Результат интеллектуальной деятельности: АНТИДОТ МОНООКСИДА УГЛЕРОДА И СПОСОБ ЕГО ПРИМЕНЕНИЯ

Изобретение относится к медицине и направлено на создание оригинального антидота для защиты и профилактики смертельных, тяжелых и не столь значительных отравлений монооксидом углерода (угарным газом, CO).

Известен антидот окиси углерода - цитохром C, механизм терапевтического действия которого основан на возмещении тканевого эндогенного цитохрома C (Ганжара П.С. Учебное пособие по клинической токсикологии / П.С.Ганжара, А.А.Новиков - М.: Медицина, 1979. - 336 с.).

Также указывается, что защитный эффект при отравлении CO вызывают соединения цинка. Применение антидотов, включающих этот металл, является целесообразным в силу их невысокой токсичности.

Описан антидот CO - комплекс бис-(1-винилимидазол) с дихлоридом цинка (А.С. №1822155 SU, МПК⁶ C07F 3/06, опубл. 09.02.1995). Он получен одностадийным способом взаимодействием труднодоступного 1-винил-имидазола с дихлоридом цинка (в соотношении 2:1) в среде этилового спирта при комнатной температуре. Исходный лиганд синтезирован реакцией имидазола с ацетиленом под давлением.

Защитное действие этого антидота при отравлении CO изучено на самцах белых мышей в условиях динамической затравки монооксидом углерода (концентрация 15 мг/л или 1,2% в воздухе) в затравочной камере в течение 20 мин. Контрольные животные присутствовали в каждой затравке. Учитывали длительность жизни для каждого погибшего животного.

Этот антидот при концентрации СО 15 мг/л в широком диапазоне доз (30-80 мг/кг) увеличивает длительность жизни у 14%, а выживаемость у 28% животных. При уменьшении концентрации CO в опыте до 5 мг/л и увеличении продолжительности отравления от 20 до 180 мин комплекс 1-винил-имидазола с ZnCl₂ (доза 50 мг/кг) повышает длительность жизни экспериментальных животных до 46% (выживаемость до 52,5%).

Недостатком этого антидота является его сравнительно высокая токсичность и малая растворимость в воде. Исходный гетероциклический реагент синтезируют по сложной технологии, сопряженной с необходимостью использования ацетилена под высоким давлением.

Прототипом заявки является антидот СО бис(1-винилимидазол)цинк-диацетат - комплекс 1-винилимидазола с диацетатом цинка состава 2:1 (патент №2070201 (RU, МПК⁶ C07F 1/00, опубл. 10.12.1996). В патент включен и способ его использования.

Этот антидот получают одностадийным способом, основанным на взаимодействии 1-винилимидидазола с диацетатом цинка в среде ацетона и эфира при комнатной температуре.

Испытание защитного действия бис(1-винилимидазол)цинкдиацетата от смертельного отравления монооксидом углерода проведено на белых мышах, контрольные животные присутствовали в каждой затравке. Эксперименты проводились в условиях динамической затравки CO (конц. 15 мг/л или 1,2% в воздухе) в затравочной камере в течение 20 минут.

Антидот в дозе 50 мг/кг веса животного вводили внутрибрюшинно за 45 минут до затравки в виде водного раствора или суспензии, стабилизированной Твин-80.

Эффективность антидота контролировали путем определения длительности жизни для каждого погибшего животного, а также вычисления средней продолжительности жизни (мин) и выживаемости (%) животных. Контрольным животным вводили изотонический раствор хлорида натрия в эквивалентном объеме (0,2 мл жидкости на 20 г веса).

Показано, что бис(1-винилимидазол)цинкдиацетат при стандартной затравке в указанной дозе обеспечивает выживаемость 62,5% экспериментальных животных и длительность их жизни 13,1 мин.

При изучении защитного профилактического действия бис(1-винил-имидазол)цинкдиацетата при отравлении низкими концентрациями монооксидом углерода животные подвергались динамической затравке при концентрации CO 0,004 и 0,008 мг/л. Одной трети животных предварительно вводили по 60 мг/кг антидота в виде водного раствора внутрибрюшинно, другой трети по 30 мг/кг, остальным такой же объем физиологического раствора (контроль). Через 1-1,5 часа у животных определяли концентрацию карбок-сигемоглобина в крови. Полученные данные свидетельствуют, что бис(1-винилимидазол)цинкдиацетат обладает защитным профилактическим действием и при отравлении низкими концентрациями CO, выражающимся в снижении концентрации карбоксигемоглобина в крови более чем вдвое по сравнению с контролем.

При этом комплекс 1-винилимидазола с диацетатом цинка значительно превосходит по защитному действию выше описанный комплекс 1-винилимидазола с дихлоридом цинка и имеет ряд дополнительных преимуществ, т.к. обладает большей растворимостью в воде и меньшей токсичностью LD₅₀ 780 (609-998) мг/кг.

Недостатками этого прототипа являются все же довольно высокая токсичность бис(1-винилимидазол)цинкдиацетата, необходимость использования для синтеза труднодоступного и дорогого 1-винилимидазола с использованием огневзрывоопасного ацетилена под давлением и токсичных, экологически небезопасных легковоспламеняющихся растворителей (эфира и ацетона).

Общей задачей предлагаемого изобретения является разработка синтетически легкодоступного цинксодержащего антидота для защиты от отравлений монооксидом углерода, с целью расширения ассортимента простых по способу получения и более эффективных лекарственных средств, не проявляющих при лечении побочных эффектов.

Технический результат изобретения заключается в предотвращении летального исхода при отравлении монооксидом углерода, повышении эффективности и снижении острой токсичности антидота, значительном улучшении технологии его получения и повышении ее безопасности и экономичности.

Устранение указанных недостатков прототипа и достижение заявляемого технического результата от применения нового антидота, защищающего от отравлений моноксидом углерода, заключается в ипользовании 2,8,9-тригидроцинкатрана - комплекса трис(2-гидроксиэтил)амина (триэтаноламина) с цинковой солью неорганической или органической кислоты состава 1:1, отвечающего общей формуле N(CH₂CH₂OH)₃·ZnX₂ или N(CH₂CH₂OH)₃·ZnY, где X - анион одноосновной, a Y - анион двухосновной кислоты.

Сопоставительный анализ прототипа и патентуемого антидота монооксида углерода свидетельствует, что они являются цинксодержащими соединениями.

Отличительной особенностью патентуемого антидота монооксида углерода является то, что он представляет собой 2,8,9-тригидроцинкатран - внутримолекулярный трициклический комплекс трис(2-гидроксиэтил)амина (триэтаноламина) с цинковой солями неорганической или органической кислоты состава 1:1.

Устранение указанных недостатков прототипа и достижение технического результата от реализации способа защиты от отравления монооксидом углерода путем введения в организм антидота достигают за счет того, что антидот, представляющий собой 2,8,9-тригидроцинкатран - внутримолекулярный трициклический комплекс трис(2-гидроксиэтил)амина (триэтаноламина) с цинковой солью неорганической или органической кислоты состава 1:1, вводят перорально. Перед введением антидот растворяют в 5 об.% этаноле.

Сопоставительный анализ прототипа и патентуемого способа защиты от отравлений монооксидом углерода показывает, что общим признаком является лишь введение в организм цинксодержащего антидота.

Отличительной особенностью предлагаемого способа защиты от отравлений монооксидом углерода состоит в том, что патентуемый антидот, представляющий собой 2,8,9-тригидроцинкатран - внутримолекулярный трициклический комплекс трис(2-гидроксиэтил)амина (триэтаноламина) с цинковой солью неорганической или органической кислоты состава 1:1, вводят в организм перорально.

Антидот вводят в диапазоне доз 20-60 мг/кг массы тела в виде раствора в 5 об.% этаноле.

Сущность изобретения и возможность его реализации поясняют нижеприведенные примеры синтеза заявленного цинксодержащего антидота CO и способа защиты от отравления монооксидом углерода с использованием данного антидота.

Пример 1. Получение цинксодержащего антидота «Цитримин».

Смесь 21,9 г ацетата цинка и 14,9 г триэтаноламина в 80 мл абсолютированного этанола нагревают при перемешивании до полного растворения. Горячий раствор фильтруют и оставляют при комнатной температуре до полного выпадения осадка, после чего отфильтровывают и многократно промывают этанолом, а затем эфиром и сушат в вакууме. Получают 32,6 г (98%) внутримолекулярного трициклического комплекса триэтаноламина с ацетатом цинка в соотношении 1:1 в виде порошка белого цвета с Т_пл=142-143°C. Найдено, %: C - 35,87; H - 6,50; N - 4,48; Zn - 19,47. Брутто-формула - C₁₀H₂₁O₇NZn. Вычислено, %: С - 36,10; H - 6,37; N - 4,21; Zn - 19,65.

Пример 2. Получение комплекса на основе цинковой соли орто-крезоксиуксусной кислоты.

Смесь 16,62 г орто-крезоксиуксусной кислоты и 4,07 г оксида цинка в 150 мл бензола нагревают с обратным холодильником при перемешивании в течение 8 ч. Осадок отфильтровывают и промывают эфиром. Получено 19 г (96%) цинковой соли орто-крезоксиуксусной кислоты в виде бесцветного порошка с Т_пл=180,5-181°C. Найдено, %: C - 54,37; H - 4,53; Zn - 16,40.

Смесь 19,79 г цинковой соли орто-крезоксиуксусной кислоты и 7,46 г триэтаноламина в 150 мл абсолютированного метанола нагревают при перемешивании в течение 5 ч. После удаления растворителя в вакууме осадок промывают эфиром и сушат в вакууме. Выход составил 25 г (91,7%) внутримолекулярного трициклического комплекса триэтаноламина с цинковой солью орто-крезоксиуксусной кислоты в соотношении 1:1 с Т_пл=104-105°C. Найдено, %: C - 52,56; H - 6,17; N - 3,00; Zn - 12,05. Брутто-формула - C₂₄H₃₃O₉NZn. Вычислено, %: C - 52,89; H - 6,11; N - 2,57; Zn - 12,00.

Пример 3. Получение комплекса на основе хлорида цинка.

Аналогично примеру 1, с тем отличием, что вместо ацетата цинка берут 6,8 г хлорида цинка. Получено 18,95 г (87,3%) внутримолекулярного трициклического комплекса триэтаноламина с хлоридом цинка в соотношении 1:1 с Т_пл=227-228°C. Найдено, %: C - 32,90; H - 7,40; N - 6,57; Cl - 15,9; Zn - 15,78. Брутто-формула - C₁₂H₃₀O₆N₂Cl₂Zn. Вычислено, %: C - 33,16; H - 6,96; N - 6,45; Cl - 16,31; Zn - 15,04.

Подлинность химической структуры препаратов подтверждена элементным анализом и ЯМР-спектроскопией.

Пример 4. Защита от отравления монооксидом углерода с использованием препарата «Цитримин».

Фармакологические эксперименты выполнены на нелинейных крысах массой 200-240 г. Животных разделяли на две группы (по одинаковому количеству самцов и самок в каждой группе). 1 - контрольная группа, животные которой анидотной защиты не получали; 2 - «Цитримин» в дозе 40 мг/кг вводили перорально за 30 мин до начала ингаляции монооксидом углерода (концентрация CO в воздухе составляла 5070 мг/м³). Опыты проведены в условиях динамической затравки монооксидом углерода в затравочной камере в течение 40 мин.

Раствор антидота в 5 об.% этаноле вводился животным однократно с помощью металлического зонда. При этом признаков раздражения желудочно-кишечного тракта не наблюдалось. Также не было выявлено ни одного случая гибели животных, получивших антидот.

Эффективность действия антидота определяли путем замера содержания карбоксигемоглобина в крови животных. При этом уровень карбоксигемоглобина в крови животных контрольной группы составлял 9,75% при допустимой норме от 2-4 до 6-8%. В крови животных, предварительно получавших антидот, уровень карбоксигемоглобина в крови не превышал 1,5-2,5%. Концентрация карбоксигемоглобина в крови при использовании заявляемого антидота по сравнению с контролем снижается в 3,9-6,5 раз. Патентуемый антидот, защищающий от отравлений монооксидом углерода, значительно превосходит по своему действию прототип.

Пример 5. Исследование токсичности «Цитримина».

Токсичность «Цитримина» изучена на белых нелинейных мышах и крысах. Средние смертельные дозы при пероральном введении «Цитримина» DL₅₀ составляют 5167±1000 мг/кг (мыши) и 5500±1250 мг/кг (крысы). В соответствии с американской классификацией лекарственных веществ (Hodge и Sterner) «Цитримин» обладает 5-й степенью токсичности и относится к практически нетоксичным лекарственным средствам. По ГОСТ 12.1.007-76 ССБТ «Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности» «Цитримин» относится к 4-му классу опасности (малоопасные). Сравнительно с этим токсичность прототипа в несколько раз выше (DL₅₀ 780 (609-998) мг/кг).

Как следует из приведенного обзора уровня техники, заявляемый антидот, его структура, способы получения и применения являются совершенно новыми и оригинальными, что указывает на патентоспособность предлагаемого изобретения. Заявленный антидот, способ его получения и применения не вытекают из известной до сих пор информации, т.е. предложенные решения неочевидны для специалистов и обладают изобретательским уровнем.

Изобретение позволяет расширить ассортимент простых по способу получения высокоэффективных безопасных (не проявляющих побочных эффектов) лекарственных средств защиты и профилактики отравлений монооксидом углерода. Предложенный антидот проявляет явно выраженное детоксицирующее действие и максимально быстро выводит животных из состояния отравления угарным газом.

Практическое испытание «Цитримина» защиты от отравления монооксидом углерода позволило экспериментально доказать, что он является синтетически легкодоступным и экономичным, оригинальным лечебным средством. Защитный эффект антидота основан на суммарном проявлении свойств катиона и аниона комплекса: основной антиоксидантный эффект оказывает цинкатрановый катион [N(CH₂CH₂OH)₃Zn]²⁺, а анион Х^- или Y^2- проявляет дополнительное терапевтическое действие или остается инертным.