3 Design und Synthese von P-gp-Modulatoren
3.3 Variation der Verknüpfung der 4-Aminophenyl-ethyl-amine mit den N-
Eine sehr interessante Fragestellung in Bezug auf Struktur-Wirkungs-Beziehungen der synthetisierten Verbindungen ergab sich daraus, dass in der Literatur die 4-Aminophenylethylamine bisher nur über eine Amidbindung oder einem Tetrazolring mit der hydrophoben aromatischen Partialstruktur verknüpft wurden.
Aminokomponente Linker Verknüpfung Aromatischer Bereich
Daher sollten auch in diesem Bereich Variationen eingeführt werden. Drei Modifikationen wurden ausgewählt um diese Fragestellung näher zu untersuchen.
3.3.1 Synthese von Harnstoff-Analoga
Eine Möglichkeit der Variation der Verknüpfung von 4-Aminophenylethylaminen mit der hydrophoben aromatischen Partialstruktur bestand darin, die Amidbindung durch eine Harnstoff-Struktur zu ersetzen. Die Synthese von Harnstoffen ist der Literatur sehr weit verbreitet. In Anlehnung an eine Herstellungsvorschrift aus dem Houben-Weyl [Finkelstein et al., 1983] wurden die 4-Aminophenylethylamine (4/4a) mit Nitro-substituerten Phenylisocyanaten (10-12) zu den entsprechenden Harnstoffen umgesetzt (Abb. 29). Aufgrund der sehr guten Erfahrungen mit THF bei der Amidsynthese (siehe 3.2.2) wurde der in der Literatur verwendete Ethylalkohol durch THF ersetzt. Ein wesentlicher Grund für die Verwendung von THF als Lösungsmittel stellten die sehr guten Ausbeuten von 71-93% bei der Isolierung der Nitrophenylharnstoffe dar. Ein weiterer Vorteil bestand auch in der Vermeidung der
Struktur Name Struktur Name
N
NH O
NH O
N
WK-X-44
O
O N
NH O
NH O
N
WK-X-35
N
NH
O H
N O
N
WK-X-49
O
O N
NH O
NH O
O
O
WK-X-42
als Nebenreaktion ablaufenden Umsetzung der Isocyanate mit dem Ethylalkohol zu Urethanen.
Pd/C, H2, EtOH R1
R1 N
NH2
R1
R1 N
NH N H O Et3N,
+ THF NCO
R1
R1 N
NH N H O R-COCl,
Et3N, THF R1
R1 N
NH N H O
NO2 NO2
NH2 NH
R2 O 4 R=OCH3
4a R=H 10-12
Abb. 29: Synthese und Umsetzung der Nitrophenylharnstoffe.
Die Synthese der Harnstoffverbindungen verlief zumeist problemlos. Die 4-Amino-phenylethylamine wurden dabei in THF gelöst, im äquimolaren Verhältnis mit dem entsprechenden Nitrophenylisocyanat versetzt und nach Zugabe von katalytischen Mengen Triethylamin 6 Stunden unter Rückfluß erhitzt. Nach Beendigung der Reaktion wurde der Rückstand in Wasser aufgenommen und mit Ethylacetat extrahiert. Nach dem Trocknen der organischen Phase engte man das Lösungsmittel ein und setzte n-Hexan hinzu. In der Kälte kristallisierten die Nitrophenylharnstoffe aus. Die Reinigung erfolgte mittels Umkristallisation aus Ethanol/n-Hexan. Die weitere Umsetzung zu den korrespondierenden Aminophenylharnstoffen gelang mittel katalytischer Hydrierung nach der in Kapitel 3.2.1 beschriebenen Reaktionsvorschrift.
Tab. 8: Dargestellte Amidophenylharnstoffe.
Auch die folgende Amidierung verlief problemlos und analog zu der Synthese der Anthranilsäure-Derivate (Kap. 3.2.2). Als Reaktionspartner kamen besonders 3-Chinolincarbonsäurechlorid und 3,4-Dimethoxybenzoylchlorid zur Anwendung.
Struktur Name Struktur Name
N
NH N H O
HN O
WK-X-50 N
NH N H O O
O
NH O
O
O WK-X-91
N
NH N H O
HN O
O O O
O
WK-X-78 N
NH N H O O
O
HN O
O O
WK-X-94
3.3.2 Synthese von Aminophenylessigsäure und Amino-phenoxyessigsäure-Derivaten
Die Verknüpfung der 4-Aminophenylethylamine mit der hydrophoben aromatischen Partialstruktur wurde weiterhin variiert, in dem die Länge der Verknüpfung verändert wurde. Hintergrund der Synthese dieser neuartigen Verbindungen war es, den Einfluss der Kettenlänge der Verknüpfung auf die inhibitorische Wirkung gegenüber P-gp aufzuklären. Eine Option bestand in der Verlängerung der Amid-Funktion der Tariquidar-Analoga um eine Methylen-Gruppe.
Der erste Schritt bei der Synthese dieser Tariquidar-Derivate mit Aminophenylessigsäure-Partialstruktur bestand in der Reaktion von 4-[2-(6,7-Dimethoxy-3,4-dihydro-1H-isochinolin-2-yl)-ethyl]-phenylamin (4) mit 2-Nitrophenyl-essigsäurechlorid (13). Die Darstellung und weitere Umsetzung des so hergestellten Nitrophenylessigsäure-Derivates wurde unter den in Kapitel 3.2.2 beschrieben Reaktionsbedingungen realisiert (Abb. 30).
Das 2-Nitrophenylessigsäureamid konnte mit einer Ausbeute von 76% hergestellt werden. Die Reduktion zum 2-Aminophenylessigsäureamid gelang problemlos mittels katalytischer Hydrierung mit einer Ausbeute von 90%. Bei der anschließenden Umsetzung des 2-Aminophenylessigsäureamids mit 3-Chinolincarbonsäurechlorid wurde eine Ausbeute von 74% erzielt.
Pd/C, H2, EtOH O
O N
NH2
O
O N
NH X O Et3N,
+ THF X
O
O N
NH X O R-COCl,
Et3N, THF O
O N
NH X O
NO2
NH2 HN O
R1 NO2 COCl
4 13-14
Abb. 30: Synthese der 2-Aminophenylessigsäure- (X = -CH2-) und 2-Aminophenoxy-essigsäure- (X = -CH2-O-) Derivate.
Eine weitere Verlängerung der Amidbindung konnte durch Einführung einer Methylether-Funktion (-CH2-O-) realisiert werden. Dies wurde durch die Umsetzung von 4-[(6,7-Dimethoxy-3,4-dihydro-1H-isochinolin-yl)-ethyl]-phenylamin (4) mit
2-Abb. 31:
Zuordnung der 1H- (blau) und 13 C-NMR-Signale (rot) bei WK-X-81 in ppm (DMSO-d6).
Nitrophenoxyessigsäurechlorid (14) erreicht. Die Synthese und weitere Umsetzung des so hergestellten Nitrophenoxyessigsäureamid (Abb. 30) erfolgte unter den in Kapitel 3.2.2 beschrieben Reaktionsbedingungen.
Die Ausbeute bei der Darstellung des 2-Nitrophenoxyessigsäureamids betrug 81%.
Diese Verbindung erzielte in der biologischen Testung sehr viel versprechende Ergebnisse und fand Eingang in die Substanzbibliothek der niedermolekularen P-gp-Modulatoren (siehe Kap. 3.7). Die Strukturaufklärung dieser Verbindung wird im Folgenden näher diskutiert.
Die Identität dieser Verbindung (WK-X-81) wurde mittels 1H-NMR-, 13C-NMR- und MS-Untersuchungen gesichert.
Im 1H-NMR-Spektrum (Abb. 32) beweist das Amid-Proton bei 9,95 ppm die erfolgreiche Amidierung. Gut zu erkennen ist das AA’BB’-System des para-substituierten Aromaten mit zwei Dublett-Signalen bei 7,20 und 7,48 ppm. Die Protonen des BB’-Systems sind wegen des -I-Effekts der benachbarten Carbonsäureamid-Gruppe deutlich stärker zum tiefen Feld verschoben. Die Protonen der ortho-Nitrophenol-Partialstruktur sind als zwei Dubletts sowie zwei
„Pseudo“-Tripletts zu erkennen, wobei die tieffeldverschobenen Protonen noch eine weitere Aufspaltung erfahren. Dabei erfährt das Protonen in Position 3 eine besonders starke Entschirmung aufgrund des -I/-M-Effekts der benachbarten Nitro-Gruppe und erscheint bei 7,92 ppm. Dieses Signal koppelt mit dem „Pseudo“-Triplett-Signal bei 7,15 ppm. Ein Dacheffekt zeigt sich bei den Protonen in Position 5 (7,65 ppm) und 6 (7,28 ppm). Das Singulett-Signal der Protonen der Methylen-Gruppe an der Essigsäureether-Partialstruktur ist mit 4,90 ppm gegenüber den anderen Aliphaten-Signalen sehr stark entschirmt und zum tiefen Feld verschoben.
Das Signal des Carbonyl-Kohlenstoffs zeigt sich im 13C-NMR (Abb. 33) bei 165,49 ppm. Im Bereich von 151,0 ppm erkennt man das stark zum tiefen Feld verschobene Signal des quartären Kohlenstoffatoms in Position 1 der ortho-Nitrophenol-Partialstruktur. Dieser Kohlenstoff erfährt durch den -I-Effekt der Ether- und
Nitro-N
NH O
O O
O
6.64
6.61 3.51
2.66 2.77
2.66 2.66
7.20 7.48
7.48 7.20
9.95 3.68
3.68
4.90
7.91 7.15 7.64 7.28 147.3
147.1 112.0
126.1 126.9
110.2 55.2 50.7 28.4
59.6 32.5
136.2
129.1 119.5
136.2 119.5 129.1 55.6
55.6 165.4
68.0 151.0
139.6 121.4
125.4 134.7 115.6
O2N
Substituenten eine starke Entschirmung. Diese Entschirmung ist deutlich stärker als die des quartären Kohlenstoffatoms in Position 2.
1.0079
Integral 9.9466
( p p m ) 9 . 9 0 1 0 . 0 0
W K - X - 8 1 in d 6 - D M S O ; 3 0 3 K 1 H - N M R
0.9762 1.0342 2.0405 1.0404 2.0000 1.0771 2.0395
Integral 7.9288 7.9250 7.9124 7.9092 7.6640 7.6609 7.6489 7.6464 7.6439 7.6325 7.6287 7.4945 7.4774 7.3054 7.2896 7.2883 7.2102 7.1931 7.1673 7.1654 7.1509 7.1364 7.1345 6.6372 6.6120
( p p m )
6 . 6 0 6 . 7 0 6 . 8 0 6 . 9 0 7 . 0 0 7 . 1 0 7 . 2 0 7 . 3 0 7 . 4 0 7 . 5 0 7 . 6 0 7 . 7 0 7 . 8 0 7 . 9 0 8 . 0 0 W K - X - 8 1 in d 6 - D M S O ; 3 0 3 K 1 H - N M R
2.03654.9030
( p p m ) 4 . 8 8 4 . 9 2
W K - X - 8 1 in d 6 - D M S O ; 3 0 3 K 1 H - N M R
6.0980 2.0398
Integral 3.6871 3.6814 3.5143
( p p m )
3 . 4 8 3 . 5 2 3 . 5 6 3 . 6 0 3 . 6 4 3 . 6 8 3 . 7 2 W K - X - 8 1 in d 6 - D M S O ; 3 0 3 K 1 H - N M R
2.0526 6.1615
Integral 2.7837 2.7699 2.7535 2.6917 2.6823 2.6665 2.6577 2.6495 2.6375 2.6325 2.6186
( p p m )
2 . 6 0 2 . 6 4 2 . 6 8 2 . 7 2 2 . 7 6 2 . 8 0 W K - X - 8 1 in d 6 - D M S O ; 3 0 3 K
1 H - N M R
Abb. 32: 1H-NMR-Spektrum von WK-X-81 (DMSO-d6, 500 MHz).
165.3587 150.9889 147.3033 147.0614 139.6227 136.2007 136.1631 134.6900 129.1169 126.8231 126.0875 125.3778 121.4007 119.5271 115.6056 111.9992 110.2070 67.9976 59.6290 55.6658 55.6321 55.2078 50.6816 32.5389 28.4270
( p p m )
2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 7 5 8 0 8 5 9 0 9 5 1 0 0 1 0 5 1 1 0 1 1 5 1 2 0 1 2 5 1 3 0 1 3 5 1 4 0 1 4 5 1 5 0 1 5 5 1 6 0 1 6 5 1 7 0
134.6870 129.1195 125.3738 121.4022 119.5293 115.6014 111.9942 110.2015 67.9930 59.6271 55.6628 55.6336 55.2037 50.6782 32.5400 28.4299
( p p m )
2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 5 0 5 5 6 0 6 5 7 0 7 5 8 0 8 5 9 0 9 5 1 0 0 1 0 5 1 1 0 1 1 5 1 2 0 1 2 5 1 3 0 1 3 5 1 4 0 1 4 5 1 5 0 1 5 5 1 6 0 1 6 5 1 7 0
W K - X - 8 1 in d 6 - D M S O ; 3 0 3 K D E P T 1 3 5
Abb. 33: 13C-NMR- und DEPT- Spektrum von WK-X-81 (DMSO-d6, 125 MHz).
Die weitere Umsetzung des 2-Nitrophenoxyessigsäureamids gestaltete sich problemlos. Das primäre Amin wurde wie schon beschrieben durch katalytische Hydrierung erhalten. Dabei konnte eine Ausbeute von 89% des Aminophenoxyessigsäureamids erzielt werden. Die Amidierungen des 2-Aminophenoxyessigsäureamids erfolgten jeweils durch Umsetzung mit 3-Chinolincarbonsäurechlorid zu WK-X-83 (Ausbeute 40%) bzw. mit 3,4-Dimethoxybenzoylchlorid zu WK-X-84 (Ausbeute 81%).
Von den Verbindungen mit veränderter Verknüpfungslänge wurden von dem 2-Aminophenylessigsäure-Derivat das 3-Chinolinamid und von dem 2-Aminophenoxy-essigsäure-Derivat neben dem 3-Chinolinamid auch das 3,4-Dimethoxybenzamid synthetisiert (Tab. 9).
Tab. 9: 2-Aminophenylessigsäure- und 2-Aminophenoxyessigsäure-Derivate.
3.4. Synthese von Anthranilamiden mit Harnstoff-Teilstruktur