WO1999067430A2 - Analytische substrate und antioxidative mittel - Google Patents

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WO1999067430A2
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Gerd König
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    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/26—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving oxidoreductase

Definitions

  • the present invention relates to new analytical substrates and antioxidative agents which can be used in particular in biochemical and pharmacological studies. It further relates to the use of therapeutically usable active substances and their derivatives as antioxidant agents.
  • the invention is applicable in the pharmaceutical industry and is used to provide pharmaceutical preparations with, inter alia, an antioxidant effect.
  • GTN glycerol trinitrate
  • PETN pentaerythrityl tetranitrate
  • ISMN isosorbide-5-mononitrate
  • ISMN isosorbide-5-mononitrate
  • ISMN isosorbide-5-mononitrate
  • DE-OS-2221080 DE-OS-2751934, DE-OS-3028873, DE-PS-2903927, DE-OS-3102947, DE-OS-3124410
  • EP- A1- 045076 EP-A1 -057847, EP-A1 -059664, EP-A1-064194, EP-A1 -067964, EP-A1 -143507
  • US-PS-3886186 US-PS-4065488, US-PS- 4417065, US-PS-4431829
  • ISDN Isosorbide Dinitrate
  • the galenic processing of the organic nitrates into pharmaceutical preparations for the treatment of angina pectoris or ischemic heart disease are generally known. It is carried out in accordance with the working methods and rules which are generally familiar to the pharmaceutical expert, the choice of the technologies to be used and the pharmaceutical auxiliaries used being based primarily on the active ingredient to be processed.
  • the chemical-physical properties in particular the explosive properties known to adhere to the organic nitrates, which requires special safety precautions and special processing technologies to be observed, the chosen form of application, the desired duration of action and the avoidance of drug-auxiliary incompatibilities of particular importance.
  • nitrate tolerance can be observed, ie the decrease in the nitrate effect at high doses or when long-acting nitrates are applied.
  • Side effects such as headache, dizziness, nausea, weakness, reddening of the skin and the risk of a greater drop in blood pressure with reflex tachycardia are also documented (Mutschier, drug effects,ticianliche Verlagsgesellschaft mbH, Stuttgart, 1991).
  • PETN has a number of outstanding properties as an active ingredient, which justify the preferred use of this compound as a pharmaceutical over other organic nitrates (series "Pentaerythrityltetranitrat", Dr. Dietrich Steinkopff Verlag, Darmstadt, 1994 to 1997).
  • organic nitrates have a pronounced oxidative effect on compounds carrying thiol groups (Boschan et al., Chem. Rev. 55, 485 (1955); Taylor et al., Progress in drug metabolism, Vol. 10, 207 ( 1987); Feelisch et al., Methods in Nitric Oxide Research, John Wiley & Sons, Chichester, 1996)). Furthermore, it is generally accepted and scientifically extensively documented that organic nitrates inevitably trigger counter-regulatory processes via the NO mechanism, for example the formation of angiotensin II in the vascular wall, which form large amounts of superoxide radicals by activation of the endothelial enzyme NADH synthase. which themselves have a strong oxidative effect and immediately react with the NO released from organic nitrates
  • Oxidative influences on organisms are generally described as triggering a number of pathological processes (Ernster, Chem. Scr. 26 (1986), 525), the same being limited by the administration of antioxidants such as ascorbic acid (vitamin C) or vitamin E can be counteracted.
  • antioxidants such as ascorbic acid (vitamin C) or vitamin E can be counteracted.
  • the object of the invention is to provide or to introduce compounds derived from pentaerythritol as substrates for biochemical and pharmacological studies. Furthermore, it is an object of the invention to provide antioxidative agents and pharmaceutical preparations containing them.
  • R1, R2 and R3 are identical or different from one another R4, CH -ONO 2 , CH 2 -OR5, CH 2 - X, COOR5, COX, CH -COOR5, or CH -COX, but at least one of the substituents R1 to R3 is the same R4 is, R4 is CHO, R5 is H or a straight-chain or branched C to C 6 alkyl radical and X is a halogen.
  • Preferred embodiments are the compounds of the formulas II to VI.
  • a further embodiment of the invention are compounds of the formula I in which the group CH 2 -ONO 2 which is next to R1 to R3 is additionally one of the others for R1 to
  • R3 may have the meanings indicated, and their use as substrates for biochemical and pharmacological examinations or as medicaments.
  • An additional embodiment of the invention is the use of pentaerythrityl tetranitrate, pentaerythrityl nitrate, pentaerythrityl dinitrate, pentaerythrityl mononitrate or their derivatives as antioxidant agents.
  • the object of the invention is further achieved by antioxidative pharmaceutical preparations containing pentaerythrityl tetranitrate, pentaerythritylthnitrate, pentaerythrityl dinitrate, pentaerythrityl mononitrate or their derivatives.
  • They contain the antioxidant component or a pharmacological precursor thereof in an amount of up to 1000 mg, preferably up to 600 mg, up to 300 mg, up to 150 mg, up to 100 mg, up to 50 mg or in an amount which is below the required dose to achieve this hemodynamic effects.
  • derivatives which include, for example, pentaerythrityl tetranitrate, pentaerythrityltrinitrate, pentaerythrityl dinitrate, pentaerythrityl mononitrate, are accessible as derivatives in the context of this invention, the following being the terms pentaerythritol residue as a synonym for the term pentaneerythritol residue as a synonym for designating derivatives Oxymethyl group (-CH 2 -O-) and the term oxidized pentaerythritol residue is used as a synonym for the designation of derivatives of pentaerythrityl tetranitrate with at least one oxidized oxymethyl group, for example -CHO, -COO-, -CH 2 -CHO or -CH 2 -COO-.
  • One embodiment of derivatives are the compounds of the formulas VII to X,
  • a further embodiment of derivatives are ether or ester conjugates of pentaerythritol or oxidized pentaerythritol residues with carbohydrates, amino carbohydrates, on acids, in particular gulonic acid, uronic acids, in particular glucuronic acid, sugar acids and derivatives derived therefrom, such as esters of carbohydrate residues with organic or inorganic acids or but esters of on acids, uronic acids or sugar acids with alcohols.
  • a special embodiment of these are ether or ester conjugates of pentaerythritol or oxidized pentaerythritol residues with lactones or dehydrolactones, such as ascorbic acid, from
  • On acids uronic acids or sugar acids, in particular glucuronolactone, gulonolactone or 2-ketogulonolactone and their isomers.
  • Possible starting products for the synthesis of the above compounds are: a) the synthesis precursor of pentaerythritol of the formula XVI,
  • Pentaerythrityldi- PEDN
  • Pentaerythrityltri- PETriN
  • Pentaerythrityltetranitrat PETN
  • the compounds of the formula I are formed via synthesis methods and processes familiar to the person skilled in the art, for example known aldehyde or ester formation reactions. Oxidations or reductions should be carried out under as mild conditions as possible to maintain the desired aldehyde function.
  • the starting compounds for the synthesis are furthermore the compounds of the embodiments A) to E) themselves and d) compounds of the general formula I in which R1, R2, R3 are identical or different from one another CH 2 -ONO 2 , CH 2 -OR6 or CH 2 -R7, where at least one of the substituents R1 to R3 is CH 2 -R7, R6 is H or C to C 3 -alkanoyl, R7 is the C-1 ⁇ - or ⁇ -configured glycoside residue of a monsaccharide, a monosaccharide, with C r to C 3 alkane or mineral acid fully or partially O-acylated, an on acid, a uronic acid, a sugar acid, an on acid, a uronic acid, a sugar acid, with C to C 3 alkane or mineral acid fully or partially -O-acylated, a C to C 3 alkyl acid, C to C 3 alkyluronic acid, Cr to C 3 alkyl sugar ester
  • Substituents occur that have good leaving properties per se or after the addition of further activating reagents and enable the formation of a new O-glycoside in the presence of an alcohol, use of the 1,2-didehydrostructure of glycals to activate a saccharide, biosynthetically by catalyzing glycosyl transferases or the inverse action of glycosidases, especially glycosides of uronic acids by chemical, catalytic, electrochemical or enzymatic oxidation of the terminal HOCH 2 group on the C-6 of glycosides or suitable precursors (Easty, J. Org. Chem.
  • glycosides which contain the nitric acid ester grouping in the aglycone obtainable according to the prior art by methods which can be used Introduction of this nitric acid ester grouping are suitable, with particular advantages in the processes described here being mild and, under the explosives aspect, safe preparation of the nitric acid ester with acetyl nitrate generated in situ, avoiding the formation of the otherwise usual and difficult-to-separate ortho-esters in the Koenigs-Knorr reaction (Garegg et al., Acta Chem. Scand. B 33 (1979), 116), reaction with targeted anomeric yield, mild deacetylation of acylates to intermediate and final stages in the presence of the base-labile nitrate groups by using the system
  • Alcohol / alcoholate it is apparent to the person skilled in the art that he can or must use various derivatives in which reactive centers are inactivated by protective groups known to him in order to avoid undesirable side reactions and by-products, these protective groups can be carried out after the respective Reaction or be removed in the respective final stage.
  • the corresponding target derivatives are recognizable to the person skilled in the art on the basis of the structures described above and are generally customary, for example hydroxylation, esterification, hemiacetal or acetal formation, aldol reaction, oxidation, reduction, cyclization etc. or else methods and methods which are customary in carbohydrate chemistry, for example by using suitable ones Protection group technologies, accessible.
  • the ß-propiolactones from corresponding ß-halocarboxylic acids, the ⁇ -butyrolactones from corresponding ⁇ -hydroxycarboxylic acids and the lactides of the formula IX from corresponding ß-hydroxycarboxylic acids are accessible with careful thermal dehydration to avoid decarbonylation.
  • Modified syntheses which refer to known processes for the preparation of ascorbates (Reichstein et al., Helv. Chim. Acta 17, 311 (1934); Ullmann, 3rd edition, vol. 18, 223; Kirk-Othmer , Encycl. Chem. Technol., 2nd ed., Vol. 2, 747), in particular using enzymes (Boudrant, Enzyme Microb.
  • the new compounds may exist as optical isomers or racemates, depending on the choice of starting materials and process, or if they contain at least two asymmetric centers, they may exist as a mixture of isomers.
  • the isomer mixtures obtained can be chiral with the aid of chromatography Chromatography, enzymatic methods or fractional crystallization can be separated into the pure isomers.
  • the isomer mixtures obtained can further be separated by methods known per se, such as by recrystallization from an optically active solvent, by using microorganisms, by reaction with optically active agents to form compounds which can be separated, by separation on the basis of the different Solubilities and
  • the active part is preferably isolated.
  • the starting materials are known or, if they are new, can be obtained by methods known per se.
  • the isomer mixtures and optically pure isomers and their salts or addition compounds with optically active agents are also within the scope of the present invention.
  • a particular advantage of a number of the compounds described is that they are present in the form of deuterated analogs, this applies to both the starting and intermediate products and the ultimate target products. Through them and the other described compounds, substances were provided with which, particularly without the use of radioactive labeling, the absorption, distribution, metabolism and excretion of active ingredients derived from pentaerythritol can be investigated bioanalytically, pharmacokinetically, pharmacodynamically and diagnostically.
  • the deuterated starting and intermediate products and their use are therefore also within the scope of the invention.
  • the respective end product can in some cases also be obtained as the free acid or base, base or acid addition salt, each of which is within the scope of the invention.
  • Acidic, basic, neutral or mixed salts and hydrates can be obtained in this way.
  • the respective salts can be converted into the free acid or base in a manner known per se using appropriate means or by ion exchange.
  • the free acids or bases obtained can form salts with organic or inorganic bases or acids.
  • Bases which form suitable therapeutically acceptable salts are primarily used in the preparation of base addition salts. Such bases are, for example, hydroxides or hydrides of the alkali and alkaline earth metals, ammonia and amines.
  • acids which form suitable therapeutically tolerable salts.
  • Such acids are, for example, hydrogen halide, sulfonic, phosphoric, nitric and perchloric acid, furthermore aliphatic, acyclic, aromatic, heterocyclic carboxylic or sulfonic acids such as formic, acetic, propionic, amber, glycolic, lactic, apple -, wine, lemon, glucon, sugar, glucuron, aseorbin, maleic, hydroxymalein, pyruvic, phenylacetic, benzoic, p-aminobenzoic, anthranilic, p- Hydroxybenzoic, salicylic, acetylsalicyl, p-aminosalicyl, embon, methanesulfone, ethanesulfonic, hydroxyethanesulfonic, ethylenesulfonic, halobenzenesulfonic, to
  • salts of the new ones can serve as agents for the purification of the free acids or bases obtained. Salts of the acids or bases can be formed and separated from solutions, and then the free acid or base can be recovered from a new salt solution in a purer state. Because of the relationship between the new compounds in their free form and their salts, the salts are within the scope of the invention. At the same time, the use of pharmacologically acceptable derivatives of all the compounds mentioned above is possible.
  • the compounds according to the invention are used individually or as part of a pharmaceutical preparation, as a single active ingredient in combination with one another or with known antioxidants, cardiovascular or vascular therapeutics, for example ACE inhibitors, antiatherosclerotics, antihypertensives, beta-blockers, cholesterol-lowering agents, diuretics, Calcium antagonists, coronary dilators, lipid-lowering agents, peripheral vasodilators, phosphodiesterase inhibitors, in particular - (V) -, or platelet aggregation inhibitors or other substances also used as cardiovascular therapeutics.
  • ACE inhibitors antiatherosclerotics, antihypertensives, beta-blockers
  • cholesterol-lowering agents diuretics
  • Calcium antagonists calcium antagonists
  • coronary dilators lipid-lowering agents
  • peripheral vasodilators phosphodiesterase inhibitors
  • phosphodiesterase inhibitors in particular - (V) -, or platelet aggregation inhibitors or other substances also used as cardiovascular therapeutics.
  • organic nitrates In particular in combination with organic nitrates, they can be used for the investigation of biochemical and pharmacological processes, since they represent excellent substrates for the investigation of biochemical and pharmacological processes in in-vitro or in-vivo test systems. They are particularly suitable for the investigation of redox processes, in particular for the investigation of the system cysteine / cystine, the glutathione or the lipoic acid redox system and related systems, and therefore offer improved and considerably expanded analytical possibilities, pathological situations such as e.g. B. to simulate, examine and suppress nitrate and nitrate cross tolerance.
  • Some of the derivatives with an antioxidative effect may themselves be pharmacologically inactive and only from the respectively applied derivative by catalytic formation, in particular under the, in a physiological environment Influence of enzymes that arise or are formed spontaneously, thus acting as a typical prodrug.
  • a special example of this are the nitric acid esters formed from the respective nitric acid esters.
  • the preparation of galenical preparations is carried out according to the procedures and rules generally known to the pharmaceutical expert, the choice of the technologies to be used and the galenic auxiliaries used being based primarily on the active substance to be processed. Questions of its chemical-physical properties, the selected form of application, the desired duration of action, the place of action and the avoidance of drug-auxiliary incompatibilities are of particular importance.
  • the pharmaceutical form in question should be designed in such a way that it contains the respective active ingredient in order to achieve therapeutic plasma levels in an amount which makes it possible to distribute the daily dose to 1 to 2 in the case of release-controlled systems and to up to 10 individual doses in the case of other dosage forms. Continuous application using long-term infusion is also suitable. In order to achieve endothelial protective effects, long-lasting therapeutic blood levels will generally be desirable.
  • the named compounds can be administered primarily orally, intravenously, parenterally, sublingually or transdermally.
  • the respective pharmaceutical preparation is preferably provided in liquid or solid form.
  • Solutions are suitable for this, in particular for the preparation of drops, injections or aerosol sprays, further suspensions, emulsions, syrups, tablets, film-coated tablets, dragées, capsules, pellets, powders, pastilles, implants, suppositories, creams, gels, ointments, plasters or others transdermal systems.
  • the pharmaceutical preparations contain customary galenically usable, organic or inorganic carriers and auxiliaries which should themselves be chemically indifferent to the respective active ingredients. Chemical derivatization when applied to carrier materials is also included; this applies in particular to the formation of adducts with sugar derivatives such as croscarmeloses or cyclodextrins.
  • Suitable pharmaceutical auxiliaries are, but are not limited to, water, salt solutions, alcohols, vegetable oils, polyethylene glycols, gelatin, lactose, amylose, magnesium stearate, talc, highly disperse silicon dioxide, paraffin, fatty acid mono- and diglycerides, cellulose derivatives, polyvinylpyrrolidone and the like.
  • the preparation can be sterilized and, if necessary, with auxiliary substances such as fillers, binders, lubricants, mold release agents, lubricants, disintegrants, humectants, adsorbents or counter-disintegrants, preservatives, stabilizers, emulsifiers, Solubilizers, salts to influence the osmotic pressure, buffer solutions, colorants, fragrances, aromas or sweeteners.
  • auxiliary substances such as fillers, binders, lubricants, mold release agents, lubricants, disintegrants, humectants, adsorbents or counter-disintegrants, preservatives, stabilizers, emulsifiers, Solubilizers, salts to influence the osmotic pressure, buffer solutions, colorants, fragrances, aromas or sweeteners.
  • auxiliary substances such as fillers, binders, lubricants, mold release agents, lubricants, disintegrants, humectants
  • the compounds according to the invention are surprisingly excellent substrates for the investigation of biochemical and pharmacological processes in in-vitro or in-vivo test systems, although such structures were not expected to be metabolically relevant to the person skilled in the art, in particular in humans. It has also been found that they are particularly suitable for the investigation of redox processes, in particular for the investigation of the cysteine / cystine system, the glutathione or lipoic acid redox system, the xanthine, NADH or NADPH redox system and related systems. With the presented invention thus improved and significantly expanded analytical possibilities are opened, pathological situations such. B.
  • the compounds according to the invention have surprising properties. They are distinguished in part by an optimized NO liberation, e.g. B.
  • the inventive procedure triggered the typical strong pharmacodynamic effect known for organic nitrates, but, on the other hand, at the same time an antioxidative effect also occurs in sub-hemodynamic doses, although the antioxidative effect was not to be expected on the basis of the compounds with nitric acid ester structure used. It has also been found that they can be excellently processed into galenic preparations in the form of sprays and injection solutions.
  • the compounds used according to the invention indicate functional tests isolated blood vessels (rabbit aorta) surprisingly high vasodilating properties with improved bioavailability and increased hydrophilicity as well as easier biotransformation to the end metabolite, these end metabolites being generally well tolerated.
  • pathological situations such as heart and vascular diseases, in particular coronary heart disease, vascular stenoses and circulatory disorders of the peripheral arteries, hypertension, micro- and macroangiopathies in the context of diabetes mellitus, atherosclerosis and the associated therefrom resulting diseases, continue to treat erectile dysfunction, increased intraocular pressure, uterine spasms, menopausal symptoms, etc.
  • Some of the compounds described above can be characterized as explosives due to their chemical-physical properties, which could also enable their use as such. To this end, the person skilled in the art is able to select suitable compounds using known test methods.
  • PETN Pentaerythrityl nitrate
  • 158 g (0.5 mol) of PETN are dissolved in a mixture of 300 ml of dioxane and 300 ml of ethanol while boiling and in portions with various amounts of aqueous hydrazine hydrate solution (1, 5 - 4 mol) added.
  • the reaction mixture is then heated to boiling under reflux for a further 2.5 hours.
  • the solvents are evaporated off at 15 mm Hg and the residue is shaken out several times with 100 ml portions of water, as required, until the volume of the oil layer no longer decreases when shaken out.
  • the aqueous extracts (A) are collected and the remaining oily layer is dissolved in twice the volume of ethanol.
  • the combined aqueous extracts A according to Example 1 are shaken out three times with ether and the ether is evaporated from the ether layer separated from the aqueous layer B after drying over anhydrous Na 2 SO 4 .
  • the very viscous, oily evaporation residue consists of raw PEDN.
  • the aqueous portion B which in addition to the PEMN and pentaerythritol (PE) contains denitration products, mainly hydrazine nitrite, is successively acidified with 2N H 2 SO 4 until the evolution of gas (N 2 , N 2 O, NO, N 3 H) has ceased, then concentrated at 20 mm Hg until solid products begin to separate and etherified.
  • the crystalline substance of F p 62 ° C which remains after the ether has evaporated is crude PEMN. It is then washed with cold chloroform and recrystallized from chloroform.
  • Nitrogen content corresponds to, iii) pentaerythrityltrinitrate monoacetate (PETriNAc) and pentaerythritol dinitrate diacetate (PEDNDAc) to 135.5 g (0.5 mol) crude PETriN [or 56.5 g (0.25 mol) of PEDN], a mixture of 50 ml of acetic anhydride and 20 ml of acetyl chloride is added in portions with cooling and stirring. The mixture solidified after the reaction is stirred twice with 50 ml of ethanol and suction filtered. Colorless crystals are obtained in both cases.
  • PETriNAc pentaerythrityltrinitrate monoacetate
  • PEDNDAc pentaerythritol dinitrate diacetate
  • PETriNAc F p 89 ° C (2x ethanol); Yield: 77%; Nitrogen content: corresponds.
  • PEDNDAc F p 47 ° C (2x ethanol); Yield: 72%; Nitrogen content: corresponds.
  • Pentaerythrityl trinitrate (PETriN) and pentaerythritol dinitrate (PEDN) 104.4 g (0.3 mol) of PETriNAc or 51.7 g (0.15 mol) of PEDNDAc are dissolved in 400 ml of hot ethanol, a solution of 1.5 g of NaOH added in 50 ml of ethanol and the azeotropic mixture of ethanol and ethyl acetate (K p76 o 71, 8 ° C) distilled off.
  • PETriN V 3 H 2 O Pentaerythrityltrinitrate V 3 H 2 O
  • PETriN V 3 H 2 O PETriN obtained according to Example 4 is washed with water and then stirred with 100 ml of water and then left at the temperature not higher than 20 ° C. until the next day. After suction and drying, stable, colorless crystals are obtained in air. F p 32 ° C; Water content: (Karl Fischer method) corresponds to, after vacuum drying at 60 ° C. vi) pentaerythrityl 1/3 of H 2 O (PETriN 1/3 of H 2 O) PETriN is represented by the nitration of pentaerythritol with HNO3 (95%) in the presence of urea.
  • PETriN Pentaerythrityl trinitrate
  • PEDN pentaerythritol dinitrate
  • PEDN and PEMN are prepared from PETriN by hydrazinolysis (4 mol NH 2 NH 2 (50%)) with subsequent column chromatography separation of the 1: 1 mixture.
  • pentaerythrityl monoacetate is recrystallized from 12 ml of ethyl acetate as before and dried. Yield 1.0 g (15.3%) pentaerythrityl monoacetate (purity> 95% / TLC / NMR), TLC and mp, Table 5.x) D 7 -pentaerythrityl monoacetate (D 7 -PEMAc)
  • This solution is mixed with 100 ml of ethyl acetate and again as before on a Rotavapor at max. 40 ° C bath temperature and a vacuum of approx. 120 mbar to a volume of approx. 10 ml.
  • This solution is diluted with 100 ml of ethyl acetate and washed successively once with 30 ml of 1N HCl, 30 ml of 5% NaHCO 3 solution and twice with 30 ml of 20% NaCl solution.
  • the ethyl acetate extract dried over anhydrous MgSO 4 is concentrated to a volume of 44 ml. From this, an aliquot for determining the yield on the Rotavapor is concentrated to constant weight.
  • a solution of pentaeryttrinitrate (11.7 mmol) in ethyl acetate is mixed with 100 ml of toluene and the Rotavapor at max. 40 ° C bath temperature concentrated to a volume of about 40 ml.
  • This solution is mixed with 100 ml of toluene and again concentrated as described above to a volume of about 20 ml. (gives 18.3 g of solution).
  • 5.80 g of methyl 2,3,4-tri-O-acetyl-1-bromo-D-glucuronate are dissolved in 63 ml of toluene and cooled to -30 ° C. For this, the pentaeryttrinitrate solution and 50 ml CH 2 CI 2 are added.
  • the insoluble constituents are filtered off and the clear solution is washed in succession once with 80 ml of 5% Na 2 S 2 O 3 solution, 80 ml of 5% NaHC ⁇ 3 solution and twice with 80 ml of 20% NaCl solution . After drying (sodium sulfate), the mixture is filtered, concentrated and purified by column chromatography on silica gel (eluent n-hexane / ethyl acetate, 70/30).
  • D 7 -pentaerythrityltrinitrate-glucuronide methyl ester triacetate D 7 -PETriN-G-Me-TriAc
  • D 7 -PETriN-G-Me-TriAc D 7 -pentaerythrityltrinitrate-glucuronide methyl ester triacetate
  • Pentaerythrityltrinitrate-glucuronide sodium salt PETriN-G-Na salt
  • pentaerythrityltrinitrate-glucuronide sodium salt PETriN-G-Na salt
  • pentaerythrityltrinitrate-glucuronide methyl ester triacetate 8.0 ml chloroform and 8.0 ml methanol 2930 mg of sodium methylate solution (prepared from 351.6 mg of sodium metal in 13.45 g of absolute methanol) are added dropwise with stirring and gassing with nitrogen at about 10 ° C., the solution turning light yellow. After DC, no more educt can be detected after 30 minutes (splitting off of the acetate groups).
  • D 7 -pentaerythrityltrinitrate-glucuronide sodium salt D 7 -PETriN-G-Na salt
  • D 7 -PETriN-G-Na salt 80 mg of D 7 -PETriN-G-Me-TriAc are added 33.3 mg D 7 -pentaerythrityltrinitrate-glucuronide sodium salt in 52% yield d. Th. which, after recrystallization as described, gave> 98% pure (DC) D 7 -PETri-G-Na salt. TLC and mp, Table 5.
  • Tri-PS 3-Nitryloxy-2,2-bis (nitryloxymethyl) propionic acid
  • Tri-PSCI 3-Nitryloxy-2,2-bis (nitryloxymethyl) propionic acid chloride
  • Bis-MSCI 2,2-bis (nitryloxymethyl) malonic acid dichloride
  • CN-MSCI 2-chlorocarbonyl-2-nitryloxymethylmalonic acid dichloride
  • Tri-PS 1 g (3.5 mmol) of Tri-PS is mixed with 10.5 mmol of ethanol, 20 mg of toluenesulfonic acid and 30 ml of chloroform and heated under reflux for 12 hours on a water separator.
  • the chloroform phase is washed with aqueous bicarbonate solution and with water, the solvent is evaporated in vacuo and the residue is purified by column chromatography.
  • 3-Nitryloxy-2,2-bis (nitryloxymethyl) propionic acid ethyl ester is obtained as a colorless oil. Yield: 85%. xxv) butyl 3-nitryloxy-2,2-bis (nitryloxymethyl) propionate
  • Tri-PS Tri-PS
  • 1 ml of thionyl chloride 1 drop of dry DMF and heated under reflux for 1.5 hours with exclusion of moisture.
  • 3 ml of cold concentrated NH 3 solution are added to the reaction mixture and the solution is allowed to cool to room temperature. After extracting the aqueous phase five times with
  • Tri-PS are converted to 3-hydroxy-2,2-bis (nitryloxymethyl) propionic acid and 3-hydroxy-2 by hydrazinolysis (4 mol NH 2 NH 2 (50%)) followed by column chromatography of the mixture -hydroxymethyl-2-nitryloxymethyl-propionic acid shown.
  • Example 2 The compound Tri-PSCI is subjected to a Rosenmund reduction in the presence of a strongly deactivated Pd catalyst.
  • the reaction product (3-nitryloxy-2,2-bis- nityloxymethyl-propanal) is isolated in the form of its bisulfite compound, purified and released from it. Yield: 43%.
  • the compound Bis-MSCI is implemented analogously to Example 2.
  • the reaction product (2,2-bis-nitryloxymethyl-propanedial) is obtained in a yield of 35%.
  • Example 5 Investigation of the Biochemical Activity of the Compounds i) The investigation is carried out using the compounds according to Examples 2 to 4 in vitro on the system cysteine / cystine. The redox processes taking place are monitored using IR and UV spectroscopic data. ii) The test is carried out using the compounds according to Examples 2 to 4 in vitro on the cysteine / cystine system. The redox processes taking place are tracked using cyclovoltametric data.
  • the organ bath buffer is mixed with increasing concentrations between 1 nM and 10 ⁇ M of the vasodilator, The aeration of the aortic rings resulted in a gradual abolition of the contraction in the presence of the vasoconstrictor.
  • Pentobarbital body weight anesthetized The circumflex coronary artery was instrumented with a perivascular piezoelectric element for the purpose of continuously determining the vessel diameter.
  • 1.5 ⁇ g / kg / min of glycerol trinitrate (GTN) was infused continuously via a pulmonary catheter for 96 hours, ie for the period within which, according to preliminary studies, a nitrate tolerance is certain to occur. Subsequently, with continuous GTN infusion, the test compounds were co-infused for up to 3 hours and the subsequent relaxation of the coronary artery was registered.
  • GTN glycerol trinitrate
  • One tablet has the composition:
  • PETN pentaerythrityl tetranitrate
  • 900 g lactose, 300 g corn starch, 30 g silicon dioxide and 300 g PETN are mixed in a suitable mixer until homogeneous.
  • the mixture is filled into sachets with a filling weight of 1530 mg.
  • iv) 450 g of PETN, 1350 g of lactose, 300 g of microcrystalline cellulose and 400 g of potato starch are mixed in a fluidized bed granulator.
  • REPLACEMENT SHEET (RULE 26 Sorbitol, dissolved in 350 g of water, is sprayed onto the mixture. The resulting granulate is dried and sieved. 80 g talc, 25 g magnesium stearate and 41 g silicon dioxide are added to the raw granulate and mixed until homogeneous. Compresses with a nominal mass of 900 mg are produced on a rotary tablet press with a compression force of 10 - 30 kN. v) PETN and galenic auxiliaries are mixed homogeneously in defined amounts in a mixer. The mix is processed into tablets on a tablet press (Table 1).
  • PETN and galenic auxiliaries in defined quantities are mixed in a mixer until homogeneous and then (A) filled in sachets and (B) in capsules (Table 2).
  • PETN and a defined amount of galenic excipients are mixed in a mixer. Then compacting takes place. The compressed products are homogenized with a sieving machine to a uniform particle size. The screenings are filled (A) in sachets and (B) in capsules (Table 3).
  • the dried granulate is sieved and mixed with galenic flow regulators, lubricants and lubricants.
  • Compresses are made on a tablet press (A).
  • the compressed products thus obtained are (B) filmed in a coating system (Table 4).
  • R1, R2 and R3 are the same or different
  • R5 is H or a linear or branched d- to C 6 alkyl
  • X is a halogen, except 3-hydroxy-2,2-bis (nitryloxymethyl) propanal and 2,2-bis (nitryloxymethyl) propandial.
  • biochemical and pharmacological substrates according to claim 2 for the investigation of biochemical and pharmacological processes, in particular for the investigation of a) enzyme-catalyzed biochemical and pharmacological processes, mainly i) biochemical and pharmacological redox processes, especially in the presence of oxidoreductases, such as xanthine, NADH or NADPH oxidase (oxidoreductase), ii) enzyme-catalyzed biochemical and pharmacological redox processes of sulfur-containing compounds, iii) the cysteine / cystine system, iv) the glutathione redox system, v) the lipoic acid redox system or b) nitrate or nitrate cross-tolerance phenomena.
  • oxidoreductases such as xanthine, NADH or NADPH oxidase (oxidoreductase)
  • compositions containing compounds according to claim 1 or medicaments according to claim 2 a) as a single active ingredient, b) in combination with one another or c) in combination with other active ingredients used for the treatment of cardiovascular or vascular diseases, in particular with those from the

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Abstract

Die Erfindung beschreibt neue analytische Substrate, welche insbesondere bei biochemischen und pharmakologischen Untersuchungen oder als Arzneimittel Verwendung finden können.

Description

ANALYTISCHE SUBSTRATE UND ANTIOXIDATIVE MITTEL
Anwendungsgebiet der Erfindung Vorliegende Erfindung betrifft neue analytische Substrate und antioxidative Mittel, welche insbesondere bei biochemischen und pharmakologischen Untersuchungen Verwendung finden können. Sie betrifft weiterhin die Verwendung therapeutisch einsetzbarer Wirkstoffe sowie deren Derivate als antioxidative Mittel. Die Erfindung ist in der pharmazeutischen Industrie anwendbar und dient der Bereitstellung pharmazeutischer Zubereitungen unter anderem mit antioxidativer Wirkung.
Bekannter technischer Hintergrund Organische Salpetersäureester wie Glyceroltrinitrat (GTN) (Murrel, Lancet: 80, 113, 151 (1879)), Pentaerythrityltetranitrat (PETN) (Risemann et al., Circulation, Vol. XVII, 22 (1958), US-PS-2370437), lsosorbid-5-mononitrat (ISMN) (DE-OS-2221080, DE-OS- 2751934, DE-OS-3028873, DE-PS-2903927, DE-OS-3102947, DE-OS-3124410, EP-A1- 045076, EP-A1 -057847, EP-A1 -059664, EP-A1-064194, EP-A1 -067964, EP-A1 -143507, US-PS-3886186, US-PS-4065488, US-PS-4417065, US-PS-4431829), Isosorbiddinitrat (ISDN) (L. Goldberg, Acta Physiolog. Scand. 15, 173 (1948)), Propatylnitrat (Medard, Mem. Poudres 35: 113 (1953)), Trolnitrat (FR-PS-984523) oder Nicorandil (US-PS- 4200640) und ähnliche Verbindungen sind Vasodilatatoren, die zum Teil seit Jahrzehnten schwerpunktmäßig bei der Indikation Angina pectoris bzw. ischämischer Herzkrankheit (IHK) breitesten therapeutischen Einsatz finden (Nitrangin®, Pentalong®, Monolong®, u.a.). Gleichfalls sind weitere Pentaerythritylnitrate sowie deren Darstellung beschrieben (Simecek, Coll. Czech. Chem. Comm. 27 (1962), 363; Camp et al., J. Am. Chem. Soc. 77 (1955), 751). Vergleichbare und verbesserte pharmakologische Wirksamkeit beim Einsatz in den vorstehend genannten Indikationsgebieten sollen organische Nitrate neueren Typs wie beispielsweise SPM 3672 (N-[3-Nitratopivaloyl]-L-cystein-ethylester) (US-PS-5284872) sowie dessen Derivate aufweisen. Weiterhin bekannt ist die Herstellung von 3-Nitryloxy- 2,2-bis-(nitryloxymethyl)-propionsäure und deren Methylester (Nee, Chem. Prum. (1978), 28 (2), 84) sowie von neueren vom Pentaerythrityltetranitrat abgeleiteten Verbindungen (WO-A1 -98/15521). Die galenische Verarbeitung der organischen Nitrate zu pharmazeutischen Zubereitungen zur Behandlung von Angina pectoris bzw. der ischämischen Herzkrankheit sind allgemein bekannt. Sie erfolgt nach den dem pharmazeutischen Fachmann allgemein geläufigen Arbeitsweisen und -regeln, wobei sich die Auswahl der anzuwendenden Technologien und eingesetzten galenischen Hilfsstoffe in erster Linie nach dem zu verarbeitenden Wirkstoff richtet. Hierbei sind Fragen seiner chemisch-physikalischen Eigenschaften, insbesondere die den organischen Nitraten bekanntermaßen anhaftenden Sprengstoffeigenschaften, was der Beachtung besonderer Sicherheitsvorkehrungen und besonderer Verarbeitungstechnologien bedarf, der gewählten Applikationsform, der gewünschten Wirkungsdauer sowie der Vermeidung von Arzneistoff-Hilfsstoff-Inkompatibilitäten von besonderer Bedeutung. Für Arzneimittel mit der Indikation Angina pectoris bzw. ischämischer Herzkrankheit ist vor allem die perorale, parenterale, sublinguale oder transdermale Applikation in Form von Tabletten, Dragees, Kapseln, Lösungen, Sprays oder Pflastern beschrieben (DD-A5-293492, DE-AS-2623800, DE-OS-3325652, DE-OS-3328094, DE-PS-4007705, DE-OS-4038203, JP-Anmeldung 59/10513 (1982)). Neben den langjährig bekannten Anwendungen nitrosierend wirkender Substanzen ist deren Verwendung zur Behandlung und Prävention von Erkrankungen beschrieben, welche ihre Ursache in pathologisch erhöhten Konzentrationen schwefelhaltiger Aminosäuren in Körperflüssigkeiten haben. Diese Krankheitszustände, hervorgerufen durch angeborene oder erworbene Defekte im Metabolismus dieser Aminosäuren und die durch erhöhte Blut- und Urinkonzentrationen besagter Aminosäuren (Homocystinurie) charakterisiert sind, werden unter dem Begriff Homocysteinämie zusammengefaßt (WO-A1 -92/18002). Die Verwendung bestimmter organischer Salpetersäureester als endothelprotektive Mittel (DE-A1 -4410997) sowie als Mittel zur Behandlung von erektiler Dysfunktion (WO-A1 -96/32118) wurden kürzlich beschrieben. Einerseits haftet den bekannten organischen Nitraten (Salpetersäureestern) eine Reihe therapeutischer Nachteile an. So ist z.B. die sogenannte Nitrattoleranz zu beobachten, d.h. die Abnahme der Nitratwirkung bei hoher Dosierung oder bei Applikation längerwirkender Nitrate. Ebenso sind Nebenwirkungen wie Kopfschmerzen, Schwindel, Übelkeit, Schwächegefühl, Hautrötung sowie die Gefahr eines stärkeren Blutdruckabfalls mit reflektorischer Tachykardie belegt (Mutschier, Arzneimittelwirkungen, Wissenschaftliche Verlagsgesellschaft mbH, Stuttgart, 1991). Andererseits besitzt PETN als Wirkstoff eine Reihe herausragender Eigenschaften, welche eine bevorzugte Verwendung dieser Verbindung als Pharmakon gegenüber anderen organischen Nitraten begründen (Schriftenreihe „Pentaerythrityltetranitrat", Dr. Dietrich Steinkopff Verlag, Darmstadt, 1994 bis 1997). Bemerkenswert ist dabei die Tatsache, daß trotz des erwähnten breiten therapeutischen Einsatzes von Pentaerythrityltetranitrat relativ wenig über den Metabolismus sowie die Wirkung seiner Metaboliten bekannt ist (ebenda). Im allgemeinen wird das Auftreten der Metaboliten Pentaerythrityltri- (PETriN), Pentaerythrityldi- (PEDN) und Pentaerythritylmononitrat (PEMN) sowohl in freier als auch in konjugierten Form postuliert (Crew et al., Biochem. Pharmacol. 20 (1971), 3077). Der Metabolismus von GTN und anderer organischer Nitrate wurde dagegen umfangreicher untersucht (Taylor et al., Prog. Drug Metab., 10 (1987), 207). Dabei wurde unter anderem festgestellt, daß organische Nitrate eine ausgesprochene oxidative Wirkung auf thiolgruppentragende Verbindungen besitzen (Boschan et al., Chem. Rev. 55, 485 (1955); Taylor et al., Progress in drug metabolism, Vol. 10, 207 (1987); Feelisch et al., Methods in Nitric Oxide Research, John Wiley & Sons, Chichester, 1996)). Weiterhin ist es allgemein akzeptiert und wissenschaftlich umfangreich belegt, daß organische Nitrate über den NO-Mechanismus unvermeidlich gegenregulatorische Prozesse, z.B. die Bildung von Angiotensin II in der vaskulären Wand, auslösen, welche durch Aktivierung des endothelialen Enzyms NADH- Synthase große Mengen an Superoxidradikalen bilden, die selbst stark oxidativ wirken sowie augenblicklich mit dem aus organischen Nitraten freigesetzten NO reagieren
(Münzel et al., The physiology and pathophysiology of the nitric oxide/superoxide System, Vascular Endothelium (G.V.R. Born, C.J. Schwartz edt, p. 205-220, Schattauer Verlag, New York (1997); Harrison, J. Clin. Invest, vol. 100, no. 9 (1997), 2153). Oxidative Einflüsse auf Organismen sind allgemein als Auslöser einer Reihe von pathologischen Prozessen beschrieben (Ernster, Chem. Scr. 26 (1986), 525), wobei denselben in begrenzter Weise durch die Gabe von Antioxidantien wie Ascorbinsäure (Vitamin C) oder Vitamin E entgegengewirkt werden kann.
Darlegung der Erfindung Aufgabe der Erfindung ist es, vom Pentaerythritol abgeleitete Verbindungen als Substrate für biochemische und pharmakologische Untersuchungen bereitzustellen oder als solche einzuführen. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, antioxidative Mittel und diese enthaltende pharmazeutische Zubereitungen bereitzustellen.
Die Lösung der Aufgabe wird nachfolgend beschrieben: A) Eine Ausführungsform der Erfindung sind Verbindungen der allgemeinen Formel I,
Figure imgf000005_0001
worin R1 , R2 und R3 gleich oder voneinander verschieden R4, CH -ONO2, CH2-OR5, CH2- X, COOR5, COX, CH -COOR5, oder CH -COX, wobei jedoch mindestens einer der Substituenten R1 bis R3 gleich R4 ist, R4 CHO, R5 H oder ein geradkettiger oder verzweigter C bis C6-Alkylrest und X ein Halogen sind.
Bevorzugte Ausführungsformen sind dabei die Verbindungen der Formeln II bis VI.
Figure imgf000006_0001
(II)
Figure imgf000006_0002
B) Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sind Verbindungen der Formel I, worin die neben R1 bis R3 stehende Gruppe CH2-ONO2 zusätzlich eine der anderen für R1 bis
R3 angegebenen Bedeutungen haben kann, sowie deren Verwendung als Substrate für biochemische und pharmakologische Untersuchungen oder als Arzneimittel. C) Eine zusätzliche Ausgestaltung Erfindung ist die Verwendung von Pentaerythrityltetranitrat, Pentaerythritylt nitrat, Pentaerythrityldinitrat, Pentaerythritylmononitrat oder deren Derivate als antioxidative Mittel. Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin gelöst durch antioxidative pharmazeutische Zubereitungen, enthaltend Pentaerythrityltetranitrat, Pentaerythritylthnitrat, Pentaerythrityldinitrat, Pentaerythritylmononitrat oder deren Derivate. Sie enthalten dabei die antioxidative Komponente oder eine pharmakologische Vorstufe davon in einer Menge bis 1000 mg, vorzugsweise bis 600 mg, bis 300 mg, bis 150 mg, bis 100 mg, bis 50 mg oder in einer Menge, die unterhalb der erforderlichen Dosis zur Erzielung hämodynamischer Wirkungen liegt. Als Derivate im Sinne dieser Erfindung werden, neben den unter A) und B) aufgeführten, Verbindungen aufgefaßt, weiche z.B. aus Pentaerythrityltetranitrat, Pentaerythrityltrinitrat, Pentaerythrityldinitrat, Pentaerythritylmononitrat zugänlich sind, wobei nachfolgend die Begriffe Pentaerythritrest als Synonym zur Bezeichnung von Derivaten des Pentaerythrityltetranitrats mit mindestens einer Oxymethylgruppe (-CH2-O-) und der Begriff oxidierter Pentaerythritrest als Synonym zur Bezeichnung von Derivaten des Pentaerythrityltetranitrats mit mindestens einer oxidierten Oxymethylgruppe, beispielsweise -CHO, -COO-, -CH2-CHO oder -CH2-COO-, verwendet werden. D) Eine Ausführungsform von Derivaten sind die Verbindungen der Formeln VII bis X,
Figure imgf000007_0001
der Formeln XI und XII
Figure imgf000007_0002
der Formeln XII und XIV,
Figure imgf000007_0003
sowie der Formel XV,
Figure imgf000008_0001
wo n die Substituenten R jeweils unabhängig voneinander H oder NO2 sein können. E) Eine weitere Ausführungsform von Derivaten sind Ether- oder Esterkonjugate von Pentaerythrit- oder oxidierten Pentaerythritresten mit Kohlenhydraten, Aminokohlenhydraten, Onsäuren, insbesondere Gulonsäure, Uronsäuren, insbesondere Glucuronsäure, Zuckersäuren sowie davon abgeleiteten Derivaten, wie z.B. Ester der Kohlenhydratreste mit organischen oder anorganischen Säuren oder aber Ester der Onsäuren, der Uronsäuren oder der Zuckersäuren mit Alkoholen. Eine besondere Ausgestaltung davon sind Ether- oder Esterkonjugate von Pentaerythrit- oder oxidierten Pentaerythritresten mit Lactonen oder Dehydrolactonen, wie Ascorbinsäure, von
Onsäuren, Uronsäuren, oder Zuckersäuren, insbesondere Glucuronolacton, Gulonolacton oder 2-Ketogulonolacton sowie deren Isomeren.
Mögliche Ausgangsprodukte der Synthese vorstehender Verbindungen sind: a) Die Synthesevorstufe von Pentaerythrit der Formel XVI,
Figure imgf000008_0002
(XVI) b) Pentaerythrit bzw. dessen Salpetersäureester nämlich Pentaerythritylmono- (PEMN),
Pentaerythrityldi- (PEDN), Pentaerythrityltri- (PETriN) und Pentaerythrityltetranitrat (PETN), die wiederum in an sich bekannter Weise (Simecek, Coll. Czech. Chem. Comm. 27 (1962),
363; Camp et al., J. Am. Chem. Soc. 77 (1955), 751) in guten Ausbeuten synthetisch zugänglich sind. Weiterhin Carbonsäureester dieser Verbindungen (Marans et al., J. Am. Chem. Soc. 76 (1954), 1304) sowie für die Synthese geeignete Verbindungen wie sie in WO-A1 -98/15521 beschrieben sind. Die Verbindungen PEMN, PEDN und PETriN werden dabei durch vollständige bzw. partielle Oxidation vorhandener Hydroxymethylgruppen in die entsprechenden Tri-, Di- oder Monocarbonsäuren überführt, aus denen gegebenenfalls durch partielle Hydrazinolyse der entsprechenden Salpetersäureesterfunktion die korrespondierenden sowohl Nitroxy-, Hydroxy- als auch Carboxyfunktion tragenden Derivate erhalten werden. Die Bildung der Verbindungen der Formel I erfolgt über dem Fachmann geläufige Synthesemethoden und -verfahren, beispielsweise bekannte Aldehydoder Esterbildungsreaktionen. Oxidationen oder Reduktionen sollten dabei unter möglichst milden Bedingungen zum Erhalt der gewünschten Aldehydfunktion geführt werden. Zur Synthese, Isolierung, Reinigung und Charakterisierung der Zielverbindungen kann sich der Fachmann spezifischer Reaktionsprodukte von Aldehyden oder 1 ,3-Diolen, wie beispielsweise Hydraten, Acetalen, Halbacetalen, Mercaptalen, Halbmercaptalen, alle vorstehenden genannten Verbindungen jeweils auch in cyclischer Form wie z.B. Lactolen, Thiolactolen sowie 1 ,3-Dioxanen, 1 ,3-Dithiolanen, weiterhin 1 ,2-Diolen, Cyanhydrinen, Bisulfitverbindungen, Aldiminen, Azomethinen, Hydrazonen, Azinen, Oximen, Semicarbazonen u.a., bedienen, welche gleichfalls im Umfang vorliegender Erfindung liegen. c) Als Ausgangsverbindungen für die Synthese dienen weiterhin die Verbindungen der Ausführungsformen A) bis E) selbst sowie d) Verbindungen der allgemeinen Formel I, worin R1 , R2, R3 gleich oder voneinander verschieden CH2-ONO2, CH2-OR6 oder CH2-R7, wobei mindestens einer der Substituenten R1 bis R3 gleich CH2-R7 ist, R6 H oder C bis C3-Alkanoyl, R7 der am C-1 α- oder ß-konfigurierte Glycosidrest eines Monsaccharids, eines Monosaccharids, mit Cr bis C3-Alkan- oder Mineralsäure voll- oder teil-O-acyliert, einer Onsäure, einer Uronsäure, einer Zuckersäure, einer Onsäure, einer Uronsäure, einer Zuckersäure, mit C bis C3-Alkan- oder Mineralsäure voll- oder teil-O-acyliert, eines C bis C3-Alkylonsäure-, C bis C3-Alkyluronsäure-, Cr bis C3-Alkylzuckersäureesters oder eines C bis C3-Alkylonsäure-, C bis C3-Alkyluronsäure-, Cr bis C3-Alkylzuckersäureesters mit C bis C3-Alkan- oder Mineralsäure voll- oder teil-O-acyliert, sind, sowie Verbindungen der allgemeinen Formel X, worin R1 , R2, R3, R4 die vorstehend angegebene Bedeutung haben, wobei mindestens einer der Substituenten R1 bis R3 gleich CH2-R7 ist, R7 OR8 und R8 der Carbonylrest einer Onsäure, einer Uronsäure, einer Zuckersäure oder einer Onsäure, einer Uronsäure, einer Zuckersäure, mit d- bis C3-Alkan- oder Mineralsäure voll- oder teil-O-acyliert, sind, erhalten durch Umsetzung von Sacchariden bzw. Glycosiden, gebildet mit geeigneten Alkoholen in Gegenwarvon Katalysatoren wie Säuren oder Lewis- Säuren, z.B. Salze vom Silber, Cadmium, Zinn, Zink, Titan, Cobalt aber auch BF3-Etherat oder ohne Katalysator, beispielsweise durch die Koenigs-Knorr-Reaktion, bei der in Ihrer allgemeinsten Form an C-1 aktivierte Glycoside eingesetzt werden, wobei die Aktivierung z.B. durch Halogen-, Sulfonyl, Trichloracetimidoyl, Alkyl/Aryl-thio- oder andere
Substituenten erfolgt, die per se oder nach Zusatz weiterer aktivierender Reagenzien gute Abgangseigenschaften aufweisen und in Gegenwart eines Alkohols die Bildung eines neuen O-Glycosids ermöglichen, Nutzung der 1 ,2-Didehydrostruktur von Glycalen zur Aktivierung eines Saccharids, biosynthetisch durch Katalyse von Glycosyl-Transferasen oder die inverse Einwirkung von Glycosidasen, speziell Glycoside von Uronsäuren durch chemische, katalytische, elektrochemische oder enzymatische Oxidation der endständigen HOCH2 -Gruppe am C-6 von Glycosiden oder geeigneten Vorstufen (Easty, J. Org. Chem. 27 (1962), 2102), Glycoside, die im Aglycon die Salpetersäureestergruppierung enthalten, erhältlich nach dem Stand der Technik durch Methoden, die zur Einführung dieser Salpetersäureestergruppierung geeignet sind, wobei besondere Vorteile in den hier beschriebenen Verfahren milde und unter dem Sprengstoffaspekt sichere Herstellung des Salpetersäureesters mit in situ erzeugtem Acetylnitrat, Vermeidung der Bildung der sonst üblichen und schwer abzutrennenden Ortho-Ester bei der Koenigs-Knorr-Reaktion (Garegg et al., Acta Chem. Scand. B 33 (1979), 116), Reaktionsführung unter gezielter Anomerenausbeute, milde Deacetylierung von Acylaten zu Zwischen- und Endstufen in Gegenwart der basenlabilen Nitratgruppen durch Verwendung des Systems
Alkohol/Alkoholat sind, dem Fachmann ist es dabei ersichtlich, daß er sich verschiedener Derivate bedienen kann bzw. muß, in denen reaktive Zentren durch ihm bekannte Schutzgruppen inaktiviert sind, um unerwünschte Nebenreaktionen und Nebenprodukte zu vermeiden, diese Schutzgruppen können nach der Durchführung der jeweiligen Reaktion oder in der jeweiligen Endstufe wieder entfernt werden. Die entsprechenden Zielderivate sind dem Fachmann anhand vorstehend beschriebenen Strukturen erkenntlich und über allgemein übliche, z.B. Hydroxylierung, Veresterung, Halbacetal- oder Acetalbildung, Aldolreaktion, Oxidation, Reduktion, Cyclisierung u.a. oder aber in der Kohlenhydratchemie speziell übliche Verfahren und Methoden, beispielsweise durch die Anwendung geeigneter Schutzgruppentechnologien, zugänglich. So sind z.B. die ß-Propiolactone aus korrespondierenden ß-Halogencarbonsäuren, die γ-Butyrolactone aus korrespondierenden γ-Hydroxycarbonsäuren und die Lactide der Formel IX aus korrespondierenden ß- Hydroxycarbonsäuren, bei vorsichtiger thermischer Dehydratisierung zur Vermeidung von Decarbonylierungen, zugänglich. Beispielhaft sind weiterhin modifizierte Synthesen benannt, die sich an bekannten Verfahren zur Herstellung von Ascorbaten (Reichstein et al., Helv. Chim. Acta 17, 311 (1934); Ullmann, 3. Aufl., Bd. 18, 223; Kirk-Othmer, Encycl. Chem. Technol., 2. Aufl., Bd. 2, 747), insbesondere unter Verwendung von Enzymen (Boudrant, Enzyme Microb. Technol. 12, 322 (1990); Kulbe et al. Ann. N. Y. Akad. Sei. 506, 543 (1987) und 613, 820 (1990); Kozhizaka et al., J. Biol. Chem. 263(4), 1619 (1988); Springer Chem.: Enzyme Handbook, Vol. 10, 825 (1991), Class 1.1.1150 - 1.1.99.26 Oxidoreductases) anlehnen. Somit werden die Addukte in Form ihrer Ester- und Etherkonjungate in die gewünschte Lacton und Dehydrolactonstruktur überführt. Einige der neuen Verbindungen können je nach der Auswahl der Ausgangsmaterialien und des Verfahrens als optische Isomere oder Racemat vorliegen, oder wenn sie wenigstens zwei asymmetrische Zentren enthalten, können sie als ein Isomerengemisch vorliegen. Die erhaltenen Isomerengemische können mit Hilfe der Chromatographie, chiralen Chromatographie, enzymatischen Methoden oder der fraktionierten Kristallisation in die reinen Isomere getrennt werden. Die erhaltenen Isomerengemische können weiterhin nach an sich bekannten Methoden aufgetrennt werden, wie durch Umkristallisation aus einem optisch aktiven Lösungsmittel, durch Verwendung von Mikroorganismen, durch Umsetzung mit optisch aktiven Agenzien unter Bildung von Verbindungen, die getrennt werden können, durch Trennung auf der Basis der unterschiedlichen Löslichkeiten u. ä. Vorzugsweise wird der aktivere Teil isoliert. Die Ausgangsmaterialien sind bekannt oder können, wenn sie neu sein sollten, nach an sich bekannten Methoden erhalten werden. Die Isomerengemische und optisch reinen Isomere sowie deren Salze oder Additionsverbindungen mit optisch aktiven Agenzien liegen gleichfalls im Umfang vorliegender Erfindung. Ein besonderer Vorteil einer Reihe der beschriebenen Verbindungen liegt darin begründet, daß sie in Form deuterierter Analoga vorliegen, dies betrifft sowohl die Ausgangs- und Zwischenprodukte, als auch die letztendlichen Zielprodukte. Durch sie und die weiteren beschriebenen Verbindungen wurden Substanzen bereitgestellt, mit denen, besonders unter Verzicht auf radioaktive Markierung, generell die Resorption, Verteilung, der Metabolismus und die Ausscheidung von vom Pentaerythrit abgeleiteten Wirkstoffen bioanalytisch, pharmakokinetisch, pharmakodynamisch und diagnostisch untersucht werden kann. Damit liegen auch die deuterierten Ausgangs- und Zwischenprodukte und deren Verwendung im Umfang der Erfindung. Je nach den Verfahrensbedingungen und den Ausgangsmaterialien kann das jeweilige Endprodukt teilweise auch als freie Säure oder Base, Basen- oder Säureadditionssalz erhalten werden, die jeweils innerhalb des Umfangs der Erfindung liegen. So können saure, basische, neutrale oder gemischte Salze sowie Hydrate erhalten werden. Einerseits können die jeweiligen Salze in an sich bekannter Weise in die freie Säure oder Base unter Verwendung entsprechender Mittel oder durch lonenaustausch umgewandelt werden. Andererseits können die erhaltenen freien Säuren oder Basen Salze mit organischen oder anorganischen Basen oder Säuren bilden. Bei der Herstellung von Basenadditionssalzen werden vor allem solche Basen verwendet, die geeignete therapeutisch verträgliche Salze bilden. Solche Basen sind beispielsweise Hydroxide oder Hydride der Alkali- und Erdalkalimetalle, Ammoniak sowie Amine. Bei der Herstellung von Säureadditionssalzen werden gleichfalls bevorzugt solche Säuren verwendet, die geeignete therapeutisch verträgliche Salze bilden. Solche Säuren sind beispielsweise Halogenwasserstoff-, Sulfon-, Phosphor-, Salpeter- und Perchlorsäure, weiterhin aliphatische, azyklische, aromatische, heterozyklische Carbon- oder Sulfonsäuren wie Ameisen-, Essig-, Propion-, Bernstein-, Glycol-, Milch-, Apfel-, Wein-, Zitronen-, Glucon-, Zucker-, Glucuron-, Aseorbin-, Malein-, Hydroxymalein-, Pyruv-, Phenylessig-, Benzoe-, p-Aminobenzoe-, Anthranil-, p- Hydroxybenzoe-, Salicyl-, Acetylsalicyl-, p-Aminosalicyl-, Embon-, Methansulfon-, Ethansulfon-, Hydroxyethansulfon-, Ethylensulfon-, Halogenbenzensulfon-, Toluensulfon-, Naphthylsulfon-, oder Sulfanilsäure sowie Aminosäuren wie beispielsweise Methionin, Tryptophan, Lysin oder Arginin. Diese und andere Salze der neuen können als Mittel zur Reinigung der erhaltenen freien Säuren oder Basen dienen. Salze der Säuren oder Basen können gebildet und aus Lösungen abgetrennt werden, und dann kann die freie Säure oder Base aus einer neuen Salzlösung in einem reineren Zustand gewonnen werden. Wegen des Verhältnisses zwischen den neuen Verbindungen in ihrer freien Form und ihrer Salze liegen die Salze innerhalb des Umfangs der Erfindung. Gleichzeitig ist die Verwendung von pharmakologisch verträglichen Derivaten aller vorstehend benannten Verbindungen möglich. Vor allem gebräuchliche Additionsverbindungen, Salze oder enzymatisch bzw. hydrolytisch spaltbare Verbindungen wie Ester, Amide, Hydrazide, z.B. erhalten durch N-Aminierung (DD-B1 -230865 und DD-A3-240818) entsprechender Aminoverbindungen, Hydraziniumsalze und ähnliche stellen, soweit vorstehend noch nicht erwähnt, mögliche Variationen dar.
Die erfindungsgemäße Verwendung der Verbindungen erfolgt dabei einzeln oder als Teil einer galenischen Präparation, als Einzelwirkstoff in Kombination miteinander bzw. mit bekannten Antioxidantien, Herz-/ Kreislauf- oder Gefäßtherapeutika, beispielsweise ACE- Hemmern, Antiatherosklerotika, Antihypertensiva, Betabiockern, Choleste nsenkern, Diuretika, Kalziumantagonisten, Koronardilatatoren, Lipidsenkern, periphere Vasodilatatoren, Phosphodiesterase-, insbesondere -(V)-, oder Thrombozytenaggregationshemmern oder anderen, ebenfalls als Herz-/ Kreislauftherapeutika eingesetzten Substanzen, kombiniert. Sie können insbesondere in Kombination mit organischen Nitraten zur Vermeidung von Toleranz- oder Kreuztoleranzphänomenen verwendet werden. Sie sind aber ebenso für den Einsatz in der Bioanalytik geeignet. Insbesondere in Kombination mit organischen Nitraten können sie zur Untersuchung biochemischer und pharmakologischer Prozesse verwendet werden, da sie ausgezeichnete Substrate zur Untersuchung biochemischer und pharmakologischer Prozesse in in-vitro oder in-vivo Testsystemen darstellen. Sie eignen sich besonders zur Untersuchung von Redoxvorgängen, insbesondere zur Untersuchung des Systems Cystein/Cystin, des Glutathion- oder des Liponsäure-Redoxsystems sowie verwandter Systeme, und bieten daher verbesserte und erheblich erweiterte analytische Möglichkeiten, pathologische Situationen wie z. B. Nitrat- und Nitratkreuztoleranz zu simulieren, zu untersuchen und zu unterdrücken. Einige der Derivate mit antioxidativer Wirkung können selbst durchaus pharmakologisch inaktiv sein und erst in physiologischer Umgebung aus dem jeweils applizierten Derivat durch katalytische Bildung, insbesondere unter dem Einfluß von Enzymen, entstehen oder aber spontan gebildet werden, somit als typisches Prodrug wirken Ein spezielles Beispiel hierfür sind die aus den jeweiligen Salpetersäureestern gebildeten Salpetrigsäureester. Die Bereitstellung von galenischen Zubereitungen erfolgt dabei nach den dem pharmazeutischen Fachmann allgemein geläufigen Arbeitsweisen und -regeln, wobei sich die Auswahl der anzuwendenden Technologien und eingesetzten galenischen Hilfsstoffe in erster Linie nach dem zu verarbeitenden Wirkstoff richtet. Hierbei sind Fragen seiner chemisch-physikalischen Eigenschaften, der gewählten Applikationsform, der gewünschten Wirkungsdauer, des Wirkungsortes sowie der Vermeidung von Arzneistoff- Hilfsstoff-Inkompatibilitäten von besonderer Bedeutung. Es obliegt daher dem Fachmann, anhand bekannter Stoff- und Verfahrensparameter in an sich trivialer Weise Arzneiform, Hilfsstoffe und Herstellungstechnologie auszuwählen. Die betreffende Arzneiform soll dabei so ausgestaltet sein, daß sie zur Erzielung therapeutischer Plasmaspiegel den jeweiligen Wirkstoff in einer Menge enthält, welche es ermöglicht, die Tagesdosis bei freisetzungsgesteuerten Systemen auf 1 bis 2 und bei anderen Arzneiformen auf bis zu 10 Einzeldosen zu verteilen. Ebenso geeignet ist eine kontinuierliche Applikation mittels Langzeitinfusion. Zur Erzielung endothelprotektiver Effekte werden im allgemeinen lang anhaltende therapeutische Blutspiegelwerte anzustreben sein. Erfindungsgemäß können die benannten Verbindungen vor allem oral, intravenös, parenteral, sublingual oder transdermal appliziert werden. Die jeweilige Arzneizubereitung wird bevorzugt in flüssiger oder fester Form bereitgestellt. Hierfür geeignet sind Lösungen, insbesondere zur Zubereitung von Tropfen, Injektionen oder Aerosolsprays, des weiteren Suspensionen, Emulsionen, Sirupe, Tabletten, Filmtabletten, Dragees, Kapseln, Pellets, Pulver, Pastillen, Implantate, Suppositorien, Cremes, Gele, Salben, Pflaster oder andere transdermale Systeme. Die pharmazeutischen Zubereitungen enthalten übliche galenisch einsetzbare, organische oder anorganische Träger- und Hilfsstoffe, welche selbst gegenüber den jeweiligen Wirkstoffen chemisch indifferent sein sollten. Auch die chemische Derivatisierung bei der Aufbringung auf Trägermaterialien ist eingeschlossen, dies betrifft insbesondere die Bildung von Addukten mit Zuckerderivaten wie Croscarmelosen oder Cyclodextrinen. Geeignete pharmazeutische Hilfsstoffe sind, ohne darauf beschränkt zu sein, Wasser, Salzlösungen, Alkohole, Pflanzenöle, Polyethylenglycole, Gelatine, Laktose, Amylose, Magnesiumstearat, Talkum, hochdisperses Siliziumdioxid, Paraffin, Fettsäuremono- und -diglyceride, Cellulosederivate, Polyvinylpyrrolidon und ähnliche. Die Zubereitung kann sterilisiert und wenn notwendig mit Hifsstoffen wie Füllmitteln, Bindemitteln, Gleit-, Formentrenn-, Schmier-, Zerfalls-, Feuchthalte-, Adsorptions- oder Gegensprengmitteln, Konservierungsstoffen, Stabilisatoren, Emulgatoren, Lösungsvermittlern, Salzen zur Beeinflussung des osmotischen Drucks, Pufferlösungen, Färb-, Duft-, Aroma- oder Süßstoffen versetzt sein. Der pharmazeutischen Fachmann wird anhand der jeweiligen Stoffparameter eine geeignete Auswahl zur Vermeidung von Arzneistoff-Hilfsstoff-Inkompatibilitäten treffen. Es wurde gefunden, daß die erfindungsgemäßen Verbindungen überraschenderweise ausgezeichnete Substrate zur Untersuchung biochemischer und pharmakologischer Prozesse in in-vitro oder in-vivo Testsystemen sind, obwohl derartige Strukturen für den Fachmann, insbesondere beim Menschen, nicht als metabolisch relevantzu erwarten waren. Es wurde weiterhin gefunden, daß sie sich besonders zur Untersuchung von Redoxvorgängen, insbesondere zur Untersuchung des Systems Cystein/Cystin, des Glutathion- oder des Liponsäure-Redoxsystems, des Xanthin-, NADH- oder des NADPH- Redoxsystems sowie verwandter Systeme eignen. Mit der dargelegten Erfindung werden somit verbesserte und erheblich erweiterte analytische Möglichkeiten eröffnet, pathologischen Situationen wie z. B. Nitrat- und Nitratkreuztoleranz zu simulieren, zu untersuchen und zu unterdrücken, was die erfindungsgemäßen Verbindungen grundsätzlich auch für einen therapeutischen Einsatz geeignet macht. Darüber hinaus sind die mit der vorliegenden Erfindung beschriebenen Verbindungen hilfreiche Ausgangs- und Zwischenverbindungen bei der Herstellung von chemischen Derivaten, welche selbst als pharmazeutische Wirkstoffe Verwendung finden können. Die erfindungsgemäßen Verbindungen weisen überraschende Eigenschaften auf.Sie zeichnen sich z.T. durch eine optimierte NO-Liberation z. B. durch ihren differenzierten Gehalt an reduktiv biotransformierenden NO-Precursorgruppen oder durch eine verbesserte mehrphasige NO-Liberation und je nach Anwendungszweck gesteigerte Lipo- bzw. Hydrophilie sowie durch pharmakodynamische Vorlastsenkung, verminderten Endothelinanstieg im Plasma, ausgeprägte Thrombozytenaggregationshemmung durch thrombozytenaktive Gruppen und, auch in subhämodynamischer Dosis, durch endothelprotektive Wirkung aus. Besonders vorteilhaft ist dabei die Tatsache, daß die erfindungsgemäßen Verbindungen durch ihre Eigenschaften stark der Ausbildung von Nitrat- und Nitratkreuztoleranzen entgegenwirken. Es war besonders überraschend, daß durch daß erfindungsgemäße Vorgehen einerseits die für organische Nitrate bekannten typischen starken pharmakodynamischen Effekt ausgelöst, andererseits jedoch gleichzeitig eine antioxidative Wirkung auch in subhämodynamischen Dosierungen eintritt, obwohl anhand der der eingesetzten Verbindungen mit Salpetersäureesterstruktur die antioxidative Wirkung nicht zu erwarten war. Es wurde weiterhin gefunden, daß sie sich ausgezeichnet zu galenischen Zubereitungen in Form von Sprays und Injektionslösungen verarbeiten lassen. Die erfindungsgemäß eingesetzten Verbindungen zeigen bei funktionellen Untersuchungen an isolierten Blutgefäßen (Kaninchenaorta) überraschend hohe vasodilatatierende Eigenschaft bei verbesserter Bioverfügbarkeit und gesteigerter Hydrophilie sowie erleichterter Biotransformation zum Endmetaboliten, wobei diese Endmetaboliten allgemein gut verträglich sind. Sie zeichnen sich als überraschend starke Nitratvasodilatatoren aus, die eine größere Halbwertzeit bei verbesserter Bioverfügbarkeit im Vergleich zu anderen Nitraten besitzen. Es war überraschend, daß die erfindungsgemäßen Verbindungen einerseits den für organische Nitrate typischen starken pharmakodynamischen Effekt ohne dessen ausgeprägte Kurzzeitwirkung auslösen, andererseits jedoch nahezu keine Toleranzphänomene hervorrufen, somit die Vorteile bekannter organischer Nitrate innerhalb der eingesetzten Verbindungen, ohne deren jeweilige pharmakodynamische Nachteile, miteinander kombiniert sind. Mit der dargelegten Erfindung werden somit verbesserte und erheblich erweiterte therapeutische Möglichkeiten eröffnet, pathologischen Situationen wie Herz- und Gefäßerkrankungen, insbesondere die koronare Herzkrankheit, Gefäßstenosen und Durchblutungsstörungen der peripheren Arterien, Hypertonie, Mikro- und Makroangiopathien im Rahmen des Diabetes mellitus, Atherosklerose und die daraus resultierenden Folgekrankheiten, weiterhin erektile Dysfunktion, erhöhten Augeninnendruck, Uterus-Spasmen, Klimakteriumsbeschwerden etc. zu behandeln. Einige der vorstehend beschriebenen Verbindungen lassen sich aufgrund ihrer chemisch-physikalischen Eigenschaften als Explosivstoffe charakterisieren, was deren Verwendung auch als solche ermöglichen könnte. Hierzu ist der Fachmann in der Lage, anhand bekannter Testverfahren, geeignete Verbindungen auszuwählen. Im Gegensatz dazu weisen jedoch eine Reihe der erfindungsgemäßen Substanzen diese Eigenschaften nicht oder nur sehr abgeschwächt auf, so daß sich diese Verbindungen durch die Abwesenheit der für organische Salpetersäureester typischen Sprengstoffeigenschaften bei gleichzeitiger Erhaltung und Verbesserung der pharmakologischen Wirkungen durch eine besonders einfache und sichere Herstellung, Handhabung sowie Weiterverarbeitung auszeichnen. Darüber hinaus sind die mit der vorliegenden Erfindung beschriebenen Verbindungen hilfreiche Ausgangs- und Zwischenverbindungen bei der Herstellung von chemischen Derivaten, welche selbst als pharmazeutische Wirkstoffe Verwendung finden können.
Die nachfolgenden Beispiele sollen die Erfindung hinsichtlich ihres Wesens und ihrer Ausführung näher erläutern, ohne sie jedoch in ihrem Umfang zu beschränken. Ausführungsbeispiele
Beispiel 1 i) Pentaerythritylthnitrat (PETriN) 158 g (0,5 Mol) PETN werden in einem Gemisch von 300 ml Dioxan und 300 ml Ethanol unter Sieden gelöst und während 1 Stunde portionsweise mit verschiedenen Mengen wäßriger Hydrazinhydrat-Lösung (1 ,5 - 4 mol) versetzt. Danach wird das Reaktionsgemisch noch 2,5 Stunden unter Rückfluß zum Sieden erhitzt. Die Lösungsmittel werden bei 15 mm Hg abgedunstet und der Rückstand, je nach Bedarf, mehrmals mit 100 ml Portionen Wasser ausgeschüttelt, bis sich beim Ausschütteln das Volumen der Ölschicht nicht mehr verringert. Die wäßrigen Auszüge (A) werden gesammelt und die verbliebene ölige Schicht im doppelten Volumen Ethanol gelöst. Die eventuell ausgeschiedene weiße Fällung von PETN wird nach 24 Stunden abfiltriert; Fp = 132°C, Stickstoffgehalt: 17,35 %; Fp 141 °C (2x Aceton); Stickstoffgehalt: entspricht. Aus dem Filtrat wird bei 15 mm Hg Ethanol abgedunstet. Der viskose, ölige Rückstand besteht aus dem rohen PETriN; Stickstoffgehalt: entspricht. ii) Pentaerythrityldinitrat (PEDN) und Pentaerythritylmononitrat (PEMN) Die vereinigten wäßrigen Auszüge A gemäß Beispiel 1 werden dreimal mit Ether ausgeschüttelt und aus der von der wäßrigen Schicht B abgetrennten Etherschicht nach Trocknen über wasserfreiem Na2SO4 der Ether abgedunstet. Der sehr viskose, ölige Eindampfrückstand besteht aus rohem PEDN. Der wäßrige Anteil B, der neben dem PEMN und Pentaerythrit (PE) Denitrierungsprodukte, hauptsächlich Hydrazinnitrit, enthält, wird bis zum Aufhören der Gasentwicklung (N2, N2O, NO, N3H) sukzessiv mit 2N H2SO4 angesäuert, dann bei 20 mm Hg bis zur einsetzenden Abscheidung fester Produkte eingeengt und ausgeethert. Die nach Abdunsten des Ethers verbliebene kristalline Substanz vom Fp 62°C ist rohes PEMN. Danach wird mit kaltem Chloroform gewaschen und aus Chloroform umkristallisiert. Fp 79°C (HCCI3); Stickstoffgehalt: entspricht, iii) Pentaerythrityltrinitratmonoacetat (PETriNAc) und Pentaerythritdinitratdiacetat (PEDNDAc) Zu 135,5 g (0,5 Mol) rohem PETriN [bzw. 56,5 g (0,25 Mol) PEDN] wird unter Kühlen und Rühren ein Gemisch von 50 ml Acetanhydrid und 20 ml Acetylchlorid anteilsweise zugefügt. Das nach der Reaktion erstarrte Gemisch wird zweimal mit 50 ml Ethanol verrührt und abgesaugt. In beiden Fällen werden farblose Kristalle erhalten. PETriNAc: Fp 89°C (2x Ethanol); Ausbeute: 77 %; Stickstoffgehalt: entspricht. PEDNDAc: Fp 47°C (2x Ethanol); Ausbeute: 72 %; Stickstoffgehalt: entspricht. iv) Pentaerythrityltrinitrat (PETriN) und Pentaerythritdinitrat (PEDN) 104,4 g (0,3 Mol) PETriNAc oder 51 ,7 g (0,15 Mol) PEDNDAc werden in 400 ml Ethanol heiß gelöst, eine Lösung von 1 ,5 g NaOH in 50 ml Ethanol zugefügt und das azeotrope Gemisch Ethanol-Ethylacetat (Kp76o 71 ,8°C) abdestilliert. Nach Beendigung der Ethylacetat-Bildung werden weitere 1 ,5 g NaOH in 50 ml Ethanol zugefügt und wieder so lange fraktioniert, bis weiteres Ethylacetat nicht mehr übergeht. Dann wird das Ethanol bei 15 mm Hg abgedunstet und der Rückstand im Falle von PETriN dreimal mit 20 ml Wasser ausgeschüttelt und im Falle von PEDN mit 100 ml Wasser verrührt und dreimal ausgeethert. Nach Trocknen im Vakuum bzw. Entfernen des Ethers verbleiben die reinen Substanzen PETriN bzw. PEDN als farblose viskose Flüssigkeiten, die im Vakuum über P2O5 getrocknet werden. PETriN: Stickstoffgehalt: entspricht. PEDN: Stickstoffgehalt: entspricht. v) Pentaerythrityltrinitrat V3 H2O (PETriN V3 H2O) PETriN erhalten nach Beispiel 4 wird mit Wasser gewaschen und anschließend mit 100 ml Wasser verrührt und danach bei nicht höherer Temperatur als 20°C bis zum nächsten Tag stehen gelassen. Nach dem Absaugen und Trocknen werden an der Luft beständige, farblose Kπstalle erhalten. Fp 32°C; Wassergehalt: (Karl-Fischer-Methode) entspricht, nach Vakuumtrocknung bei 60 °C. vi) Pentaerythrityltrinitrat 1/3 H2O (PETriN 1/3 H2O) PETriN wird dargestellt durch Nitrierung von Pentaerythrit mit HNO3 (95%ig) in Gegenwart von Harnstoff. vii) Pentaerythrityltrinitrat (PETriN) und Pentaerythritdinitrat (PEDN) PEDN und PEMN werden dargestellt aus PETriN durch Hydrazinolyse (4 mol NH2NH2 (50%ig)) mit anschließender säulenchromatographischer Trennung des 1 :1-Gemisches. viii) Heptadeuteropentaerythrit (D7-PE)
1 ,96 g Calciumoxid wird mit 42,28 g D2-Formalin (18,5 Gew.-% in Deuteriumoxid) in einem 100-ml-Dreihalskolben mit Rückflußkühler vorgelegt. Dazu tropft man eine Lösung von 2,92 ml Acetaldehyd (frisch destilliert) in 20 ml Deuteriumoxid, so daß die Temperatur unter 15 °C bleibt. Die Lösung wird langsam auf 50°C erwärmt und es wird 3 Stunden bei dieser Temperatur gerührt. Dabei findet nach 90 Minuten ein Farbumschlag nach gelb statt. Die Lösung wird auf Raumtemperatur gebracht, filtriert, das Filtrat wird mit konz. Salzsäure auf pH 6 gebracht, mit 0,5 g Aktivkohle versetzt und 5 Minuten lang gerührt. Die Lösung wird am Rotavapor bei 40°C eingeengt, bis die ersten Kristalle ausfallen. Diese werden heiß über eine Glasfritte abfiltriert und die Lösung 2 h bei 0°C stehengelassen. Die Kristalle werden erneut abgesaugt und die Lösung weiter eingeengt. Das Filtrat wird über Nacht bei 0°C stehengelassen, und ebenfalls abgesaugt. Man erhält insgesamt 5,19 g (69 % der Theorie) farblos kristallines Produkt vom Fp 215 °C, (Zers.), löslich in Wasser und
Methanol, unlöslich in Chloroform. DC, Tabelle 5. ix) Pentaerythritylmonoacetat (PEMAc)
5,0 g pulverisiertes Pentaerythrit wird in 90 ml N,N-Dimethylformamid aufgeschlämmt und unter Rühren mit 3,5 ml Essigsäureanhydrid versetzt. Es wird 5 Stunden unter Rückfluß (150 °C) gekocht, wobei eine klare bräunliche Lösung entsteht. Anschließend wird der Ansatz am Rotavapor bei einer Badtemperatur von ca. 70 °C und ca. 1 Torr bis zur Trockene eingeengt. Der ölige Rückstand (6,6 g = 100,9 % d.Th.) wird in 66 ml Aceton gelöst und die unlöslichen Bestandteile abgesaugt (1 ,6 g). Die Aceton-Lösung engt man erneut am Rotavapor bis zur Trockene ein. Der ölige Rückstand wird erneut in 50 ml
Aceton gelöst und die unlöslichen Bestandteile abgesaugt (0,2 g ). Die Aceton-Lösung wird nach Klärung mit 1 ,0 g pulverisierter Aktivkohle und Filtration am Rotavapor bis zur Trockene eingeengt. Der ölige Rückstand wird in 25ml Ethylacetat gelöst und die filtrierte Lösung nach Animpfen mit Pentaerythritylmonoacetat-Kristallen bei ca. -30 °C in den Kühlschrank gestellt. Nach Stehen über Nacht im Kühlschrank werden die Kristalle abgesaugt, mit Diethylether gewaschen und anschließend im Vakuumtrockenschrank bei Raumtemperatur und ca. 1 Torr bis zur Gewichtskonstanz getrocknet. Das erhaltene (1 ,45 g) Pentaerythritylmonoacetat wird wie zuvor aus 12 ml Ethylacetat rekristallisiert und getrocknet. Ausbeute 1 ,0 g ( 15,3 %) Pentaerythritylmonoacetat (Reinheit > 95 % / DC/NMR), DC und Fp, Tabelle 5. x) D7-Pentaerythritylmonoacetat (D7-PEMAc)
2.5 g pulverisierter D7-Pentaerythrit wird in 75 ml N,N-Dimethylformamid suspendiert und auf ca 70 °C erwärmt. Zu dieser Aufschlämmung werden tropfenweise unter Rühren 1 ,73 ml Essigsäureanhydrid zugegeben. Nach 70 Std Rühren bei 60 °C und Abkühlen auf Raumtemperatur, werden die unlöslichen Bestandteile (1 ,14 g) abgesaugt und die klare Lösung am Rotavapor bei einer Badtemperatur von ca. 75 °C und ca. 0,1 Torr bis zur Trockene eingeengt. Der ölige Rückstand wird in Aceton gelöst, erneut filtriert und eingeengt. Das erhaltene farblose Öl (1 ,09 g, 33,6 % d.Th.) wird in einer Mischung aus 3,2 ml Methanol und 4,8 ml Wasser gelöst und über eine RP18-Säule säulenchromatografisch gereinigt. Die zweite Fraktion wird am Rotavapor bis zur Trockene eingeengt und zweimal aus EthanolAΛ/asser umkristallisiert; Ausbeute: 0,265 g (8.2 %), farblose Kristalle von D7- Pentaerythritylmonoacetat, Reinheit > 95 % (DC/NMR). DC und Fp, Tabelle 5. xi) Pentaerythrityltrinitratacetat (PETriNAc)
3.6 g Pentaerythritylmonoacetat werden in 50 ml CH2CI2 und 10 ml Essigsäure bei Raumtemperatur gelöst. Die leicht trübe Lösung wirde filtriert, das Filtrat mit 50 ml CH2CI2 verdünnt und auf ca. 3 °C gekühlt. Hierzu werden unter Rühren und Eisbadkühlung 4,3 ml HNO3 100 %ig so zugetropft, daß die Temperatur 5 °C nicht übersteigt. Anschließend werden 9,1 ml Essigsäureanhydrid (100 %ig) ebenfalls so zugetropft, daß die Temperatur unter 5 °C bleibt. Nach Rühren über Nacht bei Raumtemperatur wird die Reaktionslösung auf 50 ml Eiswasser gegeben und verrührt. Die CH2CI2 -Phase wird abgetrennt und nacheinander dreimal mit je 20 ml 5 %iger wässriger NaHCO3 Lösung und 20 ml H2O gewaschen. Der über wasserfreiem MgSO getrocknete CH2CI2-Extrakt engt man bis auf ein Volumen von 60 ml ein. Hiervon wird ein Aliquot zur Ausbeutebestimmung am Rotavapor bis zur Gewichtskonstanz eingeengt. Auswaage sowie DC- und NMR- Quantifizierung ergibt eine Gesamtausbeute von 6,32 g (99 % d. Th.), Reinheit > 98 %. Beim Kühlstellen der Dichlormethan-Lösung wird farblos kristallines PETriNAc erhalten. Fp und DC, Tabelle 5. xii) D7-Pentaerythrityltrinitratacetat (D7-PETriNAc)
265,0 mg D7-Pentaerythritylmonoacetat werden wie oben für PETriNAc beschrieben zu D7- PETriNAc umgesetzt, Ausbeute 450,9 mg (98 % d. Th.), farblose Kristalle, Reinheit (DC) > 95 %, Tabelle 5. xiii) Pentaerythrityltrinitrat (PETriN)
Zu einer Lösung von 6,0 g Pentaerythrityltrinitratacetat in 60 ml Tetrahydrofuran werden 50 ml Methanol gegeben und auf ca. 5 °C gekühlt. Hierzu werden unter Rühren 4,2 g einer frisch hergestellten Natriummetylatlösung (hergestellt durch Lösen von 2,3 g Natriummetall in 107,3 g absolutem Methanol) gegeben. Nach einem Tag werden erneut 4,2 g einer frisch hergestellten Natriummetylatlösung zugefügt. Nach einer weiteren Std. Reaktionszeit bei Raumtemperatur ist im DC kein Edukt mehr nachweisbar. Die mit 0,7 ml 37 %iger HCI neutralisierte Reaktionslösung wird am Rotavapor vorsichtig bis auf ein Volumen von 10 ml eingeengt. Diese Lösung wird mit 100 ml Ethylacetat versetzt und erneut wie zuvor am Rotavapor bei max. 40 °C Badtemperatur und einem Vakuum von ca. 120 mbar bis auf ein Volumen von ca. 10 ml eingeengt. Diese Lösung wird mit 100 ml Ethylacetat verdünnt und nacheinander je einmal mit 30 ml 1 N HCI, 30 ml 5 %iger NaHCO3-Lösung und zweimal mit je 30 ml 20 %iger NaCI-Lösung gewaschen. Der über wasserfreiem MgSO getrocknete Ethylacetatextrakt wird bis auf ein Volumen von 44 ml eingeengt. Hiervon wird ein Aliquot zur Ausbeutebestimmung am Rotavapor bis zur Gewichtskonstanz eingeengt.
Rohausbeute hochgerechnet auf Gesamtansatz (DC/NMR): 4,95 g PETriN = 95,3 % d.Th. Eine analytische Probe wurde durch Säulenchromatografie an Kieselgel in 66 % Ausbeute rein erhalten, farbloses Öl, Reinheit (DC/NMR) > 95 % Tabelle 5. xiv) Dy-Pentaerythrityltrinitrat (D7-PETriN) D7-Pentaerythrityltrinitrat-acetat (450 mg) wird wie im oben beschriebenen Beispiel mit Methanol/Natriummethanolat deacetyliert und aufgearbeitet. Es werden 0,33 g D7-PETriN (84 % Rohausbeute, Reinheit 90 %) erhalten. Die säulenchromatografische Reinigung, wie voranstehend beschrieben, liefert 303,7 mg (77 % d.Th.) farblos öliges Produkt der
Reinheit
> 99 %, Tabelle 5. xv) Pentaerythrityltrinitrat-glucuronidmethylester-triacetat (PETriN-G-Me-TriAc)
Eine Lösung von Pentaeryttrinitrat (11 ,7 mmol) in Ethylacetat werden mit 100 ml Toluol versetzt und am Rotavapor bei max. 40 °C Badtemperatur auf ein Volumen von ca. 40 ml eingeengt. Diese Lösung versetzt man mit 100 ml Toluol und engt erneut wie zuvor beschrieben bis auf ein Volumen von ca. 20 ml ein. (ergibt 18,3 g Lösung). 5,80 g 2,3,4- Tri-O-acetyl-1-brom- -D-glucuronsäure-methylester werden in 63 ml Toluol gelöst und auf -30 °C gekühlt. Hierzu wird die Pentaeryttrinitrat-Lösung und 50 ml CH2CI2 gegeben. Unter N2-Begasung und Ethanol Trockeneis Kühlung wird in 20 Min. unter Rühren eine Lösung von 3,75 g Silbertrifluormethansulfonat in 40 ml Toluol bei -30 °C zugetropft. Dabei fällt ein weißer Niederschlag aus. Es wird noch 40 Min. unter Rühren bei -25 °C nachreagieren lassen. Dann werden 1 ,22 ml Pyridin (15,0 mmol), gelöst in 10 ml Ethylacetat, zugetropft und der Ansatz mit 400 ml Ethylacetat versetzt. Die unlöslichen Bestandteile werden abfiltriert und die klare Lösung wird nacheinander je einmal mit 80 ml 5 %iger Na2S2O3- Lösung, 80 ml 5 %iger NaHCÖ3-Lösung und zweimal mit je 80 ml 20 %iger NaCI-Lösung gewaschen. Nach dem Trocknen (Natriumsulfat) wirde filtriert, eingeengt und an Kieselgel säulenchromatografisch gereinigt (Elutionsmittel n-Hexan/ Ethylacetat, 70/30). Man erhält 2,14 g (31 ,1 % d.Th.) Rohprodukt, das nach Umkristallisation aus Ethylacetat/Hexan 1 ,0g (14,5 % d. Th.) farblos kristallines PETriN-G-Me-TriAc in einer Reinheit (DC/NMR) > 95 % liefert. Fp und DC, Tabelle 5. xvi) D7-Pentaerythrityltrinitrat-glucuronidmethylester-triacetat (D7-PETriN-G-Me-TriAc) In der voranstehend beschriebenen Weise werden 1 ,09 mmol D7-PETriN umgesetzt, aufgearbeitet und durch Säulenchromatographie und Umkristallisation gereinigt, man erhält schließlich 80,1 mg (12,4 % d. Th.) farbloser Kristalle (Reinheit > 98 %); Fp und DC, Tabelle 5. xvii) Pentaerythrityltrinitrat-glucuronid-Natrium-Salz (PETriN-G-Na-Salz) Zu einer Lösung von 653,5 mg Pentaerythrityltrinitrat-glucuronidmethylester-triacetat in 8,0 ml Chloroform und 8,0 ml Methanol werden unter Rühren und Stickstoffbegasung bei ca. 10 °C 2930 mg Natriummetylatlösung (bereitet aus 351 ,6 mg Natriummetall in 13,45 g absolutem Methanol) zugetropft, wobei sich die Lösung hellgelb verfärbt. Nach DC ist nach 30 Min. kein Edukt mehr nachweisbar (Abspaltung der Acetatgruppen). Nach 30 Min. bei Raumtemperatur wird der Ansatz bis zur Trockene eingeengt und der verbleibende Rückstand in 8,0 ml Methanol und 8,0 ml Wasser gelöst. Nach DC ist nach 30 Min. nur noch eine Spur Edukt nachweisbar (Verseifung des Methylesters, Bildung des Natrium- Salzes). Die Reaktionslösung wird dann direkt über eine RP18-Säule ODS mit einem Eluenten von 50 % Methanol und 50 % Wasser getrennt. Die vereinigten Fraktionen des zweiten UV- und Rl-Peaks ergeben nach Einengen am Rotavapor als Rohprodukt 504,4 mg (96,6 % d. Th.) feste weiße Substanz in einer Reinheit (NMR) > 60 %. Eine analytische Probe (> 94 % Reinheit) wird durch Umkristallisation aus Methanol/Isopropylalkohol erhalten. DC und Fp, Tabelle 5. xviii) D7-Pentaerythrityltrinitrat-glucuronid-Natrium-Salz (D7-PETriN-G-Na-Salz) In der voranstehend beschriebenen Weise werden 80 mg D7-PETriN-G-Me-TriAc zu 33,3 mg D7-Pentaerythrityltrinitrat-glucuronid Natriumsalz in 52 % Ausbeute d. Th. umgesetzt, das nach Umkristallisation wie beschrieben > 98 % reines (DC) D7-PETri-G-Na-Salz lieferte. DC und Fp, Tabelle 5. xix) 3-Nitryloxy-2,2-bis(nitryloxymethyl)-propionsäure (Tri-PS) Eine Lösung von 0,0037 mol Pentaerythrityltrinitrat (PETriN), 5,5 ml Benzen, 9 ml Wasser und 0,15 ml Aliquat® 336 wird portionsweise unter kräftigem Rühren mit 0,0074 mol KMnO versetzt. Nach beendeter Zugabe wird die Temperatur für 2 Stunden bei 15°C gehalten. Anschließend wird mit wäßriger Hydrogensulfitlösung versetzt, mit H2SO4 angesäuert und die Benzenschicht abgetrennt. Nach Entfernen des Lösungsmittels erhält man 3-Nitryloxy-2,2-bis(nitryloxymethyl)-propionsäure (Tri-PS) als festen Rückstand, der mehrfach aus Methylenchlorid umkristallisiert wird (Ausbeute: 72%). xx) 2,2-Bis(nitryloxymethyl)-malonsäure (Bis-MS)
Zu einem auf 0°C gekühlten Gemisch aus 2,5 g 95-iger HNO3, einer Spatelspitze Harnstoff sowie 10 ml Wasser gibt man unter Rühren und Eiskühlung 1 ,0 g (0,0061 mol) 2,2- Bis(hydroxymethyl)-malonsäure. Nach 10 Minuten tropft man unter Rühren 2,5 g 94%ige H2SO4 zu und rührt noch eine Stunde bei 0°C nach. Die organische Schicht wird abgetrennt und eingedampft. Als Rückstand erhält man 2,2-Bis(nitryloxymethyl)- malonsäure als viskoses Öl, das säulenchromatographisch gereinigt wird. Ausbeute: 45%. Elementaranalyse: (C: entspricht, H: entspricht, N: entspricht), xxi) 2-Carboxy-2-nitryloxymethyl-malonsäure (CN-MS) Zu einem auf 0°C gekühlten Gemisch aus 2,5 g 95-iger HNO3, einer Spatelspitze Harnstoff sowie 10 ml Wasser gibt man unter Rühren und Eiskühlung 1 ,0 g (0,004 mol) Carboxy-2- hydroxymethylmalonsäure. Nach 10 Minuten tropft man unter Rühren 2,5 g 94%ige H2SO4 zu und rührt noch eine Stunde bei 0°C nach. Die organische Schicht wird abgetrennt und eingedampft. Als Rückstand erhält man 2-Carboxy-2-nitryloxymethyimalonsäure als viskoses Öl, das säulenchromatographisch gereinigt wird. Ausbeute: 30%. Elementaranalyse: (C: entspricht, H: entspricht, N: entspricht). xxii) 3-Nitryloxy-2,2-bis(nitryloxymethyl)propionsäurechlorid (Tri-PSCI), von 2,2- Bis(nitryloxymethyl)malonsäuredichlorid (Bis-MSCI) und 2-Chlorcarbonyl-2-nitryloxymethyl- malonsäuredichlorid (CN-MSCI) 1 g (3,5 mmol) Tri-PS wird mit 5,3 mmol Thionylchlorid 1 ,5 Stunden am Rückfluß erhitzt: Der Überschuß an Thionylchlorid wird erst auf dem Wasserbad, dann im Vakuum abdestilliert. Den Rückstand nimmt man in Diethylether auf und wäscht schnell mit wenig Eiswasser. Die organische Phase wird abgetrennt, über Natriumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel im Vakuum verdampft. Das anfallende ölige 3-Nitryloxy-2,2- bis(nitryloxymethyl)propionsäurechlorid (Tri-PSCI) ist für weitere Umsetzungen rein genug. Ausbeute: 75%. Die Säurechloride der Verbindungen 2,2-Bis(nitryloxymethyl)malonsäure (Bis-MS) und 2-Carboxy-2-nitryloxymethylmalonsäure (CN-MS) erhält man analog. Zur Darstellung von 2,2-Bis(nitryloxymethyl)malonsäuredichlorid (Bis-MSCI) wird die doppelte Menge Thionylchlorid und von 2-Chlorcarbonyl-2-nitryloxymethyl-malonsäuredichlorid (CN- MSCI) die dreifache Menge Thionylchlorid verwendet. Ausbeute: 70 bzw. 45%. xxiii) 3-Nitryloxy-2,2-bis(nitryloxymethyl)-propionsäuremethyiester
7 mmol Tri-PS werden mit 1 ml Thionylchlorid und 1 Tropfen trockenem DMF versetzt und unter Feuchtigkeitsausschluß 20 min bei Raumtemperatur gerührt. Anschließend destilliert man überschüssiges Thionylchlorid ab und gibt zu dem auf 0°C gekühlten Reaktionsgemisch 10 ml trockenes Methanol. Nach 30 min wird mit 30 ml Wasser verdünnt und fünfmal mit Diethylether extrahiert. Die säulenchromatographische Reinigung (Hexan: Essigester = 2:1) des nach Verdunsten des Lösungsmittels erhaltenen Rohproduktes ergibt 3-Nitryloxy-2,2-bis(nitryloxymethyl)-propionsäuremethylester als farblose Kristalle. Ausbeute: 44%. CeHgNsön, M = 299,14; Fp = 66°C; Rf = 0,65 (Kieselgel, Hexan:Essigester = 1 :1). xxiv) 3-Nitryloxy-2,2-bis(nitryloxymethyl)-propionsäureethylester
1 g (3,5 mmol) Tri-PS wird mit 10,5 mmol Ethanol, 20 mg Toluensulfonsäure und 30 ml Chloroform versetzt und 12 Stunden am Wasserabscheider unter Rückfluß erhitzt. Die Chloroformphase wird mit wäßriger Bicarbonatlösung und mit Wasser gewaschen, das Lösungsmittel im Vakuum verdampft und der Rückstand säulenchromatographisch gereinigt. Man erhält 3-Nitryloxy-2,2-bis(nitryloxymethyl)-propionsäureethylester als farbloses Öl. Ausbeute: 85%. xxv) 3-Nitryloxy-2,2-bis(nitryloxymethyl)-propionsäurebutylester
Man löst 1 ml n-Butanol in 5 ml Pyridin und gibt unter Eiskühlung 0,5 g (1 ,7 mmol) Tri-PSCI gelöst in 5 ml Tetrahydrofuran zu. Es wird 1 Stunde auf dem Wasserbad erwärmt. Anschließend gießt man in 50 ml Eiswasser und neutralisiert vorsichtig mit Salzsäure. Der ölig abgeschiedene Ester wird in Diethylether aufgenommen, mit wäßriger Natriumcarbonatlösung und Wasser gewaschen, die organische Phase über Natriumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel im Vakuum verdampft. Die säulenchromatographische Reinigung des Rückstandes 3-Nitryloxy-2,2-bis(nitryloxymethyl)propionsäurebutylester als farbloses Öl. Ausbeute: 69%. Die Ester der Carbonsäure Bis-MS und CN-MS werden analog entsprechende Vervielfachung der zugegebenen Reagenzien erhalten, xxvi) 2,2-Bis(nitryloxymethyl)-malonsäurediethylester
Zu einer Lösung von 90 g entgaster 100%iger Salpetersäure werden bei -5°C unter Luftstrom 0,015 mol 2,2-Bis(hydroxymethyl)malonsäurediethylester langsam gegeben. Das Reaktionsgemisch wird weitere 120 min bei -5°C durchgast und anschließend in Eiswasser gegossen. Die wäßrige Phase wird zweimal ausgeethert, die organische Phase mit 10%iger Hydrogencarbonatlösung und mit Wasser gewaschen, über Natriumsulfat getrocknet und das Lösungsmittel im Vakuum verdampft. Der Rückstand (2,2- Bis(nitryloxymethyl)-malonsäurediethylester) wird säulenchromatographisch aufgetrennt. Ausbeute: 94%. Rf = 0,52 (Kieselgel, Hexan: Essigester = 2:1); 1H-NMR (300 MHz, CDCI3): entspricht; 13C-NMR (75 MHz, CDCI3): entspricht. xxvii) 2,2-Bis(nitryloxymethyl)-3-nitryloxy-propansäureamid
1 g (3,4 mmol) Tri-PSCI wird in 25 ml Dioxan gelöst und mit überschüssiger konzentrierter Ammoniaklösung versetzt. Nach 30 min gießt man in 100 ml Eiswasser und säuert schwach mit verdünnter Salzsäure an. Das ölige abgeschiedene 2,2-Bis(nitryloxymethyl)-3- nitryloxy-propansäureamid wird säulenchromatographisch gereinigt. Ausbeute: 65%. xxviii) 2,2-Bis(nitryloxymethyl)-3-nitryloxy-propansäureamid
7 mmol Tri-PS werden mit 1 ml Thionylchlorid und 1 Tropfen trockenem DMF versetzt und unter Feuchtigkeitsausschluß 1 ,5 h am Rückfluß erhitzt. Anschließend gibt man zu dem Reaktionsgemisch 3 ml kalte konzentrierte NH3-Lösung und läßt die Lösung auf Raumtemperatur abkühlen. Nach fünfmaliger Extraktion der wäßrigen Phase mit
Diethylether sowie Entfernen des Lösungsmittels erhält man ein öliges Rohprodukt, aus dem mittels Säulenchromatographie (Hexan:Essigester = 1 :1) 3-Nitryloxy-2,2- bis(nitryloxymethyl)-propionsäureamid als farblose Kristalle isoliert werden. Ausbeute: 32%; C5H8N4O10, M = 284,13; Rf = 0,52 (Kieselgel, HexanΕssigester = 1 :1). Fp = 71-72°C (CHCI3). xxix) 3-Nitryloxy-2,2-bis(nitryloxymethyl)propionsäure-N-benzylamid 1 g (3,5 mmol) 3-Nitryloxy-2,2-bis(nitryloxymethyl)propionsäuremethylester wird mit 3 ml Benzylamin und 100 mg Ammoniumchlorid 3 Stunden auf 130°C erwärmt, abgekühlt, in 50 ml Chloroform aufgenommen und nacheinander mit Wasser, verdünnter Salzsäure, wäßriger Bicarbonatiösung und wieder mit Wasser gewaschen. Das nach Abdampfen des Lösungsmittels erhaltene Rohprodukt wird säulenchromatographisch gereinigt. Man erhält
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ERSÄTZBLATT (REGEL 26) 3-Nitryloxy-2,2-bis(nitryloxymethyl)propionsäure-N-benzylamid als farbloses Öl. Ausbeute:
73%. xxx) 3-Nitryloxy-2,2-bis(nitryloxymethyl)-propionsäurehydrazid
1 g (3,5 mmol) 2,2-Bis(nitryloxymethyl)-3-nitryloxy-propansäuremethylester wird mit überschüssiger wäßriger Hydrazinhydrochloridlösung 5 Stunden auf dem Wasserbad erwärmt. Man gießt auf Eis und säuert schwach mit Salzsäure an. Nach säulenchromatographischer Trennung des abgeschiedenen Öls erhält man 3-Nitryloxy-2,2- bis(nitryloxymethyl)-propionsäurehydrazid als farbloses Öl. Ausbeute: 63%. Die Amide bzw. Hydrazide der Carbonsäuren Bis-MS und CN-MS werden analog durch entsprechende Vervielfachung der zugegebenen Reagenzien dargestellt. xxxi) 3-Hydroxy-2,2-bis(nitryloxymethyl)-propionsäure und 3-Hydroxy-2-hydroxymethyl-2- nitryloxymethyl-propionsäure
Aus der Verbindung Tri-PS werden durch Hydrazinolyse (4 mol NH2NH2 (50 %ig)) mit anschließender säulenchromatographischer Trennung des Gemisches die Verbindungen 3-Hydroxy-2,2-bis(nitryloxymethyl)-propionsäure und 3-Hydroxy-2-hydroxymethyl-2- nitryloxymethyl-propionsäure dargestellt. xxxii) [3-Nitryloxy-2,2-bis(nitryloxymethyl)propyl]phosphorylcholin Zu einer gerührten Lösung von 3,5 ml (26 mmol) Triethylamin und 0,81 g (5,25 mmol Phosphorylchlorid in 30 ml Chloroform werden innerhalb 30 min unter Argon 1 ,35 g PETriN (5,0 mmol) gelöst in 25 ml Chloroform bei 0 °C zugetropft. Nach Entfernen der Kühlung läßt man 1 h rühren. Anschließend wird wieder auf 0 °C gekühlt und schnell eine Lösung von 2,06 g (7,5 mmol) Cholintosylat in 60 ml Pyridin zugetropft, sodann 15 h bei Raumtemperatur gerührt. Nach Zugabe von 3,5 g NaHCO3, gelöst in Wasser (gesättigt), wird im Vakuum eingedampft, der Rückstand in Methylenchlorid aufgenommen und filtriert. Das nach Verdampfen des Lösungsmittels im Vakuum erhaltene Rohprodukt wird säulenchromatographisch an Kieselgel (Hexan/Essigester/Methanol=1 :1 :1) gereinigt. Man erhält 830 mg [3-Nitryloxy-2,2-bis(nitryloxymethyl)propyl]phosphorylcholin als farbloses Öl. Ausbeute: 37%; Elementaranalyse: (C: entspricht, H: entspricht, N: entspricht, P: entspricht).
Die vorstehend unter i) bis xxxii) beschriebenen Verbindungen dienen als Ausgangs- und Zwischenverbindungen für weitere Umsetzungen.
Beispiel 2 Die Verbindung Tri-PSCI wird in Gegenwart eines stark desaktivierten Pd-Katalysators einer Rosenmund-Reduktion unterworfen. Das Reaktionsprodukt (3-Nitryloxy-2,2-bis- nityloxymethyl-propanal) wird in Form seiner Bisulfitverbindung isoliert, gereinigt sowie aus ihr freigesetzt. Ausbeute: 43%. 1H-NMR (300 MHz, CDCI3): entspricht; 13C-NMR (75 MHz, CDCI3): entspricht.
Beispiel 3
Die Verbindung Bis-MSCI wird analog Beispiel 2 umgesetzt. Das Reaktionsprodukt (2,2- Bis-Nitryloxymethyl-propandial) wird mit einer Ausbeute von 35% erhalten. 1H-NMR (300 MHz, CDCI3): entspricht; 13C-NMR (75 MHz, CDCI3): entspricht.
Beispiel 4
Die Verbindung CN-MSCI wird analog Beispiel 2 umgesetzt. Ausbeute: 27%. 1H-NMR (300 MHz, CDCI3): entspricht; 13C-NMR (75 MHz, CDCI3): entspricht.
Beispiel 5 Untersuchung der biochemischen Wirkung der Verbindungen: i) Die Untersuchung wird unter in-vitro Verwendung der Verbindungen nach Beispiel 2 bis 4 am System Cystein/Cystin durchgeführt. Die ablaufenden Redoxvorgänge werden anhand von IR- und UV-spektroskopischen Daten verfolgt. ii) Die Untersuchung wird unter in-vitro Verwendung der Verbindungen nach Beispiel 2 bis 4 am System Cystein/Cystin durchgeführt. Die ablaufenden Redoxvorgänge werden anhand cyclovoltametrischer Daten verfolgt.
Beispiel 6
Die Untersuchung wird unter in-vitro Verwendung der Verbindungen nach Beispiel 2 bis 4 am Glutathion-Redoxsystem durchgeführt. Die ablaufenden Redoxvorgänge werden analog Beispiel 5 verfolgt.
Beispiel 7
Untersuchung der pharmakologischen Wirkung der Verbindungen: i) Die Untersuchung wird durchgeführt an kultivierten Zellen (RFL-6-Fibroplasten, LLC- PK1 -Epithelzellen), die als Modell zur Charakterisierung der Wirk- und Toieranzprofile von NO-Donoren bekannt sind (Bennett et al., J. Pharmacol. Ther. 250 (1989), 316; Schröder et al., J. Appl. Cardiol. 2 (1987), 301 ; J. Pharmacol. Exp. Ther. 245 (1988), 413; Naunyn Schmiedeberg's Arch. Pharmacol. 342 (1990), 616; J. Pharmacol. Exp. Ther. 262 (1992), 298; Adv. Drug Res., 28 (1996), 253). Die intrazelluräre Akkumulation von cGMP als Parameter der Nitratwirkung und -bioaktivierung wird mit Hilfe eines Radioimmunoassays gemessen. ii) Die thrombozytenaggregations- und thrombenbildungshemmende Wirkung der
Verbindungen wird bestimmt nach der Methode von Rehse et al. (Arch. Pharm. 324, 301- 305 (1991); Arch. Pharm. Pharm. Med. Chem. 329, 535 (1996)), welche als Modell zur Beschreibung antikoagulanter sowie antithrombotischer Eigenschaften etabliert ist. iii) Die endothelprotektive Wirkung der Verbindungen wird bestimmt nach der Methode von Noack und Kojda (DE-A1 -4410997). iv) Die vasodilatatierenden Eigenschaften wurden in Experimenten an isolierten Aortenringen des Kaninchens (Hüsgen, Noack, Kojda: Int Confer. „Mediators in the cardiovascular System", S. 9, Malta 2.-5.6.1994) untersucht, indem diese in Organbädern aufgehängt und durch Vasokonstringentien wie Phenylephrin stimuliert wurden. Nach Etablierung eines stabilen glattmuskulären Tonus wird durch Zugabe der o.g. Vasodilatatoren die Beeinflussung des Tonus durch kumulative Konzentrations-Wirkungs- Kurven ermittelt. Hierzu wird der Organbadpuffer mit steigenden Konzentrationen zwischen 1 nM und 10 μM des Vasodilatators versetzt, wobei zwischen den verschiedenen Fraktionen nicht ausgewaschen wird. Durch die Substanzgabe kam es bei allen Aortenringen zu einer schrittweisen Aufhebung der Kontraktion in Gegenwart des Vasokonstriktors. Das Ausmaß der Relaxation wird als Prozentsatz der bei der jeweiligen Wirkstoffkonzentration noch verbleibenden Kontraktion (Restkontraktion) ausgedrückt. Die halbmaximal wirksame Konzentration EC50 gibt die Wirkstärke wieder und ist als pD2- Wert (Konzentration in logM) erfaßbar. v) Die Untersuchungen der Wirksamkeit bei Nitrattoleranz wird nach der von Fink et al. (J. Cardiovasc. Pharmacol. 30,6 (1997), 831) beschriebenen Methode durchgeführt. Hunde mit einem Körpergewicht zwischen 25 und 30 kg wurden mit 25 mg/kg
Körpergewicht Pentobarbital narkotisiert. Die Arteria coronaris circumflexa wurde zum Zweck der kontinuierlichen Bestimmung des Gefäßdurchmessers mit einem perivaskulären piezoelektrischen Element instrumentiert. Über einen Pulmonaliskatheter wurde kontinuierlich 96 Stunden lang, d.h. für den Zeitraum, innerhalb dessen gemäß Voruntersuchungen eine Nitrattoleranz sicher eintritt, 1 ,5 μg/kg/min Glyceroltrinitrat (GTN) infundiert. Anschließend wurden, bei fortlaufender GTN-Infusion, die Testverbindungen für bis zu 3 Stunden co-infundiert und die daraufhin einsetzende Relaxation der Koronararterie registriert. Beispiel 8
Eine Tablette hat die Zusammensetzung:
Wirkstoff/e x mg
Laktose DAB 10 137 mg
Kartoffelstärke DAB 10 80 mg
Gelatine DAB 10 3 mg
Talkum DAB 10 22 mg
Magnesiumstearat DAB 10 5 mg
Siliziumdioxid, hochdispers DAB 10 6 mg
Wirkstoff/e: i) Verbindung nach Beispiel 2 20 mg ii) Verbindung nach Beispiel 2 50 mg iii) Verbindung nach Beispiel 2 80 mg iv) Verbindung nach Beispiel 3 50 mg v) Verbindung nach Beispiel 4 50 mg vi) Verbindung nach Beispiel 2 50 mg
Pentaerythrityltetranitrat 10 mg vii) Verbindung nach Beispiel 2 50 mg
Glyceroltrinitrat 0,3 mg
Beispiel 9 i) In einem geeigneten Mischer werden 160 g Pentaerythrityltetranitrat (PETN), 300 g Laktose, 80 g mikrokristalline Cellulose, 76 g Maisstärke, 20 g Talkum, 20 g Siliziumdioxid und 4 g Magnesiumstearat homogen gemischt. Das Mischgut wird bei einer Preßkraft von 10 - 30 kN zu Tabletten mit einer Sollmasse von 600 mg verpreßt. ii) 350 g PETN, 1000 g Laktose, 323 g mikrokristalline Cellulose und 273 g Kartoffelstärke werden in einem Wirbelschichtgranulator gemischt, mit 1050 ml einer 4%igen wäßrigen Stärkelösung granuliert, anschließend getrocknet, gesiebt und mit 60 g Talkum, 20 g Magnesiumstearat sowie 32 g Siliziumdioxid homogen gemischt. Auf einer Rundlauftablettenpresse wird das Granulat bei einer Preßkraft von 10 - 30 kN zu Tabletten mit einer Sollmasse von 1050 mg verpreßt. iii) In einem geeigneten Mischer werden 900 g Laktose, 300 g Maisstärke, 30 g Siliziumdioxid und 300 g PETN bis zur Homogenität gemischt. Die Mischung wird in Sachets mit 1530 mg Füllgewicht abgefüllt. iv) In einem Wirbelschichtgranulator werden 450 g PETN, 1350 g Laktose, 300 g mikrokristalline Cellulose und 400 g Kartoffelstärke gemischt. 36 g Gelatine und 18 g
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ERSATZBLATT (REGEL 26 Sorbitol, gelöst in 350 g Wasser, werden auf die Mischung gesprüht. Das entstandene Granulat wird getrocknet und gesiebt. 80 g Talkum, 25 g Magnesiumstearat und 41 g Siliziumdioxid werden zum Rohgranulat gegeben und bis zur Homogenität gemischt. Auf einer Rundlauftablettenpresse werden bei einer Preßkraft von 10 - 30 kN Komprimate mit einer Sollmasse von 900 mg hergestellt. v) In einem Mischer werden PETN und galenische Hilfsstoffe in definierten Mengen homogen gemischt. Das Mischgut wird auf einer Tablettenpresse zu Komprimaten verarbeitet (Tabelle 1). Die Stoffe PETN und in definierten Mengen galenische Hilfsstoffe werden in einem Mischer bis zur Homogenität gemischt und anschließend (A) in Sachets und (B) in Kapseln gefüllt (Tabelle 2). vi) In einem Mischer werden PETN und eine definierte Menge galenischer Hilfsstoffe gemischt. Anschließend erfolgt eine Kompaktierung. Die Komprimate werden mit einer Siebmaschine auf eine einheitliche Teilchengröße homogenisiert. Das Siebgut wird (A) in Sachets und (B) in Kapseln gefüllt (Tabelle 3). vii) In einem Wirbelschichtgranulator werden PETN und definierte Mengen galenischer Hilfsstoffe gemischt und anschließend mit einer wäßrigen Bindemittellösung granuliert. Das getrocknete Granulat wird gesiebt und mit galenischen Fließregulier-, Schmier- und Gleitmitteln gemischt. Auf einer Tablettenpresse werden Komprimate hergestellt (A). Die so erhaltenen Komprimate werden (B) in einer Coatinganlage befilmt (Tabelle 4). viii) In einem geeigneten Mischer werden 50 g Pentaerythrityltetranitrat (PETN), 100 g Laktose,
30 g mikrokristalline Cellulose, 25 g Maisstärke, 5 g Talkum, 5 g Siliziumdioxid und 2 g Magnesiumstearat homogen gemischt. Das Mischgut wird bei einer Preßkraft von 10 - 30 kN zu Tabletten mit einer Sollmasse von 217 mg verpreßt. ix) In einem geeigneten Mischer werden 10 g Pentaerythrityltetranitrat (PETN), 100 g Laktose, 30 g mikrokristalline Cellulose, 25 g Maisstärke, 5 g Talkum, 5 g Siliziumdioxid und 2 g Magnesiumstearat homogen gemischt. Das Mischgut wird bei einer Preßkraft von 10 - 30 kN zu Tabletten mit einer Sollmasse von 177 mg verpreßt.
Tabelle 1 :
Figure imgf000029_0001
Tabelle 2:
Figure imgf000029_0002
Tabelle 3:
Figure imgf000029_0003
Tabelle 4:
Figure imgf000030_0001
Tabelle 5: Identifikation der Verbindungen
za
DO
PO
ZO 10
CD rπ
Figure imgf000031_0001
1) Fließmittel: Methanol/Wasser (70 : 30, Vol./Vol.); stationäre Phase: RP-18 F254, ODS Kieselgel (E. Merck) Detektion: H2SO4/140 °C; KMn04-Lösung; Nitrat-Reagenz
Patentansprüche
1. Verbindungen der allgemeinen Formel I
Figure imgf000032_0001
worin
R1 , R2 und R3 gleich oder voneinander verschieden
R4, CH2-ON02, CH2-OR5, CH2-X, COOR5, COX, CH2-COOR5, oder CH2-
COX, wobei jedoch mindestens einer der Substituenten R1 bis R3 gleich R4 ist, R4 CHO,
R5 H oder ein geradkettiger oder verzweigter d- bis C6-Alkylrest und
X ein Halogen sind, ausgenommen 3-Hydroxy-2,2-bis(nitryloxymethyl)-propanal und 2,2- Bis(nitryloxymethyl)-propandial.
2. Verbindungen der Formel I, worin die neben R1 bis R3 stehende Gruppe CH2-ON02 zusätzlich eine der anderen für R1 bis R3 angegebenen Bedeutungen haben kann, sowie
3-Hydroxy-2,2-bis(nitryloxymethyl)-propanal und 2,2-Bis(nitryloxymethyl)-propandial als a) Substrate für biochemische und pharmakologische Untersuchungen oder b) Arzneimittel, soweit sie kein Säurehalogenid darstellen.
3. Verwendung der Verbindungen nach Anspruch 1 oder der biochemischen und pharmakologischen Substrate nach Anspruch 2 zur Untersuchung biochemischer und pharmakologischer Prozesse, insbesondere zur Untersuchung a) enzymkatalysierter biochemischer und pharmakologischer Prozesse, hauptsächlich i) biochemischer und pharmakologischer Redoxvorgänge, insbesondere in Gegenwart von Oxidoreduktasen, wie der Xanthin-, der NADH- oder der NADPH-Oxidase (-Oxidoreduktase), ii) enzymkatalysierter biochemischer und pharmakologischer Redoxvorgänge schwefelhaltiger Verbindungen, iii) des Systems Cystein/Cystin, iv) des Glutathion-Redoxsystems, v) des Liponsäure-Redoxsystems oder b) von Nitrat- oder Nitratkreuztoleranzphänomenen.
4. Verwendung der Verbindung der Formel XVI
Figure imgf000033_0001
(XVI) zur Herstellung a) der Verbindungen nach Anspruch 1 sowie b) der biochemischen und pharmakologischen Substrate oder Arzneimittel nach Anspruch 2.
5. Pharmazeutische Zubereitungen enthaltend Verbindungen nach Anspruch 1 oder Arzneimittel nach Anspruch 2 a) als Einzel Wirkstoff, b) in Kombination miteinander oder c) in Kombination mit anderen zur Behandlung von Herz-/ Kreislauf- oder Gefäßerkrankungen angewandten Wirkstoffen, insbesondere mit solchen aus den
Indikationsgruppen der ACE-Hemmer, Antiatherosklerotika, Antihypertensiva, Betabiocker, Cholesterinsenker, Diuretika, Kalziumantagonisten, Koronardilatatoren, Lipidsenker, peripheren Vasodilatatoren, Phosphodiesterase- oder Thrombozytenaggregationshemmer.
6. Verwendung der Verbindungen nach Anspruch 1 oder der Arzneimittel nach Anspruch 2 zur Herstellung pharmazeutischer Zubereitungen nach Anspruch 5.
7. Verwendung von Pentaerythrityltetranitrat, Pentaerythrityltrinitrat,
Pentaerythrityldinitrat, Pentaerythritylmononitrat oder deren Derivate a) als antioxidative Mittel oder b) zur Herstellung pharmazeutischer Zubereitungen mit antioxidativer Wirkung.

Claims

8. Antioxidative pharmazeutische Zubereitungen, enthaltend Pentaerythrityltetranitrat, Pentaerythrityltrinitrat, Pentaerythrityldinitrat, Pentaerythritylmononitrat oder deren Derivate a) als Einzelwirkstoff, b) in Kombination miteinander oder c) in Kombination mit anderen zur Behandlung von Herz-/ Kreislauf- oder
Gefäßerkrankungen angewandte Wirkstoffe, insbesondere mit solche aus den Indikationsgruppen der ACE-Hemmer, Antiatherosklerotika, Antihypertensiva, Betabiocker, Cholesterinsenker, Diuretika, Kalziumantagonisten, Koronardilatatoren, Lipidsenker, peripheren Vasodilatatoren, Phosphodiesterase- oder Thrombozytenaggregationshemmer.
9. Antioxidative pharmazeutische Zubereitungen nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie das wirksame Mittel in einer Menge a) bis 1000 mg, bis 600 mg, bis 300 mg, bis 150 mg, bis 100 mg, bis 50 mg oder b) unterhalb der Dosis, die zur Erzielung hämodynamischer Wirkungen erforderlich ist, enthalten.
10. Antioxidative pharmazeutische Zubereitungen nach Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie wirksame Mittel in einer Dosiseinheit enthalten.
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ER
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