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Kolloidchemische Eigenschaften Verteilungs- und Bindungsverhalten von Phenothiazinderivaten 5 Mitt.Beziehungen zwischen Eiwei╤Яbindung und physikalisch-chemischen Eigenschaften

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Archiv der Pharmazie
309. Band
Dezember 1976
Heft 12
Karl Thoma und Manfred Arning
Kotloidchemische Eigenschaften,Verteilungs- und Bindungsverhalten von Phenothiazinderivaten, 5 Mitt.”)
Beziehungen zwischen Eiweabindung und physikalisch-chemischen
Eigenschaften
Aus dem Institut fur Galcnische Pharmazie der Johann Wolfgang Goethe-Universitat, Frankfurt
am Main
(Eingegangen am 19. Dezember 1975).
Die untersuchten 18 Phenothiazindcrivate unterscheiden sich erheblich in ihrer EiweObindung.
Die Bindungswerte liegen zwischen 2 % (Oxomemazin) und 82 % (Thiethylperazin). Elektrolytzusatz fiihrt zu einem Anstieg der EiweObindung. Zwischen dem Logarithmus des Verteilungskoeffizienten, des Oberflachendrucks und der Aggregationszahl einerseits und der Eiweifibindung
andererseits bestehen lineare Beziehungen.
Colloidal, Partition and Binding Properties of Phenothiazine Derivatives,
Relationships between Albumin Binding and Physical Properties
V:
Albumin binding of 18 phenothiazine derivatives was found to range from 2 % (oxomemazine)
to 82 76 (thiethylperazine). Addition of electrolytes increases the binding to albumin. There is
a linear relationship between albumin binding and the logaxithms of the partition coefficient,
the surface tension and the aggregation number.
1. Einleitung
tfber die Eiweil3bindung vonPhamaka sind in den letzten Jahren zahlreiche Untersuchungen durchgefuhrt worden, da Wirkungseintritt, Wirkungsdauer und Ausscheidung von Arzneimitteln durch Wechselwirkungen mit Proteinen erheblich beeinflufit
werden konnen’).
Nachdem sowohl ionogene als auch nichtionogene Substanzen an Eiweii3 gebunden werden, ist neben polaren Bindungen auch eine hydrophobe Wechselwirkung
mit Albumin am Bindungsvorgang beteiligt. Bei relativ hydrophoben Stoffen wie
1 M. C. Meyer und D. Guttmann, J. Pharm. Sci. 57, 895 (1968), (libersichtsartikel).
946
Thoma und Arning
Arch. Pharm.
Steroiden, Sulfonamiden und Phenothiazinen ist die EiweiSbindung uberwiegend
hydrophober Natur213).
Uber die Bindung von Phenothiazinderivaten an Serumalbumin liegen vorwiegend
Untersuchungen fur Chlorpromazin v0r4 -6).
Da Kenntnisse uber die Eiwefibindungen der meisten Phenothiazinderivate bisher nicht vorlagen, wurden in unsere Untersuchungen 18 Verbindungen einbezogen,
urn die Frage einer Wechselbeziehung zwischen chemischer Struktur, MizellgroSe
und Eiwefibindung zu priifen. Weiterhin sollte gepriift werden, ob Beziehungen zu
anderen physikalisch-chemischen Eigenschaften, wie Verteilungskoeffizienten und
Oberflachenspannung, herzustellen sind. Im Interesse der Beriicksichtigung moglichst
vieler Phenothiazinderivate konzentrierten sich die Untersuchungen auf die Bestimmung der prozentualen Bindungsfahigkeit. Die Bindungsfahigkeit wurde an 4proz.
Serumalbumin mit Hilfe der Gelchromatographie ermittelt.
2. Ergebnisse der gelchromatographischen Bestimmung
Die Befunde der Eiweifibindung der Phenothiazinderivate bei pH 4,3 lassen einen
starken EinfluB der Substituenten erkennen. Wie aus Abb. 1 und Tab. 1 hervorgeht,
wird Methiomeprazin mit einer SCH3Gruppe in 2-Stellung starker gebunden als das
unsubstituierte Alimemazin. Die Eiwefibindung steigt von 33 % auf 52 %. Die Bindung von Perazin erhoht sich durch Einfuhrung einer CH3-Gruppe von 50 % auf
7 1 3 %. Die starkste Wechselwirkung mit Albumin weist Thiethylperazin (-SCzH5)
mit einem gebundenen Anteil von 82 o/n auf. Die Oxidation des Ringschwefels fuhrt
erwartungsgemafi zu einer starken Reduzierung der Eiwefibindung (Oxomemazin
2 %).
Der Einiluf5 der Gegenionenkonzentration auf die Bindung an EiweiS geht aus
Abb. 2 hervor. Die Bindungsfahigkeit der Albuminlosung erhoht sich von 25,5 %
auf 55 % bei einem Zusatz an NaCl von 1,2 o/n (0,205 Mol/l) zum Acetatpuffer pH
4,3.
Ein Zusatz von 0,6 1 % NaCl zur Acetatpufferlosung von pH 4,3 entspricht einer
Gegenionenkonzentration von 0,156 Mol/l, die gleiche Konzentration an Gegenionen, die auch in Acetatpuffer pH 5,3 erreicht wird. 0,61 5% NaCl erhohen den
0-Wert des Levomepromazins auf 40 % wahrend in Acetatpuffer pH 5,3 die
Eiwefibindung trotz Erhohung des pH-Wertes nur einen Wert von 36 % erreicht.
Aus diesen Werten ist ersichtlich, dai3 die Steigerung der Bindungsfahgkeit bei Er2 E. Jahnchen, J. Krieglstein und G. Kuschinsky, Naunyn-Schmiedebergs Arch. Exp. Pathol.
Pharmakol. 263, 375 (1969).
3 W.Scholtdn, Arzneim.-Forsch.18, 505 (1968).
4 J. Kricglstein und G. Kuschinsky, Arzneim -Forsch. 18, 287 (1968).
5 J. J. Nova1 und T. S. S. Mao, Bull. Inst. Chem. Acad. Sinica 18, 82 (1970).
6 St. H. Curry, J. Pharm. Pharmacol. 22, 193 (1970).
Eigenschaften von Phenothiazinderivaten
309176
t loo/l
2
E
801
I
947
ID
15
12
6 17 18
Abb. 1: Beziehung zwischen chemischer Struktur und EiweSbindung (Rindcrserumalbumin
4 % in Acetatpuffcr 0,2 N) von Phenothiazinderivaten
0
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
(8)
(9)
pH 4,3
pH 5,3
Ionenstarke = 0,156
Ionenstarke = 0,052
Dimetotiazin
(10)
Perazin
Methopromazin
(1 1)
Thioproperazin
Chlorpromazin
( 1 2)
Thiethylperazin
Chlorproathazin
( 1 3)
Trifluoperazin
Alimemazin
(14)
Fluphenazin
Levomeprornazin
(15)
Perphenazin
Methiomeprazin
(16)
Thiopropazat
Pecazin
( 17)
Homofenazin
Thioridazin
( 18)
Oxomemazin
hohung des pH-Wertes auf die Zunahme der Gegenionenkonzentration zuriickzufuhren ist.
Nach Untersuchungen von Jahnchen, Krieglstein und Kuschinsky’) sind die
Bindungen von Phenothiazinderivaten an Albumin auf hydrophobe Wechselwirkungen mit den aromatischen Ringen des Albumins zuriickzufuhren. Die Bindung hydrophober Molekule an Albumin ist mit einer starken Entropiezunahme verbunden, da
durch Freiwerden von Wassermolekiilen der Ordnungszustand des Wassers abnimrnt’ - l o ) . So betragt nach Krieglstein und Kuschinsky7) die freie Reaktionsener7 J. Krieglstein und G Kuschinsky, Naunyn-Schmiedebergs Arch. Exp. Pathol. Pharmakol.
262, l(1969).
8 R. Franke, Riochim. Biophys. Acta 160, 378 (1968).
9 K. Kiehs, C. Hansch und L. Moore, Biochem. J 5, 2602 (1966).
10 J. Klotz, Science 128, 815 (1958).
948
Thoma und Arning
Arch. Pharm.
Tabelle 1: EinfluB der ehemischen Struktur von Phenothiazinderivaten auf den 0-Wert, die
apparente Bindungskonstante und den Verteilungskoeffizienten (Kay) an Sephadex G-25
(Acetatpuffer 0 , 2 N , p H 4,3, Ionenstarke = 0,052 und pH 5.3, Ionenstarke = 0,156)
Verbind ung
gebundenes Phenothiazin
pH 4,3
pH 5,3
apparente Bindungskonstante k'
pH 4,3
pH 5,3
Dimetotiazin
14,O
23,4
0,17
0,26
1,74
Methopromazin
Chlorpromazin
44,O
52,O
55 ,o
66,O
0,77
1,08
1,18
1,95
3,5 1
4,23
Chlorproathazin
5 5 ,O
64,O
1,18
1,75
3,64
Alimemazin
Levomepromazin
Methiomeprazin
33,O
25,5
52,O
48,5
36,O
66,O
OS
0,37
1,08
0,93
0,56
1,95
2,44
2,84
4,30
Pecazin
44,O
53,O
0,77
1,13
2,76
Thioridazin
61,5
73,O
1,57
2,7
4,86
Perazin
Thioproperazin
Thiethylperazin
Trifluoperazin
50,o
39,O
82,O
7 1,5
62,O
53,5
88,7
82,O
130
0,64
4,5
2,4
1,62
1,15
7,8
435
3,16
2,79
5,74
3,46
Fluphenazin
Perphenazin
6 7,0
68,5
78,O
79,O
1,98
2,13
335
397
3,21
4,44
Thiopropazat
59,O
67,O
1,45
1,98
3,92
Homofenazin
48,5
72,O
0,93
2,58
2,47
Oxomemazin
28
123
0,02
0,14
1,47
P [%Dl
~
Kav-Werte
~
~~
gie bei der Bindung von Promazin an Albumin 5330 cal/Mol und erhoht sich bei Einfuhrung eines C1-Atoms um 460 cal/Mol auf 5790 cal/Mol.
Nach unseren Untersuchungen war keine Zunahme der Bindung bei pH-Erhohung festzustellen. Diese Ergebnisse stimmen mit der Beobachtung von Krieglstein
und Kuschinsky') uberein, nach denen sich der 0-Wert von Promazin bis pH 6,7 nur
geringfugig andert.
Levomepromazin wird durch Zusatz von C1-Ionen starker gebunden als in Gegenwart von Acetat-Ionen. Dieses Ergebnis entspricht der Feststellung von Zografi
Eigenschaften von Phenothiazinderivaten
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L
I
I
0.4
I P h I
I
I
0.8
Konzentrotion c Cg1100rnll
I
949
I
1.2
Abb. 2: EinfluB von NaCl auf den prozentualen Anteil 0an gebundenem Levomepromazin
(Rinderserumalbumin4 % i n Acetatpuffer 0,2 N; pH 4,3)
und Zarenda"), d& C1- das hydrophobe Verhalten einer Substanz starker beeinfluDt als CH3COO-.
Diskussion
3.
Bez iehungen z wischen Eiweij3bindung und Verteilungskoef f i zient
Ausgehend von der Theorie der hydrophoben Wechselwirkungen miiBte ein Zusammenhang zwischen Eiweil3bindung und Verteilungskoeffizient bestehen, da die Verteilung eines Pharmakons zwischen Lipoidphase und Wasser nach den gleichen GesetzmaDigkeiten erfolgt.
Wie aus Abb. 3 hervorgeht, besteht zwischen dem Logarithmus des Verteilungskoeffuienten und der Eiweil3bindung eine lineare Beziehung. Aus der halblogarithmischen Abhangigkeit von Eiweabindung und Verteilungskoeffizient ist zu ersehen,
dai3 mit steigendem Verteilungskoeffizienten die Zunahme der Bindung immer geringer wird.
Wenn der VerteilungskoeffEient der Aminoderivate von 3,l (Dimetotiazin) auf
80,O (Thioridazin) ansteigt, erhoht sich die Bindung an Eiweil3 von 14 % auf 61 %.
Eine groibere Abweichung von der Linearitat zeigt nur Methopromazin. Eine Abnahme des Verteilungskoeffizienten bei Zunahme der Eiweabindung wurde auch von
Krieglstein und Kuschinsky') fur Methopromazin beobachtet.
Bei den Piperazinderivaten (Abb. 4) steigt die EiweiDbindung von 39 % (Thioproperazin) auf 71,5 % (Trifluoperazin), wenn sich der Verteilungskoeffizient von 6,5
11 G. Zografi und J. Zarenda, Biochem. Pharmacol. 15, 591 (1966).
950
Thoma und Arning
I
1
2
m
I
I
1
1
5
1
1
1
1
I
10
20
Verteilungskoeffizient V k
I
I
1
1
1
Arch. Pharm.
1
50
Abb. 3: Beziehung zwischen den Verteilungskoeffuienten v k in Octanol/Puffer und der
Eiweifibindung (Serumalbumin 4 %) von Amino- und Piperidylderivaten von Phenothiazin
(Grundlosung: Acetatpuffer 0,2 N; pH 4,3)
(1) Dimetotiazin
(5)
Chlorpromazin
(2)
Methopromazin
(6) Methiomeprazin
(3)
Alimemazin
(7) Chlorproaethazin
(4)
Levomepromazin
(8) Thioridazin
1
rn
2
5
10
20
Verteilungskoetfizient V k
50
100
200
Abb. 4: Beziehung zwischen den Verteilungskoeffizienten v k in Octanol/hffer und der Eiweii3bindung (Serumalbumin 4 %) von Piperazin- und Homopiperazinderivaten des Phenothiazin
(Crundlosung: Acetatpuffer 0,2 N; pH 4,3)
(1 )
Thioproperazin
(5) Thiethylperazin
(2)
Homofenazin
(6)
Fluphenazin
(3) Perazin
(7)
Thiopropazat
(4)
Perphenazin
(8) Trifluoperazin
309176
Eigenschaften von Phenothiazinderivaten
951
auf 190 andert. Die Korrelation zwischen den beiden Parametern ist nicht so deutlich ausgepragt wie bei den Aminoderivaten von Phenothiazin. Bemerkenswert ist
die starke Abweichung des Thiethylperazins. Die apparente Bindungskonstante (Tab
1) ist doppelt so groB wie die des Trifluoperazins; der Verteilungskoeffzient betragt
aber nur 115 des Wertes von Trifluoperazin.
Uber den Zusammenhang zwischen Eiweifibindung und Verteilungskoeffuienten
liegen eine Reihe von Untersuchungen vor, bei denen mit unterschiedlichem Erfolg
die beiden Parameter in Beziehung gesetzt werden k ~ n n t e n ~ ~ -13).
"~~"
Agren und Mitarb.I3)untersuchten 26 Sulfonamide und fanden nur begrenzt eine Beziehung
zwischen den beiden physikalisch-chemischen Eigenschaften. Sie folgern daraus, d d f i r diese
Verbindungen neben hydrophoben Wechselwirkungen elektrostatische Krafte bei der Bindung
an EiweB eine Roue spielen.
Krieglstein und Kuschinsky') untersuchten 5 Phenothiazinderivate auf ihre Beziehung zwischen EiweiDbindung und Verteilungskoeffizient. Sie fanden nur zum Teil Ubereinstimmungen
zwischen beiden Parametern. Als Erklkung fur das abweichende Verhalten der Acetyl-, Methoxyund Trifluormethylgruppe vermuten die Autoren passive Wasserstoffbriickenbindungen.
Es besteht demnach kein streng gesetzmaBiger Zusammenhang zwischen Verteilu ngskoeffizien t und E iweii3b indung eine r Substanz. Nur die hydro phob en W echselwirkungen einer organischen Substanz mit dem Eiweif3 sind mit dem Verteilungskoeffizienten korreliert. Mit dem hydrophoben Charakter nimmt der Verteilungskoeffuient zu und damit aach die Eiweifibindung. In einer homologen Reihe ist diese
Beziehung leicht nachz~weisen'~).
Bei einer heterogeneren Zusammensetzung der
Substanzen sind aber neben der hydrophoben Bindung zudtzliche Wechselwirkungen nicht ausgeschlossen, die sowohl die Eiweifibindung als auch den Verteilungskoeffizienten beeinflussen. So vermindern z. B. intramolekulare Wechselwirkungen
den Entropiegewinn bei der Desolvatisierung wahrend des Verteilungsprozesses, so
dai3 ein kleinerer Verteilungskoeffizient resultiert18). Bei der Eiweii3bindung sind
neben hydrophoben Wechselwirkungen andere Mechanismen wie Ionen- und Wasserstoffirkkenbindungen in Betracht zu ziehen. AuBerdem ist der EinfluB des salzbildenden Saureions in die uberlegungen einzubeziehen.
Aus der Bestimmung der K,-Werte ist ersichtlich, dai.3 zwischen der Gelmatrix
des Sephadex-Gelsund den Phenothiazinderivaten starke Wechselwirkungen bestehen. Wie aus Tab. 1 hervorgeht, liegen die Kav-Werte zwischen 1,74 fur Dimetotiazin
und 5,74 fur Thiethylperazin.
Nach Detemann und Walter'9) sind Xthergruppen im Dextrangel fur hydrophobe
Wechselwirkungen mit aromatischen Ringen verantwortlich. So ist es erklarlich, daf3
12 A. E. Bird und A. C. Marshall, Biochem. Pharmacol. 16, 2275 (1967).
13 A. Agrcn, R. Elofsson und S. 0. Nilsson, Acta Pharm. Suec. 8, 475 (1971).
14 J. Biichi, J. B. Hansen und S. A. Tammilehto, Pharm. Acta Helvetiae 46, 620 (1971).
952
Thoma und Arning
Arch Pharm.
zwischen K,-Wert und Eiweabindung ebenfalls eine halblogarithmische funktionelle Beziehung besteht (Abb. S), wie sie zwischen Eiweabindung und Verteilungskoeffizienten gefunden wurde.
Beziehungen z wischen Eiwe#bindung und kritischer Mizellbildungskonzentration
Wie aus Abb. 6 hervorgeht, ist zwischen der kritischen Mizellbildungskonzentration
und der Bindung an Serumalbumin bei den Piperazinderivaten des Phenothiazins in
Acetatpuffer pH 5,3 eine lineare Abhangigkeit zu erkennen. Sinkt die Ck von 2,9.10-3
Mol/ 1 (Thiopropazat) auf 1,0*10-3Mol/l (Thiethylperazin), so erhoht sich die Eiweabindung von 65 % auf 88 %.
t
8ol
Abb. 5: Beziehung zwischen den Verteilungskoeffizienten (K,) an Sephadex G-25 und der
Eiweabindung (Serumalbumin 4 %) von Phenothiazinderivaten (Acetatpuffer 0,2 N; pH 4,3)
--+--Aminound Piperidylderivate
Piperazin- und Homopiperazinderivate
(1)
Oxomemazin
(1)
Homofenazin
(2)
Dimetotiazin
(2) Thioproperazin
(3)
Alimemazin
(3)
Perazin
(4)
Levomepromazin
(4) Fluphenazin
(5)
Methopromazin
(5)
Trifluoperazin
(6)
Pecazin
(6)
Thiopropazat
(7)
Chlorproaethazin
(7)
Perphenazin
(8)
Chlorpromazin
(8)
Thiethylperazin
(9)
Methiomeprazin
(1 0)
Thioridazin
309J76
Eigenschaften von Phenothiazinderivaten
953
Die lineare Zuordnung von Eiweabindung und Ck weist bei den Amino- und Piperidylderivaten des Phenothiazins eine breitere Streuung auf (Abb. 7). Der Anteil
an gebundenem Phenothiazin steigt von 44 % auf 7 1 %, wenn die ck von 8-10-3
Mol/l (Alimemazin) auf 2,3.10- Mol/l (Thioridazin) sinkt.
Beziehungen zwischen EiweQbindung und Oberflachendruck
Aus Abb. 8 u. 9 ist der Zusammenhang zwischen Oberflachendruck und der Eiwefibindung der Phenothiazinderivate zu ersehen. Auffallend ist, dai3 von den vier Substanzen, die nicht auf der Geraden liegen, sich drei nur in der C-2-Substitution unterscheiden (Perazin, Thioproperazin, Thietylperazin). Dieselben drei Substanzen
zeigen auch bei der Beziehung zwischen Eiwefibindung und Verteilungskoeffuient
eine von den ubrigen Substanzen abweichende Linearitat (Abb. 4).
Die Bindung an Eiweii3 steigt von 48,5 % (Homofenazin) auf 71,5 7%(Trifluoperazin), wenn der Oberlachendruck von 3,8 dyn/cm auf 12,8 dyn/cm verandert wird.
Bei den Amino- und Piperidylderivaten ist die Korrelation zwischen der Eiweibbindung und dem Logarithmus des Oberflachendrucks bemerkenswert gut. Keine
Substanz weicht wesentlich von der Linearitat ab. Mit einer Erhohung des Oberflachendrucks von 0,2 dyn/cm (Levomepromazin) auf 5,6 dyn/cm (Thioridazin) ist ein
Anstieg der Eiweii3bindung von 25 % auf 6 1,5 % verbunden.
Q
8
_I
20
m
1
2
-
3
ck~lO'CM~l/ll
Abb. 6: Beziehung zwischen der kritischen Mizellbildungskonzentrationund der Eiweilibindung (Serumalbumin 4 %) von Piperazinderivatendes Phenothiazins
(Grundlosung: Acetatpuffer 0,2 N; pH 5,3)
(1)
Thiethylperazin
(5)
Thiopropazat
(2)
Trifluoperazin
(6) Thioproperazin
(3)
Perphenazin
(7)
Homofenazin
(4)
Fluphenazin
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~
2
4
wE?57:7
Ck
6
8
10’ I M o i / l I
Arch. Pharm.
10
Abb. 7: Beziehung zwischen der kritischen Mizellbildungskonzentrationund der Eiweabindung
(Serumalbumin 4 $41) von Amino- und Piperidylderivaten des Phenothiazins
(Grundlosung: Acetatpuffer 0,2 N; pH 5,3)
(1)
Thioridazin
( 6 ) Dimetotiazin
(2)
Pecazin
(7)
Alimemazin
(3) Chlorproathazin
(8) Levomepromazin
(4)
Methiomeprazin
(9) Methopromazin
1
rn
2
5
Oberflachendruck
-
10
n [dynlcml
20
M Losungen) und Eiweabindung
Abb. 8: Beziehungen zwischen Oberflachendruck n (4 .
(Serumalbumin 4 %) von Piperazin- und Homopiperazinderivaten des Phenothiazins
(Grundlosung: Acetatpuffer 0,2 N; pH 4,3)
(1) Thioproperazin
(5)
Thiopropazat
(2)
Perazin
(6) Fluphenazin
(3) Perphenazin
(7)
Thiethylperazin
(4)
Homofenazin
(8)
Trifluoperazin
Eigenschaften von Phenothiazinderivaten
309176
955
n
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5
40-
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I
0.5
1
I
I
2
Oberflachendruck n Cdynlcml
I
l
5
l
M Losungen) und Eiwesbindung
Abb. 9: Beziehungen zwischen Oberflachendruck II (4 .
(Serumalbumin 4 %) von Amino- und Piperidylderivaten des Phenothiazins
(Grundlosung: Acetatpuffer 0,2 N; pH 4,3)
(1) Levomepromazin
(5)
Chlorpromazin
(2)
Dimetotiazin
(6) Methiomeprazin
(3) Methopromazin u. Pecazin (7)
Chlorproaethazin
(4)
Alimemazin
(8) Thioridazin
10
IPhSSllq
20
Aggregat ionszahl
50
Abb. 10: Beziehungen zwischen der Aggregationszahl in 0,9 %NaCl und der Eiweifibindung (Serumalbumin 4 7%;Acetatpuffer 0,2 N; pH 5,3) von Phenothiazinderivaten
Amino- und Piperidylderivate ---i
3-- Piperazin- und Homopiperazinderivate
(1) Thioproperazin
(1) Levomepromazin
(2) Perphenazin
(2) Alimemazin
(3) Homofenazin
(3) Chlorproaethazin
(4) Perazin
(4) Chlorpromazin
(5) Fluphenazin
(5)
Methiomeprazin
(6) Thiopropazat
(6) Thioridazin
(7) Trifluoperazin
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Thoma und Arning
Arch. Pharm.
Bez iehu ngen z w ischen Eiwe#b indung und A ssoz iation sverha lten
Ebenso wie zwischen Verteilungskoeffizienten und Oberflachendruck einerseits und
Eiweitlbindung andererseits bei halblogarithmischer Darstellung eine lineare Beziehung besteht, ist auch zwischen EiweiBbindung und Aggregationszahl der Phenothiazinderivate ein gleichartiger funktioneller Zusammenhang erkennbar.
Wie aus Abb. 10 hervorgeht, ist bei den Amino- und Piperidylderivaten keine wesentliche Abweichung von der Linearitat zu erkennen. Erhoht sich die Aggregationszahl von 23 auf 67, so steigt die Eiweifibindung von 36 % (Levomepromazin) auf
73 % (Thioridazin).
Bei den Piperazinderivaten ist eine Zunahme der EiweiBbindung von 53,s %
(Thioproperazin) auf 82 % (Trifluoperazin) mit einem Anstieg der Aggregationszahl
von 6 auf 59 verbunden. Die Eiweitlbindung von Perphenazin ist starker ausgepragt,
als nach der Mizellgewichtsbestimmung zu erwarten war, wahrend von Perazin und
Thiopropazat auf Grund der Mizellgewichte eine starkere Bindung zu erwarten gewesen ware.
4. Zur Frage einer Beziehung zwischen den physikalisch-chemischen Eigenschaften
und der pharmakologischen Wirkung von Phenothiazinderivaten
Anhand der Ergebnisse der Untersuchungen sol1 die Frage aufgestellt werden, inwieweit sich Beziehungen zwischen physikalisch-chemischen Eigenschaften wie Assoziationsverhalten' ' * I 6 ) , Verteilungskoeffizienten'') und EiweiBbindung einerseits und
der pharmakologischen Wirkung von Phenothiazinderivaten andererseits herstellen
lassen.
Die physikatisch-chemischen Eigenschaften eines Arzneistoffes iiben einen erheblichen Einflu8 auf pharmakokinetische Parameter wie Resorptionsgeschwindigkeit, Beginn und Dauer
der pharmakologischen Wirkung aus''20). So ist die Permeation durch eine Lipidmembran dem
Verteilun skoeffizienten direkt proportional''). Chlorpromazin wirkt z. B. schneller als sein
Sulfoxid'). Das Ausmaf3 der zentralen Wirksamkeit einer Verbindung hangt in erster Link von
ihrem Verhalten an der Blut-Him-Schranke abm). Das relativ polare Oxomemazin ( v k in Octanol
0,2) ist ein reines Antihistaminikum.
Eiweii3bindung und Verteilungskoeffizient beeinflussen die Ausscheidung eines Pharmakons?
Es ist daher nicht erstaunlich, daB bei den stark hydrophoben Phenothiazinderivaten relativ Iange Eliminations-Halbwertszeitenbeobachtet worden sindn).
15 4. Mitt.: K. Thomaund M. Arning, Arch. Pharm. (Weinheim) 309, 837 (1976).
16 K. Thoma und M. Aming, Arch. Pharm. (Weinheim) 309, 851 (1976).
17 K. Thoma und M. Arning, Arch. Pharm. (Weinheim) 309, 865 (1976).
18 B. Baker, M. Kawazu, D. Santi und T. Schwan, J. Med. Chem. 10. 304 (1967).
19 H. Determann und J. Walter, Nature (London) 21 9, 604 (1 968).
20 J. Raaflaub, Experientia 26, 457 (1970).
21 W. Scholtan, Makromol. Chem. 54, 24 (1962).
22 I. L. Emmerson und T. S. Miya, 3. Pharm. Sci. 52, 41 1 (1963).
309/76
Eigenschaften von Phenothiazinderivaien
957
Bei dem Versuch, physikalisch-chemische Eigenschaften von Arzneistoffen mit ihrer pharmakologischen Wirkung zu korrelieren, mu13 in Betracht gezogen werden, dai3 die Wirkung eines Arzneimittels eine Resultante einer Fulle von physikalischen und chemischen Eigenschaften des Wirk.
stoffes einerseits und des Wirksubstrats andererseits ist=). AuDerdem mu13 bei den Phenothiazinderivaten mit entsprechenden Metaboliten als zusatzlich wirksamen Komponenten gerechnet
werden").
Die Schwierigkeit eines Vergleiches liegt auch in der unterschiedlichen Wirkungsqualitat, die durch Substituenteneffekte hervorgerufen wirdW). Die Substituenten
-OCH3 und -SCH3 sind Elektronendonatoren und verandern das Wirkungsspektrum
im Sinne einer ausgepragteren antipsychotischen bei abgeschwachter neuroleptischer
Wirkung, so dab bei einem Vergleich der physikalisch-chemischen Eigenschaften mit
der pharmakologischen Wirkung eine mogliche qualitative Anderung mit in Betracht
gezogen werden mub.
Der Einflub einer Substitution in 2-Stellung rnacht sich in der pharmakologischen
Wirkung in folgender Weise bemerkbar: Trifluoperazin (-CF3) (TD 6- 15 mg)*) ist
erheblich starker neuroleptisch wirksam als Perazin (-H) (TD 150-600 mg)*). Ebenso
ist Fluphenazin (-CF3) (TD 3-9 mg)*) wirksamer als Perphenazin (-C1) (TD
12-40 mg)*).
Alimemazin (-H) ist zentral schwacher wirksam als Chlorpromazin (-Cl).
Eine Steigerung der pharmakologischen Wirksamkeit findet also in der Reihenfolge H < C1< CF3 statt, eine Tendenz, die sich auch in den physikalisch-chemischen
Eigenschaften der Phenothiazinderivate widerspiegelt (Tab. 2).
Tab. 2: Einjluj3 der chemischen Struktur auf Aggregaiionszahl (AZ), Oberjlachendruck
rr, Ver-
teilungskoeffiieni v k und EiweQbindung von Phenothiazinderivaien
Verbindung
AZ
77
[dyn/cm]
k'
(Octanol)
P ["/.I
Perazin
Thioproperazin
Trifluoperazin
30
6
59
1s
192
12,8
133
6J
191,o
50,o
Perphenazin
Fluphenazin
17
36
32
83
27,6
70,6
68,s
67,O
Alimemazin
Chlorpromazin
31
40
092
292
8,4
33,O
33,O
52,O
*
39,O
71,s
TagesdosenZ5)
23 J. Buchi und X. Perlia, Beziehungen zwischen den physikalisch-chemischen Eigenschaften
und der Wirkung von Lokalanasthetica, Ed. Cantor, Aulendorf 1962.
24 H. Fenner, Arch. Pharm. (Weinheim) 304, 36,47 (1971).
25 W. Thiele, Hippocrates 8, 302 (1969).
958
Thoma und Arning
Arch. Pharm.
Eine hervorstechende Ausnahme ist Thioproperazin, dessen neuroleptische Potenz
mit Trifluoperazin vergleichbar ist, dessen hydrophober Charakter aber wesentlich
schwacher ausgepragt ist. So betragt z. B. der Verteilungskoeffizient in Octanol6,7
gegeniiber 190 bei Trifluoperazin. Der Unterschied in den iibrigen physikalisch-chemischen Eigenschaften ist ahnlich stark ausgepragt.
Mercier und Durnontz6)geben als Erklarung der starken neuroleptischen Potenz
von Thioproperazin die Elektronen-Akzeptor-Wirkungdes Substituenten in 2-Stellung an. Nach diesen Untersuchungen ist der Akzeptor-Effekt bei -SOzN(CH3)z starker als bei einer CF3-Gruppe ausgepragt.
Die Vermutung, da13 ein Zusammenhang zwischen physikalisch-chemischen Eigenschaften und photoallergischer Reaktion der Phenothiazinderivate besteht, lie13 sich
anhand der Literatur nicht erharten. Essentiell fur die allergische Reaktion scheint
ein C1-Atom in 2-Stellung zu ~ e i n ~ ’ ~ ~ ~ ) .
5. Beschreibung der Versuche
5.1. Bestimmung der Eiweabindung von Phenothiazinderivaten
Material: Sephadex G-25 Fine, Perlgrofie 20-80 pm.
Puffer: Acetatpuffer 0,2 N, pH 4,3 und pH 5,3 f 0,05.
Eiweifi: Rinderserumalbumin (elektrophoretischer Reinheitsgrad 100 %, Behringwerke AG,
Marburg).
Meptemperatur: 20’ f 1’.
Gerute: Chromatographierohr K 15/30. Spcktralphotometer PMQ 11, Zeiss, Oberkochen. Quarzdurchflufikiivette (Schichtdicke 1 cm, Fullvolumen 0,5 ml). Kompensationsschreiber Servogor,
Metrawatt CmbH, Nurnberg.
Hohe des Gelbetts: 29 cm
Durchfuhrung der Messungen
Die Durchfuhrung der Versuche entspricht im wesentlichen den Angaben von Krieglstein und
Kuschinsky4).
4 % Rinderserumalbumin [g/100 ml] und 10 mg % eines Phenothiazinderivats wurden in Acetatpuffer gelost. 20 ml dieser Losung wurden auf die Saule gebracht und mit Puffer eluiert (Durchflufigeschwindigkeit 30 ml/h). Im Eluat erscheint zuerst das Eiweifi, gefolgt von einem langsamen
Anstieg der Substanz, der in ein Plateau ubergeht.
Zur Auswertung wurde zu dem Transmissionswert des Plateaus der entsprechende Extinktionswert bestimmt und aus einer Eichgeraden die zugehorige Konzentration ermittelt.
Die Wellenlinge wurde so gewahlt, dai3 eine 10 mgproz. Losung der Phenothiazinderivate
eine Extinktion von ca. 1,O ergab.
26 M. J. Mercier und P. A. Dumont, J. Pharm. Pharmacol. 24, 706 (1972).
27 D. Goodman und H. Cahn, J. Invest. Dermatol. 33. 27 (1959).
28 A. B. Kirshbaum und H. Beerman, Am J. Med. Sci 248, 445 (1964).
309176
PSubstituierte Enamine
959
5.2. Errnittlung der apparenten Bindungskonstanten k+
Die Eiweabindung ist charakterisiert durch die Konzentration c f an freier bzw. cg an gebundener
Substanz und dem prozentualen Anteil Q an freier bzw. 0 an gebundener Substanz. Die apparente
Bindungskonstante k+ ergibt sich aus der doppellogarithmischen Darstellung von cf gegen cg nach
der Formel
log c = log k+ + mlog cf
g
Fiir m wurde ein Wert von 1 angenommen, da stichprobenartige Untersuchungen im Bereich
von 5-20 mg% keine h d e r u n g des Bindungsvermogens uber den Bereich der Fehlergrenze hinaus erkennen lieBen.
Fiir cf = 1 mg% gilt dann log cg = log k+21)
5.3. Bestimrnung da %,-Werte der Phenothiazinderivate
Die Kav-Werte der Phenothiazinderivate wurden in Acetatpuffer (0,2 N) von pH 4,3 bestimmt
und nach folgender Gleichung berechnet:
Ve = Elutionsvolumen, gemessen bis zum Wendepunkt der Elutionskurve
Vo = Volumen des freien, mobilen Losungsmittels auBerhalb der Gelkorner
Vt = Gesamtvolumen der Kolonne
Den Herstellern der Phenothiazinderivate danken wir Fur die Uberlassung von Untersuchungssubstanzen.
Anschrift: Prof. Dr. K. Thoma, 6 Frankfurt am Main, Georg-Voigt-Str. 16
[Ph 6571
Horst Bohme und Karl-Heinrich Weisel
PSubstituierte Enamine, 8. Mitt.')
Anellierte Systeme aus 2-Amino-heterocyclen und Derivaten der
cu-Chlor-acetessigsiiure
Aus dem Pharmazeutisch-chemischen Institut der Universitat Marburg/L.
(Eingegangen am 16. Januar 1976)
Q-Chlor-acetessigester oder ?milid und Heterocyclen mit einer Aminogruppe in 2-Stellung zu
einem Ringstickstoff wie 2-Amino-pyridin (l), 2-Amino-pyrimidin ( 6 ) , 2-Amino-thiazol(8)
oder 2-Amino-benzimidazol(lO)kondensieren unter intermedi5rer Bildung von PChlor-enaminen
zu anellierten heterocyclischen Systemen. Es entstehen unter Abspaltung von Chlorwasserstoff
1 7. Mitt.: H. Bohme und R. Braun, Arch. Pharm. (Weinheim) 305,93 (1972).
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