Автореферат и диссертация по фармакологии (15.00.02) на тему:Синтез, строение, свойства и биологическая активность производных 4-спироциклопентан-1,2,3,4-тетрагидроизохинолинов и их ациклических аналогов

На правах рукописи

АВЕТИСЯН Сатеник Вагеевна

СИНТЕЗ, СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА И БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДНЫХ 4-СПИРОЦИКЛОПЕНТАН-1,2,3,4-ТЕТРАГИДРОЮОХШЮЛИНА И ЕГО АЦИКЛИЧЕСКИХ АНАЛОГОВ

15 00.02 - Фармацевтическая химия, фармакогнозия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Санкт-Петербург 2007

003162130

Диссертационная работа выполнена, на кафедре органической химии ГОУ ВПО Санкт-Петербургской государственной химико-фармацевтической академии Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию Российской Федерации и в лаборатории «Синтеза сердечно-сосудистых средств» Ереванского Института тонкой органической химии им АЛ Мнджояна

Научный руководитель:

доктор химических наук, профессор Ивин Борис Александрович

Официальные оппоненты:

-доктор фармацевтических наук, профессор Иозеп Анатолий Альбертович, -кандидат химических наук, вед науч сотр < Студенцов Евгений Павлович

Ведущая организация:

Федеральное государственное учреждение науки «Институт токсикологии» Федерального медико-биологического агентства России

Защита диссертации состоится "6" ноября 2007 г в 15 часов на заседании Диссертационного совета Д 208.088.01 при ГОУ ВПО Санкт-Петербургской государственной химико-фармацевтической академии Росздрава (197376, Санкт-Петербург, ул Профессора Попова, д 14)

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Санкт-Петербургской государственной химико-фармацевтической академии Росздрава (197376, Санкт-Петербург, ул Проф. Попова д 4/6)

Автореферат разослан "_5_" октября 2007 г.

Ученый секретарь Диссертационного Совета Д 208 088 01:

к. фарм н

Марченко Н В

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Среди азотистых гетероциклов одной из наиболее важных и интересных в биологическом отношении является система изохинолина Диапазон физиологического действия производных изохинолина весьма широк среди них встречаются вещества сердечно-сосудистого действия, спазмолитики, обезболивающие и противовоспалительные средства Структурной основой широко применяемых в медицинской практике спазмолитиков папаверина и но-шпы является бензилизохинолин Большое число близких аналогов папаверина, например, сальсолин, сальсолидин, гуанетидин, обладают гипотензивным действием. Известно к тому же, что некоторые тетрагидроизохинолины образуются в организме из катехоламинов, структурно родственных арилалкиламинам, принимающим участие в жизненно важных процессах Литературные данные свидетельствуют о том, что введение заместителей, являющихся активными фрагментами других известных соединений, к атому азота тетрагидроизохинолинов и арилалкиламияов приводит к появлению у этих соединений симпато- и адре-нолитической активности

Таким образом, синтез новых биологически активных производных изохинолина, перспективных, в том числе, и для лечения заболеваний сердечнососудистой системы, является задачей актуальной

Цель исследования

Синтез новых биологически активных средств сердечно-сосудистого действия в ряду производных 1,2,6,7-замещенных-4-спироциклопентан-1,2,3,4-тетрагидроизохинолинов и их ациклических аналогов, исследование их строения, физико-химических свойств, биологической активности, разработка методов стандартизации

Задачи исследования

1 Разработка методов синтеза серии ди- и тетрагидроизохинолинов, содержащих спироциклопентановое кольцо у С 4 и арильные, алкильные и гетероциклические заместители у атома азота и их ациклических аналогов - арил-циклопентиламинов

2 Исследование реакций алкилирования и ацилирования полученных тетрагидроизохинолинов, их ациклических аналогов и возможность последующего синтеза из них ряда амидов

3 Доказательство строения полученных соединений и исследование их наиболее важных физико-химических свойств

4 Изучение токсичности и антиаритмической активности полученных соединений установление связи биологической активности с их строением

5 Разработка методов стандартизации, методик идентификации, определения чистоты и количественного содержания полученных соединений

/

Научная новизна

Впервые показано, что внутримолекулярная циклизация 1-арил-1-(1Ч-ациламинометил)циклопентанов под действием хлброкиси фосфора протекает региоселективно в результате атаки карбонильного атома углерода атомом С6 бензольного кольца Установлено, что объемные циклопентильные заместители в р-положении по отношению к амидному атому азота 1-арил-1-(Ы-ациламинометил)циклопентанов не оказывают существенных пространственных препятствий гетероциклизации Производные 4-5пироциклопентан 1,2,3,4-тетрагидроизохинолина и 1-арил-1-аминометилциклопентана с высокими выходами ацилируются хлорангидридами и эфирами алифатических и ароматических карбоновых кислот и алкилируются эфирами галогенкарбоновых кислот Атомы брома ]М-бромацилпроизводных 4-спироциклопентан 1,2,3,4-тетрагидро-изохинолинов и 1-арил-1-аминометилциклопентанов далее замещаются вторичными аминами (морфолином и пиперидином)

Установлено строение, изучены токсичность и антиаритмическое действие синтезированных соединений, показано, что некоторые из них обладают низкой токсичностью и уме'ренно выраженным антиаритмическим действием по сравнению с верапамилом

Практическая значимость и уровень внедрения работы Разработаны усовершенствованные технологичные методы синтеза 4-хлорметилвератрола, производных неизученных ранее спироциклопентантетра-гидроизохинолинов и их ациклических аналогов Разработаны методы стандартизации: методики установления строения, качества и количественного содержания синтезированных групп биологически активных веществ Обнаружено, что на модели хлоридкальциевой аритмии более активны Ы-гетерилалканоил-1 -фенил-1-аминометилциклопентаны, чем соответствующие циклические аналоги - замещенные спироциклопентантетрагидроизохинолины

Установлено, что гидрохлорид №[(1-фенилциклопентил)метил]-2-мор-фолин-4-илпропанамида обладает низкой токсичностью и проявляет в эксперименте защитный антиаритмический эффект, сравнимый по величине с эффектом верапамила По результатам прогноза, полученного с помощью компьютерной системы ПАСС, он может обладать антиаритмическим, аналептическим, кардиоваскулярным, кардиопротекторным, спазмолитическим, психостимулирующим и противовирусным (в том числе и анти-ВИЧ) действием, являясь при этом также ингибитором бляшкообразования Это соединение передано для дальнейшего углубленного фармакологического изучения под условным названием «Морфоцикламид», для него разработан проект ФСП, лабораторный регламент синтеза субстанции (см приложения к диссертационной работе)

Результаты исследования внедрены в курс лекций по органической химии для студентов II курса фармацевтического факультета и III курса факультета промышленной технологии лекарств ГОУ ВПО Санкт-Петербургской химико-фармацевтической академии (акт внедрения согласно протоколу № 4 от 21 февраля 2007 г в приложении к диссертации)

Апробация работы

Основные результаты исследований доложены на конференциях Института тонкой органической химии НАН Республики Армения, межинститутском коллоквиуме «Химия азотсодержащих гетероциклов», "Химическая наука Армении на пороге XXI века" (Ереван 2000 г), международной научно-практической конференции, посвященной 85-летию СПХФА (Санкт-Петербург, 2004 г) на конференции «Наука и образование-2005 г » (Мурманск, 2005 г)

Публикации

По теме диссертации опубликовано 6 работ (3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК и тезисы 3-х докладов)

Объем и структура диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, описания материалов и методов исследования, обсуждения полученных результатов, экспериментальной части и выводов, списка литературы и приложения Работа изложена на 12В страницах машинописного текста, содержит 25 таблиц, 20 схем и 22 рисунка Список литературы включает 154 источников, в том числе 110 на иностранном языке

Положения, выносимые на защиту.

1. Результаты установления оптимальных условий технологичного метода синтеза 4-хлорметилвератрола реакцией хлорметилирования вератрола параформом и газообразным хлороводородом, '

2 Результаты изучения влияния объемных циклопентильных заместителей в (3-положении по отношению к амидному атому азота на процесс внутримолекулярной циклизации 1 -арил-1 -(1\~ациламинометил)циклопен-танов под действием хлорокиси фосфора

3 Результаты изучения механизмов реакций алкилирования эфирами гало-генкарбоновых кислот и ацилирования хлорангидридами и эфирами алифатических и ароматических карбоновых кислот производных 4-спиро-циклопентан 1,2,3,4-тетрагидроизохинолина и 1-арил-1-аминометил-циклопентана с последующим замещением атома брома полученных М-ацилпроизводных морфолином и пиперидином

4 Стандартизация методики идентификации, определения чистоты и количественного содержания синтезированных замещенных 4-спиро-циклопентан-1,2,3,4-тетрагидроизоинолинов и цх ациклических аналогов

5 Результаты изучения биологической активности синтезированных соединений, установления связи «структура - биологическое действие» и проекты разработанной нормативной документации на субстанцию «Морфоцикламид» (гидрохлорид №[(1-фенилциклопентил)метил(2-морфолин-4-илпропанамида) (ФСП и лабораторный регламент его синтеза)

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Введение

Во введении обоснована актуальность исследования, определена цель и сформулированы соответствующие ей задачи исследования, научная новизна и его практическая значимость Отражены также практическая значимость и уровень внедрения результатов работы, которая подтверждена актами внедрения Определены положения, выносимые на защиту

Глава Í ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1. Способы получения изохинолина и его производных

Приведены общие сведения о синтезе изохинолина и его производных, Особое внимание уделено обзору методов синтеза спирозамещенных тетрагид-роизохинолинов и их ациклических аналогов, возможных химических и физико-химических методов анализа, в том числе ранее предложенных для этих соединений

1.2. Биологическая активность производных изохинолина

В этом разделе отражены современное состояние исследований биологической активности производных изохинолина, их применения в мировой и отечественной практике и перспективные тенденции конструирования новых сердечно-сосудистых средств ийохинолинового ряда С этой точки зрения особое внимание уделено данным биологической активности 1- и 2- замещенных 3,4-ди- и 1,2,3,4-тетрагидроизохинолинов, содержащих спироциклический (поли-метиленовый) заместитель или его гетероаналог При этом отмечено, что в литературе нет упоминаний о синтезе и биологической активности спироцикло-пентановых производных изохинолина

Глава 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 2.1. Способы получения замещенных изохинолинов и их ациклических аналогов

Приведена характеристика объектов, материалов и методов исследования Объектами исследований служили исходные арилциклопентиламины и синтезированные от них спирозамещенные тетрагидроизохинолинц и их ациклические аналоги

Строение синтезированных соединений доказано с помощью УФ-, ИК-, ПМР-и Масс-спектроскопии, ТСХ и также по температуре плавления

Масс-спектры веществ сняты на спектрометре МХ-1303 (прямой ввод, ионизирующее напряжение 70 эВ, температура ионизирующей камеры 200 °С) Спектры ПМР растворов веществ в CDC13 или ДМСО-ck записаны на спектрофотометре ЯМР «Varían Т-60», в качестве внутреннего стандарта использовался

тетраметилсилан УФ- спектры растворов веществ в спирте этиловом 96 % или в хлороформе записаны на спектрофотометре СФ-16, в кварцевых кюветах толщиной 1 см, концентрация растворов ~ 5 103 моль/л ИК- спектры суспензий веществ в масле вазелиновом сняты на спектрофотометре UR-20

Чистоту, наличие посторонних примесей полученных соединений и контроль за протеканием реакций осуществляли хроматографически на пластинах Sorbfil, за укрепленным слоем АЬ03 второй степени активности В качестве элюента использовали смесь этилацетата с гексаном 1 1, детекцию проводили в УФ свете или парами йода

Элементный анализ веществ выполнен на базе лаборатории микроанализа Института тонкой органической химии им А Л Мнджояна HAH РА

Статистическую обработку результатов эксперимента проводили в соответствии с ГФ XI (вып 1, с 199)

Приведены методики синтеза замещенных изохинолинов и их ациклических аналогов

2.2. Методы прогнозирования биологической активности синтезированных соединений

Описаны методы исследования и прогнозирования (по программе ПАСС) биологической активности синтезированных соединений Для прогноза возможных видов биологической активности замещенных 4-спироцикло-пентантетрагидроизохинолинов и их ациклических аналогов нами была использована программа PASS С&Т версия 1 511 (январь 2002), созданная Поройко-вым В В и Филимоновым Д А, прогнозирующая почти 900 видов биологической активности органических соединений

2.3. Исследование биологической активности синтезированных

соединений

Приведены результаты изучения острой токсичности (по методу Милле-ра-Тейнтера) и защитного антиаритмического действия синтезированных замещенных 4-спироциклопентантетрагидроизохинолинов и их ациклических аналогов на моделях хлоридкальциевой и аконитииовой аритмий

2.4. Методы стандартизации и количественного определения замещенных 4-спироциклопентан 1,2,3,4-тетрагидроизохинолинов и их ациклических аналогов

Описаны методы стандартизации и количественного определения замещенных 4-спироциклопентан-1,2,3,4-тетрагидроизохинолинов и их ациклических аналогов на примерах 6,7-диметокси-1-(3-нитрофенил)-1,2,3,4-тетра-гидро-1Я-спиро[циклопентан-1,4-изохинолина] и гидрохлорида N-[(1-фенилциклопентил)метил] (2-морфолин-4-илпропан) амида (Морфоцикламида)

Глава 3. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА

Целью работы явился изыскание новых эффективных средств сердечнососудистого действия в ряду производных изохинолина и их ациклических аналогов Для достижения цели было необходимо разработать технологичные методы синтеза целевых соединений (схема 1), изучить их химические и биологические свойства, разработать методы стандартизации

Литературные данные свидетельствуют о целесообразности синтеза серии 6,7-незамещенных- и 6,7-диметоксифенил-1 -арил(аралкил)-4-спироцикло-пентан-1,2-ди- и 1,2,3,4-тетрагидроизохинолинов (V б-е, VI б-е) Эти соединения являются аналогами известных спазмолитиков и, кроме того, некоторые из них 1-алкил- и 1-арил-1,2,3,4-тетрагидроизохинолины, обладают гипотензивным действием Исходя из этого была синтезирована соответствующая группа соединений (VI)

По литературным данным представляет определенный интерес также синтез тетрагидроизохинолинов с арилалкильным остатком у атома азота N2 тетрагидроизохинолинов (IX-XII), по прогнозу способных проявлять симпато-литическое и адренолитическое действие

Было важно также синтезировать серию структурно родственных изохи-нолинам (V, VI, IX-XII) ациклических аналогов (III, IV, VII, VIII, XIII, XVI), полагая, что некоторые тетрагидроизохинолины образуются m vivo из катехо-ламинов, принимающих участие в жизненно важных процессах В качестве аралкильных заместителей в перечисленных структурах выбраны активные фрагменты других известных соединений, обладаю'щих антиаритмическими, гипотензивными и спазмолитическими свойствами Для синтеза целевых производных изохинолина были выбраны методы Бишлера-Напиральского и Пиктэ-Шпенглера из фенилэтиламинов через соответствующие амиды или основания Шиффа

ЗЛЛ.Синтез, строение и некоторые свойства нитрилов 1-(3,4-диметоксифенил)циклопентан-1-карбоновых кислот и их производных

Как видно из схемы 1, ключевым фрагментом синтеза целевых соединений являются 2-арилэтиламины (III а, б) с циклопентильным заместителем у С2 Наиболее удобными исходными веществами для синтеза последних являлись 1-циано-1-арилциклопентаны (II а, б), полученные из арилацетонитрилов, образующихся при обработке соответствующих бензил^лоридов калия цианидом (схема 2) Необходимые для синтеза нитрилов бензилхлориды получали хлор-метилированием бензола и вератрола Наиболее простым способом хлормети-лирования вератрола считается взаимодействие его с параформом и газообразным хлороводородом В молекуле вератрола наиболее активированы к элек-трофильному замещению атомы С4 и С5, что обусловливает возможность ди-хлорметилирования Установлено, что если реакцию вести при температурах ниже -3 °С, увеличивается количество непрореагировавшего вератрола (I), а в

интервале -3 —(-3 °С - количество 4,5-бисхлор-метилвератрола (III) [т кип 365-170" С (1мм ртст)] Строение последнего доказано окислением его в 3-гемипиновую кислоту (т пл 190°С) При температурах выше +3°С увеличивается количество 2,3,6,7-тетраметокси-9,10-дигидроантрацена (т пл 236-237°С), образующегося не только при проведении реакции при температурах выше +3° С, но и при хранении 4-хлор-метилвератрола при 18-25°С более 8-10 часов

Таким образом, оптимальный температурный режим синтеза 4-хлор-метилвератрола -3 - 0°С, при продолжительности около 100 мин Завершение процесса определяется по появлению синевато-розовой окраски реакционной массы В этих условиях образуется исключительно один изомер - 4-хлор-метилвератрол с выходом 70-80 %, окислением которого калия перманганатом в щелочной среде была получена вератровая кислота (т пл 181° С)

Нитрилы арилуксусных кислот (I а, б) были получены взаимодействием водного раствора калия цианида с бензольными растворами соответствующих хлорметилбензолов Выход нитрилов (I а, б) увеличивается с 40-45 до 55-60 % при уменьшении количества воды до минимально необходимого при растворении калия цианида, но продолжительность реакции при этом увеличивается до 6-8 ч Для создания тетраметиленового заместителя у С2 2-арилметилцианидов (I а, б) использовали взаимодействие нитрилов (I) с 1,4-дибромбутаном в бензоле в присутствии калия гидроксида, образуя 1-циано-1-фенилциклопентан (Иа) с выходом 65 % Использование натрия гидроксида или натрия алкоголята для синтеза 1-циано-1-(3,4-диметоксифенил) циклопентана (II б) приводит к нестабильным результатам Для получения нитрила (И б) наиболее удобным оказалось проведение реакции в кипящем толуоле, что обеспечивает стабильность выхода продукта при повторениях и масштабировании Для выделения нитрила (II б) нами предложено перед перегонкой обрабатывать реакционную смесь водной ЫаОН

Нитрилы (II а, б) представляют собой маслообразные вещества, кристаллизующиеся при стоянии на воздухе Чистота и индивидуальность их доказана данными ТСХ, строение - спектральными методами Превращение нитрилов (И а, б) в соответствующие амины в лабораторных условиях осуществляли восстановлением лития апюмогидридом в эфире или тетрагидрофуране (выход ~ 75%) Индивидуальность полученных веществ подтверждена данными ТСХ, состав данными элементного анализа и масс-спектроскопии В масс-спектрах нитрилов (II а, б) и аминов (III а, б) максимальную интенсивность имеют пики молекулярных ионов В спектрах ПМР растворов полученных аминов (III а, б) в СБС13 или ДМСО-с?б являются сигналы группы СН2НН2, отсутствующие в спектрах исходных нитрилов (II а, б), и сохраняются сигналы метиленовых групп циклопентильного фрагмента и атомов водорода бензольных колец В ИК-спектрах аминов (III а, б) наблюдается широкая полоса V ЫН2 (3360-3400 см"1), характерная для первичной аминогруппы и исчезают полосы V (2225 см"1), присутствующие в спектрах исходных нитрилов В УФ-спектрах растворов соединений (II а, б) и (III а, б) в спирте этиловом 96 % наблюдаются интенсивные полосы с максимумами поглощения вблизи 210-225 и 235-250 нм

V

ive с о

| P0Ci

[Н]

R.

R'

R

vía

vila

vi 6 е

Ш R=H (a), R = Me (б)

IV R = Н R1 = Ме (б), R = ОМе, R1 = Ме (в), R - ОМе, R1 = 2-02ЫСбН„ (г) R = ОМе, R1 = 3-02NC6H4 (д) R - ОМе, R1 = 4-02NC6H4 (е)

V VI R = ОМе, R1 = Н (VI a), R = Н, R1 = Ме (б) R = ОМе R1 = Ме (в), R = ОМе, R1 = 2-03NC6H4 (г), R = ОМе, R1 = 3-0>NC6H4 (д), R = ОМе R1 = 4-02NC6H4 (е)

VII R = H,R' = H(a)

3.1.2. Синтез, строение и некоторые свойства замещенных 4-спироцикло-пентан-3,4-ди-(У б-е) и 1,2,3,4-тетрагидроизохинолинов (VI а-е)

Целевые производные изохинолина получены циклодегидратацией N-ацил-2-арил-2,2-(тетраметилен)этиламинов (IV а-е) Последние были получены ацилированием 2-арилэтиламинов (III а,б), по известным методикам Наиболее приемлемым оказалось кипячение эквимольных количеств хлорангидрида, амина и пиридина в бензоле или толуоле Этот метод обеспечивает высокий выход амидов (-90 %) при минимальном расходе аминов (III а, б) и хлорангид-ридов кислот Так были получены маслообразные амиды (IV б-е), индивидуальность которых подтверждена данными ТСХ, состав элементным анализом и масс-спектрометрически N-Ацетильные производные (IV б, в) очищали перегонкой в вакууме При стоянии на воздухе некоторые из них кристаллизуются

Масс-спектры адиламинов (IV б-е) отличаются друг от друга в основном интенсивностью молекулярных и осколочных ионов Интенсивность молекулярных ионов колеблется в пределах 4-19 % в зависимости от вида заместителя у атома азота Основным направлением распада молекулярных ионов этих соединений под электронным ударом является отщепление фрагмента H2C+NHCORi - интенсивность образующихся при этом осколочных ионов 1-арилциклопентилия достигает 100 % Далее они образуют характерные для всех

алкилароматических соединений ионы тропилия (X7H5R2 и +С7Н7) и осколочный ион +CjH7 (8-9%) Фрагмент HiC'NHCOR1, отщепляя H2C^NH, превращается в ионы ацетилия и нитрофенилацилия (m/z 150)

В спектрах ПМР полученных адиламинов (IV б-е), в отличие от спект-ров исходных аминов (III а, б), появляются сигналы атомов водорода ацильных групп (СН3 и QH4NO2), амидных протонов NH, вместо синглетов групп NH2, расположенные на 2 3 - 4 м д в более слабом поле Сохраняются сигналы атомов водорода бензольного фрагмента, связанного с циклопентановым кольцом и четырех метиленовых групп последнего При этом дублеты групп NCH2 в спектрах нитробензамидов (IV г-е) смещены на ~0 1- 0 2 м д в слабое поле, по сравнению с ацетамидом (IV б) Положение сигналов тетраметиленового фрагмента лишь слегка зависит от строения ацильного радикала

Строение синтезированных амидов подтверждается и данными ИК-спектров, в которых наблюдаются полосы валентных, колебаний карбонильной группы (v С=0 1650-1660 см"1), отсутствующие в спектрах исходных аминов (III а, б), полосы vNH в области 3330-3440 см"1, скелетных колебаний ароматических колец (1590-1610 см"') и групп N02 (-1350 и 1530 см"') УФ-спектры амидов (IV б-е) отличаются от спектров аминов (III а, б) появлением новой интенсивной полосы поглощения с максимумом вблизи 225 нм, батохромным сдвигом и резким увеличением интенсивности полос в области 250 и 270 нм

Для синтеза 3,4-дигидроизохинолинов (схема 2) циклодегидратацию ари-лалкиламидов (IV) обычно проводят под действием хлорокиси, пятиокиси фосфора или полифосфорной Кислоты При этом утверждается, что выход 3,4-дигидроизохинолина зависит и от природы заместителей, находящихся в а- и (3-положениях по отношению к амидному атому азота С этой точки зрения было важно выяснить, влияет ли на реакцию циклизации объемный циклопентиль-ный заместитель, находящийся в Р-положении по отношению к азоту Оказалось, что циклодегидратация фенилциклопентилнитробензамидов (IV б-е) с высокими выходами протекает в кипящем толуоле в присутствии хлорокиси фосфора с образованием соответствующих 3,4-дигидроизохинолинов (V б-е) (выход 80-95%) Для получения 1,2,3,4-тетрагидроизохино-линов гидрохлориды дигидроизохинолинов (V), из-за их гигроскопичности, удобнее без предварительной очистки восстановливать лития алюмогидридом до соответствующих замещенных 4-спироциклопентан-1,2,3,4-тетрагидроизохинолинов (VI б-е) 6,7-Диметокси-2,3-дигидро-1Я-спиро[циклопентан-1,4-изохинолины] (VI б, в) получены также восстановлением гидрохлоридов (V б, е) трехкратным избытком натрия боргидрида

3,4-Ди- и 1,2,3,4-тетрагидроизохинолины (V и VI) представляют собой маслообразные вещества Их гидрохлориды, полученные действием эфирного раствора водного НС1 белые или светло-кремовые кристаллические вещества, растворимые в воде, мало растворимые в спирте этиловом, не растворимые в бензоле, хлороформе и в диэтиловом эфире Индивидуальность 3,4-ди- и 1,2,3,4-тетрагидроизохинолинов (V б-е, VI б-е) подтверждена ТСХ, состав -элементным анализом и масс-спектрометрически Строение ПМР, УФ, ИК и масс-спектроскопией

Основные направления фрагментации дигидроизохинолинов (V б-е) под электронным ударом 70 Эв существенно отличаются от путей распада исходных ациламинов Отщепление нитробензонитрильного фрагмента от молекулярного иона свидетельствует о наличии изохинолинового кольца, несущего нитрофенильный радикал у С1 Весьма специфично и образование из молекулярного иона соответствующих 4-метилизохинолинов, что возможно лишь в присутствии тетраметиленового заместителя у С4

В спектрах ПМР растворов 3,4-дигидроизохинолинов (V б-е) исчезают сигналы одного из атомов водорода диметоксифенильного заместителя и групп -CONH, наблюдаемые в спектрах исходных линейных амидов (IV б-е) О том, что при внутримолекулярной циклизации ацилированию подвергается атом углерода не в 2-, а в 3-положении к метоксильной группе, а, следовательно, и об образовании только одного .изомера 3,4-дигидроизохинолинор (V б-е) свидетельствует присутствие в спектрах двух синглетов протонов бензольного фрагмента изохинолинового цикла Синглеты протонов группы С3Н2 , смещены на ~0 2 м.д. в слабое поле, по сравнению с соответствующими сигналами в спектрах исходных веществ, положение мультиплетов четырех метиленовых групп тетраметиленового фрагмента и сигналов атомов водорода групп СНз, ОСНз и C6H4N02 почти не меняется

В ИК-спектрах 3,4-дишдроизохинолинов (V б-е) исчезают полосы валентных колебаний карбоксамидных групп, наблюдаемые в спектрах исходных ациклических ариламидов (IV б-е), и появляются полосы валентных колебаний кратных связей C=N пиридинового цикла (1650-1680 см"1), естественно, сохраняются полосы скелетных колебаний бензольного кольца (1590-1610 см'1) средней интенсивности и групп N02 (-1350 и 1530 см"1)

В УФ-спектрах растворов (V б-е), в отличие от спектров ациклических соединений (IV б-е), благодаря увеличению системы сопряжения, появляется интенсивная полоса поглощения с максимумом вблизи 330 нм Введение заместителей к атому азота изохинолинового кольца (V г-е) существенно не влияет на положение и интенсивность всех полос поглощения

В масс-спектрах тетрагидроизохинолинов (VI б-е) присутствуют пики молекулярных ионов, интенсивность которых колеблется от 3 до 80 % для 2-, 3- и 4-нитрофенил производных '(VI г-е) Основное направление распада этих соединений под электронным ударом состоит в отщеплении нитрофенильного заместителя от С1. Два параллельных пути распада молекулярных ионов - отщепление азотсодержащих фрагментов НМ+=С112 и HN'CHR1 Расщепление вторичных ионов приводит к образованию иона тропилия с двумя метоксильными группами, катиона циклопентенилия

В спектрах ПМР веществ (VI б-е) наблюдаются сигналы групп -NH- и ClH, а в ИК-спектрах (VI-е) - соответствующие полосы валентных колебаний NH (3290-3340 см'1) Сохраняются полосы скелетных колебаний бензольного кольца (1590-1610 см"1) и полосы валентных колебаний группы N02 В УФ-спектрах спиртовых растворов этих соединений, исчезают длинноволновые полосы (320-330 нм) и сохраняются три полосы (215-225, 230-245 и 265-280 нм), характерные для тетрагидроизохинолинов. Эти данные свидетельствуют о том,

что гидрирование дигидропроизводных (V) комплексными гидридами металлов в выбранных условиях протекает региоселективно по кратной связи C=N

Тетрагидроизохинолины, как известно, могут быть получены и методом Померанца-Фрича Мы использовали его для синтеза 6,7-диметокси-2,3-дигидро-1Я-спиро[циклопентан-1,4-изохинолина] (VI а) (схема 3) Действительно оказалось, что при Действии формальдегида в воде при 100 °С 1-(аминометил)-1-фенилциклопентан (III б) превращается в 1-метилеяамино-метил-1-(3,4-диметоксифенил)циклопентан (VII а) с выходом 65 % Нагревание последнего в кислоте хлористоводородной приводите его гетероциклизации с образованием 6,7-диметокси-1,2,3,4-тетрагидроизохинолина (VI а) (выход 70% ) С другой стороны, исходный амин (III б) с 2- и 4- нитробензальдегидами образует соответствующие основания Шиффа (VII д, е), восстановлением которых получены вторичные амины (VIII д, е) Индивидуальность всех синтезированных соединений подтверждена данными ТСХ, состав доказан элементным анализом и масс-спектрометрически, строение - УФ, ИК, ПМР и масс-спектрами

Схема 3

юа3

VI - Я^Н (а), 4-02КС6Н4(е),

VII, VIII - К'=2-ОаКС6Н4(д) , 4-02МС6Н4(е)

3.1.3. Реакции ацилирования и алкилирования замещённых тетрагидроизохинолинов - синтез производных ]Ч-ациламино-1,6,7-замещенных-4-спироциклопентан-1,2,3,4-тетрагидроизохинолинов

Одна из задач работы состояла в синтезе Ы-ацил- и М-алкил-1,6,7-заме-щенных-4-спироциклопентан-1,2,3,4-тетрагидроизохинолинов (IX а-в) Для этого было исследовано ацилирование хлорангидридами бромуксусной, бром-пропионовой и нитробензойных кислот, а также алкилирование тетрагидроизохинолинов (VI а, б) этилбромацетатом и последующее замещение атомов брома полученных бромпроизводных (IX а-в), пиперидином и морфолином.

Взаимодействие тетрагидроизохинолинов (VI а,б) с хлорангидридами а-бромуксусной и а-бромпропионовой кислот протекает с высокими выходами при нагревании смеси реагентов в бензоле в присутствии эквимольных количеств пиридина и приводит к образованию соответствующих И-ацил-тетрагидроизохинолинов (X а-е) с выходом 85-90 % (схема 4)

Аналогично, тетрагидроизохинолины (VI а, б) ацилируются и нитробен-зоилхлоридами, образуя №(нитробензоил)тетрагидроизохинолйнов (IX г-е).

а'

о

r'

r1 о

R1 О Кгю

R = Н (VI б, ГХ б-е, X в-е), ОМе (VI a, IX а, X а, б), R1 = Н (VI а, IX а, X а, б), Me (VI б, IX б-е, X в-е),

R2 = Н (IX б, X е), Me (IX а, в, X а-Г), 2-02NC6HLi (X r), 3-02NC6H4 (X д), 4-02NC6H4 (X е), X = О (а, в, д), СН2(Хб,г,е)

Индивидуальность бензоил- (IX г-е) и бромалканоилтетрагидроизохино-линов (IX а-в) подтверждена данными ТСХ, состав доказан элементным анализом и масс-спектрометрически, строение - УФ, ИК, ПМР и масс-спектрами.

Спектры ПМР растворов ацилтетрагидроизохинолинов (IX а-е) отличаются от спектров исходных изохинолинов (VI а, б) исчезновением синглетов группы -NH- и появлением сигналов алкильных или арильных групп ацильного остатка При этом характерные сигналы циклопентильного и фенильного или диметоксифенильного фрагментов сдвигаются в слабое поле на ~1 3 мд Строение 2-бромпропаноил- и 2-бромацетилизохинолинов (IX а-в) подтверждается появлением в ИК-спектрах полос vC=0 (1680-1750 см"1) и 'сохранением колебаний изохинолинового кольца в области 1317- 1337см"1 и 1160- 1177см"1 В спектрах нитробензоилизохинолинов (IX г-е) наблюдаются полосы поглощения нитрогрупп в области 1300 -1350см"1 и скелетных колебаний бензольного кольца (1590-1610 см"1). УФ-спектры нитробензоилизохинолинов (IX г-е) имеют интенсивный максимум в области 245-260 нм и менее "интенсивный вблизи 265280 нм

Полученные бромалканоилизохинолины при обработке пиперидином и морфолином превращаются в соответствующие а-гетерилалканоилтетра-гидроизохинолины (X а-е) Гидрохлориды соединений (X а-е) представляют собой весьма гигроскопичные, маслообразные или кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде, мало растворимые в спирте, не растворимые в бензоле, хлороформе и диэтиловом эфире Индивидуальность веществ подтверждена ТСХ, состав доказан данными элементного анализа и масс-спектрометрически, строение - УФ, ИК, ПМР и масс-спектрами

Спектры ПМР морфолин- и пиперидин-содержащих изохинолинов (X а-е), по сравнению с исходными бромпропаноил- или бромацетилспироциклопента-низохинолинами (IX а-в), содержат характерные для морфолина и пиперидина мультиплетные сигналы метиленовых групп В ПМР спектрах соединений (X а, б) присутствуют сигналы диметоксифенильного и циклопентильного фрагментов, а сигналы группы -СН-СН3 сдвинуты в слабое поле на 1.3-1.5м.д В спектрах всех соединений (X а-е) отсутствуют сигналы группы -NH- Спектр ПМР соединения (X в) представляет собой спектр смеси двух диастереоизомеров в соотношении 1-1, а спектр вещества (X г) - смесь четырех диастереоизомеров в

соотношении 1111, при этом у морфолинового производного (X в), по сравнению с пиперидиновым (X г) мультиплеты метальных групп их кольца и боковой цепи сдвинуты в слабое поле на 0 95 м д

ИК-спектры морфолин- и пиперидинсодержащих соединений (X а-е) характеризуются отсутствием валентных колебаний групп NH, наличием полос поглощения v С=0 (1660-1630 см"1) В спектрах соединений (X д, е) появляются полосы поглощения групп -СН2 боковой цели в области 2840-2860 см"1 При этом наличие заместителей -СН3 и -СН2 почти не влияет на полосы поглощения соединений (X а-г) и основные характеристики ИК-спектров остаются такими же

В УФ-спектрах изохинолинов (X а-е) проявляются три-четыре полосы поглощения, характерные для изохинолинового кольца (/„-=225-240, 255-272, 275282 нм) Таким образом, вышеперечисленные спектральные характеристики четко доказывают строение полученных соединений

3.1.4. Реакции алкилирования и ацилирования замещенных l-(N-reTe-рилацил)аминометил-1-арилциклопентанов

Для синтеза ациклических аналогов тетрагидроизохинолинов - 1-(N-гетерилацил)аминометил-1-арилциклопентанов мы использовали ацилирование 1-арил-1-аминометилциююпентана (III а) хлорангидридами 2-бромпропановой и бромуксусной кислот в кипящем бензоле в присутствии пиридина (схема 6), получая бромалканоиламины (IV ж, з) с выходом 75-80 % Последние обрабатывали пиперидином и морфолином в аналогичных для синтеза ацилтетрагид-роизохинолинов (X) условиях Так были получены целевые а-гетерил-алканоиламины (XIII а-г) - >

Оказалось также, что при взаимодействии с хлорангидридами 3- и 4- нит-робензойных кислот в бензоле в присутствии безводного пиридина N-ацетиламинометил-1-(3,4-диметоксифенил)циклопентан (IV в) подвергается ацилированию, превращаеясь при этом в 1-[Н-ацетил-М-(3- и 4-нитробен-зоил)аминометил-1-(3,4-диметоксифенил)циклопентаны (IV и, к) (схема 7).

Чистота синтезированных соединений контролировалось хроматографи-чески, строение доказано спектральными методами (ИК, ПМР, УФ и масс-спектрами)

Схема 6

R = Н (III а, IV ж, з, XIII а-г), Me (XIII в, г), R1 = Н (IV ж, XIII а, б), Me (IV з, XIII в, г), X = СН2 (XIII а, в), О (XIII б, г)

1VH,K

IV R = MeO (в), 4-02NC6H4 (и), 3- 02NC6H4 (к)

Щелочным гидролизом 1-(6,7-диметоксифенил)-1-цианоциклопентана (II б) получена (схема 8) 1-(3,4-диметоксифенил)циклопентанкарбоновая кислота (XIV), которая при действии тионил хлорида превращается в соответствующий хлорангидрид (XV) Взаимодействие последнего с 2- и 4- нитроанилинами в бензоле в среде пиридина приводит к 1-(3,4-диметоксифенил)-цикло-пентанкарбоксамидам (XVI а, б)

' Схема 8

NOj

^^Moyv*^», sex;./'" - ^ n

шэ

»

Пб XI XV XVI а, б

II,XIV,XV R = ОМе, XVIR = Me, 2-02NC6H4 (a), R = 4-02NC6H4 (б)

В спектрах ПМР гетерилалканоиламинов (XIII а-г) (см приложение 1, рис 1) по сравнению с исходными бромалканоилминами (IV ж, з) в сильном поле появляются мультиплеты пиперидиновых и морфолиновых радикалов, сигналы метиленовых групп циклопентильного радикала сдвигаются в слабое поле на 1 2-1 3 м д, а сигналы групп -NH- на 1 2 м д В спектрах этих соединений сохраняются сигналы групп -СНг и -СН-СНз боковой цепи При ¿том у морфолиновых производных по сравнению с пиперидиновыми они сдвинуты в слабое поле всего на 0 15 м д Положение сигналов метиленовых групп циклопентильного радикала лишь слегка отличается в спектрах морфолиновых и пиперидиновых производных

В спектрах ПМР N-ацетил-З -(или 4-) нитро-№[1-(3,4-диметоксифенил)-циклопентил]бензамидов (IV и, к), в отличие от спектра неходкого N-[l-(3,4-диметокифенил)циклопентилметил]ацетамида (IV в) в слабом поле появляются мультиплетные сигналы нитрофенильного радикала и значение химических сдвигов для них лишь слегка зависит от положения нитро- группы в фенильном радикале Сигналы групп -NH- в спектрах этих соединений отсутствуют, а сигналы циклопентильного и диметоксифенильного фрагментов сдвигаются в слабое поле на 0 85 м д Положение сигналов группы -СО-СНз боковой цепи также почти не зависит от положения нитро- группы фенильного радикала

В спектрах ПМР 1-(3,4-Диметоксифенил)-М-(2-или 4-нитрофенил) цикло-пентан карбоксамидов (XVI а, б), в отличие от спектра исходного 1-(3,4-

диметоксифенил) циклопентанкарбонил хлорида (XV), в слабом поле появляются мультиплетные сигналы нитрофенильного радикала Сигналы групп -N11-сдвигаются в слабое поле на 2 1-2 2 м.д, а положение мультиплетных сигналов диметоксифенильного и циклопентильного радикалов не изменяется, однако все сигналы у 2-нитроизомера (XVI а) сдвигаются в слабое поле на 0 5-0 7 м д по сравнению с 4-нитроизомером (XVI б). ,

ИК-спектры группы синтезированных ациклических гетериламидов (XIII а-г) (см приложение 1, рис 2) характеризуются появлением уширенных полос валентных колебаний групп КН (3190-3230 см"1) Полосы поглощения в области 1590-1610 см"1, соответствуют скелетным колебаниям бензольного кольца, а полосы поглощения 2840-2860 см"! группам -СНг(СНСН3) В спектрах этих соединений, по сравнению со'Спектрами исходных веществ, появляются также полосы поглощения в области 1160-1360 см"1, соответствующие колебаниям морфолиновых и пиперидиновых колец

В ИК-спектрах ациклических нитроамидов (IV и, к), по сравнению со спектром исходного К-[1-(3,4-диметокифенил)циклопентилметил]ацетамида (IV в), отсутствует полоса поглощения группы 1ЯН и появляются полосы поглощения характерные для нитро-группы бензольного кольца (1300-1360 см"1) Полосы скелетных колебаний бензольного ядра остаются неизменными и подтверждаются поглощением при 1590-1610 см"1 1

Аналогично выглядят и ИК-спектры ациклических нитроамидов (XVI а, б), полученных из хлорида 1-(3,4-диметоксифенил)циклопентанкарбоновой кислоты (XV). Полосы поглощения группы N11 отмечаються в области 3300-3340 см'1, а карбонила (>С=0) - вблизи 1680 см"1

В УФ-спектрах растворов морфолинил- и пиперидиыил-1-фенилцикло-пентил ацет- и пропанамидов (XIII а-г) (см приложение 1, рис 3), наблюдается максимум поглощения при 245-255 и малоинтенсивный максимум вблизи 270 нм, а у растворов 3- и 4- нитро-Ы- 1- фенилциклопентилбензамидов (IV и, к) при 210-225 и 250-265 нм

В УФ-спектрах спиртовых растворов 1- циклопентилкарбоксамидов (XVI а, б) наблюдаются 2-4 интенсивные полосы поглощения, иногда сливающиеся в одну, в области 205-355 нм При этом, очень часто, более коротковолновой максимум значительно интенсивнее длинноволновой

3.2. Результаты прогноза биологической активности изохинолинов и фенилциклопентиламинов по данным программы ПАСС

В этом разделе приведена подробная характеристика результатов прогноза разных видов биологической активности для конкретных соединений изохи-нолинового ряда и фенилциклопентиламинов, отдельные аспекты которой хорошо согласуются с данными экспериментов по изучению защитного антиаритмического действия некоторых из синтезированных соединений

3.3. Биологическая активность синтезированных соединений

*

Биологическое действие 4-спироциклопентан-1,2,3,4-тетрагидроизо-хинолинов (VI г-е, X а-е) и их ациклических аналогов (VII д,е, VIII д,е; XIII а-г) изучали в лаборатории фармакологии сердечно-сосудистых средств ИТОХ им A JI Мнджояна HAH РА Все изученные соединения относятся к группе умеренно токсичных - величины ЛД50 варьируются в диапазоне 850-1350 мг/кг При этом изохинолины несколько менее токсичны, чем соответствующие замещенные 1-арил-1-аминометилциклопентаны Токсичность ди- и тетрагидрои-зохинолинов в пределах ошибки опыта отличается на ~ 100 мг/кг, выделяются из этих двух групп наименее токсичные (ЛД50 ~ 1300 мг/кг) дигидроизохинолин (V г) и тетрагидро-М-морфолинилпропаноилизохинолин (X д)

Среди производных аминометиларилциклопентанов наименьшей токсичностью обладают 1 -(3,4-диметоксифенил)-1 -(2-нитробензоиламинометил)-циклопентан (IV г) и гидрохлорид /У-[(1-фе1шлциклопентил)-1-метил-(2-пиперидин- 1 -ил)ацетамида (XIII а) Токсичность нитробензил- (VIII), нитробензи-лиден- (VII) и нитробеизоил-(1У) —арилциклопентиламинов почти одинакова, влияние положения нитрогруппы в нитрофенилпроизводных незначительно. Морфолинилалканоиламиноциклопентаны (XIII б, г) несколько токсичнее пи-перидиновых аналогов (XIII а, в), но гораздо эффективнее последних

Защитное действие синтезированных соединений при сердечных аритмиях, вызываемых у крыс внутривенным введением кальция хлорида или аконитина изучали на наркотизированных белых крысах обоего пола массой 180-220 г при нарушениях сердечного ритма и проводимости вызываемых внутривенным введением аконитина или хлорида кальция Испытуемые вещества в дозах 2 5 и 5 мг/кг и препарат сравнения — верапамил (изоптжн) (2 5 мг/кг), вводили в бедренную вену животных за 2-3 минуты до применения аритмогенов Защитное антиаритмическое действие исследуемых соединений оценивали по уменьшению частоты возникновения нарушений ритма и проводимости, продолжительности наблюдаемой аритмии и по выживаемости животных Большинство изученных соединений не оказывает защитного действия при аритмиях, вызываемых аконитином Возникающие при этом нарушения ритма и проводимости смешанного предсердно-желудочкового типа не отличались от наблюдаемых в контрольных экспериментах ни по характеру, ни по продолжительности (70-90 мин при 78,5±5,1 мин в контроле) Лишь на фоне действия соединений (IV б, VI г и VIII е) аконитин вызывал менее выраженные нарушения сердечного ритма

Производные ди- и тетрагидроизохинолинов (V г-е; VI г-е, X а-е) (рис. 4) в основном не предотвращали появления нарушений сердечного ритма и лишь у 10 - 30 % животных наблюдалось восстановление синусового ритма При этом 50-85 % животных погибало Производные 6,7-диметокси-1,2,3,4-тетрагидро-изохинолинов (X а, б) оказались активнее их аналогов (X д, е) без заместителей, из которых лишь соединение (X е) с пиперидином в боковой цепи проявляло слабую антиаритмическую активность

Соединения

Рис.4. Результаты оценки опытов по выживаемости животных (в % по отношению к контролю) под действием ди- и тетрагидроизохинолинов (V г-е; VI г-е; X а-е) с нарушенными сердечным ритмом и проводимостью на модели хлоридкальциевой аритмии (после внутривенного введения кальция хлорида).

Производные 1-аршт-1-аминометилциклопентанов (IV r-e; VII д, е; VIII д, е; XIII а-г) оказались несколько более эффективными по сравнению с соответствующими изохинолинами. Нитробензоил-(1У), нитробензилиден- (VII) и нит-робензил- (VIII) -3,4-диметоксифенилциклопентиламины проявляют почти такое же защитное действие, как и соответствующие изохинолины, но в некоторых случаях заметно повышается выживаемость животных [до ~80 и 50% для соединений (IV д,е)], снижается частота появления фибрилляцйй [на -30 и 50 % для соединений (IV д, е и VII е)] и увеличивается частота восстановления синусового ритма [на ~80 и 50% для соединений (IV д, е)]. Влияние положения нит-рогруппы в молекулах нитрофенилпроизводных выражено заметнее; по-видимому несколько более активны 2-нитрофенилпроизводные. Наиболее активными оказались N-гетерилалканоил-1 -фенил-1 -аминометил-циклопентаны (XIIIa-г) (рис. 5). В этом случае выживаемость животных составляет 80 и 50% для пиперидиновых производных (XIII а, в) и 70-80 % для их морфолиновых аналогов (XIII б, г). Частота появления фибрилляций снижается но сравнению с контролем на ~85 и 50% для соединений (XIII а, в) и (XIII б, г) и увеличивается частота восстановления синусового ритма до -80, 50 %, 70 и почти 85 % для веществ (XIII а, в) и (XIII б, г), соответственно. Учитывая эти данные и более низкую токсичность пиперидиновых производных (XIII а, в) (ЛД50 1310±30 и 1130±42 мг/кг) по сравнению с морфолиновыми аналогами (XIII б, г) (ЛД50 890±35 и 1010±30 мг/кг) можно было бы считать последние несколько менее эффективными. Однако, частота фибрилляций в случае морфолинового производного вдвое ниже.

83,3 83,3 83,3

50

40 h

30 j— i

20 к 1С É

' 6, ¡ I

17

I

17

I

изотттин hl г

N д

VII e VIII a Соединения

VIII e XI» а XIII6

о частота фюрилгаций ■ восстановление синусового ркгма о rrfjerb животных

Рис.5. Результаты оценки опытов по изучению некоторых параметров (частоты фибрилляций. восстановлении синусового ритма и выживаемости животных (в % по отношению к контролю) под действием некоторых 1-арил-1-аминометилниклопентанов (IV г-е; VII д. е; VIII д. е; XIII а-r) у мышей с нарушеннными сердечным ритмом и проводимостью после внутривенного введения кальция хлорида).

Полученные данные позволяют утверждать, что наиболее активным следует считать гидрохлорид >}-[(1-фенилциклопентил)метил(2-морфолин-4-ил)-пропанамид (ХШ г), не уступающий по защитному действию, в пределах ошибки опыта, препарату сравнения - верапамилу. Это соединение передано для дальнейшего углубленного фармакологического изучения под условным названием «Морфоцикламид». Морфоцикламид может обладать антиаритмическим, аналептическим, кардиоваскулярным, кардиопротекторным, гиполипе-мическим, спазмолитическим, психостимулирующим действием, являясь при этом также ингибитором бляшкообразования (по данным программы ПАСС).

3.4. Параметры стандартизации и методы оценки качества замещенных 4-спироцнклопентан-1,2,3,4-тетрагидротохинолинов и их ациклических аналогов.

Исследование возможных методов стандартизации, установления качества и количественного определения синтезированных 4-спироциклопентан-1,2,3,4-тетрагидроизохинолинов (V г-е; VI г-е), их N-ациламинопроизводных (X а-е) и некоторых их ациклических аналогов (IV г-е; XIII а-г) показало, что для этого могут быть использованы фармакопейные методы.

Для установления подлинности синтезированных производных тетрагид-роизохинолина предлагаются качественные реакции па третичный атом азота с образованием осадков различной окраски: раствор калия йодида в йоде (темно-бурый), пикриновая кислота (оранжевый), реактивы Драгендорфа (желто-

бурый) Учитывая сложность структуры синтезированных соединений, целесообразнее использовать физико-химические методы анализа Для идентификации и обнаружения посторонних примесей можно использовать специфичные для каждого вещества данные электронных, колебательных, ПМР и масс-спектров и тонкослойной хроматографии (для морфолцикламида см рис 4 в приложении)

Для всех групп изученных веществ выполняется закон Бугера-Ламберта-Бера, поэтому для их количественного определения рекомендуется использовать спектрофотометрический метод Могут быть также применены методы кислотно-основного неводного титрования, как и для других солей алкалоидов

Для доказательства наличия хлорид-ионов к водному раствору Морфоцик-ламида добавляют кислоту азотную разбавленную и раствор серебра нитрата При этом возникает белая опалесценция (AgCl), не исчезающая после добавления кислоты азотной и исчезающая при добавлении,раствора аммония гидро-ксида водного После щелочного гидролиза Морфоцикламида при нагревании с раствором натрия гидроксида можно проводить ряд реакций, характерных для первичных алифатических аминов

а) раствор, полученный после гидролиза охлаждают, подкисляют кислотой хлористоводородной и добавляют раствор натрия нитрита, наблюдается выделение свободного азота (метод Сляйка)

б) при добавлении спиртового раствора 2,4-динитробензальдегида или п-диметиламинобензальдегида, при нагревании наблюдается ярко желтое окрашивание или выпадение желтого осадка

Таблица 1

Методы стандартизации Морфоцикламида

Тесты Методы 'Показатели

Описание Мелкокристалчический порошок бечого с желтоватым оттенком цвета

Растворимость ГФ XI вып 1 с 175 Растворим в воде мало растворим в спирте этиловом не растворим в диэтиловом эфире хлороформе

УФ-спектр В области от 220 до 350 нм УФ спектр дотжен полностью совпадать со спектром PCO

ИК-спекгр В области от 4000 до 400 qm 1 ИК спектр должен полностью совпадать со спектром PCO

Спектр ПМР Полное совпадение положения и интенсивности сигналов с данными спектра ПМР PCO

Подлинность тех Одно пятно с R/=0 73 совпадение с PCO

Гидротиз и реакции с натрия нитритом с 2,4-динитробенз-альдегидом с п-диметиламино-бензальдегидом Выделение пузырьков газа Ярко желтое окрашивание или выпадение желтого осадка Выпадение желтого осадка

Темп плавления ГФХ1, вып 1, с 16 От 201 до 203 °С

рн ГФХ1, вып 1,с 114 От 7 2 до 8 0

Предельное содержание допустимых примесей (родственные соединения) тех Предел примесей не допжен превышать 2 % »

Потеря в массе при высушивании ГФХ1, вып 1, с 17 Не более 3 %

Микробиологическая чистота ГФХ1, вып 2, с 193 Категория 2 2

Количественное определение УФ-спектрофото-метрия Не менее 97 % C19H29N2CIO2 сухого Вещества

Остаточное количество растворителей ГЖХ Изопродитового спирта не более 0 7 ррт

Упаковка По 1 или 2 кг в банки оранжевого стекла

Срок годности 2 года

Условия хранения В сухом защищенном от света мес ге при 1525 °С

выводы

1 Показано, что хлорметилирование вератрола параформом и газообразным хлороводородом является технологичным методом синтеза 4-хлорметилвератрола и выход максимальный (80 %) при продолжительности реакции —100 мин в интервале -3 - 0°С

2 Установлено, что гетероциклизация 1 -Ы-ациламинометил-1 -арил-циклопентанов по Бишлеру-Напиральскому является* технологичным методом синтеза производных 3,4-дигидроизохинолинов (V б-е) со спирозаместителем у С 4 (выход 50-95 %)

3 Внутримолекулярная циклизация 1-(3,4-дизамещенных фенил)-]-14-ациламинометил)циклопентанов под действием хлорокиси фосфора протекает региоселективно в результате атаки карбонильного атома углерода углеродом С6 бензольного кольца Объемные циклопентильные заместители в (3-положении по отношению к амидному атому азота 1-арил-1-(1Ч-ацил-аминометил)циклопентанов не оказывают существенных пространственных препятствий реакции гетероциклизации

4 Производные 4-спироциклопентан 1,2,3,4-тетрагидроизохинолина и 1-арил-1-аминометилцикопентана хорошими выходами ацилируются хлорангид-ридами и эфирами алифатических и ароматических карбоновых кислот и алки--лируются эфирами галогенкарбоновых кислот

5 Замещение атома брома Ы-ацилпроизводных 4-спироциклопентан 1,2,3,4-тетрагидроизохинолина и 1-арил-1-аминометилциклопентана морфоли-ном и пиперидином является удобным методом синтеза потенциально биологически активных соответствующих гетероацил производных

6 Гидрохлорид Ы-[(1-фенилциклопентил)метил(2-морфолин-4-ил-про-панамида обладает низкой токсичностью и проявляет в эксперименте защитный антиаритмический эффект, сравнимый по величине с эффектом верапамила (ЛД5о = 1010+30 мг/кг)

7 Для стандартизации синтезированных производных ди- и тетрагидрои-зохинолинов и 1-(3,4-дизамещенных фенил)-1-1Ч-ациламинометил)-циклопен-танов могут быть использованы фармакопейные методы, включая ТСХ, УФ, ИК, ПМР и масс-спектрометрию Для гидрохлорида Ы-[(1-фенилцикло-пентил)метил(2-морфолин-4-илпропанамида (Морфоцикламид) разработаны проект фармацевтической статьи предприятия и лабораторный регламент

4. Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Аветисян С В , Маркарян Э А , Арустамян Ж С , Маркарян Р Э , Маркарян К Ж , Асатрян Т О , Григорян А В Производные изохинолина Синтез и изучение антиаритмических свойств Ы-ациламинопроизводных 1,6,7-замещенных 1,2,3,4 тетрагидроизохинолина-4-спироциклопентанов и некоторых их аналогов // Хим-фарм ж 2006 г т 40 № 7 с 16-17,

2 Аветисян С В , Маркарян Э А , Арустамян Ж С , Маркарян К Ж , Асатрян Т О , Григорян А В Синтез и антиаритмические свойства производных 4-спироциклопентан 1,2,3,4- тетрагидроизохинолина и некоторых их аналогов //Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 85-илетию СПХФА СПб 2004г Изд-во СПХФА с 127-133

3 Аветисян С В , Маркарян Э А , Арустамян Ж С , Маркарян К Ж , Асатрян ТО Производные изохинолина Синтез и антиаритмические свойства 1-нитрофенил-6,7-диметокси-4-спироциклопентан-1,2,3,4-тетрагидроизо-хинолинов //Хим-фарм ж 2000 г т 34, №12, с 5-7

4. Аветисян С В , Маркарян Э А , Арустамян Ж С Синтез и изучение биологической активности 4-спирозамещенных тетрагидроизохинолинов и их нециклических аналогов Тез докл Химическая наука Армении на пороге XXI века Ереван 2000г с 18-20

5 Аветисян С В , Маркарян Э А , Арустамян Ж С Синтез и изучение биологической активности гетерил производных 4-спироциклопентан 1,2,3,4-тетрагидроизохинолина И его ациклических аналогов Тез докл «Химия азотсодержащих гетероциклов». Ереван 2000г С 43-45

6 Аветисян С В , Маркарян Э А , Арустамян Ж С , Маркарян К Ж , Асатрян Т О Новые биологически активные соединения в ряду 4-спиро-циклопентан-1,2,3,4-тетрагидроизохинолинов и их производных // Тез докл «Наука и образование-2005 г» ч V Мурманск, 2005 г с 86-89

Приложение /.

g а 7 5 5 d s 1 зет

Рис 1. ЯМР 'Н спектр Морфоцикламида (XIII г) в CDClj-SPECO^C?

« 100 cm

Probe Konzentration «aQstaD v->-etarWüng mit/ohne AVK

Nr. Schichtdlcke Spall '-от aoie

Datiirn.Nem» Verylelch aprobé Hiiglstrle'zell * tO*-'er,

Рис 2. ИК-спектр Морфоцикламида(ХШ г) в вазелиновом масле.

Рис 3 УФ-спектр Морфоцикламида в 96% спирте этиловом

IV з

0.90

XIII г

]*/"= 0.73

III а

Ш= 0.54

Рис. 4. Определение подлинности и наличия посторонних примесей морфоцикламида (XIII г) методом ТСХ. элюент: этилацетат-гексанП: 1,1

На правах рукописи

Аветисян Сатеник Вагеевна

СИНТЕЗ, СТРОЕНИЕ, СВОЙСТВА И БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДНЫХ 4-СПИРОЦИКЛОПЕНТАН-1,2,3,4-ТЕТРАГИДРОИЗОХИНОЛИНА И ЕГО АЦИКЛИЧЕСКИХ АНАЛОГОВ

Специальность 15 00.02 —Фармацевтическая химия, фармакогнозия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Печать НВ Андриановой

Подписано к печати 07 06 2007 Формат 60 х 90/16 Бумага тип Печать ризограф _Гарнитура «Тайме» Печ л 3,0 Тираж 100 экз Заказ 701_

Санкт-Петербург 2007

Актуальность темы

В числе азотистых гетероциклических соединений одной из наиболее важных и интересных в биологическом отношении является система изохинолина. Диапазон физиологического действия производных изохинолина весьма широкий: среди них встречаются вещества сердечно-сосудистого действия,5 спазмолитики, обезболивающие и противовоспалительные средства. В структурной основе широко применяемых в медицинской практике спазмолитиков папаверина и но-шпы, лежит бензилизохинолин. Большое число веществ было обнаружено среди близких аналогов папаверина, например, сальсолин, сальсолидин, гуанетидин, которые обладают гипотензивным действием.

Известно к тому же, что некоторые тетрагидроизохинолины образуются в организме из катехоламинов, структурно родственных арилалкилами-нам, принимающих участие в жизненно важных' процессах. Литературные данные свидетельствуют о том, что введение заместителей, являющихся активными фрагментами других известных соединений, к атому азота тетра-гидроизохинолинов и арилалкиламинов приводит к появлению у них соединений симпато- и адренолитической активности.

Таким образом, синтез новых биологически активных производных изохинолина, перспективных, в том числе, и для лечения заболеваний сердечно-сосудистой системы, является задачей актуальной.

Цель исследования

Синтез новых биологически активных средств сердечно-сосудистого действия среди производных 1,2,6,7-замещенных-4-спироциклопентан-1,2,3,4-тетрагидроизохинолина и их ациклических аналогов, исследование их строения, физико-химических свойств, биологической активности, разработка методов стандартизации.

Задачи исследования

1. Разработка методов получения серии ди- и тетрагидроизохинолинов, содержащих спироциклопентановое кольцо в 4-м положении и арильные, алкильные и гетероциклические заместители у атома азота спироцикло-пентантетрагидроизохинолинов и их ациклических аналогов — арилцикло-пентил аминов.

2. Исследование реакций алкилирования и ацилирования полученных тетрагидроизохинолинов, их ациклических аналогов и синтез ряда амидов.

3. Доказательство строения полученных соединений и исследование их наиболее важных физико-химических свойств.

4. Изучение токсичности и антиаритмической активности полученных соединений: установление связи их строения с биологической активностью.

5. Разработка методов стандартизации: методик идентификации, определения чистоты и количественного содержания полученных соединений.

Научная новизна

Впервые показано, что внутримолекулярная циклизация 1-арил-1-(К-ациламинометил)циклопентанов под действием хлорокиси фосфора протекает региоселективно в результате атаки атома С6 бензольного кольца карбонильным атомом углерода. Установлено, что объемные циклопентильные заместители в |3-положении по отношению к амидному атому азота 1-арил-1-(Ы-ациламинометил)циклопентанов не оказывают существенных пространственных препятствий гетероциклизации. Производные 4-спироциклопентан 1,2,3,4-тетрагидроизохинолина и 1-арил-1-аминометилциклопентана с высокими выходами ацилируются хлорангидридами и эфирами алифатических и ароматических карбоновых кислот и алкилируются эфирами галогенкарбо-новых кислот. Атомы брома N-бромацилпроизводных 4-спироциклопентан 1,2,3,4-тетрагидроизохинолинов и 1-арил-1-аминометилциклопентанов далее замещаются вторичными аминами (морфолином и пиперидином).

Доказана структура, изучены токсичность и защитное антиаритмическое действие синтезированных соединений, установлено, что некоторые из них обладают низкой токсичностью и умеренно выраженным антиаритмическим действием.

Практическая значимость и уровень внедрения работы

Разработаны "технологичные методы синтеза 4-хлорметилвератрола, производных неизученных ранее спироциклопентантетрагидроизохинолинов, их ациклических аналогов. Разработаны методы стандартизации: методики установления строения, качества и количественного содержания синтезированных групп биологически активных веществ. Обнаружено, что N-гетерилалканоил-1-фенил-1-аминометилциклопентаны более активны на модели хлоридкальциевой аритмии, чем соответствующие циклические аналоги - замещенные спироциклопентантетрагидроизохинолины.

Установлено, что гидрохлорид М-[(1-фенилциклопентил)метил]-2-морфолин-4-ил-пропанамида обладает низкой токсичностью и проявляет в эксперименте защитный антиаритмический эффект, сравнимый по величине с эффектом верапамила. По результатам прогноза, полученного с помощью компьютерной системы ПАСС, он может обладать антиаритмическим, ана- 5 лептическим, кардиоваскулярным, кардиопротекторным, спазмолитическим, психостимулирующим и противовирусным (в том числе и анти-ВИЧ) действием, являясь при этом также ингибитором бляшкообразования. Это соединение передано для дальнейшего углубленного фармакологического изучения под условным названием «Морфоцикламид», для него разработан проект ФСП, лабораторный регламент.

Результаты исследования внедрены в курс лекций по органической химии для студентов II курса фармацевтического факультета и Ш курса факультета промышленной технологии лекарств ГОУ ВПО СПХФА (акт внедрения согласно протоколу № 4 от 21 февраля 2007 г).

Апробация работы

Основные результаты исследований доложены на конференциях Института тонкой органической химии НАН Республики Армения, межинститутском коллоквиуме «Химия азотсодержащих гетероциклов», "Химическая наука Армении на пороге XXI века" (Ереван 2000 г.), международной научно-практической конференции, посвященной 85-летию СПХФА (Санкт-Петербург, 2004 г.) на конференции «Наука и образование-2005 г» (Мурманск, 2005).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 6 работ (3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ и тезисы 3-х докладов).

Объем и структура диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, обсуждения полученных результатов и выводов, списка литературы и приложения. Работа изложена на 128 страницах машинописного текста, содержит 24 таблиц, 14 схем и 10 рисунка. Список литературы включает 154 источников.

4. ВЫВОДЫ.

1. Показано, что хлорметилирование вератрола параформом и газообразным хлороводородом является технологичным методом синтеза 4-хлорметилвератрола и выход максимальный (80 %) при продолжительности реакции —100 мин в интервале -3 -г 0°С.

2. Установлено, что гетероциклизация 1 -N-ациламинометил-1 -арил-циклопентанов по Бишлеру-Напиральскому является технологичным методом синтеза производных 3,4-дигидроизохинолинов (V б-е) со спирозамести-телем у С 4 (выход 50-95 %).

3. Внутримолекулярная циклизация 1-(3,4-дизамещенных фенил)-1-N-ациламинометил)циклопентанов под действием хлорокиси фосфора протекает региоселективно в результате атаки углерода С6 бензольного кольца карбонильным атомом углерода. Объемные циклопентильные заместители в положении по отношению к амидному атому азота 1 -арил-1 -(N-ацил-аминометил)циклопентанов не оказывают существенных пространственных препятствий реакции гетероциклизации.

4. Производные 4-спироциклопентан 1,2,3,4-тетрагидроизохинолина и 1-арил-1-аминометилцикопентана хорошими выходами ацилируются хлоран-гидридами и эфирами алифатических и ароматических карбоновых кислот и алкилируются эфирами галогенкарбоновых кислот.

5. Замещение атома брома N-ацилпроизводных 4-спироциклопентан 1,2,3,4-тетрагидроизохинолина и 1-арил-1-аминометилциклопентана морфо-лином и пиперидином является удобным методом синтеза потенциально биологически активных соответствующих гетероацил производных.

6. Гидрохлорид К-[(1-фенилциклопентил)метил(2-морфолин-4-ил-про-панамида) обладает низкой токсичностью и проявляет в эксперименте защитный антиаритмический эффект, сравнимый по величине с эффектом ве-рапамила

7. Для стандартизации синтезированных производных ди- и тетрагидроизохинолинов и 1-(3,4-дизамещенных фенил)-l-N-ациламинометилцикло-пентанов могут быть использованы фармакопейные методы, включая ТСХ, УФ, ИК, ПМР и масс-спектрометрию. Для гидрохлорида N-[(1-фенилциклопентил)метил(2-морфолин-4-илпропанамида) (Морфоцикламид) разработаны проект фармацевтической статьи предприятия и лабораторный регламент.