DE1768142B - Verfahren zur Herstellung von Herzglykosidderivaten und Arzneimittel - Google Patents

Description

Herzglykoside, die sich vom Genin k-Strophanthidin bzw. Strophanthidol ableiten, 2. B. Convallatoxin, Convallatoxol, k-Strophanthin, Cymarin, Cymarol, Helveticosid und Helveticosol, haben auf Grund ihrer besonderen Wirksamkeit und Wirkungscigenschaften eine besondere Bedeutung fur die Herztherapie. Die Anwendung bleibt aber im wesentlichen auf die Injektion beschränkt, da diese Glykoside nur zu einem geringen Teil aus dem Magen-Darm-Kanal resorbiert werden. Die Resorptionsquoten z.B. von Helveticosid und Cymarin liegen bei 0% bzw. 20 bis 30%. Deshalb haben diese Verbindungen bei enteraler Applikation eine therapeutisch ungenügende Wirksamkeit.

Es wurden zahlreiche Versuche unternommen, um

besser resorbierbare Herzglykoside vom Strophanthidintyp zu finden oder durch chemische Veränderungen der Moleküle, z. B. durch Acylierung von Hydroxylgruppen, die resorptiven Eigenschaften zu verbessern. Bis jetzt ist aber noch kein Glykosidderivat vom Strophanthidintyp bekanntgeworden, das den gesuchten therapeutischen Eigenschaften gerecht geworden wäre, vgl. Arzneimittelforschung, Bd. 13 (1963), S. 142 bis 149, und niederländische Offenlegungsschrift 6 702 085.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer neuen Klasse von Herzglykosidderivaten zu schaffen, die aus dem Magen-Darm-Kanal sehr gut resorbierbar sind und nur geringe Nebenwirkungen zeigen.

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Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Herzglykosidderivaten der allgemeinen Formel I

R₁

(I)

In der allgemeinen Formel 1 bedeutet R die Aldehydgruppe (CHO; Genin = Strophanthidin) oder die Methylolgruppe (CH₂OH; Genin = Strophanthidol). Der Zuckerrest leitet sich von der Digitoxose ab.

R₁ bedeutet einen gesättigten, unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen und R₂ einen Phenylalkylrest mit bis zu 2 Kohlenstoffatomen im Alkylrest, oder einen Phenylrest, der gegebenenfalls durch bis zu drei Methyl- oder bis zu zwei Methoxygruppen substituiert ist.

Es ist ersichtlich, daß es sich bei den neuen Herzglykosidderivaten der allgemeinen Formel I um cyclische Ketale handelt, wobei sich der Rest

R₁-C-R₂
von einem Keton der nachstehend angegebenen allgemeinen Formel IV

(IV)

ableitet, in der R₁ und R₂ die obige Bedeutung haben.

Die in den Beispielen genannten Namen der Herz-

glykosidderivate der Erfindung wurden aus Gründen der Übersichtlichkeit gewählt; sie stehen nicht im Einklang mit der IU PAC-N omenklatur.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man Helveticosid, d. h. Strophanthidin-digitoxosid der Formel 11

HO-HC CH-O

(Π)

mit einem Überschuß
Formel III R

eines Ketals
OR₃

der allgemeinen

(IiI)

OR,

in der R₁ und R₂ die obige Bedeutung haben und R₃ einen niederen Alkylrest bedeutet, in Gegenwart eines sauer reagierenden Kondensationsmittels sowie gegebenenfalls in Gegenwart eines inerten Lösungsmittels bei Temperaturen von 15 bis 9O⁰C umsetzt und gegebenenfalls das erhaltene cyclische Ketal der

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allgemeinen Formel I, in der R die Formylgruppe besten an Hand einer dünnschichtchromatographi-

ist, in an sich bekannter Weise zum entsprechenden sehen Analyse. Sobald im Dünnschichtchromato-

Helveticosolderivat (R = CH₂OH) reduziert. gramm kein Helveticosid mehr nachweisbar ist, wird

Als Ketale werden vorzugsweise die Methyl- oder mit der Aufarbeitung des Reaktionsgemisches be-

Äthylketale verwendet. 5 gönnen.

Beispiele für aromatische oder araliphatische, gc- Bei empfindlichen, leicht oxydablen Ketalen wird

gebenenfalls substituierte Ketone, die in Form ihrer das Verfahren der Erfindung vorzugsweise in einer

Ketale verwendet werden, sind Acetophenon, 2-, 3- Jnertgas-Atmosphäre, z. B. unter Stickstoff, durch-

oder 4-Methylacetophenon, 4-tert.-Butylacetophenon, geführt.

2,4,5-Trimethylacetophenon, 2,4,6-Trimethylaceto- io Die Aufarbeitung des Reaktionsproduktes erfolgt

phenon, 2-Methoxyacetophenon, 4-Methoxyaceto- je nach der Art des verwendeten Kondensations-

phenon, 2,4-Dimethoxyacetophenon, 2,5-Dimethoxy- mittels nach Neutralisation des Kondensationsmittels

acetophenon, Propiophenon, 1-, 2-, 3- oder 4-Methyl- oder nach dem Abfiltrieren des Kondensationsmittels.

propiophenon, 4-Methoxypropiophenon, 2,4-Dimeth- überschüssiges Ketal wird unter vermindertem Druck

oxypropiophenon, Butyrophenon, 2-, 3- oder 4-Me- i₅ oder im Hochvakuum bei niedriger Temperatur ab-

thylbutyrophenon, 4-Methoxybutyrophenon, Valero- destilliert, um eine Zersetzung des Helveticosid-

phenon, Caprophenon, Isopropylphenylketon, Iso- derivate zu vermeiden. Liegen die Destillationstem-

pentylphenylketon, Benzylmethylketon, Benzyläthyl- peraturen jedoch so hoch, daß eine Zersetzung die

keton, Benzylpropylketon, Benzylisopropylketon, Folge wäre, so gibt man das Reaktionsgemisch in

Benzylaceton, Phenyläthyläthylketon und Phenyl- ₂₀ überschüssigen, niedrig siedenden Petroläther, wobei

äthylpropylketon. das Reaktionsprodukt ausfällt. In analoger Weise

Als Kondensationsmittel können im Verfahren der erhält man durch Anreiben des Destillationsrück-

Erfindung Säuren, wie Salzsäure, Schwefelsäure oder Standes mit Äther, Benzin oder Petroläther oder durch

Kaliumhydrogensulfat, wasserfreie Lewissäuren, wie Fällen des in mit aliphatischen Kohlenwasserstoffen

Eisen(III)-chlorid, Zinkchlorid oder Bortrifluorid- 25 mischbaren Lösungsmitteln, wie Chloroform, gelösten

ätherat, oder wasserfreies Kupfersulfat verwendet ' Destillationsrückstandes mit Petroläther die kristalli-

werden. Für die Umsetzung der Ketale der allge- nen Helveticosidderivatc. Man kann das Reaktions-

mcinen Formel III mit Helveticosid wird Vorzugs- produkt auch mit Petroläther verdünnt an Kieselgel

weise ein Kationenaustauscher in der H ⁺ -Form ver- chromatographisch vom nicht ungesetzten Ketal

wendet, der im Temperaturbereich der Umsetzung 30 abtrennen und schließlich das Herzglykosidderivat

und unter den Reaktionsbedingungen beständig ist. eluieren.

Organische Austauscher sind bevorzugt. Nach über- Aus den so erhaltenen cyclischen Ketalen des

führung in die H⁺-Form durch Behandlung mit einer Helveticosids der allgemeinen Formell, in der R

anorganischen starken Säure wird der Austauscher die Formylgruppe bedeutet, kann man die entsprcchen-

mit organischen Lösungsmitteln wasserfrei gewaschen 35 den Helveticosolderivate (R = CH₂OH) durch Re-

und getrocknet. Nach beendeter Umsetzung wird das duktion herstellen. Man löst das cyclische Ketal in

Reaktionsgemisch vom Austauscher abgesaugt. Man einem mit Wasser mischbaren Lösungsmittel, versetzt

vermeidet auf diese Weise eine zusätzliche Neutrali- die Lösung mit Wasser und tropfenweise mit einer

sation des Reaktionsgemisches, die unter Umständen Lösung von Natriumborhydrid in Wasser und dem

zu nicht kontrollierbaren Nebenreaktionen führen 40 gleichen organischen Lösungsmittel. Den Fortgang

kann. der Reduktion verfolgt man durch Dünnschicht-

Das Verfahren mit einem Ketal der allgemeinen Chromatographie. Als wassertnischbare Lösungsmittel Formel III unter Verwendung eines Kationenaus- eignen sich besonders Dioxan und Tetrahydrofuran, tauschers in der H⁺-Form ist wegen der größeren Nach Beendigung der Reduktion dampft man Lösungs-Anwendungsbreite, der kürzeren Reaktionszeiten, der 45 mittel und Wasser unter vermindertem Druck ab größeren Ausbeuten und der geringeren Bildung von und gewinnt analog zu der oben beschriebenen Arbeits-Nebenprodukten besonders bevorzugt. weise die Helveticosolverbindungen.

Das Ketal wird im Überschuß verwendet und dient Aus der allgemeinen präparativen organischen

gegebenenfalls gleichzeitig als Lösungsmittel für das Chemie ist die im Verfahren der Erfindung angewandte

Helveticosid. Ist das Helveticosid im verwendeten 50 Methode als Umacetalisierung bekannt. Sie wird

Ketal schwer löslich, so kann man zusätzlich ein speziell zur Ketalisierung empfindlicher Carbonyl-

unter den Reaktionsbedingungen inertes Lösungs- verbindungen benutzt.

mittel, z. B. einen niederen aliphatischen Alkohol, Aus der Zuckerchemie ist die Herstellung von Tso-

Dioxan, Tetrahydrofuran oder einen Halogenkohlen- propylidenverbindungen und Benzylidenverbindungen

wasserstoff, wie Chloroform oder Tetrachlorkohlen- 55 aus Aceton und Zucker bzw. Benzaldehyd und Zucker

stoff, zugeben. Ähnliches gilt für den Fall, daß das in Gegenwart von Säuren bekannt. Bei der direkten

Ketal selbst in festem Zustand vorliegt. Umsetzung von Herzglykosiden mit Aldehyden oder

Zur Vermeidung der hydrolytischen Spaltung zwi- Ketonen in Gegenwart von Säuren erhält man jedoch

sehen Genin und Zuckerrest muß die Umsetzung in auch verschiedene Nebenprodukte. Dies ist bei der

weitgehend wasserfreiem Medium durchgeführt wer- 60 bekannten Instabilität von Acetalen und Ketalen

den. in Gegenwart von Wasserstoffionen auch durchaus

Das Verfahren der Erfindung wird bei Tempera- zu erwarten. Von C. Mannich und G. S ie wert, türen von 15 bis 9O⁰C, vorzugsweise bei etwa 40 bis Ber. dtsch. ehem. Ges. 75 (1942), S. 737, wird die 75° C, durchgeführt. In diesem Temperaturbereich Reaktion von Herzglykosiden mit Aceton und Minewerden die Nebenreaktionen auf ein Mindestmaß 65 ralsäuren am Beispiel des g-Strophanthins zur Abbeschränkt. Im bevorzugten Temperaturbereich liegen spaltung des Zuckerrestes benutzt,
die Reaktionszeiten zwischen etwa 2 und 6 Stunden. Die bevorzugte Verfahrensweise der Erfindung Den Fortgang der Umsetzung verfolgt man am liefert in hoher Ausbeute einheitliche Produkte.

Das Gelingen der Umacetalisierung beim Herzglykosid Helveticosid ist überraschend, weil neben den 1,2-ständigen Hydroxylgruppen im Digitoxoserest des Moleküls noch verschiedene andere reaktionsfähige Gruppen vorliegen, die unter den Reaktionsbedingungen entweder bevorzugt oder parallel reagieren könnten. So könnte in umgekehrter Weise, also in Analogie zur üblichen Anwendung der Umacetalisierung, die Aldehydgruppe in der 10-Stellung des Steroidgerüstes durch die Alkoholkomponente des jeweiligen Ketals acetalisiert werden. Ferner könnte in gewisser Analogie zur genannten Mannich-Siewert-Spaltung gemäß den Bedingungen eine Umacetalisierung des Zuckers unter Spaltung in Genin und Zuckeracetal bzw. Ketal stattfinden.

Das im Verfahren der Erfindung eingesetzte Helveticosid kann z. B. nach dem Verfahren der deutschen Patentschrift 1082 007 oder der deutschen Auslegeschrift 1221 764 gewonnen werden. Die Ketale werden nach an sich bekannten Methoden aus den entsprechenden Ketonen, z. B. durch Umsetzung mit Orthoameisensäureestern, hergestellt.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren neuen Herzglykosidderivate zeigen im Gegensatz zu den Ausgangsverbindungen, die nur bei intravenöser Applikation eine dem Strophanthin vergleichbare Wirkung zeigen, überraschenderweise eine hohe enterale Resorptionsquote, so daß sie oral zur Therapie der Herzinsuffizienz eingesetzt werden können. Die pharmakologische Prüfung der neuen Verbindungen erfolgte in bekannter Weise an Katzen durch Bestimmung der tödlichen Dosis bei intravenöser Infusion.

Die enteralen Resorptionsquoten wurden aus dem Verhältnis der Letaldosen bei intraduodenaler Infusion zu den Letaldosen bei intravenöser Infusion errechnet bzw. durch intravenöse Auftitration nach intraduodenaler Vorgabe bestimmt.

Tabelle I zeigt an einigen Beispielen die hohe Wirksamkeit und hohe Resorptionsquote der neuen Verbindungen.

Tabelle I

Carbonylkomponente des Glykosidderivats	i V. Wirkdosis DL100 (mg/kg)	Resorptions quote %
Äthylbenzylketon- helveticosid Benzylaceton helveticosid Acetophenon- helveticosid Acetophenon- helveticosol 4-Methylacetophenon- helveticosid 4-Methylacetophenon- helveticosol Butyrophenon-helveticosid k-Strophanthin-/? Helveticosid	0,77 0,47 1,28 ■ 0,77 0,61 Or87 1,8 - 0,128 0,09	86 73 78 46 67 62 60 7 0

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbaren Verbindungen können für die orale Darreichungsform z.B. als Tabletten, Pillen, Kapseln oder Dragees verwendet werden. Die oralen Präparate können auch mit einem magensaftbeständigen überzug versehen sein.

Injektionspräparate, die ein erfindungsgemäß herstellbares Herzglykosidderivat enthalten, werden ebenfalls in üblicher Weise hergestellt. Die Substanzen werden mit Hilfe von biologisch verträglichen Lösungsvermittlern in eine wäßrige Lösung gebracht und durch basische Stoffe auf einen neutralen bis schwach alkalisehen pH-Wert eingestellt. Die Lösungen werden in Ampullen abgefüllt und in bekannter Weise durch Erhitzen sterilisiert.

Die F i g. 1 gibt die dünnschichtchromatographischen Analysen der gemäß Beispiel 1 hergestellten Produkte und weiterer Produkte wieder. Die Untersuchungen wurden auf Kieselgelplatten durchgeführt. Als Fließmittel diente ein Gemisch von Petroläther und Äthylacetat (30:70). Die Chromatogramme wurden mit Vanillin-Phosphorsäure-Reagenz bei 12O⁰C im Trockenschrank entwickelt. Einige Chromatogramme zeigen geringfügige Verunreinigungen, z.B. Helveticosid und Strophanthidin, auf deren Beseitigung jedoch verzichtet wurde, da ihr geringer Anteil ohne Einfluß auf die medizinische Verwendung ist.

In F i g. 2 sind beispielhaft einige IR-Absorptionsspektren der neuen Herzglykosidderivate in Kaliumbromid wiedergegeben.

Die Beispiele erläutern das erfindungsgemäße Verfahren. Die optischen Dreh werte wurden an Lösungen von 1 g Verbindung in 100 ml Chloroform bestimmt.

Beispiel 1
a) Acetophenon-helveticosid

1,5 g Helveticosid werden in 20 ml Acetophenondiäthylketal gelöst und mit 1,5 g eines Kationenaustauschers in der H⁺-Form (beispielsweise dem unter dem Handelsnamen Lewatit S 100 bekannten Ionenaustauscher) versetzt. Unter Rühren erwärmt man auf 55° C und verfolgt den Reaktionsablauf dünnschichtchromatographisch (Kieselgel, 10% Methanol in Chloroform als Laufmittel). Nach etwa 4 Stunden Reaktionszeit ist kein Helveticosid mehr nachweisbar. Man saugt den Ionenaustauscher ab und destilliert aus dem Filtrat im Wasserstrahlvakuum im Rotationsverdampfer das Lösungsmittel ab. Der Rückstand wird mit Petroläther digeriert. Ausbeute 950 mg Acetophenon-helveticosid.
Reinigung: Auf eine Chromatographiesäule (80 g Kieselgel, Durchmesser 24 mm) gibt man die Lösung von Acetophenon-helveticosid in wenig Chloroform und eluiert dann mit Chloroform.

Die Fraktionen mit reinem Acetophenon-helveticosid werden gesammelt und eingedampft. Der Rückstand wird mit wenig Chloroform gelöst und dann mit Petroläther ausgefällt. Ausbeute 95% der Theorie.

Statt das relativ hochsiedende Acetophenondiäthyl-

acetal wie oben beschrieben abzudestillieren, kann man auch mit Vorteil nach Entfernen des lonenaustauschers den Reaktionsansatz im Volumenverhältnis 1:3 mit Petroläther verdünnen und ohne Rücksicht auf eventuell ausgefälltes Material auf eine

. Kieselgelsäule (80 g Kieselgel, Durchmesser 24 mm) mit Petroläther geben. Dann wird so lange mit Petroläther eluiert, bis kein Ketal mehr abläuft. Anschließend eluiert man mit Chloroform und erhält das reine Acetophenon-helveticosid vom F. 125 bis 134°C (Zersetzung); [ag>] +11°.

b) Acetophenon-helveticosol

1,5 g Acetophenon-helveticosid werden in 20 ml 80%igem wäßrigem Dioxan gelöst und tropfenweise innerhalb 1 Stunde mit einer Lösung von 0,35 g Natriumborhydrid in 20 ml 75%igem Dioxan versetzt.

Das Reaktionsgemisch wird 1 Stunde gerührt, danach läßt sich kein Acetophenon-Helveticosid mehr nachweisen. Die Lösung wird mit verdünnter Schwefel- "° säure auf pH 7 eingestellt, und Dioxan wird unter vermindertem Druck im Rotationsverdampfer abgedampft. Die wäßrige Phase wird mehrmals mit Chloroform extrahiert.

Die vereinigten Chloroformextrakte werden mit is wasserfreiem Natriumsulfat getrocknet und eingedampft. Der Rückstand wird chromatographisch an Kieselgel gereinigt. Als Lösungsmittel wird Chloroform verwendet. Ausbeute 750 mg Acetophenonhelveticosol vom F. 154 bis 164⁰C; [«?] ±0°.

Im IR-Spektrum ist die Aldehydgruppe nicht mehr nachweisbar. Neben der verstärkten Hydroxylbande im SSOO-cm^-Bereich bleiben die Lacton-Carbonylbande und die Doppelbindungsbande erhalten.

In gleicher Weise wie im Beispiel 1 a) beschrieben wurden die in der Tabelle II aufgeführten Helveticosidderivate durch Umsetzung von Helveticosid mit den entsprechenden Ketalen in Ausbeuten zwischen 40 und 80% der Theorie, bezogen auf eingesetztes Helveticosid, hergestellt.

Durch Reduktion der erhaltenen Helveticosidderivate mit Natriumborhydrid gemäß Beispiel J b) werden die entsprechenden Helveticosolderivate erhalten.

Tabelle II

Beispiel	Helveticosid- bzw. Hclvcticosolderivat	F., 0C	126	+ 7°
2	Propionphenon- helveticosid	124 bis	112	+ 16°
3 a)	Äthylbenzylketon- helveticosid	105 bis	142	+ 5°
3 b)	Äthylbenzylketon- helveticosol	133 bis	114	+ 24°
4 a)	Benzylaceton- helveticosid	105 bis	144	+ 11°
4b)	Benzylaceton- helveticosol	136 bis	129	+ 7°
5	Butyrophenon- helveticosid	120 bis	141	+ 9°
6 a)	4-Mcthylaceto- phenon- helveticosid	131 bis	183	-6°
6 b)	4-Methylaceto- phenon- helveticosol	173 bis

Claims (3)

1. Patentansprüche:
   1. Verfahren zur Herstellung von Herzglykosidderivaten der allgemeinen Formel I

   in der R die Formyl- (CHO) oder Methylol- (CH₂OH) Gruppe, R₁ einen gesättigten, unverzweigten oder verzweigten Alkylrest mit 1 bis 5 Kohlenstoffatomen und R₂ einen Phenylalkylrest mit bis zu 2 Kohlenstoffatomen im Alkylrest, oder einen Phenylrest, der gegebenenfalls durch bis zu drei Methyl- oder bis zu zwei Methoxygruppen substituiert ist, bedeutet, dadurch gekennzeichnet, daß man Helveticosid der Formel II

   H CH,

   (II)

   109 543/386

   mit einem Überschuß eines Ketals der allgemeinen Formel 111

   R₁ OR₃

   (III)

   OR,

   in der R₁ und R₂ die obige Bedeutung haben und R₃ einen niederen Alkylrest bedeutet, in Gegenwart eines sauer reagierenden Kondensationsmittels sowie gegebenenfalls in Gegenwart eines inerten Lösungsmittels bei Temperaturen von 15 bis

   10

   90⁰C umsetzt und gegebenenfalls das erhaltene cyclische Ketal der allgemeinen Formel I, in der R die Formylgruppe ist, in an sich bekannter Weise zum entsprechenden Helveticosolderivat (R = CH₂OH) reduziert.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als sauer reagierendes Kondensationsmittcl einen Kationenaustauscher in der Säureform (H⁺-Form) verwendet.
3. 3. Arzneimittel, enthaltend ein gemäß Anspruch 1 und 2 hergestelltes Herzglykosidderivat neben üblichen, pharmakologisch verträglichen Träcerstoffen und Hilfsstoffen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen