Ein DaMocles-Projekt von Markus Olschewski, Timothy Nowak, Tobias Pfeiffer und Maximilian Pfeiffer

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1 Dasatinib Ein DaMocles-Projekt von Markus Olschewski, Timothy Nowak, Tobias Pfeiffer und Maximilian Pfeiffer Dasatinib (IUPAC: N-(2-Chloro-6-methylphenyl)-2-[[6-[4-(2-hydroxyethyl)piperazin-1-yl)]-2-methylpyrimidin-4-yl]amino)]-1,3-thiazol-5-carboxamid), wird von Bristol-Myers Squibb unter dem Namen SPRYCEL vertrieben, es handelt sich hierbei um ein Medikament zur Bekämpfung von chronischer myeloischer Leukämie (CML) und Philadelphia-Chromosom-positiver akuter lymphatischer Leukämie (Ph+ALL). Bei Dasatinib wirkt als Tyrosinkinase-Inhibitor, welcher selektiv an BCR/ABL, Src, c-kit und Ephrin Rezeptoren bindet. 1. Allgemeine Daten und Informationen Handelsname SPRYCEL CAS-Nummer Summenformel Molmasse C 22 H 26 ClN 7 O 2 S 488,01 g/mol Schmelzpunkt C Dasatinib (C 22 H 26 ClN 7 O 2 S) ist ein weißes Pulver, dass in Wasser unlöslich ist und einen Schmelzbereich von C hat. [1,2] Es ist ein Aminopyrimidinderivat und hat eine Molmasse von 488,01 g/mol. Es wird unter dem Namen SPRYCEL in Form einer Filmtablette verkauft und ist in Deutschland seit 2006 zugelassen. [1,3] Es ist antiproliferativ und selektiv zytostatisch. Es bindet sich and die ATP-Bindungsstelle der BCR-ABL Kinase und hemmt damit die Zellproliferation. Es werden dazu noch die die Tyrosinkinasen c-kit, EPH und PDGFβ gehemmt. Die Besonderheit von Dasatinib ist, dass es bei Imatinib resistenten Patienten Wirkung zeigt. Die häufigsten Nebenwirkung auf dieses Medikament sind Verdauungsbeschwerden wie Durchfall, Übelkeit, Erbrechen, Bauchschmerzen, Ausschlag, Blutungen, Hypophosphatämie, Infektionskrankheiten,Kopfschmerzen, Muskelschmerzen, Knochenschmerzen, Müdigkeit, Ödeme, Fieber, Pleuraerguss, respiratorische Insuffizienz und Blutbildveränderungen. [1] Abb. 1: Strukturformel von Dasatinib. 2. Wirkungsweise Im menschlichen Körper gibt eine Vielzahl von Protein-Kinasen. Sie katalysieren Phosphorylierungsreaktionen, wobei man zwischen Threonin-, Serin und Tyrosinkinasen unterscheidet. Letztere sind in der Krebstherapie von besonderem Interesse, weil sie häufig an der Weiterleitung von Wachstumssignalen beteiligt sind. Dasatinib hemmt selektiv die Tyrosinkinase BCR- ABL, welche durch einen translokativen Chromosomendefekt entsteht und für die Ausprägung einer chronisch myeloischen Leukämie verantwortlich ist. Es ist als Ersatzmedikament für Imatinib entwickelt worden, da es im Gegensatz zu Imatinib auch fast alle klinisch bedeutsamen Mutationen von BCR-ABL hemmt. [4] Der entscheidende Vorteil von Dasatinib ist die große Selektivität, welche eine schonende und effektivere Behandlung ermöglicht, vor allem weil keine cytotoxischen Substanzen verwendet werden müssen, wie es in klassischen Chemotherapien der Fall ist. Diese würden den ganzen Organismus schädigen, während Dasatinib nur diejenige Tyrosin-Kinase hemmt, die in den Krebszellen

2 vorkommt. Außerdem kann es oral verabreicht werden, was die Behandlung ebenfalls vereinfacht. [5] Abb. 3: Bindung von Dasatinib an das aktive Zentrum der Tyrosin-Kinase mit Aminosäureresten und eingezeichneten Wasserstoffbrücken Abb. 2: Bindung von Dasatinib an das aktive Zentrum der Tyrosin-Kinase: Darstellung der Sekundärstruktur. Dasatinib bindet an das aktive Zentrum der Tyrosinkinase, wie es in Abbildung 2 zu sehen ist. In Abbildung 3 sind zwei verschiedene Konformationen gezeigt, die beide in die Bindetasche passen, an welche normalerweise für Adenosintriphosphat ATP bindet. Es werden dabei drei bzw. vier Wasserstoffbrücken ausgebildet. Eine zwischen der Hydroxygruppe des Threonin315 und dem Amid-Stickstoff des Dasatinib, eine zwischen dem heterocyclischen Stickstoff des Dasatinibs und dem Amid-Stickstoff des Methionin318, sowie eine weitere zwischen dem mittleren sekundären Amin-Stickstoff des Dasatinibs und dem Amid-Sauerstoff des Methionin318. Die letzte Wasserstoffbrücke bildet sich nur in einer der Konformationen zwischen der endständigen Hydroxygruppe des Dasatinibs und dem Amid-Sauerstoff des Tyrosin320 aus. [6] 3. Dasatinib, Imatinib und ATP im Vergleich Dasatinib ist genau wie Imatinib ein Adenosintriphosphat-Analogon. Alle drei Moleküle setzten sich in Tyrosinikniase-Enzyme und bilden dort Wasserstoff-Brückenbindungen aus. Die entscheidenden Molekülgruppen sind bei dem ATP das Adenosin, das mit seinen Stickstoffen Wasserstoffbrücken ausbilden kann, bei Imatinib ist es die 2-Phenylamino-pyrimidin-Gruppe und bei Dasatinib die 2-Amino-5-carboxamido-thiazol-Gruppe. Diese verschiedenen Gruppen führen dazu, dass in dem Enzym unterschiedlich viele Wasserstoffbrücken ausgebildet werden. [7] Bei ATP werden nur 2 Brücken gebildet, wie in Abbildung 6 zu sehen, darüber hinaus sieht man, dass das Molekül räumlich sehr beengt liegt, da es keine hydrophoben Ketten aber eine unpolare Umgebung hat. [8] Bei Imatinib bilden sich insgesamt 6 Wasserstoffbrücken aus. Surch die Benzolringe wird das Molekül hydrophober, deshalb kann es sich besser in die Tasche einbinden. Jedoch liegt dort auch ein Problem. Die N-Methylpiperazin- Gruppe muss eingebaut werden, damit es wasserlöslicher wird. Durch den großen Kopf des Moleküls kann das Imatinib nur in das inaktive Enzym gelangen. [7]

3 In Abbildung 7 sind die Bindungen von Imatinib und Dasatinib an die BCR-ABL Tyrosinkinase im Vergleich dargestellt. Erkennbar sind die unterschiedlichen Konformationen des Proteins. [6] Abb. 5: Strukturformel von Imatinib. 5. Synthese Zunächst wird aus β-ethoxyacryloylchlorid und 2-Chloro-6-methylanilin in THF mit Pyridin als Base N-(2-Chloro-6-methylphenyl)-β-ethoxyacrylamid gewonnen. [9] Abb. 8: Reaktion von β-ethoxyacryloylchlorid und 2-Chloro-6-methylanilin zu N-(2-Chloro-6-methylphenyl)-β- Ethoxyacryloylchlorid. Abb. 6: ATP in der Tyrosin-Kinase. Dasatinib kann 3 oder 4 Wasserstoffbrücken ausbilden, wobei nur 3 mit der 2-Amino-5-carboxamido-thiazol- Gruppe und eine mit der Hydroxid ausgebildet werden können durch den kleinen hydrophoben Kopf kann das Dasatinib auch in das aktive Enzym gelangen und ist dadurch wirkungsvoller. [6,7] Anschließend wird aus dem β-ethoxyacrylamid in einem Gemisch aus Dioxan und Wasser durch eine elektrophile α-bromierung mit NBS durchgeführt sowie eine darauffolgende Thiazol-Ringbildung mit Thioharnstoff 2-Amino-N- (-(2-chloro-6-methylphenyl)-thiazol-5-carboxamid synthetisiert. [9] Abb. 9: Synthese von 2-Amino-N-(-(2-chloro-6-methylphenyl)-thiazol-5-carboxamid. Nun wird mithilfe von 4,6-Dichoro-2-ethylpyrimidin in THF mit NaO-tBu als Base bei 10 C bis Raumtemperatur 2-(6-Chloro-2-methylpyrimidin-4-ylamino)-N-(2-chloro-6-methylphenyl)thiazol-5-carboxamid synthetisiert. [9] Abb. 7: Vergleich der Bindungen von Dasatinib (grün) und Imatinib (violett) an das aktive Zentrum von BCR-ABL.

4 Abb. 10: Weiterreaktion zu 2-(6-Chloro-2-methylpyrimidin-4-ylamino)-N-(2-chloro-6-methylphenyl)thiazol-5-carboxamid. Dieses wird dann in Dioxan mit 1-(2-Hydroxyethyl)piperazin gekoppelt. Mit einer anschießenden HCl Salzbildung erhält man das Endprodukt N-(2-Chloro-6-methylphenyl)-2-[[6-[4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazin-yl)]-2-methyl-4-pyrimidinyl]amino)]-1,3-thiazole-5-carboxamid (Dasatinb bzw. SPRYCEL ). [9] 6. Literatur [1] pharmawiki.ch/wiki/index.php?wiki=dasatinib. [2] chemicalbook.com/chemicalproductproperty_de_cb htm. [3] wikipedia.org/wiki/dasatinib. [4] Steinhilber, Schubert-Zsilavecz, Roth: Medizinische Chemie, 2. Auflage, Deutscher Apotheker Verlag, Stuttgart, [5] Baker, Reddy: Mount Sinai Journal of Medicine, 77(6):573, [6] John S. Tokarski, et al.: Cancer Research, 66:5790, [7] apotheke-unterluess.de/cms/upload/ Eigene_Texte/Bosutinib.pdf. [8] apotheke-unterluess.de/cms/upload/ Eigene_Texte/Vandetanib.pdf. [9]

5 Anhang

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