CC BY
39
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ МЕДИЦИНА ФАРМАКОЛОГИЯ
УДК 547.857.4.057:615.011
© А.В. Давлетьярова, Ф.А. Халиуллин, Р. А. Галимова, Н.М. Назипов, 2007
А.В. Давлетьярова, Ф.А. Халиуллин, Р.А. Галимова, Н.М. Назипов СИНТЕЗ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДНЫХ
1,3-ДИМЕТИЛ-8-(2-ГИДРОКСИПРОПИЛ-1)ТИОКСАНТИНА
ГОУ ВПО «Башкирский государственный медицинский университет Росздрава», г. Уфа
Целью работы был синтез новых биологически активных соединений среди производных ксантина с новыми алкили-рующими агентами (оксирапами) в плане поиска новых биологически активных веществ - спазмолитиков. В результате целенаправленного синтеза получены новые ксантинтины, являющиеся умеренно и малотоксичными (III-IV класс), обладающие миотропным спазмолитическим и бронхолитическим действием.
Ключевые слова: ксантины, биологическая активность, спазмолитическое действие.
A.V. Davletjarova, F.A. Khaliullin, R.A. Galimova, N.M. Nazipov SYNTHESIS AND BIOLOGICAL ACTIVITY OF 1,3-DIMETHYL-8-(2-HYDROXYPROPIL-1) THEOXANTINE DERIVATIVES
In the present study novel biological compounds - conjugates of xantine derivatives with new alkylating agents (oxiranes) were synthesized. The synthesized compounds exhibit a moderate and low toxicity (III-IV class), show a spasmolytic and broncholytic action.
Key words: xantines, biological activity, spasmolytic action.
С целью поиска биологически активных соединений нами были исследованы реакции производных ксантина с новыми алкилирую-щими агентами. Для алкилирования 8-замещенных 1,3-диметилксантинов (теофил-линов) широко применяются оксираны [9,12,17]. Это объясняется доступностью реагентов, их достаточной устойчивостью, отсутствием лакриматорного действия и высокой реакционной способностью. Введение остатков оксиранов в положение 7 теофиллинового бицикла дает возможность получить различные биологически активные вещества [3,7,10,16]. Реакции 8-меркаптотеофиллина с оксиранами остаются не изученными.
Мы исследовали взаимодействие 8-
O
1
меркаптотеофиллина с хлорметилок-сираном (эпихлоргидрином), гидроксиметилоксираном (глицидолом) и его производными - аллил-, фенил-, п-нитрофеноксиметилоксиранами.
8-меркаптотеофиллин реагирует с эк-вимолярным количеством оксиранов при кипячении в этаноле в течение 1-4 часов. Установлено, что алкилирование проходит по 8-8Н-группе, при этом присутствия катализаторов основного характера не требуется. Как и следовало ожидать, происходит раскрытие оксиранового цикла по наиболее гидрированному атому углерода с образованием соответствующих производных 1,3-диметил-8-(2-гидроксипропил-1)тиоксантина (2-6) (схема1).
Схема 1
о
Н3с—N^>1-------Ш
о^Ч^Ч^-сн 2-ш-сн 2-я
Сн3 оН
2-6
R = CI (2), OH (3), OCH2-CH=CH2 (4), OC6H5 (5), OC6H4NO2-n (6)
б7
Синтезированные производные 8-
меркаптотеофиллина представляют собой порошки желтого (4) или желтоватого (2,3,5,6) цвета различной растворимости в этаноле, диметилформамиде и хлороформе, растворимые в щелочах. Индивидуальность синтезированных соединений подтверждена методом ТСХ, структура доказана данными элементного анализа, ЯМР 1Н, 13С и ИК-
спектроскопии.
В спектре ЯМР 1Н 1,3-диметил-8-(3-аллилокси-2-гидроксипропил-1)тиоксантина (4), снятом в дейтерированном хлороформе, содержатся синглеты двух NСН3-групп ксан-тинового бицикла и характерные сигналы протонов аллилоксипропильного остатка. Сигналы 8СН2- и ОСН2-групп пропильного остатка перекрываются и проявляются в виде сложного мультиплета в интервале 3,20-3,67 м.д. (4Н). Сигнал ОСН2-группы аллильного остатка проявляется вместе с сигналом ОСН-группы в виде мультиплета (3Н) в интервале 3,84-4,40 м.д.. Мультиплет С=СН2-протонов обнаруживается в интервале 5,12-5,41 м.д. (2Н), С=СН-протона - в интервале 5,70-6,12 м.д. (1Н).
Таблица 1
Характеристики и выходы соединений 2-6
В спектре ЯМР 1Н 1,3-диметил-8-(2-гидрокси-3-феноксипропил-1)тиоксантина (5) (рис. 1), снятом в дейтерированном диметил-формамиде кроме синглетов двух КСН3-групп ксантина, содержится сигнал 8СН2-группы (2Н) в интервале 3,46-3,71 м.д. в виде двух АВ-подспектров, сигнал ОСН2-группы в виде дублета с центром при 4,12 м.д. (2Н, 1=5,2 Гц), мультиплет (1Н) ОСН-группы в интервале 4,25-4,32 м.д. Система протонов ароматического цикла в виде мультиплета (5Н) обнаруживается в интервале 6,90-7,30 м.д.
Спектр ЯМР 13С соединения (5), снятый в дейтерированном диметилформамиде, также подтверждает предлагаемую структуру. Сигнал 8СН2-группы находится при 36,86 м.д., сигналы ОСН- и ОСН2-групп фенокси-пропильного остатка проявляются при 69,35 м.д. и 71,15 м.д. соответственно. Углероды ароматического цикла проявляются при 115,06 м.д. (С3,С5), 121,22 м.д. (С4), 130,02 м.д. (С2,С6) и 159,49 м.д. (С1).
В ИК-спектре соединения (6)
содержатся характеристические полосы поглощения валентных колебаний ксантинового бицикла и п-нитрофеноксипропильного остатка. Наличие связи N-Н подтверждается присутствием полосы поглощения в области 3136 см-1, поглощение связи О-Н проявляется в области 3400 см-1, симметричные и асимметричные валентные колебания связей NО2-группы имеют полосы поглощения в области 1344 и 1460 см-1.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
ИК-спектры соединений записаны на приборе “Beckman 620 МХ” в виде суспензии в вазелиновом масле. Спектры ЯМР 'Н записаны на приборе “Bruker АМ-300” с рабочей частотой 300 МГц. Спектры ЯМР 13С сняты на приборе “Bruker АМ-300” с рабочей частотой 75 МГц. В качестве растворителей использованы дейтерированные хлороформ и диметилформамид. Внутренние стандарты -сигналы растворителей. Индивидуальность синтезированных соединений определялась методом тонкослойной хроматографии на стандартных пластинах “Silufol” в системе н-бутанол - уксусная кислота - вода в соотношении (4:1:2), для проявления пятен была использована камера с парами йода.
8-меркаптотеофиллин (1) синтезирован по методике, описанной в литературе [8].
1.3-диметил- 8 -(2-гидрокси-3-хлорпропил-1)тиоксантин (2)
Смесь 5,30 г (0,025 моль) 8-
меркаптотеофиллина (1) и 2,35 г (0,026 моль) хлорметилоксирана в 50 мл этанола кипятят до полного растворения при постоянном перемешивании 2 часа. Раствор фильтруют горячим. Охлаждают. Выделившийся осадок отфильтровывают, промывают этанолом, сушат. Очищают кристаллизацией из этанола. Получают 5,16 г (68%) соединения (2).
Аналогично синтезируют соединения 3 (выход 52%) и 5 (выход 78%) с применением соответствующих реагентов.
1.3-диметил- 8-(3-аллилокси-2-гидроксипропил-1)тиоксантин (4)
Смесь 5,30 г (0,025 моль) 8-
меркаптотеофиллина и 3,42 г (0,03 моль) ал-лилоксиметилоксирана в 50 мл этанола кипятят в течение 2,5 часа. Раствор фильтруют в горячем виде. Фильтрат упаривают до 1/10 от начального объема. Выделившийся осадок промывают эфиром, фильтруют, сушат. Очищают кристаллизацией из воды. Получают 5,20 г (64%) соединения (4).
1.3-Диметил-8-[2-гидрокси-3-(4-нитрофенокси)пропил-1]тиоксантин (6)
Соеди нение Выход, % Тпл, °С Rf Брутто- формула Найдено, %
С Н N
I 2 і 4 8 9 IQ II
2 б8 20б-208 0,58 Cl0Hl3N4O3Sa 39,5 4,6 18,5
3 2 215-217 0,б5 C10H14N4O4S 42,3 5,1 19,9
4 4 155-157 0,б3 ^HisN^S 47,6 5,3 17,0
5 8 170-171 0,70 СlбHl8N4O4S 53,3 5,2 15,7
б 2 202-203 0,83 Ci6Hi7N5O6S 47.2 4,3 17,4
Смесь 3,18 г (0,015 моль) 8-
меркаптотеофиллина и 2,69 г (0,015 моль) п-нитрофеноксиметилоксирана в 250 мл этанола кипятят в течение 4 часов. Раствор фильтруют горячим. Охлаждают. Выделившийся осадок
отфильтровывают, промывают эфиром, сушат. Очищают кристаллизацией из смеси ди-метилформамид -вода (7:1). Получают 3,75 г (62%) соединения (6).
J=
J
г
А
|Ц1_____о
UUUL
Рис. 1. ЯМР 1Н-спектр 1,3-диметил-8-(2-гидрокси-3-феноксипропил-1)тиоксантина (5).
БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ Острая токсичность
Параметры острой токсичности определяли по методу Litchfield J. и Wilcoxon F. в модификации Рота [1]. При внутрибрюшин-ном введении, согласно классификации Сидорова К.К. [15], новые ксантины являются умеренно- и малотоксичными и относятся к III и IV классам.
Спазмолитическую активность исследуемых соединений изучали на препарате гладких мышц изолированной кишки крысы [2]. Эксперименты проводились в термоста-тируемой при 37 0С, аэрируемой воздухом ванночке объемом 50 мл с раствором Рингера-Локка. Стимуляцию сокращений гладких мышц вызывали добавлением карбахолина (1:100000) или хлорида бария (1:10000), которые регистрировали на ленте кимографа. Длительность экспозиции спазмогенов и исследуемых соединений (1:2000) составила 2 минуты. Результаты опытов отражены в табл. 2,3.
Исследованные соединения не оказывают действия на исходный тонус гладких мышц кишки крысы. Соединения (4,5) вызывают выраженное снижение
спазма кишечника, вызванного карба-холином, соединение (2) снижает его частично. Повторная инстилляция карбахолина в той же концентрации не вызывает повышения тонуса, что свидетельствует о наличии холино-литического действия.
Таблица 2
Влияние соединений 2,4,5 (1:2000) на спазм гладкой мускулатуры изолированной кишки крысы, вызванный карбахолином (1:100000) и хлоридом бария (1:10000)
H3C -N
C N NH
C N NH
-Ц.АЛ
N I
CH 3
CH 2 CH (OH) CH
5 8,60,6 1
Соеди- нение R n1 Снижение спазма, %
Карбахолин Хлорид бария
58 Cl 6 19,0+2,7 отс
60 OCH2CH = CH2 6 79,6+7,2 73,0+12,0
61 OC6H5 6 69,8+4,0 92,0+10,4
Платифиллина гидротартрат 6 94,1+6,4 -
Папаверина гидрохлорид 6 - 98,7+5,7
Соединения (4,5) обладают миотроп-ным спазмолитическим действием, о чем свидетельствует снижение спазма, вызванного хлоридом бария. Соединение (2) не влияет на хлоридбариевый спазм.
Бронхолитическую активность соединений (4,5) исследовали на кошках. Кошек наркотизировали внутрибрюшинным введением этаминала натрия (40 мг/кг). После катетеризации бедренной вены и трахеостомии спонтанное дыхание подавляли внутривенным введением дитилина (1 мг/кг) и переводили животных на искусственную вентиляцию легких (ИВЛ, ЧД 24 в минуту), объем вдоха 50-70 мл. Регистрацию бронхоспазма, вызываемого прозерином (0,25 мг/кг) и кар-бахолином (10 мкг/кг) внутривенно, проводили модифицированным методом Концетта и
O
R
2
Росслера [19]. Исследуемые соединения вводили внутривенно на фоне плато развившегося бронхоспазма. Препаратом сравнения служил эуфиллин.
Соединения (4,5) вводили в дозе 2-6 мг/кг в виде суспензий (твин-60) на изотоническом растворе хлорида натрия. Эффект оценивали в процентах по снижению бронхоспастической реакции (табл. 3).
По материалам исследования получен
патент на изобретение «Производные 1,3-диметил-8-(2-гидроксипропил-1) тиоксантина, проявляющие биологическую активность» [13].
Таблица 3
Влияние соединений (4,5) на тонус бронхов у кошек
Соединение n Доза, мг/кг Снижение спазма, % Длительность действия
4 6 6,0 70,0+6,5 Не более 5 сек
5 6 4,0 74,75+9,2 До 20 минут
Эуфиллин 6 8,0 47,7+5,2
ЛИТЕРАТУРА
1. Бронхолитическое действие новых производных ксантина / К.М. Фарзтдинов, Р.Н. Абдуллина, Ф.С. Зарудий [и др.] // Тез. докл. научно-практ. конф. по болезням органов дыхания.-Уфа, 1991.- С.40-41.
2. Давлетьярова А.В. Новые серосодержащие производные ксантина / А.В Давлетьярова, А.З. Саитгалина // Тез. докл. Республиканской молодежной науч. конф. «Вопросы теоретической и практической медицины».- Уфа,
3. Зарудий Ф.С. Фармакологическая коррекция бронхоспазма: Дисс. ... д-ра мед. наук. - Уфа, 1986. - 357 с.
4. Назипов Н.М. Окиси олефинов в синтезе биологически активных производных ксантина / Н.М. Назипов, С. А. Мещерякова, А.В Давлетьярова // Фармация в XXI веке: инновации и традиции: Тез. докл.
5. Оаэ С. Химия органических соединений серы: Пер. с яп. / Под ред. Е.Н. Прилежаевой.- М.: Химия, 1975.- 512 с.
6. Пакен А.М. Эпоксидные соединения и эпоксидные смолы / А.М. Пакен. Под ред. Л.С. Эфроса.- Л.: Госхимиздат, 1962.- 964 с.
7. Производные 1,3-диметил-8-(2-гидроксипропил-1)тиоксантина, проявляющие биологическую активность: Патент № 2223273. / А.В. Давлетьярова, Ф.А. Халиуллин, Н.М. Назипов, Х.М. Насыров, Р.А. Галимова / Заяв. 16.08.2002г.- Бюл. изобр.- 2004.- № 4.
8. Синтез и перспективы практического использования новых производных ксантина и бен-зимидазола / Ф.А. Халиуллин, А.В Давлетьярова, Р.М. Бадакшанов [и др.] // Проблемы теоретической медицины. Материалы конф. БГМУ.- Уфа, 1999.- С. 72-77.
9. Сидоров К.К. Токсикология новых промышленных химических веществ.- Л.: Медицина, 1973.- Вып. 13.- С. 47-51.
10. Синтез, превращения и биологические свойства 7,8-дизамещенных ксантинов / Ю.В. Стро-кин, Ф.С. Зарудий, А.А. Кремзер [и др.] // Хим. фарм. журнал.- 1987.- Т.21, № 5.- С. 566-569.
11. Слуцкий М.Е. Эуфиллин.- М.: Медицина, 1969.- 48 с.
12. Тринус Ф.П. Методы скрининга и фармакологического изучения противовоспалительных, анальгезирующих и жаропонижающих средств: Метод. реком. Киевского НИИ фармакологии и токсикологии / Ф.П. Тринус, Б.М. Клибанов, Н.А. Мохорт.- Киев, 1974.- 126 с.
13. Турпаев Т.М. Методика регистрации тонуса бронхиальной мускулатуры / Т.М. Турпаев // Физиол. журн. СССР.- 1953.- Т.39, №6.- С. 732-734.
14. Насыров Х.М., Галимова Р.А., Давлетьярова А.В. Фармакологические свойства новых производных тиетанил - теофиллинов // Здравоохранение Башкортостана. - 2003/Спецвыпуск №4. - С. 158
15. Эксперименты на изолированных препаратах гладких мышц: Пер. с англ. / Р. Блаттнер, X. Классен, X. Денерт [и др.]- М.: Мир, 1983.- 206 с.
16. (E)-1,3-Dialkyl-7-metyl-8-(3,4,5-trimetoxystyryl)xantines: potent and selective adenosine A2 antagonists / J. Shivada, F. Suzuki, H. Nonaka et al. // J. Med. Chem.- 1992.-Vol. 35.- № 12.- P. 23422345.
17. S-substituted 1,3,7-trialkylxanthine derivatives: Пат. 5861405 США, МПК 6 С 07 D 473/12, 473/06 / A. Gacobson Kenneth, Y. Karton, Gallo-Rodriguez Carola, Fischer Bilha, J.M. Van Galen Philipn, M. Maillard. - № 335108; Заявл. 7.11.94; Опубл. 19.1.99; НПК 514/263.
18. 7-Substituted 8-vinyl-1,3-dimetyl-3,7-dihydro-1H-purine-2,6-diones and their broncholytic activity / E. Nemcekova, A. Rybar, G. Nosal'ova, J. Alfoldi // Monatsh. Chem.- 1995.- Vol. 126.- № 6/7.-P. 799-804.
