NO841778L - Analogifremgangsmaate for fremstilling av et terapeutisk aktivt indolinderivat - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av nye indolinderivater og mer spesielt et nytt 1'-substituert-spiro [imidazolidin-4,31-indolin]-2,2',5-trion som er en potent inhibitor mot enzymet aldose reduktase.

Enzymet aldose-reduktase er i menneske og andre varmblodige dyr ansvarlig for den katalytiske omdannelse av aldoser, f.eks. glukose og galaktose, til de korresponderende alditoler f.eks. sorbitol og galaktitol. Alditoler penetrerer cellemenbraner dårlig, og med en gang de er dannet, tenderer de til å bli fjernet bare ved videre metabolisme. Som en konsekvens av dette, tenderer alditoler til å akkumuleres innen celler hvor de er dannet, f.eks. i linsen, perifert nervevev og nyre, forårsaker

en økning i indre osmotisk trykk som kan i sin tur være tilstrekkelig til å ødelegge eller svekke funksjonen av cellene selv.

I tillegg kan økte alditolnivåer resultere i unormale nivåer av deres metabolitter som selv kan svekke eller ødelegge cellulær funksjon. Enzymet aldose-reduktase har en relativt lav substrat-affinitet, det er bare effektivt i nærvær av relativt store konsentrasjoner av aldose. Slike store konsentrasjoner av aldose er til stede i de kliniske betingelser av diabetes (overskudd glukose) og galaktosemia (overskudd galaktose). Som en konsekvens av dette er inhibitorer mot enzymet aldose-reduktase bruk-bare i reduksjonen eller beskyttelsen av fremkalling av de komplikasjoner av langtkommen diabetes eller galaktosemia som kan være delvis skyld i akkumulering av sorbitol eller galaktitol. Slike komplikasjoner er f.eks. makulært ødem, grå stær, retinopati, nevropati eller svekket nerveledning.

Det er kjent fra vårt tidligere arbeide at visse 1'-substi-tuerte-spiro imidazolidin-4,3<1->indolin -2,2',5-trioner med formel Z (tegnet opp senere) og hvor Ra er en (1-12C)alkyl-gruppe, en fenyl, naftylmetyl eller cinnamyl-gruppe i hvilke de aromatiske ringer eventuelt har én eller to halogenatomer, eller er Ra en benzylgruppe eventuelt substituert med én eller to eller tre substituenter uavhengig valgt fra halogen, trifluormetyl, (1-4C)-alkyl, (1-4C)alkoksy, nitro, cyano og hydroksygrupper; og benzenring A bærer eventuelt én substituent valgt fra halogen, (1-4C)-alkyl, (1-4C)-alkoksy, nitro og hydroksygrupper, eller har to substituenter uavhengig valgt fra halogen, (1-4C)alkyl, og nitro-grupper; eller et farmasøytisk akseptabelt salt derav; men om-fatter ikke de forbindelser hvor Ra er en metyl, etyl, n-propyl eller usubstituert benzylgruppe, og benzenring A er usubstituert; viser brukbar aldose-reduktase-inhiberende egenskaper (europeisk patentsøknad publikasjon nr. 28906A1). Vi har nå oppdaget at en spesifik ny forbindelse som faller innunder denne generiske definisjon, men ikke hittil beskrevet, og den høyre-roterende optiske form derav målt ved 589 nm bølgelengde, viser overrasken-de potent aldose-reduktase-inhibiterende egenskaper, og dette er basis for vår oppfinnelse.

I samsvar med oppfinnelsen er det tilveiebragt en fremgangsmåte for fremstilling av den nye forbindelse 1 1 -(4-brom-2-fluor-benzyl)-7'-klor-spiro[imidazolidin-4,3'-indolin]-2,2',5-trion med formel I (tegnet opp senere) i racemisk form, den høyre-roterende form derav, eller et salt av hver av disse former.

Spesielle salter av den nye forbindelse med formel I er f.eks. salter som kan bli brukt i isolasjon, rensing eller oppløsning av den fri syreform av nevnte forbindelse, f.eks. litiumnatrium, kalium, kalsium, barium, strontium, aluminium, sink, jern og sølv-salter derav, eller salter med optisk aktive former av organiske baser, f.eks. med optisk aktive former av organisk kvaternære ammoniumhydroksyder inneholdende i det minste ett asymmet-risk substituert karbonatom, f.eks. med en N,N,N-trialkyl-1-(substituert)alkylammoniumhydroksyd slik som N,N,N-trimetyl-(1-fenyletyl)ammoniumhydroksyd ellerN,N,N-trimetyl-(2-hydroksy-1-metyl-2-fenyl)etylammoniumhydroksyd.

Andre spesielle salter av den nye forbindelse med formel I fremstilt ifølge oppfinnelsen er f.eks. farmasøytisk akseptable salter av den fri syreform av nevnte forbindelse, f.eks. salter med baser som har fysiologisk akseptable kationer, f.eks. alkalimetall og jordalkalimetallsalter (slik som natrium, kalium, magnesium og kalsiumsalter), aluminium og ammoniumsalter, og salter med organiske aminer (slik som, metylamin, diemtylamin, trimetylamin, piperidin, morfolin, piperazin, etanolamin, trietanolamin, N-metylglukamin og tetrametylammoniumhydroksyd).

Den nye forbindelse med formel I kan fremstilles i racemisk form ved å bruke enhver kjent fremgangsmåte for fremstilling av strukturelt analoge forbindelse, f.eks. fremgangsmåten beskrevet i vår europeiske patentsøknad publikasjon nr. 28906A1. Slike fremgangsmåter er tilveiebragt i samsvar med oppfinnelsen og illustreres ved de følgende presenterte foretrukne fremgangsmåter: (a) Å omsette 1 -(4-brom-2-fluorbenzyl)-7-klorindolin-2,3-dion med et cyanidsalt, og ammoniumkarbonat eller karbamat.

Et passende cyanidsalt er f.eks. et alkalimetallcyamid slik som natrium eller kaliumcyanid, eller et tetra-alkylammonium-cyanid slik som tetrametylammoniumcyanid.

Denne fremgangsmåten er et eksempel på Bucherer-Bergs syn-tese av imidazolidin-2,4-dioner (hydantoiner) som er velkjent (se E Ware i Chemical Reviews, 1950, 46, 422-425). Fremgangsmåten kan derfor utføres gjennom hydroksynitrilet med formel II og/eller aminonitrilet med formel III. (Formlene er opptegnet senere). Disse intermediater er ikke generelt tilstrekkelig stabile til å kunne isoleres. Men de kan genereres forbigående i prosess (a), f.eks. ved å omsette indolin-2,3-dionet først med hydrogencyanid, fulgt av reaksjon med ammoniumkarbonat eller karbamat. Lignende kan indolin-2,3-dionet først omsettes med ammoniakk og hydrogencyanid, fulgt av reaksjon med karbondioksyd, passende utført med ammoniumkarbonat eller karbamat.

Fremgangsmåten utføres generelt i et passende løsnings-

eller fortynningsmiddel, f.eks. i en (1-4C)alkanol slik som metanol eller etanol, eller i etylenglykol eller dietylenglykol, fortrinnsvis inneholdende vann, og ved en temperatur i området, f.eks. 20 - 100°C.

Ammoniumkarbonatet eller karbamat kan hvis nødvendig dannes

in situ på vanlig måte. Fremstillingen av indolin-2,3,-dionet er beskrevet i de medfølgende eksempler.

(b) Å omsette en forbindelse med formel IV (opptegnet senere)

hvor Rb er acyl eller tri-£(1-4C)alkylJ silyl med ammoniumkarbonat eller karbamat.

En spesiell betydning for Rb når den er acyl er f.eks.

(1-6C)alkanoyl slik som acetyl eller propionyl, fenylsulfonyl, toluen-p-sulfonyl, benzoyl eller benzyloksykatbonyl.

En spesiell betydning for Rb når den er tri[(1-4C)alkylj-silyl er f.eks. trimetylsilyl.

Fremgangsmåte (b) er en modifikasjon av fremgangsmåte (a)

og derav kan lignende reaksjonsbetingelser brukes. På lignende måte kan ammoniumkarbonat eller karbamat dannes in situ hvis ønsket.

Utgangsmaterialene med formel IV kan lages på vanlig måte.

Således kan de forbindelser med formel IV hvor Rb er acyl passende oppnås, f.eks. ved å omsette 1-(4-brom-2-fluorbenzyl)-7-klorindolin-2,3-dion med det passende acylhalogenid (f.eks. benzoylklorid, eller benzylklorformiat) i nærvær av natrium eller kaliumcyanid og natrium eller kaliumhydroksyd, i vandig metylenklorid ved 15 - 15°C. Lignende kan de forbindelser med formel IV hvor Rb er tri-[(1-4C)alkyl] silyl oppnås f.eks. ved å omsette ovennevnte indolin-2,3-dion med et tri 1-4C)alkyl] silyl-cyanid (f.eks. trimetylsilylcyanid) ved 15 - 40°C i et ikke-vandig løsningsmiddel slik som 1,2-dimetoksyetan.

Det nye mellomprodukt 1-(4-brom-2-fluorbenzyl)-7-klorindolin-2,3-dion kan oppnås f.eks. ved omsetning av det korresponderende 1 -usubstituerte-indolin-2 , 3^-dion med et 4-brom-2-f luorbenzyl-halogenid (spesielt kloridet eller bromidet) i nærvær av en passende base slik som kaliumhydroksyd, kaliumkarbonat eller natriumacetat.

Det er åpenbart at den ovennevnte fremgangsmåte gir forbindelse med formel I i form av dens baseaddisjonssalt, som lett kan omdannes til den fri syreform på vanlig måte, f.eks. ved behandling med en uorganisk syre, slik som saltsyre. Andre salter av den fri syreform av forbindelsen med formel I kan oppnås på vanlig måte f.eks. ved omsetning med den passende base eller et annet salt derav.

Når den høyre-roterende optisk aktive form av forbindelsen med formel I er ønsket, kan den racemiske form av nevnte forbindelse omsettes med en optisk aktiv form av en passende organisk base, f.eks. spesielt med en N,N,N-trialkyl-(1-fenylety1)-ammoniumhydroksyd slik som N,N,N-trimetyl-(1-fenyletyl)ammonium-hydroksyd, fulgt av vanlig separering av den diastereoisomere blanding av salter oppnådd på denne måte, f.eks. ved fraksjonell krystallisasjon fra et passende løsningsmiddel f.eks. (1-4C)-alkanol, (slik som metanol eller etanol), 2-metoksyetanol eller 1,2-dimetoksyetan, eller en blanding derav, hvoretter den høyre-roterende optiske aktive form av nevnte forbindelse kan frigjøres ved behandling av det passende salt med syre ved å bruke en vanlig fremgangsmåte, f.eks. ved å bruke en vandig mineralsyre, slik som fortynnet saltsyre.

Egenskapen med å inhibere enzymet aldose-reduktase in vivo kan demonstreres i den følgende standard laboratorietest.

Således blir rotter gjort diabetiske (som vises ved at alvorlig glukosuria er tilstede) ved å dosere dem med streptozotocin. Dyrene blir deretter daglig gitt testforbindelsen i 2 - 5 dager. Dyrene blir deretter drept 2-5 timer etter den siste dose og øyelinsene og/eller isjiasnerver fjernes. Etter en standard opparbeidelsesprosedyre beregnes rest-sorbitolnivåene i hvert tilfelle ved gass-væske-kromatografi etter omdannelse til poly-trimetylsolyl-derivater. Inhibering av aldose-reduktase in vivo blir deretter fastsatt ved å sammenligne rest-sorbitol-nivåene i prøvene fra de doserte diabetiske grupper av rotter med de av udoserte grupper av diabetiske rotter og en udosert normal gruppe av rotter.

Egenskapen til inhibering av enzymet aldose-reduktase kan også demonstreres in vitro. Således isoleres delvis renset aldose-reduktase på kjent måte fra okselinser. Den prosentvise inhibering av dette enzyms evner in vitro til å redusere aldose til polyhydretiske alkoholer, og spesielt til å redusere glukose til sorbitol, forårsaket aav en testforbindelse blir deretter beregnet ved å bruke standard spektrofotometriske metoder.

I ovennevnte in vivo test er en effektiv dose (ED) definert som den orale dose ved hvilken rest-sorbitol-novået i isjiasnerven er redusert til et nivå lignende det i isjiasnerven til en normal ikke-dosert rotte. I denne test har den nye forbindelsen med formel I en ED på ca. 1,76 mg/kg som racemisk form og på ca. 0,62 mg/kg som den høyre-roterende optiske aktive form. Lignende hat i den ovennevnte in vitro test den nye forbindelse med formel I en IC50 (konsentrasjon tilstrekkelig til å inhibere overskuddet av 50% av enzymets evne til å redusere glukose til sorbitol) på o ca. 2,4 x 10 — 8M som racemisk form og med ca.

_9

9,8 x 10 M som den høyre-roterende optiske aktive form.

I motsetning til dette er den foretrukne gruppe av forbindelser spesifikt beskrevet på side 6 i vår europeiske patensøk-nad publikasjon nr. 28906A1 en effektiv dose (ED) i området 5-20 mg/kg i ovennevnte in vivo test og IC50 i området 1,6-3,2x10 — 8Mi ovennevnte in vitro test.

Forbindelsen med formel I vil primært bli administrert sys-temisk (generelt gjennom munnen) til et varmblodig dyr for å produsere en inhiberende effekt på enzymet aldose-reduktase, f.eks. ved en daglig dose på 0,25 til 10 mg/kg. Hos menneske er det regnet med at en total daglig dose i området 5 til 250 mg/person vil administreres, gitt hvis nødvendig, i oppdelte doser. Forbindelsen med formel I kan også administreres topisk for tera-peutisk eller profylaktisk effekt tenkt ved inhibering av enzymet aldose-reduktase, f.eks. ved topisk administrasjon direkte på vevet eller organet i hvilket inhibering av enzymet er ønsket, f.eks. ved topisk administrasjon på øyet. Den nøyaktige mengde av forbindelse administrert vil nødvendigvis avhenge av den an-vendte formulering. Således, når f.eks. en løsning administreres, vil en konsentrasjon av forbindelsen inneholdende opp til 0,001 vekt% generelt anvendes. Lignende vil, når en salve administreres, en konsentrasjon av forbindelsen på opp til 2 vekt% generelt brukes.

Forbindelsene med formel I vil normalt bli administrert til varmblodige dyr i form av spesielle farmasøytiske formuleringer. En farmasøytisk blanding kan inneholde forbindelsen med formel I, eller én av dens farmasøytisk akseptable salter sammen med en farmasøytisk akseptabel bærer eller fortynningsmiddel.

Forbindelsene kan være i en form passende for oral administrering, f.eks. i form av tablett, kapsel, granul, dispersibelt pulver, sirup, eliksir, emulsjon, suspensjon eller gel; til parenteral administrering, f.eks. i form av en steril injektabel vandig suspensjon eller løsning, eller oljeløsning eller suspensjon; for rekatl administrasjon, f.eks. i form av et supposito-rium; eller for topisk administrasjon, f.eks. spesielt på øyet,

i form av en salve, gel eller steril løsning buffret med en for øyet akseptabel pH, f.eks. i området pH 7,0 - 7,6.

Topiske formuleringer kan administreres til dyrets øye, f.eks. menneske eller hunder, krever behandling for diabetisk grå stær eller retinopati på vanlig måte, f.eks. ved å bruke dråper eller øyevask topisk formulering.

Forbindelsene kan også inneholde én eller flere andre midler som er kjent å ha brukbar effekt i behandlingen av diabetes eller galaktosemia, f.eks. et hypoglycemisk middel slik som tolbutamid, klorpropamid eller glybenklamid.

Oppfinnelsen vil nå bli illustrert ved de følgende ikke-begrensende eksempler i hvilke, untatt når annet er angitt: (i) alle fordampinger blir utført med en rotasjonsfordamper in vakuu: (ii) alle operasjoner blir utført ved romtemperatur, det er i området 18 - 26°C; (iii) sluttprodukter med formel I hadde tilfredsstillende mikroanalyse; (iv) petroleumeter (kp. 60 - 80°C) er referert til som "petrol 60 - 80"; og (v) utbyttene er bare gitt for illustrasjon og er ikke nødven-digvis til maksimum oppnåelige.

Eksempel 1

En rørt suspensjon av 1-(4-brom-2-fluorbenzyl)-7-klor-indolin-2,3-dion (96 g) i etanol (1500 ml) ble behandlet med en løsning av kaliumcyanid (21, 0 g) og ammoniumkarbonat (300 g)

i vann (1500 ml). Blandingen ble rørt ved 45 - 50°C i 4 timer. Aktivert trekull (50 g) ble tilsatt og blandingen ble rørt videre i 1 time ved 45 - 50°C. Den varme blandingen ble filtrert gjennom diatomerjord og filterkaken ble vasket med vandig etanol (2 x 200 ml; 1:1 v/v) ved 60°C. Det avkjølte filtrat ble gjort surt til pH 4 ved 0 - 5°C med 10M saltsyre og det utfelte faststoffet ble samlet opp ved filtrering, vasket med vann og lufttørret. Omkrystallisasjon to ganger fra 1:1 v/v etylacetat-petrol 60 - 80 ga ( + )-1 1 -( 4-brom-2-f luorbenzyl)-7 1 -klor-spiro(\lmidazolidin-4,3'-indolin]-2,2',5-trion (60 g) smp. 240 -242°C.

Utgangsmaterialet ble oppnådd som følger:

En suspensjon av 7-klor-indolin-2,3-dion (15 g) og kaliumkarbonat (15 g) i N,N-dimetylformamid (100 ml) ble rørt og behandlet med en løsning av 4-brom-2-fluorbenzylbromid (24,7 g)

i klorbenzen (100 ml). Blandingen ble ørrt ved 90°C i 5 timer; avkjølt til romtemperatur, og fortynnet med en blanding av vann (500 ml) og petrol 60 - 80 (500 ml). Den vandige fase ble jus-tert til pH 3 med 10M saltsyre. Blandingen oppnådd ble separert ved filtrering. Det faste stoffet oppnådd ble vasket med petrol 60 - 80, deretter med vann, og omkrystallisert fra etanol for å gi 1-(4-brom-2-fluorbenzyl)-7-klor-indolin-2,3-dion (15,5 g), smp. 64 - 166°c.

Eksempel 2

(+)-1'-(4-brom-2-fluorbenzyl)-7<1->klor-spiro imidazolin-4,3'-indolin -2,2',5-trion (64,4 g) ble oppløst i en 0,253 M løsning av (-)-N,N,N-trimetyl-(1-fenyletyl)ammoniumhydroksyd i metanol (581 ml). Løsningen ble filtrert og filtratet ble fordampet. Resten ble oppløst i 2-metoksyetanol (132 ml). Løsningen ble varmet til 70°C og deretter fortynnet med 1,2-dimetoksyetan (440 ml) tildligere varmet til 70°C. Den klare løsningen ble lagret ved 0°C I 48 timer og krystallene av det kvaternære ammoniumsalt ble oppsamlet ved filtrering 27 g;

a D + 21,1 °, c. 0,93 MeOH) . Dette produkt ble omkrystallisert fra 2-metoksyetanol (55,3 ml) og 1,2-dimetoksyetan (184 ml) for å gi krystaller 20 g;- a ^3 + 22° (c 1,11 MeOH) .23

En tredje omkrystallisering ga krystaller 15,8 g; a D + 21,9° (c 1,12 MeOH) .

Det krystallinske salt (15,8 g) oppnådd på denne måte ble oppløst i metanol (50 ml) og behandlet med 0,25 M vandig saltsyre (105 ml). Løsningen ble kjølt ved 0°C over natten og det faste stoff fjernet ved filtrering, vasket med vann og tørket over fosforpentoksyd under vakuum til å gi (+)-enantiomer av 1'- 4-brom-2-fluorbenzyl -7'-klor-spiro imidazolidin -4,3'-indolin -2,2',5-trion (9,1 g), smp. 260 - 262°C, a ^<3>+ 17,9°

(c 0,89, MeOH).

Eksempel 3 (Alle deler ved vekt)

En blanding av (+)-1<1->(4-brom-2-fluorbenzyl)-7<1->klor-spiro-imidazolidin-4,3<1->indolin -2,2<1>,5-trion (50 deler), laktose

(27 deler) og maisstivelse (20 deler) ble rørt grundig og en pasta dannet fra maisstivelse (2 deler) og vann (40 deler) ble tilsatt og grundig blandet inn. Den resulterende masse ble sendt gjennom en 16 mesh sikt, deretter tørket ved 60°C og sendt gjennom en 20 mesh sikt. Magnesiumstearat (1 del) ble tilsatt til de oppnådde granuler, og det hele ble presset sammen på vanlig måte til tabletter, inneholdende 10, 20, 50 eller 100

mg av aktivt ingrediens, passende til oral administrasjon for terapeutiske formål.

Eksempel 4

En løsning av ( + )-1 1-(4-brom-2-fluorbenzyl)-71-klor-spiro-imidazolidin-4,3<1->indolin -2,2<1>,5-trion (A) (0,404 g) i vann (25 ml) og etanol (5 ml) inneholdende natriumhydroksyd (0,04 g) ble fordampet i vakuum for å gi det korresponderende natriumsalt av A som et hvitt fast stiff som hadde en tilfredsstillende mikroanalyse; funnet: C, 42,5; H, 2,3; N, 8,7%; C1 ?H9BrClFN303.H20 krever: C, 42,6; H, 2,3; N, 8,8%.

Claims (6)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av 1 1-(4-brom-2-fluorbenzyl)-7 <1-> klor-spiro imidazolin-4,3'-indolin -2,25-trion i racemisk eller høyredreiende for, eller et salt derav, karakterisert ved (a) å omsette 1-(4-brom-2-fluorbenzyl)-7-klor-indolin-2,3-dion med et cyanidsalt, og ammoniumkarbonat eller karbamat; eller (b) å omsette en forbindelse med formel IV hvor Rb er acyl eller tri- (1-4C)alkyl silyl med ammoniumkarbonat eller karbamat; hvoretter når den høyredreiende form er ønsket, omsettes den racemiske form med en optisk aktiv form av en passende organisk base fulgt av vanlig separering av den diastereoisomere blanding av salter oppnådd på denne måte og frigiving av den ønskede høyredreiende form ved surgjøring av det passende salt; og når et salt er ønsket omsettes den frie syreform av nevnte racemiske eller høyredreiende form med en passende base.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1 , karakterisert ved å fremstille den høyredreiende form av 1 1 -(4-brom-2-fluorbenzyl)-7 <1-> klor-spiro imidazolidin-4,3'-indolin -2,2',5-trion, eller et salt derav.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved å fremstille et salt valgt fra litium, natrium, kalium, kalsium, barium, strontium, aluminium, sink, jern og sølvsalter og fra salter med optisk aktive former av organisk kvaternære ammoniumhydroksydér.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved å fremstille et salt valgt fra salter med baser som gir fysiologisk akseptable kationer.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved å fremstille et salt valgt fra alkalimetall, jordalkali-metall, aliminium eller ammoniumsalter og fra salter med organiske aminer som gir fysiologisk akseptable kationer.

6. Fremgangsmåte ifølge kravene 1 - 5, karakterisert ved å fremstille det høyredreien-de kvaternære ammoiniumsalt A <+> B~ hvor B~ er anion av den høyre-dreiende form av 1 <1-> (4-brom-2-fluorbenzyl)-7 <1-> klor-spiro- imidazolidin-4,3 <1-> indolin -2,2',5-trion og A <+> er kationet av den venstredreiende form av N,N,N-trimetyl-(1-fenyletyl)-ammoniumhydroksyd.