Синтез, хімічні перетворення та біологічна активність похідних амінокапронової та янтарної кислот

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНА ФАРМАЦЕВТИЧНА АКАДЕМІЯ УКРАЇНИ

УДК 54.057:547.466.3:547.476.2

СИНТЕЗ, ХІМІЧНІ ПЕРЕТВОРЕННЯ ТА БІОЛОГІЧНА АКТИВНІСТЬ ПОХІДНИХ АМІНОКАПРОНОВОЇ ТА ЯНТАРНОЇ КИСЛОТ

15.00.02 - фармацевтична хімія та фармакогнозія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фармацевтичних наук

Бризицька Оксана Аркадіївна

Харків 2001

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі органічної хімії Національної фармацевтичної академії України, Міністерство охорони здоров'я.

Науковий керівник: доктор фармацевтичних наук, доктор хімічних наук, член-кореспондент НАН України, професор Черних Валентин Петрович, Національна фармацевтична академія України, завідуючий кафедрою органічної хімії

Офіційні опоненти:

доктор фармацевтичних наук, професор Безуглий Петро Овксентійович Національна фармацевтична академія України, завідуючий кафедрою фармацетичної хімії

доктор хімічних наук, професор Макаревич Іван Фомич, Державний науковий центр лікарських засобів провідний науковий співробітник лабораторії пошуку рослинних препаратів

Провідна установа: Національний медичний університет ім. О.О. Богомольца МОЗ України (м. Київ) кафедра фармації

Захист відбудеться “ 15 ” червня 2001 року о 10⁰⁰ год. На засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.605.01 при Національній фармацевтичній академії України за адресою: 61002, м. Харків, вул. Пушкінська, 53.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Національної фармацевтичної академії України (61168, м. Харків, вул. Блюхера, 4).

Автореферат розісланий “ 14 ” травня 2001р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради І.С. Гриценко

амінокапронова янтарна похідний біологічний



Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Однією з основних задач фармацевтичної науки є створення нових ефективних і малотоксичних лікарських препаратів. Часто синтез нових субстанцій здійснюють модифікацією структури відомих лікарських засобів. Таким препаратом є -амінокапронова кислота - гемостатичний засіб, на її основі синтезовано репаративний препарат ацемін та антиаритмічний засіб - Capobenate. Представляло інтерес синтезувати не вивчені у хімічному і фармакологічному відношенні N-арилсульфоно--амінокапронові кислоти та їх функціональні похідні.

Згідно з експериментальними даними, янтарна кислота проявляє гемостатичну активність, що наближається до дії -амінокапронової кислоти. На її основі створено антигіпоксичний і антиоксидантний засіб “Реамберин”. Представляло інтерес порівняти біологічну активність не описаних у літературі сполук бензімідазолу, синтезованих на основі похідних -амінокапронової та янтарної кислот і виявити вплив карбамідної групи, що входить до складу похідних янтарної кислоти, на їх реакційну здатність і біологічну дію.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація виконана згідно з планом науково-дослідних робіт Національної фармацевтичної академії України з проблеми МОЗ України (номер державної реєстрації 01980007011).

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є синтез нових біологічно активних сполук у ряді похідних -амінокапронової та янтарної кислот, виявлення найбільш перспективних з них для подальшого впровадження як потенціальних лікарських засобів.

Для досягнення зазначеної мети були поставлені такі задачі:

розробити препаративні методики та здійснити синтез N-арилсульфоно--амінокапронових кислот та їх функціональних похідних - солей, метилових ефірів, хлорангідридів, капролактамів, амідів, гідразидів;

вивчити реакційну здатність N-арилсульфонокапролактамів у реакціях з нуклеофільними і електрофільними реагентами та синтезувати метилові ефіри, аміди, гідразиди N-арилсульфоно--амінокапронових кислот і N-арилсульфоно-,-дихлоркапролактами;

вивчити взаємодію N-арилсульфоно--амінокапронових кислот, їх метилових ефірів та N-арилсульфонокапролактамів, також арилсульфоногідразидів янтарної кислоти, їх метилових ефірів та N-арилсульфонамідосукцинімідів з о-фенілендіаміном. Синтезувати 2-(арилсульфонамідопентил)бензімідазоли та арилсульфоногідразиди -(2-бензімідазоліл)пропіонової кислоти;

вивчити фізико-хімічні властивості синтезованих сполук;

провести фармакологічний скринінг синтезованих речовин, виявити зв'язок між їх будовою та фармакологічною дією;

на основі визначеної біологічної активності сполук за допомогою методу топологічних індексів та фізико-хімічних параметрів молекул здійснити прогноз фармакологічної активності похідних N-арилсульфоно--амінокапронових кислот, біологічну дію яких не вивчали;

відібрати найбільш перспективні сполуки для поглибленого фармакологічного дослідження.

Об'єкт дослідження - не описані у літературі похідні -амінокапронової та янтарної кислот.

Предмет дослідження - N-арилсульфоно--амінокапронові кислоти, їх функціональні похідні та сполуки бензімідазолу, одержані взаємодією похідних -амінокапронової та янтарної кислот з о-фенілендіаміном. Методики їх синтезу, фізико-хімічні та біологічні властивості.

Методи дослідження - синтез сполук здійснено за допомогою методів органічного синтезу: - ацилювання, циклізації, гідролізу, етерифікації, амідування, гідразинолізу, тощо; структуру та індивідуальність синтезованих речовин встановлено зустрічним синтезом та за допомогою фізико-хімічних методів аналізу: УФ-, ІЧ-, ПМР-спектроскопії, тонкошарової хроматографії, елементного аналізу; біологічні властивості речовин вивчено за допомогою стандартних методик.

Наукова новизна одержаних результатів. Розроблено методики синтезу N-арилсульфоно--амінокапронових кислот, їх метилових ефірів, амідів, гідразидів, N-арилсульфонокапролактамів, N-арилсульфоно-,-дихлоркапролактамів.

Встановлено умови циклодегідратації N-арилсульфоно--амінокапронових кислот з утворенням N-арилсульфонокапролактамів.

Вивчено умови реакцій амінолізу та гідразинолізу N-арилсульфонокапролактамів. Встановлено, що при здійсненні цих реакцій у присутності води переважає реакція гідролізу капролактамового циклу. Вивчено особливості взаємодії N-арилсульфонокапролактамів з п'ятихлористим фосфором з утворенням N-арилсульфоно-,-дихлоркапролактамів.

Запропоновано методику синтезу похідних бензімідазолу взаємодією N-арилсульфонокапролактамів та N-арилсульфонамідосукцинімідів з о-фенілендіаміном.

У результаті проведених досліджень синтезовано 67 не описаних у літературі сполук, структуру яких підтверджено даними елементного аналізу УФ-, ІЧ- та ПМР-спектрів, а у деяких випадках - зустрічним синтезом.

Вивчено гемостатичну, протизапальну, антигіпоксичну, антимікробну, репаративну активності синтезованих сполук та їх вплив на периферичну систему крові. Встановлено зв'язок між структурою та фармакологічною активністю синтезованих речовин. Знайдено перспективні сполуки з високою гемостатичною, репаративною та протизапальною активністю.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблені методики синтезу N-арилсульфоно--амінокапронових кислот можуть бути використані у синтезі нових біологічно активних сполук, зокрема у реакціях бензоїлування -амінокапронової кислоти. Запропоновані методики синтезу сполук бензімідазолу, реакцією похідних сукциніміду та капролактаму з о-фенілендіаміном, можливо використати у реакціях з іншими циклічними імідами та лактамами.

Результати фармакологічного скринінгу синтезованих сполук, також встановлені закономірності між структурою та гемостатичною і репаративною діями N-арилсульфоно--амінокапронових кислот, їх ефірів, солей та N-арилсульфонокапролактамів є основою цілеспрямованого пошуку біологічно активних сполук - потенціальних лікарських засобів.

Встановлені за топологічним методом та на основі фізико-хімічних параметрів кількісні співвідношення між хімічною структурою молекул та їх гемостатичною, антигіпоксичною і протизапальною дією, здійснені на основі результатів фармакологічного скринінгу синтезованих сполук, дозволяють оцінити біологічну активність похідних -амінокапронової кислоти, для яких її не вивчали та які можливо синтезувати за розробленими методиками.

Як перспективні речовини для подальшого поглибленого фармакологічного дослідження запропоновано N-(4-нітробензолсульфоно)--амінокапронову кислоту - гемостатичний засіб, та натрієву сіль N-(4-метоксикарбоніламінобензолсульфоно)--амінокапронової кислоти - протизапальний засіб, для яких розроблено проекти тимчасової фармакопейної статті.

Розроблені методики синтезу та результати фармакологічних досліджень впроваджено у науково-дослідну роботу кафедр органічної хімії і патологічної фізіології Національної фармацевтичної академії України, фізико-органічного відділу Інституту хімії при харківському Національному університеті ім. В.Н. Каразіна, відділу каталізу і відділу аналітичної хімії та фізико-хімії координаційних сполук фізико-хімічного інституту ім. О.В. Богатського.

Особливий внесок здобувача. В наукових працях, опублікованих із співавторами В.П. Черних, А.І. Березняковою, А.М. Бризицькою, В.І. Макуріною, О.М. Свєчніковою, В.Є. Кузьміним, В.В. Васильєвою, В.В. Готовкіною, М.Є. Локтєвою, А.І. Желтвайтом, А.В. Сальніковим особисто автором виконано:

пошук та аналіз літературних даних хімічних властивостей та біологічної дії -амінокапронової і янтарної кислот та їх похідних;

експериментальна синтетична частина роботи, спектральні дослідження, а також розробка проектів ТФС;

аналіз, обробка, трактовка та оформлення результатів синтетичних, фізико-хімічних та біологічних досліджень.

Апробація результатів дисертації. Основний зміст дисертаційної роботи доповідався на: науково-практичній конференції, присвяченій 75-річчю УкрФА “Досягнення сучасної фармації - в медичну практику” (Харків, 1996), V Національному з'їзді фармацевтів України “Досягнення сучасної фармації та перспективи її розвитку у новому тисячолітті” (Харків, 1999), Всеукраїнській (з міжнародною участю) конференції по аналітичній хімії, присвяченій 100-річчю від дня народження проф. М.П. Комаря (Харків, 2000).

Публікації. Матеріали дисертації опубліковані у 6 статтях та 4 тезах доповідей.

Структура дисертації. Дисертаційна робота складається із вступу, чотирьох розділів, загальних висновків, списку літературних джерел та 2 додатків. Загальний об'єм дисертації складає - 150 сторінок. Роботу ілюстровано - 8 схемами, 28 рисунком, 36 таблицями та 6 діаграмами. Перелік використаних літературних джерел містить 175 найменувань.



Основний зміст роботи

1. Синтез, хімічні перетворення та властивості N-арилсульфоно--амінокапронових кислот і їх функціональних похідних.

N-Арилсульфоно--амінокапронові кислоти III одержано взаємодією
-амінокапронової кислоти I або капролактаму II з арилсульфохлоридами. Оскільки -амінокапронова кислота у розчині знаходиться у формі біполярного іону N⁺H₃(CH₂)₅COO-, в якому відсутня необхідна для взаємодії вільна аміногрупа, реакцію проводять у лужному середовищі.

III: a R=H, б R=4-CH₃, в R=4-Cl, г R=4-Br, д R=4-NO₂, е R=2-NO₂, є R=4-NHCOOCH₃

Константи іонізації N-арилсульфоно--амінокапронових кислот визначені методом потенціометричного титрування у змішаному розчиннику діоксан - вода (60 об'ємних % діоксану) та обчислені за методом Нойеса мають близькі значення і змінюються у межах рКа₁ 7,72-8,30; рКа₂ 8,40-8,49, що свідчить про більше виражені кислотні властивості сульфонамідної групи. Кількісну оцінку впливу замісників на їх кислотно-основні властивості визначено за рівнянням Гаммета методом кореляційного аналізу.

Слід відзначити, що згідно наведених рівнянь чутливість карбоксильної групи до впливу замісників, порівняно з чутливістю сульфонамідної групи, менша у 7 разів та мало відрізняється від похибки експерименту, імовірно, через віддаленість замісників від реакційного центру.

Низьке значення реакційної константи сульфонамідної групи кислот (? = 0,56) зумовлено, очевидно, існуванням внутрішньомолекулярного водневого зв'язку, наявність якого доказана ІЧ-спектроскопічним методом розведень, підтверджена низькочастотним значенням валентних коливань карбонільної групи: ?С=О=1712-1696 см-1 та його залежністю від природи замісників у бензольному циклі.

З метою одержання біологічно активних сполук та з'ясування зв'язку між їх будовою та фармакологічною дією, синтезовано функціональні похідні кислот III.

Для синтезу добре розчинних у воді сполук взаємодією кислот з метилатом натрію синтезовано їх натрієві солі IV, а з карбонатом калію - калієві солі V.

З введенням глюкозиламіну у структуру сполук часто розширюється спектр їх фармакологічної дії, підвищується рівень активності та зменшується токсичність. З цією метою синтезовано солі кислот з глюкозиламіном VI.

Згідно із значеннями рКа₁ та рКа₂, сульфонамідна група N-арилсульфоно--амінокапронових кислот проявляє більше виражені кислотні властивості. Однак, методом ІЧ-спектроскопії доведено, що солеутворення здійснюється по карбоксильній групі. В ІЧ-спектрах солей спостерігається смуга поглинання в області 1600 см-¹, що відповідає існуванню карбоксилат-іона. Низькочастотний зсув смуги поглинання валентних коливань карбонільної групи солей, порівняно з кислотами для яких _С=О змінюється в межах 1712-1696 см^-1, свідчить, що карбоксильна група є солеутворюючим центром.

Етерифікацією кислот III синтезовано метилові ефіри VIII.

Слід відзначити, що кислоти при взаємодії з тіонілхлоридом при температурі близько 20^о утворюють хлорангідриди VII, а при нагріванні вище 50^о - N-арилсульфонокапролактами IX. Ці сполуки одержують також циклодегідратацією кислот при нагріванні у киплячому оцтовому ангідриді у присутності ацетату натрію. Термогравіметричним методом доведено, що у розплаві кислот та їх ефірів циклодегідратація не протікає. Будову N-арилсульфонокапролактамів підтверджено УФ-, ІЧ- та ПМР-спектрами. В ІЧ-спектрах сполук IX спостерігаються смуги валентних коливань карбонільної групи _С=О у межах 1712-1688 см-¹ та відсутні смуги валентних коливань групи NH. У ПМР-спектрах капролактамів, на відміну від кислот, зникають сигнали протонів карбоксильної і амідної груп.

2. Взаємодія N-арилсульфонокапролактамів з нуклеофільними та електрофільними реагентами

N-арилсульфонокапролактами є зручними реакційноздатними сполуками, які використовують для синтезу різноманітних похідних N-арилсульфоно--амінокапронових кислот. Вони легко гідролізуються у лужному середовищі з утворенням кислот.

У присутності метилату натрію капролактами IX взаємодіють з метанолом з утворенням ефірів VIII, будова яких підтверджена зустрічним синтезом - реакцією етерифікації відповідних кислот. Метилат натрію грає роль каталізатора, наявність якого у реакційному середовищі збільшує швидкість реакції та дозволяє здійснити її без нагрівання.

Слід відмітити особливу поведінку N-арилсульфонокапролактамів у реакціях з N-нуклеофільними реагентами - алкіламінами та гідразином. Згідно з експериментальними даними, амідування N-арилсульфонокапролактамів здійснюється у безводному середовищі при температурі вище 100^оС. Таким чином одержано бензиламіди кислот X, будову яких підтверджено зустрічним синтезом - взаємодією хлорангідриду кислоти VII б з бензиламіном.

н-Пропіл-, н-бутил- та циклогексиламіди синтезовано на основі хлорангідриду N-(4-метилбензолсульфоно)--амінокапронової кислоти у безводному діоксані у присутності триетиламіну.

Гідразиди N-арилсульфоно--амінокапронових кислот XII одержали взаємодією капролактамів IX з еквімолекулярною кількістю гідразину гідрату у безводному діоксані. Очевидно, вказані перетворення проходять за схемою 4, а здійснення гідразинолізу можливо пояснити високою нуклеофільністю гідразину, зумовленою появою -ефекту внаслідок утворення перехідного стану ароматичного характеру XIV.

Будову сполук XII підтверджено зустрічним синтезом (схема 3), ІЧ-, ПМР-спектрами та якісною реакцією “срібного дзеркала”.

Продовжуючи пошук потенціальних антимікробних лікарських засобів серед хлорзаміщених сполук, нами вивчена взаємодія капролактамів IX з тіонілхлоридом, хлороксидом фосфору та п'ятихлористим фосфором. Встановлено, що реакція протікає при взаємодії з п'ятихлористим фосфором в умовах відсутності розчинника при нагріванні з утворенням N-арилсульфоно-,-дихлоркапролактамів XIII. Позитивна проба Бейльштейна підтверджує наявність хлору в молекулах цих сполук. У ПМР-спектрах сполук XIII у порівнянні з N-арилсульфонокапролактамами IX відсутні сигнали атомів водню -вуглецевого атому.

Синтез N-арилсульфоно-,-дихлоркапролактамів XIII підтверджено квантово-хімічними розрахунками умовних зарядів на атомах у молекулах N-арилсульфонокапролактамів, які свідчать про перевагу заміщення атомів водню -вуглецевого атому, як найбільш електронегативного.

3. Синтез 2-(арилсульфамідопентил)бензімідазолів і арилсульфоногідразидів -(2-бензімідазоліл)пропіонової кислоти та їх фізико-хімічні властивості

З метою одержання сполук широкого спектру біологічної дії, які містять одночасно два фармакофори - залишки -амінокапронової або янтарної кислот і бензімідазолу, та для порівняння їх біологічної активності, а також реакційної здатності вихідних продуктів, вивчено взаємодію кислот III та капролактамів IX і описаних у літературі арилсульфоногідразидів янтарної кислоти, їх метилових ефірів та N-арилсульфонамідосукцинімідів з о-фенілендіаміном.

2-(Арилсульфамідопентил)бензімідазоли XV одержано взаємодією о-фенілендіамину з кислотами III у розплаві реагентів або з капролактамами IX при нагріванні у середовищі киплячого водного диметилформаміду. Оскільки запропонований метод синтезу сполук бензімідазолу із капролактамів IX надзвичайно простий - чистий продукт безпосередньо кристалізується при охолодженні реакційної суміші, його можна рекомендувати як препаративний.

Хімічну будову 2-(арилсульфамідопентил)бензімідазолів підтверджено елементним аналізом, ІЧ- та ПМР-спектрами.

Порівняно з N-арилсульфоно--амінокапроновими кислотами, арилсульфоногідразиди янтарної кислоти містять карбамідну групу, яка збільшує ланцюг супряження молекули, та меншу кількість метиленових груп, які відділяють карбоксильну групу від ланцюга супряження, тому ці сполуки повинні активніше вступати у реакцію конденсації з о-фенілендіаміном. Згідно з експериментальними даними, арилсульфоногідразиди янтарної кислоти, їх метилові ефіри та N-арилсульфонамідосукциніміди взаємодіють з о-фенілендіаміном за коротший час та з більшим виходом продуктів реакції, ніж сполуки, які містять залишок -амінокапронової кислоти.

Похідні янтарної кислоти XVI, XVII, XVIII синтезовано за описаними у літературі методиками.

Схема 6.

Слід зазначити, що кислоти XVI взаємодіють з 1,2-фенілендіаміном та його 4-метилпохідним при відсутності розчинника у розплаві вихідних речовин. Метилові ефіри кислот XVII реагують як у розплаві, так і при кип'ятінні у середовищі диметилформаміду. Однак, найбільші електрофільні властивості проявляють N-арилсульфонамідосукциніміди XVIII. Вони реагують з о-фенілендіаміном з найбільшим виходом арилсульфоногідразидів -(2-бензімідазоліл)пропіонової кислоти XIX.

Взаємодія сполук XVIII з о-фенілендіаміном здійснюється при нагріванні вихідних речовин у середовищі киплячого диметилформаміду тільки у присутності води. Очевидно, молекули води каталізують процес рециклізації сукцинімідного та капролактамового циклів з утворенням бензімідазольного. Оскільки запропонований метод синтезу сполук бензімідазолу надзвичайно простий, його можна рекомендувати як препаративний.

Хімічну будову сполук XV, XIX, XX підтверджено елементним аналізом, ІЧ- та ПМР-спектрами. Це кристалічні речовини добре розчинні у органічних розчинниках, які проявляють амфотерні властивості: взаємодіють з розчинами кислот і лугів з утворенням відповідних солей.

4. Біологічна активність похідних -амінокапронової і янтарної кислот.

Дослідження біологічної активності синтезованих сполук проведено на кафедрах патологічної фізіології, мікробіології та у Центральній науковій лабораторії Національної фармацевтичної академії України.

Враховуючи структуру синтезованих речовин та аналіз наукової літератури, вивчено гемостатичну, протизапальну, антигіпоксичну, антимікробну, репаративну активності та вплив на стан периферичної системи крові N-арилсульфоно--амінокапронових кислот, їх солей, метилових ефірів та N-арилсульфонокапролактамів. Також досліджено гемостатичну і протизапальну активності арилсульфоногідразидів -(2-бензімідазоліл)пропіонової кислоти та 2-(арилсульфамідопентил)бензімідазолів. Для найбільш перспективних сполук визначено токсичність та встановлено широту терапевтичного ефекту.

На основі визначеної біологічної дії сполук за допомогою методу топологічних індексів встановлено залежність гемостатичної та антигіпоксичної активностей від структури молекул, а на основі фізико-хімічних параметрів - залежність протизапальної активності речовин від їх кислотності та здійснено прогноз фармакологічної активності сполук, біологічну дію яких не вивчали.

В результаті дослідження гемостатичної активності 36 синтезованих сполук встановлено, що 28 речовин проявляють кровоспинну дію, серед них усі кислоти та їх метилові ефіри.

Встановлено, що при арилсульфонуванні -амінокапронової кислоти її гемостатична активність у випадку утворення N-фенілсульфоно--амінокапронової кислоти і сполук, які містять електроноакцепторні замісники у бензольному кільці, майже не змінюється. Наявність електронодонорних замісників у бензольному циклі зменшує гемостатичну дію сполук. Серед ефірів тільки метиловий ефір N-(4-хлорбензолсульфоно)--амінокапронової кислоти проявляє гемостатичну активність, що дорівнює дії -амінокапронової кислоти.

Згідно залежності гемостатичної активності від структури речовин, встановленої методом топологічних індексів, усі бензиламіди N-арилсульфоно--амінокапронових кислот повинні проявляти високий рівень гемостатичної дії. Перевірка прогнозу на прикладі активності сполуки X д показала, що вона діє на рівні -амінокапронової кислоти.

Солі кислот - сполуки IV, V, VI, та N-арилсульфонокапролактами IX гемостатичну активність майже не проявляють. Навпаки, деякі речовини збільшують термін кровотечі у порівнянні з контролем. Зокрема, D-глюкозиламонієві солі кислот VI б та VI є проявляють антикоагулянтну дію у 1,5 рази більшу, ніж контроль.

Аналізуючи результати досліджень гемостатичної активності синтезованих речовин можна зробити висновок, що вона залежить від природи радикала у бензольному циклі.

Гемостатичний ефект не проявляють сполуки, одержані внаслідок внутрішньомолекулярного ацилювання аміногрупи карбоксильною з утворенням циклічної структури капролактаму та речовини, які містять карбоксилат-іон.

Сполуки бензімідазолу, які містять залишок -амінокапронової або янтарної кислот, проявляють виражену гемостатичну дію.

За результатами дослідження протизапальної дії 34 сполук встановлено, що 19 речовин проявляють антиексудативну активність. Однак, виявити будь-яку закономірність залежності протизапальної дії від будови сполук та природи замісників у бензольному циклі не можливo.

Як виявилось, сполуки з високим рівнем антиексудативної активності належать до натрієвих солей кислот IV та сполук бензімідазолу XIX. Зокрема, натрієва сіль IV є проявляє протизапальну активність на рівні вольтарену, а речовина IV б за величиною антиексудативної дії наближається до препарату порівняння. Обидві сполуки практично не токсичні, та за широтою терапевтичної дії IV є у 64 рази, а IV б у 36 раз перевищують вольтарен.

Слід відмітити, що усі досліджувані сполуки бензімідазолу оказують протизапальну дію. Однак, речовини які містять залишок янтарної кислоти проявляють більший антиексудативний ефект. Так сполука XIX б у 2,5 рази активніша за контроль і наближається за протизапальною дією до вольтарену.

Дослідження антигіпоксичної дії 27 синтезованих сполук показало, що така активність для них не характерна. Тільки сполука III д - N-(4-нітробензолсульфоно)--амінокапронова кислота збільшує тривалість життя експериментальних тварин у 1,5 рази відносно контролю.

Хоча ефективна доза сполуки III д у 1,5 рази більша за оксибутират натрію, її токсичність у 2,4 рази менша. Широта терапевтичної дії цієї сполуки у 1,6 рази більша за оксибутират натрію.

Протимікробну активність синтезованих сполук вивчали по відношенню до тест-штамів: Staphylococcus aureus (ATCC 25923), Esherichia coli (ATCC 25922), Pseudomonas aeruginosa (ATCC 25853), Bacillus subtilis (ATCC 6633).

Дослідження показали, що з 27 вивчених сполук протимікробну активність у відношенні до різних штамів мікроорганізмів у концентрації 62,5 мг/мл виявили 4 речовини. При цьому, метиловий ефір N-(4-нітробензолсульфоно)--амінокапронової кислоти та калієва сіль N-(4-метилбензолсульфоно)--амінокапронової кислоти виявились активними до трьох використаних тест-штамів: кишкової, сінної та синьогнойної паличок.

Дослідження репаративної активності синтезованих сполук свідчить, що кислоти III та похідні капролактаму IX проявляють виражену репаративну дію. Так кислоти III а, д, ж проявляють репаративну дію на рівні метилурацилу, а сполуки капролактаму IX б, д відповідно у 2 та 1,5 рази перевищують активність метилурацилу. Слід зазначити, що найвищу репаративну активність проявляють речовини, які містять у бензольному кільці нітрогрупу.

Оцінюючи вплив досліджуваних сполук на периферичну систему крові, можна зробити висновок, що N-арилсульфоно--амінокапронові кислоти позитивно впливають на стан крові тварин: збільшують вміст еритроцитів та гемоглобіну, зменшують вміст лейкоцитів та зменшують швидкість осідання еритроцитів.

Аналогічно впливають на картину крові деякі глюкозиламонієві солі кислот: сполуки VI б, г значно збільшують вміст еритроцитів та гемоглобіну в крові тварин.

Метилові ефіри N-арилсульфоно--амінокапронових кислот мало змінюють стан крові досліджуваних тварин. Однак ефіри VIII б, в, г збільшують вміст гемоглобіну відповідно на 25 %, 21 % та 31 %.

Слід відзначити, що N-арилсульфонокапролактами у деяких випадках негативно впливають на стан крові тварин. Так, сполука IX д зменшує вміст гемоглобіну на 14 % і на 2 % збільшує вміст лейкоцитів. Інші сполуки капролактаму майже не впливають на стан крові тварин.

Вивчення токсичності найбільш активних сполук свідчить, що за класифікацією Сидорова синтезовані сполуки є практично не токсичними.

Отже, проведене фармакологічне дослідження підтверджує доцільність пошуку нових лікарських препаратів серед похідних е-амінокапронової та янтарної кислот. За результатами фармакологічного скринінгу виявлено 3 сполуки, які проявляють комплексну біологічну дію

N-фенілсульфоно-е-амінокапронова кислота проявляє гемостатичну активність на рівні е-амінокапронової кислоти, порівняно з контролем на 29,7 % збільшує рівень гемоглобіну та на 12,1 % рівень еритроцитів у крові досліджуваних тварин, оказує репаративну дію більшу, ніж метилурацил.

Натрієва сіль N-(4-метоксикарбоніламінобензолсульфоно)-е-амінокапронової кислоти проявляє протизапальну активність на рівні вольтарену та протимікробну дію на сінну та синьогнійну палички.

N-(4-нітробензолсульфоно)-е-амінокапронова кислота проявляє гемостатичну дію на рівні е-амінокапронової кислоти, репаративну активність більшу за метилурацил, значну антигіпоксичну дію, порівняно з контролем на 14,1% збільшує вміст гемоглобіну та на 9,7 % вміст еритроцитів у крові тварин.

Серед перечислених сполук дві речовини: N-(4-нітробензолсульфоно)-е-амінокапронова кислота та натрієва сіль N-(4-метоксикарбоніламінобензолсульфоно)-е-амінокапронової кислоти є найбільш перспективними, тому їх рекомендовано для поглибленого фармакологічного дослідження, відповідно як гемостатичний та протизапальний засоби, у зв'язку з чим розроблено проекти тимчасової фармакопейної статті на ці речовини.



Загальні висновки

З метою пошуку біологічно активних сполук - потенціальних лікарських препаратів, синтезовано N-арилсульфоно--амінокапронові кислоти, їх натрієві, калієві та глюкозиламонієві солі, хлорангідриди, метилові ефіри, аміди, гідразиди та N-арилсульфонокапролактами.

Для синтезу N-арилсульфонокапролактамів визначено можливість та умови протікання реакції циклодегідратації N-арилсульфоно--амінокапронових кислот та їх метилових ефірів. Встановлено, що:

N-арилсульфоно--амінокапронові кислоти та їх метилові ефіри не утворюють цикл капролактаму при нагріванні до температури плавлення та при нагріванні у киплячому оцтовому ангідриді;

N-арилсульфонокапролактами одержують при нагріванні N-арилсульфоно--амінокапронових кислот у киплячому оцтовому ангідриді у присутності ацетату натрію та їх нагріванні у киплячому тіонілхлориді.

Досліджено реакцію лужного гідролізу N-арилсульфонокапролактамів. Встановлено, що:

гідроліз сполук протікає у водному розчині у присутності двократного надлишку гідроксиду натрію;

при взаємодії N-арилсульфонокапролактамів з алкіламінами та гідразином у присутності води протікає гідроліз капролактамового циклу з утворенням відповідних N-арилсульфоно--амінокапронових кислот. Гідроліз підсилюється при нагріванні реакційної суміші та у присутності надлишку аміну або гідразину.

Досліджено реакцію алкоголізу, амідування та гідразинолізу N-арилсульфонокапролактамів. Встановлено, що:

алкоголіз N-арилсульфонокапролактамів відбувається при їх взаємодії з метанолом у присутності метилату натрію;

аміди N-арилсульфоно--амінокапронових кислот одержують при нагріванні N-арилсульфонокапролактамів з бензиламіном у середовищі киплячого безводного діоксану та реакцією алкіламінів з хлорангідридами N-арилсульфоно--амінокапронових кислот.

реакція гідразинолізу протікає у безводному діоксані при еквімолекулярному співвідношенні гідразину гідрату та N-арилсульфонокапролактаму.

Вивчено взаємодію N-арилсульфонокапролактамів з тіонілхлоридом, хлороксидом фосфору (V) і п'ятихлористим фосфором. Встановлено, що:

при нагріванні на водяній бані суміші N-арилсульфонокапролактамів з п'ятихлористим фосфором утворюються N-арилсульфоно-,-дихлоркапролактами. При нагріванні N-арилсульфонокапролактамів у киплячих тіонілхлориді та хлороксиді фосфору (V) реакція не протікає.

На основі N-арилсульфоно--амінокапронових кислот і арилсульфоногідразидів янтарної кислоти та їх похідних синтезовано сполуки бензімідазолу: 2-(арилсульфамідопентил)бензімідазоли та арилсульфоногідразиди -(2-бензімідазоліл)пропіонової кислоти. Для здійснення цієї мети вивчено взаємодію N-арилсульфоно--амінокапронових кислот, їх метилових ефірів та N-арилсульфонокапролактамів з о-фенілендіаміном та досліджено реакцію арилсульфоногідразидів янтарної кислоти, їх ефірів та N-арилсульфонамідосукцинімідів з 1,2-фенілендіаміном і його 4-метилпохідним. Вперше запропоновано препаративний метод синтезу похідних бензімідазолу взаємодіэю N-арилсульфонокапролактамів та N-арилсульфонамідосукцинімідів з о-фенілендіаміном при нагріванні у середовищі киплячого водного диметилформаміду.

У ході виконання експерименту синтезовано 67 не описаних у літературі сполук. Їх будову підтверджено зустрічним синтезом, результатами елементного аналізу, рН-метрії, УФ-, ІЧ-, ПМР-спектроскопії. Методом потенціометричного титрування визначено константи іонізації N-арилсульфоно--амінокапронових кислот, які свідчать про більше виражені кислотні властивості сульфонамідної групи. Інструментальними методами аналізу на основі даних ІЧ-спектроскопії та значень рКа підтверджено наявність у N-арилсульфоно--амінокапронових кислот внутрішньомолекулярного водневого зв'язку.

Проведено фармакологічний скринінг синтезованих сполук на гемостатичну, протизапальну, антигіпоксичну, антимікробну, репаративну активності. Вивчено вплив сполук на периферичну систему крові.

Встановлено ряд закономірностей зв'язку "структура-дія", які можуть бути використані для цілеспрямованого пошуку речовин з гемостатичною та репаративною активностями.

Виявлено ефективні малотоксичні сполуки, які проявляють комплексну фармакологічну дію: N-(4-нітробензолсульфоно)--амінокапронова кислота, натрієва сіль N-(4-метоксикарбоніламінобензолсульфоно)--амінокапронової кислоти. Ці сполуки рекомендовано для подальшого поглибленого фармакологічного дослідження, як потенціальні лікарські препарати. На них розроблено проекти тимчасової фармакопейної статті.

На основі визначеної біологічної активності синтезованих сполук, за допомогою методу топологічних індексів та фізико-хімічних параметрів речовин, встановлено кількісні співвідношення між структурою сполук та їх біологічною активністю та здійснена спроба прогнозування гемостатичної, антигіпоксичної та протизапальної активностей для речовин, які не підлягали фармакологічному дослідженню.



Список опублікованих праць за темою дисертації

Синтез та фізико-хімічні властивості похідних -амінокапронової кислоти / В.П. Черних, О.А Бризицька, А.В. Сальніков, А.М. Бризицька, С.А. Руднєв // Вісник фармації. - 1996. - № 3-4. - С. 44-47.

Синтез і фармакологічна активність -амінокапронової кислоти та її похідних. О.А. Бризицька. // Вісник фармації. - 1997. - № 2 (16). - С. 44-49.

Фармакологическая активность -аминокапроновой кислоты и ее производных (Обзор литературы) /А.И. Березнякова, В.П. Черных, О.А. Бризицкая, В.В. Васильева, В.В. Готовкина, М.Е. Локтева // Сб. науч. трудов “Лекарства - человеку”. - Москва, 1997. - Т. 4. - С. 100-113.

Вивчення взаємодії N-арилсульфонокапролактамів з п'ятихлористим фосфором та алкіламінами /О.А. Бризицька. В.П. Черних, А.М. Бризицька. // Наукові основи розробки лікарських препаратів: Матер. наук. сесії Відділ. хімії НАН Укр. - Харків: Основа, 1998. - С.178-184.

Топологічна модель описання гемостатичної активності -(N-аренсульфоніл)амінокапронових кислот та їх похідних / В.П.Черних, О.А. Бризицька, В.Є. Кузьмін, А.М. Бризицька, А.І. Березнякова, А.І. Желтвайт // Вісник Фармації. - 1999. - № 1 (19). С. 21-24.

Біологічна активність похідних -амінокапронової кислоти /
В.П. Черних, А.І. Березнякова, О.А. Бризицька, В.В. Васильєва, В.В. Готовкіна // Клін. фармац. - 2000. - Т. 4, №1. - С. 64-67.

Вивчення реакційної здатності похідних -арилсульфамілкапронових кислот. / В.П. Черних, О.А. Бризицька, В.І. Макуріна, А.М. Бризицька. // Досягнення сучасної фармації - в медичну практику: Тези доп. наук.-практ. конф. присвяч. 75-річчю УкрФА. - Харків, 1996. - С. 84.

Биологическая активность новых производных -аминокапроновой кислоты /О.А. Бризицкая, В.П. Черных, А.И. Березнякова, В.В. Васильева, В.В. Готовкина //Тез. докл. IV Российск. нац. конгресса “Человек и лекарство”. - Москва, 1997. - С. 248.

Вивчення взаємодії янтарної та -амінокапронової кислот з о-фенілендіаміном / В.П. Черних, О.А. Бризицька, А.М. Бризицька. // Досягнення сучасної фармації та перспективи її розвитку у новому тисячолітті: Матеріали V національного з'їзду фармацевтів України. - Харків, 1999. - С. 464-465.

Кількісний аналіз N-(арилсульфоно)--амінокапронових кислот / Черних В.П., Бризицька О.А., Свєчнікова О.М., Бризицька А.М. // Тези доп. всеукр. (з міжнарод. участю) конф. з аналітичн. хім., присвяч. 100-р. від дня народ. проф. М.П. Комаря. - Харків, 2000. - С. 242.



Анотації

Бризицька О.А. Синтез, хімічні перетворення та біологічна активність похідних -амінокапронової та янтарної кислот. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фармацевтичних наук за спеціальністю 15.00.02 - фармацевтична хімія і фармакогнозія. - Національна фармацевтична академія України, Харків, 2001.

Синтезовано нову групу біологічно активних похідних -амінокапронової та янтарної кислот: N-арилсульфоно--амінокапронові кислоти, їх натрієві, калієві і глюкозиламонієві солі, хлорангідриди, метилові ефіри, аміди, гідразиди, N-арилсульфонокапролактами та N-арилсульфоно-,-дихлоркапролактами, 2-(арилсульфонамідопентил)бензімідазоли та арилсульфоногідразиди -(2-бензімідазоліл)пропіонової кислоти.

Досліджено хімічні властивості N-арилсульфонокапролактамів у реакціях з нуклеофільними та електрофільними реагентами. Запропоновано препаративний метод синтезу 2-(арилсульфамідопентил)бензімідазолів та арилсульфоногідразидів -(2-бензімідазоліл)пропіонової кислоти взаємодією N-арилсульфонокапролактамів та N-арилсульфонамідосукцинімідів з о-фенілендіаміном. Структура одержаних сполук підтверджена даними елементного аналізу, УФ-, ІЧ- та ПМР-спектрів. Проведено фармакологічний скринінг синтезованих сполук. Для поглибленого фармакологічного дослідження рекомендовано N-(4-нітробензолсульфоно)--амінокапронову кислоту, яка проявляє високу гемостатичну, виражену репаративну та антигіпоксичну активності та позитивно впливає на периферичну систему крові, та натрієву сіль N-(4-метоксикарбоніламінобензолсульфоно)-е-амінокапронової кислоти, яка проявляє високу протизапальну та антибактеріальну активності.

Ключові слова: синтез, N-арилсульфоно--амінокапронові кислоти, солі, метилові ефіри, аміди, гідразиди, хлорангідриди, N-арилсульфонокапролактами, похідні бензімідазолу, біологічна активність.

Brizitskaya O.A. “Synthesis, chemical transformations and biological activity of derivatives -aminocaproic and succinic acids.” - Manuscript.

The thesis is for Master Degree in Pharmacy in speciality 15.00.02 - Pharmaceutical Chemistry and Pharmacognosy. - Ukrainian National academy of Pharmacy, Kharkiv, 2001.

A new group of biologically active -aminocaproic acid derivatives such as N-arylsulfono--aminocaproic acids, their sodium, potassium and glucosylaminonium salts, chloroanhyddrides, methyl esthers, amides, hydrazides, N-arylsulfonocaprolactams and N-arylsulfono-,-dichlorcaprolactams has been synthesized. The chemical properties of N-arylsulfonocaprolactams in the reactions with nucleophilic and electrophilic reagents have been investigated. A preparative synthetic method of 2-arylsulfamidopentylbenzimidazols and arylsulfonohydrazides of -(2-benzimidazolyl)propionic acid by the interaction of N-arylsulfonocaprolactams and N-arylsulfonoamidosuccinimides with o-phenylendiamine has been suggested. The structure of the compounds obtained has been confirmed by the data of ultimate analysis, UV-, IR- and PMR-spectroscopy. The pharmacological screening of the compounds synthesized has been performed. N-(4-nitrobenzolsulfono)--aminocaproic acid revealing a high hemostatic and amarked reparative activity has been recommended for burther pharmacological studies. At also has a positive influence on hemopoiesis.

Key words: synthesis, N-arylsulfono--aminocaproic acids, salts, esters, amides, hydrazides, chloranhydrides, N-arylsulfonocaprolactams, benzimidazol derivatives, biological activity.



Бризицкая О.А. “Синтез, химические превращения и биологическая активность производных -аминокапроновой и янтарной кислот.” - Рукопись.

Дисертация на соискание ученой степени кандидата фармацевтических наук по специальности 15.00.02 - фармацевтическая химия и фармакогнозия. Национальная фармацевтическая академия Украины, Харьков, 2001.

Дисертация посвящена поиску потенциальных лекарственных средств в ряду производных -аминокапроновой и янтарной кислот. С этой целью осуществлен синтез N-арилсульфоно--аминокапроновых кислот и их функциональных производных - натриевых, калиевых, глюкозиламмониевых солей, хлорангидридов, эфиров, амидов и гидразидов. При кипячении N-арилсульфоно--аминокапроновых кислот в уксусном ангидриде в присутствии ацетата натрия происходит их циклодегидратация с образованием N-арилсульфонокапролактамов. Исследовано поведение N-арилсульфонокапролактамов в реакциях с электрофильными и нуклеофильными реагентами: осуществлен гидролиз, алкоголиз, амидирование и гидразинолиз N-арилсульфонокапролактамов. Гидролиз N-арилсульфонокапролактамов усиливается при нагревании реакционной смеси в присутствии избытка алкиламина или гидразина. Амидирование N-арилсульфонокапролактамов осуществлено их взаимодействием с алкиламинами при нагревании в сухом кипящем диоксане. При взаимодействии N-арилсульфонокапролактамов с эквимолекулярным количеством гидразина в безводном диоксане синтезированы гидразиды соответствующих кислот, а взаимодействием с пятихлористым фосфором получены N-арилсульфоно-,-дихлоркапролактамы.

С целью синтеза производных бензимидазола и сравнения реакционной способности производных -аминокапроновой и янтарной кислот, содержащих карбамидную групу, увеличивающую цепь сопряжения молекулы, изучено взаимодействие N-арилсульфоно--аминокапроновых кислот, N-арилсульфонокапролактамов, а также арилсульфоногидразидов янтарной кислоты, их метиловых эфиров и N-арилсульфонамидосукцинимидов с о-фенилендиамином. В результате исследований предложен препаративный метод синтеза 2-(арилсульфонамидопентил)бензимидазолов и арилсульфоногидразидов -(2-бензимидазолил)пропионовой кислоты при взаимодействии N-арилсульфонокапролактамов и N-арилсульфонамидосукцинимидов с о-фенилендиамином.

Структура синтезированных соединений подтверждена с помощью элементного анализа, УФ-, ИК- и ПМР-спектров, а также встречным синтезом.

Проведен фармакологический скрининг N-арилсульфоно--аминокапроновых кислот, их солей, эфиров, некоторых амидов и N-арилсульфонокапролактамов на гемостатическую, противовоспалительную, противомикробную, антигипоксическую и репаративную активности. Изучено влияние этих соединений на периферическую систему крови. Проведен фармакологический скрининг соединений бензимидазола. Высказаны соображения о связи строения изученных соединений и их фармакологической активности.

Для углубленного фармакологического изучения в качестве потенциальных лекарственных средств отобраны N-(4-нитробензолсульфоно)--аминокапроновая кислота, которая обладает высокой гемостатической, выраженной репаративной, антигипоксической активностью и положительно влияет на периферическую систему крови, и натриевая соль N-(4-метоксикарбониламинобензолсульфоно)-е-аминокапроновой кислоты, проявляющая высокий уровень противовоспалительной и антимикробной активности. Для этих соединений разработаны проекты временной фармакопейной статьи.

Ключевые слова: синтез, N-арилсульфоно--аминокапроновые кислоты, соли, метиловые эфиры, амиды, гидразиды, хлорангидриды, N-арилсульфонокапролактамы, производные бензимидазола, биологическая активность.

Размещено на Allbest.ru