Brevet FR2683527A1 — publié le 19930514

Pro drogues gem-bisphosphonates de stéroides dérivés de la cortisone. La présente invention concerne le domaine pharmaceutique et plus précisément des composés gem-bisphosphonates constituant des prodrogues de stéroides dérivés de la cortisone. On connaît les propriétés biologiques des acides gem-bisphosphoniques qui résultent de leur analogie structurale avec l'acide pyrophosphorique inorganique et de leur grande stabilité biologique. En particulier, ces acides gem-bisphosphoniques ont montré une grande affinité pour le tissu osseux ce qui a conduit à les utiliser dans des applications exploitant leur action sur le métabolisme des os et notamment dans la scintigraphie osseuse, dans le traitement de la maladie de PAGET, de l'arthrite rhumatoïde et dans le traitement préventif de l'ostéoporose. Les composés gem-bisphosphoniques ont également été utilisés pour vectoriser pharmacologiquement un agent antinéoplasique : le méthotrexate. Cette vectorisation, décrite dans le brevet français FR 2611 603 permet de diriger l'agent antinéoplasique vers les cellules osseuses en profitant du tropisme osseux des composés gem-bisphosphoniques et permet d'administrer le méthotrexate selon un ratio thérapeutique activité/toxicité favorable. Les corticoides présentent quant à eux un intérêt pharmacologique bien connu. Ces composés biologiques ont été isolés à partir des glandes surrénales dès 1935 puis définis chimiquement et pharmacomodulés afin de pouvoir être synthétisés et utilisés plus facilement en tant qu'agents thérapeutiques. Les glandes corticosurrénales sécrètent trois séries d'hormones stéroïdien- nes: - les glucocorticoïdes, comprenant cortisone et hydrocortisone, qui possèdent une action anti-inflammatoire très nette et bien connue, à l'origine de leur grande diffusion thérapeutique, - les minéralo-corticoides comme l'aldostérone, principale hormone contrôlant l'élimination rénale du sodium et du potassium, - les androgènes surrénaliens dont les effets, en dehors de leur roAle de prohormone, sont inconnus. Ainsi, les propriétés anti-inflammatoires des glutocorticoïdes ont suscité de nombreuses recherches de pharmacomodulation afin de diminuer leurs effets secondaires. Notamment, ces recherches ont conduit à utiliser la prednisolone ou la prednisone en tant que molécules de substitution au cortisol dont les effets secondaires tels que la rétention d'eau limitaient l'utilisation. Les principaux corticoïdes dérivés de la cortisone sont l'hydrocortisone ou cortisol, la prednisolone, la prednisone, la cortodoxone. L'objectif de la présente invention est d'associer la grande affinité osseuse des composés gem-bisphosphoniques à l'intérêt thérapeutique des anti-inflammatoires stéroidiens dérivés de la cortisone. Plus précisément, le but de l'invention est de réaliser des prodrogues pouvant être véhiculée jusqu'aux cellules osseuses constituant la cible des composés corticolques puis être hydrolysées au niveau de ces cellules-cibles et ainsi de permettre une action spécifique de la drogue à ce niveau. Le but recherché par cette vectorisation est d'améliorer l'index thérapeutique des corticoides, c'est-à-dire de diminuer la quantité de principe actif administré au patient tout en obtenant un effet thérapeutique identique ou amélioré. Un autre objectif de la présente invention est de proposer une voie de synthèse originale de ces prodrogues à partir de différents synthons. Selon l'invention, les pro drogues gem diphosphonates de stéroides dérivés de la cortisone répondent à la formule générale (I). dans laquelle - Y est soit H soit O soit OH; - la liaison 1-2 peut-être une double liaison - M+ est un cation choisi dans le groupe constitué par les cations de métaux alcalins, le cation ammonium, le cation cyclohexylamonium, les cations dérivés de bases azotées et les cations dérivés d'acides aminés; - X est un groupe alcoylène ,n étant égal à 1, 2, 3 ou 4. La tormule generale tl) concerne les proarogues selon rinvernion aans leur forme galénique pharmaceutiquement acceptable c'est-à-dire sous la forme de sels qui permettent d'obtenir un principe actif dont le pH se rapproche le plus du pH physiologique (pH = 7). L'invention concerne également de tels composés sous leur forme acide gem-bisphosphoniques en tant que précurseurs immédiat aux composés gembisphosphonates répondant à la formule générale (I). Ces composés gembisphosphoniques répondent à la formule générale (II) dans laquelle - Y est soit H, soit O, soit OH; - la liaison 1-2 peut être une double liaison; - R est un radical alkyle inférieur en C1 à C6, linéaire ou ramifié - X' est un groupe -(CH2)- ou ou un groupe N-protégé n étant égal à 1, 2, 3 ou 4 et R7 pouvant être H, un radical alkyle inférieur en C1 à C6 linéaire ou ramifié ou un groupement oxycarbonyle. L'invention concerne également un procédé de synthèse de prodrogues gem-bissphosphonates de dérivés de la cortisone répondant à la formule, consistant à esterifier la fonction hydroxyterminale de tels dérivés grâce à un synthon gembisphosphonique de formule générale (III) dans laquelle R et X'ont la même signification que précédemment, puis à procéder aux étapes suivantes: - silylation des esters gem-bisphosphonates obtenus; - déprotection de la fonction amine, si une telle fonction est présente; - méthanolyse des esters silylés et obtention de la forme hémisel de la prodrogue. Selon une variante préférentielle de mise en oeuvre de ce procédé de synthèse, l'étape de silylation des esters gem-bisphosphonates et l'étape de déprotection de la fonction amine sont conduites simultanément par action du bromure de triméthylsilane. Avantageusement, ledit synthon gem-bisphosphonique de formule générale (III) est choisi dans le groupe constitué par: - les formes N-protégées des acides 2 - amino -4,4- bis (dialkylphos phono) butanoiques; - les acides 3,3 - bis (dialkylphosphono) propanoiques; - les acides 4,4 - bis (dialkylphosphono) butanoiques. Préférentiellement, ledit synthon gem-bisphosphonique de formule générale (III) est choisi dans le groupe constitué par l'acide 2 - N - (tert - butyloxycarbonyl) amino - 4,4 - bis(diéthylphosphono)butanoique. - l'acide 3,3-bis(diéthylphosphono)propanoïque ; - l'acide 4,4 - bis (diéthylphosphono) butanoique. D'une fanon particulièrement intéressante, les formes N-protégées des synthons gem-bisphosphoniques répondant à la formule (III) sont obtenues: - par action du dicarbonate de ditertiobutyle dans le chloroforme, en absence de base, sur la forme non protégée du composé gem-bisphospho nate correspondant; - par saponification du composé intermédiaire gem-bisphosphonate N protégé obtenu. L'invention concerne également un synthon constitué par un acide 4,4 bis(dialkylphosphono)butanoique ainsi qu'un procédé original d'obtention d'un tel synthon. Selon l'invention ce procédé consiste à: - former un 2-carboxyalkyl-4'4-bis(dialkylphosphono)butanoate d'alkyle par condensation d'un malonate de dialkyle sur un vinylidène gem-bisphosphonate de tétraalkyle; - saponifier le 2-caiboxyalkyl-4,4-bis(dialkylphosphono)butanoate d'alkyle obtenu pour former un diacide 2-carboxy-4,4-bis(diphosphono)butanoate d'alkyle; - Chauffer ce diacide pour obtenir un acide 4,4-bis(dialkylphosphono)buta osque. Enfin, l'invention concerne une composition pharmaceutique pour le traitement préventif ou curatif des maladies osseuses comprenant un principe actif ou un mélange de principes actifs sous forme d'au moins une prodrogue gembisphosphonate répondant à la formule générale (I). L'invention sera plus facilement comprise grâce aux exemples non limitatifs de réalisation qui va suivre illustrant la synthèse de différentes prodrogues gembisphosphonates de stéroïdes dérivés de la cortisone. Exemple 1 a) Préparation de l'acide 2-N- (ten-butyloxycarbonyl) amino -4-4- bis (diéthylphosphono) butanoique 13 Ce synthon est obtenu à partir du 2-amino-4,4 bis (diéthylphosphono butyrate) d'éthyle 22, lui-même obtenu selon une méthode connue par condensation du glycinate d'éthyle sur le vinylidène gem-bisphosphonate de tétraéthyle. Le 2-amino-4,4-bis (diéthylphosphono) butanoate d'éthyle 22 (8.05 g. 20 mmol) est mis en solution dans du chloroforme (30 ml). Le dicarbonate de ditertiobutyle 59 (4.36 g, 20 mmol) en solution dans le chloroforme (15 ml) est additionné rapidement. La réaction vive et exothermique est entretenue par un reflux pendant 1 h 15. Après évaporation du solvant sous pression réduite, l'ester amino protégé 60 est isolé avec un rendement quantitatif (10 g) et une pureté suffisante pour être utilisé en l'état pour la saponification subséquente. A cette fin, ce dernier composé est dilué dans le méthanol (20 ml) et la potasse (1.12 g, 20 mmol) en solution dans l'eau (10 ml) est additionnée à température ambiante. La saponification est immédiate ; le méthanol est évaporé à l'évaporateur rotatif et le résidu repris dans l'eau (20 ml) est extrait à l'éther (2 X 15 ml). La phase aqueuse est ensuite acidifiée (pH 1) par une solution de KHSO4 1M et extraite au chloroforme (5 X 20 ml). L'acide 13 est isolé sous forme d'un solide blanc après séchage (MgSO4), puis évaporation du solvant. Ce composé peut être cristallisé dans l'hexane ou l'éther de pétrole. Le schéma réactif peut se traduire de la façon suivante: b) Estérification Le prednisolone 3 (2.16 g, 6 mmol) et l'acide 2-N-(tert-butyloxycarbonyl) amino -4,4- bis (diéthylphosphono) butancffque 13 (2.85 g, 6 mmol) sont mis en solution dans le chlorure de méthylène (150 ml). Le dicyclohexylcarbodiimide DCC (1.24 g, 6 mmol) est additionné, ainsi que le 4-N,N-diméthylaminopyridine DMAP (0.07 g, 0.6 mmol) et l'agitation est poursuivie 48 h. Le mélange réactionnel est concentré avant d'être filtré pour éliminer la dicyclohexylurée formée. Après évaporation complète du solvant sous pression réduite, on obtient 5.7 g d'un solide poudreux blanc, correspond à la prodrogue ester gem-bisphosphonate. Cette poudre est dissoute dans un minimum de chlorure de méthylène, avant d'être chromatographiée sur colonne de gel de silice par un éluant acétate d'éthyle, puis acétate d'éthyle/éthanol 1: 1 ; la prodrogue ester est ainsi isolée. Le rendement global obtenu est de 80 %. c) Silylation des esters gem-bisphosphonates et libération de la fonction amine de la prodrogue A la prodrogue (3.9 g, 4.8 mmol) en solution dans le chlorure de méthylène (20 ml) est additionné le bromotriméthylsilane (5.1 ml, 38.4 mmol). Le mélange est laissé sous agitation pendant 48 h, avant d'évaporer le solvant sous pression réduite. Le résidu est repris dans le méthanol (25 ml), agité pendant 1/2 h à température ambiante, puis évaporé pour conduite à la prodrogue sous sa forme acide tétrakisphosphonique et amine libre. d) Passage aux hémisels gem-bisphosphoniques Une solution de méthylate de sodium (0.486 g, 9 mmol) dans le méthanol (10 ml) est ajoutée à la prodrogue tétrakisphosphonique précédente (4.5 mmol) en solution dans le méthanol (5 ml) et l'agitation poursuivie quelques minutes. L'hémisel 10Ac insoluble ainsi formé est filtré, avant d'être séché à l'étuve sous vide sur P205 (50"C). Rendement: 2.5 g (92 %). Exemple 2 a) Préparation de l'acide 3.3-bis (diéthylphosphono) propanoique 15 Ce composé a été obtenu en condensant le bromoacétate d'éthyle sur le carbanion sodé du méthylène diphosphonate de tétraéthyle dans le THF. Le mode opératoire a été le suivant. L'hydrure de sodium (0.24 g, 10 mmol) est recouvert de '111F (20 ml) sous atmosphère de diazote. Le méthylène diphosphonate de tétraéthyle (2.88 g, 10 mmol) est ajouté à une température proche de 10 C et l'agitation poursuivie jusqu'à cessation du dégagement gazeux de dihydrogène. Le bromoacétate d'éthyle 61 (1.67 g, 10 mmol) est ajouté et l'agitation prolongée 1 H 30. Après addition d'une solution aqueuse saturée en chlorure d'ammonium (10 ml) et évaporation du THF, le résidu est extrait au chloroforme (3 X 15 ml). La phase organique est séchée (MgSO4) et évaporée sous pression réduite (rendement intermédiaire : 86 t;). L'ester 62 est repris dans le méthanol (10 ml) et la potasse (0.5 g, 9 mmol) en solution dans l'eau (5 ml) est additionnée à une température comprise entre 15 et 20"C. L'agitation est poursuivie pendant 15 h, le méthanol est évaporé et le résidu basique extrait à l'éther (5 ml). Après acidification à pH = 1 par une solution aqueuse saturée en KHSO4, la phase aqueuse est extraite à l'acétate d'éthyle (3 X 15 ml). Cette dernière phase organique séchée (MgSO4) conduit à l'acide 15 souhaité par évaporation sous pression réduite.La préparation du composé 15 peut être représentée par la réaction suivante: b) Estérification L'étape d'esterification est menée de façon identique à celle décrite dans l'exemple 1 en remplaçant la prednisolone par la cortodoxone 5 et en utilisant l'acide 3,3-bis (diéthylphosphonopropanoïque) 15 comme synthon. Cette étape permet d'obtenir la prodrogue sous forme ester avec un rendement de 94 %. c) Silvlation des fonctions ester L'étape de silylation est menée de la même manière que celle décrite dans l'exemple 1. Le synthon gem-bisphosphonique de départ 15 ne portant aucune fonction amine, la silylation se borne à déprotéger les fonctions acides. d) Passage aux hémisels bisphosphoniques L'étape d'obtention de la forme galénique hémisel pharmaceutiquement acceptable est menée de la même façon que dans l'exemple 1 et permet d'obtenir la prodrogue 12Bc Exemple 3 a) Préparation de l'acide 4.4-bis (diéthylphosphono) butanoique 14 Dans un premier temps on prépare le 2-carboxyéthyl-4,4- bis (diéthylphosphono) butanoate d'éthyle 24 en additionnant à température ambiante le malonate d'éthyle (3,2 g; 20 mmol) sur le vinylidène gem-bisphosphonate de tétraéthyle (6g ; 20 mmol) dans un milieu éthylate de sodium (0,14 g; 2 mmol) dans l'éthanol.Le mélange réactionnel est ensuite neutralisé par addition d'une soluition aqueuse saturée en chlorure d'ammonium (10 mml) et le diester est isolé après extraction dans l'acétate d'éthyle. Ce composé 24 (9.25 g, 20 mmol) en solution dans le '111F (20 ml) est saponifié par addition d'hydroxyde de potassium (2.24 g, 40 mmol) en solution dans l'eau (5 ml) à une température voisine de 15"C. Le mélange est laissé sous agitation 15 h à température ambiante et le liii? est évaporé sous pression réduite.Une solution aqueuse de KHSO4 (1M) (environ 20 ml) est ajoutée, jusqu'à la neutralisation, au résidu d'évaporation obtenu, puis le mélange est extrait avec de l'acétate d'éthyle (2X10 ml). La phase aqueuse est alors acidifiée jusqu'à pH = 1 par addition d'une solution aqueuse saturée en KHIS04 et de nouveau extraite à l'acétate d'éthyle (3X15 ml). Cette dernière phase organique est séchée (MgSO4) et le solvant est évaporé pour donner le diacide 2-carboxy-4,4-bisphosphobutanoate d'éhyle , qui subit une décarboxylation par chauffage à 1300C pendant 3 h, conduisant directement à l'acide attendu 14 b! Estérification L'étape d'estérification est menée de la même manière que celle décrite à l'exemple 1. Le dérivé de la cortisone utilisé est l'hydrocortisone 4. Le synthon utilisé est l'acide 4,4 bis (diéthylphosphono) butanoique 14. Cette étape permet d'obtenir la prodrogue sous forme ester avec un rendement de 92 %. c) Sylilafion des fonctions esters L'étape de silylation est menée de la même manière que celle décrite à l'exemple 1. d) Passage aux hémisels bisphosphoniques L'étape d'obtention de la forme galinique est menée de la même façon que dans l'exemple 1 et permet d'obtenir la pro drogue 11Cc. Le pouvoir anti-inflammatoire des pro drogues gem-bisphosphonates de stéroïdes dérivés de la cortisone î0Ac 1ici, 12Bc a été vérifié sur l'animal en administrant ces prodrogues à des rats présentant un modèle d'arthrite induite par l'adjuvant de Freund, à raison de prises journalières de 5 mm/kg pendant 21 jours. Les exemples 1 à 3 ne restreignent pas l'invention aux seules prodrogues gem-bisphosphoniques obtenues. Notamment, tous les stéroides dérivés de la cortisone pourront être estérifiées par les synthons décrits et notamment les synthons 13, 14, 15. REVENDICATIONS 1. Pro drogues gem-bisphosphonates de stéroïdes dérivés de la cortisone caractérisées en ce qu'elles répondent à la formule générale (I) dans laquelle - Y est soit H soit O soit OH; - la liaison 1-2 peut-être une double liaison; - M+ est un cation choisi dans le groupe constitué par les cations de métaux alcalins, le cation ammonium, le cation cyclohexylamonium, les cations dérivés de bases azotées et les cations dérivés d'acides aminés - X est un groupe alcoylène -(CH2)n- ou n étant égal à 1, 2, 3 ou 4. 2.Prodrogues gem-bisphosphom.ques de stéroïdes dérivés de la cortisone caractérisées en ce qu'elles répondent à la formule générale (Il) - Y est soit H, soit O, soit OH; - la liaison 1-2 peut être une double liaison; - R est un radical alkyle inférieur en C1 à C6, linéaire ou ramifié - X' est un groupe -(CH2)- ou ou un groupe N-protégé n étant égal à 1, 2, 3 ou 4 et R' pouvant être H, un radical alkyle inférieur en C1 à C6 linéaire ou ramifié ou un groupement oxycarbonyle. R1 pouvant être H, un radical alkyle inférieur en C1 à C6 linéaire ou ramifié ou un groupement oxycarbonyle. 3. Procédé de synthèse de prodrogues selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il consiste à estérifier la fonction hydroxyterminale d'un composé stéroidien dérivé de la cortisone grâce à un synthon gem-bisphosphonique de formule générale dans laquelle R et X' ont la même signification que dans la revendication 2, puis à procéder aux étapes suivantes: - silylation des esters gem-bisphosphonates obtenus; - déprotection de la fonction amine, si une telle fonction est présente; - méthanolyse des esters silylés et obtention de la forme hémisel de la prodrogue. 4. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que ladite étape de silylation des esters gem-bisphosphonates et ladite étape de déprotection de la fonction amine sont conduites simultanément par action du bromure de triméthylsilane. 5. Procédé selon l'une des revendications 3 ou 4 caractérisé en ce que ledit synthon gem-bisphosphonique de formule générale III est choisi dans le groupe constitué par: - les formes N protégés des acides 2 - amino - 4,4 - bis (dialkylphos phono) butanoiques; - les acides 3,3 - bis (dialkylphosphono) propanoiques; - les acides 4,4 - bis (dialkylphosphono) butanolques. 6. Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que ledit synthon gembisphosphonique de formule générale (III) est l'acide 2 - N - (tert - butyloxycarbonyl) amino - 4,4 - bis (diéthylphosphono) butanoique 13. - l'acide 3,3 - bis (diéthylphosphono) propanoïque 15; - l'acide 4,4 - bis (diéthylphosphono) butanolque 14. 7. Procédé selon l'une des revendications 3 à 6 caractérisé en ce que les formes N-protégées des synthons gem-bisphosphoniques répondant à la formule (III) sont obtenues: - par action du dicarbonate de ditertiobutyle dans le chloroforme, en absence de base, sur la forme non protégée du composé gem-bisphospho nate correspondant; - par saponification du composé intermédiaire gem-bisphosphonate N protégé obtenu. 8. Synthon pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 6 caractérisé en ce qu'il est constitué par un acide 4,4-bis(dialkylphosphono)butanoïque. 9. Procédé de préparation d'un synthon selon la revendication 8 caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: - former un 2-carboxyalkyl-4,4-bis(diallylphosphono)butanoate d'alkyle par condensation d'un malonate de dialkyle sur un vinylidène gem-bisphosphonate de tétraalkyle - saponifier le 2-carboxyalky1-4,4-bis(dialkylphosphono)butanoate d'alkyle obtenu pour former un diacide 2-carboxy-4,4-bis(diphosphono)butanoate d'alkyle; - chauffer ce diacide pour obtenir un acide 4,4-bis(dialkylphosphono)buta- nique. 10. Composition pharmaceutique pour le traitement préventif ou curatif des maladies osseuses comprenant un principe actif ou un mélange de principes actifs sous forme d'au moins une pro drogue gem-bisphosphonate d'un dérivé de la cortisone selon la revendication 1.