Синтез, хімічні та біологічні властивості похідних 1-арил-2,4-піролідиндіонів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство охорони здоров'я України

Національний фармацевтичний університет

УДК 54.057:547.7/.8:542.951.3/.4:542.951.1:547.553

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата фармацевтичних наук

Синтез, хімічні та біологічні властивості похідних 1-арил-2,4-піролідиндіонів

15.00.02 - фармацевтична хімія і фармакогнозія

Кізь Ольга Валеріївна

Харків - 2010

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі медичної хімії Національного фармацевтичного університету Міністерства охорони здоров'я України.

Науковий керівник:доктор фармацевтичних наук, професор Таран Світлана Григорівна Національний фармацевтичний університет, професор кафедри медичної хімії

Офіційні опоненти:

доктор фармацевтичних наук, професорГеоргіянц Вікторія Акопівна Національний фармацевтичний університет, завідувач кафедри фармацевтичної хімії

доктор фармацевтичних наук, професор Демченко Анатолій Михайлович Державна установа «Інститут фармакології та токсикології» АМН України,завідувач відділу синтезу фізіологічно активних речовин

Захист відбудеться 28.05.2010 року о годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.605.01 при Національному фармацевтичному університеті за адресою: 61002, м. Харків, вул. Пушкінська, 53.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Національного фармацевтичного університету (61168, м. Харків, вул. Блюхера, 4).

Автореферат розісланий 27.04.2010 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, професор Л.М. Малоштан

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Не дивлячись на те, що світовий фармацевтичний ринок на початку XXI сторіччя розвивається стрімкими темпами, сьогодні ще не вирішені проблеми боротьби з багатьма патологіями. На цьому тлі цілеспрямований пошук нових оригінальних лікарських препаратів з покращеними параметрами фармакологічних властивостей все ще є одним з важливіших векторів розвитку охорони здоров'я населення.

З позиції основних принципів стратегії створення нових лікарських речовин, таких, як принцип модифікації структури природних БАР та принцип молекулярного моделювання, на особливу увагу заслуговує 2,4-піролідиндіон (відомий під назвою «тетрамова кислота»). З одного боку, тетрамова кислота є ключовим структурним фрагментом багатьох природних БАР, а з другого - малі розміри пірольного циклу та наявність реакційноздатних центрів сприяють проходженню молекули крізь біологічні бар'єри організму та її взаємодії з рецепторами. Найбільш дослідженими сполуками цього ряду є 3-ацилзаміщені тетрамові кислоти, переважним чином протимікробної та протиракової дії і значно менш - інші функціональні похідні. З огляду на це, робота присвячена дослідженню маловивчених на сьогодні похідних 2,4-піролідиндіону - амідам 4-гідрокси-1-R-1,5-дигідропірол-2-он-3-карбонової кислоти та 4-амінозаміщеним похідним 1-R-1,5-дигідропірол-2-онів, які, за даними літератури, мають нерозкритий потенціал фармакологічних властивостей. Все це, разом з доступністю сировинної бази для одержання зазначених сполук, робить обрану тему дисертації актуальною.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертація виконана у відповідності до плану науково-дослідних робіт Національного фармацевтичного університету з проблеми МОЗ України “Хімічний синтез і аналіз біологічно-активних речовин, створення лікарських засобів синтетичного походження” (номер державної реєстрації 0103U000475).

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є пошук потенційних лікарських речовин серед похідних 2,4-піролідиндіону.

Для досягнення поставленої мети вирішувалися наступні задачі:

· здійснити синтез вихідних естерів 4-гідрокси-1-арил-1,5-дигідропірол-2-он-3-карбонових кислот та вивчити їх реакційну здатність в реакціях з різноманітними амінами;

· запропонувати оптимальні умови синтезу та одержати низку алкіл-, арил- та гетериламідів 4-гідрокси-1-арил-1,5-дигідропірол-2-он-3-карбонових кислот;

· здійснити синтез N-заміщених 2,4-піролідиндіонів та дослідити їх таутомерні перетворення;

· виходячи з N-заміщених 2,4-піролідиндіонів синтезувати 4-R-аміно-1-арил-1,5-дигідропірол-2-они, 4-О-алкіл-1-арил-1,5-дигідропірол-2-они та 3-іліденпохідні 1-арил-2,4-піролідиндіонів;

· довести структуру та індивідуальність синтезованих сполук сучасними методами інструментального аналізу;

· провести біологічні дослідження синтезованих сполук та за їх результатами виділити сполуку - "лідер", яку можна рекомендувати для поглиблених фармакологічних досліджень; вивчити фізико-хімічні властивості сполуки- «лідера» та розробити методики її стандартизації.

Об'єкт дослідження - створення потенційних лікарських засобів на основі похідних N-арил-2,4-піролідиндіонів.

Предмет дослідження - способи одержання, фізико-хімічні, хімічні та біологічні властивості синтезованих похідних N-арил-2,4-піролідиндіонів.

Методи дослідження - органічний синтез (реакції ацилювання, алкілування, циклоконденсації та ін.), інструментальний аналіз (спектроскопія ЯМР¹Н та ¹³С, мас-спектрометрія, ІЧ- та УФ- спектроскопія, хроматографія в тонкому шарі сорбенту, рідинна хроматографія, елементний аналіз), фармакологічний скринінг, комп'ютерне прогнозування фармакологічної активності, хімічний аналіз.

Наукова новизна одержаних результатів. Здійснено синтез 102 не описаних в літературі похідних N-R-2,4-піролідиндіонів: амідів 4-гідрокси-1-арил-1,5-дигідропірол-2-он-3-карбонових кислот, 4-R-аміно-1-арил-1,5-дигідропірол-2-онів, 4-О-алкіл-1-арил-1,5-дигідропірол-2-онів, 3-іліденпохідних 1-арил-2,4-піролідиндіонів та 4-гідрокси-1-R-3-(1Н-бензімідазол-2-іл)-1,5-дигідропірол-2-онів.

Встановлено, що етилові естери 4-гідрокси-1-арил-1,5-дигідропірол-2-он-3-карбонових кислот за умов кислотного гідролізу димеризуються з утворенням 4-гідрокси-1,1'-діарил-1,5,1',2'-тетрагідро-[3,3']біпіроліл-2,5'-діонів. Запропоновано ймовірний механізм процесу димеризації.

Вперше показано, що напрямок реакції взаємодії етилових естерів 4-гідрокси-1-R-1,5-дигідропірол-2-он-3-карбонових кислот з ариламінами залежить від умов її проведення: термодинамічно контрольований процес приводить до анілідів 4-гідрокси-1-R-1,5-дигідропірол-2-он-3-карбонових кислот, а кінетично контрольована взаємодія закінчується утворенням відповідних 4-ариламінопохідних-1-R-1,5-дигідропірол-2-онів.

Показано, що аніліди 4-гідрокси-1-R-1,5-дигідропірол-2-он-3-карбонових кислот при нагріванні в ДМФА шляхом внутрішньомолекулярного перегрупування перетворюються в 4-R-аміно-1-R-1,5-дигідропірол-2-они. Запропоновано ймовірний механізм відповідних перетворень.

Розроблена препаративна методика спрямованого синтезу амідів 4-гідрокси-1-R-1,5-дигідропірол-2-он-3-карбонових кислот, яка забезпечує високі виходи як алкіл- так і арил- та гетериламідів.

Вперше досліджена реакція ацилювання о-фенілендіаміну етиловими естерами 4-гідрокси-1-арил-1,5-дигідропірол-2-он-3-карбонових кислот.

Розроблено препаративний метод одержання 4-гідрокси-1-феніл-3-(1Н-бензімідазол-2-іл)-1,5-дигідропірол-2-онів.

Вперше виявлено значний потенціал 4-R-амінопохідних 1-R-1,5-дигідропірол-2-онів, як біологічно активних речовин анальгетичної, протизапальної, жарознижуючої, антиоксидантної та мембраностабілізуючої дії. Наукова новизна результатів дослідження підтверджена 1 патентом України на винахід та 4 патентами на корисну модель. .

Практичне значення одержаних результатів. Запропоновані методики синтезу амідів 4-гідрокси-1-R-1,5-дигідропірол-2-он-3-карбонових кислот, 4-R-аміно-1-R-1,5-дигідропірол-2-онів, 4-О-алкіл-1-арил-1,5-дигідропірол-2-онів, 3-іліденпохідних 1-арил-2,4-піролідиндіонів та 4-гідрокси-1-R-3-(1Н-бензімідазол-2-іл)-1,5-дигідропірол-2-онів разом з результатами вивчення їх біологічної активності, а також виявленими елементами зв'язку "структура-дія" можуть бути використані при проведенні спрямованого пошуку потенційних лікарських препаратів.

Для наступного етапу впровадження - поглиблених фармакологічних досліджень - в якості нестероїдного протизапального засобу рекомендована перспективна речовина 4-(2-метилфеніл)аміно-1-феніл-1,5-дигідропірол-2-он; проведено всебічне вивчення фізико-хімічних властивостей рекомендованої сполуки, на основі чого запропоновано методики її стандартизації, які можуть бути використані при розробці регламентів виробництва та АНД. Результати досліджень, отримані при виконанні дисертаційної роботи впроваджено в науковий та навчальний процеси кафедри фармацевтичної хімії Запорізького державного медичного університету, кафедри фармацевтичної, органічної і біоорганічної хімії Львівського національного медичного університету ім. Данила Галицького, кафедри фармацевтичної хімії Тернопільського державного медичного університету ім. І.Я. Горбачевського.

Особистий внесок здобувача. Автором особисто проведено літературно-патентний пошук наукових джерел за обраною темою, виконано синтетичну експериментальну частину роботи, проведено УФ-, ІЧ-, ТШХ- та хімічні аналітичні дослідження; оброблено та проаналізовано результати синтетичних, фізико-хімічних та біологічних досліджень.

Апробація результатів дисертації. Основний зміст дисертації доповідався на Всеукраїнському конгресі “Сьогодення та майбутнє фармації” (Харків, 2008), на VI Національному з'їзду фармацевтів України (Харків, 2005), на науково-практичних конференціях: International conference «Chemistry of nitrogen containing heterocycles» (Харків, 2006); X конференції “Молодих учених та студентів-хіміків південного регіону України” (Одеса, 2007); І Міжнародній науково-практичній конференції “Науково - технічний прогрес і оптимізація технологічних процесів створення лікарських препаратів“ (Тернопіль, 2006); “Актуальні проблеми синтезу і створення нових біологічно активних сполук та фармацевтичних препаратів” (Львів, 2008); науково-практичній конференції “Проблеми винахідницької та раціоналізаторської діяльності в Харківській області” (Харків 2008); VIII науково-практичній конференції “Клінічна фармація в Україні”(Харків 2008).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 18 робіт, з них - 4 статті у фахових наукових виданнях, 9 тез доповідей, одержано 1 патент на винахід та 4 патенти на корисну модель.

Структура дисертації. Дисертаційна робота складається зі вступу, огляду літератури, двох розділів експериментальної частини, загальних висновків, списку літературних джерел, додатків. Загальний обсяг дисертації складає 157 сторінок, з яких основний текст - 127 сторінок. Робота ілюстрована 36 схемами, 27 рисунками і 35 таблицями. Перелік використаних літературних джерел містить 157 найменувань, з яких 119 - іноземних.

Основний зміст роботи

Аміди 4-гідрокси-1R-1,5-дигідропірол-2-он-3-карбонових кислот

Одним з відомих методів одержання амідів карбонових кислот є реакція ацилювання амінів метиловими та етиловими естерами відповідних кислот. В багатьох випадках цей метод виправдовує себе, якщо зазначені естери є доступними реагентами; до того ж, в нашому випадку використання інших ацилюючих реагентів є практично неможливим. Тому початковим етапом досліджень було одержання вихідних естерів 4-гідрокси-1-R-1,5-дигідропірол-2-он-3-карбонових кислот 4, які було синтезовано за методом Ласея (схема 1). В свою чергу, естери N-заміщених гліцинів 1 одержували шляхом алкілування амінів етиловим естером хлороцтової кислоти.

Схема 1

Естери 4, які є єнолізованими трикарбонільними сполуками, мають кілька реакційних центрів та здатні до таутомерії. Спектр ЯМР¹Н естеру 4е в ДМСО-D₆ свідчить про досить складний характер таутомерних перетворень, описуючи які, можно стверджувати про присутність 4-гідрокси (I) та дикетоформи (II) а також, як мінімум, пограничної структури (III) в якій протон не належить жодному з граничних таутомерів I, II.

Одержані естери 4-гідрокси-1-арил-1,5-дигідропірол-2-он-3-карбонових кислот (4) зацікавили нас ще й можливістю виділити незаміщені в положенні 3 тетрамові кислоти, що надавало перспективи подальшої хімічної модифікації N-R-піролідин-2,4-діонів 7 за участю метиленового угрупування в положенні 3. Однак, тривале кип'ятіння етилового естеру 4а в середовищі 1М водного лугу не привело до очікуваного результату. При кислотному гідролізі у присутності розведеної HCl практично одразу ж з реакційної суміші випадав осад. Цікаво, що та ж сама сполука була одержана навіть при спробі перекристалізувати естер 4а з водного етанолу (схема 2).

Маса молекулярного іону сполуки 6 (332 а.о.м.), а також сукупність даних спектрів ЯМР ¹Н та ¹³С (рис. 3) дозволили дійти до висновку, що в даному випадку етилові естери 4-гідрокси-1-арил-1,5-дигідропірол-2-он-3-карбонових кислот (4) піддаються димеризації з утворенням біпіролілдіону 6.

Рис. 3 Спектр ЯМР ¹³С сполуки 6а в ДМСО-D₆

Той факт, що димери 6 було виділено також виходячи з 3-незаміщених діонів 7, які вдалося одержати шляхом нагрівання естерів 4 в ацетонітрилі (схема 2), надає підстави припустити, що і у випадку естерів 4 спочатку може перебігати декарбалкоксилювання, а потім вже утворенний піролідиндіон 7 піддається перетворенням за механізмом альдольно-кротонової конденсації.

З огляду на структурні особливості естерів 4-гідрокси-1-R-1,5-дигідропірол-2-он-3-карбонових кислот 4 можна було очікувати неоднозначний напрямок реакції їх взаємодії з амінами: за участю карбонільного атому карбону естерного угрупування або атому С₄ .

Цільові алкіламіди ми очікували легко одержати ацилюванням алкіламінів естерами 4. Всупереч очікувань, при кип'ятінні реагентів в середовищі неполярних розчинників (толуолі або о-ксилолі) спочатку спостерігалось утворення осаду, або смолоподібної маси, які лише при тривалому кип'ятінні поступово розчинялися з утворенням аміду. Зазначені ускладнення певним чином можуть бути пояснені вірогідним утворенням проміжної солі 8 та делокалізацією негативного заряду в утвореному аніоні, що призводить до зменшення електрофільності карбамідного атому карбону (схема 3).

Схема 3

На відміну від ацилювання алкіламінів, взаємодія естерів 4 з менш основними ариламінами при кип'ятінні в о-ксилолі пройшла без ускладнень (схема 4, А). Але при спробі провести реакцію в середовищі ДМФА (схема 4, Б) несподівано для нас замість очікуваного аніліду з реакційної суміші було виділено інший продукт 11г; цікаво, що такий самий продукт утворився при спробі перекристалізувати анілід 10 г з ДМФА (схема 4, В). Однозначно вирішити питання будови одержаного продукту 11г вдалося, застосувавши мас-спектрометрію та спектроскопію ЯМР ¹³С.

Для пояснення можливого механізму хімічних перетворень було прийнято до уваги два фактори: особливості будови анілідів 10 (здатність до утворення міцних ВМЗ) та сольватуючий вплив диметилформаміду (схема 4).

Цілком логічно припустити, що і при взаємодії естеру 4 а з п-толуїдином в середовищі ДМФА також спочатку уворюється відповідний анілід 10 г котрий далі перетворюється відповідно до схеми 4.

З метою більш детального вивчення поведінки естерів 4 в реакціях з ариламінами було проведено синтез в розчинниках з більш вираженими основними або кислотними властивостями, а також у присутності кислотного каталізатору.

При цьому в середовищі піридину нами було виділено вихідний естер 4а, а в оцтовій кислоті утворювалась суміш 4-амінопохідного 11 б та аніліду 10 б; нагрівання вихідних сполук в бензолі в присутності п-толуолсульфокислоти приводило знову ж таки до 4-амінопохідного 11 б (замість очікуваної сполуки 14).

Таким чіном, проведені дослідження реакції ацилювання амінів етиловими естерами 4-гідрокси-1-арил-1,5-дигідропірол-2-он-3-карбонових кислот (4) надають підстави стверджувати, що при термодінамічно контрольованій взаємодії реакція відбувається за участю карбонілу естерного угрупування; а за умов кислотного каталізу реакція перебігає за атомом карбону в положенні 4 пірольного циклу.

Неоднозначність напрямку ацилювання амінів естерами 4 спонукало нас запропонувати альтернативний шлях одержання цільових амідів, який виключав би утворення 4-амінопохідних 11. Відповідно до запропонованої методики необхідний амідний фрагмент вводиться вже на стадії напівпродуктів. За цією методикою також одержано гетериламіди 4-гідрокси-1-R-1,5-дигідропірол-2-он-3-карбонових кислот 10 з,и які не вдалося синтезувати при ацилюванні нерозчинних у ксилолі гетериламінів естерами 4. естер кислота синтезований карбоновий

З метою поєднати в одній молекулі такі фармакофори: як фрагмент тетрамової кислоти та бензімідазолу, була використана реакція ацилювання естерами 4 о-фенілендіаміну. Враховуючи наявність кількох реакційних центрів у вихідних сполуках, теоретично можно було очікувати утворення як мінімум 4 ймовірних продуктів 19-22 (схема 7). При проведенні синтезу в середовищах ДМФА, льодяної оцтової кислоти та о-ксилолу спостерігалося утворення одного й того ж продукту - речовини яскравого жовто-оранжевого забарвлення. Маса молекулярного іону утвореної речовини дорівнює 291 а.о.м., що виключає структури 19 і 21 та відповідає обом структурам 20 і 22. Разом з тим характер забарвлення сполуки свідчить на користь структури з досить інтенсивним хромофорним фрагментом, що узгоджується з бензопіролодіазепіновою структурою 22, враховуючи можливість її стабілізації у вигляді циклічної основи Шифу 23.

Оскільки сигнали протонів спектру ЯМР ¹Н одержаної речовини можливо з рівною вірогідністю віднести до обох структурних ізомерів 20 і 22, для остаточного підтвердження будови одержаного продукту ми здійснили спрямований синтез ізомерних 4-гідрокси-1-R-3-(1Н-бензімідазол-2-іл)-1,5-дигідропірол-2-онів 20 (схема 8).

Одержане 3-бензімідазолілпохідне 20 а на відміну від сполуки 22 є безбарвною речовиною та відрізняється від неї температурою плавлення та характером спектру ЯМР ¹Н.

Наявність протимікробних властивостей у природних тетрамових кислот спонукала нас до проведення біологічних досліджень в цьому напрямку. Протимікробні властивості анілідів 4-гідрокси-1-R-1,5-дигідропірло-2-он-3-карбонової кислоти вивчали на кафедрі мікробіології НФаУ під керівництвом проф. Дикого І. Л., методом двократних серійних розведень в рідкому живильному середовищі. Результати мікробіологічного скринінгу показали, що досліджувані похідні 10 а-д, 4 а дійсно мають протимікробними властивостями, поєднуючи антибактеріальну активність по відношенню до грампозитивних мікроорганізмів (S. aureus, B.subtilis) з антифунгінальною (сполуки 10 а, в, д). Хоча ця активність може бути охарактеризована як помірна, все ж зазначена група речовин заслуговує на увагу як потенційні антимікробні сполуки широкого спектру дії, здатні до попередження розвитку поліетіологічних інфекцій та дисбактеріозів.

4-Амінопохідні 1-R-1,5-дигідропірол-2-ону. Другим напрямком цілеспрямованого синтезу БАР серед похідних тетрамової кислоти було обрано 4-амінозаміщені піролони-2. Хоча попередні дослідження показали можливість одержувати зазначені похідні, використовуючи етилові естери 4-гідрокси-1-R-1,5-дигідропірол-2-он-3-карбонових кислот 4, ми віддали перевагу методу, що виходить з 1-арил-2,4-піролідиндіонів 7, які позбавлені конкуруючого електрофільного центру (карбетоксильного угруповання).

Цей метод дозволив без перешкод одержати не тільки 4-ариламінопіролони 11, але й 4-алкіламіно- (28) та 4-гетериламінопохідні (29). Синтез 4-R-амінопохідних-1-R-1,5-дигідропірол-2-онів 11, 28-29 здійснено в середовищі толуолу в присутності каталізатора n-толуолсульфокислоти конденсацією вихідних діонів 7 з відповідними амінами. З високими виходами так саме без ускладнень перебігає реакція за дещо змінених умов: в середовищі оцтової кислоти в присутності концентрованої сірчаної кислоти.

Виражений електрофільний характер реакційного центру при атомі карбону в положенні 4 1-арил-2,4-піролідиндіонів 7 проявився також і в реакціях з більш слабкими у порівнянні з амінами нуклеофілами - спиртами, що дало змогу одержати 4-О-алкіл-похідні 30. Разом з цим, наявність в положенні 3 діонів 7 активованої метиленової групи сприяє перебігу реакцій с карбонільними електрофілами з утворенням 3-іліденпохідних 31, 32, що також надає можливість розширення кола потенційних БАР.

Комп'ютерне прогнозування показало високій рівень вірогідності наявності анальгетичних властивостей у синтезованих 4-амінопохідних 11,28 що і було підтверджено результатами експерименту.

Вплив сполук 28,11 на периферичну ноцицептивну систему вивчали в ЦНДЛ НФаУ під керівництвом професора Л.В. Яковлевої на моделі оцтовокислих корчів у мишей. Це дозволило виявити ефективні сполуки, які за величиною ЕД₅₀ значно вигравали у порівнянні з референс-препаратом (рис. 4).

Найбільш активний анальгетик 4-(2-метил)феніламіно-1-феніл-1,5-дигідропірол-2-он (11б) виявив також виражену протизапальну та жарознижуючу активність. Результати вивчення гострої токсичності 4-амінопохідних 11 свідчать, що для даної групи сполук характерна низька токсичність, (VI клас за класифікацією токсичності речовин - відносно нешкідливі речовини).

Продовжуючи біологічний скринінг синтезованих сполук, було вивчено їх антиоксидантну та мембраностабілізуючу активності (табл.1).

Таблиця 1. Антіоксидантна активність 4-ариламіно-1-феніл-1,5-дигідропірол-2-онів

Сполука		Спонтанне ПОЛ	Аскорбат-індуковане ПОЛ
		Накопичення ТБК реактивних продуктів (нмоль/г)	Швидкість накопичення ТБК реактивних продуктів (нмоль/хв)	Накопичення ТБК реактивних продуктів за 10 хв. Інкубації (нмоль/г)	Швидкість накопичення ТБК реактивних продуктів (нмоль/хв)
		10 хв. інкубації	15 хв. інкубації
11 а	R=Н	0,25±0,003	0,35±0,032	0,023	0,44±0,033	0,044
11 б	2-CH3 Ph	0,11±0,011*	0,13±0,017*	0,011	0,32±0,015*	0,032
11 в	3-CH3 Ph	0,29±0,019*	0,36±0,013	0,024	0,39±0,04	0,039
11 г	4-CH3 Ph	0,11±0,021*	0,31±0,020	0,021	0,38±0,02	0,038
11 д	2,4-диCH3Ph	0,058±0,007*	0,069±0,027*	0,006	0,14±0,028*	0,014
11 е	3,4-диCH3Ph	0,088±0,011*	0,30±0,036	0,020	0,39±0,033	0,039
11 ж	2-OCH3 Ph	0,31±0,009*	0,38±0,003	0,025	0,45±0,062	0,045
11 з	4-OCH3 Ph	0,33±0,031*	0,41±0,06	0,027	0,39±0,039	0,039
11 ї	4-Br Ph	0,31±0,0019*	0,41±0,058	0,027	0,47±0,063	0,047
11 й	2-COOH Ph	0,33±0,029*	0,40±0,05	0,027	0,45±0,036	0,045
б-токоферол		0,13±0,081*	0,28±0,030*	0,017	0,39±0,009	0,039
контроль		0,21±0,013	0,35±0,016	0,023	0,42±0,015	0,042

*-p<0,05 відносно інтакту

Дослідження проведено на кафедрі біохімії Національного фармацевтичного університету під керівництвом проф. Вороніної Л. М. на моделях спонтанного та аскорбат-індукованого перекисного окиснення ліпідів (ПОЛ) in vitro в порівнянні з б-токоферолом. Найбільш ефективним антиоксидантом виявилась та ж сполука 11б, якій притаманні також і мембраностабілізуючі властивості. Експеримент з дослідження протимікробних властивостей синтезованих 4-амінопохідних не виявив ефективних сполук.

За результатами біологічних випробувань найбільш перспективну сполуку - 4-(2-метил)феніламіно-1-феніл-1,5-дигідропірол-2-он (11б), яка показала в експерименті виражені анальгетичні, протизапальні, жарознижуючі, антиоксидантні та мембраностабілізуючі властивості, нами рекомендовано для подальших поглиблених фармакологічних досліджень як перспективний НПЗЗ. Проведено вивчення фізичних, фізико-хімічних та хімічних характеристик сполуки - «лідера» -11б (методами ЯМР, ІЧ- та УФ- спектроскопії, РХ, ТШХ та хімічними методами). Запропоновано методики ідентифікації та визначення кількісного вмісту цієї сполуки, які можуть бути використані при розробці АНД.

Висновки

1. У відповідності до поставлених в роботі задач здійснено спрямований синтез не описаних в літературі похідних 2,4-піролідиндіону: заміщених амідів 4-гідрокси-1-арил-1,5-дигідропірол-2-он-3-карбонових кислот, 4-R-аміно1-арил-1,5-дигідропірол-2-онів, 4-О-алкіл-1-арил-1,5-дигідропірол-2-онів, 3-ілідензаміщених 1-арил-2,4-піролідиндіонів, 4-гідрокси-1-R-3-(1Н-бензоімідазол-2-іл)-1,5-дигідропірол-2-онів. Структура та індивідуальність одержаних сполук підтверджена методами спектроскопії ЯМР, мас-спектрометрії, УФ- та ІЧ- спектроскопії, РХ, ТШХ, даними елементного аналізу та хімічними методами.

2. Синтезовано ряд вихідних N-заміщених етилових естерів 4-гідрокси-1,5-дигідропірол-2-он-3-карбонових кислот та досліджена їх реакційна здатність. Встановлено, що зазначені естери не зазнають змін за умов лужного гідролізу, та піддаються димеризації за умов кислотного гідролізу. Поведінка етилових естерів 4-гідрокси-1-R-1,5-дигідропірол-2-он-3-карбонових кислот в реакціях з амінами залежить від умов - при термодінамічно контрольованій взаємодії реакція відбувається за участю естерного угрупування з утворенням відповідних амідів, а в кінетично контрольованій реакції активується електрофільний центр за положенням С₄, що приводить до 4-R-аміно-1-арил-1,5-дигідропірол-2-онів. Показано, що аніліди зазначених кислот шляхом внутрішньомолекулярного перегрупування здатні перетворюватися у відповідні 4-ариламіно-1-R-1,5-дигідропірол-2-они. Запропоновано ймовірний механізм відповідних перетворень.

3. Розроблено альтернативну методику синтезу амідів 4-гідрокси-1-R-1,5-дигідропірол-2-он-3-карбонових кислот, спрямованість якого забезпечується формуванням амідного фрагменту ще на стадії вихідної сполуки. Запропонована методика має препаративний характер і дає змогу з високими виходами одержувати цільові аміди з алкільними, арильними, а також і гетерильними замісниками.

4. Встановлено, що взаємодія етилового естеру 4-гідрокси-1-феніл-1,5-дигідропірол-2-он-3-карбонової кислоти з о-фенілендіаміном відбувається за участю двох електрофільних центрів естерів і закінчується утворенням 2-феніл-2,3,4,9-тетрагідро-бензо[b]піроло[3,4-е][1,4]діазепін-1,10-діону, структура якого доведена як методами спектроскопії ЯМР ¹Н і мас-спектрометрії, так і за допомогою синтезу ізомерного 4-гідрокси-1-феніл-3-(1Н-бензімідазол-2-іл)-1,5-дигідропірол-2-ону. Одержано низку 4-гідрокси-1-R-3-(1Н-бензімідазол-2-іл)-1,5-дигідропірол-2-онів.

5. Шляхом декарбалкоксилювання естерів 4-гідрокси-1-R-1,5-дигідропірол-2-он-3-карбонових кислот в середовищі ацетонітрилу одержано низку N-заміщених 2,4-піролідиндіонів. Показано, що в залежності від природи розчинника N-арил-2,4-піролідиндіони і естери 4-гідрокси-1-R-1,5-дигідропірол-2-он-3-карбонових кислот існують в різних таутомерних формах.

6. Цільові 4-алкіл (арил-, гетерил-) амінопохідні-1-R-1,5-дигідропірол-2-они синтезовано за реакцією взаємодії N-заміщених 2,4-піролідиндіонів з відповідними заміщеними амінами. Показано можливість успішного здійснення цього синтезу за різних умов, що в перспективі надає більш широкий вибір при розробці регламентів виробництва.

7. Досліджена поведінка 2,4-піролідиндіонів в реакціях зі спиртами, альдегідами та кетонами, внаслідок чого одержано 4-О-алкіл-1-арил-1,5-дигідропірол-2-они та 3-ілідензаміщені-1-арил-2,4-піролідиндіони.

8. За результатами біологічних досліджень синтезованих сполук, встановлено, що:

представники 4-R-аміно1-арил-1,5-дигідропірол-2-онів виявляють виражену анальгетичну, протизапальну (значно перевищує рівень ортофену) та жарознижуючу (на рівні ортофену) активність;

4-R-аміно-1-арил-1,5-дигідропірол-2-они є перспективною групою сполук для спрямованих пошуків БАР гепатопротекторної дії завдяки вираженому характеру антиоксидантної та мембраностабілізуючої активності;

аніліди 4-гідрокси-1-R-1,5-дигідропірол-2-он-3-карбонових кислот представляють інтерес з точки зору пошуку потенційних протимікробних речовин широкого спектру дії; для 4-R-аміно-1-арил-1,5-дигідропірол-2-онів антимікробна активність не виявлена;

– виявлені окремі елементи залежності фармакологічної дії від хімічної структури досліджуваних сполук;

9. Cполука - «лідер», 4-(2-метилфеніл)аміно-1-феніл-1,5-дигідропірол-2-он, яка в ході експерименту показала виражену анальгетичну, протизапальну, жарознижуючу, антиоксидантну та мембраностабілізуючу активність, рекомендована для поглиблених фармакологічних досліджень. На основі дослідження фізичних, фізико-хімічних та хімічних властивостей запропонованої сполуки, розроблено методики її контролю якості, які можуть бути застосовані при розробці АНД на цю речовину.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Димеризация N-арилтетрамовых кислот и их 3-карбэтоксипроизводных / В. А. Зубков, О. В. Кизь, С. Г. Таран, И. С. Гриценко // Журн. орган. та фармац. хім. - 2007. - Т. 5, вып. 4 (20). - С. 10-13. (Особистий внесок - здійснення синтезу, аналіз результатів фізико-хімічних досліджень).

2. Синтез та протимікробна активність анілідів 4-гідрокси-2-оксо-1-феніл-2,5-дигідро-1Н-піроло-3-карбонової кислоти / В. О. Зубков, С. Г. Таран, О. В. Кізь, Н. І. Філімонова // Вісник фармації. - 2008.- №4 (56). - С. 13-16.(Особистий внесок - здійснення синтезу, аналіз результатів фізико-хімічних та мікробіологічних досліджень, участь в оформленні роботи).

3. Синтез та дослідження протимікробних властивостей 1-феніл-4-ариламінозаміщених 1,5-дигідропірол-2-онів / В. О. Зубков, С. Г. Таран, О. В. Кізь, Н. В. Дубініна // Фармац. журн. - 2009. - № 3. - С. 55-59. (Особистий внесок - здійснення синтезу, аналіз результатів фізико-хімічних та мікробіологічних досліджень, участь в оформленні роботи).

4. Синтез та анальгетична активність 1-феніл-4-R-аміно-1,5-дигідропірол-2-онів / В. О. Зубков, С. Г. Таран, Л. В. Яковлева, О. В. Кізь, Г. Л. Литвиненко // Фармацевтичний часопис. - 2009. - № 4(9). - С. 6-9. (Особистий внесок - здійснення синтезу, аналіз результатів фізико-хімічних досліджень та вивчення анальгетичних властивостей,участь в оформленні роботи).

5. Пат. 23664 U Україна, МПК С07D 207/26, А61К 31/40, С07D 207/335. 1-фенил-4-феніламіно-1,5-дигідропірол-2-он, який проявляє анальгетичну активність / Зубков В. О., Таран С. Г ., Гриценко І. С., Кізь О. В., Яковлева Л. В., Шаповал О. М. ; заявник і власник патенту Національний фармацевтичний університет. - № u 2006 11590 ; заявл. 03.11.06 ; опубл. 11.06.07, Бюл. № 8. (Особистий внесок - здійснення синтезу, аналіз результатів біологічних досліджень).

6. Пат. 33951 U Україна, МПК С07D 207/00, А61К 31/33. 4-Бензіламіно-1-феніл-1,5-дігідропірол-2-он, який проявляє анальгетичну та протизапальну активність / Зубков В. О., Таран С. Г., Кізь О. В., Яковлєва Л. В., Шаповал О. М., Литвиненко Г. Л. ; заявник і власник патенту Національний фармацевтичний університет. - № u 2008 00089; заявл. 02.01.2008 ; опубл. 25.07.2008, Бюл. № 14. (Особистий внесок - здійснення синтезу, аналіз результатів біологічних досліджень).

7. Пат. 35938 U Україна, МПК С07D 207/00 А61К 31/40. 1-Феніл-4-о-толіламіно-1,5-дігідропірол-2-он, який проявляє антиоксидантну активність / Зубков В. О., Таран С. Г., Кізь О. В., Вороніна Л. В., Стрельченко К. В., Красільнікова О. А. ; заявник і власник патенту Національний фармацевтичний університет. - № u 2008 05673 ; заявл. 30.04.2008 ; опубл. 10.10.2008, Бюл. № 19. (Особистий внесок - здійснення синтезу, аналіз результатів біологічних досліджень).

8. Пат. 357414 U Україна, МПК С07D 207/00 А61К 31/40. 1-Феніл-4-о-толіламіно-1,5-дігідропірол-2-он, який проявляє анальгетичну та протизапальну активність / Зубков В. О., Таран С. Г, Гриценко І. С., Кізь О. В., Яковлєва Л. В, Шаповал О. М., Литвиненко Г. Л., заявник і власник патенту Національний фармацевтичний університет. - № u 2008 05676 ; заявл. 30.04.2008 ; опубл. 10.11.2008. Бюл. № 21. (Особистий внесок - здійснення синтезу, аналіз результатів біологічних досліджень).

9. Пат. 86231 Україна, МПК С07D 207/38, 207/30, А61Р 29/00, С07D 207/335. Застосування 1-фенил-4-феніламіно-1,5-дигідропірол-2-он, як засобу, який проявляє анальгетичну активність / Зубков В. О., Таран С. Г, Гриценко І. С, Кізь О. В., Яковлєва Л. В, Шаповал О. М. ; заявник і власник патенту Національний фармацевтичний університет. - № а 2006 11602 ; заявл. 03.11.06 ; опубл. 10.04.2009, Бюл. № 7. (Особистий внесок - здійснення синтезу, аналіз результатів біологічних досліджень).

10. Новые производные тетрамовой кислоты / В. А. Зубков., И. С. Гриценко., С. Г. Таран., О. В. Кизь // Досягнення та перспективи розвитку фармацевтичної галузі України : матеріали. VI Національного з'їзду фармацевтів України, 28-30 верес. 2005 р., м. Харків. - Х. : Вид-во НФаУ, 2005. - С. 85.

11. The study of the interaction of N-phenil-3-carbethoxytetramic acid with aromatic amines / V. A. Zubkov, I. S. Gritsenko, S. G. Taran, O. V. Kiz // Chemistry of Ninrogen Contaning Heterocycles-2006 : International Conference, 2-7 Oct. 2006, Kharkiv. - Kharkiv, 2006. - P. 145.

12. Dimerization of N-aryl-tetramic acids / V. A. Zubkov, I. S. Gritsenko, S. G. Taran, O. V. Kiz // Chemistry of Ninrogen Contaning Heterocycles-2006 : International Conference, 2-7 Oct. 2006, Kharkiv. - Kharkiv, 2006. - P. 146.

13. Таран С. Г.Аміди N-феніл-3-карбетокситетрамової кислоти - потенційні біологічно активні сполуки широкого спектра дії / С. Г. Таран, О. В. Кізь, В. О. Зубков // Науково - технічний прогрес і оптимізація технологічних процесів створення лікарських препаратів : матеріали І Міжнар. Наук.- практ. конф., 6-7 квіт. 2006 р. - Тернопіль: Укрмедкнига, 2006. - С. 27.

14. Синтез потенційних гепато-протекторів-похідних 1,5-дигідропірол-2-ону / О. В. Кізь, В. О Зубков, К. В Левченко, О. А Красильнікова // X Конференція молодих учених та студентів-хіміків південного регіону України : тез. доп., 16-17 жовт. 2007 р. - Одеса : Вид-во “Внешрекламсервис”, 2007. - С. 20.

15. Синтез та протимікробна активність анілідів 4-гідрокси-2-оксо-1-фенил-2,5-дигідро-1Н-піроло-3-карбонової кислоти / В. О. Зубков, О. В. Кізь, С. Г .Таран, Таран К. А, Філімонова Н. І. Гейдерих О. Г. // Сьогодення та майбутнє фармації : тез. доп. Всеукр. Конгресу, 16-19 квіт. 2008 р., м. Харків. / - Х. : Вид-во НФаУ, 2008. - С. 674.

16. Синтез нових похідних N-арилтетрамових кислот / В. О. Зубков, С. Г. Таран, О. В. Кізь, К. А. Таран // Актуальні проблеми синтезу і створення нових біологічно активних сполук та фармацевтичних препаратів: тез. доп., Нац. наук.-техн. конф. з міжнар. участю, 15-18 жовтня. 2008 р. - Львів, 2008 . - С. 65.

17. Кизь О. В. Новые химические соединения для создания еффективных лекарственных средств / О. В. Кизь, В. А. Зубков // Проблеми винахідницької та раціоналізаторської діяльності в Харківській області : матеріали наук.-практ. конф., 23 верес. 2008 р., м. Харків. - Х. : Вид-во Харк. держ. наук. б-ка ім. В. Г. Короленка, 2009. - С. 45-47.

18. Вивчення жарознижуючої дії похідного 1-феніл-4-о-толіламіно-1,5-дигідропірол-2-он / Л. В. Яковлєва, Г. Л. Литвиненко, С. Г. Таран, В. А. Зубков, О. В. Кизь // Клінічна фармація в Україні : Матеріали VIII Всеукр. наук.-практ. конф. за участю міжнар. спеціалістів. Нац. фармац. ун-т. - Х., 2008. - С. 208.

Анотація

Кізь О. В. Синтез, хімічні та біологічні властивості похідних 1-арил-2,4-піролідиндіонів. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фармацевтичних наук за спеціальністю 15.00.02 - фармацевтична хімія та фармакогнозія. - Національний фармацевтичний університет, Харків, 2010.

З метою пошуку нових біологічно активних речовин серед похідних 1-арил-2,4-піролідиндіону розроблено препаративні методи синтезу та одержано низку амідів 4-гідрокси-1-арил-1,5-дигідропірол-2-он-3-карбонових кислот, 4-R-аміно-1-арил-1,5-дигідро-пірол-2-онів, 4-О-алкіл-1-арил-1,5-дигідропірол-2-онів, 3-іліденпохідних 1-арил-2,4-піролідиндіонів та 4-гідрокси-1-R-3-(1Н-бензоімідазол-2-іл)-1,5-дигідропірол-2-онів. Досліджено таутомерні перетворення та реакційну здатність вихідних етилових естерів 4-гідрокси-1-R-1,5-дигідропірол-2-он-3-карбонових кислот і 1-арил-2,4-піролідиндіонів. Структура та індивідуальність одержаних сполук підтверджена методами спектроскопії ЯМР, мас-спектрометрії, УФ- та ІЧ- спектрофотометрії, рідинна хроматографія, ТШХ, даними елементного аналізу та хімічними методами. Проведено біологічний скринінг одержаних сполук на виявлення анальгетичної, протизапальної, антиоксидантної, мембраностабілічуючої, антимікробної активностей.

Для поглиблених фармакологічних досліджень запропоновано 4-(2-метіл)феніламіно-1-феніл-1,5-дигідропірол-2-он, який поєднує виражені анальгетичні, протизапальні, жарознижуючі, антиоксидантні та мембраностабілізуючі властивості. Розроблено методики контролю якості сполуки - «лідера».

Ключові слова: похідні 1-арил-2,4-піролідиндіонів, синтез, таутомерія, реакційна здатність, анальгетична, протизапальна, антиоксидантна, мембраностабілічуюча, антимікробна дія.

Аннотация

Кизь О. В. Синтез, химические и биологические свойства производных 1-арил-2,4-пирролидиндионов - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата фармацевтических наук по специальности 15.00.02 - фармацевтическая химия и фармакогнозия. - Национальный фармацевтический университет, Харьков, 2010.

Работа посвящена поиску биологически активных веществ в ряду 1-арил-2,4-пирролидиндионов. Разработаны методики и осуществлен синтез не описанных в литературе замещенных амидов 4-гидрокси-1-арил-1,5-дигидропиррол-2-он-3-карбонових кислот, 4-R-амино-1-арил-1,5-дигидропиррол-2-онов, 4-О-алкил-1-арил-1,5-дигидропиррол-2-онов, 3-илиденпроизводных 1-арил-2,4-пирролидиндионов, 4-гидрокси-1-R-3-(1Н-бензимидазол-2-ил)-1,5-дигидропиррол-2-онов. Изучены таутомерные превращения этиловых эфиров 4-гидрокси-1-R-1,5-дигидропиррол-2-он-3-карбонових кислот и 1-арил-2,4-пирролидиндионов, а также их реакционная способность. Установлено, что этиловые эфиры 4-гидрокси-1-R-1,5-дигидропиррол-2-он-3-карбонових кислот устойчивы в условиях щелочного гидролиза, однако подвергаются димеризации при кислотном гидролизе. Неоднозначно протекает ацилирование ариламинов указанными эфирами: в зависимости от условий реакция заканчивается либо образованием анилидов 4-гидрокси-1-R-1,5-дигидропиррол-2-он-3-карбоновых кислот (при термодинамически контролируемом взаимодействии), либо проводит к 4-ариламино-1-арил-1,5-дигидропиррол-2-онов (кинетически контролируемый процесс). Предложена альтернативная методика получения замещенных амидов 4-гидрокси-1-R-1,5-дигидропиррол-2-он-3-карбонових кислот, которая обеспечивает направленность синтеза. Показано, что взаимодействие этилового эфира 4-гидрокси-1-фенил-1,5-дигидропиррол-2-он-3-карбоновой кислоты с о-фенилендиамином имеет характер гетероциклизации с образованием 2-фенил-2,3,4,9-тетрагидро-бензо[b]пирроло[3,4-е][1,4]диазепин-1,10-диона, структура которого доказана как инструментальными методами, так и синтезом изомерного 4-гидрокси-1-фенил-3-(1Н-бензимидазол-2-ил)-1,5-дигидропиррол-2-она.

Исходя из 1-арил-2,4-пирролидиндионов синтезированы 4-R-амино-1-арил-1,5-дигидропиррол-2-оны, 4-О-алкил-1-арил-1,5-дигидропиррол-2-оны, 3-илидензамещенные 1-арил-2,4-пирролидиндионы. Для доказательства структуры и индивидуальности полученных соединений использованы методы спектроскопии ЯМР, мас-спектрометрии, УФ- та ИК- спектроскопії, ЖХ, ТСХ, данными елементного анализа и химические методы.

По результатам биологического скрининга на выявление анальгетической, противовоспалительной, антиоксидантной, мембраностабилизирующей и антимикробной активности наиболее эффективными из исследуемых соединений оказались 4-ариламино-1-арил-1,5-дигидропиррол-2-оны, которые представляют интерес как потенциальные НПВС (что соответствует прогнозу PASS) и гепатопротекторные средства. Вещество-«лидер»-4-(2-метил)фениламино-1-фенил-1,5-дигидропиррол-2-он рекомендовано для углубленных фармакологических испытаний; на основе изучения его физико-химических свойств предложены методики его контроля качества.

Ключевые слова: производные 1-арил-2,4-пирролидин-дионы, синтез, таутомерия, реакционная способность, биологическая активность, анальгетическая, противовоспалительная, антиоксидантная, мембраностабилизирующая и антимикробная активность.

Summary

Kiz O.V. Synthesis, chemical and biological properties of 1-aryl-pyrrolidin-2,4-dion derivatives. - Manuscript.

The thesis for Ph. D. in Pharmacy, speciality 15.00.02 - Pharmaceutical Chemistry and Pharmacognosy. National University of Pharmacy, Kharkiv, 2010.

In order to find new biologically active compounds among the derivatives of 1-aryl-pyrrolidin-2,4-dione the methods of synthesis have been investigated and series of 4-hydroxy-l-aryl-l,5-dihydropyrrol-2-on-3-carboxylic acids amides, 4-R-amino-l-aryl-1,5-dihydropyrrol-2-ones, 4-O-alkyl-1-aryl-l,5-dihydropyrrol-2-ones, pyrrolidin-2,4-dion 3-iliden derivatives, 4-hydroxy-1-R-3-(1H-4-benzoimidazol-2-yl)-1,5-dihydropyrrol-2-ones has been synthesized. The tautomerism and reactivity of 4-hydroxy-l-aryl-2-oxo-l,5-dihydropyrrol-3-carboxylic acids ethyl esters and 1-aryl-pyrrolidin-2,4-diones has been studied. The structure and individuality of the obtained compounds have been proved by the methods of NMR-, UV- and IR-spectroscopy, mass-spectrometry, HPLC, TLC, element analysis and by the chemical methods. The pharmacological activity of the new compounds has been investigated. The analgesic, anti-inflammatory, antioxidant, membrane stabilizing properties and antimicrobial activity for these derivatives have been determined.

For the further pharmacological study 4-(2-methyl)phenyl-l,5-dihydropyrrol-2-on has been suggested. This substance has the combined analgesic, antiinflammatory, antioxidant, membrane stabilizing properties. The methods of standardization of this compound have been developed.

Keywords: l-aryl-pyrrolidin-2,4-dion derivatives, synthesis, tautomerism, reactivity, biological activity, analgesic, anti-inflammatory, antioxidant, membrane stabilizing, antimicrobial activity.

Размещено на Allbest.ru

...