AMINOADAMANTAN-DERIVATE , VERFAHREN ZU IHRER HERSTELLtMG UND IHRE VERWENDUNG
Neue Aminoadamantan-Derivate, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre
Verwendung Die vorliegende Erfindung betrifft neuartige Aminoadamantanderivate sowie Syn¬ theseverfahren für die Herstellung von Aminoadamantanderivaten. Die erfin¬ dungsgemäßen neuartigen Syntheseverfahren gestatten es erstmalig, Aminoa¬ damantanderivate herzustellen, bei denen ein tertiäres H-Atom des Adamantan- Grundgerüstes durch eine Aminogruppe und mindestens eines bis maximal alle drei weiteren tertiären H-Atome durch eine Vielzahl funktioneller Gruppen substi¬ tuiert sind. Besonders bevorzugt sind hierbei die Herstellung von 3- Aminoadamantan-1 -carbonsäurederivaten, bei denen die 5- bzw. 7-Position des Adamantan-Grundgerüstes beliebig substituiert ist, sowie die Verknüpfung der derart erhaltenen monomeren Aminosäure-Derivate zu Oligomeren.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Gebiete Chemie, Biochemie, Biolo¬ gie und Pharmakologie.
Der Stand der Technik kennt einige Verfahren zur Herstellung von Adamantan- Derivaten. Die Bromierung von Adamantan am Brückenkopf ist beispielsweise in P. R. Schreiner, O. Lauenstein, I.V. Kolomytsin, S. Nadi, A.A. Fokin: Selective C- H-Activation of Aliphatic Hydrocarbons under Phase-Transfer-Conditions, Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, 1895-1897 beschrieben. In P.R. Schreiner, O. Lauen¬ stein, E. D. Butova A.A. Fokin: The First Efficient lodination of Unactivated AIi- phatic Hydrocarbons, Angew. Chem. Int. Ed. 1999, 38, 2786-2788 und in der DE 198 44 865 C1 werden Verfahren zur lodierung des Brückenkopf-C-Atoms des Adamantans beschrieben. Verfahren zur Halogenierung eines oder mehrerer ter¬ tiärer C-Atome des Adamantans unter Phasen-Transfer-Bedingungen sind in A.A. Fokin, O. Lauenstein, P.A. Gunchenko, P.R. Schreiner: Halogenation of Cubane under Phase-Transfer Conditions: Single and Double C-H-Bond Substitution with Conservation of the Cage Structure, J. Am. Chem. Soc. 2001 , 123, 1842-1847, sowie in P.R. Schreiner, O. Lauenstein, E.D. Butova, P.A. Gunchenko, I.V. KoIo- mitsin, A. Wittkopp, G. Feder, A.A. Fokin: Chem. Eur. J. 2001 , 7, 4996-5003 be¬ schrieben. Radikalische Substitutionen am Adamantan werden in A.A. Fokin, P.R. Schreiner: Selective Alkane Transformations via Radicals and Radical Cations: Insights into the Activation Step from Experiment and Theory, Chem. Rev. 2002, 102, 1551-1593, beschrieben. Die genannten Verfahren zur Halogenierung von Adamantan führen nicht zu 3-Aminoadamantan-1-carbonsäurederivaten. Eine modifizierte Ritter-Reaktion zur Synthese von Amiden aus Aryl- oder Alkylhaloge- niden ist in G.A. Olah, B.G.B. Gupta, S.C. Narang: Synthetic Methods and Reacti- ons; 66: Nitrosonium Ion Induced Preparation of Amides from Alkyl (Arylalkyl) Ha- lides with Nitriles, a Mild and Selective Ritter-Type Reaction, Synthesis 1979, 274- 276 beschrieben. Verfahren zur Synthese von 3-Aminoadamantan-1- carbonsäuren werden in F.N. Stepanov, Y.T. Srebrodolskii: Zhurnal Organiches- koii Khimii 1966, 2(9), 1612-1615; F.N. Stepanov, Y.l. Srebrodolskii: Khimiches- koe Mashinostroenie i Tekhnologiya 1966, 2, 6-10 und S.S. Novikov, A.P. Khar- din, L.N. Butenko, I.A. Kulev, I.A. Novakov, S.S. Radchenko, S.S. Burdenko: Zhurnal Organicheskoii Khimii 1980, 16 (7), 1433-1435 beschrieben.
Adamantan-Derivate finden beispielsweise in der Pharmazie und im Pflanzen¬ schutz Verwendung. Bekannt ist beispielsweise die Eignung einiger Adamantan- Derivate als Endothelin-, Neurokinin- oder Angiotensin-Antagonisten bzw. als anti¬ virale Agenzien. Die antiviralen Eigenschaften der 3-Aminoadamantan-1 -carbonsäure im Hinblick auf ihre Wirkungen gegen Influenza sind in Neth. Appl (1966), 8 pp. CODEN: NAXXAN NL 6600715 19660721 CAN 66:2279 AN: 1967:2279 beschrieben. Die DE 696 26 650 T2 beschreibt die Verwendung einer Aminoadamantan- Verbindung zur Herstellung eines Medikamentes gegen Agranulomatose, wobei mindestens eines der vier tertiären C-Atome des Adamantans eine Aminogruppe trägt und die anderen drei tertiären C-Atome optional durch Amino-, Alkyl- oder Arylgruppen substituiert sind. Die DE 691 30 408 T2 beschreibt Peptidderivate als Antagonisten des Endothelinrezeptors, bei denen die C-terminale Aminosäure in α-Stellung eine 1-Alkyladamantylgruppe trägt. Die DE 690 02 950 T2 beschreibt Peptide mit einem nicht spaltbaren Übergangszustandinsert entsprechend der 10,11 -Stellung eines Reninsubstrates (Angiotensinogen), bei dem das Insert eine 1- oder 2-Adamantylgruppe sowie eine sekundäre Aminogruppe in geminaler Po¬ sition aufweisen kann. In den DE 44 06 884 A1 und DE 44 06 885 A1 werden Aminosäurederivate zur Therapie und Prophylaxe von Neurokinin-vermittelten Krankheiten beschrieben, bei denen eine natürliche oder nicht natürliche Ami¬ nosäure C-terminal an die Aminogruppe eines 3-Amino-4-Dihydro-1 H-chinolin-2- on-Derivates und N-terminal über eine Amidbindung an eine ω-Adamantyl-1-yl- alkancarbonsäure gebunden ist. Des weiteren werden Aminosäurederivate zur Therapie und Prophylaxe von Neurokinin-vermittelten Krankheiten in der DE 195 41 283 A1 beschrieben, wobei die N-terminale Aminosäure mit einer 1-Carboxyl- 3-acetamido-adamantylgruppe verknüpft sein kann und die Adamantylgruppe des weiteren optional in 5- oder 7-Stellung OH-substituiert sein kann. Die DE 196 26 311 A1 beschreibt 3-Amino-2-hydroxybenzoesäurederivate (zur Bekämpfung von Schädlingen an Pflanzen und technischen Materialien), deren Aminogruppe mit einer weiteren Carboxylgruppe und deren Carboxylgruppe mit einer weiteren Ami¬ nogruppe jeweils zum Carbonsäureamid verknüpft ist, wobei es sich bei der weite¬ ren Aminogruppe um ein 1-Carboxyl-3-amino-5,7-substituiertes Adamantanderivat handeln kann.
Die DE 2 318 461 beschreibt 1 N-alkylsubstituierte 3,5-Dialkyl-1-Aminoadaman- tanderivate und deren Herstellung. Gemäß der DE 2 318 461 ist die Wirkung des 1-Aminoadamantans auf das Zentralnervensystem von Mensch und Tier sowie die Verwendung dieser Substanz zur Behandlung des Morbus Parkinson bekannt. Diese 1N-alkylsubstituierten 3,5-Dialkyl-1-aminoadamantanderivate sind geeignet zur Behandlung von Parkinsonismus und andersartigen Hyperkinesen wie Kopf- tremor, thalamischen Spannungszuständen und spastischen Zuständen, ferner zur Aktivierung von cerebralorganisch akinetischen Zuständen. Sie beeinflussen die Spiroperidol-Katalepsie und den Antagonismus gegen die Reserpin-Sedation.
Die Wirkung von Adamantanderivaten gegen Protozoen der Gattung Plasmodium ist beispielsweise in der US 6,737,438 B2, der US 6,825,230 B2, der WO 2003/076425 A1 , der EP 0370320 B1 und der US 6,486,199 B1 beschrieben. Bei Plasmodien handelt es sich um die Erreger der Malaria. Dem Fachmann sind vier Plasmodien-Spezies bekannt, die beim Menschen Malaria auslösen: Plasmodium falciparum, Plasmodium ovale, Plasmodium vivax und Plasmodium malariae. Weitere dem Fachmann bekannte Plasmodienspezies sind beispielsweise Plas¬ modium yoeli nigeriensis, Plasmodium vinckei petteri, Plasmodium berghei, Plas¬ modium berghei nigeriensis, Plasmodium berghei yoelii, Plasmodium gallinaceum, Plasmodium gallinaceum Il und Plasmodium relictum. Die antiprotozoische Wir¬ kung von Adamantanderivaten gegen einige der nicht die humane Malaria auslö¬ senden Plasmodien wird in den oben zitierten Patentschriften ebenfalls beschrie¬ ben.
Der Stand der Technik kennt bislang nur solche Verfahren zur Synthese von Adamantanderivaten, deren Reaktionsbedingungen die Auswahl von einführbaren funktionellen Gruppen stark einschränken. Es sind bislang nur wenige 3-, 3,5- und 3,5,7- substituierte Aminoadamantanverbindungen bekannt. Vor allem aus der Gruppe der pharmakologisch relevanten 3-Aminoadamantan-1 -carbonsäuren sind bisher nur wenige Vertreter zugänglich. Oligopeptide dieser letztgenannten Ver¬ bindungen sind bislang völlig unbekannt.
So ist Dibromadamantan beispielsweise durch Umsetzung von Adamantan mit Brom und Eisenspänen in Ausbeuten von 95 bis 98 % zugänglich.
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Dieses Verfahren ist dem Fachmann bekannt und kann beispielsweise in TM Gor- rie, P von Rague Schleyer: Preparation of 1 ,3-dibromoadamantane. In: Organic Preparations and Procedures International 1971 , 3(3), 159-162, sowie I. R. Likhot- vorik, N. L. Dovgan, G. I. Danilenko, Zhurnal Organicheskoi Khimii 1977, 13, 897- 897 und N. L. Dovgan, I. R. Likhotvorik, Selective Dibromination of Adamantane. Vestn. Kiev. Politekhn. In.-ta. Khim. Mashinostr. i. Tekhnol. (1979), (16), 20-22, nachgeschlagen werden. Die Darstellung gemischter Dihalogenide des Ada- mantans ist mit diesem Verfahren jedoch nicht möglich.
Alternativ können Adamantanderivate auch über Phasen-Transfer-Katalyse, im Folgenden PTC genannt, ein- oder mehrfach halogeniert werden.
1 3 Die Herstellung von 1-lod-Adamantan über PTC ist dem Fachmann bekannt und beispielsweise in P. R. Schreiner, O. Lauenstein, E. D. Butova, A.A. Fokin: The first efficient iodination of unactivated aliphatic hydrocarbons, Angew. Chem. Int. Ed. 1999, 38, 2786-2788 beschrieben. Die Herstellung erfolgt durch Lösen von Ada- mantan in Methylenchlorid und Umsetzung mit lodoform und festem NaOH. Dem Fachmann ist bekannt, dass diese PTC-Iodierung auch bei Adamantan- Derivaten regioselektiv gelingt, beispielsweise im Falle von Ethern, nicht enolisier- baren Ketonen, Phenyl- und Phenoxy-Derivaten des Adamantans. Dies ist in P.R. Schreiner, O. Lauenstein, E. D. Butova, P.A. Gunchenko, I.V. Kolomitsin, A. Witt¬ kopp, G. Feder, A.A. Fokin: Selective radical reactions in multiphase Systems: phase-transfer halogenations of alkanes, Chem. Eur. J. 2001 , 7, 4996-5003 be¬ schrieben.
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Die Herstellung von 1 -Brom-Adamantan über PTC ist dem Fachmann bekannt und beispielsweise in P. R. Schreiner, O. Lauenstein, E. D. Butova, P.A. Gunchen- ko, I.V. Kolomitsin, A. Wittkopp, G. Feder, A.A. Fokin: Selective radical reactions in multiphase Systems: phase-transfer halogenations of alkanes, Chem. Eur. J. 2001 , 7, 4996-5003, beschrieben. Dabei wird Adamantan in Fluorbenzol gelöst und mit 10 - 50%iger wässriger NaOH, Tetrabrommethan und katalytischen Men¬ gen Tetra-(n-butyl)-ammoniumbromid umgesetzt. Dem Fachmann ist bekannt, dass diese PTC-Bromierung - ebenso wie die PTC- lodierung - auch bei Adamantan-Derivaten regioselektiv gelingt, beispielsweise im Falle von Ethern, nicht enolisierbaren Ketonen, Phenyl- und Phenoxy-Derivaten des Adamantans.
Die Herstellung von 1 ,3-dihalosubstituierten Adamantanderivaten durch zweimali¬ ge Umsetzung mit einer Halogenquelle in einem Zweiphasensystem unter Einwir¬ kung eines Phasentransferkatalysators ist dem Fachmann bekannt und in P. R. Schreiner, O. Lauenstein, I.V. Kolomytsin, S. Nadi, A.A. Fokin: Selective C-H- Activation of Aliphatic Hydrocarbons under Phase-Transfer-Conditions, Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37, 1895-1897; P.R. Schreiner, O. Lauenstein, E.D. Butova A.A. Fokin: The First Efficient lodination of Unactivated Aliphatic Hydrocarbons, Angew. Chem. Int. Ed. 1999, 38, 2786-2788; DE 198 44 865 C1; A.A. Fokin, O. Lauenstein, P.A. Gunchenko, P.R. Schreiner: Halogenation of Cubane under Phase-Transfer Conditions: Single and Double C-H-Bond Substitution with Con- servation of the Cage Structure, J. Am. Chem. Soc. 2001 , 123, 1842-1847, P.R. Schreiner, O. Lauenstein, E.D. Butova, P.A. Gunchenko, I.V. Kolomitsin, A. Wittkopp, G. Feder, A.A. Fokin: Chem. Eur. J. 2001 , 7, 4996-5003 sowie in A.A. Fokin, P.R. Schreiner: Selective Alkane Transformations via Radicals and Radical Cations: Insights into the Activation Step from Experiment and Theory, Chem. Rev. 2002, 102, 1551 -1593, beschrieben.
Dem Fachmann ist bekannt, dass es die Reaktivitätsabstufung der Halogene in der Reihe I > Br > Cl > F erlaubt, gemischte Dihalogenide herzustellen.
Die Überführung der Halogenoadamantane zu Alkyladamantanen gelingt durch Umsetzung der Halogenadamantanderivate mit Grignard-Reagenzien und/oder Lithiumorganylen, wie in K. Takeuchi, T. Okazaki, T. Kitagawa, T. Ushino, K. Ue- da, T. Endo, R. Notario: Influence of Alkyl Substitution on the Gas-Phase Stability of 1-Adamantyl Cation and on the Solvent Effects in the Solvolysis of 1- Bromoadamantane. J. Org. Chem. 2001 , 66(6), 2034-2043 und G. Molle, J.E. Du- bois, P. Bauer, Can. J. Chem. 1987, 65, 2428, beschrieben.
Geeignete Methoden zur Umsetzung von Lithiumorganylen mit Alkylhalogeniden sind dem Fachmann bekannt und können beispielsweise in F.R. Hartley, S. Patai, eds., "The Chemistry of the Metal-Carbon-Bond", Wiley: New York, 1982, 1985, 1986, Vol. 3: Carbon-Carbon Bond Formation using Organometallic Compounds nachgeschlagen werden.
Die Einführung einer Aminogruppe gelingt beispielsweise durch Umsetzung der Halogenadamantanderivate mit Acetamid unter Erwärmen zur korrespondieren¬ den Acetamidoadamantan-Verbindung und deren basische Hydrolyse in KOH- haltiger Polyethylenglykol-Lösung wie in J. G. Henkel, JT. Hane, Structure-Anti- Parkinson Activity Relationhips in the Aminoadamantanes. Influence of Bridge- head Substitution, J. Med. Chem. 1982, 25, 51-56 beschrieben. Eine alternative Vorgehensweise findet man in A. Jirgensons, V. Kauss, I. Kalvinish, M. R. Gold, Synthesis, 2000, 12, 1709-1712.
Durch die Umsetzung der Halogenoadamantane zu Grignardverbindungen, wie in G. Molle, P. Bauer, J.E. Dubois, Formation of Cage-Structure Organomagnesium Compounds. Influence of the Degree of Adsorption of the Transient Species at the Metal Surface, J. Org. Chem. 1982, 47, 4120-4128 beschrieben, und nachfolgen- de Syntheseschritte sind eine Fülle weiterer Funktionalisierungen möglich. Unter anderem können eingeführt werden: a.) -COOH durch Umsetzung mit trockenem CO2; b.) -CO-R7 durch Umsetzung mit Carbonsäureestern R7-COOR8; c.) -CH(OH)-R9 durch Umsetzung mit Aldehyden R9-CHO; d.) -CR10R11OH durch Umsetzung mit Ketonen R10-CO-R11; e.) -CH2OH durch Umsetzung mit Ameisensäure H2C=O; R7 - R11 bezeich¬ net in diesem Zusammenhang Alkyl-, Cycloalkyk Aryl-, Alkenyl- und Al- kinylgruppen, wie sie im Kapitel "Lösung der Aufgabe" für R4 aufgeführt sind. Alle diese Prozeduren sind dem Fachmann bekannt und können in Lehrbüchern wie H. Beyer, Lehrbuch der Organischen Chemie, 23. Auflage, Stuttgart, Leipzig: Hirzel 1998 nachgeschlagen werden.
Die Umsetzung der lodadamantane mit Alkalisulfit ermöglicht Zugang zu den kor- respodierenden Sulfonsäuren, deren Umsetzung mit Phosphor(V)-chlorid und nachfolgende Behandlung mit Ammoniak oder Aminen bietet Zugang zu Sulfo¬ namiden. Diese Umsetzungen sind dem Fachmann bekannt und können bei¬ spielsweise in H. Beyer, Lehrbuch der Organischen Chemie, 23. Auflage, Stutt¬ gart, Leipzig: Hirzel 1998 nachgeschlagen werden.
Reaktionen der Halogenadamantanen zu den korrespondierenden Hydroxyada- mantanen sind in F.N. Stepanov, Y.l. SrebrodoPskii, Zhurnal Organicheskoi Khimii 1966, 2(9), 1633-1634 beschrieben. Durch deren Veresterung nach Standardme¬ thoden, wie sie beispielsweise in H.G.O. Becker, Organikum: organisch¬ chemisches Grundpraktikum, 20. Aufl., Heidelberg, Leipzig: Barth 1996 nachge- schlagen werden können, ist die Einführung von Carbonsäureresten, insbesonde¬ re von Fettsäureresten, möglich.
Eine Fülle weiterer Substituenten ist nach Sasaki et al (vgl. dazu T. Sasaki, A. Na- kanishi, M. Ohno, J. Org. Chem. 1981, 46 (26) 5445-5447; T. Sasaki, A. Usuki, M.
Ohno, J. Org. Chem. 1980, 45 (18) 3559-3564 und T. Sasaki, A. Usuki, M. Ohno, Tetrahedron Lett. 1978, 49, 4925-4928) einführbar und gegebenenfalls durch ka- talytische Hydrierung weiter zu modifizieren. Einige dieser Substituenten sind bei¬ spielhaft, aber nicht erschöpfend aufgeführt:
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Dabei wird das Halogenadamantan mit Allyltrimethylsilan oder dessen Hetero- analoga in Gegenwart von Lewis-Säuren wie TiCI4 oder AICI3 behandelt und das dabei resultierende Produkt gegebenenfalls einer heterogen katalysierten Hydrie¬ rung unterworfen. Auf diese Weise sind beispielsweise, aber nicht erschöpfend, die folgenden Umsetzungen möglich, wobei TMS für „Trimethylsilyl" steht:
Bei R12, R13 handelt es sich beispielsweise, wie in obiger Tabelle aufgeführt, um Prop-2-enyl, 2-Methyl-prop-1-enyl, Cyclohex-1-enyl, N-Acetyl-N-methylamino, (2- isothiazolidin-3-thionyl)methyl (bzw. nach der Reaktion 3-(4,5-dihydro- isothiazolyl)sulfanyl-, 3-(1 H-benzoimidazolyl)methyl (bzw. nach der Reaktion 5- (1 H-benzoimidazolyl)methyl), 2-Hydroxyphenyl (bzw. nach der Reaktion A- Hydroxyphenyl), 5-(1 H-lmidazolyl)methyl, 3-But-1-enyl, 3-(2-Methyl)prop-1-enyl, Benzyl, 3-(1 H-lndolyl)methyl, 4-Hydroxyphenylmethyl; R13 können unter anderem Propyl, 1 ,1-Dirnethylethyl (ferf.-Butyl), Cyclohexyl, 2-Butyl oder 2-Methylpropyl.
Dem Fachmann ist beispielsweise durch die oben angeführte Literatur bekannt, welche Kombinationen von Lewis-Säuren, Reaktionsbedingungen und Reaktions¬ zeiten verwendet werden müssen, um die hier aufgeführten Verbindungen 6 und 7 herzustellen. Dem Fachmann ist ebenfalls bekannt, dass er weitere Trimethylsilyl- Verbindungen verwenden kann, um aliphatische, aromatische und araliphatische Reste einzuführen, wobei diese Reste linear, cyclisch und/oder verzweigt sind und/oder wobei bis zu fünf Kohlenstoffatome durch Heteroatome, ausgewählt aus der Gruppe Schwefel, Stickstoff, Phosphor, ersetzt sind. Durch Umsetzung der Halogenadamantane mit salzförmigen Cyaniden kann man ferner zu Adamantylnitrilen gelangen. Diese Umsetzung gelingt beispielsweise nach J. Applequist, P. Rivers, D.E. Applequist, Theoretical and Experimental Studies of Optically Active Bridgehead-Substituted Adamantanes and Related Compounds, J. Am. Chem. Soc. 1969, 91 , 5705-5711 , S. Kim, HJ. Song, Tin- Free Radical Cyanation of Alkyl lodides and Alkyl Phenyl Tellurides, Synlett, 2002, 12, 2110-2112 oder G.S. Lee, J. N. Bashara, G. Sabih, A. Oganesyan, G. God- joian, H. M. Duong, E. R. Martinez, CG. Gutierrez, Photochemical Preparation of 1 ,3,5,7-Tetracyanoadamantane and Its Conversion to 1 ,3,5,7- Tetrakis(aminomethyl)adamantane, Org. Lett. 2004, 6(11 ), 1705-1707. Durch nachfolgende, dem Fachmann bekannte Umsetzungen ist es damit u. a. möglich, a.) Carbamoylsubstitution, b.) Carboxylgruppen und in weiteren Umsetzungen deren Ester, c.) Aminomethylgruppen, d.) Aldehydgruppen, e.) Ketogruppen, f.) Estergruppen oder g.) weitere Amidgruppen einzuführen. Verfahren zu diesen Umsetzungen finden sich beispielsweise in H.G.O. Becker, Organikum: organisch-chemisches Grundpraktikum, 20. Aufl., Heidelberg, Leipzig: Barth 1996, Verweise in die Originalliteratur finden sich bei- spielsweise in R.C. Larock, Comprehensive Organic Reactions, Weinheim: VCH 1989.
Die DE 23 18 461 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von 3,5- dialkylsubstituierten 1-Aminoadamantanen, bei dem 3,5-dialkylsubstituierte 1- Halogenoadamantan-Verbindungen mit Harnstoff oder einem N1N'-
Dialkylhamstoffderivat bei Temperaturen von 120 bis 260 0C umgesetzt und durch Spaltung des erhaltenen rohen Amids mit konzentrierten Mineralsäuren anschlie¬ ßend das korrespondierende Amin frei gesetzt wird. Bei den als Edukte einzuset¬ zenden 3,5-Dialkyl-1-halogenadamantanen handelt es sich bevorzugt um die chlo- rierten oder bromierten Derivate.
Nachteilig bei diesem Verfahren ist, dass halogenierte Adamantanverbindungen eingesetzt und zahlreiche Reaktionsstufen durchgeführt werden müssen. Durch die Notwendigkeit, Halogenoadamantane und Harnstoffderivate bei hohen Tem¬ peraturen miteinander umzusetzen, ist diese Verfahren zudem sehr energieauf- wändig.
Die Herstellungsverfahren des Standes der Technik schränken auf Grund der mit ihnen verbundenen Reaktionsbedingungen den erreichbaren Substitutionsgrad des Adamantans und/oder die Auswahl der einführbaren funktionellen Gruppen ein. Dagegen liefert die vorliegende Erfindung Verfahren zur Herstellung von
Adamantanderivaten, die einen höheren Substitutionsgrad sowie eine größere Auswahl an einführbaren funktionellen Gruppen erlauben. Erstmalig ist auf diese Weise auch die Herstellung von Peptiden möglich, die auf 5,7-substituierten mo¬ nomeren und oligomeren 3-Aminoadamantan-1-carbonsäurederivaten basieren.
Cyclische Peptide spielen eine bedeutende Rolle bei der Konstruktion künstlicher lonenkanäle. Künstliche lonenkanäle sind dem Fachmann bekannt und beispiels¬ weise in N. Voyer, M. Robitaille: „A novel functional artificial ion Channel", J. Am. Chem. SOG. 1995, 117, 6599-6600 und V. Sidorov, F.W. Kotch, J.L. Kuebler, Y.F. Lam, JT. Davis: „Chloride transport across lipid bilayers and transmembrane po- tential induction by an oligophenoxyacetamide", J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 2840-2841 , beschrieben. Um eine Kanalstruktur ausbilden zu können, müssen diese künstlichen lonenkanäle einige Schlüsseleigenschaften besitzen: So müs¬ sen sie die Lipidschicht der Zellmembran überspannen und amphiphil sein, d.h. sowohl polare als auch hydrophobe Abschnitte aufweisen. Diese Amphiphilie lenkt die polaren „Kopfgruppen" hin zur äußeren, wässrigen Umgebung der Membran, während die hydrophobe Region sich in der Zellmembran verankert. Viele der bis¬ her bekannten künstlichen lonenkanäle bestehen aus vergleichsweise einfachen und sich wiederholenden Moleküleinheiten. Entscheidend für die Eignung als
künstlicher lonenkanal ist der Porendurchmesser dieser Moleküle, da er die lo- nenselektivität des Kanals beeinflusst und die Passage von Ionen, beispielsweise Kalium-, Natrium-, Calcium- oder Chloridionen, mittels Größenausschluss gestat¬ tet. Idealerweise begünstigt solch ein lonenkanal dabei ein ganz bestimmtes Ion, wobei die aktive Transportrate des Ions durch den Kanal im Bereich von 104 bis 108 Ionen pro Sekunde liegen sollte.
Derzeit werden zwei Ansatzpunkte bei der Herstellung künstlicher lonenkanäle verfolgt: Zum einen werden helicale Moleküle eingesetzt, wobei der lonenkanal sich entweder innerhalb einer Helix oder zwischen miteinander verbundenen HeIi- ces ausbildet. Dieses Konzept wird als Protein basierter oder helicaler (Ionen-) Kanal bezeichnet. Zum anderen gibt es Verbindungen, deren Selektivität für be¬ stimmte Alkaliionen bekannt ist. Diese Verbindungen werden als selektive Filter verwendet und mit Membran spannenden Molekülen kombiniert, wobei letztere die Ionen zu den selektiven Filtern hin und von ihnen weg leiten. Dieses Konzept wird als lonophoren-basierter lonenkanal bezeichnet. Beide Konzepte sind dem Fachmann bekannt und können beispielsweise in PJ. Cragg, „Artificial trans- membrane Channels for sodium and potassium", Science Progress 2002, 85, 219- 241 , nachgeschlagen werden. Künstliche lonenkanäle werden weiterhin in T.D. Clark, L.K. Buehler, M. R. Ghadi- ri, J. Am. Chem. Soc. 1998, 120, 651-656, M. R. Ghadiri, J.R. Granja, RA MiIIi- gan, D.E. McRee, N. Khazanovich, Nature 1994, 372, 709-709, T.D. Clark, M. R. Ghadiri, J. Am. Chem. Soc. 1995, 117, 12364-12365, und K. Motesharei, M.R. Ghadiri, J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 11306-11312 beschrieben. Sie sind beispielsweise bei der Therapie der cystischen Fibrose und der Mukovis- zidose von Interesse, da Patienten, die an einer dieser Erbkrankheiten leiden, kei¬ ne funktionsfähigen Chloridkanäle besitzen und künstliche, Chlorid transportieren¬ de lonenkanäle die fehlenden nativen Kanäle ersetzen könnten. Bislang kennt der Stand der Technik keine lonenkanäle, die 5,7-substituierte 3- Aminoadamantan-1-carbonsäurederivate enthalten.
Peptidische Katalysatoren und ihre Verwendung für pharmazeutische Zwecke sind dem Fachmann bekannt und beispielsweise in M. M. Vasbinder, E. R. Jarvo, SJ. Miller, Angew. Chem. Int. Ed. 2001 , 40, 2824-2827 und F. Formaggio, A. Barazza, A. Bertocco, C. Toniolo, Q.B. Broxterman, B. Kaptein, E. Brasola, P.
Pengo, L. Pasquato, P. Scrimin, J. Org. Chem. 2004, 69, 3849-3856 beschrieben. Bislang sind jedoch hauptsächlich solche peptidischen Katalysatoren bekannt, die im Wesentlichen auf kettenförmigen, oligomeren α- Aminosäuren in D- und L- Konfiguration basieren. Peptide aus L-Aminosäuren werden jedoch leicht durch Proteasen gespalten, während kettenförmige D-Aminosäuren potenziell allergie¬ auslösend sind. Derzeit sind keine peptidischen Katalysatoren bekannt, die Ami¬ nosäuren mit einer Käfigstruktur enthalten.
Die einfachste γ-Aminosäure, γ-Aminobuttersäure (GABA) ist der wichtigste hem- mende Neurotransmitter im Zentralnervensystem. Die GABA-vermittelte neuro¬ nale Transmission wird innerhalb weniger Millisekunden durch die Aufnahme des Neurotransmitters über spezifische, hoch affine GABA-Transporter beendet. Dem Fachmann ist bekannt, dass bei Säugetieren derzeit vier GABA-selektive Trans¬ porter bekannt sind, die einheitliche Struktur aufweisen und eine Unterfamilie der elektrogenen Na+/Cr-Neurotransmitter bilden. GABA-Transporter kommen in allen Teilen des Gehirns vor, also beispielsweise im Hippocampus, im Hypothalamus, in der Medulla und im präfontalen Cortex, ferner im Rückenmark und in den mei¬ sten inhibitorischen Synapsen des Nervensystems. Dies ist dem Fachmann be¬ kannt und kann beispielsweise in L.A. Borden, K.E. Smith, P.R. Hartig, T.A. Bran- chek, R.A. Weinshank, Molecular heterogeneity of the gamma-aminobutyric acid (GABA) transport System. J. Biol. Chem. 1992, 267, 21098-21104 nachgeschla¬ gen werden. Störungen des GABA-Stoffwechsels führen zu zahlreichen Erkran¬ kungen, darunter beispielsweise Morbus Parkinson, Chorea Huntington, Morbus Alzheimer, Autismus, Tourette-Syndrom, Bluthochdruck, Schlafstörungen, ADHD (engl, attention deficit hyperactivity disorder, dt. Aufmerksamkeitsdefizit-
/Hyperaktivitätsstörung), Psychosen, Panik- und Angststörungen, posttraumati¬ sches Stresssyndrom, bipolar-affektiven Störungen wie beispielsweise manisch¬ depressiven Störungen, Schizophrenie. Bei Störungen der GABA-vermittelten neuronalen Transmission ist eine Zuführung von GABA oder ähnlichen γ- Aminosäuren daher wünschenswert. Im Vergleich zu GABA selbst und dem Stand der Technik entsprechenden Analoga sind die erfindungsgemäßen 3- Aminoadamantan-1 -carbonsäuren durch den cycloaliphatischen Adamantan-Kern wesentlich lipophiler, was das Überwinden der Blut-Hirn-Schranke erleichtert und
hinsichtlich der dreidimensionalen Anordnung der Funktionellen Gruppen, insbe¬ sondere der Carboxy- bzw. Aminofunktion, fixiert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, Verbindungen bereitzustellen, die min¬ destens ein 1-Aminoadamantanderivat enthalten, wobei dieses 1- Aminoadamantanderivat in 3- und/oder 5- und/oder 7-Position des Adamantange- rüstes eine von Wasserstoff verschiedene funktionelle Gruppe aufweist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1 sowie der Unteransprüche 2 bis 9.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, Verfahren zur Herstellung dieser Stoffe sowie zur Oligomerisierung der auf diese Weise zugänglichen monomeren 5,7- substituierten 3-Aminoadamantan-1 -carbonsäuren bereitzustellen, wobei die Oli- gomere linear oder cyclisch sind. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Ansprüche 10 bis 15.
Die vorliegende Erfindung überwindet die Nachteile des Standes der Technik, in¬ dem sie eine Vielzahl von 3, 3,5- und 3,5,7-substituierten Aminoadamantanver- bindungen bereitstellt. Des weiteren liefert die vorliegende Erfindung Verfahren, um - erfindungsgemäße 3- und 3,5-substituierte Aminoadamantanverbindungen durch direkte Acetamidierung herzustellen und
- erfindungsgemäße 5,7-substituierte 3-Aminoadamantan-1 -carbonsäuren her¬ zustellen und zu Oligomeren zu verknüpfen. Die erfindungsgemäße direkte Herstellung von Carbonsäureamiden vermei- det die vorherige Halogenierung (bevorzugt Bromierung) des R14, R15- substitu¬ ierten Adamantans und spart so einen Syntheseschritt ein. Die für diese Umset¬ zung benötigten Chemikalien (HNO3, H2SO4, HCl, Oleum, Nitrile) sind preiswert und in großen Mengen verfügbar. Das erfindungsgemäße Verfahren spart die Entsorgungskosten halogenhaltiger (bevorzugt bromhaltiger) Abfälle vollständig ein.
Die erfindungsgemäßen monomeren und oligomeren 5,7-substituierten 3- Aminoadamantan-1-carbonsäurederivate eignen sich als antivirale Agenzien,
GABA-Analoga, persistente Oligopeptide, Bildner künstlicher lonenkanäle und Bausteine für peptidische Katalysatoren.
Die erfindungsgemäßen, in 3- und/oder 5- und/oder 7-Position des 1- Aminoadamantangerüstes substituierten Verbindungen besitzen die allgemeine Strukturformel
worin
R1 und R2 unabhängig voneinander sind: H, F, Cl, Br, I;
L = -Alkyl, -Alkenyl, -Alkinyl, -Cycloalkyl, -Cycloalkenyl, -Heterocycloalkyl, - Heterocycloalkenyl, -Aryl, -Heteroaryl, -Alkylaryl, -Alkylheteroaryl, -Alkylcycloalkyl, -Alkylheterocycloalkyl, -Alkenylcycloalkyl, -Alkenylheterocycloalkyl, wobei -Alkyl für eine Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen steht, bevorzugt für Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, 1-Butyl, 2-Butyl, (2-Methyl-)propyl, tert.-Butyl und -Alkenyl und -Alkinyl für eine einfach oder mehrfach ungesättigte Gruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen stehen, die im Falle des Alkenyls mindestens eine -C=C- Bindung und im Falle des Alkinyls mindestens eine -C≡C-Bindung enthält; -Alkyl, -Alkenyl bzw. -Alkinyl linear oder verzweigt sind, -Cycloalkyl und -Cycloalkenyl für eine Gruppe mit 3 bis 20 Kohlenstoffatomen steht, die heterocy- clischen Gruppen für einen Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen stehen, worin bis zu 5 Kohlenstoffatome durch Heteroatome ausgewählt aus der Gruppe Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel, Phosphor ersetzt sind, -Aryl für einen aromatischen Rest mit 5 bis 20 Kohlenstoffatomen steht und Heteroaryl für einen entsprechenden aro- matischen Rest steht, bei dem bis zu 5 Kohlenstoffatome durch Heteroatome, ausgewählt aus der Gruppe Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel, Phosphor ersetzt sind,
wobei L wahlweise ein bis drei Substituenten trägt, ausgewählt aus der Gruppe F; Cl; Br; I; -OH; -O-(CrC10-Alkyl); -SH; -S-(C1-C10-AIKyI); -SO3H; -CN; -COOH; - COO-(CrC10-Alkyl); -0-(C=O)- -(CrC10-Alkyl); -CONH2; -CONH(CrC10-Alkyl); - CON(C1-C1o-Alkyl)2, wobei die beiden Alkylgruppen identisch oder unterschiedlich sind; -NH2, -NH(CrC10-Alkyl); -N(C1-C1o-Alkyl)2, wobei die beiden Alkylgruppen identisch oder unterschiedlich sind; und wobei Alkylgruppen linear oder verzweigt sind,
und/oder R1 und R2 unabhängig voneinander sind -OH, -O-, -OL, -SH, -S-, -SL, -SOH, -SO2H, -SO3H, -(S=O)-L, -SO2L, -NO, -NO2, -C≡N, -C=N-L, -N≡C, -N=C-L, -NH2, -NHL, -NH2L+, -NYZ, -NHYZ+, -CHO, -COL, -COOH, -COO", -COOL, -O(CHO), -0(C=O)L, -CONH2, -CONHL, -CONYZ, -NHCOOH, -NLCOOH, -NLCOOL, -NHCOOL, -NH-(C=O)L, -NH-(C=N-H)-NH2, -NH-(C=N-H)-NYZ, -NY-(C=N-Z)-NHL, -NH-(C=N-H)-NHL, -SO2-NH-L, -SO2-NH2, -SO2-NYZ, - NY-SO2Z, -O-(CpH2p)χ-O-L; -(CpH2p)x-O-L; -O-(CpH2p-O)x-L; -(CpH2p- O)x-L; wobei p eine natürliche Zahl von 1 bis 4 und x eine natürliche Zahl von 1 bis 10 ist, und wobei Y und Z unabhängig voneinander die für L beschriebenen Bedeutungen haben, und wobei endständige Aminogruppen optional in Form ihrer Hydrohalogenide, Acetamide, Mono-, Di- oder Trihaloacetamide vorliegen, worin ,,HaIo-" bzw. „Halo- genid" Fluor und/oder Chlor und/oder Brom und/oder lod bedeutet,
und/oder worin R1 und R2 unabhängig voneinander einen Fettsäurerest -CH2-(CrH2r)-COOH, -CH2-(CrH2r-2)-COOH, -CH2-(CrH2l.4)-COOH,
-CH2-(CrH2r-6)-COOH, -CH2-(CrH2r-8)-COOH oder einen Adamantan-1-yl-ester eines dieser Fettsäurereste darstellen und r eine natürliche Zahl von 10 bis 18 ist,
und/oder worin R1 und R2 unabhängig voneinander den Rest R6 einer Ami¬ nosäure darstellen,
wobei es sich bei R6 bevorzugt um Benzyl-, 4-Hydroxy-benzyl-, -(1 H-lndolyl)- methyl-, (I H-lmidazolyl)-methyl-, 4-Amino-butyl-, (3-Guanidyl)-propyl, (2- Methylthio)-ethyl, Hydroxymethyl-, (R)-(I -Hydroxy)-ethyl, (S)-(I -Hydroxy)-ethyl, (2- Carboxy)-ethyl-, (R)-(2-Carbamoyl-1-methyl)-ethyl, (S)-(2-Carbamoyl-1-methyl)- ethyl-, Carboxymethyl-, Thiomethyl-, (2-Carbamoyl)-ethyl-, (Carbamoyl)-methyl-, Selenomethyl-, (3-Amino)-propyl-, 2-Aminophenyl-2-oxo-ethyl- handelt.
R3 = -H oder L, worin L die unter R1 , R2 aufgeführten Bedeutungen hat und wo- bei L wahlweise ein bis drei Substituenten trägt, ausgewählt aus der Gruppe -F; -Cl; -Br; -I; -OH; -O-(CrC10-Alkyl); -SH; -S-(C1-C10-A!!^); -SO3H; -CN; -COOH; -COO-(C1-C10-AIKyI); -O-(C=O)-(CrC10-Alkyl); -(C-ι-C10-Alkyl); -CONH2; - CONH(C1-C10-AIKyI); -CON(C1-C10-AIKyI)2, wobei die beiden Alkylgruppen iden¬ tisch oder unterschiedlich sind; -NH2, -NH(Ci-C10-AIKyI); -N(C1-C10-AIKyI)2, wobei die beiden AlKylgruppen identisch oder unterschiedlich sind; und wobei die Alkyl¬ gruppen linear oder verzweigt sind,
A = kein Atom ist oder
-(C=O)-(AS )m- ist, wobei es sich bei jeder Einheit AS um eine natürliche oder nicht natürliche α-, ß-, γ- oder δ- Aminosäure in der D- oder L-
Konfiguration handelt; m eine ganze Zahl von O bis 10 ist, die Aminosäuren innerhalb der Peptidkette m identisch oder unterschiedlich sind, und wobei der N-Terminus von (AS)m an die in der Definition von A angegebene C=O-Gruppe sowie der C-Terminus von (AS)m an R4 gebun¬ den ist, oder A ein 2- bis 10-gliedriges Depsipeptid darstellt, wobei es sich bei jeder Aminosäure innerhalb des Depsipeptids um eine natürliche oder nicht na¬ türliche α-, ß-, γ- oder δ- Aminosäure in der D- oder L-Konfiguration handelt und wobei es sich bei jeder Carbonsäure innerhalb des Depsipeptids um eine aliphatische, aromatische oder araliphatische Carbonsäure mit 1 bis 10
Kohlenstoffatomen handelt, wobei aliphatische Gruppen linear, cyclisch oder verzweigt sind, und wobei jede Carbonsäure optional ein bis drei Sub- stituenten, ausgewählt aus der Gruppe -OH, -(C=O)-, -COOH, -F, -Cl, -Br, -I1 -NH2, -SH, -S-S-, trägt,
R4 = -H oder L, worin L die unter R1 , R2 aufgeführten Bedeutungen hat und wo¬ bei L wahlweise ein bis drei Substituenten trägt, ausgewählt aus der Gruppe -F; - Cl;
-Br; -I; -OH; -O-(C
rCi
0-Alkyl); -SH; -S-(C
1-C
10-AIKyI); -SO
3H; -CN; -COOH; -COO- (C
rC
10-Alkyl); -O-(C=O)-(CrC
10-Alkyl); -(C
rC
10-Alkyl); -CONH
2; -CONH(C
1-C
10- Alkyl); -CON(Ci -C
10-Alkyl)
2, wobei die beiden Alkylgruppen identisch oder unter¬ schiedlich sind; -NH
2,
-N(CrCi
O-Alkyl)
2, wobei die beiden Alkyl¬ gruppen identisch oder unterschiedlich sind; enthält, und wobei die Alkylgruppen linear oder verzweigt sind; 1-Adamantyl, das wahlweise ein bis drei Substituenten enthält, ausgewählt aus der Gruppe -F; -Cl; -Br; -I; -OH; -©-(CrC^-Alkyl); -SH; -S- (d-C^-Alkyl); -SO
3H; -CN; -COOH; -COO-^rdo-Alkyl); -CONH
2; -CONH(C
1- C
10-Alkyl); -CON(Ci-Ci
0-Alkyl)
2, wobei die beiden Alkylgruppen identisch oder un¬ terschiedlich sind; -NH
2, -N^C-i-C-io-Alkyl); -N(Ci-C
10-Alkyl)
2, wobei die beiden Alkylgruppen identisch oder unterschiedlich sind, und die Alkylgruppen jeweils Ii- near oder verzweigt sind und die unter R1 und R2 aufgeführten Bedeutungen ha¬ ben, wenn A = -(C=O)-(AS)
n,- ist oder
R4 die unter R1 und R2 angegebenen Bedeutungen hat, wenn A = kein Atom ist,
B = kein Atom ist oder (AS )q ist, wobei es sich bei jeder Einheit AS um eine natürliche oder nicht natürliche α-, ß-, γ- oder δ- Aminosäure in der D- oder L-Konfiguration handelt, q eine ganze Zahl von O bis 10 ist, die Aminosäuren innerhalb der Peptidkette q identisch oder unterschiedlich sind, und wobei der C-Terminus von (AS)q an das mit dem Adamantylrest
verbundene Stickstoffatom gebunden ist sowie der N-Terminus von (AS)q an R5 gebunden ist, ist, oder B ein 2- bis 10-gliedriges Depsipeptid darstellt, wobei es sich bei jeder Aminosäure innerhalb des Depsipeptids um eine natürliche oder nicht natürli¬ che α-, ß-, γ- oder δ- Aminosäure in der D- oder L-Konfiguration handelt und wobei es sich bei jeder Carbonsäure innerhalb des Depsipeptids um eine aliphatische, aromatische oder araliphatische Carbonsäure mit 1 bis 10 Koh¬ lenstoffatomen handelt, wobei aliphatische Gruppen linear, cyclisch oder ver- zweigt sind, und wobei jede Carbonsäure optional ein bis drei Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe -OH, -(C=O)-, -COOH, -F, -Cl, -Br, -I, -NH2, -SH, -S-S- trägt,
R5 = -H oder L, worin L die unter R1 , R2 aufgeführten Bedeutungen hat und wo- bei L wahlweise ein bis drei Substituenten trägt, ausgewählt aus der Gruppe -F; - Cl; -Br; -I; -OH; -O-(CrCio-Alkyl); -SH; -S-(CrC10-Alkyl); -SO3H; -CN; -COOH; -COO-(C1-C1O-AIKyI); -O-(C=O)-(Ci-C10-Alkyl); -(CrCi0-Alkyl); -CONH2; -CONH(C1- Cio-Alkyl); -CON(CrC1o-Alkyl)2, wobei die beiden Alkylgruppen identisch oder un¬ terschiedlich sind; -NH2, -NH(CrCio-Alkyl); -N(Ci-CiO-Alkyl)2, wobei die beiden Alkylgruppen identisch oder unterschiedlich sind; enthält, und wobei die Alkyl¬ gruppen linear oder verzweigt sind; oder
-SO2L, -(C=O)-L; -COOL; -(CpH2p)x-O-L; ~(CpH2p-O)x-L; wobei p, x und L die unter R1 und R2 aufgeführten Bedeutungen haben, oder 1-Adamantyl, das wahlweise ein bis drei Substituenten enthält, ausgewählt aus der Gruppe -F; -Cl; -Br; -I; -OH; -O-tCrC^-Alkyl); -SH; -S-^rdo-Alkyl); -SO3H; - CN; -COOH; -COO-(CrC10-Alkyl); -CONH2; -CONHfd-do-Alkyl); -CON(C1-C10- Alkyl)2) wobei die beiden Alkylgruppen identisch oder unterschiedlich sind; -NH2, - NH^rC'io-Alkyl); -N(C-ι-Cio-Alkyl)2, wobei die beiden Alkylgruppen identisch oder unterschiedlich sind, und die Alkylgruppen die unter R1 und R2 aufgeführten Be¬ deutungen haben,
und
n = 1-40 und eine natürliche Zahl ist, falls es sich um eine offenkettige Verbindung handelt, wobei R1 , R2, R3, A und B in jeder Einheit n identisch oder unterschied¬ lich sind und mindestens eine der Gruppen R1 , R2 und R4 von Wasserstoff ver¬ schieden ist,
oder
R4, R5 = kein Atom und n = 1 - 25 im Falle eines cyclischen Oligopeptids, wobei R1 , R2, R3, A und B in jeder Einheit n identisch oder unterschiedlich sind, wobei es sich bei B um eine Sequenz (AS )z natürlicher oder nicht natürlicher α-, ß-, γ- oder δ- Aminosäuren AS in der D- oder L-Konfiguration oder um ein 1-25- gliedriges Depsipeptid handelt, wobei es sich bei jeder Aminosäure innerhalb des Depsipeptids um eine natürliche oder nicht natürliche α-, ß-, γ- oder δ- Aminosäure in der D- oder L-Konfiguration handelt und wobei es sich bei jeder Carbonsäure innerhalb des Depsipeptids um eine aliphatische, aromatische oder araliphatische Carbonsäure mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen handelt, wobei aliphatische Gruppen linear, cyclisch oder verzweigt sind, und wobei jede Carbonsäure optional ein bis drei Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe -OH, -(C=O)-, -COOH, -F, -Cl, - Br, -I, -NH2, -SH, -S-S-, trägt, und z im Falle von n = 1 eine natürliche Zahl zwischen 3 und 25, oder z im Falle von n = 2 eine natürliche Zahl zwischen 2 und 25, oder
B im Falle von n = 1 eine erfindungsgemäße 3-Aminoadamantan-carbonsäure ist,
und für den Fall, dass n = 1 ist sowie A und B jeweils kein Atom sind, Ver¬ bindungen ausgenommen sind, bei denen gemäß obiger Definition der all- gemeinen Strukturformel (vgl. S. Fehler! Textmarke nicht definiert.) folgende Kombinationen von Resten R1, R2, R3, R4 und R5 auftreten:
Verbindungen, bei denen R1 , R2 und R3 Wasserstoff sind, R4 eine Carboxyl- gruppe und R5 Wasserstoff oder eine Acetylgruppe ist, eine Verbindung, bei der R1 , R2 und R3 Wasserstoff sind, R4 eine Carboxyme- thylgruppe und R5 eine Acetylgruppe ist, eine Verbindung, bei der R1 und R2 Methylgruppen und R3, R4 und R5 Wasser¬ stoff sind,
sowie Verbindungen, bei denen R1 und R2 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus -H, -F, -Cl, -Br, -I1 -CN, -COOH, -CH3, -CH2CH3, -OCH3, -OCH2CH3, - CH2CH2CH3, -CH(CHs)2, -CH3-O-(C=O)-, CH3-O-(C=O)- und CH3CH2-O-(C=O)-; R3 Wasserstoff und R4 eine Carboxylgruppe ist und R5 ausgewählt ist aus der Gruppe
3-Formylamino-2-hydroxy-benzoyl-, 3-Acetylamino-2-hydroxy-benzoyl-, 2-Hydroxy-3-propionylamino-benzoyl-, 2-Butyrylamino-2-hydroxy-benzoyl-, 2-Hydroxy-3-isobutyrylamino-, 2-Hydroxy-3-pentanoylamino-benzoyl-, 2-Hydroxy-3-(3-methyl-butyrylamino-)benzoyl-, 2-Hydroxy-3-(2-methyl- butyrylamino)-benzoyl-, 3-(2,2-Dimethyl-propionylamino)-2-hydroxy-benzoyl-,
2-Hydroxy-3-methoxycarbonylamino-benzoyl-, 2-Hydroxy-3-ethoxycarbonylamino- benzoyl-, 2-Hydroxy-3-propoxycarbonylamino-benzoyl-, 2-Hydroxy-3- isopropoxycarbonylamino-benzoyl-,
sowie Verbindungen ausgenommen sind, bei denen A und B kein Atom sind, n = 1 ist, R3 und R5 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus H, Aryl oder Heteroaryl mit bis zu 7 Ringelementen, Ci-Cio-Alkyl, Ci-Cio-Alkenyl und C-1-C10- Alkinyl, worin die Alkyl-, Alkenyl- und Alkinylreste verzweigt, unverzweigt oder cy- clisiert und gegebenenfalls mit Halogen, Aryl oder Heteroaryl mit bis zu 7 Ringe- lementen substituiert sind, und R1 , R2 und R4 unabhängig voneinander ausgewählt sind aus -NR19R20, H, Aryl oder Heteroaryl mit bis zu 7 Ringelementen, C-ι-CiO-Alkyl, Ci-C-ιo-Alkenyl und Ci-Cio-Alkinyl, worin die Alkyl-, Alkenyl- und Alkinylreste verzweigt, unverzweigt oder cyclisiert und gegebenenfalls mit Halogen, Aryl oder Heteroaryl mit bis zu 7 Ringelementen substituiert sind, und R19 und R20 unabhängig voneinander aus¬ gewählt sind aus H, Aryl oder Heteroaryl mit bis zu 7 Ringelementen, C-ι-Cio-Alkyl, Ci-Cio-Alkenyl und Ci-CiO-Alkinyl, worin die Alkyl-, Alkenyl- und Alkinylreste ver¬ zweigt, unverzweigt oder cyclisiert und gegebenenfalls mit Halogen, Aryl oder Heteroaryl mit bis zu 7 Ringelementen substituiert sind oder R19 und R20 zu- sammen mit dem Stickstoffatom eine heterocyclische Gruppe mit bis zu 7 Ringe¬ lementen bilden,
sowie Verbindungen ausgenommen sind, bei denen A und B kein Atom sind, n = 1 ist, die Reste R1 und R2 niedere geradkettige oder verzweigte Alkylreste
bedeuten, R3 Wasserstoff, einen niederen geradkettigen, verzweigten oder cy- clischen Alkylrest und der Rest R5 für Wasserstoff oder die Methylgruppe steht.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen werden mit Hilfe der nachfolgend darge¬ stellten erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt:
Verfahren zur Herstellung von 3,5-substituierten 1-Aminoadamantan- carbonsäureamiden durch direkte Acetamidierung von 1,3-disubstituierten Adamantanderivaten
Wobei R14 und R15 unabhängig voneinander sind:
H;
L = -Alkyl, -Cycloalkyl, -Heterocycloalkyl, -Aryl, -Heteroaryl, -Alkylaryl, - Alkylheteroaryl, -Alkylcycloalkyl, -Alkylheterocycloalkyl, wobei -Alkyl für eine Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen steht, bevorzugt für Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, 1-Butyl, 2-Butyl, (2-Methyl-)propyl, tert.-Butyl; -Alkyl linear oder verzweigt sein kann, -Cycloalkyl für eine Gruppe mit 3 bis 20 Kohlenstoffatomen steht, die heterocyclischen Gruppen für einen Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen stehen, worin bis zu 5 Kohlenstoffatome durch Heteroato- me ausgewählt aus der Gruppe Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel, Phosphor ersetzt sind, -Aryl für einen aromatischen Rest mit 5 bis 20 Kohlenstoffatomen steht und Heteroaryl für einen entsprechenden aromatischen Rest steht, bei dem bis zu 5 Kohlenstoffatome durch Heteroatome, ausgewählt aus der Gruppe Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel, Phosphor ersetzt sind, wobei L wahlweise ein bis drei Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe -O-(C-i- C-io-Alkyl); -S-(Ci-C10-Alkyl); -SO3H; -COOH; -COO-td-Cio-Alkyl); -0-(C=O)- -(C1- C10-Alkyl); -NH2, -NH(C.i-Cio-Alkyl); -N(Ci-CiO-Alkyl)2, wobei die beiden Alkylgrup- pen identisch oder unterschiedlich sind; enthält, und wobei Alkylgruppen linear oder verzweigt sind,
und/oder R14 und R15 unabhängig voneinander sind
-OL, -SL, -SO3H, -SO2L, -NO2, -NH2, -NHL, -NH2L+, -NYZ, -NHYZ+, -COL, - COOH, -COO", -COOL, -NLCOOH, -NLCOOL, -NHCOOL, -NH-(C=N-H)-NH2, -NH-(C=N-H)-NYZ, -NY-(C=N-Z)-NHL, -NH-(C=N-H)-NHL, -SO2-NH-L, -SO2-NH2, - SO2-NYZ, - NY-SO2Z, -O-(CpH2p)x-O-L; -(CpH2p)χ-O-L; -O-(CpH2p-O)x-L; -(CpH2p- O)x-L; wobei p eine natürliche Zahl von 1 bis 4 und x eine natürliche Zahl von 1 bis 10 sein kann, und wobei Y und Z unabhängig voneinander die für L beschriebenen Bedeutungen haben, und wobei endständige Aminogruppen optional in Form ihrer Hydrohalogenide vorliegen können,
und/oder worin R14 und R15 unabhängig voneinander einen Fettsäurerest
-CH2-(CrH2r)-COOH, -CH2-(CrH2r-2)-COOH, -CH2-(CrH2r-4)-COOH, -CH2-(CrH2r-6)-COOH, -CH2-(CrH2r-8)-COOH oder einen Adamantan-1 -yl-ester ei¬ nes dieser Fettsäurereste darstellen und r eine natürliche Zahl von 10 bis 18 ist;
worin R16 steht für -Alkyl, -Cycloalkyl, -Heterocycloalkyl, -Aryl, -Heteroaryl, -Alkylaryl, -Alkylheteroaryl, -Alkylcycloalkyl, -Alkylheterocycloalkyl, wobei -Alkyl für eine Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen steht, bevorzugt für Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, 1-Butyl, 2-Butyl, (2-Methyl-)propyl, tert.-Butyl, 1- Adamantyl und -Alkyl linear oder verzweigt sind, -Cycloalkyl und die heterocy- clischen Gruppen für einen Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen stehen, worin bis zu 5 Kohlenstoffatome durch Heteroatome ausgewählt aus der Gruppe Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel, Phosphor ersetzt sind, -Aryl für einen aromatischen Rest mit 5 bis 20 Kohlenstoffatomen steht und Heteroaryl für einen entsprechenden aro¬ matischen Rest steht, bei dem bis zu 5 Kohlenstoffatome durch Heteroatome, ausgewählt aus der Gruppe Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel, Phosphor ersetzt sind, wobei L wahlweise ein bis drei Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe -0-(C1- Cio-Alkyl); -S-^rdo-Alkyl); -SO3H; -COOH; -NH2, -NH^-do-Alkyl); -N(C1-Ci0-
Alkyl)2, wobei die beiden Alkylgruppen identisch oder unterschiedlich sind; enthält, und wobei Alkylgruppen linear, cyclisch oder verzweigt sind,
und
worin R17 steht für
-H, -Alkyl, -Cycloalkyl, -Heterocycloalkyl, -Aryl, -Heteroaryl, -Alkylaryl, -
Alkylheteroaryl, -Alkylcycloalkyl, -Alkylheterocycloalkyl, wobei -Alkyl für eine Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen steht, bevorzugt für Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, 1-Butyl, 2-Butyl, (2-Methyl-)propyl, tert.-Butyl, 1- Adamantyl und
-Alkyl linear oder verzweigt sind, -Cycloalkyl und die heterocyclischen Gruppen für einen Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen stehen, worin bis zu 5 Kohlenstoffato¬ me durch Heteroatome ausgewählt aus der Gruppe Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel, Phosphor ersetzt sind, -Aryl für einen aromatischen Rest mit 5 bis 20 Kohlenstoffatomen steht und Heteroaryl für einen entsprechenden aromatischen Rest steht, bei dem bis zu 5 Kohlenstoffatome durch Heteroatome, ausgewählt aus der Gruppe Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel, Phosphor ersetzt sind, wobei L wahlweise ein bis drei Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe -0-(Cr Cio-Alkyl); -S-(Ci-C10-Alkyl); -SO3H; -COOH; -NH2, -NH(CrCi0-Alkyl); -N(Ci-CiO- Alkyl)2 enthält, wobei die beiden Alkylgruppen identisch oder unterschiedlich sind enthält, und wobei Alkylgruppen linear, cyclisch oder verzweigt sind.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur direkten Einführung von Carbon- säureamiden wird 1 Äquivalent 1 ,3-Dimethyladamantan (11, R14 = R15 = CH3) bei 10-30 0C, bevorzugt bei Raumtemperatur, in einer Mischung aus beispielswei¬ se fünf Volumenteilen konz. HNO3 und sechs Volumenteilen konz. H2SO4 (95- 98%) suspendiert. Dabei entspricht 1 Äquivalent einem Vielfachen von 0,9 mol bis 1 ,1 mol und 1 Volumenteile demselben Vielfachen von 0,2 L bis 0,3 L. Zu dieser Mischung werden bei -15 0C bis +15 0C, bevorzugt bei 0 0C, fünf Volumenteile Oleum (20 - 40%, bevorzugt 30% SO3) zugegeben, und die resultierende klare Lösung wird noch 0,5 - 53 h bei -10 bis +5 0C , bevorzugt 1 h bei 0 0C, und weite¬ re 2 - 4 h, bevorzugt 3 h, bei 15 - 25 0C, bevorzugt 20 0C weiter gerührt.
Alternativ kann konzentrierte, bevorzugt 100%ige HNO3 ohne weiteren Zusatz von H2SO4 oder Oleum verwendet werden. Dabei wird das 1 ,3-Dimethyladamantan in 100%iger HNO3 suspendiert oder gelöst, wobei bevorzugt eine Lösung hergestellt wird. Anschließend wird auf -10 bis +10 0C, bevorzugt 0 0C Innentemperatur ab- gekühlt und es werden innerhalb von 10 - 20 min, bevorzugt 15 Minuten 3 - 6, bevorzugt 4 Volumenteile des Nitrils zugegeben. Nach Beendigung der Zugabe rührt man 5 -15 min bei -5 bis +5°C, bevorzugt 10 min bei 0 0C, und 2 - 4 h bei 20 - 30 0C, bevorzugt 3 h bei RT, nach. Anschließend wird die Reaktionsmischung auf 300 - 600 g Eis gegossen, falls ein Produkt mit R17 = H hergestellt wird. Al- temativ wird eine Mischung aus einem Alkohol R17-OH und Diethylether im Volu¬ menverhältnis 1 : 1 zur Reaktionsmischung gegeben, falls ein Produkt hergestellt wird, bei dem R17 nicht Wasserstoff ist, wobei das Volumen der Alkohol / Ether- Mischung im Wesentlichen dem Volumen der Reaktionsmischung entspricht. Die resultierende Lösung wird 2 - 5 mal mit je 4 Volumenteilen Diethylether extra- hiert, die vereinigten organischen Phasen werden mit wasserfreiem Na2SO4 ge¬ trocknet und durch 5 - 10 Volumenteile eines basischen Metalloxids, bevorzugt basisches AI2O3, filtriert. Alternativ kann man zur Extraktion auch Methylenchlorid, Ethylacetat oder Chloroform und/oder weitere unpolare organische Lösungsmittel verwenden; zur Trocknung des Rohprodukts können alternativ zu Na2SO4 auch andere gängige Trockenmittel wie wasserfreies MgSO4 verwendet werden. Nach dem Einengen des Lösungsmittels bei vermindertem Druck, bevorzugt bei 15 bis 60 mbar, und einer Temperatur von 40 0C bis 90 0C, bevorzugt bei 60 0C, erhält man das Amid als weißen Feststoff in Ausbeuten von 60 - 98%. Bei dem Alkohol R17-OH handelt es sich bevorzugt um Methanol, Ethanol, n- Propanol, n-Butanol. Bei dem Ether, welcher für die Herstellung des Alkohol- Ether-Gemisches verwendet wird, handelt es sich um einen Dialkylether, bevor¬ zugt um Diethylether, Diisopropylether oder tert.-Butylmethylether.
Optional kann das Amid 12 anschließend durch Umsetzung mit einer konzen- trierten Mineralsäure, beispielsweise HCl, zum Salz des korrespondierenden Amins umgesetzt werden. Im Falle der Verwendung von HCl erhält man dabei das Hydrochlorid des Amins. Diese Umsetzung von Amiden zu den korrespondieren¬ den Aminen ist dem Fachmann bekannt und kann beispielsweise in K.P.C. Voll-
hardt: „Organische Chemie", VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim, 1. Aufl. 1988, nachgeschlagen werden.
Dem Fachmann ist ohne Weiteres ersichtlich, dass sich das dargestellte erfin- dungsgemäße Herstellungsverfahren auch zur Herstellung anderer 3,5- substituierter und unsubstituierter Carbonsäureamide des Adamantans eignet. Im Falle von R14, R15 = Methyl und R17 = H führt das hier dargestellte Verfahren zu einem Reaktionsprodukt 10, das dem Fachmann unter dem Namen Memanti- ne® bekannt und kommerziell erhältlich ist. Geht man beispielsweise von unsubstituiertem Adamantan aus (R14 = R15 = H), so gelangt man nach der Spaltung des zunächst gebildeten Acetamids mit Mine¬ ralsäuren zum dem Fachmann als (unter anderem) antivirales Agens bekannten 1-Aminoadamantan-hydrochlorid, das unter dem Namen Amantadine ® kommer¬ ziell erhältlich ist.
Verfahren zur Herstellung von 5,7-disubstituierten 3-Aminoadamantan-1- carbonsäuren
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Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von 5,7- disubstituierten 3-Aminoadamanatan-1 -carbonsäuren werden gemischte Di- halogeno-Adamantanderivate 14 selektiv zu Monohalocarbonsäureamiden 15
umgesetzt. Unter gemischten Dihalogeniden werden dabei solche 1 ,3-Dihalogeno- adamantanderivate verstanden, bei denen die beiden Halogenatome unterschied¬ lich sind. Unter selektiv wird hierbei verstanden, dass das reaktivere der beiden Halogenatome in ein Carbonsäureamid überführt wird, wobei eine Reaktivitätsab- stufung der Halogene in der Reihe I > Br > Cl > F gilt. Eine solche selektive Reak¬ tion von gemischten Dihalogeniden ist im Stand der Technik nicht bekannt.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Halogenocarbonsäu- reamide 15 können anschließend optional mit mit konz. Schwefelsäure und in situ hergestelltem CO nach wässriger Aufarbeitung zu Acetamidoadamantan- Carbonsäurederivaten 16 umgesetzt werden. Die Spaltung des Acetamids erfolgt durch Erhitzen der Carbonsäureamide mit konz. HCl für 15 bis 72 h. Dabei fallen die erfindungsgemäßen 5- und/oder 7-substituierten 3-Aminoadamantan-1- carbonsäuren 17 als Hydrochloride an.
Die gemischten Dihalogenide 14 werden erfindungsgemäß zum Monohalogeno- carbonsäureamid umgesetzt. Hierzu wird eine 0,2-0,6 molare Lösung von 1 bis 1 ,2 Äquivalenten eines Einelektronenoxidans, im Syntheseschema als „SET- Oxidans" bezeichnet, in einem Nitril hergestellt und und auf -60 0C bis -20 0C ge- kühlt, bevorzugt auf -50 0C. Bei dieser Temperatur wird eine 0,04-0,3 molare Lö¬ sung von einem Äquivalent des gemischten Dihalogenoadamantans in demselben Nitril innerhalb von 20 Minuten bis 2 Stunden zugegeben. Die Reaktionsmischung wird für 0,5 - 3 h, bevorzugt für 1 h, gerührt, wobei sie sich auf -15 bis 00C, be¬ vorzugt -10 0C, erwärmt. Anschließend wird eine Mischung aus Wasser (oder ei- nem Alkohol) und Diethylether im Volumenverhältnis 1 :1 zur Reaktionsmischung gegeben, wobei das Volumen der Wasser (bzw. Alkohol) / Ether-Mischung im Wesentlichen dem Volumen der Reaktionsmischung entspricht. Nach Phasen¬ trennung wird die wässrige Phase zwei- bis viermal mal, bevorzugt dreimal, mit 0,2 Volumenteilen eines Ethers extrahiert und die vereinigten etherischen Phasen werden anschließend zwei- bis viermal, bevorzugt dreimal, mit 0,2 Volumenteilen gesättigter NaHSOß- Lösung , danach ein- bis dreimal, bevorzugt zweimal, mit 0,2 Volumenteilen Wasser und zuletzt ein- bis zweimal mit 0,2 Volumenteilen einer gesättigten Kochsalzlösung gewaschen. Nach dem Trocknen werden die Lö-
sungsmittel anschließend mittels Destillation unter vermindertem Druck entfernt. Säulenchromatographische Aufarbeitung mit SiO2 als Säulenbett und beispiels¬ weise Diethylether oder Chloroform als Eluens ergibt die gewünschten Halocar- bonsäureamide 15 in Ausbeuten von typischerweise 80 - 95%. Beim SET-Oxidans handelt es sich bevorzugt um NOBF4 oder NOSFβ.
Bei den als Ausgangsverbindungen eingesetzten 1 ,3-disubstituierten Adamantan- derivaten sind R1 und R2 = H, F, Cl, Br, I; oder
L = -Alkyl, -Alkenyl, -Alkinyl, -Cycloalkyl, -Cycloalkenyl, -Heterocycloalkyl, - Heterocycloalkenyl, -Aryl, -Heteroaryl, -Alkylaryl, -Alkylheteroaryl, -Alkylcycloalkyl, -Alkylheterocycloalkyl, -Alkenylcycloalkyl, -Alkenylheterocycloalkyl, wobei -Alkyl für eine Gruppe mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen steht, bevorzugt für Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, 1-Butyl, 2-Butyl, (2-Methyl-)propyl, tert.-Butyl und -Alkenyl und -Alkinyl für eine einfach oder mehrfach ungesättigte Gruppe mit 2 bis 10 Kohlenstoffatomen stehen, die im Falle des Alkenyls mindestens eine -C=C- Bindung und im Falle des Alkinyls mindestens eine -C≡C-Bindung enthält; -Alkyl, -Alkenyl bzw. -Alkinyl linear oder verzweigt sind, -Cycloalkyl und -Cycloalkenyl für eine Gruppe mit 3 bis 20 Kohlenstoffatomen steht, die heterocy- clischen Gruppen für einen Rest mit 1 bis 20 Kohlenstoffatomen stehen, worin bis zu 5 Kohlenstoffatome durch Heteroatome ausgewählt aus der Gruppe Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel, Phosphor ersetzt sind, -Aryl für einen aromatischen Rest mit 5 bis 20 Kohlenstoffatomen steht und Heteroaryl für einen entsprechenden aro¬ matischen Rest steht, bei dem bis zu 5 Kohlenstoffatome durch Heteroatome, ausgewählt aus der Gruppe Stickstoff, Sauerstoff, Schwefel, Phosphor ersetzt sind, wobei L wahlweise ein bis drei Substituenten, ausgewählt aus der Gruppe F; Cl; Br; I; -OH; -O-(CrCio-Alkyl); -SH; -S-(CrCiO-Alkyl); -SO3H; -CN; -COOH; -COO- (Ci-do-Alkyl); -0-(C=O)- -(CrCio-Alkyl); -CONH2; -CONH(CrCi0-Alkyl); -CON(Ci- CiO-Alkyl)2, wobei die beiden Alkylgruppen identisch oder unterschiedlich sind; - NH2, -NH(CrCio-Alkyl); -N(Ci-CiO-Alkyl)2, wobei die beiden Alkylgruppen identisch oder unterschiedlich sind; enthält, und wobei Alkylgruppen linear oder verzweigt sind, und/oder R1 und R2 sind unabhängig voneinander
-OH, -O', -OL, -SH, -S", -SL, -SOH, -SO2H, -SO3H, -(S=O)-L, -SO2L, -NO, -NO2, - C≡N, -C=N-L, -N≡C, -N=C-L, -NH2, -NHL, -NH2L+, -NYZ, -NHYZ+, -CHO, -COL, -COOH, -COO-, -COOL, -O(CHO), -0(C=O)L, -CONH2, -CONHL, -CONYZ, -NHCOOH, -NLCOOH, -NLCOOL, -NHCOOL, -NH-(C=O)L, -NH-(C=N-H)-NH2, -NH-(C=N-H)-NYZ, -NY-(C=N-Z)-NHL, -NH-(C=N-H)-NHL, -SO2-NH-L, -SO2-NH2, - SO2-NYZ, - NY-SO2Z, -O-(CpH2p)x-O-L; -(CpH2p)x-O-L; -O-(CpH2p-O)x-L; -(CpH2p- O)x-L; wobei p eine natürliche Zahl von 1 bis 4 und x eine natürliche Zahl von 1 bis 10 sein kann, und wobei Y und Z unabhängig voneinander die für L beschriebenen Bedeutungen haben, und wobei endständige Aminogruppen optional in Form ihrer Hydrohalogenide, Acetamide, Mono-, Di- oder Trihaloacetamide vorliegen können, worin ,,HaIo-" bzw. „Halogenid" Fluor und/oder Chlor und/oder Brom und/oder lod bedeutet,
und/oder worin R1 und R2 unabhängig voneinander einen Fettsäurerest
-CH2-(CrH2r)-COOH, -CH2-(CrH2r-2)-COOH, -CH2-(CrH2r-4)-COOH, -CH2-(CrH2r-6)-COOH, -CH2-(CrH2r-8)-COOH oder einen Adamantan-1-yl-ester eines dieser Fettsäurereste darstellen und r eine natürliche Zahl von 10 bis 18 ist,
und/oder worin R1 und R2 unabhängig voneinander den Rest R6 einer Ami¬ nosäure darstellen,
wobei es sich bei R6 bevorzugt um Benzyl-, 4-Hydroxy-benzyl-, -(1 H-Indolyl)- methyl-, (I H-lmidazolyl)-methyl-, 4-Amino-butyl-, (3-Guanidyl)-propyl, (2-
Methylthio)-ethyl, Hydroxymethyl-, (R)-(I -Hydroxy)-ethyl, (S)-(I -Hydroxy)-ethyl, (2- Carboxy)-ethyl-, (R)-(2-Carbamoyl-1-methyl)-ethyl, (S)-(2-Carbamoyl-1 -methyl)- ethyl-, Carboxymethyl-, Thiomethyl-, (2-Carbamoyl)-ethyl-, (Carbamoyl)-methyl-, Selenomethyl-, (3-Amino)-propyl-, 2-Aminophenyl-2-oxo-ethyl- handelt.
Bei R5 handelt es sich um -H oder L, worin L die unter R1 , R2 aufgeführten Be¬ deutungen hat und wobei L wahlweise ein bis drei Substituenten trägt, ausgewählt aus der Gruppe -F; -Cl; -Br; -I; -OH; -O-(CrCi0-Alkyl); -SH; -S-(CrCiO-Alkyl); - SO3H; -CN; -COOH; -COO-(CrC10-Alkyl); -O-(C=O)-(CrC10-Alkyl); -(CrC10-Alkyl); -CONH2; -CONH(Ci-C-io-Alkyl); -CONfC-i-do-Alkylk, wobei die beiden Alkylgrup- pen identisch oder unterschiedlich sind; -NH2, -NH(Ci-C10-Alkyl); -N(Ci-CiO-Alkyl)2, wobei die beiden Alkylgruppen identisch oder unterschiedlich sind; enthält, und wobei die Alkylgruppen linear oder verzweigt sind; oder -SO2L, -(C=O)-L; -COOL; -(CpH2p)x-O-L; -(CpH2p-O)χ-L; wobei p, x und L die unter R1 und R2 aufgeführten Bedeutungen haben, oder
1-Adamantyl, das wahlweise ein bis drei Substituenten enthält, ausgewählt aus der Gruppe -F; -Cl; -Br; -I; -OH; -O-(d-Cio-Alkyl); -SH; -S-(Ci-C10-Alkyl); -SO3H; - CN; -COOH; -COO-(CrC10-Alkyl); -CONH2; -CONH(CrC10-Alkyl); -CON(C1-Ci0- Alkyl)2, wobei die beiden Alkylgruppen identisch oder unterschiedlich sind; -NH2, - NH(Ci-C-ιo-Alkyl); -N(CrCio-Alkyl)2, wobei die beiden Alkylgruppen identisch oder unterschiedlich sind, und die Alkylgruppen die unter R1 und R2 aufgeführten Be¬ deutungen haben. Bevorzugt handelt es sich bei R5-CN um Acetonitril, Chlorace- tonitril, Trichloracetonitril, Propionitril, Chlorpropionitril, n-Butyronitril oder 3- Carboxyadamantan-1 -carbontril.
Bei R3 handelt es sich um -H oder L, worin L die unter R1 , R2 aufgeführten Be¬ deutungen hat und wobei L wahlweise ein bis drei Substituenten trägt, ausgewählt aus der Gruppe -F; -Cl; -Br; -I; -OH; -O-(d-Cio-Alkyl); -SH; -S-(CrCi0-Alkyl); - SO3H; -CN; -COOH; -COO-(d-do-Alkyl); -O-(C=O)-(CrCi0-Alkyl); -(Ci-C10-Alkyl); -CONH2; -CONH(CrC10-Alkyl); -CON(Ci-C10-Alkyl)2, wobei die beiden Alkylgrup¬ pen identisch oder unterschiedlich sind; -NH2, -NH(Ci-Cio-Alkyl); -N(Ci-Cio-Alkyl)2, wobei die beiden Alkylgruppen identisch oder unterschiedlich sind; enthält, und wobei die Alkylgruppen linear oder verzweigt sind. Bevorzugt handelt es sich bei dem Alkohol R3-OH, welcher für die Herstellung des Alkohol-Ether-Gemisches verwendet wird, um Methanol, Ethanol, n-Propanol, n-Butanol. Bei dem Ether, welcher für die Herstellung des Wasser- oder Alkohol-Ether-Gemisches verwen¬ det wird, handelt es sich um einen Dialkylether, bevorzugt um Diethylether, Diiso- propylether oder fe/t-Butyl-methylether. Die Herstellung von Amiden aus Alkyl-
oder Arylalkyl-halogeniden und Nitrilen in Anwesenheit von SET-Oxidantien ist dem Fachmann bekannt und in G.A. Olah, B.G. Gupta, S. C. Narang: Synthesis- Stuttgart 1979, 274-276 beschrieben.
Überraschend wurde gefunden, dass sich dieses Verfahren auch zur direkten und selektiven Einführung von Carbonsäureamiden in gemischten 1 ,3- Dihalogenoadamantan-Derivaten eignet. Bei den erfindungsgemäßen Reaktions¬ bedingungen reagieren gemischte Dihalogenide chemoselektiv, d. h. das reaktive¬ re Halogen reagiert zunächst vollständig ab, bevor das reaktionsträgere Halogen angegriffen wird, wobei die Reaktivität in der Reihe I > Br > Cl > F abnimmt. Ne- ben der Wahl der Reaktionsbedingungen bei der PTC und der Einführung des Carbonsäureamids ist die Wahl der Äquivalentkonzentration des SET-Oxidans entscheidend.
Die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens zur direkten Herstellung von Carbonsäureamiden aus gemischten 1 ,3-Dihalogenoadamantan-Derivaten erhal¬ tenen Halogenoamide werden in einer Koch-Haaf- Reaktion mit in situ erzeugtem Kohlenmonoxid in die korrespondierende Carbonsäure überführt. Die Koch-Haaf- Reaktion ist dem Fachmann bekannt und in Lehrbüchern der organischen Chemie nachzuschlagen, beispielsweise in J. March: Advanced Organic Chemistry, Third Edition, John Wiley & Sons, New York, 1985. Hierzu wird eine Lösung des Haloa- cetamides in konz. Schwefelsäure (95-98 %) hergestellt und für 2 bis 6 Stunden, bevorzugt 3 Stunden, mit Kohlenmonoxid versetzt. Das Versetzen mit Kohlen¬ monoxid kann auf dem Fachmann bekannte Weise entweder durch Einleiten als CO-Gas oder durch Herstellung des CO in situ durch Zutropfen von Ameisensäu- re, geschehen. Anschließend wird die Reaktionsmischung auf Eis gegossen, das Rohprodukt wird abfiltriert und umkristallisiert. Als Lösungsmittel für die Umkristal- lisation eignen sich Methanol, Essigsäure, Ameisensäure, Aceton, Wasser und Mischungen davon. Die Spaltung der Amide ist dem Fachmann bekannt und erfolgt beispielsweise durch Erhitzen in einer konzentrierten Mineralsäure.
Alternatives Verfahren zur Herstellung von 5-bzw. 5,7-substituierten 3- Aminoadamantan-1 -carbonsäuren
18 19 20
21 22
Die Einführung weiterer funktioneller Gruppen in 5- und/oder 7- Position der erfin¬ dungsgemäßen 3-Aminoadamantan-1 -carbonsäuren ist möglich, indem diese im Falle von R1 und/oder R2 = H in geeigneter Weise an der Amino-und Carboxy- Gruppe geschützt werden und erneuten phasentransferkatalytischen Halogenie- rungen unterworfen werden. Nachfolgende selektive Umsetzungender dabei ent¬ stehenden 5- und/oder 7-Halogen-substituierten 3-Aminoadamantan-1- Carbonsäurederivate 21, in denen HaM und Hal2 dasselbe oder unterschiedliche Halogene sein können, mit Nucleophilen ermöglichen das Einführen einer Vielzahl weiterer Substituenten in 5- oder 7- Position. Besonders geeignete Nucleophile sind dabei Grignard- und Organolithium-Reagenzien, Alkalisulfite und Cyanidsal- ze.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Einführung weiterer funktioneller Grup¬ pen wird zunächst an der Aminofunktion der erfindungsgemäßen 3- Aminoadamantan-1 -Carbonsäuren 18 eine Schutzgruppe, im Schema als „PG" bezeichnet, nach bekannten Protokollen eingeführt (T.W. Greene, P.G.M. Wuts, „Protective groups in organic synthesis", 2nd Edition 1991 , John Wiley & Sons Inc., New York / Chichester / Brisbane / Toronto / Singapore). Diese Schutzgruppe wird ausgewählt aus der Gruppe Acetal-, Acyl-, SiIyI-, Benzylschutzgruppen, tert- Butyloxycarbonyl (Boc), Benzyloxycarbonyl (Cbz), Benzylether (Bn) und Fluorenyl-
9-methoxycarbonyl (Fmoc), bevorzugt ist Boc. Alternativ werden die 3- Amidoadamantan-1 -carbonsäuren 16 verwendet. Dem Fachmann ist bekannt, dass die Amidofunktion als solche bereits eine Schutzgruppe PG darstellt, aus der sich wie oben beschrieben durch Spaltung mit Mineralsäuren die korrespondie- renden Amine darstellen und optional zu weiteren Aminoderivaten umsetzen las¬ sen.
Die Carboxylfunktion der erfindungsgemäßen 3-Acylamidoadamantan-1 - carbonsäuren 16 oder 3-Aminoadamantan-1 -carbonsäuren 18 werden bevorzugt durch Veresterung geschützt, indem zunächst mit Hilfe von Thionyl- oder Oxa- lylchlorid das korresponierende Carbonsäurechlorid dargestellt und dieses an¬ schließend mit einem Alkohol R18-OH umgesetzt wird.
Hierin ist R18 = Alkyl, wobei Alkyl 1 bis 10 C-Atome enthält und linear oder ver¬ zweigt ist, und/oder Cycloalkyl mit 3 bis 10 C-Atomen und/oder 1-Adamantyl. Die auf diese Weise an der Carboxyl- und der Aminogruppe geschützten Sub- stanzen 22 werden erneut einer phasentransferkatalytischen Halogenierung un¬ terworfen.
Die weitere Umsetzung der Halogenide 21 zu den erfindungsgemäßen Substan¬ zen 22 erfolgt analog der unter „Verfahren zur Herstellung von 3,5-disubstituierten 3-Aminoadamantan-1 -carbonsäuren beschriebenen Vorgehensweise. Dabei han¬ delt es sich bei den Substanzen 22 um die erfindungsgemäßen monomeren Ver¬ bindungen gemäß Anspruch 1 (vgl. allgemeine Strukturformel auf S. Fehler! Textmarke nicht definiert.).
Enantiomerentrennung chiraler 3-Aminoadamantan-1-carbonsäurederivate
Die Trennung chiraler erfindungsgemäßer 3-Aminoadamantan-1- carbonsäurederivate (R1 ≠ R2) ist auf zweierlei Weise möglich: a.) Analytische Enantiomerentrennung durch chirale HPLC.
Das erfindungsgemäße 3-Aminoadamantan-i-carbonsäurederivat in ein Amid analog 19 überführt, falls es nicht schon als Amid vorliegt, und die
Carboxylgruppe in einen Ester 20 überführt. Dieser chirale Ester (R1 ≠ R2) wird mittels chiraler HPLC analytisch in die Enantiomere getrennt. Die chi¬ rale HPLC ist dem Fachmann bekannt und kann beispielsweise in A. Hen-
sehen, K.P.Hupe, F. Lottspeich, W. Voelter (eds.), "High Performance Li¬ quid Chromatography in Biochemistry", VCH, Weinheim 1985 oder in G. Aced, HJ. Möckel, "Liquid-Chromatographie", VCH, Weinheim 1991 nach¬ geschlagen werden.
b.) Präparative Enantiomerentrennung durch fraktionierende Cokristalli- sation mit Chinin
Dazu wird analog einer literaturbekannten Vorgehensweise (vgl. Applequist, J., Rivers, P., Applequist, D. E. J. Am. Chem. Soc 1969, 91 , 5705-5711) 1 Äquivalent der jeweiligen Acylaminoadamantan-carbonsäure 16 mit 1 Äqui¬ valent Chinin in einem geeigneten Lösungsmittel fraktionierend kristallisiert. Geeignete Lösungsmittel sind beispielsweise Wasser, Aceton, Methanol, Ethanol, 1-Propanol, 2-Propanol, Dichlormethan, Chloroform, Hexan, To- luol, Nitromethan oder Mischungen dieser Lösungsmittel. Die freie Säure ist zugänglich, indem man das Salz mit konz. Salzsäure bei RT behandelt, die
Mischung mit Wasser aufnimmt und mehrere Male mit einem unpolar apro- tischen Lösungsmittel, beispielsweise Dichlormethan, extrahiert. Die verei¬ nigten organischen Phasen werden mit Wasser gewaschen und mit einer 15-25 %-igen wässrigen Base, bevorzugt mit 20%iger wässriger NaOH, extrahiert. Alternativ ist bei dieser Extraktion auch eine 15-25 %-ige wässri- ge Lösung von LiOH, KOH, CsOH oder Ba(OH)2 verwendbar. Die alkali¬ schen Extrakte werden unter Eiskühlung mit einer 20- bis 100%-igen Mine¬ ralsäure, bevorzugt mit konz. HCl, aeidifiziert und die Acylamidocarbonsäu- reAcetamidocarbonsäure wird abgesaugt, mit Wasser gewaschen und ge- trocknet.
Verfahren zur Herstellung von oligomeren 3-Aminoadamantan- Carbonsäuren
Das Schützen der Amino- bzw. Carboxyfunktion der erfindungsgemäßen 3- Aminoadamantan-1-carbonsäurederivate erfolgt nach Standardprozeduren, die der Fachmann in einschlägiger Literatur wie z.B. T.W. Greene and P. G. M. Wuts, „Protective groups in organic synthesis", 2nd Edition 1991 , John Wiley & Sons Inc., New York / Chichester / Brisbane / Toronto / Singapore nachschlagen kann.
Die auf diese Weise geschützten erfindungsgemäßen 3-Aminoadamantan-1- carbonsäurederivate 24 bzw. 25 werden sowohl in Lösung als auch an der festen Phase (Solid Phase Peptide Synthesis, SPPS) nach geeigneter Aktivierung zu Oligopeptiden (vgl. allgemeineStrukturformel auf S. Fehler! Textmarke nicht definiert., n = 2-40) umgesetzt. Dabei werden nicht nur erfindungsgemäße 3- Aminoadamantan-1-carbonsäurederivate, sondern beliebige α-,ß-, γ- und δ- Aminosäuren auf vergleichbare Weise gekuppelt.
Der C-Terminus der Peptidsäure wird mit einem Aktivierungsreagenz aktiviert, wobei das Aktivierungsreagenz ausgewählt ist aus der Gruppe DIC, DCC, EDC, FmocOPfp, PyClop, HBTU, HATU, HOSu, TBTU, T3P, BopCI und 3-CI-1- Pyridiniumiodid. Als Kupplungsadditive sind die dem Fachmann bekannten Sub¬ stanzen HOBt, HOAt und HONB verwendbar. Dem Fachmann ist bekannt, dass diese Reaktionen zweckmäßig unter Zugabe einer Base wie beispielsweise Dl- PEA durchgeführt werden. Dem Fachmann sind weiterhin verschiedene Lö- sungsmittel zur Verwendung in den genannten Verfahren bekannt. Er kann diese Kombinationen von Aktivierungsreagenzien, Kupplungsadditiven, Basen und Lö¬ sungsmitteln mit seinem üblichen Wissen und der Standardliteratur, z. B. N. Se-
wald, H. D. Jakubke, "Peptides: Chemistry and Biology", Weinheim, Wiley-VCH, 2002 und der hierin zitierten Literatur selbst herstellen.
Enthält das lineare Peptid neben der C-terminalen freien COOH-Gruppe weitere freie COOH-Gruppen innerhalb der Peptidkette, wie beispielsweise COOH- Gruppen von Glutaminsäure und / oder Asparaginsäure, so müssen diese nicht C- terminalen freien COOH-Gruppen vor der Umsetzung des linearen Peptids mit einem Aktivierungsreagenz mit einer geeigneten orthogonalen Schutzgruppe ge¬ schützt werden, die nach Herstellung des erfindungsgemäßen Substrates wieder abgespalten werden muss. Geeignete Schutzgruppen und geeignete Methoden zu deren Entfernung sind dem Fachmann bekannt und können beispielsweise in T.W. Greene and P.G.M. Wuts, „Protective groups in organic synthesis", 2nd Editi¬ on 1991 , John Wiley & Sons Inc., New York / Chichester / Brisbane / Toronto / Singapore nachgeschlagen werden.
Die Oligopeptide bestehend aus Adamantan-Aminosäuren weisen folgende cha¬ rakteristische Merkmale auf:
- Resistenz gegenüber Peptidspaltem (Säure, Proteasen); Stabilität unter einer Vielzahl von Bedingungen wie z. B. sauren oder basischen Bedingungen und hohen Temperaturen;
- eingeschränkte Freiheitsgrade der Rotation um die im sogenannten Ra- machandran-Plot eingeschränkten Diederwinkel φ und ψ im Vergleich zu nati- ven Aminosäuren und den daraus gebildeten Peptiden. Dem Fachmann ist die Definition von ψ und ψ bekannt, er kann sie in Standardwerken wie z. B. T.E. Creighton, "Proteins: Structure and molecular Properties", 2nd edtion,
W. H. Freeman, New York 1992 nachschlagen. Durch die voluminösen cy- cloaliphatischen Adamantangruppierungen kommt es bei der Rotation um die o. g. Diederwinkel φ und ψ zu einer gegenüber nativen Aminosäuren ver¬ stärkten sterischen Hinderung bei verschiedenen Bereichen von φ und ψ. Da- bei wird unter sterischer Hinderung die Vermeidung der Durchdringung der
Elektronenhüllen zweier Moleküle oder Molekülteile verstanden. Dem Fach¬ mann ist bekannt, dass es auch bei einer im Wesentlichen geringfügigen Durchdringung der Elektronenhülle zweier Moleküle oder Molekülteile mit je-
weils abgeschlossener Schale zu antibindenden Wechselwirkungen kommt, die letzlich in einer Destabilisierung der betreffenden Molekülanordnung re¬ sultieren. Es ist bekannt, dass Adamantan zu den aliphatischen Verbindun¬ gen mit so genannter Käfigstruktur gezählt wird. Dabei wird unter „Käfig" ein geschlossenes dreidimensionales und polyedrisches Gebilde verstanden, wobei sp3-sp3-hybridisierte Kohlenstoffatome die Ecken dieses Polyeders und Kohlenstoff-Kohlenstoff-σ-Bindungen die Kanten des Polyeders repräsentie¬ ren. Eine solche Käfigstruktur verstärkt durch ihre Starrheit die Effekte der sog. sterischen Hinderung. - Damit vorgegebene dreidimensionale Anordnung der funktionellen Gruppen,
- Befähigung zur Oligomeren-Strangbildung
- potenzielle Anwendbarkeit als künstliche lonenkanäle.
Die Resistenz der erfindungsgemäßen oligomeren 3-Aminoadamantan-1- Carbonsäuren gegenüber enzymatischer Spaltung beruht auf
(a) ihrer festgelegten Struktur, welche einem "induced fit" in das aktive Zen¬ trum der Enzyme entgegenwirkt. Dem Fachmann ist bekannt, dass die In- duced-Fit-Theorie die Ausbildung eines Enzym-Substrat-Komplexes bei enzymkatalysierten Reaktionen erklärt. Die Induced-Fit-Theorie ist eine Er- Weiterung des Schlüssel-Schloss-Prinzips, wonach ein Substrat (Schlüssel) durch schwache, nicht kovalente Wechselwirkung an eine spezifische Bin¬ dungsstelle im Enzym (Schloss) bindet, um den Übergangszustand (engl, „transition State") zu stabilisieren. Nach der Induced-Fit-Theorie verändert sich die Konformation des Enzyms durch Bindung des Substrates, wodurch die spezifische Enzym-Substrat-Wechselwirkung erst ermöglicht wird. Ge¬ mäß der Induced-Fit-Theorie verändern sich Schlüssel und Schloss also gegenseitig. Dies kann beispielsweise in JM Berg, JL Tymoczko, L Stryer: „Biochemie", Spektrum-Verlag, Heidelberg, 4. Aufl. 1996 nachgelesen wer¬ den. (b) ihrer gegenüber α-Peptiden wesentlich gesteigerten Lipophilie durch den voluminösen aliphatischen Adamantan-Baustein;
(c) dem gegenüber α-Peptiden deutlich vergrößerten Abstand zwischen zwei Amideinheiten.
Die erfindungsgemäßen 3-Aminoadamantan-i-carbonsäurederivate eignen sich sowohl als Protein- als auch als lonophoren-basierte lonenkanäle, da sie die fol¬ genden Schlüsseleigenschaften aufweisen: (a) Amphiphilie;
(b) Aggregation zu röhrenartigen Strukturen;
(c) lipophil auf der Außenseite, wobei als Außenseite diejenige in Richtung der Schraubenachse der Helix gesehene Seite des Peptidstranges verstanden wird, welche den größeren Abstand zu dieser Schraubenachse hat, oder, im Fall von cyclischen Peptiden, diejenige Seite mit dem größeren Um¬ fang);
(d) dadurch bevorzugter Einbau in die Lipiddoppelschicht von Zellmembranen
(e) Stapelung der erfindungsgemäßen Peptide, falls sie cyclisch sind, (vgl. all¬ gemeine Stukturformel, S.16), wobei der gebildete Stapel den künstlichen lonenkanal darstellt;
(f) ein oder mehrere Stränge eines Oligopeptids bildet eine Helix oder Dop- pelhelix, die nach Einlagerung in die Zellmembran den lonenkanal bilden, falls die erfindungsgemäßen Peptide linear sind und 4 bis 40, bevorzugt 16 - 18 Einheiten n des auf S. 16 abgebildeten Adamantanderivates enthal- ten.
(g) die helicale oder ionophore Struktur sowie die amphiphilen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Oligopeptide sind durch Variation von R1 und/oder R2 individuell einstellbar.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten monomeren oder oligo- meren 5,7-substituierten 3-Aminoadamantan-1-carbonsäurederivate können des Weiteren als Arzneimittel für Patienten zur Therapie, Diagnostik und Prophylaxe von Erkrankungen verwendet werden, bei denen virale Infektionen auftreten. Die antivirale Wirksamkeit von unsubstituierten sowie 3,5-substituierten Aminoada- mantanderivaten ist bekannt; die vorliegende Erfindung liefert ein breites Spek¬ trum weiterer Aminoadamantanderivate zur Behandlung viraler Infektionen bei Mensch und Tier. Des weiteren ist bekannt, dass einige Viren - beispielsweise das Hepatitis-C- Virus (HCV) und das BVD- Virus (bovine viral diarrhea virus) selbst lonenkanäle bilden und damit Funktionen ihrer Wirtszellen beeinträchtigen. Die
erfindungsgemäßen monomeren oder oligomeren 5,7-substituierten 3- Aminoadamantan-1-carbonsäurederivate können hier sowohl antiviral als auch als künstliche lonenkanäle wirken und damit die Funktionalität von Viren unterbinden.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten monomeren oder oligo¬ meren 5,7-substituierten 3-Aminoadamantan-1-carbonsäurederivate können des Weiteren als Arzneimittel für Patienten zur Therapie, Diagnostik und Prophylaxe von Erkrankungen verwendet werden, bei denen Infektionen durch Protozoen der Gattung Plasmodium auftreten. Bei Plasmodien handelt es sich um die Erreger der Malaria. Dem Fachmann sind vier Plasmodien-Spezies bekannt, die beim Menschen Malaria auslösen: Plasmodium falciparum, Plasmodium ovale, Plasmo¬ dium vivax und Plasmodium malariae. Weitere dem Fachmann bekannte Plasmo- dienspezies sind beispielsweise Plasmodium yoeli nigeriensis, Plasmodium vinckei petteri, Plasmodium berghei, Plasmodium berghei nigeriensis, Plasmodium berghei yoelii, Plasmodium gallinaceum, Plasmodium gallinaceum Il und Plasmo¬ dium relictum. Die antiprotozoische Wirksamkeit von Adamantanderivaten ist be¬ kannt; die vorliegende Erfindung liefert ein breites Spektrum weiterer Adamantan- derivate zur Herstellung von Arzneimitteln für die Diagnose, Prophylaxe und The¬ rapie von Plasmodieninfektionen bei Mensch und Tier, insbesondere zur Herstel- lung von Arzneimitteln gegen Malariainfektionen beim Menschen.
Die erfindungsgemäßen monomeren oder oligomeren 5,7-substituierten 3- Aminoadamantan-1 -carbonsäuren sind in klassischem Sinne γ-Aminosäuren und eignen sich daher des Weiteren als Bausteine in peptidischen Katalysatoren. Die- se Eignung beruht auf folgenden Eigenschaften:
(a) Starke Hinderung der Rotation um die peptidtypischen Diederwinkel φ und ψ durch eine gegenüber Peptiden, welche aus proteinogenen Aminosäuren bestehen, gesteigerte sterische Hinderung (vgl. dazu oben) und durch die auf Grund des konformativ fixierten Adamantan-Gerüstes vorgegebene Anordnung der funktionellen Gruppen: Beide Faktoren erhöhen die Stabili¬ tät der Sekundärstruktur von Peptidkatalysatoren, die die erfindungsgemä¬ ßen 3-Aminoadamantan-1-carbonsäurederivate enthalten.
(b) Die Raumerfüllung des Adamantangerüsts ist bedeutend größer als die Raumerfüllung des Cα in proteinogenen Aminosäuren.
Die einfachste γ-Aminosäure, γ-Aminobuttersäure (GABA) ist der wichtigste hem- mende Neurotransmitter im Zentralnervensystem. Die enge strukturelle Analogie liegt auf der Hand.
Die gegenüber GABA gesteigerte Lipophilie der erfindungsgemäßen 5,7- substituierten 3-Aminoadamantan-1 -carbonsäuren erleichtert das Überwinden der Blut-Hirn-Schranke; die festgelegte Anordnung der funktionellen Gruppen zuein¬ ander und die Variationsbreite in R1 und R2 erlauben gezielte Beeinflus¬ sung/Blockierung verschiedener Rezeptor- und Pumpensysteme. Des weiteren zeigen die erfindungsgemäßen 5,7-substituierten 3-Aminoadamantan-1- carbonsäuren eine erhöhte Proteasestabilität und sind daher in vivo stabiler als andere γ-Aminosäuren, die nicht das konformativ starre Adamantangerüst aufwei¬ sen. Daher können die erfindungsgemäßen 5,7-substituierten 3- Aminoadamantan-1 -carbonsäuren, sofern sie eine GABAerge Wirkung besitzen, für Patienten zur Therapie, Diagnostik und Prophylaxe von Erkrankungen verwen¬ det werden, bei denen eine Funktionsstörung des GABA-Systems auftritt, wie bei- spielsweise Morbus Parkinson, Chorea Huntington, Morbus Alzheimer, Autismus, Tourette-Syndrom, Bluthochdruck, Schlafstörungen, ADHD (engl, attention deficit hyperactivity disorder, dt. AufmerksamkeitsdefiziWHyperaktivitätsstörung), Psy¬ chosen, Panik- und Angststörungen, posttraumatisches Stresssyndrom, bipolar- affektiven Störungen wie beispielsweise manisch-depressiven Störungen, Schizo- phrenie.
Der Begriff Patient bezieht sich dabei gleichermaßen auf Menschen und Wirbeltie¬ re. Damit können die Arzneimittel in der Human- und Veterinärmedizin verwendet werden. Pharmazeutisch akzeptable Kompositionen von Verbindungen gemäß den Ansprüchen können als Mono- bis Oligomere oder als deren Salze, Ester,
Amide oder „Prodrugs" vorliegen, sofern sie nach zuverlässiger medizinischer Be¬ urteilung keine übermäßige Toxizität, Irritationen oder allergische Reaktionen am Patienten auslösen. Unter „Prodrug" wird dabei ein Wirkstoff verstanden, der als Vorstufe verabreicht und im Organismus enzymatisch in einen Wirkstoff transfor- miert wird. Die therapeutisch wirksamen Verbindungen der vorliegenden Erfindung können dem Patienten als Teil einer pharmazeutisch akzeptablen Komposition entweder oral, rektal, parenteral, intravenös, intramuskulär, subkutan, intracister- nal, intravaginal, intraperitoneal, intravasculär, intrathekal, intravesikal, topisch, lokal (Puder, Salbe oder Tropfen) oder in Sprayform (Aerosol) verabreicht werden. Die intravenöse, subkutane, intraperitoneale oder intrathekale Gabe kann dabei kontinuierlich mittels einer Pumpe oder Dosiereinheit erfolgen. Dosierungsformen für die örtliche Administration der erfindungsgemäßen Verbindungen schließen Salben, Puder, Zäpfchen, Sprays und Inhalationsmittel ein. Die aktive Kompo¬ nente wird dabei unter sterilen Bedingungen mit einem physiologisch akzeptablen Trägerstoff und möglichen Preservativen, Puffern, Verdünnungs- und Treibmitteln je nach Bedarf vermischt.
Ausführungsbeispiele
Ausfuhrungsbeispiel 1:
1-Acetamido-3,5-dimethyladamantan durch bromfreie, direkte Acetamidie- rung von 1,3-Dimethyladamantan:
HNO3/H2SO4/SO3
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In einem 100 ml_ Rundkolben werden 1.643 g (10 mmol) 1 ,3-Dimethyladamantan, 12.5 ml_ konz. HNO3 (64 - 65 %) und 15 mL konz. H2SO4 (95 - 98 %) bei 0 0C gemischt. Nach 10 min Rühren bei 0 0C werden 12.5 mL Oleum (30 % SO3) hin- zugegeben. Es wird für 1 h bei 0 0C und für 3 h bei RT nachgerührt. Nach dem erneuten Abkühlen auf 0 0C werden innerhalb von 10 min 10 mL Acetonitril hinzu¬ gegeben. Es wird 10 min bei 0 0C und 3 h bei RT nachgerührt. Danach wird die Reaktionsmischung auf 600 g Eis gegossen. Anschließend wird mit Diethylether (4 x 50 mL) extrahiert, die vereinigten organischen Phasen mit Na2SO4 getrocknet und der Ether am Rotationsverdampfer entfernt. Das Rohprodukt wird mit
Dichlormethan aufgenommen und mit einer Glasfritte über 20 g basisches AI2O3 filtriert. Nach dem Entfernen des Dichlormethans am Rotationsverdampfer bei 15 mbar und 60 0C resultieren 1.330 g (60%) des 1-Acetamido-3,5- dimethyladamantans als farbloser Feststoff. 1H-NMR (400 MHz, CDCI3, TMS): δ = 0.84, s, 6H; 1.15, m, 2H; 1.33, m, 4H; 1.63, 4H; 1.82, m, 2H; 1.90, s, 3H; 2.13, m, 1 H; 5.23, bs, 1H. 13C-NMR (100 MHz, CDCI3, TMS): δ = 24.65(+); 30.02(+); 30.12(+); 32.33(0); 40.16(-); 42.67(-); 47.61 (-); 50.61 (-); 53.43(0); 169.23(0). MS (m/z): 221 ; 164; 150; 122; 107; 91.
Ausführungsbeispiel 2: 1-Amino-3,5-dimethyladamantan-hydrochlorid
Konz. HCl
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In einem 25 ml_ Rundkolben werden 1 mmol 1-Acetamido-3,5-dimethyladamantan und 15 ml_ konz. HCl (36-38 %) 20 h zum Rückfluss erhitzt. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur wird die überschüssige Salzsäure durch eine Vakuumdestil¬ lation bis zur Trockene entfernt (15 mbar, 90 0C). Der farblose Rückstand wird aus Wasser umkristallisiert. Es werden 140 mg (65%) des 1-Amino-3,5-dimethyladamantan-hydrochlorids als farbloser Feststoff erhalten.
1H-NMR (400 MHz, d6-DMSO, TMS): δ = 0.84, s, 6H; 1.14, m, 2H; 1.29, m, 4H; 1.48, m, 4H; 1.67, m, 2H; 2.14, m, 1 H; 7.46, bs, 3H. 13C-NMR (100 MHz, d6-DMSO, TMS): δ = 29.03(+); 29.53(+); 33.43(0); 38.39(-); 41.46(-); 45.79(-); 49.46(-); 52.29(0).
Ausführungsbeispiel 3: 1-Brom-3-iod-5,7-dimethyladamantan
In einem 250 ml_- Rundkolben werden 2.4319 g (10 mmol) 1-Brom-3,5- dimethyladamantan, 15.76 g (40 mmol) lodoform, 484 mg (1.5 mmol, 15 mol-%) tetra-n-Butylammoniumbromid, 10 g festes NaOH und 80 ml_ Fluorbenzol zu- sammen gegeben. Dieser Kolben wird mit einem Rückflusskühler versehen und in
ein Ultraschallbad Bender&Hobein Laboson 200 (35 kHz) gehängt. Bei 80 0C (Temperatur des Siliconöls im Ultraschallbad) wird die Reaktion durchgeführt. Nach 3 d, 4 d, 5 d, 6 d und 7 d Reaktionsdauer wird jeweils über eine Glasfritte (Schott, G4, Porenweite 10 - 16 μm) abgesaugt, dreimal mit jeweils 30 mL Die- thylether gewaschen, die Lösungsmittel werden am Rotationsverdampfer unter vermindertem Druck (p = 15 mbar) bis zur Trockene abdestilliert, und nach GC- MS-Analyse wird die Reaktion mit denselben Mengen an Reagenzien und Lö¬ sungsmittel neu gestartet. Nach 8 d sind nach GC/MS-Analyse lediglich noch Spu¬ ren des Edukts 1-Brom-3,5-Dimethyladamantan vorhanden, so dass die Reaktion bendet wird und das erhaltene Rohprodukt einer säulenchromatographischen Trennung unterzogen (SiO2, J. T. Baker, 0.063-0.200 mm; 3.0 x 30 cm, n-Pentan, Rf = 0.31 ) wird. Nach dem Abdampfen des Eluens am Rotationsverdampfer bei Raumtemperatur und 15 mbar werden 2.1913 g (59%) des Bromiodadamantans in Form eines farblosen Feststoffes erhalten. 1H-NMR (400 MHz, CDCI3, TMS): δ= 0.89, s, 6H; 1.23-1.38, m, 2H; 2.03, bs, 4H; 2.14-2.60, m, 4H; 2.90, bs, 2H.
13C-NMR (100 MHz, CDCI3, TMS): δ= 28.85(+); 39.12(0); 43.07(0); 47.94(-); 53.09(-); 55.98(-); 60.05(-); 61.52(0). IR (KBr-Preßling): 2950.9, 2923.9, 2863.0, 2840.6, 1452.1 , 1441.6, 1350.9, 1334.0, 1315.2, 1230.1 , 1167.4, 891.0, 828.1 , 703.3cm"1.
MS m/z (%): 289(4)M+-Br; 241/243, (10O)M+-I; 201(1); 185(16); 173(3); 161(42); 145(2); 133(3); 119(29); 91(29); 79(13); 69(7); 55(16); 42(14). EA C12Hi8BrI (369.1): Ber. C 39.05 H 4.91 Gef. C 39.14 H 4.72.
Ausführungsbeispiel 4:
Λ/1 -(3-Brom-5,7-dimethyl-1 -adamantyl)acetamid
In einem ausgeheizten 250 mL Zweihalskolben mit Tieftemperatur- Innenthermometer und Tropftrichter werden unter trockenem Argon 467.2 mg NOBF4 (4 mmol) in 10 mL absolutem Acetonitril gelöst und mit einem Ace- ton/Trockeneisbad auf -50
0C Innentemperatur abgekühlt. Bei einer Innentempe- ratur von -40 bis -50
0C wird eine Lösung von 1.4764 g (4 mmol) 1-Brom-3-iod- 5,7-dimethyladamantan in 70 mL wasserfreiem Acetonitril innerhalb 30 min zuge¬ tropft. Unter Rühren wird die Reaktionsmischung innerhalb 3 Stunden bis auf -10
0C erwärmt. Bei -30
0C beginnt die Reaktion, was an einer Braunfärbung und Gasentwicklung zu erkennen ist. Bei -10
0C ist die Gasentwicklung beendet. Es wird mit 20 mL Wasser und 30 mL Diethylether versetzt, dann werden die Phasen getrennt und die wässrige Phase mit Diethylether extrahiert (3 mal 25 mL). Die vereinigten etherischen Phasen werden mit NaHSO
3-Lösung, Wasser und ges. Kochsalzlösung gewaschen (jeweils 2 mal 20 mL) und mit Na
2SO
4 getrocknet. Nach Abfiltrieren des Trockenmittels und Entfernen der Lösungsmittel am Rotati- onsverdampfer i. Vak. (15 mbar) wird säulenchromatographisch gereinigt (SiO
2, J. T. Baker, 0.063 - 0.200 mm; 2.0 x 50 cm, Diethylether, R
f = 0.28). Nach dem Ab¬ rotieren des Eluens bei 15 mbar und 40
0C werden 984.7 mg (82%) des Bromoa- cetamids als farbloser Feststoff erhalten.
1H-NMR (400 MHz, CDCI
3, TMS): δ=0.92, s, 6H; 1.13-1.24, m, 2H; 1.57-1.77, m, 4H; 1.87-2.03, m, 4H und 1.91 , s, 3H, 2.45, bs, 2H, 5.24, bs, 1 H.
13C-NMR (100 MHz, CDCI3, TMS): δ=24.496(+), 29.00(+), 35.77(0), 45.96 (-),48.83(-), 50.78(-), 53.96(-), 55.27(0), 62.68(0), 169.35(0). IR (KBr-Preßling): 3294.7, 3080.6, 2947.1 , 2927.8, 2901.3, 2864.7, 1676.3, 1653.9, 1557.5, 1442.5, 1369.7, 1322.9, 1302.6, 1189.5, 874.8, 741.7, 605.8cm"1. MS m/z (%): 301/299(3) M+; 259(2); 220(100); 200(3); 178(20); 164(27); 145(2); 121(26); 105(10); 91 (7); 79(5); 58(16); 41 (40). Mabs.299.088475, Mgef.299.0906. EA CuH22BrNO (300.23): Ber. C 56.00 H 7.38 N 4.66, gef. C 55.85 H 7.35 N 4.59.
Ausführungsbeispiel 5: Sjö-Dimethyl-T-methylcarboxamido-i-adamantancarbonsäure
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Die Substanz ist zwar literaturbekannt, wurde bisher aber lediglich durch
Schmelzpunkt und Elementaranalyse charakterisiert und wird hier auf eine neue, erfindungsgemäße Weise dargestellt. In einem 250 ml_ Rundkolben mit aufge¬ setztem Tropftrichter werden 600 mg (1.998 mmol) des Acetamids in 80 ml_ konz. H2SO4 (95 - 98%) gelöst. Die Lösung färbt sich rotbraun. Nun werden bei RT über einen Zeitraum von 4 h 20 ml_ Ameisensäure (98 - 100%) zugetropft. Nach dem Ende des Zutropfens wird bis zum Ende der Gasentwicklung weiter gerührt (etwa 30 min.). Dann wird die Reaktionsmischung auf 600 g Eis gegossen und 2 h ste¬ hen gelassen. Es bildet sich ein farbloser Niederschlag, der abgesaugt wird. Er wird mit 10%iger wässriger Natronlauge gelöst, filtriert und durch Ansäuern mit konz. HCl auf pH = 3 wieder ausgefällt. Erneutes Absaugen und Umkristallisieren aus Eisessig/Wasser/Aceton (5:5:4) ergibt 329 mg (62.1%) der Acetamidocarbon- säure als farblose, blättrige Kristalle.
1H-NMR (400 MHz, d6-DMSO, TMS): δ= 0.85, s, 6H; 1.02-1.11 , m, 2H; 1.31-1.42, m, 4H; 1.46-1.58, m, 4H; 1.73, s, 3H; 1.85, bs, 2H, 7.41, s, 1H; 12.1, bs, 1H. 13C-NMR (100 MHz, d6-DMSO, TMS): δ= 23.65(+), 29.53(+), 31.93(0), 40.87(-), 42.77(0), 43.94(-), 46.21 (-), 49.32(-), 52.37(0), 168.73(0), 177.51(0). IR (KBr-Preßling): 3339.6, 3088.6, 2942.2, 2897.5, 2868.5, 2848.3, 2478.1, 1971.3, 1687.3, 1609.5, 1552.9, 1455.3, 1372.3, 1313.3, 1270.7, 1261.1, 1225.0, 1197.2, 846.1 , 177.3cm"1. MS m/z(%): 265(100) M+, 250(1), 237(2), 220(52), 194(15), 178(9), 164(61),
150(17), 137(3), 122(20), 107(15), 91(13), 77(7), 55(13), 41(68); Mabs 265.16779,
Mgef.265.1708.
EA C15H23NO3 (265.35): Ber. C 67.89 H 8.73 N 5.27, gef. C 67.35 H 8.82 N 4.93.
Ausführungsbeispiel 6: S-Carboxy-S^-dimethyl-i-adamantylammoniumchlorid
Diese Substanz wird nach einer modifizierten Vorschrift von Stepanov et al. (F. N. Stepanov, Y.l. Srebrodolskii, J. Org. Chem. USSR 1966, 2, 1612-1615) herge¬ stellt. Dazu werden in einem 250 ml_- Rundkolben 6.5 g (24.5 mmol) des Aceta- mids mit 155 ml_ konz. HCl 3 d zum Rückfluss erhitzt. Nach dem Abkühlen wird die Reaktionsmischung am Rotationsverdampfer bei 100 - 400 mbar und 90 0C bis zur Trockene eingeengt. Der verbliebene Rückstand wird mit 40 ml_ eiskaltem Aceton digeriert, abgesaugt und mit 20 ml_ eiskaltem Aceton gewaschen. Es wer¬ den 5.1031 g (81%) des Hydrochlorids in Form eines farblosen Feststoffes erhal¬ ten. 1H-NMR (400 MHz, d6-DMSO, TMS): δ= 0.89ppm, s, 6H; 1.05-1.20, m, 2H; 1.31- 1.53, m, 8H; 1.77, bs, 2H; 7.32, t, J=51.4 Hz (1H-15N-Quadrupolkopplung) und
8.34, bs, insges. 3H; 12.3, bs, 1 H.
1 133CC--NNMMRR ( (110000 M MHHzz,, d dee--DDMMSSOO,, T TMMS): δ=28.92(+), 32.01 (0), 40.12(-), 42.61 (0),
43.18(-), , 44.91 (-), 48.40(-), 52.47(0), 176.62(0).
Ausführunqsbeispiel 7:
3-(9-Fluorenylmethoxycarbonylamido)-tricyclo[3.3.1.13>7]decan-1 • carbonsäure
In einem 100 ml_- Rundkolben werden 1.5621 g (8 mmol) des Zwitterions mit 24 ml_ 10%iger wässriger Na2CO3-Lösung und 20 ml_ Aceton gemischt. Mit einem Eisbad wird auf 0 0C abgekühlt, worauf innerhalb von 30 min 2.0696 g (8 mmol) Fmoc-Cl in 20 ml_ Aceton zugetropft werden. Nun wird 1 h bei RT und danach 1 h bei 50 0C gerührt. Am Rotationsverdampfer werden nun bei 50 mbar und 50 0C etwa 40 ml_ der Mischung abrotiert und die verbleibende Reaktionsmischung auf 250 ml_ kaltes Wasser gegossen. Mit 2 N HCl wird auf pH = 3 angesäuert und mit Essigsäureethylester (3 mal 25 ml_) extrahiert. Nach Trocknen mit wasserfreiem Na2SO4, Filtrieren und Einengen am Rotationsverdampfer bei 15 mbar und 60 0C bis zur Trockene verbleiben 2.774 g Rohprodukt, das aus ca. 40 ml_ Nitromethan umkristallisiert wird. Nach 10 Tagen Stehenlassen bei 4 0C bis 8 0C zur Vervoll¬ ständigung der Kristallisation werden 2.004 g (60%) der Fmoc-geschützten Ami¬ nosäure in Form von schwach gelblichen Kristallen erhalten. 1H-NMR (400 MHz, d6-DMSO, TMS): δ= 1.4-2.2, m, 14H; 3.3, bs, 1 H; 4.2, t, J=6Hz, 1H; 4.35, m, 2H; 4.70, bs, 1H; 7.32, dt, J= 7.5/1Hz, 2H; 7.38, m, 2H; 7.58, d, J=7.5Hz, 2H; 7.75, d, J=7.5Hz, 2H; 12.1, bs, 1 H.
13C-NMR (100 MHz, d6-DMSO, TMS): δ= 28.54(+); 34.88 (-); 37.59(-); 40.22(-); 41.53(0); 42.37(-); 46.81 (+); 50.13(0); 64.76(-); 119.93(+); 125.06(+); 126.92(+); 127.46(+); 140.70(0); 143.98(0); 154.27(0,schwach); 177.45(0)
MS m/z(%): 417(2), M+, 368(2), 230(2), 208(3), 192(4), 178(100), 165(10), 150(2), 138(5), 128(4), 93(8), 77(4), 65(5), 57(4), 40(30); Mabs=417.19401 , Mgef=417.1900
IR (KBr-Preßling):(KBr-Pellet): 3318.4, 3067.7, 2913.3, 2855.9, 1719.2, 1677.0,
1556.2, 1449.7, 1264.1 , 1090.6, 732.8, 725.5 cm"1
EA C26H27NO4(417.5): Ber.: C 74.52, H 6.52, N 3.39; Gef.: C 74.63, H 6.57, N
3.41.
Aυsführunqsbeispiel 8:
1,1 -Dimethylethyl 3-aminotricyclo[3.3.1.13,7]decan-1 -carboxylat
35 37
In einem 100 mL-Rundkolben werden 1.562 g (8 mmol) des Zwitterions mit 50 mL Thionylchlorid 100 min zum Rückfluss erhitzt (76 0C). Nach dem Abdestillieren des überschüssigen Thionylchlorids am Rotationsverdampfer bei 15 mbar und 60 0C bis zur Trockene wird der verbleibende Rückstand mit 50 ml_ ferf.-Butanol für weitere 100 min zum Rückfluss (82 - 83 0C) erhitzt. Der nach dem Abdestillieren des überschüssigen Alkohols am Rotationsverdampfer bei 15 mbar und 80 0C bis zur Trockene verbleibende Rückstand wird in 40 ml_ ges. wässr. Na2CO3-Lösung aufgenommen und mit Diethylether (4 mal 50 ml_) extrahiert. Die vereinigten Etherextrakte werden mit Na2SO4 getrocknet, das Trockenmittel abfiltriert und das Filtrat am Rotationsverdampfer bei 15 mbar und 50 °C bis zur Trockene einge- engt. Es werden 1.9235 g (96%) des Esters als NMR-reines, leicht gelbliches Öl erhalten. Das Rohprodukt wird anschließend einer säulenchromatographischen Trennung unterzogen (SiO2, J. T. Baker, 0.063-0.200 mm; Dichlor- methan/Triethylamin 95:5, 3.0 x 30 cm, Rf = 0.29). 1H-NMR (400 MHz, CDCI3, TMS): δ= 1.29, m, 2H; 1.42, s, 9H; 1.50-1.60, m, 6H; 1.65, s, 2H; 1.68-1.79, m, 4H; 2.10-2.20, m, 2H.
13C-NMR (100 MHz, CDCI3, TMS): δ= 27.84(+); 29.36(+); 35.11(~); 37.62(-); 43.28(0); 45.02(-); 47.35(-); 47.52(0); 79.42(0); 176.07(0). MS m/z(%): 251(37) M+; 208(1); 194(19); 178(4); 150(100); 138(37); 127(9); 108(9); 94(68); 77(7); 57(53); 41(22). Mabs =251.18853, Mgef =251.1905.
IR (Film): 3358.4, 2976.8, 2903.9, 2852.3, 1718.3, 1591.4, 1454.4, 1367.2,
1267.4, 1174.1 , 1144.3, 853.3 cm-1.
EA Ci5H25NO2 (251.36): Ber. C 71.76 H 10.02 N 5.57 Gef. C 71.29 H 10.26 N
5.77.
Ausführungsbeispiel 9:
1,1-Dimethylethyl-3-[3-(9-fluorenylmethoxy-carbonylamino)-tricyclo [3.3.1.13,7]dec-1-ylcarboxamido]-tricyclo[3.3.1.13,7]decan-1-carboxylat
In einem ausgeheizten 250 mL Rundkolben mit aufgesetztem Tropftrichter werden unter trockenem Argon zu einer Lösung von 2.3502 g (5.63 mmol) der Fmoc- geschützten Aminosäure sowie 726.2 mg (5.63 mmol) HOBt in 60 mL wasserfrei¬ em THF bei 0 0C unter Kühlung mit einem Eisbad innerhalb von 5 Minuten in fünf Portionen von jeweils etwa 140 mg insgesamt 711 mg (5.6 mmol) Diisopropylcar- bodiimid zugegeben. Für 30 min. wird bei 0 0C weiter gerührt, wonach innerhalb von etwa 45 Minuten eine Lösung von 1.4161 g (5.63 mmol) des fBu-Esters in 30 mL wasserfreiem THF bei 0 0C zugetropft wird. Die Lösung wird innerhalb 4 h auf RT erwärmt und 7 d bei RT gerührt. Das THF wird dann am Rotationsverdampfer bei 15 mbar und 70 0C bis zur Trockene entfernt, wonach mit 60 mL Diethylether aufgenommen und 25 mal mit jeweils 30 mL Wasser extrahiert wird. Danach wird der Diethylether bei 15 mbar und 60 0C am Rotationsverdampfer bis zur Trockene entfernt. Das erhaltene Rohprodukt wird einer säulenchromatographischen Reini¬ gung unterzogen (SiO2, J. T. Baker, 0.063 - 200 mm; 2.5 x 50 cm, Chloro-
form/Methanol 98:2, Rf = 0.80). Nach Abrotieren des Eluens bei 15 mbar und 60
0C und Trocknen im Exsikkator über P2O5 bei 15 mbar werden 3.006 g (82%) des
Dipeptids in Form eines schwach gelblichen Schaums erhalten.
1H-NMR (400 MHz, CDCI3, TMS): δ=1.42, s, 9H; 1.50-1.70, m, 4H; 1.70-1.82, m, 8H; 1.82-2.05, m, 12H; 2.12-2.30, m, 4H; 4.18, t, J=6.5Hz, 1H; 4.25-4.40, m, 2H;
4.68-4.75, m, 2H; 7.31 , dt, J=7.5/1 Hz, 2H; 7.38, t, J=7.1 Hz, 2H; 7.57, d, J=7.3Hz,
2H; 7.75, d, J=7.3Hz, 2H.
13C-NMR (100 MHz, CDCI3, TMS): δ=27.95(+); 29.13(+); 29.17(+); 35.28(-);
37.91 (-); 38.18(-); 40.52(-); 40.65(-); 40.76(-); 42.53(-); 42.90(0); 43.02(0); 43.11 (- ); 47.26(+); 51.22(0); 51.68(0); 65.90(-); 79.83(0); 119.90(+); 124.93(+); 126.98(+);
127.59(+); 141.28(0); 143.90(0); 154.30(0); 175.70(0); 175.80(0).
MS m/z(%): 321(4); 279(5); 251 (27); 236(11); 194(12); 178(20); 167(10; 150(100);
138(26); 119(4); 108(7); 94(47); 70(11); 57(37); 41(17).
IR (KBr-Preßling): 3357.5, 3065.7, 2909.2, 2855.7, 1718.3, 1649.4, 1512.9, 1450.9, 1366.7, 1252.2, 1167.4, 1081.4, 740.2cm"1.
EA C41H50N2O5 (650.85): Ber. C 75.66 H 7.74 N 4.30 Gef. C 75.18 H 7.80 N 4.41.
Ausführungsbeispiel 10:
Analytische Enantiomerentrennung von (±)-3-Acetamido-5- methyladamantan-1 -carbonsäure-terf.-butylester:
1. HNO31 H2SO4,
42 43
Dazu wird zunächst der Racemat der o .g. Verbindung, ausgehend von 1- Bromadamantan, dargestellt.
a.) Synthese von 1 -Methyladamantan 39:
Die Herstellung erfolgt nach einer literaturbekannten Prozedur (G. Molle, J. E. Du- bois, P. Bauer, Can. J. Chem. 1987, 65, 2428-2433).
Dazu werden in einem ausgeheizten 2000 mL Dreihalskolben mit aufgesetztem Tropftrichter und Rückflusskühler unter trockenem Argon 400mmol 1-
Bromadamantan (= 86,056 g) und 50 mL über Natriumdraht getrockneter Di-n- butylether vorgelegt und auf 105 0C Ölbadtemperatur erhitzt. Nun werden inner¬ halb von 90 Minuten 800 mL einer 1 N Lösung von Methylmagnesiumbromid in Di- n-butylether zugetropft. Nach beendeter Zugabe wird noch 3 h bei 105 0C Öl- badtemperatur weiter gerührt. Nach dem Abkühlen auf RT wird durch Zugabe von 1 N Salzsäure bis zur sauren Reaktion der Überschuss des Grignard-Reagenz hydrolysiert. Die Phasen werden getrennt, die organische Phase zweimal mit je 50 mL gesättigter NaHCO3-Lösung, zweimal mit je 50 mL Wasser und zweimal mit je 50 mL gesättigter NaCI-Lösung gewaschen und mit wasserfreiem Na2SO4 ge- trocknet. Nach dem Abfiltrieren des Trockenmittels wird das Lösungsmittel mit ei¬ ner Vakuumdestillation über eine 20 cm Vigreux- Kolonne abdestilliert. Der ver¬ bleibende Rückstand wird säulenchromatographisch gereinigt (Siθ2, J. T. Baker, 0.063 - 0.200 mm; 5.0 x 100 cm, n-Pentan, Rf = 0.95). Nach dem Abdampfen des Eluens bei 00C und 15 mbar am Rotationsverdampfer werden 47,937 g (80%) des 1-Methyladamantans in Form eines farblosen Feststoffs erhalten.
1H-NMR (400MHz, CDCI3, TMS): δ=0.75, s, 3H; 1.43, d, J=2.4Hz, 6H; 1.55 - 1.70, m, 6H; 1.86 - 1.93, m, 3H; diese Daten stimmen mit der Literatur überein. 13C-NMR (100MHz, CDCI3, TMS): In der Originalliteratur nicht berichtet. δ= 28.90(+); 29.81(0); 31.44(+); 36.94(-); 44.66(-).
b.) Synthese von 1 -Brom-3-methyladamantan 40:
Die Vorschrift wurde aus der Literatur (J. Applequist, P. Rivers, D. E. Applequist, J. Am. Chem. Soc. 1969, 91 , 5705-5711) übernommen und modifiziert. Zu 5 g (33.3 mmol) 1-Methyladamantan werden unter Rühren und Kühlung mit dem Eisbad in einem 100 mL- Rundkolben langsam 53.3 g (333 mmol) frisch de¬ stilliertes Brom zugetropft. Es entsteht HBr-Gas. Nach Beendigung der Brom- Zugabe wird zunächst 30 min bei RT, dann 90 min unter Rückfluss gerührt. An¬ schließend wird etwa die Hälfte des Broms abdestilliert und die verbleibende Mi-
schung unter Rühren langsam zu einer übersättigten Lösung von NaHSO3 in Eis¬ wasser getropft. Die gesamte resultierende Lösung wird 4 mal ausgeethert, die kombinierten Etherphasen werden zwei mal mit 50 mL ges. NaHSO3- Lösung, dann zwei mal mit 50 mL Wasser und zwei mal mit 50 mL ges. Kochsalzlösung gewaschen. Nach Trocknen mit Na2SO4 wird filtriert und der Ether bei RT und 15 mbar abdestilliert. Es werden 7,631 g (= 100%) des Brommethyladamantans in Form einer leicht gelblichen Flüssigkeit erhalten, die nach 1 - 4 Stunden Stehen bei Raumtemperatur (ca. 210C) erstarrt (Fp = 22-24 0C).
1H-NMR (400MHz, CDCI3, TMS): δ= 0.85, s, 3H; 1.46, d, 4H; 1.62, m, 2H; 2.08ppm, s, 2H; 2.12, m, 2H; 2.27, m, 4H.
13C-NMR (100MHz, CDCI3, TMS): δ= 30.18(+); 32.72(+); 34.77(-); 35.25(0); 42.55(-); 48.49(-); 55.98(-); 66.57(0).
c.) Synthese von 3-Methyladamantan-1 -carbonsäure 41 : Es wird eine Vorschrift aus der Literatur (J. Applequist, P. Rivers, D.E. Applequist, J. Am. Chem. Soc. 1969, 91 , 5705-5711) modifiziert:
5.5 g (24 mmol) 1-Brom-3-Methyladamantan werden in einem 250 mL Rundkol¬ ben in 100 mL konz. H2SO4 und 15 mL Oleum (30 % SO3) gelöst. Dabei wird zu¬ erst die konz. Schwefelsäure und dann innerhalb von 1 bis 5 Minuten unter Rüh- ren das Oleum zugegeben. Unter Rühren bei RT werden innerhalb von 3 Stunden 40 mL konz. Ameisensäure zugetropft, wobei unter starkem Aufschäumen CO freigesetzt wird. Nach Beendigung der Zugabe wird bis zum Ende der Gasent¬ wicklung (etwa 1 h) bei RT weiter gerührt. Danach wird die Reaktionsmischung auf ca. 800 g Eis gegossen und 1 h stehen gelassen. Es bildet sich ein farbloses Präzipitat, das durch Absaugen isoliert wird. Das Rohprodukt wird in 10%iger NaOH gelöst und filtriert, das Filtrat wird mit konz. HCl bis auf pH 1 - 3 stark an¬ gesäuert und 1 h stehen gelassen, dann wird das reine Produkt abgesaugt. Wa¬ schen mit kaltem Wasser und Trocknen im Exsikkator über P2O5 für 24 - 72 h i. Vak. liefert 3.9631 g (85 %) der 3-Methyl-1-adamantancarbonsäure als farblosen Feststoff.
1H-NMR (400MHz, d6-DMSO, TMS): δ= 0.8, s, 3H; 1.4, m, 4H; 1.5, s, 2H; 1.57, m, 2H; 1.69, m, 4H; 2.0, m, 2H.
13C-NMR (de-DMSO, TMS): δ= 27.97(+); 29.60(0); 30.62(+); 35.22(-); 37.80(-); 40.44 (0); 43.00(-); 45.29(-); 178.21(0).
d.) Synthese von 3-Methyl-5-(methylcarboxamido)-1-adamantancarbon- säure 42:
Das Produkt ist literaturbekannt; in der Literatur (F.N. Stepanov, YT. Srebrodol's- kii, Zh. Org. Khim. 1966, 9, 1612-1615) wird es jedoch aus 1 -Acedamido-3-brom- 5-methyladamantan durch Koch-Haaf-Reaktion dargestellt. Unter Kühlung mit einem Eisbad werden in einem 250 mL-Rundkolben 3.796 g (19.54 mmol) 3-Methyladamantan-1 -carbonsäure mit 15 mL konz. HNO3 versetzt. Anschließend werden innerhalb von 0,5 bis 5 Minuten 20 mL konz. H2SO4 zuge¬ geben. Es tritt eine rote Färbung der Reaktionsmischung auf. Für 10 Minuten wird bei 0 0C weiter gerührt, wonach innerhalb von 0,5 bis 5 Minuten 16 mL Oleum (20 % SO3) zugegeben werden. 1 h wird bei 0 0C weitergerührt, danach 3 h bei RT. Nach erneutem Abkühlen auf 0 0C werden innerhalb von 1 bis 20 Minuten 15 mL Acetonitril zugetropft. 10 min. Rühren bei 0 0C und 3 h Rühren bei RT vervollstän¬ digen die Reaktion.
Nach dem Rühren wird die Reaktionsmischung auf etwa 500 g Eis gegossen. Nach 30 Minuten Stehen bildet sich ein farbloser Niederschlag, der abgesaugt wird. Der Niederschlag wird in der Trockenpistole bei 90 0C i. Vak (15 mbar) in¬ nerhalb von 10 bis 15 Stunden getrocknet. Es werden 4.6652 g (95 %) des Ace- tamids erhalten, das aus Eisessig/Wasser/Aceton (5 : 5 : 3) umkristallisiert wird. Es werden 3,8918 g (= 85 %) des reinen Produkts in Form eines farblosen Fest¬ stoffs erhalten. 1H-NMR (400MHz, d6-DMSO, TMS):δ= 0.83, s, 3H; 1.32, m, 2H; 1.43, s, 2H; 1.60, m, 4H; 1.74, s, 3H; 1.77, m, 2H; 1.92, s, 2H; 2.11 , m, 1 H; 7.4, s, 1 H. 13C-NMR(d6-DMSO, TMS): δ= 23.66 (+); 28.90(+); 29.90(+); 31.35(0); 37.00(-); 39.34(-); 40.13(0); 41.50(-); 42.06(-); 44.53(-); 46.90(-); 51.59(0); 168.70(0); 177.54(0).
e.) Synthese von 3-Acetamido-5-methyladamantan-1-carbonsäure-feft.- butylester 43:
In einem ausgeheizten 100 ml_ Zweihalskolben mit Septum und Rückflusskühler wird unter trockenem Argon bei RT zu 2,5115 g 3-Acetamido-5-methyladamantan- 1 -carbonsäure (= 10 mmol) in 50 ml_ wasserfreiem Tetrahydrofuran durch das Septum mit einer medizinischen Spritze 1 ,4276 g Thionylchlorid (= 12 mmol) ge¬ geben. Es wird für 10-15 Stunden zum Rückfluss erhitzt. Nach dem Abkühlen auf RT werden 15 mL fe/t-Butanol zugegeben, und es wird für weitere 3 h zum Rück¬ fluss erhitzt. Nach dem erneuten Abkühlen wird die Mischung mit Wasser säure- frei gewaschen (pH 6 - 8), mit wasserfreiem Na2SO4 getrocknet, das Trockenmit¬ tel wird abfiltriert, und die flüchtigen Bestandteile der Reaktionsmischung werden durch eine Vakuumdestillation (15 mbar, 75 0C) entfernt. Das erhaltene, leicht gelbliche Öl wird säulenchromatographisch gereinigt (Siθ2, J. T. Baker, 0.063 - 0.200 mm; 3.0 x 30 cm, te/t-Butyl-methylether, Rf = 0.31 ) 1H-NMR (400MHz, d6-DMSO, TMS):δ=0.94, m, 3H; 1.44, s, 9H; 1.4 - 2.3, m, 13H; 2.0, s, 3H; 6.3, bs, 1 H.
13C-NMR(Ci6-DMSO, TMS): δ=27.65(+); 27.98(+); 29.46 (+); 29.88 (+); 32.14(0); 38.52 (-); 39.54 (-); 41.38(-=; 41.62(-); 41.80(0); 44.01 (-); 46.11(-); 53.91(0); 80.15(0); 162.50(0); 175.40(0). MS (m/z): 307, 249, 206, 193, 175, 147, 107, 57.
Der so dargestellte te/t-Butylester wird auf einer HPLC-Säule der Fa. Macherey - Nagel (Nucleodex ® ß-PM, 4mm x 150 mm, Korngröße 5 μm, Eluens: Metha¬ nol/Wasser (70 : 30)) in die Enantiomere getrennt.
Ausführunqsbeispiel 11:
Aufnahme von γ-Aminoadamantan-Carbonsäurederivaten 44 - 51 durch den mGAT1 -Transporter in Xenopus laevis-Oozyten
Präparation der Oozyten
Weibliche afrikanische Krallenfrösche (Xenopus laevis) werden mit Tricaine (MS222, Sandoz, Basel/Schweiz, 1 g L"1) anästhesiert. Teile des Ovars werden entnommen und mit Collagenase behandelt, um Follikelzellen zu entfernen. Für
die Experimente werden ausgewachsene Oozyten ausgewählt. Für die Expression wird cRNA des GABA-Transporters GAT1 aus Mäusehirn injiziert (etwa 50 ng pro Oozyte). Diese Oozyten sowie unbehandelte Kontroll-Oozyten, in die keine cRNA injiziert wird, werden bei 19 0C in Oozyten- Ringerlösung ORi (Zusammensetzung in mM: NaCI 90, KCl 2. MgCI2 2, MOPS (Morpholinopropansulfonsäure) /Tris 5 (eingestellt auf pH 7.4), Gentamicin (70 mg L"1)) 3 Tage inkubiert.
Messung des Uptake der GABA-Analoga
Es werden die folgenden Substanzen verwendet:
Der Uptake der Substanzen wird bestimmt, indem jeweils 10 der wie oben be¬ schrieben vorbehandelten Oozyten in etwa 200 μl ORi-Lösung bei Raumtempe¬ ratur (21 "C) für 20 min inkubiert werden. Die hier verwendete ORi enthält 400 μM GABA, von denen etwa 1 μM 3H-markiert werden, sowie 1 mM der Substanzen 46 - 53. In Stammlösungen dieser Substanzen werden sie gegebenenfalls durch Zu¬ gabe von DMSO solubilisiert. Nach der Inkubation werden die Oozyten gewa¬ schen und mit SDS-Lösung (10% wässriges SDS in Aqua bidest.) lysiert. Die ge¬ lösten Oozyten werden mit 3 ml_ Szintillationslösung (Rotiszint Eco Plus) versetzt, 2 h bei 40 0C inkubiert, geschüttelt und die Radioaktivität wird mit Hilfe eines Szin- tillationszählers bestimmt.
Um Oozyten mit hoher Membranundichtigkeit auszuschließen, wird dem Inkubati¬ onsmedium 1 mM Sucrose mit 18 μM[14C]-sucrose (16 kBq pro 200 μl, DuPont NEN, Bad Homburg) zugesetzt. Nur Oozyten mit intakten Membranen werden für die Mittelwert-Bildung verwendet. Die Kriterien zur Beurteilung der Membrandich-
tigkeit von Oozyten sind dem Fachmann bekannt und beispielsweise in U. Eck¬ stein-Ludwig et al., Br. J. Pharmacol. 1999, 128, 92-102 beschrieben. Die Uptake-Werte sind normalisiert auf den Uptake von GABA (= 1).
Die Ergebnisse sind in Abb. 2 dargestellt.
Ausführungsbeispiel 12:
Hemmung der mGATΪ -vermittelten Aufnahme von GABA durch 1,1- Dimethylethyl-3-(3-aminotricyclo[3.3.1.13>7]dec-1 - ylcarboxamido)tricyclo[3.3.1.13'7]decan-1 -carboxylat (53) in Xenopus laevis- Oozyten
Die Präparation der Oozyten, Inkubation mit der gelösten Substanz 51 und Aufbe¬ reitung entsprechen den in Ausführungsbeispiel 8 aufgeführten Angaben.
Die Ergebnisse sind in Abb. 3 dargestellt.
Abbildungslegenden und Bezugszeichenliste
Abb. 1 : Röntgenstrukturanalyse von 3-(9-Fluorenylmethoxycarbonylamido)- tricyclo[3.3.1.13>7]decan-1 -carbonsäure (36) ORTEP- Herstellung von 3-(9-Fluorenylmethoxycarbonylamido)- tricyclo[3.3.1.13,7]decan-1 -carbonsäure, thermische Ellipsoide mit 50% Aufent¬ haltswahrscheinlichkeit.
Abb. 2: Aufnahme von γ-Aminoadamantan-Carbonsäurederivaten durch den
mGatl -Transporter in Xenopus /aeWs-Oozyten
Normalisierter Uptake von GABA in Abwesenheit bzw. Gegenwart der Substanzen
44 - 51. Pro Messung wurden 10 Oozyten verwendet und die Ergebnisse gemit-
telt. Die Konzentration der untersuchten Substanzen beträgt jeweils 1000 μM.
Nicht injiziert: Kontrollmessung. In diesen Oozyten wurde kein GABA-Transporter exprimiert.
Abb. 3: Konzentrationsabhängigkeit der Blockierung des mGAT1 durch
Substanz (51)
Es wurden ORi-Lösungen mit folgenden Konzentrationen an Substanz 51 ver¬
wendet (μM): 0, 10, 100, 250, 500, 1000. Pro Messung wurden 10 Oozyten ver-
wendet und die Ergebnisse gemittelt.