CC BY
44
ПРИКЛАДНАЯ ХИМИЯ И ХИМИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
УДК 547.565.2
Н. И. Шаталова, М. Н. Сайфутдинова, Е. Л. Гаврилова,
Р. И. Тарасова, И. П. Пашина, И. И. Семина
КАЛИКС[4]РЕЗОРЦИНЫ, НЕСУЩИЕ АММОНИОФЕНИЛЬНЫЕ РАДИКАЛЫ
ПО НИЖНЕМУ «ОБОДУ» МОЛЕКУЛЫ. ИССЛЕДОВАНИЕ В РЕАКЦИЯХ
Ключевые слова: каликс[4]резорцин, производные фосфорилуксусных кислот, комплекс по типу «гость-хозяин»,
Рассматривается образование и фармакологическая активность комплекса на базе каликс[4]резорцина, несущего Ы,Ы-диметиламмониофенильный радикал по нижнему «ободу» молекулы, с хлоргидратом фосеназида.
Keywords: calix[4]resorcin, phosphorylacetic acid’s derivatives, «host-guest» complexes, pharmacological activity.
Formation and pharmacological activity of «host-guest» complex on the base of calix[4]resorcin, bearing N,N-dimetylammoniophenyl radical on the lower rim of molecule, and fosenazid's hydrochloride was studied.
Одной из бурно развивающихся областей химии макроциклических соединений является химия каликс[4]резорцинов - макроциклических тетрамеров, которые отличаются простотой получения и возможностью дальнейшей функционализации. Соединения такого типа представляют несомненный интерес в качестве комплексообразователей, экстрагентов металлов, стабилизаторов полимеров.
Особый интерес представляют собой азотсодержащие каликс[4]резорцины, в частности, аминосодержащие. Эти соединения могут быть базовыми (за счет участия аминогрупп) в синтезе новых типов кавитандов, контейнерных соединений и нанотрубок. Кроме того, функционализация каликс[4]резорцинов потенциальными биологически активными фрагментами может привести к созданию новых типов экстрагентов биологических молекул и лекарственных препаратов.
Ранее [1] нами был получен водорастворимый каликс[4]резорцин (1), имеющий на нижнем «ободе» четыре аммониофенильные группы в виде смеси конформационных изомеров:
С ГИДРАЗИДАМИ ФОСФОРИЛУКСУСНЫХ КИСЛОТ
фармакологическая активность.
он
HCl
4
+ 4
EtOH
4
NH2
1 (конус и кресло)
С целью синтеза каликс[4]резрцина (2), имеющего четыре К,К-
диметиламмониофенильные группы, проведена конденсация резорцина с и-К,К-диметиламминобензальдегидом:
OH
+
2 (конус и кресло)
Обычно, в продуктах конденсации резорцина и ароматических альдегидов доминируют два изомера, реализующихся в конформации конус с конфигурацией гссс и кресло с конфигурацией гей, соответственно (рисунок 1). Конформация кресло образуется быстрее, но конформация конус является более термодинамически стабильной. Протоны (о- и м-) резорцинольного кольца являются конформационно зависимыми [2].
Рис. 1 - Конформации конус и кресло каликс[4]резорцина, несущего ароматический радикал по нижнему «ободу» молекулы
В ЯМР Н спектрах продуктов (1) и (2) наблюдаются резонансные сигналы, относящиеся как к конформации конус, так и к конформации кресло. Так, сигналы метиновых протонов проявляются в области 5.40 и 5.60 м.д. в виде двух синглетов, резонансные сигналы о-протонов резорцинольного кольца проявляются тремя синглетами в области 5.70, 6.35 и 6.4 м.д.
Смесь изомеров разделяли перекристаллизацией. Конформационная чистота разделенных изомеров подтверждалась наличием одного набора сигналов в ЯМР1 Н спектрах (рис. 2).
Для соединений (1, 2) был проведен расчет прогнозируемой биологической активности с помощью программы PASS (Prediction of Activity Spectra for Substances - прогноз спектров биологической активности органических соединений) (табл. 1, 2).
конус кресло
А
Рис. 2 - Фрагменты ЯМР Н спектров соединения (1): изомеры конус и кресло (ДМСО^б, 400 МГц).
Таблица 1 - Расчет прогнозируемой Таблица 2 - Расчет прогнозируемой
биологической активности биологической активности
соединения (1) соединения (2)
Pa for Activity Pi for Activity Possible activities
0.906 0.031 Transferase stimulant
0.765 0.038 Antiseborrheic
0.683 0.030 Antiviral (Arbovirus)
0.657 0.024 Antidyskinetic
0.664 0.054 Neuroprotector
0.64І 0.044 Toxic
0.652 0.073 Neurotoxic
Pa for Activity Pi for Activity Possible activities
0,826 0,086 Transferase stimulant
0,756 0,003 Antidote, cyanide
0,728 0,021 Antineurotoxic
0,726 0,020 Fibrinolytic
0,643 0,063 Mucomembranous protector
0,643 0,067 Antisebocrrheic
0,605 0,052 Nerve growth factor agonist
Прогноз показал, что синтезированные соединения проявляют биологическую активность в следующих областях: антисеборрейная, в качестве нейропротектора,
антивирусного средства и т.д.
Соединения (1, 2) исследованы на токсичность в Казанском государственном медицинском университете. Результаты показали, что соединение (1) - токсично, а соединение (2) - не токсично, что совпадает с расчетными данными.
Раннее [3] нами начат цикл работ по синтезу молекулярных комплексов по типу «гость-хозяин» на базе каликс[4]резорцина и гидразидов фосфорилуксусных кислот. Последние широко изучены на биологическую активность, проявляют комплекс эффектов на центральную нервную систему. Фосеназид рекомендован для широкого клинического применения в качестве транквилизатора и антиалкогольного средства [4], и, как дополнительно показано в клинике, обладает ноотропным и антидепрессивным действием; КАПАХ на стадии экспериментального изучения проявил свойства нейропротектора и способность улучшать память, что свидетельствует о перспективности его использования в качестве ноотропа с антидепрессивным компонентом.
Изучена комплексообразующая способность по типу «гость-хозяин» не токсичного водорастворимого каликс[4]резорцина (2). В качестве «гостя» использовали хлоргидрат фосеназида (хлоргидрат [2-(дифенилфосфорил) ацетогидразида]) (3):
1 31
Выделенный молекулярный комплекс (4) был исследован методами ЯМР Н, Р, ИК -спектроскопии, состав определялся методом элементного анализа. Данные элементного анализа указывают, что на одну молекулу хлоргидрата фосеназида (2) приходится две молекулы каликс[4]резорцина (2).
Каликс[4]резорцин (2), хлоргидрат фосеназида (3) и комплекс (4) прошли фармакологические исследования в Казанском государственном медицинском университете на кафедре фармакологии фармацевтического факультета.
В экспериментах использовано 190 белых мышей, весом 18-22 г. Соединения вводили в дозах, составляющих 1/100 от ЛД50 (500 мг/кг), в виде взвесей на 2 %-ной крахмальной слизи, внутрибрюшинно за 30 минут до опыта. В качестве контрольной группы использовали 2 %-ный крахмальный раствор слизи.
Для исследования фармакологической активности применялись методы «Открытое поле», «Крестообразный лабиринт» и «Т-образный лабиринт».
Метод «Открытое поле» показал, что соединение (4) обладает большей психотропной (анксиолитической) активностью по сравнению с хлоргидратом фосеназида (3) (рис. 3).
Анализ данных, полученных методом «Крестообразный лабиринт», указывает, что каликс[4]резорцин (2) и его комплекс с хлоргидратом фосеназида (4) при внутрибрюшином введении животным снижают исследовательскую функцию и умеренно ослабляют эмоциональный компонент реакции в 2,1 и 2,3 раза, соответственно, по сравнению с контролем (рис. 4).
Согласно методике «Т - образного лабиринта» введение мышам комплекса (4) положительно влияет на обучаемость животных (рис. 5).
Ориентировочная реакция
>5
О
X
т
о
03
0 л ££
1 5 ф 5 5 и
о 8
« а
х
ш
н
V
X
120
100
80
60
40
20
исследовательская
активность
■ контроль(крахмал р-р)
□ каликс[4]резорцин (2)
□ хлоргидрат фосеназида (3)
□ соединение (4)
двигательная активность * _ разница достоверна относительно
контроля при р < 0,05
0
Рис. 3 - Метод «Открытое поле»
Тест ” Крестообразный лабиринт”
о
О
J3
fe £ S ІЕ
я 8
5 m
о s
<u £ ї ге
ф
<ій
120
100
80
60
40
20
0
□ контроль(крахмал р-р)
□ каликс[4]резорцин (2)
□ хлоргидрат фосеназида (3)
□ соединение (4)
исследовательская активность
- разница достоверна относительно контроля при р < 0,05
Рис. 4 - Метод «Крестообразный лабиринт»
Тест ” Т-образный лабиринт”
*
Ф
ю
о
с
х
JD
X
J3
ц
S
03
си
а
с
О
5
140
120
100
80
60
40
20
0
обучаемость
■ контроль(крахмал р-р)
□ каликс[4]резорцин (2)
□ хлоргидрат фосеназида (3)
□ соединение (4)
- разница достоверна относительно контроля при р < 0,05
Рис. 5 - Метод «Т-образный лабиринт»
Экспериментальная часть
Спектры ЯМР 1Н записаны на спектрометрах Tesla - 100, Bruker MSL-400 и Avance б00 (с рабочей частотой 400 МГц и б00 МГц, соответственно). Химические сдвиги определялись относительно сигналов остаточных протонов дейтерированных растворителей. Концентрация анализируемых растворов составляла 3-5%. Спектры ЯМР 31Р регистрировали на приборе Bruker MSL-400 (с рабочей частотой 1бб.9З МГц) относительно внешнего стандарта - 85%-ной H3PO4. ИК спектры записаны на Фурье-спектрометре Vector 22 фирмы Bruker в интервале 400-4000 см-1 (в таблетках KBr). Тпл веществ определяли на нагревательном столике «Boetius».
Растворители очищали и обезвоживали по известным методикам [5,б].
4,6,10,12,16,18,22,24-октагидрокси-2,8,14,20-тетракис,(4-диметиламмонио-
хлоридфенил)-пентацикло[19.3.1.13,7.19’13.115’19]октокоза-1(25),3,5,7(28),9,11,
13(27),15,17,19(26)21,23-додекаен (2) (смесь изомеров конус и кресло)
К раствору 1.50 г (0.01 моль) резорцина и 2.00 г (0.01 моль) п-N^N- диметиламинобензальдегида в 11.30 мл этанола, нагретому до 80оС, при перемешивании прикапали 2.80 мл концентрированной соляной кислоты. Реакционную смесь нагревали при перемешивании в течение 19 ч при 80оС. Выпавший осадок промывали этанолом, сушили в вакууме масляного насоса (4 ч, б0оС, 0.4 мм рт. ст.) до постоянного веса. Выделено 2.52 г (б7%) соединения (2), Тпл=211оС (разл). Спектр ЯМР1Н (ДМСО-d6) (5, м.д.): 1.б5 с (24 Н, CH3-N); 5.41 с, 5.57 с (4Н, СН); 5.б8 с, б.11 с, б.15 с (4Н, о-СН^ом, С6Н2); б.З2 с (4Н, м-СНаром, С6Н2); б.бб д (8Н, о-СНаром, С6Н4); б.97 д (8Н, м-СНаром, С6Н4); 8.80 уш. с (8Н, ОН).
32
Найдено, (%): С б4.03; Н 5.53; N 5.08; Cl 12.13. С60Н64СЦ^О8. Вычислено, (%): С б4.8б; Н 5.7б; N 5.04; Cl 12.79.
Разделение смеси изомеров конус и кресло каликс[4]резорцина (2)
Изомерная смесь (2.50 г) многократно экстрагировалась горячим этиловым спиртом. Растворитель удаляли в вакууме (10 мм рт. ст.), остаток промывали горячей водой и сушили в вакууме масляного насоса до постоянного веса. Выделили соединение (2) в конформации конус в виде сиреневого порошка массой 1.80 г (72%), Тпл>190оС (разл.). Спектр ЯМР1Н (ДМСО-d^ (б, м.д.): 5.б0 уш.с (4Н, СН); б.14 уш.с (4Н, о-СНаром, С6Н2); б.40 уш.с (4Н, м-СНаром, С6Н2); б.70 уш.с (8Н, о-СНаром, С6Н4); 7.00 уш.с (8Н, м-СНаром, С6Н4); 8.85 уш.с (8Н, ОН).
Синтез [2-(дифенилфосфорил)ацетогидразид]хлоргидрата (3) описан в работе [7].
Молекулярный комплекс по типу «гость-хозяин» (4) каликс[4]резорцина (2) с хлоргидратом фосеназида (3)
К раствору 1.00 г (0.001 моль) каликс[4]резорцина (2) в 200 мл H2O при перемешивании добавляли 0.б2 г (0.002 моль) хлоргидрата фосеназида (3) в 100 мл EtOH. Реакционную смесь перемешивали в течение 1 часа при температуре 78°C и выдерживали при комнатной температуре в течение суток. Растворитель удаляли в вакууме (10 мм.рт.ст), выпавшее масло высаживали из этанола в ацетон, отфильтровывали, сушили над P2O5 в вакууме масляного насоса до постоянного веса. Выделили соединение (4) в виде порошка черного цвета массой 1.20 г (74 %), Тпл 245-2500С. ЯМР З1Р (D2O) (б, м.д.): Зб. ИК-спектр, v/см"1: 1178 (P=O); 1508, 1б05 (С=Сар); 2б42 (NH-NH3+); 3247,339б (N^(^3)2^). Найдено, %: С 72.04; Н 5.02; Cl 9.00-8.90-8.80; N 3.35-3.25; Р 1.00;
C^H^C^NnO^P. Вычислено, %: С 72.20; Н 5.59; Cl 12.бЗ; N б.09; Р 1.23.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта МК-64832.2010.3
Литература
1. Шаталова, Н.И. Каликс [4]резорцины с пара-аммониофенильными заместителями на нижнем ободе молекулы / Н.И. Шаталова и др.// Журн. Общ. Хим.- 2005.- Т. 75. - № 2.- С. б75.
2. Tunstad, L.M. Host-guest Complexation. 48. Octol Building Blocks for Cavitands and Carcerands / L.M. Tunstad et al.// J. Org. Chem. - 1989. - 54 - p. 1305-1312.
3. Сайфутдинова, М.Н. Синтез и фармакологические свойства молекулярного комплекса на базе каликс[4]резорцина, несущего пара-толильный радикал по «нижнему» ободу молекулы, и фосеназида / М.Н. Сайфутинова и др.// Вестник Казан. технол. ун-та. - 2010. - № 7. - С. 294-299.
4. Тарасова, Р.И. Биологически активные производные фосфорилированных карбоновых кислот / Р.И. Тарасова, В.В. Москва // Журн. Общ. Хим. - 1997.-Т.б7.-№ 9.- С.148З-149б.
5. Вайсберг, А. Органические растворители / А. Вайсберг, Э. Проскауэр, Д. Риддик, Э. Тупс. - М. ИЛ-1958.- С.42З.
6. Потапова, В.М. Органикум / В.М. Потапова, С.В. Пономарева // М.- 1979.- I-II.- С.445.
7. Разумов, А.И. Одностадийный способ получения гидразида дифенилфосфинилуксусной кислоты (гидифена) / А.И. Разумов и др.// Журн. прикл. химии - 1983. - т.54, № 2 - С.342-344.
© Н. И. Шаталова - канд. хим. наук, доц. каф. органической химии КГТУ, [email protected]; М. Н. Сайфутдинова - асп. той же кафедры, [email protected]; Е. Л. Гаврилова - д-р хим. наук, проф. той же кафедры, [email protected]; Р. И. Тарасова - канд. хим. наук, вед. науч. сотр. той же кафедры, [email protected]; И. П. Пашина - асп. каф. фармакологии с курсами фармакогнозии и ботаники, КГМУ, [email protected]; И. И. Семина - д-р мед. наук, декан факультета МВСО, проф. каф. фармакологии с курсами фармакогнозии и ботаники КГМУ.
