6 Zusammenfassung

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Der Einsatz basischer Benzilsäureester mit einer dualistischen anticholinergen und dopaminergen Wirksamkeit als potentielle Arzneimittel bei der Therapie des Morbus Parkinson wird zur Zeit untersucht und diskutiert. Dabei spielen die Kenntnisse der Biotransformation dieser Verbindungen eine wichtige Rolle für deren Beurteilung. Ziel der vorliegenden Arbeit war zunächst die Untersuchung der Metabolisierung von ausgewählten Benzilaten in der Ratte zur Charakterisierung typischer Strukturveränderungen während der Körperpassage.

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Zur Untersuchung der Biotransformation wurden vier verschiedene Benzilate ausgewählt, die sich in der aromatischen Substitution und/oder im alkoholischen Rest unterscheiden:

Die Substanzen wurden männlichen Wistarratten in einer geeigneten Konzentration mittels Schlundsonde in den Magen appliziert und deren Urin und Kot getrennt gesammelt. Für das biologische Material wurde eine Reinigungsmethode erarbeitet, bei der zunächst eine Lyophylisation mit anschließender Methanolextraktion und nachfolgend eine Flüssig-Flüssig-Extraktion über Extrelut®-Fertigsäulen erfolgte. Die Metabolite konnten in basische und saure Fraktionen getrennt werden. Durch Konjugatspaltung der Biotransformationsprodukte in den verbliebenen wässrigen Lösungen wurden die Phase-II-Metabolite erhalten. Die Isolierung der einzelnen Metabolite erfolgte durch präparative DC.

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Zur Strukturaufklärung und analytischen Charakterisierung der Metabolite wurden verschiedene Methoden eingesetzt. Die wichtigste Methode zur Identifizierung stellte die Massenspektrometrie dar, die auch in Kopplung mit der Gaschromatographie Einsatz fand. NMR-spektroskopische Untersuchungen waren zumeist eingeschränkt, da die Proben nicht die benötigte Substanzkonzentration und Reinheit aufwiesen. Dennoch gelang auf diese Weise beim Hauptmetaboliten der Beweis der in 6 der Beweis der in p-Stellung erfolgten aromatischen C-Oxigenierung. Die Verbindungen wurden weiterhin durch HPLC, DC und Aufnahme der UV-Spektren analytisch charakterisiert.

Die Substanzen 1, 2, 3 und 4 erfahren im Körper vielfältige Veränderungen. Es tritt eine Reihe von Funktionalisierungsreaktionen auf: Esterspaltung, aromatische C-Oxi-genierung, O-Dealkylierung, N-Dealkylierung, Lactamisierung, N-Oxidation, Bildung von Benzophenonen, Methylierung von phenolischen Derivaten und die Reaktion zu Sulfat- und/oder Glucuronidkonjugaten. Die N-Oxidation konnte nur bei Verbindung 1 beobachtet werden. Die anderen Strukturveränderungen treten bei den vier Substanzen mit unterschiedlichen Wichtungen auf. Für die Verbindungen 1 und 2 bildet die
C-Oxigenierung unter Entstehung des Phenols in p-Position am vorher unsubstituierten Phenylring den Hauptmetabolisierungsweg, wobei bei 2 zusätzlich die Esterspaltung dominiert. Bei den Substanzen 3 und 4 stellt die O-Dealkylierung der Methoxyfunktionen neben der Esterspaltung den dominierenden Abbauweg dar. Aromatische C-Oxigenierungen sind, vermutlich aufgrund sterischer Effekte, zurückgedrängt. 3,3‘-Dimethoxybenzilate weisen im Vergleich zu den 3,4-Di-methoxybenzilaten und die N-Methyl-3-piperidylester im Vergleich den N-Methyl-4-piperidylestern eine größere Esteraseinstabilität auf und werden schneller zu Benzilsäuren und Benzophenonen abgebaut. Dies führt nach den bisherigen Erkenntnissen zu einer Wirkdauerverringerung, da nur die intakten basischen Ester als antiparkinsonaktiv angesehen werden können. Zusätzliche aromatische Substituenten, u. a. auch unter Einfluss der Biotransformation, können zu einer Wirkungsver-minderung führen [3].

In geringen Mengen konnten bei allen vier Untersuchungen Phase-II-Metabolite nach Konjugatspaltung nachgewiesen werden. Es handelt sich dabei ausnahmslos um phenolische Derivate.

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Über die Faeces wird ein großer Teil an Benzilsäureestern und Benzophenonen ausgeschieden. Im Gegensatz dazu erfolgt die Exkretion der Benzilsäuren ausschließlich über die Niere.

Die MS der Lactammetaboliten ließen keine eindeutige Strukturzuordnung zu. Deshalb wurden sie zu Vergleichszwecken synthetisiert. Dabei konnten die Lactame der
N-Methyl-3-piperidylester durch Dehydrierung mit Hilfe von Quecksilber-II-EDTA dargestellt werden. Dieser Syntheseweg lässt sich jedoch aufgrund sterischer Aspekte nicht für die N-Methyl-4-piperidylester verwirklichen. Deren Synthese ist durch Oxidation der Ausgangsverbindungen mit Kaliumpermanganat realisierbar.

Die nachgewiesenen Biotransformationswege werden auch in anderen, in der Literatur erwähnten Studien an Benzilaten beschrieben. Bei den vier untersuchten Verbindungen handelt es sich jedoch um die bisher im Organismus am mannigfaltigsten veränderten Benzilsäurederivate. Nach den bisherigen Ergebnissen ist es schwer, allgemeine Aussagen zur möglichen Biotransformation von Benzilsäureestern zu treffen. Generell unterliegen Benzilate im Körper Hydrolysen. Die weiteren Reaktionen hängen stark vom verwendeten in vivo-Modell und den jeweiligen Substitutionsmustern ab.

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Mittels der biomimetischen Umsetzung der Verbindungen 1, 2 und 3 erfolgt die Simulierung einiger wichtiger Funktionalisierungsreaktionen - Esterspaltung, Oxidation zu N-Oxiden, N-Demethylierung und Oxidation zu Benzophenonen [4]. Die Biomimetik zeigt jedoch beim Vergleich mit den Ergebnissen der Biotransformation große Defizite in der Nachahmung anderer metabolischer Reaktionen: Aromatische
C-Oxigenierung, O-Dealkylierung und Lactamisierung. Besonders die Simulierung der Reaktionen an mehrfach substituierten Phenylringen scheint für der Biomimetik problematisch. Schließlich sind C-Oxigenierung bei unsubstituierter Benzilsäure und O-Dealkylierung bei einem einfach methoxylierten Benzilat beschrieben. Ungeachtet dieser Probleme dient die Biomimetik zur Darstellung sonst schwer synthetisch zugänglicher Vergleichssubstanzen.

Zukünftige Arbeiten sollten sich speziell mit enantioselektiven oder gar enantiospezifischen Aspekten der Biotransformation der Benzilate beschäftigen, worüber bisher noch nichts bekannt ist. Für einige andere Verbindungen wurde dies schon untersucht [u. a. 69, 100]. Weiterhin wäre es interessant, phamakokinetische Paramater zu untersuchen, um Aussagen hinsichtlich der Korrelation der Wirksamkeit im Zusammenspiel mit der Biotransformation zu tätigen. Die Simulierung der Vielfalt der Stoffwechselreaktionen im Körper scheint mit den bisherigen biomimetischen Systemen besonders bei größeren, komplexeren Verbindungen noch eingeschränkt. Zur Vermeidung von Tierversuchen in der Zukunft wäre es aber nötig, diese Systeme noch zu verbessern und weiterzuentwickeln.


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26.09.2006