WO1998050394A1 - Transporteurs de no a base de complexes polyazamacrocycles - Google Patents
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Classifications
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- A61P9/10—Drugs for disorders of the cardiovascular system for treating ischaemic or atherosclerotic diseases, e.g. antianginal drugs, coronary vasodilators, drugs for myocardial infarction, retinopathy, cerebrovascula insufficiency, renal arteriosclerosis
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Definitions
- the present invention relates to new molecules capable of transporting and releasing nitrogen monoxide (NO) in a biological medium, their use for the implementation of a therapeutic treatment method or a diagnostic method applied to the human body or animal, as well as for the manufacture of medicaments which can be used to treat or prevent disorders of the cardiovascular, nervous, immune, renal or pulmonary system in humans or animals.
- NO nitrogen monoxide
- this document suggests coupling the NO molecule to a transporter molecule, which makes it possible to transport NO to its site of use, then release there.
- NO transporters are in particular S-nitrosocysteine, nitroprusside, nitrosoguanidine or azide.
- NO molecule for therapeutic purposes has been the subject of many other documents, for example: WO-A-93/15779, WO-A-94/22499, WO-A-95 / 26768, WO-A-94/00180, WO-A-95/10315.
- Coupling the NO molecule with such a transporter makes it possible to take full advantage of the beneficial therapeutic effects of said NO molecule, without risking poisoning of the patient with NO having been oxidized to NO 2 .
- NO transporter molecule used as a drug is sodium nitroprusside.
- this compound is of considerable therapeutic interest due to its significant vasodilatory activity, it has a major drawback, namely a potential toxicity resulting from the release of cyanide ions; said release of cyanide ions being due, in vivo, to a reaction of sodium nitroprusside with a reducing agent.
- the aim of the present invention is therefore to overcome the problems and drawbacks of the compounds of the prior art, by proposing new molecules making it possible to transport and release the NO molecule to its site of use in the body, which are pharmaceutically acceptable, which are not toxic or which do not release toxic compounds, which make it possible to avoid the oxidation of NO, which have high stability, which are easy to synthesize, store and handle.
- the invention therefore relates to a molecule intended for transporting and releasing nitrogen monoxide (NO) in a biological medium, characterized in that it corresponds to the following formula (I):
- R2, R3 and R4 are groups chosen from the group formed by: the hydrogen atom, and the alkyl groups comprising from 1 to 4 carbon atoms.
- the divalent cation M 2+ is Fe 2+ or Co 2+ -
- the molecule according to the invention will advantageously be chosen from the group formed by:
- the molecules according to the invention may be used for the implementation of a method of therapeutic treatment of the human or animal body, or for the implementation of a diagnostic method applied to the human or animal body.
- the invention also relates to the use of one of the above molecules for the manufacture of a medicament which can be used for the treatment or prevention of disorders of the cardiovascular system, the central or peripheral nervous system, the immune system, the renal system. , or the pulmonary system.
- the metallation reaction is carried out under an inert atmosphere in order to prevent any oxidation of the metal center (Fe or Co).
- the nitrosylation of the complex thus obtained is then carried out under an atmosphere of NO.
- - 333 denotes a 1,5,9-triazacyclododecane
- - 2222 denotes a 1, 4, 7, 10-tetraazacyclododecane or cyclene;
- (2323) -CH 2 -oPy denotes an N- (2-pyridylmethyl) - 1,4,8,11-tetraazacyclotetradecane.
- nitrosylated complexes obtained are characterized by Electronic Paramagnetic Resonance Spectroscopy (RPE) and by Infrared Spectroscopy (IR).
- RPE Electronic Paramagnetic Resonance Spectroscopy
- IR Infrared Spectroscopy
- IR spectroscopy makes it possible to determine the nitrosylated complexes with a bent structure (formally coordination of NO with an electron) and those with a linear structure (formally coordination of NO with three electrons) corresponding to species: N0 ⁇ or N0 + .
- the characterization of the complex by IR spectroscopy also indicates the disappearance of the nitrosyl group coordinated on the metal center.
- nitrosylated iron complexes The synthesis of nitrosylated iron complexes is carried out as follows. 1.5.10 ⁇ 4 mole of ligand (macrocycle) is subjected to a vacuum-argon cycling, intended to remove any trace of undesirable oxygen, then dissolved in 10 ml of methanol previously distilled under an inert atmosphere (argon). To the solution obtained, 1.5.10 " mole of iron chloride dissolved in 4 ml of methanol (step i) is added. The mixture is then sparged with NO gas for approximately 1 minute (step ii ).
- nitrosylated cobalt complexes The synthesis of nitrosylated cobalt complexes is carried out in a similar manner to that of nitrosylated iron complexes, described in example 1, with the difference that it is a 1.5 ⁇ 10 ⁇ 4 mole solution of cobalt chloride which is used ( step i).
- these various nitrolysed metal complexes are subjected to a study of stability, that is to say of reversibility of the nitrosylation reaction.
- the reversibility of this reaction reflects the strength of the metal-NO bond, that is to say the stability of the nitrosyl metal complex, which is a function of the strength of the ligand field. The higher the electron density at the metal, the stronger the metal-NO bond and therefore the stable complex.
- EPR Electronic Paramagnetic Resonance Spectroscopy
- Compound 3d corresponds to the molecule (X) represented above, where the groups R 1; R, R and R 4 are methyl groups.
- RPE spectroscopy no RPE signal observed.
- RPE spectroscopy no RPE signal observed.
- Compounds 4al and 4a2 reversibly fix NO; dissociation is observed under an inert atmosphere (argon).
- compound 4b does not exhibit any reversibility of binding.
- the compounds of the invention are therefore capable of being used, as therapeutic agents, in order to transport and release in vivo the NO molecule which they reversibly fix.
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Abstract
La présente invention concerne de nouvelles molécules pouvant transporter et libérer le monoxyde d'azote (NO) dans un milieu biologique, leur utilisation pour la mise en oeuvre d'une méthode de traitement thérapeutique ou d'une méthode de diagnostic appliquée au corps humain ou animal, ainsi que pour la fabrication de médicaments utilisables pour traiter ou prévenir des troubles du système cardiovasculaire, nerveux, immunitaire, rénal ou pulmonaire chez l'homme ou l'animal.
Description
TRANSPORTEURS DE NO A BASE DE COMPLEXES POLYAZAMACROCYCLES
La présente invention concerne de nouvelles molécules pouvant transporter et libérer le monpxyde d'azote (NO) dans un milieu biologique, leur utilisation pour la mise en oeuvre d'une méthode de traitement thérapeutique ou d'une méthode de diagnostic appliquée au corps humain ou animal, ainsi que pour la fabrication de médicaments utilisables pour traiter ou prévenir des troubles du système cardio-vasculaire, nerveux, immunitaire, rénal ou pulmonaire chez l'homme ou l'animal.
Si la molécule de monoxyde d'azote (NO) est connue depuis fort longtemps, ses propriétés thérapeutiques n'ont été mises en évidence que vers la fin des années 1980. Ainsi, les premiers travaux notables sont à attribuer à T. HIGENBOTTAM, qui a publié dans "AMERICAN REVUE OF RESPIRATORY DEASES, 1988, volume 137", des essais montrant l'effet vasodilatateur pulmonaire de NO inhalé à des concentrations de l'ordre de 40 ppm (partie par million en volume) et suggérant l'utilisation du NO inhalé dans le cadre de traitement thérapeutique du système respiratoire. Toutefois, l'auteur fait remarquer que le NO inhalé n'a pas d'effet systémique, mais uniquement un effet local limité aux poumons. Le document WO-A-92/ 10228 reprend les travaux
précédents et décrit l'utilisation du NO gazeux pour la préparation de médicaments administrables par inhalation en vue du traitement ou de la prévention de la bronchoconstriction ou de la vasoconstriction pulmonaire réversible chez l'homme ou l'animal. Cependant, la description de ce document met l'accent, d'une part, sur le caractère instable de NO qui, en présence d'air, s'oxyde très rapidement en dioxyde d'azote N02 et, d'autre part, sur le caractère toxique pour l'homme ou l'animal dudit N0 formé par oxydation de NO.
Afin d'éviter ce problème d'oxydation de NO en présence d'air, ce document suggère de coupler la molécule de NO à une molécule transporteur, laquelle permet de transporter le NO jusqu'à son site d'utilisation, puis de l'y libérer. Des exemples de tels transporteurs de NO sont notamment le S-nitrosocystéine, le nitroprusside, la nitrosoguanidine ou l'azide.
En outre, l'utilisation de la molécule de NO à des fins thérapeutiques a fait l'objet de bien d'autres documents par exemple: WO-A-93/15779 , WO-A-94/22499 , WO- A-95/26768, WO-A-94/00180 , WO-A-95/10315.
Toutefois, si ces différentes publications reconnaissent les effets thérapeutiques de la molécule de NO, elles soulignent, par ailleurs, le problème persistant d'oxydation de NO en présence d'air et les effets uniquement locaux, c'est-à-dire non systémiques, de la molécule NO inhalée, c'est-à-dire administrée par inhalation.
Il existe donc un besoin pour des molécules aptes à: - s'associer de façon non irréversible avec la molécule NO; transporter la molécule NO jusqu'à son site d'action;
- libérer la molécule NO audit site d'action; - éviter l'oxydation de NO en présence d'air;
- être pharmaceutiquement acceptables.
Le fait de coupler la molécule NO avec un tel transporteur, permet de tirer pleinement partie des effets thérapeutiques bénéfiques de ladite molécule NO, sans pour autant risquer un empoisonnement du patient avec du NO ayant été oxydé en N02.
Actuellement, la seule molécule transporteur de NO utilisée en tant que médicament est le nitroprussiate de sodium. Cependant, bien que ce composé soit d'un intérêt thérapeutique non négligeable de par son activité vasodilatatrice importante, il présente un inconvénient majeur, à savoir une toxicité potentielle résultant de la libération d'ions cyanure; ladite libération d'ions cyanure étant due, in vivo, à une réaction du nitroprussiate de sodium avec un agent réducteur.
Il en résulte qu'une administration prolongée d'un tel médicament ne peut être envisagée.
Par ailleurs, on a remarqué que la formation d'ions cyanure avait également lieu par photo-réaction. Ceci implique donc de stocker le composé et de le manipuler à l'abri de la lumière.
On comprend aisément que de telles contre- indications rendent ce produit peu attractif du point de vue thérapeutique. Le but de la présente invention est donc de pallier les problèmes et inconvénients des composés de l'art antérieur, en proposant de nouvelles molécules permettant de transporter et de libérer la molécule de NO à son site d'utilisation dans le corps, qui soient pharmaceutiquement acceptables, qui ne soient pas toxiques ou qui ne libèrent pas de composés toxiques, qui permettent d'éviter l'oxydation de NO, qui aient une stabilité élevée, qui soient de synthèse, de stockage et de manipulation aisés.
L'invention concerne alors une molécule destinée à transporter et à libérer du monoxyde d'azote (NO) dans un milieu biologique, caractérisée en ce qu'elle répond à la formule (I) suivante:
R
dans laquelle
- x = 0 ou 1 ; - x ' = 2 ou 3 ;
- y = 0 , 2 ou 3 ;
- z = 0 ou 1 ; avec la condition que: si y = 0 (ou z = 0) alors z = 0 (ou y = 0; respectivement); - R est un groupement choisi dans le groupe formé
- RI, R2 , R3 et R4 sont des groupements choisis dans le groupe formé par: l'atome d'hydrogène, et les groupements alkyl comprenant de 1 à 4 atomes de carbone.
- et M2+: représente un cation divalent d'un atome de métal.
De préférence, le cation divalent M2+ est Fe2+ ou Co2+-
La molécule selon 1 ' invention sera avantageusement choisie dans le groupe formé par:
(II) (III) (IV)
(V) (VI) (VII)
(IX) (X)
Les molécules selon 1 ' invention pourront être utilisées pour la mise en oeuvre d'une méthode de traitement thérapeutique du corps humain ou animal, ou pour la mise en oeuvre d'une méthode de diagnostic appliquée au corps humain ou animal.
L'invention concerne également l'utilisation d'une des molécules précédentes pour la fabrication d'un médicament utilisable pour le traitement ou la prévention des troubles du système cardio-vasculaire, du système nerveux central ou périphérique, du système immunitaire, du système rénal, ou du système pulmonaire.
La présente invention va maintenant être décrite plus en détail à l'aide d'exemples donnés à titre illustratif, mais non limitatif de l'invention.
Exemp es
Les exemples 1 à 4 suivants ont été réalisés à l'aide de plusieurs molécules transporteurs de NO répondant à la formule (I) précédente. Ces molécules se différenciant les unes des autres par:
- les valeurs de x, y et z ;
- la nature du groupement R électro-donneur ou électro-attracteur ; - la nature du cation métallique: M2+, à savoir Fe2+ ou Co .
Dans tous les cas, la réaction de métallation est réalisée sous atmosphère inerte afin de prévenir toute oxydation du centre métallique (Fe ou Co ) . La nitrosylation du complexe ainsi obtenu est, alors, effectuée sous atmosphère de NO.
Afin de faciliter la lecture, les abréviations suivantes seront employées dans les exemples ci-après:
- 333: désigne un 1 , 5 , 9-triazacyclododécane;
- 2222: désigne un 1, 4 , 7 , 10-tétraazacyclododécane ou cyclène;
2323: désigne un 1 , 4 , 8 , 11-tétraazacyclotétra- décane ou cyclame; - (2323)-(CH2)2-C02H: désigne un N- (2-carboxyéthyl) - 1,4,8, 11-tétraazacyclotétradécane ;
(2323) -CH2-oPy: désigne un N- (2-pyridylméthyl) - 1,4,8, 11-tétraazacyclotétradécane.
Les complexes nitrosylés obtenus sont caractérisés par Spectroscopie de Résonance Paramagnétique Electronique (RPE) et par Spectroscopie Infrarouge (IR) .
La spectroscopie RPE conduit à l'observation de spectres présentant un signal intense à g = 2 caractéristique d'un complexe nitrosyle (Fe-NO) selon la nomenclature de J. H. Enemark et R. D. Feltham (Coord. Che . Rev. , 1974, 13, 339-406) ou à l'absence de tout signal indiquant la formation d'un complexe diamagnétique (Co-NO) . La spectroscopie IR permet de déterminer les complexes nitrosylés à structure coudée (formellement coordination du NO avec un électron) et ceux à structure linéaire (formellement coordination du NO avec trois électrons) correspondant à des espèces: N0~ ou N0+ . De plus, la caracterisation du complexe par spectroscopie IR indique également la disparition du groupe nitrosyle coordonné sur le centre métallique.
Les modes opératoires suivis pour synthétiser les complexes nitrosylés de l'invention, à partir des différents macrocycles, sont détaillés ci-après en exemples 1 et 2.
Exemp l e 1 :
La synthèse des complexes de fer nitrosylés est effectuée de la manière suivante. 1,5.10~4 mole de ligand (macrocycle) est soumis à un cyclage vide-argon, destiné à éliminer toute trace d'oxygène indésirable, puis mis en solution dans 10 ml de méthanol préalablement distillé sous atmosphère inerte (argon). A la solution obtenue, on ajoute 1,5.10" mole de chlorure de fer en solution dans 4 ml de méthanol (étape i) . On soumet ensuite le mélange à un barbotage à l'aide de NO gazeux pendant environ 1 minute (étape ii) .
Après évaporation du solvant sous pression réduite (environ 100 Pa) , on récupère le composé de fer nitrosyle.
Cette synthèse peut être schématisée comme suit:
(0
Exemple ?.
La synthèse des complexes de cobalt nitrosylés est effectuée de façon analogue à celle des complexes de fer nitrosylés, décrite en exemple 1, à la différence près, que c'est une solution 1,5.10"4 mole de chlorure de cobalt qui est utilisée (étape i) .
On récupère finalement un composé de cobalt nitrosyle.
Cette synthèse peut être schématisée comme suit:
(I)
Une fois synthétisés, ces différents complexes métalliques nitrolysés sont soumis à une étude de stabilité, c'est-à-dire de réversibilité de la réaction de nitrosylation. En effet, la réversibilité de cette réaction reflète la force de la liaison métal-NO, c'est-à-dire la stabilité du complexe métallique nitrosyle, laquelle est fonction de la force du champ de ligand. Plus la densité électronique au niveau du métal est élevée, plus la liaison métal-NO est forte et donc le complexe stable.
La stabilité de différents complexes métalliques nitrosylés de l'invention a été illustrée par les exemples 3 et 4 suivants.
EvemplP 3:
Etude de la stabilité des complexes de fer nitrosylés .
com osé Ta: [ (2323 ) - (CH2) 2-C02H]FeNO
Spectroscopie de Résonance Paramagnétique Electronique (RPE) : signal intense à g=2 caractéristique d'un complexe (FeNO) .
coτnpnc 3h1 : (333)FeNO
Spectroscopie Infrarouge (IR) : vNO=1810 et 1715 cm"1 Spectroscopie RPE: signal intense à g=2.
compnsé 3b?: (2222)FeNO
Spectroscopie IR: vN0= 1740 cm-1 caractéristique d'une espèce N0+ .
Spectroscopie RPE: signal intense à g=2.
compnç.p. 3c1 : (2323)FeNO
Spectroscopie IR: vNO=1720 et 1610 cm-1 caractéristique d'une espèce N0+.
Spectroscopie RPE: signal intense à g=2.
πnm ns 3r.?: [ (2323 ) -CH2-θPy]FeNO
Spectroscopie IR: vN0= 1640 cm-1 caractéristique d'une espèce N0+.
Spectroscopie RPE: signal intense à g=2.
composé 3d: [l8ane]N4FeNO
Spectroscopie IR: vN0= 1777 et 1714 cm"1 caractéristique d'espèces N0+.
Spectroscopie RPE: signal intense à g=2.
Le composé 3d correspond à la molécule (X) représentée ci-avant, où les groupements R1; R , R et R4 sont des groupements méthyl.
La présence d'un groupement propionate électro- attracteur, en position trans par rapport au ligand nitrosyl (composé 3a) , fragilise la liaison Fe-NO entre le fer et la molécule de NO. De ce fait, le composé 3a s'est avéré être moyennement stable et n'a pu être isolé en absence de NO.
Seuls les composés 3bl, 3b2, et 3d se sont avérés être de bons transporteurs de NO. En revanche, les composés 3cl et 3c2 libèrent plus difficilement NO car la liaison Fe-NO est plus forte (la force du champ de ligand est alors plus importante) ; ils subissent une oxydation du ligand equatorial et du ligand axial NO en N02. Leur utilisation en tant que transporteur n'est cependant pas à exclure étant donné que la libération de NO à partir de dérivés nitrés est possible.
Exemple 4:
Etude de la stabilité des complexes de cobalt nitrosylés.
composé a 1 : [ (2323 ) - (CH2) 2-C02H]CθNO
Spectroscopie IR: vN0= 1380 cm"1 caractéristique d'une espèce NO".
Spectroscopie RPE: aucun signal RPE observé, en accord avec un complexe diamagnétique nitrosyle (CoNO) .
com osé 4a?: [ ( 2323 ) - (CH2 ) 2-θPy]CoNO
Spectroscopie IR: vN0= 1380 cm"1 caractéristique d'une espèce NO". Spectroscopie RPE: aucun signal RPE observé. Composé diamagnétique caractéristique d'un complexe nitrosyle (CoNO) .
composé 4b: (2323) CoNO Spectroscopie IR: vN0= 1605 cm"1 caractéristique d'une espèce NO".
Spectroscopie RPE: aucun signal RPE observé. Composé diamagnétique caractéristique d'un complexe nitrosyle (CoNO) .
Les composés 4al et 4a2 fixent réversiblement NO; une dissociation est observée sous atmosphère inerte (argon) .
Par contre, le composé 4b ne présente aucune réversibilité de liaison.
En résumé, la synthèse et l'étude physicochimique des composés de 1 ' invention ont permis de mettre en évidence, une grande réactivité de ceux-ci vis-à-vis de NO, c'est-à-dire non seulement leur capacité à fixer la molécule NO, mais aussi leur aptitude à la libérer ensuite.
Les composés de l'invention sont donc susceptibles d'être mis en oeuvre, en tant qu'agents thérapeutiques, afin de transporter et libérer in vivo la molécule NO qu'ils fixent réversiblement.
Claims
1. Molécule destinée à transporter et à libérer du monoxyde d'azote (NO) dans un milieu biologique, caractérisée en ce qu'elle répond à la formule (I) suivante:
R
- x = 0 ou 1; - x ' = 2 ou 3 ;
- y = 0 , 2 ou 3 ;
- z = 0 ou 1; avec la condition que: si y = 0 (ou z = 0) alors z = 0 (ou y = 0; respectivement); - R est un groupement choisi dans le groupe formé par: l'atome d'hydrogène, -(CH2)2 COOH et
- RI, R2 , R3 et R4 sont des groupements choisis dans le groupe formé par: l'atome d'hydrogène, et les groupements alkyl comprenant de 1 à 4 atomes de carbone.
- et M2+: représente un cation divalent d'un atome de métal.
2. Molécule selon le revendication 1, caractérisée en ce que le cation divalent M2+ est Fe2+ ou Co2+.
3. Molécule selon l'une des revendications 1 ou 2 , caractérisée en ce qu'elle est choisie dans le groupe formé par:
(II) (III) (IV)
(V) (VI) (VII)
(IX) (X)
4. Molécule selon l'une des revendications 1 à 3 pour la mise en oeuvre d'une méthode de traitement thérapeutique au corps humain ou animal.
5. Molécule selon l'une des revendications 1 à 3 pour la mise en oeuvre d'une méthode de diagnostic appliquée au corps humain ou animal.
6. Utilisation d'une molécule selon l'une des revendications 1 à 3 pour la fabrication d'un médicament utilisable pour le traitement ou la prévention des troubles du système cardio-vasculaire.
7. Utilisation d'une molécule selon l'une des revendications 1 à 3 pour la fabrication d'un médicament utilisable pour le traitement ou la prévention du système nerveux central ou périphérique.
8. Utilisation d'une molécule selon l'une des revendications 1 à 3 pour la fabrication d'un médicament utilisable pour le traitement ou la prévention du système immunitaire.
9. Utilisation d'une molécule selon l'une des revendications 1 à 3 pour la fabrication d'un médicament utilisable pour le traitement ou la prévention du système rénal .
10. Utilisation d'une molécule selon l'une des revendications 1 à 3 pour la fabrication d'un médicament utilisable pour le traitement ou la prévention du système pulmonaire.
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