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Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung ist auf
neue Taxane gerichtet, die als antileukämie- und Antitumormittel brauchbar
sind.
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Die Taxanfamilie der Terpene, von
der Taxol ein Mitglied ist, hat beträchtliches Interesse in der
biologischen und chemischen Technik auf sich gezogen. Taxol ist
ein aussichtsreiches Krebs-Chemotherapeutikum mit einem breiten
Spektrum antileukämischer
und tumorhemmender Aktivität.
Taxol hat eine 2'R,3'S-Konfiguration und
die folgende Strukturformel:
worin Ac Acetyl ist. Wegen
dieser vielversprechenden Aktivität wird Taxol gegenwärtig in
Frankreich und in den Vereinigten Staaten klinischen Untersuchungen
unterzogen.
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Colin et al. berichteten in US Patent-Nr.
4,814,470, dass Taxolderivate mit der unten angegebenen Strukturformel
(2) eine bedeutend höhere
Aktivität
als Taxol (1) haben.
worin R' Wasserstoff oder Acetyl darstellt und
eins von R'' und R''' Hydroxy
darstellt und das andere tert.-Butoxycarbonylamino und ihre stereoisomeren
Formen darstellt sowie deren Gemische. Die Verbindung der Formel
(2), in der R' Wasserstoff
ist, R'' Hydroxy ist und
R''' tert.-Butoxycarbonylamino mit der 2'R,3'S-Konfiguration ist,
wird gewöhnlich
als Taxotere bezeichnet.
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Obgleich Taxol und Taxotere aussichtsreiche
chemotherapeutisch Mittel sind, sind sie nicht universell wirksam.
Demgemäß verbleibt
ein Bedarf an zusätzlichen
chemotherapeutischen Mitteln.
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Die europäische veröffentlichte Patentbeschreibung
Nr. 0 534 708 A, die zu wenigstens einem Teil des hier beanspruchten
Gegenstands Stand der Technik ist, beschreibt Verbindungen der allgemeinen
Formel
R
1
ist,
Z -OT
1 ist,
T
1 Wasserstoff, Hydroxyl-Schutzgruppe oder
-COT
2 ist,
T
2 H,
C
1-C
6-Alkenyl, C
1-C
6-Alkynyl oder
monocyclisches Aryl ist,
R
3 Bezoyl,
substituiertes Benzoyl oder C
1-C
6-Alkoxycarbonyl ist,
Ac Acetyl ist
und
E
1 und E
2 unabhängig unter
Wasserstoff und funktionellen Gruppen ausgewählt sind, welche die Wasserlöslichkeit
des Taxanderivats erhöhen.
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ABRISS DER ERFINDUNG
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist daher die Schaffung neuer Taxanderivate, die wertvolle Antileukämie- und Antitumormittel
sind.
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Die vorliegende Erfindung ist daher
auf Taxanderivate mit einer C13-Seitenkette gerichtet, die einen Alkoxy-,
Alkenoxy- oder Aryloxy-Substituenten enthält, sich aber von Taxotere
in wenigstens einem Substituenten unterscheidet. Diese Taxanderivate
haben einen tricyclischen oder tetracyclischen Kern und entsprechen
der Formel
worin
X
1 -OX
6, -SX
7 oder -NX
8X
9 ist,
X
2 Wasserstoff, Alkyl, Alkenyl, Alkynyl, Aryl
oder Heteroaryl ist,
X
3 und X
4 unabhängig
Wasserstoff, Alkyl, Alkenyl, Alkynyl oder Heteroaryl sind,
X
5 -COOX
10 ist,
X
6 Wasserstoff ist,
X
7 Alkyl,
Alkenyl, Alkynyl, Aryl, Heteroaryl oder Sulfhydryl-Schutzgruppe ist,
X
8 Wasserstoff, Alkyl, Alkenyl, Alkynyl, Aryl,
Heteroaryl oder heterosubstituiertes Alkyl, Alkenyl, Alkynyl, Aryl oder
Heteroaryl ist,
X
9 eine Amino-Schutzgruppe
ist,
X
10 t-Butyl ist,
R
1 Wasserstoff, Hydroxy, geschütztes Hydroxy
ist oder zusammen mit R
14 ein Carbonat bildet,
R
2 Wasserstoff, Hydroxy, -OCOR
31 ist
oder zusammen mit R
2a ein Oxo bildet,
R
2a Wasserstoff ist oder zusammen mit R
2 ein Oxo bildet,
R
4 Wasserstoff
ist, zusammen mit R
4a ein Oxo, Oxiran oder
Methylen bildet oder zusammen mit R
5a und
den Kohlenstoffatomen, an denen sie hängen, einen Oxetanring bildet,
R
4a Wasserstoff, Alkyl, Alkenyl, Alkynyl,
Aryl, Heteroaryl, Cyano, Hydroxy, -OCOR
30 ist
oder zusammen mit R
4 ein Oxo, Oxiran oder
Methylen bildet,
R
5 Wasserstoff ist
oder zusammen mit R
5a ein Oxo bildet
R
5a Wasserstoff, Hydroxy, Acyloxy ist, zusammen
mit R
5 ein Oxo bildet oder zusammen mit
R
4 und den Kohlenstoffatomen, an denen sie
hängen,
einen Oxetanring bildet,
R
6 Wasserstoff,
Alkyl, Alkenyl, Alkynyl, Aryl, Heteroaryl oder Hydroxy ist oder
zusammen mit R
6a ein Oxo bildet,
R
6a Wasserstoff, Alkyl, Alkenyl, Alkynyl,
Aryl oder Heteroaryl, Hydroxy ist oder zusammen mit R
6 ein
Oxo bildet,
R
7 Wasserstoff ist oder
zusammen mit R
7a ein Oxo bildet,
R
7a Hydroxy ist oder zusammen mit R
7 ein Oxo bildet,
R
9 Wasserstoff
ist,
R
9a Wasserstoff, Hydroxy oder
Acyloxy ist,
R
10 Wasserstoff ist oder
zusammen mit R
10a ein Oxo bildet,
R
10a Wasserstoff, -OCOR
29 oder
Hydroxy ist oder zusammen mit Rio ein Oxo bildet,
R
14 Wasserstoff, Alkyl, Alkenyl, Alkynyl,
Aryl, Heteroaryl, Hydroxy ist oder zusammen mit R
1 ein
Carbonat bildet,
R
14a Wasserstoff,
Alkyl, Alkenyl, Alkynyl, Aryl oder Heteroaryl ist und
R
29, R
30 und R
31 unabhängig
Wasserstoff, Alkyl, Alkenyl, Alkynyl, monocyclisches Aryl oder monocyclisches Heteroaryl
sind.
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Andere Ziele und Merkmale der Erfindung
werden weiter unten zum Teil offensichtlich und zum Teil ausgeführt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nach dem hier gewählten Gebrauch bedeutet „Ar" Aryl, „Ph" bedeutet Phenyl; „Ac" bedeutet Acetyl; „Et" bedeutet Ethyl; „R" bedeutet Alkyl,
wenn nichts anderes definiert ist; „Bu" bedeutet Butyl; „Pr" bedeutet Propyl; „TES" bedeutet Triethylsilyl; „TMS" bedeutet Trimethylsilyl; „TPAP" bedeutet Tetrapropylammoniumperruthenat; „DMAP" bedeutet p-Dimethylaminopyridin; „DMF" bedeutet Dimethylformamid; „LDA" bedeutet Lithiumdiisopropylamid; „LHMDS" bedeutet Lithiumhexamethyldisilazid; „LAN" bedeutet Lithiumaluminiumhydrid; „Red-Al" bedeutet Natrium
bis(2-Methoxyethoxy)aluminiumhydrid; „AIBN" bedeutet azo-(bis)-Isobutyronitril; „10-DAB" bedeutet 10-Desacetylbaccatin
III; „FRR" bedeutet 2-Chlor-1,1,2-trifluortriethylamin; "geschütztes Hydroxy" bedeutet -OR, worin
R eine Hydroxy-Schutzgruppe
ist; „Sulfhydryl-Schutzgruppe" umfasst, ist jedoch nicht
beschränkt
auf Hemithioacetale, wie 1-Ethoxyethyl und Methoxymethyl, Thioester
oder Thiocarbonate; „Amin-Schutzgruppe" umfasst, ist aber
nicht beschränkt
auf Carbamate, z. B. 2,2,2-Trichlorethylcarbamat oder tert.-Butylcarbamat;
und „Hydroxy-Schutzgruppe" umfasst, ist aber
nicht beschränkt
auf Ether, wie Methyl-, t-Butyl-, Benzyl-, p-Methoxybenzyl-, p-Nitrubenzyl-,
Allyl-, Trityl-, Methoxymethyl-, 2-Methoxypropyl-, Methoxyethoxyetyl-,
Ethoxyethyl-, Tetrahydropyranyl-, Tetrahydrothiopyranyl- und Trialkylsilylether,
wie Trimethylsilylether, Triethylsilylether, Dimethylarylsilylether,
Triisopropylsilylether und t-Butyldimethylsilylether; Ester, wie Benzoyl-,
Acetyl-, Phenylacetyl-, Formyl-, Mono-, Di- und Trihaloacetyl-,
wie Chloracetyl-, Dichloracetyl-, Trichloracetyl- und Trifluoracetylester;
sowie Carbonate einschließlich,
jedoch nicht beschränkt
auf Alkylcarbonate mit 1 bis 6 Kohlenstoffatomen, wie Methyl-, Ethyl-,
n-Propyl-, Isopropyl-, n-Butyl-, t-Butyl-, Isobutyl- und n-Pentylcarbonat; Alkylcarbonate
mit eins bis sechs Kohlenstoffatomen, die mit einem oder mehreren
Halogenatomen substituiert sind, wie 2,2,2-Trichlorethoxymethyl- und 2,2,2-Trichlorethylcarbonat;
Alkenylcarbonate mit zwei bis sechs Kohlenstoffatomen, wie Vinyl-
und Allylcarbonat; Cycloalkylcarbonate mit drei bis sechs Kohlenstoffatomen,
wie Cyclopropyl-, Cyclobutyl-, Cyclopentyl- und Cyclohexylcarbonat;
und Phenyl- oder Benzylcarbonate, die an dem Ring wahlweise mit
einem oder mehreren C1-6-Alkoxy oder Nitro
substituiert sind. Andere Hydroxyl-, Sulfhydryl- und Amin-Schutzgruppen
sind zu finden in „Schutzgruppen
in der organischen Synthese" von
T. W. Greene, John Wiley and Sons, 1981.
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Die hier beschriebenen Alkylgruppen
sind alleine oder mit den verschiedenen hier definierten Substituenten
vorzugsweise niederes Alkyl mit bis zu 15 Kohlenstoffatomen und
1 bis 6 Kohlenstoffatomen in der Hauptkette. Sie können substituiert,
gerade, verzweigtkettig oder cyclisch sein und Methyl, Ethyl, Propyl,
Isopropyl, Butyl, Hexyl, Cyclopropyl, Cyclopentyl, Cyclohexyl umfassen.
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Die hier beschriebenen Alkenylgruppen
sind alleine oder zusammen mit verschiedenen hier definierten Substituenten
vorzugsweise niederes Alkenyl mit bis zu 15 Kohlenstoffatomen und
2 bis 6 Kohlenstoffatomen in der Hauptkette. Sie können substituiert,
gerade oder verzweigtkettig sein und Ethenyl, Propenyl, Isopropenyl,
Butenyl, Isobutenyl, Hexenyl umfassen.
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Die hier beschriebenen Alkynylgruppen
sind alleine oder zusammen mit verschiedenen zuvor definierten Substituenten
vorzugsweise niederes Alkynyl mit bis zu 15 Kohlenstoffatomen und
2 bis 6 Kohlenstoffatomen in der Hauptkette. Sie können substituiert,
gerade oder verzweigtkettig sein und Ethynyl, Propynyl, Butynyl,
Isobutynyl, Hexynyl umfassen.
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Die hier beschriebenen Arylteile
enthalten alleine oder mit verschiedenen Substituenten 6 bis 15
Kohlenstoffatome und umfassen Phenyl. Substituenten sind Alkanoxy,
geschütztes
Hydroxy, Halogen, Alkyl, Aryl, Alkenyl, Acyl, Acyloxy, Nitro, Amino,
Amido, usw. Phenyl ist das bevorzugtere Aryl.
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Die hier beschriebenen Heteroarylteile
enthalten alleine oder mit den verschiedenen Substituenten 5 bis
15 Atome und umfassen Furyl, Thienyl, Pyridyl und dergl. Substituenten
sind Alkanoxy, geschütztes
Hydroxy, Halogen, Alkyl, Aryl, Alkenyl, Acyl, Acyloxy, Nitro, Amino
und Amido.
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Die hier beschriebenen Acyloxygruppen
enthalten Alkyl, Alkenyl-, Alkynyl-, Aryl- oder Heteroarylgruppen.
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Die Substituenten der hier beschriebenen
substituierten Alkyl-, Alkenyl-, Alkynyl-, Aryl- und Heteroarylgruppen
und -molekülteile
können
Alkyl, Alkenyl, Alkynyl, Aryl, Heteroaryl sein und/oder Stickstoff,
Sauerstoff, Schwefel, Halogene enthalten und beispielsweise niederes
Alkoxy, wie Methoxy, Ethoxy, Butoxy, Halogen, wie Chlor oder Fluor,
ferner Nitro, Amino und Keto umfassen.
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Nach der vorliegenden Erfindung wurde
gefunden, dass Verbindungen entsprechend der Strukturformel 3 bemerkenswerte
Eigenschaften in vitro zeigen und wertvolle Antileukämie- und
Antitumormittel sind. Ihre biologische Aktivität wurde in vitro bestimmt unter
Benutzung von Tubulin-Untersuchungen nach der Methode von Parness
et al., J. Cell Biology, 91: 479–487 (1981) und menschlicher
Krebszellstämme
und ist mit der vergleichbar, die von Taxol und Taxotere gezeigt
wird.
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Bei den Taxanderivaten der vorliegenden
Erfindung hat das Taxan eine Struktur, die sich von Taxotere in
Bezug auf die C13-Seitenkette und wenigstens einen anderen Substituenten
unterscheidet. Beispielsweise, kann R
14 Hydroxy
sein und R
2 kann Hydroxy oder -OCOR
31 dein, worin R
31 Wasserstoff,
Alkyl oder aus der aus
bestehenden Gruppe ausgewählt ist
und Z Alkyl, Hydroxy, Alkoxy, Halogen oder Trifluormethyl ist. R
9 ist Wasserstoff und R
9a kann
Wasserstoff oder Hydroxy sein, R
7 kann Wasserstoff
sein und R
7a kann Acetoxy oder anderes Acyloxy
sein, oder R
10 und R
10a können jeweils
Wasserstoff sein oder zusammen ein Oxo bilden.
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Bezüglich der C13-Seitenkette ist
bei einer bevorzugten Ausführungsform
X1 -OH, X2 ist Wasserstoff, X3 ist Alkyl, Alkenyl, Phenyl oder Heteroaryl,
X4 ist Wasserstoff, X5 ist
-COOX10, und X10 ist
C3-C8-Alkyl, Alkenyl oder
Aryl, und das Taxan hat die 2'R,3'S-Konfiguration.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist X3 Isopropyl,
Cyclopropyl, n-Butyl, tert.-Butyl, Cyclobutyl, Cyclohexyl, Furyl,
Thienyl, Pyridyl oder deren substituierte Analoga, X5 ist
-COOX10 und X10 ist
tert.-Butyl.
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Wenigstens eins von R1,
R2, R2a, R4, R4a, R5, R5a, R6, R7, R7a,
R9, R9a, R14 oder R14a hat
wichtigerweise jedoch einen solchen Wert, daß die Struktur des Taxans von
der von Taxotere verschieden ist. Beispielsweise bilden R9 und R9a zusammen
kein Oxo und wenigstens eine der folgenden Bedingungen kann bestehen:
X1 ist -OX6, -SX7 oder -NX8X9 und X6 ist von
Wasserstoff oder einer Hydroxy-Schutzgruppe verschieden;
X2 ist von Wasserstoff verschieden;
R1 ist von Hydroxy verschieden, z. B. bildet
es zusammen mit R14 ein Carbonat;
R2 ist von Benzoyloxy verschieden;
R4 und R5a und die
Kohlenstoffatome, an denen sie hängen,
bilden keinen Oxetanring;
R4a ist von
Acetoxy verschieden;
R6 und R6a sind von Wasserstoff verschieden;
R7a ist von Hydroxy verschieden;
R10a ist von Hydroxy verschieden; oder
R14 und R14a sind
von Wasserstoff verschieden.
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Taxane mit der allgemeinen Formel
3 können
erhalten werden durch. Umsetzung eines β-Lactams mit Alkoxiden, die
den tricyclischen oder tetracyclischen Taxankern und einen Metalloxid-Substituenten
an C13 haben, unter Bildung von Verbindungen mit einem β-Amidoester-Substituenten
an C13. Die β-Lactame
haben die folgende Strukturformel
worin X
1–X
5 wie oben definiert sind.
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Die β-Lactame können aus leicht erhältlichen
Materialien hergestellt werden, wie in den folgenden Schemata A
und B dargestellt ist.
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Reagenzien: (a) Triethylamin, CH2Cl2, 25°C, 18 h;
(b) 4 Aquivalente Cerammoniumnitrat, CH3CN, –10°C, 10 Min.;
(c) KOH, THF, H2O, 0°C, 30 min oder Pyrolidin, Pyridin,
25°C, 3
h; (d) TESC1, Pyridin, 25°C, 30
Min. oder 2-Methoxypropen-taluolsulfonsäure (Kat.), THF, 0°C, 2 h; (e)
n-Butyllithium,
THF, –78°C, 30 Min.; und
ein Acylchlorid oder Chlorformiat (X5 =
-COX10), Sulfonylchlorid (X5 =
-COSX10) oder Isocyanat (X5 = -CONX8X10); (f) Lithiumdiisopropylamid,
THF, –78°C bis –50°C; (g) Lithiumhexamethyldisilazid,
THF, –78°C bis 0°C; (h) THF, –78°C bis 25°C, 12 h.
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Die Ausgangsmaterialien sind leicht
erhältlich.
In Schema A wird α-Acetoxyacetylchlorid
hergestellt aus Glycolsäure,
und in Gegenwart eines tertiären
Amins polykondensiert es mit Iminen, die aus Aldehyden und p-Methoxyanilin hergestellt
wurden, zu 1-p-Methoxyphenyl-3-acyloxy-4-arylazetidin-2-onen.
Die p-Methoxyphenyl-Gruppe kann leicht durch Oxidation mit Cer(III)ammoniumnitrat
entfernt werden, und die Acyloxygruppe kann unter den Fachleuten
geläufigen
Standardbedingungen zu 3-Hydroxy-4-arylazetidin-2-onen hydrolysiert werden.
Im Schema B wird Ethyl-α-triethylsilyloxyacetat
leicht aus Glycolsäure
hergestellt.
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In den Schemata A und B ist X1 vorzugsweise -OX6 und
X6 ist eine Hydroxy-Schutzgruppe. Schutzgruppen,
wie 2-Methoxypropyl
(„MOP"), 1-Ethoxyethyl
(„EE") werden bevorzugt,
jedoch können
verschiedene andere Standard-Schutzgruppen
eingesetzt werden, wie die Triethylsilylgruppe oder andere Trialkyl(oder aryl)silylgruppen.
Wie oben angegeben, sind weitere Hydroxy-Schutzgruppen und deren
Synthese zu finden in „Protective
Groups in Organic Synthesis" von
T. W. Greene, John Wiley and Sons, 1981.
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Die razemischen β-Lactame können vor dem Schutz durch Umkristallisation
der ensprechenden 2-Methoxy-2-(trifluormethyl)phenylessigester
in die reinen Enantiomeren getrennt werden. Die weiter unten beschriebene
Reaktion, bei der die β-Amidoester-Seitenkette angehängt wird,
hat jedoch den Vorteil einer hohen Diastereoselektivität und erlaubt
so den Einsatz eines razemischen Gemisches des Vorprodukts der Seitenkette.
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Die Alkoxide mit dem trizyklischen
oder tetrazyklischen Taxankern und einem Metalloxid- oder Ammoniumoxid-Substituenten
an C-13, die zur Synthese von Verbindungen der Formel (3) nützlich sind,
haben die folgende Strukturformel
worin R
1–R
14a wie zuvor definiert sind und M Ammonium
umfasst oder ein Metall ist, das wahlweise aus der Gruppe ausgewählt ist,
die aus Metallen der Gruppe IA, der Gruppe IIA und den Übergangsmetallen,
und vorzugsweise Li, Mg, Na, K oder Ti, besteht. Insbesondere hat
das Alkoxid den tetrazyklischen Taxankern und entspricht der Strukturformel
worin M, R
2,
R
4a, R
7, R
7a, R
9, R
9a, R
10 und R
10a wie zuvor definiert sind.
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Die Alkoxide können durch Umsetzung eines
Alkohols, der den Taxankern und eine Hydroxylgruppe an C-13 hat,
mit einer organometallischen Verbindung in einem geeigneten Lösungsmittel
hergestellt werden. Insbesondere ist der Alkohol ein geschütztes Baccatin
III, insbesondere 7-O-Triethylsilylbaccatin III (das wie von Greene
et al. in JACS 110: 5917 (1988) beschrieben oder auf anderen Wegen
erhalten werden kann) oder 7,10-bis-O-Triethylsilylbaccatin III.
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Wie von Greene et al. berichtet,
wird 10-Deacetylbaccatin
III zu 7-O-Triethylsilyl-10-deacetylbaccatin III
nach dem folgenden Reaktionsschema umgesetzt:
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Unter den nach Bericht sorgfältig optimierten
Bedingungen wird 10-Deacetylbaccatin III mit 20 Äquivalenten (C2H5)3SiCl bei 23°C unter einer
Argonatmosphäre
20 Stunden in Gegenwart von 50 ml Pyridin/mmol 10-Deacetylbaccatin
III zu 7-Triethylsilyl-10-deacetylbaccatin
III (4a) als Reaktionsprodukt in einer Ausbeute von 84–86% nach
Reinigung umgesetzt. Das Reaktionsprodukt kann dann wahlweise mit
5 Äquivalenten CH3COCl und 25 ml Pyridin/mmol 4a bei 0°C unter Argonatmosphäre 48 Stunden
zu 7-O-Triethylsilylbaccatin III (4b) in einer Ausbeute von 86%
acetyliert werden; Greene et al. in JACS 110, 5917 bis 5918 (1988).
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Das 7-geschützte Baccatin III (4b) wird
mit einer organometallischen Verbindung wie LHMDS, in einem Lösungsmittel,
wie Tetrahydrofuran (THF), zu dem Metallalkoxid 13-O-Lithium-7-O-trieethylsilylbaccatin
III umgesetzt, wie in dem folgenden Reaktionsschema gezeigt ist:
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Wie in dein folgenden Reaktionsschema
gezeigt, reagiert 13-O-Lithium-7-O-triethylsilylbaccatin III mit einem β-Lactam,
in dem X1 vorzugsweise -OX6 ist,
(X6 ist eine Hydroxy-Schutzgruppe) und X2–X5 wie zuvor definiert sind, zu einem Zwischenprodukt,
in dem die Hydroxylgruppen C-7 und C-2' geschützt sind. Die Schutzgruppen
werden dann unter milden Bedingungen hydrolysiert, so dass sie die
Esterbindung oder die Taxansubstituenten nicht stören.
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Die Umsetzung des Alkohols zu dem
Alkoxid und die Endsynthese des Taxanderivats können in dem gleichen Reaktionsbehälter stattfinden.
Vorzugsweise wird das β-Lactam dem Reaktionsbehälter zugesetzt, nachdem
darin das Alkoxid gebildet ist.
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Verbindungen der Formel 3 der vorliegenden
Erfindung sind einsetzbar zur Hemmung des Tumorwachstums in Tieren
und Menschen, und sie werden vorzugsweise verabreicht in Form pharmazeutischer
Zusammensetzungen, die eine wirksame Antitumormenge der Verbindung
der vorliegenden Erfindung in Kombination mit einem pharmazeutisch
zulässigen
Träger
oder Verdünnungsmittel
enthalten.
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Antitumor-Zusammensetzungen können hier
in irgendeiner geeigneten Form für
die gewünschte
Anwendung, z. B. orale, parenteral oder örtliche Verabreichung, zusammengestellt
werden, Beispiele für
parenterale Verabreichung sind intramuskuläre, intravenöse, intraperitoneale,
rektale und subkutane Verabreichung.
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Das Verdünnungsmittel oder die Trägerbestandteile
sollten nicht so beschaffen sein, dass sie die therapeutischen Wirkungen
der Antitumor-Verbindungen herabsetzen.
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Geeignete Dosierungsformen für den oralen
Einsatz sind Tabletten, dispergierbare Pulver, Körner, Kapseln, Suspensionen,
Sirupe und Elixiere. Inerte Verdünnungsmittel
und Träger
für Tabletten
sind beispielsweise Calciumcarbonat, Natriumcarbonat, Lactose und
Talkum. Tabletten können
auch Granulier- und Zerfallmittel enthalten, wie Stärke, Alginsäure, Bindungsmittel,
wie Stärke,
Gelatine und Akaziengummi, und Gleitmittel, wie Magnesiumstearat,
Stearinsäure
und Talkum. Tabletten können
unbeschichtet oder durch unbekannte Verfahrenstechnik beschichtet
sein, z. B. um den Zerfall und die Absorption zu verzögern. Inerte
Verdünnungsmittel
und Träger,
die in Kapseln Verwendung finden können sind beispielsweise Calciumcarbonat, Calciumphosphat
und Kaolin. Suspensionen, Sirupe und Elixiere können herkömmliche Träger enthalten, z. B. Methylcellulose,
Traganth, Natriumalginat; Netzmittel, wie Lecithin und Polyoxyethylenstearat;
und Konservierungsmittel, z. B. Ethyl-p-hydroxybenzoat.
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Geeignete Dosierungsformen für die parenterale
Verabreichung sind Lösungen,
Suspensionen, Dispersionen, und Emulsionen. Sie können auch
in der Form steriler fester Zusammensetzungen hergestellt werden,
die n einem sterilen, injizierbaren Medium unmittelbar vor der Anwendung
gelöst
oder suspendiert werden können.
Sie können
in der Technik bekannte Suspendierungs- oder Dispergierungsmittel
enthalten.
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Taxane mit anderen Substituenten
an C9 können
durch selektive Reduktion des Keto-Substituenten an C9 zu dem entsprechenden β-Hydroxy-Derivat
an C9 hergestellt werden. Das Reduktionsmittel ist vorzugsweise
ein Borhydrid und insbesondere Tetrabutylammoniumborhydrid (Bu4NBH4) oder Triacetoxy-Borhydrid.
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Wie in dem Reaktionsschema 1 dargestellt,
liefert die Umsetzung von Baccatin III mit Bu4NBH4 in Methylenchlorid 9-Desoxo-9β-Hydroxybaccatin
III 5. Nachdem die Hydroxygruppe an C7 mit der Triethylsilyl-Schutzgruppe geschützt ist,
kann beispielsweise eine geeignete Seitenkette an das 7-geschützte 9β-Hydroxyderivat 6
angehängt
werden, wie hier an anderer Stelle beschrieben ist. Die Entfernung
der restlichen Schutzyruppen liefert so 9β-Hydroxy-Desoxotaxol oder andere
tetrazyklische 9β-Hydroxytaxane
mit einer Seitenkette an C13.
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Alternativ kann die Hydroxygruppe
an C13 des 7-geschützten 9β-Hydroxyderivats
6 mit Trimethylsilyl oder einer anderen Schutzgruppe geschützt werden,
die relativ zu der C7-Hydroxy-Schutzgruppe selektiv entfernt werden
kann, wie in Reaktionsschema 2 dargestellt, um weitere selektive
Behandlungen der verschiedenen Substituenten des Taxans zu ermöglichen.
Die Umsetzung des 7,13-geschützten 9β-Hydroxyderivats
7 mit KH veranlasst beispielsweise die Acetatgruppe zur Wanderung
von C10 nach C9 und die Hydroxygruppe zur Wanderung von C9 nach
C10, wodurch sich das 10-Desacetylderivat 8 ergibt. Der Schutz der
C10-Hydroxygruppe des 10-Deacetylderivats 8 mit Triethylsilyl liefert
das Derivat 9. Die selektive Entfernung der C13-Hydroxy-Schutzgruppe
von dem Derivat 9 liefert das Derivat 10, an das wie oben beschrieben
eine geeignete Seitenkette angehängt
werden kann.
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Wie in Reaktionsschema 3 gezeigt,
kann 10-Oxoderivat 11 durch Oxidation von 10-Desacetylderivat 8
gebildet werden. Danach können
die Hrdroxy-Schutzgruppe an C13 selektiv entfernt und nachfolgend
durch Anbringung einer Seitenkette – wie oben beschrieben – 9-Acetoxy-10-Oxotaxol oder andere
tetrazyklische 9-Acetoxy-10-Oxotaxane
mit einer Seitenkette an C13 gebildet werden.
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Alternativ kann die Acetatgruppe
an C9 durch Reduktion des 10-Oxoderivats 11 mit einem Reduktionsmittel,
wie Samariumdijodid, selektiv zu 9-Desoxo-10-Oxoderivat 12 reduziert werden,
aus dem die Hydroxy-Schutzgruppe an C13 selektiv entfernt werden
kann, worauf – wie
oben beschrieben – eine
Seitenkette unter Bildung von 9-Desoxo-10-Oxotaxol oder anderer
tetrazyklischer 9-Desoxo-10-Oxotaxane mit Seitenkette an C13 angehängt wird.
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Das Reaktionsschema 4 erläutert eine
Reaktion, bei der 10-DAB zu Pentaol 13 reduziert wird. Die C7- und
C10-Hydroxylgruppen
des Pentaols 13 können
dann mit der Triethylsilyl- unter einer anderen Schutzgruppe selektiv
geschützt
werden, um Triol 14 zu bilden, an das eine C13-Seitenkette wie oben beschrieben oder alternativ
nach weiterer Modifizierung der tetrazyklischen Substituenten angehängt werden
kann.
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Taxane mit Acyloxy-Substituenten
an C9 und/oder C10, die von Acetat verschieden sind, können unter Einsatz
von 10-DAB als Ausgangsmaterial hergestellt werden, wie in Reaktionsschema
5 dargestellt ist. Die Reaktion von 10-DAB mit Triethylsilylchlorid in Pyridin
liefert 7- geschütztes 10-DAB
15. Der C10-Hydroxy-Substituent des 7-geschützten 10-DAB 15 kann dann leicht
mit irgendeinem Standard-Acylierungsmittel zu dem Derivat 16 acyliert
werden, das einen neuen Acyloxy-Substituenten an C10 hat. Die selektive
Reduktion des C9-Keto-Substituenten des Derivats 16 liefert 9β-Hydroxyderivat
17, an das eine Seitenkette an C13 angehängt werden kann. Alternativ
können
die Gruppen an C10 und C9 veranlasst werden, wie oben in Reaktionsschema
2 angegeben zu wandern.
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Taxane mit anderen Estern an C2 und/oder
C4 können
unter Verwendung von Baccatin III und 10-DAB als Ausgangsmaterialien
hergestellt werden. Die C2- und/oder C4-Ester von Baccatin III und
10-DAB können unter Benutzung
von Reduktionsmitteln, wie LAH oder Red-Al, zu den entsprechenden
Alkohol oder Alkoholen reduziert werden, und danach können neue
Ester unter Benutzung von Standard-Acetylierungsmitteln substituiert
werden, wie Anhydriden und Säurechloriden
in Verbindung mit einem Amin, wie Pyridin, Triethylamin, DMAP oder
Diisopropylethylamin. Alternativ können die C2- und/oder C4-Alkohole über die
Bildung des entsprechenden Alkoxids durch Behandlung des Alkohols
mit einer geeigneten Base, wie LDA und nachfolgend mit einem Acylierungsmittel,
wie einem Säurechlorid,
zu neuen C2- und/oder C4-Estern umgesetzt werden.
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Analoge des Baccatin III und 10-DAB
mit unterschiedlichen Substituenten an C2 und/oder C4 können wie
in den Reaktionsschemata 6 bis 10 angegeben hergestellt werden.
Zur Vereinfachung der Beschreibung dient 10-DAB als das Ausgangsmaterial.
Es ist jedoch zu bemerken, dass Derivate oder Analoge des Baccatin III
unter Benutzung derselben Reaktionsreihe (mit Ausnahme des Schutzes
der Hydroxygruppe an C10) hergestellt werden können, indem man einfach 10-DAB
durch Baccatin III als Ausgangsmaterial ersetzt. Derivate des Baccatin
III und 10-DAB-Analoge mit unterschiedlichen Substituenten an C10
und wenigstens einer anderen Position, z. B. C1, C2, C4, C7, C9
und C13 können
dann durch Ausführung
irgendeiner der anderen hier beschriebenen oder anderer im Rahmen
des fachmännischen
Könnens
liegender Reaktionen hergestellt werden.
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In dem Reaktionsschema 6 wird geschütztes 10-DAB
3 mit Lithiumaluminiumhydrid zu dem Triol 18 umgesetzt. Triol 18
wird dann unter Benutzung von Cl2CO in Pyridin
und nachfolgend eines nukleophilen Mittels (z. B. Grignard-Reagenzien
oder Alkyllithium-Reagenzien) zu dem entsprechenden C4-Ester umgesetzt.
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Die Deprotonierung des Triols 18
mit LDA und nachfolgende Einführung
eines Säurechlorids
ergibt selektiv den C4-Ester. Wenn z. B. Acetylchlorid benutzt wurde,
wurde das Triol 18 zu 1,2-Diol 4 umgesetzt, wie in Reaktionsschema
7 angegeben ist.
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Triol 18 kann auch leicht zu dem
1,2-Carbonat 19 umgesetzt werden. Die Acetylierung von Carbonat 19
unter kräftigen
Standardbedingungen liefert Carbonat 21, wie in Reaktionsschema
8 beschrieben ist. Die Zugabe von Alkyllithiumverbindungen oder
Grignard-Reagenzien zu Carbonat 19 liefert den C2-Ester mit einer freien
Hydroxylgruppe an C4, wie in Reaktionsschema 6 angegeben ist.
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Wie in Reaktionsschema 9 angegeben
ist, können
andere C9-Substituenten vorgesehen werden, indem man Carbonat 19
mit einem Säurechlorid
und einem tertiären
Amin zu Carbonat 22 umsetzt, das dann mit Alkyllithium- Verbindungen oder
Grignard-Reagenzien zu 10-DAB-Derivaten mit neuen Substituenten
an C2 umgesetzt wird.
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Alternativ kann Baccatin III als
Ausgangsmaterial dienen und wie in Reaktionsschema 10 gezeigt umgesetzt
werden. Nach erfolgtem Schutz an C7 und C13 wird Baccatin III mit
LAH zu 1,2,4,10-Tetraol 24 reduziert. Tetraol 24 wird unter Benutzung
von Cl2CO und Pyridin zu Carbonat 25 umgesetzt,
und Carbonat 25 wird an C10 mit einem Säurechlorid und Pyridin zu Carbonat
26 (wie gezeigt) oder mit Essigsäureanhydrid
und Pyridin (nicht gezeigt) acetyliert. Die Acetylierung von Carbonat
26 unter kräftigen
Standardbedingungen liefert Carbonat 27, das dann mit Alkyllithium-Verbindungen
zu Derivaten des Baccatin III mit neuen Substituenten an C2 und
C10 umgesetzt wird.
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10-Desacetoxyderivate des Baccatin
III und 10-Desoxyderivate
des 10-DAB können
durch Umsetzung von Baccatin III oder 10-DAB (oder ihren Derivaten)
mit Samariumdijodid hergestellt werden. Die Umsetzung zwischen dem
tetrazyklischen Taxan mit einer C10-verlassenden Gruppe und Samariumdijodid
kann bei 0°C in
einem Lösungsmittel,
wie Tetrahydrofuran, durchgeführt
werden. Das Samariumdijodid trennt mit Vorteil die C10-verlassende Gruppe
selektiv ab; C13-Seitenketten und andere Substituenten an dem tetrazyklischen Kern
bleiben ungestört.
Danach kann der C9-Ketosubstituent reduziert werden, um die entsprechenden
9-Desoxo-9β-Hydroxy-10-desacetoxy- oder
-10-desoxy-Derivate zu bilden, wie hier an anderer Stelle beschrieben ist.
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C7-substituierte Taxane können wie
in Reaktionsschema 11 angegeben hergestellt werden.
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Taxane mit Acyloxy-Substituenten
an C7 können
wie in Reaktionsschema 11 angegeben hergestellt werden. Danach wird
7,13-geschütztes
10-Oxoderivat 11 durch selektive Entfernung der C13-Schutzgruppe und
ihre Ersetzung durch ein Metall, wie Lithium, in sein entsprechendes
C13-Alkoxid umgesetzt. Das Alkoxid wird dann mit einem β-Laktam oder
einer anderen Seitenketten-Vorstufe umgesetzt. Die anschließende Hydrolyse
der C7-Schutzgruppen verursacht eine Wanderung des C7-Hydroxy-Substituenten
nach C10, die Wanderung des C10-Oxo-Substituenten nach C9 und die
Wanderung des C9-Acyloxy-Substituenten nach C7.
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Natürlich treten sehr verschiedene
trizyklische Taxane auf, und durch analoge Behandlungen zu den hier
beschriebenen kann eine geeignete Seitenkette an den C13-Sauerstoff dieser
Substanzen angehängt werden.
Wie in dem Reaktionsschema 12 gezeigt, kann alternativ 7-O-Triethylsilylbaccatin
III durch die Einwirkung von Trimethyloxoniumtetrafluoroborat in
Methylenchlorid-Lösung zu
einem trizyklischen Taxan umgesetzt werden. Das Diolprodukt reagiert
dann mit Bleitetraacetat zu dem entsprechenden C4-Keton.
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Kürzlich
wurde ein hydroxyliertes Taxan (14-Hydroxy-10-deacetylbaccatin III) in einem Extrakt
von Eibennadeln entdeckt (C&EN,
Seite 36–37,
12. April 1993). Derivate dieses hydroxylierten Taxans mit den oben beschriebenen
verschiedenen funktionellen Gruppen an C2, C4 usw, können bei
Einsatz dieses hydroxylierten Taxans ebenfalls hergestellt werden.
Ferner kann die C14-Hydroxyyruppe zusammen mit der C1-Hydroxygruppe
des 10-DAB zu einem 1,2-Carbonat
wie in C&EN beschrieben
umgesetzt werden, oder sie kann zu verschiedenen Estern oder anderen
funktionellen Gruppen umgesetzt werden, wie hier an anderer Stelle
in Verbindung mit den Substituenten an C2, C4, C7, C9, C10 und C13
beschrieben wurde.
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Die folgenden Beispiele werden angegeben,
um die Erfindung eingehender zu erläutern.
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Beispiel
1 (zum Vergleich)
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Herstellung von N-Debenzoyl-N-(t-butoxycarbonyl)-3'-desphenyl-2'-(3-furyl)taxol
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Zu einer Lösung von 7-Triethylsilylbaccatin
III (120 mg, 0,171 mmol) in 1,2 mL THF wurden bei –45°C tropfenweise
0,104 ml einer 1,63 M Lösung
von nBuLi in Hexan zugesetzt. Nach 0,5 h bei –45°C wurde dem Gemisch tropfenweise
eine Lösung
von cis-1-(t-Butoxycarbonyl)-3-triethylsilyl-4-(2-furyl)azetidin-2-on
(314 mg, 0,885 mmol) in 1,2 mL THF zugesetzt. Die Lösung wurde
auf 0°C
erwärmt
und 1 h auf dieser Temperatur gehalten, bevor 1 ml einer 10%igen
Lösung
von AcOH in THF zugegeben wurde. Das Gemisch wurde zwischen gesättigtem
wässrigem
NaHCO3 und 60/40 Ethylacetat/Hexan verteilt.
Die Eindampfung der organischen Schicht ergab einen Rückstand,
der durch Filtration durch Silicagel gereinigt wurde und 182 mg
eines Gemisches ergab, das (2'R,3'S)-2',7-(Bis)-triethylsilyl-N-debenzoyl-N-(t-butoxycarbonyl)-3'-desphenyl-3'-(2-furyl)taxol und eine kleine Menge
des (2'S,3'R)-Isomeren enthielt.
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Einer Lösung von 182 mg (0,171 mmol)
des aus der vorigen Reaktion erhaltenen Gemisches in 11 mL Acetonitril
und 0,55 mL Pyridin wurden bei 0°C
1,7 mL 48%ige wässrige
HF zugesetzt. Das Gemisch wurde 3 h bei 0°C und dann 13 h bei 25°C gerührt und
zwischen gesättigtem
wässrigem
Natriumbicarbonat und Ethylacetat verteilt. Die Eindampfung der
Ethyl acetatlösung
ergab 143 mg Material, das durch Umkristallisation gereinigt wurde
und 133,0 mg (93%) N-Debenzoyl-N-(t-butoxycarbonyl)-3'-desphenyl-3'-(2-furyl)taxol ergab.
Schmpkt.
155–156°C; (α)25
Na –73.0° (c 0.0065,
CHCl3).
1H
NMR (CDCl3, 300 MHz) δ 8.11 (d, J = 7.1 Hz, 2H, Benzoat
ortho), 7.63–7.46
(m, 3H, aromat.), 7.41 (d, J = 1.1 Hz, 1H, Furyl), 6.38–6.31 (m,
2H, Furyl), 6.30 (s; 1H, H10), 6.23 (dd, J = 9.4, 9.4 Hz, 1H, H13),
5.67 (d, J = 7.1 Hz, 1H, H2β),
5.3 (d, J = 9.3 Hz, 1H, NH), 5.22 (d, J = 9.9 Hz, 1H, H3'), 4,95 (d, J = 9.3
Hz, 1H, H5), 4.71 (br s, 1H, H2'),
4.42 (m, 1H, H7), 4.30 (d, J = 8.2 Hz, 1H, H20α), 4.16 (d, J = 8.2 Hz, 1H,
H20β), 3.82
(d, J = 7.1 Hz, 1H, H3), 3.29 (d, J = 5.5 Hz, 1H, 2'OH), 2.56 (m, 1H,
H6α), 2.47
(d, J = 3.6 Hz, 1H, 7OH), 2.39 (s, 3H, 4Ac), 2.34 (m, 2H, H14),
2.24 (s, 3H, 10Ac), 1.90 (m, 1H, H6β), 1.88 (br s, 3H, Me18), 1.70
(s, 1H, 1OH), 1.67 (s, 3H, Me19), 1.34 (s, 9H, t-Butyl), 1.25 (s, 3H, Me17), 1.14 (s,
3H, Me16).
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Beispiele 2–6
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Unter Benutzung der in Beispiel 1
angegebenen Arbeitsweise (mit Ausnahme der Substituenten des Azetidin-2-ons
und des geschützten
Taxans und der Mengen der Reaktanten) wurde eine Reihe von Verbindungen
der oben angegebenen Struktur hergestellt, deren X3,
X10, R2, R7a, R9a und R10a in der folgenden Tabelle angegeben sind.
Wenn nichts anderes angegeben ist, ist R2 Benzoyloxy,
R7a ist Hydroxy, R9a ist
Keto und R10a ist Acetoxy. Die Strukturen
wurden durch NMR bestätigt.
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BEISPIEL 7
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Die Taxane der vorhergehenden Beispiele
wurden in ihrer Cytotoxizitätsaktivität in vitro
gegenüber menschlichen
Dickdarmkarzinomzellen HCT-116 bewertet. Die Cytotoxizität wurde
in HCT116 und menschl. Dickdarmkarzinomzellen durch XTT(2,3-bis(2-Methoxy-4-nitro-5-sulfophenyl)-5-[(phenylamino)carbonyl]-2H-tetrazoliumhydroxid)-Test
bestimmt (Scudiero et al, „Beurteilung
einer löslichen
Tetrazolium/Formazan-Probe auf Zellwachstum und Arzneimittelempfindlichkeit
in einer Kultur unter Benutzung menschlicher und anderer Tumorzellstämme", Cancer Res. 48:
4827–4833,
1988). Zellen wurden zu 4000 je Schale in Mikrotiterplatten mit
96 Schalen plattiert, und 24 Stunden später wurden Arzneimittel zugesetzt
und seriell verdünnt. Die
Zellen wurden 72 h bei 37°C
bebrütet,
worauf der Tetrazoliumfarbstoff XTT zugesetzt wurde. Ein Dehydrogenase-Enzym
in Lebendzellen reduziert das XTT zu einer Form, die Licht bei 450
nm absorbiert, das quantativ spektrophotometriert werden kann. Je
größer das
Absorbtionsvermögen,
um so größer ist
die Anzahl der Lebendzellen. Die Ergebnisse sind ausgedrückt als
ein IC50; dies ist die Arzneimittelkonzentration,
die erforderlich ist, die Zellproliferation (d. h. Absorbtionsvermögen bei
450 nm) auf 50% von der der unbehandelten Kontrollzellen zu inhibieren.
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Alle Verbindungen hatten eine IC50-Wert von weniger als 0,1, womit angezeigt
wurde, dass sie alle cytotoxisch aktiv waren.