CC BY
34
УДК 615.31
© Коллектив авторов, 2016
Н.Н. Макарова, Е.Э. Клен, Г.Р. Гайсина, Л.А. Валеева, Ф.А. Халиуллин СИНТЕЗ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ДИОКСОТИЕТАНИЛБЕНЗИЛБЕНЗИМИДАЗОЛА
ФГБОУ ВО «Башкирский государственный медицинский университет» Минздрава России, г. Уфа
Диоксотиетанилированием 2-бензилбензимидазола синтезирован 2-бензил-1-(1,1-диоксотиетан-3-ил)бензимидазол, составлен прогноз его биологической активности и токсичности с помощью компьютерных программ PASS (Prediction of Activity Spectra for Substance) и OSIRIS Property Explorer, а также изучена противовоспалительная активность полученной субстанции на скрининговой модели формалинового отека лапок у мышей.
В соответствии с данными, полученными in silico, вероятность наличия у 2-бензил-1-(1,1-диоксотиетан-3-ил)бензимидазола антиоксидантной активности, а также способности подавлять адсорбцию вируса иммунодефицита человека составила 0,5 и выше, что свидетельствует о большой вероятности обнаружения данных видов активности в экспериментах in vivo. Оценка потенциальных рисков применения 2-бензил-1-(1,1-диоксотиетан-3-ил)бензимидазола, произведенная на базе OSIRIS Property Explorer, не выявила у вещества мутагенного, канцерогенного и раздражающего действия, а также неблагоприятного влияния на репродуктивную функцию.
В ходе экспериментов in vivo была обнаружена способность 2-бензил-1-(1,1-диоксотиетан-3-ил)бензимидазола достоверно уменьшать выраженность воспалительной реакции у мышей на 50% по сравнению с животными контрольной группы.
Ключевые слова: диоксотиетанилирование, бензимидазол, PASS, OSIRIS Property Explorer, противовоспалительная активность.
N.N. Makarova, E E. Klen, G.R. Gaisina, L.A. Valeeva, F.A. Khaliullin SYNTHESIS AND BIOLOGYCAL ACTIVITY OF DIOXOTHIETANYLBENZYLBENZIMIDAZOLE
By dioxothietanylation of 2-benzylbenzimidazole 2-benzyl-1-(1,1-dioxothietan-3-yl)benzimidazole has been synthesized. To prognose its biological activity and toxicity we used software PASS (Prediction of Activity Spectra for Substance) and OSIRIS Property Explorer. Anti-inflammatory activity of the obtained substance has been studied in the screening model of formalin paw edema in mice.
In silico obtained data showed that 2-benzyl-1-(1,1-dioxothietan-3-yl)benzimidazole's probability of posessing antioxidant activity and HIV attachment inhibitor was 0,5 or above, indicating a high probability of detection of these types of activity in experiments in vivo. Estimation of the potential risks of the use of 2-benzyl-1-(1,1-dioxothietan-3-yl)benzimidazole, made on the basis of OSIRIS Property Explorer, did not identified in the substance mutagenic, carcinogenic and irritating, as well as adverse effects on reproductive function.
In vivo experiments discovered the ability of 2-benzyl-1-(1,1-dioxotietan-3-yl)benzimidazole to significantly reduce the severity of an inflammatory response in mice by 50% compared to control animals.
Key words: dioxothietanylation, benzimidazole, PASS, OSIRIS Property Explorer, anti-inflammatory activity.
Согласно концепции федеральной целевой программы «ФАРМА-2020» основной целью государственной политики Российской Федерации по развитию национальной фармацевтической промышленности на период до 2020 года является создание условий для ее перехода на инновационную модель развития. Для достижения поставленной цели необходимо создание оригинальных отечественных лекарственных препаратов. Одним из перспективных направлений является разработка новых лекарственных препаратов на основе молекул, синтезированных химическим путем - новых субстанций или фармакологически активных метаболитов и стереоизомеров существующих лекарственных средств. Химический синтез составляет основу производства большинства лекарственных препаратов для лечения сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний, болезней нервной системы и др.
Материал и методы
3,5-Дибром-1 -(1,1 -диоксотиетан-3 -ил)-1,2,4-триазол (1), используемый в качестве
исходного соединения для получения целевого продукта, синтезирован по методике [1].
Индивидуальность 2-бензил-1-(1,1-
диоксотиетан-3-ил)бензимидазола (2) подтверждена методом тонкослойной хроматографии на пластинках 8Иийэ1 ЦУ в системе гексан -этанол (объемное соотношение 4:1). Хромато-граммы проявляли в камере с парами йода.
Спектр ЯМР 'Н соединения 2 снят на приборе Бгцкег АМ-300 с рабочей частотой по протонам 300 МГц в дейтерированном хлороформе.
ИК-спектр соединения 2 снят на приборе Инфралюм ФТ-02 в таблетках с калия бромидом.
Методика получения 2-бензил-1-(1,1-диоксотиетан-3-ил)бензимидазола.
К 20 мл трет-бутилового спирта добавляли 0,08 г (0,0033моль) металлического натрия и нагревали до прекращения выделения пузырьков газа. Затем добавляли 0,69 г (0,0033моль) 2-бензилбензимидазола и 0,99 г (0,003 моль) 3,5-дибром-1-(1,1-диоксотиетан-3-ил)-1,2,4-триазола. Реакционную смесь ки-
пятили в течение 2 ч. Растворитель упаривали, к сухому остатку добавляли воду. Осадок отфильтровывали и промывали бутиловым спиртом, затем сушили. Получили 0,77 г (83%) соединения 2. Очистку продукта проводили перекристаллизацией из этилового спирта.
Безопасность 2-бензил-1-(1,1 -диоксо-тиетан-3-ил)бензимидазола была оценена с помощью компьютерной программы OSIRIS Property Explorer [2], которая позволяет рассчитывать потенциальные токсические риски новых веществ на основе их структуры. Прогноз базируется на анализе структурных дескрипторов, набор которых генерируется по структуре фрагментов всех доступных химических соединений, у которых была изучена токсичность. Среди токсических рисков выделяют мутагенный, канцерогенный и раздражающие эффекты, а также нарушение репродуктивной функции.
Прогноз биологической активности 2-бензил-1-(1,1 -диоксотиетан-3 -ил)бензимида-зола составлен по структурной формуле химического соединения в интернет-версии программы PASS [3]. Алгоритм работы PASS основан на анализе структурных дескрипторов многоуровневых атомных окрестностей (MNA-дескрипторов). Набор MNA-дескрип-торов генерируется на основе структурной формулы, представляющей собой список атомов, образующих молекулу, и список связей между ними для каждого химического соединения. Результат прогноза выдается пользователю в виде списка названий активностей с расчетными значениями вероятностей наличия (Pa) или отсутствия (Pj) каждого из видов активности. Если Pa>0,7, то, скорее всего, данное соединение проявит этот вид биологической активности в эксперименте, но это вещество может и не быть аналогом лекарственного препарата. Если 0,5>Pa>0,7, то существует большая вероятность, что данное соединение проявит этот вид биологической активности в эксперименте.
Противовоспалительная активность была изучена на скрининговой модели формалинового отека лапок у мышей [4]. Исследования проводились на 24 взрослых белых мышах - самцах массой 19 - 25 г. Инъекцию формалина (1% раствор) осуществляли в тыльную поверхность стопы задней лапки в объеме 0,05 мл. 2-Бензил-1-(1,1-диоксотиетан-3-ил)бензимидазол вводили внутрибрюшинно в виде суспензии с твином-80 в дозе 9,80 мг/кг за 30 минут до введения формалина.
Животным контрольной группы внутрибрю-шинно вводили 0,1 мл физиологического раствора. В качестве препарата сравнения использовали раствор диклофенак-натрия, который вводили внутрибрюшинно в дозе 10 мг/кг. Выраженность воспалительной реакции оценивали через 5 ч после индукции воспаления по изменению массы лапок мышей. Противовоспалительный эффект оценивали по уменьшению отека и выражали в процентах к контролю.
Статистическую обработку данных проводили с использованием пакета программ Statistica 6.0 (StatSoft, USA) и Excel 2003 (MS Office, USA) [5].
Результаты и обсуждение
Ранее [6] нами был синтезирован 1 -(1,1-диоксотиетан-3 -ил)бензимидазол взаимодействием натриевой соли бензимидазола с 3,5-дибром-1 -(1,1 -диоксотиетан-3 -ил)-1,2,4-триазолом, используемый в качестве диоксо-тиетанилирующего агента [1]. Далее нами реализована химическая модификация 2-бензилбензимидазола путем введения в его молекулу тиетандиоксидного цикла. Интерес именно к этому гетероциклическому соединению обусловлен тем, что оно присутствует в химической структуре известного отечественного препарата бендазола (дибазола), который уже более 60 лет применяется в медицинской практике в качестве спазмолитического и антигипертензивного средства. Кроме того, исследование биологической активности бендазола показало наличие у него иммуномодулирующих и адаптогенных свойств [7].
При кипячении натриевой соли 2-бензилбензимидазола, полученной in situ, с 3,5-дибром-1 -(1,1 -диоксотиетан-3 -ил)-1,2,4-триазолом в среде трет-бутанола в течение 2-х часов происходит элиминирование тиетанди-оксидного цикла и образуется 2-бензил-1-(1,1-диоксотиетан-3-ил)бензимидазол с выходом 83% (см. рисунок).
2-бензил-1 -(1,1 -диоксотиетан-3 -ил)бензимидазол представляет собой порошок белого цвета с температурой плавления 197 -199°С, растворяется в ацетоне, 1,4-диоксане, ДМФА, ДМСО, при нагревании растворяется в низших спиртах, не растворяется в эфире, гексане и воде.
ИК-спектр соединения 2 содержит полосы поглощения валентных колебаний связей бензимидазольного кольца при 1275, 1447 см-1, а также полосы поглощения валентных колебаний связей SO2-группы при 1142 и 1323 см-1.
IА
N-NNa
"ДА
Br N Br
□
O
II
S=O
Рис. Схема синтеза 2-бензил-1-(1,1-диоксотиетан-3-ил)бензимидазола
ЯМР 1Н - спектр соединения 2 в характерных областях содержит сигналы протонов тиетандиоксидного цикла и фрагмента бен-зилбензимидазола.
Результаты прогноза токсичности, составленного с помощью компьютерной программы OSIRIS Property Explorer, показывают отсутствие мутагенного, канцерогенного и раздражающего действий 2-бензил-1-(1,1-диоксотиетанил-3)бензимидазола на организм, а также его безопасность в отношении репродуктивной функции организма.
В соответствии с данными, полученными in silico с помощью компьютерной программы PASS, вероятность наличия у 2-бензил-1-(1,1 -диоксотиетан-3 -ил)бензимидазола антиоксидантной активности, а также способности подавлять адсорбцию вируса иммунодефицита человека, составила 0,5 и выше, что свидетельствует о большой вероятности обнаружения данных видов активности в экспериментах in vivo.
Таблица
Противовоспалительная активность 2-бензил-1-(1,1 -диоксотиетан-3 -ил)бензимидазола
Группа животных Прирост массы конечности, мг Ме (25 - 75%)
Контроль 74,0 (68,0 - 92,0)
Диклофенак-натрий (10 мг/кг) 53,0 (42,0 - 64,0)*
Контроль 76,0 (52,0 - 88,0)
2-бензил-1-(1,1 -диоксотиетан-3 -ил)бензимидазол (9,80 мг/кг) 38,0 (28,0 - 46,0)*
* Различия достоверны по сравнению с контрольной группой по критерию Манна-Уитни (р < 0,05).
Противовоспалительная активность 2-бензил-1 -(1,1 -диоксотиетан-3 -ил)бензимидазола
изучена на модели формалинового отека лапок у мышей. Анализ полученных данных показал, что внутрибрюшинное введение животным суспензии соединения 2 статистически значимо уменьшает выраженность воспалительной реакции у мышей на 50% по сравнению с животными контрольной группы (см. таблицу).
Выводы
1. Разработан одностадийный способ синтеза 2-бензил-1-(1,1 -диоксотиетан-3 -ил) бензимидазола, позволяющий получить чистый продукт с выходом 83%.
2. Составлен прогноз биологической активности и токсичности 2-бензил-1-(1,1-диоксотиетан-3-ил)бензимидазола in silico, согласно которому предполагается (с вероятностью более 0,5) его антиоксидантная активность, а также способность подавлять адсорбцию вируса иммунодефицита человека и отсутствие мутагенных, канцерогенных и раздражающих свойств и отрицательного влияния на репродуктивную функцию организма.
3. В ходе экспериментов in vivo была обнаружена способность 2-бензил-1 -(1,1-диоксотиетан-3 -ил)бензимидазола достоверно уменьшать выраженность воспалительной реакции у мышей на 50% по сравнению с животными контрольной группы.
Полученные данные относительно фармакологической активности и токсичности 2-бензил-1-(1,1 -диоксотиетан-3 -ил)бензимида-зола необходимы для дальнейшего углубленного изучения его биологических свойств с целью создания на его основе нового оригинального лекарственного препарата.
Сведения об авторах статьи: Макарова Надежда Николаевна - к.фарм.н., доцент кафедры фармакологии № 2 ФГБОУ ВО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450008, г. Уфа, ул. Ленина, 3.
Клен Елена Эдмундовна - д.фарм.н., профессор кафедры фармацевтической химии с курсом аналитической и токсикологической химии ФГБОУ ВО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450008, г. Уфа, ул. Ленина, 3. E-mail: [email protected]. Гайсина Гульшат Ралифовна - ассистент кафедры фармакологии N° 2 ФГБОУ ВО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450008, г. Уфа, ул. Ленина, 3.
Валеева Лилия Анваровна - д.м.н., профессор, зав. кафедрой фармакологии № 2 ФГБОУ ВО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450008, г. Уфа, ул. Ленина, 3.
Халиуллин Феркат Адельзянович - д.фарм.н., зав. кафедрой фармацевтической химии с курсом аналитической и токсикологической химии ФГБОУ ВО БГМУ Минздрава России. Адрес: 450008, г. Уфа, ул. Ленина, 3. E-mail: [email protected].
N
O
+
B
ЛИТЕРАТУРА
1. Клен, Е. Э. 3,5-Дибром-1-(1,1-диоксотиетан-3-ил)-1,2,4-триазол - новый реагент для синтеза 3-замещенных тиетан-1,1-диоксидов / Е.Э. Клен, Н.Н. Макарова, Ф.А. Халиуллин // Журнал органической химии. - 2008. - Т. 44, № 11. - С. 1729 - 1731.
2. OSIRIS Property Explorer [Электронный ресурс] URL: http://www.organic-chemistry.org/prog/peo
3. PASS online [Электронный ресурс] URL: http://www.ibmh.msk.su/PASS/index.html
4. Хабриев, Р.У. Руководство по экспериментальному (доклиническому) изучению новых фармакологических веществ / Р.У. Хабриев. - М.: Медицина, 2005. - 832 с.
5. Гланц, С. Медико-биологическая статистика / C. Гланц. - М.: Практика, 1998. - 459c.
6. Клен, Е.Э. Диоксотиетанилирование NH-гетероциклов / Е.Э. Клен, Н.Н. Макарова, Ф.А. Халиуллин // Химия гетероциклических соединений. - 2011. - Т.47, №4. - С.625 - 627
7. Дибазол: вчера, сегодня, завтра [Электронный ресурс]. - 2011. URL: http://science.spb.ru/files/IzvetiyaTI/2011/11/ Articles/07/files/assets/downloads/publication.pdf
УДК 547.854.4/.718 © Коллектив авторов, 2016
И.Я. Фаттахова, С.А. Мещерякова, В.А. Катаев, А.В. Шумадалова, И.В. Петрова, Р.Р. Фархутдинов, Ю.В. Виноградова СИНТЕЗ НОВЫХ СЕРОСОДЕРЖАЩИХ АЦИЛПРОИЗВОДНЫХ ПИРИМИДИНА
И ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ ВЛИЯНИЯ НА ГЕНЕРАЦИЮ АКТИВНЫХ ФОРМ КИСЛОРОДА И ПРОЦЕССЫ ПЕРЕКИСНОГО ОКИСЛЕНИЯ ЛИПИДОВ IN VITRO ФГБОУ ВО «Башкирский государственный медицинский университет» Минздрава России, г. Уфа
Существующий интерес к поиску и изучению антиоксидантов как природных, так и синтетических объясняется возможностью предотвращения данных пагубных воздействий свободных радикалов в организме человека. Близость пирими-диновых производных к эндогенным биомолекулам делает их перспективными для исследований в качестве антиоксидан-тых средств.
Взаимодействием 6-метилпиримидин-2,4(1Н,3Н)-дионов, содержащих тиетановый, оксо- и диоксотиетановые циклы с 2-хлорацетамидами и 2-хлорацетанилидами, получены новые Nl-ацетамидпроизводные. Индивидуальность и строение синтезированных соединений подтверждены тонкослойной хроматографией, данными элементного анализа, ИК- и ЯМР-спектроскопий. Исследование антиоксидантной активности в модельных системах генерации активных форм кислорода и перекисного окисления липидов показало наличие антиокислительных свойств в ряду впервые синтезированных ацилпро-изводных пиримидина. Выявлены некоторые закономерности влияния структуры новых серосодержащих ацилпроизвод-ных пиримидина на их антиоксидантную активность. Установленная зависимость перспективна в дальнейшем целенаправленном поиске биологически активных соединений.
Ключевые слова: пиримидин-2,4(1Н,3Н)-дион, тиетаны, алкилирование, антиоксидантная активность, перекисное окисление липидов, активные формы кислорода.
I.Ya. Fattakhova, S.A. Meshcheryakova, V.A. Kataev, A.V. Shumadalova, I.V. Petrova, R.R. Farkhutdinov, Yu.V. Vinogradova
SYNTHESIS OF NEW SULFURCONTAINIG PYRIMIDINE ACYLDERIVATIVES AND RESEARCH OF THEIR INFLUENCE ON GENERATION ROS AND LIPID PEROXIDATION IN VITRO
Current interest for search and study of both natural and synthetic antioxidants can be explained by possibility of prevention of harmful effects of free radicals on the human organism. The fact that pyrimidine derivatives are close to endogenic biomolecules makes them promising in the study as antioxidant agents.
By interaction of 6-methylpyrimidine-2,4(1H,3H)-dione, containing thietane, oxo- and dioxothietane cycles, with 2-chloroacetamides and 2-chloroacetanilides new derivatives of Nl-acetoamide are obtained. Identity and the structure of synthesized compounds were determined by thin-layer chromatography, IR, NMR spectra and elemental analysis date. Research of antioxidant activity in model systems of generation of reactive oxygen species and lipid peroxidation showed the presence of the antioxidant properties on a variety of firstly synthesized pyrimidine acylderivatives. Influence of the structure of the new acyl sulfur-containing pyrimidine derivatives on their antioxidant activity is established. The dependence is promising for further purposeful search of biologically active compounds.
Key words: pyrimidine-2,4(1H,3H)-dione, thiethanes, alkylation, antioxidant activity, lipid peroxidation, reactive oxygen species.
Выработка активных форм кислорода (АФК) - естественный процесс, играющий важную роль в метаболических процессах организма. Однако в последнее время нарушение экологической обстановки, воздействие УФ-излучения из-за разрушения озонового слоя привело к усилению данного процесса, что способствует накоплению АФК избыточного количества в организме. Антиоксидант-
ные ферменты не в состоянии справиться с таким количеством АФК, что в конечном итоге приводит к началу перекисного окисления липидов (ПОЛ) с последующим повреждением клеток и тканей. В ряде работ [1-3] показано, что данные процессы участвуют во многих острых и хронических нарушениях здоровья человека, таких как диабет, атеросклероз, старение, сердечно-сосудистые заболевания,
