專利名稱：具有免疫調解劑作用的酰化n－羥甲基酞胺哌啶酮－前藥的制作方法
技術領域：
本發明涉及酞胺哌啶酮的前藥，其制備方法，以及它們作為藥物活性成分的應用。
過量細胞分裂素TNF-α(腫瘤壞死因子α)的形成在下述疾病的病理中起著核心作用移植物抗宿主反應綜合癥、多發性硬化、移植排斥、口瘡性口炎、結節性紅斑麻風、Boeck癥、類風濕性關節炎和其它各種與炎癥有關的疾病。治療這些疾病的一個基礎是施用諸如地塞米松、己酮可可堿或酞胺哌啶酮等免疫調節活性成分以有目的地抑制TNF-α的釋放。
在治療口瘡性口炎時，已經證明酞胺哌啶酮優于傳統的免疫抑制劑。酞胺哌啶酮對其顯示出良好效果而又不產生一般的免疫抑制作用的其它疾病的實例包括皮膚的紅斑狼瘡、壞疽性膿皮病和伴有Behcet癥的口一生殖器潰瘍，以及HIV感染病人的潰瘍形成，它們在解剖學上與口瘡潰瘍沒有什么不同，并且不同于大多數與HIV相關的粘膜皮膚損壞——檢測不出有微生物起作用。由于不同于炎性的口瘡，這種損壞是以大面積的口瘡為特征，可出現在整個消化道，如果出現的部位在咽部或在食管時，可能會出現進食困難，并且還會造成口服給藥困難，因為這會引起疼痛。病理因素是內源性中介體，它們對內皮和循環的白細胞起作用。在局部形成的TNF-α或其它細胞分裂素的作用下，內皮對白細胞的粘著性顯著增加，它對靜脈炎的發展有一定作用。有些物質，例如酞胺哌啶酮，可抑制內皮的這些變化，而不會同時阻斷特定細胞的免疫防御，從而在治療上有很大的優勢。
在嚴重的咽部或食管潰瘍已造成口服給藥困難，甚至不可能服用的情況下，以及在與HIV有關的，嚴重的腹瀉使口服用藥達不到預期的效果的病理狀況下，將活性組分經腸胃外施用是適當的。但是，酞胺哌啶酮在水中的溶解度低(0.012mg/ml，Arch..Pharm.,321,371(1988))是將此活性組分經腸胃外給藥的障礙。
由DE 4211812可知的酞胺哌啶酮衍生物是在戊二酰亞胺殘基的氮原子上含有帶氨基取代基的苯甲酰氧基甲基基團，這些酞胺哌啶酮衍生物比酞胺哌啶酮在水中的溶解度高得多。但是，這些化合物的水溶液的pH值比生理上的pH值低很多，因此在施用之前必須提高其pH。在這一步驟中，沉淀出相應的堿，其結果是在很大程度上，甚至是完全喪失了它們在水中有較高溶解的優點。
本發明的目的是開發酞胺哌啶酮前藥，該前藥在生理pH值范圍內具有水溶性。本發明的另一目的是通過分離除去非生理前藥殘留物，使研制出的化合物不產生任何毒理作用。
已經發現，對所研究的化合物提出的要求可通過選擇酞胺哌啶酮前藥來實現。
相應地，本發明涉及以其堿或生理酸鹽形式存在的下式Ⅰ的酞胺哌啶酮前藥
其中R表示-CHR1-NHR2或-(CH2)nCOOH,R1表示H或C1-4烷基，R2表示H、C1-3烷基、C(O)-CH2-NHR3或氨基保護基團，R3表示H或氨基保護基團，以及n是2-4的整數。
R1表示C1-4烷基基團時的R1定義包括直鏈或支鏈的烴基，它們可被OH、COOH、-C(O)NH2、NH2、-NHC(O)NH2、-NHC(NH)NH2或S-C1-3烷基，或取代的或未取代的苯基取代。
R2表示C1-3烷基基團時的R2定義包括直鏈或支鏈的烴基。
適于作為酞胺哌啶酮前藥的，其中的R表示-CHR1-NHR2的式Ⅰ化合物是其中的R1表示H、CH3、-CH(CH3)2、-CH2CH(CH3)2或-CH(CH3)CH2CH3，特別是其中R1基團表示H、CH3或-CH(CH3)2和R2表示H、CH3、-C(O)-OC(CH3)3或-C(O)-OCH2C6H5的那些化合物。
在其中的R表示-(CH2)nCOOH的式Ⅰ酞胺哌啶酮前藥中，n是2的化合物特別合適。
本發明還涉及制備式Ⅰ的酞胺哌啶酮前藥的方法，式Ⅰ中的R表示-CHR1-NHR2,R1表示H或C1-4烷基，R2表示H、C1-3烷基、C(O)-CH2-NHR3或氨基保護基團，R3表示H或氨基保護基團，該方法的特征是在碳化二亞胺或羰基二咪唑存在下，使N-羥甲基酞胺哌啶酮與氨基官能基被保護的一種氨基酸反應，如果需要，接著將氨基保護基通過酸解除去。
叔丁氧羰基和芐氧羰基基團特別適合用作氨基官能團的保護基團。N-羥甲基酞胺哌啶酮與保護的氨基酸之間的反應在有機溶劑如二氯甲烷、氯仿、丙酮、二甲基甲酰胺和/或吡啶之中，在有等摩爾至2倍摩爾量的碳化二亞胺如二環己基碳化二亞胺，或羰基二咪唑存在下進行。反應也可在催化劑如4-吡咯烷基吡啶(4-pyrrolidinopyridine)或4-二甲氨基吡啶存在下進行。
氨基保護基團的酸解去除優選用三氟乙酸進行，可選擇在有機溶劑如二氯甲烷存在下進行。
本發明還涉及制備其中R表示-(CH2)nCOOH的式Ⅰ的酞胺哌啶酮前藥的方法，其特征是在胺存在下，使N-羥甲基酞胺哌啶酮與酸酐反應。
琥珀酸酐優選用作所述的酸酐。三乙胺和/或吡啶適合用作胺，相對于使N-羥甲基酞胺哌啶酮其用量通常為等摩爾至二倍摩爾量。反應通常在有機溶劑如二氯甲烷、氯仿、吡啶和/或二甲基甲酰胺中，在有催化劑如4-吡咯烷基吡啶或4-二甲氨基吡啶存在下進行。
本發明化合物與例如下述生理上相容的酸的鹽可由相應的堿獲得，或者由三氟乙酸鹽獲得鹽酸、氫溴酸、硫酸、甲磺酸、甲酸、乙酸、草酸、琥珀酸、酒石酸、扁桃酸、富馬酸、乳酸、檸檬酸、谷氨酸和天冬氨酸。為了制備鹽酸鹽，優選借助于弱堿性陰離子交換劑將相應的三氟乙酸鹽轉化成鹽酸鹽。短鏈的脂肪醇如甲醇優選作為溶劑。
本發明化合物可作為在生理pH7.0-7.5范圍內可溶解于水的物質施用，并且是無毒的。相應的，本發明還涉及式Ⅰ的酞胺哌啶酮前藥作為藥物活性成分的應用，該藥物優選作為腸胃外用藥。
除了至少有一種式Ⅰ的酞胺哌啶酮前藥外，本發明的藥物中還含有載體物質、填充劑、溶劑、稀釋劑、著色劑、和/或黏合劑。這些輔劑物質及其用量的選擇取決于藥物是通過靜脈內、腹膜內、真皮內、肌內、鼻內或局部的何種方式給藥。
給患者施用的活性組分的量取決于患者的體重、腸胃外用藥的類型、適應癥和疾病的嚴重程度，通常為0.1-10mg/kg式Ⅰ的酞胺哌啶酮前藥。
由于具有顯著的免疫調解功能而又不會引起常有的免疫抑制，式Ⅰ的酞胺哌啶酮前藥適用于治療所有以形成高含量TNF-α為特征或以病灶性脈管炎為特征的疾病。
實施例制備本發明化合物用叔丁氧羰基保護的氨基酸可按照Hoppe-Seyler在Z.Physiol.Chem.,357,1651(1976)中所述的方法制備。
柱色譜分離按下述條件進行硅膠，顆粒大小為0.05-0.2mm，購自Merck公司。
水中的溶解度用UV分光光度計，在300nm和25℃測定。
實施例1N-叔丁氧羰基-2-氨基乙酸-[3-(1,3-二氫-1,3-二氧代-2H-異吲哚-2-基)-2,6-二氧代哌啶-1-基]甲基酯(1)室溫下，將2.88g(10mmol)N-羥甲基酞胺哌啶酮，1.75g(10mmol)N-叔丁氧羰基甘氨酸，2.06g(10mmol)二環己基碳化二亞胺和0.15g(1mmol)4-吡咯烷吡啶于50ml無水二氯甲烷中攪拌24小時，接著濾除沉淀的二環己基脲，濾液先與乙酸，再與水一起震蕩，有機相用硫酸鎂干燥后蒸餾除去溶劑，殘余物用乙醇重結晶，得到2.59g化合物1(理論值的58％)，熔點108-111℃。
實施例22-氨基乙酸-[3-(1,3-二氫-1,3-二氧代-2H-異吲哚-2-基)-2,6-二氧代哌啶-1-基]甲基酯鹽酸鹽(2)室溫下，將1.78g(4mmol)實施例1制備得到的化合物1在20ml25％(體積)三氟乙酸和75％(體積)二氯甲烷的混合物中攪拌1小時，接著真空除去溶劑。得到的殘余物與二氯甲烷共蒸餾。將得到的三氟乙酸鹽溶于160ml甲醇，并通過離子交換色譜(Amberlite IR 45用作離子交換劑，在使用之前用1N鹽酸將其轉化成Cl的形式)將其轉化成鹽酸鹽。蒸餾除去溶劑后，把得到的殘余物懸浮于沸騰的乙醇中，為了形成澄清的溶液用水逐滴進行處理。得到0.81g化合物2(理論值的53％)，熔點227-232℃，在水中的溶解度為49.7mg/ml，相當于每毫升33.6mg酞胺哌啶酮。
實施例3N-叔丁氧羰基-2-甲氨基丙酸-[3-(1,3-二氫-1,3-二氧代-2H-異吲哚-2-基)-2,6-二氧代哌啶-1-基]甲基酯(3)室溫下，將4.32g(15mmol)N-羥甲基酞胺哌啶酮，3.05g(15mmo1)N-叔丁氧羰基-L-N-甲基丙氨酸，3.09g(15mmol)二環己基碳化二亞胺和0.22g(1.5mmol)4-吡咯烷基吡啶于75ml無水二氯甲烷中攪拌24小時，接著濾除沉淀的二環己基脲，濾液先與乙酸，再與水一起震蕩，有機相用硫酸鎂干燥后蒸餾除去溶劑，以二氯甲烷/丙酮(體積比9∶1)用柱色譜純化殘余物，得到4.44g化合物3(理論值的63％)，熔點123-125℃。
實施例42-甲氨基丙酸-[3-(1,3-二氫-1,3-二氧代-2H-異吲哚-2-基)-2,6-二氧代哌啶-1-基]甲基酯鹽酸鹽(4)按照實施例2給出的條件將實施例3得到的化合物3轉化成化合物4。用甲醇/乙醚結晶得到1.05g化合物4(理論值的64％)，熔點147-151℃，在水中的溶解度大于300mg/ml，相當于每毫升多于190mg酞胺哌啶酮。
實施例5N-叔丁氧羰基-2-氨基-3-甲基丁酸-[3-(1,3-二氫-1,3-二氧代-2H-異吲哚-2-基)-2,6-二氧代哌啶-1-基]甲基酯(5)按照實施例3給出的條件，由4.32g(15mmol)N-羥甲基酞胺哌啶酮，3.26g(15mmol)N-叔丁氧羰基-L-纈氨酸，3.09g(15mmol)二環己基碳化二亞胺和0.22g(1.5mmol)4-吡咯烷基吡啶得到3.85g化合物5(理論值的53％)，熔點82-85℃。
實施例62-氨基-3-甲基丁酸-[3-(1,3-二氫-1,3-二氧代-2H-異吲哚-2-基)-2,6-二氧代哌啶-1-基]甲基酯鹽酸鹽(6)按照實施例2給出的條件將實施例5得到的1.95g(4mmol)化合物5轉化成化合物6。用乙醇/乙醚結晶得到1.01g化合物6(理論值的60％)，熔點145-150℃，在水中的溶解度大于300mg/ml，相當于每毫升多于190mg酞胺哌啶酮。
實施例72-(N-叔丁氧羰基-氨基甲基羰基氨基)乙酸-[3-(1,3-二氫-1,3-二氧代-2H-異吲哚-2-基)-2,6-二氧代哌啶-1-基]甲基酯(7)按照實施例1給出的條件，由2.88g(10mmol)N-羥甲基酞胺哌啶酮，2.32g(10mmol)N-叔丁氧羰基甘氨酰基甘氨酸，2.06g(10mmol)二環己基碳化二亞胺和0.15g(1mmol)4-吡咯烷基吡啶得到3.67g化合物7(理論值的73％)，熔點178-181℃。
實施例82-(氨基甲基羰基氨基)乙酸-[3-(1,3-二氫-1,3-二氧代-2H-異吲哚-2-基)-2,6-二氧代哌啶-1-基]甲基酯鹽酸鹽(8)按照實施例2給出的條件由實施例7得到的2.01g(4mmol)化合物7得到1.35g化合物8(理論值的77％)，在水中的溶解度大于300mg/ml，相當于每毫升多于190mg酞胺哌啶酮。
實施例9[3-(1,3-二氫-1,3-二氧代-2H-異吲哚-2-基)-2,6-二氧代哌啶-1-基]甲氧基羰基丙酸(9)室溫下，將2.88g(10mmol)N-羥甲基酞胺哌啶酮，2g(20mmol)琥珀酸酐，2.8ml(20mmol)三乙胺和0.15g(1mmol)4-吡咯烷基吡啶于50ml無水二氯甲烷中攪拌24小時，接著將反應混合物先與5％鹽酸，再與水一起震蕩，有機相用硫酸鎂干燥后蒸餾除去溶劑，得到的殘余物用少量的乙酸乙酯處理，把沉淀出的結晶用乙醇重結晶，得到2.66g化合物9(理論值的68％)，熔點143-146℃，在水中的溶解度為16.7mg/ml，相當于每毫升11.1mg酞胺哌啶酮。
藥理學研究在用脂多糖(LPS)刺激后，用人體外周血的單核細胞(T細胞，B細胞和單核細胞)進行TNF-α釋放的體外研究，LPS是細菌細胞壁的一種成分，并可刺激單核細胞和巨噬細胞。
由至少三個志愿者的用肝素處理過的血液得到單核細胞。為此，在每種情況下把20ml血用已知的方法通過Ficoll-Paque梯度分離，收集細胞，用細胞培養介質洗滌三次。所用細胞培養介質的組成是RPMI 1640介質，補充2mM谷氨酰胺(Life Technologies,Eggentein),10％胎牛血清(Life Technologies),50(g/l鏈霉素(Sigma,Deisenhofen),50 IU/ml青霉素(Sigma,Deisenhofen)，和100μM β-巰基乙醇(Merck,Darmstadt)。接著將單核細胞溶于15ml/l細胞培養介質，并在無菌24孔培養板(Sigma)上將其分成每份1ml的一組。在一組的1ml樣品中加入1μl二甲亞砜(DMSO,Merck)作為對照組。在各試驗組中加入1μl本發明化合物的溶液(DMSO溶液，試驗的最后濃度為0.5；5；12.5和50μg/ml)，將它們在CO2孵化室(5％ CO2，空氣濕度90％)中孵化1小時。接著除對照組之外，在每組中加入2.5(g LPS(由E.coli 0127:B8,Sigma,Deisenhofen)作為刺激物，將培養物繼續孵化20小時。然后，用ELISA試驗(Boehringer Mannheim)測定各份細胞培養物上清液中的TNF-α濃度。對TNF-α釋放抑制的多少可由對照組和與本發明化合物一起孵化的各組的測定值計算。使TNF-α的釋放被抑制50％時的濃度(IC50值)可借助線性回歸曲線計算。
下面的表說明了本發明化合物對LPS誘導TNF-α釋放的抑制作用。
本發明化合物對動物模型的效果為了進行本發明化合物的免疫藥理作用的體內鑒定，選擇的試驗模型是刺激T-淋巴細胞。此免疫藥理學動物模型的相關性起因于為引發免疫響應所必需的細胞一細胞間協同作用。T細胞的活化和克隆擴充的前提首先是由抗原呈遞細包如單核細胞和T細胞之間的相互作用建立的。這是抗感染的防御和自身免疫攻擊行為或移植排斥或移植物抗宿主反應(移植物抗宿主病)均有的特征。例如，淋巴細胞的浸潤形成了慢性移植物抗宿主反應的最初階段，也形成了在口腔粘膜上的急性口瘡損傷的最初階段，諸如在Behcet癥中或在常稱之為口瘡中發生的情況。
通過給balb/c小鼠在靜脈內應用葡萄球菌腸毒素B(SEB；200μg)刺激T細胞，該小鼠預先用半乳糖胺處理過。SEB是超級抗原，它首先將MHC分子結合至抗原呈遞細胞，然后使不變的結構與某些T細胞受體群結合。由此使T細胞和單核細胞都活化。用專門鑒定鼠IL-2的商業ELISA試驗測定血清中細胞因子白細胞介素-2(IL-2)的濃度，作為T細胞活化的參數。注射SEB使血清中IL-2水平與時間有關地增加提高，在SEB注射2小時后，有-個清楚的最大值。在血清中測出的IL-2來源于T細胞這由向缺乏T細胞的SCID小鼠施用SEB得到證實，在此小鼠中不形成IL-2。
將本發明化合物溶于1％羧甲基纖維素(CMC)的水溶液，在施用SEB之前30分鐘給動物經腹膜內用藥，劑量為100-400mg/kg，體積為1ml。對照組的動物經腹膜內施用1％CMC水溶液。施用SEB 2小時后測定血清中IL-2的濃度。將本發明化合物處理過的各組與對照組比較，下表中給出了對IL-2水平的最大抑制作用(以％表示)。所引用的百分數表示在各種條件下進行的6-8次分別試驗的平均值。使血清中IL-2濃度減少40％時的劑量(ED40值)可借助回歸曲線計算。
比較試驗表明，與糖皮質激素不同，本發明化合物甚至在用SEB刺激前30分鐘時施用時也可以抑制血清中IL-2的增加。但是為了達到糖皮質激素的抑制效果，必須在用SEB刺激前18小時施用此物質。
權利要求
1．堿或生理酸鹽形式的下式Ⅰ的酞胺哌啶酮前藥
其中R表示-CHR1-NHR2或-(CH2)nCOOH，R1表示H或C1-4烷基，R2表示H、C1-3烷基、C(O)-CH2-NHR3或氨基保護基團，R3表示H或氨基保護基團，以及n是2-4的整數。
2．權利要求1的酞胺哌啶酮前藥，其特征在于R1表示H、CH3、-CH(CH3)2、-CH2CH(CH3)2或-CH(CH3)CH2CH3。
3．權利要求1和2之一或兩者的酞胺哌啶酮前藥，其特征在于R1表示H、CH3或-CH(CH3)2和R2表示H、CH3、-C(O)-OC(CH3)3或-C(O)-OCH2C6H5。
4．權利要求1的酞胺哌啶酮前藥，其特征在于n是2。
5．制備權利要求1中R表示-CHR1-NHR2的式Ⅰ的酞胺哌啶酮前藥的方法，其特征是在碳化二亞胺或羰基二咪唑存在下，使N-羥甲基酞胺哌啶酮與氨基酸反應，其中的氨基官能基是被保護的，以及如果需要，接著將氨基官能團的保護基通過酸解除去。
6．權利要求5的方法，其特征在于所用的氨基酸的氨基官能團是被叔丁氧羰基或芐氧羰基基團保護的。
7．權利要求5和6之一或兩者的方法，其特征在于酸解是用三氟乙酸進行的。
8．制備權利要求1中R表示-(CH2)nCOOH的式Ⅰ的酞胺哌啶酮前藥的方法，其特征是在胺存在下，使N-羥甲基酞胺哌啶酮與酸酐反應。
9．權利要求1的酞胺哌啶酮前藥作為藥物的活性成分的應用。
10．權利要求9的應用，其特征在于該藥物是經腸胃外給藥。
全文摘要
本發明涉及堿形式或生理酸鹽形式的式Ⅰ的酞胺哌啶酮前藥,其中R表示－CHR
文檔編號A61K31/445GK1215397SQ97193682
公開日1999年4月28日 申請日期1997年3月22日 優先權日1996年4月9日
發明者J·施納特, W·溫特, S·沃南特, K·茲溫根伯格, K·艾格, M·艾克曼 申請人:格呂倫塔爾有限公司