CC BY
66
УДК 547.583.5.: 615.011.4.: 615.276.3
АНАЛИЗ КОЛИЧЕСТВЕННЫХ СООТНОШЕНИЙ СТРУКТУРА-ПРОТИВОВОСПАЛИТЕЛЬНАЯ АКТИВНОСТЬ В РЯДУ АМИДОВ N-АЦИЛЗАМЕЩЕННЫХ АНТРАНИЛОВЫХ КИСЛОТ
НА ОСНОВЕ КОНСТАНТ ИОНИЗАЦИИ
Определены константы кислотности и основности 10 соединений ряда амидов N-ацилантраниловых кислот методом потенциометрического титрования растворами калия гидроксида или кислоты хлорной. На основании полученных данных составлены 6 линейных и квадратичных корреляционных уравнений, связывающих противовоспалительное действие с константами ионизации веществ. Выбрано наиболее статистически значимое двухпарамет-ровое уравнение, учитывающие одновременно константы кислотности и основности. С целью проверки пригодности корреляционного уравнения синтезированы три новых соединения из ряда амидов N-ацилантраниловых кислот, определены их константы ионизации и рассчитана степень выраженности противовоспалительного действия. Теоретически рассчитанные значения противовоспалительной активности подтверждены результатами экспериментальных исследований. Полученное корреляционное уравнение может быть использовано для ориентировочного прогнозирования степени выраженности e-mail: [email protected]. ПВД в ряду амидов N-ацил антраниловых кислот.
Ключевые слова: амиды N-ацилантраниловой кислоты, константы ионизации, корреляционные уравнения, противовоспалительное действие.
О.С. ЕНДАЛЬЦЕВА Л.М. КОРКОДИНОВА О.Б. КРЕМЛЁВА ЮЛ. ДАНИЛОВ
Пермская государственная фармацевтическая академия
Введение. Исследование количественных соотношений связи структура-активность (КССА), позволяющие проводить целенаправленный синтез новых соединений с определённым уровнем выраженности биологического действия, является одной из задач фармации [1]. Для выявления количественной закономерности в соотношениях КССА используется широкий спектр физико-химических параметров исследуемых веществ как экспериментально определяемых (константы ионизации и липофильности), так и теоретически рассчитываемых (диполь-ный момент, молекулярная масса, заряды на атомах и т.д.). Корреляционная зависимость физико-химических свойств, найденных экспериментально, с биологической активностью в ряду производных ^ацилзамещённых антраниловых кислот отражена в работах [2, 3].
Цель. Нахождение связи противовоспалительного действия (ПВД) с константами ионизации и составление соответствующих корреляционных уравнений для дальнейшего направленного синтеза биологически активных веществ в ряду амидов ^ацилантраниловых кислот. Выбор в качестве параметра констант ионизации основан на достаточной простоте их экспериментального определения и возможном влиянии ионизации на избирательность действия лекарственного вещества, его адсорбции на рецепторной поверхности, проницаемости через биологические мембраны [4].
Методика. Синтез амидов ^ацилантраниловых кислот 1-10 и результаты изучения ПВД описаны в работе [5]. В амидах ^ацилантраниловых кислот есть две ионогенные группы: амидная и NH-ацильная группы антраниловой кислоты, поэтому в зависимости от условий среды они проявляют как кислотные, так и основные свойства. Это позволяет определять константы кислотности рКа и основности рКв. (табл. 1).
Таблица 1
Противовоспалительное действие и константы ионизации амидов ^ацилантраниловых кислот (1-10)
№ R1 R2 ПВДэксп, % pKaэкс. рКвэкс. ПВДрасч, %
1. CH2CHCH2 C2H5 28,00 8,10 12,29 27,50±4,6
2. CH2CHCH2 4OCH3C6H5 23,30 7,70 12,09 23,00±4,6
3. CH2CHCH2 2-фурил 66,30 7,30 13,94 62,10±4,6
4. CH2CHCH2 Адамантил 68,10 7,45 12,39 6о,оо±4,6
5. CH2CHCH2 COOC2H5 60,10 6,80 13,14 55,50±4,6
6. CH2CHCH2 CONHCH2CHCH2 71,20 9,75 11,24 67,00±4,6
7. NH2 CONHCH2CHCH2 52,00 6,70 13,79 53,90±4,6
8. CH2CH2OH CONHCH2CH2OH 40,70 7,15 12,64 42,20±4,6
9. CH2CH2OH CONHCH2CHCH2 39,00 6,60 14,09 43,90±4,6
10. (CH2)2CH(CH3)2 CONHCH2CHCH2 35,60 7,10 14,34 41,90±4,6
Результаты и обсуждение. Кислотные свойства амидов (1-10) обусловлены атомом водорода аминогруппы в ЫН-ацильном фрагменте. В процессе ионизации в щелочной среде (КОН) они теряют протон, превращаясь в сопряжённое основание (схема 1).
Схема 1
00141-^
1\1НС0Р
2
+ КОН - Н20
СОЫНР
N00^
К
Протонирование амидов, содержащих две карбонильные группы, вероятно, происходит по атому кислорода амидной группы, а не по атому кислорода ацильной группы, вследствие чего в кислой среде следует ожидать образование карбониевого катиона, переходящего затем в аммониевый (схема 2).
Схема 2
О
С —NHR1 N-00^ О
С N1-—R
НС10,
4
0-
С-NHR1
NH—C0R2
С104
Н
С104
NH C0R2
Схемы ионизации амидов Ы-ацилантраниловых кислот в щелочной и кислой средах составлены с учётом величины зарядов на атомах азота, кислорода и водорода (в электронных единицах), которые рассчитаны полуэмпирическим методом РМ-3 (табл. 2).
Таблица 2
Заряды на атомах кислорода, азота и водорода в ряду амидов ^ацилзамещённых антраниловых кислот
1
0
11 МН-
ЫН—С-
22
^2
0 2
R
№ И2 51Н 5Ю 52Ы 52О
1 СН2СНСН2 С2Н5 0,07761 -0,03533 -0,31589 0,01639 -0,36096
2 СН2СНСН2 40СН3С6Н5 0,07668 -0,03710 -0,34911 0,01434 -0,34868
3 СН2СНСН2 2-фурил 0,07659 -0,03606 -0,34779 0,02406 0,33543
4 СН2СНСН2 Адамантил 0,08808 -0,02828 -0,38349 0,03592 -0,35378
5 СН2СНСН2 СООС2Н5 0,07267 -0,03612 -0,33669 0,04819 -0,32769
6 СН2СНСН2 С0ЫНСН2СНСН2 0,03244 -0,03244 -0,35987 0,04867 -0,33831
7 ЫН2 С0ЫНСН2СНСН2 0,09465 -0,07919 -0,34494 0,03915 -0,32386
8 СН2СН20Н С0ЫНСН2СН20Н 0,07394 -0,03450 -0,34645 0,01770 -0,33369
9 СН2СН20Н С0ЫНСН2СНСН2 0,07454 -0,03477 -0,34699 0,01094 -0,34699
10 (СН2)2СН(СНз)2 С0ЫНСН2СНСН2 0,07209 -0,03896 -0,33961 0,03485 -0,33751
Величины констант кислотности (pKa) и основности (рКв) амидов N-ацилантраниловых кислот (1-10), определены потенциометрическим титрованием в среде этанола с помощью универсального иономера ЭВ-70 по методу потенциалов полунейтрализации [6]. Для удобства обсуждения константы рКв пересчитаны в константы рКа с учётом константы автопротолиза этанола pKs=i8,54.
Наибольшая степень ионизации наблюдается у соединений 5,7 и 9, у которых кислотные и основные свойства выражены достаточно сильно. Наиболее слабо ионизировано соединение 6.
С целью установления количественной связи «структура - активность» с помощью программы Microsoft Excel найдены корреляционные уравнения 1 - 6 (табл. 3), связывающие lg ПВД со способностью данных соединений к ионизации. Для всех уравнений определены статистические характеристики: R-коэффициент корреляции, S-среднеквадратичное отклонение; F- критерий Фишера, свидетельствующий о значимости регрессии; р-доверительная вероятность; n-количество объектов исследования [7].
Таблица 3
Корреляционные уравнения связи противовоспалительного действия с константами ионизации соединений 1-10
№ Корреляционные уравнения R S F n р
1. lg ПВД= 3,3322 - 0,2426pKa 0,69 0,3047 30,4555 10 0,05
2. lg ПВД= 0,2358рКв - 1,4486 0,65 0,1362 5,8057 10 0,05
3. lg ПВД= 2,5454-0,2197 pKa + 0,0477 рКв 0,89 0,0851 14,1843 10 0,001
4- lg ПВД= 1,8418+0,0423рКв - 0,0i55pKa2 0,85 0,0979 13,0885 10 0,002
5- lg ПВД= 2,8683- 0,2205pKa + 0,0018рКв2 0,83 0,1375 14,1613 10 0,005
6. lg ПВД= 2,1271- 0,0155pKa2 +0,001брКв2 0,88 0,0879 13,0685 10 0,001
Для построения математической модели использовался метод Хэнча [1,8]. Зависимость ^ ПВД от констант ионизации удовлетворительно описывается линейными однопараметровы-ми уравнениями 1, 2 и двухпараметровым уравнением 3, а также параболическими уравнениями 4-6. Согласно всем корреляционным уравнениям, ПВД усиливается с уменьшением способности амидов к ионизации, как в кислой, так и в щелочной средах. Так, амиды 3, 4 и 6 проявляют хорошо выраженное ПВД (66,30%, 68,10% и 71,20% соответственно), тогда как активность остальных соединений значительно ниже.
Из шести полученных уравнений регрессии зависимость 3 обладает хорошими статистическими характеристиками (Я=0,89 и р=0,001) и в то же время имеет достаточно простой вид. По данному уравнению рассчитаны прогнозируемые значения ПВДрасч. приведённые в табл. 1.
Тестирование корреляционного уравнения 3 проведено на примере амидов N ацилантраниловых кислот (соединения 11-13). Рассчитанные по этому корреляционному уравнению величины ПВДрасч. не обнаруживают значительного отклонения от экспериментального ПВДэксп., определённого на лабораторных животных (табл.4).
Таблица 4
Константы ионизации и противовоспалительное действие (ПВД расч. и ПВД экс.)
амидов ^ацилантраниловых кислот
СОЫН^
nhcor2
№ п/п R1 R2 ПВДэкс % рКаэкс. рКвэкс. ПВДрасч. %
11. NH2 -CH-(CH3)2 25,7±2,4 7,9 11,79 22,95±4,6
12. Циклогексил -CONH-циклогексил 61,9±4,4 6,6 13,90 57,55±4,6
13. CH2-CH-CH2 CH3 11±2,6 8,9 12,04 14,45±4,6
Заключение и выводы. Таким образом, полученное уравнение может быть использовано для ориентировочного прогнозирования ПВД в ряду амидов Ы-ацилзамещенных антрани-ловых кислот, и тем самым способствовать сокращению материальных, временных и трудовых затрат в процессе разработки новых лекарственных средств данного ряда соединений.
Литература
1. Хенч, К. Об использовании количественных соотношений структура-активность (КССА) при конструировании лекарств: Обзор// Хим-фармац. журн. - 1980. - Т. 15, №10. - С. 15-30.
2. Коркодинова, Л.М. Константы ионизации амидов N- замещённых антраниловых кислот в изучении связи структура-активность / Л.М. Коркодинова, О.Б. Кремлёва, О.С.Ендальцева [и др.] // Хим. -фармац. журн. - 2005. - Т. 39, № 1. - С. 45 - 50.
3. Ендальцева О.С., Коркодинова Л.М., Кремлёва О.Б., Визгунова О.Л. Количественные соотношения структура-противовоспалительная активность в ряду N-ацилзамещённых антраниловых на основе констант ионизации // Современные проблемы науки и образования. - 2012. - № 3; URL: http://www.science-education.ru/103-6320.
4. Альберт А. Избирательная токсичность.- Т.2-М.: Медицина, 1989.- С. 74-129.
5. Коркодинова Л.М. Теоретические и экспериментальные исследования зависимости между строением и биологической активностью производных антраниловой кислоты и хиназолина: дис. док.фармац. наук:15.00.02 / Л.М. Коркодинова. - Москва, 1993. - 70 с.
6. Крешков, А.П. Кислотно-основное титрование в неводных растворах / А.П. Крешков, Л.Н. Быкова, НА. Казарян. - М.: Химия, 1967. - С. 63-66.
7. Гланц, Стентон. Медико - биологическая статистика: Пер. с англ. - М.: Практика, 1999 -
240 с.
8. Стьюперт, Э. Машинный анализ связи структуры и биологический активности / Э. Стюперт, У. Брюггер, П. Джуре. - М.: Мир, 1982.
QUANTITATIVE RATIOS STRUCTURE - ANTI-INFLAMMATORY ACTIVITY AMONG N-ATSILZAMESHCHYONNYKH OF ANTRANILOVY ACIDS ON THE BASIS OF IONIZATION CONSTANTS
Perm State
Pharmaceutical
Academy
O.S. ENDALTSEVA L.M. KORKODINOVA O.B. KREMLEVA Y.L. DANILOV
e-mail: [email protected]
Acidity and constants of compounds of series of N-acylanthranilic acid were determined by the methods of potentiom-etric titration of solutions of potassium hydroxide and perchloric acid. Six linear and quadratic correlation equations, linking antiinflammatory action with ionization acidity constant has a stronger influence on the degree of manifestation of anti-inflammatory action. Two of the most statistically significant two-parametric equations, considering at the same time constants of acidity and basicity, were chosen. To check the applicability of correlation equation, two new compounds of series of N-acylanthranilic acid were synthesized, their ionization constants were measured and the degree of manifestation of anti-inflammatory action was determined. Theoretically calculated values of anti-inflammatory activity were confirmed by the results of experimental studies. The resulting correlation equations can be used for approximate prediction of degree of manifestation of anti-ihflammatory action of series of N-acyl-substituted anthranilic acids.
Key words: amide N-acylanthranilic acids, ionizacions constants, correlation equation, anti-inflammatory action.
