【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は医薬品のプロドラツグ用修飾剤として
有用な新規４−ブロモメチル−５−メチル−１，
３−ジオキソレン−２−オンに関する。
医薬品の中には、高い薬理活性を有しながら、
化学的な不安定性や生物学的利用率（バイオアベ
ラビリテイー）の不良等のために、医薬品として
の有用性を充分に発揮し得ないものがあり、又こ
のような欠点を改善する方法の１つとして化学的
修飾によるプロドラツグがある。
例えば腸管吸収率の低い薬物を化学的に部分修
飾して腸管吸収を高め、生体内で化学的・生物学
的作用により元の薬物に復元せしめて、その薬物
本来の薬物活性を発現させるやり方である。
従来から、この目的のために種々の修飾基が提
案されているが、それらを用いたプロドラツグの
化学的安定性、生体内での元の薬物への復元性、
あるいは修飾基がもたらす副作用等の点で未だ満
足の域に達していない。
本発明は、特に医薬品のプロドラツグ用の修飾
剤として有用かつ新規な下記式で示される実質的
に４，５−ビス（ブロモメチル）−１，３−ジオ
キソレン−２−オンを含有しない４−ブロモメチ
ル−５−メチル−１，３−ジオキソレン−２−オ
ンを提供するものである。
この４−ブロモメチル−５−メチル−１，３−
ジオキソレン−２−オンは、カルボン酸類、チオ
カルボン酸類、フエノール類等と容易に反応して
対応するエステル型化合物およびエーテル型化合
物を生成するが、これらのエステル型化合物およ
びエーテル型化合物は中性および酸性媒質中で安
定であり、又通常の化学反応におけるアルカリ加
水分解条件下では容易に加水分解されるにかかわ
らず、腸液に相当するアルカリ性媒質中では比較
的に安定であつて、しかも生体内酵素の存在下で
は容易に加水分解されて元の化合物に復元する。
例えば、カルボン酸基を持つペニシリン類と上
記式で示される４−ブロモメチル−５−メチル−
１，３−ジオキソレン−２−オンを反応させると
対応するエステルが生成し、このエステルは胃液
および腸液内では安定であつて、腸管から容易に
吸収されると共に生体内で容易に加水分解されて
元のペニシリンに復元する。このように上記式で
示される４−ブロモメチル−５−メチル−１，３
−ジオキソレン−２−オンは特に医薬品のプロド
ラツグ用修飾剤として有用である。なお、カルボ
ン酸類およびフエノール類と本発明の実質的に
４，５−ビス（ブロモメチル）−１，３−ジオキ
ソレン−２−オンを含有しない４−ブロモメチル
−５−メチル−１，３−ジオキソレン−２−オン
から導かれるエステル類およびエーテル類は、前
述のとおり中性媒質および酸性媒質中で安定であ
るが、通常のアルカリ加水分解条件下では容易に
加水分解を受けるので、本発明の実質的に４，５
−ビス（ブロモメチル）−１，３−ジオキソレン
−２−オンを含有しない４−ブロモメチル−５−
メチル−１，３−ジオキソレン−２−オンは化学
反応における保護基の導入試薬としても有用であ
る。
以下に本発明の有用性を示す実験データを挙げ
る。
［経口投与時の血中濃度］
１ 供試化合物
Ａ アンピシリン（５−メチル−２−オキソ−
１，３−ジオキソレン−４−イル）メチルエス
テル塩酸塩（後述の参考例１に従つてアンピシ
リン三水和物と４−ブロモメチル−５−メチル
−１，３−ジオキソレン−２−オンとから合成
した。
Ｂ アンピシリンフタリジルエステル塩酸塩（公
知のアンピシリンエステル、対照化合物）
Ｃ アンピシリン三水和物（対照化合物）
２ 試験方法
一夜絶食した４週令マウス（ddY系、体重約20
ｇ、、一群５匹）にアンピシリン換算50.0mg／Kg
相当の供試化合物（アンピシリン換算で濃度５
mg／mlの水溶液約0.2ml）を経口投与し、経時的
に採血して血清中のアンピシリン濃度をバイオア
ツセイ法によつて測定し、各供試化合物の血清中
アンピシリン濃度の相対比を求めた。
３ 結果
The present invention discloses a novel 4-bromomethyl-5-methyl-1, which is useful as a modifier for pharmaceutical prodrugs.
Relating to 3-dioxolen-2-one. Some pharmaceuticals have high pharmacological activity, but
There are some drugs that cannot fully demonstrate their usefulness as pharmaceuticals due to chemical instability or poor bioavailability, and there are no methods to improve these drawbacks. One type of drug is a prodrug based on chemical modification. For example, a drug with a low intestinal absorption rate is chemically partially modified to increase its intestinal absorption, and then restored to its original form in the body through chemical and biological actions, allowing the drug to express its original drug activity. be. Various modification groups have been proposed for this purpose, but the chemical stability of prodrugs using them, the ability to revert to the original drug in vivo,
Alternatively, the level of satisfaction has not yet been reached in terms of side effects caused by the modifying group. The present invention provides a novel and useful modifier for prodrugs of pharmaceuticals, which is represented by the following formula and which does not substantially contain 4,5-bis(bromomethyl)-1,3-dioxolen-2-one. 5-methyl-1,3-dioxolene-2-one. This 4-bromomethyl-5-methyl-1,3-
Dioxolen-2-one easily reacts with carboxylic acids, thiocarboxylic acids, phenols, etc. to produce corresponding ester-type compounds and ether-type compounds, but these ester-type compounds and ether-type compounds are neutral and acidic. Although it is stable in the medium and is easily hydrolyzed under alkaline hydrolysis conditions in normal chemical reactions, it is relatively stable in the alkaline medium corresponding to intestinal fluid, and is highly susceptible to in vivo enzyme production. In its presence, it is easily hydrolyzed and restored to its original compound. For example, penicillins having a carboxylic acid group and 4-bromomethyl-5-methyl-
Reaction of 1,3-dioxolen-2-one produces the corresponding ester, which is stable in gastric and intestinal fluids, easily absorbed from the intestinal tract, and easily hydrolyzed in vivo. Restore to original penicillin. In this way, 4-bromomethyl-5-methyl-1,3 represented by the above formula
-Dioxolen-2-one is particularly useful as a modifier for pharmaceutical prodrugs. Note that 4-bromomethyl-5-methyl-1,3-dioxolene-2 which does not substantially contain carboxylic acids and phenols and 4,5-bis(bromomethyl)-1,3-dioxolene-2-one of the present invention Esters and ethers derived from -one are stable in neutral and acidic media as described above, but are easily hydrolyzed under normal alkaline hydrolysis conditions. 4,5
-4-bromomethyl-5- without bis(bromomethyl)-1,3-dioxolen-2-one
Methyl-1,3-dioxolen-2-one is also useful as a reagent for introducing protecting groups in chemical reactions. Experimental data showing the usefulness of the present invention is listed below. [Blood concentration upon oral administration] 1 Test compound A Ampicillin (5-methyl-2-oxo-
1,3-dioxolen-4-yl) methyl ester hydrochloride (synthesized from ampicillin trihydrate and 4-bromomethyl-5-methyl-1,3-dioxolen-2-one according to Reference Example 1 described below) B Ampicillin phthalidyl ester hydrochloride (known ampicillin ester, control compound) C Ampicillin trihydrate (control compound) 2 Test method 4-week-old mice fasted overnight (ddY strain, body weight approx. 20
50.0 mg/Kg of ampicillin per group of 5 animals)
Equivalent test compound (concentration 5 in terms of ampicillin)
(approximately 0.2 ml of an aqueous solution of mg/ml) was administered orally, blood was collected over time, and the ampicillin concentration in the serum was measured by a bioassay method, and the relative ratio of ampicillin concentration in the serum of each test compound was determined. 3 Results
【表】
第１表から明らかなよつに、本発明の化合物か
ら誘導されたアンピシリンエステル(A)は、容易に
吸収されて生体内で元のアンピシリンに復元する
が、アンピシリン(C)および公知のアンピシリンエ
ステル(B)に比し長時間にわたり高い血中濃度を示
す。
［酸性媒質（人口胃液に該当）中での加水分解］
１ 供試化合物 前記ＡおよびＢ
２ 試験方法
1000mlの水中に食塩2.0ｇ、10％塩酸24ml、ペ
プシン3.2ｇを含む酸性媒質（PH1.2）に供試化合
物を溶解し、37℃で振盪しつつ経時的にサンプリ
ングして逆相分配カラムを用いた高速液体クロマ
ト法により、各供試化合物のピーク高の減少から
その加水分解率を求めた。
３ 結果[Table] As is clear from Table 1, ampicillin ester (A) derived from the compound of the present invention is easily absorbed and restored to the original ampicillin in vivo, but ampicillin (C) and known It shows higher blood concentration over a long period of time than ampicillin ester (B). [Hydrolysis in acidic medium (corresponding to artificial gastric fluid)] 1 Test compound A and B above 2 Test method Acidic medium containing 2.0 g of salt, 24 ml of 10% hydrochloric acid, and 3.2 g of pepsin in 1000 ml of water (PH 1.2) ), sampled over time while shaking at 37°C, and determined the hydrolysis rate from the decrease in peak height of each test compound using high-performance liquid chromatography using a reversed-phase partition column. Ta. 3 Results
【表】
第２表に示すとおり、酸性媒質中ではＡはＢに
比し遥かに安定である。
［塩基性媒質（人口腸液に該当）中での加水分
解］
１ 供試化合物 前記ＡおよびＢ
２ 試験方法
1000mlの水中に燐酸二ナトリウム35.8ｇ、10％
塩酸6.0ml、バンクレアチン2.8ｇを含む塩基性媒
質（PH7.5）中に供試化合物を溶解し、前記の酸
性媒質の場合と同様にして、各供試化合物の加水
分解率を求めた。
３ 結果[Table] As shown in Table 2, A is much more stable than B in acidic media. [Hydrolysis in basic medium (corresponding to artificial intestinal fluid)] 1 Test compound A and B above 2 Test method 35.8 g of disodium phosphate, 10% in 1000 ml of water
The test compound was dissolved in a basic medium (PH7.5) containing 6.0 ml of hydrochloric acid and 2.8 g of vancreatin, and the hydrolysis rate of each test compound was determined in the same manner as in the case of the acidic medium. 3 Results
【表】
第３表に示すように、塩基性媒質中ではＡはＢ
に比し安定である。
［その他］
前記Ａの毒性（LD50）をマウス（４週令ddY
系）を用いて調べた結果は次のとおりである。
経口投与＞5000mg／Kg、腹腔内投与1430mg／
Kg、静脈内投与557mg／Kg。
以上のとおり本発明の実質的に４，５−ビス
（ブロモメチル）−１，３−ジオキソレン−２−オ
ンを含有しない４−ブロモメチル−５−メチル−
１，３−ジオキソレン−２−オンは医薬のプロド
ラツグ用修飾剤として極めて有用であるが、かか
る有用性は従来の知見からは全く予測し得ないと
ころである。すなわち、本発明の化合物の前駆物
質である４，５−ジメチル−１，３−ジオキソレ
ン−２−オンがテトラヘドロン・レターズ、1972
年、1701〜1704頁に開示されているが、それらか
ら導かれる本発明の化合物については何等の記載
もない。又、ロービツヒズ・アンナレン・デル・
ヘミー、1977年、27〜32頁には、４−，５−ジメ
チル−１，３−ジオキソレン−２−オンとＮ−ブ
ロモコハク酸とを1.0対2.0のモル比で反応させる
と４，５−ビス（ブロモメチル）−１，３−ジオ
キソレン−２−オンの他に、これと３−ブロモメ
チル−４−メチル−１，３−ジオキソレン−２−
オンとの混合物が得られた記載されている。しか
し該文献中には本発明の実質的に４，５−ビス
（ブロモメチル）−１，３−ジオキソレン−２−オ
ンを含有しない４−ブロモメチル−１，３−ジオ
キソレン−２−オンに関して何ら記載がないし、
又、その用途に関しても何らの示唆もない。
本発明の実質的に４，５−ビス（ブロモメチ
ル）−１，３−ジオキソレン−２−オンを含有し
ない４−ブロモメチル−１，３−ジオキソレン−
２−オンは、４，５−ジメチル−１，３−ジオキ
ソレン−２−オンに、これと等モルのＮ−ブロモ
コハク酸イミドを反応させることによつて得られ
る。
出発原料である４，５−ジメチル−１，３−ジ
オキソレン−２−オンは、前述のテトラヘドロ
ン・レターズ、1972年、1701〜1704頁に開示され
ている公知の方法に従つて合成することができ
る。
４，５−ジメチル−１，３−ジオキソレン−２
−オンとこれと等モルのＮ−ブロモコハク酸イミ
ドとの反応を進めるためには、α，α′−アゾイソ
ブチロニトリル、過酸化ベンゾイルのようなラジ
カル化剤の存在下で反応を行う。
反応溶媒としては塩化メチレン、クロロホル
ム、四塩化炭素等が用いられる。
このような条件によつて得られる４−ブロモメ
チル−５−メチル−１，３−ジオキソレン−２−
オンは実質的に４，５−ビス（ブロモメチル）−
１，３−ジオキソレン−２−オンを含有せず、適
当な方法例えば減圧蒸留によつてさらに精製する
ことができる。
以下実施例および参考例を挙げて本発明を具体
的に説明する。
実施例 １
４−ブロモメチル−５−メチル−１，３−ジオ
キソレン−２−オンの製造
４，５−ジメチル−１，３−ジオキソレン−２
−オン（テトラヘドロン・レターズ、1972年、
1701〜1704頁に従つて合成した）3.42ｇを四塩化
炭素150mlに溶解し、これに5.34ｇのＮ−ブロモ
コハク酸イミドおよび触媒量のα，α′−アゾビス
イソブチロニトリルを加え、15分間加熱還流し
た。反応液を半量まで濃縮し、不要物を炉去した
後、濾液を濃縮した。シラツプ状の残渣を減圧蒸
留し無色液体、沸点115〜120℃／2mmHgの目的
物4.2ｇ（収率73％）を得た。
元素分析（％）、分子式C5H5BrO3：
理論値Ｃ、31.12：Ｈ、2.61：Br、41.40。
実験値Ｃ、31.30：Ｈ、2.49：Br、41.31。
IR（ニート、νcm-1）：1825付近（カルボニル）
NMR（CCl4）δ（ppm）：2.10（−CH3、ｓ）、
4.10（−CH2Br、ｓ）
参考例 １
アンピシリン三水和物500mgをジメチルホルム
アミド６mlに分散させ、これに重炭酸カリウム
126mgを加えて０℃に冷却し、更にベンズアルデ
ヒド0.25mlを加えて０℃で2.5時間攪拌した。次
に重炭酸カリウム125mgと４−ブロモメチル−５
−メチル−１，３−ジオキソレン−２−オン250
mgを加え更に０℃で３時間攪拌した。反応終了
後、反応液を氷水中に注ぎ込み、析出する固型物
を酢酸エチル30mlで抽出し、有機層を水20mlで３
回洗浄し、無水硫酸マグネシウムで乾燥した後、
酢酸エチルを減圧下留去し黄色シラツプを得た。
上記のようにして得られたシラツプ状残渣をア
セトニトリル４mlに溶解し希塩酸でPH2.0に調整
し０℃で30分間攪拌した。これに水10mlを加え減
圧下アセトニトリルを留去し、水層を酢酸エチル
でくりかえし洗浄した後食塩を飽和させ析出する
油状物質を塩化メチレン50mlで抽出し、飽和食塩
水で洗浄した。塩化メチレン溶液を無水硫酸ナト
リウムで乾燥した後半量まで濃縮し、イソプロピ
ルアルコール30mlを加え再び減圧濃縮すると淡黄
色固体が得られた。
この固体を濾取し、イソプロピルアルコール、
エーテルで洗浄しアンピシリン（５−メチル−２
−オキソ−１，３−ジオキソレン−４−イル）メ
チルエステル塩酸塩を得た。
収量50.6％、無色無定型固体。
融点141℃より着色し始め145℃で発泡する。
IR（KBr、νcm-1）：1825、1785、1750、1690
（カルボニル）
元素分析（C21H23N3O7S・HCl・H2O）、
計算値：Ｃ、48.8：Ｈ、5.08：
Ｎ、8.14：Ｓ、6.21、
実験値：Ｃ、48.51：Ｈ、5.15：
Ｎ、8.02：Ｓ、6.44。
このアンピシリン（５−メチル−２−オキソ−
１，３−ジオキソレン−４−イル）メチルエステ
ル塩酸塩を40％マウス血液中で37℃に15分間イン
キユベートしたのちバイオオートグラムを行つた
ところ完全にアンピシリンに変化していた。[Table] As shown in Table 3, A is B in a basic medium.
It is more stable than . [Others] The toxicity (LD 50 ) of the above A was measured in mice (4 weeks old ddY
The results of the investigation using the system) are as follows. Oral administration > 5000mg/Kg, intraperitoneal administration 1430mg/
Kg, intravenous administration 557 mg/Kg. As described above, the 4-bromomethyl-5-methyl- of the present invention which does not substantially contain 4,5-bis(bromomethyl)-1,3-dioxolen-2-one
Although 1,3-dioxolen-2-one is extremely useful as a modifier for pharmaceutical prodrugs, such usefulness could not be predicted from conventional knowledge. That is, 4,5-dimethyl-1,3-dioxolen-2-one, a precursor of the compound of the present invention, is described in Tetrahedron Letters, 1972.
, pp. 1701-1704, but there is no description of the compound of the present invention derived therefrom. Also, Löwitzhus Annalen Der.
Hemy, 1977, pp. 27-32, states that when 4-,5-dimethyl-1,3-dioxolen-2-one and N-bromosuccinic acid are reacted in a molar ratio of 1.0 to 2.0, 4,5-bis In addition to (bromomethyl)-1,3-dioxolene-2-one, this and 3-bromomethyl-4-methyl-1,3-dioxolene-2-
It is described that a mixture with on was obtained. However, this document does not contain any description regarding the 4-bromomethyl-1,3-dioxolen-2-one of the present invention which does not substantially contain 4,5-bis(bromomethyl)-1,3-dioxolene-2-one. No,
Also, there is no suggestion regarding its use. 4-bromomethyl-1,3-dioxolene- of the present invention substantially free of 4,5-bis(bromomethyl)-1,3-dioxolene-2-one
2-one is obtained by reacting 4,5-dimethyl-1,3-dioxolen-2-one with an equimolar amount of N-bromosuccinimide. The starting material 4,5-dimethyl-1,3-dioxolen-2-one can be synthesized according to the known method disclosed in the aforementioned Tetrahedron Letters, 1972, pp. 1701-1704. can. 4,5-dimethyl-1,3-dioxolene-2
In order to proceed with the reaction between -one and equimolar amount of N-bromosuccinimide, the reaction is carried out in the presence of a radical forming agent such as α,α'-azoisobutyronitrile or benzoyl peroxide. Methylene chloride, chloroform, carbon tetrachloride, etc. are used as the reaction solvent. 4-bromomethyl-5-methyl-1,3-dioxolene-2- obtained under these conditions
ion is essentially 4,5-bis(bromomethyl)-
It is free of 1,3-dioxolen-2-one and can be further purified by suitable methods such as vacuum distillation. The present invention will be specifically explained below with reference to Examples and Reference Examples. Example 1 Production of 4-bromomethyl-5-methyl-1,3-dioxolene-2-one 4,5-dimethyl-1,3-dioxolene-2
-On (Tetrahedron Letters, 1972,
1701-1704) was dissolved in 150 ml of carbon tetrachloride, 5.34 g of N-bromosuccinimide and a catalytic amount of α,α'-azobisisobutyronitrile were added, and 15 The mixture was heated to reflux for a minute. After concentrating the reaction solution to half its volume and removing unnecessary substances, the filtrate was concentrated. The syrup-like residue was distilled under reduced pressure to obtain 4.2 g (73% yield) of the desired product as a colorless liquid with a boiling point of 115-120°C/2 mmHg. Elemental analysis (%) , molecular formula C5H5BrO3 : theoretical value C, 31.12:H, 2.61: Br , 41.40. Experimental value C, 31.30: H, 2.49: Br, 41.31. IR (neat, νcm -1 ): around 1825 (carbonyl) NMR (CCl 4 ) δ (ppm): 2.10 (-CH 3 , s),
4.10 (-CH 2 Br, s) Reference example 1 500 mg of ampicillin trihydrate was dispersed in 6 ml of dimethylformamide, and potassium bicarbonate was added to it.
126 mg was added and cooled to 0°C, and further 0.25 ml of benzaldehyde was added and stirred at 0°C for 2.5 hours. Next, 125 mg of potassium bicarbonate and 4-bromomethyl-5
-Methyl-1,3-dioxolen-2-one 250
mg was added thereto, and the mixture was further stirred at 0°C for 3 hours. After the reaction is completed, the reaction solution is poured into ice water, the precipitated solid substance is extracted with 30 ml of ethyl acetate, and the organic layer is diluted with 20 ml of water.
After washing twice and drying with anhydrous magnesium sulfate,
Ethyl acetate was distilled off under reduced pressure to obtain a yellow syrup. The syrup-like residue obtained as above was dissolved in 4 ml of acetonitrile, the pH was adjusted to 2.0 with diluted hydrochloric acid, and the mixture was stirred at 0°C for 30 minutes. To this was added 10 ml of water, and the acetonitrile was distilled off under reduced pressure. The aqueous layer was washed repeatedly with ethyl acetate, saturated with common salt, and the precipitated oily substance was extracted with 50 ml of methylene chloride and washed with saturated brine. The methylene chloride solution was dried over anhydrous sodium sulfate, concentrated to half the volume, added with 30 ml of isopropyl alcohol, and concentrated again under reduced pressure to obtain a pale yellow solid. This solid was collected by filtration and treated with isopropyl alcohol.
Wash with ether and extract ampicillin (5-methyl-2
-oxo-1,3-dioxolen-4-yl) methyl ester hydrochloride was obtained. Yield 50.6%, colorless amorphous solid. It starts to color at the melting point of 141℃ and foams at 145℃. IR (KBr, νcm -1 ): 1825, 1785, 1750, 1690
(Carbonyl) Elemental analysis (C 21 H 23 N 3 O 7 S・HCl・H 2 O), Calculated value: C, 48.8: H, 5.08: N, 8.14: S, 6.21, Experimental value: C, 48.51: H , 5.15: N, 8.02: S, 6.44. This ampicillin (5-methyl-2-oxo-
When 1,3-dioxolen-4-yl) methyl ester hydrochloride was incubated in 40% mouse blood at 37°C for 15 minutes and a bioautogram was performed, it was completely converted to ampicillin.