CC BY
21
УДК 615.31.012.015.11:542.06+616.831
ЦЕЛЕНАПРАВЛЕННЫЙ СИНТЕЗ N-ПЕПТИДНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ ПИРИМИДИН-4(1Н)-ОНА, ОБЛАДАЮЩИХ ЦЕРЕБРОПРОТЕКТОР-НЫМИ СВОЙСТВАМИ
Луговой И.С., Кодониди И.П., Воронков А.В., Шабанова Н.Б., Кодониди М.И.
Пятигорский медико-фармацевтический институт - филиал ФГБОУ ВО «Волгоградский государственный медицинский университет», г. Пятигорск, Российская Федерация.
Аннотация. С использованием логико-структурного подхода и информационных технологий обосновано молекулярное конструирование N-пептидных производных пиримидин-4(1Н)-она и для первоначальных исследований отобрано три наиболее перспективных соединения. Целенаправленный синтез наиболее перспективных соединений осуществлен с использованием модифицированных условий реакций. Строение целевых соединений подтверждено УФ-, ИК- и 'Н ЯМР-спектроскопией. Исследование фармакологической активности синтезированных соединений подтвердило достоверность молекулярного моделирования производных 4-оксопиримидина, влияющих на ЦНС. Целевые продукты обладают выраженной церебропротек-торной активностью, а 2-стирилпроизводное примидин-4(1Н)-она является соединением-лидером.
Ключевые слова: молекулярное конструирование, N-пептидные производные пиримидина, реакция стирилирования, реакция циклоконденсации, церебропротекторная активность.
В настоящее время на основе производных пиримидина создаются новые высокоэффективные биологически активные вещества [8]. Ранее нами был разработан комплексный подход к молекулярному моделированию новой группы нейротропных веществ. В качестве основного фармакофорного фрагмента виртуально обосновано ядро 4-оксопиримидина, а вторичного фармакофора - остатки нейромедиаторных аминокислот и пептидов [3]. Известно, что введение стириль-ного фрагмента в положение 2 ядра примидин-4(1Н)-она формирует дополнительную цепь сопряжения и приводит к усилению фармакологического эффекта [5, 6]. Предположительно это приводит к увеличению энергии взаимодействия лиганд - биологическая мишень. Поэтому в развитие этих исследований нами был изучены вклад ^пептидных фрагментов с глицином в проявление церебропротекторного действия, а для раннее синтезированного пиримидин-4(1Н)-она получено его 2-стирилпроизводное. Для поиска биологически активных соединений (БАС), обладающих цереб-ропротекторной активностью, использовался логико-структурного подход к генерированию рядов прогнозируемых соединений. Далее осуществлялся прогностический анализ с помощью компьютерных технологий с целью отбора наиболее перспективных структур и их последующего синтеза [1].
Цель исследования: молекулярное моделирование, целенаправленный синтез и изучение церебропро-
текторного действия наиболее перспективных производных пиримидин-4(1Н)-она, содержащих N-пептидные фрагменты.
Материалы и методы исследования. Прогностическая часть. Формирование виртуальных структур проводилось с использованием логико-структурного подхода и ранее апробированных фармакофорных фрагментов [1]. Далее прогноз биологической активности осуществлялся с использованием компьютерной программы PASS [7].
Синтетическая часть. Общий метод получения дипептидных производных. Смесь (0,01 моль) N-(3-оксо-2-фенил-бутирил)-ацетамида и (0,01 моль) соответствующего пептида, растворяют в смеси 6 мл безводной уксусной кислоты и 0,5 мл диметилформамида, кипятят 3 часа. После охлаждения, продукт реакции осаждают 100 мл диэтилового эфира и перекристалли-зовывают из этилового спирта. 2-[2-(2,6-диметил-4-оксо-5 -фенил-4Н-пиримидин-1 -ил)-ацетиламино]-3-фенил-пропионовая кислота (1). Выход 67%. Полученный продукт является белым мелкокристаллическим порошоком. Т. пл.= 286-287 °С.
2-[2-(2,6-диметил-4-оксо-5-фенил-4Н-пиримидин-1-ил)-ацетиламино]-4-метил-пентановая кислота (2). Выход 71%. Полученный продукт является белым мелкокристаллическим порошоком. Т. пл. = 278-279 °С.
Получение 2-стирилпроизводного. (2-{2-[2-(2-гидрокси-фенил)-винил]-6-метил-4-оксо-5-фенил-4Н-пиримидин-1-ил}-ацетиламино)-уксусная кислота (3).
Смесь (0,01 моль) [2-(2,6-диметил-4-оксо-5-фенил-4Н-пиримидин-1-ил)-ацетиламино]-уксусной кислоты и (0,01 моль) салицилового альдегида, растворяют в смеси 16 мл спирта этилового и 18 мл ДМСО, кипятят 6 часов. Охлаждают до комнатной температуры, продукт реакции высаживают в смеси растворителей гек-сана и этилацетата (1:4), отфильтровывают, сушат на воздухе и кристаллизуют из этанола. Выход 84%. Вещество представляет собой желтый мелкокристаллический порошок. Т. пл. = 283-284 °С.
Строение полученных соединений 1-3 доказано методами 1Н ЯМР, ИК- и УФ-спектроскопии. ИК-спек-тры измерены на спектрофотометре Фурье-спектроф-тометр ФСМ 1201. Спектры 1Н ЯМР регистрировали в DMSO-D6, на приборе Brucker-300Mhz при 20 °С, в качестве внутреннего стандарта - ГМДС.
Фармакологическая часть. Острое нарушение мозгового кровообращения (ОНМК) вызывали путем билатеральной окклюзии общих сонных артерий под хлоралгидратным наркозом (350 мг/кг), посредством хирургического доступа выделяли общие сонные артерии, подводили под них шелковые лигатуры и перевязывали [2].
Исследования проводили на 119 крысах-самцах линии Wistar массой 220-250 грамм, разделенных на 7
равных групп. Первая группа - ложнооперированные животные (ЛО). Вторая группа - негативный контроль (НК), получала 0,9% раствор натрия хлорида в эквивалентном объеме. Все экспериментальные вещества (вещество 1 - третья группа В1, вещество 2 - четвертая группа В2, вещество 3 - пятая группа В3) вводили по 50 мг/кг, что соответствовало 1/30 LD50.
В качестве препаратов сравнения были использованы: кавинтон (3,2 мг/кг) - шестая группа, и циннари-зин (5,6 мг/кг) - седьмая группа [4]. Все исследуемые вещества, препараты сравнения, а также 0,9% раствор натрия хлорида вводили внутрибрюшинно в течение трёх дней перед моделированием ишемического инсульта.
Результаты исследования. Логико-структурный подход к поиску БАС осуществлялся на основе эндогенных соединений или их структурных аналогов. На первом этапе исследования нами осуществлен анализ двух групп соединений эндогенной природы - пири-мидиновых оснований и нейроактивных аминокислот, и пептидов. Далее с помощью компьютерной программы PASS отобран ряд наиболее перспективных структур, результаты анализа некоторых из них представлены в таблице 1.
Таблица 1
Прогноз биологической активности производных примидин-4(1Н)-она
O
Ph
N
А.
H3C
Вторичные фармакофорные фрагменты Вещество 1 Вещество 2 Вещество 3
R ^Y^ OH T V NH rVH Ph O X HN ^O °У OH
OH 1
R1 СНз СНз ob
Виды активности (Pa в %)
Нейропротекторная 78,4 62,3 80,4
Ноотропная 77,8 50,4 60,9
Анксиолитическая 76,5 44,5 77,8
Антиишемическая 80,6 85,0 88,9
Противопаркинсоническая 64,5 70,5 74,5
Агонист фактора роста нервов 49,8 50,4 55,3
Антигипертензивная 63,7 67,9 70,2
Pa в % характеризует проявление вероятной активности
Нейропротекторное действие ожидается у всех прогнозируемых структур. Диметилпроизводное 4-ок-сопиримидина с остатком глициллейцина предположительно обладает и ноотропной, анксиолитической, а также антиишемической активностью (2). В свою очередь 2-стирилпроизводное пиримидин-4(1Н)-она, полученное на основе дипептида глицилглицина может обладать значительной антиишемической активно-
стью в сочетании анксиолитеческим, противопаркин-соническим действием и являться агонистом фактора роста нервов. Это предположение, объясняется удлинением цепи сопряжения путем введения стирильного фрагмента в положение 2 гетероциклического ядра (3). Антигипертензивное действие возможно для всех N пептидных производных пиримидин-4(1Н)-она, однако наибольшей вероятностью проявления этого вида
активности характеризуется 2-стирилпроизводное (3). Синтез N-пептидных производных пиримидин-4(1Н)-она 1 и 2 проводился по схеме:
O
Ph
HC
NH
H2N-R
AcOH, DMFA, Д
Ph
OO
CH3
N I
R
CH
R
HO
2
HN ^O
OH
Взаимодействие N-(3 -оксо-2-фенил-бутирил)-аце-тамида осуществлялось реакцией циклоконденсацией с дипептидами: глициллейцином и глицилфенилалани-ном. Классический метод получения 4-оксопиримиди-нов основан на использовании в качестве реакционной среды ледяной уксусной кислоты [6]. С целью повышения выхода продуктов и получения труднодоступных N-пептидных производных пиримидин-4(1Н)-она
сн3 Ph о
(1) и (2), нами оптимизированы условия реакции цик-локонденсации. Суть модификации условия реакции заключается в использование в качестве реакционной среда смеси уксусной кислоты и диметилформамида.
Согласно приведенному ранее прогнозу, было синтезировано 2-стирилпроизводное взаимодействием полученного производного пиримидин-4(1Н)-она [3] на основе глицилглицина и салицилового альдегида. о
.NH
OH EtOH, DMSO, Д
,NH
Реакция стирилирования проводилась кипячением исходных веществ, в среде этанола и диметилсульфок-сида, который увеличивает СН-кислотность метиль-ной группы и связывает образующую воду.
но ^о
При проведении фармакологических исследований, через 24 часа после проведения билатеральной окклюзии общих сонных артерий оценивали степень летальности животных (рисунок 1).
+
H3C
1
H3C
Ph
Ph
H3C
CH
H3C
O
O
+
3
Рисунок 1 - Выживаемость крыс на фоне ишемического инсульта
Журнал включен в Перечень рецензируемых научных изданий ВАК
~ 197 ~
Уровень выживаемости группы негативного контроля составил лишь 35%, тогда как в группе ЛО смертности не наблюдалось. Выживаемость крыс, получавших вещество 1 и вещество 2, оказалась сопоставимой с данным показателем препаратов сравнения (кавинтон - 71%; циннаризин - 65%) и составила 65% у обеих групп. Наиболее высокий показатель выживаемости животных наблюдался после профилактического введения вещества 3 и составил 81%.
Исследования неврологического статуса животных проводили по шкале McGraw, у группы ЛО крыс неврологических нарушений не наблюдалось. У группы НК проявлялись тяжелые последствия неврологического дефицита, выражавшиеся в частичных парезах, параличах, манежности движений. Большинство
животных опытных групп В1 и В2 имели как умерено выраженные (одно-, двухсторонний птоз, слабость конечностей, вялость, замедленность движений), так и тяжелые неврологические нарушения.
У группы крыс, получавшей на протяжении всего эксперимента вещество 3, было замечено минимальное изменений неврологического статуса (одно-, двухсторонний полуптоз). Животные данной группы были наиболее активны, замедленности движений, слабости конечности не проявляли.
Данные по суммарному неврологическому дефициту крыс на фоне ишемического инсульта представлены на рисунке 2.
вд к
и
и и иг
И
•г
гС .
£ Он
cd
Н
S >-
О
¿iL
ЛО НК Вещество 1 Вещество 2 Вещество j кавинтон Циннаризин
Вещества
Рисунок 2 - Суммарный неврологический дефицит крыс на фоне ишемического инсульта (шкала МсGraw) (Примечание: * - достоверно относительно группы ложнооперированных животных (Р>0,05); ** - достоверно
относительно контрольной группы животных (Р>0,05))
При оценке двигательной и ориентировочно-исследовательской активностей в тесте «Открытое поле» (установка НПК «Открытая наука») у группы негативного контроля наблюдалось статистически достоверное снижение всех показателей (горизонтальных передвижений на 77,4%, вертикальных передвижений на 84,2%, заглядываний на 85,2%) в остром постинсультном периоде относительно группы ложнооперирован-ных животных. В этой же группе повышалось психоэмоциональное напряжение крыс, о котором мы можем судить по увеличению времени нахождения в центральном квадрате в 6,2 раз и средней продолжительности грумминга в 2,2 раза.
У групп животных, получавших вещество 1 и вещество 2, двигательная активность была выше животных группы НК на 47,4% и 51,1%, соответственно, что сопоставимо с препаратами сравнения, в то время как животные группы В3, получавшие вещество 3, имели достоверное повышение как двигательной (на 147,9%), так и ориентировочно-исследовательской активности
(стойки - 195,1%, заглядывания - 197,3%). При этом стоит отметить, что в данных группах изменения по показателям «время нахождения в центральном квадрате», «груминг» и «дефекация» не наблюдалось, что свидетельствует о сохранении психоэмоционального статуса.
Выводы:
1. Осуществлен прогноз и целенаправленный синтез ^пептидных производных пиримидин-4(1Н)-она обладающих влиянием на ЦНС.
2. Первичные фармакологические исследования выявили церебропротекторные свойства у всех исследуемых веществ. Активность 2-стирилпроизводного пиримидин-4(1Н)-она превосходит по результатам фармакологических исследований препараты сравнения.
3. Фармакологические скрининговые тесты подтверждают целесообразность молекулярного конструирования новых церебропротекторных БАС в ряду N пептидных производных пиримидин-4(1Н)-она.
ЛИТЕРАТУРА
1.Кодониди И.П. Молекулярное конструирование N-замещенных производных 1,3-диазинона-4 / И.П. Кодониди// Фармация. 2010. №1. С. 36 - 40.
2.Миронов А.Н. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Часть первая. -М.: Гриф и К, 2012. 944 с.
3. Молекулярное конструирование и целенаправленный синтез N-замещенных производных 4-оксо-1,4-дигидропи-римидина на основе тормозных нейромедиаторов / И.П. Ко-дониди, Оганесян Э.Т., Глушко А.А., Тюренков И.Н., Багме-това В.В., Золотых Д.С., Погребняк А.В. // Химико- фармацевтический журнал. 2009. Т.43. №10. С.32-39.
4. Назарова Л.Е., Дьякова И.Н. Влияние кислоты феруло-вой на зону некроза, возникающего в результате окклюзии средней мозговой артерии //Медицинский вестник Башкортостана. 2011. № 3. С.133-135.
5.К-ацил-Р-кетоамиды в синтезе фармакологически активных пиримидинов / Т.В. Ковалева [и др.] // Карбонильные соединения в синтезе гетероциклов: сборник научных трудов. Саратов, 1989. С.50-52.
6. Синтез и анксиолитическая активность 2-стирилпроиз-водных 4-оксопиримидина / Жогло Е. Н., Кодониди И. П., Оганесян Э.Т., Воронков А. В. и др.// Фундаментальные исследования. № 8-6. 2014. URL: http://elibrary.ru/download/elibrary_22416890_22960793.pdf (дата обращения: 12.03.2017)
7.Филимонов Д.А., В.В. Поройков Прогноз спектров биологической активности органических соединений // Российский. химический журнал. 2006. Т.50. №2. С. 66-75.
8. A review on the synthesis and therapeutic potential of py-rimidine derivatives / J.K. Gupta [et al.] // Intern. J. of Pharmaceutical Sciences and Research. 2010, vol. 1, № 5, pp. 34-49.
PURPOSEFUL SYNTHESIS OF N-PEPTIDE DERIVATIVES OF PYRIMIDINE-4(1H)- ON, HAVING CEREBROPROTECTIVE PROPERTIES
Lugovoy I.S., Kodonidi I.P., Voronkov A. V., Shabanova N.B., Kodonidi M.I.
Pyatigorsk Medical and Pharmaceutical Institute, a branch of the "Volgograd State Medical University ", Pyatigorsk, Russian Federation
Annotation. Using the logical framework approach and the computer program PASS (Prediction of Activity Spectra for Substances) was made the forecast of the N-peptide derivatives of pyrimidine-4(1H)-she selected three most promising compounds for initial research. Purposeful synthesis of the most promising of the compounds performed using modified conditions of the reactions. The structure of target compounds are proved by UV-, IR - and 1H NMR spectroscopy. The results obtained in the spectral analyses, suggest that the styryl fragment has transvenous configuration. The results of pharmacological research of the synthesized compounds confirmed the accuracy of molecular modeling derivative 4-oxopyrimidine that affect the Central nervous system. The obtained substances have a pronounced cerebroprotective activity, and 2- styryl derivative pyrimidin-4(1H)-on is the substance- leader. Key words: molecular design, the N-peptide derivatives of pyrimidine, reaction of formation styryl derivatives, the reaction of cyclocondensation, cerebroprotective activity.
REFERENCES
1. Kodonidi I.P. Molecular design of N-substituted derivatives of 1, 3-diazinon-4 / I.P. Kodonid i//Farmaciya, 2010, №1, pp. 36-40. (in Russian)
2. Mironov A.N. The guidelines for preclinical researchof pharmaceuticals. Part one.- M.: Grif i K, 2012, 944 p. (in Russian)
3. Molecular design and purposeful synthesis of N-substi-tuted derivatives of 4-oxo-1,4-dihydropyrimidin on the basis of the inhibitory neurotransmitters / I.P. Kodonidi, Oganesyan EH.T., Glushko A.A., Tyurenkov I.N., Bagmetova V.V., Zolotyh D.S., Pogrebnyak A.V. // Himiko- farmacevticheskij zhurnal, 2009, vol.43, №10, pp.32-39. (in Russian)
4. Nazarova L.E., D'yakova I.N. The effect of ferulic acid on the zone of necrosis resulting from occlusion of the middle cerebral artery // Medicinskij vestnik Bashkortostana, 2011, № 3, pp.133-135. (in Russian)
5. N-acyl-P-ketoamide in the synthesis of pharmacologically active pyrimidines / T.V. Kovaleva [etc.] // Karbonil'nye soedineniya v sinteze geterociklov: sbornik nauchnyh trudov. Saratov, 1989, pp. 50-52. (in Russian)
6. Synthesis and anxiolytic activity of 2-styryl-4-oxopyrim-idine derivatives / ZHoglo E. N., Kodonidi I. P., Oganesyan EH.T., Voronkov A. V. i dr.// Fundamental'nye issledovaniya. № 8-6. 2014. URL: http://elibrary.ru/download/eli-brary_22416890_22960793.pdf (Accessed 13th March 2017) (in Russian)
7. Filimonov D.A., Porojkov V.V. Prediction of biological activity spectra for organic compounds // Rossijskij himicheskij zhurnal, 2006. vol.50, №2, pp. 66-75. (in Russian)
8. A review on the synthesis and therapeutic potential of pyrimidine derivatives / J.K. Gupta [et al.] // Intern. J. of Pharmaceutical Sciences and Research. 2010, vol. 1, № 5, pp. 34-49.
