Синтез, структура і властивості 3-гідрокси- та 3-ацилокси-1,2-дигідро-3н-1,4-бенздіазепін-2-онів

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ БІООРГАНІЧНОЇ ХІМІЇ ТА НАФТОХІМІЇ

УДК 547.80:541.63:541.69

Синтез, структура і властивості 3-гідрокси- та 3-ацилокси-1,2-дигідро-3н-1,4-бенздіазепін-2-онів

02.00.10 - біоорганічна хімія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата хімічних наук

Андронаті Кирило Сергійович

Київ 2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана у Фізико-хімічному інституті ім. О.В. Богатського НАН України.

Захист відбудеться “31“ березня 2000 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.220.01 в Інституті біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, 02094, Київ-94, вул. Мурманська, 1.

З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Інституту біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, 02094, Київ-94, вул. Мурманська, 1.

Автореферат розісланий 24 лютого 2000 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Д.М. Федоряк

АННОТАЦИЯ

Андронати К.С. Синтез, структура и свойства 3-гидрокси- и 3-ацилокси-1,2-дигидро-3Н-1,4-бенздиазепин-2-онов. - Рукопись.

Диссертация на соискание учёной степени кандидата химических наук по специальности 02.00.10 - биоорганическая химия. - Институт биоорганической химии и нефтехимии НАН Украины, Киев, 2000.

Работа посвящена синтезу, выяснению структурных особенностей, свойств 3-гидрокси- и 3-ацилокси-1,2-дигидро-3Н-1,4-бенздиазепин-2-онов и их инклюзивных комплексов, установлению связи между структурой полученных веществ и их свойствами. Конденсацией 2-аминобензофенонов с гидрохлоридами хлорангидридов -аминокислот синтезированы 5-арил-1,2-дигидро-3Н-1,4-бенздиазепин-2-оны. Окислением последних пероксидом водорода получены соответствующие 4-оксиды, которые перегруппировкой Полоновского превращены в 3-ацетилоксибенздиазепиноны. Гидразинолизом 3-ацетилоксибенздиазепинонов получены 3-гидроксибенздиазепиноны. Ацилированием последних ангидридами либо галогенангидридами карбоновых и дикарбоновых кислот синтезированы 3-ацилокси-1,2-дигидро-3Н-1,4-бенздиазепин-2-оны. При взаимодействии 3-гидроксифеназепама с дихлорангидридом янтарной кислоты основным продуктом реакции является 6-бром-4-(о-хлор)фенилхиназолиналь-2. Установлены особенности распада под электронным ударом 3-ацилоксибенздиазепинонов в зависимости от их структуры. Методом рентгеноструктурного анализа показано, что изученные соединения имеют конформацию псевдолодки с псевдоэкваториальной ориентацией заместителя в положении 3. Установлен характер водородных связей, объединяющих молекулы 3-гидрокси- и 3-ацилоксибенздиазепинонов в межмолекулярные ассоциаты. Получены комплексы включения 3-гидроксибенздиазепинонов с бензолом и циназепама с ?-циклодекстрином, установлена их структура. В клатратах 3-гидроксибенздиазепинонов с бензолом впервые для 1,4-бенздиазепиновых комплексов обнаружены ?…р ? СН…р ?заимодействия молекул “гостя” и “хозяина”. В клатратах циназепама с -циклодекстрином молекула первого погружена в полость -циклодекстрина своим о-хлорфенильным фрагментом, а сложноэфирный фрагмент располагается снаружи у широкого основания молекулы “хозяина”. Впервые изучена кинетика кислотного гидролиза 3-ацилоксибенздиазепинонов на примере сложных эфиров 3-гидроксифеназепама. Константы скорости гидролиза этих эфиров коррелируют с ?*-константами Тафта заместителей ацильной группы. Показано, что разрыв ацил-кислородной связи осуществляется по ААс1 механизму. Изучен аффинитет к бенздиазепиновым рецепторам, психофармакологические и антиагрегационные свойства полученных веществ. Максимальным аффинитетом к бенздиазепиновым рецепторам обладают 3-гидроксифеназепам и его 1-метильное производное. Сродство последнего к БДР выше, чем у феназепама. В ряду производных 3-гидроксифеназепама отмечена хорошая корреляция между аффинитетом соединений к БДР и их гидрофобностью. Наиболее активными анксиолитиками и антиконвульсантами проявили себя 3-гидроксифеназепам, 3-ацетоксифеназепам, 1-метил-3-гидроксифеназепам, 1-метил-3-ацетилоксифеназепам, 3-гемисукцинилокси-, гемиглутароилокси- и никотиноилоксифеназепам. Максимальной селективностью анксиолитического и антиконвульсантного действия характеризуется циназепам. Величины ED50 сложных эфиров 3-гидроксифеназепама по тесту антагонизма с коразолом антибатны константам скорости кислотного гидролиза и липофильности этих соединений. Установлено, что клатратообразование с ?-циклодекстрином способствует увеличению содержания циназепама в плазме крови животных. Феназепам и его производные проявили выраженные антиагрегационные свойства.

Полученные данные свидетельствуют о том, что анксиолитические и противосудорожные свойства 3-ацетилоксибенздиазепинонов определяются свойствами их метаболитов - 3-гидроксибенздиазепинонов.

Ключевые слова: 3-гидрокси- и 3-ацилокси-1,4-бенздиазепиноны, комплексы включения, ?-циклодекстрин, структура, кинетика гидролиза, бенздиазепиновые рецепторы, аффинитет, липофильность, фармакологические свойства.

АНОТАЦІЯ

Андронаті К.С. Синтез, структура і властивості 3-гідрокси- та -ацилокси-1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-онів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.10 - біоорганічна хімія. - Інститут біоорганічної хімії та нафтохімії НАН України, Київ, 2000.

Синтезовані 5-арил-3-гідрокси- та 3-ацилокси-1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-они. Встановлено особливості розпаду під електронним ударом 3-ацилоксибенздіазепінонів в залежності від структури. Описані конформаційні характеристики сполук та характер водневих зв'язків, що поєднують їх у міжмолекулярні асоціати. Одержані комплекси включення 3-гідроксибенздіазепінонів з бензолом і циназепаму з -циклодекстрином, встановлена їх структура. У клатратах 3-гідроксибенздіазепінонів з бензолом вперше для 1,4-бенздіазепінових комплексів виявлені - та СН- взаємодії молекул “гостя” і “хазяїна”. Показано, що при кислотному гідролізі 3-ацилоксибенздіазепінонів розрив ацил-кисневого зв'язку здійснюється за ААс1 механізмом.

Найбільший афінітет до бенздіазепінових рецепторів характерний для 3-гідроксифеназепаму і його 1-метильного похідного. Вони ж є найбільш активними анксіолітиками та антиконвульсантами. Найбільш селективний анксіолітик та антиконвульсант - циназепам. Величини ED50 естерів 3-гідроксифеназепаму за тестом антагонізму з коразолом антибатні константам швидкості гідролізу і ліпофільності цих сполук. Встановлено, що клатратоутворення з -циклодекстрином сприяє збільшенню кількості циназепаму в плазмі крові тварин. Феназепам і його похідні виявили виражені антиагрегаційні властивості.

Ключові слова: 3-гідрокси- та 3-ацилокси-1,4-бенздіазепінони, комплекси включення, ?-циклодекстрин, структура, кінетика гідролізу, бенздіазепінові рецептори, афінітет, ліпофільність, фармакологічні властивості.

ANNOTATION

Andronati K. Synthesis, structure and properties of 3-hydroxy - and -acyloxy-1,2-dihydro-3H-1,4-benzodiazepine-2-ones. - Manuscript.

Thesis for a candidate's degree in Chemical Sciences on speciality 02.00.10 - bioorganic chemistry. - Institute of Bioorganic Chemistry and Petrochemistry, National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, Ukraine, 2000.

5-Aryl-3-hydroxy- and 3-acyloxy-1,2-dihydro-3H-1,4-benzodiazepine-2-ones were synthesized. The peculiarities of 3-acyloxybenzodiazepinones decomposition ways under electron impact were established depending on their structure. The conformational characteristics of the compounds and character of hydrogen bonds joining them into intermolecular associates were described. Inclusion compounds of 3-hydroxybenzodiazepinones with benzene and cinazepam with в-cyclodextrine were obtained and their structure was established. For the first time р…р and ?Н…р interactions between “host” and “guest” molecules of 3-hydroxybenzodiazepinones clatrates with benzene were found for 1,4-benzodiazepinone inclusion compounds. It was shown that acyl-oxygen bond break during acid hydrolysis goes by AAc1 mechanism. 3-Hydroxyphenazepam and 1-methylhydroxyphenazepam possess the highest affinity to benzodiazepine receptors. They are also the most active anxyolitics and anticonvulsants. Cinazepam is the most selective anxyolytic and anticonvulsant. The changing of ED50 values of anxyolitic and anticonvulsant activity of 3-hydroxyphenazepam esters is antibate to the changing of their hydrophobicity. Formation of inclusion compounds with в-cyclodextrine leads to increase of cynazepam content in animal blood plasma. Phenazepam and its derivatives inhibit platelet aggregation.

Key words: 3-hydroxy- and 3-acyloxy-1,4-benzodiazepinones, inclusion compounds, в-cyclodextrine, structure, kinetic of hydrolysis, benzodiazepine receptors, affinity, hydrophobicity, pharmacological properties.

молекула гідроліз бенздіазепіновий

1. ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Перший представник класу 1,4-бенздіазепінів - 1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-он 4-оксид був одержаний Ауверсом і Фрезе ще в 1926 р. Однак інтенсивний розвиток хімії цього класу гетероциклічних сполук почався лише на прикінці 50-х років XX сторіччя, що стимулювалося, головним чином, відкриттям унікальних психотропних властивостей багатьох похідних 1,4-бенздіазепіну, таких як хлордіазепоксид (лібріум), діазепам (валіум) та інші. Зараз, як лікарські засоби, зареєстровано більше 100 сполук, що містять 1,4-бенздіазепінову систему. Серед них речовини з анксіолітичною (транквілізуючою), протисудомною, снодійною, міорелаксантною, анальгетичною дією, антагоністи холецистокініну, протипухлинні антибіотики, антитромботичні та антиаритмічні засоби. Знання, отримані при вивченні молекулярних і клітинних механізмів дії, внесли суттєвий вклад у розвиток фізико-хімічної біології нервової системи. Вони мають важливе значення для вирішення задач спрямованого створення психотропних засобів з бажаним профілем дії.

Першим оригінальним високоефективним препаратом 1,4-бенздіазепінового ряду, що був створений у колишньому СРСР, є феназепам, який і до цього часу належить до числа найбільш активних анксіолітиків. Пізніше був створений селективний анксіолітик гідазепам. Обидва препарати розроблені в результаті комплексних досліджень, проведених у Фізико-хімічному інституті ім. О.В. Богатського НАН України, Одеському держуніверситеті ім. І.І. Мечнікова і НДІ фармакології РАМН (Москва) під керівництвом академіка АН УРСР О.В. Богатського і академіка АМН СРСР В.В. Закусова. Вельми перспективними та цікавими є 3-заміщені 1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-они. Серед представників цього ряду похідних 1,4-бенздіазепіну виявлено високоефективні анксіолітики, протисудомні, снодійні засоби та антагоністи холецистокініну. Широке медичне застосування знайшли препарати даного ряду оксазепам і лоразепам. 3-Гемісукцинілоксифеназепам (циназепам) зараз перебуває на завершальних стадіях доклінічного вивчення як анксіолітик і унікальний снотворний препарат. Дисертація є складовою частиною досліджень, що проводяться в Фізико-хімічному інституті ім. О.В. Богатського НАН України в галузі хімії психофармакологічно активних сполук. Вона присвячена синтезу, вивченню структурних особливостей, властивостей, залежності “структура-властивості” естерів високоактивного анксіолітика та протисудомного засобу 3-гідроксифеназепаму та його аналогів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота проводилась в рамках досліджень Фізико-хімічного інституту ім. О.В. Богатського НАН України за темою 0195 V015693.

Мета дослідження: Синтез, вивчення структури, властивостей, залежності між структурою і властивостями 3-гідрокси- та 3-ацилокси-1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-онів.

Наукова новина отриманих результатів. Синтезовано раніш неописані у літературі 3-гідрокси- та 3-ацилокси-1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-они. Одержані комплекси включення 3-гідроксибенздіазепінів з бензолом і циназепаму з -циклодекстрином, встановлено їх структуру. Виявлені нові типи асоціації молекул 3-гідроксибенздіазепінів. Вперше вивчена кінетика кислотного гідролізу 3-ацилоксибенздіазепінів. Запропоновано механізм цієї реакції. Визначено афінітет до бенздіазепінових рецепторів і психофармакологічні властивості 3-гідрокси- та 3-ацилоксибенздіазепінів. В ряду естерів 3-гідроксифеназепаму знайдено кореляції між ліпофільністю і антиконвульсивною активністю. 3-Гідроксифеназепам і його 1-метильний аналог за анксіолітичною та протисудомною активністю перевершують феназепам. Встановлено, що утворення клатрату циназепаму з -циклодекстрином сприяє зростанню рівня циназепаму в плазм і крові тварин. Показано, що 3-гідроксифеназепам і його естери мають виражені антиагрегаційні властивості. Серед вивчених сполук знайдено високоактивні анксіолитики та протисудомні засоби.

Практичне значення одержаних результатів. Дані про зв'язок між структурою, реакційною здатністю, ліпофільністю, афінітетом до бенздіазепінових рецепторів (БДР), фармакологічними властивостями вивчених сполук можна використати при плануванні синтезу нових анксіолітичних протисудомних і антиагрегаційних засобів та розробці їх лікарських форм.

Особистий внесок здобувача. Синтез усіх сполук, комплексів включення, вивчення їхньої структури методами ІЧ і УФ спектроскопії, вивчення швидкості гідролізу естерів 3-гідроксифеназепаму проведені особисто здобувачем. Інтерпретація даних РСА, спектрів 13С-ЯМР і двомірного 1Н-ЯМР, мас-спектрів, кінетичних даних, фармакологічний скринінг здійснені спільно з співавторами публікацій за темою дисертації. Радіолігандні експерименти виконані за безпосередньою участю автора.

Апробація результатів дисертації. Результати роботи доповідались на XVII Українській конференції з органічної хімії (Харків, Україна, 1995), IX конференції молодих вчених з органічної і біоорганічної хімії (Прага, Чеська республіка, 1995), Міжнародному симпозіумі по сполукам включення (Стамбул, Туреччина, 1995), семінарі НАТО “Current Challenges on Large Supramolecular Assemblies” (Афіни, Греція, 1997), Українській конференції “Хімія азотвмісних гетероциклів” (Харків, Україна, 1997), Міжнародному симпозіумі “Xth International Symposium on Molecular Recognition and Inclusion” (Варшава, Польща, 1998), XVIII Українській конференції з органічної хімії (Дніпропетровськ, Україна, 1998), І конференції молодих вчених і студентів-хіміків південного регіону України (Одеса, Україна, 1998), на V національному з'їзді фармацевтів України (Харків, Україна, 1999).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 9 статей та тез 9 доповідей на міжнародних і українських конференціях.

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, 3 розділів, висновків і списку цитованої літератури. Робота викладена на 144 сторінках, містить 36 малюнків, 21 таблицю, список використаних джерел із 174 найменувань. Перший розділ - огляд літератури з методів синтезу 3-заміщених 1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-онів, їх стереохімії, хімічних, фармакологічних властивостей і застосуванню в медицині. Наведені сучасні уявлення щодо молекулярних механізмів анксіолітичної, протисудомної та снотворної дії 1,4-бенздіазепінів. У другому розділі описано синтез 2-амінобензофенонів і на їх основі - 3-гідрокси- та 3-ацилокси-1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-онів, приведено спектральні підтвердження будови одержаних сполук, особливості розпаду під електронним ударом, а також результати рентгеноструктурного вивчення їх структури.

Третій розділ містить результати вивчення властивостей одержаних сполук (утворення комплексів включення та їх структура, кінетика кислотного гідролізу 3-ацилоксибенздіазепінонів, афінітет до БДР і фармакологічні властивості речовин) та їх обговорення.

2. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Синтез і структура 3-гідрокси- та 3-ацилокси-1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-онів.

Синтез 5-арил-1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-онів. Синтонами для синтезу 5-арил-1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-онів нами були використані 2-амінобензофенони (1). Конденсацією 2-амінобензофенонів з гідрохлоридами хлорангідридів гліцину або -аланіну були одержані 1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-они (2).

1-Метилпохідні (3) одержували дією на натрієві солі сполук 2 (R3=H) метилйодидом.

Синтез 3-гідрокси- та 3-ацилокси-1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-онів.

Окисленням бенздіазепінонів (4) пероксидом водню в середовищі оцтової кислоти одержано 4-оксиди (5). Взаємодією останніх з оцтовим ангідридом отримані 3-ацетокси-1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-они (6), які під дією гідразин гідрату перетворюються в 3-гідрокси-1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-они (7).

Ацилюванням 3-гідроксибенздіазепінонів (7) ангідридами або галогенангідридами карбонових (пропіонової, ізо-масляної, півалевої, вальпроєвої, бензойної, нікотинової) і дикарбонових (янтарної, глутарової) кислот було синтезовано естери (8).

Препаративне розділення енантіомерів 3-гемісукцинілокси-7-бром-5-феніл-1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-ону здійснено з метою порівняння їх властивостей.

Взаємодією рацемічного 3-гемісукцинілокси-7-бром-5-феніл-1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-ону з (-)-1-феніл-2-метиламінопропанолом-1 у ацетоні одержано діастереомерні солі, які були розділені дробною кристалізацією.

Кислотним гідролізом останніх були одержані енантіомери 9 і 10.

Спроби одержати естери дикарбонових кислот до успіху не привели. При взаємодії хлорангідриду янтарної кислоти з 3-гідроксифеназепамом (11) у суміші хлороформ - ДМФА несподівано була виділена сполука, яка методами ІЧ спектроскопії, мас-спектрометрії та спектроскопії ПМР ідентифікована як

6-бром-4-(о-хлор)фенілхіназоліналь-2 (12). Аналогічний продукт одержано кип'ятінням сполуки 11 в оцтовій кислоті

Доказ будови та структурних особливостей естерів 3-гідрокси-1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-онів. Структура сполук 7 і 8 підтверджена методами ІЧ і УФ спектроскопії, мас-спектрометрії, спектроскопії ЯМР 1Н і рентгеноструктурним аналізом (для чотирьох речовин). Встановлені спектральні характеристики сполук. Показано особливості розпаду під електронним ударом 3-гідрокси- та 3-ацилоксибенздіазепінонів в залежності від їх структури.

3-Гідрокси- і 3-ацилокси-1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-они (7а, R1=Br, R2=o-ClC6H4, R3=R4=H; 7б, R1=Br, R2=C6H5, R3=H, R4=СH3; 7в, R1=Br, R2=o-ClC6H4, R3=H, R4=СH3) та циназепам характеризуються конформацією псевдованни діазепінового ядра з псевдоекваторіальною орієнтацією замісника у положенні 3 (мал.1). Найменше перекручення форми ванни відмічено для молекули циназепаму (параметр асиметрії =1,9), найбільше - для 3-гідрокси-1-метилфеназепаму (=7,2). Незаміщені у положенні 1 сполуки утворюють циклічні димери за рахунок водневих зв'язків між амідними групами сусідніх молекул. Ці димери асоціюються між собою за рахунок двох водневих зв'язків О(3)-Н...N(4) у гідроксифеназепамі або водневого зв'язку карбогідроксигруп О(4)-Н...N(4) у циназепамі.

Властивості 3-гідрокси- та 3-ацилокси-1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-онів.

Комплекси включення (інклюзивні комплекси, сполуки включення, комплекси “гість-хазяїн”, клатрати) є об'єктами досліджень супрамолекулярної хімії.

В роботі досліджувалися інклюзивні комплекси похідних 1,4-бенздіазепіну двох типів: 1) комплекси 3-гідрокси-1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-онів з бензолом, в яких роль “хазяїна” відіграють молекули бенздіазепінонів; 2) комплекси циназепаму з -циклодекстрином, у яких у ролі “хазяїна” виступають молекули -циклодекстрину.

Комплекси першого типу одержані нами при кристалізації 5-феніл- і 5-(о-хлор)феніл-7-бром-3-гідрокси-1-метил-1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-онів з бензолу.

На мал. 2 представлено фрагмент кристалічної структури 1-метил-5-(о-хлор)феніл-7-бром-3-гідрокси-1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-ону. Дві молекули цієї сполуки димеризовані за рахунок водневих зв'язків О(3)-Н...N(4).

Другою принциповою міжмолекулярною взаємодією є СН- взаємодія між молекулою бензолу та бромбензогрупою молекули 1-метил-5-(о-хлор)феніл-7-бром-3-гідрокси-1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-ону (мал. 2)

Ці взаємодії обумовлюють об'єднання димерів у кристалі в ланцюжки. Такий тип взаємодії для сольватованих 1,4-бенздіазепінів виявлено вперше.

Для 1-метил-5-феніл-7-бром-3-гідрокси-1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-ону знайдено новий, для 1,4-бенздіазепінонів з гідрокси-групою в положенні 3, спосіб асоціації молекул. У кристалі містяться дві незалежні молекули (А і В). Дві пари молекул 1-метил-5-феніл-7-бром-3-гідрокси-1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-ону об'єднані в центросиметричний тетрамер (мал. 3) водневими зв'язками. Між бромбензогрупою молекули В та молекулою “гостя” (бензолу) реалізовані - - взаємодії.

Виявлені нами - і СН- взаємодії 1,4-бенздіазепінонів з молекулами бензолу можуть розглядатися як моделі можливих взаємодій 1,4-бенздіазепінонів з центрами зв'язування на рецепторі, що містять ароматичні фрагменти (фенольне кільце тирозину, імідазольне ядро гістидину і т.п.).

Методом співосадження нами були отримані сполуки включення циназепаму з -циклодекстрином. Виходячи з одержаних результатів спектральних досліджень та літературних даних про сполуки включення бенздіазепінів і циклодекстринів, даних рентгеноструктурного аналізу 1,4-бенздіазепінових молекул, і результатів моделювання за допомогою моделей Стюарта-Бриглеба, сполуці включення складу 1:1 (2:2) в кристалічному стані може бути приписана структура, подана на мал. 4.

Структура сполуки включення в розчині була вивчена з застосуванням одно- та двомірного 1Н-ЯМР і 13С-ЯМР.

При використанні крос-релаксаційної двомірної спектроскопії ЯМР (NOESY), виходячи із значень ядерного ефекту Оверхаузера (ЯЕО), оцінені основні міжпротонні відстані в сполуці включення, у тому числі відстані між протонами “гостя” та “хазяїна”.

На підставі одержаних даних запропоновано модель клатрату циназепаму з -циклодекстрином (1:1) у розчині (мал. 5). Згідно з цією моделлю молекула циназепаму занурена в порожнину -циклодекстрину своїм о-хлорфенільним фрагментом. Естерний фрагмент розташовується зовні біля широкої основи браслету.

Вивчення кінетики гідролізу естерів 3-гідроксифеназепаму. Нами вперше вивчено кислотний гідроліз естерів 3-гідроксибенздіазепінонів з метою з'ясування залежності швидкості гідролізу сполук від їх структури і можливого механізму реакції. Такого роду інформація може бути корисною для рішення практичних хіміко-фармацевтичних задач, а також для аналізу зв'язку “структура-реакційна здатність-біологічна активність”. Розділення і кількісне визначення компонентів реакційної суміші здійснювали при 25С по накопиченню 3-гідроксифеназепаму. Константи швидкості кислотного гідролізу естерів 3-гідроксифеназепаму наведені в табл. 1.

Таблиця 1 Константи швидкості кислотного гідролізу (25С) естерів 3-гідроксифеназепаму

Як видно з наведених у табл. 1 даних у вивчених умовах естери 3-гідроксифеназепаму проявляють порівняно невисоку реакційну здатність
(k10-5-10-6 с-1), напевно обумовлену переважним, у порівнянні з ацилом, протонуванням 1,4-бенздіазепінового фрагменту (R'). Одержані результати дозволяють припустити, що гідроліз естерів 3-гідроксифеназепаму протікає по механізму ААс1, відповідно з яким лімітуючою стадією процесу є утворення ацилій-катіону (А) із відповідного інтермедіату (В).

Стабільність катіону А тим вища, чим більша електронодонорність замісника R у ацильній групі. Це погоджується з рядом реакційної здатності вивчених естерів.

Для естерів жирних кислот і 3-гідроксифеназепаму відзначається високий ступінь кореляції (R=0.98) між константами швидкості гідролізу цих естерів і *-константами Тафта замісників у ацильному залишку (мал. 6).

На користь механізму ААс1 свідчить також практична відсутність просторового впливу замісників R, що є характерною ознакою мономолекулярного ацилкисневого розриву при кислотному гідролізі естерів.

Афінітет до бенздіазепінових рецепторів 3-гідрокси- та 3-ацилокси-1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-онів. Афінітет 3-гідрокси- та 3-ацилокси-1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-онів до бенздіазепінових рецепторів оцінювали за допомогою констант інгібування (Ki) специфічного зв'язування 3Н-діазепаму з БДР тестуємими сполуками. На мал. 7 зображено вигляд кривих залежності специфічного зв'язування 3Н-діазепаму від концентрації вивчених речовин. У табл. 2 подані одержані для досліджених речовин величини Ki.

Таблиця 2 Афінітет 1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-онів до бенздіазепінових рецепторів

Дані таблиці свідчать про те, що максимальний афінітет до БДР проявляють 3-гідроксифеназепам і його 1-метильний аналог. Спорідненість останнього до БДР вища, ніж у феназепаму.

Серед 3-гідроксибенздіазепінонів відносно низький афінітет до БДР у незаміщеного в 7-положенні 5-феніл-3-гідрокси-1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-ону, що корелює з даними про низьку активність цієї сполуки. Афінітет до БДР естерів 3-гідроксифеназепаму суттєво залежить від структури ацильного залишку.

З метою зіставлення афінітету 3-гідрокси- та 3-ацилоксибенздіазепінів із їх ліпофільністю нами обчислені величини log P за допомогою програми “Log P” ACD/Labs. Задовільне співвідношення обчислених значень log P і знайдених раніше експериментальних значень свідчить про можливість застосування обчислених величин для характеристики гідрофобності дигідробенздіазепінонів. Так, для 7-бром-5-феніл-1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-ону, оксазепаму, лоразепаму, феназепаму та 3-гідроксифеназепаму експериментальні та обчислені величини дорівнюють, відповідно: 3,11 і 3,49 0,48; 2,24 і 2,31 0,46; 2,39 і 2,48 0,48; 3,30 і 3,67 0,50; 2,57 і 2,82 0,54.

Для усіх вивчених сполук в цілому кореляція між активністю, величинами Кi і ліпофільністю похідних 1,4-бенздіазепіну відсутня. Однак у більш вузькому ряду сполук (3-гідроксифеназепам і його похідні) спостерігається добра кореляція (R=0,93) між афінітетом речовин до БДР і їх гідрофобністю (мал. 8).

Це можна розглядати як свідчення внеску гідрофобної взаємодії естерів 3-гідроксифеназепаму з бенздіазепіновими рецепторами до їх загальної взаємодії.

Структура та фармакологічні властивості 3-гідрокси- та 3-ацилокси-1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-онів*

Психофармакологічні властивості. Психофармакологічні властивості синтезованих речовин досліджувались за тестами: антагонізму за судомною дією коразолу (протисудомна та анксіолітична активність), обертального стрижня (порушення координації рухів - міорелаксантна активність), залізання на сітку (порушення рефлексів орієнтування - седативна дія).

Одержані дані свідчать про високу анксіолітичну та протисудомну активність сполук, яка має різний ступінь в залежності від їх структури.

Найбільш активними анксіолітиками та антиконвульсантами в ряду вивчених нами сполук є 3-гідроксифеназепам, його естери (нікотіноїлокси-, геміглутароілокси- і гемісукцинілоксифеназепам), 1-метил-5-(о-хлор)-феніл-7-бром-3-гідрокси-1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-он і 3-ацетокси-1-метил-5-(о-хлор)-феніл-7-бром-3-гідрокси-1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-он. ED50 цих сполук за тестом антагонізму з коразолом нижча 0,1 мг/кг. 3-Гемісукцинілокси-7-бром-5-феніл-1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-он досліджувався фармакологічно у вигляді рацемату, право- і лівообертаючих енантіомерів. Правообертаючий енантіомер більш активний, ніж рацемат і лівообертаючий енантіомер. Однак різниця у активності d-ізомеру і рацемату ( в 2 рази) не достатня для того, щоб визначити більшу комерційну доцільність застосування d-енантіомера як анксіолітика, в порівнянні з рацематом.

В ряду естерів 3-гідроксифеназепаму - геміглутароіл- і нікотиноїлоксифеназепам за рівнем активності близькі до циназепаму.

Співвідношення ефективних доз речовин за тестами, що характеризують седативні ефекти (тест обертального стрижня та тест залізання на сітку) і анксіолітичну та протисудомну дію, відображає селективність їх дії як анксіолітиків і антиконвульсантів.

Найвища селективність серед вивчених речовин у циназепаму (ED50 об.ст./ED50 ант. кор. = 31,4), найменш селективний - вальпроілоксифеназепам (ED50 об.ст./ED50 ант.кор. =1,25).

Раніше було показано, що анксіолітична і протисудомна активність 1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-онів визначається їх афінітетом до БДР. Однак величини ефективних доз вивчених нами сполук не корелюють з їх константами інгібування (Кі) специфічного зв'язування 3Н-діазепаму з БДР.

По аналогії з естерами оксазепаму можна допустити, що естери 3-гідроксифеназепаму в організмі експериментальних тварин піддаються ферментативному гідролізу і фармакологічна активність цих речовин визначається, головним чином, швидкістю утворення активного метаболіту - 3-гідроксифеназепаму та швидкістю надходження останнього у мозок. Це припущення підтверджується тим, що активність естерів 3-гідроксифеназепаму по тесту антагонізму з коразолом підвищується зі зменшенням їх ліпофільності (мал. 9), бо відомо, що швидкість ферментативного гідролізу естерів оксазепаму естеразами печінки підвищується зі зменшенням їх ліпофільності.

Антиагрегаційні властивості феназепаму і його похідних. Антиагрегаційну активність феназепаму і його похідних визначали за їх здатністю інгібувати індуковану аденозиндифосфатом (АДФ) агрегацію тромбоцитів плазми крові щурів.

Кількісною характеристикою антиагрегаційної активності слугує IC50 - концентрація речовини, що інгібує агрегацію тромбоцитів на 50%. Результати вивчення антиагрегаційної активності деяких сполук подані на мал. 10.

Із наведеної діаграми видно, що усі досліджені сполуки мають виражену антиагрегаційну активність. Феназепам і циназепам у цьому відношенні близькі до ацетилсаліцилової кислоти. Максимальну активність в ряду вивчених сполук має 3-гідроксифеназепам, його ацетильне похідне менш активне, а найменша активність у 3-нікотиноїлоксифеназепаму.

ВИСНОВКИ

1. В молекулах синтезованих 3-гідрокси- та 3-ацилокси-1,4-бенздіазепін-2-онiв (більш 30 нових сполук) 1,4-діазепіновий цикл має конформацію псевдованни з псевдоекваторіальною орієнтацією замісника у положенні 3.

2. Показано, що 3-гідрокси-1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-они утворюють з бензолом сольватокомплекси типу “гість-хазяїн”, в яких молекули бензолу і 1,4-бенздіазепін-2-ону зв'язані за рахунок - або СН- взаємодій.

3. В комплексах включення циназепаму з -циклодекстрином (-ЦД) складу 1:1 та 1:2 кільце 5-(о-хлор)-фенілу знаходиться в гідрофобній порожнині -ЦД, тоді, як 1,4-бенздіазепіновий і естерний фрагменти “гостя” розташовуються зовні браслету -ЦД поблизу його широкої основи. Встановлено, що одержані клатрати сприяють збільшенню рівня циназепаму в плазмі крові тварин.

4. Показано, що при гідролізі естерів 3-гідроксифеназепаму, що каталізується трифтороцтовою кислотою, реалізується ААс1 механізм розриву ацил-кисневого зв'язку.

5. Виявлено, що серед вивчених 3-гідрокси- та 3-ацилокси-1,4-бенздіазепін-2-онів максимальний афінітет до бенздіазепінових рецепторів (БДР) у 3-гідроксифеназепаму і його 1-метильного похідного, спорідненість якого до БДР вища, ніж у феназепаму. В ряду структурно близьких до 3-гідроксифеназепаму сполук спостерігається тісний зв'язок між афінітетом цих речовин і їх ліпофільністю.

6. Встановлено, що найбільш активними анксіолітиками й антиконвульсантами в ряду вивчених сполук є 3-гідроксифеназепам і його 1-метильне похідне, а також естери 3-гідроксифеназепаму з оцтовою, янтарною і глутаровою кислотами. Максимальна селективність у циназепаму, а мінімальна - у вальпроілоксифеназепаму.

7. Виявлено, що величини ефективних доз естерів 3-гідроксифеназепаму (ED50) за тестом антагонізму з судомною дією коразолу антибатні константам швидкості кислотного гідролізу та ліпофільності цих сполук.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Андронати С.А., Якубовская Л.Н., Андронати К.С., Яворский А.С., Сава В.М., Павловский В.И. Синтез, структура и свойства эфиров 3-оксифеназепама // Укр. хим. журн. - 1994. - Т.60, №10. - С. 712-718.

2. Андронати С.А., Сава В.М., Макан С.Ю., Воронина Т.А., Якубовская Л.Н., Яворский А.С., Андронати К.С. Аффинитет эфиров 3-оксифеназепама к бенздиазепиновым рецепторам // Нейрофизиология.-1994.-Т.26, №4. - С. 262-265.

3. Шапиро Ю.Е., Горбатюк В.Я., Якубовская Л.Н., Андронати К.С., Андронати С.А. Пространственная структура клатратов производных 1,4-бенздиазепина и ?-циклодекстрина // Журнал структурной химии. - 1996. - Т. 37, №5. - С. 876-890.

4. Andronati S.A., Shapiro Yu.E., Yakubovskaya L.N., Gorbatiuk V.Ya., Andronati K.S. and Krasnoschekaya S.P. Inclusion Compounds of Psychotropic Agents and Cyclodextrins // Journal of Inclusion Phenomena and Molecular Recognition in Chemistry. - 1996. - V. 24. - Р. 175-186.

5. Кабанова Т.А., Андронаті К.С., Бєлікова М.В., Павловський В.І., Карасьова Т.Л. Антиагрегаційні властивості феназепаму та його похідних // Фармацевтичний журнал. - 1997. - №4. - С. 69-71.

6. Андронати С.А., Макан С.Ю., Нещадин Д.П., Якубовская Л.Н., Сава В.М., Андронати К.С. Биодоступность циназепама при его введении в виде инклюзивного комплекса с ?-циклодекстрином // Химико-фармацевтический журнал. - 1998. - Т. 32, №10. - С. 3-5.

7. Карасева Т.Л., Беликова М.В., Павловский В.И., Андронати К.С., Кабанова Т.А. Влияние in vitro производных 1,2-дигидро-3Н-1,4-бенздиазепин-2-онов на агрегацию тромбоцитов и перекисное окисление липидов у крыс // Украинский биохимический журнал.- 1998. - Т. 70, - №5. - С. 81-85.

8. Андронати С.А., Андронати К.С., Нещадин Д.П., Симонов Ю.А., Кравцов В.Х., Липковский Я. 5-Фенил-, 5-(о-хлор)фенил-1-метил-7-бром-3-окси-1,2-дигидро-3Н-1,4-бенздиазепин-2-оны и их комплексы с бензолом // ДАН України. - 1999. - №6. - С. 149-155.

9. Андронати К.С., Телятников В.В., Крысько А.А., Андронати С.А., Камалов Г.Л. Кинетика и механизм кислотного гидролиза сложных эфиров 3-оксифеназепама в присутствии трифторуксусной кислоты // ДАН України. - 1999. - №7. - С. 134-138.

10. Andronati K.S. Synthesis and Structural Features of 3-Acyloxy-7-Bromo-5(o-Chloro)Phenyl-1,2-Dihydro-3H-1,4-Benzodiazepine-2-ones and their Affinity for the Benzodiazepine Receptors // IXth Conference on Organic Chemistry & Biochemistry of Young Scientists. Prague, Czech Republic. - 1995. - P. 75-76.

11. Шапіро Ю.Є., Горбатюк В.Я., Якубовська Л.М., Андронаті К.С., Андронаті С.А. Просторова структура клатратів бенздіазепінів та ?-циклодекстрину // XVII Українська конференція з органічної хімії. Харків, Україна. - 1995. - С. 517.

12. Andronati S.A., Shapiro Yu.Ye., Yakubovskaya L.N., Gorbatiuk V.Ya., Andronati K.S., Krasnoschekaya S.P. Inclusion Compounds of Psychotropic Agents and Cyclodextrins // International Seminar on Inclusion Compounds. Tarabaya-Istanbul, Turkey. - 1995. - Р. 42.

13. Andronati S.A., Simonov Yu.A., Andronati K.S. Conformational Aspects of the Recognition by Benzodiazepine Receptors of their Ligands // NATO advanced research workshop: Current Challenges on Large Supramolecular Assemblies. Athens, Greece. - 1997.

14. Андронаті К.С., Якубовська Л.М., Телятников В.В., Камалов Г.Л. Синтез, будова і властивості 3-окси- та 1,3-ацилокси-1,2-дигідро-3Н-1,4-бенздіазепін-2-онів // Українська конференція “Хімія азотвмісних гетероциклів” (ХАГ-97). Харків, Україна. - 1997. - С. 197.

15. Lipkowski J., Andronati K.S., Simonov Y.A., Kravtsov V.Ch. Peculiarity of Inclusion Complex Formation in the System 1,4-Benzodiazepine-Benzene // Xth International Symposium on Molecular Recognition and Inclusion. Warsaw, Poland. - 1998. - Р-4-42.

16. Андронаті К.С., Крисько А.А., Телятников В.В., Андронаті С.А., Камалов Г.Л. Кінетика гідролізу естерів 3-оксифеназепаму. // XVIII Українська конференція з органічної хімії. Дніпропетровськ, Україна. - 1998. - С. 13.

17. Андронати К.С., Телятников В.В. Структура и свойства 3-окси- и 3-ацилокси-7-бром-5-арил-1,2-дигидро-3Н-1,4-бенздиазепин-2-онов // I конференция молодых учёных и студентов - химиков южного региона Украины. Одесса, Украина. - 1998. - С. 5-6.

18. Мазепа А.В., Грень А.И., Павловский В.И., Андронати К.С. Фрагментация под электронным ударом сложных эфиров 3-оксибенздиазепинонов // V національний з'їзд фармацевтів України. Харків, Україна. - 1999. - С. 430.

Размещено на Allbest.ru