DE69606514T2

DE69606514T2 - Derivate von sphingoid basen auf basis von retinoylamid

Info

Publication number: DE69606514T2
Application number: DE69606514T
Authority: DE
Inventors: Wilhelmus Lambers; Jan Verweij
Original assignee: DSM NV
Current assignee: Cosmoferm BV
Priority date: 1995-09-01
Filing date: 1996-09-02
Publication date: 2000-09-14
Anticipated expiration: 2016-09-03
Also published as: DE69606514D1; KR970707091A; ES2144768T3; KR100556682B1; BR9606596A; EP0789686A1; AU6986496A; WO1997009307A1; JPH10508320A; EP0789686B1; US5792794A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft neue Verbindungen, nämlich aktive Derivate von Sphingoidbasen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Derivate von Sphingoidbasen auf der Grundlage von Retinoylamid. Die vorliegende Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Herstellen dieser Verbindungen. Die Erfindung bezieht sich auch auf die Verwendung dieser Verbindungen in Gemischen für eine topische Anwendung.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Vitamin A und seine Derivate (" Retinoide") wurden während der letzten zwei Jahrzehnte in großem Umfang in der Kosmetik und Dermatologie verwendet. Gemäß der offiziellen USP- Monographie enthalten Retinoide Retinol (Vitamin-A-Alkohol) oder seine Ester, den entsprechenden Aldehyd Retinal und die freie Säure Retinsäure, auch Vitamin-A-Säure oder Tretinoin genannt. Die Rolle von Retinoiden bei der Regulierung der Hautentwicklung scheint am besten durch Retinsäure zufriedenstellend erfüllt zu werden. Somit kann die Aktivität von Retinol, Retinal oder einem anderen Vitamin-A-Derivat, wie Retinyl-Palmitat oder -acetat, von ihrem Umsatz zu Retinsäure abhängen. Diese Umwandlung hängt von der enzymatischen Aktivität (z. B. der Esterspaltung und der Oxidation) ab, die in der Haut vorliegt. Es wurde gezeigt, daß Hautpräparate tatsächlich Retinol in Retinsäure umwandeln können (B. Idson, Cosm. & Toil. (1993), 108, Seiten 79 bis 88).
Zahlreiche Untersuchungen zeigten einen großen Bereich physiologischer Reaktionen bei einer Retinoidbehandlung. Allgemein gesagt kann ein topisch angewandtes Retinoid als ein Mittel betrachtet werden, das die Haut sowohl mitotisch als auch metabolisch stimuliert. Diese Wirkungen beinhalten unter anderem (A. Kretz, SÖFW (1993), 119, 21 bis 24):
- Anregen des Erneuerungsprozesses der epidermalen Zellen, woraus sich eine Verdickung der Epidermis ergibt;
- Zunahme der Ablagerung von subepidermalem Collagen;
- Verbesserung der Hautelastizität;
- Regulierung des Keratinisierungsprozesses;
- Angiogenese.
Insbesondere wurden retinsäurehaltige topische Präparate zur Behandlung von folgendem entwickelt:
- Akne (Deblockierung von Talgdrüsen) und Psoriasis (Normalisierung der Keratinisierung) [A. A. Haas und K. A. Arndt, (1986), J. Am. Acad. Dermatol., Band 15, Seiten 870 bis 877];
- UV-geschädigte Haut, Umkehrung der Hauptsymptome der Lichtschädigung, wie Runzeln, braune (Leber-)Flecke und Hautoberflächenrauheit [A. M. Kligman et al., (1986), J. Am. Acad. Dermatol., Band 15, Seiten 836 bis 859].
Jedoch hat die Anwendung von Retinoiden als solche, insbesondere von Retinsäure, verschiedene Nachteile [C. N. Ellis, in Intensive Course in Dermato-cosmetic Sciences (1992), Band II, Seiten 133 bis 147], [C. N. Ellis, J. Am. Acad. Dermatol. (1990), Band 23, Seiten 629 bis 637]:
Retinoide sind sehr instabil und empfindlich, unter anderem gegenüber Temperatur, Oxidation, Licht und UV- Strahlung;
Menschen, die retinoidhaltige Präparate verwenden, klagen über Hautreizungen. Dies ist die sogenannte Retinoidreaktion (oft genannt Retinoiddermatitis) und ist durch Rötung, Trockenheit und Schuppenbildung gekennzeichnet.
Es ist bekannt, daß die Herstellung von Derivaten manchmal solche Nachteile beseitigen kann. Vitamin-A-Alkohol (Retinol) wurde erfolgreich in Derivate überführt, z. B. in Retinylacetat und. Retinylpalmitat, die beide im Vergleich zu dem Alkohol insoweit verbesserte Eigenschaften aufweisen, als sie eine verminderte Instabilität und ein vermindertes Reizungspotential aufweisen. Beispielsweise ist bekannt, daß der Vitamin-A-Alkohol gegenüber Wärme und Licht viel weniger stabil ist als beide Esterderivate [A. Kretz, SÖFW (1993), Band 119, Seiten 21 bis 24]. Deshalb werden diese Derivate vorzugsweise in kosmetischen und pharmazeutischen Präparaten eingeseazt.
Jedoch haben das Acetat und das Palmitat, welche für die Derivatisierung benutzt werden, keine zusätzliche Vorteile für die Hauteigenschaften. Ferner benötigt die Bildung von aktiver Retinsäure in situ aus dem Acetat- oder Palmitatderivat zwei (enzymatische) Umwandlungen, nämlich die Hydrolyse der Esterbindung und die Oxidation des freien Retinols zu Retinsäure.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf neue Verbindungen, nämlich aktive Derivate von Sphingoidbasen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Derivate von Sphingoidbasen auf der Grundlage von Retinoylamid.
Die Derivate bestehen aus einer Sphingoidbase in einer Amidverknüpfung mit Retinsäure oder einem Retinsäureanalogen. Die Sphingoidbasen werden vorzugsweise aus der Gruppe der Sphingosine, Phytosphingosine und Sphinganine ausgewählt.
Die Erfindung stellt ferner ein Verfahren zum Herstellen dieser Verbindungen zur Verfügung, worin die Retinsäure oder das Analoge hiervon chemisch entweder als solches oder als eine aktivierte Säure mit der Sphingoidbase gekuppelt wird.
Die Verbindungen der vorliegenden Erfindung werden in der Therapie und/oder in Kosmetika eingesetzt.
Insbesondere werden die Verbindungen bei der Herstellung von Gemischen für die topische Anwendung benutzt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf neue Verbindungen, nämlich aktive Derivate von Sphingoidbasen. Die vorliegende Erfindung beschreibt insbesondere Derivate von Sphingoidbasen auf der Grundlage von Retinoylamid.
Sphingoidbasen sind wichtige Bestandteile von Ceramiden. Ceramide bilden die größte polare Lipidklasse der epidermalen Lipide (20 bis 40%) und sind eine strukturell heterogene Gruppe von Sphingolipiden, welche die sphingoiden Basen Sphingosin oder Phytosphingosin in einer Amidverknüpfung mit Fettsäuren (sowohl Hydroxy- als auch Nichthydroxyfettsäuren) enthalten. Es wird angenommen, daß Ceramide eine wesentliche Rolle beim Aufbau und dem Erhalt der Wasserundurchlässigkeitssperre der Haut spielen. Der Aufbau und die Flexibilität der Haut kann durch Aufbringen von Ceramiden von außen aufrechterhalten und/oder verbessert werden.
Die Sphingoidbasen, mit denen Retinsäure gekuppelt wird, sind beispielsweise aus der Gruppe der Sphingosine, Phytosphingosine und Sphinganine ausgewählt.
Bei der vorliegenden Erfindung wird das Kuppeln des Retinoids mit einer Sphingoidbase mittels der Carboxylgruppe der Retin säure und der freien Aminogruppe der Sphingoidbase verwirklicht, wobei eine Amid- und keine Esterbindung entsteht. Die Letztere entsteht bei den Retinolderivaten Retinylacetat und -palmitat auf.
Die erfindungsgemäßen Derivate bestehen aus einer Sphingoidbase in einer Amidverknüpfung mit Retinsäure (all-trans- Retinsäure) oder Retinsäureanalogen, wie Isotretinoin (13- cis-Retinsäure). Die vorliegende Erfindung beinhaltet auch Derivate, die Retinol enthalten, d. h. Retinol, das mit einer Carboxylgruppe einer Dicarbonsäure verestert ist, wobei die andere Carboxylgruppe an der Amidverknüpfung mit einer Sphingoidbase beteiligt ist. Die Dicarbonsäuren haben vorzugsweise eine Kettenlänge von 3 bis 20 Kohlenstoffatomen.
Durch Kuppeln der Retinsäure mit einer Sphingoidbase werden Ceramidanaloge gebildet, in denen die Acylgruppe des Ceramids durch ein Retinoid substituiert ist.
Überraschenderweise zeigen Kupplungsprodukte von Retinsäure oder Analogen mit Sphingoidbasen ähnliche Eigenschaften bezüglich Stabilität und Mangel an Reizung wie die Retinolderivate Retinylacetat und -palmitat. Zusätzlich weisen die Verbindungen der Erfindung einige vorteilhafte Eigenschaften auf, die mit den Eigenschaften der Ceramide verwandt sind. Als Folge des lipophileren Charakters einer Retinoylsphingoidbase dringt diese Verbindung tiefer in die Haut ein als ein unmodifiziertes Retinoid. Darüber hinaus verläuft das Eindringen in die inneren Schichten des Stratum corneum viel schneller und wirksamer als bei Retinsäure allein.
Wenn die Verbindungen der Erfindung in das Stratum corneum eindringen, wird in einer Hydrolysestufe Retinsäure freigesetzt, und zwar als Ergebnis einer enzymatischen Hydrolyse in situ durch eine Esterase, z. B. Lipase, oder eine Amidase, z. B. Ceramidase oder Protease, die alle in der Epidermis von Säugetieren vorhanden sind [siehe P. H. Wertz und D. T, Downing, FEBS (1.990), 286(1), Seiten 110 bis 112; D. F. Hassler und R. M. Bell in " Ceramiases: Enzymology and metabolic roles", (1993) Adv. Lip. Research, Band 26, Seiten 49 bis 59, Aca- demic Press, San Diego]. Somit führen die erfindungsgemäßen Derivate die Retinsäure an Stellen heran, die tiefer in der Haut angeordnet sind, und ermöglichen es, daß sie an der richtigen Stelle, d. h. an den mitotisch aktiven Epidermalzellen im Stratum germinativum und/oder Stratum spinosum; aktiv ist.
Die vorliegende Erfindung führt zu einem weiteren Vorteil. Als Ergebnis des Einbaus von Retinsäure in eine Sphingoidbase sind viel niedrigere Retinsäurekonzentrationen nötig, um die gewünschte Wirkung zu erreichen. Folglich verursachen die Verbindungen der vorliegenden Erfindung viel weniger Nebenwirkungen, die der freien Retinsäure zuzuschreiben sind, wie Rötung (Erythem), Trockenheit und Schuppenbildung, d. h. weniger Reizung und Entzündung der Haut.
Die enzymatische Hydrolyse der Verbindungen der vorliegenden Erfindung, welche in der Haut stattfindet, setzt sowohl die Retinsäure als auch die Sphingoidbase, d. h. Phytosphingosin, Sphingosin oder Sphinganin, frei. Auch die Sphingoidbasen sind für ihre biologische Wirkung bekannt. Beispielsweise können sich Sphingoidbasen dadurch auf die Haut günstig auswirken, daß sie (a) als Baustein für neue Ceramide dienen, (b) von neuem die Biosynthese von Ceramiden induzieren und (c) als wichtiger physiologischer Regulator des Wachstums und der Differenzierung von Epidermalzellen wirken (Y. A. Hannun und R. M. Bell, Science 1989, 243, Seiten 500 bis 507).
Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Verfahren zum Herstellen von Retinsäurederivaten von Sphingoidbasen zur Verfügung. Die Retinoylamidderivate von Sphingoidbasen der vorliegenden Erfindung können nach verschiedenen Synthese methoden, die dem Fachmann bekannt sind, hergestellt werden. Die Retinsäure kann entweder enzymatisch oder chemisch mit einer Sphingoidbase gekuppelt werden. Chemisch kann die Säure entweder als solche unter Einsatz von Kupplungsmitteln, wie EEDQ (N-Ethoxycarbonyl-2-ethoxy-1,2-dihydrochinolin), HOBT (Hydroxybenzotriazol) oder eines Carbodiimids oder als aktivierte Säure, z. B. als ein gemischtes Anhydrid oder ein Säurehalogenid, gekuppelt werden.
Vorzugsweise werden die Verbindungen der vorliegenden Erfindung durch die folgenden Reaktionsstufen hergestellt:
- Retinsäure wird in einem organischen Lösungsmittel und in Gegenwart einer organischen Base mit einem Alkylsulfonylchlorid oder einem Alkylphenylsulfonylchlorid umgesetzt, um das entsprechende gemischte Anhydrid zu bilden;
- das gemischte Anhydrid wird mit einer Sphingoidbase, z. B. mit Phytosphingosin, oder einem Salz hiervon umgesetzt, um die entsprechende N-Acylsphingoidbase zu bilden,
- die N-Acylsphingoidbase wird einer alkalischen Hydrolyse unterworfen, um die Derivate der Sphingoidbasen auf der Grundlage des Retinoylamids zu erhalten.
Phytosphingosin ist durch Deacetylierung von Tetraacetylphytosphingosin (TAPS) gut zu erhalten, das seinerseits in großen Mengen durch mikrobielle Fermentation, insbesondere durch Fermentation von Pichia ciferri, gewonnen werden kann.
Ein anderer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf die Verwendung dieser Verbindungen bei der Herstellung von kosmetischen und/oder pharmazeutischen Gemischen.
Spezielle kosmetische Präparate enthalten die üblichen Komponenten.
Das Gemisch beinhaltet einen Träger, um es zu ermöglichen, den aktiven Bestandteil an die Haut zu bringen. Träger sind beispielsweise Wasser, Feststoffe und Flüssigkeiten. Diese werden als Emollientien, Emulgatoren, oberflächenaktive Mittel, Lösungsvermittler, Treibmittel, Lösungsmittel, Feuchthaltemittel, Verdicker und Pulver klassifiziert.
Emollientien sind beispielsweise höhere Alkylfettsäuren, natürliche Öle, höhe Fettalkohole, Glycerin- und Isopropylester, Mineralöle, Silicone und Fettalkoholester.
Emulgatoren beinhalten Verbindungen mit einem HLB-Wert (Wert des hydrophilen/lipophilen Gleichgewichts) sowohl im unteren als auch im höheren Bereich, d. h. sie sind Verbindungen, die eine Wasser-in-Öl-Emulsion bilden können, sowie Verbindungen, die eine Öl-in-Wasser-Emulsion bilden können. Wenn eine Wasser-in-Öl-Emulsion benötigt wird, liegt der HLB-Wert des Emulgators oder des Gemisches aus Emulgatoren im Bereich zwischen etwa 1 und 7. Für eine Öl-in-Wasser-Emulsion beträgt der genannte HLB-Wert mehr als etwa 7.
Treibmittel sind beispielsweise Propan, Butan, Isobutan, Dimethylether, Chlorfluoralkane, Kohlendioxid und Distickstoffmonoxid.
Lösungsmittel sind beispielsweise Ethylalkohol, Methylenchlorid, Isopropanol, Ethylether, DMSO, Propylenglykol und Butylenglykol.
Feuchthaltemittel sind beispielweise Proteine und Proteinhydrolysate, Aminosäuren, Sorbit, Glycerin und andere Polyole.
Verdickungsmittel sind beispielsweise Polysaccharide, Gummen und Carbonsäuregruppen enthaltende Polymere.
Pulver sind beispielsweise Kreide, Talk und Stärke.
Die Kombination der genannten Komponenten kann 5 bis 99% des Gemisches ausmachen.
Die Gemische, welche die Verbindungen der Erfindung enthalten, sind für eine topische Anwendung geeignet. Die Menge des aktiven Bestandteils oder des Gemisches hiervon, die für eine topische Anwendung geeignet ist, liegt im Bereich von 0,0001 bis 25%, vorzugsweise von 0,005 bis 5%, insbesondere von 0,01 bis 2%, jeweils bezogen auf das Gewicht des Gemisches. Die Gemische, welche die erfindungsgemäßen Verbindungen enthalten, werden vorteilhafterweise in jenen Gebieten eingesetzt, in denen die Anwendung von Retinoiden erwünscht ist, z. B. zur Behandlung von Akne, Psoriasis und UV-geschädigter Haut.
Die vorliegende Erfindung wird beispielhaft durch die folgenden nicht beschränkenden Ausführungsbeispiele erläutert. Beispiel 1 Synthese von N-(Retinoyl)-phytosphingosin
Ein Gemisch aus Retinsäure (98%, Janssen Pharmaceuticals; 5,0 g; 16,3 mmol), Triethylamin (17 ml) und Chloroform (260 ml) wurde unter Stickstoff bei 40ºC gerührt, bis eine klare Lösung erhalten wurde. Nach der Zugabe von Tosylchlorid (3,0 g; 15,5 mmol) wurde das Rühren eine Stunde bei 40ºC fortgesetzt. Dann wurde Phytosphingosin (4,0 g; Reinheit 94%; 11,8 mmol) hinzugefügt. Nach dem Rühren des Reaktionsgemisches unter Stickstoff während einer Stunde bei 40ºC wurde Wasser (25 ml) zugegeben. Die Schichten wurden getrennt und die organische Schicht wurde mit 25 ml Wasser versetzt. Nach dem Einstellen des pH-Werts auf 2,5 mit HCl (36%) wurde die organische Schicht abgetrennt, mit Natriumchloridlösung (10 ml; 20%ige Lösung) gewaschen und in einem Rotationsverdampfer im Vakuum zur Trocknung eingedampft.
Dann wurden 10 ml Methanol zugegeben, und das Methanol wurde wieder verdampft. Nach dem Auflösen des Rückstands in 20 ml warmem Methanol wurde die Lösung auf 1ºC abgekühlt und zum Niedrighalten der Temperatur mit einem isolierten Filter filtriert. Nach dem Waschen mit 5 ml kaltem Methanol und Trocknen im Vakuum wurde das N-(Retinoyl)-phytosphingosin erhalten.

Beispiel 2

Herstellung von Öl-in-Wasser- und Wasser-in-Öl-Emulsionen, die Retinoylphytospingosin enthalten

Herstellungsverfahren für eine Wasser-in-Öl-Emulsion

Die öllöslichen Komponenten gemäß Nummer 1 bis 8 (siehe Tabelle 1) werden bei etwa 80ºC geschmolzen. Es entsteht eine leicht trübe Lösung, die keine Kristalle enthält. Die klare wäßrige Phase (Nummer 9 bis 12) wird gleichfalls auf 80ºC erhitzt und unter kräftigem Rühren langsam zu der öligen Phase gegeben. Diese heiße Emulsion wird durch einen Rotorstator-Homogenisator (Typ Homozenta, Pelui AG, kleinste Spaltbreite) geführt und dann mit einem normalen Laborrührer auf Raumtemperatur abgekühlt. Tabelle 1. Zusammensetzung der W/O-Emulsion

Herstellungsverfahren einer Ol-in-Wasser-Emulsion

Die öllöslichen Komponenten der Nummern 1 bis 12 (siehe Tabelle 2) werden bei etwa 80ºC geschmolzen. Es entsteht eine leicht trübe Lösung, die keine Kristalle enthält. Die Nummer 18 wird langsam zur Nummer 19 gegeben (Ultra Turrex) und wird in dieser Weise während 15 bis 30 Minuten behandelt. Die Lösung der Nummern 13 bis 17 wird zu dieser Carbopol-Dispersion gegeben, die dadurch zu einem Gel wird, und wird auf 80ºC erhitzt und dann langsam unter kräftigem Rühren zu der öligen Phase gegeben. Die Emulsion wird ohne weitere Homogenisierung mit einem normalen Laborrührer auf Raumtemperatur abgekühlt. Tabelle 2. Zusammensetzung der O/W-Emulsion

Claims

1. Verbindung, die eine Sphingoidbase ist, welche über ein Amid mit Retinsäure oder einem Retinsäureanalogen verknüpft ist.

2. Verbindung, die eine Sphingoidbase ist, welche über ein Amid mit einer Dicarbonsäure verknüpft ist, die mit Retinol verestert ist.

3. Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sphingoidbase aus der Gruppe Sphingosine, Phytosphingosine und Sphinganine ausgewählt ist.

4. Verfahren zum Herstellen einer Verbindung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Säure entweder als solche oder als aktivierte Säure an die Sphingoidbase gekoppelt ist.

5. Kosmetisches oder pharmazeutisches Gemisch, enthaltend eine Verbindung nach den Ansprüchen 1 bis 3.

6. Verwendung einer Verbindung nach den Ansprüchen 1 bis 3 in Kosmetika.

7. Verwendung nach Anspruch 6, die topisch ist.

8. Verbindung nach Anspruch 1 bis 3 zur Verwendung in der Therapie.