Исследование взаимосвязи структура - фармакологическая активность производных коричной кислоты (стр. 9 )

Рис. 4.2. Функциональная зависимость РПКА

коричных кислот от значений Ер

С использованием регрессионного анализа выведено уравнение, описывающее данную зависимость:

ААА = –1,12939 + 0,68533 Ер

В данном ряду соединений значения Ер для неактивных соединений (ингибирование РПКА < 30 %) находятся в пределах от –1,663 В до –2,070 В, а для активных соединений – от –2,123 В до –2,131 В.

Аналогичные исследования проведены для ариламидов кумарин-3-карбоновой кислоты, результаты которых приведены в таблице 4.7.

Таблица 4.7

Значения Ер и РПКА ариламидов кумарин-3-карбоновой кислоты

Соединения	R1	R2	Ер	Ингибирование РПКА, %/100
Кумарин-3-карбоновая кислота	–1,960	0,000
IX а	Н	Н	–2,070	0,134
IX б	Н	COОН	–2,090	0,208
IX в	H	COOC2H5	–2,100	0,320
IX г	H	COO(CH2)2(C2H5)2	–2,120	0,581
IX д	OCH3	COO(CH2)2N(C2H5)2	–2,140	0,609

Полученные данные позволили построить график зависимости ААА соединений от значений их Ер (рис. 4.3.), представляющий собой прямую (коэффициент корреляции 66,09 %).

Регрессионным анализом выведено уравнение, описывающее данную зависимость:

ААА = -6,59894 + 3,32161 Ер

В данном ряду соединений значения Ер для неактивных веществ находятся в пределах от –1,960 В до –2,090 В, а для активных соединений значения Ер – от –2,100 до –2,140 В.

РПКА, % 0,6 – 0,5 – 0,4 -- 0,3 -- 0,2 -- 0,1 --

Ер, В 2,2 2,1 2,0 1,9 1,8

Рис. 4.3. Функциональная зависимость РПКА

кумарин-3-карбоновой кислоты от значений Ер

Аналогичные исследования были проведены и для ариламидов производных коричной кислоты, результаты которых приведены в таблице 4.8.

Таблица 4.8

Потенциалы восстановления и ААА

ариламидов производных коричной кислоты

Соеди-нения	R1	R2	R3	Ер, В	Ингибирование РПКА, %/100
X а	H	H	H	-1,465	0,185
X б	H	H	COOH	-1,628	0,293
X в	H	H	COOC2H5	-1,687	0,419
X г	– O – CH2 – O –	COO(CH2)2N(C2H5)2	-1,882	0,523
X д	NO2	H	COO(CH2)2N(C2H5)2	-1,910	0,541
X е	OCH3	H	COO(CH2)2N(C2H5)2	-1,940	0,608
X ж	OCH3	OCH3	COO(CH2)2N(C2H5)2	-1,953	0,637
X з	OC(O)CH3	OC(O)CH3	COO(CH2)2N(C2H5)2	-1,970	0,656
X и	OC(O)CH3	H	COO(CH2)2N(C2H5)2	-1,970	0,691
X к	OC(O)CH3	OCH3	COO(CH2)2N(C2H5)2	-1,977	0,791
X л	OCH3	OCH3	C(O)NH(CH2)2N(C2H5)2	-1,983	0,800

На основании полученных результатов построен график функциональной зависимости ААА от значений Ер (рис. 4.2), представляющий собой прямую (коэффициент корреляции 94,89 %) и обосновано уравнение, описывающее данную зависимость:

ААА = – 1,30903 + 0,997839 Ер

В данном ряду соединений значения Ер для слабоактивных веществ лежат в интервале от –1,465 В до –1,628 В, а для активных – от –1,687 В до –1,983 В.

При попытке проведения корреляции ААА от значений Ер для всех изученных рядов соединений вместе (межрядовая корреляция) нами получен неудовлетворительный результат (коэффициент корреляции 12,55 %), что вполне согласуется с результатами других исследователей взаимосвязи структура – активность с использованием полуэмпирических методов[128].

С целью подтверждения выявленных закономерностей в ряду наиболее активных веществ конденсацией хлорангидрида 3,4-диметоксикоричной кислоты с новокаинамидом синтезировано соединение Хл:

Значение потенциала восстановления соединения Хл составляет –1,95 В. На этом основании можно предположить, что оно может обладать и высоким значением ААА. Действительно, данное вещество ингибирует РПКА у крыс на 71,7 %, но в отличие от других соединений ряда Х, теряющих активность при пероральном введении, сохраняет высокую ААА и при пероральном пути введения.

Таким образом, значение потенциала восстановления в различных рядах производных коричной кислоты является достоверным параметром для оценки и прогнозирования структур, обладающих антиаллергической активностью.

4.6. Исследование связи структура – ААА с

использованием электронно-топологического подхода

Для исследования связи структура – активность в ряду всех синтезированных соединений, описанных в предыдущем разделе, мы использовали электронно-топологический подход (ЭТМС), описанный в разделе 2.3. Следует отметить, что формирование ЭТМС проводилось по упрощенной схеме, т. е. в качестве диагональных элементов матрицы использованы эффективные заряды на атомах, а недиагональные элементы представлены двумя характеристиками, а именно: индексами Вайберга (квантово-химический аналог порядка связи) для химически связанных атомов, а остальные элементы матрицы представляют собой оптимизированные расстояния между атомами. Таким образом формируется полная матрица для каждого из исследуемых соединений и обрабатывается весь массив ЭТМС с целью выделения признаков активности.

Из-за большого объема расчетного материала здесь рассмотрим лишь итоговые результаты, полученные при выделении признаков активности. Информативность признака a и Р оценивалась по формулам, приведенным в разделе 2.3. Всего исследовано 36 соединений, представленных в таблицах 4.1 – 4.4, формулами IXе – IXз и два гетероциклических аналога халкона, показавших в эксперименте высокую ААА:

В качестве контрольного соединения был выбран винилог халкона VIIIи и VIIIе из группы активных соединений. Для соединения VIIIи наиболее информативны следующие выделенные ЭТМС, которые обозначены как признаки активности. Нумерация атомов в соединениях произвольная, а группы атомов, входящие в признак обведены сплошной линией:

С2	0,32+d1	2,44+d1	2,39+d1
	С4	0,16+d1	2,39+d1
		С22	0,28+d1

Признак 1: a = 0,694; Р = 0,844

С2	0,32+d1	2,48+d1	2,16+d1
	С6	0,15+d1	2,16+d1
		Н25	-0,08+d1

Признак 2: a = 0,475; Р = 0,900

С2	0,32	2,44	2,48	3,70	3,79	2,39	2,16
	С4	0,16	2,44	3,69	4,34	2,39	3,87
		С6	0,15	0,99	1,90	4,19	2,16
			О19	- 0,26	0,96	5,55	2,62
				Н20	0,15	5,91	2,18
					С22	0,28	4,54
						Н25	- 0,07

Признак 3: a = 0,286; Р = 0,846

Как видно из представленных фрагментов структур, интегрированный признак 3 включает в себя первые два признака, однако уступает им в количествах описываемых соединений, что видно по их характеристикам a и Р. Анализ этого признака показывает, что для активных соединений характерным является наличие четырех положительно заряженных атомов углерода С2, С4, С6 и С22 с зарядами от 0,15 до 0,32 единиц электронного заряда и фенольной гидроксильной группы.

Следует отметить, что алгоритм поиска обобщенного признака активности, как правило, связан с выбором в качестве контрольных молекул различных активных соединений и поиска для них своих наборов признаков. Затем в интерактивном режиме выбранные признаки обобщаются и выбирается минимальное их количество, покрывающее всю выборку исследуемых соединений. В связи с этим, в качестве второго контрольного соединения мы выбрали соединение IХе, для которого выбрали признак активности 4 со следующими ЭТМС:

С5	0,174	2,470	10,78
	С8	0,180	8,620
		О25	- 0,12

Признак 4: a = 0,389; Р = 0,867

В отличие от предыдущих признаков, в его состав входят три центра, два из которых (С5 и С8) содержатся и в ранее найденных признаках, а третий (О25) расположен от них на расстоянии 10,78 А и 8,62 А.

Ниже приведены примеры реализации признака 4 для разных типов родственных коричной кислоте структур:

Как видно из представленных примеров, все признаки обладают достаточной информативностью, составляют определенную систему прогнозирования и могут быть использованы при отборе потенциально активных соединений. Для проверки прогностических возможностей найденных признаков было использовано соединение, аналогичное по структуре уже рассмотренным, но не включенное в «обучающую» выборку. Сформированные для него ЭТМС были анализированы на наличие в них подматриц, характерных для активных признаков. Ниже на данной структуре показано, как реализуется признак активности 4:

На примере другого соединения, полученного конденсацией 4-формилкоричной кислоты с рездиацетофеноном, показано, что ни одна из выявленных признаков, составляющих систему прогнозирования не реализуется:

Данный случай примечателен тем, что для приведенного соединения сохраняется только топология активного фрагмента, а электронные характеристики существенно отличаются, что и является причиной резкого снижения активности этого соединения.

Таким образом, электронно-топологический подход, основанный на конформационных и квантово-химических расчетах позволяет проводить исследования по отбору признаков активности для большого массива соединений.

Поэтому представлял огромный интерес поиска выявленных признаков активности на структурах других классов соединений, не содержащих циннамоильный фрагмент и отличной по молекулярному каркасу. Для этой цели была выбрана структура противоаллергического средства супрастина, представляющего собой N-диметиламиноэтил-N-(пара-хлорбензил)-аминопиридин.

Супрастин

Для супрастина реализуется признак активности 4, а атомы образующие ЭТМС, обведены линией. В отличие от ранее исследованных соединений, признак активности в данном случае сформирован из атомов Cl, C и N. Данный пример позволяет сделать важный на наш взгляд вывод о том, что природа атомов в признаке может меняться. Но неизменными должны оставаться электронные и пространственные характеристики молекулы, которые в конечном итоге и определяют активность соединения.

Таким образом, на основании проведенных исследований сформирована система прогнозирования структур обладающих антиаллергической активностью, которая успешно применяется для целенаправленного конструирования новых структур с антиаллергическими свойствами.

ЛИТЕРАТУРА

1.  Caffeic acid is a selective inhibitor for leukotriene biosynthesis. / Koshihara Y., Neichi T., Murota S. et al. // Biochem. et Biophys. Acta. – 1984/ - Vol. 792. – P. 92 – 97.

2.  Effects of chalcone derivatives on lihoxygenase and cyclooxegenase activities of mouse epidermis. / Nakadate N., Aisu E., Yamamoto S., Kato R. // Prosnaglandins. – 1985. – Vol. 30, N 3. – P. 357 – 368.

3.  Пат. 58-8046 Япония, МКИ С07 с 69/618, 69/65. Производные циннамоилсалициловой кислоты. / Эномото Хироси, Номура Тадаёси, Аоянаси Йосиаки и др. (Япония). – № ; Заявлено 08.07.81; Опубл. 18.01.83.

4.  Пат. Япония, МКИ А 61 К 31/34, C 07 D 307/58. Антиаллергические агенты. / и др. (Япония). – № ; Заявлено 29.06.83; Опубл. 21.01.85.

5.  Пат. Япония, МКИ С 07 с 49/248, А 61 К 31/12. Производные кофейной кислоты. / Йокояма Кадзумаса, Фукатани Цутому, Сугиура Масанори и др. (Япония). – № ; Заявлено 23.05.84; Опубл. 09.12.85.

6.  Пат. Япония, МКИ С 07 С 103/76, А 61 К 31/165. Производные кофейной кислоты. / Йокояма Кадзумаса, Фукая Тихара, Сугиура Масанори и др. (Япония). – № ; Заявлено 22.06.84; Опубл. 18.01.86.

7.  Negwer M. Organisch-Chemische Arzneimittel und ihre Synonyma. // Berlin, 1987.

8.  Машковский средства. // Москва, Волна», 2004.

9.  Пат. 4486597 США, МКИ С 07 С 99/00. Способ получения замещенных циннамоилантраниловых кислот. / Gizuha Kinji, Kamino Tetshide, Yamamoto Ryoji, Harada Hiromu (Япония). – № 000; Заявлено 07.02.84; Опубл. 04.12.84.

10.  Пат 4587356 США, МКИ С 07 С 99/00. Способ получения производных циннамоилантраниловой кислоты. / Iizuca Kinji, Tetsuhide Kamijo, Ryoji Yamamoto et al. (Япония). – № 000; Заявлено 25.09.84; Опубл. 06.05.86.

11.  Пат 4623724 США, МКИ С 07 D 99/00. Способ получения солей замещенных циннамоилантраниловых кислот. / Iizuca Kinji, Tetsuhide Kamijo, Ryoji Yamamoto, Yarada Hirowi. (Япония). – № 000; Заявлено 14.08.84; Опубл. 18.11.86.

12.  Пат. Япония, МКИ С 07 С 103/84. Получение производных циннамоиламида. / Камидзе Юкио, Кобаяси Митихиро, Адзисава Сатиёси и (Япония). – № ; Заявлено 31.12.75; Опубл. 12.07.77.

13.  Пат. Япония, МКИ С 07 С 103/84. Способ получения N-(3,4-диметоксициннамоил)антраниловой кислоты. / Симидзу Сигэо, Такано Хироюки, Ягихаси Фудзио и др. (Япония). – № ; Заявлено 15.08.83; Опубл. 05.03.85.

14.  Пат. Япония, МКИ С 07 С 103/84, 102/00. Способ получения N-(3,4-диметоксициннамоил)антраниловой кислоты. / Такахаси Ватару, Яманэ Хироюки (Япония). – № ; Заявлено 30.04.86; Опубл. 07.11.87.

15.  Пат. Япония, МКИ С 07 С 103/84, 102/00. Способ получения N-(3,4-диметоксициннамоил)антраниловой кислоты. / Такахаси Ватару, Яманэ Хироюки (Япония). – № ; Заявлено 30.04.86; Опубл. 07.11.87.

16.  Пат. Япония, МКИ С 07 С 103/84, С 07 D 207/09. Производные амида 3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксициннаминовой кислоты. / Оэ Тиканори, Кавасаки Кадзуюки, Оти Хироси, Тэрадзава Митио (Япония). – № ; Заявлено 19.11.86; Опубл. 02.06.88.

17.  Пат. Япония, МКИ С 07 С 103/84, 102/00. Замещенные в ядре циннамоилантранилаты и способ их получения. / Иидзука Киндзи, Камисаса Тэцукиё, Ямамото Рёдзи, Харада Хироси (Япония). – № ; Заявлено 01.09.87; Опубл. 02.10.89.

18.  Пат. Япония, МКИ С 07 С 103/84, 69/96. Способ получения N-(цис-3,4-диметоксициннамоил)антраниловой кислоты. / Аоянаги Сахаэ, Кобаяси Сигеаки, Нагасэ Юносукэ (Япония). – № ; Заявлено 02.08.83; Опубл. 19.02.85.

19.  Пат. Япония, МКИ С 07 С 103/78, 103/76. Способ получения ароматических амидокарбоновых кислот. / Харита Кодзабуро, Адзисава Юкиёси, Иицука Киндзи и др. (Япония). – № ; Заявлено 18.04.74; Опубл. 31.07.81.

20.  Пат. Япония, МКИ С 07 С 103/84, B 01 J 27/232. Синтез производных замещенных амидов коричной кислоты. / Мицумори Наомито, Ямада Харуо, Хамари Якухин (Япония). – № ; Заявлено 18.06.85; Опубл. 21.01.87.

21.  Пат. Япония, МКИ С 07 С 103/84, А 61 К 31/195. Способ получения производных ароматических кислот. / Харита Косабура, Адзисава Юкиёси, Иидзука Киндзи др. (Япония). – № ; Заявлено 18.04.74; Опубл. 16.11.81.

22.  Пат. Япония, МКИ С 07 D 207/09, 211/26. Производные амидов кричной кислоты. / Тавара Тацудзи, Хакамада Итиоро, Юаса Сюдзи, Тэрадзава Митио (Япония). – № ; Заявлено 10.07.85; Опубл. 21.01.87.

23.  Csaky M. D., Byron A., Warnes Ph. D. Smooth muskle antisрasmolitics. // Cutting΄s Handbook of Phamacology / Appleton-century crofts. – 1991. – P. 543.

24.  Исследование взаимосвязи структура – активность а ряду флавоноидов. 9. Антиаллергическая активность халконов. / , , // Хим.-фарм. журнал – 1991. – № 8. – С. 18 – 22.

25.  А. с. 1571983 СССР, МКИ С 07 С 57/44, 59/90, А 61 К 31/185, 31/19. Производные 4-карбоксивинилен халкона, обладающие антиаллергической активностью. / , , (СССР). – № 000/28-04. Заявлено 06.06.88 (Для служебного пользования).

26.  Колесников винильных производных ароматических и гетероциклических соединений. – М., 1980. – С. 76 – 77.

27.  Исследование взаимосвязи структура – активность в ряду флавоноидов. 9. Антиаллергическая активность халконов. / , , // Хим.-фарм. журнал. – 1991. – № 8. – С. 18 – 22.

28.  Биохимия фенольных соединений. – М., 1968. – С. 188 – 195.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Все возрастающий интерес в области исследований, посвященных установлению закономерностей между химической структурой соединений и их фармакологической активностью, обусловлен несколькими причинами.

Во-первых, существенным сокращением расходов по синтезу заведомо неактивных, слабо активных или высокотоксичных соединений, т. е. проведение целенаправленного поиска высокоэффективных и малотоксичных соединений среди природных соединений и из синтетических аналогов.

В свою очередь, целенаправленный поиск БАВ в значительно сокращает предварительные фармакологические и токсикологические исследования по скринингу на животных.

Кроме того, выявленные закономерности связи структура-активность (ССА) и установленные признаки активности (токсичности) позволяют проводить дальнейшее совершенствование в конструировании молекул определенных классов соединений, с точки зрения повышения их эффективности и снижения токсичности.

Поэтому, за последние десятилетия наблюдается все возрастающий интерес к исследованиям проблемы ССА. В научных публикациях наряду с научно-обоснованными исследованиями, разработкой новых методов и подходов в решении одной из актуальных проблем современного здравоохранения. Однако, к нашему сожалению, встречается немало сообщений, в которых авторы обращаются к различным методам исследования ССА, к корреляционным уравнениям лишь для достижения высоких значений коэффициентов корреляции. При этом, авторы совершенно не обосновывают влияние выделенных признаков, членов уравнения с описываемым процессом. Таким образом, создаются по выражению Hansch C. «математические уродцы», не имеющие ничего общего с объектом или процессом исследования.

Автором предпринята попытка на примере производных коричной кислоты продемонстрировать возможности эмпирических, полуэмпирических и теоретических методов исследования взаимосвязи ССА.

Мы надеемся, что настоящая книга, наряду со специальной литературой, поможет особенно молодым исследователям в подборе и правильном обосновании методов исследования с учетом конкретных физико-химических и квантово-химических характеристик соединений, а также характеристик исследуемого объекта или процесса.