Содержание к диссертации
Введение
Литературный обзор 7
1. Методы синтеза N-замещенных аминоамидов 7
1.1. Синтез аминоамидов введением амидной группы в молекулу амина 7
1.2. Синтез аминоамидов аминированием амидосодержащих соединений 25
1.3. Синтез аминоамидов реакцией конденсации. Аминометилирование амидов кислот 27
2. Фармакологические свойства аминоамидов 28
2.1. Взаимосвязь структуры и действия 28
2.2. Антиаритмические препараты на основе аминоамидов различной структуры и их классификация 32
2.3. Изучение взаимосвязи структуры и антиаритмического дейсвия N-замещенных аминоамидов 36
Обсуждение результатов 44
1. Синтез N-замещенных аминоамидов 44
1.1. Синтез аминоамидов оксиэтиленового ряда 46
1.2. Синтез третичных аминоамидов с двумя аминогруппами 55
1.3. Синтез аминоамидов циклогексанового ряда 61
2. Исследование биологической активности алифатических и гетераалифатических аминоамидов, зависимость между строением и биологическим действием 71
Экспериментальная часть 75
Выводы 98
Литература
- Синтез аминоамидов введением амидной группы в молекулу амина
- Синтез аминоамидов реакцией конденсации. Аминометилирование амидов кислот
- Антиаритмические препараты на основе аминоамидов различной структуры и их классификация
- Синтез третичных аминоамидов с двумя аминогруппами
Синтез аминоамидов введением амидной группы в молекулу амина
В плане изучения каталитического раскрытия оксиранового кольца аминами интересна работа [53] по гетерогенному катализу на цеолитах. В зависимости от типа цеолита результаты для одних и тех же реагентов могут быть диаметрально противоположны. Например, для реакции той же окиси стирола с анилином при катализе такими цеолитами как HY или CaY получаются исключительно продукты “аномального” замещения 79 (R1, R6 = Ph, R2"5 = Н), тогда как с KY соотношение 78:79 =17:2. Это можно объяснить большей кислотностью первых двух цеолитов, что косвенно подтверждается результатами аминирования алифатических оксиранов на окиси алюминия с разной рН: на щелочном катализаторе доля продуктов терминального замещения выше.
Интересные результаты получены при использовании в качестве катализатора нейтральной хроматографической окиси алюминия [54]. Оксиды циклоалкенов (С6-Сі2) в этих условиях раскрываются стереоспецифично (транс-) и региоселективно (продукты “нормального” строения) различными нуклеофилами, в том числе и аминами.
Механизм гетерогенного катализа в данных исследованиях, по мнению авторов, включает поляризацию C-O связи в эпоксидах и активацию нуклеофила за счет окиси алюминия.
Было проведено комплексное исследование по изучению влияния различных факторов (природы амина, соли металла и растворителя) на региоселективность аминирования окиси стирола в условиях катализа солями металлов.
Авторами установлено, что ароматические амины (R1 = Н, R2 = 4-N02-Ph; R1 = Me, R2 = Ph) приводят к образованию преимущественно изомеров структуры 83; стерически незатрудненные амины (R1 = Н, R2 = nBu, Вп) дают практически эквимолярное соотношение 88 и 89; стерически затрудненные амины (R1 = R2 = Рг) замещают окись исключительно в терминальном положении. Соли металлов также могут вносить различия в региохимию реакции. Слабые кислоты Льюиса, такие как Na , промотируют SN2 атаку по менее замещенному атому углерода, способствуя образованию 89, а более сильные кислоты Льюиса, например Zn2+, Li+, Mg2+, более эффективны в направлении атаки на бензильный атом углерода в оксиране, что приводит к увеличению доли 88 в продуктах реакции. Малополярные растворители не сильно влияют на соотношение региоизомеров, однако этанол за счет сольватации катионов металлов ощутимо сдвигает соотношение изомеров в сторону терминального замещения 88. Авторами работы установлено также, что полярность реакционной среды сильно влияет не только на соотношение продуктов реакции, но и на саму возможность её протекания. Так, безводные реагенты вообще не вступают в реакцию, а наличие воды или слабокислых соединений сильно её ускоряет [55].
Таким образом, региоселективность реакции раскрытия эпоксицикла окиси стирола первичными и вторичными аминами определяется природой катализатора, растворителем, температурным режимом реакции и характером используемого амина.
Исследования последнего десятилетия [56-60] показали, что, меняя условия реакции (катализатор, растворитель, температурный режим и характер амина) можно «управлять» реакцией раскрытия эпоксицикла окиси стирола аминами. При этом можно получить исключительно "аномальный" продукт 88 или продукт по правилу Красуского 89.
Описана реакция окиси стирола с водно-этанольным раствором аммиака при температуре -4С. С выходом 36% образуется смесь вторичного 90 и первичного 91 аминоспиртов в соотношении 3.5:1 [61].
Используя диамины с первичной аминогруппой, как правило, получают один продукт, реакции проводят без растворителя при нагревании до 65С в течение 1.5 часов. Получают вторичные диаминоспирты с низким выходом (10%) [64].
Из окиси циклогексена и 20-тикратного избытка водно-этанольного раствора аммиака при 100C с 85% выходом получен транс-2-аминоциклогексанол (100), при этом до 3.5% образуется мезо-бис-2-гидроксициклогексиламина 101 [65].
Симметричная окись циклогексена также стереоспецифично раскрывается водными или спиртовыми растворами первичных и вторичных аминов с образованием (±)-транс-2-аминоциклогексанолов [66].
На состав продуктов реакции также влияет соотношение реагентов. Например, в случае использования первичного амина или аммиака, варьируя соотношение амина и оксирана можно получать различные соотношения продуктов. RNH2
При реакции бутиламина с окисью этилена при соотношении 1:2,3 получали с выходом 72% третичный амин (R = nBu). В случае, если R = H, можно получить все три продукта даже при большом избытке аммиака. Например, в результате реакции аммиака с окисью этилена на катализаторах при мольном соотношении аммиак : окись этилена 14,3:1 получали смесь моно-, ди- и триэтаноламинов в соотношении 19:6:1 [68].
Синтез аминоамидов реакцией конденсации. Аминометилирование амидов кислот
К ингибиторам киназы Млім и МпК2 относятся относятся аминоамиды тиено-пиримидинового ряда [106].
Аминоамиды, являющиеся замещенными конденсированными производными имидазола, проявляют способность контролировать активность и количество гемоксигеназы [107].
При исследовании фармакологических свойств у ряда амидов фенилуксусной, диарилгликолевой и замещенной бензойной кислот выявлена анальгетическая активность. Показано, что обезболивающее действие амидов зависит от характера радикалов при третичном атоме азота [108] и от числа метиленовых групп между атомами азота, причем его усиление происходит при введении в амиды метильной группы.
Большую группу анальгетиков представляют собой аминоциклогексиламиды (150), NR"COR " обладающие несколько меньшей анальгетической активностью по сравнению с морфином, метадоном, и не вызывающие зависимости от препарата [109], причем более выраженное биологическое действие проявляют транс-изомеры [ПО], и наряду с анальгетической активностью они проявляют диуретическое и психотропное действие.
Высокой местноанестезирующей активностью при низкой токсичности обладают аминоамиды 4-фталазон-1-карбоновых кислот (151) [111]. Установлено, что местноанестезирующее действие амидов зависит от характера заместителей в бензольном кольце. Наиболее эффективными и длительно действующими веществами с низкой токсичностью оказались соединения с R = п-CH3 и м-NO2.
Особое место занимает антиаритмическая активность аминоамидов, так как аритмия все чаще является причиной внезапной смерти и опасных осложнений при патологии сердца и сосудов. Этому важному фармакологическому свойству аминоамидов посвящен отдельный раздел.
Антиаритмические препараты на основе аминоамидов различной структуры и их классификация Нормализующее влияние на нарушенный ритм сердечных сокращений могут оказывать вещества, относящиеся к разным классам химических соединений и принадлежащие к различным фармакологическим группам.
Так, при аритмиях, связанных с эмоциональным напряжением, у больных без серьезных заболеваний сердца антиаритмический эффект могут оказывать успокаивающие (седативные, транквилизирующие) препараты. Антиаритмической активностью обладает ряд средств, влияющих на эфферентную и афферентную иннервацию (холиноблокаторы и холиномиметики, адреноблокаторы и адреномиметики, местные анестетики) и др.
Вместе с тем существует ряд препаратов, основным фармакологическим свойством которых является нормализующее влияние на ритм сердца при различных видах аритмий. Эти средства, а также ряд b– адреноблокаторов, антагонистов ионов кальция, лидокаин и другие местные анестетики, противосудорожный препарат дифенин объединяют в группу антиаритмических препаратов.
До конца 1960-х гг. существовало так мало антиаритмических препаратов, что необходимость в их классификации отсутствовала. Однако когда число новых антиаритмических средств существенно возросло, были предложены несколько классификаций. Самую широкую популярность приобрела схема Вогена-Вильямса (Vaughan-Williams Е.М.), подразделяющая антиаритмики на 4 группы (класса) [10]. Классификация Vaughan-Williams группирует препараты по их основному механизму действия, то есть в соответствии с локализацией связывания и блокирования каналов в мембранах сердечных клеток.
Так, препараты I класса блокируют натриевые каналы клеточной мембраны (и замедляют скорость проведения), препараты II класса блокируют адренергические рецепторы (и повышают эффект симпатической стимуляции на электрофизиологические свойства среды), препараты III класса блокируют калиевые каналы (и увеличивают рефракторные периоды), а препараты IV класса блокируют кальциевые каналы (и воздействуют на те области сердца, которые деполяризуются в основном посредством кальциевых каналов).
Учитывая некоторые очевидные различия препаратов I класса, классификация Vaughan-Williams разделяет их на три подгруппы. Препараты класса IA – хинидин, прокаинамид (новокаинамид), этмозин и дизопирамид – умерено замедляют проведение (путем увеличения продолжительности деполяризации) и также умеренно увеличивают рефрактерные периоды (посредством удлинения потенциала действия).
Препараты II класса (b-адреноблокаторы) уменьшают влияние на сердце адренергических импульсов, путем подавления активации аденилатциклазы клеточных мембран. Большинство b-адреноблокаторов замедляет синусовый ритм, синоатриальную и атриовентрикулярную проводимость.
Основным представителем антиаритмиков III класса считается амиодарон, который является бензофурановым производным и в его молекуле присутствует йод [112].
Большинство антиаритмиков III класса похоже по химической структуре на соталол. Некоторые имеют и более сложную структуру.
Е-4031, дофетилид и сематилид являются химическими аналогами соталола и так называемыми антиаритмиками “истинного III класса”. Антиаритмики “истинного III класса” действуют в основном на реполяризацию каналов мембран клеток.
В последнее время появилось много публикаций о направленном синтезе соединений, которые обладают свойствами антиаритмиков III класса. Как правило, общим свойством антиаритмиков III класса является способность замедлять реполяризацию, т.е. они являются блокаторами калиевых каналов. Например, антиаритмический препарат III класса нибентан ((±)-N-[(5-диэтиламино)-1-фенилпентил]-4-нитробензамида гидрохлорид) избирательно удлиняет потенциал действия, уменьшает амплитуду калиевого тока замедленного выпрямления кардиомиоцитов [113].
Антиаритмические препараты на основе аминоамидов различной структуры и их классификация
С целью выяснения влияния второй аминогруппы в молекуле аминоамидов на их биологическую активность в настоящей работе предпринят синтез ряда алифатических третичных аминоамидов.
Для получения диалкилированных аминоамидов с двумя аминогруппами использовали реакцию ацилирования триаминов (метод В схема 1 и схема 3).
Исходные триамины 32-35 получали двумя путями. По первому пути (А) - реакцией гидрохлоридов третичных хлорэтиламинов 29-31 с двойным избытком первичного диамина 27-28. Синтез проводили в воде в присутствии щелочи при нагревании до 70С в течение 12–18 часов. Продукты извлекали из водного слоя экстракцией этилацетатом, затем растворитель отгоняли, а остаток перегоняли под вакуумом, получая продукты 32-35 с выходами 18–56%.
Для повышения выхода и чистоты триаминов нами был разработан метод синтеза через третичные иодэтиламины (путь Б). Реакцию получения триаминов 32-33 проводили в ацетонитриле в присуствии К2СО3 и KI при кипении растворителя в течение 16-18 часов. После окончания реакции неорганический осадок отфильтровывали, растворитель отгоняли, а остаток перегоняли под вакуумом, получая продукты с выходами 47% (32) и 52% (33). Выходы и свойства N,N-ди(диалкиламиноэтил)аминов 32-35 приведены в таблице 9.
Реакции ацилироварния триаминов 32-35 хлорангидридами карбоновых кислот 4-5 проводили в сухом дихлорметане в течение 4 часов при комнатной температуре. К реакционной смеси добавляли раствор HCl / EtOH, после отгонки растворителя остаток перекристаллизовывали из смеси этанол : ацетон. Выходы продуктов 36-41 составили 59 - 75%.
Структура промежуточных и конечных продуктов была подтверждена данными ИК-, ЯМР 1Н- и 13С-спектроскопии, а также масс-спектрометрии, а состав – элементным анализом. Выходы и свойства N,N-ди(диалкиламиноэтил)амидов (36-41) приведены в таблицах 10 и 11 и на рис. 3-4. Таблица 9
Одной из задач настоящего исследования является синтез аминоамидов циклогексанового ряда с целью выяснения влияния циклогексанового кольца в молекулах аминоамидов на их биологическую активность. Для синтеза целевых N-замещенных аминоамидов циклогексанового ряда нами использован метод С ретросинтеза (схема 1). Этот метод предусматривает ацилирование соответствующих 2 (диалкиламиноэтиламино)циклогексанолов хлорангидридами ароматических кислот. Исходные 2-(диалкиламиноэтиламино)циклогексанолы являются очень удобными субстратами для синтеза соединений, содержащих формакофорные амидную и сложноэфирную группы. Предлагаемый нами метод синтеза осуществлялся по схеме 4.
Исходные (±)-транс-2-[(2-диалкиламиноэтил)амино]циклогексанолы (45-47) синтезировали стереонаправленным раскрытием окиси циклогексена (42) 2-диалкиламиноэтиламинами (27, 43-44). Реакцию проводили в среде водного 2-пропанола при комнатной температуре. (±)-транс-2-(диалкиламиноэтиламино)циклогексанолы (45-47) перекристаллизовывали из петролейного эфира. Чистота полученных диаминоспиртов подтверждалась тонкослойной хроматографией, состав элементным анализом, а строение – совокупностью данных ИК- и ЯМР 1Н- и 13С-спектроскопии. (таблицы 12 и 13).
То, что происходит именно транс-раскрытие окиси циклогексена, демонстрирует приведенный ниже спектр (±)-транс-2-(N,N-диметиламиноэтиламино)циклогексанола (45) (рис. 5). Спектр снимали в DMSO-d6 с добавлением D2O при рабочей частоте 300 МГц. Сигналы протонов СН-групп циклогексанового кольца находятся в области 3.07 м.д (СН-О) и 2.11 м.д. (СН-N) (перекрывается с сигналом групп СH3 – 2.09 м.д.). Оба сигнала представляют собой ddd и содержат одну аксиально-экваториальную и две диаксиальные КССВ (3J1(aе), 3J2(aa) и 3J3(aа)).
Нами установлено, что полярность реакционной среды сильно влияет не только на выход реакции, но и на саму возможность её протекания. Так, в отсутствие растворителя реакция не протекает, а наличие воды или слабокислых соединений (этанол, 2-пропанол) сильно ускоряет реакцию. На выход продукта также влияет соотношение исходных реагентов. Наибольший выход реакции наблюдается, когда количество диамина в 2 раза больше, чем количество окиси циклогексена, что полностью исключает возможность протекания реакции раскрытия окиси циклогексена уже полученными аминоспиртами.
Синтез третичных аминоамидов с двумя аминогруппами
Одной из основных задач данной работы являлось изучение взаимосвязи структура-активность впервые синтезированных алифатических и гетераалифатических аминоамидов с целю получения новых лекарственных средств с выраженными антиаритмическими свойствами. С учетом этого впервые синтезированные соединения в виде гидрохлоридов были переданы на биологические испытания в лабораторию лекарственной токсикологии Российского кардиологического научно-производственного комплекса Росмедтехнологий.1
Определение токсичности изучаемых соединений осуществлено на мышах линии ВАLB/c, самцах и самках массой 18-20 г, при однократном Работы выполнены совместно с Васильевой Г.А. и Афанасьевой Е.Ю. внутрибрюшинном введении с использованием метода пробитанализа по Литчфилду и Уилкоксону.
Первичная оценка биологической активности полученных веществ проведена на модели аконитиновой аритмии у крыс Wistar (самцы и самки, масса тела 230–250 г). Внутривенное введение крысам аконитина нитрата в дозе 40–50 мг/кг моделировало при этом тяжелые несовместимые с жизнью нарушения сердечного ритма у человека. Оценка антиаритмического действия соединений проводилась по среднеэффективной дозе (ЕD50) и антиаритмическому индексу (LD50/ЕD50). В качестве препаратов сравнения были использованы известные лекарственные средства для лечения нарушений сердечного ритма – новокаинамид, хинидин, лидокаин, этацизин и амиодарон. Анализ полученных данных показывает: - большинство исследованных соединений относятся к малотоксичным веществам. Показатели средних смертельных доз (LD50) для мышей линии BALB/c при внутрибрюшинном способе введения составляли 230-1080 мг/кг; - антиаритмическое действие исследованных соединений не уступает антиаритмической активности препаратов сравнения, причем трое из них обладают в 7-20 раз более высоким антиаритмическим индексом, чем препараты сравнения; - антиаритмическое действие и токсичность зависят oт характера аминогруппы и уменьшаются в ряду NC5H10 N(CH3)2 NC4H8O; - природа амидной группы - важный фактор биологического действия изученных соединений: максимальная активность выявлена у аминоамидов феноксиуксусной кислоты; - введение второй полярной группы (сложноэфирной) в молекулу аминоамида не оказывает значительного влияния на изменение активности и токсичности соединений; - определяющее влияние на биологическое действие аминоамидов и аминоамидоэфиров оказывает характер цепочки атомов, соединяющей функциональные группы: замена алифатической на гетераалифатическую цепь, содержащую атом кислорода, приводит к увеличению антиаритмической активности в среднем на порядок; S введение циклогексанового цикла в метиленовую цепочку, соединяющую функциональные группы, увеличивает активность соединений в несколько раз.
При проведении углубленных исследований была выполнена серия экспериментов при моделировании хлоридбариевой и хлоридкальциевой аритмии на крысах линии Вистар (самцы и самки, масса 180-200 г), которым под уретановым наркозом внутривенно вводили аритмоген (ВаС12 или СаС12). Эффективность антиаритмического действия изучаемых аминоамидов и препаратов сравнения оценивали по величине ЕD5o- В опытах на крысах изучали антиаритмические свойства аминоамидов при однократном внутривенном профилактическом их введении в дозах 1/10 от LD5o за 2 - 3 мин до введения аритмогена.
В этих опытах подтверждена высокая антиаритмическая активность исследованных соединений. Их введение в указанных дозах в 50% случаев при профилактическом введении заметно ослабляло тяжесть нарушений сердечного ритма и предотвращало гибель животных.
При изучении мутагенных свойств наиболее активных по антиаритмическому действию соединений установлено, что ни они, ни их метаболиты в испытанных концентрациях не обладают мутагенными свойствами в тесте Эймса на индикаторных штаммах Salmonella typhimurium ТА 98, ТА 100, ТА 1537.
Таким образом, установлено, что впервые полученные при направленном синтезе аминоамиды являются малотоксичными веществами и обладают выраженными антиаритмическими свойствами, не уступающими, а в ряде случаев и значительно превосходящими по активности известные антиаритмические средства, широко применяющиеся в медицинской практике. При этом наиболее активные аминоамиды обладают преимущественно свойствами антиаритмиков III класса.
Соединения малотоксичны при различных способах введения лабораторным животным, обладают рядом фармакологических свойств и большой широтой антиаритмического действия и не обладают мутагенными свойствами и ДНК-повреждающим действием, не являются потенциальными канцерогенами. Наиболее активные аминоамиды перспективны для разработки на их основе лекарственных средств для профилактики и лечения нарушений сердечного ритма.
Контроль за ходом реакций проводили с помощью тонкослойной хроматографии на пластинах "Silufol UV-254" (Kavalier, ЧССР). Система элюентов для ТСХ: хлороформ/этанол - 1:2 (А), диэтиловый эфир/этанол -1:1 (Б), этилацетат (В), этанол (Г), метанол (Д). Детекцию пятен осуществляли в парах йода.
Температуры плавления были определены при помощи прибора "Buchi M-520". ИК-спектры регистрировали на приборе "Bruker Vector 22". Образцы снимали в тонком слое и в вазелиновом масле.
Спектры ЯМР записаны на спектрометрах "Bruker WM-250", "Bruker AM-300" и "Bruker DRX-500" при рабочих частотах 250.13 MHz, 300 MHz и 500 MHz (1Н); 62.86 MHz, 75.39 MHz и 125.72 (13С) соответственно. Спектры регистрировали в импульсном режиме с накоплением и Фурье-преобразованием спектра в дейтерохлороформе CDCl3, в дейтеродиметилсульфоксиде DMSO-d6 и в дейтерированной воде D2O. Внутренний стандарт - ТМС.
Масс-спектры регистрировали на масс-спектрометре "Kratos MS-30" с прямым вводом образца в источник ионов при ускоряющем напряжении 5.0 кВ, токе эмиссии катода 100 мкА, энергии ионизирующих электронов 200 эВ и температуре ионного источника 150оС; а также на приборе "LC/MS/MS-Xevo TQMS", ионизацию проводили электрораспылением метанольного раствора.