1 На правах рукописи КАЛИНИН ДМИТРИЙ ВАДИМОВИЧ

На правах рукописи
КАЛИНИН ДМИТРИЙ ВАДИМОВИЧ
СИНТЕЗ, ИЗУЧЕНИЕ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ И
БИОЛОГИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ СОЛЕЙ АРИЛАМИДОВ
N-АЛКИЛПИРРОЛИДИН-2-КАРБОНОВОЙ КИСЛОТЫ
14.04.02 – фармацевтическая химия, фармакогнозия
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата фармацевтических наук
Пермь – 2013
2
Работа выполнена в государственном бюджетном образовательном учреждении
высшего
профессионального
образования
«Пермская
государственная
фармацевтическая академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации.
Научный руководитель:
Панцуркин Владимир Иванович
Научный консультант:
Сыропятов Борис Яковлевич
Официальные оппоненты:
Коркодинова Любовь Михайловна
Глушков Владимир Александрович
доктор фармацевтических наук, заслуженный
работник высшей школы РФ, профессор ГБОУ
ВПО
«Пермская
государственная
фармацевтическая академия» Министерства
здравоохранения Российской Федерации
доктор медицинских наук, профессор ГБОУ
ВПО
«Пермская
государственная
фармацевтическая академия» Министерства
здравоохранения Российской Федерации
доктор фармацевтических наук, профессор,
заведующая кафедрой фармацевтической
химии очного факультета ГБОУ ВПО
«Пермская государственная фармацевтическая
академия» Министерства здравоохранения
Российской Федерации
доктор химических наук, доцент, ст.н.с.,
Институт технической химии УрО РАН
Ведущая организация: ГБОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский
университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации
Защита состоится «11» июня 2013 г. в 12.00 часов на заседании диссертационного
совета Д 208.068.01 при ГБОУ ВПО «Пермская государственная фармацевтическая
академия» Министерства здравоохранения Российской Федерации по адресу: 614990,
г. Пермь, ул. Полевая, 2.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГБОУ ВПО «Пермская
государственная фармацевтическая академия» Минздрава России по адресу: 614070,
г. Пермь, ул. Крупской, 46.
Дата размещения объявления о защите диссертации на сайте Министерства
образования
и
науки
Российской
Федерации
http://www.mon.gov.ru
«___» апреля 2013 г. и на сайте ГБОУ ВПО ПГФА Минздрава России
http://www.pfa.ru «___» апреля 2013 г.
Автореферат разослан «___» ____________ 2013 г.
Ученый секретарь
диссертационного совета,
кандидат фармацевтических наук, ст. преп.
Н.В. Слепова
3
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Одной из важнейших задач современной
фармацевтической химии является синтез фармакологически активных соединений и
изучение зависимости между структурой, физико-химическими свойствами веществ
и их биологической активностью. Установление этих закономерностей дает
возможность целенаправленного синтеза и отбора наиболее перспективных
фармакологически активных соединений.
Производные ариламидов азациклоалканкарбоновых кислот и пирролидин-2карбоновой кислоты, в частности, являясь блокаторами потенциал-зависимых
натриевых каналов, нашли широкое применение в медицинской практике в качестве
местноанестезирующих средств (бупивакаин, ропивакаин, пиромекаин), в основном,
при проводниковой, инфильтрационной и спинномозговой анестезии. Используемые
отечественной практикой (офтальмология, стоматология, гинекология, урология)
местные анестетики для поверхностной анестезии (лидокаин, дикаин, бупивакаин)
обладают рядом недостатков, например, низкой активностью при поверхностной
анестезии, высокой токсичностью, вызывают аллергические реакции. В настоящее
время
в
России
не
производятся
препараты
с
выраженной
поверхностноанестезирующей активностью. Кроме того, даже при небольших
хирургических операциях, удалении зубов, аппендэктомии, удалении миндалин
наряду с обезболиванием нередко возникает необходимость остановки кровотечений.
Поэтому поиск новых соединений среди производных ариламидов
азациклоалканкарбоновых кислот, проявляющих высокую местноанестезирующую и
гемостатическую активности одновременно, а также низкую токсичность, является
актуальным.
Из источников литературы также известно, что производные ариламидов
азациклоалканкарбоновых кислот являются перспективным классом органических
соединений для поиска веществ с разнообразной фармакологической активностью.
Среди них обнаружены соединения с антиаритмическими, противовирусными и
гипогликемическими свойствами.
Тем не менее, следует отметить, что ариламиды пирролидин-2-карбоновой
кислоты исследованы недостаточно с точки зрения широкого биологического
скрининга. Ввиду наличия у этого класса соединений активности в отношении
потенциал-зависимых
ионных
каналов,
перспективен
поиск
новых
местноанестезирующих, антиаритмических, антигельминтных и инсектицидных
средств среди этих производных.
Цель работы – синтез солей ариламидов N-алкилпирролидин-2-карбоновой
кислоты, установление их структуры, исследование биологической активности и
выявление зависимости активности от структуры соединений.
Задачи исследования. Для достижения поставленной цели были
сформулированы следующие задачи:
1. осуществить синтез ариламидов N-алкилпирролидин-2-карбоновой кислоты с
различными заместителями в бензольном кольце и при атоме азота;
2. провести синтез солей ариламидов N-н-пропил- и N-н-бутилпирролидин-2карбоновой кислоты с некоторыми кислотами;
3. доказать структуру синтезированных соединений спектральными методами
анализа;
4. провести скрининг биологической активности синтезированных веществ;
5. исследовать возможную зависимость структура-активность;
4
6. на основе полученных данных о биологической активности синтезированных
соединений провести отбор перспективных веществ для углубленных
фармакологических исследований.
Научная новизна работы:
1. синтезировано 64 соединения, в том числе 53 вещества, неописанные ранее в
литературе;
2. изучены физико-химические свойства, а также спектральные особенности
структуры синтезированных соединений;
3. исследованы местноанестезирующая, антиаритмическая, антигельминтная и
инсектицидная активности, а также влияние соединений на гемостаз и
определена острая токсичность большинства синтезированных веществ;
4. выявлены некоторые закономерности связи активности соединений с их
строением, а также установлена зависимость фармакологической активности
соединений от некоторых физико-химических констант.
Практическая значимость. Осуществлен синтез 64 солей ариламидов
N-алкилпирролидин-2-карбоновой кислоты. Среди полученных соединений проведен
скрининг
местноанестезирующей,
антиаритмической,
антигельминтной,
инсектицидной активностей, влияния веществ на гемостаз. С целью дальнейшего
возможного
внедрения
в
медицинскую
практику
для
углубленных
фармакологических
исследований
предложены
2΄,6΄-диметиланилид
N-циклогексилпирролидин-2-карбоновой кислоты гидрохлорид в качестве средства
для поверхностной, инфильтрационной и проводниковой анестезии, 2΄-этоксианилид
N-н-пропилпирролидин-2-карбоновой кислоты гидрохлорид и 2΄-броманилид
N-н-бутилпирролидин-2-карбоновой
кислоты
гидрохлорид,
обладающие
антиаритмическими
свойствами;
4΄-метиланилид
N-н-пропилпирролидин-2карбоновой кислоты борат в качестве антигельминтного средства и 2΄,4΄диметиланилид
N-н-пропилпирролидин-2-карбоновой
кислоты
гидрохлорид,
проявляющий инсектицидную активность. Выявлены закономерности проявления
биологической активности соединений в зависимости от их структуры, на основе
которых предложены рекомендации по синтезу биологически активных веществ.
Получен 1 патент Российской Федерации на изобретение.
Связь задач исследования с проблемным планом фармацевтических наук.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научноисследовательских работ ГБОУ ВПО «Пермская государственная фармацевтическая
академия»
Министерства
здравоохранения
Российской
Федерации
(№ государственной регистрации 01.9.50 007426).
Личное участие автора. Автор непосредственно участвовал в проведении
научных экспериментов (проведение синтеза и изучение биологической активности
новых соединений), обработке и интерпретации экспериментальных данных,
апробации результатов исследования, подготовке публикаций и патентов на
изобретение по выполненной работе.
Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Научные
положения диссертации соответствуют формуле специальности 14.04.02 –
фармацевтическая химия, фармакогнозия. Результаты проведенного исследования
соответствуют области исследования специальности, конкретно пунктам 2 и 3
паспорта фармацевтическая химия, фармакогнозия.
Апробация работы. Основные положения диссертации доложены и
обсуждены на конгрессах, конференциях различного уровня, в том числе итоговых
научных конференциях профессорско-преподавательского состава Пермской
государственной фармацевтической академии (Пермь, 2008-2012), конференции
5
«Фармация и общественное здоровье» в честь 110-летия организации
Екатеринбургского общества по торговле аптечными товарами «РОТАТ»
(Екатеринбург, 2008), межвузовской конференции студентов и молодых ученых
«Фармация в XXI веке: эстафета поколений», посвященной 90-летию СПХФА
(Санкт-Петербург, 2009), 68-ой открытой научно-практической конференции
молодых ученых и студентов с международным участием, посвященной 75-летию
ВолГМУ, «Актуальные проблемы экспериментальной и клинической медицины»
(Волгоград,
2010),
всероссийской
научно-практической
конференции
с
международным участием «Актуальные проблемы современной науки и
образования» (Уфа, 2010), LXX всероссийской научно-практической конференции
молодых ученых, аспирантов и студентов, посвященной 80-летию Пермской ГСХА
«Молодежная наука 2010: технологии, инновации» (Пермь, 2010), научной
конференции «Curtin Health Innovation Research Institute (CHIRI) conference»
(Австралия, Перт, 2012), научной конференции «The second International Conference
and Exhibition, PharmaTech 2012 on Pharmaceutical, Nutraceutical and Cosmeceutical
Technology» (Малайзия, Куала-Лумпур, 2012).
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 4 статьи в журналах
списка ВАК, 11 тезисов докладов на конференциях различного уровня, получен 1
патент Российской Федерации на изобретение.
Объем и структура диссертации. Содержание работы изложено на 178
страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, глав,
посвященных синтезу, установлению структуры соединений и исследованию их
биологической активности, методических глав: экспериментальной химической части
и методов исследования биологической активности, заключения, выводов,
рекомендаций и списка литературы. Диссертация содержит 30 схем, 26 таблиц, 36
рисунков. Список литературы включает 132 работы, в том числе 51 на русском языке
и 81 зарубежных авторов.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Синтез, структуры и физико-химические свойства солей ариламидов
N-алкилпирролидин-2-карбоновой кислоты.
2. Исследования
биологической
активности
солей
ариламидов
N-алкилпирролидин-2-карбоновой
кислоты
(местноанестезирующая,
антиаритмическая, антигельминтная, инсектицидная и гемостатическая).
3. Анализ
корреляционной
зависимости
продолжительности
местноанестезирующей активности и липофильных констант заместителей при
пирролидиновом атоме азота у синтезированных соединений.
4. Исследование влияния природы заместителей ароматического кольца
синтезированных веществ на распределение электронной плотности в молекуле
и их местноанестезирующую активность.
5. Характеристика
соединений
с
выраженной
местноанестезирующей,
антиаритмической, антигельминтной и инсектицидной активностью,
перспективных для внедрения в медицинскую практику.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Глава 1. Фармакологическая активность соединений в ряду амидов
аминокарбоновых и азациклоалканкарбоновых кислот, методы их получения
(обзор литературы)
В главе представлен анализ данных литературы по биологической активности
амидов
аминокарбоновых
и
азациклоалканкарбоновых
кислот.
6
Обсуждаются способы синтеза производных амидов аминокарбоновых и
азациклоалканкарбоновых кислот.
Глава 2. Синтез производных ариламидов
N-алкилпирролидин-2-карбоновой кислоты
С целью поиска новых фармакологически активных соединений, а также
изучения зависимости биологической активности веществ от физико-химических
свойств, был осуществлен синтез солей ариламидов N-алкилпирролидин-2карбоновой кислоты с различными заместителями в ароматическом кольце и при
гетероатоме азота.
Синтез гидрохлоридов ариламидов N-алкилпирролидин-2-карбоновой
кислоты
Синтез
ариламидов
N-алкилпирролидин-2-карбоновой
кислоты
был
осуществлен по известной методике с некоторыми изменениями по следующей схеме:
R = 2,4-(CH3)2 (Ia, IIc, IIIa, IVf, IVg, IVh, IVi, IVs), 2,6-(CH3)2 (IIb, IIIb, IVo, IVq,
IVr), 2-CF3 (Ib, IIg), 2-F (Ic, IIe, IIIg, IVl), 2-Cl (IIf, IIIc), 2-Br (Id, IIh), 2-I (IIi), 2,4(Br)2 (IIk), 2,4-(Cl)2 (IIl), 2,6-(Cl)2 (IVp), 2-CH3 (Ie, IIa, IIId, IVa, IVb, IVc, IVd, IVe),
2,6-(CH3)2 (If), 2-С2H5 (Ig, IIj, IIIe, IVm, IVn), 2-OCH3 (Ih, IIIh), 2-OC2H5 (Ii, IId),
2,4,6-(CH3)3 (Ij, IIIf, IVj, IVk), 4-CF3 (Ik), H (Il);
R1 = CH3 (IVb, IVf, IVk, IVm, IVp, IVr), С2H5 (IVc, IVg, IVj), н-С3H7 (Ia-l), н-С4H9
(IIa-l), трет-C4H9 (IVs), н-С5H11 (IVd, IVh, IVl, IVn, IVq), н-С6H13 (IVe, IVi, IVo),
(IIIa-h), Ph-CH2- (IVa)
Схема 1. Синтез гидрохлоридов ариламидов N-алкилпирролидин-2-карбоновой
кислоты
5-Хлорпентановую кислоту (1) при действии брома в присутствии
каталитических количеств треххлористого фосфора переводили в 2-бром-5хлорпентановую кислоту (2), которую без выделения при действии хлористого
тионила переводили в хлорангидрид (3). Ариламиды 2-бром-5-хлорпентановой
кислоты (4) получали из 3 и ароматических аминов при их взаимодействии в растворе
хлороформа при температуре 0-10°С. После перекристаллизации из гексана 4
кипятили в течение 25 ч с соответствующим алкиламином в растворе толуола в
присутствии каталитических количеств йодистого калия и получали основания
ариламидов
N-алкилпирролидин-2-карбоновой
кислоты
(5).
Производные
N-метилпирролидин-2-карбоновой кислоты (IVb, IVf, IVk, IVm, IVp, IVr) и
N-этилпирролидин-2-карбоновой кислоты (IVc, IVg, IVj) были получены путем
пропускания через толуольный раствор 4 при постоянном перемешивании
газообразных метиламина и этиламина, соответственно. Синтезированные основания
5 при действии хлористого водорода в эфире переводили в гидрохлориды (Ia-l, IIa-l,
IIIa-h, IVa-s).
7
В ИК – спектрах гидрохлоридов ариламидов N-н-пропилпирролидин-2карбоновой
кислоты
присутствуют
полосы
деформационных
колебаний
-1
ароматических C-H в области 700-800 см , полосы валентных колебаний амидной
карбонильной группы при 1690-1696 см-1, NH связи амидной группы при 3120-3150
см-1.
В масс-спектре 2΄-фторанилида N-н-бутилпирролидин-2-карбоновой кислоты
гидрохлорида (IIe) присутствуют пики фрагментных ионов с m/z 138 [FС6Н4NHC=O]+,
126 [
], 124 [
], 110 [FС6Н3NH]+, 95 [PhF]+, 84 [
], 82 [
], 77 [Ph]+, 42
+
[CH3N≡CH] , подтверждающие данную структуру.
В спектрах ЯМР 1Н гидрохлоридов ариламидов N-н-пентилпирролидин-2карбоновой кислоты (соединения IVd, IVh, IVl, IVn, IVq) имеются: триплет трех
протонов метильной группы пентильного радикала при гетероатоме азота в области
0,87-1,00 м.д., мультиплет четырех протонов двух метиленовых групп пентильного
радикала при гетероатоме азота в области 1,15-1,45 м.д., мультиплет двух протонов
метиленовой группы пентильного радикала при гетероатоме азота в области 1,50-1,80
м.д., мультиплет двух протонов метиленовой группы пирролидинового цикла при
1,88-2,20 м.д., мультиплет двух протонов метиленовой группы пирролидинового
цикла при 2,58-2,78 м.д., мультиплет двух протонов метиленовой группы пентильного
радикала при гетероатоме азота в области 3,00-3,35 м.д., мультиплет двух протонов
метиленовой группы пирролидинового цикла в области 3,50-3,80 м.д., триплет одного
протона метиновой группы пирролидинового цикла при 4,30-4,66 м.д., мультиплет
трех (IVh, IVq) или четырех (IVd, IVl-n) протонов ароматического кольца в области
6,85-7,85 м.д., уширенный синглет протона –NH- группы в области 9,45-9,73 м.д.,
синглет протонированного пирролидинового атома азота при 10,44-10,97 м.д.
В спектрах ЯМР 1Н гидрохлоридов ариламидов N-циклогексилпирролидин-2карбоновой кислоты (соединений IIIa-h) имеются: три мультиплета шести протонов
метиленовых групп циклогексильного радикала при гетероатоме азота
пирролидинового цикла в области 1,00-1,66 м.д., мультиплет двух протонов
метиленовой группы пирролидинового цикла в области 1,77-2,10 м.д., мультиплет
четырех протонов метиленовых групп циклогексильного радикала при гетероатоме
азота пирролидинового цикла в области 1,95-2,20 м.д., мультиплет двух протонов
метиленовой группы пирролидинового цикла при 2,45-2,63 м.д., мультиплет двух
протонов метиленовой группы пирролидинового цикла в области 3,00-3,45 м.д.,
мультиплет метиновой группы циклогексильного радикала при гетероатоме азота
пирролидинового цикла в области 3,40-3,79 м.д., триплет одного протона метиновой
группы пирролидинового цикла в области 4,55-4,95 м.д., мультиплет двух (IIIf), трех
(IIIa-b) или четырех (IIIc-e, IIIg-h) протонов ароматического кольца в области 6,857,80м.д., уширенный синглет протона –NH- группы в области 9,20-9,47 м.д., синглет
протонированного пирролидинового атома азота при 10,88-11,02 м.д.
Синтез солей ариламидов N-н-пропил- и N-н-бутилпирролидин-2карбоновой кислоты с различными кислотами
С целью изучения влияния аниона кислоты на проявление фармакологической
активности в ряду ариламидов N-н-пропил- и N-н-бутилпирролидин-2-карбоновой
кислоты были синтезированы их соли с бромистоводородной, йодистоводородной,
хлорной, азотной и борной кислотами по схеме 2:
8
R = 2,4-(CH3)2 (Va-Vh), 2-OCH3 (Vi), 4-CH3 (Vj), 3-CH3 (Vk), 4-OC2H5 (Vl),
4-C2H5 (Vm); R1 = -С3H7 (Va-e, Vj), -С4H9 (Vf-i, Vk-m)
X = HBr (Vb, Vg), HI (Vc, Vh), HClO4 (Ve, Vi), HNO3 (Va, Vf), H3BO3 (Vj-m).
Схема 2. Синтез солей ариламидов N-н-пропил- и N-н-бутилпирролидин-2карбоновой кислоты
Глава 3. Экспериментальная химическая часть
В главе описываются методики синтеза полученных соединений.
Глава 4. Методы исследования биологической активности
Острую токсичность синтезированных соединений определяли на белых
нелинейных мышах обоего пола массой 20-25 г при внутривенном введении.
Вещества вводили растворенными в изотоническом растворе хлорида натрия из
расчета 0,1 мл на 10 г живого веса. Результаты обрабатывали по Прозоровскому с
вычислением средней смертельной дозы (LD50) при Р≤0,05.
Поверхностноанестезирующую активность соединений определяли на
роговице глаза кролика по методу Ренье. Индекс Ренье - показатель глубины
анестезии. Подопытных животных обоего пола массой 3,0-3,8 кг помещали в
специальный
ящик с отверстием,
фиксирующим
голову,
затем
в
конъюнктивальный мешок вводили по 2 капли 1% раствора исследуемого вещества
и определяли время начала анестезии по исчезновению роговичного рефлекса. В
качестве эталонов сравнения использовали 1% водные растворы лидокаина,
тримекаина, ропивакаина, пиромекаина и бупивакаина. Каждое вещество исследовали
на 4-6 кроликах. Результаты экспериментов обрабатывали статистически с
использованием критерия Стьюдента при р≤0,05.
Активность веществ при инфильтрационной анестезии оценивали в опытах
на белых нелинейных крысах обоего пола. Местноанестезирующее действие
соединений и эталонов сравнения (ропивакаин, бупивакаин) исследовали с помощью
видоизмененного метода Bülbring и Waida при электрическом раздражении кожи
животного (электростимулятор «ЭСЛ-2»). По изменению величины порога в
процентах к исходной величине оценивали глубину анестезии. По времени
увеличения порога раздражения определяли продолжительность анестезии в минутах.
Увеличение пороговых значений раздражения более, чем в 2 раза было принято за
100% глубину анестезии. Каждое соединение было исследовано на 6 крысах.
Антиаритмическую активность изучали на модели аритмии, вызванной
внутривенным введением 2,8%-ного раствора хлорида кальция в дозе 280 мг/кг.
Испытуемые вещества вводили за 2 мин до воспроизведения аритмии. Эффект
оценивали по способности предупреждать смертельные нарушения сердечного ритма
(ED50) при Р <0,05.
Влияние соединений на гемостаз. Исследование влияния соединений на
свертывающую систему крови проводили in vitro с помощью коагулометра
"Минилаб 701". В опытах использовали цитратную (3,8%) кровь (9:1) собаки.
Влияние на свертываемость крови определяли по времени рекальцификации.
Активность соединений изучали в одинаковой концентрации 1 мг/мл. В качестве
эталона сравнения антикоагулянтной активности использовали раствор гепарина в
концентрации 1 ЕД/мл крови; эталон сравнения гемостатической активности —
этамзилат в концентрации 1 мг/мл.
9
Антигельминтная активность соединений была изучена на взрослых особях
земляных червей (Lumbricus terresrtris) по причине их анатомического и
физиологического сходства с кишечными паразитами по широко применяемой
методике М.П. Николаева. Активность соединений и эталонов сравнения (пирантел,
левамизол) в виде 0,5% водных растворов оценивали по времени, которое
необходимо, чтобы вызвать гибель червей.
Инсектицидная активность соединений была изучена на личинках комаров
Chironomidae по широко применяемой методике. Личинки комаров (мотыль)
помещали в чашку Петри с 5 мл 0,1% водного раствора исследуемого соединения или
эталона сравнения (имидаклоприд, малатион, пиримифос, диазинон) при комнатной
температуре. В качестве контроля использовали эквиобъемное количество воды
очищенной. Активность соединений оценивали по времени, которое необходимо,
чтобы вызвать гибель личинок. Среднее время продолжительности жизни личинок в
растворе каждого соединения сравнивали со временем продолжительности жизни в
растворе эталонов сравнения.
Глава 5. Результаты исследования биологической активности
Результаты изучения острой токсичности соединений приведены в таблице 1.
Таблица1
Острая токсичность гидрохлоридов ариламидов N-алкилпирролидин-2-карбоновой кислоты
Соеди
R
R1
LD50, мг/кг, в/в
Ia
2,4-(CH3)2
C3H7-н
35,5 (29,0-42,0)
Ib
2-CF3
C3H7-н
Ic
2-F
Id
Соеди
LD50, мг/кг,
R
R1
IId
2-OC2H5
C4H9-н
32,5 (28,0-38,0)
81,5 (66,0-100,0)
IIe
2-F
C4H9-н
32,5 (28,0-38,0)
C3H7-н
41,0 (35,0-47,0)
IIf
2-Cl
C4H9-н
44,7 (39,0-50,0)
2-Br
C3H7-н
34,6 (25,0-48,0)
IIg
2-CF3
C4H9-н
35,5 (29,0-42,0)
Ie
2-CH3
C3H7-н
35,5 (31,0-40,0)
IIh
2-Br
C4H9-н
43,5 (32,0-60,0)
If
2,6-(CH3)2
C3H7-н
27,4 (20,0-38,0)
Iii
2-I
41,0 (35,0-47,0)
Ig
2-С2H5
C3H7-н
70,8 (62,0-80,0)
IIj
2-С2H5
C4H9-н
C4H9-н
Ih
2-OCH3
C3H7-н
65,0 (53,0-80,0)
IIk
C4H9-н
239,0(190-300)
Ii
2-OC2H5
C3H7-н
56,4 (49,0-64,0)
IIl
2,4-(Br)2
2,4-(Cl)2
C4H9-н
32,5 (26,0-40,0)
Ij
2,4,6-(CH3)3
C3H7-н
16,3 (13,0-20,0)
IIIa
2,4-(CH3)2
C6H11-ц
65,0 (43,8-88,6)
Ik
C3H7-н
51,5 (45,0-69,0)
IIIb
2,6-(CH3)2
C6H11-ц
20,5 (14,6-28,7)
IIa
4-CF3
2-CH3
C4H9-н
16,3 (14,0-19,0)
IIIc
2-Cl
C6H11-ц
95,0(76,0-119,0)
IIb
2,6-(CH3)2
C4H9-н
9,2 (6,7-12,7)
IIId
2-CH3
C6H11-ц
12,9 (10,0-16,0)
IIc
2,4-(CH3)2
60,0 (48,0-74,0)
IIIe
2-С2H5
C6H11-ц
30,0 (24,0-38,0)
IIIf
2,4,6-(CH3)3
C4H9-н
C6H11-ц
15,0 (12,0-17,0)
IVj
2,4,6-(CH3)3
С2H5
32,5 (28,0-38,0)
IIIg
2-F
C6H11-ц
56,4 (49,0-64,0)
IVk
2,4,6-(CH3)3
CH3
32,5 (26,0-40,0)
IVa
2-CH3
бензил
35,5 (31,0-40,0)
IVl
2-F
C5H11-н
28,2 (23,0-34,0)
IVb
2-CH3
CH3
32,5 (26,0-40,0)
IVm
2-С2H5
CH3
70,8 (62,0-80,0)
IVc
2-CH3
36,8 (26,0-50,0)
IVn
2-С2H5
2-CH3
32,5 (28,0-38,0)
IVo
2,6-(CH3)2
C5H11-н
C6H13-н
47,7 (38,0-60,0)
IVd
С2H5
C5H11-н
нение
нение
в/в
30,0 (24,0-38,0)
23,9 (19,0-30,0)
10
IVe
2-CH3
C6H13-н
35,5 (29,0-40,0)
IVp
2,6-(Cl)2
CH3
65,0 (56,0-75,0)
IVf
2,4-(CH3)2
CH3
65,0 (56,0-75,0)
IVq
2,6-(CH3)2
C5H11-н
16,3 (13,0-20,0)
IVg
2,4-(CH3)2
С2H5
51,5 (42,0-63,0)
IVr
2,6-(CH3)2
CH3
70,8 (59,0-84,0)
IVh
2,4-(CH3)2
C5H11-н
28,2 (24,0-32,0)
IVs
2,4-(CH3)2
C4H9-т
28,2 (23,0-34,0)
IVi
2,4-(CH3)2
C6H13-н
20,5 (18,0-24,0)
Пиромекаин
35,5 (29,0-40,0)
Лидокаин
Тримекаин
39,3 (34,2-44,5)
35,5 (29,0-42,0)
Этамзилат
Гепарин
Ропивакаин
14,1 (12,0-17,0)
Пирантел
1110*
1780*
4470 (29835815)**
282 (159-419)**
Бупивакаин
8,9 (7,5-10,6)
Левамизол
* - значение LD50 взято из литературы
** - LD50, определена при пероральном введении (для антигельминтных препаратов)
Как видно из таблицы 1, природа заместителя ароматического фрагмента и
N-алкильного заместителя значительно сказывалась на токсичности ариламидов
N-алкилпирролидин-2-карбоновой кислоты. Орто-метильные производные проявили
сравнительно высокую токсичность. Удлинение цепи заместителя в ароматическом
ядре во всех случаях приводило к снижению острой токсичности в 1,5-2 раза.
Замещение орто-метильной группы на галогено- (F, Cl, Br, I), алкокси- или
трифторметильную группу практически во всех случаях понижало токсичность
соединений в несколько раз. При увеличении углеродной цепи заместителя при
гетероатоме азота происходило последовательное возрастание острой токсичности
соединений. Таким образом, полученные соединения относятся, в основном, к
умеренно токсичным веществам.
Активность ариламидов N-алкилпирролидин-2-карбоновой кислоты при
поверхностной анестезии
Результаты исследования активности веществ при поверхностной анестезии
представлены в таблицах 2-3. В результате исследования местноанестезирующей
активности 56 синтезированных соединений было обнаружено 44 вещества,
вызывающих местную анестезию, среди которых оказалось 15 веществ с малой (<30
мин), 13 веществ со средней (>30 мин) и 16 веществ с высокой (>50 мин)
продолжительностью анестезирующего действия (табл. 2-3).
Как видно из таблиц 2 и 3, поверхностноанестезирующая активность
гидрохлоридов ариламидов N-алкилпирролидин-2-карбоновой кислоты зависит как
от природы заместителя в ароматическом ядре, так и от характера N-алкильного
заместителя пирролидинового цикла. Среди ариламидов N-алкилпирролидин-2карбоновой кислоты наибольшую активность при поверхностной анестезии проявили
орто-метильные, 2΄,4΄-, 2΄,6΄-диметильные и 2΄,4΄,6΄-триметильные производные.
Замещение метильных групп в ароматическом ядре на алкокси-, галогено-,
трифторметильную группы во всех случаях выражалось в снижении
анестезирующего действия. Увеличение длины углеродной цепи алкильного
заместителя в ряду N-метил->N-этил->N-н-пропил->N-н-бутил->N-циклогексилзакономерно соответствует росту глубины и продолжительности анестезирующего
эффекта. Результаты исследования влияния аниона кислоты на проявление
местноанестезирующей активности представлены в таблице 4.
Как видно из таблицы 4, наибольшую местноанестезирующую активность
проявили соединения Ia, Vb и Vg – соли с галогеноводородными кислотами (HCl,
HBr). Индекс Ренье составил 1289,0±10,9; 1180,0±68,7 и 1230,5±50,7,
продолжительность анестезии - 66,7±9,9; 61,4±5,5 и 62,7±4,3 мин, соответственно,
что превосходит активность лидокаина, тримекаина и сравнимо с действием
ропивакаина.
11
Таблица 2
Активность гидрохлоридов ариламидов N-алкилпирролидин-2-карбоновой кислоты при поверхностной анестезии
Поверхностная анестезия
Соеди
нение
R
Ia
2,4-(CH3)2
Ic
R1
Соеди
нение
R
Поверхностная анестезия
Продолжит-ть
анестезии, мин
C3H7-н
1289,0±10,9a,b,c,d,e
66,7±9,9a,b
IIb
2,6-(CH3)2
C4H9-н
1258,0±34,8a,b,c,e
Продолжит-ть
анестезии, мин
57,5±2,1a,b
2-F
C3H7-н
623,0±63,1
28,7±6,1
IIc
2,4-(CH3)2
C4H9-н
1104,0±62,3a,b
59,0±7,8a,b
Id
2-Br
C3H7-н
н/а
н/а
IId
2-OC2H5
C4H9-н
257,5±85,9
10,6±2,9
Ie
2-CH3
C3H7-н
907,5±134,7b
44,2±6,3
IIe
2-F
C4H9-н
444,8±114,9
26,5±5,2
If
2,6-(CH3)2
C3H7-н
536,0±65,2
28,7±1,4
IIf
2-Cl
C4H9-н
215,056,4
13,0  2,5
b
43,5±6,4
IIg
2-CF3
C4H9-н
46793,8
20,43,6
н/а
IIh
2-Br
C4H9-н
н/а
н/а
16,2±2,7
IIi
2-I
C4H9-н
429,097,3
20,31,1
b
IIj
2-С2H5
C4H9-н
73,515,9
12,71,4
Ig
2-С2H5
C3H7-н
839,5±83,7
Ih
2-OCH3
C3H7-н
н/а
Ii
2-OC2H5
C3H7-н
390,0±45,6
b
48,7±3,5
Индекс Ренье
Ij
2,4,6-(CH3)3
C3H7-н
944,7±122,4
Ik
4-CF3
C3H7-н
190,0±27,3
16,3±1,3
IIk
2,4-(Br)2
C4H9-н
н/а
н/а
IIa
2-CH3
C4H9-н
1030,0±59,9a,b
49,4±4,5b
IIl
2,4-(Cl)2
C4H9-н
н/а
н/а
Лидокаин
831,7  55,6
37,8  3,7
Бупивакаин
1218,029,3
94,03,5
Тримекаин
559,0  26,1
31,6  4,4
Пиромекаин
1099,862,8
72,87,5
Ропивакаин
1001,186,1
58,42,7
н/а – неактивное соединение
a - p≤0,05 в сравнении с лидокаином; c - p≤0,05 в сравнении с ропивакаином; e - p≤0,05 в сравнении с пиромекаином
b - p≤0,05 в сравнении с тримекаином; d - p≤0,05 в сравнении с бупивакаином
11
Индекс Ренье
R1
12
Таблица 3
Активность гидрохлоридов ариламидов N-алкилпирролидин-2-карбоновой кислоты при поверхностной анестезии
Поверхностная анестезия
Соеди
нение
R
IIIa
2,4-(CH3)2
IIIb
Поверхностная анестезия
Соеди
нение
R
C6H11-ц
1226,0±30,0a,b,c
73,2±3,7a,b,c
IVe
2-CH3
C6H13-н
1225,0±75,0a,b
Продолжит-ть
анестезии, мин
75,7±3,1a,b,c
2,6-(CH3)2
C6H11-ц
1286,9±8,9a,b,c,d,e
119,3±9,9a,b,c,d,e
IVf
2,4-(CH3)2
CH3
н/а
н/а
IIIc
2-Cl
C6H11-ц
734,8±76,5
41,3±2,4
IVg
2,4-(CH3)2
С2H5
143,0±35,1
10,7±1,6
IIId
2-CH3
C6H11-ц
1002,3±77,0b
46,5±2,7b
IVh
2,4-(CH3)2
C5H11-н
851,0±64,2b
50,0±5,3b
IIIf
2,4,6-(CH3)3
C6H11-ц
1300,0±0,0a,b,c,d,e
124,5±11,2a,b,c,d,e
IVi
2,4-(CH3)2
C6H13-н
1064,3±121,4b
58,3±1,4a,b
IIIg
2-F
C6H11-ц
931,6±104,1b
48,6±6,9b
IVj
2,4,6-(CH3)3
С2H5
643,5±33,7
47,5±2,9b
IIIh
2-OCH3
C6H11-ц
869,3±137,7b
45,3±7,7
IVk
2,4,6-(CH3)3
CH3
179,0±45,9
11,0±1,0
IVa
2-CH3
бензил
н/а
н/а
IVm
2-С2H5
CH3
н/а
н/а
IVb
2-CH3
CH3
н/а
н/а
IVn
2-С2H5
C5H11-н
127,3±23,0
11,3±1,7
IVc
2-CH3
С2H5
н/а
н/а
IVo
2,6-(CH3)2
C6H13-н
791,5±135,9
45,2±6,7
IVd
2-CH3
C5H11-н
1165,6±58,3a,b
59,8±2,8a,b
IVp
2,6-(Cl)2
CH3
241,2±74,9
22,5±4,2
Лидокаин
831,7  55,6
37,8  3,7
IVs
2,4-(CH3)2
C4H9трет
728,786,1
40,04,5
Тримекаин
559,0  26,1
31,6  4,4
Бупивакаин
1218,029,3
94,03,5
Ропивакаин
1001,186,1
58,42,7
Пиромекаин
1099,862,8
72,87,5
R1
Индекс Ренье
н/а – неактивное соединение
a - p≤0,05 в сравнении с лидокаином; c - p≤0,05 в сравнении с ропивакаином; e - p≤0,05 в сравнении с пиромекаином
b - p≤0,05в сравнении с тримекаином; d - p≤0,05 в сравнении с бупивакаином
12
Индекс Ренье
Продолжит-ть
анестезии, мин
R1
13
Таблица 4
Активность солей ариламидов N-алкилпирролидин-2-карбоновой кислоты при
поверхностной анестезии
Соеди
нение
Ia
Va
Vb
Vc
Ve
IIc
Vf
Vg
Vh
Vi
Vk
Vm
Поверхностная анестезия
R
R1
2,4-(CH3)2
C3H7
2,4-(CH3)2
C3H7
2,4-(CH3)2
C3H7
2,4-(CH3)2
C3H7
2,4-(CH3)2
C3H7
2,4-(CH3)2
C4H9
2,4-(CH3)2
C4H9
2,4-(CH3)2
C4H9
2,4-(CH3)2
C4H9
2-OCH3
C4H9
3-CH3
C4H9
4-C2H5
C4H9
Лидокаин
Тримекаин
Ропивакаин
Бупивакаин
Пиромекаин
X-
Индекс Ренье
HCl
HNO3
HBr
HI
HClO4
HCl
HNO3
HBr
HI
HClO4
H3BO3
H3BO3
1289,0±10,9a,b,c,d,e
1130,7±24,8a,b
1180,0±68,7a,b
858,0± 9,4b
н/а
1104,0±62,3a,b
849,7±89,3b
1230,5±50,7a,b,c
1004,0113,9b
н/а
579±68,3
985160,4b
831,755,6
559,026,1
1001,186,1
1218,029,3
1099,862,8
Продолжит-ть
анестезии, мин
66,7±9,9a,b
54,25±1,4a,b
61,4±5,5a,b
44,0±5,6
н/а
59,0±7,8a,b
45,3±4,2b
62,7±4,3a,b
54,31,3a,b
н/а
35,0±5,6
55,04,4a,b
37,83,7
31,64,4
58,42,7
94,03,5
72,87,5
н/а – неактивное соединение
a - p≤0,05 в сравнении с лидокаином; c - p≤0,05 в сравнении с ропивакаином;
b - p≤0,05 в сравнении с тримекаином; d - p≤0,05 в сравнении с бупивакаином
e - p≤0,05 в сравнении с пиромекаином
Активность гидрохлоридов ариламидов N-алкилпирролидин-2-карбоновой
кислоты при инфильтрационной анестезии
Соединения, проявившие выраженную активность при поверхностной
анестезии (IIb, IIIa, IVe), были исследованы на наличие активности при
инфильтрационной анестезии. Кроме того, для установления роли второй метильной
группы в ароматической части молекулы местных анестетиков 2΄-метильное
производное IIa было также исследовано при инфильтрационной анестезии, его
активность сравнивали с 2΄,6΄-диметиланилидным аналогом IIb.
Соединение IIa также, как и эталоны сравнения ропивакаин и бупивакаин,
вызывало 100% глубину анестезии после первых 1-2 мин применения (рис. 1). Тем не
менее, время полной анестезии у соединения IIa было значительно короче (12,5±2,9
мин) в сравнении с ропивакаином и бупивакаином, у которых время 100% глубины
анестезии составило 58,8±17,5 и 102,5±37,9 мин, соответственно. Глубина анестезии
соединения IIa снижалась сравнительно резко и достигла пороговых исходных
значений после 35,0±4,1 мин после его применения. Соединение IIb – 2΄,6΄диметильный аналог соединения IIa проявляло лишь 90% глубину (в течение
20,0±13,5 мин) при инфильтрационной анестезии. Тем не менее, продолжительность
14
анестезии соединения IIb составила 71,3±19,3 мин, что превосходит активность
монометильного производного (IIa). Соединения IIIa и IVe, проявившие практически
равную глубину и продолжительность действия при поверхностной анестезии
(смотри табл. 3), продемонстрировали схожую активность и при инфильтрационной
анестезии. Оба соединения вызывали длительную и глубокую анестезию, превосходя
эффект ропивакаина (80,0±15,8 мин). Так, соединение IVe было активно в течение
115,0±12,2 мин, в то время как IIIa, вызывало незначительно более длительный
анестезирующий эффект в течение 126,3±24,3 мин.
Антиаритмическая активность гидрохлоридов ариламидов
N-алкилпирролидин-2-карбоновой кислоты
Всего исследованию на наличие антиаритмической активности было
подвергнуто 40 гидрохлоридов ариламидов N-алкилпирролидин-2-карбоновой
кислоты, из которых 26 проявили антиаритмическую активность. Среди активных
веществ 16 соединений превосходили активность лидокаина по показателю
эффективной дозы и 18 синтезированных ариламидов проявили большую широту
терапевтического действия (антиаритмический индекс) в сравнении с лидокаином
(табл. 5).
Ариламиды с метильными заместителями в ароматическом кольце проявили
сравнительно низкую антиаритмическую активность. Введение объемных
заместителей в орто-положение бензольного кольца приводило к увеличению
эффективной дозы, понижению острой токсичности и возрастанию широты
терапевтического действия соединений. Так, например, высокую активность
проявило вещество IVn, содержащее в своей структуре орто-этильный заместитель в
ароматической части молекулы и N-н-пентильный фрагмент в пирролидиновой части.
Эффективная доза соединения IVn составила 3,5 мг/кг, антиаритмический индекс 13,6, что превосходит активность лидокаина по эффективной дозе (7,7) и широте
терапевтического действия (5,1). Замещение орто-метильной группы на галогено- (F,
Cl, Br, I) или трифторметильную группу приводило к образованию активных
соединений. Так, 2΄-броманилид N-н-бутилпирролидин-2-карбоновой кислоты (IIh)
проявил высокую антиаритмическую активность (ED50=3,2 мг/кг, антиаритмический
индекс – 13,6), при сравнительно низком уровнем токсичности (43,5 мг/кг),
превосходя активность эталонов сравнения. Введение объемного орто-этокси
заместителя в ароматическое кольцо приводило к низкотоксичному (LD50=56,4 мг/кг)
производному Ii, эффективная доза которого составила 3,5 мг/кг, антиаритмический
индекс – 16,1. Вещество Ii в 1,44; 1,59; 4 и 6,4 раза являлось менее токсичным в
сравнении с лидокаином, тримекаином, ропивакаином и бупивакаином,
соответственно. Синтезированное вещество Ii имеет эффективную дозу,
предупреждающую хлоридкальциевую аритмию на уровне ропивакаина и
бупивакаина, превосходя по этому показателю в 2,2 и 2,3 раза лидокаин и тримекаин,
соответственно. Кроме того, ариламид Ii проявляет большую широту
терапевтического действия (антиаритмический индекс) в 3,2; 3,7; 4,2 и 6,4 раза в
сравнении с лидокаином, тримекаином, ропивакаином и бупивакаином,
соответственно.
15
Ib
IIa
IVe
IIb
IIIa
15
Рис. 1. Активность гидрохлоридов 2΄-метиланилида N-н-бутилпирролидин-2-карбоновой кислоты (IIa),
2΄,6΄-диметиланилида N-н-бутилпирролидин-2-карбоновой кислоты (IIb), 2΄-метиланилида N-н-гексилпирролидин-2-карбоновой
кислоты (IVe) и 2΄,4΄-диметиланилида N-циклогексилпирролидин-2-карбоновой кислоты (IIIa) при инфильтрационной анестезии
16
Таблица 5
Антиаритмическая активность гидрохлоридов ариламидов N-алкилпирролидин-2-карбоновой
кислоты
Соеди
нение
Ia
Ib
Id
If
Ig
Ih
Ii
Ik
IIa
IIb
IIc
IIg
IIh
IIi
IIj
IIk
IIl
IIIa
IIIb
IIIc
IIId
IIIe
IIIf
IIIg
IVa
IVb
IVc
IVd
IVe
IVf
IVg
IVh
IVl
IVm
IVn
IVo
IVq
IVr
IVs
R
R1
2,4-(CH3)2
C3H7-н
2-CF3
C3H7-н
2-Br
C3H7-н
2,6-(CH3)2
C3H7-н
2-С2H5
C3H7-н
2-OCH3
C3H7-н
2-OC2H5
C3H7-н
4-CF3
C3H7-н
2-CH3
C4H9-н
2,6-(CH3)2
C4H9-н
2,4-(CH3)2
C4H9-н
2-CF3
C4H9-н
2-Br
C4H9-н
2-I
C4H9-н
2-С2H5
C4H9-н
2,4-(Br)2
C4H9-н
2,4-(Cl)2
C4H9-н
2,4-(CH3)2
C6H11-ц
2,6-(CH3)2
C6H11-ц
2-Cl
C6H11-ц
2-CH3
C6H11-ц
2-С2H5
C6H11-ц
2,4,6-(CH3)3
C6H11-ц
2-F
C6H11-ц
2-CH3
бензил
2-CH3
CH3
2-CH3
С2H5
2-CH3
C5H11-н
2-CH3
C6H13-н
2,4-(CH3)2
CH3
2,4-(CH3)2
С2H5
2,4-(CH3)2
C5H11-н
2-F
C5H11-н
2-С2H5
CH3
2-С2H5
C5H11-н
2,6-(CH3)2
C6H13-н
2,6-(CH3)2
C5H11-н
2,6-(CH3)2
CH3
2,4-(CH3)2
C4H9-т
Лидокаин
Тримекаин
Ропивакаин
Бупивакаин
* - неактивен в дозе ½ от LD50
LD50, мг/кг, в/в
ED50, мг/кг, в/в
35,5 (29,0-42,0)
81,5 (66,0-100,0)
34,6 (25,0-48,0)
27,4 (20,0-38,0)
70,8 (62,0-80,0)
65,0 (53,0-80,0)
56,4 (49,0-64,0)
51,5 (45,0-69,0)
16,3 (14,0-19,0)
9,2 (6,7-12,7)
60,0 (48,0-74,0)
35,5 (29,0-42,0)
43,5 (32,0-60,0)
41,0 (35,0-47,0)
30,0 (24,0-38,0)
239,0 (190,0-300,0)
32,5 (26,0-40,0)
65,0 (43,8-88,6)
20,5 (14,6-28,7)
95,0 (76,0-119,0)
12,9 (10,0-16,0)
30,0 (24-38)
15,0 (12,0-17,0)
56,4 (49,0-64,0)
35,5 (31,0-40,0)
32,5 (26,0-40,0)
36,8 (26,0-50,0)
32,5 (28,0-38,0)
35,5 (29,0-40,0)
65,0 (56,0-75,0)
51,5 (42,0-63,0)
28,2 (24,0-32,0)
28,2 (23,0-34,0)
70,8 (62,0-80,0)
47,7 (38,0-60,0)
23,9 (19,0-30,0)
16,3 (13,0-20,0)
70,8 (59,0-84,0)
28,2 (23,0-34,0)
39,3 (34,2-44,5)
35,5 (29,0-42,0)
14,1 (12,0-17,0)
8,9 (7,5-10,6)
5,6 (4,7-6,7)
8,6 (7,6-9,7)
4,6 (3,3-6,3)
н/а*
11,6 (8,4-16,0)
н/а*
3,5 (2,9-4,2)
6,5 (5,3-8,0)
5,4 (4,0-7,5)
н/а*
н/а*
5,8 (4,2-8,0)
3,2 (2,8-3,8)
7,3 (5,3-10,0)
7,1 (5,9-8,4)
69,0 (50,0-95,0)
н/а*
8,9 (7,8-10,2)
н/а*
13,7 (10,0-19,0)
н/а*
9,2 (6,7-12,7)
2,9 (2,2-3,0)
8,6 (7,6-9,7)
10,9 (8,0-15,0)
н/а*
н/а*
5,5 (4,0-7,5)
5,6 (4,9-6,4)
н/а*
н/а*
4,1 (3,5-4,7)
н/а*
23,1 (17,0-32,0)
3,5 (2,9-4,2)
н/а*
5,8 (4,2-8,0)
23,1 (17,0-32,0)
4,6 (3,3-6,3)
7,7 (5,9-9,4)
8,1 (7,1-8,4)
3,7 (2,6-5,0)
3,5 (3,1-4,0)
Антиаритмич
еский индекс
LD50/ED50
6,3
6,6
7,5
н/а*
6,1
н/а*
16,1
7,9
3,0
н/а*
н/а*
6,1
13,6
5,6
4,2
3,5
н/а*
7,3
н/а*
7,9
н/а*
3,3
5,2
6,6
3,3
н/а*
н/а*
5,9
6,3
н/а*
н/а*
6,9
н/а*
3,1
13,6
н/а*
2,8
3,1
6,1
5,1
4,4
3,8
2,5
17
Влияние синтезированных соединений на гемостаз
Даже при небольших операциях – удалении зубов, миндалин, аппендэктомии
наряду с обезболиванием нередко возникает необходимость остановки кровотечений,
поэтому поиск соединений, обладающих высокой местноанестезирующей и
гемостатической активностью одновременно, является актуальным. Результаты
исследования влияния 48 соединений на свертывающую систему крови представлены
на рис. 2, 3.
Рис. 2. Влияние на гемостаз ариламидов N-пропил-, N-бутил- и
N-циклогексилпирролидин-2-карбоновой кислоты
Рис. 3. Влияние на гемостаз ариламидов N-алкилпирролидин-2-карбоновой кислоты
Как видно из рисунков 2, 3, ариламиды N-алкилпирролидин-2-карбоновой
кислоты, в целом, (34 вещества) достоверно (р<0,05) ускоряют свертываемость крови
на 9,2-34,7%. Ни одно из 48 исследованных соединений не проявляло достоверных
антикоагулянтных свойств. Наибольшую гемостатическую активность проявило
соединение Ii, содержащее орто-этоксигруппу и N-н-пропильный заместитель при
18
гетероатоме азота, ускоряющее время свертывания крови на 34,7%, что превосходит
активность этамзилата, гемостатическая активность которого составила 15,2%.
Следует
отметить,
что
производные
2΄,4΄и
2΄,6΄-ксилидида
N-циклогексилпирролидин-2-карбоновой кислоты (соединения IIIa и IIIb),
проявляющие высокое местноанестезирующее действие, достоверно ускоряли время
свертывания крови на 18,8 и 20,8%, соответственно, что является перспективным для
их применения в малой хирургии.
Антигельминтная активность синтезированных соединений
Из 51 исследованного соединения было обнаружено 37 веществ, влияющих на
продолжительность жизни червей, среди которых 2 ариламида достоверно
превосходили активность левамизола и 2 соединения действовали на его уровне;
кроме того, большинство активных изученных веществ превосходили активность
пирантела. Например, гидрохлорид 2΄,4΄-диметиланилида N-н-пропилпирролидин-2карбоновой кислоты (Ia) проявил выраженные антигельминтные свойства, вызывая
гибель червей в течение 10,3±2,94 мин, что значительно превосходит активность
левамизола (20,2±2,08мин) и пирантела (215±0,37 мин). 4΄-Метиланилид
N-н-пропилпирролидин-2-карбоновой кислоты борат (Vj) в 18,3 раза являлся менее
токсичным (LD50 при пероральном (п/о) введении мышам составила 5150 мг/кг) в
сравнении с левамизолом (LD50 п/о – 282 мг/кг) и превосходило его по
противогельминтной активности в 2,4 раза, вызывая гибель червей в течение 8,5±1,22
мин. Кроме того, соединение Vj по токсичности сравнимо с токсичностью пирантела
(4470 мг/кг), но превосходит его по антигельминтному действию в 25,3 раза.
Инсектицидная активность синтезированных соединений
Из 34 исследованных соединений было обнаружено 30 веществ, влияющих на
продолжительность жизни личинок комаров, среди которых 2 ариламида достоверно
превосходили инсектицидную активность всех четырех эталонов сравнения, 21
соединение достоверно было более активно в сравнении с имидаклопридом,
пиримифосом
и
диазиноном.
Так,
например,
2΄,4΄-диметиланилид
N-н-пропилпирролидин-2-карбоновой
кислоты
гидрохлорид
(Ia)
проявил
наибольшую инсектицидную активность, вызывая гибель личинок комаров в течение
2,8±0,20 мин, что достоверно (р<0,05) превосходит активность имидаклоприда
(38,1±2,36 мин), пиримифоса (24,5±1,69 мин), малатиона (4,9±0,28 мин) и диазинона
(17,0±1,87 мин).
Зависимость между структурой и биологической активностью соединений
С целью изучения влияния липофильности отдельных фрагментов молекулы
местного анестетика на проявление местноанестезирующего эффекта были изучены
корреляционные зависимости продолжительности поверхностноанестезирующей
активности толуидидов и мезидидов N-алкилпирролидин-2-карбоновой кислоты от
липофильных констант π заместителей при пирролидиновом атоме азота. Полученные
данные свидетельствует о том, что природа заместителей при пирролидиновом атоме
азота, изменяя липофильность соединения, оказывает существенное влияние на
проявление биологического эффекта, о чем свидетельствует характер линейных
зависимостей значений продолжительности анестезии (tмин) от липофильных констант
π заместителей при пирролидиновом атоме азота (уравнения 1, 2):
tмин= 29,53π - 16,51; r=0,8724; s=0,1318; n=5 (1) (в ряду орто-толуидидов
N-алкилпирролидин-2-карбоновой кислоты);
tмин= 53,0π - 19,03; r=0,9596; s=13,57; n=5 (2) (в ряду мезидидов
N-алкилпирролидин-2-карбоновой кислоты).
С целью исследования влияния электронодонорных и электроноакцепторных
заместителей в ароматическом кольце синтезированных соединений на проявление
19
местноанестезирующей активности были проведены корреляционные расчеты
зависимости продолжительности (tмин) и глубины (P) анестезии ариламидов
N-н-бутилпирролидин-2-карбоновой кислоты от химического сдвига амидного
протона (δNH) в спектре ПМР (уравнения 3, 4):
tмин = -209,9 δNH + 2035, r = 0,805, n= 11 (3);
P = -4492 δNH + 43525, r = 0,842; n=11 (4).
Таким образом, полученные методом наименьших квадратов корреляционные
уравнения 3 и 4, свидетельствуют о возможной зависимости продолжительности
(tМИН) и глубины (P) анестезии от химического сдвига амидного протона δNH. Из
уравнений также следует, что электронодонорные алкильные заместители
ароматического ядра смещают сигнал амидного протона ариламидов в более сильное
поле по сравнению с алкокси- и галогензаместителями остальных ариламидов и
приводят к увеличению электронной плотности на амидной группе, что, в свою
очередь,
способствует
увеличению
глубины
и
продолжительности
местноанестезирующего эффекта.
Заключение
Реакцией
внутримолекулярной
циклизации
ариламидов
2-бром-5хлорпентановой кислоты в среде толуола с удовлетворительными выходами
осуществлен синтез 64 ариламидов N-алкилпирролидин-2-карбоновой кислоты с
различными заместителями в бензольном кольце и при атоме азота, в том числе, 53
веществ, неописанных ранее в литературе. Проведен синтез солей ариламидов
N-н-пропил- и N-н-бутилпирролидин-2-карбоновой кислоты с некоторыми
кислотами. Структура соединений подтверждена с помощью ЯМР 1Н, ИК и массспектроскопии.
Вещества изучены на наличие местноанестезирующей, антиаритмической,
антигельминтной и инсектицидной активностей, а также влияния на гемостаз. У
большинства соединений определена острая токсичность. Синтезированные вещества
являются умеренно токсичными, что удовлетворяет одному из требований,
предъявляемых к лекарственному средству - иметь, по возможности, низкую
токсичность.
Острая токсичность и местноанестезирующая активность гидрохлоридов
ариламидов N-алкилпирролидин-2-карбоновой кислоты зависят как от природы
заместителя в ароматическом ядре, так и от характера N-алкильного заместителя
пирролидинового цикла.
Среди ариламидов N-алкилпирролидин-2-карбоновой кислоты наибольшую
активность при поверхностной анестезии проявили орто-метильные, 2΄,4΄-, 2΄,6΄диметильные и 2΄,4΄,6΄-триметильные производные. Классическое 2΄,6΄-диметильное
замещение не всегда имело преимущества с точки зрения анестезирующей
активности над альтернативными 2΄,4΄-диметильными производными. Замещение
метильных групп в ароматическом ядре на алкокси-, галогено-, трифторметильную
группы во всех случаях выражалось в снижении анестезирующего действия.
Установлено, что природа заместителя в ароматическом ядре сказывается на
распределении электронной плотности в молекуле и, соответственно, на проявлении
фармакологической активности соединений. Так, для гидрохлоридов ариламидов
N-н-бутилпирролидин-2-карбоновой кислоты была выявлена корреляционная
зависимость между химическим сдвигом амидного протона δNH, глубиной и
продолжительностью анестезии. Показано, что электронодонорные алкильные
заместители ароматического ядра смещают сигнал амидного протона ариламидов в
более сильное поле по сравнению с алкокси- и галогензаместителями остальных
ариламидов. При уменьшении абсолютных величин химического сдвига амидного
20
протона δNH (другими словами, при возрастании электронной плотности на амидном
атоме азота) в ряду ариламидов N-н-бутилпирролидин-2-карбоновой кислоты
происходит увеличение глубины и продолжительности местноанестезирующего
эффекта.
В ходе исследования также было обнаружено, что для проявления выраженной
местноанестезирующей активности в ряду производных ариламидов Nалкилпирролидин-2-карбоновой кислоты N-алкильный заместитель должен содержать
более двух углеродных атомов. Увеличение длины углеродной цепи алкильного
заместителя в ряду N-метил->N-этил->N-н-пропил->N-н-бутил->N-циклогексилзакономерно соответствует росту глубины и продолжительности анестезирующего
эффекта, что связано с ростом липофильности молекулы вещества. Так, для
толуидидов и мезидидов N-алкилпирролидин-2-карбоновой кислоты были изучены
корреляционные зависимости продолжительности поверхностноанестезирующей
активности, а также острой токсичности от липофильных констант π заместителей
при пирролидиновом атоме азота. Полученные данные корреляционных уравнений
свидетельствует о том, что природа заместителей при пирролидиновом атоме азота,
изменяя липофильность соединения, оказывает существенное влияние на проявление
биологического эффекта.
Исследования местноанестезирующей активности солей ариламидов
N-н-пропил- и N-н-бутилпирролидин-2-карбоновой кислоты с некоторыми кислотами
показали, что наибольшую местноанестезирующую активность проявляют
соединения – соли галогеноводородных кислот (HCl, HBr).
Выявлено 35 соединений, активных при поверхностной анестезии, среди
которых 9 веществ достоверно превосходят активность лидокаина и 14 соединений активность тримекаина по показателю глубины и продолжительности анестезии
одновременно. Среди синтезированных веществ также обнаружены соединения,
превосходящие действие наиболее активных современные местных анестетиков
ропивакаина и бупивакаина
В результате исследования на наличие антиаритмической активности 40
гидрохлоридов ариламидов N-алкилпирролидин-2-карбоновой кислоты, было
обнаружено 26 соединений, проявляющих антиаритмическую активность. Среди
активных веществ 16 соединений превосходили активность лидокаина по показателю
эффективной дозы и 18 синтезированных ариламидов проявили большую широту
терапевтического действия (антиаритмический индекс) в сравнении с лидокаином.
В ходе исследований также были обнаружены соединения, проявляющие
высокую местноанестезирующую и антиаритмическую активности одновременно.
Установлено, что ариламиды N-алкилпирролидин-2-карбоновой кислоты, в
целом, достоверно ускоряют свертываемость крови. Наибольшую гемостатическую
активность проявило соединение, содержащее орто-этоксигруппу и N-н-пропильный
заместитель при гетероатоме азота, превосходя активность этамзилата.
В связи с тем, что гидрохлориды ариламидов N-алкилпирролидин-2карбоновой кислоты обладают местноанестезирующим и гемостатическим
действиями одновременно, они могут быть использованы в стоматологии и малой
хирургии для проведения местной анестезии во время операций, сопровождающихся
кровотечениями.
В ходе исследований 51 ариламида N-алкилпирролидин-2-карбоновой кислоты
было обнаружено 37 веществ, проявляющих антигельминтные свойства, среди
которых 2 ариламида достоверно превосходили активность левамизола и 2
соединения действовали на его уровне; кроме того, большинство активных
изученных веществ превосходили активность пирантела.
21
Изучено 34 синтезированных соединения на наличие инсектицидной
активности. Было обнаружено 30 веществ, влияющих на продолжительность жизни
личинок комаров, среди которых 2 ариламида достоверно превосходили
инсектицидную активность всех эталонов сравнения, 21 соединение достоверно было
более активно в сравнении с широко применяемыми имидаклопридом, пиримифосом
и диазиноном.
Выводы
1. Реакцией внутримолекулярной циклизации ариламидов 2-бром-5-хлорпентановой
кислоты осуществлен синтез 64 ариламидов N-алкилпирролидин-2-карбоновой
кислоты с различными заместителями в бензольном кольце и при атоме азота, из них
53 вещества неописанных ранее в литературе. Также проведен синтез солей
ариламидов N-н-пропил- и N-н-бутилпирролидин-2-карбоновой кислоты с
некоторыми кислотами. Структура соединений подтверждена с помощью ЯМР 1Н,
ИК и масс-спектроскопии.
2. Среди синтезированных соединений обнаружены вещества, проявляющие
местноанестезирующую, антиаритмическую, антигельминтную, инсектицидную и
гемостатическую активности.
3. Синтезированные производные ариламидов N-алкилпирролидин-2-карбоновой
кислоты превосходят действие эталонов сравнения (лидокаина, тримекаина,
ропивакаина, бупивакаина и пиромекаина) по глубине и продолжительности
местноанестезирующего действия, обладающие при этом умеренной токсичностью.
Некоторые полученные ариламиды также превосходят активность лидокаина по
антиаритмическому эффекту (показателю эффективной дозы и широте
терапевтического действия).
4. Природа заместителя в ароматическом ядре сказывается на распределении
электронной плотности в молекуле и, соответственно, на проявлении
фармакологической активности соединений. Так, для гидрохлоридов ариламидов
N-н-бутилпирролидин-2-карбоновой кислоты была выявлена корреляционная
зависимость между химическим сдвигом амидного протона δNH, глубиной и
продолжительностью анестезии. Показано, что электронодонорные алкильные
заместители ароматического ядра смещают сигнал амидного протона ариламидов в
более сильное поле по сравнению с алкокси- и галогензаместителями остальных
ариламидов. При уменьшении абсолютных величин химического сдвига амидного
протона δNH (другими словами, при возрастании электронной плотности на амидном
атоме азота) в ряду ариламидов N-н-бутилпирролидин-2-карбоновой кислоты
происходит увеличение глубины и продолжительности местноанестезирующего
эффекта.
5. Для проявления выраженной местноанестезирующей активности в ряду
производных ариламидов N-алкилпирролидин-2-карбоновой кислоты N-алкильный
заместитель должен содержать более двух углеродных атомов. Так, для толуидидов и
мезидидов
N-алкилпирролидин-2-карбоновой
кислоты
были
изучены
корреляционные зависимости продолжительности поверхностноанестезирующей
активности, а также острой токсичности от липофильных констант π заместителей
при пирролидиновом атоме азота. Полученные данные корреляционных уравнений
свидетельствует о том, что природа заместителей при пирролидиновом атоме азота,
изменяя липофильность соединения, оказывает существенное влияние на проявление
биологического эффекта.
6.
Соединения,
проявившие
значительную
биологическую
активность,
рекомендуются для углубленных фармакологических исследований.
22
Рекомендации
1. Поиск соединений, проявляющих местноанестезирующую активность,
целесообразно вести среди гидрохлоридов или гидробромидов ариламидов
N-алкилпирролидин-2-карбоновой кислоты, содержащих в своей структуре ортометильный, 2΄,4΄- и 2΄,6΄-диметильный либо 2΄,4΄,6΄-триметильный ароматический
фрагменты и N-аклкильный заместитель, представленный н-пропилом, н-бутилом,
н-пентилом, н-гексилом или циклогексилом.
2. В ряду ариламидов N-алкилпирролидин-2-карбоновой кислоты поиск веществ с
антиаритмической активностью целесообразен. Наиболее активны в этом отношении
соединения, содержащие орто-бром-, орто-этил- и орто-этоксианилидные
фрагменты.
3. Среди производных ариламидов N-алкилпирролидин-2-карбоновой кислоты
перспективен поиск гемостатических, антигельминтных и инсектицидных
соединений.
4. С целью дальнейшего возможного внедрения в медицинскую практику для
углубленных фармакологических исследований рекомендуются:
а)
2΄,6΄-диметиланилид
N-циклогексилпирролидин-2-карбоновой
кислоты
гидрохлорид в качестве средства для поверхностной, инфильтрационной и
проводниковой анестезии;
б) 2΄-этоксианилид N-н-пропилпирролидин-2-карбоновой кислоты гидрохлорид и
2΄-броманилид
N-н-бутилпирролидин-2-карбоновой
кислоты
гидрохлорид,
обладающие антиаритмическими свойствами;
в) 4΄-метиланилид N-н-пропилпирролидин-2-карбоновой кислоты борат, в качестве
антигельминтного средства;
г) 2΄,4΄-диметиланилид N-н-пропилпирролидин-2-карбоновой кислоты гидрохлорид,
проявляющий инсектицидную активность.
Основные положения диссертации изложены в следующих работах:
1. Калинин Д.В. Поиск соединений с поверхностно-анестезирующей активностью
среди толуидидов и мезидидов N-алкилпирролидин-2-карбоновой кислоты / Калинин
Д.В., Панцуркин В.И., Сыропятов Б.Я., Рудакова И.П., Данилов Ю.Л., Вахрин М.И. //
Вопросы биол. мед. и фармац. химии. – 2012. – N 12. – C. 26-29.
2. Калинин Д.В. Поверхностно-анестезирующая активность и строение ариламидов /
Калинин Д.В., Панцуркин В.И., Сыропятов Б.Я., Вахрин М.И. // Фармация. – 2012. –
N 1. – С. 43-45.
3. Калинин Д.В. Исследование анестезирующих и гемостатических свойств
гидрохлоридов ариламидов α-азациклоалканкарбоновых кислот. / Калинин Д.В.,
Устинова С.А. // Тезисы докладов межвузовской научной конференции студентов и
молодых ученых «Фармация в XXI веке: эстафета поколений». – Санкт-Петербург:
ГОУ ВПО СПГХФА, 2009. – С. 101-102.
4. Kalinin D.V. Synthesis, local anaesthetic and antiarrhythmic activities of N-alkyl
derivatives of proline anilides. / D.V. Kalinin, V.I. Pantsurkin, B.Ya. Syropyatov, S.A.
Kalinina, I.P. Rudakova, M.I. Vakhrin, A.V. Dolzhenko // European Journal of Medicinal
Chemistry. – 2013. – N 63. – P. 144-150.
5. Калинин Д.В. Поверхностноанестезирующая активность и острая токсичность
ариламидов α-азациклоалканкарбоновых кислот. / Калинин Д.В., Панцуркин В.И.,
Сыропятов Б.Я., Килиманова Е.И., Варламова И.В. // Вестник Пермской
государственной фармацевтической академии. – Пермь, 2010. – №7. – С. 237-239.
6. Калинин Д.В. Синтез и изучение влияния аниона кислоты на проявление
анестезирующей активности различных солей ариламида пирролидинкарбоновой
кислоты. / Калинин Д.В. // Материалы 68-й открытой научно-практической
23
конференции молодых ученых и студентов с международным участием, посвященной
75-летию ВолГМУ, «Актуальные проблемы экспериментальной и клинической
медицины». – Волгоград, 2010. – С. 178-179.
7. Калинин Д.В. Синтез и изучение фармакологической активности солей
ариламидов α-азациклоалканкарбоновых кислот. / Калинин Д.В., Панцуркин В.И.,
Сыропятов Б.Я. // Материалы Всероссийской научно-практической конференции с
международным участием, «Актуальные проблемы современной науки и
образования». – Уфа, 2010 – Т. XI. – С. 33-36.
8. Милосердова А.В. Антигельминтная активность новых продуктов органического
синтеза / Милосердова А.В., Апушкин Д.Ю., Лиманский Е.С., Калинин Д.В. //
Материалы LXX Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых,
аспирантов и студентов, посвященной 80-летию Пермской ГСХА. – Пермь, 2010 – С.
256-257.
9. Пильникова А.С. Влияние новых продуктов органического синтеза на личинок
комаров. / Пильникова А.С., Лиманский Е.С., Калинин Д.В. // Материалы LXX
Всероссийской научно-практической конференции молодых ученых, аспирантов и
студентов, посвященной 80-летию Пермской ГСХА. – Пермь, 2010 – С. 274-276.
10. Пильникова А.С Антикомариная активность новых продуктов органического
синтеза. / Пильникова А.С., Лиманский Е.С., Калинин Д.В. // Вестник Пермской
государственной фармацевтической академии. – Пермь, 2010. – №6. – С. 117-119.
11. Милосердова А.В. Новые продукты органического синтеза – антигельминтная
активность. / Милосердова А.В., Апушкин Д.Ю., Лиманский Е.С., Калинин Д.В. //
Вестник Пермской государственной фармацевтической академии. – Пермь, 2010. –
№6. – С. 107-109.
12. Панцуркин В.И. Поиск поверхностноанестезирующих веществ среди ариламидов
α-азациклоалканкарбоновых кислот. / Панцуркин В.И., Калинин Д.В., Сыропятов
Б.Я., Вахрин М.И., Килиманова Е.И., Варламова И.В. // Вестник Уральской
медицинской академической науки, 2011. – № 3/1. – С.42
13. Калинин Д.В. Углубленные исследования инсектицидной активности ариламидов
альфа-азациклоалканкарбоновых кислот. / Калинин Д.В., Замятина Н.В., Орлова Н.В.
// Вестник Пермской государственной фармацевтической академии. – Пермь, 2012. –
№9. – С. 88-89.
14. Липатников К.В. Поиск соединений с антигельминтной активностью среди новых
продуктов органического синтеза / Липатников К.В., Игошева Т.С., Милосердова
А.В., Калинин Д.В., Лиманский Е.С. // Вестник Пермской государственной
фармацевтической академии. – Пермь, 2012. – №9. – С. 95-97.
15. Калинин Д.В. Патент 2448089 РФ, МПК C07D 207/10, A61K 31/10. 4Метиланилид-N-н-пропилпирролидин-2-карбоновой кислоты борат, проявляющий
антигельминтную активность. / Калинин Д.В., Панцуркин В.И., Сыропятов Б.Я.,
Вахрин М.И., Милосердова А.В., Ковалева М.Ю.; № 2010147214/04, заявл.
18.11.2010; опубл. 20.04.2012. 5 с.
16. Kalinin DV. Current trends in search for new local anesthetic agents. / D.V. Kalinin,
V.I. Pantsurkin, B.Ya. Syropyatov. // Materials of «The second International Conference
and Exhibition, PharmaTech 2012 on Pharmaceutical, Nutraceutical and Cosmeceutical
Technology» – Malaysia, 2012. – P. 98.
Автор выражает благодарность за помощь в проведении биологических
испытаний доц. Рудаковой И.П., за содействие в записи спектров ЯМР 1Н доц.
Вахрину М.И., а также сотрудникам кафедры органической химии, кафедры
физиологии и патологии, кафедры токсикологической химии ГБОУ ВПО ПГФА
Минздрава России.
24
Калинин Дмитрий Вадимович (Россия)
Реакцией
внутримолекулярной
циклизации
ариламидов
2-бром-5-хлорпентановой
кислоты
осуществлен
синтез
ариламидов
N-алкилпирролидин-2-карбоновой кислоты с различными заместителями в
бензольном кольце и при пирролидиновом атоме азота. Изучены физико-химические
свойства, а также спектральные особенности структуры синтезированных
соединений. Среди синтезированных соединений обнаружены вещества,
проявляющие местноанестезирующую, антиаритмическую, антигельминтную,
инсектицидную
и
гемостатическую
активности.
Выявлены
некоторые
закономерности связи активности соединений с их строением, а также установлена
зависимость фармакологической активности соединений от некоторых физикохимических констант. Среди синтезированных производных ариламидов
N-алкилпирролидин-2-карбоновой кислоты обнаружены соединения, превосходящие
активность эталонов сравнения (лидокаина, тримекаина, ропивакаина, бупивакаина и
пиромекаина) по глубине и продолжительности местноанестезирующего действия,
обладающие при этом умеренной токсичностью. Некоторые полученные ариламиды
также превосходят активность лидокаина по антиаритмическому эффекту.
Dmitrii V. Kalinin (Russia)
Synthesis, evaluation of physisco-chemichal properties and biological activity of
arylamides of N-alkylpyrrolidine-2-carboxilic acid
Treatment of arylamides of 2-bromo-5-chlorovaleric acid with primary alkylamines
resulted in the intramolecular cyclization with formation of arylamides of
N-alkylpyrrolidine-2-carboxilic acid with different substituents on the aromatic ring and on
the pyrrolidine nitrogen. The structure analysis of synthesized compounds was evaluated by
1
H NMR and IR. Synthesized compounds showed local anesthetic, antiarrhythmic,
anthelmintic, insecticidal and hemostatic activities. Some of the compounds demonstrated
high surface anaesthetic activity and relatively low toxicity compare to lidocaine,
trimecaine, ropivacaine, bupivacaine and pyromecaine. We established that the local
anaesthetic activity was sensitive to structural variations in the substitution pattern at the
aromatic ring and the type of alkyl group at the pyrrolidine nitrogen atom. Some of the
prepared N-alkylpyrrolidine-2-carboxilic acid anilides possessed remarkable antiarrhythmic
activity with higher therapeutic indexes than the lidocaine.
25
26