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Diese
Erfindung betrifft die Gestaltung, die Entwicklung, die Zusammensetzung
und die Verwendung von neuen Molekülen, welche in der Lage sind,
die Aktivität
eines Rezeptors eines anorganischen Ions zu modulieren.
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Bestimmte
Zellen im Körper
antworten nicht nur auf chemische Signale, sondern auch auf Ionen
wie extrazelluläre
Calciumionen (Ca2+). Veränderungen bei der Konzentration
von extrazellulärem
Ca2+ (hier als „[Ca2+]") bezeichnet) verändern die
funktionellen Antworten dieser Zellen. Eine solche spezialisierte
Zelle ist die Parathyroidzelle, die Parathyroidhormon (PTH) sezerniert.
PTH ist der wichtigste endokrine Faktor, der die Ca2+-Homöostase im
Blut und den extrazellulären
Fluiden reguliert.
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PTH
erhöht
durch eine Wirkung auf Knochen- und Nierenzellen den Spiegel von
Ca2+ im Blut. Diese Erhöhung von [Ca2+]
wirkt dann als ein negatives Rückkopplungssignal,
welches die PTH-Sezernierung senkt. Die Wechselbeziehung zwischen
[Ca2+] und PTH-Sezernierung bildet den wesentlichen
Mechanismus, der die Ca2+-Homöostase im
Körper
aufrechterhält.
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Extrazelluläres Ca2+ wirkt direkt auf Parathyroidzellen, wobei
die PTH-Sezernierung reguliert wird. Das Vorhandensein eines Parathyroidzelloberflächenproteins,
welches Veränderungen
bei [Ca2+] nachweist, wurde bestätigt. Brown
et al., 366 Nature 574, 1993. In Parathyroidzellen wirkt dieses
Protein als ein Rezeptor für extrazelluläres Ca2+ („der
Calciumrezeptor")
und weist Veränderungen
bei [Ca2+] nach und löst eine funktionelle zelluläre Antwort
aus, die PTH-Sezernierung.
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Extrazelluläres Ca2+ kann Wirkungen auf verschiedene Zellfunktionen
ausüben,
wie in Nemeth et al., 11 Cell Calcium 319, 1990 ausgeführt wird.
Die Rolle von extrazellulärem
Ca2+ in parafollikulären Zellen (C-Zellen) und Parathyroidzellen
wird in Nemeth, 11 Cell Calcium 323, 1990 erörtert. Es wurde gezeigt, dass
diese Zellen einen ähnlichen
Ca2+-Rezeptor exprimieren. Brown et al.,
366 Nature 574, 1993; Mithal et al., 9 Erg. 1 J. Bone and Mineral
Res. s 282, 1994; Rogers et al., 9 Erg. 1 J. Bone and Mineral Res.
s 409, 1994; Garrett et al., 9 Erg. 1 J. Bone and Mineral Res. s
409, 1994. Die Rolle von extrazellulärem Ca2+ bei
Knochenosteoclasten wird von Zaidi, 10 Bioscience Reports 493, 1990
erörtert.
Zudem antworten Keratinocyten, Goormaghtigh-Zellen, Trophoblasten,
Pankreasbetazellen und Fett/Fettspeicher-Zellen alle auf Anstiege
beim extrazellulären
Calcium, was wahrscheinlich eine Aktivierung von Calciumrezeptoren
in diesen Zellen widerspiegelt.
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Die
Fähigkeit
von verschiedenen Verbindungen, extrazelluläres Ca2+ in
vitro nachzuahmen, wird von Nemeth et al. (Spermin und Spermidin)
in „Calcium-Binding
Proteins in Health and Disease",
1987, Academic Press, Inc., Seiten 33 bis 35; Brown et al., (z.
B. Neomycin) 128 Endocrinology 3047, 1991; Chen et al., (Diltiazem
und sein Analoges TA-3090) 5 J. Bone and Mineral Res. 581, 1990;
und Zaidi et al., (Verapamil) 167 Biochem. Biophys. Res. Commun.
807, 1990 erörtert.
Nemeth et al., PCT/US93/01642, Internationale Veröffentlichung
Nummer WO 94/18959 und Nemeth et al., PCT/US92/07175, Internationale
Veröffentlichung
Nummer WO 93/04373 beschreiben verschiedene Verbindungen, welche
die Wirkung eines anorganischen Ions auf eine Zelle mit einem Rezeptor
eines anorganischen Ions modulieren können, bevorzugt, welche die
Wirkungen von Calcium auf einen Calciumrezeptor modulieren.
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Die
im Hintergrund angegebenen Druckschriften werden nicht als Stand
der Technik anerkannt.
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In
der vorliegenden Erfindung spielen Moleküle eine Rolle, welche einen
Rezeptor eines anorganischen Ions oder Aktivitäten davon modulieren können. Bevorzugt
kann das Molekül
die Wirkung von extrazellulärem
Ca2+ auf einen Calciumrezeptor nachahmen
oder blockieren. Die bevorzugte Verwendung von solchen Molekülen ist
die Behandlung von Erkrankungen oder Störungen durch Veränderung
einer Aktivität
eines Rezeptors eines anorganischen Ions, bevorzugt einer Aktivität eines
Calciumrezeptors.
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Extrazelluläres Ca2+ ist unter strenger homöostatischer Kontrolle und kontrolliert
verschiedene Prozesse wie Blutgerinnung, Nerven- und Muskelerregbarkeit
und korrekte Knochenbildung. Calciumrezeptorproteine ermöglichen
bestimmten spezialisierten Zellen auf Veränderungen der Konzentration
von extrazellulärem Ca2+ zu antworten. Zum Beispiel inhibiert extrazelluläres Ca2+ die Sezernierung von Parathyroidhormon
aus Parathyroidzellen, es inhibiert die Knochenresorption durch
Osteoclasten und es stimuliert die Sezernierung von Calcitonin aus
C-Zellen.
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Verbindungen,
welche eine Aktivität
eines Rezeptors eines anorganischen Ions modulieren, können zur
Behandlung von Erkrankungen oder Störungen verwendet werden, indem
eine oder mehrere Aktivitäten eines
Rezeptors eines anorganischen Ions beeinflusst werden, was zu einer
vorteilhaften Wirkung beim Patienten führt. Zum Beispiel ist Osteoporose
eine mit dem Alter zusammenhängende
Störung,
welche durch einen Verlust an Knochenmasse und ein erhöhtes Risiko
von Knochenbrüchen
gekennzeichnet ist. Verbindungen, welche die osteoclastische Knochenresorption
entweder direkt (z. B. eine Verbindung, die Ionen von Osteoclasten
nachahmt) oder indirekt durch eine Erhöhung der endogenen Calcitoninspiegels
(z. B. eine Verbindung, die Ionen von C-Zellen nachahmt) und/oder
durch eine Erniedrigung der Parathyroidhormonspiegels (z. B. eine
Verbindung, die Ionen von Parathyroidzellen nachahmt) blockieren,
können
einen Knochenverlust verzögern
und folglich zu vorteilhaften Wirkungen bei Patienten führen, die
an Osteoporose leiden.
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Zudem
ist bekannt, dass eine diskontinuierliche niedrige Dosierung von
PTH zu einer anabolen Wirkung auf die Knochenmasse und einem geeigneten
Knochenumbau führt.
Folglich können
Verbindungen und Dosierungsschemata, die einen transienten Anstieg
des Parathyroidhormons (z. B. bei diskontinuierlicher Dosierung
einer ionolytischen Verbindung der Parathyroidzelle) hervorrufen,
die Knochenmasse bei an Osteoporose leidenden Patienten erhöhen.
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Zudem
können
durch die vorliegende Erfindung Erkrankungen oder Störungen behandelt
werden, die durch einen Defekt bei einer oder mehreren Aktivitäten eines
Rezeptors eines anorganischen Ions gekennzeichnet sind. Zum Beispiel
sind bestimmte Formen von primärem
Hyperparathyroidismus durch anomal hohe Spiegel an Parathyroidhormon
und eine verringerte Reaktion der Parathyroiddrüse auf zirkulierendes Calcium gekennzeichnet.
Calciumrezeptor modulierende Mittel können zur Modulierung der Reaktion
einer Parathyroidzelle auf Calcium verwendet werden.
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Bevorzugt
moduliert die Verbindung eine Aktivität eines Calciumrezeptors und
wird bei der Behandlung von Erkrankungen oder Störungen verwendet, welche durch
eine Modulierung von einer oder mehreren Aktivitäten eines Calciumrezeptors
beeinflusst werden können.
Bevorzugt ist die Erkrankung oder Störung durch eine anomale Knochen-
und Mineralhomöostase
gekennzeichnet, stärker
bevorzugt durch Calciumhomöostase.
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Anomale
Calciumhomöostase
ist durch eine oder mehrere der folgenden Aktivitäten gekennzeichnet: (1)
eine anomale Erhöhung
oder Erniedrigung des Serumcalciums; (2) eine anomale Erhöhung oder
Erniedrigung der Calciumausscheidung über den Harn; (3) eine anomale
Erhöhung
oder Erniedrigung der Knochencalciumspiegels, wie zum Beispiel über Knochenmineraldichtemessungen
bewertet wird; (4) eine anomale Absorption von Nahrungscalcium;
und (5) eine anomale Erhöhung
oder Erniedrigung bei der Herstellung und/oder Freisetzung von zirkulierenden
Botenstoffen oder Hormonen, die Calciumhomöostase beeinflussen, wie Parathyroidhormon
und Calcitonin. Die anomale Erhöhung
oder Erniedrigung bei diesen verschiedenen Aspekten der Calciumhomöostase wird
mit der der allgemeinen Population in Beziehung gesetzt, und ist
im Allgemeinen mit einer Erkrankung oder Störung verbunden.
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Allgemeiner
ist ein Molekül,
das die Aktivität
eines Rezeptors eines anorganischen Ions moduliert, bei der Behandlung
von Erkrankungen, welche durch eine anomale Homöostase eines anorganischen
Ions gekennzeichnet sind, nützlich.
Bevorzugt moduliert das Molekül
eine oder mehrere Wirkungen eines Rezeptors eines anorganischen
Ions. Einen Rezeptor eines anorganischen Ions modulierende Mittel
schließen
ein Ion nachahmende Verbindungen, ionolytische Verbindungen, Calcium
nachahmende Verbindungen und calcilytische Verbindungen ein.
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Ein
Ion nachahmende Verbindungen sind Moleküle, welche die Wirkungen von
steigender Ionenkonzentration auf einen Rezeptor eines anorganischen
Ions nachahmen. Bevorzugt beeinflusst das Molekül eine oder mehrere Aktivitäten eines
Calciumrezeptors. Calcium nachahmende Verbindungen sind ein Ion
nachahmende Verbindungen, die eine oder mehrere Aktivitäten eines
Calciumrezeptors beeinflussen und bevorzugt an einen Calciumrezeptor
binden.
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Ionolytische
Verbindungen sind Moleküle,
welche eine oder mehrere Aktivitäten
verringern oder blockieren, die durch ein anorganisches Ion an einem
Rezeptor eines anorganischen Ions verursacht werden. Bevorzugt inhibiert
das Molekül
eine oder mehrere Aktivtäten
eines Calciumrezeptors. Calcilytische Verbindungen sind ionolytische
Verbindungen, welche eine oder mehrere Aktivitäten eines Calciumrezeptors,
die durch extrazelluläres
Calcium hervorgerufen werden, inhibieren und bevorzugt an einen
Calciumrezeptor binden.
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Einen
Rezeptor eines anorganischen Ions modulierende Mittel können als
pharmakologische Mittel oder Zusammensetzungen zur Ermöglichung
der Verabreichung bei einem Patienten formuliert werden. Pharmakologische
Mittel oder Zusammensetzungen sind Mittel oder Zusammensetzungen
in einer Form, welche zur Verabreichung an einen Säuger, bevorzugt
an einen Menschen, geeignet sind. Erwägungen, die eine geeignete
Form für
Verabreichung betreffen, sind auf dem Fachgebiet bekannt und schließen toxische
Wirkungen, Löslichkeit,
Verabreichungsweg und Aufrechterhaltung der Aktivität ein.
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So
spielt in einer ersten Ausführungsform
der Erfindung ein einen Rezeptor eines anorganischen Ions modulierendes
Mittel eine Rolle, welches ein Molekül umfasst, das entweder eine
oder mehrere Aktivitäten
eines Rezeptors eines anorganischen Ions hervorruft oder eine oder
mehrere Aktivitäten
eines Rezeptors eines anorganischen Ions, die durch ein extrazelluläres anorganisches
Ion verursacht werden, blockiert. Das Molekül hat die Formel:
wobei jedes Y unabhängig aus
Isopropyl, CH
3O, CH
3S
und einem kondensierten aromatischen Ring ausgewählt ist; und
n unabhängig 0 bis
einschließlich
5 ist.
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Bevorzugt
weist der aromatische Ring 5 bis 7 Glieder auf. Stärker bevorzugt
enthält
der aromatische Ring nur Kohlenstoffatome (d. h. der Ring ist kein
heterocyclischer Ring).
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Bevorzugt
ruft das Molekül
entweder eine oder mehrere Aktivitäten eines Calciumrezeptors
hervor oder blockiert eine oder mehrere Aktivitäten eines Calciumrezeptors,
die durch extrazelluläres
Calcium verursacht werden.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung spielt ein einen Rezeptor eines anorganischen
Ions modulierendes Mittel mit der folgenden Formel eine Rolle:
wobei jedes Y unabhängig aus
CH
3, CH
3O, CH
3CH
2O, Methylendioxy,
Br, Cl, F, CF
3, CH
3S,
OH, CH
3CH
2, Propyl,
Isopropyl, Butyl, Isobutyl, t-Butyl und einem kondensierten aromatischen
Ring ausgewählt
ist;
jeder Rest R unabhängig
aus Wasserstoff und Methyl ausgewählt ist; und
n unabhängig 0 bis
einschließlich
5 ist.
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Das
Molekül
ruft entweder eine oder mehrere Aktivitäten eines Rezeptors eines anorganischen
Ions hervorruft oder blockiert eine oder mehrere Aktivitäten eines
Rezeptors eines anorganischen Ions, die durch ein extrazelluläres anorganisches
Ion verursacht werden. Bevorzugt ruft das Molekül entweder eine oder mehrere
Aktivitäten
eines Calciumrezeptors hervor oder blockiert eine oder mehrere Aktivitäten eines
Calciumrezeptors, die durch extrazelluläres Calcium verursacht werden.
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In
bevorzugten Ausführungsformen
ist jedes Y unabhängig
ausgewählt
aus Isopropyl, CH3O, CH3S, einem
kondensierten aromatischen Ring. Bevorzugt weist der kondensierte
aromatische Ring 5 bis 7 Glieder auf. Stärker bevorzugt enthält der aromatische
Ring nur Kohlenstoffatome.
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In
einer anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung spielt ein einen Rezeptor eines anorganischen
Ions modulierendes Mittel eine Rolle, welches ein Molekül umfasst,
das aus Verbindung 9R, Verbindung 11X, Verbindung 14U, Verbindung
16M und Verbindung 16P ausgewählt
ist.
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In
anderen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung spielt die Verwendung der beschriebenen Mittel,
hier bei der Herstellung von Medikamenten, zur Behandlung von Erkrankungen
oder Störungen
durch Modulierung einer Aktivität
eines Rezeptors eines anorganischen Ions eine Rolle. Patienten,
die solcher Behandlungen bedürfen,
können über medizinische
Standardtechniken wie Blutroutineanalysen identifiziert werden.
Zum Beispiel durch Nachweisen eines Defekts eines Proteins, dessen
Herstellung oder Sezernierung durch Veränderungen bei den Konzentrationen
eines anorganischen Ions beeinflusst wird, oder durch Nachweisen
von anomalen Spiegels von anorganischen Ionen oder Hormonen, die
die Homöostase
eines anorganischen Ions beeinflussen.
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Erkrankungen
und Störungen,
die durch anomale Calciumhomöostase
gekennzeichnet sind, schließen
Hyperparathyroidismus, Osteoporose und andere mit Knochen und Mineralien
zusammenhängende
Störungen
und dergleichen (wie z. B. in medizinischen Standardwerken, wie „Harrison's Principles of Internal
Medicine" beschrieben
wird) ein. Solche Erkrankungen und Störungen werden unter Verwendung
von Calciumrezeptor modulierenden Mitteln behandelt, welche eine
oder mehrere der Wirkungen von Ca2+ nachahmen
oder blockieren und dabei direkt oder indirekt die Spiegel von Proteinen
oder anderen Molekülen
im Körper
des Patienten beeinflussen.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
hat der Patient eine Erkrankung oder Störung, die durch einen anomalen
Spiegel von einer oder mehreren durch einen Calciumrezeptor regulierten
Komponenten gekennzeichnet ist, und das Molekül wirkt auf einen Calciumrezeptor
einer Zelle, die aus Parathyroidzelle, Knochenosteoclast, Goormaghtigh-Nierenzelle,
Nierenzelle des proximalen Tubulus, Nierenzelle des distalen Tubulus, Zelle
des zentralen Nervensystems, Zelle des peripheren Nervensystems,
Zelle des dicken aufsteigenden Schenkels der Henle-Schleife und/oder
des Sammelkanals, Keratinocyt in der Epidermis, parafollikuläre Zelle in
der Schilddrüse
(C-Zelle), Darmzelle, Trophoblast in der Plazenta, Plättchen,
vaskuläre
glatte Muskelzelle, atriale Herzzelle, Gastrin sezernierende Zelle,
Glucagon sezernierende Zelle, Nierenmesangialzelle, Mammazelle,
Betazelle, Fett/Fettspeicher-Zelle, Immunzelle und Zelle des Magen-Darm-Trakts
ausgewählt
ist.
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Stärker bevorzugt
ist es, wenn die Zelle eine Parathyroidzelle ist und das Molekül den Spiegel
an Parathyroidhormon im Serum des Patienten verringert, wobei es
noch stärker
bevorzugt ist, wenn der Spiegel auf ein Maß verringert wird, das ausreicht,
eine Abnahme von Ca2+ im Plasma hervorzurufen,
wobei es am stärksten
bevorzugt ist, wenn der Parathyroidhormonspiegel auf den bei einem
Individuum vorliegenden Spiegel verringert wird.
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Folglich
spielen bei der vorliegenden Erfindung Mittel eine Rolle, die bei
der Behandlung von Erkrankungen und Störungen durch Modulieren einer
Aktivität
eines Rezeptors eines anorganischen Ions nützlich sind. Zum Beispiel können die
Moleküle
der vorliegenden Erfindung für
Zielcalciumrezeptoren auf unterschiedlichen Zelltypen verwendet
werden, welche die Veränderungen
auf externes Calcium nachweisen und darauf antworten. Zum Beispiel
können
Moleküle,
die externes Calcium nachahmen, zur selektiven Senkung der Sezernierung
von Parathyroidhormon aus Parathyroidzellen oder zur Senkung von
Knochenresorption durch Osteoclasten oder zur Stimulierung der Sezernierung
von Calcitonin aus C-Zellen verwendet werden. Solche Moleküle können zur
Behandlung von Erkrankungen oder Störungen verwendet werden, die
durch anomale Calciumhomöostase
wie Hyperparathyroidismus und Osteoporose gekennzeichnet sind.
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Andere
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
davon und durch die Patentansprüche
offensichtlich.
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Die 1 bis 21 zeigen die chemischen Strukturen von
Molekülen,
die sich von Diphenylpropyl-α-phenethylamin,
das eine Molekülklasse
gemäß der Erfindung
veranschaulicht, ableiten.
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Die
vorliegende Erfindung beschreibt einen Rezeptor eines anorganischen
Ions modulierende Mittel, welche in der Lage sind, eine Wirkung
eines anorganischen Ions an einem Rezeptor eines anorganischen Ions nachzuahmen
oder zu blockieren. Die bevorzugte Verwendung der einen Rezeptor
eines anorganischen Ions modulierenden Mittel ist die Behandlung
einer Erkrankung oder Störung
durch Modulieren einer Aktivität
eines Rezeptors eines anorganischen Ions. Bevorzugt werden die Moleküle zur Behandlung
von Erkrankungen oder Störungen
verwendet, welche durch anomale Ionenhomöostase, stärker bevorzugt durch anomale
Calciumhomöostase,
gekennzeichnet sind. Andere Verwendungen von einen Rezeptor eines
anorganischen Ions modulierenden Mitteln wie Verwendungen in der
Diagnostik sind auf dem Fachgebiet bekannt. Nemeth et al., PCT/US93/01642,
Internationale Veröffentlichung
Nummer WO 94/18959.
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I. CALCIUMREZEPTOREN
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Calciumrezeptoren
und Nucleinsäure,
die Calciumrezeptoren codiert, werden von Nemeth et al., PCT/US93/01642,
Internationale Veröffentlichung
Nummer WO 94/18959 beschrieben. Calciumrezeptoren sind auf unterschiedlichen
Zelltypen vorhanden, wie Parathyroidzelle, Knochenosteoclast, Goormaghtigh-Nierenzelle,
Nierenzelle des proximalen Tubulus, Nierenzelle des distalen Tubulus,
Zelle des zentralen Nervensystems, Zelle des peripheren Nervensystems,
Zelle des dicken aufsteigenden Schenkels der Henle-Schleife und/oder
des Sammelkanals, Keratinocyt in der Epidermis, parafollikuläre Zelle
in der Schilddrüse
(C-Zelle), Darmzelle, Trophoblast in der Plazenta, Plättchen,
vaskuläre
glatte Muskelzelle, atriale Herzzelle, Gastrin sezernierende Zelle,
Glucagon sezernierende Zelle, Nierenmesangialzelle, Mammazelle,
Betazelle, Fett/Fettspeicher-Zelle, Immunzelle und Zelle des Magen-Darm-Trakts.
Der Calciumrezeptor auf diesen Zelltypen kann unterschiedlich sein.
Es ist auch möglich,
dass eine Zelle mehr als einen Typ von Calciumrezeptor aufweisen kann.
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Ein
Vergleich von Aktivitäten
von Calciumrezeptoren und von Aminosäuresequenzen von unterschiedlichen
Zellen zeigt, dass verschiedene Calciumrezeptortypen existieren.
Zum Beispiel können
Calciumrezeptoren auf eine Vielzahl von zwei- und dreiwertigen Kationen
antworten. Der Parathyroidcalciumrezeptor antwortet auf Calcium
und Gd3+, während Osteoclasten auf zweiwertige
Kationen wie Calcium, aber nicht auf Gd3+ antworten.
Folglich ist der Parathyroidcalciumrezeptor pharmakologisch unterschiedlich
vom Calciumrezeptor am Osteoclast.
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Auf
der anderen Seite zeigen die Nucleinsäuresequenzen, die Calciumrezeptoren
codieren, welche in Parathyroidzellen und C-Zellen vorhanden sind,
dass diese Rezeptoren eine sehr ähnliche
Aminosäurestruktur haben.
Dennoch zeigen Calcium nachahmende Verbindungen eine unterschiedliche
Pharmakologie und regulieren unterschiedliche Aktivitäten bei
Parathyroidzellen und C-Zellen. Folglich können pharmakologische Eigenschaften
von Calciumrezeptoren signifikant in Abhängigkeit vom Zelltyp oder vom
Organ, in welchem sie exprimiert werden, variieren, selbst wenn
die Calciumrezeptoren ähnliche
Strukturen aufweisen können.
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Calciumrezeptoren
weisen im Allgemeinen eine niedrige Affinität für extrazelluläres Ca2+ auf (scheinbarer Kd im
Allgemeinen höher
als etwa 0,5 mM). Calciumrezeptoren können einen Mechanismus, der
einen freien oder gebundenen Effektor verwendet einschließen, wie
es von Cooper, Bloom und Roth, „The Biochemical Basis of
Neuropharmacology",
Kap. 4 definiert wird, und sind folglich verschieden von intrazellulären Calciumrezeptoren,
z. B. Calmodulin und den Troponinen.
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Calciumrezeptoren
antworten auf Veränderungen
bei extrazellulären
Calciumspiegels. Die genauen Veränderungen
sind vom besonderen Rezeptor und der Zelllinie, die den Rezeptor
enthält,
abhängig.
Zum Beispiel schließt
die in vitro Wirkung von Calcium auf den Calciumrezeptor in einer
Parathyroidzelle das Folgende ein:
- 1. Einen
Anstieg beim internen Calcium. Der Anstieg kommt aufgrund des Zuflusses
von externem Calcium und/oder der Mobilisation von internem Calcium
zustande. Charakteristiken des Anstiegs beim internen Calcium schließen das
Folgende ein:
- (a) Einen schnellen (Zeit bis zur Spitze < 5 Sekunden) und transienten Anstieg
bei [Ca2+]i, der
gegenüber einer
Inhibierung mit 1 μM
La3+ oder 1 μM Gd3+ beständig ist
und durch Vorbehandlung mit Ionomycin (in der Abwesenheit von extrazellulärem Ca2+) aufgehoben wird;
- (b) Der Anstieg wird durch Dihydropyridine nicht inhibiert;
- (c) Der transiente Anstieg wird durch eine Vorbehandlung mit
10 mM Natriumfluorid für
10 Minuten aufgehoben;
- (d) Der transiente Anstieg wird durch Vorbehandlung mit einem
Aktivator von Proteinkinase C (PKC) wie Phorbolmyristatacetat (PMA),
Mezerein oder (–)-Indolactam
V abgeschwächt.
Die Gesamtwirkung des Aktivators von Proteinkinase C ist die Verschiebung
der Konzentrations-Antwort-Kurve
auf Calcium nach rechts, ohne die Maximalantwort zu beeinflussen;
und
- (e) Behandlung mit Pertussistoxin (100 ng/ml für > 4 Stunden) beeinflusst
den Anstieg nicht.
- 2. Ein schneller (< 30
Sekunden) Anstieg bei der Bildung von Inosit-1,4,5-triphosphat oder
Diacylglycerin. Behandlung mit Pertussistoxin (100 ng/ml für > 4 Stunden) beeinflusst
diesen Anstieg nicht;
- 3. Die Inhibierung der Dopamin und Isoproterenol stimulierten
Bildung von cyclischem AMP. Diese Wirkung wird durch Vorbehandlung
mit Pertussistoxin (100 ng/ml für > 4 Stunden) blockiert;
und
- 4. Die Inhibierung von PTH-Sezernierung. Behandlung mit Pertussistoxin
(100 ng/ml für > 4 Stunden) beeinflusst
die Inhibierung von PTH-Sezernierung nicht.
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Unter
Verwendung von auf dem Fachgebiet bekannten Techniken kann die Wirkung
von Calcium auf andere Calciumrezeptoren in verschiedenen Zellen
in einfacher Weise bestimmt werden. Solche Wirkungen können in
Bezug auf den in Parathyroidzellen beobachteten Anstieg von internem
Calcium ähnlich
sein. Jedoch wird erwartet, dass die Wirkung bei anderen Aspekten
wie bei der Auslösung
oder Inhibierung der Freisetzung eines vom Parathyroidhormon verschiedenen
Hormons unterschiedlich ist.
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II. REZEPTOR EINES ANORGANISCHEN
IONS MODULIERENDE MITTEL
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Rezeptor
eines anorganischen Ions modulierende Mittel rufen entweder eine
oder mehrere Aktivitäten eines
Rezeptors eines anorganischen Ions hervor oder blockieren eine oder
mehrere Aktivitäten
eines Rezeptors eines anorganischen Ions, die durch ein extrazelluläres anorganisches
Ion verursacht werden. Calciumrezeptor modulierende Mittel können eine
Wirkung von extrazellulärem
Ca2+ auf einen Calciumrezeptor nachahmen
oder blockieren. Bevorzugte Calciumrezeptor modulierende Mittel
sind Calcium nachahmende Verbindungen und calcilytische Verbindungen.
Allgemeine und spezielle Strukturen von Rezeptor eines anorganischen
Ions modulierenden Mitteln sind in der vorstehenden Zusammenfassung
und in den 1 bis 21 angegeben.
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Rezeptor
eines anorganischen Ions modulierende Mittel können durch Durchmusterung von
Molekülen
identifiziert werden, die nach einem Molekül gestaltet werden, welches
eine besondere Aktivität
zeigte (d. h. nach einem Leitmolekül). Nemeth et al., PCT/US93/01642,
Internationale Veröffentlichung
Nummer WO 94/18959.
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Bevorzugte
Rezeptor eines anorganischen Ions modulierende Mittel, welche durch
die vorliegende Erfindung beschrieben werden, sind die Verbindungen
9R, 11X, 14U, 16M und 16P. Diese Verbindungen weisen alle EC50-Werte von niedriger als 5 μM auf.
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Der
EC50-Wert ist die Konzentration des Moleküls, die
eine Halbmaximalwirkung hervorruft. Der IC50-Wert
ist die Konzentration eines Moleküls, die eine halbmaximale blockierende Wirkung
verursacht. Der EC50-Wert oder der IC50-Wert können
durch Untersuchen von einer oder mehreren Aktivitäten eines
anorganischen Ions an einem Rezeptor eines anorganischen Ions bestimmt
werden. Bevorzugt sind solche Tests spezifisch für einen besonderen Calciumrezeptor.
Zum Beispiel sind Tests bevorzugt, die Hormone messen, deren Herstellung
oder Sezernierung durch einen besonderen Rezeptor eines anorganischen
Ions moduliert wird.
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Anstiege
bei [Ca2+]i können unter
Verwendung von Standardtechniken nachgewiesen werden, wie durch
eine Verwendung von fluorimetrischen Indikatoren oder durch Messung
eines Anstiegs eines Cl–-Stroms in einem Xenopus-Oocyt,
in welchen Nucleinsäure,
die einen Calciumrezeptor codiert, injiziert wurde. Nemeth et al.,
PCT/US93/01642, Internationale Veröffentlichung Nummer WO 94/18959.
Zum Beispiel kann Poly(A)+-mRNA aus Zellen
erhalten werden, die einen Calciumrezeptor exprimieren, wie eine
Parathyroidzelle, ein Knochenosteoclast, eine Goormaghtigh-Nierenzelle,
eine Nierenzelle des proximalen Tubulus, eine Nierenzelle des distalen
Tubulus, eine Zelle des dicken aufsteigenden Schenkels der Henle-Schleife und/oder
des Sammelkanals, ein Keratinocyt in der Epidermis, eine parafollikuläre Zelle
in der Schilddrüse
(C-Zelle), eine Darmzelle, eine Zelle des zentralen Nervensystems,
eine Zelle des peripheren Nervensystems, ein Trophoblast in der
Plazenta, ein Plättchen,
eine vaskuläre
glatte Muskelzelle, eine atriale Herzzelle, eine Gastrin sezernierende
Zelle, eine Glucagon sezernierende Zelle, eine Nierenmesangialzelle,
eine Mammazelle, eine Betazelle, eine Fett/Fettspeicher-Zelle, eine
Immunzelle und eine Zelle des Magen-Darm-Trakts. Bevorzugt ist die Nucleinsäure von
einer Parathyroidzelle, einer C-Zelle oder einem Osteoclast. Stärker bevorzugt
ist es, wenn die Nucleinsäure
einen Calciumrezeptor codiert und auf einem Plasmid oder Vektor
vorhanden ist.
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Bevorzugt
ist das Molekül
entweder eine Calcium nachahmende Verbindung oder eine calcilytische Verbindung
mit einem EC50-Wert oder IC50-Wert
bei einem Calciumrezeptor von weniger als oder gleich 5 μM, und noch
stärker
bevorzugt von weniger als oder gleich 1 μM, 100 nmolar, 10 nmolar oder
1 nmolar. Solche niedrigeren EC50-Werte
oder IC50-Werte sind vorteilhaft, da sie
niedrigere, in vivo oder in vitro für Therapie oder Diagnose zu
verwendende Konzentrationen an Molekülen ermöglichen. Die Entdeckung von
Molekülen
mit solchen niedrigen EC50-Werten und IC50-Werten ermöglicht die Gestaltung und Synthese
von zusätzlichen
Molekülen
mit ähnlicher
Potenz und Wirksamkeit.
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n
bevorzugten Ausführungsformen
ist das Calciumrezeptor modulierende Mittel eine Calcium nachahmende
Verbindung, welche die Parathyroidhormonsezernierung aus einer Parathyroidzelle
in vitro inhibiert und die PTH-Sezernierung in vivo erniedrigt;
die Calcitoninsezernierung aus einer C-Zelle in vitro stimuliert
und die Calcitoninspiegel in vivo anhebt; oder die Osteoclastenknochenresorption
in vitro blockiert und die Knochenresorption in vivo inhibiert.
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In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
ist das Calciumrezeptor modulierende Mittel eine calcilytische Verbindung,
welche die Sezernierung von Parathyroidhormon aus Parathyroidzellen
in vitro hervorruft und den Spiegel des Parathyroidhormons in vivo
anhebt.
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Bevorzugt
ist das Mittel selektiv auf eine Aktivität eines Rezeptors eines anorganischen
Ions, stärker bevorzugt
auf eine Aktivität
eines Calciumrezeptors, in einer besonderen Zelle gerichtet. Mit „selektiv" ist gemeint, dass
das Molekül
auf eine Aktivität
eines Rezeptors eines anorganischen Ions bei einer gegebenen Konzentration
an Mittel bei einem Zelltyp eine größere Wirkung ausübt als bei
einem anderen Zelltyp. Bevorzugt ist die unterschiedliche Wirkung
10-fach oder größer. Bevorzugt
betrifft die Konzentration eine Blutplasmakonzentration und die
gemessene Wirkung ist die Herstellung von extrazellulären Botenstoffen
wie Plasmacalcitonin, Parathyroidhormon oder Plasmacalcium. In einer
bevorzugten Ausführungsform
zum Beispiel ist das Mittel selektiv auf die PTH-Sezernierung über der
Calcitoninsezernierung gerichtet.
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In
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
hat das Molekül
einen EC50-Wert oder IC50-Wert
von weniger als oder gleich 5 μM
bei einer oder mehreren, aber nicht bei allen Zellen, welche ausgewählt sind
aus Parathyroidzelle, Knochenosteoclast, Goormaghtigh-Nierenzelle,
Nierenzelle des proximalen Tubulus, Nierenzelle des distalen Tubulus,
Zelle des dicken aufsteigenden Schenkels der Henle-Schleife und/oder
des Sammelkanals, Zelle des zentralen Nervensystems, Zelle des peripheren
Nervensystems, Keratinocyt in der Epidermis, parafollikuläre Zelle
in der Schilddrüse
(C-Zelle), Darmzelle, Trophoblast in der Plazenta, Plättchen, vaskuläre glatte
Muskelzelle, atriale Herzzelle, Gastrin sezernierende Zelle, Glucagon
sezernierende Zelle, Nierenmesangialzelle, Mammazelle, Betazelle,
Fett/Fettspeicher-Zelle, Immunzelle und Zelle des Magen-Darm-Trakts.
-
Bevorzugt
ahmen Rezeptor eines anorganischen Ions modulierende Mittel alle
Wirkungen eines extrazellulären
Ions in einer Zelle mit einem Rezeptor eines anorganischen Ions
nach oder blockieren diese. Zum Beispiel ahmen Calciumrezeptor modulierende
Mittel bevorzugt alle Wirkungen eines extrazellulären Ions
in einer Zelle mit einem Calciumrezeptor nach oder blockieren diese.
Calcium nachahmende Verbindungen müssen nicht alle biologischen
Aktivitäten
von extrazellulärem
Ca2+ besitzen, sondern vielmehr mindestens
eine solche Aktivität
wird nachgeahmt. In ähnlicher
Weise müssen
calcilytische Verbindungen nicht alle Aktivitäten, die durch extrazelluläres Calcium
verursacht werden, verringern oder verhindern. Zudem müssen unterschiedliche
Calcium nachahmende Verbindungen und unterschiedliche calcilytische
Verbindungen nicht an die selbe Stelle am Calciumrezeptor wie extrazelluläres Ca2+ binden, um ihre Wirkungen auszuüben.
-
A. Calcium nachahmende
Verbindungen
-
Die
Fähigkeit
von Molekülen
die Aktivität
von Ca2+ an Calciumrezeptoren nachzuahmen
oder zu blockieren kann unter Verwendung von auf dem Fachgebiet
bekannten Verfahren bestimmt werden und wird von Nemeth et al.,
PCT/US93/01642, Internationale Veröffentlichung Nummer WO 94/18959
beschrieben. Zum Beispiel besitzen Calcium nachahmende Verbindungen
eine oder mehrere und bevorzugt alle der folgenden Aktivitäten, wenn
sie in vitro an Parathyroidzellen getestet werden:
- 1. Das Molekül
verursacht einen schnellen (Zeit bis zur Spitze < 5 Sekunden) und transienten Anstieg
bei [Ca2+]i, der
gegenüber
Inhibierung mit 1 μM
La3+ oder 1 μM Gd3+ beständig ist.
Der Anstieg bei [Ca2+]i dauert in
der Abwesenheit von extrazellulärem
Ca2+ an, wird aber durch Vorbehandlung mit
Ionomycin (in der Abwesenheit von extrazellulärem Ca2+)
aufgehoben;
- 2. Das Molekül
verstärkt
die Anstiege bei [Ca2+]i,
welche durch submaximale Konzentrationen an extrazellulärem Ca2+ ausgelöst
werden;
- 3. Der Anstieg bei [Ca2+]i,
der durch extrazelluläres
Ca2+ ausgelöst wird, wird nicht durch Dihydropyridine inhibiert;
- 4. Der transiente Anstieg bei [Ca2+]i, welcher durch das Molekül verursacht
wird, wird durch eine Vorbehandlung mit 10 mM Natriumfluorid für 10 Minuten
aufgehoben;
- 5. Der transiente Anstieg bei [Ca2+]i, welcher durch das Molekül verursacht
wird, wird durch eine Vorbehandlung mit einem Aktivator von Proteinkinase
C (PKC) wie Phorbolmyristatacetat (PMA), Mezerein oder (–)-Indolactam
V abgeschwächt.
Die Gesamtwirkung des Aktivators von Proteinkinase C ist die Verschiebung
der Konzentrations-Antwort-Kurve des Moleküls nach rechts, ohne die Maximalantwort
zu beeinflussen;
- 6. Das Molekül
verursacht einen schnellen (< 30
Sekunden) Anstieg bei der Bildung von Inosit-1,4,5-triphosphat und/oder Diacylglycerin;
- 7. Das Molekül
inhibiert die Dopamin oder Isoproterenol stimulierte Bildung von
cyclischem AMP;
- 8. Das Molekül
inhibiert die PTH-Sezernierung;
- 9. Eine Vorbehandlung mit Pertussistoxin (100 ng/ml für > 4 Stunden) blockiert
die inhibierende Wirkung des Moleküls auf die Bildung von cyclischem
AMP, wirkt sich aber weder auf die Anstiege bei [Ca2+]i, Inosit-1,4,5-triphosphat oder Diacylglycerin
aus, noch erniedrigt sie die PTH-Sezernierung.
- 10. Das Molekül
löst Anstiege
von Cl–-Strömen in Xenopus-Oocyten
aus, in die Poly(A)+ angereicherte mRNA
von Parathyroidzellen des Rindes oder des Menschen injiziert wurde,
aber es zeigte keine Wirkung in Xenopus-Oocyten bei Injektion von
Wasser oder Rattenhirn oder Leber-mRNA; und
- 11. In ähnlicher
Weise löst
das Molekül
unter Verwendung eines clonierten Calciumrezeptors einer Parathyroidzelle
eine Antwort in Xenopus-Oocyten aus, in die die spezifische den
Rezeptor codierende cDNA oder mRNA injiziert wurde.
-
Unter
Verwendung von verfügbaren
Techniken können
verschiedene Calciumaktivitäten
gemessen werden. Nemeth et al., PCT/US93/01642, Internationale Veröffentlichung
Nummer WO 94/18959. Parallele Definitionen von Molekülen, welche
eine Ca2+-Aktivität an einer anderen auf Calcium
antwortenden Zelle, bevorzugt an einem Calciumrezeptor, nachahmen,
sind aus den hier angegebenen Beispielen und Nemeth et al., PCT/US93/01642,
Internationale Veröffentlichung
Nummer WO 94/18959 ersichtlich.
-
Wie
bei den hier beschriebenen Biotests oder bei Nemeth et al., PCT/US93/01642,
Internationale Veröffentlichung
Nummer WO 94/18959 gemessen wird, weist das Mittel bevorzugt eine
oder mehrere, stärker bevorzugt
alle der folgenden Aktivitäten
auf: ruft einen transienten Anstieg beim internen Calcium mit einer Dauer
von weniger als 30 Sekunden hervor (bevorzugt durch Mobilisierung
von internem Calcium); ruft einen schnellen Anstieg bei [Ca2+]i, der innerhalb
dreißig
Sekunden vonstatten geht, hervor; ruft einen verlängerten Anstieg
(länger
als dreißig
Sekunden) bei [Ca2+]i hervor
(bevorzugt durch Auslösen
eines Zuflusses von externem Calcium); ruft einen Anstieg der Inosit-1,4,5-triphosphat-
oder Diacylglycerin-Spiegel hervor, bevorzugt innerhalb weniger
als 60 Sekunden; und inhibiert die Dopamin oder Isoproterenol stimulierte
Bildung von cyclischem AMP.
-
Der
transiente Anstieg bei [Ca2+]i wird
bevorzugt durch eine Vorbehandlung der Zelle mit 10 mM Natriumfluorid
für zehn
Minuten aufgehoben oder der transiente Anstieg wird durch eine kurze
Vorbehandlung (nicht länger
als 10 Minuten) der Zelle mit einem Aktivator der Proteinkinase
C, bevorzugt mit Phorbolmyristatacetat (PMA), Mezerein oder (–)-Indolactam
V, abgeschwächt.
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B. Calcilytische Verbindungen
-
Die
Fähigkeit
eines Moleküls
die Aktivität
von externem Calcium zu blockieren kann unter Verwendung von Standardtechniken
bestimmt werden. Nemeth et al., PCT/US93/01642, Internationale Veröffentlichung Nummer
WO 94/18959. Zum Beispiel besitzen Moleküle, welche die Wirkung von
externem Calcium blockieren, wenn sie in Bezug auf eine Parathyroidzelle
verwendet werden, eine oder mehrere und bevorzugt alle der folgenden
Charakteristiken, wenn sie in vitro an Parathyroidzellen getestet
werden:
- 1. Das Molekül blockiert entweder teilweise
oder vollständig
die Fähigkeit
von erhöhten
Konzentrationen an extrazellulärem
Ca2+:
- (a) [Ca2+]i zu
steigern,
- (b) intrazelluläres
Ca2+ zu mobilisieren,
- (c) die Bildung von Inosit-1,4,5-triphosphat zu steigern,
- (d) die Dopamin oder Isoproterenol stimulierte Bildung von cyclischen
AMP zu vermindern, und
- (e) die PTH-Sezernierung zu hemmen;
- 2. Das Molekül
blockiert Anstiege von Cl–-Strömen, welche durch extrazelluläres Ca2+ oder durch Calcium nachahmende Verbindungen
ausgelöst
werden, in Xenopus-Oocyten vorhandenem, in welche Poly(A)+-mRNA von Parathyroidzellen des Rindes und
Menschen injiziert wird, aber nicht in Xenopus-Oocyten, in welche
Wasser oder Leber-mRNA injiziert wird;
- 3. In ähnlicher
Weise blockiert das Molekül
unter Verwendung eines clonierten Calciumrezeptors einer Parathyroidzelle
eine Antwort, welche durch extrazelluläres Ca2+ oder
durch eine Calcium nachahmende Verbindung ausgelöst wird, in Xenopus-Oocyten,
in welche die spezifische, den Calciumrezeptor codierende cDNA,
mRNA oder cRNA injiziert wird.
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Parallele
Definitionen von Molekülen,
welche eine Ca2+-Aktivität an einer auf Calcium antwortenden Zelle,
bevorzugt an einem Calciumrezeptor, blockieren, sind aus den hier
angegebenen Beispielen und Nemeth et al., PCT/US93/01642, Internationale
Veröffentlichung
Nummer WO 94/18959 ersichtlich.
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III. BEHANDLUNG VON ERKRANKUNGEN
ODER STÖRUNGEN
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Eine
bevorzugte Verwendung der durch die vorliegende Erfindung beschriebenen
Verbindungen liegt in der Behandlung von oder Vorbeugung vor verschiedenen
Erkrankungen oder Störungen
durch eine Modulierung einer Aktivität eines Rezeptors eines anorganischen
Ions. Die Rezeptor eines anorganischen Ions modulierenden Mittel
der vorliegenden Erfindung können
eine Wirkung auf einen Rezeptor eines anorganischen Ions ausüben, wodurch
eine oder mehrere zelluläre
Wirkungen ausgelöst
werden, welche schließlich
eine therapeutische Wirkung hervorrufen.
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Durch
die vorliegende Erfindung können
unterschiedliche Erkrankungen und Störungen behandelt werden, indem
auf Zellen mit einem Rezeptor eines anorganischen Ions wie ein Calciumrezeptor
abgezielt wird. Zum Beispiel ist primärer Hyperparathyroidismus (HPT)
durch Hyperkalzämie
und erhöhte
Spiegel an zirkulierendem PTH gekennzeichnet. Ein mit dem Haupttyp
von HPT in Verbindung stehender Defekt ist eine abgeschwächte Empfindlichkeit
von Parathyroidzellen auf die negative Rückkopplungsregulierung durch
extrazelluläres
Ca2+. Folglich verschiebt sich bei Gewebe
von Patienten mit primärem
HPT der „Sollwert" für extrazelluläres Ca2+ nach rechts, so dass höhere Konzentrationen an extrazellulärem Ca2+ als normal zur Senkung der PTH-Sezernierung
notwendig sind. Zudem senken bei primärem HPT oft sogar hohe Konzentrationen
an extrazellulärem
Ca2+ die PTH-Sezernierung nur teilweise.
Bei sekundärem
(urämischem)
HPT wird ein ähnlicher
Anstieg beim Sollwert für
extrazelluläres
Ca2+ beobachtet, obwohl das Maß, auf das
Ca2+ die PTH-Sezernierung drückt, normal
ist. Die Veränderungen
bei der PTH-Sezernierung verlaufen zu Veränderungen bei [Ca2+]i parallel: der Sollwert für die durch
extrazelluläres
Ca2+ herbeigeführten Anstiege bei [Ca2+]i verschiebt sich
nach rechts und die Größe von solchen
Anstiegen wird verringert.
-
Moleküle, welche
die Wirkung von extrazellulärem
Ca2+ nachahmen, sind bei der Langzeitbehandlung von
sowohl primärem
als auch sekundärem
HPT vorteilhaft. Solche Moleküle
liefern den zu gegebenen Anstoß,
der zur Unterdrückung
der PTH-Sezernierung notwendig ist, was der hyperkalzämische Zustand
alleine nicht erreichen kann, und helfen so, den hyperkalzämischen
Zustand zu erleichtern. Moleküle
mit größerer Wirksamkeit
als extrazelluläres
Ca2+ können
die scheinbare, nicht unterdrückbare
Komponente der PTH-Sezernierung überwinden,
die besonders bei adenomatösem
Gewebe für
Schwierigkeiten sorgt. Alternativ oder zusätzlich können solche Moleküle die Synthese
von PTH senken, da gezeigt wurde, daß ausgedehnte Hyperkalzämie die
Spiegel von präproPTH-mRNA
in adenomatösem
Parathyroidgewebe des Rindes und Menschen senkt. Ausgedehnte Hyperkalzämie senkt
in vitro auch die Parathyroidzellproliferation, so dass Calcium
nachahmende Verbindungen auch bei der Einschränkung der Parathyroidzellhyperplasiecharakteristik
von sekundärem
HPT wirksam sein können.
-
Es
ist möglich,
dass von Parathyroidzellen verschiedene Zellen direkt auf physiologische
Veränderungen
bei der Konzentration von extrazellulärem Ca2+ antworten.
Zum Beispiel wird die Calcitoninsezernierung aus parafollikulären Zellen
in der Schilddrüse
(C-Zellen) durch Veränderungen
bei der Konzentration von extrazellulärem Ca2+ reguliert.
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Isolierte
Osteoclasten antworten auf Anstiege bei der Konzentration von extrazellulärem Ca2+ mit entsprechenden Anstiegen bei [Ca2+]i, welche teilweise über die
Mobilisierung von intrazellulärem
Ca2+ auftreten. Anstiege bei [Ca2+]i in Osteoclasten
stehen mit der Inhibierung von Knochenresorption in Verbindung.
Eine Freisetzung von alkalischer Phosphatase aus knochenbildenden
Osteoblasten wird direkt durch Calcium stimuliert.
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Reninsezernierung
aus Goormaghtigh-Zellen in der Niere, wie PTH-Sezernierung, wird
durch ansteigende Konzentrationen an extrazellulärem Ca2+ gesenkt.
Extrazelluläres
Ca2+ löst
die Mobilisierung von intrazellulärem Ca2+ in
diesen Zellen aus. Andere Nierenzellen antworten wie folgt auf Calcium:
erhöhtes Ca2+ inhibiert die Bildung von 1,25(OH)2-Vitamin D durch Zellen des proximalen Tubulus,
stimuliert die Herstellung von Calcium bindendem Protein in Zellen
des distalen Tubulus und inhibiert die tubuläre Reabsorption von Ca2+ und Mg2+ und die
Wirkung von Vasopressin auf den medullären dicken aufsteigenden Schenkel
der Henle-Schleife (MTAL, engl. „medullary thick ascending
limb of Henle's
loop"), verringert
die Vasopressinwirkung in den kortikalen Sammelkanalzellen und beeinflusst
vaskuläre
glatte Muskelzellen in Blutgefäßen des
Nierenglomerulus.
-
Calcium
fördert
auch die Differenzierung von Darmbecherzellen, Mammazellen und Hautzellen;
inhibiert die Sezernierung des atrialen natriuretischen Faktors
aus dem Herzatrium; verringert die Akkumulation von cAMP in Plättchen;
verändert
die Gastrin- und Glucagonsezernierung; wirkt auf vaskuläre glatte
Muskelzellen, wobei die Zellsezernierung von vasoaktiven Faktoren
modifiziert wird; und beeinflusst Zellen des zentralen Nervensystems
und des peripheren Nervensystems.
-
Folglich
gibt es ausreichend Hinweise darauf, dass Ca2+,
zusätzlich
zu seiner ubiquitären
Rolle als ein intrazelluläres
Signal, auch als ein extrazelluläres
Signal zur Regulierung der Antworten von bestimmten spezialisierten
Zellen fungiert. Moleküle
dieser Erfindung können
bei der Behandlung von Erkrankungen oder Störungen verwendet werden, welche
mit gestörten
Ca2+-Antworten in diesen Zellen in Verbindung
stehen.
-
Spezielle
Erkrankungen und Störungen,
welchen, basierend auf den beeinflussten Zellen, behandelt oder
verhindert werden können,
schließen
auch jene des zentralen Nervensystems wie Anfälle, Schlaganfall, Schädeltrauma,
Rückenmarksverletzung,
Nervenzellschaden durch Sauerstoffmangel wie bei Herzstillstand oder
neonataler Notlage, Epilepsie, neurodegenerative Erkrankungen wie
Alzheimer-Krankheit, Chorea Huntington und Parkinson-Krankheit,
Demenz, Muskeltension, Depression, Angst, Panikstörung, obsessiv-kompulsive
Störung,
posttraumatische Stressstörung,
Schizophrenie, neuroleptisches malignes Syndrom und Tourette-Syndrom; Erkrankungen,
bei welchen eine übermäßige Reabsorption
von Wasser durch die Niere eine Rolle spielt, wie das Schwartz-Bartter-Syndrom
(SIAH), Zirrhose, Herzinsuffizienz und Nephrose; Hypertension; Vorbeugen
und/oder Verringern von Nierentoxizität von kationischen Antibiotika
(z. B. Antibiotika vom Aminoglycosidtyp); Darmmotilitätsstörungen wie
Diarrhoe und Reizkolon; Magen-Darm-Geschwürerkrankungen; Magen-Darm-Absorptionserkrankungen
wie Sarkoidose; und Autoimmunerkrankungen und Organtransplantatabstoßung ein.
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Obwohl
die Rezeptor eines anorganischen Ions modulierenden Mittel der vorliegenden
Erfindung typischerweise bei der Therapie von menschlichen Patienten
verwendet werden, können
sie zur Behandlung von ähnlichen
oder identischen Erkrankungen oder Störungen bei anderen warmblütigen Tierspezies
wie anderen Primaten, landwirtschaftlichen Tieren wie Schwein, Rind
und Geflügel;
und Tieren für
Sport und Haustieren wie Pferden, Hunden und Katzen verwendet werden.
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IV. VERABREICHUNG
-
Die
Moleküle
der Erfindung können
für eine
Vielzahl von Verabreichungsarten zur Behandlung von Patienten durch
Modulieren einer Aktivität
eines Rezeptors eines anorganischen Ions formuliert werden. Techniken
und Formulierungen zur Verabreichung von Verbindungen können im
Allgemeinen in Remington's
Pharmaceutical Sciences, Mack Publishing Co., Easton, PA gefunden
werden. Die Verabreichung von ein Ion nachahmenden Verbindungen
und ionolytischen Verbindungen wird von Nemeth et al., PCT/US93/01642,
Internationale Veröffentlichung
Nummer WO 94/18959 erörtert.
-
Geeignete
Formen sind teilweise von der Verwendung oder dem Zugangsweg, zum
Beispiel oral, transdermal oder über
Injektion, abhängig.
Solche Formen sollten dem Mittel ermöglichen, eine Zielzelle zu erreichen,
unabhängig
davon, ob die Zielzelle in einem mehrzelligen Wirt oder in einer
Kultur vorhanden ist. Zum Beispiel sollten in die Blutbahn injizierte
pharmakologische Mittel oder Zusammensetzungen in den verwendeten
Konzentrationen löslich
sein. Andere Faktoren sind auf dem Fachgebiet bekannt und schließen Erwägungen ein,
wie Toxizität
und Formen, welche das Mittel oder die Zusammensetzung an der Ausübung seiner
Wirkung hindern.
-
Die
Mittel können
auch als pharmazeutisch verträgliche
Salze (z. B. Säureadditionssalze)
und Komplexe davon formuliert werden. Die Herstellung von solchen
Salzen kann die pharmakologische Verwendung durch Verändern der
physikalischen Charakteristiken des Mittels ermöglichen, ohne sie an der Ausübung seiner
physiologischen Wirkung zu hindern. Beispiele von nützlichen
Veränderungen
bei physikalischen Eigenschaften schließen Erniedrigen des Schmelzpunktes,
um eine transmukosale Verabreichung zu ermöglichen, und Erhöhen der
Löslichkeit,
um eine Verabreichung von höheren
Konzentrationen des Arzneistoffes zu ermöglichen, ein.
-
Für systemische
Verabreichung ist die orale Verabreichung bevorzugt. Alternativ
kann die Injektion verwendet werden, z. B. intramuskulär, intravenös, intraperitoneal
und subkutan. Für
die Injektion werden die Moleküle
der Erfindung in flüssigen
Lösungen
formuliert, bevorzugt in physiologisch kompatiblen Puffern wie Hank-Lösung oder
Ringer-Lösung.
Zusätzlich
können
die Moleküle
in fester Form formuliert und kurz vor der Verwendung wieder gelöst oder
suspendiert werden. Gefriergetrocknete Formen können auch hergestellt werden.
-
Systemische
Verabreichung kann auch über
transmukosale oder transdermale Mittel durchgeführt werden, oder die Moleküle können oral
verabreicht werden. Für
transmukosale oder transdermale Verabreichung werden in der Formulierung
Penetrationsmittel, welche für
die zu permeierende Barriere geeignet sind, verwendet. Solche Penetrationsmittel
sind im Allgemeinen auf dem Fachgebiet bekannt und schließen zum Beispiel
für transmukosale
Verabreichung Salze der Gallensäuren
und Fusidinsäurederivate
ein. Zudem können
Detergenzien zur Erleichterung der Permeation verwendet werden.
Transmukosale Verabreichung kann zum Beispiel über Nasensprays oder unter
Verwendung von Zäpfchen
erfolgen. Für
orale Verabreichung werden die Moleküle zu herkömmlichen Dosierungsformen für orale
Verabreichung formuliert, wie Kapseln, Tabletten und Tonika.
-
Für topische
Verabreichung werden die Moleküle
der Erfindung zu Salben, Unguenta, Gelen oder Cremes formuliert,
wie es im Allgemeinen auf dem Fachgebiet bekannt ist.
-
In
Allgemeinen liegt eine therapeutisch wirksame Menge zwischen etwa
1 nMol und 3 μMol
des Moleküls,
bevorzugt 0,1 nMol und 1 μMol,
abhängig
von seinem EC50-Wert oder IC50-Wert
und dem Alter und der Größe des Patienten
und der Erkrankung oder Störung
des Patienten. Im Allgemeinen ist es eine Menge zwischen etwa 0,1
und 50 mg/kg, bevorzugt 0,01 und 20 mg/kg des zu behandelnden Tieres.
-
V. BEISPIELE
-
Die
hier beschriebenen Verbindungen können unter Verwendung von Standardtechniken
synthetisiert werden, wie jenen, welche von Nemeth et al., PCT/US93/01642,
Internationale Veröffentlichung
Nummer WO 94/18959 beschrieben werden. Beispiele, welche die Synthesen
der Verbindungen 9R, 11X, 14U, 16M und 16P beschreiben, sind nachstehend
angegeben. Die Verbindungen 11X und 16M wurden über die Kondensation eines
primären
Amins mit einem Aldehyd oder Keton in der Gegenwart von Titan-(IV)-isopropoxid
hergestellt. Die resultierenden Imin-Zwischenstufen wurden dann
in situ durch die Wirkung von Natriumcyanoborhydrid, Natriumborhydrid
oder Natriumtriacetoxyborhydrid reduziert. Die Enamin-Zwischenstufe
für die
Synthese von Verbindung 8U wurde unter Verwendung von Palladiumhydroxid
katalytisch reduziert.
-
Die
Synthesen der Verbindungen 9R, 14U und 16P wurden durch reduzierende
Aminierung eines im Handel erhältlichen
Aldehyds oder Ketons mit einem primären Amin in der Gegenwart von
Natriumcyanoborhydrid oder Natriumtriacetoxyborhydrid dargestellt.
Für die
Synthesen dieser drei Verbindungen (9R, 14U und 16P) fand man, dass
Natriumtriacetoxyborhydrid die gewünschten Diastereomere mit größerer Diastereoselektivität bereitstellte
als die Verwendung von Natriumcyanoborhydrid. Die angereicherten
Gemische wurden zudem durch Normalphasen-HPLC oder über Umkristallisation in organischen
Lösungsmitteln
zu einem einzelnen Diastereomer gereinigt.
-
Verbindungen,
welche in ihr entsprechendes Hydrochlorid umgewandelt wurden, wurden
durch Behandlung der freien Base mit etherischer HCl umgewandelt,
wobei weiße
Feststoffe erhalten wurden.
-
Die
Amine dieser Sythesen wurden (1) von Aldrich Chemical Co. Milwaukee
WI gekauft (2) von Celgene Corp., Warren, NJ gekauft oder (3) unter
Verwendung von Standardtechniken synthetisch hergestellt. Alle anderen
chemischen Reagenzien wurden von Aldrich Chemical Co. gekauft.
-
Beispiel 1: Synthese von
Verbindung 9R
-
(R)-N-(1-(2-Naphthyl)ethyl)-(R)-1-(1-naphthyl)ethylamin
Hydrochlorid
-
Ein
Gemisch von (R)-(+)-1-(1-Naphthyl)ethylamin (10,0 g, 58 mmol), 2'-Acetonaphthon (9,4
g, 56 mmol), Titan-(IV)-isopropoxid (20,7 g, 73,0 mmol) und EtOH
(abs.) (100 ml) wurde für
3 Stunden auf 60°C
erwärmt.
Dann wurde Natriumcyanoborhydrid (NaCNBH3)
(3,67 g, 58,4 mmol) zugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde bei Raumtemperatur
für 18
Stunden gerührt.
Ether (1 l) und H2O (10 ml) wurden zu dem
Reaktionsgemisch gegeben und der resultierende Niederschlag wurde
dann über
Zentrifugation entfernt. Der Überstand
wurde unter Vakuum abgedampft und das Rohprodukt wurde viermal in
heißem
Hexan unkristallisiert, wobei 1,5 g an reinem (98+%) Diastereometer
bereitgestellt wurden. Die freie Base wurde in Hexan gelöst, filtriert
und dann wurde etherische HCl zugegeben, wobei das Produkt als ein
weißer
Feststoff ausgefällt
wurde (1,1 g, 6% Ausbeute), Schmp.: Erweichen bei 200 bis 240°C (Zers.).
-
Beispiel 2: Synthese von
Verbindung 11X
-
N-(4-Isopropylbenzyl)-(R)-1-(1-naphthyl)ethylamin
Hydrochlorid
-
Ein
Gemisch von (R)-(+)-1-(1-Naphthyl)ethylamin (1,06 g, 6,2 mmol),
4-Isopropylbenzaldehyd (0,92 g, 6,2 mmol) und Titan-(IV)-isopropoxid
(2,2 g, 7,7 mmol) wurde für
5 Minuten auf 100°C
erwärmt,
dann bei Raumtemperatur für
4 Stunden gerührt.
Dann wurde Natriumcyanoborhydrid (NaCNBH3)
(0,39 g, 6,2 mmol) zugegeben, gefolgt von EtOH (1 ml). Das Reaktionsgemisch
wurde bei Raumtemperatur für
18 Stunden gerührt.
Ether (100 ml) und H2O (1 ml) wurden zu
dem Reaktionsgemisch gegeben und der resultierende Niederschlag
wurde dann über
Zentrifugation entfernt. Der Überstand
wurde unter Vakuum abgedampft und das Rohprodukt wurde an Kieselsäuregel (50
mm × 30
cm Säule)
(Elution mit 1% MeOH/CHCl3) chromatographiert. Das
chromatographierte Material wurde dann in Hexan gelöst und etherische
HCl wurde zugegeben, wobei das Produkt als ein weißer Feststoff
ausgefällt
wurde (0,67 g, 35% Ausbeute), Schmp.: 257 bis 259°C.
-
Beispiel 3: Synthese von
Verbindung 14U
-
(R)-N-(1-(4-Methoxyphenyl)ethyl)-(R)-1-(1-naphthyl)ethylamin
Hydrochlorid
-
Ein
Gemisch von (R)-(+)-1-(1-Naphthyl)ethylamin (1,1 g, 6,2 mmol), 4'-Methoxyacetophenon
(0,93 g, 6,2 mmol), Titan-(IV)-isopropoxid (2,2 g, 7,7 mmol) und
EtOH (abs.) (1 ml) wurde für
3 Stunden auf 60°C
erwärmt.
Dann wurde Natriumcyanoborhydrid (NaCNBH3)
(0,39 g, 6,2 mmol) zugegeben und das Reaktionsgemisch wurde bei
Raumtemperatur für
18 Stunden gerührt.
Ether (200 ml) und H2O (2 ml) wurden zu
dem Reaktionsgemisch gegeben und der resultierende Niederschlag
wurde dann über
Zentrifugation entfernt. Der Überstand
wurde unter Vakuum abgedampft und das Rohprodukt wurde an Kieselsäuregel (25
mm × 25
cm Säule)
(Elution mit 1% MeOH/CHCl3) chromatographiert.
Ein Teil dieses Materials wurde über
HPLC chromatographiert [Selectosil, 5 μM Kieselsäuregel; 25 cm × 10,0 mm
(Phenomenex, Torrance, CA), 4 ml pro Minute; UV-Detektion 275 nm;
12% Ethylacetat – 88%
Hexan (Elutionszeit 12,0 min)]. Das über HPLC gereinigte Diastereomer
wurde dann in Hexan gelöst
und etherische HCl wurde zugegeben, wobei das Produkt als ein weißer Feststoff
ausgefällt
wurde (20 mg), Schmp.: 209 bis 210°C (Zers.).
-
Beispiel 4: Synthese von
Verbindung 16M
-
N-(3-Chlor-4-methoxybenzyl)-(R)-1-(1-naphthyl)ethylamin
Hydrochlorid
-
Ein
Gemisch von (R)-(+)-1-(1-Naphthyl)ethylamin (6,6 g, 39 mmol), 3'-Chlor-4'-methoxybenzaldehyd (6,6 g, 39 mmol)
und Titan-(IV)-isopropoxid (13,8 g, 48,8 mmol) und EtOH (abs.) (30
ml) wurde für
30 Minuten auf 80°C
erwärmt,
dann bei Raumtemperatur für
3 Stunden gerührt.
Dann wurde Natriumcyanoborhydrid (NaCNBH3)
(2,45 g, 39 mmol) zugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde bei Raumtemperatur
für 18
Stunden gerührt.
Ether (100 ml) und H2O (2 ml) wurden zu
dem Reaktionsgemisch gegeben und der resultierende Niederschlag
wurde dann über
Zentrifugation entfernt. Der Überstand
wurde unter Vakuum abgedampft und das Rohprodukt wurde an Kieselsäuregel (50
mm × 30
cm Säule)
(Elution mit CH2Cl2)
chromatographiert. Das chromatographierte Material wurde dann in
Hexan (500 ml) gelöst,
entfärbt
mit Norit® filtriert
(0,2 μM)
und dann wurde etherische HCl zugegeben, wobei das Produkt als ein
weißer
Feststoff ausgefällt
wurde (10,2 g, 56% Ausbeute), Schmp.: 241 bis 242°C (Zers.).
-
Beispiel 5: Synthese von
Verbindung 16P
-
4-Methoxy-3-methylacetophenon
[16P Vorläufer]
-
Ein
Gemisch von 4'-Hydroxy-3'-methylacetophenon
(5,0 g, 33,3 mmol), Iodmethan (5,7 g, 40,0 mmol), K2CO3 (körnig,
wasserfrei) (23,0 g, 167 mmol) und Aceton (250 ml) wurde für 3 Stunden
unter Rückfluss
gehalten. Das Reaktionsgemisch wurde dann auf Raumtemperatur abgekühlt, filtriert,
um die anorganischen Salze zu entfernen, und unter Vakuum eingedampft.
Das Rohprodukt wurde in Ether (100 ml) gelöst und mit H2O (2 × 20 ml)
gewaschen. Die organische Schicht wurde getrocknet (Na2SO4) und eingedampft, wobei 4,5 g, 82,4% Ausbeute
erhalten wurden. Das Keton wurde in der folgenden Umsetzung ohne
weitere Reinigung verwendet.
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(R)-N-(1-(4-Methoxy-3-methylphenyl)ethyl)-(R)-1-(1-naphthyl)ethylamin-Hydrochlorid
[Verbindung 16P]
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Ein
Gemisch von (R)-(+)-1-(1-Naphthyl)ethylamin (4,24 g, 24,8 mmol),
4'-Methoxy-3'-methylacetophenon (4,06 g, 24,8 mmol)
und Titan-(IV)-isopropoxid (8,8 g, 30,9 mmol) und EtOH (abs.) (1
ml) wurde für
2 Stunden auf 100°C
erwärmt.
Isopropanol (45 ml) wurde zugegeben und die Umsetzung wurde dann
in einem Eisbad auf 10°C
gekühlt.
Dann wurde in Portionen über
15 Minuten Natriumtriacetoxyborhydrid (NaHB(O2CCH3)3) (10,5 g, 49,5
mmol) zugegeben. Das Reaktionsgemisch wurde dann für 18 Stunden
auf 70°C
erwärmt.
Das Gemisch wurde auf Raumtemperatur abgekühlt und in Ether (400 ml) gegossen.
Die Suspension wurde zentrifugiert, der Überstand wurde gesammelt und
das Pellet mit Ether (400 ml) gewaschen. Die kombinierten organischen
Waschflüssigkeiten
wurden unter Vakuum eingedampft. Der Rückstand wurde in Ether (400
ml) gelöst
und mit 1 N NaOH (4 × 50
ml) und H2O (2 × 50 ml) gewaschen. Die organische
Schicht wurde getrocknet (Na2SO4),
filtriert und unter Vakuum eingedampft. EtOH (abs.) wurde auf den
feuchten Rückstand
gegeben, der dann gründlich
an einem Rotationsverdampfer getrocknet wurde, wobei ein Öl erhalten
wurde. Das Gemisch wurde dann an Kieselsäuregel chromatographiert (50
mm × 30
cm) [Elution mit (1% MeOH : 1% IPA : CHCl3),
wobei 4,8 g eines Öl
erhalten wurden].
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Das
gewünschte
Diastereomer wurde weiter über
HPLC-Chromatographie gereinigt [SUPELCOSILTM PLC-Si,
18 μM Kieselsäuregel;
25 cm × 21,2
mm (Supelco, Inc., Bellefonte, PA), 7 ml pro Minute; UV-Detektion 275
nm; 20% EtOAc – 80%
Hexan (Elutionszeit 9,5 bis 11,0 min)]. Einspritzungen (800 μl Aliquote)
des Gemisches (100 mg/ml Lösung
in Eluent) lieferten 65 mg des gewünschten Isomers. Mehrfache
HPLC-Einspritzungen lieferten 1,0 g gereinigtes Material. Das über HPLC
chromatographierte Material wurde in Hexan (50 ml) gelöst und das
Hydrochloridsalz wurde mit etherischer HCl gefällt. Das Salz wurde auf einer
Glasfritte gesammelt und mit Hexan gewaschen, wobei 1,0 g eines
weißen
Feststoffs erhalten wurden, Schmp.: 204 bis 205°C.
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Andere
Ausführungsformen
liegen innerhalb der folgenden Patentansprüche.