CH653995A5 - 2beta-fluorcholecalciferole. - Google Patents

Description

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PATENTANSPRÜCHE 1. Verbindung der Formel worin R und Rj Wasserstoff sind.

2. Verbindung nach Anspruch 1 in kristalliner Form.

3. Verbindung mit der Formel worin R und R! Wasserstoff sind.

4. Verbindung der Formel

5. Verbindungen der Formel worin R und/oder Rj Acetyl bedeuten und, wenn nur R oder Ri Acetyl ist, der andere Rest für Wasserstoff steht, als Zwischenprodukte für die Herstellung der Verbindung gemäss Anspruch 1.

s 6. Verfahren zur Herstellung von 1 a-Hydroxy-2ß-fluor-cholecalciferol, dadurch gekennzeichnet, dass man l,2a-Ep-oxy-3ß-hydroxy-cholest -5- en mit Kaliumhydrogendifluorid erwärmt und das erhaltene 2ß-Fluorhydrin durch Acetylie-ren, Bromieren, Dehydrobromieren, Bestrahlen und Versei-

io fen in die gewünschte Verbindung überführt.

ls Technisches Gebiet

Die hier beschriebene Erfindung wurde im Verlaufe einer Arbeit unter einem Stipendium oder einer Prämie vom Department of Health, Education and Weifare, durchgeführt. Die Erfindung betrifft eine Verbindung, die durch eine 20 Vitamin D-artige Wirksamkeit charakterisiert ist, bzw. spontan in die erstgenannte Verbindung konvergiert, sowie Zwischenprodukte.

Insbesondere betrifft die Erfindung 10C-Hydroxy-2ß-fluor-cholecalciferol.

25 Vitamin D3 ist ein bekanntes Mittel zur Steuerung der Calcium- und Phosphor-Homöostase. Es ist bekannt, dass beim normalen Tier oder Menschen diese Verbindung den intestinalen Calciumtransport und die Knochen-Calcium-Mo-bilisierung stimuliert und wirksam zur Verhinderung von Ra-30 chitis ist.

Es ist jetzt auch bekannt, dass um wirksam zu sein Vitamin D3 in vivo in seine hydroxylierten Formen umgewandelt werden muss. Beispielsweise wird das Vitamin zuerst in der Leber, unter Bildung von 25-Hydroxy-Vitamin D3 hydroxy-35 liert und wird weiter in der Niere hydroxyliert, unter Bildung von la, 25-Dihydroxy-Vitamin D3 oder 24,25-Dihydroxy-Vitamin D3. Die la-hydroxylierte Form des Vitamins wird allgemein als die physiologisch wirksame oder hormonale Form des Vitamins und als verantwortlich dafür angesehen, 40 was als die Vitamin D-artigen Wirksamkeiten bezeichnet wird, wie die Steigerung der intestinalen Absorption von Calcium und Phosphat, die Mobilisierung von Knochenmineral und die Zurückhaltung von Calcium in den Nieren.

45 Stand der Technik

Hinweise auf verschiedene Vitamin D-Derivate befinden sich in der Patentliteratur und in anderer Literatur. Vgl. beispielsweise die US-Patentnummern 3 565 924, gerichtet auf 25-Hydroxycholecalciferol; 3 697 559, gerichtet auf 1,25-Di-50 hydroxycholecalciferol; 3 741 996, gerichtet auf la-Hydroxy-cholecalciferol; 3 907 843, gerichtet auf la-Hydroxyergocalci-ferol; 3 715 374, gerichtet auf24,25-Dihydroxycholecalcife-rol; 3 739 001, gerichtet auf25,26-Dihydroxycholecalciferol; 3 786 062, gerichtet auf 22-Dehydro-25-hydroxycholecalcife-55rol;3 847 955, gerichtet auf 1,24,25-Trihydroxycholecalcife-rol; 3 906 014, gerichtet auf 3-Deoxy-l a-hydroxycholecalcife-rol; 4 046 760, gerichtet auf die Einführung einer la-Hydr-oxygruppe in das Cholesterinringsystem. Keine dieser Veröffentlichungen betrifft die Einführung eines Fluoratoms in das 6o Molekül. Die US-PS 4 069 321 ist auf die Herstellung von verschiedenen Seitenketten-fluorierten-Vitamin D3-Derivaten und Seitenketten-fluorierten-Dihydrotachysterol3-Analogen gerichtet.

65 Darstellung der Erfindung

Es wurden neue Derivate von Vitamin D3 hergestellt, deren eines eine ausgezeichnete Vitamin D-artige Aktivität, gemessen an ihrer Fähigkeit, den intestinalen Calciumtransport

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zu stimulieren, an ihrer Fähigkeit, Calcium aus Knochen zu Das entsprechende Prävitamin geht, wie aus der Literatur mobilisieren, an ihrer Fähigkeit, anorganischen Phosphor im bekannt ist, beim Stehenlassen oder Erwärmen spontan in das

Serum zu erhöhen und an ihrer antirachitischen Wirksamkeit, entsprechende Vitamin über, so dass es wie das entsprechende gemessen nach dem Ratten-Linien-Test aufweist und deren Vitamin eingesetzt, - infolge der Spontankonversion - die anderes, das Prävitamin spontan in die erstgenannte Verbin- 5 gleiche Wirkung wie das Vitamin entfaltet.

dung konvergiert. Eine derartige Verbindung könnte daher als ein Ersatz für Vitamin D in seinen verschiedenen bekann- Bester Weg zur Ausführung der Erfindung ten Anwendungszwecken dienen und wäre geeignet zur Be- Die erfindungsgemässen Verbindungen wurden herge-

handlung verschiedener metabolischer Knochenerkran- stellt nach folgender Beschreibung (worin alle Temperaturan-

kungen. io gaben in ° C erfolgen) und nach folgendem abgekürztem

Das direkt wirksame Derivat wurde identifiziert als 1 a- Schema:

Hydroxy-2ß-fluorcholecalciferol (la -OH-2 F-Cholecalcife-rol, 1 a -OH-2ß F-Vitamin D3 oder 1 a -OH-2 F-D3).

F

3

Die Behandlung von la (l,2a-Epoxycholest -5- en-3ß-yl- Fp 167-170°, 8 0,68 (3H, s, 18-Me), 1,13 (3H, s, 19-Me), 3,7 tetrahydropyranyläther) mit Pyridinium-p-toluolsulfonat (1H, m, 3-H), 3,96 (1H, m, 1-H), 4,78 (1H, td, JHF=50 Hz,

(0,1 Moläquiv.) in einem 1:1-Gemisch von CH2C12 und 55 JHH = 3 Hz, 2-H), 5,6 (1H, m, 6-H), m/e 420 (M+), 405,402, MeOH bei 55 °C während 5 h ergab den Epoxyalkohol lb 400,382,307,289,265,247). (Vgl. P. A. Grieco, T. Sugahara, (75% Ausbeute, Fp 105-107°, 8 0,72 (3H, s, 18-Me), 1,15 Y. Yokoyama und E. Williams, J. Org. Chem., 44,2189 (3H, s, 19-Me), 3,08 und 3,20 (2H, ein Paar von d, J = 4 Hz, 1- (1979)). Die ß-Orientierung des Fluors am C-2 wurde aus der und 2-H), 3,90 (1H, m, 3-H), 5,5 (1H, m, 6-H), m/e 400 (M+) diaxialen Öffnung des Epoxids vorhergesagt und durch die

382,342,287,269). (Das Ausgangsmaterial la ist leicht er- 6o Kupplungskonstante (3 Hz) des Tripletts von Dubletts in 2 hältlieh gemäss M. Morisaki, A. Saika, K. Bannai, M. Sawa- bewiesen, die mit diedrischen Winkeln von 0 (H2-Hi) = © mura, J. R. Lightbourn und N. Ikekava, Chem. Pharm. Bull., (H2-H3) = 60°, im Einklang steht. Die Umwandlung von 2 in 23,3272 (1975)). 2ß-Fluor-la-hydroxyvitamin D3 (3) wurde nach der Stan-Versuche, Fluor am C-2 von lb einzuführen durch Et4NF dard-Vitamin D-Methodologie durchgeführt. So ergab die oder KF/Dicyclohexyl -18- kronen-6, verliefen fruchtlos. Je- es Acetylierung von 2 mit Essigsäureanhydrid-Pyridin bei 90° doch ergab das Erwärmen von 1 b mit Kaliumhydro- während 4 h das Diacetat, das beim Bromieren (N-Bromsuc-gendifluorid (Merck, KF, enthaltend KHF2) in Äthylengly- cinimid in unter Rückfluss befindlichem CC14 während 1,3 h), kolbei 170° während l,5hdasFluorhydrin2(48% Ausbeute, gefolgt von der Dehydrobromierung (s-Collidin in unter

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Rückfluss befindlichem Xylol während 15 min) umgewandelt wurde in ein Gemisch des 5,7-Diens und 4,6-Diens. Säurebehandlung (p-Toluolsulfonsäure in Aceton, über Nacht) des Rohprodukts wandelte das 4,6-Dien in ein wesentlich weniger polares Material um, unter Ermöglichung einer wirksamen Isolierung des gewünschten 5,7-Diens (30% Ausbeute von 2, Xmax262,271,281,5 und 293 nm) durch Chromatographie. Dies wurde mit einer Mitteldruck-Quecksilberlampe (Hano-•via 654A 36; 200 W) in einem Gemisch von Benzol-EtOH (2:1) bei 0° während 2,5 min bestrahlt und anschliessend 1 h unter Rückfluss gehalten, unter Bildung nach Reinigung durch Dünnschichtchromatographie an Siliciumdioxidgel, entwickelt zweimal mit Benzol-AcOEt (14:1), des Vitamin D-diacetats in 36% Ausbeute. Die anschliessende Verseifung mit 2,5% KOH in einem Gemisch von MeOH-THF (1:1) bei 15° über Nacht und anschliessende Reinigung durch HPLC (Zorbax SiL, 15 cm x 4,1 mm, CH2C12-Hexan (4:1), 90 kg/cm2) ergab 2ß-Fluor-la-hydroxyvitamin D3 (3) (>wmin226,5imax265 nm, m/e 418 (M+), 403,400,398,380,365, 305,287,150,135,8 0,49 (3H, s, 18-Me), 0,82 (6H, d, J=7 Hz, 26,27-Me), 0,87 (3H, d, J=6 Hz, 21-Me), 4,3 und 4,5 (3H, ein Paar von m, 1-, 2- und 3-Hz), 5,14 und 5,54 (2H, ein Paar von m, 19-H), 5,99 (1H, d, J= 12 Hz, 7-H), 6,36 (1H, d, J = 12 Hz, 6-H). Das Massenspektrum von 3 zeigte nur ein schwaches Ion durch die Spaltung von der C-7,8-Bindung (m/e 170) und anstelle dessen überwog m/e 380, abgeleitet von M-H20-HF. Es sei auch festgestellt, dass das Fluoratom sich beträchtlich auf die Verringerung der Polarität auswirkt und die Retentionszeit von 3 im HPLC (siehe oben) betrug 4,1 min, während die von la-Hydroxyvitamin D3 und Vitamin D311,0 bzw. 1,5 min betrugen).

Falls für gewisse Zwecke gewünscht, kann das acetylierte 5,7-Dien-Produkt, das sich von der Acetylierung von 2 wie vorstehend beschrieben herleitet, nach bekannten Mitteln (5% KOH in MeOH, 20 °C, 15 h) verseift werden, zur Umwandlung der Acetoxygruppe in der 3-Stellung zu Hydroxyl.

Auch kann, falls gewünscht, die Prävitaminverbindung entweder vor oder nach der Verseifung der Acetylgruppe oder -gruppen, die vorhanden sind, durch Verdampfen des Lösungsmittelmediums, gefolgt von der Chromatographie an Siliciumdioxidgel, wie auf diesem Gebiet bekannt, gewonnen werden und anschliessend in die Vitaminverbindung umgewandelt werden. Die Prävitaminverbindung kann zweckmässig durch die folgende Formel dargestellt werden

1970) oder einer hoch-Calcium-niedrig-Phosphor, Vitamin D-Mangeldiät (rachitogene Diät), wie von Tanaka und De-Luca (PNAS 71,1040,1974) beschrieben, während 3 Wochen gefüttert.

5

Messung des anorganischen Serum-Phosphors

Ratten, die 3 Wochen mit der rachitogenen Diät gefüttert worden waren, wurden in 6 Gruppen von jeweils 5 bis 6 Ratten aufgeteilt, und es wurde ihnen jeweils 325 pMol von ent-io weder la-OH-2ßF-D3 oder la OHD3, gelöst in 0,05 ml 95% Äthanol, intrajugulär entweder 24 h oder 96 h vor der Tötung verabreicht. Den Ratten in Kontrollgruppen wurde lediglich das Äthanolvehikel in der gleichen Weise verabreicht. Sie wurden durch Dekapitieren zu den angegebenen Zeiten nach 15 der Dosierung getötet, und das Blut wurde gesammelt. Das Blut wurde unmittelbar unter Bildung von Serum zentrifugiert. 10% Trichloressigsäure wurden zu dem Serum gefügt, und die überstehende Flüssigkeit, die nach dem Zen-trifugieren gewonnen wurde, wurde nach der Methode, be-20 schrieben von P. S. Chen et al (Anal. Chem. 28,1756,1956) analysiert. Die Ergebnisse sind in der Tabelle I angegeben.

Tabelle I

Zunahme der anorganischen Phosphorkonzentration im Serum als Reaktion auf eine einzige Dosis von 325 pMol entweder von la-OH-2ßF-D3 oder la-OH-D3

30 verabreichte Verbindung

35 Äthanol la-OH-2ßF-D3 la-OH-D3

Konzentration an anorganischem Phosphor im Serum 24 h nach der 96 h nach der Dosierung Dosierung

1,6 ± 0,4+ a> 3,3 ± 0,4 b) 2,6 ± 0,4c)

1,4 ± 0,4 d) 2,4 ± 0,3 e) 1,9 ± 0,2°

Das erfindungsgemässe Vitamin D-Derivat, la-Hydroxy-2ß-fluorcholecalciferol, kann in kristalliner Form erhalten werden durch Umkristallisieren aus einem geeigneten Lösungsmittel oder Lösungsmittelsystem, z.B. Äthanol.

Biologische Aktivität

Die biologische Potenz von la-OH-2ßF-D3 wurde durch geeignete in vivo-Untersuchungen an Ratten bestätigt.

Männliche Säuglingsratten (gekauft von der Holtzmann Co., Madison, Wisconsin) wurden ad libitum mit Wasser und entweder einer niedrig-Calcium-adäquat-Phosphor, Vitamin-D-Mangeldiät, wie von Suda et al (J. Nutrition 100,1049,

+) Standard-Abweichung vom Mittel 40 Bedeutung des Unterschieds b) vona)p < 0,001

c) von a) p < 0,005 b) von c) p < 0,025 e) vond)p < 0,001

45 f) von d) p < 0,05 e) von f) p < 0,025

Intestinaler Calciumtransport

Ratten, die mit der niedrig-Calcium-Vitamin-D-Mangel-50 diät 3 Wochen gefüttert worden waren, wurden in vier Gruppen von jeweils 5 bis 6 Ratten aufgeteilt, und es wurde ihnen jeweils 32,5 pMol, 68 pMol bzw. 325 pMol la-OH-2ßF-D3, gelöst in 0,05 ml 95% Äthanol, intrajugulär 24 h vor der Tötung verabreicht. Die Ratten in der Kontrollgruppe erhielten 55 nur das Äthanolvehikel in gleicher Weise. Sie wurden durch Dekapitieren getötet, und ihre Duodena wurden anschliessend unmittelbar entfernt zur Messung der Wirkung des intestinalen Calciumtransports nach der Methode, beschrieben von Martin und DeLuca (Am. J. Physiol. 216,1351,1969). 6o Die Ergebnisse sind nachstehend in der Tabelle II, 2. Spalte, angegeben.

Tabelle II

65 Zunahme der Serum-Calcium-Konzentration und der Wirksamkeit des intenstinalen Calciumtransports als Reaktion auf eine einzige Dosis von la-OH-2ßF-D3 oder la--OH-D3, verabreicht 24 h vor der Tötung

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verabreichte Verbindung

Äthanol laOH-2ßF-D3

1ccOH-D3

Bedeutung des Unterschieds

Menge der

Verbindung

(pMol)

32,5 68,0 325 32,5 68,0 325

Serum-Calcium-Konzentration (mg/100 ml)

4,8 5,6 6,5 6,2 5,5 6,0 6,2

±

±

±

±

±

±

i b) von a) p < 0,001

0,l+a> 0,3 w 0,3 « 0,3"' 0,1« 0,4 b) 0,1«

intestinaler Calciumtransport - 45Ca serosal/ 45Ca mucosal

5,0 ± 1,3») 7,2 ±l,0b> 9,2 ± 2,2 « 8,8 ± 1,8«

b) von a) p < 0,001

Eine andere Messung der Aktivierung des intestinalen Calciumtransports durch la-OH-2ßF-D3 erhielt man unter Verwendung von Ratten, die mit der rachitogenen Diät während 3 Wochen gefüttert worden waren. Sie wurden in fünf Gruppen von jeweils 5 bis 6 Ratten aufgeteilt, und man verabreichte ihnen jeweils entweder 6,5 pMol/Tag oder 65 pMol/ Tag von entweder la-OH-2ßF-D3 oder la-OH-D3, gelöst in 0,05 ml 5% Äthanol - 95% Propylenglykol-Gemisch, subkutan, täglich während 7 Tagen. 20 h nach der letzten Dosis wurden sie durch Dekapitieren getötet, ihr Blut wurde zur Messung der Konzentration des anorganischen Phosphors in Serum gesammelt. Ihre Duodena wurden zur Messung der Aktivität des intestinalen Calciumtransports verwendet, wie vorstehend beschrieben. Die Ergebnisse sind in der Tabelle III, 1. Spalte aufgeführt. Die Zunahme der Phosphor-Konzentration im Serum als Reaktion auf eine tägliche Dosis der Verbindung ist in der Tabelle III, 2. Spalte gezeigt.

Tabelle III

Antirachitische Wirkung

Ratten, die mit der rachitogenen Diät gefüttert worden waren, wurden in 5 Gruppen von jeweils 5 bis 6 Ratten aufgeteilt, und es wurde ihnen entweder 6,5 pMol/Tag oder 65 20 pMol/Tag von entweder la-OH-2ßF-D3 oder la-OH-D3, gelöst in 0,05 ml 5% Äthanol-95% Propylenglykolgemisch während 7 Tagen wie vorstehend beschrieben verabreicht. Ratten in der Kontrollgruppe erhielten nur das Vehikel in der gleichen Weise. Eine Woche später wurden die Ratten getötet, 25 und ihre Duodena wurden zur Messung der Aktivität auf den intestinalen Calciumtransport, und ihr Blut wurde zur Messung des anorganischen Phosphors im Serum verwendet, wie vorstehend beschrieben, wobei die Ergebnisse in der Tabelle III, 1. bzw. 2. Spalte angegeben sind. Ihre Radii und Ulnae 3o wurden entfernt und nach dem Ratten-Linien-Test bewertet (U.S. Pharmacopeia. 15. Auflage, Mack Publishing Co. Easton, Pa. 1955, S. 889). Die Ergebnisse sind in der Tabelle III, 3. Spalte angegeben.

Intestinaler Calciumtransport und Zunahme der anorganischen Phosphor-Konzentration im Serum als Reaktion auf eine, und antirachitische Aktivität einer, tägliche(n) Dosis von la-OH-2ßF-D3 oder la-OH-D3

verabreichte

Menge der intestinaler anorganischer antirachitische

Verbindung

Verbindung

Calcium-Transport

Phosphor im Serum

Aktivität

(pMol/Tag)

45Ca serosal/

(mg/100 ml)

(Einheit)

45Ca mucosal

Äthanol

2,7 ± 0,4+ a)

2,6 ± 0,5

0

la-OH-2ßF-D3

6,5

6,1 ± 1,2«

3,4 ± 1,0 ö

1

65

13,9 ± 3,4 c>

5,1 ± 0,7«

> 5

la-OH-D3

6,5

4,8 ± 0,9 d>

3,0 ± 0,4 ö

1

65

9,2 ± 0,8 e>

4,5 ± 0,7»

4-5

Anmerkungen zur Tabelle III

+) Standardabweichung vom Mittel Bedeutung des Unterschieds d) von a) p < 0,005 b), c), e) von a) p < 0,001

b) von d) N.S.

c) von e) p < 0,025

g) von f) N.S.

h), i) von f) p < 0,005 h) von i) N.S.

Knochen-Calcium-Mobilisierung

Ratten, die mit der niedrig-Calcium-Vitamin D-Mangel-diät von Suda et al. während 3 Wochen gefüttert worden waren, wurden in 7 Gruppen von jeweils 5 bis 6 Ratten aufgeteilt, und es wurde ihnen jeweils entweder 32,5 pMol, 68,0

pMol oder 325 pMol von entweder la-OH-2ßF-D3 oder la-OH-D3, gelöst in 0,05 ml 95% Äthanol, intrajugulär 24 h vor 55 der Tötung verabreicht. Die Ratten in der Kontrollgruppe enthielten nur das Äthanolvehikel in der gleichen Weise. Die Ratten wurden durch Dekapitieren getötet, und das Blut wurde gesammelt. Das Blut wurde zentrifugiert, unter Erzielung des Serums. Ein Zehntel ml Serum wurde mit 1,9 ml 6o 0,1 % Lanthanchloridlösung vermischt, und die Calcium-Konzentration wurde mit einem Atom-Absorptions-Spektro-photometer (Perkin-Elmer Modell 214) gemessen. Da die Aufnahme an Calcium aus der" Diät vernachlässigbar gering ist, wird angenommen, dass die Zunahme der Serum-Calci-65 um-Konzentration als Reaktion auf la-OH-2ßF-D3 die Fähigkeit zur Knochen-Calcium-Mobilisierung der Verbindung darstellt. Die Ergebnisse sind in der Tabelle II, 1. Spalte aufgeführt.

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Aus den vorstehenden Daten ist ersichtlich, dass la-OH-2ßF-D3 eine ausgeprägte Vitamin D-artige Wirksamkeit aufweist und in dieser Hinsicht gänzlich so wirksam zu sein scheint wie la-OH-D3 (vgl. U.S. Letters Patent No. 3 741 996).

l,25-Dihydroxy-2ß-fluorvitamin D3 kann leicht als sterile, parenterale Lösungen verabreicht werden durch Injektion oder intravenös oder durch den Ernährungskanal in Form von oralen Dosierungen oder durch Suppositorien. Dosierungen von etwa 0,1 p.g bis etwa 2,5 (ig pro Tag erscheinen wirksam zur Erzielung von Reaktionen des physiologischen Calci-umgleichgewichts, die charakteristisch sind für die Vitamin D-artige Wirksamkeit, wobei Erhaltungsdosierungen von etwa 0,1 (ig bis etwa 0,5 jxg geeignet sind.

Dosierungsformen der Verbindung können hergestellt werden durch ihre Kombination mit einem nichttoxischen pharmazeutisch brauchbaren Träger, wie dies auf diesem Gebiet bekannt ist. Derartige Träger können entweder fest oder flüssig sein, wie beispielsweise Korn- bzw. Maisstärke, Lak-

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tose, Saccharose, Erdnussöl, Olivenöl, Sesamöl und Wasser. Wird ein fester Träger verwendet, so können die Dosierungsformen der erfindungsgemässen Verbindungen Tabletten, Kapseln, Pulver, kleine runde Tabletten oder Pastillen sein. 5 Wird ein flüssiger Träger verwendet, so können weiche Gelatinekapseln oder Sirup oder flüssige Suspensionen, Emulsionen oder Lösungen die Dosierungsform sein. Die Dosierungsformen können auch Adjuvantien enthalten, wie Konserviermittel, Stabilisierungsmittel, Benetzungsmittel oder Emul-io giermittel, Lösungspromotoren usw. Sie können auch andere therapeutisch wertvolle Substanzen enthalten.

Es versteht sich, dass, obwohl Dosierungsbereiche angegeben sind, die spezielle, an einen Patienten zu verabreichende 15 Dosis von dem speziellen zu behandelnden Krankheitszustand, den in einem speziellen Fall angestrebten Endergebnissen sowie von anderen Faktoren abhängt, die dem Fachmann auf dem Gebiet der therapeutischen Anwendung derartiger Arzneimittel bekannt sind.

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