Результат интеллектуальной деятельности: АНТИМИКРОБНОЕ, ПРОТИВОВОСПАЛИТЕЛЬНОЕ И АНАЛЬГЕЗИРУЮЩЕЕ СРЕДСТВО НА ОСНОВЕ N-4-НИТРОФЕНИЛБЕНЗАМИДИНА

Изобретение относится к медицине и фармации и касается нового антимикробного, противовоспалительного и анальгезирующего средства на основе производного бензамидина, а именно N-4-нитрофенилбензамидина (C₁₃H₁₁N₃O₂) формулы I:

N-Замещенные бензамидины, среди которых N-4-нитрофенилбензамидин, известны [Masa-aki Kakimoto, Shin-ichi Ogata, Yo-shio Imai // Chemistry Letters. 1984. P.821-824; Panayiotis A.Koutentis, Styliana I.Mirallai // Tetrahedron. 2010. V.66. P.5134-5139; Куваева, Е.В. Амидины. Синтез и строение / Е.В.Куваева, Е.В.Федорова, А.Г.Козьмина, И.П.Яковлев, Ю.В.Клейменова, О.В.Морозова // Vědeký pokrok na rozmezi tisícileti. - 2010: Materialy VI mezinárodni vědeko-praktická conference 27.05.2010-05.06.2010. Praha, 2010. Dil 22. P.66-67].

Вместе с тем токсичность и биологическая активность N-4-нитрофенилбензамидина не изучены, что не позволяет говорить о возможности получения лекарственного средства на его основе.

Известно, что амидины являются биологически активными компонентами средств различного предназначения (ингибиторов фактора свертывания крови, противораковых). Амидиновый фрагмент (обычно в составе гетероцикла) входит в структуру многих лекарственных препаратов, например нафтизина, галазолина, фентоламина, хлордиазепоксида. Анализ литературных источников не позволяет выявить корреляцию между биологическими свойствами и строением молекулы замещенного амидина.

Известна антимикробная активность производных бензамидина общей формулы II:

,

где А - представляет собой линейную или разветвленную алкильную цепь, содержащую от 3 до 9 атомов углерода, а Х - атом кислорода или прямую связь [пат. СССР 1319784, МПК 123/00. Способ получения фармацевтически приемлемых солей производных бензамидина, приор. Dem. 2550192 FR; см. также Pat. 4,720,581 US. Benzamidine derivatives].

Минимальная ингибирующая концентрация (МИК) солей этих производных бензамидина в отношении Escherichia coli высока и составляет от 4000-16000 мкг/мл, а в отношении Staphylococcus aureus 2000-20000 мкг/мл.

Известна антимикробная активность п-метилсульфонилбензамидина гидрохлорида и п-гуанилметилсульфонилбензамидина гидрохлорида, однако в описании к патенту не приведены значения минимальной ингибирующей концентрации данных соединений [pat. GB 580,884. Improvements in and relating to therapeutically active compounds of the amidine type].

Наиболее близкими по структуре и фармакологическим свойствам к заявляемому средству являются N-галогенамидины общей формулы III (прототип)

,

где Х=Cl (а); I (б),

обладающие антимикробной активностью в отношении Escherichia coli (IIIa - 250-500 мкг/мл; IIIб - 1000-2000 мкг/мл) и Staphylococcus aureus (IIIa - 250 мкг/мл; IIIб - 1000 мкг/мл) [pat. EP 0076430. Compositions having antimicrobial activity].

К недостаткам соединений II, III относится низкая антимикробная активность.

Задачей предлагаемого изобретения является расширение арсенала антимикробных, противовоспалительных и анальгезирующих средств, поиск нового, на основе бензамидина, средства, имеющего низкую токсичность, обладающего антимикробной активностью и дополнительно проявляющего противовоспалительные и анальгезирующие свойства, сравнимые с имеющимися у раздельно применяющихся в медицинской практике препаратов, а также значительно более выраженную антимикробную активность, чем у наиболее близкого аналога (прототипа).

Указанная задача достигается созданием антимикробного, противовоспалительного и анальгезирующего средства на основе N-4-нитрофенилбензамидина.

Изобретение иллюстрируется примерами синтеза и исследования фармакологических свойств.

Пример 1. Методика синтеза N-4-нитрофенилбензамидина

К смеси 46,92 г (0,34 моль) 4-нитроанилина и 34,8 мл (0,34 моль) бензонитрила при перемешивании порциями по мере достижения однородности смеси добавляют 45,39 г (0,34 моль) безводного алюминия хлорида. Смесь быстро нагревают до 180°C и в расплавленном состоянии медленно выливают в 800 мл 1,2%-ного раствора HCl. Общее время процесса составляет не более 30 минут. Далее добавляют 10,0 г активированного угля, полученную суспензию отфильтровывают через фильтр Кизельгура. Фильтрат приливают к 600 мл 15,5%-ного раствора NaOH. Выпавший осадок отфильтровывают и сушат. Полученный продукт не нуждается в дополнительной очистке.

Продукт красно-коричневого цвета, выход 36,3 г, 67% от теоретического из расчета на бензонитрил. Температура плавления 165-167°C. Хроматографическая однородность целевого продукта подтверждалась посредством хроматографирования раствора его в ДМСО в системе этилацетат-гексан 7:4 (R_f=0,81). Состав синтезированного соединения подтвержден элементным анализом. Брутто-формула: C₁₃H₁₁N₃O₂. Найдено, %: С - 63,77; Н - 4,42%; N - 17,29%; О - 14,52%. Вычислено, %: С - 63,67%; Н - 4,45%; N - 17,19%; О - 14,69%.

Строение синтезированного вещества было доказано физико-химическими методами идентификации органических соединений: ЯМР ¹Н и ¹³С, УФ-, ИК-спектроскопией, масс-спектрометрией, а также двумерным спектром ¹⁵N-HSQC.

В ИК-спектрах вещества (таблетки KBr) наиболее характеристичными являются области 1620-1610 см^-1 и 3500-3410 см^-1, где наблюдаются полосы поглощения, соответствующие валентным колебаниям для C=N-связи и NH₂-группы соответственно.

УФ-спектр N-4-нитрофенилбензамидина в 96%-ном этаноле имеет 3 максимума поглощения в области длин волн 207,6; 227,6 и 333,6 нм.

Спектр ЯМР ¹Н полученного соединения в ДМСО-d₆ характеризуется наличием резонансных сигналов протонов ароматических колец (δ 6,76-8,14 м.д. (м, 9Н)), а также уширенного сигнала в области 6,4 м.д. (с, 2Н) NH₂-группы.

Спектр ЯМР ¹³С этого соединения характеризуется сигналами ядер углеродных колец (δ 124,5-150,9 м.д.) и сигналом углерода группы -C=N(-N) (δ 155,45 м.д.).

Строение полученного вещества подтверждено с помощью масс-спектрометрии. Расчетная молекулярная масса полностью совпала с экспериментально полученной (M⁺=245).

Структура N-4-нитрофенилбензамидина (соединения I) убедительно доказана с помощью двумерной корреляционной спектроскопии ¹⁵N-HSQC. В спектре виден всего один корреляционный пик между сигналом атома азота ¹⁵N и сигналом связанных с этим атомов протонов в соответствующем спектре ЯМР.

Пример 2. Определение острой токсичности

Острую токсичность синтезированного соединения определяли на нелинейных белых мышах-самцах массой тела 18-20 г. Животных распределяли на равные по численности и массе тела группы по 10 животных в каждой. Суспензии соединения в воде, стабилизированные твином-80, вводили однократно внутрибрюшинно в интервале доз 50 мг/кг-3160 мг/кг. Выживаемость животных определяли, наблюдая через 24 часа и через 48 часов от момента введения исследуемого соединения. Наблюдение за животными осуществляли в течение 72 часов. Регистрировали развитие основных симптомов и время гибели животных.

Расчет среднесмертельной дозы (LD₅₀) проводили с помощью экспресс-метода В.Б.Прозоровского [Прозоровский В.Б., Прозоровская М.П., Демченко В.И. // Фармакология и токсикология. 1978. №4. С.497-502] и пробит-анализа по методу Миллера-Тейнтера [Беленький М.Л. Элементы количественной оценки фармакологического эффекта, 2-е изд., доп. и перераб. Л.: Медгиз, 1963]. Токсичность заявляемой субстанции составляет 2642 мг/кг. Согласно классификации токсичности препаратов соединение 1 относится к классу практически нетоксичных веществ [Измеров И.Ф., Саноцкий И.В., Сидоров К.К. Параметры токсикометрии промышленных ядов. М.: Медицина, 1977. С.196-197]. Оно более чем в 30 раз менее токсично диклофенака - препарата сравнения по противовоспалительной активности.

Пример 3. Определение антимикробной активности

Минимальные ингибирующие концентрации определяли методом серийных разведений в жидкой питательной среде - мясопептонном бульоне (МПБ) с последующим высевом на агаризованные среды. Исследуемое соединение не растворяется в воде, поэтому в качестве растворителя использовали 20%-ный водный раствор ДМСО, не подавляющий рост ни одной из использованных тест-культур в концентрациях более 1000 мкг/мл. В качестве тест-микроорганизмов были выбраны грамположительные бактерии Staphylococcus aureus штамм Р 209 и грамотрицательные бактерии Escherichia coli ATCC 25922. Штаммы тест-организмов были выбраны в соответствии с рекомендациями ГФ XI [Государственная фармакопея СССР: В 2 вып. Вып.2. М.: Медицина, 1989. С.194]. Микробная нагрузка составляла 1000 клеток/мл. Для достижения соответствующей концентрации микробных клеток готовили суспензию микроорганизмов в физиологическом растворе в соответствии со стандартом мутности 10 ЕД (1 млрд клеток/мл), затем через ряд последовательных разведений получали конечную концентрацию микробных клеток.

В ряд пробирок наливали по 1 мл МПБ для бактерий. В первую пробирку вносили 1 мл раствора исследуемого соединения и проводили последовательные разведения в ряду пробирок (перенося по 1 мл из предыдущей в последующую), после чего в каждую пробирку ряда вносили по 0,1 мл микробной взвеси (104 клеток/мл), пробирки культивировали при 37°C 24 часа.

Из пробирки, где не наблюдали роста культуры (помутнения среды), делали высев в чашки Петри на мясопептонный агар (МПА) для стафилококка и кишечной палочки.

Чашки культивировали при 37°C 24 часа.

Минимальные ингибирующие концентрации N-4-нитрофенилбензамидина для Е. coli и St. aureus составляют по 0,049 мкг/мл, что находится на уровне или ниже широко используемых на практике антибиотиков (аминогликозиды 0,2-3,2 мкг/мл (Е. coli) и 0,1-1,6 мкг/мл (St. aureus)) и фторхинолонов (0,016-0,5 мкг/мл (Е. coli) и 0,06-0,52 мкг/мл (St. aureus)) и значительно ниже, чем у прототипа (250-2000 мкг/мл). Кроме того, препараты серии фторхинолонов последнего поколения малодоступны по цене.

Пример 4. Определение противовоспалительной активности

Противовоспалительную активность исследовали на скрининговой модели - формалиновый отек лапы у крыс.

В опыте использовали белых беспородных крыс-самцов массой 200-240 г в количестве 30 штук. Из них были сформированы 3 группы по 10 особей в каждой. Особям контрольной группы вводили только флогогенный агент. Животные опытной группы получали исследуемый препарат и препарат сравнения, которые вводили внутрибрюшинно за 1 час до создания отека.

Водный 2%-ный раствор формалина вводили субплантарно в количестве 0,1 мл каждому животному.

Исследуемый нативный раствор N-4-нитрофенилбензамидина вводили крысам внутрибрюшинно в дозе 50 мг/кг. Препарат сравнения - диклофенак - вводили в дозе 25 мг/кг.

На каждом животном исполнялись экспериментальные процедуры в следующей последовательности:

- внутрибрюшинное введение исследуемого образца: в остром опыте однократно за 1 час до введения флогогенного вещества;

- измерение объема стопы правой задней лапы животного (исходные данные);

- субплантарное введение формалина (0,1 мл 2%-ного раствора) в правую заднюю лапу животного через один час после последнего введения исследуемого образца;

- измерение объема стопы правой задней лапы крысы через определенные промежутки времени после введения флогогенного агента (1 и 24 часа).

Измерение объема лапы проводили при помощи стеклянного онкометра по объему вытесненной воды после погружения лапы в специальный резервуар.

Полученные от каждого животного результаты усредняли в пределах группы и рассчитывали процент угнетения воспаления в опытной группе относительно контрольной. Результаты измерений объема лапы крысы сведены в таблицу 1.

Внутрибрюшинное однократное превентивное введение N-4-нитрофенилбензамидина способствует сдерживанию развития воспалительной реакции спустя сутки на 64,8%, что находится на уровне широко используемого на практике диклофенака при значительно меньшей токсичности заявляемого средства.

Пример 5. Определение анальгезирующей активности N-4-нитрофенилбензамидина

Для экспериментальной оценки анальгезирующей активности N-4-нитрофенилбензамидина использовали модель генерации уксуснокислых «корчей» у мышей-самцов. Судороги у животных вызывали при помощи внутрибрюшинного введения 3%-ного раствора уксусной кислоты. Эксперимент проводили на белых нелинейных мышах-самцах массой тела 15-22 г по 10 в группе. Суспензию исследуемого соединения внодили внутрибрюшинно и через 40 минут внутрибрюшинно вводили 0,2 мл 3%-ного раствора уксусной кислоты, наблюдали за животными 20 минут. В ходе эксперимента регистрировали время начала судорог и количество судорог за временной интервал. Препаратом сравнения являлся метамизол натрия (100 мг/кг). Результаты испытаний приведены в таблице 2.

Однократное внутрибрюшинное введение N-4-нитрофенилбензамидина снижает проявление судорог на 64,9% в сравнении с контролем при том, что снижение числа судорог на 50% считается хорошим результатом.

Таким образом, заявляемое средство является малотоксичным, проявляет значительно большую антимикробную активность, чем прототип, и сравнимо по эффективности с используемыми на практике взятыми отдельно противомикробными, противовоспалительными или анальгезирующими препаратами.

N-4-нитрофенилбензамидин может быть использован для синтеза новых биологически активных соединений и в медицине в качестве активного компонента антимикробного, противовоспалительного и анальгезирующего средства в эффективной дозе.