Синтез и исследование различных замещенных пятичленных гетероциклов как потенциальных доноров no.
На правах рукописи
Онучина Ольга Александровна
Синтез и исследование различных замещенных пятичленных
гетероциклов как потенциальных доноров NO.
Специальность 15.00.02. – фармацевтическая химия, фармакогнозия
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата фармацевтических наук
Москва – 2007 г.
Работа выполнена в ГОУ ВПО Московская медицинская академия им. И.М. Сеченова Росздрава и Государственном Научном Центре по Антибиотикам (ФГУП ГНЦА).
Научные руководители:
- академик РАМН, доктор фармацевтических наук, профессор Арзамасцев Александр Павлович;
- кандидат химических наук, Зайцев Сергей Анатольевич.
Официальные оппоненты:
- доктор фармацевтических наук, профессор Берлянд Александр Семенович.
- доктор фармацевтических наук, профессор Казьмина Эма Максимовна.
Ведущая организация:
- ГУ НИИ фармакологии им. В.В. Закусова
Защита состоится «____» ______________ 2007 г. в ______ часов на заседании Диссертационного Совета Д.208.040.09 при Московской Медицинской Академии им. И.М. Сеченова по адресу: 119019, Москва, Никитский бульвар, 13.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ММА им. И.М. Сеченова по адресу: 117998, Москва, Нахимовский проспект, 49.
Автореферат разослан «_____» ____________2007 г.
Ученый секретарь Диссертационного
Совета Д.208.040.09
доктор фармацевтических наук
профессор Садчикова Наталья Петровна
Общая характеристика работы.
Актуальность исследования.
Проблема создания новых эффективных лекарственных средств используемых в терапии воспалительных заболеваний продолжает оставаться одной из актуальнейших в медицинской химии.
Воспаление можно рассматривать как комплекс физиологических процессов происходящих в организме в ответ на внешние и внутренние факторы, приводящее к повреждению клеток или тканей. Развитие воспалительной реакции организма обусловлено образованием различных медиаторов воспаления, как тканевых, так и клеточных. К основным клеточным медиаторам относятся простагландины (PG), лейкотриены (LT) и липоксины (LX). Они образуются в результате метаболизма арахидоновой кислоты, под действием ферментов циклооксигеназы (COX), 5-липоксигеназы (5LO) и 12-липоксигеназы (12-LO) соответственно. С блокированием синтеза этих медиаторов связывают механизм действия многих противовоспалительных препаратов. Так, например, действие нестероидных противовоспалительных препаратов (НПВС) обусловлено блокированием различных изоформ COX (СОХ-1 и СОХ-2), что приводит к прекращению образования PG.
Значимую роль в патогенезе воспаления играют и лейкотриены – другая группа производных арахидоновой кислоты. Лекарственные препараты способные блокировать данный путь воспаления, на сегодняшний день очень малочисленны. К ним относятся анатагонисты лейкотриеновых рецепторов (пранлукаст, зафирлукаст) и ингибиторы 5-LO (зилеутон, фенлеутон). Наиболее известным ингибитором 5-LO является препарат зилеутон. Зилеутон содержит фрагмент гидроксимочевины, находящийся во втором положении бензотиофенового кольца. Структурными аналогами бензотиофена, являются производные бензофурана. В литературе описано несколько гидроксимочевинных производных бензофурана способных ингибировать 5-LO. Характерно, что во всех описанных подобных соединениях гидроксимочевинный фрагмент присоединен ко второму положению бензофурановой системы.
В настоящее время большой практический интерес представляет получение новых активных соединений этой группы. Поэтому, выбор в качестве базовых структур для поисковых исследований производных бензофурана, кислородных аналогов бензотиофена, представляется перспективным и актуальным направлением медицинской химии. Вследствие этого, исследование соединений, являющихся структурными аналогами зилеутона и содержащих гидроксимочевинную функцию в 3 положении бензофурана является перспективным направлением поиска новых противовоспалительных средств.
При создании новых препаратов обладающих противовоспалительной активностью большое внимание уделяется получению высокоэффективных и безопасных лекарственных средств. Так, например, НПВС обладают сильным ульцерогенным действием. Известно, что такое соединение как оксид азота действует как многофункциональный гастропротективный медиатор, влияющий на различные аспекты физиологии желудочно-кишечного тракта, включая секрецию бикарбонатов и слизи, тканевой противовоспалительный ответ и др. Поэтому, введение в молекулу препарата NO-донорного фрагмента является перспективным направлением в медицинской химии, и получение таких соединений, так называемых «пролекарств», на сегодняшний день остается актуальной задачей медицинской химии. Такие «пролекарства» подвергаются трансформации в организме, с высвобождением непосредственно противовоспалительного агента (НПВС) и оксида азота. Кроме того, наличие NO-донорного фрагмента повышает биодоступность препарата, увеличивая, таким образом, его фармакологическую активность. Наиболее известными примерами таких соединений на сегодняшний день являются NO-аспирин, NO-диклофенак.
Цель и задачи исследования.
Целью настоящей работы является синтез новых биологически активных соединений производных Nалкил-Nгидроксимочевин и Nалкилацетогидроксамовых кислот на основе гетероциклических соединений – в основном, в ряду производных бензофурана, а также соединений, сочетающих в своей структуре группировки, характерные для ингибиторов 5LO (гидроксимочевины), с фрагментами фуроксана, способного выступать в качестве донора оксида азота, исследование их биологической активности и изучение метаболизма некоторых полученных соединений.
Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
- систематизировать имеющиеся данные по химическим соединениям, способным проявлять противовоспалительный эффект, а также соединений, способных выступать в качестве доноров оксида азота.
- разработать методики получения бензофурановых производных Nалкил-Nгидроксимочевин и Nалкилацетогидроксамовых кислот.
- установить структуру полученных соединений.
- исследовать биологическую активность синтезированных соединений и изучить метаболизм некоторых из них.
Научная новизна исследования.
Получены новые производные Nалкил-Nгидроксимочевин и Nалкилацетогидроксамовых кислот на основе 3-ацетил-5-гидрокси-2-R-бензофурана, а также производные гидроксимочевин, содержащие в своей структуре фрагмент фуроксана – потенциального донора оксида азота.
Методом ЯМР 1Н спектрометрии и масс-спектрометрии установлена структура полученных соединений.
Соединения изучены по фармакологическим показателям, характерным для ингибиторов 5LO, то есть на противовоспалительную и противоаллергическую активность. Соединения, содержащие в своей структуре фрагмент фуроксана, были исследованы на гастропротекторную активность.
Проведено исследование метаболизма соединений, проявивших наиболее значимую противовоспалительную активность, и установлены их метаболические превращения in vivo.
Научно-практическая значимость.
Показана перспективность поиска новых соединений, способных оказывать противовоспалительный и гастропротекторный эффект.
Показано, что проявляемая соединениями противовоспалительная активность по механизму действия ближе к ингибиторам 5LO, чем к НПВС.
Доказано, что основным процессом метаболизма у изученных соединений является гидроксилирование по метильной группе во втором положении бензофуранового кольца, что, по-видимому, обуславливает снижение противовоспалительной активности.
Апробация работы.
Основные результаты выполненной работы были доложены на XII Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство», (Москва, 2005 г.), Международной конференции по химии гетероциклических соединений, посвященной 90-летию со дня рождения А.Н. Коста, (Москва, 2005),а также на заседании лаборатории медицинской химии ФГУП ГНЦА (Москва, 19 февраля 2007г.) и кафедры фармацевтической химии с курсом токсикологической химии ММА им. И.М. Сеченова (Москва, 28 февраля 2007г.).
Публикация результатов исследования.
Материалы диссертации отражены в 5 печатных работах.
Связь выполненной работы с проблемным планом фармацевтических наук.
Диссертационная работа выполнена в рамках комплексной темы кафедры фармацевтической химии с курсом токсикологической химии фармацевтического факультета ММА им. И.М. Сеченова «Совершенствование контроля качества лекарственных средств», (№ госрегистрации 01.200.110545).
Основные положения, выносимые на защиту:
Синтез соединений на основе 3-ацетил-5-гидрокси-2-R-бензофурана, являющихся структурными аналогами противоастматического препарата зилеутон.
Результаты исследования противовоспалительной, анальгетической и противоязвенной активности полученных соединений.
Результаты метаболического изучения наиболее активных соединений.
Объем и структура диссертации.
Диссертация изложена на 123 стр. машинописного текста и состоит из введения, обзора литературных данных, обсуждения экспериментальных результатов, экспериментальной части, выводов и библиографического указателя, включающего 143 источника. Работа содержит 45 схем, 8 рисунков и 12 таблиц.
Основное содержание работы.
В качестве ключевого исходного соединения был выбран 3-ацетил-5-гидрокси-2-метилбензофуран. Наличие гидроксильной группы у этого соединения позволяет вводить в промежуточные и целевые соединения разнообразные фрагменты, изменяющие многие свойства (липофильность, растворимость и т.д.) конечного продукта, влияющие на поведение вещества в организме: всасываемость из желудочно-кишечного тракта, проницаемость через мембраны, способность к связыванию с ферментом.
Исходный 3-ацетил-5-гидрокси-2-метилбензофуран был получен по реакции Неницеску, в результате взаимодействия n-бензохинона с енаминокетоном, синтезированным из ацетилацетона. Направление данной реакции зависит от структуры основных компонентов процесса циклоконденсации – хинонов и енаминов, а также от таких факторов, как соотношение реагентов, температура, природа растворителя и некоторых других.
При выборе исходного хинона, необходимо учитывать, что большое влияние на направление реакции оказывает пространственное строение ключевых интермедиатов – гидрохинон- и хинон-аддуктов.
При выборе енамина, вводимого в реакцию, необходимо учитывать количество заместителей при атоме азота. Известно, что когда в реакцию с хинонами вводят вторичные или первичные енамины, то в результате образуются как 5гидроксииндолы, так и 5гидроксибензофураны, а использование третичных енаминов приводит только к 5гидроксибензофуранам, ввиду отсутствия NHгруппы и невозможности образования индольной системы. Поэтому в качестве исходного соединения нами был выбран енамин, полученный конденсацией ацетилацетона с морфолином.
Схема 1.
Для получения бензофуранов оптимальным растворителем является уксусная кислота, так как в кислой среде гидрохинон-аддукт подвергается быстрому О-протонированию (с образованием иммоний-катиона), что, соответственно, приводит к затруднению его окисления в хинон-аддукт и, следовательно, благоприятствует фурановой циклизации.
Алкилированием соединения I получены 5алкилоксипроизводные бензофурана IIaе.
Схема 2.
Оксимы О-алкильных производных IIае получали взаимодействием их с гидроксиламином:
Схема 3.
Известно, что оксимы существуют в виде двух изомеров Z и E. В нашем случае, в ходе реакции в реакционной смеси наблюдалось образование обоих изомеров. Однако, для оксимов IIIа,в выделить удалось только один главный Е-изомер. Для оксимов IIIб,ге наряду с основным изомером (Е), из фильтрата удалось выделить небольшое количество смеси двух стереоизомеров (Z и E).
Схема 4.
Гидроксиламины получали восстановлением оксимов III в слабокислой среде боран-пиридиновым комплексом или цианборгидридом натрия.
Схема 5.
Было установлено, что восстановление протекает лучше, при использовании боран-пиридинового комплекса. Однако одним из наиболее значимых недостатков этого метода является присутствие в конечном продукте примеси пиридина. Попытки избавиться от этой примеси предпринимались как на стадии выделения полученных гидроксиламинов, так и на стадии очистки, но не всегда приводили к положительному результату. Поэтому, в качестве восстанавливающего агента, в некоторых случаях использовали цианборгидрид натрия.
Прибавление цианборгидрида натрия в реакционную массу проводили порционно, с подкислением реакционной смеси спиртовым раствором хлористого водорода до рН 3, поскольку при меньшей кислотности (pH 4) основными продуктами восстановления являются N,N-диалкилгидроксиламины:
Схема 6.
Взаимодействием гидроксиламинов IV с цианатом калия получены целевые производные бензофурана, имеющие гидроксимочевинную функцию в положении 3 бензофуранового кольца (Vае). До настоящего времени такие соединения описаны не были.
Схема 7.
На следующей стадии данной работы представлялось интересным получить производные гидроксамовых кислот, которые, как упоминалось ранее, обладают способностью ингибировать активность фермента 5LO, и таким образом, препятствовать развитию процесса воспаления.
Известно, что биологическая активность гидроксамовых кислот зависит от размеров радикалов при NH-группе и наиболее выраженный эффект проявляется у ацетогидроксамовых кислот, имеющих объемные заместители у атома азота. Подобные ацетогидроксамовые кислоты, содержащие в своей структуре замещенный бензофурановый фрагмент (VIад) были получены ацилированием гидроксиламинов IV хлористым ацетилом.
Схема 8.
Методами ИК- и ЯМР 1Н -спектроскопии было установлено, что ацилирование соединений IVаг протекает исключительно по атому азота с образованием Nгидроксиацетамидов. В ИК-спектрах VIав это подтверждается появлением полос поглощения карбонильных групп в области 1600–1645 см-1. В спектрах ЯМР 1Н VIав в слабом поле присутствуют сигналы только в области 9,63–9,72 м.д., что характерно для OH протонов гидроксамовых кислот.
В отличие от соединений IVав, ацилирование гидроксиламина VIд прошло не только по атому азота, но и по атому кислорода. В результате, кроме моноацильного Nгидроксиацетамида было получено и диацетильное производное:
Для получения ацетогидроксамовой кислоты и гидроксимочевины, имеющих в 5 положении бензофуранового кольца в качестве заместителя остаток карбоновой кислоты, – более гидрофильный фрагмент, был проведен щелочной гидролиз сложноэфирной группы полученных ранее соединений Vв и VIв.
Схема 9.
Так как при изучении метаболизма полученных гидроксимочевин бензофуранового ряда оказалось, что основным является процесс гидроксилирования по 2CH3 группе, было получено производное гидроксимочевины XII, не содержащее этой метильной группы, по следующей схеме:
Схема 10.
На следующем этапе была получена серия “гибридных” соединений, сочетающих в своей структуре группировки, характерные для ингибиторов 5LO с фрагментами, способными выступать в качестве доноров оксида азота, путем введения в производные гидроксимочевин фрагмента фуроксана. Известно, что производные фуроксана обладают выраженной NOдонорной активностью, что,
с одной стороны, может потенцировать противовоспалительное действие исследуемых веществ, а с другой стороны, доноры NO с фрагментом фуроксана в молекуле могут проявлять противоязвенное действие.
Соединения Vа,б алкилировали 3-(бромметил)-4-метилфуроксаном, выбранным в качестве NOдонорного фрагмента.
Схема 11.
В ЯМР 1Н-спектрах XIII наблюдается диастереотопия протонов метиленовых групп, обусловленная наличием асимметрического центра, причем диастереотопны протоны не только близко расположенной "фуроксановой" метиленовой группы, но и удалённой бензильной.
В продолжение работы, представлялось интересным осуществить синтез ряда N-алкильных и арил(гетарил)алкильных производных зилеутона для последующего фармакологического изучения. В качестве гетарильного заместителя был выбран фуроксановый фрагмент, поскольку его способность генерировать оксид азота может способствовать потенцированию биологической активности полученных соединений.
Поскольку алкилирование зилеутона может пройти по атому кислорода гидроксиламинного фрагмента, для защиты этой группы было проведено О-ацилирование хлористым ацетилом. Реакция прошла по атому кислорода гидроксиламинного фрагмента, не затрагивая первичной аминогруппы мочевинной части молекулы. В результате был получен ацетилзилеутон XIV.
Далее мы намеревались провести Oалкилирование по уреидной части молекулы XVа, с последующей перегруппировкой в Nалкильное производное, и затем гидролизовать Oацетильную группу для получения соответствующего производного гидроксимочевины XV.
Схема 12.
Однако получить соединения типа XV не удалось, так как алкилирование ацетилзилеутона XIV алкилгалогенидами в присутствии гидрида натрия протекает необычно – по атому кислорода гидроксиламинного фрагмента с миграцией ацетильной группы и образованием производных О-ацетилизомочевины XVI.
Структура образующихся соединений подтверждена тем, что как при гидролизе XVI, так и при алкилировании самого зилеутона галогеналкилами в присутствии триэтиламина образуются одни и те же продукты XVII, а также, данными ИК-, ЯМР 1Н-, масс-спектров и результатами рентгеноструктурного анализа.
Схема 13.
Механизм протекающего процесса логично представить себе следующим образом:
Схема 14.
Изучение фармакологической активности.
Настоящий раздел диссертации выполнен в отделе медицинской химии ГНЦ по антибиотикам под руководством канд. биол. наук Калинкиной М.А. Все соединения были изучены по фармакологическим показателям, характерным для ингибиторов 5LO, то есть на противовоспалительную и противоаллергическую активность. Соединения XIIIа,б, и XVIIв сочетающие в своей структуре группировки характерные для ингибиторов 5LO с NO-донорным фрагментом (фуроксаном), были исследованы на противовоспалительную и гастропротекторную активность.
В качестве препаратов сравнения использованы лекарственные средства, обладающие противовоспалительной, противоаллергической, анальгетической и противоязвенной активностями с различными механизмами действия (НПВС вольтарен, ингибитор 5LO зилеутон, блокатор Н1-рецепторов – фенкарол и блокатор Н2-рецепторов – ранитидин), так как для новых соединений не известна направленность их воздействия на организм.
Изучение противовоспалительной активности.
Изучение противовоспалительной активности проводили на различных моделях перитонита у мышей. Результаты представлены в таблице 1.
Таблица 1. Влияние исследуемых соединений на воспалительный процесс у крыс на моделях перитонита.
| Исследуемые соединения | Противовоспалительная активность на моделях: | |||||
| Перитонит, вызванный введением уксусной кислоты | Перитонит, вызванный введением каррагенина | Перитонит, вызванный введением ЛПС | ||||
| Доза мг/кг | Эффект в % | Доза мг/кг | Эффект в % | Доза мг/кг | Эффект в % | |
| Vа | 100 200 | 44 56 | 100 200 | 15,8 28,9 | 100 150 | 32,4 45,9 |
| Vб | 100 200 | 52 60 | 100 200 | 15,8 36,8 | 100 150 | 54,1 64,8 |
| Vв | 100 200 | 2 22 | 100 200 | 0 10,5 | ||
| Vг | 100 200 | 12 20 | 150 300 | 5,3 21,0 | 150 | 8,1 |
| Vд | 100 200 | 12 28 | 150 300 | 5,2 21,0 | 150 | 13,2 |
| Vе | 100 200 | 10 24 | 150 300 | 10,5 26,3 | 150 | 5,4 |
| Vж | 100 200 | 20 24 | 100 200 | 21,1 34,2 | 100 150 | 27,0 37,8 |
| VIа | 100 200 | 0 20 | 100 200 | 2,6 13,2 | 100 150 | 5,4 16,2 |
| VIб | 100 200 | 28 40 | 100 200 | 13,2 21,1 | 100 150 | 18,9 27,0 |
| VIв | 100 200 | 40 48 | 100 200 | 21,1 36,8 | 100 150 | 14,9 21,6 |
| VIг | 100 200 | 12 24 | 150 300 | 7,9 26,3 | 150 | 13,2 |
| VIд | 100 200 | 10 24 | 150 300 | 2,6 21,0 | 150 | 13,2 |
| VIж | 100 200 | 12 24 | 100 200 | 13,2 28,9 | 100 150 | 18,9 27,0 |
| XII | 100 200 | 56 70 | 100 200 | 21,1 34,2 | 100 150 | 45,9 70,3 |
| XIIIа | 200 | 2 | 200 | 0 | ||
| XIIIб | 200 | 0 | 200 | 0 | ||
| XVIIв | 100 200 | 12 20 | 100 200 | 15,8 26,3 | 100 | 18,9 |
| Зилеутон | 100 | 92 | 100 | 92,1 | 100 | 78,4 |
| Вольтарен | 100 | 96 | 100 | 94,7 | ||
| Контроль (животные с воспалением) | 0,3 мл физ. р-ра | 0 | 0,3 мл физ. р-ра | 0 | 0,3 мл физ. р-ра | 0 |
Среди изученных соединений, противовоспалительной активностью обладают соединения Vа,б,ж VIа,в,ж, XII, XVIIв. При этом, эффект соединений XII и Vб более выражен. При сопоставлении с препаратами сравнения, показано, что указанные соединения активны в более высоких дозах, чем зилеутон и вольтарен. Остальные соединения не обладают противовоспалительным действием.
Изучение анальгетической активности.
При изучении влияния исследуемых соединений на болевую реакцию у мышей, вызванную внутрибрюшинным введением уксусной кислоты установлено, что анальгетической активностью обладают соединения Vа,б, VIа и XII. Препаратом сравнения является зилеутон.
Изучение антиаллергической активности.
Изучение антиаллергической активности проводили на модели антиген-индуцированного перитонита у мышей. Было показано, что соединение XII обладает слабой противоаллергической активностью. Другие исследуемые соединения не обладают противоаллергической активностью в дозах в 2 раза превышающих дозы фенкарола и зилеутона.
Изучение противоязвенной активности.
Изучение противоязвенной активности проводили при оценке воздействия исследуемых соединений на желудочно-кишечный тракт (таблица 2).
Таблица 2. Оценка воздействия исследуемых соединений на желудочно-кишечный тракт.
| Исследуемое соединение | Доза мг/кг | % предупреждения образования язв слизистой оболочки желудка, на экспериментальных моделях, вызванных: | ||
| 0,6н НСl и индометацином | абс. этанолом | нарушением регуляции сосудистого тонуса | ||
| Vа | 100 | 5,8 | 9,5 | 0 |
| Vб | 100 | 5,8 | 12,7 | 0 |
| XII | 100 | 9,4 | ||
| XIIIа | 100 | 35,3 | 51,6 | 34,7 |
| XIIIб | 100 | 41,2 | 43,7 | 23,2 |
| XVIIв | 100 | 35,3 | 53,9 | 36,8 |
| Ранитидин | 100 | 80,0 | 91,1 | 94,5 |
| Изосорбида 5мононитрат | 100 | 58,7 | 48,9 | 41,2 |
| Зилеутон | 50 | 11,8 | ||
| Контроль | 0,3 мл физ. р-ра | 0 | 0 | 0 |
Соединения XIIIа,б, XVIIв обладают противоязвенной активностью, однако менее выраженной чем у противоязвенного препарата ранитидин. Соединение XII не увеличивает число язв, вызванных введением индометацина, также как и зилеутон.
Острая токсичность.
При изучении общетоксических свойств данных соединений отмечено угнетение в поведении животных в дозах 750 мг/кг и выше для соединения Vб и зилеутона; рассчитанные значения ЛД50 для всех исследуемых соединений больше 1000 мг/кг при введении внутрь.
Среди исследованных веществ наибольшая активность по изученным показателям выявлена у соединения XII, структура которого была смоделирована после проведения метаболического исследования соединения Vа. Для соединения XII (как наиболее перспективного в плане создания нового лекарственного средства) было проведено дополнительное исследование содержания нитритов и нитратов в плазме крови крыс на фоне перитонита, вызванного введением ЛПС, поскольку предполагалось, что его противовоспалительное действие может быть обусловлено ингибированием индуцибельной NOсинтазы.
Из полученных результатов видно, что соединение XII повышает уровень нитритов и нитратов в крови, то есть, в данной модели исследования способствует образованию оксида азота. Это может свидетельствовать о том, что XII является донором NO.
Изучение метаболизма.
Изучение метаболизма проводилось на соединениях Vа и Vг, проявивших наиболее значимую противовоспалительную активность. Было установлено, что основным процессом метаболизма является гидроксилирование – молекулярная масса метаболитов на 16 единиц больше, чем у исходного соединения.
Известно, что зилеутон в опытах in vitro, наряду с прочими метаболитами, также дает продукт гидроксилирования, причем гидроксильная группа вступает в гетероароматическое ядро:
В нашем случае, однако, характер фрагментации молекулярного иона в масс-спектрах метаболитов не позволяет говорить о гидроксилировании бензофурановой системы.
Фрагментация молекулярного иона протекает по двум основным направлениям. По первому пути, отрыв радикала H2NCONOH дает ион, подобный бензильному (m/z 189 и 299), который рециклизуется в бензопирилиевый катион. Далее этот ион теряет последовательно метильную или хлорбензильную группу, соответственно, с образованием иона m/z 174, карбонильный фрагмент (m/z 146) и т.д. По второму пути от молекулярного иона отрывается радикал MeCHN(OH)CONH2 c образованием ионов m/z 161 и 271 соответственно. В спектре Vг наблюдается также интенсивный пик иона m/z 125 – хлорбензильный катион.
Схема 15.
В случае гидроксилирования в ароматическое ядро, в масс-спектрах метаболитов наблюдались бы аналогичные пики ионов с массой на 16 единиц больше. Если бы гидроксилирование протекало по атому азота, то наблюдались бы практически те же пики ионов, что и в спектрах Vа и Vг.
Однако фрагментация молекулярных ионов метаболитов принципиально отличается от фрагментации в спектрах исходных соединений и может быть объяснена тем, что гидроксилирование при метаболизме протекает по метильной группе во втором положении бензофуранового ядра. Сначала происходит отрыв гидроксильного радикала от 2-CH2OH группы с образованием иона m/z 263/373, который рециклизуется в бензопирилиевый катион. Далее последовательно отщепляются HNCO и вода, с образованием ионов m/z 220/330 и 202/312 соответственно. Отрыв от последнего метильной или хлорбензильной группы приводит к иону m/z 187, который теряет группу СО с образованием m/z 159. Альтернативно, катион m/z 263/373 теряет фрагмент гидроксимочевины, а затем С2Н2 с образованием катионов m/z 187/297 и m/z 161/271. Как и в случае Vг, в спектре его метаболита присутствует интенсивный пик хлорбензильного катиона m/z 125.
Этим распадом обусловлена существенно более низкая интенсивность пиков всех других ионов в масс-спектрах Vг и его гидроксилированного метаболита по сравнению с аналогичными пиками в масс-спектрах Vа и его гидроксилированного метаболита.
Схема 16.
При изучении метаболизма соединения XII, не содержащего метильной группы во втором положении бензофуранового кольца, мы не наблюдали в крови подопытных животных, кроме исходного вещества, никаких других соединений, в том числе и метаболитов с молекулярной массой 266 (М+16).
Это также подтверждает предположение, что гидроксилирование соединений Vа и Vг идет по метильной группе во втором положении:
Схема 17.
Полученные результаты могут объяснить более высокую противовоспалительную активность соединения XII по сравнению с Vа. По имеющимся в литературе данным, введение в производные гидроксимочевины протон-содержащих групп (гидроксиметильная, карбоксильная) сильно снижает способность соединения ингибировать 5LO. Исходя из этого можно предположить, что метаболит Vа' обладает значительно меньшей активностью, чем Vа. В случае XII подобное гидроксилирование невозможно, следовательно, концентрация активного вещества в крови выше. Кроме того, дополнительная гидроксильная группа увеличивает способность к глюкоронидации – основному процессу при элиминировании зилеутона и других производных гидроксимочевины, что также снижает количество вещества в организме.
ВЫВОДЫ.
- Впервые получены бензофурановые производные N-алкил-N-гидроксимочевин и N-алкилацетогидроксамовых кислот, являющиеся структурными аналогами противовоспалительного препарата зилеутон. Использование в синтезе этих соединений реакции Неницеску позволило получить соединения, содержащие в 5 положении молекулы различные заместители.
- Впервые синтезированы производные гидроксимочевин 2-метилбензофурана и бензотиофена, содержащие в своей структуре фрагмент фуроксана, потенциального экзогенного донора оксида азота. Исследована кинетика гидролиза полученных N-ацетокси-[1-(бензотиофен-2-ил)этил]изотиомочевин в кислой и щелочной средах.
- Показано, что большой ряд синтезированных соединений проявляет фармакологические свойства, характерные для ингибиторов 5-липоксигеназы. Обнаружено, что они обладают противовоспалительной и противоаллергической активностью. Соединения, сочетающие в своей структуре гидроксимочевинный фрагмент, характерный для ингибиторов 5-липоксигеназы, и фуроксановый заместитель, проявляют гастропротекторную активность.
- Изучена in vivo биотрансформация бензофурановых производных N-алкил-N-гидроксимочевин, с использованием хромато-масс-спектрометрии. Установлено, что при наличии метильной группы во втором положении бензофуранового цикла наблюдается процесс её гидроксилирования. Можно предполагать, что именно этим обусловлено значительное снижение противовоспалительной активности 2-метилпроизводных бензофурана, по сравнению с производными, не имеющими метильного заместителя.
Список работ, опубликованных по теме диссертации:
- Онучина О.А., Зайцев С.А., Арзамасцев А.П., Калинкина М.А., Граник В.Г. Синтез и фармакологическое исследование N[1-(5-алкилокси-2-метилбензофуран-3-ил)этил]-Nгидроксимочевин. // XII Российский национальный конгресс «Человек и лекарство». – Москва. – 2005. – С. 782.
- Онучина О.А., Зайцев С.А., Арзамасцев А.П. Синтез и исследование гидроксимочевин, содержащих NO-донорные фрагменты. // Тезисы Международной конференции по химии гетероциклических соединений, посвященной 90-летию со дня рождения А.Н. Коста. – Москва. – 2005. – С. 261.
- Зайцев С.А., Онучина О.А., Алексеева Л.М., Арзамасцев А.П., Калинкина М.А., Граник В.Г. Синтез и противовоспалительная активность N[1-(5-R-окси-2-метилбензофуран-3-ил)этил]-Nгидроксимочевин. // Хим.-фарм. ж. – 2005. – т. 39. – № 12. – С. 17-20.
- Онучина О.А., Зайцев С.А., Арзамасцев А.П., Калинкина М.А., Граник В.Г. Синтез и фармакологическая активность бензофурил-гидроксимочевин и бензофурил-гидроксамовых кислот. // Хим.-фарм. ж. – 2006. – т. 40. – № 10. – С. 11-16.
- Онучина О.А., Зайцев С.А., Левина В.И., Григорьев Н.Б., Чернышев В.В., Граник В.Г. Ацильная миграция в процессе алкилирования производных ацетоксимочевины. // Хим.-фарм. ж. – 2007. – т. 41. – № 3. – С. 40-44.
