Автореферат и диссертация по медицине (14.04.02) на тему:Синтез и изучение взаимосвязи "Структура-активность" гетерилпроизводных 1,3-диазинона-4

На правах рукописи

БАНДУРА АЛЕКСАНДР ФЕЛИКСОВИЧ

СИНТЕЗ И ИЗУЧЕНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ «СТРУКТУРА-АКТИВНОСТЬ» ГЕТЕРИЛПРОИЗВОДНЫХ 1^-ДИАЗИНОНА-^

14.04.02 — фармацевтическая химия, фармакогнозия

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата фармацевтических наук

2 8 ?ЧВ 2015

005558054

ПЯТИГОРСК - 2015

005558054

Работа выполнена в Пятигорском медико-фармацевтическом институте - филиале государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Волгоградский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации Научный руководитель: доктор фармацевтических наук, профессор,

заслуженный работник ВШ РФ Оганесян Эдуард Тоникович

Официальные оппоненты:

Новиков Олег Олегович - доктор фармацевтических наук, профессор, Медицинские институт ФГАОУ ВПО «Белгородский государственный национальньп исследовательский университет», заведующий кафедрой фармацевтической химии ^ фармакогнозии

Калёкин Роман Анатольевич - доктор фармацевтических наук, ФГБУ «Российски центр судебно-медицинской экспертизы» Министерства здравоохранения Российско. Федерации, старший научный сотрудник отдела судебно-химических и химик токсикологических научных и экспертных исследований

Ведущая организация: ГБОУ ВПО «Башкирский государственный медицинск университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации.

Защита состоится «25» Февраля 2015 года в 10:00 часов на заседании диссертационно совета Д 208.008.09 при ГБОУ ВПО ВолгГМУ Минздрава России (3575: Ставропольский край, Пятигорск, пр. Калинина, 11).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Пятигорского меди^ фармацевтического института - филиала ГБОУ ВПО ВолгГМУ Минздрава Росс] (357532, Ставропольский край, г. Пятигорск, пр. Калинина, 11) и на са? http://www.pmedpharm.ru.

Автореферат разослан «/У» ¿У 20^г Ученый секретарь л

диссертационного совета // Ремезова Ирина Петровна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Аюуальность темы исследования. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) уровень воспалительных заболеваний ежегодно растет, причем острые воспалительные процессы нередко носят затяжной характер.

Несомненно, систематический и целенаправленный поиск высокоэффективных и безопасных нестероидных противовоспалительных средств (НПВС) является одной из важнейших проблем современной медицины в целом и должен быть направлен на снижение уровня заболеваний, сопровождающихся воспалительными процессами. В настоящее время для профилактики и лечения различных заболеваний, связанных с воспалительным процессом, все чаще применяются коксибы - селективные ингибиторы циклооксигеназы - 2 (ЦОГ-2) - (целекоксиб, парекоксиб, эторикоксиб).

Для ядра пнримидин-4-она, структурно близкого к эндогенным пиримидиновым основаниям, характерен широкий спектр фармакологического действия. Современная медицинская химия накопила достаточный опыт, который позволяет химику-синтетику путем подбора заместителей, вводимых в родоначальную структуру, целенаправленно усиливать конкретный вид активности.

Молекулярное конструирование фармакологически активных соединений среди производных 1 Н-пиримидин-4—она и их бензаннелированных аналогов - хиназолин-4-онов представляется актуальным и перспективным направлением для фармацевтической науки Российской Федерации.

Степень разработанности темы исследования. В современной литературе представлены различные способы синтеза производных пиримидин-^!—она и его бензаннелированного аналога - хиназолин-4-она. Изучением в области синтеза и фармакологического исследования производных пиримидин-4-она занимаются как за рубежом, так и в нашей стране.

В многочисленных источниках представлены данные по сложным многостадийным синтезам этих групп соединений, в которых применяются труднодоступные катализаторы. Перспективным, на наш взгляд, представляется целенаправленный поиск в ряду производных 1 Н-пиримидин-4-она и 2,3-дигидро-1Н-хиназолин^1—она с заданной фармакологической активностью.

з

Цель и задачи. Целью наших исследований является синтез новы фармакологически активных N-гетерилпроизводных 1 Н-гтиримидин-4-она, а такж 2-стирил и 2-виниленгетерилпроизводных 1Н—пиримидин-4-она i гетерилзамещенных 2,3-дигидро-1 Н-хиназолин-4-онов.

Для реализации поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1. на основе логико-структурного подхода (ДСП) обосновать прогноз виртуальнь структур и с помощью компьютерной программы PASS охарактеризоват предполагаемую фармакологическую активность;

2. при помощи молекулярного моделирования программой MolegroVirtual Docke рассчитать энергию возможного взаимодействия исследуемых прогнозируемь соединений с белковыми мишенями;

3. использовать в качестве аминной компоненты алифатические, ароматические гетероциклические амины, а в качестве альдегидной - ароматические v гетероциклические альдегиды.

4. оптимизировать методики синтеза N-гетерилпроизводных 1 Н-пиримвдин-4-она 2-стирильных и 2-виниленгетерильных производных 1Н-пиримидин-4-она i гетерилзамещенных 2,3-дигидро-1Н-хиназолин-4-онов и осуществит целенаправленный синтез наиболее перспективных с точки зрени предполагаемой активности прогнозируемых структур;

5. провести фармакологический скрининг целевых соединений на предмет наличи прогнозируемых видов биологической активности;

6. изучить взаимосвязь «структура-активность» в ряду полученных соединений.

Научная новизна. При помощи молекулярного моделировани предварительно осуществлен анализ возможной противовоспалительной активности i влияния на ЦНС виртуальных структур, составленных в соответствии с ДСП компьютерным прогнозом. Данные, полученные в ходе молекулярног моделирования противовоспалительной активности, позволяют предположить, чт этот вид фармакологического действия анализируемых виртуальных соединени обусловлен, прежде всего, ингибированием ЦОГ-2.

Спрогнозирована также высокая вероятность сродства изучаемых соединений с бензодиазепиновым участком связывания ГАМКа рецептора, превосходящая такой анксиолитик как диазепам.

Для целевых соединений и препаратов сравнения выявлены общие, наиболее вероятные участки связывания с ЦОГ-2 и бензодиазепиновым участком связывания ГАМКа рецептора. Здесь важно отметить, что энергии связывания анализируемых соединений с исследуемыми белковыми мишенями гораздо ниже по сравнению с таковыми - ибупрофена, диклофенака, диазепама. Это может свидетельствовать о высокой степени сродства анализируемых соединений к исследуемым белковым мишеням. Выявлены вероятные соединения-лидеры противовоспалительной и анксиолитической активности.

В соответствии с прогнозом осуществлен синтез структур, что позволило впервые получить новые И-гетерилзамещенные производные 1 Н-пиримидин-4-оны (7 соединений), их ациклические предшественники - Т^-гегерилзамещенные производные фенилкротоновой кислоты (4 соединения), 2-сгирил- (10 соединений) и 2-виниленгетерил (5 соединений) производных 1 Н-пиримидин-4-она и гетерилзамещенные 2,3-дигидро-1 Н-хиназолин-4-оны (7 соединений).

Модифицирована методика синтеза Ы-гетерилзамещенных 1Н-пиримидин-4-онов и доказана целесообразность осуществления процесса с добавлением в реакционную среду каталитических количеств диметилформамида, что позволяет получать труднодоступные гетерилзамещенные пиримидин-4-оны с высоким выходом целевых продуктов (43-92%). С учетом механизма циклоконденсации нами модифицирована методика взаимодействия амида антраниловой кислоты с гетерилальдегидами, заключающаяся в том, что вместо катализаторов - галлия трифлата, бисглицилборной и гетерополифосфорновольфрамовой кислот предполагается осуществлять циклоконденсацио в среде уксусной кислоты. По предлагаемой методике выход целевых продуктов составляет от 54 до 92 %. Выявлена взаимосвязь между электронным зарядом на карбонильном кислороде исходного альдегида и выходом целевого продукта. Установлено, что при значениях

отрицательного электронного заряда в интервале 0,270-0,280 выход целевог продукта составляет 88-92%.

Теоретическая и практическая значимость.

Теоретическая значимость исследования заключается в использовани комплексного подхода с применением компьютерного прогнозирования i молекулярного моделирования для выявления вероятных соединений-лидеро характеризующихся противовоспалительной и анксиолитической активностью в ряд производных 1 Н-пиримидин-4-она, его ациклических предшественников, а такж 2-стирил- и 2-виниленгетерилпроизводнь[х 1Н-пиримцдин-4-она и 2,3-дигидр< 1 Н-хиназолин-4-она.

Практическая значимость исследования заключается в модификации i усовершенствовании методик получения N-гетерилпроизводных 1Н-пиримидин-4-она, 2-сгирил- и 2-виниленгетерилпроизводных 1Н-пиримидин-^-она и разрабсггк доступных условий синтеза гетерилзамещенных 2,3-дигидро-1Н-хиназолин-4-онов Скрининговые фармакологические исследования подтверждают достоверност использования ЛСП в сочетании с компьютерным прогнозом и молекулярны моделированием при синтезе новых производных 1 Н-пиримкдин-4-она и 2,3 дигидро-1 Н-хиназолин-4—она. Выявлена взаимосвязь между противовоспалительно активностью и энергией связывания с ЦОГ-2. Также показано влияние зарядовог распределения на участке N1-C2-N3 у гетерилзамещенных 2,3-дигцдро-1Н хиназолин—4-онов на противовоспалительную, психотропную и антигипоксическу! активность. Изучена взаимосвязь между структурой соединений-лидеров и и токсичностью и установлено, что метод «Consensus», используемый программо «TEST», является наиболее достоверным для предварительной оценки токсическог действия соединений.

Для продолжения более глубоких фармакологических исследовани 2-стириппроизводные 1Н-пиримидин-4-она и гетерилзамещенные 2,3-дигцдро-1 Н хиназолин-4-оны переданы на кафедры фармакологии с курсом клиническо фармакологии; биологии и физиологии; биологической химии и микробиологи Пятигорского медико-фармацевтического института.

6

Модифицированная методика синтеза производных по СН- кислотному центру в положении 2 1Н—пиримидин—4—она внедрена в практику НИР НИИ физической и органической химии Южного федерального университета.

Ы-гетерилпроизводные 1Н-пиримидин-4-она переданы на кафедру органической химии в ФГБОУ ВПО Северо-Осетинский государственный университет имени К.Л. Хетагурова для дальнейших совместных исследований по получению на их основе новых 2-индолилзамещенных 1Н-пиримидин-4-онов.

Акты о внедрении приведены в приложениях настоящей диссертации.

Методология и методы исследования. Методологической основой работы послужили исследования в области синтеза и изучения взаимосвязи структура-активность в ряду производных 1 Н-пиримидиц-4-она и 1Н-хиназолин-4-она, проведенные ранее на кафедре органической химии Пятигорского медико-фармацевтического института.

При реализации задач исследований использован ряд компьютерных программ по прогнозированию и молекулярному моделированию фармакологической активности. Подтверждение структур целевых соединений осуществлено с помощью таких инструментальных методов анализа, как спектрофотометрия в ультрафиолетовой (УФ) и инфракрасной (ИК) областях, ядерно-магнитно-резонансная (ЯМР) 'Н-спектроскопия.

Проведены скрининговые фармакологические исследования противовоспалительной и антигипоксической активности, а также влияния на ЦНС синтезированных соединений. Мы выражаем искреннюю признательность и глубокую благодарность всем специалистам медико-биологического профиля, проводившим фармакологические исследования в рамках настоящей диссертационной работы.

Положения, выносимые на защиту: 1. обоснование структур прогнозируемых производных пиримидин-4—она и хиназолин-4-она на основе ЛСП в сочетании с компьютерным прогнозированием и молекулярным моделированием вероятных видов фармакологической активности;

2. синтез соединений в соответствии с прогнозом, а также модификация метода синтеза производных пиримидин-4-она и разработка доступных условий синтеза гетерилзамещенных 2,3-дигидро-1 Н-хиназолин-4-онов;

3. проведение фармакологического скрининга полученных целевых соединений;

4. изучение взаимосвязи структура-активность на основе данных, полученных в ходе фармакологического скрининга.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность полученных результатов подтверждается доказательством структур целевых соединений при помощи различных спектральных методов анализа и фармакологическими исследованиями, выполненными на базе кафедр медико-биологического профиля.

Материалы исследования доложены и обсуждены:

На IV Всероссийском научно-практическом семинаре молодых ученых с международным участием «Современные проблемы медицинской химии. Направленный поиск новых лекарственных средств» г. Волгоград 2012 г.; на Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы фармацевтической науки и практики» г. Владикавказ 2012 г.; на 68-ой научной конференции по фармации, фармакологии и подготовки провизоров Пятигорский филиал ГБОУ ВПО «ВолгГМУ МЗ РФ»; на научно-практической конференции «Инновационные идеи молодежи Северного Кавказа - развитию экономики России» «У.М.Н.И.К.» («Участник молодежного научно-инновационного конкурса») г. Ставрополь 2012-2014 г. Коллективом авторов (Бандура А.Ф., Оганесян Э.Т., Кодониди И.П., Сочнев B.C., Жогло E.H.) в 2013 году по программе «У.М.Н.И.К.» получен грант на исследования по теме диссертационной работы; на 3-ей Всероссийской научно-практической конференции «Проблемы фармацевтической науки и практики» ГБОУ ВПО СОГМА МЗ РФ г. Владикавказ 2013 г.; на региональных конференциях «Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции» (г. Пятигорск, 2013 г., 2014 г.).

По теме диссертации опубликовано 13 научных работ, из них 5 - в изданиях, рекомендованных ВАК.

Личный вклад автора. Автором лично осуществлены все этапы экспериментальных работ и оформление диссертации".

получение и интерпретация данных компьютерного прогноза и молекулярного моделирования;

синтез целевых структур, представленных в настоящей работе; интерпретация данных УФ-, ИК- и 'Н ЯМР - спектроскопии; выводы по результатам фармакологических исследований; выявление взаимосвязи «структура—активность».

Объем и структура диссертации. Диссертационная работа изложена на 138 страницах машинописного текста и состоит из введения, обзора литературы, четырех глав экспериментальной части, заключения, списка литературы и приложений. В работе содержится 25 таблиц, 25 рисунков. Список литературы включает 113 источников, из них - 77 на иностранных языках.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Поиск новых биологически активных соединений, несомненно, связан с повышенным риском получения неактивных соединений или веществ, обладающих нежелательными фармакологическими эффектами. Наиболее рациональным, на наш взгляд, является предварительный прогноз виртуальных структур на основе логико-структурного подхода (ДСП) в сочетании с молекулярным моделированием.

Алгоритм молекулярного конструирования включает конструирование целевых соединений на основе ДСП; прогноз фармакологических свойств с использованием компьютерных программ; выявление возможных участков взаимодействия лиганд-белковая мишень, а также энергетической характеристики этого процесса; определение соединений - «лидеров» на основе полученного первичного фармакологического скрининга; анализ взаимосвязи «структура-активность».

Мы сочли целесообразным осуществить молекулярное конструирование тех целевых структур, для которых компьютерный прогноз вероятной активности составляет более 50. В качестве базовой структуры для молекулярного конструирования нами выбраны 1Н-пиримидин-4-он и его бензанелированный аналог-2,3-дигидро-1Н-хиназолин-4—он. Участок Ы|-С2-К3 в ядре 2,3-дигидро-1Н-

9

хиназолин-4-она характеризуется зарядовым распределением, величина которо варьирует в зависимости от природы заместителя в положении С2.

Молекулярное конструирование целевых соединений

Нами осуществлен предварительный прогноз виртуальных структур в ряд 1Н-пиримидин-4-она и 2,3-дигидро-1 Н-хиназолин-4-она и последующи! целенаправленный синтез четырех групп соединений - производньк Ш-пиримидш 4-она (7 веществ), его ациклических предшественников (4 вещества), 2-стирш производных-1 Н-пиримидин-4-она (16 веществ) и производных 2,3-дигидро-1Н хиназолин-4-она (8 веществ).

Моделирование сродства лиганд-рецептор (фермент) проводилось при помощ демо-версии компьютерной программы виртуального моделировани «Мо1е^оУ1Пиа1Е)оскег (версия 5.5)»

Данные об энергии лиганд-рецепторного взаимодействия позволили выявит возможных лидеров анксиолитического и противовоспалительного эффектов.

Для соединения-лидера 6 и диазепама выявлены общие участки связывания с следующими аминокислотными остатками, как №102; Бег159; Бег205; Бег206 Туг160; Туг210; Уа1203; Уа1212; Аг§185; АбР192; РЬе77; ТЬг142; ТЬг193; Туг58.

Сопоставив набор вероятных участков связывания для диазепама соединения-лидера 35, мы установили, что оба вещества взаимодействуют остатками: №102; 8ег159; 8ег205; 8ег206; Туг160; Туг210; Уа1203; Уа1212; Агё185 Аэр 192; РЬе77; ТЬг142; ТЬг193; Туг58. Таким образом, несмотря на структурно различие соединений 6 и 35, связывание с рецепторным участком осуществляется з' счет одинакового набора аминокислотных фрагментов. Это свидетельствует о том что анксиолитическая активность анализируемых структур реализуется по одному I тому же принципу.

Ибупрофен и соединение-лидер 20 характеризуются общностью связывания а следующими аминокислотными остатками: А1а527; С1у526; Ме1522; РЬе381; Бег530 Тф387; Туг348; Туг385; Уа1349; Уа1523, а диклофенак и соединение-лидер 31 а следующими аминокислотными остатками: А1а527; С1у526; Ьеи352; Ьси534; Ме1522 РЬе381; РЬе518; 8ег353; 5ег530; Туг348; Туг385; Уа1344; Уа1349; Уа1523. Сравнива>

ю

порядок связывания соединений 20 и 31 с ферментом можно заметить, что для них общими являются 9 аминокислотных фрагментов. Различие наблюдается для соединения 31: здесь проявляются дополнительные 3 аминокислотных фрагмента, по которым также происходит связывание. Учитывая энергии связывания, можно предположить, что соединения—лидеры 20 и 31 в большей степени ингибируют фермент ЦОГ-2.

Синтез целевых соединении

В соответствии с прогнозом нами были синтезированы гетерилпроизводные 1Н-пиримидин-4—она и его ациклические предшественники, 2-стирил— и 2—винилгетерилпроизводные-1Н—пиримидин-4—она, а также гетерилзамещенные 2,3-дигидро-1 Н-хиназолин-4-оны.

Синтез соединений 1—7 осуществляли взаимодействием Ы-ацетил-3-оксо-2-фенил-бутирамида с замещенными гетериламинами в среде ДМФА и ледяной уксусной кислоты при кипячении реакционной смесив течение 5 часов:

Рисунок 1-Синтез целевых пиримидин-4-онов

Мы сочли целесообразным усовершенствовать методику получения Ы—гетерилзамещенных производных фенипкротоновой кислоты путем использования полярного апротонного растворителя ДМФА:

> II гь

10 11

Рисунок 2 - Синтез 'Ы-гетерилзамещенных производных фенилкротоновой кислоты

11

1,3-7

Для синтеза ациклических предшественников Ы-гетерилзамещенных 1 Н-пиримидин-^4-онов (II) использована реакция первичных гетериламинов ^ацетил—З-оксо-2-фенил-бугирамидом (Г) в среде ДМФА вьщерживанием реакционной смеси при комнатной температуре в течение суток.

Строение интермедиата (II) подтверждено данными УФ, ИК и 'Н-ЯМР спектроскопии.

Синтез соединений 12-27 осуществляли взаимодействием производных I Н-пиримидин-4-она с ароматическими и гетероциклическими альдегидами в смеси спирт-ДМСО. Выходы конечных продуктов варьируют в интервале 51-86%:

(Г + РМ50.ЕЮН А || Р

и,с' сн, н -нон н.с^гГ

и I*

1|

1?!

6 ■ 6 ■ ¿г- I '.5-' I

^^ 25 о

О ■ С7 »:<, Х7 - Х1: СХ-ХХ" С Л,. Г ] ...о

он сн, °-сн сн, ОН о~-/

14'21 15 ' 17,22 18 19

Рисунок 3 - Синтез 2-стирил и 2-виниленгетерилзамещенных-1 Н-лиримцдин-4-онов

Нами оптимизирована методика получения гетерилзамещенных 2,3-дигидро-1Н—хиназолин—4-онов путем замены таких труднодоступных катализаторов, как галлия трифлат, бисглицилборная кислота на уксусную кислоту.

9 о

к

(Г^*"' + и, н- ^^^

Л} ■ лу, . л

и

а 34

Рисунок 4 - Взаимодействие амида антраниловой кислоты с гетерилальдегидами в

среде уксусной кислоты

О фармакологической активности синтезированных соединений

В соответствии с прогнозом проведены фармакологические исследования на базе Пятигорского медико-фармацевтического института (ПМФИ) и СевероКавказского федерального университета (СКФУ).

Всем нашим уважаемым соавторам мы выражаем глубокую благодарность. Наше участие на данном этапе исследований заключалось в обсуждении и интерпретации полученных результатов.

Анкснолитическая активность гетерилзамещенных производных 1 Н-гшримндин—4—она и их ациклических предшественников была изучена на модели «Конфликтной ситуации».

Таблица 1 — Анкснолитическая активность гетерилпроизводных 1Н-пиримндин-4— она и их ациклических предшественников на модели «Конфликтной ситуации»

Соединение (шифр) .Латентность первого подхода Количество подходов Количество взятий воды Двигательная активность Число вертикальных стоек Число обследованных углов

Контроль 5,71 45,84 127,32 19,45 78,63 34,26

1 (РОМТг) 12,10 261,90 235,29* 39,58 236,11 128,21

3 (РБМТгЗН) 17,47 267,54 676,47* 413,54* 263,89 166,67

5 (РОМиг) 33,59 83,21 470,59* 123,97 138,75 115,38

6 (РОМАпр) 42,74 142,86 358,82* 97,5 133,33 169,23

8 (ГтРОМТг) 17,47 250,00* 676,47* 283,33 111,11 115,38

9(1тРОМТгЗН) 24,19 202,38 274,51 229,17 180,56 115,38

Ю(1тРОМАпр) 60,48 71,43 227,94 76,56 125,00 57,69

* — достоверно относительно значений контрольной группы

Достоверно питьевую активность, по сравнению с контролем в дозе 50 мг/кг, усиливают соединения 1,3,5,6, 8.

Для гетерилзамещенных 2,3-дигидро-1Н-хиназолин-4-онов анксиолитическое действие изучено в тесте «открытое поле».

Таблица 2 - Результаты исследования анксиолитической активности гетерилзамещенных 2,3—дигидро-1 Н-хиназолин-4-онов

Соединенне (шифр) Число пройденны х секторов, Д% Число вертикальны х стоек, Д% Болюсы дефекаций, Д% Число >ринаций, Д% Груминг, Д% Число пройденныхц ентральных

секторов, Д%

продолжение таблицы 2

9,&± 0,6 3,0± 0,2 0,3± ОД 0,0± 0,0 2,0±0,36 0,5±0Д

Контроль 100% 100% 100% 100% 100% 100%

11,6 ± 0,4 5,6±0,4 1,1 ±0,3 0,3±0,2 0,1±0,1 1,5 ±0,4

100% 100% 100% 100% 100% 100%

28 19,8 ± 1,8 10,6±!,0 1,6 ±0,3 0,1±0,1 7,5 ±0,4 11,5± 1,1

(<№) +70,6%* +89,3%* +50,1%* -66,6%* +750%* +766,6%*

29 28,5 ±2,0 19,0± 1,7 1,3 ±0,21 0,0 ±0,0 6,3±0,6 1,3 ±0,2

(С^иг!) +245,6%* +339%* + 118,1%* -30,0% +630%* +86,6%*

30 34,6 ±2,1 24,0 ±1,3 0,66±ОД1 0,1±0,| 3,1 ±0,4 2,8 ±0,3

(С^игМе) 298,2%* 233,0%* +53,3%* +310%* +233,3%*

31 14,8 ± 1,1 6,6 ±0,8 0,8 ±0,1 0,0 ±0,0 1,8± 0,3 1,3 ±0,2

((ЗРигВепЖСЬ) + 127,5%* +11,7% +72,7%* -30% +180%* -13,3%

32 19,8 ±3,0 7,0 ±0,7 0,16±0,1 0,16±0,1 1,1±0,6 1,3 ±0,2

(ОИ/РН) +70,6%* + 12,5% + 14,5% +53,3% +110%* -13,3%

34 29,5 ±1,8 15,1 ±2,4 1,3 ±0,2 0,0 ±0,0 7,0 ±0,3 3,8 ±0,6

(ОГМЗегис) +254%* +269%* +18% -30% +700%* +253%*

35 36,0 ±2,5 14,8 ±0,6 0,1 ±0,1 0,1±0,1 7,8 ±0,6 3,3 ±0,4

((^ш-коМ) +310%* +264%* +9,1% +33,3% +780%* +220%*

Примечание - достоверность различий по сравнению с контролем: *- р <0,05

Наибольшим анксиолитическим влиянием на ЦНС среди гетерилзамещённых 2,3—дигидро-1 Н-хиназолин-4-онов по результатам оценки двигательной и поисково-исследовательской активности обладают соединения (29,30,34 и 35).

Противовоспалительная активность 2-стирилпроизводных-1Н—пиримидин— 4-она была изучено на модели «формалинового отека».

Таблица 3 — Результаты исследования противовоспалительного действия 2-стирилпроизводных пиримидин-4—она на модели «формалинового отека» у крысы

Соединение (шифр) Изменение объема лапы после введения (1<Г' мл) Изменение в % относительно значений контрольной группы

Контроль 5,38±1,!4

Ибупрофен 2,71 ±0,10* 50,37

13(РМРуг5а1) 6,88±0,79 127,88

14(РМРуг5а1ТВ) 2,08±034* 38,66

15(РМРугУап) 4,бЗ±0,61 86,06

17(РМРугоУап) 6,05±0,44 112,45

20(РМАпр5а1) 2,13±0,14*/$ 39,59

21(РМАпр5а1ТВ) 5,53±0,63 102,79

22(РМАпроУап) 5,66±0,88 105,20

* - достоверно относительно значении контрольной группы $ - достоверно относительно препарата сравнения

Из данных, представленных в таблице 3, следует, что лидерам! противовоспалительного действия, превосходящими препарат сравнения ибупрофен являются соединения 14 и 20.

Противовоспалительное действие гетерилзамещенных 2,3—дигидро-1 Н-хиназолин-4-онов изучено на модели «ватной гранулемы».

14

Таблица 4 - Противовоспалительная активность гетерилзамещенных 2,3-дигидр0-__I Н-хиназолин-4-онов

Объект Экссудация, мг %, отноап-ельно Пролиферация, мг %, относительно

Контроль 202.0±6.6# препарата контроля 34.0±2.2# препарата котроля

Диклофенак 183.0±2 7* 30.0+1.7*

28(QFur) И7.Ш=14.4*# -36% -42 % 25.0±3.5*# -17% -26%

29 (QFurl) I12.QtI -39% -45% 26.0+1.6*# -13% -24%

30 (QFurMe) 147.0±7.2*Ä -20% -27% 35.0±2.2 + 17% + 3%

31 (QFurBenzNOj) 117.0+6.7*# -36% -42 % 25.0±3.3*# -17% -26%

32 (QDzPh) 138.0±10.0*# -25% -32% 28.0+1.8* -7% -18%

34 (QDzBenz) 155.0±19.0* -15% -23% 30.046.0 0% -12%

35(QFurIsolnd) 190.0±14.1 + 4% -6% 42.0±4.6# + 40% + 24%

Примечание:* - достоверно по отношению к контролю (* Р<0.05); # - достоверно по отношению к диклофенаку(# Р<0.05). Препарат сравнения диклофенак

По результатам исследования выявлены 3 соединения-лидера

противовоспалительного действия, которые статистически достоверно относительно препарата сравнения диклофенака снижают процесс экссудации на 36-39%.

Психотропная активность гетерилзамещенных 2,3-дигидро-1Н-хиназолин-4—онов изучена на модели «хлоралгидратного сна».

Уменьшение времени сна и, следовательно, аналептический эффект достоверно проявляют соединения 32 и 34, соответственно на 14 и 19 % относительно кофеина. Соединения 30 и 31 достоверно влияют на фазу сна на уровне кофеина. Соединения 28,29 и 35 на уровне аминазина проявляют нейролептический эффект.

Таблица 5—Исследование психотропной активности гетерилзамещенных 2,3— дигидро-1 Н-хиназолин-4-онов на модели «хлоралгидратного сна» в дозе (10 мг/кг)

Соединение (шифр) Время сна в минутах М±ш Д % к контролю Д% к кофеину Д% к аминазину

Контроль 152,1 ±2,0 0 +16,64 -12,74

Кофеин 130,4±0,8*$ -14,27 0 -25,19

Аминазин 174,3±3,2*# +14,60 +33,67 0

28(0 Гиг) 168,6±4,0*# +10,85 +29,29 -3^7

29(0Риг1) 176,8±4,7*# +16,24 +35,58 +1,43

30(С>РигМе) 129,3±3,9*$ -14,99 -0,84 -25,81

31(0РигВепгЫО2) 131,6±2,1*$ -13,48 +0,92 -24,50

32(рОгР(1) 112,0±1,5*#$ -26,36 -14,11 -35,74

34<0ОгВеп2) 104,8±2,0*#$ -31,10 -19,63 -39,87

35(0Риг15о1п(1) 164,0±6,8*#$ +7,82 +25,77 -5,90

Примечание: *-достоверно относительно контроля; #-достоверно относительно кофеина; $ - достоверно отноаггельно аминазина

При изучении активности гетерилзамещенных 2,3-дигидро-1 Н-хиназолин— 4-онов на модели «хлоралгидратного сна» в дозе (10 мг/кг) гибели животных отмечено не было.

Антнгипоксическая активность гетерилзамещенных 2,3—дигидро-1 Н— хиназолин-4-онов изучена на модели «гипоксической гипоксии».

Таблица б —Антигипоксической активности 2,3-дигидро-1 Н—хиназолин-4—онов

Соединение Время жизни в минутах, М±т

Физиологический раствор 21,0±1,6 100%

Пирацетам 100 мг/кг 29,7±2,1 * 141,42%

28(0 Риг) 20,5±1,5 97,7%

гедриг!) 22,0±2,3 95,2%

30(0РигМе) 21,5±2,2 102,4%

ЗОДРитВепгМО,) 28,6±2,7*# 136Д%

32(0ОгР11) 23,0±1,8 109,5%

ЗЖОС^Вепг) 25,3±2,1 *# 120,5%

ЗЭДРиг^оМ) 24,7±1,7 117,6%

Примечание: р <0,05 *- по сравнению с контролем; # - по сравнению с пирацетамом; % — относительно контроля

Установлено, что в условиях «гипоксической гипоксии» у крыс соединение 31 проявляет антигипоксическую активность достоверно на уровне пирацетама.

Острую токсичностиЬОзд «соединений—лидеров» определяли по Керберу.

Таблица 7 — ЬО50 соединений-лидеров при внутрибрюшинном введении.

Соединение (шифр) ЬОукМг/кг Класс токсичности

14 (РМРуг5а1ТВ) 843,02 IV(малотоксично)

20 (РМАпр5а1) 2497,15 V (практически нетоксично)

28 (С)Риг) 1610,94 IV(малотоксично)

29 (рриг1) 1154,78 IV(малотоксично)

ЗО(ОРигМе) 2245,34 V (практически нетоксично)

31 (ОРигВепгШ,) 1398,47 IV (малотоксично)

32 (ОО/.РЬ) 1138,19 IV {малотоксично)

34(дОгВеп2) 1456,58 IV(малотоксично)

Зэ(ОРиг15о1пс1) 926,42 IV(малотоксично)

В результате определения ЬО50 соединений-лидеров при внутрибрюшинном

введении установлено, что все изучаемые соединения относятся к веществам IV и V

классов токсичности по Сидорову К.К. (1973), то есть являются малотоксичными I

практически нетоксичными веществами.

Взаимосвязь «структура-активность». Изучена взаимосвязь между энергиеГ

докинга (в процентном соотношении с диклофенаком) и фармакологически

действием (экссудация и пролиферация относительно диклофенака). В используемоГ

нами модели активность диклофенака принята за 100 %.

16

■ Прогноз ЦОГ-2, в %

■ Прогноз ЦОГ-1, в %

■ Снижение экссудации, в %

■ Снижение пролиферации, в %

О 50 100 150 200

Значение показателя, в %

Рисунок 6-Энергии докинга ЦОГ-1/ЦОГ-2 в % и степень экссудации и пролиферации в %

Из графика, представленного на рисунке 6 видно, что соединения 28, 30, 34 являются лидерами противовоспалительного эффекта и превосходят по действию препарат сравнения диклофенак. Можно предположить, что противовоспалительное действие исследуемых соединений обусловлено ингибированием в большей степени фермента ЦОГ-2.

Изучена взаимосвязь между зарядовым распределением на участке Н-Сг-Ыз и фармакологической активностью гетерилзамещенных 2,3-дигидро 1Н -хиназолин 4— онов. Результаты представлены в таблице 8.

Таблица 8 - Зарядовое распределение на участке Т^-СН4^и фармакологическая

активность гетерилзамещенных 2,3-дигидро-1Н-хиназолин-4—онов

№ соед. Зарядовое распределение Уровень активности

N. с2 N3 Антигипокс. Противовосп. Время сна Анксиолит.

28 -0,264 0,209 -0,376 98 142 111 71

29 -0,265 0,210 -0,380 95 145 116 246

30 -0,263 0,209 -0,376 102 127 85 298

31 -0,263 0,208 -0,379 136 142 87 128

32 -0,279 0,217 -0,275 110 132 74 71

34 -0,280 0,217 0,372 121 123 69 254

35 -0,265 0,212 -0,380 118 106 108 310

Примечание: значения приводятся относительно контроля, принятого за 100%.

Из представленных в таблице 8 данных видно, что у гетерилзамещенных 2,3-

дигидро-! Н-хиназолин-4-она наиболее высокая активность наблюдается у

соединения-лидера 31 по антигипоксическому эффекту. У этого соединения заряды на участке N1-C2-N3 соответственно равны -0,263, 0,208, -0,379. У соединения 29 -лидера седативного (по показателю время сна) и противовоспалительного эффекта зарядовое распределение N]-C2-N3 -0,265, 0,210, -0,380. Напротив, у соединения 35 -лидера анксиолитической активности зарядовое распределение Ni-C2-N3 соответствует -0,265,0,212, -0,380.

Взяв за основу экспериментальные данные определения острой токсичности LD50 по методу Кербера и результаты прогнозирования программой «TEST», мы построили сравнительную диаграмму, отражающую взаимосвязь между прогнозом острой токсичности соединений-лидеров и экспериментальными значениями LD50 Рисунок 7.

Рисунок 7 - Сопоставление результатов прогнозирования острой токсичности ЬО50 различными методами с экспериментально полученными данными по методу

«Кербера»

Анализируя данные графика, можно сделать вывод, что, использованные методы компьютерного прогнозирования токсичности достоверны, но наибольшей достоверностью по отношению к экспериментально полученным данным характеризуется метод «Сошешив-согласование».

Заключение

1. Применение логико-структурного подхода позволило осуществить отбор ряда производных 1Н-пнримидин—1-она и 2,3-дигидро-1 Н-хиназолин-4-она и на основе компьютерной программы PASS осуществить первичный предварительный фармакологический скрининг; при этом нами учитывались только те соединения, для которых вероятность проявления видов активности составляет более 50%.

2. Моделированием с помощью программы Molegro Virtual Dicker осуществлен молекулярный докинг анксиолитической и противовоспалительной активности виртуальных структур. Для прогнозируемых соединений и препаратов сравнения (ибупрофен, диклофенак) выявлены общие участки связывания со следующими аминокислотными остатками в ЦОГ-2 - А1а527; GIy526; Met522; Phe381; Ser530; Tyr348; Tyr385; Val349; Val523. Можно предположить, что противовоспалительная активность изучаемых соединений в большей степени обусловлена ингибированием ЦОГ—2, поскольку энергии взаимодействия его лиганд-ферментного комплекса значительно ниже, чем в случае с ЦОГ—1. При анализе анксиолитической активности для исследуемых соединений и препарата сравнения диазепама выявлена общность в отношении связывания с участками бензодиазепинового сайта связывания ГАМКд рецептора, а именно, с такими аминокислотными остатками, как Hisl02; Serl59; Ser205; Ser206; Tyrl60; Tyr210; Val203; Val212; Argl85; Aspl92; Phe77; Thrl42; Thrl93; Tyr58. По-видимому, анксиолитическое действие во многом связано именно с взаимодействием анализируемых соединений с этими аминокислотными фрагментами. Выявлены вероятные соединения-лидеры противовоспалительной и анксиолитической активности.

3. Для синтеза целевых соединений были использованы алифатические, гетероциклические и ароматические амины, а также ароматические и гетероциклические альдегиды, что позволило получить ряд новых, ранее не описанных соединений, для которых выявлены противовоспалительная, антигипоксическая и психотропная активности.

4. В соответствии с компьютерным прогнозом и молекулярным моделированием осуществлен синтез 35 соединений, в том числе 7 гетерилзамещенных 111- пиримидин—4—онов и их 4-х ациклических предшественников; получено 10 новых стирил- и 5 новых гетерилвинилензамещенных 1 Н-пиримидин-4-она с заместителями в положении 2. На основе амида анграниловой кислоты получены 7 новых гетерилзамещенных 2,3-дигидро-1Н-хиназолин-4-онов, содержащих в положении 2 остатки гетероциклических альдегидов. На основе 2-стирил и 2-виниленгегерилзамещенных 1 Н-пиримидин-4-онов получено 7 гидрохлоридов.

5. В ходе фармакологического эксперимента установлено, что гетер ил про из водные 1Н-пиримидин-4-она и их ациклические предшественники (соединения 1,3,5,6,8) в дозе 50 мг/кг проявляют анксиолитическую активность.

На модели «формалинового отека» выявлены лидеры противовоспалительной активности (соединения 14 и 20), превосходящие препарат сравнения ибупрофен на 23% и 21% соответственно.

В фармакологическом тесте на модели «ватной гранулемы» выявлены 3 лидера противовоспалительного действия (соединения 28, 29 и 31); они статистически достоверно относительно препарата сравнения диклофенака снижают процесс экссудации на 36—39%.

В тесте «открытое поле» практически все исследуемые гетерилзамещенные 2,3-дигидро-1 Н-хиназолин-^1—оны проявляют анксиолитическую активность, среди которых лидером является соединение 35.

Изучена психотропная активность на модели «хлорагтгидратного сна» и установлено, что нейролептический эффект, сравнимый с аминазином, характерен для соединений 28, 29 и 35. Для соединений 32 и 34 аналептический эффект превосходит кофеин-бензоат натрия на 14—19%.

На модели «гипоксической гипоксии» соединение 31 проявляет антигипоксическую активность, сопоставимую с пирацетамом.

Определение острой токсичности ЬО50 «соединений-лидеров» по методу Кербера показало, что исследуемые вещества относятся к IV и V классам

20

токсичности, то есть являются малотоксичными и практически нетоксичными. При этом следует учесть, что метод «Consensus», используемый программой «TEST», является наиболее достоверным для предварительной оценки токсического действия соединений.

6. Выявлена взаимосвязь между противовоспалительной активностью и энергией связывания с ЦОГ-2. Сопоставление структур проявивших противовоспалительную активность свидетельствует о том, что все соединения, взаимодействующие с активным центром ЦОГ-2, связываются однотипно. По-видимому, различие уровней активности можно объяснить зарядовым распределением N,-Cr-N3 и, следовательно, различной энергией взаимодействия с ферментом.

Показана зависимость противовоспалительной, психотропной и антигипоксической активности у гетерилзамещенных 2,3-дигидро-1 Н-хиназолин-4-онов от зарядового распределения на участке N,-C2-N3: у соединения-лидера 31 по антигипоксическому эффекту заряды на участке N|-Cr-N3 соответственно равны -0,263, 0,208, -0,379. Следует также отметить, что у соединения-лидера 29 по седативному и противовоспалительному эффекту зарядовое распределение Ni-Cr-N3 соответствует -0,265, 0,210, -0,380. А для лидера анксиолитической активности (соединение 35) зарядовое распределение N!-C2-N3 соответствует -0,265,0,212, -0,380.

В ходе изучения взаимосвязи «структура-активность» установлено, что экспериментальные данные фармакологических исследований хорошо согласуются с результатами, полученными в результате прогнозирования и молекулярного моделирования.

Перспективы дальнейшей разработки темы диссертационного исследования

Целесообразно проведение дальнейших углубленных фармакологических исследований соединений-лидеров с перспективой создания на их основе малотоксичных ингибиторов ЦОГ—2.

Полученные 2-стирилпроизводные 1Н-пиримидин—4—она могут быть использованы для синтеза фоточувствительных спиропроизводных соединений.

21

На основе гетерилпроизводных 1Н—пиримидин—Ф она возможно формировани 2-индолилзамещенных-1Н-пиримидин^1—онов для разработки на их основ ноотропных лекарственных препаратов.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Бандура, А.Ф. Новые гетероциклические производные 2,3-дигидро-1Н-хиназолин 4-она/ А.Ф. Бандура// Фунд. исследования. — 2014. — №9, (ч. 6).- С. 1255-1259.

2. Бандура, А.Ф. Прогноз биологической активности и синтез N—гетероциклически производных 4-оксопиримидина на основе аминоазолов/ А.Ф. Бандура// Вестни Волгоградского государственного медицинского университета: материалы IV Всерос науч. -практ. семинара молодых ученых с мсждунар. участием «Современны проблемы медицинской химии. Направленный поиск новых лекарственных средств» - Волгоград, 2012. - С. 8 - 9.

3. Компьютерное прогнозирование биомолекул/ А.Ф. Бандура, И.П. Кодониди

3.А. Манвелян [и др.]// Международный журнал экспериментального образования: материалы конференции.-2013.-№11,(ч. 1)-С.153-154.

4. Компьютерное прогнозирование НПВС и целенаправленный синте стирилпроизводных Ы-гетсрил-4-оксопиримидинов/ А.Ф. Бандура, И.П. Кодониди B.C. Сочнев [и др.]// Вестник Волгоградского государственного медицинског университета. Юбилейная всероссийская научно-практическая конференция «Геномные и протеомные технологии при создании лекарственных средств. Волгоград, 2013. - С. 10-11.

5. Компьютерный прогноз фармакологической активности и синте N-гетероциклических производных 1,3-диазинона-4 на основе гетериламинов/ А.Ф Бандура, И.П. Кодониди, B.C. Сочнев [и др.]// Актуальные проблемы фармацевтической науки и практики: материалы Всерос. науч.-практ. конф. Владикавказ, 2013. - С. 167-171.

6. Модифицированные условия синтеза N-замещенных (3-амино-2-фенилбутен-2-ил) ацетамида / А.Ф. Бандура, И.П. Кодониди, А.Г. Овакимян [и др.]// Новые

направления в химии гетероциклических соединений: Третья Международная научная конференция. - Ставрополь, 2013.-С. 25.

7. Молекулярное моделирование и анксиолитическая активность гетерилзамещенных 2,3-дигидро-1 Н-хиназолин-4-онов [Электронный ресурс]/ А.Ф. Бандура, A.B. Арльт, A.B. Воронков [и др.]// Совр. проблемы науки и обр. - 2014. - №4,- Режим доступа: http://www.science-education.ni/l 18-14147.

8.0 противовоспалительной активности новых гетерилзамещенных производных 2,3-дигидро-1Н-хиназолин-4-она/ А.Ф. Бандура, Е.О. Сергеева, Л.А. Саджая [и др.]// Фунд. исследования. - 2014. -№9 (ч. 6).- С. 1260-1263.

9. Бандура, А.Ф. Молекулярное конструирование гетерилзамещенных 2,3-дигидро-1 Н-хиназолин-4-она / А.Ф. Бандура, И.П. Кодониди, Э.Т. Оганесян // Фармаком. - 2014. -№ 3. - С. 36-41.

10. Синтез и анксиолитическая активность 2-сгирилпроизводных 4-оксогшримидина/ E.H. Жогло, А.Ф. Бандура, Э.Т. Оганесян [и др.]// Фунд. исследования. - 2014. - №8 (ч.б).-С. 1413-1417.

11. Синтез и противовоспалительная активность амидов антраниловой кислоты с фрагментами сульфаниламидов и дапсона/ B.C. Сочнев, А.Ф. Бандура, И.П. Кодониди [и др.] // Разработка, исследование и маркетинг новой фармацевтической продукции: сб. науч. тр.- Пятигорск, 2013. - Вып. 68. - С. 339-341.

12. Синтез стирильных производных на основе N-сульфаниламидных замещенных 4-оксо-1,4-дигидропиримидина/ B.C. Сочнев, И.П. Кодониди, А.Ф. Бандура [и др.] // Вестник Волгоградского государственного медицинского университета. Юбилейная всероссийская научно-практическая конференция «Геномные и протеомные технологии при создании лекарственных средств. - Волгоград, 2013. - С. 128.

13. Целенаправленный синтез производных 1,4-дигадро-4-окоопиримидина, обладающих актопрогекторной активностью / Э.Т. Оганесян, И.П. Кодониди, А.Ф. Бандура [и др.]// Вопросы биологич., мед. и фармац. химии. - 2013. - №3. - С. 21-27.

БАНДУРА АЛЕКСАНДР ФЕЛИКСОВИЧ

СИНТЕЗ И ИЗУЧЕНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ «СТРУКТУРА-АКТИВНОСТЬ» ГЕТЕРИЛПРОИЗВОДНЫХ 1,3-ДИАЗИНОНА^

14.04.02 - фармацевтическая химия, фармакогнозия

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата фармацевтических наук

Подписано к печати «12» января 2015 г., формат 60x84 1/16

Бумага книжно-журнальная. Печать - ротапринтная. Усл. печат. л. 1,0 Тираж 100 экз. Заказ № ±216,

Отпечатано в Пятигорском медико-фармацевтического института - филиал ГБОУ ВПО «Волгоградский государственный медицинский университет Министерство здравоохранения Российской Федерации 357532, Ставропольский край, г. Пятигорск, пр. Калинина, 11.