DK175064B1

DK175064B1 - Spiro-oxathiolan/quinuclidinforbindelser, præparat indeholdende disse og anvendelse af disse til fremstilling af et farmaceutisk præparat

Info

Publication number: DK175064B1
Application number: DK198805986A
Authority: DK
Inventors: Abraham Fisher; Ishai Karton
Original assignee: Israel State
Priority date: 1987-10-28
Filing date: 1988-10-27
Publication date: 2004-05-17
Also published as: IL87834A; DE3855325D1; AU2367188A; CA1315791C; NO167806C; EP0314444A3; AU608903B2; ES2087854T3; DK598688D0; NZ226415A; DE3855325T2; NO884790L; KR890006641A; NO884790D0; IL87834A0; KR910007979B1; JPH0262883A; JP2753280B2; EP0314444B1; DK598688A

Description

i DK 175064 B1

Den foreliggende opfindelse angår hidtil ukendte oxathioianderivater, farmaceutiske præparater omfattende samme og en anvendelse af samme til fremstilling af præparater til behandling af sygdomme i central nervesystemet.

5 Nærværende ansøgere er medopfindere i forbindelse med tidligere patentansøgninger angående hidtil ukendte spiro-oxathiolan/quinuclidin-forbindelser; se fx europæisk patentansøgning nr. 0205247 A2, der blev offentliggjort den 17. december 1986, og som er baseret på israelske patentansøgninger nr. 75166 indleveret den 10. maj 1985 og nr. 77568 indleveret den 10. januar 1986, samt USA patent nr. 4.855.290, hvortil 10 der henvises. Disse hidtil ukendte forbindelser viste sig at have virkning på centralnervesystemet. Den biologiske virkning af forbindelsen 2-methylspiro(l,3-oxa-thiolan-5',3)quinuclidin, som eksisterer som geometriske cis- og trans-isomerer, afhængig af om 2-methylgruppen befinder sig pi samme side af oxathiolanringen som quinudi-dinringens nitrogenatom {cis) eller på den anden side af quinudidinringens nitro-15 genatom (trans), blev især vidtgående undersøgt, og det blev fundet på basis af prækliniske tests, at c/s-forbindelsen kunne være specielt lovende til kontrol af senil demens af Alzheimer-typen (SDAT).

Et hovedformål med opfindelsen er at tilvejebringe hidtil ukendte spirooxathio-20 lan/quinudidinforbindelser, som strukturelt er tæt beslægtede med de forbindelser, der er omtalt og genstand for patentkrav i ovennævnte patentansøgninger, men som ikke desto mindre klart adskiller sig fra disse. Yderligere formål med opfindelsen, og specielt de formål, som angår tilvejebringelsen af nyttige farmaceutiske præparater og behandling af sygdomme hos pattedyr, vil fremgå af følgende beskrivelse.

25 Således angår den foreliggende opfindelse hidtil ukendte spirooxathio-lan/quinuclidinforbindelser med den almene formel (I) 30 R* / Y- C- ft** rci / 35 I > J c (1) t '

X X

2 DK 175064 B1 samt geometriske isomerer, enantiomerer, diastereoisomerer, racemater og syreadditionssalte deraf, hvor den ene af Y og Z er O, og den anden er S(=0)n; n er 0, 1 eller 2; R' og R" hver især er valgt fra gruppen bestående af hydrogen og alkyl, forudsat at i det mindste 5 den ene af R’ og R" er forskellig fra hydrogen; og yderligere forudsat, at når Y er S(=0)„, og Z er O, da er X hydrogen, og når Y er O, og Z samtidig er S(=0)n/ kan hver X være valgt fra gruppen bestående af hydrogen, deuterium og tritium, men n er ikke 0, når hver X er hydrogen.

10 Et andet aspekt af opfindelsen angår et farmaceutisk præparat, som omfatter mindst én forbindelse af den gruppe af forbindelser, der er defineret i foregående afsnit, i kombination med et inert fortyndingsmiddel eller en inert bærer, idet syreadditionssaltene i dette tilfælde er farmaceutisk kompatible syreadditionssalte.

15 Et yderlige aspekt af opfindelsen angår anvendelse af de ovennævnte forbindelser til fremstilling af et farmaceutisk præparat til behandling af sygdomme i centralnervesystemet, hvilke sygdomme skyldes en mangeltilstand i det centrale cholinerge system eller senil demens af Alzheimer-typen. sådanne farmaceutiske præparater kan omfatte de omhandlede forbindelser sammen med andre farmakologisk aktive stoffer.

20

Ifølge en foretrukken udførelsesform af forbindelserne med formlen (I) er X Η, Y er O, og Z er S(=0)n; n er 1 eller 2; R' og R" hver især er valgt fra gruppen bestående af hydrogen og alkyl. Forbindelserne ifølge denne udførelsesform betegnes hensigtsmæssigt forbindelser (la). Det er klart, at forbindelserne (la), hvor Z er S (dvs. n er 25 0) er analoge med de forbindelser, der er beskrevet, og hvortil der er opstillet patent-krav i de ovennævnte tidligere patentansøgninger, men hvor grupperne R' og R" er forskellige. Disse forbindelser kan derfor fremstilles ved fremgangsmåder, der er analoge med dem, som er beskrevet i de tidligere ansøgninger. Det er naturligvis inden for en fagmands kompetence, hvor nødvendigt, at beskytte hydroxy- og 30 aminogrupperne i udgangsmaterialer indeholdende de nævnte hydroxyalkyl- og aminoalkyl-grupper, og at regenerere disse grupper for derved at opnå de ønskede produkter. Forbindelser (la), hvor Z ikke er S (dvs. hvor n er 1 eller 2) kan fremstilles ved fx oxidation af forbindelserne, hvor Z er S, fx med H202. Det skal desuden bemærkes, at forbindelser (la), hvor n er 1, dvs. sulfoxiderne, i sig selv eksisterer 35 som cis- og frans-isomerer; med andre ord hver af de uoxiderede cis- og trans-spiroforbindelser (la, n » 0) fører til to distinkte geometrisk isomere sulfoxider. I denne sammenhæng beteg-ner udtrykket "trans-sulfoxid” en forbindelse ifølge den 3 DK 175064 B1 foreliggende opfindelse, hvor sulfoxidgruppen er trans med hensyn til quinudidinringens nitrogenatom.

Ifølge yderligere en foretrukken udførelsesform af forbindelserne med formlen (I) er X 5 valgt fra gruppen bestående af deuterium og tritium, Y er O, og Z er S(=0)n; n er 0, 1 . eller 2; og R' og R" er hver især valgt fra gruppen bestående af hydrogen og alkyl.

Forbindelser ifølge denne foretrukne udførelsesform af opfindelsen betegnes hensigtsmæssigt forbindelser (Ib).

10 Forbindelser (Ib) kan kort sagt fremstilles ved en tretrins-fremgangsmåde. Det første trin omfatter oxidation af spiroforbindelserne ifølge de førnævnte tidliger patentansøgninger eller af de ovennævnte forbindelser (la), hvor Z er S, til de tilsvarende sulfoxider eller sulfoner. I det andet trin mærkes sulfoxiderne eller sulfonerne med deuterium eller tritium, og i det tredje trin reduceres de mærkede 15 sulfoxider eller sulfoner, hvorved fås forbindelserne (Ib), hvor Z er S.

Det er af interesse, at når de ikke-oxiderede spiroforbindelser, hvor den ene af R' og R" er en substituent, og den anden er et hydrogenatom, udsættes for den beskrevne tretrins^fremgangsmåde, kunne man have forventet, at isotopsubstitutionen ville have 20 fundet sted ved 2-stillingen i stedet for 4-stillingen på grund af den forventede aktivering af hydrogenatomet i denne stilling af både sulfon- eller sulfoxidgruppen og af det tilstødende oxygenatom (jf. fx aktiveringen af hydrogenatomer bundet til α-carbon i ethere), hvorimod hydrogenatomerne i 4-stillingen kun ville aktiveres af sulfon- eller sulfoxidgruppen. Det har imidlertid overraskende vist sig, at begge hydro-25 genatomer i 4-stillingen i sådanne udgangsmaterialer var udsat for substitution med deuterium eller tritium fremfor hydrogenatomet i 2-stillingen. Det synes derfor muligt, at steriske faktorer spiller en rolle i at forhindre isotopudskiftning i 2-stillingen i udgangsmaterialerne.

30 Det skal yderligere bemærkes, at 2-carbonatomet i udgangsmaterialerne til den tretrins-fremgangsmåde, hvor den ene af R' og R" er en substituent, og den anden er et hydrogenatom, vil være asymmetrisk, således at fremgangsmåden i dette tilfælde kan udføres under anvendelse af et udgangsmateriale, som er beriget med hensyn til en bestemt stereoisomer.

35 DK 175064 B1 4

Et foretrukket udgangsmateriale af den netop omtalte type til anvendelse i tretrinsfremgangsmåden er 2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3’)quinuclidin (II), og de opnåede slutprodukter i dette tilfælde vil være 4-dideutero- og 4-ditritioderivaterne. Specielt fortrækkes et sådant udgangsmateriale, som er blevet beriget med hensyn til en form 5 valgt blandt (±), (+)- og (-)-os-isomererne og (±)-, (+)- (-)-trans-isomererne, fx et udgangsmateriale, som er mindst 95% beriget. En sådan forbindelse, som er blevet beriget i (±)-c/s- eller trans-isomererne, er beskrevet såvel i den ovennævnte europæiske patentansøgning nr. 0205247 som i israelsk patentansøgning nr. 86152 (04627). (+)- og (-)-ds-isomererne og (+)- og (-)-trans-isomererne af (II) er beskre-10 vet, og der er opstillet patentkrav dertil i ansøgernes U.S. patent nr. 4.981.858.

Det skal her understreges, at i modsætning til de i den kendte teknik kendte metoder til indførelse af et deuterium- eller tritiumatom i en bestemt stilling i en molekylær struktur, hvilke metoder kræver en utvetydig (og normalt flertrins-) syntesevej, 15 tilvejebringer tretrins-fremgangsmåden en forholdsvis nem måde til at opnå samme formål. Fordelen er selvfølgelig særlig udtalt, når det drejer sig om bestemte stereo-isomere former, i og med at stereoisomerer, som er adskilte i forvejen, kan anvendes direkte som udgangsmaterialer, og at adskillelse af stereoisomerer ved afslutningen af en omstændelig syntesefremgangsmåde undgås. Som det er velkendt, kan bekræf-20 telse på at deuterium eller tritium faktisk er indført i de ønskede stillinger selvfølgelig fås ved fysiske målinger.

:

Det vil være klart for fagmanden, at de enkelte trin i tretrins-fremgangsmåden, hvilke trin omfatter oxidations-, isotopudskiftnings- og reduktionsoperationer, hver for sig er 25 kendte per se. Således ligger det inden for denne fremgangsmådes rammer at anvende en hvilken som helst relevant kendt fremgangsmåde til oxidation af thioethere til sulfoxider og sulfoner, til udskiftning af hydrogenatomer med deuterium- eller tritium-atomer og til reduktion af de mærkede sulfoxider eller sulfoner tilbage til thioetherne.

30 Blot for at give eksempler på reagenser, som kan anvendes til disse trin, kan nævnes udførelse af oxidationstrinnet ved hjælp af hydrogenperoxid, udførelse af isotop-ud-skiftningstrinnet ved hjælp af D20 eller 3H20 under alkaliske forhold og udførelse af reduktionstrinnet ved hjælp af et komplekst hydrid eller et dithionit.

35 I den foregående beskrivelse er der blevet lagt speciel vægt på udnyttelsen af udgangsmaterialer til tretrins-fremgangsmåden, hvor 2-carbonatomet er monosubstitueret. Det er imidlertid klart, at en sådan fremgangsmåde også kan udføres 5 DK 175064 B1 med udgangspunkt i de ikke-oxiderede spiroforbindelser. i hvilke 2-carbonatomet er disubstitueret, i hvilket tilfælde isotopsubstitutionen selvfølgelig normalt finder sted ved det andet (usubstituerede) carbonatom. Fremgangsmåden kan selvfølgelig udføres under anvendelse af et sådant udgangsmateriale, som er beriget med hensyn 5 til en bestemt stereoisomer form deraf (fx en geometrisk isomer, en enantiomer, en diastereoisomer eller et racemat), og specielt et sådant udgangsmateriale, som er mindst ca. 95% beriget.

Som det allerede er blevet bemærket i tilfælde af sulfoxider (la), eksisterer de til-10 svarende forbindelser (Ib, n = 1), dvs. sulfoxiderne, i sig selv også som cis- og trans-isomerer; med andre ord, hver af de uoxiderede cis- og trans-spiroforbindelser (Ib, n = 0) fører til to distinkte geometrisk isomere sulfoxider.

I en yderligere udførelsesform af forbindelserne med formlen (I), er X Η, Z er O, og Y 15 er S(=0)„; n er 0,1 eller 2; og R‘ og R” er hver især valgt fra gruppen bestående af hydrogen og alkyl. Disse forbindelser vil blive betegner (Ic).

Forbindelserne (Ic, n = 0) kan fremstilles ved at omsætte thioepoxidet af 3-methy-ienquinuclidin med en carbonylforbindelse med formlen R’RnCO. Det ønskede thio-20 epoxid, som menes at være en hidtil ukendt forbindelse, kan fremstilles ved, at det tilsvarende epoxid omsættes med et thiocyanat såsom KCNS. Den samlede reaktion kan betegnes som følger: ft* — ($> < ik, n « 0) 30

Et for tiden foretrukket eksempel på (Ic, n = 0) er 2-methylspiro(l,3-oxathiolan-4,3’)quinudidin. Forbindelserne (Ic, n = 1 eller 2) kan fremstilles ud fra de uoxiderede 35 analoger (n = 0) ved oxidation med fx H202· Som det allerede er blevet påpeget i tilfælde af sulfoxiderne (la) og (Ib), eksisterer de tilsvarende forbindelser (Ic, n = 1), dvs. sulfoxiderne, i sig selv også som cis- og trans-isomerer. Med andre ord, hver af 6 DK 175064 B1 de uoxiderede cis- og trans-spiroforbindelser (le, n = 0) fører til to distinkte geometrisk isomere sulfoxider.

En for tiden foretrukken gruppe forbindelser med formlen (I) er således: 5 2-methylspiro(l(3-oxathiolan-5,3')quinuclidin-3-oxid( 2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3,)quinudidin-3,3-dioxid, 4.4- dideutero-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3')quinudidin-3-oxid, 4.4- ditritio-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3’)quinudidin-3-oxid, 10 4,4-dideutero-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3')quinudidin, 4.4- ditritio-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3’)quinudidin og 2-methylspiro(l,3-oxathiolan-4,3’)quinudidin/ især følgende forbindelser: c/s-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3')quinudidin-c/s-3-oxid, c/s-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3’)quinuclidin-trans-3-oxid, 15 trans-2-methylspiro(l,3-oxathio1an-5,3’)quinudidin-c/s-3-oxid, trans-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5#3')quinudidin-trans-3-oxid, c/s-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3’)quinudidin-3,3-dioxid, trans-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3')quinudidin-3,3-dioxid, c/s-4,4-dideutero-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3,)quinudidin-trans-3-oxid, 20 c/s-4,4-ditritio-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3')quinudidin-irans-3-oxid, c/s-4,4-dideutero-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3,)quinudidin, c/s-4,4-ditritio-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3’)quinudidin og enantiomerer, diastereoisomerer, racemater og syreadditionssalte deraf og (+)-c/s-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-4,3')quinudidin, 25 (+)-trans-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-4,3’)quinuclidin, {-)-c/s-2-methylspiro{l,3-oxathiolan-4,3’)quinudidin, (-)-trans-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-4,3')quinudidin, (±)-c/s-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-4,3’)quinudidin, {±)-trans-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-4,3')quinuclidin og syreadditionssalte deraf.

30 I det mindste de forbindelser ifølge den foreliggende opfindelse, hvor den ene af R’ og R“ er methyl, og den anden er et hydrogenatom, generelt er muscarine agonister med en høj specificitet for centralnervesystemet. De er meget specifikke for en subpopulation af muscarine receptorer, nemlig pirenzepin-følsomme Ml-receptorer. Pa grund 35 af disse forbindelsers farmakologiske egenskaber kan de aktivere centrale cholinerge funktioner under forhold, hvor det cholinerge system er hypofunktionelt. Disse forbindelser kan derfor anvendes til behandling af sygdomme såsom praesenil demens, 7 DK 175064 B1 senil demens af Alzheimer-typen (SDAT), blandet Alzheimer's og Parkinson's syge, tardiv dyskinesi, akutte konfusionstilstande, hyperkinesi, mani, Pick’s sygdom,

Huntington’s chorea, Friedrich’s ataxi, Down’s syndrom, Gilles de la Tourette sygdom, post-encephalitisk amnesisk syndrom, alkoholabstinenssymptomer og progressiv 5 supranukleær lammelse, eftersom alle disse sygdomstilstande er forstyrrelser, hvor en central cholinerg hypofunktion er impliceret, i hvert fald til en vis grad.

Visse forbindelser ifølge opfindelsen, især de forbindelser hvor den ene af R’ og R" er methyl, og den anden er et hydrogenatom, vil tilsyneladende være af værdi til belt) handling af SDAT. Således kan sådanne forbindelser anvendes til SDAT-patienter i kombination med anticholinesteraseinhibitorer såsom physostigmin eller tetrahydro-aminoacridin; i kombination med acetylcholinprecursorer såsom cholin eller lecithin; i kombination med "nootrope" lægemidler såsom piracetam, aniracetam, oxiracetam eller pramiracetam; i kombination med forbindelser, der vekselvirker med Ca2+-15 kanaler, såsom 4-aminopyridin eller 3,4-diaminopyridin; eller foruden peptider, der kan have modulatoriske virkninger på acetylcholinfrigørelse, såsom somatostatin; i kombination med et perifert antimuskarint middel (såsom pirenzepin, N-methylatropin eller N-butylscopolamin) til at modvirke ugunstige perifere virkninger, der kan forventes ved høje doser, såsom spytflåd, diarré, gastrisk sekretion eller opkastning; eller i 20 kombination med transdermal scopolamin såsom Scopoderm til at modvirke kvalme og/eller opkastning; i kombination med en adrenerg agonist (clonidin eller quanfa-micin) for at lindre både kognitive forringelser og andre forringelser, der er forbundet med en blandet cholinerg-noradrenerg mangeltilstand i SDAT; i kombination med nervevækstfaktor (NGF, som administreres enten ved nasal spray eller intracere-25 broventrikulært).

Forbindelserne ifølge den foreliggende opfindelse, med eller uden de ovennævnte aktive stoffer, kan administreres fx ved injektion i et egnet fortyndingsmiddel eller en egnet bærer, per os, rektalt i form af suppositorier, ved insufflation eller nasal spray, 30 ved infusion eller transdermalt i et passende bæremiddel med eller uden physostigmin eller tetrahydroaminoacridin, fx ved anvendelse af den indretning, som britisk patent 2 163 347 angår (se nedenfor). Disse forbindelser kan også anvendes ved forstyrrelser, hvor manglende cholinerg underaktivitet er fremkaldt af lægemidler.

35 De foreliggende forbindeser, især de forbindelser, hvor de ene af R' og R" er methyl, og den anden er et hydrogenatom, er også potentielt anvendelige til behandling af sygdomme, der kræver applikation af et langvarigt cholinergt middel med mild lokal 8 DK 175064 B1 virkning. Et sådant middel er nødvendigt til sygdomme såsom glaucom, idet forbindelsen ikke destrueres af det enzym, som inaktiverer acetylcholin, dvs. acetyl- og butyryl-cholinesterase, og det kan også anvendes til behandling af perifere cholinerge sygdomme såsom myasthenia gravis, urinblære-dysfunktion, Adie's sygdom og Eaton-5 Lambert’s sygdom.

De foreliggende forbindelser danner stabile additionssalte med organiske og uorganiske syrer. Medens sådanne salte skal være farmaceutisk kompatible til terapeutiske formål, kan det alligevel være hensigtsmæssigt, fx til isoleringsformål, at anvende 10 syreadditionssalte, som ikke er farmaceutisk kompatible, og opfindelsen omfatter også de sidstnævnte typer syreadditionssalte. Det vil være indlysende for fagmanden, at de frie baser kan omdannes til syreadditionssalte ved omsætning med den pågældende syre, og at saltene kan omdannes til de tilsvarende frie baser ved reaktion med en base (fx et alkalimetaihydroxid i vandig opløsning).

15

Et farmaceutisk præparat ifølge den foreliggende opfindelse kan omfatte mindst ét medlem af gruppen bestående af spiro-oxathiolan/quinuctidinforbindetserne med den almene formel (1) som beskrevet generelt eller i detaljer ovenfor og omfattende geometriske isomerer, enantiomerer, diastereoisomerer og racemater deraf og farma-20 ceutisk kompatible syreadditionssalte deraf sammen med en inert bærer eller et inert fortyndingsmiddel. Udtrykket "farmaceutisk præparat" skal opfattes bredt, idet det omfatter sådanne præparater til diagnoseformål, som kan omfatte de tritiumholdige forbindelser ifølge opfindelsen, og ligeledes sådanne præparater til terapeutiske formål, som kan indeholde de ikke-radioaktive forbindelser ifølge opfindelsen.

25

Som anvendt i nærværende beskrivelse og krav betegner udtrykket "farmaceutisk kompatibelt syreadditionssalt" kombinationer af forbindelserne ifølge opfindelsen med forholdsvis ikke-toksiske uorganiske eller organiske syrer. Eksempler på egnede syrer er svovlsyre, phosphorsyre, saltsyre, brombrintesyre, iodbrintesyre, sulfaminsyre, 30 methansulfonsyre, benzensulfonsyre, paratoluensulfonsyre, eddikesyre, mælkesyre, ravsyre, maleinsyre, vinsyre, citronsyre, gluconsyre, ascorbinsyre, benzoesyre og kanelsyre.

Hvor udtrykket "farmaceutisk præparat" anvendes i nærværende beskrivelse og krav, 35 skal det forstås sådan, at præparatet kan være egnet til human og/eller veterinær behandling. 1 de farmaceutiske præparater ifølge opfindelsen kan egnede farmaceutiske bærer- og fortyndingsmidler, som omfatter både faste stoffer og væsker, 9 DK 175064 B1 fx vælges blandt majsstivelse, lactose, calciumphosphat, stearinsyre, polyethylengly-col, vand, sesamfrøolie, jordnøddeolie, propylenglycol, etc. Dette præparat kan være i en form, der er egnet til oral, rektal eller parenteral administration eller til administration ved insufflation eller nasal spray, eller det kan især være i en form, der er egnet 5 til transdermal administration, og præparatet kan i hvert tilfælde være i enhedsdosisform. Præparater kan fx være i form af tabletter, pulvere, granuler, kapsler, suspensioner, opløsninger, suppositorier, eliksirer, salver og lignende.

Når det farmaceutiske præparat skal administreres transdermalt, foretrækkes det at 10 anvende lægemiddelvideregivelsessystemet ifølge britisk patent 2 163 347, omend transdermal administration naturligvis ikke er begrænset til dette system. De farmaceutiske præparater ifølge opfindelsen, der er tilpasset transdermal administration, kan således som nævnt ovenfor omfatte som yderligere bestanddel en lavmolekylær fedtsyre.

15

Farmaceutiske præparater kan alternativt omfatte: a) mindst ét medlem af gruppen bestående af spiro-oxathiolan/quinudidinforbindelser med den almene formel (I) som beskrevet ovenfor, og geometriske isomerer, enantio- 20 merer, diastereoisomerer og racemater deraf, b) mindst én forbindelse valgt fra gruppen bestående af physostigmin, tetrahydroami-noacridin, cholin, lecithin, piracetam, aniracetam, pramiracetam, oxiracetam, 4-ami-nopyridin, 3,4-diaminopyridin, somatostatin, pirenzepin, N-methylatropin, N-butyl- 25 scopolamin, scopolamin, clonidin, quanfamicin eller nervevækstfaktor.

Som det allerede er blevet nævnt, angår et yderligere aspekt af den foreliggende opfindelse anvendelse af en forbindelse med formlen (I) og geometriske isomerer, enantiomerer, diastereomerer, racemater og syreadditionssalte deraf til fremstilling af 30 et farmaceutisk præparat til behandling af sygdomme i centralnervesystemet hos pattedyr (specielt sygdomme, der skyldes en mangeltilstand i det centrale cholinerge system).

Når senil demens af Alzheimer-typen behandles med præparater ifølge opfindelsen 35 kan forbindelserne med formlen (I) administreres oralt i en mængde, der ligger i området fra ca. 0,1 til ca. 60 mg/kg, fortrinsvis fra ca. 0,1 til ca. 10 mg/kg legemsvægt, især fra ca. 1 til ca. 5 mg/kg legemsvægt. På den anden side kan 10 DK 175064 B1 forbindelserne administreres parenteralt (hvilket omfatter fx intramuskulær, intravenøs og subkutan administration) i en mængde, der ligger i området fra ca. 0,01 til ca. 10 mg/kg, fortrinsvis fra ca. 0,05 til ca. 5 mg/kg legemsvægt, især fra ca. 0,1 til ca. 2 mg/kg legemsvægt.

5

Ved ordination af en bestemt administrationsform og -hastighed vil lægen naturligvis tage de sædvanlige faktorer såsom symptomernes sværhedsgrad, patientens fysiske omstændigheder, etc. i betragtning.

10 Ved at tage hensyn til patienternes sædvanlige vægtområder, de forudgående dosisområder og muligheden for, at det kan være ønskeligt at administrere flere doser frem for enkelte doser, kan farmaceutiske præparater ifølge opfindelsen, som er tilpasset til oral eller parenteral administration, indeholde den aktive bestanddel i en mængde (fx) i området fra ca. 0,5 til ca. 100 mg, fortrinsvis fra ca. 5 til ca. 100 mg, 15 især i området fra ca. 10 til ca. 50 mg.

Til definitionsformål er det hensigten, at udtrykket "behandling af sygdomme i centralnervesystemet" og lignende udtryk i nærværende beskrivelse og krav omfatter en forebyggelse af lægemiddelinducerede sygdomme i centralnervesystemet.

20

Opfindelsen belyses under henvisning til følgende eksempler.

EKSEMPEL 1 25 Fremstilling af sulfoxider og en sulfon ud fra 2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3')qui-nuclidin (II) a) (±)-c/s-(II) HCI(18,9 g, 0,08 mol) blev opløst i 200 ml eddikesyre, og 25 ml 30 % hydrogenperoxid blev tilsat ved stuetemperatur. Blandingen blev omrørt i 30 minutter, 30 gjort basisk med 20 % vandig natriumhydroxid og ekstraheret med chloroform (3 x 200 ml). Chloroformekstraktet blev tørret (MgS04) og inddampet til at give 16,2 g.

(94 % udbytte) af et hvidt pulver, som indeholdt en l:l-blanding af (±)-c/s-(II)-c/s-og -trans-sulfoxider. Råproduktet (10 g) blev oprenset ved kromatografi på 250 g silica under anvendelse af 17:13:3:0,4 chloroform/petroleumsether/ethanol/28% van-35 dig NH3, hvilket gav 3,7 g (±)-c/s-(II)-trans-sulfoxid, 3 g af en blanding af (±)-c/s-(II)-c/s- og -trans-sulfoxider og 2,2 g (±)-c/s-(II)-c/s-sulfoxid.

DK 175064 B1 11 (±)-c/'s-(II)-trans-sulfoxid: ‘H-NMR (CDCI3-TMS) δ = 1,7 (d, 3H CH3) () = 6,3 Hz); 1,3-2,1 (m, 5H); 2,56 (d, 1H)(J = 14Hz); 3,34 (d, 1H)(J = 14 Hz); 2,6-3,2 (m, 6H); 4,7 (q, 1H)(J = 6,3 Hz).

5 MS: M+ 215; basis top m/e 96.

Højresolutionsmolekylvægtsbestemmelse Beregnet for Ci0H,7NSO2: 215.0978 10 Fundet: 215.1055 13C-NMR (CDCI3-TMS) δ = 16,5 (CH3); 58,0(C4); 87,7(C5); 102,5(C2).

as-(II)-frans-sulfoxid kan anvendes til de samme sygelige tilstande som beskrevet for 15 c/s-(II) i offentliggjort europæisk patentansøgning nr. 0205247, og det synes også at være en naturlig metabolit af c/'s-(II).

(±)-c/s-(II)-c/s-sulfoxid: ^-NMR (CDCI3-TMS) δ = 1,55 (d, 3H CH3) (J = 6,3 Hz); 1,3-2, (m, 5H); 2,8 (d, 20 1H)(J = 14Hz); 3,6 (d, H)(J = 14 Hz); 4,58 (q, 1H)(J = 6,3 Hz).

MS: M+ 215; basis top m/e 96.

Høj resol utionsmoleky Ivægtsbestem melse 25 Beregnet for C10H17NSO2: 215.0978

Fundet: 215.0930 13C-NMR (CDCI3-TMS) δ = 12,64 (CH3); 82,3(C,); 85,6(CS); 91,7(C2).

30 b) (±)-trans-(II)-HCI blev oxideret, og det resulterende produkt blev adskilt som i afsnit a) foroven. Følgende blev isoleret.

(±)-trans-(II)-tra/7s-sulfoxid: JH-NMR (CDCI3-TMS) δ = 1,66 (d, 3H CH3) (1 = 6 Hz); 4,72 (q, 1H)(J = 6 Hz).

MS: M+ 215; basis top m/e 96.

35 12 DK 175064 B1 Højresolutionsmolekylvægtsbestemmelse Beregnet for Ci0Hi7NSO2: 215.0978

Fundet: 215.0985 5 (±)-trans-(II)-c/'s-sulfoxid: lH-NMR (CDCI3-TMS) δ = 1,63 (d, 3H CH3) (3 = 6 Hz); 4,65 (q, 1H)(J = 6 Hz).

MS: M+ 215; basis top m/e 96.

10 Højresolutionsmolekylvægtsbestemmelse Beregnet for Ci0H17NSO2: 215.0978

Fundet: 215.1013 c) (±)-c/s-(II)HCI(20 g, 0,085 mol) blev opløst i 200 ml eddikesyre, og 40 ml 30% 15 hydrogenperoxid blev tilsat, og blandingen blev omrørt natten over ved stuetemperatur. Den blev derefter gjort basisk med 20 % vandig natriumhydroxid og ekstraheret med chloroform (3 x 200 ml). Chloroformekstraktet blev tørret (MgSO«) og inddampet og oprenset ved kvantitativ HPLC. Pakkematerialet: Lichrosorb Si 100 10 pm. Elueringsmiddel 5 volumenprocent methanol i chloroform. Der blev opnået 20 1,3 g ren (±)-c/s-(II)-sulfon med smeltepunkt 251-253°C.

TLC (2 volumenprocent ammoniumhydroxid (25% i vand) i methanol) på silica Art 5735 (Merck): Rf 0,52.

25 >H-NMR (CDCIrTMS) δ = 1,6 (d, 3H CH3) (3 = 6 Hz); 4,6 (q, 1H)(3 = 6Hz).

MS: M+ 231; basis top m/e 167.

EKSEMPEL 2 30 Fremstilling af deutereret (±)-c/s-(II)-trans-sulfoxid (±)-c/s-(II)-frans-sulfoxid (0,09 g, 4,2 mmol) blev opløst i 3,8 g D20, og udskiftningen blev udført under basiske betingelser med natriumhydroxid (0,2 g, 5 mmol). Reaktionsblandingen henstod ved 25°C i 60 timer og blev ekstraheret med chloroform 35 (2 x 10 ml); derefter blev chloroformfasen tørret og inddampet til at give 0,85 g rent deutereret sulfoxid.

13 DK 175064 B1 ’H-NMR (CDCI3-TMS) δ = 1,7 (d, 3H CH3) (J = 6'3 Hz^ 4'69 (*l* 1HKJ = 6'3Hz>* MS: M = 217; basis top m/e 96.

5 13C-NMR (CDCI3*TMS) δ = 16,5(CH3); 67,6(C5); 102,5(C2) EKSEMPEL 3 10 Fremstilling af deutereret (±)-c/s-(II) a) Deutereret (±)-c/'s-(II)-trans-sulfoxid (0,45 g i 2 g D20) blev forsyret med 4 ml 10% saltsyre og reduceret ved 50°C i 1 time med natriumdithionit (2 g af 85%).

Blandingen blev afkølet, gjort basisk og ekstraheret med chloroform (2 x 10 ml).

15 Chloroformekstraktet blev tørret og inddampet, og remanensen blev opløst i 50 ml hexan og fældet med hydrogenchlorid til at give 0,2 g rent produkt i form af HCI-saltet.

‘H-NMR (CDCI3-TMS) δ = 1,57 (d, 3H CH3) (J = 6 Hz); 5,15 (q, 1H)(J = 6Hz).

20 MS: M+ 201; basis top m/e 96.

13C-NMR (CDCI3-TMS) δ = 22,4(CH3); 80,4(C2); 83,9(Cs) 25 b) Det samme udgangsmateriale (0,9 g) blev reduceret med LiAIH4. Efter oparbejdning blev der opnået 69 % udbytte af rent titelprodukt (isoleret som HCI-saltet).

MS-studier baseret på data opnået i eksemplerne 1-3 viste addition af to masseenheder (udskiftning af to hydrogenatomer med deuterium). Denne type fragmen-30 tation kan forklares ved udskiftning af hydrogenatomer på den femleddede ring.

13C NMR-studier viser forsvinden af den store C4-resonans og fremkomsten af en multiplet i stedet for, hvilket dermed indikerer, at hydrogenatomerne i nærheden af Gi blev substitueret med deuterium. ‘H NMR af den deutererede (II) understreger, a) at ingen isomerisering finder sted under reaktionen og b), at ingen udskiftning af hydro-35 gen finder sted under mærkningstrinnet, da integrationsforholdet mellem CH3 og H forbliver 3:1.

14 DK 175064 B1 EKSEMPEL 4

Fremstilling af tritieret (±)-c/s-(II)-irans-sulfoxid 5 {±)-c/s-(II)-tra/7S-sulfoxid (0,45 g, 2,1 mmol) blev opløst i 2,2 ml 3H20 (50Ci/ml). Natriumhydroxid (0,2 g) blev tilsat, og blandingen henstod ved stuetemperatur i 70 timer. Det således dannede titelprodukt blev uden Isolering anvendt til eksempel 5.

10 EKSEMPEL 5

Fremstilling af tritieret (±)-c/s-(II) 15 Den i eksempel 4 vundne opløsning blev syrnet med 4 g 10% vandigt HCI, og 2 g 85% natriumdithionit blev tilsat. Den klare opløsning blev omrørt ved 50°C i 1 time, afkølet og derefter gjort basisk med 3 g 20 vægtprocent vandigt natriumhydroxid. Blandingen blev ekstraheret med chloroform (1 x 20 ml), ekstraktet blev overført til 200 ml hexan, 0,7 g 0,5M HCI i isopropanol blev tilsat til pH*værdi ca. 3, og bund-20 faldet blev filtreret og tørret til at give 0,35 g (1,5 mmol) af titelproduktet (71 % udbytte) som HCI-saltet. Specifik aktivitet: 543 mCi/mmol, total aktivitet 823 mCi.

Produktet blev undersøgt ved TLC under anvendelse af chloroform/petroleums-ether/ethanol/ammoniak 17:13:4:0,4 og gav en en-plet, Rf = 0,4, som blev detek-25 teret som en brun plet ved udsættelse for I2-damp. Radiokemisk renhed blev bestemt under anvendelse af den samme plade.

HCI-saltet blev opløst i vand indeholdende 5% ethanol, 10 mCi/ml, og holdt ved 4°C.

30 Tritieret (±)-c/s-(II) og dens tilsvarende isolerede enantiomerer kan anvendes som radioaktive ligander i receptorbindingsundersøgelser, idet de forventes at binde til Mr muscarine receptorer. En sådan probe kan anvendes både i fortrængningsundersøgelser og i autoradiografi af Mj-receptorer i hjerneprøver fra dyr eller mennesker taget ved autopsi eller biopsi. De kan yderligere anvendes i farma kokinetiske under-35 søgelser med eksperimentelle dyr.

15 DK 175064 B1

Deuteret (±)-c/s-(lI) og dens tilsvarende isolerede enantiomerer kan anvendes som intern standard i farmakokinetiske undersøgelser med eksperimentelle dyr og kan også anvendes til de sygelige tilstande, der er beskrevet i europæisk patentansøgning nr. 0205247.

5 EKSEMPEL 6

Fremstilling af 2-methylspiro(l,3-oxathiolan-4,3’)quinudidin (III), herunder dens 10 geometriske og optiske isomerer a) 3-methylenquinuclidinthioepoxid (IV) 3-methylenquinudidinepoxid (60 g, 0,43 mol) kaliumthiocyanat (60 g, 0,62 mol) og 15 500 ml 1:1 vandig dioxan blev anbragt i en l-liters kolbe udstyret med en magnetom-rører og et termometer. Blandingen blev opvarmet til 50°C, indtil epoxidet var helt forsvundet (ca. 3 timer), og blev derefter afkølet og ekstraheret med toluen. Toluenopløsningen blev tørret og inddampet, hvilket gav det ønskede produkt i form af en farveløs olie. M+ 155. TLC: silica, 2% ammoniak i methanol; R* 0,7.

20 b) Forbindelse (III) (1:1 cis-trans, cis og trans)

Thioepoxidet (IV) fra trin a) (19 g, 0,12 mol) blev anbragt i en l-liters trehalset kolbe udstyret med en mekanisk omrører, et termometer og en tildrypningstragt. Chloro-25 form (350 ml) blev tilsat, og blandingen blev nedkølet til -10°C. Acetaldehyd (120 ml) blev tilsat efterfulgt af bortrifluoridetherat (240 ml) under opretholdelse af en temperatur på 5-15°C. Blandingen henstod natten over ved 20°C, blev hældt fisvand indeholdende natriumhydroxid (200 g) og ekstraheret med chloroform. Chloroformfasen blev tørret og inddampet, og den resulterende olieagtige remanens blev opløst i ether 30 og fældet ved tilsætning af oxalsyre. Det rå oxalat blev gjort basisk, og basen blev underkastet kromatografisk adskillelse på en silicagelkolonne [70-230 mesh (212-63 pm), Merck Art nr. 7734] under anvendelse af 2% vandig ammoniak i methanol som eluent. De individuelle geometriske isomerer af (III), med koder AF122A og AF122B, blev således adskilt fra c/s-frans-blandingen og fra (biprodukt) cis-trans (II). Isomer-35 forholdet blev monitoreret ved gaskromatografi (høj-ydeevne -"Carbowax 20M”, kapillærkolonne 50 m x 0,2 mm x 0,2 pm, bæregas 0,8 ml/min N2, ovn 160ftC iso-termisk, detektor FID). Retentionstid i minutter: (IV) 10; c/'s-(II) 17,3; trans(U) 17,9; DK 175064 B1 16 c/s(III) 18,8; trans-(III) 19,1. MS af hver isomer af (III): M+ 199. Basis top m/e 155.

Tabel 1 viser ’H-NMR- chemical shift-værdier i ppm i forhold til tetramethylsilan for de separerede isomerer (frie baser i CDCI3).

5 TABEL 1

Forbindelse Ha,t> Hc CH3 10 AF122A 3,50d (J = 9Hz) 5,38g (J = 6HZ) l,53d (J = 6Hz) 4,30d (J = 9HZ) AF122B 4,13d (J « 9Hz) 5,26g (J = 6Hz) l,58d (J = 6Hz) 3,72d (J = 9Hz) 15 c) Optisk spaltning (±)AF122B i form af fri base (4,1 g, 20,6 mmol) og D-vinsyre (1,5 g, 10 mmol) blev opløst under tilbagesvaling i 175 g 10:1 (volumen/volumen) isopropanol/methanol.

20 Opløsningen lodes afkøle til stuetemperatur og henstod natten over. Det resulterende bundfald (3,06 g) blev filtreret fra og omkrystalliseret to gange fra 10:1 (volumen/-volumen) isopropanol/methanol. Det faste produkt blev gjort basisk og blev omfældet i form af hydrochloridet (1,6 g, 6,8 mmol), som havde smeltepunkt 228-230°C og [a]D° +36±3,5 (fri base i ethanol).

25

Moderluden blev inddampet, gjort basisk og behandlet med L-vinsyre på samme måde. Efter to omkrystalliseringer blev det resulterende tartrat gjort basisk og omfældet i form af hydrochloridet (1,19 g, 5,06 mmol; [o]20 -33±3 (fri base i ethanol).

30 Følgende egenskaber gælder for hver enantiomer. Rf [TLC, 2 volumenprocent vandigt ammoniumhydroxid (25%) i methanol på Silica Art 5735 (Merck)) 0,5. NMR-spektret under anvendelse af ren 2,2,2-trifluor-l-(9-anthryl)ethanol (C6D6) viser tilstedeværelsen afen enkelt enantiomer (> 90% optisk renhed). Hydrochloridsaltets NMR-spek-trum i CDCI3 er identisk med spektret af (±)-isomerens hydrochlorid.

Ved en fremgangsmåde, der ligner den foregående, blev der vundet: 35 17 DK 175064 B1 (+)-AF122A [α]20 +6±0,6 (fri base i ethanol); og (-)-AF122A [o]20 -7±1,4 (fri base i ethanol).

Forbindelse (III), i form af blandingen af geometriske isomerer eller i form af den ene 5 eller den anden geometriske isomer (herunder de respektive enantiomerer), kan anvendes til de samme sygelige tilstande som beskrevet for c/'s-(II) i de nærværende opfinderes offentliggjorte europæisk patentansøgning, da dens -selektivitet bevares selv i blandingen af de geometriske isomerer.

10 Biologisk testning

Styrken af forbindelse (III) og til sammenligning andre formodede cholinerge forbindelser med hensyn til fortrængning fra rottehjernerhomogenater (forhjerne, frontal cortex eller cerebellum) af følgende 3H-mærkede forbindelser, nemlig 3H-quinucli-15 dinylbenzilat (3H3-QNB; en ikke-selektiv Mj- og M2-antagonist), 3H-pirenzepin (3H-PZ; en selektiv Mj-antagonist) og 3H-c/s-dioxolan (3H-CD; en ikke-selektiv og M2-ago-nist) er vist i tabellerne 2A, 2B og 2C. Oxotremorin er hovedsagelig en fVagonist, medens McN-A-343 hovedsagelig er en Mi-agonist.

20 Tabel 2A

(a) (b) (c) (d) (e)

Testet Forhjerne Forhjerne Forhjerne forbind- Ki(3H-PZ) Ki(3H-QNB) Ki(3H-CD) a:b a:c 25 else nr. μΜ μΜ μΜ 1 2 3 4 5 6 7 35 0,6±0,2 (4) 2,1±0,3 (8) 9,6±4,2 (2)* 0,29 625,0 2 5,0±1,7 (4) 16,9±1,3 (3) 0,4±0,1 (4) 0,30 12,3 3 14,6±2,9 (4) 24,7±2,3 (8) 1,8±0,1 (2) 0,59 8,3 4 30 4 1,0±0,4 (8) 7,0±1,0 (17) 0,45±0,18 (4) 0,14 2,2 5 1,1±0,3 (3) 3,7±0,7 (5) 0,21±0,06 (2) 0,3 5,2 6 9,6±1,8 (3) 47,4±13,7 (5) 7,5 (1) 0,20 1,3 7 1,22±0,4 (2) 7,0±0,5 (2) IT 0,17

Tabel 2B

18 DK 175064 B1 (a1) (b‘) (C) (f) (g)

Testet Frontal cortex Frontal cortex Frontal cortex 5 forbind- Ki(2H-PZ) Ki(2H-QNB) Ki(2H-CD) a’:b’ a':c’ else nr. μΜ μΜ μΜ 1 0,22*0,07 (2) 2,2*0,3 (4) 0,0016*0,0004(2) 0,1 137,5 2 7,9*1,0(3) 10 4 0,96*0,05 7,1*1,5 (7) 0,39*0,21 (1) 0,13 2,5 5 0,41*0,08 (3) IT 0,20*0,04 (2) 2,1 6 4,63*0,42 (3) IT 7,94** (1) 0,6 8 1,66*0,24 (2) 15,3*2,2 (5) 2,30 (1) 0,11 0,7 9 12,1 (1) 15 10 7,4 (1) 11 0,84*0,03 (2) 9,7*2,3 (4) 0,75** (1) 0,09 1,0 12 0,35*0,04 (2) 13 4,21*0,47 (3) 14 5,5*0,43 (2) 34,1*3,0 (2) 3,06*2(2) 0,18 1,8 20 ** Forhjerne 2

Tabel 2C

19 DK 175064 B1 (b") (h) (i) (j) (k) 5 Testet for- Cerebellum bindelse nr. Ki(3H-QNB) μΜ a:b” a':b" b:b” b’:b" 1 0,7±0,3 (3) 0,86 3,00 I 1,31+0,3 (4) 1,69 10 2 24,4+4,4 (4) 0,09 0,31 0,32 3 28,0+2,9 (3) 0,52 0,88 4 14,8±2,9 (6) 0,07 0,47 4 18,1+6,8(5) 0,1 0,39 5 7,9+0,9 (3) 0,14 0,47 15 6 99,2+26,8 (3) 0,1 0,48 8 21,1+7,6 (2) 0,73 II 19,8±6,1 (2) 0,49 14 44,1+6,5 (2) 2,6 0,77 20 Nøgle til tabellerne 2A, 2B og 2C:

Ki = ICso / (1 + C/KD), hvor C er koncentrationen af den radioaktive ligand, og KD er dissociationskonstanten deraf.

25 Testede forbindelser nr. 1 og 2 er kendte Mi- og M*- agonister, 3-6 er sammenligningsforbindelser og 7-14 er forbindelser ifølge opfindelsen.

1 = Oxotremorin (* i Μ x 10’10) 8 = (+)-(111) (AF122B) 2 = McN-A-343 9 = (-)-(III) [(-)-AF122B] 30 3 = (±)-frans-(II) 10 = (+)-(111) [(+)-AF122B] 4 = (±)-c/S-(II) 11 = (+)-(111) (AF122A) 5 = (-)-c/s-(II) 12 = (-)-(III) [(-J-AF122A] 6 = (+)-c/s-(II) 13 = (+)-(111) [(+)-AF122A] 7 = c/s-trans-(III) 14 = (±)-c/s-(III)-sulfon ΓΤ = ikke testet 35 20 DK 175064 B1

Diskussion af tabellerne 2A, 2B og 2C.

Det er ud fra disse tabeller klart, at forbindelser nr. 4-8, nr. 11 og nr. 14 viser en høj Mi-selektivitet. Forbindelse nr. 5 er 2,2 gange stærkere i 3H-QNB-fortrængning end sit 5 racemat (nr. 4). Endvidere er den sidstnævnte den mest selektive Mj-agonist, idet den er mere selektiv end prototype Mj-agonisten McN-A-343. Som det kan ses ud fra forholdene Ki(3H-PZ):Ki(3H-CD) og Ki(3H-PZ):Ki(3H-QNB) i kolonner (d) og (e) i tabel 2A, viste de strukturelt stive spirooxathiolan/quinudidiner højere selektivitet over for Mj-receptorer end McN-A-343 eller oxotremorin. Der var imidlertid blandt de testede 10 forbindelser nogle tilsyneladende uoverensstemmelser mellem rækkefølgen af forholdene Ki(3H-PZ):Ki(3H-CD) og Ki(3H-PZ):Ki(3H-QNB), specielt med hensyn til oxotremorin, forbindelse nr. 3 og McN-A-343. Medens rækkefølgen af forholdene Ki(3H-PZ):Ki(3H-CD) for disse 3 forbindelser var: oxotremorin > McN-A-343 > forbindelse nr. 3, var rækkefølgen af forholdene Ki(3H-PZ):Ki(3H-QNB): McN-A-343 > 15 forbindelse nr. 3 > oxotremorin. Disse forhold er indekser for de testede forbindelsers relative selektivitet over for Mi-receptorer i forhold til M2-receptorer. Det er ikke klart, hvorfor oxotremorin i én test viste den svageste relative affinitet over for Mi-bin-dingssteder [Ki(3H-PZ):Ki(3H-CD)], medens dens relative affinitet for Mj-bindings-stederne i den anden test var forholdsvis større end McN-A-343 og forbindelse nr. 3 20 [Ki(3H-PZ):Ki(3H-QNB], Én forklaring på dette fænomen er, at da oxotremorins affinitet over for alle muscarine receptorer er større end affiniteten af de svagere agonister McN-A-343 eller forbindelse nr. 3 [Watson et al, JPET 237: 411-418 (1986)], kræves der lavere koncentrationer af oxotremorin til at fortrænge både 3H-PZ og 3H-QNB fra forhjernehomogenat, specielt 3H-PZ, som besidder lavere 25 affinitet over for muscarine receptorer end 3H-QNB. Uden at tage selektiviteten af de udvalgte ligander i betragtning vil stærkere agonister således i princippet give et lavere Ki(3H-PZ):Ki(3H-QNB)-forhold end svage agonister . På den anden side svarer 3H-PZ’s Kd til 3H-CD's, og derfor burde svage og stærke agonister opføre sig ens med hensyn til fortrængning af disse mærkede ligander, medmindre deres selektivitet over 30 for én receptorunderpopulation er forskellige. Derfor burde forholdet Ki(3H-PZ):Ki(3H-CD) mere akkurat repræsentere de relative affiniteter over for Mi-receptorer. Faktisk er rækkefølgen af disse forhold for de testede forbindelser overensstemmende med den rækkefølge, der er fundet for forholdene IC5o(FB):IC5o(CER) eller IC50 (frontal cortex):IC5o(CER), som også fungerer som indekser for M,- kontra M2-selektivitet, 35 nemlig forbindelse nr. 4 > forbindelse nr. 3 > oxotremorin (FB = forhjerne, som hovedsageligt indeholder M^receptorer; CER = cerebellum, som hovedsageligt indeholder M2-receptorer).

21 DK 175064 B1

Endvidere bevarede (±)-c/s-(II)-sulfon en fremragende profil som bedømt ved dens Mj-selektivitet (forhold a’:c'), selvom den tabte noget af dens styrke. Forbindelser (III) viste en Ki-værdi for fortrængning af3H-PZ, som ligner værdien for (±)-c/s-(II).

5 Da deres Ki-værdier for fortrængning af 3H-QNB er signifikant højere end værdierne for (±)-c/s-(II), kan disse forbindelser være endnu mere selektive end (±)-c/'s-(II) i binding til Mj-receptorer.

Tabel 3 viser resultaterne af en undersøgelse af aktiviteten af forbindelser ifølge 10 opfindelsen på isoleret marsvinileum. Ud fra denne tabel ser det ud til, at forbindelser (III) ikke var så effektive til at sammentrække marsvinileum-præparatet. Faktisk fremkaldte AF122A ingen betydningsfulde sammentrækninger inden for det koncentrationsområde, hvor det binder til hjernereceptorer, og den forstyrrerede endda de ACh-inducerede sammentrækninger, når den blev påført i forholdsvis høje koncen-15 trationer. På den anden side sammentrak AF122B ileum-musklen, men sammentrækningerne var kun delvist blokeret af atropin. Den aktive enantiomer var (+)-AFl22B, medens (-)-AFl22B fremkaldte en uensartet sammentrækningsrespons: i visse tilfælde under høje koncentrationer fremkaldte den sammentrækninger, medens den i andre tilfælde ikke gjorde. Denne uensartede respons kan måske 20 relateres til det desensitiseringsfænomen, der blev observeret med AF122B. AF122B blokerede imidlertid konsekvent ACh-inducerede sammentrækninger. Ileummets manglende respons i nærværelse af forbindelser af AFl22B-serien på den ene side, og den høje affinitet af disse forbindelser over for muscarine steder i hjernen, især pirenzepinbindingssteder, på den anden side tyder på, at AF122-serien kan være 25 særlig egnet til behandling af Alzheimer's sygdom.

Tabel 3 22 DK 175064 B1

Forskellige formodede cholinerge forbindelsers virkning på isoleret marsvine-ileum-præparat 5

Testet Laveste Sammen- Højeste Sammenforbind- kone. træknings- kone. træknings- etse nr. (μΜ) intensitet (μΜ) intensitet Bemærkninger 10 4 8,0 + 33,0 +++ Blokeret af atropin

Fuld agonist

5 3,3 ++ FT

6 3,3 - 6,6 ++ Blokeret af atropin 15 8 1,7 - 50,0 ++ Delvist blokeret af atropin 9 IT 50,0 - Blokerede ACh-in ducerede sammentrækninger 20 10 3,3 +/- 66,0 ++ Delvist blokeret af atropin 11 3,3 - 1650,0 - Ved en koncentra tion på 330 μΜ blokerede denne 25 forbindelse ACh- inducerede sammentrækninger reversibelt 12 3,3 30 13 6,6 - 1,3 14 3,3 - 66,0 ++ Blokeret af atropin 23 DK 175064 B1

Farmakodynamiske undersøgelser

Materialer og metoder 5

Hvide hanmus af CD-l-stammen leveret af Charles River Ltd. (U.K.) blev anvendt gennem hele undersøgelsen. Der blev afsat en akklimatiseringsperiode på mindst 3 dage mellem ankomst og begyndelse af en bestemt eksperimentel serie. Dyrene blev fodret med en komplet kommerciel pelleteret gnaverkost uden restriktioner under 10 akklimatiserings- og undersøgelsesperioderne. Dyrene havde fri adgang til postevand. Dyrenes legemsvægt under testningen var hovedsagelig fra 20 til 28 g.

Testmaterialer blev fremstillet som vandige opløsninger i fysiologisk saltvand (0,9%

NaCI) op til en maksimal koncentration på 10 mg/ml. Alle materialer blev fremstillet 15 frisk om morgenen inden hver dosering. Doser blev udtrykt gravimetrisk (mg/kg) på basis af materialerne som modtaget.

Testmaterialerne blev administreret enten i.v. eller oralt ved forskellige dosisniveauer til grupper af mus (hovedsagelig n = 5). Dosisvolumener passende til de valgte re-20 spektive dosisniveauer blev bestemt for hvert dyr på basis af legemsvægten på doseringsdagen. Eventuelle adfærdsændringer, som fandt sted inden for én til to timer efter administration, samt dødsfald op til 24 timer efter dosering, blev registreret.

Resultater 25

Testmaterialernes virkninger på de behandlede mus er vist i tabel 4.

Tabel 4 24 DK 175064 B1

Farmakodynamisk profil og generel toksicitet 5

Forbindelse Dosis Vej Dødelighed* Væsentlige observerede tegn** mg/kg Antal tid Rys Con Res Ana Myd Voc Mot Exo (±)-III 100 i.v. 2/2 straks 10 AF122A 50 i.v. 2/2 5 s. 2/2 25 i.v. 1/6 1 m. 3/6 1/6 4/6 4/5 3/6 3/6 10 i.v. 0/5 2/5 2/5 200 p.o. 5/5 30 s. 5/5 5/5 100 p.o. 0/5 5/5 modB a 15 50 p.o. 0/5 ( + )-111 100 i.v. 1/1 straks AF122A 50 i.v. 4/5 30 s. 4/5 5/5 3/5 25 i.v. 0/5 mod a 20 10 i.v. 0/5 200 p.o. 0/5 mod a+h 100 p.o. 0/5 I. h 50 p.o. 0/5 I.

25 (-)-III 100 i.v. 1/1 straks AF122A 50 i.v. 1/1 10 s. 1/1 1/1 25 i.v. 1/5 10 s. 4/5 1/5 4/5 h 4/5 10 i.v. 0/5 200 p.o. 1/5 10 m. 3/5 1/5 3/5 2/5 h 30 100 p.o. 0/5 h

Tabel 4 - fortsat 25 DK 175064 B1

Forbindelse Dosis Vej Dødelighed* Væsentlige observerede tegn** mg/kg Antal tid Rys Con Res Ana Myd Voc Mot Exo 5 _ (±)-III 100 i.v. 2/2 straks AF122B 50 i.v. 2/2 5 s. 2/2 2/2 25 i.v. 3/5 5/5 5/5 2/5 2/5 2/5 10 i.v. 0/3 10 200 p.o. 4/4 15 m. 4/4 4/4 4/4 4/4 2/4 a 100 p.o. 1/4 15 m. 4/4 4/4 4/4 1/4 50 p.o. 0/5 (+)-111 100 i.v. 2/2 straks 15 AF122B 50 i.v. 2/2 5 s.

25 i.v. 4/5 30 s. 4/5 5/5 1/5 10 i.v. 1/8 5 s. 2/8 2/8 1/8 5/8 200 p.o. 0/5 3/5 5/5 4/5 5/5 mod 2/5 a+h 100 p.o. 0/5 1/5 5/5 I. 1/4 20 50 p.o. 0/5 (-)-III 100 i.v. 2/2 straks AF122B 50 i.v. 2/2 5 S. 2/2 25 i.v. 0/5 3/5 3/5 2/5 5/5 I. 1/5 a+h 25 10 i.v. 0/5 3/5 200 p.o. 4/4 20 m. 3/5 4/4 3/5 3/4 mod 2/4 h 100 p.o. 1/5 1/5 2/5 1/5 mod h 50 p.o. 0/5 I. a+h 30 cis-II- 100 i.v. 0/5 5/5 mod h sulfon 50 i.v. 0/5 3/5 mod 200 p.o. 0/5 5/5 I. h 100 p.o. 0/5 35 * Dødelighedsdata omfatter antal døde/total behandlet og tid i sekunder (s.) eller minutter (m.) efter lægemiddeladministration; 26 DK 175064 B1 ** antal påvirkede dyr/total antal behandlede Rys = rysten;

Con = konvulsive anfald, hovedsagelig af den klonisk-toniske type;

Res = respiratorisk besvær, hovedsagelig hyperpnoe og tachypnoe; 5 Ana = analgesi, indikeret af manglende respons til halekniben Myd = mydriase: tille (I.) eller moderat (mod) (H diarré blev også fundet at være moderat);

Voc = vokalisation, d.v.s. gentagen piben hos uprovokerede dyr;

Mot = ændret motorisk aktivitet, enten hyperaktivitet og/eller hyperreflektivitet 10 (a) eller hugsiddende stilling ("haunched posture") (h)

Exo = exophthalmus

Konklusioner 15 Inden for det toksiske dødelige dosisområde udviste alle testede forbindelser en mere eller mindre lignende sekvens af centrale toksiske virkninger bestående hovedsagelig af rysten, kloniske-toniske konvulsioner og respiratoriske uregelmæssigheder. I tilfælde af intravenøs administration var der 100% dødelighed ved et dosisniveau på 50 mg/kg undtagen for c/s-II-sulfon. På basis af døde-20 lighedsdata fra forsøg med oral administration ser det ud til, at med hensyn til III (både AF122A og AF122B), er (+)-isomeren mindre toksisk sammenlignet med racematet og (-)-isomeren.

Adfærdsstudier 25

Udvikling af potentielle lægemidler til behandling af Alzheimer's sygdom kræver deres evaluering i passende dyremodeller for denne sygdom. Ethylcholin-aziri-dinium (AF64A)-induceret cholinotoksicitet efterligner den cholinerge hypofunk-tion rapporteret i forbindelse med Alzheimer's sygdom og kan anvendes som en 30 brugbar dyremodel for denne sygdom (Fisher & Hanin, Ann. Rev. Pharmacol.

1986, 26: 161-181); AF64A (3 nmol/2 μΙ/side, icv) fremkalder en cholinerg hypofunktion, der hovedsagelig er begrænset til hippocampus. Denne hippo-campale cholinerge mangeltilstand er ledsaget af statistisk signifikante kognitive forringelser (bl.a.) med hensyn til gå-igennem passiv undgåelse (" step-through 35 passive avoidance") (PA). Nærværende PA-forsøg undersøgte muligheden for at vende sådanne forringelser ved administration af (+)-111 (AF122B).

27 DK 175064 B1 3*4 uger efter operation blev de AF64A- og saltvands-injicerede grupper tilfældigt underinddelt i to behandlingsundergrupper. Undergruppe 1 blev behandlet med 1 mg/kg i.p. (+)-111 (AF122B), medens undergruppe 2 blev behandlet med 1 mg/kg i.p. saltvand. Lægemidlet eller saltvandet blev administreret umid-5 delbart efter shock.

Indledende latens og retentionslatens blev analyseret ved to-vejs ANOVA (injek-tion-AF64A/saltvand vs. (+)-111 (AF122B)/saltvand). Resultaterne af begge bestemmelser er vist i tabel 5. Ingen signifikante forskelle mellem nogen af grup-10 perne blev fundet under træning.

Tabel 5

Retentionslatens (sekunder) 15

Saltvand (+)-111 (AF122B) (1 mg/kg i.p.) (1 mg/kg i.p.) AF64A 202,1 ± 55,6 549,5 ± 29,1 20 Saltvand 584 ± 16 552 ± 33,7 Gå-igennem-latensen ("step-through latency”) af den AF64A-injicerede gruppe var signifikant kortere [F(l,53) = 27,31; p<0,001) under den 72 timer lange retentionstest end latensen af den saltvands-injicerede gruppe. Desuden var der 25 en generel signifikant behandlingsvirkning [F(2,53 = 9,66; p<0,001J. Vekselvirkningen mellem injektion og behandling var statistisk signifikant [F(2,53) = 14,51; p<0,001].

Shifee-kontraster viste, at administration af (+)-111 (AF122B) forlængede reten-30 tionslatensen af AF64A-injicerede rotter (p<0,01), men havde ingen signifikant virkning på retentionslatensen af saltvands-injicerede rotter. Resultaterne indikerer, at (+)-111 (AF122B)-behandling forbedrede den passive undgåelsesretention af AF64A-injicerede rotter.

35 Medens visse udførelsesformer for opfindelsen er blevet beskrevet i detaljer, vil det være indlysende for fagmanden, at der kan udføres mange modifikationer og variationer.

Claims

28 DK 175064 B1

1. Spiro-oxathiolan/quinuclidinforbindelser med den almene formel (I) R* 10 v 7 - C- R·· (&.: - X x 15 og geometriske isomerer, enantlomerer, diastereoisomerer, racemater og 20 syreadditionssalte deraf, hvor den ene af Y og Z er O, og den anden er S(=0)n; n er 0, 1 eller 2; R' og R" hver især er valgt fra gruppen bestående af hydrogen og alkyl, forudsat at i det mindste den ene af R' og R" er forskellig fra hydrogen; og yderligere forudsat, at når Y er S(=0)„, og Z er O, da er X hydrogen, og når Y er O, og Z samtidig er 5(=0),,, kan 25 hver X være valgt fra gruppen bestående af hydrogen, deuterium og tritium, men n er ikke 0, når hver X er hydrogen.

2. Spiro-oxathiolan/quinudidinforbindelser ifølge krav 1, kendetegnet ved, at den ene af R' eller R" er hydrogen. 30

3. Spiro-oxathiolan/quinudidinforbindelser ifølge krav 2, kendetegnet ved, at formlen 1 definerer en forbindelse valgt fra gruppen bestående af 2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3')quinudidin-3-oxid, 35 2-methylspiro( 1,3-oxathiolan- 5,3')quinudidin- 3,3-dioxid, 4.4- dideutero-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3')quinuclidin-3-oxid, 4.4- ditritio-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3’)quinuclidin-3-oxid, 29 DK 175064 B1 4.4- dideutero-2-methylspiro{l,3-oxathiolan-5,3,)quinuclidin, 4.4- ditritio-2-methylspiro( l,3-oxathiolan-5,3')quinudidin og 2-methylspiro(l,3-oxathiolan-4,3')quinuclidin og geometriske isomerer, enantiomere, diastereomerer, racemater og 5 syreadditionssalte deraf.

4. Forbindelse ifølge krav 3, kendetegnet ved, at den er valgt fra gruppen bestående af c/s-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3')quinuclidin-c/s-3-oxid, 10 c/s-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3')quinudidin-trans-3-oxid, trans-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3')quinuclidin-c/s-3-oxid, trans-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3,)quinuclidin-tra/7s-3-oxid> c/s-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3')quinudidin-3,3-dioxid, tranS'2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3’)quinuclidin-3f3-dioxid/ 15 c/s-4,4-dideutero-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3')quinudidin-tra/7s-3-oxid, c/s-4,4-ditritio-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3,)quinudidin-tra/7s-3-oxid, c/'s-4,4-dideutero-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3')quinudidin og c/s-4,4-ditritio-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3’)quinudidin og enantiomerer, diastereoisomerer, racemater og syreadditionssalte deraf og 20 (+)-c/s-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-4,3’)quinudidin, (+y trans- 2-methylspiro(l,3-oxathiolan-4,3')quinudidin, (-)-c/s-2-methylspiro(l/3-oxathiolan-4,3')quinuclidin, (-)-trans- 2-methylsp«ro(l,3-oxathiolan-4,3,)quinuclidin, (±)-c/s-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-4,3’)quinudidin> 25 (±)-trans-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-4,3’)quinudidin og syreadditionssalte deraf.

5. Farmaceutisk præparat, kendetegnet ved, at det omfatter mindst én forbindelse af gruppen 30 bestående af spiro-oxathiolan/quinuclidinforbindelser med den almene formel (I) som vist og defineret i krav 1 og geometriske isomerer, enantiomerer, diastereoisomerer og racemater deraf og farmaceutisk kompatible syre-additionssalte deraf, samt en inert bærer eller et inert fortyndingsmiddel. 30 DK 175064 B1

6. Farmaceutisk præparat ifølge krav 5, kendetegnet ved, at det er i en form, der er egnet til oral, rektal, parenteral eller transdermal administration eller til administration ved insufflation eller nasal spray, og som kan være i enhedsdosisform. 5

7. Farmaceutisk præparat ifølge krav 6, kendetegnet ved, at det er i en form, der er egnet til transdermal administration, og som en yderligere komponent omfatter en lavmolekylær fedtsyre. 10

8. Farmaceutisk præparat ifølge et hvilket som helst af kravene 5-7, kendetegnet ved, at forbindelsen eller et farmaceutisk kompatibelt syreadditionssalt deraf forekommer i enhedsdosisform i en mængde i området fra ca 0,5 til ca. 100 mg sammen med en inert bærer eller et inert fortyn- 15 dingsmiddel.

9. Farmaceutisk præparat ifølge krav 8, kendetegnet ved, at mængden ligger inden for området fra ca. 5 til ca. 100 mg. 20

10. Farmaceutisk præparat ifølge krav 9, kendetegnet ved, at mængden ligger inden for området fra ca. 10 til ca. 50 mg.

11. Farmaceutisk præparat ifølge krav et hvilket som helst af kravene 5-10, kendetegnet ved, at det omfatter mindst én forbindelse valgt fra gruppen bestående af 2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3')quinuclidin-3-oxid, 2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3')quinuclidin-3,3-dioxid, 30 4,4-dideutero-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3')quinuclidin-3-oxid, 4.4- ditritio-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3,)quinuciidin-3-oxid, 4.4- dideutero-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3,)quinuclidin, 4.4- ditritio-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3’)quinuclidin og 2-methylspiro(l,3-oxathiolan-4,3')quinuclidin og geometriske isomerer, 35 enantiomerer, diastereoi som erer, racemater og farmaceutisk kompatible syreadditionssalte deraf. DK 175064 B1 31

12. Farmaceutisk præparat ifølge krav 11. kendetegnet ved, at det omfatter mindst én forbindelse valgt fra gruppen bestående af c/s-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3’)quinuclidin-c/s-3*oxid, 5 c/s-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3')quinuclidin-trans-3-oxid> * trans-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3’)quinuclidin-c/'s-3-oxid, trans-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3')quinuclidin-trans-3-oxid, c/s-2*methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3')quinuclidin-3,3-dioxid, trans*2-methylspiro(l(3-oxathiolan-5,3')quinuclidin-3,3-dioxid, 10 c/s-4,4-dideutero*2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3')quinuclidin-trans-3-oxid, c/s-4,4-ditritio-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3,)quinuclidin-trans-3-oxid, c/'s-4,4-dideutero-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3')quinuclidin og c/'s-4,4-ditritio-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-5,3')quinuclidin og enantiomerer, diastereoisomerer, racemater og farmaceutisk kompatible syreadditionssalte 15 deraf og (+)-c/s-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-4,3')quinuclidin, (+)-trans-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-4,3')quinuclidin, (-)-c/s-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-4,3')quinuclidinf (-)-trans-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-4,3')quinudidinf 20 (±)-c/s-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-4,3')quinudidin, (±)-trans-2-methylspiro(l,3-oxathiolan-4,3')quinudidin og farmaceutisk kompatible syreadditionssalte deraf.

13. Anvendelse af en forbindelse med formlen (I) som vist og defineret i krav 1 25 og geometriske isomerer, enantiomerer, diastereoisomerer, racemater og syreadditionsalte deraf til fremstilling af et farmaceutisk præparat til behandling af sygdomme i centralnervesystemet hos pattedyr, hvilke sygdomme skyldes en mangeltilstand 30 i det central cholinerge system, eller senil demens af Alzheimer-typen.

14. Anvendelse ifølge krav 13, kendetegnet ved, at den ene af R' og R" er methyl, og den anden er hydrogen. 35