraperitonealt med 5 mg/kg diazepam. 15 minutter senere blev hver gruppe af mus injiceret intraperitonealt med forskellige doser af testforbindelsen og efter yderligere 15 minutter modtog musene 150 mg/kg pentazol, indgivet subkutant. Kloniske krampeanfald i løbet af 20 de næste 30 minutter noteredes. Ud fra de opnåede resultater beregnedes EDgg-værdien.

I dette forsøg var EDgg-værdien for 5-isopropoxy-4-me-thyI-8-carbolin-3-carboxylsyreethylester 0,7 mg/kg. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Antagonisme af benzodiazepinvirkning i manglende motorisk koordi- 2 nation._ 3 NMRI mus (20-25 g) anbragtes på en horisontal træstang 4 (diameter 4,3 cm), som roterede med en hastighed på 6 min , 8 cm 5 over bordet. En intraperitoneal injektion af 2 mg/kg lorazepam 30 6 min før testen inducerede ataxia i alle dyr, defineret som over 3 fald 7 fra staven i løbet af 2 min. De foreliggende forbindelsers evne til at 8 modvirke virkningen af benzodiazepin i motorisk koordination er 9 blevet bestemt ved at bestemme ED^-q-værdien. ED^q-værdien 10 repræsenterer den koncentration ved hvilken ataxia observeredes i 11 50% af dyrene behandlet med testforbindelsen 15 minutter efter en intraperitoneal injektion af 2 mg/kg lorazepam. Testen blev udført pi følgende måde:

Mindst 3 grupper af mus (8 mus i hver gruppe) injiceredes intraperitonealt med 2 mg/kg lorazepam. 15 minutter senere injice- 9 14927 1 redes hver gruppe af mus med forskellige doser af testforbindelserne, og efter yderligere 15 minutter udførtes prøven for ataxia.

Ud fra de opnåede resultater beregnedes EDgQ-værdien.

Ved denne test var ED^-værdien for 5-isopropoxy-4-me-5 thyl-p-carbolin-3-carboxylsyreethylester 1,0 mg/kg.

Fremstillingen af forbindelserne ifølge opfindelsen vil nu blive beskrevet i yderligere detaljer under henvisning til de efterfølgende eksempler.

10 Eksempel 1 5-lsopropoxy-4-methyl-B-carbolin-3-carboxvlsyreethylester_ A. 5-lsopropoxy-3-ethoxycarbonyl-4-methyl-1,2,3,4-tetrahydro-B- carbolin-1-carboxylsyre_ 15 Til en omrørt opløsning af 27,25 g 2-amino-3(4-isopropoxyindol- 3-yl)butansyreethylester i 70 ml ethylacetat tilsattes 9,99 g glyoxyl-syrehydrat opløst i 70 ml vand. pH-Værdien af blandingen indstilledes til 4 (10% KgCOg-opløsning), og blandingen omrørtes yderligere ved stuetemperatur i 6 timer. Det gule præcipitat opsamledes ved 20 filtrering, vaskedes med ethylacetat og tørredes.

Den organiske fase fra filtratet opsamledes, tørredes derefter (NagSO^) og inddampedes.

Det opnåede råmateriale, 28,6 g (sm.p. 126-130°C sønderdeling), anvendtes uden yderligere rensning.

25 B. 5-lsopropoxy-4-methyl-B-carbolin-3-carboxylsyreethylester_ 20,3 g 5-isopropoxy-3-ethoxycarbonyl-4-methyl-1,2,3,4-tetra-hydro-B-carbolin-1-carboxylsyre tilbagesvaledes i 450 ml xylen i 3,5 timer. Blandingen inddampedes til frembringelse af en gul olie, som 30 opløstes i 250 ml DMSO. Til opløsningen tilsattes 3,6 g svovl, og blandingen omrørtes ved 140°C i en totalperiode på 1,5 timer.

Opløsningsmidlet afdampedes, og resten oprensedes på SiOg med hexan - acetone 1+1.

Udbyttet var 8,47 g 5-isopropoxy-4-methyl-B-carbolin-3-carbo-35 xylsyreethylester (sm.p. 170-172°C).

På lignende måde fremstilledes følgende forbindelser ud fra forskellige tryptophanderivater.

4-Ethyl-5-methoxy-B-carbolin-3-carboxylsyreethylester, sm.p.

166-167°C.

H9271 10 5-lsopropoxy-p-carboHn-3-carboxylsyreethylester, sm.p. 209°C.

Eksempel 2 5 5-lsopropoxy-4-methyl-Q-carbolin-3-carboxylsyreethvlester 0,5 g 5-hydroxy-4-methyi-p-carbolm-3-carboxylsyreethylester tilbagesvaledes i 50 ml ethanol med 0,25 g 2-brompropan og 0,5 g I^CO^ i 4 timer under Ng-atmosfære. Blandingen filtreredes og inddampedes. Den opnåede rest oprensedes på SiOg med dichlor-10 methan - ethanol 1000 + 25.

Udbyttet var 0,243 g 5-isopropoxy-4-methyl-0-carbolin-3-car-boxylsyreethylester (sm.p. 170-172°C).