DK173973B1 - Geminale heterocycliske diphosphonsyrer og farmaceutisk acceptable salte heraf samt farmaceutiske sammensætning omfattende samme - Google Patents

Description

i DK 173973 B1

Den foreliggende opfindelse angår hidtil ukendte geminale heterocykliske diphosphonsyrer og farmaceutisk acceptable salte heraf.

5 Disse forbindelser er nyttige ved behandling eller til forhindring af sygdomme, der er karakteristiske ved anormal calcium- og phosphatmetabolisme, navnlig sådanne, som er karakteristiske ved anormal knoglemetabolisme.

10 Opfindelsen angår yderligere farmaceutiske sammensætninger, der indeholder de nye forbindelser ifølge opfindelsen.

Der findes et antal patologiske tilstande, som kan 15 hjemsøge varmblodede dyr, og som involverer anormal calcium- og phosphatmetabolisme. Disse tilstande kan opdeles i to brede kategorier.

1. Tilstande, der er karakteriseret ved anormal 20 mobilisering af calcium- og phosphat, og som almindeligvis fører til et specifikt bentab eller høje calcium- og phosphatniveauer i legemsvæsker. Disse tilstande omtales nogle gange heri som patologiske hårdtvævsdemineraliseringer.

25 2. Tilstande, som forårsager eller er et resultat af anormal aflejring af calcium og phosphat i legemet. Disse tilstande omtales nogle gange heri som patologiske calcifikationer.

30

Den første kategori omfatter osteoporosis, der er en tilstand, ved hvilken der går uforholdsmæssigt meget hårdt benvæv tabt i forhold til udviklingen af nyt hårdt væv. Marv- og benhuler bliver større, den fibrøse binding 35 aftager, og kompaktben bliver skørt. Osteoporosis kan underinddeles i menopause-, senil og medikamentinduceret 2 DK 173973 B1 (f.eks. adrenocorticoidinduceret, der kan indtræde ved steroidterapi) og sygdomsinduceret tilstand (f.eks. arthritis og tumorinduceret), etc., men manifestationerne er i alt væsentligt de samme. En anden tilstand af første 5 kategori er Pagets sygdom (osteitis deformans), Ved denne sygdom indtræder der opløsning af normalt ben, som derpå erstattes tilfældigt af blødt, dårligt mineraliseret væv, således at benet deformeres af vasgtbelastningstryk, navnlig i tibia og femur. Hyperparathyreosis, 10 hypercalcemia ved malignitet og osteolytiske benmetastaser er tilstande, som også hører ind under første kategori.

Den anden kategori, der omfatter tilstande, som 15 manifesterer sig ved anormal calcium- og phosphataflejringer, indbefatter myositis ossificans progressiva, calcinosis universalis samt sådanne lidelser som arthritis, neuritis, bursitis, tendonitis og andre inflammatoriske tilstande, som prædisponerer involverede 20 væv for aflejring af calciumphosphater.

Polyphosphonsyre og deres farmaceutisk acceptable salte er blevet foreslået til anvendelse ved behandling af og profylakse for disse tilstande. Navnlig har 25 diphosphonater, såsom ethan-1-hydroxy-1,1-diphosphonsyre (EHDP), propan-3-amino-l-hydroxy-l,1-diphosphonsyre (APD) og dichlormethandiphosphonsyre (C12MDP), været genstand for betydelige forskningsanstrengelser inden for dette område. Pagets sygdom og heterotop ossifikation behandles 30 undertiden med held med EHDP. Diphosphona terne har tendens til at forhindre resorptionen af benvæv, hvilket er gunstigt for patienter, der lider af for stort bentab.

EHDP, APD og mange andre hidtil kendte diphosphonater har imidlertid tilbøjelighed til at hæmme benmineralisering, 35 når de administreres i høje dosisomfang.

3 DK 173973 B1

Fremstilling af tetraethylester af xanthan-9,9-diphosphonsyre er beskrevet af Mustafa et al. i Ann., 698, 109 (1966). Syntese af diphosphonmethylenether af 1,2-dihydroxybenzen er beskrevet af Gross et al., 5 Liebigs Ann.Chem., 707, 35 (1967) . I ingen af disse referencer angives nogen specifik anvendelighed af de deri beskrevne forbindelser.

I beskrivelsen til US patent nr. 3.683.080 udstedt til 10 Francis beskrives sammensætninger, der omfatter polyphosphonater, navnlig diphosphonater, og deres anvendelse til inhibering af anormal aflejring og mobilisation af calciumphosphat i dyrevæv.

15 I beskrivelsen til US patent nr. 4.330.537 udstedt til Francis beskrives sammensætninger, der omfatter visse phosphonatforbindelser i kombination med vitamin D-lignende forbindelser til anvendelse til inhibering af mobilisation af calciumphosphat i dyrevæv. Blandt de deri 20 beskrevne phosphonatforbindelser er cykloalkylsub- stituerede hydroxymethyldiphosphonater og vicinale diphosphonater af fluorerede cykloalkaner.

I beskrivelsen til US patent nr. 3.988.433 udstedt til 25 Ploger et al. beskrives azacycloalkan-2,2-diphosphonsyre.

Forbindelserne angives at være anvendelige som sequestreringsmidler, som stabilisatorer for perforbindelser, til forsinkelse af gibshærdning, til forhindring af dannelsen af tandsten og plaque samt til 30 behandling af sygdomme, der er forbundet med anormal aflejring eller opløsning af vanskeligt opløselige calciumsalte i dyrelegemet.

Med nærværende opfindelse tilvejebringes der visse hidtil 35 ukendte geminale heterocykliske disphosphonsyrer, som hæmmer resorptionen af benvæv og samtidig har en nedsat 4 DK 173973 B1 tendens til inhibering af benmineralisering. Kompositioner, der indeholder sådanne diphosphonsyrer, kan anvendes til behandling af og profylakse for anormal calcium- og phosphatmetabolisme.

5

Forbindelserne ifølge opfindelsen er særegne ved, at de er udvalgt blandt: a) eventuelt substituerede dihydro-l-pyrindin-6.6- 10 diphsophonsyrer, og b) eventuelt substituerede dihydro-2-pyrindin-6.6- diphosphonsyrer, 15 hvor substituenterne er udvalgt blandt methyl, methylamino, amino, chlor, hydroxy og methoxy og farmaceutisk acceptable salte heraf.

De farmaceutiske sammensætninger ifølge opfindelsen 20 omfatter: a) fra 15 mg P til 600 mg P af en af de ovennævnte diphosphonsyre-forbindelser, og 25 b) en farmaceutisk bærer.

Med "farmaceutisk acceptable salte" som anvendt heri, menes de salte af diphosphonatforbindelserne, som har samme generelle farmakologiske egenskaber, som den 30 syreform, hvorfra de er afledt, og som er acceptable set ud fra et toksicitetssynspunkt. Farmaceutisk acceptable salte indbefatter alkalimetal- (natrium eller kalium), alkalisk jordartsmetal- (calcium og magnesium), ikke-toksisk tungmetal- (tin og indium) og ammonium- og 35 lavmolekylvægtige, substituerede ammonium- (mono-, di- og DK 173973 B1 □ 5 triethanolamin) salte. Foretrukne forbindelser er natrium-, kalium- og ammoniumsalte.

Selvom metaboliske benlidelser er blevet behandlet med 5 held med de ovenfor angivne, kendte diphosphonater EHDP, APD og CI2MDP, har EHDP og APD en tendens til at hæmme benmineralisering såvel som benresorption. Administration af disse forbindelser må derfor overvåges omhyggeligt for at opnå maximal benresorptionshæmning og samtidig undgå 10 hæmning af benmineralisering.

Det har vist sig, at in vitro har heterocykliske diphosphonater almindeligvis en stærkt nedsat tendens til benmineraliseringsinhibering i forhold til EHDP og APD.

15 Det har også vist sig, at visse heterocykliske diphosphonater in vivo hæmmer resorptionen af benvæv. I til hæmning af benresorption lige så effektive doser forventes forbindelserne ifølge nærværende opfindelse således at hæmme benmineraliseringen i et mindre omfang 20 end den for mange kendte diphosphonater. Forbindelserne ifølge nærværende opfindelse tillader derfor fleksibilitet ved behandling af patienter, der lider af anormal calcium- og phosphatmetabolisme. Forbindelserne ifølge opfindelsen er også anvendelige som 25 benscanningsmidler efter mærkning med 99m-Technetium.

Forbindelserne ifølge opfindelsen er endvidere anvendelige som sequestreringsmidler for polyvalente metalioner, navnlig di- og tri-valente metalioner, og kan 30 derfor anvendes til mange tekniske formål, såsom buildere i detergenter og rensemidler, såvel som til vandbehandling. De kan også anvendes som stabilisatorer for perforbindelser.

35 Specifikke eksempler på forbindelserne ifølge den foreliggende opfindelse omfatter: 6 DK 173973 B1 dihydro-l-pyrindin-6.6-diphosphonsyre, dihydro-2-pyrindin-6.6-diphsophonsyre 5 Krystalvækstinhiberingsforsøg

Heterocykliske diphosphonaters relative affinitet over for calcificeret væv påvises ved krystalvækstinhi-beringsprøven. Denne prøve blev udviklet for 10 polyphosphonater til bedømmelse af deres evne til at nedsætte calciumphosphataflej ring og har vist sig at være indikativ for disse forbindelsers affinitet for calcificeret væv, såsom ben. Prøven er beskrevet detaljeret af Nancollas et al. i Oral. Biol., 15, 731 15 (1970).

Ved denne prøve tilsættes der hydroxyapatitpodekrystaller til en calciumphosphatopløsning, som er overmættet med hensyn til induceret præcipitering af calciumphosphat men 20 metastabil med hensyn til spontan præcipitering. Podekrystallerne inducerer præcipitering og krystalvækst. Afprøvningskemikalier tilsættes til den metastabile Ca/P-opløsning inden podning. Virkningen af kemikalierne på dannelsen af hydroxyapatit, som induceres af 25 podekrystallerne, har vist sig at korrelere med in vivo virkninger af kemikalierne på calciummetabolisme.

Dannelse af calciumphosphatkrystaller resulterer i frigørelse · af hydrogenioner (dvs. pH-ændring).

30 Krystalvæksthastigheden overvåges ved observation af den tilsætning af base, der kræves til at holde et konstant pH. Lave koncentrationer (1 x 10“^ M) af polyphosphonater er i stand til at inhibere dannelsen af calciumphosphat i 20 minutter eller længere. Krystalvækstinhiberingen 35 afhænger af polyphosphonaternes evne til at adsorbere på

calciumphosphatkrystalkerner. J

7 DK 173973 B1

Ved prøven bestemmes den tid T, der hengår mellem tilsætning af podekrystal og begyndelsen af krystalvækst. Virkningen af tilstedeværelse af en diphosphonat-5 forbindelse beregnes som: ^lag = ^DP - Tkontrol

hvor TDP er tidsforløbet for eksperimentet med 1 x 10“6 M

10 af diphosphonatforbindelsen til stede i prøveopløsningen, Tkontrol er tidsforløbet for eksperimentet uden diphosphonat, og T^ag er tidsforsinkelsen, der fremkommer som følge af tilstedeværelsen af diphosphonatet i opløsningen. Til det foreliggende formål er tids-15 forsinkelsen blevet normaliseret (Tn, hvor Tn (EHDP) = 1,0) ved at dividere tidsforsinkelsen for hver forbindelse med den, der bestemmes for EHDP (Tn =

Tiag(prøvningsforbindelse)/Tiag (EHDP)). Tn-værdierne for de forskellige forbindelser er anført i tabel I.

20

Det har vist sig, at diphosphonat er, som ved denne afprøvning besidder lave T2ag~værdier i forhold til EHDP, har en forholdsvis ringe tendens til in vivo benmineraliseringsinhibering.

25

Tabel I

Mineraliseringsinhibering (krystalvækstinhiberingsafprøvning) 30 Diphosphonatforbindelse T^_ EHDP11 1,0 APD2' 0,9 C12MPD3) 0,1 35 Dihydro-l-pyrindin-6.6-diphsophonsyre* 0,3 8 DK 173973 B1 * = Forbindelser, der er anvendelige i farmaceutiske kompositioner ifølge opfindelsen.

^ Ethan-l-hydroxy-1,1-DP 5 2) 3-Aminopropan-l-hydroxy-1,1-DP

Dichlormethan-DP

Syntese af heterocykliske diphosphonatforbindelser 10 Syntesereaktionen udføres på følgende måde: I et første trin omdannes en methandiphosphonatester i opløsning til den tilsvarende carbanion under anvendelse af organisk-kemiske standardmetoder. I et andet trin 15 tilsættes der til denne reaktionsblanding en opløsning af en carbonhydridforbindelse, som er passende aktiveret til en dobbelt-nukleofil substitution.

Typisk vil en opløsning af methandiphosphonatester blive 20 sat til en kold suspension af kaliumhydrid i en inert organisk solvent, og opløsningen vil blive omrørt ved stuetemperatur i nogen tid. Det passende aktiverede carbonhydrid vil derefter blive tilsat som en opløsning til reaktionsblandingen, og hele blandingen vil blive op-25 varmet til ca. 80°C indtil fuldendelse. Efter at blandingen er blevet afkølet, filtreret og koncentreret, kromatograferes koncentratet på silicagel til opnåelse af den ønskede ester. Esteren hydrolyseres ved reflux i HC1, og den resulterende substans koncentreres under vakuum.

30 Remanensen opløses i H20 og behandles med aktivt kul.

Efter filtrering, koncentreres opløsningen, og produktet tørres til slut under vakuum. Syntese af salte af disse forbindelser opnås ved anvendelse af organisk-kemiske standardmetoder, som er velkendte for fagfolk inden for 35 området.

9 DK 173973 B1

Nedenstående er eksempler på syntese af specifikke heterocykliske diphosphonater ifølge opfindelsen.

Forbindelserne blev identificeret ved IH NMR under anvendelse af Me4Si eller natrium-(2,2-dimethyl-2- 5 silapentan-5-sulfonat) som interne standarder og ved 31P NMR under anvendelse af H3PO4 som en ekstern standard (positive værdier angiver en kemisk forskydning feltnedadrettet i forhold til referencen), ved kemisk ioniseringsmassespektrometri, ved smeltepunktsbestemmelse 10 og ved grundstofanalyse.

Eksempel I

Syntese af dihydro-l-pyrindin-6, 6-diphosphonsyre.

15

Til en isbadkølet opløsning af 35% kaliumhydrid i mineralolie (5,2 g, 0,045 mol), som blev omrørt under argon i 70 ml DMSO (tør), blev der sat en opløsning af tetraisopropylmethandiphosphonat (7,82 g, 0,023 mol) i 30 20 ml DMSO. Efter tilendebringelsen af den dråbevise tilsætning blev den resulterende opløsning omrørt ved stuetemperatur i 1 time. En opløsning af 2,3- bis(chlormethyl)pyridin (4,0 g, 0,023 mol) (råprodukt isoleret ifølge K.Tsuda et al., Chem.Pharm.Bull. 1, 25 (1953) 142) i 15 ml DMSO blev langsomt tilsat, og reaktionsblandingen blev derpå opvarmet ved 90°C i 1 time. Efter afkøling blev DMSO fjernet under vakuum. 2,1 g (21%) af det ønskede produkt blev renset ved hjælp af "lyn"-kromatografi under anvendelse af en 5-15% 30 ethanolgradient i methylenchlorid på silicagel. Den resulterende mørkebrune olie gav følgende spektralkarakteristika: 1H NMR (CDCI3) 8,34 (d, IH), 7,45 (d, IH), 7,02 (dd, IH),

35 4,77 <m, 4H) , 3,58 (dt, 4H) , 1,35 (d, 24H) ; 31P NMR

(CDCI3) 23,97 ppm (s).

10 DK 173973 B1

Esteren (1/92 g, 0,0043 mol) blev sat til 38 ml 6N HC1 og derpå opvarmet under tilbagesvaling og omrøring under en argonatmosfære i 18 timer. Det resulterende præcipitat 5 blev frafiltreret, skyllet med vand (2x5 ml) og tørret til opnåelse af 0,8 g (66,5%) af et hvidligt,

krystallinsk fast stof: smp. >300°C (dekomp.); NMR

(D20/NaOD) , 8,19 (d, IH, J = 3,4 Hz), 7,62 (d, IH, J=7,5

Hz), 7,13 (dd, IH, J=3,4 og 7,5 Hz), 3,46 (t, 4H, J=15,8 10 Hz); 31P NMR (D20/NaOD) 24,84 ppm (s).

Eksempel II

Syntese af dihydro-2-pyrindin-6,6-diphosphonsyre.

15

Under anvendelse af samme procedure som i eksempel I blev tetraisopropylmethandiphosphonat omdannet til tetraisopropyl(dihydro-2-pyrindin-6-6-diphosphonat) ved omsætning med 3,4-bis(chlormethyl)pyridin. Den 20 resulterende ester blev hydrolyseret som i eksempel I til opnåelse af dihydro-2-pyrindin-6,6-diphosphonsyren.

Med "person med risiko for" eller "person med behov for en sådan behandling" som anvendt heri menes et hvilket 25 som helst menneske eller lavere dyr, der er udsat for en betydelig risiko for anormal calcium- og phosphatmetabolisme uden behandling, samt et hvilket som helst menneske eller lavere dyr, der er diagnosticeret til at lide af anormal calcium- og phosphatmetabolisme.

30 Eksempler herpå er kvinder efter menopause, personer der er under en vis steroidbehandling, personer der indtager visse antikrampemidler, personer der er diagnosticeret som havende Pagets sygdom, hyperparathyreosis, hypercalcemia ved malignitet eller osteolytiske 35 benmetastaser, personer der er diagnosticeret til at lide af én eller flere af de forskellige former for 11 DK 173973 B1 osteoporosis, personer der tilhører en populationsgruppe, som er kendt for at have en væsentligt højere sandsynlighed for udvikling af osteoporosis end gennemsnittet, f.eks. kvinder efter menopause, mænd over 65 år og 5 personer, der behandles med medikamenter, som er kendt for at forårsage osteoporosis som bivirkning, personer, der er diagnosticeret til at lide af myositis ossificans progressiva eller calcinosis universalis, samt personer, der lider af arthritis, neuritis, bursitis, tendonitis og 10 andre inflammatoriske tilstande, som prædisponerer involverede væv til aflejring af calciumphosphat.

Med "menneske eller lavere dyr", der lider af eller er udsat for risiko for osteoporosis" som anvendt heri menes 15 et individ, der er diagnosticeret til at lide af én eller flere af de forskellige former af osteoporosis, eller et individ, der tilhører en gruppe, som er kendt for at have en væsentlig større sandsynlighed for udvikling af osteoporosis end gennemsnittet, f.eks. kvinder efter 20 menopause, mænd over 65 år og personer, der behandles med medikamenter, som er kendt for at fremkalde osteoporosis som bivirkning (såsom adrenocorticoider).

Med "uskadelig men effektiv mængde" som anvendt heri 25 menes inden for rammerne af sund lægelig vurdering en mængde af en forbindelse eller komposition, der er stor nok til signifikant og positivt at ændre den tilstand, der skal behandles, men som er lille nok til at alvorlige bivirkninger undgås (ved et rimeligt forhold mellem nytte 30 og risiko). Den uskadelige, men effektive mængde cycliske diphosphonater ifølge den foreliggende opfindelse vil variere med den særlige tilstand, der behandles, den behandlede patients alder og fysiske tilstand, tilstandens alvorlighed, behandlingens varighed, naturen 35 af samtidig behandling og det specifikt benyttede 1 diphosphonat. Enkeltdoser kan dog variere fra ca. 0,1 rag 12 DK 173973 B1 P til ca. 3500 mg P eller fra ca. 0,01 til ca. 500 mg P/kg legemsvægt. Foretrukne enkeltdoser er på fra ca. 5 mg P til ca. 600 mg P eller fra ca. 0,5 til ca. 50 mg P/kg legemsvægt. Der kan administreres op til ca. 4 5 enkeltdoser per dag. Daglige doser på mere end ca. 2000 mg P/kg er ikke påkrævet til frembringelse af den ønskede virkning og kan frembringe uønskede bivirkninger. De højere doser inden for dette område er naturligvis påkrævet, når der er tale om oral administration i 10 forbindelse med begrænset absorption.

Med "farmaceutisk bærer" som anvendt heri menes én eller flere kompatible, faste eller flydende fyldstoffer, fortyndingsmidler eller indkapslingssubstanser. Med 15 "kompatible" som anvendt heri menes, at komponenterne i kompositionen kan blandes uden at påvirke hinanden på en måde, som væsentligt vil nedsætte den farmaceutiske nyttevirkning af den totale komposition under sædvanlige anvendelsesforhold.

20

Nogle eksempler på stoffer, som kan tjene som farmaceutiske bærerere, er sukkerstoffer, såsom laktose, glucose og sucrose; stivelser, såsom majsstivelse og kartoffelstivelse, cellulose og dets derivater, såsom 25 natriumcarboxymethylcellulose, methylcellulose, ethylcellulose, celluloseacetat; pulvertragacanth; malt; gelatine, talk; stearinsyre; magnesiumstearat; calciumsulfat; vegetabilske olier, såsom jordnøddeolie, bomuldsfrøolie, sesamolie, olivenolie, majsolie og olie 30 af theobroma; polyoler, såsom propylenglycol, glycerin, sorbitol, mannitol og polyethylenglycol; agar; alginsyre; pyrogenfrit vand; isotonisk saltvand; og phosphatbufferopløsninger såvel som andre ikke-toksiske kompatible stoffer, der anvendes i farmaceutiske formu-35 lationer. Befugtningsmidler og smøremidler såsom natriumlaurylsulfat, såvel som farvemidler, smagsstoffer i 13 DK 173973 B1 og preserveringsmidler kan også være til stede. Andre kompatible additiver og aktive stoffer kan inkluderes i de farmaceutiske kompositioner ifølge nærværende opfindelse.

5

Valget af farmaceutisk bærer til anvendelse i forbindelse med diphosphonaterne ifølge den foreliggende opfindelse bestemmes først og fremmest af den måde, hvorpå diphosphonaterne skal administreres. Hvis forbindelsen 10 skal injiceres, er den foretrukne farmaceutiske bærer sterilt, fysiologisk saltvand, hvis pH er blevet reguleret til ca. 7,4. Den foretrukne måde at administrere diphosphonaterne ifølge den foreliggende opfindelse på er imidlertid oral indgivelse, og den 15 foretrukne enhedsdosisform er derfor tabletter, kapsler og lignende, som omfatter fra ca. 15 mg P til ca. 600 mg P af en diphosphonsyreforbindelse ifølge opfindelsen. Farmaceutiske bærere, der er egnede til fremstilling af enhedsdosisformer beregnet til oral administration, er 20 velkendte inden for det faglige område. Deres udvælgelse vil afhænge af sekundære overvejelser, såsom smag, pris og lagerholdbarhed, som ikke er kritiske for formålene med den foreliggende opfindelse, og som uden vanskelighed kan foretages af en fagmand inden for området. Den 25 farmaceutiske bærer, der anvendes i forbindelse med diphosphonaterne ifølge den foreliggende opfindelse, anvendes i en koncentration, der er tilstrækkelig til at tilvejebringe en praktisk størrelse i relation til dosis. Fortrinsvis udgør den farmaceutiske bærer fra ca. 0,1 til 30 ca. 99,9 vægtprocent af den totale komposition.

Eksempel III

Kapsler fremstilles ved sædvanlige fremgangsmåder og 35 omfatter følgende: < 14 DK 173973 B1

Ingrediens mg per kapsel

Forbindelse ifølge opfindelsen 350,00(som mg P)

Stivelse 55,60

Natriumlaurylsulfat 2,90 5

Administreret oralt to gange dagligt i 6 måneder reducerer ovenanførte kapsler benresorptionen hos en patient, der vejede ca. 70 kg og som led af osteoporosis, væsentligt.

10 )

Claims (3)

1. 2. Dihydro-l-pyrindin-6,6-diphosphonsyre og farmaceutisk acceptable salte heraf. 20
2. 3. Dihydro-2-pyrindin-6,6-diphosphonsyre og farmaceutisk acceptable salte heraf.
3. 4. Farmaceutisk sammensætning, som omfatter: 25 (a) fra 15 mg P til 600 mg P af en diphosphonsyreforbindelse ifølge et hvilket som helst af kravene 1-3, og 30 (b) en farmaceutisk bærer.