CH656389A5

CH656389A5 - Zwischenprodukte zur herstellung von vitamin d(3)-derivaten.

Info

Publication number: CH656389A5
Application number: CH3840/85A
Authority: CH
Inventors: Luca Hector F De; Nobuo Ikekawa; Yoko Tanaka; Yoshiro Kobayashi
Original assignee: Wisconsin Alumni Res Found
Priority date: 1980-04-21
Filing date: 1981-01-21
Publication date: 1986-06-30
Also published as: FR2489326A1; IT8121126A0; WO1981003023A1; GB2074577B; AU551238B2; BE888474A; IL62027A; US4254045A; NZ196123A; IL72376A; GB2074577A; IL62027A0; NZ205785A; AU6956281A; IL72377A; AU541728B2; IE810651L; IL72376A0; IT1137348B; FR2489326B1

Description

Die Erfindung betrifft la,3ß-Hydroxy-ß-fluor-cholest-5-ene, deren acetylierte Derivate und die entsprechenden 5,7-Diene, die Zwischenprodukte zur Herstellung von Vitamin D3-Derivaten sind.

Vitamin D3 ist ein bekanntes Mittel zur Steuerung der Calcium- und Phosphor-Homöostase. Es ist bekannt, dass beim normalen Tier oder Menschen diese Verbindung den intestinalen Calciumtransport und die Knochen-Calcium-Mo-bilisierung stimuliert und wirksam zur Verhinderung von Rachitis ist.

Es ist jetzt auch bekannt, dass um wirksam zu sein Vitamin D3 in vivo in seine hydroxylierten Formen umgewandelt werden muss. Beispielsweise wird das Vitamin zuerst in der Leber, unter Bildung von 25-Hydroxy-Vitamin D3 hydroxy-

liert und wird weiter in der Niere hydroxyliert, unter Bildung von la,25-Dihydroxy-Vitamin D3 oder 24,25-Dihydroxy-Vitamin D3. Die la-hydroxylierte Form des Vitamins wird allgemein als die physiologisch wirksame oder hormonale Form 5 des Vitamins und als verantwortlich dafür angesehen, was als die Vitamin D-artigen Wirksamkeiten bezeichnet wird, wie die Steigerung der intestinalen Absorption von Calcium und Phosphat, die Mobilisierung von Knochenmineral und die Zurückhaltung von Calcium in den Nieren.

10

Stand der Technik

Hinweise auf verschiedene Vitamin D-Derivate befinden sich in der Patentliteratur und in anderer Literatur. Vgl. beispielsweise die US-Patentnummern 3 565 924, gerichtet auf 15 25-Hydroxycholecalciferol; 3 697 559, gerichtet auf 1,25-Di-hydroxycholecalciferol; 3 741 996, gerichtet auf la-Hydroxy-cholecalciferol; 3 907 843, gerichtet auf la-Hydroxyergocalci-ferol; 3 715 374, gerichtet auf24,25-Dihydroxycholecalcife-rol; 3 739 001, gerichtet auf25,26-Dihydroxycholecalciferol; 20 3 786 062, gerichtet auf 22-Dehydro-25-hydroxycholecalcife-rol;3 847 955, gerichtet auf 1,24,25-Trihydroxycholecalcife-rol; 3 906 014, gerichtet auf 3-Deoxy-l a-hydroxycholecalcife-rol; 4 046 760, gerichtet auf die Einführung einer la-Hydro-xygruppe in das Cholesterinringsystem. Keine dieser Veröf-25 fentlichungen betrifft die Einführung eines Fluoratoms in das Molekül. Die US-PS 4 069 321 ist auf die Herstellung von verschiedenen Seitenkettenfluorierten-Vitanin D?-Derivaten und Seitenkettenfluorierten-Dihydrotachysterol3- Analogen gerichtet.

30

Darstellung der Erfindung

Es wurde ein neues Derivat von Vitamin D3 hergestellt, das eine ausgezeichnete Vitamin D-artige Aktivität, gemessen an seiner Fähigkeit, den intestinalen Calciumtransport zu sti-35 mulieren, an seiner Fähigkeit, Calcium aus Knochen zu mobilisieren, an seiner Fähigkeit, anorganischen Phosphor im Serum zu erhöhen und an seiner antirachitischen Wirksamkeit, gemessen nach dem Ratten-Linien-Test, aufweist. Eine derartige Verbindung könnte daher als ein Ersatz für Vitamin 40 D in seinen verschiedenen bekannten Anwendungszwecken dienen und wäre geeignet zur Behandlung verschiedener metabolischer Knochenerkrankungen.

Dieses Derivat wurde identifiziert als la-Hydroxy-2ß-flu-orcholecalciferol (la-OH-2ßF-Cholecalciferol, la-OH-2ßF-45 Vitamin D3 oder la-OH-2ßF-D3).

Die erfindungsgemässen Verbindungen dienen als Zwischenprodukte zur Herstellung der obigen Verbindung.

Bester Weg zur Ausföhrung der Erfindung so Das genannte neue Vitamin D3-Derivat wurde hergestellt nach folgender Beschreibung (worin alle Temperaturangaben in °C erfolgen) und nachfolgendem abgekürztem Schema:

la, R=THP lb, R=H

•v

3 656 389

(A.min 226, Xmsx 265 nm, m/e 418 (M+), 403,400,398,380,365, 305,287,150,135,5 0,49 (3H, s, 18-Me), 0,82 (6H, d, J=7 Hz, 26,27-Me), 0,87 (3H, d, J=6 Hz, 21-Me), 4,3 und 4,5 (3H, ein Paar von m, 1-, 2- und 3-Hz), 5,14 und 5,54 (2H, 5 ein Paar von m, 19-H), 5,99 (1H, d, J= 12 Hz, 7-H), 6,36 (1H, d, J = 12 Hz, 6-H). Das Massenspektrum von 3 zeigte nur ein schwaches Ion durch die Spaltung von der C-7,8-Bindung (m/e 170) und anstelle dessen überwog m/e 380, abgeleitet von M-H20-HF. Es sei auch festgestellt, dass das Fluoratom sich io beträchtlich auf die Verringerung der Polarität auswirkt und die Retentionszeit von 3 im HPLC (siehe oben) betrug 4,1 min, während die von la-Hydroxy vitamin D3 und Vitamin D311,0 bzw. 1,5 min betrugen).

Falls für gewisse Zwecke gewünscht, kann das acetylierte is 5,7-Dien-Produkt, das sich von der Acetylierung von 2 wie vorstehend beschrieben herleitet, nach bekannten Mitteln 3 (5 % KOH in MeOH, 20 °C, 15 h) verseift werden, zur Um wandlung der Acetoxygruppe in der 3-Stellung zu Hydroxyl.

Die Behandlung von 1 a ( 1,2a-Epoxycholest-5-en- 3 ß-yl- Auch kann, falls gewünscht, die Prävitaminverbindung tetrahydropyranyläther) mit Pyridinium-p-toluolsulfonat 20 entweder vor oder nach der Verseifung der Acetylgruppe oder (0,1 Moläquiv.) in einem 1:1 -Gemisch von CH2C12 und -gruppen, die vorhanden sind, durch Verdampfen des Lö-

MeOH bei 55 °C während 5 h ergab den Epoxyalkohol lb sungsmittelmediums, gefolgt von der Chromatographie an Si-(75% Ausbeute, Fp 105-107°, 8 0,72 (3H, s, 18-Me), 1,15 liciumdioxidgel, wie auf diesem Gebiet bekannt, gewonnen (3H, s, 19-Me), 3,08 und 3,20 (2H, ein Paar von d, J=4 Hz, 1- werden und anschliessend in die Vitaminverbindung umge-und 2-H), 3,90 (1H, m, 3-H), 5,5 (1H, m, 6-H), m/e 400 (M+) 25 wandelt werden. Die Prävitaminverbindung kann zweckmäs-382,342,287,269). (Das Ausgangsmaterial la ist leicht er- sig durch die folgende Formel dargestellt werden hältlich gemäss M. Morisaki, A. Saika, K. Bannai, M. Sawa-mura, J.R. Lightbourn und N. Ikekawa, Chem. Pharm. Bull.,

23,3272 (1975).)

Versuche, Fluor am C-2 von lb einzuführen durch Et4NF 30 oder KF/Dicyclohexyl-18-kronen-6, verliefen fruchtlos. Jedoch ergab das Erwärmen von lb mit Kaliumhydrogendifhi-orid (Merck, KF, enthaltend KHF2) in Äthylenglykol bei F

170° während 1,5 h das Fluorhydrin 2 (48% Ausbeute, Fp 167-170°, 5 0,68 (3H, s, 18-Me), 1,13 (3H, s, 19-Me), 3,7 (1H, 35 m, 3-H), 3,96 (1H, m, 1-H), 4,78 (1H, td, JHF=50 Hz, K°

JHH = 3 Hz, 2-H), 5,6 (1H, m, 6-H), m/e 420 (M+), 405,402,

400,382,307,289,265,247). (Vgl. P.A. Grieco, T. Sugahara, Das Vitamin D3-Derivat, la-Hydroxy-2ß-fluorcholecalci-Y. Yokoyama und E. Williams, J. Org. Chem., 44,2189 ferol, kann in kristalliner Form erhalten werden durch Um-

(1979).) Die ß-Orientierung des Fluors am C-2 wurde aus der 40 kristallisieren aus einem geeigneten Lösungsmittel oder Lö-diaxialen Öffnung des Epoxids vorhergesagt und durch die sungsmittelsystem, z.B. Äthanol.

Kupplungskonstante (3 Hz) des Tripletts von Dubletts in 2

bewiesen, die mit diedrischen Winkeln von 0 (H2-Hj) = 0 Biologische Aktivität

(H2-H3)=60°, im Einklang steht. Die Umwandlung von 2 in Die biologische Potenz von la-OH-2ßF-D3 wurde durch

2ß-Fluor-1 a-hydroxyvitamin D3 (3) wurde nach der Stan- 45 geeignete in vivo-Untersuchungen an Ratten bestätigt. dard-Vitamin D-Methodologie durchgeführt. So ergab die Männliche Säuglingsratten (gekauft von der Holtzmann

Acetylierung von 2 mit Essigsäureanhydrid-Pyridin bei 90° Co., Madison, Wisconsin) wurden ad libitum mit Wasser und während 4 h das Diacetat, das beim Bromieren (N-Bromsuc- entweder einer niedrig-Calcium-adäquat-Phosphor, Vitamin-cinimid in unter Rückfluss befindlichem CC14 während 1,3 h), D-Mangeldiät, wie von Suda et al (J. Nutrition 100,1049, gefolgt von der Dehydrobromierung (s-Collidin in unter so 1970) oder einer hoch-Calcium-niedrig-Phosphor, Vitamin Rückfluss befindlichem Xylol während 15 min) umgewandelt D-Mangeldiät (rachitogene Diät), wie von Tanaka und Dewurde in ein Gemisch des 5,7-Diens und 4,6-Diens. Säurebe- Luca (PNSA 71,1040,1974) beschrieben, während 3 Wochen handlung (p-Toluolsulfonsäure in Aceton, über Nacht) des gefüttert.

Rohprodukts wandelte das 4,6-Dien in ein wesentlich weniger polares Material um, unter Ermöglichung einer wirksamen 55 Messung des anorganischen Serum-Phosphors Isolierung des gewünschten 5,7-Diens (30% Ausbeute von 2, Ratten, die 3 Wochen mit der rachitogenen Diät gefüttert

/„max 262,271,281,5 und 293 nm) durch Chromatographie. worden waren, wurden in 6 Gruppen von jeweils 5 bis 6 Rat-Dies wurde mit einer Mitteldruck-Quecksilberlampe (Hano- ten aufgeteilt, und es wurde ihnen jeweils 325 pMol von ent-via 654A 36; 200W) in einem Gemisch von Benzol-EtOH weder la-OH-2ßF-D3 oder la OHD3, gelöst in 0,05 ml 95% (2:1) bei 0° während 2,5 min bestrahlt und anschliessend 1 h 60 Äthanol, intrajugulär entweder 24 h oder 96 h vor der Tötung unter Rückfluss gehalten, unter Bildung nach Reinigung verabreicht. Den Ratten in Kontrollgruppen wurde lediglich durch Dünnschichtchromatographie an Siliciumdioxidgel, das Äthanolvehikel in der gleichen Weise verabreicht. Sie entwickelt zweimal mit Benzol-AcOEt (14:1), des Vitamin D- wurden durch Dekapitieren zu den angegebenen Zeiten nach diacetats in 36% Ausbeute. Die anschliessende Verseifung der Dosierung getötet, und das Blut wurde gesammelt, mit 2,5% KOH in einem Gemisch von MeOH-THF (1:1) bei 65 Das Blut wurde unmittelbar unter Bildung von Serum 15° über Nacht und anschliessende Reinigung durch HPLC zentrifugiert. 10% Trichloressigsäure wurden zu dem Serum (Zorbax SiL, 15 cm x 4,1 mm, CH2C12-Hexan (4:1), gefügt, und die überstehende Flüssigkeit, die nach dem Zen-

90 kg/cm2) ergab 2ß-Fluor-l a-hydroxyvitamin D3 (3) trifugieren gewonnen wurde, wurde nach der Methode, be-

656 389

4

schrieben von P.S. Chen et al (Anal. Chem. 28,1756,1956) analysiert. Die Ergebnisse sind in der Tabelle I angegeben.

Tabelle I

Zunahme der anorganischen Phosphorkonzentration im Serum als Reaktion auf eine einzige Dosis von 325 pMol entweder von la-OH-2ßF-D3 oder la-OH-D3

verabreichte Verbindung

Äthanol la-OH-2ßF-D3

la-OH-D3

Konzentration an anorganischem

Phosphor im Serum

24 h nach der 96 h nach der

Dosierung l,6±0,4+a)

3,3±0,4b)

2,6±0,4c)

Dosierung l,4±0,4d> 2,4±0,3e) 1,9 ±0,20

+) Standard-Abweichung vom Mittel Bedeutung des Unterschieds b)vona)p < 0,001

c) von a) p < 0,005 b)vonc)p < 0,025

e)vond)p < 0,001

f) von d) p < 0,05 s e) von f) p < 0,025

Intestinaler Calciumtransport

Ratten, die mit der niedrig-Calcium-Vitamin-D-Mangel-diät 3 Wochen gefüttert worden waren, wurden in vier Grup-lo pen von jeweils 5 bis 6 Ratten aufgeteilt, und es wurde ihnen jeweils 32,5 pMol, 68 p_Mol bzw. 325 pMol la-OH-2ßF-D3, gelöst in 0,05 ml 95% Äthanol, intrajugulär 24 h vor der Tötung verabreicht. Die Ratten in der Kontrollgruppe erhielten nur das Äthanolvehikel in gleicher Weise. Sie wurden durch 15 Dekapitieren getötet, und ihre Duodena wurden anschliessend unmittelbar entfernt zur Messung der Wirkung des intestinalen Calciumtransports nach der Methode, beschrieben von Martin und DeLuca (Am. J. Physiol. 216,1351,1969). Die Ergebnisse sind nachstehend in der Tabelle II, 2. Spalte, 2o angegeben.

Tabelle I

verabreichte Verbindung

Äthanol la-OH-2ßF-D3

laOH-D3

Bedeutung des Unterschieds

Menge der

Verbindung

(pMol)

32,5 68,0 325

Serum-Calcium-Konzentration (mg/100 ml)

4,8±01+a)

5,6 ± 0,3b) 6,5±0,3b> 6,2±0,3b)

5,5±0,lb) 6,0 ± 0,4b) 6,2±0,lb)

b) von a) p < 0,001

intestinaler

Calciumtransport

—45

Ca serosal/ Ca mucosal 5,0± l,3a)

72± l,0b) 9,2±2,2b> 8,8± l,8b)

b) von a) p < 0,001

Eine andere Messung der Aktivierung des intestinalen Calciumtransports durch la-OH-2ßF-D3 erhielt man unter Verwendung von Ratten, die mit der rachitogenen Diät während 3 Wochen gefüttert worden waren. Sie wurden in fünf Gruppen von jeweils 5 bis 6 Ratten aufgeteilt, und man verabreichte ihnen jeweils entweder 6,5 pMol/Tag oder 65 pMol/ Tag von entweder la-OH-2ßF-D3 oder la-OH-D3, gelöst in 0,05 ml 5% Äthanol —95% Propylenglykol-Gemisch, subkutan, täglich während 7 Tagen. 20 h nach der letzten Dosis wurden sie durch Dekapitieren getötet, ihr Blut wurde zur Messung der Konzentration des anorganischen Phosphors in Serum gesammelt. Ihre Duodena wurden zur Messung der Aktivität des intestinalen Calciumtransports verwendet, wie vorstehend beschrieben. Die Ergebnisse sind in der Tabelle III, 1. Spalte aufgeführt. Die Zunahme der Phosphor-Konzentration im Serum als Reaktion auf eine tägliche Dosis der Verbindung ist in der Tabelle III, 2. Spalte gezeigt.

Antirachitische Wirkung

Ratten, die mit der rachitogenen Diät gefüttert worden waren, wurden in 5 Gruppen von jeweils 5 bis 6 Ratten aufgeteilt, und es wurde ihnen entweder 6,5 pMol/Tag oder 55 65 pMol/Tag von entweder la-OH-2ßF-D3 oder la-OH D3, gelöst in 0,05 ml 5% Äthanol-95% Propylenglykolge-misch während 7 Tagen wie corstehend beschrieben verabreicht. Ratten in der Kontrollgruppe erhielten nur das Vehikel in der gleichen Weise. Eine Woche später wurden die Rat-6o ten getötet, und ihre Duodena wurden zur Messung der Aktivität auf den intestinalen Calciumtransport, und ihr Blut wurde zur Messung des anorganischen Phosphors im Serum verwendet, wie vorstehend beschrieben, wobei die Ergebnisse in der Tabelle III, 1. bzw. 2. Spalte angegeben sind. Ihre Radii 65 und Ulnae wurden entfernt und nach dem Ratten-Linien-Test bewertet (U.S. Pharmacopeia. 15. Auflage, Mack Publishing Co. Easton, Pa. 1955, S. 889). Die Ergebnisse sind in der Tabelle III, 3. Spalte angegeben.

5 656 389

Tabelle III

Intestinaler Calciumtransport und Zunahme der anorganischen Phosphor-Konzentration im Serum als Reaktion auf eine, und antirachitische Aktivität einer, tägliche(n) Dosis von la-OH-2ßF-D3 oder la-OH-D3

verabreichte Verbindung

Äthanol la-OH-2ßF-D3

la-OH-D3

Menge der

Verbindung

(pMol/Tag)

6,5 65

intestinaler

Calcium-Transport

45

Ca serosal / Ca mucosal

2.7 ± 0,4+a)

6,1 ± l,2b) 13,9 ±3,4°)

4.8 ± 0,9d) 0,2±0,8e)

anorganischer Phosphor im Serum (mg/100 ml)

2,6 ±0,5^

3.4 ±l,0ö 5,1 ±0,7h)

3,0 ± 0,4s)

4.5 ±0,7«

antirachitische

Aktivität

(Einheit)

0

1

> 5 1

4-5

Anmerkungen zur Tabelle III +) Standardabweichung vom Mittel Bedeutung des Unterschieds d) von a) p < 0,005 b), c), e) von a) p < 0,001

b) von d) N.S.

c) von e) p < 0,025

g) von f) N.S.

h), i) von f) p < 0,005 h) von i) N.S.

Knochen-Calcium-Mobilisierung

Ratten, die mit der niedrig-Calcium-Vitamin D-Mangeldiät von Suda et al. während 3 Wochen gefüttert worden waren, wurden in 7 Gruppen von jeweils 5 bis 6 Ratten aufgeteilt, und es wurde ihnen jeweils entweder 32,5 pMol, 68,0 pMol oder 325 pMol von entweder l a-OH-2ßF-D3 oder la-OH-D3, gelöst in 0,05 ml 95% Äthanol, intrajugulär 24 h vor der Tötung verabreicht. Die Ratten in der Kontroll-gruppe enthielten nur das Äthanolvehikel in der gleichen Weise. Die Ratten wurden durch Dekapitieren getötet, und das Blut wurde gesammelt. Das Blut wurde zentrifugiert, unter Erzielung des Serums. Ein Zehntel ml Serum wurde mit 1,9 ml 0,1 % Lanthanchloridlösung vermischt, und die Calci-um-Konzentration wurde mit einem Atom-Absorptions-Spektrophotometer (Perkin-Elmer Modell 214) gemessen. Da die Aufnahme an Calcium aus der Diät vernachlässigbar gering ist, wird angenommen, dass die Zunahme der Serum-Calcium-Konzentration als Reaktion auf la-OH-2ßF-D3 die Fähigkeit zur Knochen-Calcium-Mobilisierung der Verbindung darstellt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle II, 1. Spalte aufgeführt.

Aus den vorstehenden Daten ist ersichtlich, dass la-OH-2ßF-D3 eine ausgeprägte Vitamin D-artige Wirksamkeit aufweist und in dieser Hinsicht gänzlich so wirksam zu sein scheint wie la-OH-D3 (vgl. U.S. Letters Patent No.

20 3 741 996).

l,25-Dihydroxy-2ß-fhiorvitamin D3 kann leicht als sterile, parenterale Lösungen verabreicht werden durch Injektion oder intravenös oder durch den Ernährungskanal in Form von oralen Dosierungen oder durch Suppositorien. Dosierun-25 gen von etwa 0,1 (ig bis etwa 2,5 [ig pro Tag erscheinen wirksam zur Erzielung von Reaktionen des physiologischen Calci-umgleichgewichts, die charakteristisch sind für die Vitamin D-artige Wirksamkeit, wobei Erhaltungsdosierungen von etwa 0,1 (ig bis etwa 0,5 \ig geeignet sind. 30 Dosierungsformen der Verbindung können hergestellt werden durch ihre Kombination mit einem nichttoxischen pharmazeutisch brauchbaren Träger, wie dies auf diesem Gebiet bekannt ist. Derartige Träger können entweder fest oder flüssig sein, wie beispielsweise Korn- bzw. Maisstärke, Lak-35 tose, Saccharose, Erdnussöl, Olivenöl, Sesamöl und Wasser. Wird ein fester Träger verwendet, so können die Dosierungsformen der erfindungsgemässen Verbindungen Tabletten, Kapseln, Pulver, kleine runde Tabletten oder Pastillen sein. Wird ein flüssiger Träger verwendet, so können weiche Gelalo tinekapseln oder Sirup oder flüssige Suspensionen, Emulsionen oder Lösungen die Dosierungsform sein. Die Dosierungsformen können auch Adjuvantien enthalten, wie Konserviermittel, Stabilisierungsmittel, Benetzungsmittel oder Emulgiermittel, Lösungspromotoren usw. Sie können auch andere 45 therapeutisch wertvolle Substanzen enthalten.

Es versteht sich, dass, obwohl Dosierungsbereiche angegeben sind, die spezielle, an einen Patienten zu verabreichende Dosis von dem speziellen zu behandelnden Krankheitszustand, den in einem speziellen Fall angestrebten Endergebnisse sen sowie von anderen Faktoren abhängt, die dem Fachmann auf dem Gebiet der therapeutischen Anwendung derartiger Arzneimittel bekannt sind.

C

Claims

656 389

PATENTANSPRÜCHE 1. Verbindungen mit der Formel worin R und R] Wasserstoff oder Acetyl sind.
2. Verbindung nach Anspruch 1, worin R und Rj Wasserstoff sind.
3. Verbindungen mit der Formel worin R und Rt Wasserstoff oder Acetyl sind.
4. Verbindung nach Anspruch 3, worin R und Rj Wasserstoff sind.

Technisches Gebiet

Die hier beschriebene Erfindung wurde im Verlauf einer Arbeit unter einem Stipendium oder einer Prämie vom Department of Health, Education and Weifare durchgeführt.