DK156771B

DK156771B - Bis-dioxopiperazin-derivater med antitumor-aktivitet og laegemiddelformuleringer indeholdende saadanne forbindelser

Info

Publication number: DK156771B
Application number: DK060187A
Authority: DK
Inventors: Jun-Chao Cai; Muneaki Takase
Original assignee: Zenyaku Kogyo Kk
Priority date: 1985-06-26
Filing date: 1987-02-05
Publication date: 1989-10-02
Also published as: AU584448B2; JPH0676392B2; DE3673801D1; EP0230474A4; JPS6289668A; WO1987000170A1; DK156771C; AU6121986A; EP0230474A1; US4877803A; DK60187D0; EP0230474B1; DK60187A

Description

DK 156771 B

Opfindelsen angâr hidtil ukendte bis-dioxopiperazin-deri-5 vater, sont har antitumor-aktivitet, og lægemiddelformule-ringer indeholdende sâdanne forbindelser.

Der er allerede blevet beskrevet adskillige bis-di-oxopiperazin-derivater. Blandt disse, særlig kendt som 10 forbindelser med antitumor-aktivitet, er: 1,2-bis (4-mor-pholinomethyl-3,5-dioxopiperazin-l-yl)ethan (jfr. Abstract, 8th International Congress of Pharmacology p441, 1981), dl-1,2-bis(4-morpholinomethyl-3,5-dioxopiperazin-l-yl)propan (jfr. EP offentligg0relsesskrift nr. 0125475) og 15 1,2-bis(4-isobutoxy-carbonyloxymethyl-3,5-dioxopiperazin- l-yl)ethan (jfr. Abstract, 14th International Congress of Chemotherapy p324, 1985 og EP offentligg0relsesskrift nr. 0140327).

20 Der er et stort behov for bis-dioxopiperazin-derivater, som har en bedre antitumor-aktivitet end disse kendte forbindelser.

Pà baggrund af disse forhold har opfinderne unders0gt nye 25 bis-dioxopiperazin-derivater og fundet, at de nedenfor nævnte bis-dioxopiperazin-derivater med formlen (I) if0lge opfindelsen, hvilke forbindelser er nye og har en anden struktur end de kendte bis-dioxopiperazin-derivater, udvi-ser langt bedre antitumor-aktivitet sammenlignet med de 30 kendte antitumor bis-dioxopiperazin-derivater (sammenlig- ningsstof A og B). Forbindelserne if0lge den nærværende opfindelse har sâledes en bredere farmaceutisk anvendelse som antitumorstoffer.

35 Forbindelserne if01ge opfindelsen er særegne ved, at de har formlen (I):

DK 156771 B

2 r x o ci-ü /+\ ?—' 1 „ o A N-CH2-N N-CHT- M-7 ^—' , 5 l Y 0 ^ 2 hvor A stâr for et oxygenatom, et svovlatom, eller en gruppe valgt blandt CH-R2 eller ^N-R3, hvor R2 er 10 lig et hydrogenatom, en 1avéré alkylgruppe eller phenyl, hvor R3 er lig en lavere alkylgruppe, phenyl eller benzyl; og X og Y, sont er uafhængige og er ens eller forskellige, er et hydrogenatom eller en lavere alkylgruppe. Betydningen af og eksempler pâ termer anvendt i formlen er 15 som f01ger:

Termen "lavere" henviser især til en gruppe, som inde-holder fra 1 til 6 kulstofatomer, med mindre andet er an-f0rt.

20

Forbindelserne if01ge opfindelsen er for eksempel: 2.3- bis(4-morpholinomethyl-3,5-dioxopiperazin-l-yl)-butan 25 2.3- bis(4-piperidinomethyl-3,5-dioxopiperazin-l-yl)-butan 2.3- bis[4-(4-isopropylpiperidinomethyl)-3,5-dioxo- 30 piperazin-l-yiTJ butan 2.3- bis[4-(3,5-dimethylpiperidinomethyl)-3,5-dioxo-piperazin-l-yl^ butan 35 2,3-bis[4-(2,4-dimethylpiperidinomethyl)-3,5-dioxo- piperazin-l-yl}butan

DK 156771B

3 2.3- bis [£-(4-phenylpiperidinomethyl)-3,5-dioxopipe-razin-l-yl]butan 2.3- bis []4-(N-methylpiperazinomethyl )-3,5-dioxopipe- 5 razin-l-yljbutan 2.3- bis [ji-N-n-hexylpiperazinomethyl)-3, 5-dioxopi-perazin-l-ylj butan 10 2,3-bis[*4-(N-phenylpiperazinomethyl)-3,5-dioxopipe- razin-l-ylj butan 2.3- bis [4-(N-benzylpiperazinomethyl)-3,5-dioxopipe-razin-l-ylj butan 15 2.3- bis(4-thiomorpholinomethyl-3,5-dioxo-piperazin-l-yl)butan

Forbindelserne (I) if01ge opfindelsen indeholder asymmet-20 riske kulstofatomer i molekylerne. Det er underforstâet, at isomerer pâ grund af sâdanne asymmetriske kulstofatomer eller kombinationer af sâdanne isomerer er indbefattet i kategorien af forbindelserne (I) if01ge den foreliggende opfindelse.

25

Forbindelserne (I) if01ge opfindelsen kan fremstilles ved at lade en forbindelse med formlen (II):

/ 0 Cl-O

30 1—v I 1 .

HN N - CH + — (II) >—' 1 { 0 ' 2 35 reagere med formaldehyd og en forbindelse med formlen (III):

4 DK 156771B

x Λλ A NH — (III) ν'

5 Y

hvor A, X og Y er som defineret ovenfor.

Ved denne reaktion b0r der til et mol af forbindelsen med 10 formlen (II) anvendes mindst to mol af forbindelsen med formlen (III) henholdsvis to mol formaldehyd.

Reaktionstemperaturen kan være fra 25 til 200°C, fortrins-vis fra 75 til 160°C, og reaktionstiden, som afhænger af 15 reaktionstemperaturen, kan være fra 0,5 til 12 timer.

Som opl0sningsmiddel til reaktionen kan der anvendes polæ-re opl0sningsmidler, sâsom Ν,Ν-dimethylformamid (DMF), di-methylsulfoxid (DMSO), acetonitril, ethylacetat, methanol, 20 éthanol, butanol aller blandinger af disse.

Forbindelserne med formlen (II), som er udgangsmaterialer i den ovenfor nævnte reaktion, er kendte forbindelser og kan fremstilles, som anf0rt i GB patentskrift nr. 1234935.

25

Antitumoraktiviteten af forbindelserne med formlen (I) i-f01ge opfindelsen, som er blevet fremstillet i henhold til ovenstâende reaktion, blev efterpr0vet ved hjælp af de ne-denstâende fors0g. Test-forbindelserne, som blev anvendt 30 til disse fors0g, var som f01ger: (1) meso-2,3-bis(4-morpholinomethyl-3,5-dioxopiperazin- 1-y1)butan 35 (2) meso-2,3-bis(4-thiomorpholinomethyl-3,5-dioxo-pipe- razin-l-yl)butan

DK 156771 B

5 (3) meso-2,3-bis[4-(N-phenylpiperazinomethyl)-3,5-dio-xopiperazin-l-ylj butan (4) meso-2,3-bis(4-piperidinomethyl-3,5-dioxopiperazin- 5 1-y1)butan (5) meso-2,3-bis £4-( 3,5-dimethylpiperidinomethyl)-3,5-dioxopiperazin-l-ylj butan 10 Sammenlignet med forbindelserne: (A) 1,2-bis(4-morpholinomethyl-3,5-dioxopiperazin-l- yl)ethan 15 (B) dl-1,2-bis(4-morpholinomethyl-3,5-dioxopiperazin-l- yl)propan I) Væksthæmning af tumorceller in vitro: 20 Tumorceller blev indsamlet sterilt ved hjælp af ka-pillarr0r fra CDFX hanmus med bugvattersot (ascites), idet disse mus fem dage forinden havde fâet transplanteret 1 x ΙΟ6 P388 lymphocyt-leukemiceller ind i bughulen. Der blev fremstillet en cellesuspension, som indeholdt 5 x 104 cel- 25 ler/0,5 ml i et RPMI 1640 medium tilsat 10% foetal kalve- serum, kanamycin (0,1 mg/ml) og 2-hydroxyethyldisulfid (0,01 mM). Hver enkelt pr0ve blev opl0st eller suspenderet i mediet i en koncentration pâ 1 x 10'1 - 1 x 10'5 mM.

30 Et testr0r forsynet med l0st siddende Molton-lâg inde-holdende 0,5 ml af hver cellesuspension og af hver pr0ve-suspension blev anbragt i en inkubator, som fik tilf0rt luft indeholdende 5% kuldioxyd, ved 37eC i 48 timer. Her-efter blev der tilsat 4 ml 0,25% trypsinopl0sning, hvoref- 35 ter r0ret blev rystet i 5 minutter ved 37°C. Cellerne, som blev h0stet herfra, blev optait ved hjælp af en Coulter-tæller og hæmningen af cellevæksten blev beregnet efter

DK 156771 B

6 f01>gencle formel:

T

Vækst hæmning (%) = (1 - -) x 100

5 C

T = antallet af celler i kulturen, som indeholder test-forbindelsen.

C = antallet af celler i kontrolkulturen.

10

Der blev beregnet 50% hæmmende koncentration i celle-væksten (IC50) pâ grundlag af hæmningen ved forskellige koncentrationer af testforbindelserne, jfr. tabel I.

15

Tabel 1

Test- forbindelse 20 -;- ; ((3.') ( <6*1 x 10"5 î (2) 2,3 x 10'4 (3) 2,2 x 10"5 (4) 4,7 x 10-5 25 (5) 1,2 x 10~5 (A) 2,4 x 10'3 (B) 1,6 x 10-3 30

Det blev konstateret, at forbiirâelserne if0lge opflndelsen udviser en efestEaorSftîær kraftig væksthæramende aktivitet overfor P388 lymphocyt-leukemiceller, og at disse forbin-delser er effektive i koncentrationer, som ligger mellem 35 ca. 10 og ca. 100 gange lavere end de strukturanaloge sam-menligningsforbindelser A eller B.

DK 156771 B

7 II) Livslængde for0gelsen (ILS) for tumor-transplanterede mus.

Den behandlede gruppe, som fik indgivet forbindelserne i-5 f01ge opfindelsen, bestod af syv mus, medens kon-trolgruppen bestod af 10 mus. Som værtdyr anvendtes 6 uger garnie hanmus (CDF^ med en legemsvægt pâ 25 ± 2 g).

Hver mus fik intraperitonealt transplanteret P388 lympho-10 cyt-leukemicancerceller (1,0 x 106). Musene blev behandlet en dag efter transplantationen og pâ femtedagen ved at indgive musene den foreskrevne dosis af hver test-forbin-delse intraperitonealt.

15 Test-forbindelsens antitumoraktivitet blev vurderet ud fra livslængdefor0gelsen (ILS), som blev beregnet efter f01-gende formel: T' 20 ILS (%) = (- - 1) x 100 C' T' = gennemsnitlig overlevelsestid for be-handlede mus 25 C' = gennemsnitlig overlevelsestid for kon-trolmus

De opnâede resultater for ovenstâende fors0g er anf0rt i 30 tabel 2.

DK 156771 B

8

Tabel 2.

Test- Daglig dosis ILS

5 forbindelse (mg/kg) (%) 1 il) 3,0 165 (2) 1,8 >194 (3) 3,4 78 10 (A) 100* 60 3.0 2 (B) 200* 47 3.0 1 15 *: Tilstraekkelig dosis

Forbindelserne i£01ge opfindelsen udviser en bemær-kelsesværtâig kraftig antitumoraktivitet overfor P388 lym-20 pbocytisk leukemi sammenlignet med sammenlignings-forlïindelserme .A ojg B. Forbindelserne if01ge opfindelsen udviser .sàloâes -en beiïïasrke l se s vær dig h0j ILS (%) ved doser, som er ca. 1/30 til ca. 1/110 mindre end den til-strækkelige dosis for sammenligningsforbindelsen A ©lier 25 B.

Ved antitumoraktivitetsfors0g med ;b!12T0 lymphoidleukemia, B-16 melanoma, Lewis lunge carciffoma, MM-46 mammary carci-noma, MH-134 hepa-toma og Ehrlich carcinoma blev Set kon-30 stateret, at forbindelserne if01ge opfindelsen er etff-ekti·*-ve ved en-daglig dosis pâ 0,5 eller 1 mg/kg, og at Se bar et bredere antitumorspektrum end de hidtil kendte antitu-mor-forbindëlser.

35 Den akutte giftvirkning af forbindelserne if01ge opfindelsen blev unders0gt ved hjælp af nedenstâende fors0g.

DK 156771 B

9

Forbindelserne if01ge opfindelsen blev indgivet til en testgruppe bestâende af 10 stk., 5 uger garnie hanmus (ICR, legemsvægt 25 ± 2 g).

5 Test-forbindelsen, som var blevet suspenderet i en salin opl0sning indeholdende 0,5% carboxymethylceliulose (CMC), blev indgivet intraperitonealt til disse dyr, hvilke her-efter blev overvàget i 14 dage, og værdien for den akutte giftvirkning LDgo blev bestemt ved hjælp af Litchfield-10 Wilcoxons metode. LD50 for meso-2,3-bis(4-morpIiolinome-thyl-3,5-dioxopiperazin-l-yl)butan blev bestemt til at væ-re 10,7 mg/kg.

Lægemiddelformuleringer if01ge opfindelsen er særegne ved, 15 at de indeholder en forbindelse if01ge krav 1, som en an-titumor-aktiv komponent og et farmaceutisk acceptabelt fortyndingsmiddel eller bærestof.

I det f01gende angives administreringsveje, dispense-20 ringsformer og doser,, nâr bis-dioxopiperazin-derivater i-f01ge opfindelsen anvendes til mennesker.

Borbindelserne iLf0lge Opfindelsen kan administreres oralt i form af tabletter, overtecsoifene t^b'letter,, pulvere, granu-25 later, kapsler, mikrokaprsler,, ïmixtixajer ©sv. De kan ogsâ administreres par enter ait i ;form injektioner, hvilke kan omfatte opl0selige fçysefcSHcreSe former, suppositorier osv.

30,- «\Ted -¾¾ ¢$18¾¾ former kan der anvendes farma- <seu’ti^k ^eceptable opl0sningsmidler, bindere, sprængemid-lieacr, rglittemidler, suspensioner, emulgeringsmidler, anti--septika, stabilisatorer og disperseringsmidler, sàsom lactose, sucrose, stivei&é, dextrin, krystallinsk cellulose, 35 kaolin, calcium.carbonat, talkum, magnes!umstearat, destil-leret vand og fysiologiske saiinopl0sninger.

DK 156771 B

10

Selvom de daglige doser af disse forbindelser afhænger af individernes kondition, aider og vægt, ligger de daglige doser til voksne mennesker normalt i omrâdet fra 1 til 600 mg, fortrinsvis fra 5 til 100 mg, og kan være fordelt pâ 5 to eller tre portioner.

Fremstillingen af forbindelserne if01ge opfindelsen be-lyses ved det f01gende eksempel.

10 Eksempel 1: meso-2,3-bis(4-morpholinomethyl-3,5-dioxopi- perazin-l-yl)butan

En blanding bestâende af (0,50 g, 1,8 mmol) meso-2,3-bis-(3,5-dioxopiperazin-l-yl)-butan, (3 ml, 34 mmol) morpholin 15 og (6 ml) vandfrit éthanol blev reflukset. Til blandingen blev der tilsat gradvist (4 ml) 37% vandig formaldehyd, og blandingen blev derefter reflukset i 30 minutter. Reak-tionsblandingen blev filtreret og filtratet fik lov til at stâ i et k01eskab natten over. Det dannede bundfald blev 20 frafiltreret og vasket med éthanol for at opnâ titelfor-bindelsen (0,45 g; udbytte 53%).

Smeltepunkt: 205-206°C (rekrystalliseret fra ethyl-acetat) 25

Elementaranalyse (%)

Beregnet for C22H3606N6: 30 C54^^87lï^77^

Fundet C 54,80; H 7,51; N 17,52 ___

Nuclear MagnetiTsk ' ftesonans ( NMR ) Spektrum 35 (GQÇl^) δ ppm; 1,05 (6H, d, J=6Hz) 2,5 - 2,6 (10H, m) 11

DK 156771 B

3,39 (4H, d, J=16Hz) 3,47 (4H, d, J=l6Hz) 3,6 - 3,7 (8H, m) 4,74 (4H, s) 5

Nedenstâende forbindelser blev produceret, i henhold til fremgangsmâden, som blev anvendt i eksempel 1, udfra de tilh0rende udgangsmaterialer.

10 .Meso-2,3-bis(4-piperidinomethyl-3,5-dioxo-piperazin- l-yl)butan (udbytte 52%)

Smeltepunkt: 156 - 160°C

15 Xnfrar0d Absorption (IR) Spektrum (KBr) cm-1: 1680, 1725 (C=0) NMR Spektrum .( CDC13 ) δ ppim: 20 1,06 (6H, J=5Hz3 1,,:35 ((&%, m) 1,53 (8H, m) 2,,53 ((®H, m) 25 2,62 (2H, m) 3„38 (4H, d, J=16Hz) 3,50 (4H, d, J=lBHsO) 4,76 (4H, s) .Meso-2,3-bisj4-(3,5-dimethylpiperidinomethyl)-3,5-30 dioxopiperazda^l-^ï] but an (udbytte 43%)

IR S^ktrum (KBr) cm"1: 1680, 1730 (C=0) NMR Spektrum (CDC13) δ ppm: 35

„ DK 156771 B

xz 0,8 -1,0 (12H, m) 1,05 (6H, d, J=6Hz) 1,5 - 1,7 (8H, m) 1,8 - 3,0 (10H, m) 5 3,37 (4H, d, J=16Hz) 3,47 (4H, d, J=16Hz) 4,77 (4H, s) .Meso-2,3-bis[4-(N-phenylpiperazinomethyl)-3,5-dioxo-10 piper azin-l-yl^butan (udbytte 28%)

Smeltepunkt: 167 - 172°C

IR Spektrum (KBr ) cm-1: 1680, 1730 (C=0) 15 NMR Spektrum (DMSO-d6) δ ppm: 0,91 (6H, d, J=5Hz) 2,60 (8H, m) 20 2,79 (2H, m) 3,07 (8H, m) 3,41 (4H, d, J=16Hz) 3,52 (4H, d, J=16Hz) 4,65 (4H, s) 6,7 - 7,2 (10H, m) 25 .Meso-2,3-bis(4-thiomorpholinomethyl-3,5-dioxopipera-zin-l-yl)butan (udbytte 76%)

Smeltepunkt: 218 - 220°C

30 IR Spektrum (KBr) cm'1: 1680, 1730 ( C=0 j __ NMR Spektrum^CDClj) δ ppm: 35 1,06 (6H, d, J=5Hz) 2,5 - 2,7 (10H, m) 2,8 - 3,0 (8H, m) 3,37 (4H, d, J=16Hz)

DK 156771 B

13 3,48 (4H, d, J=16HZ) 4,75 (4H, s)

Claims

1. Bis-dioxopiperazin-derivater med antitumor-aktivitet, kendetegnet ved formlen (I):

2. Bis-dioxopiperazin-derivater if01ge krav 1, k e n - detegnet ved, at A er et oxygenatom, et svovla- 20 tom, en -CH2- gruppe eller yN-^> gruppe.

3. Bis-dioxopiperazin-derivater if01ge krav 1, k e n - detegnet ved, at A er et oxygenatom; og bâde X og Y er et hydrogenatom. 25

4. Bis-dioxopiperazin-derivater if01ge krav 1, k e n - detegnet ved, at A er et svovlatom; og bâde X og Y er et hydrogenatom.

5. Bis-dioxopiperazin-derivater if01ge krav 1, k e n - detegnet ved, at A er en -CH2- gruppe; og bâde X og Y er et hydrogenatom.

5. X 0 ch3'| /-h >—\ i . (1) A N-CH2-N N-CHr- 4-/ Y-' > Y 0 ' 2 10 hvor A stâr for et oxygenatom, et svovlatom eller en gruppe valgt blandt "^CH-R2 eller ^N-R3, hvor R2 er lig et hydrogenatom, en lavere alkylgruppe eller phenyl, hvor R3 er lig en lavere alkylgruppe, phenyl eller benzyl; og X 15 og Y, som er uafhængige og er ens eller forskellige, er et hydrogenatom eller en lavere alkylgruppe.

6. Bis-dioxopiperazin-derivater if01ge krav 1, k e n - 35 detegnet ved, at A er en -CH2- gruppe; og bâde X og Y er methyl. DK 156771 B

7. Bis-dioxopiperazin-derivater if0lge krav 1, k e n -detegnet ved, at A er en N-^ gruppe; og bâ-de X og Y er et hydrogenatom.

8. Bis-dioxopiperazin-derivater if0lge et hvilket som helst af kravene 1-7, kendetegnet ved, at det er en meso-form.

9. Lægemiddelformuleringer, kendetegnet ved, 10 at de indeholder en forbindelse if01ge krav 1 som en anti-tumor-aktiv komponent og et farmaceutisk acceptabelt for-tyndingsmiddel eller bærestof.