Результат интеллектуальной деятельности: Алкилизотиурониевые соли 7-хлор-4.6-динитро-5-оксидобензофуроксана, обладающие антимикробной активностью

Изобретение относится к области органической химии, в частности к азот- и кислородсодержащим гетероциклическим соединениям, а именно - к стабильным алкилизотиурониевым солям дихлординитробензофуроксана: алкилизотиурониевым солям 7-хлор-4.6-динитро-5-оксидобензофуроксана общей формулы I:

n = 10, 12, 14, 16, 18,

обладающим высокой антимикробной активностью при низких концентрациях (1%), которые могут найти применение в области ветеринарии, медицины и сельского хозяйства в качестве антимикробных средств.

Разработка новых отечественных лекарственных препаратов в настоящее время поставлена государством в ранг основных приоритетных направлений социально-экономического развития и национальной безопасности страны. Фундаментальной задачей органической, фармацевтической и медицинской химии является разработка новых эффективных лекарственных средств, обладающих высокой физиологической активностью и минимальной токсичностью. Для успешного осуществления данной задачи необходимо решать вопросы, находящиеся на стыке многих областей науки – химии, физики, биологии, ветеринарии и медицины. Однако отсутствие на дату подачи заявки единой удовлетворительной теории, связывающей химическое строение с биологической активностью, существенно замедляет появление новых отечественных лекарственных препаратов.

Заявителем получены соединения нового класса, ранее не известные из уровня техники, не имеющие аналогов в мире и не описанные в литературе. После проведения биологических испытаний на патогенной микрофлоре человека и животных заявителем были получены высокие антимикробные результаты. Кроме того, заявленные соединения по данным ТГ-ДСК (термогравиметрии и сканирующей калориметрии) являются термически стабильными при нагревании до 200 °С без разложения и потери массы и выдерживают стерилизацию и автоклавирование.

Структурных аналогов в качестве лекарственных препаратов, обладающих антимикробной активностью, из исследованного уровня техники заявителем не выявлено.

Вместе с тем, заявителем выявлены структурные аналоги в ряду замещенных бензофуроксанов в работах зарубежных авторов [Porcal W., Hernandes P., Boiani M., Aguirre G., Boiani L., ets. In vivo anti-Chahas vinilthio-, and vinylsulfonylbenzofuroxan derivatives. J.Med.Chem. 2007, 50 (24), P. 6004-6015.; Aguirre G., Boiani M., Cerecetto H., ets. Furoxan derivatives as cytotoxic agents: preliminary in vivo antitumoral activity studies. Pharmazie, 2005, 61(10, P. 54-59.]. В известных источниках описаны соединения широкого ряда бензофураксановых производных, обладающих высокой биологической активностью благодаря наличию N-оксидной группировки.

Недостатком известных соединений по сравнению с заявленным техническим решением является то, что по отношению к ним (известным соединениям) не изучены антимикробные свойства - как антибактериальные, так и антимикотические.

Из исследованного уровня техники заявителем выявлен аналог заявленных соединений по назначению - антимикробному действию. Это действующее вещество многих отечественных и зарубежных (Франция, Германия, Нидерланды) антибактериальных, антисептических препаратов – бензалконий хлорид (Benzalkonium chloride), представляющее собой хлорид бензилалкилдиметиламмония, где в качестве алкила используется смесь высших галоидных алкилов с длиной радикала от С8 до С18 [Янгсон Р.М. Медицинский энциклопедический словарь (Collins), М.: АСТ Астрель, 2005, 1375 с.].

Недостатком известного препарата – бензалкония хлорида является его высокая токсичность, плохая термическая устойчивость: при низких температурах он выпадает в осадок, а при нагревании до 100 °С, как и все соли аммония, распадаются на исходные соединения и теряют свою терапевтическую активность. В связи с этим затруднена стерилизация данных препаратов (100 °С) и их автоклавирование (200 °С). Кроме того, все препараты, содержащие бензалконий хлорид, разрушаются мылом, о чем указано в инструкции по их применению [Бурбелло А.Т., Шабров А.В. Современные лекарственные средства. – М.:ОЛМА Медиа Групп, 2007, - С.681].

Задачей и техническим результатом предлагаемого изобретения являются новые стабильные (до 200 °С по данным метода ТГ-ДСК) алкилизотиурониевые соли 7-хлор-4.6-динитро-5-оксидобензофуроксана общей формулы I, обладающие антимикробной активностью в низких концентрациях (1%).

Таким образом, заявленное техническое решение значительно расширяет ассортимент известных средств указанного назначения с возможностью их использования в качестве антимикробных препаратов.

Сущностью заявленного технического решения являются алкилизотиурониевые соли 7-хлор-4.6-динитро-5-оксидобензофуроксана общей формулы I, обладающие антимикробной активностью.

Заявленный технический результат достигается получением заявленных соединений общей формулы I по следующей общей методике, описанной далее более подробно:

1. Получают исходные S-алкилизотиуроний бромиды.

2. Получают исходный 5,7-дихлоро-4,6-динитробензофуроксан.

3. Получают заявленные алкилизотиурониевые соли 7-хлор-4.6-динитро-5-оксидобензофуроксана общей формулы I реакцией исходных соединений: S-алкилизотиуроний бромидов с 5,7-дихлоро-4,6-динитробензофуроксаном.

Далее заявителем приведены подробные схемы описанной выше общей методики.

1. Исходные S-алкилизотиуроний бромиды получают в эфирно-спиртовой (1:1) среде при комнатной температуре по реакции тиомочевины с высшими галоидными алкилами при соотношении тиомочевина : высший галоидный алкил = 1:1 по известному методу [Сhunyan Bao, Ming Jin, Ran Lu, Pengchong Xue, Qinglin Zhang, Dejun Wang, Yingying. Surfactant-ligand co-assisted solvothermal technique for the synthesis of different-shaped CdS nanorod-based materials. / Journal of Solid State Chemistry, № 175.-P. 322-327. (2003)] по приведенной ниже схеме:

Синтезированные S-алкилизотиуроний бромиды промывают диэтиловым эфиром и перекристаллизовывают из ацетона.

2. Исходный 5,7-дихлоро-4,6-динитробензофуроксан получают по известной методике автора настоящего изобретения [Л.М. Юсупова, С.Ю. Гармонов, И.М. Захаров и др. Средства биологической защиты многоцелевого назначения на основе хлорпроизводных нитробензофуроксана. / Вестник Казанского технологического университета, №1. - С. 103-111. (2005)] по приведенной ниже схеме:

3. Заявленные алкилизотиурониевые соли 7-хлор-4.6-динитро-5-оксидобензофуроксана общей формулы I получают путем реакции исходных соединений - S-алкилизотиуроний бромидов и 5,7-дихлоро-4,6-динитробензофуроксана в среде абсолютного этанола в соотношении исходных соединений 1:1 по приведенной ниже схеме:

n = 10, 12, 14, 16 и 18

Заявленное техническое решение осуществляется следующим образом.

Пример 1. Получение децилизотиурониевых солей 7-хлор-4.6-динитро-5-оксидобензофуроксана.

К раствору 0,23 г (0,00079 моль) дихлординитробензафуроксана в 25 мл абсолютного этилового спирта добавляют по каплям при перемешивании 0,2 г (0,00079 моль) S-н-децилизотиуроний бромида (n=10) в 25 абсолютного этилового спирта. Реакционную смесь кипятят в течение 3-х часов на водяной бане при температуре кипения этилового спирта (78,4 °С). Через 24 часа выпадают кристаллы оранжевого цвета, которые промывают диэтиловым эфиром и перекристаллизовывают из ацетона.

Выход продукта 0.4 г (93%), т.пл. 112.6 °С по данным метода термогравиметрии и дифференциально-сканирующей калориметрии (ТГ-ДСК).

ИК: 3300-3000 см^-1 (NH), 2920-2852 см^-1 (CH), 1651 см^-1 (C=N), 1606 см^-1 (C=N-О), 1547 см^-1 и 1359 см^-1 (NO₂), 1434 см^-1 (С-S).

Найдено, %: С 39.45; Н 5,03. С₁₇Н₂₄BrN₆O₆S. Вычислено, %: С 39,23; Н 4,69.

Пример 2. Получение додецилизотиурониевых солей 7-хлор-4.6-динитро-5-оксидобензофуроксана.

Реакцию проводят по методике, описанной в Примере 1. В отличие от Примера 1, в реакцию вместо S-н-децилизотиуроний бромида вводят S-н-додецилизотиуроний бромид, где n=12.

Выход продукта 0.69 г (87%), т.пл. 114.6 °С по данным ТГ-ДСК).

ИК: 3300-3000 см^-1 (NH), 2918-2849 см^-1 (CH), 1653 см^-1 (C=N), 1607 см^-1 (C=N-О), 1547 см^-1 и 1355 см^-1 (NO₂), 1482 см^-1 (С-S).

Найдено, %: С 41.39; Н 5,01. С₁₉Н₂₈BrN₆O₆S. Вычислено, %: С 41,61; Н 5,11.

Пример 3. Получение тетрадецилизотиурониевых солей 7-хлор-4.6-динитро-5-оксидобензофуроксана.

Реакцию проводят по методике, описанной в Примере 1. В отличие от Примера 1, в реакцию вместо S-н-децилизотиуроний бромида вводят S-н-тетрадецилизотиуроний бромид, где n=14.

Выход продукта 0.63 г (81%), т.пл. 119.5 °С.

ИК: 3300-3000 см^-1 (NH), 2919-2850 см^-1 (CH), 1630 см^-1 (C=N), 1610 см^-1 (C=N-О), 1544 см^-1 и 1354 см^-1 (NO₂), 1486 см^-1 (С-S).

Найдено, %: С 43.88; Н 5,38. С₂₁Н₃₂BrN₆O₆S. Вычислено, %: С 43,75; Н 5,56.

Пример 4. Получение гексадецилизотиурониевых солей 7-хлор-4.6-динитро-5-оксидобензофуроксана.

Реакцию проводят по методике, описанной в Примере 1. В отличие от Примера 1, в реакцию вместо S-н-децилизотиуроний бромида вводят S-н-гексадецилизотиуроний бромид, где n=16.

Выход продукта 0.43 г (87%), т.пл. 130.5 °С (по данным ТГ-ДСК).

ИК: 3300-3000 см^-1 (NH), 2918-2849 см^-1 (CH), 1654 см^-1 (C=N), 1607 см^-1 (C=N-О), 1547 см^-1 и 1358 см^-1 (NO₂), 1486 см^-1 (С-S).

Найдено, %: С 45.71; Н 5,77. С₂₃Н₃₆BrN₆O₆S. Вычислено, %: С 45,70; Н 5,96.

Пример 5. Получение октадецилизотиурониевых солей 7-хлор-4.6-динитро-5-оксидобензофуроксана.

Реакцию проводят по методике, описанной в Примере 1. В отличие от Примера 1, в реакцию вместо S-н-децилизотиуроний бромида вводят S-н-октадецилизотиуроний бромид, где n=18.

Выход продукта 0.61 г (85%), т.пл. 133.9 °С (по данным ТГ-ДСК).

ИК: 3300-3000 см^-1 (NH), 2919-2851 см^-1 (CH), 1648 см^-1 (C=N), 1611 см^-1 (C=N-О), 1544 см^-1 и 1362 см^-1 (NO₂), 1485 см^-1 (С-S).

Найдено, %: С 47.78; Н 5,97. С₂₅Н₄₀BrN₆O₆S. Вычислено, %: С 47,47; Н 6,33.

Пример 6. Исследование антимикробной активности заявленных соединений 1а-1д.

Антимикробную активность заявленных соединений общей формулы I исследовали на тест-культурах микробов (бактерий и грибов): Escherichia coli, B. сereus, Pseudomonas aeruginosa, Staphylococcus aureus, Candida Albicans по известной методике [Першин Г.Н. Методы экспериментальной химиотерапии. – М.: Медицина, 1971. – 245 с.].

Для оценки антимикробной активности заявленные соединения общей формулы (I) в виде 1% растворов в ДМСО (диметилсульфоксиде) вносят в лунки агаризированной питательной среды. Об антимикробной активности судят по наличию зоны ингибирования роста тест-культур, которая образуется вокруг лунок с исследуемым веществом. При этом следует иметь в виду, что чем больше зона ингибирования, тем больше антимикробная активность исследуемого соединения.

Результаты исследования антимикробной активности заявленных соединений общей формулы I представлены в Таблице.

В Таблице также представлены для сравнительного анализа результаты антимикробной активности известного препарата хлоргексидин биглюконата, а также растворителя - этилового спирта.

Таблица.

Антимикробная активность соединений общей формулы (I)

Анализ данных, приведенных в Таблице, показывает, что:

- заявленные соединения общей формулы I проявляют бóльшую антимикробную активность, чем известный препарат хлоргексидин биглюконат;

- заявленные соединения общей формулы I имеют тенденцию увеличения активности по отношению к Candida albicans в зависимости от увеличения длины углеводородного радикала - 21 мм (Iа), 23 мм (Iб), 28 мм (Iв), 30 мм (Iг) и 43 мм (Iд) соответственно;

- по отношению к растворителю - этиловому спирту, заявителем показано, что он не проявляет антимикробной активности, из чего следует логический вывод, что он является инертным, то есть не оказывает влияние на конечные результаты исследований.

Таким образом, заявителем получены соединения нового класса, ранее не известные из уровня техники, не имеющие аналогов в мире, не описанные в литературе и имеющие высокую антимикробную активность. Кроме того, заявленные соединения по данным ТГ-ДСК (термогравиметрии и сканирующей калориметрии) являются термически стабильными при нагревании до 200 °С без разложения и потери массы и выдерживают стерилизацию и автоклавирование.

Из указанного выше можно сделать общий вывод, что заявителем достигнуты поставленные задачи и заявленный технический результат - получены новые стабильные (до 200 °С по данным метода ТГ-ДСК) алкилизотиурониевые соли 7-хлор-4.6-динитро-5-оксидобензофуроксана общей формулы I, обладающие антимикробной активностью в низких концентрациях (1%).

Кроме указанного выше, заявитель отмечает, что в известных источниках (патент заявителя № RU2473334 «Антиэймериозная фармацевтическая композиция на основе соли четвертичного фосфония и замещенного динитробензофуроксана») описана токсичность препаратов на основе дихлординитробензофуроксана, где доказано, что они (препараты на основе дихлординитробензофуроксана), обладают низкой токсичностью, что является их важными преимуществами. Так, LD₅₀ дихлординитробензофуроксана равно 11500 – 1281.7 мг/кг по сравнению с 304,5 мг/кг у наиболее близкого аналога по антимикробному действию – хлоргексидина биглюконата – см. источник [Frank T. Sanders: Reregistration Eligibility Decision for Alkyl Dimethyl Benzyl Ammonium Chloride (ADBAC) 114. U.S. Environmental Protection Agency Office of Prevention, Pesticides, and Toxic Substances (August 2006).].

Кроме того, заявителем установлено, что соединения общей формулы I:

- показали достаточную стабильность при хранении;

- выдерживают низкие температуры, в отличие от известного препарата бензалкония хлорида;

- устойчивы к мыльным растворам, что делает возможным их использование в фармакологии при создании перспективных отечественных лекарственных и дезинфицирующих средств в медицине и ветеринарии.

Заявленное техническое решение соответствует критерию «новизна», предъявляемому к изобретениям, так как из исследованного уровня техники не выявлены технические решения, обладающие заявленной совокупностью признаков, обеспечивающих достижение заявленных результатов.

Заявленное техническое решение соответствует критерию «изобретательский уровень», предъявляемому к изобретениям. Созданы новые по структуре соединения общей формулы 1, не известные в мире на дату предоставления заявочных материалов, обладающие антимикробной активностью, что не является очевидным для специалиста в анализируемой области техники, в силу чего формула изобретения составлена без ограничительной части.

Заявленное техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость», предъявляемому к изобретениям, т.к. заявленные соединения могут быть получены посредством использования известных компонентов с применением стандартного оборудования и известных приемов.