Разработка технологии синтеза производных 3,7 - диазабицикло (3.3.1) нонан -9-она

 

Рисунок 6. Индексы широты фармакологического действия АН-91 и стандартных препаратов при химическом раздражении

 

Величина индекса фармакологического действия АН-91 (ЛД₅₀/ЭД₅₀ - 714,3) больше, чем у кеторолака (ЛД₅₀/ЭД₅₀ - 11,1) и анальгина (ЛД₅₀/ЭД₅₀ - 51,45) в 64,3 и 13,8 раз соответственно (рисунок 6).

При механическом раздражении воспаленной ткани АН-91 в дозе 1/5 от ЛД₅₀ уменьшал боль по сравнению с контролем («умеренная» анальгезия) более чем у 50% животных, в отличие от ортофена (16,6%) и кеторолака (33,3%).

Противовоспалительный эффект АН-91 по тесту «экссудативного перитонита» превосходит эффект ортофена, а на модели каррагенинового отека лапы крыс АН-91 в эквивалентной дозе действует на уровне ортофена, а его жаропонижающее действие в дозе 1/5 от ЛД₅₀ выражено на уровне ортофена. При исследовании повреждающего действия на слизистую оболочку желудка показано, что ульцерогенный эффект АН-91 проявляется значительно слабее, чем у ортофена, кеторолака и индометацина, а его острая токсичность при подкожном введении незначительно выше, чем у анальгина и ниже, чем у кеторолака.

Наноструктурирование (получение наноразмерных комплексов) лекарст-венных средств позволяет использовать меньшие дозы лекарств при большей эффективности. При химическом раздражении АН-91 проявляет ярко выраженный обезболивающий эффект, по анальгетической активности он превосходит кеторолак в 12,9 раза и анальгин - в 82,9 раза. Величина индекса широты его фармакологического действия больше, чем у кеторолака и анальгина в 64,3 и 13,8 раз, соответственно. При механическом раздражении воспаленной ткани в дозе 1/5 от ЛД₅₀ он уменьшал боль по сравнению с контролем более чем у 50% животных, в отличие от диклофенака натрия (16,6%) и кеторолака (33,3%). Противовоспалительный эффект анальгетика неопиатного действия по тесту «экссудативного перитонита» превосходит эффект диклофенака натрия, а на модели каррагенинового отека лапы крыс в эквивалентной дозе он действует на уровне диклофенака натрия. Жаропонижающее действие предлагаемого ненаркотического анальгетика в дозе 1/5 от ЛД₅₀ выражено на уровне диклофенака натрия.

Новые биспидины  оказались активными и как  местные анестетики. Наиболее активным оказался оксалат 3-(2-этоксиэтил)-7-(2-морфолиноэтил)-3,7-диазабицикло[3.3.1]нонана (НА-92) [52, 53]. Удлинение алкильной цепочки от С₂ до С₃ в морфолиноалкильном радикале приводит к потере обезболивающего и антибактериального действия.

Введение гидроксигруппы в молекулу пиперидина приводит к  появлению обезболивающего действия, в большинстве случаев местноанестезирующего. Пропионовый эфир 3-(2-этоксиэтил)-7-(3-этоксипропил)-3,7-диазабицикло-[3.3.1]нонан-9-ола (НА-94) проявил обезболивающую активность, при этом продолжительность полной анестезии составляла 167 мин, а общее действие длилось более 200 мин.

При увеличении длины алкоксиалкильной цепочки (рисунок 7) и замене одного алкоксиалкильного заместителя на бензильный происходит исчезновение местноанестезирующей активности [30, 51].

 

 

Рисунок 7. Продолжительность полной (а) и общей (б) анестезии

3,7-ди(алкоксиалкил)-3,7-диазабицикло[3.3.1]нонанов

 

Комплекс включения дигидрохлорида 3-(2-этоксиэтил)-7-(2-морфолиноэтил)-3,7-диазабицикло[3.3.1]нонана с β-циклодекстрином (АН-53) проявляет отчетливое антагонистическое действие в отношении ряда эффектов морфина и оказался в 1,5 раза менее токсичнее, чем налорфин и в 3 раза, чем налоксон.

Основным приемом для быстрого снятия интоксикации наркотиками является немедленное введение опиатных антагонистов, таких как налтрексон, налоксон, которые, к сожалению, выпускаются  зарубежом и обладают рядом серьезных недостатков. Комплекс включения дигидрохлорида 3-(2-этоксиэтил)-7-(2-морфолиноэтил)-3,7-диазабицикло[3.3.1]нонана с β-циклодекстрином (АН-53) обладал антиопиатным действием [52, 57, 58] и оказался менее токсичен, чем налорфин  и налоксон (рисунок 8).

 

Рисунок 8. Сравнительная острая токсичность АН-53,

налорфина и налтрексона

 

При термическом раздражении АН-53 достоверно снижал обезболивающий эффект морфина (рисунок 9). В опытах на крысах АН-53 в дозе 2 мг/кг, также как и налорфин (1 мг/кг) снимал угнетающий эффект морфина на дыхание у ненаркотизированных животных.

Рисунок 9. Антагонистическое действие в отношении угнетения дыхания, вызванного морфином (20 мг/кг, подкожно)

Восстанавливающий эффект АН-53 на дыхание проявлялся через 60 минут после введения и длился в течение 2 часов.

В опытах in vitro на изолированной подвздошной кишке морской свинки  в условиях электростимуляции АН-53 снимал блокирующий эффект морфина на сокращение отрезка кишки (рисунок 10).

 

 

Рисунок 10. Способность снимать блокирующий эффект морфина (2×10^-7М)

на сокращение отрезка подвздошной  кишки морской свинки

в условиях электростимуляции

 

Полученные результаты наглядно демонстрируют  возможности направлен-ного конструирования  новых потенциально фармакологически активных веществ, базирующегося на основных достижениях химии пиперидина.

Нарушения сердечного ритма являются наиболее частой причиной внезапной смерти пациентов, страдающих различными сердечно-сосудистыми заболеваниями. Так, например, внезапная смерть в остром периоде инфаркта миокарда в результате желудочковых аритмий ежегодно уносит жизни более 4 млн. человек. Большинство же ныне применяемых антиаритмических средств недостаточно эффективны и вызывают нежелательные побочные действия. Вот почему поиск новых антиаритмиков является актуальной проблемой.

Спартеин, как уже упоминалось, отнесен к антиаритмикам 1 класса [1], но, к сожалению, наряду с высоким антиаритмическим действием он обладает довольно высоким токсическим эффектом и это дало толчок синтезу аналогов спартеина, обладающих высокой биологической активностью и низкой токсичностью. Биспидиновые производные являются структурными аналогами природного антиаритмика спартеина и имеют одни и те же структурные «корни»: 3,7-диазабицикло[3.3.1]нонановое кольцо, что, по-видимому, и явилось причиной наличия антиаритмического действия.

С целью расширения арсенала средств, обладающих противоаритмическим  действием, были синтезированы производные 3,7-диазабицикло[3.3.1]нонана, содержащие различные заместители у атомов азота и в бициклононановом кольце. Среди них найден ряд веществ, обладающих высоким антиаритмическим действием [33-36], при этом выявлен ряд закономерностей зависимости «структура-активность». Например, установлено, что соединения, существующие в «кресло-кресло» конформации, обладают большей противоаритмической активностью, чем соединения в форме «кресло-ванна» [18]. Также очень важным параметром оценки антиаритмического действия может служить природа гетероатома и заместителей при нем. Оказалось, что введение бензамидной, бензильной, циклопропанметильной групп [63, 64] в качестве заместителей при атомах азота 3,7-диазабицикло[3.3.1]нонана не только приводит к усилению антиаритмического эффекта, но при этом также снижает токсичность препаратов по сравнению с диалкилзамещенными аналогами, а введение пиразолинового цикла приводит к ярко выраженной противовоспалительной активности [32]. Более того, полярные, геминальные с гидроксильной группой при С₉ заместители приводят почти к полному исчезновению антиаритмической активности [65, 66].

Оказалось, что гидрофобные группы, находящиеся при С₉  и гетероатомах являются оптимальными для проявления антиаритмического действия. Так, среди синтезированных веществ найден препарат тедисамил

 

 

[67], в структуру которого входит 5-членное карбоциклическое кольцо, спиросочлененное в 9-положении с бициклононановым каркасом. Он по действию в 2 раза превышает лидокаин, используемый в качестве антиаритмического средства.

Интересно отметить, что торсионный угол С(6)-N(7)-C(13)-C(14) в дигидроперхлорате 3-[4-(1Н-имидазол-1-ил)бензоил]-7-изопропил-3,7-диазаби-

 

цикло[3.3.1]нонана (1.53) равен 177,1⁰ в то же время в серопроизводном (1.54) - 169,7⁰ [19]. Это может быть вызвано тем, что 3-положение в соединении (1.54) подобно 7-положению в (1.53), т.е. оба кольца слегка уплощены.

Из этого можно  предположить, что при широком  варьировании заместителей при атоме  азота бициклононановая система  может проявлять хорошие антиаритмические свойства при одном условии, что будет сохраняться определенное конформационное окружение около атома азота [38, 39]. Это предположение находит свое подтверждение при исследовании активности селенового аналога (1.54), проявляющего высокую антиаритмическую активность. Установлено [33, 63], что в 3-селен-7-азабицикло[3.3.1]нонановой системе цикл, содержащий атом селена, также несколько уплощен. Таким образом, можно сделать заключение, что манипулирование N-заместителями в 3- и 7- положениях 3,7-диазабицикло[3.3.1]нонановой структуре может быть ключом к разработке антиаритмиков мультикласса. Природа заместителя при N-7 и ацилоксигруппы при С₉ вносит свои коррективы в свойства соединений. Например, удлинение ацильной цепи на одну метиленовую группу привело к усилению активности пропионового эфира 3-(2-этоксиэтил)-7-(3-этоксипропил)-3,7-диазабицикло[3.3.1]нонан-9-ола по сравнению с ацетилоксипроизводным, а уксусные эфиры 3-(2-этоксиэтил)-7-(3-метоксиэтил)- и 3-ди(3-изопроксипропил)-3,7-диазабицикло[3.3.1]нонан-9-ола действовали на уровне лидокаина [33, 34].

Создание препаратов, оказывающих стимулирующее влияние  на различные показатели клеточного и гуморального иммунитета. Поиск  новых иммуностимуляторов в ряду производных 1-(2-этоксиэтил)пиперидина инициировал тот факт, что препарат просидол (гидрохлорид 1-(2-этоксиэтил)-4-фенил-4-пропионилоксипиперидина) обладал в довольно малой степени вышеуказанным действием. С целью создания новых высокоэффективных и безвредных иммуностимулирующих средств были синтезированы новые бициклические производные пиперидина - 3,7-диазабицикло[3.3.1]нонаны.

Было установлено, что комплекс b-циклодекстрина с 3-(3-изопропоксипропил)-7-(2-морфолиноэтил)-3,7-диазабицикло[3.3.1]нонаном (БИВ-7) проявляет высокую иммуностимулирующую активность наряду с очень низкой токсичностью (рисунок 11).

Как видно из рисунка 11 острая токсичность комплекса 3-(3-изопропоксипропил)-7-(2-морфолиноэтил)-3,7-диазабицикло[3.3.1]нонана с b-циклодекстрином по сранению с токсичностью препарата сравнения левамизола оказалась в 16,7 ниже.

Было установлено, что  комплекс b-циклодекстрина с 3-(3-изопропоксипропил)-7-(2-морфолиноэтил)-3,7-диазабицикло[3.3.1]нонаном (БИВ-7) является активным иммуностимулятором клеточного, гуморального иммунитета, фагоцитарной активности гранулоцитарных лейкоцитов и не нарушает баланс иммунных клеток в организме [68].

 

 

Рисунок 11. Острая токсичность и показатель уровня лейкоцитов комплекса 3-(3-изопропоксипропил)-7-(2-морфолиноэтил)-3,7-диазабицикло[3.3.1]нонана с b-циклодекстрином

 

Общий показатель лейкоцитов после применения данных соединений практически вернулся к  нормальному значению всего за 10 дней. Указанные комплексы превосходили препарат сравнения левамизол по показателю лейкоцитов в 1,9 раза.

Так, гипотетическое предположение о возможном наличии  иммуностимулирующего действия у производных 1-(2-этоксиэтил)пиперидина нашло свое экспериментальное подтверждение.

За последние 40 лет, несмотря на широкое развитие индустрии медицинских препаратов, были открыты всего две новые группы химических соединений, обладающих способностью подавлять развитие одноклеточных микроорганизмов или вызывать их гибель. Одним из многих серьезных последствий нерационального использования лекарственных средств является увеличение устойчивости к антибактериальным препаратам, предназначенным для лечения инфекционных болезней, в частности, таких как туберкулез. Необходимо отметить, что в первую очередь устойчивость у бактерий возникает к более безопасным лекарствам. Поскольку патогенные микроорганизмы, из-за широкого применения существующих антибиотиков, в результате постепенных мутаций начинают вырабатывать устойчивость к лекарствам, постепенно приобретая устойчивость к действию современных медикаментов, создание новых антибактериальных средств является глобальной проблемой, серьезно влияющей на медико-санитарную помощь, как в развитых, так и развивающихся странах. Актуальность и перспективность таких исследований прежде всего обусловлена тем, что основная тенденция в современном синтезе соединений – реализация коротких схем, что невозможно без наличия широкого набора синтонов. При этом огромное значение также имеет правильный выбор реакций, который позволяет интегрировать поставленные цели, задачи и имеющиеся возможности в единое целое. С целью создания новых антибактериальных средств и туберкулостатиков был проведен фармакологический скрининг производных биспидина.

Было показано, что острая токсичность производных биспидина оказалась ниже, чем токсичность рифампицина, причем самым нетоксичным является ПВТ-10 (пропионовый эфир 3-(3-изопропоксипропил)-7-(3-морфолинопропил)-3,7-диазабицикло[3.3.1]нонан-9-ола), его показатель оказался в 6,5 раза ниже препарата сравнения. Препараты ПВТ-10 и ПВТ-11 (О-бензоилоксим 3-(3-изопропоксипропил)-7-(3-морфолинопропил)-3,7-диазабицикло[3.3.1]нонан-9-она) в разведениях от 100 мкг/мл до 1 мкг/мл обладали антимикробной активностью в отношении музейных штаммов грамположительных бактерий (S. aureus и S. Haemolyticus) [69, 70].