EurJMedChem (1991)26,563-566 0 Elsevier, Paris

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Communication courte

Synthitse et ktwde pharmacologique de quelqwes adamantylcyclopentanamines

G Fytasl, N Kolocouris 1, GB Foscolos1, A VamvakidW

lUniversite’ d’Ath&nes, Laboratoire de Pharmacie Chimique, 104, rue Solonos, AthZnes 10680, Grdce; 2Laboratoire Chropi 3, cite’ de l’P,lma, 75007 Paris, France

(ReGu le 12 juillet 1990 ; accept6 le 21 janvier 1991)

R&sum6 - Dans le present travail, on decrit la synthese des adamantylcyclopentanamines 5,7 et 8. Les resultats experimentaux obte- nus avec ces derives chez la souris (comportement, effet sur la catalepsie ou l’hypothermie reserpiniques, etude des convulsions, obte- nues par de fortes doses) militeraient en faveur de l’existence d’une composante glutamatergique dans le mecanisme d’action de ces adamantamines.

Summary - Synthesis and pharmacological study of some adamantylcyclopentanamines. In this paper the synthesis of adamantylcyclopentanamines 5, 7 and 8 is described. The experimental data obtained with these derivatives on mice (behaviour, effect on the reserpinic catalepsy or hypothermy, study of the convulsions obtained with high doses) argue in favour of the existence of a glutamatergic component on the action mechanism of these adamantanamines.

adamantane aminoderivatives / pharmacological activity / glutamatergic component

Depuis la decouverte de l’activite antiparkinsonienne de l’amantadine en 1969, de nombreux travaux ont ete consacres a l’etude des adamantamines, dans le but d’ameliorer les proprietes dopaminomimetiques de l’amantadine et de mieux comprendre son mecanisme d’action [l, 21.

L’etude pharmacologique de quelques adamantane- alkanamines montrerait que la chaine aliphatique qui est ins&e entre la fonction amine et le squelette adamantanique jouerait un role important dans leur activite. Ces molecules augmenteraient l’irritabilite et l’agressivite chez le rat, la souris et le chat [3, 41, seraient stimulantes a faible dose et sedatives a forte dose [3], tandis que la toxicite augmenterait avec la longueur de la chame aliphatique des adamantane- alkanamines [5].

Dans le present travail, nous decrivons la synthese des adamantylcyclopentanamines 5, 7 et 8 (schema 1) afin d’etudier l’impact de l’insertion d’un squelette cyclopentanique a la place de la cha’ine aliphatique, sur l’activite pharmacologique de ces adamantana- mines.

Les resultats experimentaux obtenus avec les adamantamines 5, 7 et 8 ainsi que certains des effets mentionnes ci-dessus [3-51 militeraient en faveur de l’existence d’une composante glutamatergique des adamantanamines, plus ou moins importante selon les

molecules envisagees, qui s’exercerait par action stimulante sur les recepteurs sensibles a l’acide N- methyl-D-aspartique (NMDA).

Chimie

La synthese des produits precedents a ete effectuee selon le schema 1.

L’ester ethylique de l’acide 1 -adamantanecarboxy- lique 1 reagit avec le 1,4-bis(bromomagnesio)butane [6, 81 et foumit le l-(l-adamantyl)cyclopentanol2. La reaction de l’alcool 2 avec l’azide de sodium en presence de l’acide trichloracetique donne un melange de l’azide 3 et du derive cyclopentenique 4. La reduc- tion de ce melange avec le LiAlH, foumit la l-( l- adamantyl)cyclopentanamine 5, qui se &pare du l-(l- adamantyl)cyclopentene 4 par formation de son chlor- hydrate. L’action d’un melange d’azide de sodium et d’acide trichloradtique sur le derive cyclopentenique 4 foumit aussi l’azide 3.

La transformation de l’amine 5 en N-methylamine 7 a ete realisee par reaction de celle-ci avec le chloro- formiate d’ethyle, en presence de triethylamine et reduction du derive IV-ethoxycarbonyle 6 forme avec le LiAlH,. En operant de la meme faqon, nous avons effect& la transformation de la N-methylamine 7 en N,N-dimethylamine 8.

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,CH3

’ CH3

SchCma 1.

R&&tats

11 n’y a pas de difference significative entre les effets pharmacologiques observes avec les derives 5, 7 et 8. Aucune activite dopaminomimetique (stereotypic ou hyperkinesie) flagrante n’a et6 observee avec les deri- ves 5, 7 et 8. 11 n’y a pas eu de changements significatifs de l’activite motrice des souris entre 4 et 30 mg/kg (ip) de ces adamantanamines. Au-dessus de 30 mg/kg (ip), on a observe une diminution de l’acti- vite motrice atteignant 70 a 80% par rapport aux temoins (P < 0,Ol : test t de Student pour trois groupes de trois souris) pour une dose de 70 mg/kg (ip). Des convulsions ont Cd observees a partir de 100 mg/kg, qui deviennent l&ales au-de18 de 150 mg/ kg (ip). Aucune activite antireserpinique n’a Cte observee a la dose de 30 mg/kg (ip), qui est la plus forte dose non sedative de ces derives, sur la catalep- sie (degres de catalepsie pour 5 et 8 : 0,7 f 0,12, temoins : 0,9 + 0,lO ; 7 : 0,8 f 0,12, temoins : 1, 0 + 0,O) ou sur l’hypothermie (temperatures rectales en “C, 5 : 32,7 zk 0,23, 8 : 32,4 xk 0,14, temoins : 32,6 + 0,09 ; 7 : 32,9 + O&9, temoins : 32,5 + 0,4).

Par contre, les souris traitees par des doses faibles ou moyennes (4, 8, 15 ou 30 mgikg [ip]) des produits

5,7 et 8 presentent souvent des reactions de fuite et de peur.

Les latences des convulsions et de la &alit6 ont Cte diminuees par l’acide N-palmitoylglutamique (PGt) et augment&es par l’imipramine (tableau I).

Discussion

Trois points importants devraient &i-e pris en conside- ration dans cette discussion.

- Le profil comportemental des derives 5, 7 et 8 n’est pas sans rappeler celui des derives glutamater- giques (linoleamide ou palmitamide de l’acide gluta- mique) que nous avons CtudiCs recemment [9]. Comme pour ces derniers, l’administration de faibles doses des produits 5, 7 ou 8 ne se repercute pas d’une man&-e flagrante sur l’activite motrice des souris, tandis qu’aux fortes doses, nous avons observe, dans les deux cas, une importante diminution de l’activite motrice pour parvenir, en augmentant les doses administrees (de glutamatergiques ou de produits 5, 7, S), a des convulsions Wales. Les reac- tions de fuite et de peur, chez la souris, aux faibles doses leur sont aussi communes [9].

- L’amantadine augmente I’affinite de la phency- clidine pour ses recepteurs cerebraux chez le rat [lo]. Cette augmentation de l’affinite concernerait, en premier lieu, les sites de la phencyclidine couples avec les recepteurs de l’acide N-methyl-D-aspartique (NMDA) et reflbterait des changements conformation- nels associes a l’ouverture du canal ionique du recep- teur NMDA [ll].

Des raisons structurales evidentes (notamment l’absence de carboxyle sur l’amantadine et les ada-

Tableau I. l?tude des convulsions et de la l&alit& apres administration de derive 5 (200 mg/kg [ip]) chez des souris ayant recu 50 min auparavant une solution aqueuse de tween - 80 (5%) (5 200) ou de I’acide N-palmitoylgluta- mique (45 mg/kg [ip]) (PGt 45 + 5 200) ou de chlorhydrate de l’imipramine (SO mg/kg [ip]) (IMI 80 + 5 200). Moyenne 1 Ccart type de la moyenne. Les chiffres entre parentheses designent le nombre de souris utilisees.

L, Latence des LL Latence premibres convulsions de la Etalite’

(min)

derive 5 200 (6) 3,30 -t 0,15 4,97 I! 0,22

PGt45 2,66 jl 0,22* 4,15 t 0,28” + derive 5 200 (6)

IMISO 4,68 -t 0,27** 6,85 + 0,14*** + derive 5 200 (6)

*P < 0,05; **P < 0,Ol; ***P < 0,001 : test t de Student par rapport au groupe 5 200.

mantanamines envisagees dans ce memoire) exclu- raient l’eventualite d’une action de ces molecules sur les sites de NMDA ou de glycine ,des recepteurs gluta- matergiques centraux [ 11, 121. A la lumiere de nos connaissances actuelles, on devrait plutot envisager une action au niveau de sites allosteriques membra- naires (on connait une telle action (inhibitrice) des adamantanamines sur les recepteurs cholinergiques (nicotiniques) [13, 14]), qui stimulerait I’ionophore des recepteurs NMDA.

- Les latences des convulsions et de la Etalite provoquees par ces derives sont diminuees par admi- nistration de l’acide N-palmitoylglutamique (PGt), qui developperait une activite glutamatergique centrale [9], et sont augmentees par l’imipramine (tableau I), qui developperait une activite antiglutamatergique (au niveau du site modulateur du Zn2+ des recepteurs NMDA) [ll, 151.

Toutes ces donnees militeraient en faveur d’une composante glutamatergique dans le mecanisme d’action des d&iv& 5, 7 et 8. Les differents effets comportementaux observes avec ces adamantana- mines pourraient eventuellement s’inscrire dans le contexte de la neurotransmission glutamatergique exercee par ces derives selon leur distribution intrad- rebrale et leur aptitude a stimuler l’ionophore des recepteurs NMDA. Ainsi, l’effet sedatif des produits 5, 7 et 8 ou de certaines adamantanealkanamines [3] refleterait leur action stimulante sur la neurotransmis- sion glutamatergique (NMDA) au niveau du striatum [16] dont l’extension au niveau des structures lim- biques deboucherait sur des convulsions.

L’evaluation de l’importance relative de la compo- Sante glutamatergique des derives 5, 7 et 8 et des adamantanamines, en g&&al par I’utilisation d’anta- gonistes glutamatergiques (competitifs ou non compe- titifs) sur des tests comportementaux se revelerait peu concluante, a cause des effets dopaminomimetiques de tous ces antagonistes [17, 181. Par contre, les etudes in vitro sur les recepteurs NMDA centraux ont beaucoup progress6 ces 4 dernieres annees, et il serait possible d’envisager actuellement l’etude de la modu- lation des recepteurs NMDA par differentes adaman- tanamines. La comparaison de leur capacite a moduler les recepteurs NMDA avec les effets exerces par ces molecules sur les autres recepteurs (cholinergiques, GABAergiques, glycinergiques) [12-14, 191 de la famille des recepteurs a canal ionique command6 par les ligands ci-dessus [19, 201 pourrait se reveler riche en enseignements concernant l’impact de ces mole- cules sur les processus mnemoniques et sur les etats avarices de la maladie de Parkinson [21-241.

Protocoles exp6rimentaux

Chimie

Les points de fusion ont Cte pris a l’appareil de Btichi, et ne sont pas corriges. Les spectres IR ont et& emegistres sur un

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appareil Perkin-Elmer 177 sous forme de dispersions dans le Nuiol. Les snectres RMN-tH ont Cte real&k sur un aunareil Vakan FT-Si)A en utilisant la TMS comme reference mierne. Les microanalyses ont Cte realisees au Service Central de Microanalyse du CNRS. Les resultats sont signal& par des symboles d’elements et sont compris entre f 0,4% des valeurs theoriques.

I-(Tricyclo[3.3.1.13J]de’c-1 -yl)cyclopentanol2 Cet alcool a Cte synthetise a nartir de l’ester 1 selon la methode de Cannone et ai [6-81. F =-94-96°C (n-pentane). Rdt : 67%. IR : v (OH) 3470-3350 cm-r. RMN-tH (CDCl,) 6 (onm) : 1,28-2,d5 (m complex, 23H, H adamantaniques, ii’cyclopenta- niques), 5,2 (s large, lH, OH). Anal C,,H,,O (C, H).

1 -(Tricyclo[3.3.1.13~7jde’c-I -yl)cyclopentanamine 5 On agite un melange de 32,s g (0,2 mol) d’acide trichlorace- tique et de 4 g (0,06 mol) d’azide de sodium dans 100 ml de chloroforme anhydre pendant 15 min a 0°C. Dans la suspen- sion obtenue, on ajoute en une fois 4,4 g (0,02 mol) d’alcool 2 et on agite pendant 5 h a 0°C. Aprils repos pendant 24 h a 5-10°C le mClange reactionnel est neutralis sous refroidisse- ment avec une solution d’ammoniaque a 10%. On &pare la couche organique et on extrait la couche aqueuse ou chloro- forme. Apres avoir lave les couches organiques unies h l’eau, on les s&he sur Na,S04 anhydre et on Cvapore le solvant a la temperature ambiante. Le residu huileux presente au spectre IR la bande azide vers 2090 cm-l et une faible bande, due a une liaison Cthylenique vers 1630 cm-r. Le spectre RMN-rH presente l’absorption d’un proton olefinique sous forme d’un triplet vers 6 5,27 ppm.

On melange ce residu avec 30 ml de THF anhydre et on ajoute lentement, et sous agitation, la solution obienue darts une susnension de 4 P (0.105 mol) de LiAlH, dans 120 ml de THF anhydre. On ch&ffe le m&urge a reflux pendant 10 h, puis on hydrolyse sous refroidissement avec de l’eau et une solution de NaOH a 10%. On filtre les sels mineraux, et on evapore sous vide le solvant. On dissout le residu dam l’ether et on extrait la solution obtenue a l‘acide chlorhydrique a 5%. La couche &h&e est conservee pour l’obtention du derive olefinique 4. On alcalinise les couches aqueuses unies avec du Na,CO, et les extrait au chloroforme. On sbche les couches chl&oformiques sur Na$O, et on Bvapore. On obtient 2,7 g (62%) d’un produit huileux qui cristallise a froid. F = 73-75X (n-pentane). IR : v (NH,) 3365-3240 cm-r. RMN-tH (CDCl,) 6 (ppm) : 1,05-2,17 (m, complex, 25H, H cyclopentaniques et adamantaniques, NH,). Chlorhydrate. F = 230-232°C (EtOH- Et,O). Anal C,,H,,ClN (C, H, N).

I-(Tricyclo[3.3.1 .PJ]de’c-1 -yl)cyclopent&e 4 Ce derive est obtenu de la couche &h&e apres l’extraction de l’amine 5 avec 1’HCI. F = 38-39°C (CH,OH). Rdt : 1,l g (27%). IR : v (=C-H) 3050 cm-t, v (C=C) 1630 cm-r. RMN-IH (CDCI,) 6 (ppm) : 1,50-2,04 (m, 17H, H adamantaniques, H 4- cyclopenteniques) ; 2,13-2,40 (m, 4H, H 3,5-cyclopente- niques) ; 5,27 (= t, lH, J = 2 Hz, H 2-cyclopentenique). Anal (-XL CC> H). 1 -(Tricyclo[3.3.1.l3~7]de’c-l-yl)-N-Lthoxycarbonylcyclopenta- namine 6 Dans une solution de 4,7 g (0,02 mol) d’amine 5 et de 6,6 g (0,065 mol) de triethvlamine dans 60 ml d’ether anhvdre. on ajoute lentement, sdus agitation et refroidissemen< 3,k g (0,033 mol) de chloroformiate d’ethyle. Apres agitation uendant 24 h h la temnerature ambiante. on aioute de l’eau dans je melange reactionnel, on &pare la’ co&he &her& et on extrait a l’ether la couche aqueuse. On lave les couches Cthd- rees unies a l’eau, a l’acide chlorhydrique a 2% et de nouveau a

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l’eau, on les s&he sur Na,S04 et on Cvapore le solvant. Le residu huileux cristallise avec refroidissement. F = 76°C (n- pentane). Rdt : 5 g (80%). IR : v (NH) 3425 (faible), 3320 cm-i, v (C=O) 1700 cm-i. RMN-iH (CDCI,) 6 (ppm) 1,21 (t, 3H, J = 7 Hz, CH,CH,) ; 1,4&2,05 (m, 23H, H adamantaniques et cyclopentaniques) ; 4,02 (q, 2H, J = 7 Hz, CH,CH,) ; 4,32 (s large, lH, NH). Anal C,,H,,NO, (C, H, N). I-(Tricyclo[3.3.I.l~~~]de’c-l-yl)-N-m~thylcyclopentanamine 7 4,2 g (0,014 mol) de derive 6 sont reduits par 5,5 g (0,14 mol) de LiAlH, dans le THF en chauffant B reflux pendant 20 h. Apres hydrolyse, filtration des mineraux et evaporation du solvant, on dissout le residu dam l’ether et on extrait la solu- tion avec de I’HCI a 5%. On alcalinise les couches aqueuses avec du Na,CO,, extrait a l’ether, on s&he avec du Na;SO, et on Cvanore le solvant. Le residu cristallise a froid. F = 48-50°C (n-pen&e). Rdt : 3,25 g (97%). IR : v (NH) 3340 cm-i (faible). RMN-1H (CDCl,) 6 (ppm) : 1,26-2,05 (m, 24H. H adamantaniques et cyclopen&ques, NH) ; 2,35 (s, 3H, CN,N). Chlorhvdrate F = 284-286°C (dec) (EtOH-Et,O). Anal &H2aCl~‘(C, H, N).

\ ,\ ‘.

1 -(Tricyclo[3.3.1.13~7]de’c-1 -yl)-N,N-dime’thylcyclopentana- mine 8 On fait reagir un melange de 4 g (0,017 mol) d’amine 7, de 86 g (0,085 mol) de triethylamine et de 5,5 g (0,051 mol) de chloroformiate d’ethyle, et on travaille par la suite comme pour le produit 6. On obtient 2.5 g d’une huile Cnaisse. L’alcalinisa- tion de la couche aqueuse (Na,CO,), four&t 2 g d’amine 7 qui n’a pas magi. On reduit l’huile brute avec 3,5 g (0,092 mol) de LiAIH, . comme il est decrit Dour I’amine 7. On obtient un prod&’ huileux qui cristallise &dam le n-pentane a froid. F = 66-68°C. Rdt : I,30 g (31%). RMN-tH (CDCl?) 6 (ppm) : 1,30-2,05 (m, 23H, H adamantaniques et cyclopentaniques) 2,48 (s, 6H, (CH&N). Anal Ci7H,,N (C, H, N). Chlorhydrate. F = 160-162°C (EtOH-Et,O).

Transformation du d&iv& insature’ 4 en amine 5 On agite un melange de 32,8 g (0,2 mol) d’acide trichlorace- tique, de 4 g (0,06 mol) d’azide de sodium et de 100 ml de chloroforme anhydre pendant 15 min a 0°C puis on ajoute en une seule fois 4,l g (0,02 mol) de derive insature 4. Apres agitation pendant 24 h a la temperature ambiante, on traite le m&urge reactionnel comme pr&Cdemment et I’on reduit le residu huileux avec 4 g (0,105 mol) de LiAlH,, comme pour la preparation de l’amine 5. On obtient 1,4 g d’amine 5 (Rdt : 31,5%).

Pharmacologic

Observations comportementales et activomt%rie Des souris males Balb-C (22-28 g) ant re9u des doses des produits 5, 7 et 8 allant de 4 a 300 mk/kg (ip). Les produits, sous forme de chlorhydrate, dissous dan< une solution salee isotoniaue (0,9%), ont CtC iniectes sous un volume de 0,l ml par 10Ag de ‘poids corporel-de souris. Les animaux ont CtC observes et leur activite motrice a Cte mesuree, pendant 30 min, 1 ou 4 h apres les administrations, en les introduisant, par groupes de trois souris, dam des activombtres Ugo-Basile, Activity Cage Model 7401.

Effet sur la catalepsie et l’hypothermie r&erpiniques Des souris rnaes Balb-C (25-30 g) ont reGu de la reserpine (4 m&g en SC) et. 2 h 30 min am&s, un des derives B Ctudier (diss&-et injecte’ comme d&it ci-dessus), a la dose de 30 mg/kg (ip). Ont CtC CvaluCes la catalepsie des souris, placees sur un grillage vertical et notees selon [9] (les souris gardant l’attitude imposee moins de 10 s ont Cte notees par 0, plus de 10 s, et moins de 60 s par 0,5 et enfin, plus de 60 s par 1) et

leur temperature rectale (mesuree avec un thermombtre Clectro- nique YSI Yellow Spring Instruments, Model 43TA), 2 h apres l’administration d’un des derives a Ctudier. Des groupes de cinq souris ont CtC utilises. l&de des convulsions et de la le’talite’ Des souris males Balb-C (22-28 g) ont requ soit du chlorhy- drate de l’imipramine (80 mg/kg [ip]), soit de l’acide N-palmi- toy1 glutamique (PGt) [9], a la dose de 45 mg/kg (ip). Le chlor- hydrate de l’imipramine a Cte dissout et le PGt disperse dam une solution aqueuse de tween - 80 (5%) ; le volume inject& Ctait de 0,l ml par 10 g de poids corporel de souris, et les temoins ont reGu ce mCme volume de tween - 80 (5%) ; 50 min apres ces administrations, toutes les souris ont reGu une dose de 200 mg/kg (ip) de produit 5. Ont CtC considerees : - la latence d’apparition des premieres convulsions (L,) ; - la latence de la l&alit6 (LL). Des groupes de six souris ont Cte utilises.

RCfkences

6

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9 10 11

12

13

14

:z

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;: 23

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