HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein neues
Hydroxyalkylcystein-Derivat und ein Expectoranz, das das
Hydroxyalkylcystein-Derivat als aktiven Bestandteil umfaßt.
Beschreibung des Hintergrundes
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Bis heute sind S-(2-Hydroxyethyl)-L-cystein [Journal of
Pharmaceutical Sciences, 50, 312 (1961)] und S-(3-
Hydroxypropyl)-L-cystein [Biochem. J., 100, 362 (1966)] als
Hydroxyakylcystein-Derivate bekannt. Jedoch ist alles, was
bezüglich ihrer pharmakologischen Wirkungen berichtet worden
ist, daß S-(2-Hydroxyethyl)-L-cystein anti-seborrhoische
Wirkung aufweist (DE-OS 22 19 726) und daß S-(3-Hydroxypropyl)-
L-cystein gegen Anticholesterinämie und Arteriosklerose wirksam
ist (US-Patent Nr. 3,892,852).
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Andererseits werden Cystein-Derivate, wie beispielsweise
Carbocystein, N-Acetylcystein, Cysteinethylesterhydrochlorid
und dergleichen als Expectoranzien verwendet.
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Die oben beschriebenen Cystein-Derivate sind, wenn sie in
Expectoranzien verwendet werden, nicht vollständig
zufriedenstellend, insbesondere weisen sowohl N-Acetylcystein
als auch das -ethylesterhydrochlorid die Probleme starker
Toxizität und chemischer Instabilität auf.
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Deshalb ist die Entwicklung eines Expectoranz, das Stabilität,
geringe Nebenwirkungen und Toxizität sowie eine ausgezeichnete
Expectoranz-Wirkung besitzt, erwünscht.
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In Anbetracht dieser Umstände synthetisierten die Erfinder der
vorliegenden Erfindung eine Anzahl von Verbindungen und
überprüften ihre pharmakologischen Wirkungen. Als Ergebnis
dieser Untersuchungen wurde gefunden, daß das
Hydroxyalkylcystein-Derivat, das durch die folgende Formel (I)
dargestellt wird, die obigen Bedingungen erfüllte und eine
ausgezeichnete Expectoranz-Wirkung aufwies.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Demgemäß ist ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein
Hydroxyalkylcystein-Derivat bereitzustellen, das durch die
folgende Formel (I)
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dargestellt wird, in der n eine ganze Zahl von 5 bis 24
darstellt.
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Ein anderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist es, ein
Expectoranz bereitzustellen, das ein durch die Formel (I)
dargestelltes Hydroxyalkylcystein-Derivat als aktiven
Bestandteil umfaßt.
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Andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden
anschließend aus der folgenden Beschreibung leichter
offenkundig.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
UND BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In der Formel (I) oben ist n eine ganze Zahl zwischen 5 und 24,
vorzugsweise zwischen 5 und 10 und am bevorzugtesten zwischen
5 und 7.
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Die Verbindung (I) der vorliegenden Erfindung wird durch die
Reaktion hergestellt, an der ein substituierter Alkylalkohol
(II) und Cystein (III) gemäß der folgenden Reaktionsformel
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beteiligt sind, in welcher X ein Halogenatom, eine Tosyloxy-
Gruppe oder eine Methansulfonyloxy-Gruppe darstellt und n eine
oben definierte ganze Zahl ist.
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Dieses Verfahren wird durchgeführt, indem man 1 Mol einer
Verbindung (III) pro 1-1,2 Mol einer Verbindung (II) über 4-24
Stunden in einem geeigneten Lösungsmittel bei einem pH von
ungefähr 9 unter Verwendung eines Alkali bei Raumtemperatur
oder, falls erforderlich, unter Erwärmung umsetzt.
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Natriumbicarbonat, Kaliumcarbonat, Natriumcarbonat,
Kaliumhydroxid oder Natriumhydroxid können als Alkali verwendet
werden. Wasser, ein Wasser-Methanol-Lösungsmittel oder ein
Wasser-Ethanol-Lösungsmittel sind als Lösungsmittel
wünschenswert.
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Nachdem die Reaktion beendet ist, wird die Reaktionsmischung
mit einem organischen Lösungsmittel (Ether, Ethylacetat,
Chloroform, Methylenchlorid oder dergleichen) gewaschen, und
der pH der wäßrigen Schicht wird unter Verwendung von Salzsäure
oder dergleichen auf zwischen 4 und 5 eingestellt. Falls
Kristalle ausfallen, werden sie durch Filtration gesammelt und
durch Umkristallisation oder dergleichen gereinigt. In dem
Fall, in dem die Kristalle nicht ausfallen, wird die wäßrige
Schicht unter reduziertem Druck konzentriert, und der Rückstand
wird unter Verwendung von absolutem Methanol oder dergleichen
extrahiert. Nach Konzentrieren des Extrakts wird Ether
dazugegeben, um Kristalle auszufällen, welche dann durch
Umkristallisation oder dergleichen gereinigt werden. Alternativ
werden aus dem Rückstand Kristalle mit Aceton erzeugt und dann
durch Ionenaustausch-Säulenchromatographie oder durch
Umkristallisieren gereinigt. Die Verbindung (I) der
vorliegenden Erfindung wird unter Verwendung dieser Verfahren
erhalten.
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Anschließend werden experimentelle Beispiele gegeben, um die
Expectoranz-Wirkung der Verbindung (I) der vorliegenden
Erfindung zu erläutern. Diese Beispiele werden zur Erläuterung
der Erfindung gegeben und sollen dieselbe nicht beschränken.
EXPERIMENTELLE BEISPIELE
Testverfahren:
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Die Expectoranz-Wirkung wurde basierend auf dem Verfahren von
Sakuno [Manchurian Medical Journal, 33, 779 (1940)] untersucht.
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Die Testverbindung wurde in einer wäßrigen Lösung von 0,5%
Natriumcarboxymethylcellulose (NaCMC) suspendiert oder gelöst.
Die Lösung wurde oral mit 500 mg/kg an Kaninchen verabreicht.
Zur gleichen Zeit wurde 1 mg/kg einer 0,6%-igen
Phenolsulfonphthalein(PSP)-Injektionslösung in die Ohrvene der
Kaninchen verabreicht. Dreißig Minuten später wurde die
Halsschlagader durchtrennt, und die Kaninchen wurden durch
Ausbluten geopfert. Eine Kanüle wurde in die Trachea
eingeführt, und eine erwärmte (38ºC) wäßrige Lösung von 5%-igem
Natriumbicarbonat (12,5 ml/kg) wurde durch die Kanüle
infundiert. Nach Belassen über 10 Minuten wurde die infundierte
Lösung langsam herausgezogen und dann wieder infundiert. Dieses
Verfahren wurde insgesamt dreimal wiederholt. Die gesammelte
Endlösung wurde bei 10000 U/min 30 Minuten bei 4ºC
zentrifugiert. Nach Einstellen des pH des so erhaltenen
Überstands auf 8,0 mit 1 N Salzsäure wurde die Absorbanz unter
Verwendung eines Spektrophotometers bei einer Wellenlänge von
557 nm gemessen, um die Menge an PSP zu bestimmen. Die Menge
an PSP wurde in der Kontrollgruppe auf die gleiche Weise wie
oben beschrieben gemessen, nachdem man oral 10 ml/kg einer
wäßrigen Lösung von 0,5% NaCMC verabreicht hatte. Die
Expectoranz-Wirkung der Testverbindung wurde durch die
Zuwachsrate der Menge an PSP, die in die Atemwege ausströmte,
beurteilt.
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Die Zuwachsrate der PSP-Menge wurde gemäß der folgenden Formel
berechnet:
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Zuwachsrate der PSP-Menge (%) = (S-C)/C x 100
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worin S die Menge an PSP in der Testverbindungsgruppe ist und
C die Menge an PSP in der Gruppe, der 0,5%-iges NaCMC gegeben
worden war (Kontrollgruppe), ist.
Testergebnisse:
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Die Ergebnisse werden in Tabelle 1 dargestellt.
Tabelle 1
Testverbindung
PSP-Konzentration ug/ml
Zuwachsrate von PSP (%)
Verbindung
Carbocystein
Kontrolle
Verbindung 1: S-(5-Hydroxypentyl)-L-cystein
Verbindung 2: S-(6-Hydroxyhexyl)-L-cysteinWie
aus Tabelle 1 gesehen werden kann, zeigten die Kaninchen,
denen die Verbindung (I) gegeben worden war, im Vergleich zur
Kontrollgruppe einen signifikanten Zuwachs der Menge an PSP in
den Luftwegen, was demgemäß belegt, daß die Verbindungen dieser
Erfindung eine ausgezeichnete Expectoranz-Wirkung besitzen.
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Zusätzlich war die Toxizität der Verbindungen der Formel (I)
äußerst gering. Insbesondere waren die Werte für akute
Toxizität (LD&sub5;&sub0;) der Verbindung (I), in der n = 5 in Formel
(I), größer als 10 g/kg, als sie oral an Mäuse oder Ratten
verabreicht wurde.
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Wenn die Verbindung (I) als Expectoranz verwendet wird, ist die
Dosis verschieden, abhängig von dem Verabreichungsweg oder den
Symptomen. Jedoch ist im Fall oraler Verabreichung bei normalen
Erwachsenen eine tägliche Verabreichung von 0,1-5 g einmal oder
über mehrere Dosen wünschenswert, während bei der nicht-oralen
Verabreichung die tägliche Dosis im Bereich von 0,02-1 g,
ebenso entweder als Einzeldosis oder über mehrere Dosen
gegeben, liegt.
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Das vorliegende Expectoranz kann entweder durch orale oder
durch nicht-orale Verabreichung in jedem Typ von Präparaten
gegeben werden. Bei der oralen Verabreichung können Formen wie
Tabletten, Kapseln, Pulver, Granula, Pastillen oder
Flüssigkeiten und dergleichen verwendet werden. Bei
nichtoralen Präparaten werden subkutane Injektionen, intramuskuläre
oder intravenöse Injektionen, gemischte Transfusions- oder
Infusionspräparate, Suppositorien und dergleichen verwendet.
Sie können durch allgemein bekannte Verfahren hergestellt
werden. Mit anderen Worten können Tabletten, Kapseln, Pulver,
Granula oder Pastillen durch Formulieren geeigneter
Kombinationen der Verbindung (I) und von Hilfsstoffen, wie
beispielsweise Stärke, Mannit, Laktose oder dergleichen,
Bindemitteln, wie beispielsweise Natriumcarboxymethylcellulose,
Hydroxypropylcellulose oder dergleichen, Auflösungsmitteln, wie
beispielsweise kristalliner Cellulose,
Calciumcarboxymethylcellulose oder dergleichen, Gleitmitteln,
wie beispielsweise Talkum, Magnesiumstearat oder dergleichen,
und fluiditätssteigernden Mitteln, wie beispielsweise leichter
wasserfreier Kieselsäure oder dergleichen, hergestellt werden.
Zusätzlich können wäßrige flüssige Präparate und
Injektionspräparate durch Verwendung der wasserlöslichen
Eigenschaft der Verbindung (I) hergestellt werden.
Suppositorien können durch Dispergieren der Verbindung (I) in
einem gewöhnlich verwendeten Basismaterial, wie beispielsweise
Kakaobutter, synthetischen Fetten und Ölen oder dergleichen,
und Verfestigen der Mischung unter Verwendung von herkömmlichen
Verfahren hergestellt werden.
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Andere Merkmale der Erfindung werden im Verlauf der folgenden
Beschreibung der beispielhaften Ausführungsformen klar, welche
zur Erläuterung der Erfindung gegeben werden und diese nicht
beschränken sollen.
BEISPIELE
[Beispiel 1]
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Eine kleine Menge Wasser wurde zu 10,0 g (8,26 x 10&supmin;² Mol) L-
Cystein gegeben, um eine Suspension herzustellen, und der pH
wurde durch Zugabe einer wäßrigen Lösung von 2 N
Natriumhydroxid auf 9 eingestellt. Zu dieser Lösung wurden 11,1
g (9,1 x 10&supmin;² Mol) 5-Chlor-1-pentanol gegeben, gefolgt von
4stündigem Rühren bei 60-70ºC. Nach Beendigung der Reaktion
wurde dreimal eine Extraktion mit Ether durchgeführt, der pH
der wäßrigen Schicht wurde mit 10%-iger Salzsäure auf 4
eingestellt, und das Lösungsmittel wurde unter reduziertem
Druck verdampft. Der Rückstand wurde wiederholt mit Aceton
gewaschen und dann pulverisiert. Das resultierende Pulver wurde
einer Ionenaustauschchromatographie (DOWEX-50W) unterzogen, und
die Fraktion, die mit einem 2 N Ammoniakwasser eluierte, wurde
gesammelt und unter reduziertem Druck konzentriert. Der
Rückstand wurde aus einer Wasser/Ethanol-Mischung
umkristallisiert, und 12,7 g (Ausbeute: 74%) farblose Kristalle
von S-(5-Hydroxypentyl)-L-cystein (Verbindung Nr. 1) wurden
erhalten.
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Fp. 204-207ºC (Zersetzung)
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¹H-NMR (D&sub2;O + DCl) δ ppm:
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1,20-1,84 (6H, m), 2,48-2,76 (2H, m),
3,04-3,24 (2H, m), 3,48-3,72 (2H, m)
4,34 (1H, m)
[Beispiel 2]
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10,0 g (8,26 x 10&supmin;² Mol) L-Cystein wurden in einer kleinen
Menge Wasser suspendiert, und der pH der Lösung wurde mit einer
wäßrigen Lösung von 2 N Natriumhydroxid auf 9 eingestellt. 13,1
g (9,1 x 10&supmin;² Mol) 6-Chlor-1-hexanol wurden dann dazugegeben,
und die Lösung wurde 6 Stunden bei 60-70ºC gerührt. Nach
Beendigung der Reaktion wurde dreimal eine Etherextraktion
durchgeführt. Der pH der wäßrigen Schicht wurde mit 10%-iger
Salzsäure auf 4,45 eingestellt, und die Lösung wurde über Nacht
stehengelassen. Die Kristalle, die ausgefallen waren, wurden
filtriert, gespült und aus Wasser umkristallisiert. Das
resultierende Material betrug 11,3 g (Ausbeute: 62%) farblose
schuppenförmige Kristalle von S-(6-Hydroxyhexyl)-L-cystein,
Verbindung Nr. 2 der vorliegenden Erfindung.
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Fp. 207-209ºC (Zersetzung)
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¹H-NMR (D&sub2;O + DCl) δ ppm:
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1,00-1,80 (8H, m), 2,40-2,76 (2H, m),
3,04-3,18 (2H, m), 3,40-3,72 (2H, m),
4,20-4,44 (1H, m)
[Beispiel 3]
13,2 g (Ausbeute: 64%) farblose Kristalle von S-(8-
Hydroxyoctyl)-L-cystein (Verbindung Nr. 3) wurden durch
Umsetzen von 10,0 g (8,26 x 10&supmin;² Mol) L-Cystein und 15,42 g
(9,1 x 10 Mol) 8-Chlor-1-octanol auf die gleiche Weise wie in
Beispiel 2 beschrieben erhalten.
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Fp. 206-208ºC (Zersetzung)
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¹H-NMR (D&sub2;O + DCl) δ ppin:
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0,80-1,80 (12H, m), 2,44-2,76 (2H, m),
3,04-3,28 (2H, m), 3,44-3,72 (2H, m),
4,20-4,48 (1H, m)
[Beispiel 4]
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2,0 g (1,65 x 10&supmin;² Mol) L-Cystein wurden in einer kleinen Menge
Wasser suspendiert, und der pH der Suspension wurde mit einer
wäßrigen Lösung von 2 N Natriumhydroxid auf 9 eingestellt. 18
ml Ethanol und 4,7 g (1,82 x 10&supmin;² Mol) 5-Tosyloxy-1-pentanol
wurden dann dazugegeben, und die resultierende Mischung wurde
die ganze Nacht bei Raumtemperatur gerührt.
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Nach Beendigung der Reaktion wurde der pH mit 10%-iger
Salzsäure auf 4 eingestellt, und das Lösungsmittel wurde unter
reduziertem Druck verdampft. Der Rückstand wurde nach
wiederholtem Waschen mit Aceton-Chloroform pulverisiert. Das
resultierende Pulver wurde einer Ionenaustauschchromatographie
(Dowex-50W) unterzogen und mit 2 N Ammoniakwasser eluiert. Die
Fraktion, die eluierte, wurde gesammelt und unter reduziertem
Druck konzentriert. Der Materialrückstand wurde aus Wasser-
Ethanol umkristallisiert, so daß man 2,46 g (Ausbeute: 72%)
farblose Kristalle von S-(5-Hydroxypentyl)-L-cystein
(Verbindung Nr. 1) erhielt.
[Beispiel 5]
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Die Verbindungen der vorliegenden Erfindung wurden aus dem in
Tabelle II gezeigten Ausgangsmaterial, den Verbindungen (II),
auf die gleiche Weise wie in den Beispielen 1-4 hergestellt.
Tabelle 2
Ausgangsmaterial Verbindung (I)
Verbindungen dieser Erfindung Verbindung (II)
7-Chlor-1-heptanol
9-Chlor-1-nonanol
10-Brom-1-decanol
11-Brom-1-undecanol
12-Brom-1-dodecanol
13-Brom-1-tridecanol
14-Chlor-1-tetradecancl
15-Chlor-1-pentadecanol
16-Chlor-1-hexadecanal
17-Chlor-1-heptadecanol
18-Brom-1-octadecanal
19-Chlor-1-nonadecanol
20-Chlor-1-eicosanol
S-(7-Hydroxyheptyl)-L-cystein
S-(9-Hydroxynonanyl)-L-cystein
S-(10-Hydroxydecanyl)-L-cystein
S-(11-Hydroxyundecanyl)-L-cystein
S-(12-Hydroxydodecanyl)-L-cystein
S-(13-Hydroxytridecanyl)-L-cystein
S-(14-Hydroxytetradecanyl)-L-cystein
S-(15-Hydroxypentadecanyl)-L-cystein
S-(16-Hydroxyhexadecanyl)-L-cystein
S-(17-Hydroxyheptadecanyl)-L-cystein
S-(18-Hydroxyoctadecanyl)-L-cystein
S-(20-Hydroxyeicosanyl)-L-cystein
FORMULIERUNGSBEISPIELE
[Beispiel 6] (Tabletten)
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Tabletten wurden unter Verwendung bekannter Verfahren und der
folgenden Bestandteile hergestellt. Diese Tabletten können als
filmbeschichtete oder zuckerbeschichtete Tabletten hergestellt
werden.
Verbindung Nr. 1
Kristalline Cellulose
Laktose
Hydroxypropylcellulose
Magnesiumstearat
Insgesamt
Tablette
[Beispiel 7] (Kapseln)
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Granula wurden unter Verwendung bekannter Verfahren und der
folgenden Bestandteile hergestellt und dann in Nr. 1-Kapseln
gefüllt.
Verbindung Nr. 2
Kristalline Cellulose
Leichte wasserfreie Kieselsäure
Talcum
Insgesamt
Kapsel
[Beispiel 8] (Granula)
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Granula wurden gemäß bekannten Verfahren unter Verwendung der
folgenden Bestandteile hergestellt.
Verbindung Nr. 3
Laktose
Stärke
Polyvinylpyrrolidon
Insgesamt
[Beispiel 9] (Pastillen)
-
Pastillen wurden gemäß bekannten Verfahren unter Verwendung der
folgenden Bestandteile hergestellt.
Verbindung Nr. 1
Magnesiumstearat
Polyvinylpyrrolidon
Saccharose
Insgesamt
Pastille
[Beispiel 10] (Pulver)
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Pulver wurde gemäß bekannten Verfahren unter Verwendung der
folgenden Bestandteile hergestellt.
Verbindung Nr. 2
Leichte wasserfreie Kieselsäure
Laktose
Stärke
Insgesamt
[Beispiel 11] (Sirup)
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Ein Sirup wurde gemäß bekannten Verfahren unter Verwendung der
folgenden Bestandteile hergestellt.
Verbindung Nr. 3
Ethylparaoxybenzoat
Saccharose
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Der Sirup wurde durch Zugabe von gereinigtem Wasser auf ein
Volumen von 10 ml hergestellt.
[Beispiel 12] (Suppositorien)
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Suppositorien wurden gemäß bekannten Verfahren durch Formen und
Verfestigen, nachdem die folgenden Bestandteile geschmolzen und
gerührt worden waren, hergestellt.
Verbindung Nr.
1
Kakaobutter
Insgesamt
Suppositorium