Синтез и биологическая активность производных галогенбензойных кислот и акридинов, созданных на их основе

Актуальность темы

Поиск и создание новых высокоэффективных и малотоксичных лекарственных препаратов — важнейшая задача фармацевтиче ской науки, которая привлекает внимание широкого круга ученых.

Несмотря на то, что существует широкий арсенал лекарственных средств. как синтетических, так и природного происхождения, в медицинскую практику в последние годы мало внедряются синтетические лекарственные препараты. Это связано с тем, что разработка современных лекарств осуществляется в основном не путем поиска новых субстанций, а усовершенствованием уже известных, которые при этом часто имеют ряд существенных недостатков. Сложности синтеза, экологические вопросы производства также не способствуют решению этой проблемы.

Ч./.

Объектами наших научных исследований были выбраны производные бензойной кислоты. Довольно простая структура, широкие возможности для получения различных производных, промышленная доступность, низкая стоимость исходных веществ делает эту группу соединений привлекательной и, вместе с тем, весьма перспективной для создания на ее основе связанных с ней iV-R-замещенных антраниловой кислоты и акридинов, которые в свою очередь имеют широкий арсенал биологического действия.

С другой стороны бензойные кислоты являются природными метаболи тами многих жизненно-важных процессов в организме человека. Так, их образованием завершается процесс дезинтоксикации веществ ароматической природы в печени млекопитающих, а образующиеся бензоаты в условиях анаэробного процесса разлагаются на ацетаты и водород.

Бензойная кислота является удобной матрицей для закрепления на ней необходимых структурных элементов — фармакофоров — алкильных, арильных, гидразидных, пероксидных, гетероциклических и т. д., что дает возможность создать новые химические соединения с заранее заданными свойствами.

Бензойные кислоты являются исходными для получения iV-арил-антраниловых кислот, последние в свою очередь при циклизации образуют производные акридина. Хотя iV-производные антраниловой кислоты и 9-R-замещенные акридина были объектами многочисленных исследований как в химическом, так и в биологическом отношении, их ароматическая и гетероциклическая структура является неисчерпаемой в деле разработки новых способов их получения и целенаправленного поиска биологически активных веществ.

Связь работы с научными программами, планами, темами. Диссертационная работа выполнена в соответствии с государственной проблемой «Фармация» (Номер государственной регистрации 0198U007011 Химический синтез. Выделение и анализ новых фармакологически активных веществ. Установление связи «структура-действие». Создание новых лекарственных препаратов.) и планами НИР Национального фармацевтического университета /Украина/ (номер государственной регистрации 01.91.2 385).

Цели и задачи исследования. Учитывая актуальность темы, и в продолжение работ по созданию новых биологически активных соединений, которые проводятся в НФаУ, диссертационная работа посвящена разработке эффективных методов синтеза замещенных бензойных, ЛГ-арилантраниловых кислот и 9 замещенных акридинов, изучению физико-химических и медико-биологических свойств синтезированных веществ, установлению связи структура-действие и созданию на их основе нового синтетического лекарственного препарата.

Для реализации намеченной цели были поставлены следующие задачи:

1. Синтезировать фенили бензилиденгидразиды, алкил-, арили гетери-ламиды бензойных кислот, пероксибензойные кислоты, а также симметричные и несимметричные пероксиды бензоила. Получить соли замещенной охлорбензойной кислоты с катионами металлов и аминогетероциклами. Синтеу зировать ЛГ-карбоксиалкилантраниловые кислоты и создать на их основе производные 2-карбоксиалкилиндолинона-З, iV-арилантраниловые кислоты, 9-Nи^{-производные} акридина.

2. Усовершенствовать и разработать новые препаративные способы получения iV-карбоксиалкилантраниловых кислот, iV-арилантраниловых кислот, 9-хлори 9-(тиосемикарбазидо)акридинов.

3. Установить структуру синтезированных веществ и их свойства с использованием современных методов физико-химических исследований.

4. Провести фармакологический скрининг синтезированных веществ и наиболее перспективные соединения передать для проведения доклинических исследований.

5. Создать комбинаторные библиотеки синтезированных биологически активных веществ, выделить из них структуры-лидеры.

6. При выявлении соединений, имеющих высокую биологическую активность, низкую токсичность и удобную технологичность, предложить оптимальные методы их синтеза, разработать современную производственную методику получения, стандартизировать их, разработать лекарственную форму, а в случае необходимости, новые nyfn их введения в организм человека.

Объект исследования — бензойные, iV-арилантраниловые кислоты, 9-Nи 9−5'-производные акридина.

Предмет исследования — разработка новых способов получения, синтез, физико-химические и медико-биологические исследования производных бензойной, iV-арилантраниловой кислоты и акридинов.

Методы исследования — синтез функциональных производных галоген-бензойных, алкил-, арилантраниловых кислот, 9-Nи 9−5'-производных акридина с использованием различных химических реакций: солеобразования, ацили-рования, гидразинолиза, алкилирования, этерофикации, амидирования, циклизации и др.- анализ реакционной способности синтезированных гидразидов, определение структурных особенностей полученных веществ с помощью современных физико-химических методов анализа: УФ-, ИК-, ПМР-спектроскопии, тонкослойной хроматографии, термогравиметрии, широкие скрининговые, доклинические и клинические биологические исследования с использованием стандартных методик.

Научная новизна полученных результатов. Результатом работы стало создание нового анальгетического и противовоспалительного лекарственного препарата анальбена. Его созданию предшествовали широкие физико-химические и медико-биологические исследования.

Разработан новый метод получения TV-карбоксиалкилантраниловых кислот взаимодействием о-хлорбензойных кислот с аминокислотами жирного ряда. Доказано, что в случае использования ДМФА как растворителя вместо N-карбоксиалкилантраниловых кислот образуются 2-карбоксиалкилзамещенные б-Я-индолинона-З.

Изучена возможность циклодегидратации TV-карбоксиалкилантра-ниловых кислот с образованием 8-R-1,2-дигидро-4,1 -бензоксазепиндиона-3,5.

На основе разработанного нами метода получения 5-нитро-Лг-фенилантраниловых кислот в растворе ДМФА, который позволяет значительно упростить процесс синтеза, изучено влияние электронодонорных и электроно-акцепторных заместителей в бензойном фрагменте молекулы на конечный выход продуктов. Было установлено, что данный метод является всеобщим и пре паративным не зависимо от природы заместителей.

Синтезом новых многочисленных замещенных 9-хлоракридна доказано, что разработанный нами метод получения 2-этокси-6-нитро-9-хлоракридина также является всеобщим. Его можно распространить на синтез любых замещенных 9-хлоракридинов. Этот метод позволяет полностью избавиться от продуктов осмоления, а время проведения реакции сократить в 12−16 раз.

Впервые разработан новый способ получения 9-тиосемикарбазидо-акридинов, который дает возможность намного упростить синтез, сократить время проведения реакции в 6−12 раз, увеличить практический выход конечного продукта.

На ряд методов получения новых физиологически активных веществ и полупродуктов их синтеза получены авторские свидетельства и патенты России.

Основываясь на полученных данных о высокой противовоспалительной и анальгетической активности анальбена, впервые разработаны магнитные жидкости, которые его содержат. Они предложены для лечения простатита.

На основе проведенных фармакологических и микробиологических исследований синтезированных производных бензойной, Л^-алкил-, N-арилантраниловой кислоты и 9-К-замещенных акридина по 14 тестам, установлены закономерности между строением синтезированных соединений и их биологической активностью, что дает возможность вести целенаправленный поиск новых лекарственных субстанций в исследуемых группах соединений.

С помощью топологических и информационных индексов как молеку лярных дескрипторов обнаружена корреляционная зависимость между анальгетической активностью JV-гетериламидов ДГ-карбоксиалкил-4-К-антраниловых кислот и параметрами, которые описывают их форму молекул. Оценены оптимальные параметры молекулярной структуры для проявления высокой анальгетической активности в этом ряду соединений.

На основе исследований пространственной молекулярной и электронной структуры бензилиденгидразидов 4-Ы-2-хлорбензойных кислотопределены структурные требования, которые предъявляются рецептором к потенциальному антивирусному веществу.

Практическое значение полученных результатов. Препарат анальбен, который обладает высокой анальгетической и противовоспалительной активностью проходит вторую фазу клинических испытаний.

Разработана и внедрена производственная методика получения субстанции анальбена на Государственном предприятии «Завод химических реактивов» НТК «Институт монокристаллов» НАН Украины (24.12.02 года).

Разработаны новые и усовершенствованы существующие синтетические методы, что дало возможность расширить возможности синтеза производных бензойной, //-замещенной антраниловой кислот и различных производных акридина.

В результате широких фармакологических исследований, обнаружены вещества с высокой антивирусной активностью. С учетом полного отсутствия в мировой медицинской практике препаратов, эффективных против рабдовиру-сов (к которым принадлежит вирус бешенства), исследуемые соединения могут найти применение в экспериментальной терапии рабдовирусных инфекций, а также быть модельными для целенаправленного синтеза более активных и менее токсичных соединений.

Установлено, что наибольшую анальгетическую активность обнаружили соли замещенной о-хлорбензойнойкислоты с катионами металлов и аминогете-роциклами.

Личный вклад соискателя. Диссертационная работа является самостоятельным научным трудом, который включает исследования автора за период 1980;2003 годы.

Во всех работах, выполненных вместе с соавторами, вклад автора заключается в личном участии в планировании, проведении экспериментальных исследований, в обобщении полученных результатов и обсуждении результатов фармакологического скрининга.

Апробация результатов диссертации. Основные результаты исследований были представлены на IV съезде фармацевтов УССР (Запорожье, 1984), на II съезде фармацевтов Латвии (Рига, 1984), на IV Всесоюзном съезде фармацевтов (Казань, 1986), на респ. научн. конф. «Реализация научных достижений в практическую фармацию» (Черноголовка, 1989), на Всесоюзной научн. конф.

Купавна, 1992), на респ. наук, практ. конф. «Современные проблемы фармации» (Харьков, 1994), на Международной научн. конф., посвященной 150летию со дня рождения И. И. Мечникова (Харьков, 1995), на научн. практ. | | конф., посвященной 75-летию УкрФА (Харьков, 1996), на юбилейной конф. мед. ин-та (Курск, 1997), на 8-ой Международной конф. по магнитным жидкостям (Плесс, Россия, 1998), на всеукраинской научн. практ. конф. «Современные технологии органического синтеза и медицинской химии» (Харьков, 2003).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 26 статей в научных журналах, получено 8 авторских свидетельств, 3 патента России, 15 тезисов докладов, 2 информационных письма.

Структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 367 страницах машинописного текста,^{содержит} 57 таблиц и 29 рисунков. Состоит из введения, восьми глав, общих выводов, списка использованных источников (302 наименования) и приложения (39 таблиц).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ.

1. В диссертации приведено теоретическое обобщение актуальной проблемы создания новых ненаркотических анальгетических и нестероидных противовоспалительных средств, а также представлены пути ее решения, основанные на широких спрогнозированных синтетических, скрининговых и доклинических исследованиях производных бензойной кислоты и базируются на установленных закономерностях зависимости биологического действия от конструкционных фрагментов, синтезированных веществ. Результатом работы стало создание нового лекарственного препарата анальбена.

2. Разработан новый метод получения iV-карбоксиалкилантраниловых кислот путем взаимодействия о-хлорбензойных кислот с аминокислотами жирного ряда. Доказано, что в случае использования ДМФА как растворителя вместо iV-карбокси алкилантраниловых кислот образуются 2-карбоксиалкилзазамещенные 6-R-hh-долинона-3. Изучена возможность циклодегидратации N-карбоксиалкилантра-иловых кислот с образованием 8-R-1, 2-дигидро- 4,1 -бензоксазепиндионов-3,5.

3. На основе разработанного нами метода получения 5-нитро-]У-фенил-антраниловых кислот в растворе ДМФА, который позволяет значительно упростить процесс синтеза, изучено влияние электронодонорных и элек-троноакцепторных заместителей в бензойном фрагменте молекулы на конечный выход продуктов. Установлено, что данный метод является всеобщим и препаративным не зависимо от природы заместителей.

4. Разработан новый способ получения 9-хлоракридинов, позволяющий полностью избавиться от продуктов осмоления, сократить время проведения реакции в 12−16 раз и значительно увеличить выход конечного продукта. Этот метод можно использовать для получения любых замещенных 9-хлоракридина.

5. Разработан новый способ получения 9-тиосемикарбазидоакридинов, позволяющий на много упростить синтез, сократить время протекания реакции в 6−12 раз, увеличить практический выход конечного продукта.

6. На основе разработанных и усовершенствованных методов с целью поиска новых лекарственных препаратов синтезировано: соли замещенной охлорбензойной кислоты с катионами металлов и аминогетероциклов, фенили бензил иденгидрази-ды, алкил-, арили гетериламиды бензойных кислот, пероксобензойные кислоты, а также симметричные и несимметричные пероксиды бензоила, ТУ-карбокси-алкилантраниловые кислоты, производные 2-карбоксиалкилиндолинона-З, производные ТУ-арилантраниловых кислот, 9-Nи 9−5-производных акридина. В ходе выполнения эксперимента получено 393 новых соединения.

7. С помощью физико-химических методов доказано, что для натриевых солей 5-нитро-Т^-арилантраниловых кислот в кристаллическом состоянии характерно соле-образование как по карбоксильной группе, так и в виде аци-нитро формы.

8. Проведен фармакологический и микробиологический скрининг синтезированных соединений по 14 тестам. Обнаружены вещества с выраженной анальгетической, противовоспалительной, антиоксидантной, желчегонной, противовирусной, противогрибковой, гепатозащитной и иммуностимулирующей активности. Для создания нового лекарственного препарата была выбрана субстанция — калиевая соль 2,4-дихлорбензойной кислоты под названием анальбен, которая обладает выраженным анальгетическим, противовоспалительным и жаропонижающим действием. По широте терапевтического действия анальбен превышает препараты сравнения: анальгин, индометацин и вольтарен. Специфическая активность таблеток анальбена по 0,001 г соответствует эффективности субстанции на различных моделях. Препарат анальбен прошел вторую стадию клинических испытаний.

9. Разработана опытно-промышенная методика получения калиевой соли 2,4-дихлорбензойной кислоты, а также аналитическая нормативная документация на субстанцию и таблетки анальбена.