NO813122L - Fremgangsmaate for fremstilling av dihydro-1h-pyrrolizin-3,5(2h,6h)-dion. - Google Patents

Description

Forbindelsen fremstilt ifølge denne oppfinnelsen, dihydro-l'H-pyrrolizin-3 , 5 (2H, 6H)-dion, også kjent som 3,5-diokso-pyrrolizidin og som 1-azabicyklo[3,3,0]oktan-2,8-dion er her omtalt som et erkjennelsesaktiverende stoff. Mer spesifikt er det nyttig i behandlingen av pasienter som lider av senilitet og det er også nyttig til forbedring av hukommelsen og i behandlingen av påført hukommelsestap. Også fremstillingen av farmasøytisk akseptable preparater og oppløsninger og hydrater av den nevnte forbindelse inngår i oppfinnelsen, og deres bruk som erkjennelsesaktiverende stoffer omtales også.

Forbindelsen fremstilles ifølge en modifikasjon av metoden som er beskrevet av N.J. Leonard, et al. i J. Amer. Chem. Soc., 69, 690-692 (1947). Den modifiserte syntesen er beskrevet her. Utgangsstoffet fremstilles etter metoden som er beskrevet i US-patent nr. 2 390 918...

Dihydro-lH-pyrrolizin-3,5(2H,6H)-dion kan eksistere i vannfri form og i oppløst, inkludert hydratisert, form. Vanligvis er de hydratiserte former og.oppløsningene i farmasøytisk akseptable oppløsningsmidler likeverdige med de vannfri eller

ikke oppløste former når- det gjelder bruk som beskrevet her.

Når det skal fremstilles farmasøytiske preparater av for-bindelsene fremstilt ifølge denne oppfinnelsen, kan de inerte, farmasøytisk akseptable bærestoffer være enten faste eller flytende. Preparater i fast form inkluderer pulvere, .tabletter, dispergerende granulater, kapsler av forskjellige typer og stikkpiller. Et fast bærestoff kan være ett eller flere stoffer som også. kan fungere som fortynningsmiddel, smaksstoff, opp-løsningsmiddel, smøremiddel, suspensjonsmiddel, bindemiddel eller ... et middel-, til å sprenge tabletten; det kan også være et inn-kapslingsstoff. I pulvere er bærestoffet et finfordelt, fast stoff som er blandet med den fint fordelte, aktive forbindelse.

I tabletten er den aktive forbindelse blandet med bærestoff med

de nødvendige bindeegenskaper, i passende forhold, og presset i den ønskede form og størrelse. Pulverne og tablettene inneholder helst fra. 5 eller 10 til rundt 70 %. av den aktive ingrediens. Egnede faste bærestoff-er er magnesiumkarbonat, magnesium-stearat, talk, sukker, laktose, pektin, dekstrin, stivelse, gelatin, tragakant, metylcellulose, natrium-karboksymetylcellulose, en lavt-smeltende voks, kakaofett eller lignende. Uttrykket "fremstilling" er ment å. omfatte blanding av den aktive for-

bindelse med inrikapslingsmateriale som bærestoff og således fremstilling av en kapsel i hvilken den aktive komponent (med eller uten andre bærestoffer) er omgitt av bærestoff som på denne måte er i tilknytning til den. På samme måte er alle typer kapsler inkludert. Tabletter, pulvere og forskjellige typer kapsler kan brukes som doser i fast-form, egnet til oral administrering.

Når stikkpiller skal fremstilles, smeltes først en lavt smeltende voks, såsom e-n blanding av fettsyre-glyserider eller kakaofett, og den aktive ingrediens dispergeres homogent i denne vedrøring. Den smeltede homogene blandingen helles deretter i former av passende størrelse, avkjøles og stivner derved.

Preparater i flytende form inkluderer oppløsninger, suspensjoner og emulsjoner. Som et eksempel kan nevnes oppløsninger i vann eller vann-propylenglykol til parenteral" injeksjon. Flytende preparater kan også lages til i oppløsning i vandig polyetylenglykol-oppløsning. Vandige oppløsninger som egner seg til oralt inntak, kan fremstilles ved å løse opp den aktive komponent i vann og tilsette passende farvestoffer, smaksstoffer, stabiliserings- og fortykningsmidler etter ønske. Vandige suspensjoner som er egnet til oralt inntak, kan fremstilles ved å dispergere den finfordelte aktive komponent i vann med viskøst materiale, dvs. naturlige eller syntetiske gummi-arter, resiner, metylcellulose, natriumkarboksy-metylcellulose og andre velkjente suspensjonsmidler.

Inkludert er også preparater i fast form, som er ment å . skulle omdannes like før bruk, til et preparat i flytende form, enten til oralt inntak eller til parenteral injeksjon. Slike typer av flytende preparater inkluderer oppløsninger, suspensjoner og emulsjoner. Disse spesielle typene av preparater i fast form, fremstilles mest hensiktsmessig i form av enhetsdoser og brukes som sådan til å fremstille en enkelt, flytende enhetsdose. Alternativt kan det fremstilles tilstrekkelig fast stoff, slik at det etter overføring til flytende form kan tas ut flere flytende enkle doser ved å måle ut et bestemt volum av det flytende preparat med en sprøyte, teskje eller en annen volumetrisk beholder. Når det fremstilles multiple flytende doser på denne måten, er det å anbefale at den ubrukte delen av de nevnte flytende doser oppbevares ved lav temperatur (dvs. i kjøleskap) for å forsinke mulig dekomponering. De preparatene i fast form som skal overføres til væskeform, kan i tillegg

til det aktive stoff inneholde smaksstoffer, farvestoffer, stabilisatorer, buffere, kunstige og naturlige søtningsmidler,

dispergering.smidler, f ortykningsmidler, oppløsningsmidler og lignende. Den væsken som brukes, ved tillaging av det flytende preparatet kan være vann, isotonisk vann, etanol, glyserin, propylenglykol og lignende, samt blandinger av disse. Natur-ligvis velges den væsken som skal brukes, med hensyn til på hvilken måte administreringen skjer, for eksempel er et flytende preparat som inneholder store mengder etanol ikke egnet til ' injeksjoner.

Fortrinnsvis er det farmasøytiske preparat i form av enhetsdoser.. På denne måten er preparatet fordelt på enhetsdoser som inneholder den rette mengde av den aktive komponent. Enhetsdosen kan være i form av et pakket preparat der pakken inneholder adskilte mengder av preparatet, for eksempel pakkede tabletter, kapsler og pulvere i medisinglass eller ampuller. Enhetsdosen kan også selv være i form av en type kapsel eller tablett, eller den kan være det rette antall av noen av disse i pakket tilstand.

Mengden av den aktive forbindelse i en enhetsdose av et preparat, kan varieres eller tilpasses fra 1 mg til 100 mg i henhold til den spesielle bruk og styrken av den aktive ingrediens. Preparatene kan om ønsket, også inneholde andre tera-peutiske stoffer.

Ved terapeutisk bruk som erkjennelsesaktivator, varierer pattedyrsdosen for en pasient på 70 kg fra 1 til 1500 mg/kg kroppsvekt pr. dag, og fortrinnsvis 25 til 750 mg/kg kroppsvekt pr. dag. Dosene kan imidlertid varieres avhengig av pasientens behov, alvoret av tilstanden som behandles og forbindelsen som benyttes. Bestemmelse av den rette dose for et spesielt til-felle er innen vitenskapens ferdigheter. Vanligvis starter behandlingen med mindre doser, som er mindre enn den optimale dose av forbindelsen. Deretter økes dosen i små trinn inntil den, under forholdene, optimale effekt er nådd. Mer bekvemt kan den totale daglige dose deles opp og inntas i porsjoner i løpet av dagen, om ønsket.

Effekten av den tidligere.nevnte forbindelse, bestemmes ved den testen som er beregnet på å vise forbindelsens evne til å drive tilbake hukommelsestap forårsaket av elektrokonvulsivt sjokk. Testen er fullt ut beskrevet i US-patent nr. 4 145 347, utgitt 20. mars 1979, og er her inkludert som referanse. Den eneste forskjellen er at forbindelsen som testes i dette til-felle, ble oralt administrert..

De følgende kriterier brukes når det gjelder å tolke prosent-resultatene for forbedringen av hukommelsestapet: 40 % eller mer (akt'iv=A) 25 til 39 % (grensene) og. 0 til 24

(inaktiv=N).

Tabell I under, viser hvor mange % hukommelsestapet er forbedret etter oral administrering av dihydro-lH-pyrrolizin-3,5 (2H,6H)-dion.

Effekten av dihydro-i-H-pyrrolizin-3,5(2H,6H)-dion når det gjelder å forbedre hukommelsen, vises ved "Rodent Delayed Alternation"-testen.

Denne testen påviser effekten av medikamenter på utførelsen av en oppgave som gjelder ko.rttids-hukommelse hos gnagere som er vant til oppgaver. Adferds-oppgaven som benyttes, er forsinket endring i rommet ved å bruke adskilte forsøksprosedyrer i en fritt operert oppstilling. Denne oppgaven gjør det nød-vendig for dyret å huske fra ett forsøk til det neste, hvilken av to alternative spaker som ble valgt ved det foregående forsøk. Det korrekte valg ved det etterfølgende forsøk er alltid det alternative (eller motsatte) av det som ble gjort ved det foregående forsøk. Ved å kontrollere oppholdet mellom forsøkene (mellomforsøks-tiden eller ITI) er det mulig å måle korttids-hukommelsen på forskjellig tidspunkt , etter at hendelsen som skal huskes er skjedd.

Forberedende trening

Ettersom oppgaven med forsinket endring i rommet er noe innviklet, er det nødvendig med ganske omfattende trening før testingen av medikamenter kan begynne. Først trenes rotter opp til å trykke på en- spak for å få matforsyning, mens de holdes etter et skjema.med 22 timér uten mat. Til å begynne med gir et enkelt trykk på spaken som.belønning en 45 mg matpellet (kontinuerlig forsyning eller CRF skjema). Antall trykk som trengs,økes gradvis inntil dyret må reagere 8 ganger for å få

en enkelt pellet (FR 8 skjema). Dyrene trenes deretter opp til å alternere sine reaksjoner mellom to mulige spaker. En signal-lampe over den rette spak gir beskjed om den rette utførelse. Så snart dyret alternerer i henhold til kravene i FR-8, fjernes signal-lyset (det tennes lamper over begge spaker) og dyret må huske hvilken side som er den rette på grunnlag av hvilken spak som ble brukt.i foregående forsøk. Når dyret kan veksle med vellykket resultat, med moderate opphold (10-20 sek.) mellom forsøkene - vanligvis etter 4-6 uker med trening - begynner testingen av medikamenter.

Testing av medikamenter

En medikament-test består av to på hverandre følgende omganger med eksperimenter. Den eneste forskjellen mellom de to omgangene, er den orale dosen av medikamentet som gis den andre test-dagen. Den første omgangen er en kontrollomgang uten medikament for å. sammenligne med utførelsen i den andre om-

gangen der medikament er gitt.

En omgang eksperimenter består av følgende prosedyrer:

En halv time før det blir plassert i eksperiment-kammeret, blir dyret tatt ut av hjemme-buret i felles-rommet og gitt en oral dose (volum 1 cc/kg) med test- eller kontrol-loppløsningen.

(Dyrene bor 1-3/bur i felles-rommet og holdes i en 12-12 lys/ mørke-syklus med fri adgang til vann i hjemme-buret og eksperiment-kammeret) . Dyret blir så plassert i et oppbevaringsbur i den-.tiden medikamentet absorberes, inntil testen begynner.

Tredve minutter etter injeksjonen, plasseres dyret i eksperiment-kammeret, og test-omgangen startes ved et tegn fra eksperimentator. Mens det er i test-kammeret (Skinner boks),

får dyret en rekke forsøk, hvert forsøk er adskilt fra det foregående ved et mellom-forsøks-intervall (ITI) hvis varighet kontrolleres.av den eksperimentelle apparatur. Et forsøk varsles ved tente lamper over begge spaker. Mellom forsøkene er lampene mørke. Den rette spaken er alltid den motsatte av den som ble valgt (for å følge FR-8- kravene) i den foregående oppgave. Ikke korrekte reaksjoner - de som gjøres på samme spak som i fore-

gående forsøk - telles, men influerer ikke på resultatet av forsøket hvis ikke kravene til FR-8 er oppfylt. Hvis dyret reagerer riktig 8 ganger (FR-8), leveres maten og forsøket er avsluttet. Hvis dyret svarer 8 ganger på den gale spaken, lyder en summing i 1 sekund, og forsøket avsluttes..Et nytt forsøk begynner etter at den nye ITI-verdi er forløpet. Mini-mumsvarigheten av ITI er bestemt ved tilfeldig å velge én av fire verdier som er utpekt av eksperimentator. Denne tilfeldige prosedyren har som eneste begrensning at innen hver serie av 20 forsøk, skal hver av de 4 ITI-verdier velges et likt antall ganger (5). Test-omgangen varer enten i et spesifisert tids-rom - vanligvis 1-2 timer - eller inntil et visst antall forsøk eller matutdelinger har skjedd .(rundt 100 forsøk).

Det antall matforsyninger som dyret kan oppnå pr. tidsenhet holdes bortimot konstant ved" å belønne dyret med mange pellets når vente-tiden er lang. På den måten, hvis et dyr må vente gjennomsnittlig 30 sekunder for å oppnå én pellet (ITI=30 sek.), vil ITI på 60 sek. og 90. sek. belønnes med- henholdsvis 2 og 3 pellets, hvis dyret reagerer riktig. De kortere intervaller belønnes derfor bare med én pellet. De to lengre opphold, rangert i henhold til lengdenbelønnes med- to og tre pellets, respektivt. ,

Testene bedømmes etter både kvalitative og kvantitative mål. Når det gjelder den kvalitative bédømmelse, beregnes det antall dyr som viser forbedret ytelse på medikament-dagen sammen-lignet med kontroll-dagen. Den kvantitative bedømmelse oppnås ved å beregne graden av forbedring innen hver ventetid, på dager

med, henholdsvis uten medikamenter. Ettersom den kvantitative bedømmelse er ment å skulle gi et bilde av graden av medika-

mentets forbedrende virkning, gjøres den bare for doseringer som viser virkning ved den kvalitative bedømmelse.

Slik vil en bestemt dose .av medikament få to karakterer: den første gjelder påliteligheten av forbedring ved bruk av medikament. Karakterene ifølge dette målet er vist nedenfor:

PROSENT AV DYRENE SOM VISER FORBEDRING

Doseringene som viser virkning i den kvalitative analysen (karakter A eller C ovenfor), analyseres videre for å anslå omfanget av den- forbedrende effekten.

Denne kvantitative rangering bestemmes ved å dividere forskjellen mellom medikament- og kontroll-resultater for hvert av vente-intervallene med kontroll-resultatet på følgende måte: o jr^^K^^^--; ~ medikament-resultat-kontroll-resultat v , nn

-s iorDearinu — : : =-= r—— >— x luu kontrolIresultat

Den midlere grad av forbedring over alle vente-intervaller rangeres deretter etter følgende skala

GRAD AV HUKOMMELSES- FORBEDRING

Denne testen dupliseres for å forsikre om at resultatene er virkelige. Tabell II og III under viser typiske hukommelses-f orbedr ingsresu.ltater forårsaket, av d.ihydro-lH-pyrrolizin-3 , 5-(2H,6H)-dion.

Fremstilling av dihydro- lH- pyrrolizin- 3 , 5 ( 21 - 1 , 6H) - dion

I en to gallon 316 rustfri stål-autoklav med røring, fylles det 744 g (3,2 mol) -y-nitrodimetylpimelat som inneholder 15 g 20 % palladium på karbon. Metanol av reagenskvalitet,

(3,78 1) tilsettes og reaktoren settes under trykk til 50 psig med hydrogen. Røreren startes og et jevnt opptak av hydrogen observeres i løpet av ca. fem timer med en utviklet maksimums-temperatur på 43°C. Reduksjonsblandingen fjernes når hydrogen-opptaket slutter, og katalysatoren filtreres fra på et 1/2"

dekke av Super-Cel på en middels porøs, sintret glasstrakt. Den klare vann-hvite oppløsningen konsentreres i en 10 1 roterende evaporator ved 45°C (12 mm). Når det ikke kan observeres mere destillat, heves badets temperatur til 100°C for å fjerne

flyktige stoffer og befordre ring-lukning hos åminoesteré som måtte' være tilstede. Det oppnås et utbytte på 553 g av en viskøs mørkegul olje.

Blandingen av pyrrolidin-2-on-5-((3-karbometoksyetyl) og pyrrolidin-2-on-5-propansyre løses opp .i 600 ml metanol i en 5 1 fire-hals kolbe utstyrt med mekanisk rører, y-rør, kondensator og termometer. Til oppløsningen som blir rørt, tilsettes 400 ml deionisert vann fulgt av 296 g (3,70 ml) 50 % natrium-hydroksydoppløsning. Vann (2 00 ml) brukes som skyllevæske, og slutt-temperaturen er 65°C. Den brunlige oppløsningen varmes opp med refluks over natten.

Etter avkjøling, overføres hydrolyse-blandingen direkte til en .10 1 roterende evaporator og metanolen fjernes ved 45°C (12 mm). En oppløsning av 330 ml (3,8 mol) konsentrert HC1 i 300 ml deionisert vann overføres sakte til den roterende eva-poratoren. Overskuddet av flyktig materiale fjernes ved 60°C (12 mm) . Det tykke kremaktige residuet av pyrrol.idin-2-on-5-propansyre behandles sakte med 500 ml eddiksyreanhydrid (for-siktig) under røring og skraping for å gjøre det mulig å over-føre stoffet. Den resulterende oppslemmingen helles i en 5 1, trehalset kolbe som er utstyrt med rører og kondensator (Drierite beskyttet), sammen med nok 1000 ml eddiksyreanhydrid. Temperaturen økes til 4 5°C under tilsetningen. Den brunlige suspensjonen varmes ved 95°C over .natten, under røring.

Den mørke suspensjonen avkjøles så til 60°C, og natriumkloridet filtreres fra gjennom en middels porøs, sintret glasstrakt. Filterkaken vaskes med 200 ml varm eddiksyreanhydrid, og flyktige.stoffer fjernes fra filtratet i en roterende evaporator ved 60°C, (12 mm). Toluen (1 liter) tilsettes residuet, deretter fordampes 150 ml i en roterende evaporator ved 45°C (12 mm). Den resulterende mørke oppløsningen avkjøles i isbad til 5°C, og et utbytte av fast stoff samles opp. Filterkaken presses godt for å fjerne alt av den mørke moderluten og vaskes deretter godt fer å fjerne alt av den mørke moderluten og vaskes deretter med 500 ml etyleter. Det brunlige faste stoff tørkes over natten ved 50°C in vacuo. Utbyttet av dihydro-lH-pyrrolizin-3,5(2H,6H)-dion er 211 g, som . smelter ved 178-182°C og representerer et 48 % utbytte når trinnene reduksjon, hydrolyse og ringlukning er inkludert.

Råproduktet (211 g) løses opp i 2,5 1 isopropanol på dampbad. Femten gram Darco G-60 tilsettes og. blandingen filtreres gjennom en oppvarmet, sintret glasstrakt som inneholder et 1/2" lag av Super-gel under svakt vakuum. Filtratet avkjøles i isbad til 5°C, og utbyttet av fast stoff samles opp. Krystallene vaskes i trakten med 200 ml isopropanol av 5°C før de tørkes ved 50°C in vacuo. Utbyttet er 192 g (91 % gjenvunnet)

(43,7 % totalt), smeltepunkt 180-183°C (åpent kapillar).

Fremstilling av dihydro- lH- pyrrolizin- 3, 5( 2H, 6H)- dion

En oppløsning av 136 g y-nitropimelinsyre-dimetylester

i 500 ml metanol . hydrogeneres ved ca. 3780 psi med bruk av 15 g Raney nikkel som katalysator. Den resulterende oppslemmingen filtreres for å fjerne katalysatoren og filtratet konsentreres ved redusert trykk og gir urent 5-okso-2-pyrrolidinpropansyre-metylester. 5-okso-2-pyrrolidinprppansyre-metylesteren løses opp i 100 ml etanol og 100 ml vann og behandles med 94 g 50 % natriumhydroksydoppløsning. Reaksjonsblandingen røres og varmes opp til 98°C med avdestillering av metanolen. Oppløsningen av-kjøles, nøytraliseres med 151 ml konsentrert saltsyre og konsentreres ved redusert trykk. Residuet som inneholder 5-okso-2-pyrrolidinpropansyre varmes ved 98-100°C i. 24 timer med 200 ml eddiksyreanhydrid. Natriumkloridet fjernes ved filtrering etter reaksjonen med eddiksyreanhydridet. Filtratet konsentreres deretter ved redusert trykk og 200 ml toluen tilsettes og konsen-treringen gjentas. Dihydro-lH-pyrrolizin-3,5-(2H,6H)-dion

krystalliserer og isoleres ved filtrering. Produktet renses best ved. sublimering ved.100°C og 0,1 mm Hg eller ved re-krystallisering fra etanol, og gir et smeltepunkt på 179-182°C.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av dihydro-lH-pyrrolizin-3,5(2H,6H)-dion, karakterisert ved katalytisk hydrogenering av y-nitrodimetylpimelat og ringslutning for å danne pyrrolidin-2-on-5-((3-karbo-metoksyetyl) , eventuelt sammen med dens frie syre, hydrolyse av esteren og ringslutning av den.

   således fremstilte pyrrolidin-2-on-5-propansyre i eddiksyre

   anhydrid.