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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
neue Derivate von 2-Phenyl-1,3-propandioldicarbamat
(Felbamat) und die Verwendung dieser Derivate als therapeutische
Mittel. Insbesondere können
Zusammensetzungen, die die erfindringsgemäßen Felbamat-Derivate umfassen,
verabreicht werden, um das Auftreten und die Heftigkeit von epileptischen
Anfällen
zu vermindern und eine durch Hypoxie hervorgerufene Schädigung,
die durch einen ischämischen
Zustand entsteht, zu verhindern.
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Allgemeiner
Stand der Technik
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Felbamat (2-Phenyl-1,3-propandioldicarbamat)
ist eine bekannte pharmazeutische Verbindung, die in US-Patenten
Nr. 2,884,444 und 4,868,327 beschrieben worden ist, auf deren Beschreibungen
hier ausdrücklich
Bezug genommen wird. Felbamat, das in WO-A-9406737 offenbart ist,
ist ein Modulator der NMDA- (N-Methyl-D-aspartat-) Rezeptorfunktion
und ein Glycin-Ortsantagonist, es wurde jedoch auch von anderen
Wirkungsmechanismen berichtet.
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Es wurde auch berichtet, daß Felbamat
am AMPA/Kainat-Rezeptor in Wechselwirkung tritt, die Funktion des
GABA-Rezeptors erleichtert und die Na.sup.+-Kanalkonduktanz
moduliert. Es wurde auch nachgewiesen, daß Felbamat den verzögerten Nervenzelltod
nach dem von Kainsäure
(kainic acid) induzierten Status epilepticus bei Tieren vermindert.
Glycin oder d-Serin konnten die entkrampfende und ischämische Schutzwirkung
von Felbamat funktionell umkehren.
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Felbamat wurde; für die Verwendung bei der Behandlung
verschiedener neurologischer Störungen vorgeschlagen,
die die Kontrolle von epi leptischen Anfällen einschließen. US-Patent
Nr. 4,978,680 offenbart z. B. die Verwendung von Felbamat für die Verhinderung
und Kontrolle epileptischer Anfälle;
US-Patent Nr. 5,082,861 betrifft die Verwendung von Felbamat zur
Verhinderung und Kontrolle epileptischer Anfälle, die mit komplexen partiellen
Anfällen
verbunden sind; und US-Patent Nr. 5,292,772 betrifft die Verwendung
von Felbamat zur Verhinderung und Kontrolle von epileptischen Anfällen, die
mit dem Lennox-Gastaut-Syndrom verbunden sind. Die Beschreibungen
von US-Patenten Nr. 4,978,680, 5,082,861 und 5,292,772 werden hier
ausdrücklich
als Bezug erwähnt.
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Es wurde auch berichtet, daß Felbamat
die Wirkung hat, eine Zellschädigung
zu vermindern, die durch eine vaskuläre Wiederdurchblutung entsteht
(US-Patent Nr. 5,462,966), um eine Gewebeschädigung zu verhindern und zu
behandeln, die durch einen ischämischen
Zustand entsteht (US-Patent Nr. 5,055,489). Zusammensetzungen, die
Felbamat umfassen, können
z. B. verabreicht werden, um eine durch Hypoxie hervorgerufene Schädigung zu
kontrollieren oder zu verhindern, die durch einen Schlaganfall und
andere zerebrale ischämische
Zustände
entsteht. Die Beschreibungen von US-Patenten Nr. 5,462,966 und 5,055,489
werden hier ebenfalls ausdrücklich
als Bezug erwähnt.
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Felbamat wurde im Juli 1993 für die Behandlung
verschiedener Formen von Epilepsie zugelassen. Felbamat zeigte während vorklinischer
und klinischer Versuche einen hervorragenden therapeutischen Index, wobei
nur relativ milde Nebenwirkungen beobachtet und/oder genannt wurden.
Im ersten Jahr seiner Zulassung wurden in den USA zwischen 100000
und 125000 Patienten einer Felbamat-Therapie unterzogen. Im ersten
Jahren der umfangreichen Verwendung von Felbamat wurde jedoch von
schädlichen
Reaktionen berichtet, insbesondere von aplastischer Anämie und
einer Hapatotoxizität.
(Siehe Pennen et al., Neurology. 45, 456–460 (1995) und O'Neil et al., Neurology.
46, 1457–1459
(1996)). Die Schwere und Häufigkeit
des Auftretens dieser Nebenwir kungen veranlaßte die FDA im August 1994
zu der Empfehlung, die Patienten aus der Felbamat-Therapie zu nehmen,
wenn nicht der Vorteil der Kontrolle der Anfälle die Gefahr der genannten
Toxizitäten überwog.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
Felbamat-Derivate und deren Stoffwechselprodukte, die dem Felbamat ähnliche
therapeutische Eigenschaften ohne die bei der Verabreichung von
Felbamat beobachteten schädlichen
Reaktionen zeigen. Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden diese Felbamat-Derivate für die Behandlung neurologischer
Störungen
und zur Verhinderung und/oder Kontrolle einer Gewebeschädigung verwendet,
die durch den Zustand einer Hypoxie entsteht. Insbesondere wird
angenommen, daß die
erfindungsgemäßen neuen
Verbindungen für
die Behandlung von epileptischen Anfällen und zur Verhinderung oder
Abschwächung
einer Zellschädigung
vorteilhaft sind, die durch eine myokardialen oder zerebralen ischämischen
Zustand hervorgerufen wird.
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Es hat sich gezeigt, daß die in
dieser Erfindung offenbarten Derivate von Felbamat eine Aktivität als Nervenschutzmittel
haben, und es wird angenommen, daß sie biologische Aktivitäten aufweisen,
die denen der Felbamat-Stammverbindung ähnlich sind. Die erfindungsgemäßen Verbindungen
wurden jedoch modifiziert, um die Bildung von Stoffwechselprodukten
zu verhindern, von denen angenommen wird, daß sie die mit der Verwendung
von Felbamat verbundenen schädlichen
Reaktionen verursachen. Folglich wird erwartet, daß die erfindungsgemäßen Felbamat-Derivate
Felbamat bei allen therapeutischen Anwendungszwecken ersetzen können, die
für Felbamat
vorgeschlagen worden sind. Außerdem
haben viele dieser Derivate bessere Aktivitäten, wodurch die Verabreichung
kleinerer therapeutisch wirksamer Dosierungsformen möglich ist.
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Kurze Beschreibung der
Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft
neue Verbindungen der allgemeinen
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Formel:
worin X aus der Gruppe
ausgewählt
ist, die aus
besteht und R
1, R
7, R
8,
R
9 und R
10 unabhängig aus
der Gruppe ausgewählt
sind, die aus H, einem Halogen, einer Alkyl-, Halogenalkylgruppe,
-NR
5R
6, einer Hydroxylgruppe
und einer Alkoxygruppe besteht, R
2 ein Halogen
ist, R
3 eine Hydroxylgruppe oder -OCONH
2 ist, R
4 eine Hydroxyl-
oder Carbonylgruppe ist und R
5 und R
6 unabhängig
eine C
1-C
4-Alkylgruppe
sind. Diese neuen Verbindungen sind Derivate von Felbamat, und insbesondere
wurde die ursprüngliche
Felbamatstruktur modifiziert, um die Bildung des Stoffwechselproduktes 2-Phenylpropenyl (Atropaldehyd)
bei der Verabreichung an Warmblüter
zu verhindern. Es wird angenommen, daß die Bildung von Atropaldehyd
für die
Nebenwirkungen verantwortlich ist, die mit der Verabreichung von Felbamat
verbunden sind. Diese Felbamat-Derivate zeigen ähnliche Aktivitäten wie
Felbamat ohne die Gefahr der Toxizitäten, die mit der Verabreichung
von Felbamat verbunden ist. Gemäß der vorliegenden
Erfindung werden Zusammensetzungen, die ein Felbamat-Derivat umfassen,
einem Patienten verabreicht, um bei einer systemischen und neurologischen
Erkrankung einen Nervenschutz zu bieten und eine Gewebeschädigung zu behandeln,
die sich durch ischämische
Zustände
ergibt. Die Verbindungen können
prophylaktisch, akut, subakut oder chronisch auf intravenösem, oralem
oder rektalem Weg verabreicht werden.
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Ausführliche
Beschreibung der Erfindung
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Bei der Beschreibung und Beanspruchung
dieser Erfindung wird folgende Terminologie gemäß der nachstehenden Definitionen
angewendet.
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Der Begriff "pharmazeutisch verträglicher Träger" umfaßt hier irgendeinen üblichen
pharmazeutischen Träger,
wie eine mit Phosphat gepufferte Kochsalzlösung, Wasser und Emulsionen,
wie Öl-in-Wasser-
oder Wasser-in-Öl-Emulsionen
und verschiedene Arten von Benetzungsmitteln.
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Der Begriff "wirksame Menge" steht für eine Menge, die ausreicht,
um den ausgewählten
Effekt hervorzurufen. Eine wirksame Menge eines die Nerven schützenden
Felbamat-Derivats ist z. B. eine Menge des Wirkstoffs, die ausreicht,
um das Auftreten und die Schwere von epileptischen Anfällen deutlich
zu verringern. Eine wirksame Menge eines Hypoxie abschwächenden
Felbamat-Derivats ist eine Menge des Wirkstoffs, die ausreichend
ist, um eine Zellschädigung
zu verhindern oder deutlich zu verringern, die durch Koronaarterienverschluß/Wiederdurchblutung
oder einen anderen Hypoxie hervorrufenden Zustand entsteht.
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Die allgemeinen chemischen Begriffe,
die bei der Beschreibung der erfindungsgemäßen Verbindungen verwendet
werden, haben ihre übliche
Bedeutung. Der Begriff "Alkyl" selbst oder als
Teil eines anderen Substituenten bedeutet z. B. eine geradkettige
oder verzweigte aliphatische Kette mit der angegebenen Anzahl von
Kohlenstoffatomen.
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Der Begriff "Halogen" umfaßt Brom,
Chlor, Fluor und Iod.
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Der Begriff "parenteral" bedeutet nicht nur über den Weg der Nahrungsaufnahme
sondern auch irgendeinen anderen Weg, wie subkutan, intramuskulär, intraspinal
oder intravenös.
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Der Begriff "Behandlung" schließt hier eine Abschwächung der
Symptome, die mit einer bestimmten Erkrankung oder einem bestimmten
Zustand verbunden sind, und/oder die Verhinderung oder Beseitigung
dieser Symptome ein.
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Es wurde folgender Stoffwechselweg
(Schema I) von Felbamat (l) vorgeschlagen, der zum reaktiven Stoffwechselprodukt
3-Carbamoyl-2-phenylpropionaldehyd
(3) führt.
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Schema
I
Der Stoffwechsel von Felbamat
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3-Carbamoyl-2-phenylpropionaldehyd
(3) ist vermutlich das reaktive Zwischenprodukt bei der Oxidation
von 2-Phenyl-1,3-propandiolmonocarbamat (2) zum wesentlichen Stoffwechselprodukt
beim Menschen 3-Carbamoyl-2-phenylpropionsäure (4).
Außerdem
wurde festgestellt, daß das
Aldehydcarbamat (3) einer spontanen Eliminierung unterliegt, wodurch
das α,β-ungesättigte Aldehyd
2-Phenylpropenal (5) gebildet wird, das allgemein als Atropaldehyd
bekannt ist. Es wurde vorgeschlagen, daß Atropaldehyd eine Rolle bei
der Entstehung der Toxizität
bei der Felbamat-Therapie spielt.
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Der Beweis für die Bildung von Atropaldehyd
in vivo wurde bei der Identifizierung der modifizierten N-Acetyl-Cystein-Konjugate
7 und 8 von Atropaldehyd sowohl im Urin des Menschen als auch der
der Ratte nach der Verabreichung von Felbamat geführt. Die
Identifizierung von von Atropaldehyd stammenden Mercaptursäuren im
Urin nach der Verabreichung von Felbamat stimmt mit der Hypothese überein,
daß in
vivo Atropaldehyd entsteht und daß es mit Thiol-Nucleophilen
reagiert.
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Auf der Basis der Hypothese, daß die mit
der Verabreichung von Felbamat verbundene Toxizität direkt mit
der erzeugten Menge von Atropaldehyd in Zusammenhang steht, richtet
sich die vorliegende Erfindung auf die Entwicklung einer neuen Klasse
von Mitteln, die strukturell mit Felbamat verwandt sind, die nicht
dem Stoffwechsel zu Atropaldehyd unterliegen können.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird das Benzil-Wasserstoffatom des Felbamats (1) durch einen Substituenten "R2" ersetzt, wie es
im folgenden Stoffwechselschema (Schema II) gezeigt ist. R2 ist ein Halogen, und ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
ist der Substituent ein Fluoratom.
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Schema
II
Von Felbamat abgeleitete Mittel
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Fluorfelbamat (12) und Fluormonocarbamatfelbamat
(13) sind Derivate bekannter Mittel gegen Epilepsie. Diese Mittel
stellen eine neue Klasse von Mitteln gegen Epilepsie dar, die, obwohl
sie dem Felbamat strukturell ähnlich
sind, das Stoffwechselprofil von Felbamat nicht aufweisen und keine
schädlichen
Reaktionen, wie die mit der Verwendung von Felbamat verbundenen,
hervorrufen.
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Gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung können
diese Verbindungen weiter modifiziert werden, so daß sie in
der p-Position des Benzolrings des Felbamat-Derivats Substituenten
aufweisen, um die Bildung anderer möglicher toxischer Spezies über den
Cytochrom P450-Weg auszuschließen.
Diese mögliche,
von Cytochrom P450 vermittelte Toxizität kann mit den 2-substituierten
2-Phenyl-1,3-propandioldicarbamat-Derivaten
der vorliegenden Erfindung verbunden sein, indem elektrophile Spezies,
wie 19, gebildet werden, die auch vom Dihydroxyfelbamat, einem bekannten
Stoffwechselprodukt von Felbamat, gebildet werden können. Felbamat-Derivatverbindungen,
die in der p-Position substituiert sind, werden durch bestimmte Verbindungen
aus der Stoffwechselgruppe von Cytochrom P450 daran gehindert, metabolisiert
zu werden. Zwei bevorzugte Verbindungen sind z. B. Difluorfelbamat
(23) und Difluormonocarbamatfelbamat (24). Diese Felbamat-Derivate
können
nicht zu Atropaldehyd metabolisiert werden, und deren Stoffwechsel
durch bestimmte Verbindungen aus der Stoffwechselgruppe von Cytochrom
P450 ist ebenfalls blockiert.
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p-fluorsubstituierte
Derivate von Felbamat
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Die vorliegende Erfindung umfaßt auch
die Derivate von potentiell aktiven Stoffwechselprodukten von Felbamat.
Insbesondere schließt
dies Fluoroxazinandion 16 und Difluoroxazinandion ein, die Derivate
des Stoffwechselproduktes Oxazinondion 9 von Felbamat sind. Die
Struktur von Oxazinandion 9 birgt eine interessante Ähnlichkeit
mit verschiedenen anerkannten Wirkstoffen gegen Epilepsie, einschließlich Phenobarbital, Phenytoin,
Oxazinandion, Metharbital und Ethotion, wie es nachstehend gezeigt
ist:
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Deshalb wird angenommen, daß das Oxazinandion
9 für einige
Gesichtspunkte der in vivo Wirksamkeit von Felbamat verantwortlich
ist. Da Patienten, die einer Felbamat-Therapie unterzogen werden,
um Anfälle
zu kontrollieren, große
Mengen Felbamat (Gramm pro Tag) aufnehmen, kann sogar eine 1 bis
2%ige Umwandlung in ein pharmakologisch wirksames Stoffwechselprodukt
signifikante Einflüsse
haben. Das kann eine wichtige Rolle bei der bei Felbamat beobachteten
Kontrolle von Anfällen
spielen, besonders wenn das Stoffwechselprodukt (d. h. das Oxazinandion)
eine stärkere
Verbindung ist. Angesichts der Möglichkeit,
daß das Oxazinandion
9 eine Stoffwechselproduktvorstufe für das wesentliche Stoffwechselprodukt
beim Menschen, das Säurecarbamat
4, ist, kann es in deutlichen Mengen erzeugt werden (es wurde berichtet,
daß das
Säurecarbamat
~12% der Dosis ausmacht). Da festgestellt wurde, daß die Stammverbindung
Oxazinandion 9 bei relevanten pH-Werten instabil ist, werden Oxazinandione
16 als Kandidaten für
die Entwicklung möglicher
Mittel gegen Epilepsie angesehen. Zu dieser Klasse gehören auch
die cyclischen Verwandten 21 und 22, die aus Felbamat-Derivaten
erzeugt werden können
(siehe Schema II). Dazu gehört
auch 20, das ein unbekanntes Stoffwechselprodukt von Felbamat 1
sein kann und durch den Stoffwechsel mit Cytochrom P450 aus dem Felbamat-Derivat
12 erzeugt werden kann.
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Gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird eine neurologische Störung oder
ein örtlicher
ischämischer
Zustand (myokardiale oder zerebrale Ischämie) durch die Verabreichung
einer Verbindung behandelt, die die allgemeine Struktur hat:
worin X aus der Gruppe
ausgewählt
ist, die aus
besteht und R
1 und R
7 unabhängig aus
der Gruppe ausgewählt
sind, die aus H, einem Halogen, einer Alkyl-, Halogenalkylgruppe,
-NR5R6, einer Hydroxyl- und Alkoxygruppe besteht, R
2 Cl
oder F ist, R
3 eine Hydroxylgruppe oder
-OCONH
2 ist, R
4 eine
Hydroxyl- oder Carbonylgruppe ist und R
5 und
R
6 unabhängig
eine C
1-C
4-Alkylgruppe sind.
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In einer anderen Ausführungsform
wird eine neurologische Störung
oder ein örtlicher
ischämischer
Zustand (mykardiale oder zerebrale Ischämie) behandelt, indem eine
Verbindung mit der allgemeinen Struktur:
worin X aus der Gruppe
ausgewählt
ist, die aus
besteht und R
1 und R
8 unabhängig aus
der Gruppe ausgewählt
sind, die aus H, einem Halogen, einer Alkyl-, Halogenalkylgruppe,
-NR
5R
6, einer Hydroxyl-
und Alkoxygruppe besteht, R
2 Cl oder F ist,
R
3 eine Hydroxylgruppe oder -OCONH
2 ist, R
4 eine Hydroxyl-
oder Carbonylgruppe ist und R
5 und R6 unabhängig eine
C
1-C
4-Alkylgruppe sind,
einem
Patienten verabreicht wird, um eine neurologische Störung oder
myokardiale oder zerebrale Ischämie zu
behandeln.
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Nach einer Ausführungsform wird die Verbindung
aus der Gruppe ausgewählt,
die aus
besteht, worin R
1 aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus H, einem Halogen,
einer Alkyl-, Halogenalkylgruppe, -NR
5R
6, einer Hydroxylgruppe besteht; R
3 eine Hydroxylgruppe oder -OCONH
2 ist, und R
4 eine
Hydroxyl- oder Carbonylgruppe ist und R
5 und
R
6 unabhängig
eine C
1-C
4-Alkylgruppe
sind,
und wird einem Patienten verabreicht, um eine neurologische
Störung
oder myokardiale oder zerebrale Ischämie zu behandeln.
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Nach einer weiteren Ausführungsform
wird die Verbindung aus der Gruppe ausgewählt, die aus
besteht, worin R
1 aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus H oder einem
Halogen besteht, R
3 eine Hydroxylgruppe
oder -OCONH
2 ist und R
4 eine
Hydroxyl- oder Carbonylgruppe ist, und in einer bevorzugten Ausführungsform
wird diese Verbindung aus der Gruppe ausgewählt, die aus
besteht, worin R
1 aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus H, F, Cl,
CF
3 und einer Hydroxylgruppe besteht, und R
3 eine Hydroxylgruppe oder -OCONH
2 ist. In einer bevorzugten Ausführungsform
sind R
1 H oder F und R
3 -OCONH
2.
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Die Zusammensetzungen, die das erfindungsgemäße Felbamat-Derivat
enthalten, können
verwendet werden, um Patienten zu behandeln, die an neurologischen
Störungen,
wie epileptischen Anfällen,
leiden, oder können
verwendet werden, um Wiederdurchblutungsverletzungen zu verhindern
oder zu behandeln, die durch einen Schlaganfall, einen myokardialen
Infarkt und Verletzungen des Typs entstehen, bei denen das Rückenmark
perfundiert wird. Es wird angenommen, daß die erfindungsgemäßen Felbamat-Derivate
auch bei der Behandlung von Zuständen
verwendet werden können,
die durch das Vorhandensein reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) gekennzeichnet
sind.
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Für
die Verabreichung an einen Patienten kann das erfindungsgemäße Felbamat-Derivat
mit pharmazeutisch verträglichen
Trägern,
Stabilisierungsmitteln, löslichmachenden
Mitteln und Füllstoffen
kombiniert werden, die dem Fachmann bekannt sind. Die Zusammensetzungen können unter
Verwendung von üblichen Trägern für die Verabreichung
und Standardformulierungen für
die orale, parenterale oder transdermale Verabreichung formuliert
werden.
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Nach einer Ausführungsform kann ein Patient,
der an einer neurologischen Störung
oder einer Wiederdurchblutungsverletzung leidet, mit den Felbamat-Derivaten
und/oder den Stoffwechselprodukten der Felbamat-Derivate behandelt
werden, um die mit der Störung
oder Verletzung verbundenen Symptome zu mildern. Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfaßt
das Verfahren zur Behandlung von Patienten, die an neurologischen
Erkrankungen, wie epileptischen Anfällen, leiden, oder zur Behandlung
von Wiederdurchblutungsverletzungen die Schritte der Verabreichung
einer Zusammensetzung an einen Patienten, die eine Verbindung umfaßt, die
aus der Gruppe ausgewählt
ist, die aus
besteht, worin R
1 unabhängig
aus der Gruppe ausgewählt
ist, die aus H, einem Halogen, einer Alkyl-, Halogenalkyl- und Hydroxylgruppe
besteht, R
3 eine Hydroxylgruppe oder -OCONH
2 ist, und R
4, eine
Hydroxyl- oder Carbonylgruppe ist, in Kombination mit einem pharmazeutisch
verträglichen
Träger.
In einer bevorzugen Ausführungsform umfaßt die Zusammensetzung
eine Verbindung, die aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus
besteht, worin R
1 aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus H, F, Cl,
CF
3 und Hydroxylgruppe besteht, und R
3 eine Hydroxylgruppe oder -OCONH
2 ist, in Kombination mit einem pharmazeutisch
verträglichen
Träger.
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Bei der oralen Verabreichung können die
Verbindungen als flüssige
Lösung,
Pulver, Tablette, Kapsel oder Kautablette verabreicht werden. Die
Verbindungen können
in Kombination mit einem oder mehreren herkömmlichen pharmazeutischen Zusätzen oder
Arzneimittelträgern
verwendet werden, die bei der Herstellung von Tabletten, Kapseln,
Kautabletten und anderen oral verabreichbaren Formen verwendet werden.
Bei der Verabreichung als intravenöse Lösung können die erfindungsgemäßen Derivate
mit herkömmlichen
I.V.-Lösungen
vermischt werden.
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Die erfindungsgemäßen Verbindungen werden in
einem Dosierungsbereich verabreicht, der wirksam ist, um die mit
der Störung
verbundenen Symptome abzuschwächen.
Gemäß einer
Ausführungsform
wird das Felbamat-Derivat (Wirkstoff) in einer Dosierungsform von
etwa 0,1 mg/kg bis etwa 5,0 g/kg und insbesondere von etwa 0,25
mg/kg bis etwa 1 g/kg verabreicht. Die Dosis ändert sich je nach Verabreichungsweg
und Zustand/Störung,
die behandelt werden sollen.
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Beispiel 1
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Anwendung eines LC/MS-Verfahrens
zur mengenmäßigen Erfassung
von zwei von Atropaldehyd abgeleiteten Mercaptursäuren 7 und
8 in einer mit Felbamat behandelten Patientenpopulation.
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Obwohl die FDA empfohlen hat, Patienten
nur dann einer Felbamat-Therapie
zu unterziehen, wenn andere Therapien fehlgeschlagen sind, wird
geschätzt,
daß in
den Vereinigten Staaten 8000 bis 12000 Patienten bei einer Felbamat-Therapie
verbleiben (12). Obwohl Mercaptursäuren durch die Addition an
Glutathion entstehen, wird erwartet, daß irgendein ähnliches
Nucleophil (d. h. nucleophile Aminosäuren von Proteinen oder DNA-Basen)
mit Atropaldehyd konjugieren würde.
Je mehr Atropaldehyd in vivo erzeugt wird, desto größer ist
die Wahrscheinlichkeit, daß das
kritische Ziel alkyliert wird, was zur Toxizität führt. Deshalb kann vernünftigerweise
erwartet werden, daß die
Möglichkeit
der Toxizität
mit der erzeugten Atropaldehydmenge in Zusammenhang steht. Außerdem ist
die im Urin ausgeschiedene, von Atropaldehyd stammende Mercaptursäuremenge
eine Funktion der erzeugten Atropaldehydmenge.
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Nach einem Gesichtspunkt der Erfindung
wird ein Analyseverfahren beschrieben, um die relevanten Stoffwechselprodukte,
die im Urin eines Patienten ausgeschieden werden, als Merkmal der
Anfälligkeit
eines Patienten für
die mit der Felbamat-Therapie verbundene Toxizität mengenmäßig zu erfassen. Das Verfahren zur
Bestimmung der Anfälligkeit
eines Patienten für
schädliche
Nebenwirkungen der Verabreichung von Felbamat umfaßt die Schritte
der Gewinnung einer biologischen Probe von einem Patienten, vorzugsweise
einer Urinprobe, der mengenmäßigen Erfassung
der Mercaptursäure-Stoffwechselprodukte,
die in der Probe vorhanden sind, und des Extrapolierens der erzeugten
Atropaldehydmenge. Nach einer Ausführungsform werden die übliche Flüssigchromatographie
und Massenspektroskopie (LC/MS) für die mengenmäßige Erfassung
der relevanten Stoffwechselprodukte benutzt, die im Urin des Patienten
ausgeschieden werden.
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Materialien
und Verfahren
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Chemikalien und Geräte. Alle
Reagenzien wurden entweder von Aldrich Chemical Co. oder Sigma Chemical
Co. geliefert und waren von der höchsten verfügbaren Qualität. Die HPLC
wurde mit einem Waters 2690 Separations Module mit einem feinabstimmbaren
Absorptionsdetektor Waters 484 (bei 214 nm) durchgeführt, wobei
die Säule
Waters Symmetry C18(2,1 mm × 150 mm)
verwendet wurde. Die Massenspektren wurden durch Koppeln dieses
LC-Systems mit einem Massenspektrometer mit Innenfalle Finnigan
MAT LCQ erhalten, das mit einer Electrospray-Ionisierungsquelle
ausgestattet war. Die NMR-Spektren
wurden mit einem Spektrometer General Electric QE300 bei 300 MHz
aufgezeichnet, und die chemischen Verschiebungen sind in ppm angegeben.
Die Schmelzpunkte wurden mit der Vorrichtung Thomas-Hoover UNI-MELT
bestimmt und sind nicht korrigiert.
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Synthese. 2-Phenyl-(1,1,3,3-tetradeuterio)-1,3-propandiol.
2-Phenyl(1,1,3,3-tetradeuterio)-1,3-propandiol wurde erhalten, indem
Diethylphenylmalonat mit LiAlD4 reduziert
wurde, wobei die bereits für
die Herstellung von 2-Phenyl-1,3-propandiol (1) beschriebene Methodologie
angewendet wurde. Die Isotopenreinheit des Produktes wurde mit ≥ 98% bestimmt,
sie wurde durch 1H NMR und GC/MS bestimmt.
(Schmelzpunkt = 48–50°C)
1H NMR (CDCl3): δ 2,6 (s,
2H), 3,0 (s, 1H), 7,3 (m, 5H)
13C NMR
(CDCl3): δ 49,8,
127,7, 128,5, 129,3, 139,9
GC/MS (CI-Methan) MH+ =
157-Fragmentionen: 139, 121, 106, 93
Elementaranalyse: theoretisch
C = 69,20, H = 7,74; gefunden C = 68,98, H = 7,68.
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Die Molekülmasse wird mit 4 2H-Ato men berechnet, das für die Elementaranalyse benutzte
Gerät beobachtet
jedoch jedes Deuterium, als ob es Wasserstoff wäre. Deshalb wird der theoretische
Wert für
die Elementaranalyse von Wasserstoff auf der Basis des Vorhandenseins
von 12 1H bestimmt (d. h. 12 × 1,008
= 12,096/156,21 = 7,74%).
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2-Phenyl-(1,1,3,3-tetradeuterio)-1,3-propandiolmonocarbamat.
Der d4-Monocarbamatalkohol
wurde aus dem d4-Diol hergestellt, wobei
die bereits beschriebene Methodologie (1) angewendet wurde. Die
Isotopenreinheit des Produktes wurde mit ≥ 98% bestimmt, sie wurde durch
1H NMR und LC/MS bestimmt. (Schmelzpunkt
= 71–72°C)
1H NMR ((CD3)2CO): δ 3,1(s,
1H), 4,8 (bs, 2H), 7,3 (m, 5H)
LC/ESI/MS: MH+ =
200,0.
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3-Carbamoyl-(3,3-dideuterio)-2-phenylpropionsäure. Das
d2-Säurecarbamat
wurde im wesentlichen wie bei Adusumalli et al. beschrieben hergestellt,
außer
daß der
d4-Monocarbamatalkohol als Ausgangsmaterial
verwendet wurde (10). Die Isotopenreinheit des Produktes wurde mit ≥ 98% bestimmt,
sie wurde durch 1H NMR und LC/MS erhalten.
(Schmelzpunkt = 99–102°C)
1H NMR ((CD3)2SO): δ 3,9
(s, 1H), 5,8 (bs, 2H) 7,3 (m, 5H), 12,4 (bs, 1H)
13C NMR ((CD3)2C0): δ 54,1, 127,3,
128,7, 128,7, 139,3, 155,6, 201,7
LC/ESI-MS: MH+ =
211,9
Elementaranalyse: theoretisch C = 56,87, H = 5,25, N
= 6,63; gefunden C = 56,74, H = 5,31, N = 6,57.
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2-Phenyl-(1,1,3,3-tetradeuterio)-1,3-propandioldicarbamat.
Das d4-Felbamat
wurde nach der bereits beschriebenen Metodologie hergestellt, außer daß der d4-Monocarbamatalkohol als Ausgangsmaterial
verwendet wurde (2). Die Isotopenreinheit des Produktes wurde mit ≥ 98% bestimmt,
sie wurde durch 1H NMR und LC/MS erhalten.
Die für
diese Verbindung erhaltenen Spektralwerte stimmen mit den veröffentlichten
Werten überein
(11). (Schmelzpunkt = 148–150°C)
1H NMR ((CD3)2SO): δ 3,1
(s, 1H), 6,4 (bs, 4H), 7,2 (m, 5H)
LC/ESI-MS: MH+ =
243,1
Elementaranalyse: theoretisch C = 54,53, H = 5,83, N
= 11,56; gefunden C = 54,63, H = 5,84, N = 11,64.
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N-d3-Acetyl-L-cystein.
Essigsäureanhydrid
(d6) (0,29 g, 2,7 mmol) wurde zu einer Lösung von Cys(trt)-OH
in 20 ml DMF und 1 ml Pyridin gegeben und über Nacht gerührt. Das
Reaktionsgemisch wurde mit 50 ml Ether verdünnt und mit gesättigtem
wäßrigem Lithiumbromid
(2 × 50
ml) extrahiert. Die organischen Materialien wurden über Natriumsulfat
getrocknet, und das Lösungsmittel
wurde bei reduziertem Druck entfernt. Dieses Zwischenprodukt wurde
durch Flash-Chromatographie mit Methanol und Chloroform mit 1 :
1 gereinigt, wodurch ein weißer
Feststoff erhalten wurde:
1H NMR (CDCl3): δ 7,37–7,12 (m,
15H), 4,13 (m, 1H), 2,60 (m, 2H)
-
Beim Sulfid wurden die Schutzgruppen
entfernt, wobei für
2 Stunden eine Lösung
von TFA in Dichlormethan (1 : 1) verwendet wurde. Die Lösungsmittel
wurden bei reduziertem Druck entfernt, und das Rohprodukt wurde
bei der nächsten
Umsetzung verwendet.
-
N-d3-Acetyl-2-phenylpropan-3-ol)-L-cystein.
Der d3-Nac-alkohol wurde unter Anwendung
der bereits beschriebenen Methodologie erzeugt, außer daß bei der
Herstellung des Zwischenproduktes d3-Nac-atropaldehyd N-d3-Acetylcystein verwendet wurde (2). Die
Isotopenreinheit des Produktes wurde mit ≥95% bestimmt, sie wurde durch
1H NMR und LC/MS bestimmt.
1H
NMR (D2O): δ 2,66–3,0 (m, 6H), 3,74 (t, 1H,
J = 5,4 Hz), 4,4 (m,
1H), 7,3 (m, 5H)
LC/MS:
MH+ = 301,3
-
N-d3-Acetyl-S-(2-phenylpropansäure)-L-cystein.
Die d3-Nac-säure wurde unter Anwendung der
bereits beschriebenen Methodologie hergestellt, außer daß bei der
Umsetzung mit 2-Phenylacrylsäure
N-d3- Acetylcystein
verwendet wurde (2). Die Die Isotopenreinheit des Produktes wurde
mit ≥ 95%
bestimmt, sie wurde durch 1H NMR und LC/MS
erhalten.
1H NMR (D2O): δ 2,75–3,23 (m,
4H), 3,82 (t, 1H, J = 5,5 Hz), 4,4 (m, 1H), 7,32 (m, 5H)
LC/ESI-MS:
MH+ = 315,2
-
Herstellung von Urinproben von Patienten.
Urinproben wurden von freiwilligen Patienten erhalten, die sich
einer Felbamat-Therapie zur Kontrolle von epileptischen Anfällen unterzogen,
und unter der Aufsicht von Ärzten
entweder an der University of Virginia (Charlottesville, Virginia)
oder im EpiCare Center (Memphis, Tennessee) erhalten. Die Urinproben
wurden vierfach mit destilliertem Wasser verdünnt (das erfolgte bei Proben, die
versandt werden mußten,
vor dem Versand über
Nacht) und ~20 min bei 37°C
in ein mit einem Orbitalschüttler
geschütteltes
Wasserbad gegeben, um sicherzugehen, daß alle zu bestimmenden Stoffe
in Lösung waren.
500 μl dieser
verdünnten
Probe wurden entnommen und zu 100 μl eines Gemischs der vier deuterierten internen
Standards gegeben. Die Konzentration der Standards in diesem Gemisch
ergab sich durch die Zugabe von 563 nmol d4-Felbamat, 140 nmol
d2-Säurecarbamat,
54,0 nmol d3-Nac-alkohol und 27,5 nmol. d3-Nac-säure
zu jeweils 500 μl
einer verdünnten
Urinprobe. Nach dem Mischen wurden 200 μl entnommen und zu 20 μl 20%iger
HOAc gegeben. Diese angesäuerte
Probe wurde dann auf eine vorher konditionierte Festphasen-Extraktionskartusche
Waters "Oasis" (Waters Corp., Woburn,
MA) aufgebracht. Die Kartusche wurde mit 2 ml 0,1% HOAc, gefolgt
von 3 ml 10% CH3CN/90% Wasser(0,1 %) HOAc
gewaschen. Die zu bestimmenden Stoffe und die internen Standards
wurden dann mit 3 ml 30% CH3CN : 70% (0,1%)
HOAc eluiert. Danach wurde die Fraktion ohne weitere Manipulation
durch LC/MS analysiert.
-
LC/MS-Analyse von Urinproben zur
mengenmäßigen Erfassung
von Stoffwechselprodukten. Die LC/MS-Analyse erfolgte mit einem
Waters 2690 HPLC, das mit einem automatischen Probenzieher und einem feineinstellbaren
Absorptionsdetektor Waters 486 ausgestattet war. Dieses LC-System
wurde an der Schnittstelle mit einem Massenspektrometer mit Innenfalle
Finnigan MAT LCQ verbunden. Eine 10 μl Injektion der Fraktion von
der Festphasen-Extraktion wurde auf eine Umkehrphasen-Säule Waters
Symmetry C8(33% CH3CN
: 67 % (0,1%) HOAc, 2,1 mm × 150
mm, 0,2 ml/min) aufgebracht. Der Fluß nach der Säule wurde
zu einem feineinstellbaren Absorptionsdetektor Waters 486 (10 μl Durchflußzelle, λ = 214 nm)
geleitet, der für
die qualitative Erfassung der Probe und nicht zur quantitativen
Erfassung verwendet wurde. Der Strom wurde dann zur Electrospray-Ionisierungsquelle
des LCQ geleitet.
-
Das Massenspektrometer wurde so programmiert,
daß es
die Werte mit vollständiger
Abtastung von 190 bis 320 m/z erfaßt und wurde so fein abgestimmt,
daß das
Signal von den zu bestimmenden Stoffen unter den HPLC-Bedingungen
auf einen Höchstwert
gebracht wurde. Die Werte für
die Electrospray-Parameter waren wie folgt: Temperatur der erhitzten
Kapillare = 180°C,
Sprühspannung
= 5,6 kV, Kapillarspannung = 20 V, Strömungsrate des Schutzgases (Stickstoff)
= 70, Strömungsrate
des Hilfsgases (Helium) = 20. Die automatische Verstärkerregelung
(AGC) war eine mit einer Zielionenzahl von 7 × 107 Ionen
und einer maximalen Ioneneinschußzeit von 150 ms. Die Abtastzeit
betrug ~0,5 s. Die linearen Reaktionskurven wurden für jedes
Paar aus Analyt und internem Standard innerhalb eines Bereichs von
ungefähr
zwei Größenordnungen
bestimmt, deren Mittelpunkt bei der absoluten Menge jedes internen
Standards lag, der jeder Probe zugesetzt worden war. Die Menge der
zu bestimmenden Stoffe in den Urinproben der Patienten lag innerhalb
dieser linearen Reaktionsbereiche.
-
Die mengenmäßige Erfassung erfolgte durch
Integration der Peaks des Massenchromatogramms für jeden zu bestimmenden Stoff
mit einer Software (Navigator 1.1), die mit dem LCQ bereitgestellt
wurde. Die Fläche
(als Anzahl × Sekunden
angegeben) des Peaks für
jedes Stoffwechselprodukt wurde mit der Fläche seines entsprechenden deuterierten
internen Standards verglichen. Da die absolute Menge des pro ml
Urin zugesetzten internen Standards bekannt war, konnte die absolute
Menge des Analyts pro ml Urin bestimmt werden.
-
Ergebnisse
-
Die Analyse erfolgte bei 34 Urinproben
von 31 Patienten, die sich einer Felbamat-Therapie unterzogen, um
epileptische Anfälle
zu kontrollieren. Wie es bei Epileptikern üblich ist, wurden viele dieser
Patienten (n = 19) einer Mehrfachtherapie zur Kontrolle von Anfällen unterzogen,
wobei der Rest (n = 12) einer Einzeltherapie mit Felbamat unterzogen
wurde. Das Alter dieser Patientengruppe (14 Männer und 17 Frauen) reichte von
10 bis 57 Jahren mit einem Durchschnittswert von 37. Es wurde festgestellt,
daß alle
analysierten Urinproben beide Mercaptursäuren enthielten, was darauf
hinweist, daß die
in vivo Bildung von Atropaldehyd in dieser Patientenpopulation erfolgt
und anscheinend universell ist. Bei allen Patienten wurde mehr Nac-alkohol
7 als Nac-säure
8 ausgeschieden. Das durchschnittliche Verhältnis zwischen Nac-alkohol
und Nac-säure
betrug 6,4, die Werte schwankten jedoch stark (Verhältnisse
= 2–14).
-
Die absoluten Mengen der pro ml Urin
ausgeschiedenen zu bestimmenden Stoffe schwankte bei den Patienten
beträchtlich.
Die Menge des ausgeschiedenen Felbamats reichte z. B. von 819 ± 8,5 nMole/ml
(dieser Patient hatte eine tägliche
Gesamtdosis von 3,6 g Felbamat) bis 10064 ± 515 nMole/ml (dieser Patient
hatte eine tägliche
Gesamtdosis von 6,0 g Felbamat). Das zeigt den Einfluß des Urinvolumens
auf die Ergebnisse, die bei diesem Verfahren erhalten werden. Obwohl
der Unterschied bei der Dosierung weniger als das Doppelte betrug,
war der Unterschied bei der pro ml ausgeschiedenen Felbamatmenge
größer als
das Zehnfache. Um die Ergebnisse von einem Patienten mit denen eines
anderen zu vergleichen, wurden die Werte für die Stoffwechselprodukte
folglich auf die Felbamatmenge normiert.
-
Erläuterung
-
Wir haben ein auf der Isotopen-Verdünnung basierendes
LC/MS-Verfahren zur mengenmäßigen Erfassung
der Mengen von Felbamat 1, Säurecarbamat
4 und der beiden Mercaptursäuren
7 und 8 entwickelt, die im Urin eines Patienten ausgeschieden werden.
Obwohl die FDA empfohlen hat, Patienten einer Felbamat-Therapie
zu unterziehen, wenn andere Therapien versagt haben, wird eingeschätzt, daß in den
Vereinigten Staaten 8000 bis 12000 Patienten bei einer Felbamat-Therapie
bleiben (12).
-
Das Schema I zeigt den Stoffwechselweg,
der zur Atropaldehydbildung führt,
und dessen Disposition. Das Aldehydcarbamat stellt den "Verbindungs"-Schritt dar. Das
ist die Stelle, bei der das Molekül entweder in den toxischen
Weg von Atropaldehyd 5 oder den Entgiftungsweg des Säurecarbamats
4 gebunden wird. Die Menge der Mercaptursäuren 7 und 8, die im Urin ausgeschieden
wird, spiegelt den Fluß auf
dem "toxischen" Weg wider. Das heißt, es wird
erwartet, daß ein
Individuum, das hohe Atropaldehydwerte erzeugt, entsprechend hohe
Werte der Mercaptursäuren
aufweist. Deshalb würde
das Verhältnis
des ausgeschiedenen Säurecarbamats
im Vergleich zu den addierten Mercaptursäuren die Disposition des Aldehydcarbamats
für einen gegebenen
Patienten beschreiben. Die Werte für die beiden Mercaptursäuren können addiert
werden, da sie beide den gleichen Weg der Disposition von Aldehydcarbamat
repräsentieren.
Natürlich
gibt es andere Faktoren, die diese Disposition auf diesen beiden
Wegen regulieren können
(d. h. die gleichzeitige Verabreichung von Modulatoren der Enzymakti vität oder der
Glutathionwerte), das ist jedoch anscheinend ein vielversprechender
Versuch, um die Stoffwechselverteilung zwischen toxischen und nichttoxischen
Wegen in einer Patientenpopulation auszuwerten.
-
Wir haben dieses LC/MS-Verfahren
bei der Analyse von 34 Urinproben von 31 Patienten angewendet, die
sich einer Felbamat-Therapie zur Kontrolle epileptischer Anfälle unterzogen.
All diese Patienten wurden der Felbamat-Therapie einige Jahre lang
ohne irgendwelche ernsten Nebenwirkungen unterzogen. Die mit Felbamat
verbundenen ernsthaften Toxizitäten
eine mittlere Anfangszeit von ≤6
Monaten zeigen, bilden diese Patienten möglicherweise eine Population
von Personen mit einem "normalen" oder "sicheren" Stoffwechsel von
Felbamat.
-
Die aus den Urinproben gewonnenen
Daten zeigen, daß es
einen "normalen" Bereich für die Verteilung
des Aldehydcarbamats zwischen dem Säurecarbamat und dem Atropaldehyd
gibt (wie es anhand der Mercaptursäuren deutlich wird). Es gibt
anscheinend keinen signifikanten Zusammenhang zwischen dem Geschlecht
oder der Therapieart und den relativen Mengen der erzeugten Stoffwechselprodukte.
Ein Individuum mit einer hohen Esteraseaktivität erzeugt aus dem Felbamat
verhältnismäßig mehr
Monocarbamatalkohol, was zu einer stärkeren Bildung aller nachfolgenden
Stoffwechselprodukte führt.
Das Verhältnis
der Stoffwechselprodukte kann jedoch sehr ähnlich sein.
-
Laut unserer Hypothese kann die Alkylierung
von Proteinen durch Atropaldehyd zur Entstehung von Antigenen führen, die
eine Immunreaktion in einer Art und Weise herbeiführen, die
den Mechanismen der immunvermittelten Toxizität bei anderen Mitteln ähnlich ist.
Wenn diese Toxizität
aufgrund von Atropaldehyd immunvermittelt ist, dann ist die Empfindlichkeit
für diese
Toxizität
nicht nur eine Funktion der Bildung von Atropaldehyd-Protein-Konjugaten
sondern auch des Phenotyps des Immunsystems eines Patienten. Einige
Patienten können einen
bestimmten Phenotyp haben, der sie gegenüber Atropaldehyd-Protein-Konjugaten
allergisch macht, wohingegen andere diese Reaktion nicht zeigen.
Alternativ kann jeder die Möglichkeit
für eine Immunreaktion
haben, die Menge der erzeugten Atropaldehyd-Protein-Konjugate muß jedoch
einen kritischen Wert erreichen, bevor die Immunreaktion stattfindet.
Das heißt,
alle Patienten können
geringe Antigenmengen erzeugen, diese Mengen sind jedoch normalerweise
nicht hoch genug, um eine Immunreaktion auszulösen. Erst wenn ein zweiter
Fall, wie eine Hemmung der Bildung des Säurecarbamats oder eine Abnahme
von Glutathion, auftritt, übersteigt
die Erzeugung dieser Antigene den kritischen Wert, und es zeigt
sich eine Toxizität.
-
Aufgrund der Möglichkeit einer immunvermittelten
Komponente für
die Felbamat-Toxizität
laut unserer Hypothese kann es wichtig sein, sowohl die Menge der
Atropaldehydbildung eines Individuums als auch dessen Phenotyp zu
verstehen, um ein vollständiges
Prüfungsverfahren
zu entwickeln. Das vorstehend beschriebene Verfahren hat eine ausreichende
Genauigkeit für
die Identifizierung von "Ausreißern" gezeigt und bietet anscheinend
die Möglichkeit,
Patienten zu überwachen,
die sich einer Felbamat-Therapie unterziehen.
-
Beispiel 2
-
Synthese von
Felbamat-Derivaten Materialien und Verfahren
-
Chemikalien und Geräte. Alle
Reagenzien wurden von Aldrich Chemical Co. geliefert und waren von der
höchsten
zur Verfügung
stehenden Qualität.
Die HPLC wurde mit einem Waters 2690 Separations Module mit einem
feinabstimmbaren Absorptionsdetektor Waters 484 (bei 214 nm) durchgeführt, wobei
die Säule
Waters Symmetry C18 (2,1 mm × 150 mm)
verwendet wurde. Die Massenspektren wurden durch Koppeln dieses LC-Systems
mit einem Massenspektrometer mit Innenfalle Finnigan MAT LCQ erhalten,
das mit einer Electrospray-Ionisierungs quelle ausgestattet war.
Die NMR-Spektren wurden mit einem Spektrometer General Electric
QE300 bei 300 MHz aufgezeichnet, und die chemischen Verschiebungen
sind in ppm angegeben. Die Schmelzpunkte wurden mit der Vorrichtung
Thomas-Hoover UNI-MELT bestimmt und sind nicht korrigiert.
-
Synthese
-
2-Fluor-2-phenyl-1,3-propandiol.
2-Fluor-2-phenyl-1,3-propandiol wurde durch Reduktion mit Lithiumaluminiumhydrid
aus Diethyl-2-fluorphenylmalonat
erhalten, wobei eine Methodologie angewendet wurde, die der bereits
für die
Herstellung von 2-Phenyl-1,3-propandiol beschriebenen analog ist.
(Thompson et al., Chem. Res. Toxicol. 9, 1225-1229 (1996)). Die
Reduktion wurde jedoch bei –40°C eingeleitet,
und das ganze konnte sich innerhalb von 1 Stunde auf Raumtemperatur
erwärmen,
danach wurde weitere 1 bis 2 Stunden gerührt, in dieser Zeit war die
Reaktion laut TLC abgeschlossen.
1H
NMR (CDCl3): δ 7,43–7,3 (m, 5H), 4,01 (dq, 4H,
J = 22,7, 12,3 Hz), 2,82 (bs, 2H)
13C
NMR (CDCl3): 138,2, 129,1, 129,1, 128,9,
125,3, 125,2, 100,4, 98,0, 67,0, 66,7
-
2-Fluor-2-phenyl-1,3-propandiolmonocarbamat
(13, x = Fluor). Die Titelverbindung wurde nach der bereits beschriebenen
Methodologie aus 2-Fluor-2-phenyl-1,3-propandiol hergestellt. (Thompson
et al., Chem. Res. Toxicol. 9, 1225-1229 (1996)). Das so erhaltene
Produkt wurde aus Ethylether umkristallisiert, und die Reinheit
des Produktes wurde mit 98% festgestellt, dies wurde durch 1H NMR und LC/MS bestimmt (Ausbeute 72%,
Rf(Ethylether) = 0,25, Schmelzpunkt = 67– 69°C).
1H
NMR (CDCl3): δ 7,4–7,2 (m, 5H), 5,05 (bs, 2H),
4,52 (ddd, 2H, J = 20,2, 12,5, 6,5 Hz), 3,9 (dd, 2H, J = 12,5, 6,5
Hz)
LC/ESI-MS: MH+ = 214
-
3-Carbamoyl-2-fluor-2-phenylpropionsäure (17,
x = Fluor). 3-Carbamoyl-2-fluor-2-phenylpropionsäure 17 wurde aus 2-Fluor-2-phenyl-1,3-propandiolmonocarbamat
13 nach dem Verfahren von Adusumalli et al. hergestellt, das die
Herstellung von 3-Carbamoyl-2-phenylpropionsäure beschreibt (Ausbeute 85%,
Rf(Ethylether) = 0,05).
1H
NMR (CDCl3): δ 9,1 (bs, 1H), 7,6–7,2 (m,
5H), 5,4 (bs, 2H), 4,8 (dd, 1H, J = 10, 7 Hz), 4, 72 (t, 1H, J =
7 Hz)
-
2-Fluor-2-phenyl-1,3-Qropandioldicarbamat
(12, x = Fluor). Die Titelverbindung, das Fluorfelbamat 12, wurde
aus 2-Fluor-2-phenyl-1,3-propandiol
nach dem Verfahren von Adusumalli et al. hergestellt, das die Herstellung
von Felbamat beschreibt, Drug. Metab. Disp. 21, 710-716 (1993). (Ausbeute
82%, Rf(Ethylether) = 0,20, Schmelzpunkt
= 69–72°C).
1H
NMR (CDCl3): δ 7,4–7,3 (m, 5H), 5,2 (bs, 4H),
4,48 (dq, 4H, J = 20,8, 14,2 Hz)
C = 56,33, H = 5,67, N = 6,57;
gefunden C = 56,24, H = 5,55, N = 6,52
-
5-Fluor-5-phenyl-1,3-oxazinan-2,4-dion
(16, x = Fluor). 3-Carbamoyl-2-fluor-2-phenylpropionsäure (17,
0,1 mmol) und 1,1'-Carbonyldiimidazol
(0,25 mmol) wurden in Dichlormethan (5 ml) gelöst, und die entstandene Lösung wurde
12 Stunden in einem verschlossenen Gefäß mit einem Magnetrührer gerührt. 12
Das Gemisch wurde gereinigt, indem das rohe Reaktionsgemisch durch
eine Kieselgellage (10 g) in einem Glasfiltertrichter gegossen wurde,
wobei mit Ethylether eluiert wurde, womit nach dem Umkristallisieren
aus Ethylether die Titelverbindung als weißes Pulver mit einer Ausbeute
von 42% erhalten wurde (Rf(Ethylether) =
0,70, Schmelzpunkt = 115–117°C)
1H NMR (CDCl3): δ 7,48–7,43 (m,
3H), 7,42–7,37
(m, 2H), 4,93 (dd, 2H, J = 24,6, 12,7 Hz), 4,68 (t, 2H, J = 13 Hz)
LC/ESI-MS:
MH+ = 210
C = 57,42, H = 3,85, N =
6,70; gefunden C = 57,23, H = 3,88, N = 6, 67
-
Beispiel 3
-
Untersuchungen
zum Nervenschutz und zur Toxizität
-
Die synthetisierten Fluorderivate
wurden dem "National
Institute of Neurological Disorders and Stroke" (NINDS) zur Auswertung in einer Standardliste
von Untersuchungen übergeben.
Zwei krampfauslösende
Tests (MES und scMET) und eine Toxizitätsprüfung (Rotorod (rotorod) bei
Mäusen,
Ortssinn und Gangart bei Ratten) dienten der Auswertung der Aktivität der Verbindungen
als Nervenschutzmittel. Diese Testverfahren sind in Molecular and
Cellular Targets for Antiepileptic Drugs, Herausg. G. Avanzini,
G. Regesta, P. Tanganelli, M. Avoli, 1997, John Libbey & Company Ltd.,
S. 191–198
ausgeführlich
beschrieben. Die Felbamat-Derivate wurden nach der intraperitonealen
(i. p.) Verabreichung bei Mäusen
und der oralen Verabreichung bei Ratten auf ihre krampfverhindernde
Wirkung ausgewertet.
-
Maximaler Elektroschock-Anfall
(MES),
-
Der MES-Test ist ein Modell für verallgemeinerte
tonisch-klonische Anfälle
und dient der Identifizierung von Verbindungen, die die Ausbreitung
des Anfalls verhindern. Die in diesem Modell erzeugten Verhaltens- und
elektrographischen Anfälle
stimmen mit einer Störung
beim Menschen überein.
Beim MES-Test wurde ein elektrischer Stimulus mit einer Dauer von
0,2 s (50 mA bei Mäusen
und 150 mA bei Ratten, mit 60 Hz) durch korneale Elektroden zugeführt, die
mit einer Elektrolytlösung
grundiert waren, die ein betäubendes
Mittel enthielt. Die Mäuse
wurden nach einer Dosis von 30, 100 und 300 mg/kg der Testverbindung
bei 30 Minuten und 4 Stunden getestet. Die Ratten wurden nach einer
oralen Standarddosis von 30 mg/kg in Zeitabständen zwischen 0,25 und 4 Stunden
getestet. Die Aufhebung der tonischen Extensorkomponente des Hinterbeins
zeigt die Fähigkeit
der Testverbindung, die durch MES induzierte Ausbreitung eines Anfalls
zu hemmen.
-
Subkutaner (Metrazol-)
Anfalltest (scMET)
-
Das ist ein Modell, das primär Verbindungen
identifiziert, die den Schwellenwert für einen Anfall anheben. Mit
einigen geringfügigen
Ausnahmen stimmt das pharmakologische Profil des scMET-Anfallmodells mit dem
humanen Zustand überein.
Dieser scMET-Test verwendet eine Dosis von Pentylentetrazol (85
mg/kg bei Mäusen
Carworth Farms Nr. 1 und 70 mg/kg bei Sprague-Dawley-Ratten), die
bei 97% der getesteten Tiere (CD97) klonische Anfälle einleitet,
die über
einen Zeitraum von mindestens 5 Sekunden dauern. Zum erwarteten
Testzeitpunkt wird das Krampfmittel subkutan verabreicht. Die Testverbindung
wird bei Mäusen
intraperitoneal und bei Ratten oral verabreicht. Die Tiere werden über einen
Zeitraum von 30 Minuten beobachtet. Das Fehlen klonischer Spasmen
im beobachteten Zeitraum weist auf die Fähigkeit der Verbindung hin,
den Einfluß von
Pentylentretrazol auf den Schwellenwert des Anfalls aufzuheben.
Es wurde festgestellt, daß alle
klinisch aktiven krampfverhindernden Mittel bei mindestens zwei
dieser Tests schützend
wirken.
-
Minimale Neurotoxizität
-
Die von einer Verbindung hervorgerufene
Toxizität
wird bei Mäusen
mit dem standardisierten Rotorod-Test nachgewiesen, der bei Dunham & Miya (1957) beschrieben
ist. Unbehandelte Kontrollmäuse
können, wenn
sie in eine Rotationswippe mit 6 U/min gebracht werden, ihr Gleichgewicht
längere
Zeit beibehalten. Eine neurologische Beeinträchtigung kann dadurch nachgewiesen
werden, daß die
Maus in jedem von drei aufeinanderfolgenden Versuchen das Gleichgewicht
nicht eine Minute lang halten kann.
-
Ratten wurden durch den Ortssinntest
und einen Gangart- und Haltungstest in Bezug auf eine Verhaltenstoxizität überprüft. Beim
Ortssinntest wird ein Hinterbein leicht über die Tischkante abgesenkt,
worauf die Ratte, die einen neurologischen Defizit erfährt, ihr
Bein nicht schnell wieder in die Normalposition heben kann. Beim
Gangart- und Haltungstest
zeigt sich die Neurotoxizität
durch Gehen im Kreis oder im Zickzack, eine Ataxie, eine anormale
Ausbreitung der Beine, eine anormale Körperhaltung, eine Tremor-Hyperaktivität, das Fehlen
des Erforschungsverhaltens, Somnolenz, Stupor oder Katalepsie.
-
Ergebnisse
-
Die Ergebnisse dieser Auswertungen
(MES, scMET und Toxizität
(TOX)) sind in den Tabelle 1 bis 6 zusammengefaßt. Bei den MES und scMET-Tests
werden die Werte in Form der Anzahl der Tiere, die durch die verabreichte
Verbindung geschützt
wurden/Gesamtzahl der getesteten Tiere angegeben. Beim Toxizitätstest werden
die Werte in Form der Anzahl der Tiere, die toxische Effekte zeigen/Gesamtzahl
der getesteten Tiere angegeben. Die qualitativen Werte wurden für Fluorfelbamat
12 (Tabelle 1 und 2A), Fluormonocarbamatfelbamat 13 (Tabelle 1 und
2B) und Fluordioxo 16 (Tabelle 1 und 2C) und für cyclisches Felbamat 21 (Tabellen 5
und 6B) und cyclisches Monocarbamat 22 (Tabellen 5 und 6A) erhalten.
Extensivere quantitative Daten wurden auch für Fluorfelbamat 12 bei Mäusen (Tabelle
3) und Ratten (Tabelle 4) erhalten.
-
Viele der hier vorgeschlagenen Mittel
sind von Felbamat 1 oder dessen Stoffwechselprodukten abgeleitet
und sollten eine größere Stoffwechselbeständigkeit
als die entsprechenden Stammittel aufweisen. Fluorfelbamat 12 und
Fluormonocarbamatfelbamat 13 zeigen jeweils eine Wirkung gegen Anfälle und
keines zeigt anscheinend hohe Toxizitätswerte. Überraschenderweise wurde festgestellt,
daß Fluorfelbamat
12 etwa fünf- bis
zehnmal aktiver als Felbamat ist.
-
Fluorfelbamat 12 zeigte bei 30 mg/kg
sowohl bei 30 Minuten als auch bei 4 Stunden MES-Schutzwirkungen
(siehe Tabelle 1). Es gibt einige toxische Wirkungen, die bei dieser
Dosierung beim Zeitpunkt von 30 Minuten beobachtet wurden, jedoch
bei 4 Stunden nicht. Die mit der Zeit lineare Toxizität tritt
bis zu Dosierungen von 300 mg/kg nicht auf. Wie in Tabelle 2A gezeigt,
bot Fluorfelbamat 12 bei 30 mg/kg innerhalb einiger Zeitpunkte einen
vollständigen
Schutz. Die für
Fluorfelbamat 12 bei Mäusen
erhaltenen quantitativen Ergebnisse zeigten einen ED50-Wert
beim MES von etwa 20 mg/kg bei einem Sicherheitsverhältnis von
mindestens 5 (siehe Tabelle 3). Die für die orale Verabreichung von
Fluorfelbamat 12 bei Ratten erhaltenen Ergebnissen zeigten bei Dosen
von bis zu 500 mg/kg einen ED50-Wert beim
MES von etwa 3 mg/kg ohne eine Toxizität. Schließlich zeigte die orale Verabreichung
von Fluorfelbamat 12 an Mäuse
bei Dosen bis zu 218 mg/kg einen ED50-Wert
beim MES von etwa 27 mg/kg ohne eine Toxizität.
-
Fluormonocarbamatfelbamat 13 zeigt
bei Mäusen
bei einer Dosierung von 100 mg/kg einen mäßigen MES-Schutz (siehe Tabelle
1). Der orale Schutz zu einigen verschiedenen Zeitpunkten ist bei
einer Dosierungsmenge von 30 mg/kg ersichtlich (siehe Tabelle 2B).
-
Interessanterweise wurde festgestellt,
daß Fluoroxazinandion
16 bei Mäusen
inaktiv war, jedoch bei Ratten eine starke Wirkung gegen Anfälle zeigte
(Tabellen 1 und 2C). Die vorläufige
Auswertung von cyclischem MCF 22 und cyclischem Felbamat 21 ist
in den Tabelle 5, 6A und 6B zusammengefaßt. Diese Mittel zeigten auch
eine starke Aktivität
bei Modellen der Ratte.
-
Tabelle
1. Quantitative Auswertung von Fluorderivaten bei der Maus
-
Tabelle
2A. Qualitative Auswertung von Fluorderivaten bei der Ratte
-
Tabelle
2B. Qualitative Auswertung von Fluorderivaten bei der Ratte
-
Tabelle
2C. Qualitative Auswertung von Fluorderivaten bei der Ratte
-
Tabelle
3. Quantitative Auswertung von Fluorfelbamat bei der Maus
Test
(I. P.) | ED50(mg/kg) |
MES | 19,96 |
scMET | >160,00 |
TOX | 115 |
-
Tabelle
4. Quantitative Auswertung von Fluorfelbamat bei der Ratte
Test
(p. o.) | ED50 (mg/kg) |
MES | 3,0 |
scMET | >250,00 |
TOX | >500 |
-
Tabelle
5. Qualitative Auswertung von Fluorderivaten bei der Maus
-
Tabelle
6A. Qualitative Auswertung von Fluorderivaten bei der Ratte
-
Tabelle
6B. Qualitative Auswertung von Fluorderivaten bei der Ratte
-
Erläuterung
-
Die Liste der vorgeschlagenen Mittel
(Schema II), von denen einige strukturelle Varianten von Felbamat
1 und dessen Stoffwechselprodukten sind, versucht sich dem Auftreten
von idiosynkratischen schädlichen Reaktionen
zuzuwenden, die mit der Verwendung von Felbamat 1 verbunden waren.
Die durch die Auswertung von fünf
dieser Mittel erhaltenen Ergebnisse zeigten, daß diese Mittel eine Wirkung
gegen Anfälle
besitzen und bei therapeutisch relevanten Dosen bisher keine Toxizität zeigten.
Wie es bei Mitteln normal ist, die auf neurologische Störungen zielen,
haben diese Mittel bei hohen Dosen geringe Werte der Neurotoxizität hervorgerufen,
es scheint jedoch ein vernünftiger
therapeutischer Index zu existieren. Außerdem paßt die Aktivität dieser
Mittel, insbesondere von Fluorfelbamat 12 und Fluormonocarbamatfelbamat
13 gut zur Aktivität
der nichtfluorierten Stammverbindungen Felbamat 1 bzw. Monocarbamatfelbamat
2. Die Auswertung von cyclischem MCF 22 und cyclischem Felbamat
21 zeigte ebenfalls, daß diese
Mittel bei der Abschwächung
von Anfällen
wirksam sind.
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Schlußfolgerung
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Durch den Erfolg der Auswertung von
Fluorfelbamat 12, Fluormonocarbamatfelbamat 13, Fluoroxazinandion
16, cyclischem MCF 22 und cyclischem Felbamat 21 zeigt diese Liste
von Mitteln eine neue Klasse von neuroaktiven Einheiten, die so
gestaltet ist, daß die
Bildung von vermeintlichen toxischen Spezies ausgeschlossen ist,
die mit dem Auftreten von schädlichen
Reaktionen verbunden sein kann, die bei der Verwendung von Felbamat
beoachtet wurden. Insgesamt richtet sich diese vorgeschlagene Liste
von Mitteln auf die angenommenen relevanten Stoffwechselprozesse,
d. h. den Stoffwechsel zu Atropaldehyd und den Stoffwechsel durch
bestimmte Mitglieder der Stoffwechselgruppe von Cytochrom P450.
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Beispiel 4
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Hippocampus-Anregungs-Modell
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Das Hippocampus-Anregung-Modell kann
dazu dienen, die Fähigkeit
einer Verbindung auszuwerten, sowohl das Ausprägen als auch den Erwerb von
fokalen Anfällen
zu beeinflussen. Das Hippocampus-Anregung-Musterbeispiel, wie es
bei Lothman und Williamson (Lothman, 1994) beschrieben ist, ermöglicht die
Auswertung von zeitweiligen Effekten eines Arzneimittels in einem
einzigen Tier. Dieses Verfahren erfordert die chirurgische Anordnung
von bipolaren Elektroden im ventralen Hippocampus von erwachsenen
männlichen Sprague-Dawley-Ratten. Verhaltensanfälle der
Stufe 5 werden hervorgerufen, indem ein Stimulus angewendet wird,
der aus einer 50 Hz, 10 s Folge von 200 uA Zweiphasen-Impulsen besteht,
die für
6 Stunden alle 30 Minuten (12 Stimuli pro Tag) an wechselnden Tagen
für insgesamt
60 Stimulationen (5 Stimulustage) zugeführt werden. Vor der Auswertung
der krampfverhindernden Wirkung des Kandidaten wird ein wirkstoffreier
Kontrollzeitraum, der aus supramaximalen Stimulationen besteht,
aufgezeichnet, um die Stabilität
von verallgemeinerten Anfällen
der Stufe 5 zu bestätigen.
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Dann wird 15 Minuten nach der letzten
Kontrollstimulation eine Einzeldosis der Kandidatenverbindung intraperitoneal
(i. p.) verabreicht. Die Wirkung des Wirkstoffs gegen Krämpfe wird
alle 30 Minuten für
3 bis 4 Stunden, beginnend 15 Minuten nach Verabreichung des Testmaterials,
festgestellt. Nach jeder Stimulation werden die einzelnen Ergebnisse
eines Racin-Anfalls und die Dauer nach der Entladung erfaßt. Diese
Ratten wurden nach 4 bis 5 wrkstoff- und stimulusfreien Tagen erneut
bei Wirkstoffversuchen benutzt.
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Bei der Anregungs-Erwerb-Untersuchung
werden Wirkstoffe auf ihre Fähigkeit
getestet, die Ausbildung des angeregten Zustands bei Ratten mit
einer implantierten Elektrode zu verhindern. Die Kandidatenverbindung
wird beim Anregungsverfahren und zu einer bestimmten Zeit vor dem
elektrischen Stimulus verabreicht. Der Dosierungsintervall und die
Dosis des Wirkstoffs basieren auf der Aktivität der Verbindung, die bei Untersuchungen
zur Ausprägung
eines akuten Anfalls beobachtet wurde. Die Ergebnisse von mit dem
Wirkstoff behandelten Tieren werden mit denen von mit Kochsalzlösung behandelten
Ratten verglichen.
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Diese Behandlung wird mit einem Stimulus
an den Tagen 2, 3, 4 und 5 wiederholt. Nach einem stimulusfreien
Intervall von einer Woche wird der Effekt vor der Behandlung mit
dem Wirkstoff auf Anregung-Erwerb festgestellt,
indem die Tiere nach dem Anregungsstimulus-Protokoll herausgefordert wurden. Dann
wird das standardisierte Anregungs-Protokoll durchgeführt, wobei
das Ergebnis des Verhaltensanfalls und die Dauer nach der Entladung
bei jeder Ratte innerhalb von drei "erneuten Testtagen" erfaßt werden. Die mit Kochsalz behandelten
Ratten wurden bei der ersten Stimulation vollständig angeregt, worauf ein einwöchiger stimulusfreier
Zeitraum folgte. Es wird erwartet, daß eine aktive Verbindung die
Verhaltensergebnisse und die Dauer nach der Entladung im Vergleich
mit den Ratten der Kochsalz-Kontrolle
verringert. Die Unterdrückung
und die Verlängerung
der Verzögerung
des Erwerbs einer angeregten Reaktion kann darauf hinweisen, daß die Kandidatenverbindung
eine Verhinderung der Entstehung von Anfällen bewirken kann. Diese Verbindungen
konnten als "antiepileptogen" bezeichnet werden.
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Ergebnisse
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Die Anregungs-Ergebnisse für Fluorfelbamat
12 sind in Tabelle 7 gezeigt. Bei einer Dosis von 100 mg/kg wurde
eine deutliche Abnahme des Anfallergebnisses gleichzeitig mit einer
entsprechenden Verringerung der Dauer nach der Entladung beobachtet.
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Tabelle
7. Ratten mit Hippocampus-Anregung
Lösungsmittel: MC (M&P, SB) Weg: i.
p.
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Tabelle
7. Ratten mit Hippocampus-Anregung (Fortsetzung,
Lösungsmittel:
MC (M&P, SB)
Weg: i. p.
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