Молекулярное конструирование и целенаправленный синтез n-производных 1,3-диазинона-4 (стр. 3 )

Результаты исследования психотропной активности производных хиназолинона-4, полученных на основе дипептида – глицилглицина (QPhGG) и трипептида – диглицилглицина (QPhDiGG), выявили наиболее выраженную психотропную активность у вещества QPhGG.

Анализ данных скрининговых тестов показал, что синтезированные производные 4-оксопиримидина обладают выраженной психотропной активностью, что также косвенно подтверждает результаты молекулярного конструирования. Ядро 4-оксопиримидина, будучи основным фармакофором, обусловливает психотропное действие соединений, а остатки γ-аминомасяной кислоты и пептидов, как вторичные фармакофоры, вносят свой вклад по конкретному влиянию на ЦНС.

Изучение двигательной и эмоциональной активности N-толильных и N-арилкарбоксильных производных 4-оксопиримидина методом «открытого поля» показало, что все синтезированные соединения вызывают снижение активности ЦНС.

Оценка действия N-гидроксифенилзамещенных 4-оксопиримидина на некоторые показатели эмоциональной деятельности позволяет судить об их угнетающем влиянии на ЦНС. Результаты изучения действия N-гидроксифенилзамещенных производных 4-оксопиримидина на двигательную и поисково-исследовательскую активность показывают, что наибольшим угнетающим влиянием на ЦНС обладают PDMmFol и PDEmFol.

Экспериментальные данные свидетельствуют о выраженном влиянии на ЦНС N-арилзамещенных производных 4-оксопиримидина. Введение в положение N1–гетероцикла ароматического заместителя с арилалкильными, карбоксильными и сложноэфирными группами приводит к снижению активности ЦНС. Наиболее выраженная тенденция к угнетающему влиянию на ЦНС наблюдается для производных 4-оксопиримидина содержащих в качестве вторичного фармакофора остатки фенолокислот или тимола. Вещества с остатками салициловой кислоты и тимола достоверно снижают поисковую активность животных: PDM5ASK на 79,2%, PDMPASK на 89,1% , а соединение PDMTimol на 83,0%, что сопоставимо с действием препарата аминазина.

Изучение N-гетерилпроизводных хиназолинона-4, проведенные в условиях «открытого поля», показали, что вещества QPhAnp и QPhTaz обладают транквилизирующим действием, но уступают препарату сравнения феназепаму.

Для N-ациларилпроизводных хиназолинонов выявлено стимулирующее влияние на ЦНС и среди них следует выделить «соединения – лидеры», синтезированные на основе гидразидов фенилуксусной кислоты.

Исследование психотропной активности 4-оксопиримидина и хиназолинона-4 содержащий остаток дапсона показало, что они по стимулирующей ЦНС активности превосходят препарат сравнения кофеин. Сопоставляя эти данные с результатами изучения 1,3-диазинонов-4, содержащих остатки сульфаниламидов, можно предположить, что гетероциклическое ядро проявляет психотропную активность посредством лиганд-рецепторных взаимодействий, а аналептическую активность обеспечивает диарилсульфоновая группа.

Для производных 4-оксопиримидина характерно актопротекторное действие. Наибольшую активность проявляют соединения, содержащие ароматическую карбоксильную или сложноэфирную группу в пара - положении ароматического ядра – соединения с остатками ПАБК (PDEpAB) и анестезина (PDEAns). Возможно, что для 4-оксопиримидинов кроме влияния на ЦНС, главной составляющей актопротекторного действия является активация метаболических процессов и антигипокисическая активность.

Для производных хиназолинона-4 вклад в актопротекторную активность предположительно вносит вторичный фармакофор. Наибольшей эффект выявлен у соединение QphIsonias, содержащего в качестве вторичного фармакофора остаток гидразида изоникотиновой кислоты.

Ациклические предшественники хиназолинонов – диамиды – проявляют нестабильную и дозозависимую активность, причем максимальный актопротекторный эффект проявляется в дозе 1 мг/кг.

Экспериментально установлено, что для N-арилпроизводных о-бензоиламинобензойной кислоты в качестве антигипоксантов наиболее эффективна доза 1 мг/кг. А наиболее выраженный антигипоксический эффект наблюдается у соединения под лабораторным шифром NcQPhBb, превосходящего препарат сравнения – янтарную кислоту в дозе 50 мг/кг.

Изучение антигипоксической активности производных 1,3-диазинонов-4 и их ациклических предшественников позволило выявить ряд соединений-лидеров, превосходящих препарат сравнения пирацетам, а производное 4-оксопиримидина с остатком ГАМК в сочетании с антигипоксическим действием обладает церебропротекторными свойствами.

Исходя из результатов молекулярного конструирования и экспериментально выявленной ангигипоксической активности для ряда производных 1,3-диазинона-4, представлялось интересным исследовать синтезированные соединения на возможность проявления ими гипотензивной активности и влияния на системную гемодинамику.

С этой целью изучен механизм действия вещества PDMGAB на системную гемодинамику на фоне классических антагонистов ГАМКА - рецептора – бикукулина и гидрастина.

По-видимому, антагонисты ГАМК и вещество PDMGAB конкурируют по влиянию на системную гемодинамику у бодрствующих крыс. Полученные данные позволяют предположить, что в механизме действия на системную гемодинамику вещества PDMGAB главную роль играет сродство к ГАМКА – рецептору. Этот факт в определенной мере подтверждает достоверность результатов молекулярного конструирования в ряду производных 1,3-диазинона-4.

Для всех N-арилсульфаниламидных производных 4-оксопиримидина выявлена достоверная тенденция к снижению артериального давления (АД) относительно исходных данных, а вещества с остатком сульфаниламида в 2 - 2,4 раза являются более эффективными, чем папаверин. В тоже время под влиянием этих соединений наблюдалось достоверное повышение системного АД у наркотизированных гипотензивных крыс.

Известно, что производные 4-оксопиримидина влияют на так называемую «вторичную мессенджерную» систему, которая контролирует баланс АМФ и ГМФ, воздействуя на гормоны и гормоноподобные субстанции, а также участвует в регуляции метаболических процессов. Учитывая, что в основе патогенеза ИНСД лежат процессы взаимодействия со специфическими рецепторами (SUR-1 субединица КАТФ - канала β-клетки) плазматической мембраны бета-клетки и связанные К+/Са2+ балансом, то можно предположительно прогнозировать гипогликемическую активность сульфаниламидных производных 1,3-диазинона-4 [, 2005г.].

Возможно, что гипогликемическая и глюкозурическая активности связанны с диуретическим действием производных 1,3-диазинона-4.

Изучение гипогликемической, диуретической и глюкозурической активности синтезированных соединений позволило выявить соединение - лидер BisPDMD, которое далее исследовалось в условиях экспериментального сахарного диабета.

Установлено, что эффективность применения BisPDMD при экспериментальном сахарном диабете сопоставима с таковой сахаропонижающего средства глибенкламида.

Противовоспалительную активность N-карбоксильных производных 1,3-диазинона-4 определяли по методу хронического пролиферативного воспаления [, 2006 г.].

Наиболее выраженный эффект сравнимый с диклофенаком проявляется у 4-оксопиримидинов и хиназолинонов-4. Ациклические предшественники проявляют более слабое противовоспалительное действие. Этот факт подчеркивает вклад гетероциклического ядра как основного фармакофора что характерно для производных содержащих арильные, аминокислотные и пептидные остатки.

Для ациклических структур, содержащих остатки сульфаниламидов, а также синтезированных на основе дапсона, наблюдается высокая противовоспалительная активность, что соответствует результатам, полученным с использованием программы PASS. Соединение-лидер, превосходящее препарат сравнения диклофенак-натрия более чем в 2 раза, является производное о-бензоиламинобензойной кислоты с остатком дапсона.

Количественные соотношения взаимосвязи структура-активность производных 1,3-диазинонов-4 и их ациклических предшественников

Далее согласно алгоритму молекулярного конструирования нами исследовались количественные соотношения структура-активность в ряду производных 1,3-диазинона-4, проявляющих психотропную активность. Корреляционный анализ между вычисленными квантово-химическими методами дескрипторами молекул и результатами психотропной активности осуществлялся с учетом их значимости.

Нами совместно с к. х.н. были рассчитаны квантово-химические дескрипторы 8 синтезированных соединений с остатками нейромедиаторных аминокислот и пептидов с использованием программы MOPAC-97 методом РМ3 с учетом сольватации (модель РСМ). Для некоторых из этих дескрипторов найдены выраженные корреляционные зависимости с результатами поведенческих тестов.

Наибольшее значение коэффициента корреляции при анализе психотропной активности наблюдается между энергиями НСМО 4-оксопиримидинов и результатами ориентирования в тесте «Открытое поле» (R2 – 0.818).

В дальнейшем нами совместно с аспирантом для выявления квантово-химических и топологических дескрипторов, коррелирующих с полученными значениями психотропной активности, использовалась программа T. E.S. T. (Toxicity Estimation Software Tool). Данная программа позволяет получать информацию о 794 дескрипторах, связанных с 2D структурой соединений. Из описанных топологических дескрипторов наиболее высокие значения R2 наблюдаются при использовании дескрипторов Hmin (R2 – 0,826) (минимальное значение электротопологического состояния атома водорода в молекуле) и MATS4p (R2 – 0,728) (дескриптор автокорреляции Морана на основе поляризуемости атомов).

Исходя из данных расчетов квантово-химических и топологических дескрипторов, можно предположить значительный вклад гетероциклического фрагмента в проявлении психотропной активности. Это предположение хорошо согласуется с ранее осуществленным прогнозом.

Увеличение количества исследуемых веществ до 11 за счет включения ациклических предшественников с остатками различных производных ПАБК, позволило выявить также межрядовые молекулярные дескрипторы.

Наиболее высокие значения R2 наблюдаются при использовании дескрипторов MATS6v (R2 – 0,849) (дескриптор автокорреляции Морана на основе Ван-дер-ваальсовых объемов атомов) и GATS4v (R2 – 0,748) (дескриптор автокорреляции Гири на основе Ван-дер-ваальсовых объемов атомов). Возможно, в это случае значительный вклад во взаимодействие лиганд-рецептор вносят Ван-дер-ваальсовые силы.

Таким образом, разработанный нами подход к молекулярному конструированию N-замещенных производных 1,3-диазинона-4 является определенным вкладом в фундаментальную проблему современной фармацевтической химии, поскольку получены репрезентативные ряды биологически активных веществ путем целенаправленного изменения структуры, а также выявлены закономерности взаимосвязи между строением и свойствами веществ. Достоверность прогностического подхода к выявлению фармакологических свойств целевых структур, а также молекулярного конструирования доказаны экспериментально.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Предложен алгоритм и комплексный подход к молекулярному конструированию производных 1,3-диазинона-4. На основе логико-структурного подхода, а также расчетов энергетических составляющих взаимодействия лиганд-рецептор обосновано строение структур и осуществлен целенаправленный синтез целевых соединений, обладающих нейропротекторной активностью. Всего получено 139 производных 1,4-дигидро-4-оксопиримидина, 2-фенилбензоксазинона-4, 2-метил-6,7-диметоксихиназолинонов-4, амидов о-бензоиламинобензойной кислота и N-ацетиламидов-2-фенилкротоновой кислоты.

2. Модифицированы одностадийные методы синтеза производных N-ацетиламидов-2-фенилкротоновой кислоты и амидов о-бензоиламинобензойной кислоты путем использования полярных апротонных растворителей, что позволило в дальнейшем получить, труднодоступные производные 4-оксопиримидина и хиназолинона-4.

Оптимизированы условия проведения реакции циклоконденсации N-ацил-β-кетоамидов со слабыми нуклеофилами, а также модифицирована методика синтеза N-замещенных производных 1,4-дигидро-4-оксопиримидина, позволяющая увеличить выход целевых продуктов до 90%.

3. Изучен механизм взаимодействия производных бензоксазинона с аминами в условиях кислотного катализа и на этой основе разработаны условия синтеза N-замещенных 2-фенилхиназолинонов-4, 2-метил-6,7-диметоксихиназолинонов-4 и их ациклических предшественников. Сопоставление экспериментальных данных с квантово-химическими расчетами всех стадий взаимодействия 2-фенилбензоксазинона-4 с аминами позволило объяснить протекание конкурентной реакции с образованием диамидов. Суть заключается в направлении атаки со стороны аминного компонента двух вероятных карбкатионов, а также стерических эффектов производных 1,3-бензоксазинона-4.

4. Исследование биологической активности показало, что из общего числа синтезированных соединений 107 обладают прогнозируемыми биологическими свойствами: психотропными – 43, противовоспалительными – 27, актопротекторными – 7, антигипоксическими – 18, антигипертензивными – 15, гипогликемическими – 2, диуретическими – 9, иммуностимулирующими – 14. Все эти данные подтверждают достоверность предварительного прогноза.

5. Исследование психотропной активности производных 1,3-диазинона-4 с остатками нейромедиаторных аминокислот и пептидов подтверждает их влияние на ЦНС; а для 4-(2,6-диметил-5-фенил-4-оксо-1,4-дигидропиримидил-1)-бутановой кислоты (PDMGAB) помимо этого выявлена также церебропротекторная и антигипоксическая активность. Экспериментально, с использованием бикукулина и гидрастина доказано взаимодействие PDMGAB с ГАМКА - рецептором, чем и можно объяснить его ГАМК-ергическое действие.

6. Выявлены «соединения-лидеры», обладающие соизмеримой или превосходящей по фармакологической активности препараты сравнения: вещество PDMGAB по церебропротекторному действию превосходит препараты ГАМК на 35,5% и ноотропил на 10,5%; QPhpHas2Br превосходит аминазин в угнетении ЦНС на 15%; QphAnp соизмеримо по действию с феназепамом; PDMD превосходит кофеин в стимуляции ЦНС на 47%; PDEAnes увеличивает двигательную активность в 19 раз; NcQPhD по противовоспалительной активности превосходит диклофенак-натрия в 2,3 раза; BisPDMD по гипогликемическому действию соизмеримо с глибенкламидом; NcQPhGAB по диуретической активности превосходит диакарб в 2 раза; вещество PDMBenzIm5,6DM превосходит метилурацил в стимуляции клеточного иммунитета в 2,2 раза, а гуморального в 2,5 раз; PDMD превосходит папаверин по гипотензивному действию в 2,7 раза и нормализует АД в случае гипотензий.

7. Строение синтезированных соединений доказаны современными методами анализа - УФ-, ИК - и 1Н ЯМР-спектроскопии. Установлено, что 2-стирилпроизводные 1,4-дигидро-4-оксопиримидина имеют трансоидную конфигурацию.

8. Для синтезированных веществ осуществлен корреляционный анализ взаимосвязи между квантово-химическими параметрами и данными поведенческих тестов, что позволило выявить наиболее значимые дескрипторы влияющие на психотропную активность.

Выявлены следующие молекулярные дескрипторы: энергии НСМО, характерны для производных 4-оксопиримидина, минимальное значение электротопологического состояния атома водорода и автокорреляции Морана на основе поляризуемости атомов следует использовать для конструирования производных 4-оксопиримидина и хиназолинона-4, влияющих на ЦНС. Дескрипторы автокорреляции Морана и Гири на основе Ван-дер-ваальсовых объемов атомов в качестве межрядовых целесообразно использовать в прогнозе психотропной активности для производных 1,3-диазинона-4 и их ациклических предшественников.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Авторские свидетельства и патенты

1. А. с. 1811056 СССР, МКИ А61К 31/505. Производные 4-оксо-1,4-дигидропиримидина, обладающие аналептической активностью / , , - № 000; заявл. 02.01.91; опубл. 10.10.92. – 5 с.

2. А. с. 1 СССР МКИ А61К 31/505. Производные 4-оксо-1,4-дигидропиримидина, обладающие иммуностимулирующей и антиаллергической активностью / , , [и др.]. - № 000; заявл. 07.08.90; опубл. 11.10.92. – 8 с.

3. А. с. 1814291 СССР, МКИ А61К 31/505. Производные 4-оксо-1,4-дигид - ропиримидина, обладающие иммуностимулирующей, антиаллергической и анксиолитической активностью / , , [и др.]. - № 000 ; заявл. 07.08.90; опубл. 11.10.92. – 10 с.

4. А. с. 1822149 СССР, МКИ А61К 31/505. Гидрохлориды 4-оксо-1,4-дигидропиримидина, обладающие гипотензивной, иммуностимулирующей и антиаллергической активностью / , , [и др.]. - № 000 ; заявл. 25.12.91; опубл. 12.10.92. – 10 с.

5. Пат. 2015975 Российская Федерация, МПК 5 С 07 D 401/04, 239/36, А 61К 31/505. Производные 4-оксо-1,4-дигидропиримидина, обладающие антиаллергической и иммунотропной активностью / , , (РФ). - № 000/04; заявл. 13.02.92; опубл. 15.07.94. – 10 с.

6. Пат. 2037491 Российская Федерация, МПК 6 С 07 D 403/04, А 61К 31/505. Производные 4-оксо-1,4-дигидропиримидина, обладающие иммуностимулирующей активностью / , , Л. П Сизякина (РФ). - №/04; заявл. 30.12.92; опубл. 19.06.95. – 8 с.

7. Пат. 2049091 Российская Федерация, МПК 6 С 07 D 403/04, 239/36, 235/28, 231/А 61К 31/505. Производные 4-оксо-1,4-дигидропиримидина, обладающие иммуностимулирующей активностью / , , (РФ). - № 000/04; заявл. 14.02.92; опубл. 27.11.95. – 7 с.

8. Пат. 2160260 Российская Федерация, МПК 7 С 07 D 403/04, А 61 К 31/4184, 31/513, А 61 Р 37/06 / Производное 4-оксо-1,4-дигидропиримидина, обладающее иммунодепрессивной активностью / , , (РФ). - № /04; заявл. 01.07.1999; опубл. 10.12.2000. – 10 с.

9. Пат. 2179974 РФ, МПК 7 С 07 D 239/36, А 61 К 31/505, А 61 Р 9/10, 37/04, 9/00 / Производное 4-оксо-1,4-дигидропиримидина, обладающее антигипоксической церебропротекторной и иммунотропной активностью / , , [и др.]. (РФ). - № /04; заявл. 02.03.2000; опубл. 27.04.2002. – 10 с.

2. Работы, опубликованные в журналах из перечня ВАК РФ

10. О некоторых закономерностях биологической активности в ряду производных хромона и 4-оксопиримидина / , , [и др.]. // Хим. фармац. журн. – 1993. – Т.27, №3. – С. 10-13.

11. Сравнительное изучение производных хромона и 4-оксопиримидина, проявляющих антиаллергическую активность, методами молекулярной механики и молекулярных орбиталей / , , // Хим. фармац. журн. – 1996. – Т.30, №4. – С. 28-31.

12. Погребняк, дизайн производных оксопиримидина / , , Л. С., [и др.] // Хим. фармац. журн. – 2003. –Т.37, №12. – С.5–10.

13. Целенаправленный поиск веществ с заданными фармакологическими свойствами / , , [и др.] // Кубанский научный медицинский вестник – 2009. – №2. – С. 37-40.

14. Молекулярное конструирование и целенаправленный синтез N-замещенных производных 4-окос-1,4-дигидропиримидина на основе тормозных нейромедиаторов / , , [и др.] // Хим. фармац. журн. – 2009. – Т.43, №10. – С. 32-39.

15. Кодониди, конструирование N-замещенных производных 1,3-диазинона-4 / //Фармация№1. – С.36 – 40.

16. Дозозависимость иммунотропных свойств производных дигидропиримидина / , , // Фармация. – 2010. - №5. – С. 42 – 44.

17. Исследование противовоспалительной активности производных хиназолинона-4 и их ациклических предшественников / , , [и др.] // Биомедицина.- 2010. - №5. – С. 105 – 107.

18. Прогноз противовоспалительной активности синтезированных производных хиназолинона-4 с остатками дипептидов и аминокислот методом молекулярного докинга / , , //Вопросы биологической медицинской и фармацевтической химии. – 2010. - №9. – С. 55 – 61.

3. Работы, опубликованные в центральной печати

19. Новые инталоподобные противоаллергические средства / , , // Человек и лекарство: тез. докл. 1Рос. нац. конгр. 10-15. апр. 1992г.- М.,1992.- С. 8.

20. Structure-activity relationshipy in the series of chalcone, benzopyrimidine derivatives with polyfuctional pharmacologica properties / E. T. Oganesyan, I. P. Kodonidi, A. V. Ivchenko [et al.] // Canada Journal of Physiology and Pharmacology: Abstracts X11 International Congress of Phrmacology 24-25 July 1994.-Vol. 72. –Sup.1-p.209. - P 4.1.13.

21. Development of new anti-leukotriene agents with polyfunctional pharmacological properties / A. S. Saraf, E. T. Oganesyan, I. P. Kodonidi [et al.] // Canada Journal of Physiology and Pharmacology: Abstracts X11 International Congress of Phrmacology 24-25 July 1994.-Vol. 72. –Sup.1- р.488. - Р 16.1.31.