Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Betulinolderivate und insbesondere Verfahren zur Herstellung dieser Betulinolderivate.

Das Betulinol ist eines der am häufigsten vorkommenden Triterpene und stellt bis zu 24 Prozent der äusseren Rinde der weissen Birke (Betula alba) sowie 35 Prozent der äusseren Rinde und ca. 5 Prozent der inneren Rinde der weissen Manchuria-Birke (Betula platyphylla) (Hirota et al., J.S.C.I. Japan, 47:922 (1944)) dar. Es ist auch in freiem Zustand in den Rinden folgender Bäume zu finden: der gelben und schwarzen Birke (Steiner, Mikrochemie, Molisch-Festschrift, S. 405 (1936)), Corylus avellana, Carpinus betulus (Feinberg et al., Monatsh, 44:261 (1924); Brunner et al., Monatsh, 63:368 (1934); sowie Brunner et al., Monatsh, 64:21 (1934)), und Lophopetalum toxicum (Dieterle et al., Arch. Pharm., 271:264 (1933)). Das Exudat der Rinde des Trochodendron aralioides, das den japanischen Vogelleim darstellt, enthält Betulinpalmitat (Shishido et al., J.S.C.I. Japan, 45:436 (1942)). Das Betulin ist auch aus Hagebutte (Zimmermann, Helv. Chim. Acta, 27:332 (1944)) extrahiert worden sowie aus den Samen des Zizyphus vulgaris Lamarck var. spinosus Bunge (Rhamnaceae) (Kawaguti et al., J. Pharm. Soc. Japan, 60:343 (1940)). Ruhemann et al., Brennstoff-Ch., 13:341 (1932) beschreibt die Anwesenheit von Betulin, Alobetulin und eines "Oxyalobetulins" in der verseifbaren Menge eines Benzenalkoholextraktes mitteldeutscher Braunkohle. Des weiteren ist folgende Gruppe höherer Derivate aus Birkenrindenextrakt identifiziert worden: (a) Betulinol, (b) Betulinsäure, (c) Betulinaldehyd, (d) Betulonsäure, sowie (e) Betulonaldehyd (Rimpler et al., Arch. Pharm. Und. Ber. Dtsh. Ppharmaz Jes, 299:422-428 (1995); Lindgren et al., Acta Chem., 20:720 (1966); und Jaaskelainen, P. Papperi Ja Puu-Papper Och Tra., 63:599-603 (1989)).

V. Pouzar et al., Collect. Czech. Chem. Comm., 41:3459 (1976) beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines Betulindiethers, welches die Umsetzung des entsprechenden Dialkohols mit Methyljodid beinhaltet.

Das aus der Birkenrinde extrahierte Betulinol wurde erstmals 1899 als Antiseptikum angegeben.

Später zeigte sich, dass die aus Extrakten von Hyptis emory und Alnus oregonu abgetrennten Verbindungen, die als pentazyklische Estirene und deren Derivate identifiziert sind, das Wachstum von Karzinosarkomen hemmen (Sheth et al., J. Pharm. Sci., 61:1819 (1972) und Sheth et al., J. Pharm. Sci., 62:139-140 (1973)). Es wurde angedeutet, dass die Betulinsäure das wichtigste antitumorale Mittel in der Terpenoidenmischung ist (Tomas et al., Planta Medicina, 54:266-267 (1988) und Ahmat et al., J. Indian Chem. Soc., 61:92-93 (1964)). Insbesondere zeigte die Betulinsäure eine zytotoxische Wirkung gegenüber der Zelllinie CO-115 des Dickdarmkarzinoms (DL 50 = 0,375 mg/ml) (Ukkonen et al., Birch bark extractive kemia kemi, 6:217 (1979)).

Die Verwendung chemotherapeutischer Mittel bei der Behandlung verschiedener Krebsarten ist zu einem festen Bestandteil der Krebsbehandlung geworden, besonders wenn sich die Krankheit in einem fortgeschrittenen Stadium befindet. Diese chemotherapeutischen Mittel wirken jedoch nicht nur auf die bösartigen Zellen, sondern haben auch Nebenwirkungen auf Zellen, die kein Ziel darstellen, insbesondere auf die schnell wuchernden Zellen des Gastrointestinaltraktes sowie des Knochenmarks. Bei Anwendung in den hohen Konzentrationen, die zur wirksamen Eliminierung der Krebszellen häufig nötig sind, führen diese zytotoxischen Medikamente zu unerwünschten und häufig schwerwiegenden Nebenwirkungen. Obwohl das Konzept der gesteuerten Chemotherapie recht alt ist, ist nur eine geringe Anzahl antineoplastischer Medikamente und Toxine erfolgreich mit monoklonalen und poliklonalen Antikörpern kombiniert worden.

Es besteht daher weiterhin der Bedarf an chemotherapeutischen Mitteln und besonders an gesteuerten chemotherapeutischen Mitteln. Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel diesen Bedarf zu lösen.

Erfindungsgemäss ist ein Verfahren vorgesehen zum Synthetisieren eines Diethers der Formel:

Die erfindungsgemäss gebildeten Diether können zur Behandlung von an Krebs leidenden Patienten eingesetzt werden.

Die 1 ist ein Fliessschema gezeigt, in welchem ein Verfahren zur Herstellung von Betulinol dargestellt ist.

Die vorliegende Erfindung bildet einen Diether der Formel:

Die Alkylgruppe kann geradlinig, verzweigt oder zyklisch sein. Einige anschauliche Beispiele geeigneter Alkylgruppen umfassen Methyl, Ethyl, n-Propyl, Isopropyl, n-Butyl, Isobutyl, terc. Butyl, n-Pentyl, Neopentyl, Cyclopentyl, n-Hexyl und Cyclohexyl. Vorzugsweise ist R Methyl wobei dann der Diether Betulinol-Dimethylether (auch "Cornelon" genannt) ist.

Der durch die vorliegende Erfindung gebildete Diether hat mehrere optisch aktive Kohlenstoffatome. Bevorzugt ist der Diether optisch rein und besonders bevorzugt hat jedes der Chiralzentren des Diethers die Ausbildung derjenigen, die auf natürliche Weise im Betulinol vorkommen, wie in folgender Formel gezeigt ist:

Das Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung umfasst die Alkylierung eines Dialkohols der Formel:

Der Dialkohol, das Ausgangsmaterial dieser Reaktion, kann Betulinol sein wie das aus natürlichen Produkten extrahierte Betulinol. Die Verfahren zur Abtrennung von Betulinol aus verschiedenen Substanzen sind allgemein bekannt. Das Betulinol kann z.B. aus der äusseren Schicht der Rinde der weissen Birke Betula alba durch Sublimation abgetrennt werden (Lowitz, Crell's Annalen, 1:312 (1788) und Mason, Silliman's Am. J., 20:282 (1831), die hier durch Bezugnahme mit aufgenommen werden) oder durch die Extraktion mit einem Alkohol wie Ethanol (Hunefeld, J. Prakt. Chem., 7:53 (1836) und Hess, Poggendorf's Annalen, 46:319 (1839), die hier durch Bezugnahme mit aufgenommen werden). Es sind weitere Betulinolquellen und Verfahren für deren Abtrennung und Reinigung beschrieben worden, z.B. in Sheth et al., J. Pharm. Sci., 61:1819 (1972) (rohe Pflanzen und Extrakte von Hyptis emory) und Sheth et al., J. Pharm. Sci., 62:139-140 (1973) (Alnus oregonu), die hier durch Bezugnahme mit aufgenommen werden.

Bei einem bevorzugten Verfahren wird das Betulinol aus der nicht verseifbaren Substanz aus Blumenseife abgetrennt, wie z.B. durch das in 1 dargestellte Verfahren. Kurz, die ursprünglichen zerkleinerten Blätter, Holz und Bestandteile eines Sulfat-Kochvorgangs (NaOH, Na₂SO₄, Na₂S₂O₃, Na₂SO₃) werden in einen Kochtopf gegeben in Batch- oder durchgehender Fahrweise. Bei einer Temperatur von 110°C bis 120°C und wahlweise unter erhöhten Druck, löst sich das Lignin (Holzbestandteil) auf. Die Rohzellulose stammt aus Papierlauge und besteht aus Lignin, Zellulose und Schwarzlauge. Die Schwarzlauge ist eine Zusammensetzung aus Schwarzlauge mit Harzsäuresalzen und nicht verseibaren Stoffen. Die Rohzellulose wird bei der Herstellung von Papier verwendet, während die Sulfatseife von der Schwarzlauge durch Zentrifugieren oder durch einen Absetzvorgang abgetrennt wird. Durch Behandlung der Sulfatseife mit Schwefelsäure entsteht flüssiges Harz. Die nicht verseifbaren Stoffe werden als Rohbetulinol abgetrennt. Die Umkristallisierung des Rohbetulinols wie z.B. in Aceton, Ethylacetat, Isopropanol, Butanol, Ethanol und ähnlichen führt zu reinem Rohbetulinol. Der nach dem Zentrifugieren oder dem Absetzen vorliegende Schwarzlaugenrückstand kann vorteilhaft wieder aufbereitet werden, wie in 1 gezeigt ist.

Auch wenn die Reinheit des als Ausgangsmaterial der Synthese des Diethers verwendeten Betulinols in der Praxis der vorliegenden Erfindung nicht kritisch ist, wird vorzugsweise ein Betulinol verwendet, das eine Reinheit von mindestens 92-94% und einen Schmelzpunkt von 241-243°C aufweist. Ein Betulinol mit derartigen Eigenschaften kann unter Anwendung der zuvor beschriebenen, bevorzugten Abtrennungs- und Reinigungsverfahren erhalten werden.

Nach Erhalt des Dialkohols wird mit einem Nitril der Formel R-C≡N alkyliert. Die Identität des eingesetzten Nitrils hängt von der Identität der im Diether erwünschten R-Gruppen ab. Wenn z.B. Betulinol-Dimethyl-Ether gewünscht wird ist das Nitril Acetonitril. Andere zur Verwendung bei der Herstellung anderer Diether geeignete Nitrile umfassen Propionylnitril, Butyrylnitril, Pentanoylnitril, Hexanoylnitril, Benzylacetonitril und ähnliche. Vorzugsweise liegen der Dialkohol und das Nitril in einem Molverhältnis von mindestens 1:2, besonders bevorzugt in einem Molverhältnis von ca. 1:20 bis 1:60, und ganz besonders bevorzugt in einem Molverhältnis von ca. 1:40 vor. Die Reaktion kann durchgeführt werden ahne Einsatz eines Lösemittels, wenn das Nitril eine Flüssigkeit ist, in welcher der Dialkohol löslich ist, als auch wenn das Nitril Acetronitril ist. Falls das Nitril ein Feststoff oder eine Flüssigkeit ist, in welcher der Dialkohol nicht löslich ist, kann die Reaktion in einem Reaktionslösemittel durchgeführt werden, vorzugsweise in einem solchem, in dem sowohl der Dialkohol als auch das Nitril ausreichend löslich sind und mit welchem keines der beiden reagiert. Geeignete Lösungsmittel sind z.B. Ketonlösemittel wie Aceton sowie Chlorkohlenwasserstoff-Lösemittel wie Methylenchlorid und Chloroform. Die Reaktion kann bei einer Temperatur von etwa der Umgebungstemperatur bis etwa der Rückflusstemperatur des Nitrils oder des Reaktionslösemittels, vorzugsweise bei ca. 30°C bis ca. 70°C, und besonders bevorzugt bei ca. 50°C durchgeführt werden. Die Reaktionsdauer hängt weitgehend von der Reaktionsfähigkeit des Nitrils, der Konzentration der Reaktionspartner und anderen Faktoren ab. Im Allgemeinen wird sie während einer Zeitdauer von ca. 5 Minuten bis ca. 12 Stunden, vorzugsweise von ca. 5 Minuten bis ca. 1 Stunde und besonders bevorzugt ca. 20 Minuten lang durchgeführt.

Nach der Reaktion wird der Diether abgetrennt. In Fällen, in denen der Diether nicht im Reaktionsmittel (d.h. im Nitril oder im Reaktionslösemittel) löslich ist, wird die Abtrennung besser durch Abfiltern des ausgefällten Diethers, vorzugsweise nach dem Abkühlen der Reaktionsmischung durchgeführt. In anderen Fällen kann der Diether als Öl oder Niederschlag abgetrennt werden, indem der Reaktionsmischung ein Lösemittel hinzugegeben wird, in welchem der Diether nicht nennenswert löslich ist, normalerweise ein Alkan wie Petrolether oder ein Ether wie Diethylether.

Nachdem der Diether aus der Reaktionsmischung abgetrennt worden ist, kann er gereinigt werden z.B. durch Waschen mit einem Lösemittel wie Aceton, Acetonitril, Methanol und ähnlichen. Es kann eine zusätzliche Reinigung durch Standardtechniken wie der Rekristallisierung oder der Chromatographie durchgeführt werden.

Das Betulinol wurde in Acetonitril gelöst in einem Molverhältnis von 1:40 zwischen dem Betulinol und dem Acetronitril. Die Lösung wurde auf 50°C erhitzt und es wurde 20 Minuten langt gerührt. Der als "Cornelon" bezeichnete kristalline Rückstand wurde mit Acetonitril gewaschen, gefiltert und bei 60°C getrocknet. Es wurde ein Cornelon mit einer Ausbeute von 80-95% erhalten und durch HPLC untersucht.