СПОСОБ ОТБОРА АНАЛЬГЕТИЧЕСКИХ СРЕДСТВ

Изобретение относится к биологии и медицине и предназначено для отбора новых веществ в рядах NH-замещенных (галоген)антраниловых кислот, их амидов, ариламидов и гидразидов, обладающих анальгетической активностью (АА) по тесту «горячей пластинки», молекулы которых содержат общий фрагмент: карбонил-фенильный радикал - вторичная или третичная аминогруппа.

Известен способ отбора противовоспалительных средств из химических соединений, содержащих общий фармакофорный фрагмент: карбонил - фенильный радикал - вторичная или третичная аминогруппа, в котором все вещества разделены на четыре ряда: NH-замещенные антраниловые кислоты, ариламиды и гидразиды NH-алкенилантраниловых кислот, ариламиды N-ацетил-N-алкенилантраниловых кислот и аллиламиды NH-ацилантраниловых кислот (см. патент РФ №2242754, МПК 7 G01N 33/15). Данный способ взят за прототип. Этот способ позволяет определить уровень противовоспалительной активности (ПВА) на модели «каррагенинового отека» лапы крыс с помощью уравнений многопараметровой регрессии (четырех- и пятипараметровых). При проведении действий, операций и использовании биологических объектов, предложенных в данном способе невозможно определить уровень анальгетической активности.

Патентуемый способ заключается в возможности прогнозировать уровень анальгетической активности по тесту «горячей пластинки», путем теоретического расчета (ААрасч.) с помощью многопараметрических (трехпараметровых) уравнений зависимости АА от квантовохимических параметров. Для достижения результата необходимо выполнить следующие действия: производные антраниловой кислоты, разделить на четыре ряда: NH-замещенные антраниловые кислоты, ариламиды NH-замещенных антраниловых кислот, ариламиды N-ацил-N-алкенил(алкил)антраниловых кислот, амиды и гидразиды NH-ацил(галоген)антраниловых кислот, для данных соединений определить анальгетическую активность по тесту «горячая пластинка» на мышах, определить параметры электронной структуры молекул каждого соединения и выбрать дескрипторы, которые максимально влияют на уровень АА, затем составить многопараметрические уравнения, по которым определить теоретический уровень анальгетической активности и сравнить полученные данные с экспериментально найденным уровнем (ААэксп.), определенным на лабораторных животных. Затем путем моделирования расширить ряд химических соединений, определить параметры электронной структуры этих молекул и рассчитать уровень ААрасч. по многопараметрическим уравнениям и отобрать соединения, у которых теоретически рассчитанная АА (ААрасч.) равна или превосходит таковую препарата сравнения.

Предлагаемая в способе последовательность действий и операций над химическими соединениями и лабораторными животными, наряду с расчетными формулами, характеризующими взаимосвязь между анальгетической активностью и квантовохимическими характеристиками молекул, позволяет получить технический результат - способ прогнозной оценки уровня АА, позволяющий сократить затраты на синтез и на испытания биологической активности новых химических соединений.

Все исследуемые 37 соединений обладают различным уровнем анальгетического действия (ААэксп.) (среди которых встречаются и запатантованные), разделены на 4 ряда:

1. NH-замещенные антраниловые кислоты (табл.1, 2).

2. Ариламиды NH-замещенных антраниловых кислот (табл.3, 4).

3. Ариламиды N-ацил-N-алкенил(алкил)антраниловых кислот (табл.5, 6).

4. Амиды и гидразиды NH-ацил(галоген)антраниловых кислот (табл.7, 8).

Для всех соединений была определена АА на беспородных белых мышах массой 18-23 г на модели «горячей пластинки» [N.B. Eddy and D.J. Leimbach // J. Pharmacol. Exp.Ther. - 1953. - Soc.107. - P.385-393.]. Исследуемые соединения вводили внутрь в дозе 50 мг/кг за 0,5 ч до помещения животных на металлическую пластинку, нагретую до 53,5°С. Каждое соединение испытывали на 5 животных. Показателем изменения болевой чувствительности служила измеряемая в секундах длительность пребывания животных на горячей пластине до момента облизывания ими задних лапок.

Расчеты квантовохимических характеристик молекул веществ выполнены методом РМ-3 (Parametrison-3) с полной оптимизацией геометрии молекул с использованием программы GAUSSIAN-2003. Рассчитывались следующие параметры молекул: полная энергия молекулы (энергия Хартри-Фока) (E_HF), полная тепловая энергия (E_TERM), заряд на атоме азота (qN) в аминогруппе NH-ацильного фрагмента, а также заряды на атомах углерода (qC) и кислорода (qO) карбонильной группы амидного фрагмента.

В каждом ряду соединений установлена зависимость ААэксп. от каждого параметра квантово-механических характеристик молекулы и установлен коэффициент парной линейной корреляции Пирсона (r). Выбраны те параметры, по расчетам которых был получен высокий коэффициент корреляции. По данным параметрам были составлены многопараметрические уравнения, имеющие наибольшие коэффициенты корреляции (r) и наименьшее стандартное отклонение (S), представленные в табл.9. На основе составленных уравнений для каждого ряда соединений проведен теоретический расчет уровня АА (ААрасч.), которые приведены в таблицах 1-8.

NH-замещенные антраниловые кислоты

Для восьми NH-замещенных антраниловых кислот была определена ААэксп. на лабораторных животных, а затем рассчитаны квантовохимические параметры молекул (табл.1). Разброс уровня ААэксп. находится в интервале от 11,7 до 27,0 сек, а стандартное отклонение лежит в пределах 1,5-4,3 сек. Для составления многопараметрических уравнений были выбраны характеристики, имеющие наибольший коэффициент корреляции с анальгетической активностью.

На основе полученных данных составлены многопараметрические уравнения зависимости ААрасч. от квантово-химических параметров. Установлено, что уравнение зависимости ААрасч. от таких параметров, как термальная энергия, заряды на атомах углерода и кислорода карбонильного фрагмента карбоксильной группы имеет наибольший коэффициент корреляции (r) и наименьшее стандартное отклонение (S).

Уравнение 1:

ААрасч.=-0,231·E_term=-823,77·qC-829,62·qO+117,94(r=0,96, s=±1,66)

Пример 1. Уравнение 1 апробировано для теоретического расчета анальгетического действия на примерах соединений 9 и 10 из ряда NH-замещенных антраниловых кислот (таб.2). Вначале были проведены расчеты квантово-химических параметров и на их основе была рассчитана анальгетическая активность ААрасч, а затем результаты расчетов были подтверждены экспериментально на лабораторных животных и определена ААэксп.

Теоретически найденный уровень ААрасч. для соединения 9 составляет 15,8 сек. Интервал уровня ААэксп. установленный экспериментально на лабораторных животных составляет 15,1-17,3 (16,2±1,1) сек. Для соединения 10 - теоретически найденный уровень ААрассч. - 17,7 сек, а установленный на лабораторных животных интервал ААэксп. - 11,3-17,9 (14,6±3,3) сек. Рассчитанные значения ААрасч. с помощью многопараметрического уравнения входят в интервал ААэксп, найденный экспериментально. Таким образом, уравнение 1 используется для прогнозирования уровня анальгетической активности в ряду NH-замещенных антраниловых кислот.

Ариламиды NH- замещенных антраниловых кислот

Для десяти соединений из ряда ариламидов NH - алкенил, алкил антраниловых кислот была определена ААэксп. на лабораторных животных, рассчитаны квантовохимические параметры молекул (таб.3). Разброс уровня ААэксп. находится в интервале от 10,8 до 28,0 сек, а стандартное отклонение лежит в пределах 1,9-5,2. Для составления многопараметрических уравнений были выбраны характеристики, имеющие наибольший коэффициент корреляции анальгетической активности с отдельными квантово-механическими параметрами.

На основе полученных данных составлены многопараметррические уравнения зависимости ААэксп. от квантово-химических параметров. Установлено, что уравнение зависимости ААрасч. от параметров: энергия Хартри-Фока, заряды на атомах углерода карбонильной группы и азота вторичной аминогрупы общего фрагмента имеют наибольший коэффициент корреляции (r) и наименьшее стандартное отклонение (S).

Уравнение 2:

ААрасч.=116,59·E_HF+547,41·qC+257,89·qN-153,99 (r=0,90, s=±3,11)

Пример 2. Уравнение 2 апробировано для теоретического расчета анальгетического действия на примере соединения 21 из этого ряда (таб.4). Вначале были проведены расчеты квантовохимческих параметров и на их основе была рассчитана анальгетическая активность ААрасч, а затем результаты расчетов были подтверждены экспериментально на лабораторных животных и найдена ААэксп.

Теоретически найденный уровнь ААрасч. для соединения 21 составляет 16,4 сек. Интервал уровня ААэксп. установленный на лабораторных животных составляет 10,0-17,2(13,6±3,6) сек. Рассчитанные значения АА расч. с помощью многопараметрического уравнения входят в интервал АА эксп., найденный экспериментально. Таким образом, уравнение 2 используется для прогнозирования уровня анальгетического действия в ряду арила-мидов NH-замещенных антраниловых кислот.

Ариламиды N-ацил-N-алкенил(алкил)антраниловых кислот

Для девяти соединений из ряда ариламидов N-ацил-N-алкенил антраниловых кислот была определена ААэксп. на лабораторных животных и рассчитаны квантовохимические параметры молекул (таб.5). Разброс уровня ААэксп. находится в интервале от 11,3 до 29,0 сек, а стандартное отклонение лежит в пределах 2,7-5,1. Для составления многопараметрических уравнений были выбраны характеристики, имеющие наибольший коэффициент корреляции с анальгетической активностью.

На основе полученных данных составлены многопараметрические уравнения зависимости ААрасч. от квантово-химических параметров. Установлено, что уравнение зависимости ААрасч. от параметров: термальная энергия, заряды на атомах кислорода карбонильной и азота амидной групп общего фрагмента имеют наибольший коэффициент корреляции (r) и наименьшее стандартное отклонение (S).

Уравнение 3:

ААрасч.=0,09·E_TEPM-486,77·qN+540,26·qO+166,39(r=0,90, s=±3,69)

Пример 3. Уравнение 3 апробировано для теоретического расчета анальгетического действия на примерах соединений 31 и 32 из данного ряда (таб.6). Вначале, были проведены расчеты квантовохимческих параметров и на их основе была рассчитана анальгетическая активность ААрасч., а затем результаты расчетов были подтверждены экспериментально на лабораторных животных и найдена ААэксп.

Теоретически найденный уровнь ААрасч. для соединения 31 составляет 23,8 сек. Интервал уровня ААэксп. установленный на лабораторных животных составляет 18,5-25,5(22,0±3,5) сек. Для соединения 32 - теоретически найденный уровень ААрасч. - 18,6 сек, а установленный экспериментально на лабораторных животных интервал ААэксп. - 11,3-19,1(15,2±3,9) сек. Рассчитанные значения ААрасч. с помощью многопараметрического уравнения входят в интервал ААэксп, найденный экспериментально. Таким образом, по уравнению 3 осуществляется прогноз уровня анальгетического действия в ряду ариламидов N-ацил-N-алкенил(алкил) ан-траниловых кислот.

Амиды и гидразиды NH-ацил (галген)антраниловых кислот

Для десяти соединений из ряда амидов и гидразидов NH-ацил антраниловых кислот была определена ААэксп. на лабораторных животных и рассчитаны квантовохимические параметры молекул (таб.7). Разброс уровня ААэксп. находится в интервале от 18,0 до 31,6 сек, а стандартное отклонение лежит в пределах 1,7-6,5. Для составления многопараметрических уравнений были выбраны характеристики, имеющие наибольший коэффициент корреляции с анальгетической активностью.

На основе полученных данных составлены многопараметрические уравнения зависимости ААрасч. от квантово-химических параметров. Установлено, что уравнение зависимости ААрасч. от параметров: термальная энергия, заряды на атомах кислорода карбонильной и азота амидной групп общего фрагмента имеют наибольший коэффициент корреляции (r) и наименьшее стандартное отклонение (S).

Уравнение 4:

ААрасч=0,07·E_TEPM+17,69·qN-15,25·qO+2,81(r=0,89, s=±2,79)

Пример 4. Уравнение 4 апробировано для теоретического расчета анальгетического действия на примерах соединений 43 и 44 из данного ряда (таб.8). Вначале были проведены расчеты квантовохимческих параметров и на их основе была рассчитана анальгетическая активность ААрасч., а затем результаты расчетов были подтверждены экспериментально на лабораторных животных и найдена ААэксп.

Теоретически найденный уровень ААрасч. для соединения 43 составляет 24,5 сек. Интервал уровня ААэксп. установленный на лабораторных животных, составляет 21,8-24,6(23,2±1,4) сек. Для соединения 44 - теоретически найденный уровень ААрасч. - 16,1 сек, а установленный на лабораторных животных интервал ААэксп.- 14,0-18,8 (16,4±2,4) сек. Рассчитанные значения ААрасч. с помощью многопараметрического уравнения входят в интервал ААэксп., найденный экспериментально. Таким образом, по уравнению 4 проводится прогноз уровня ААрасч. в рядах амидов и гидра-зидов N-ацил(галоген)антраниловых кислот.

Предлагаемый способ экономически выгоден и прост, так как позволяет по структурной формуле рассчитать с достаточно высокой достоверностью (коэффициент корреляции от 89% до 96%) уровень АА с учетом разброса (s=1,66-3,69), который обычно наблюдается при исследованиях АА на лабораторных животных.