Результат интеллектуальной деятельности: Пиперазинзамещенные производные 5-нитро-4,6-дихлорбензофураксана и 4,6-динитро-5,7-дихлорбензофураксана, обладающие антибалантидиозной активностью

Изобретение относится к области органической химии, в частности к новым азот- и кислородсодержащим гетероциклическим соединениям, а именно - к стабильным пиперазинзамещенным производным 5-нитро-4,6-дихлор- и 4,6-динитро-5,7-дихлорбензофураксанов общей формулы I (1-7), которые обладают высокой антибалантидиозной активностью при низких концентрациях (0.001%) и которые могут найти применение в области ветеринарии и медицины.

Разработка новых отечественных лекарственных препаратов в настоящее время в связи с санкциями Евросоюза поставлена российским государством в ранг основных приоритетных направлений социально-экономического развития и национальной безопасности нашей страны. Поэтому в плане адаптации к новым рыночным условиям фундаментальной задачей органической, фармацевтической и медицинской химии является разработка новых отечественных эффективных лекарственных средств, обладающих высокой физиологической активностью и минимальной токсичностью. Для успешного осуществления поставленной правительством 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 не только в России, но и во всем мире.

Заявителем впервые получены соединения нового класса, ранее не известные из уровня техники, не имеющие аналогов в мире и не описанные в литературе. После проведения заявителем биологических испытаний на живых культурах балантидий у свиней были получены высокие обнадеживающие 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 антибалантидиозной активностью, из исследованного уровня техники заявителем не выявлено.

На основе синтеза заявленных соединений можно создавать лекарственные формы для профилактики и лечения балантидиоза свиней, что может найти применение в медицине.

Балантидиоз - широко распространенное заболевание свиней на сельскохозяйственных фермах, возбудителем которого является инфузория Balantidium coli, обитающая главным образом в толстом отделе кишечника свиней [https://ru.wikipedia.org/wiki/Балантидиоз]. Кроме свиней, балантидиозом болеют и другие животные, а также человек. Болезнь протекает с явлениями катарального колита или катарально-геморрагического энтероколита, сопровождается диареей, исхуданием, в кале обнаруживается кровь. Животные лежат, отказываются от корма. Потери в массе, как правило, продолжаются и после лечения. Болезнь продолжается от трех недель до двух месяцев, часто до полного истощения. Диагноз ставят по клиническим признакам и результатам исследования проб фекалий, где обнаруживается большое количество подвижных балантидий и цисты.

Тактика лечения балантидиоза включает уничтожение возбудителя, снятия интоксикации и поддержание общего состояния организма животного. Анализ уровня техники, проведенный заявителем, показал, что для лечения балантидиоза известен целый ряд препаратов.

Так, известно изобретение по патенту RU №2032415 «Способ профилактики и лечения балантидиоза свиней», сущностью является способ профилактики и лечения балантидиоза свиней, включающий дачу с питьем поросятам перед отъемом от свиноматки биологически активных веществ, отличающийся тем, что дачу биологически активного вещества осуществляют за три дня перед отъемом от свиноматки 2 раза в день, причем биологически активное вещество в дозе 0,3 0,5 г/кг массы животного растворяют в 20 30 мл дистиллированной воды и задают совместно с трихополом в дозе 0,2 0,5 г на голову. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве биологически активного вещества используют препарат растительного происхождения, включающий растительный экстракт, например сена люцерны, содержащий растворимые соли металлов, мг/кг растительной массы: Мо 8,0; Ва 10,0; Рв 20,0; V 1,0; Cz 0,5; Zn 200,0; Fe 300,0; Sn 40,0.

Кроме этого, из описания известного изобретения выявлено, что для лечения балантидиоза обычно применяют:

орасол в дозе: животным 2-3 мес. 0,1-0,2; 3-4 мес. 0,2-0,3; 4-8 мес. 0,3-0,4; 8-12 мес, 0,4-0,5; старше 12-ти мес. 0,5-0,7;

тилан назначают в дозе 0,00125 г/кг 2 раза в день три дня подряд, после трехдневного перерыва курс лечения повторяют. Препарат смешивают в воде в течение 20 мин, а затем смешивают с кормом;

метронидазол поросятам дают в дозе 0,25 г 2 раза в день три дня подряд; через 3-7 дней повторяют 2-3 раза;

ветдипасфен для лечения поросят до 30 дней применяют в дозе 0,125 г от 31 дня до 60-го 0,25 г, от 61 до 120 дней 0,375 г и старше 120 дней 0,725 г ежедневно по 1 разу в день три дня подряд;

фуразолидон назначают в дозе 0,01 г/кг 3 раза в день в течение 3-5 дней;

йодинол рекомендуют 4-6 месячным поросятам по 20-25 мл на один прием 2 раза в день в течение 7-10 дней с небольшой порцией корма;

Недостатком известных средств для лечения балантидиоза является:

- выработка высокой устойчивости, так как многолетнее лечение этими препаратами в течение многих лет вызывает привыкание к нему паразитов;

- имеют высокую стоимость.

Заявленные соединения из исследованного уровня техники не выявлены.

Техническим результатом заявленного технического решения является расширение арсенала средств указанного назначения путем создания соединений нового поколения - пиперазинзамещенных производных 5-нитро-4,6-дихлорбензофураксана и 4,6-динитро-5,7-дихлорбензофураксана (1-7) общей формулы I, обладающих антибалантидиозной активностью в низких концентрациях (0,001%) и термической стабильностью - до 180-200°С по данным метода ТГ-ДСК.

При этом заявленные соединения обладают невысокой стоимостью.

Сущностью заявленного технического решения являются пиперазинзамещенные производные 5-нитро-4,6-дихлорбензофураксана и 4,6-динитро-5,7-дихлорбензофураксана (1-7) общей формулы I.

Пиперазинзамещенные производные 5-нитро-4,6-дихлорбензофураксана и 4,6-динитро-5,7-дихлорбензофураксана по п. 1, обладающие антибалантидиозной активностью.

Заявленное техническое решение иллюстрируется Фиг. 1 - Фиг. 2.

На Фиг. 1 представлена Таблица 1, содержащая характеристики заявленных соединений, полученные опытным путем.

На Фиг. 2 представлена Таблица 2, в которой приведена антибалантидиозная активность заявленных соединений (1-7) общей формулы I.

Далее заявителем приведено описание заявленного технического решения.

Заявленный технический результат достигается получением заявленных соединений 1-7 общей формулы I, которые получают по реакции исходных аминов с 5,7-дихлоро-4,6-динитробензофуроксаном и 4,6-дихлор-5-нитробензофуроксаном:

Исходные амины на основе пиперазина являются товарным продуктом:

1-бензгидрилпиперазин [https://ks20.ru/1-benzgidrilpiperazin-97-alfa-aesar-100-g?ysclid=l4sgvxx2km726630861],

1-(4-хлорфенил)пиперазин дигидрохлорид [https://kazan.ks20.ru/1-4-hlorfenil-piperazin-97-alfa-aesar-25-g?ysclid=l4sgwp2fua314513829],

2-(пиперазин-1-ил)пиримидин (название по ИЮПАК), известный также как 2-(1-пиперазинил)пиримидин: [https://rearus.ru/index.php?route=product/product&product_id=14062].

1-изопропилпиперазин: [https://rearus.ru/index.php?route=product/product&product_id=31316].

5,7-дихлоро-4,6-динитробензофуроксан (ДНДХБФ) получают по известному способу, описанному, например, в [Юсупова Л.М., Спатлова Л. / Оптимизация синтеза 5,7-дихлоро-4,6-динитробензофуроксана // Вестник Казанского технологического университета, 2011, с. 49-56].

5-Нитро-4,6-дихлорбензофуроксан (НДХБФ) получают по известному способу, описанному, например, в [Мухаметшина А.М., Юсупова Л.М., Хузиахметова А.Н. / Оптимизация синтеза 5-нитро-4,6-дихлорбензофуроксана с контролем качества исходного сырья, промежуточных и конечного продуктов реакции // Казанский национальный исследовательский технологический университет, 11 июня 2016] [https://izron.ru/articles/problemy-meditsiny-v-sovremennykh-usloviyakh-sbornik-nauchnykh-trudov-po-itogam-mezhdunarodnoy-nauch/sektsiya-52-farmatsevticheskaya-khimiya-farmakognoziya-spetsialnost-14-04-02/optimizat-siya-sinteza-5-nitro-4-6-dikhlorbenzofuroksana-s-kontrolem-kachestva-iskhodnogo-syrya-prome/].

Далее заявителем приведено получение соединений 1-7 в целом.

К раствору 4 ммоля 5,7-дихлор-4,6-динитробензофуроксана или 4,6-дихлор-5-нитробензофуроксана в 50 мл очищенного этанола прикапывают раствор 16 ммолей соответствующего замещенного пиперазина или дигидрохлоридного производного пиперазина в 50 мл очищенного этанола.

Полученный раствор перемешивают при комнатной температуре в течение 12 часов, затем выдерживают 24 часа. Выпавший осадок целевого продукта отфильтровывают, промывают этиловым спиртом и диэтиловым эфиром, сушат в вакууме.

Выход и характеристики синтезированных соединений приведены в Таблице 1 на Фиг. 1.

Далее заявителем приведены примеры осуществления заявленного технического решения.

Пример 1. Получение 4,6-бис(4-бензгидрилпиперазин-1-ил)-5,7-динитробензофуроксана ( 1 ) из 1-бензгидрилпиперазина и 5,7-дихлоро-4,6-динитробензофуроксана.

К раствору 1,2 г (4 ммоль) 5,7-дихлоро-4,6-динитробензофуроксана в 50 мл этилового спирта прикапывают раствор 4, 04 г (16 ммоль) 1-бензгидрилпиперазин в 50 мл этилового спирта.

Полученный раствор перемешивают при комнатной температуре в течение 12 часов, затем выдерживают 24 часа. Выпавший осадок целевого продукта отфильтровывают, промывают этиловым спиртом и диэтиловым эфиром, сушат в вакууме.

Выход и характеристики полученного соединения (1) приведены в Таблице 1 на Фиг. 1.

Пример 2. Получение 4-(4-бензгидрилпиперазин-1-ил)-6-хлор-5-нитробензофуроксана ( 2 ) из 1-бензгидрилпиперазина и 4,6-дихлор-5-нитробензофуроксана.

К раствору 4,6-дихлор-5-нитробензофуроксана 1,0 г (4 ммоль) в 50 мл этилового спирта прикапывают 4,04 г (16 ммоль) 1-бензгидрилпиперазин в 50 мл этилового спирта.

Полученный раствор перемешивают при комнатной температуре в течение 12 часов, затем выдерживают 24 часа. Выпавший осадок целевого продукта отфильтровывают, промывают этиловым спиртом и диэтиловым эфиром, сушат в вакууме.

Выход и характеристики полученного соединения (2) приведены в Таблице 1 на Фиг. 1.

Пример 3. Получение 4,6-бис(4-(4-хлорфенил)пиперазин-1-ил)-5,7-динитробензофуроксана ( 3 ) из 1-(4-хлорфенил)пиперазина дигидрохлорида и 5,7-дихлоро-4,6-динитробензофуроксана.

К раствору 1,2 г (4 ммоль) 5,7-дихлоро-4,6-динитробензофуроксана в 50 мл этилового спирта прикапывают раствор 4,75 г (16 ммоль) 1-(4-хлорфенил)пиперазин дихлорид в 50 мл этилового спирта.

Полученный раствор перемешивают при комнатной температуре в течение 12 часов, затем выдерживают 24 часа. Выпавший осадок целевого продукта отфильтровывают, промывают этиловым спиртом и диэтиловым эфиром, сушат в вакууме.

Выход и характеристики полученного соединения (3) приведены в Таблице 1 на Фиг. 1.

Пример 4. Получение 6-хлор-4-(4-(4-хлорфенил)пиперазин-1-ил)-5-нитробензофуроксана ( 4 ) из 1-(4-хлорфенил)пиперазина дигидрохлорида и 4,6-дихлор-5-нитробензофуроксана.

К раствору 4,6-дихлор-5-нитробензофуроксана 1,0 г (4 ммоль) в 50 мл этилового спирта прикапывают 4,75 г (16 ммоль) 1-(4-хлорфенил)пиперазин в 50 мл этилового спирта.

Полученный раствор перемешивают при комнатной температуре в течение 12 часов, затем выдерживают 24 часа. Выпавший осадок целевого продукта отфильтровывают, промывают этиловым спиртом и диэтиловым эфиром, сушат в вакууме.

Выход и характеристики полученного соединения (2) приведены в Таблице 1 на Фиг. 1.

Пример 5. Получение 5,7-динитро-4,6-бис(4-пиримидин-2-ил)пиперазин-1-ил)бензофуроксан (5) из 2-(пиперазин-1-ил)пиримидина и 5,7-дихлоро-4,6-динитробензофуроксана.

К раствору 1,2 г (4 ммоль) 5,7-дихлоро-4,6-динитробензофуроксана в 50 мл этилового спирта прикапывают 2,63 г (16 ммоль) 2-(пиперазин-1-ил)пиримидина в 50 мл этилового спирта.

Полученный раствор перемешивают при комнатной температуре в течение 12 часов, затем выдерживают 24 часа. Выпавший осадок целевого продукта отфильтровывают, промывают этиловым спиртом и диэтиловым эфиром, сушат в вакууме.

Выход и характеристики полученного соединения (5) приведены в Таблице 1 на Фиг. 1.

Пример 6. Получение 6-хлор-5-нитро-4-(4-пиримидин-2-ил)пиперазин-1-ил)бензофуроксана ( 6 ) из 2-(пиперазин-1-ил)пиримидина и 4,6-дихлор-5-нитробензофуроксана.

К раствору 4,6-дихлор-5-нитробензофуроксана 1,0 г (4 ммоль) в 50 мл этилового спирта прикапывают 2,63 г (16 ммоль) 2-(пиперазин-1-ил)пиримидина в 50 мл этилового спирта.

Полученный раствор перемешивают при комнатной температуре в течение 12 часов, затем выдерживают 24 часа. Выпавший осадок целевого продукта отфильтровывают, промывают этиловым спиртом и диэтиловым эфиром, сушат в вакууме.

Выход и характеристики полученного соединения (6) приведены в Таблице 1 на Фиг. 1.

Пример 7. Получение 4,6-бис(4-изопропилпиперазин-1-ил)-5,7-динитробензофуроксана ( 7 ) из 1-изопропилпиперазина и 5,7-дихлоро-4,6-динитробензофуроксана.

К раствору 1,2 г (4 ммоль) 5,7-дихлоро-4,6-динитробензофуроксана в 50 мл этилового спирта прикапывают 2,05 г (16 ммоль) 1-изопропилпиперазин в 50 мл этилового спирта.

Полученный раствор перемешивают при комнатной температуре в течение 12 часов, затем выдерживают 24 часа. Выпавший осадок целевого продукта отфильтровывают, промывают этиловым спиртом и диэтиловым эфиром, сушат в вакууме.

Выход и характеристики полученного соединения (7) приведены в Таблице 1 на Фиг. 1.

Пример 8. Исследование антибалантидиозной активности заявленных соединений (1-7) общей формулы I.

Исследования проводили на свинках различных возрастных групп, спонтанно зараженных балантидиозом.

В качестве контроля проведен опыт без введения свинкам заявленных соединений. До начала опыта с целью выявления балантидий в организме свинок их копрологически исследовали под микроскопом, например, марки Биолам Р-15, известными методами: методом нативного мазка [https://dpo-ilm.ru/materials/76/158?ysclid=l55s94uz0192694919] и методом Дарлинга [https://www.zoovet.ru/stati/slovar-veterinarnykh-terminov/metod_darlinga/?ysclid=l55s849pbh915661123].

При этом с целью лучшей дифференцировки цист и вегетативных форм балантидий (трофозоитов) нативные мазки подкрашивали раствором Люголя.

В результате исследования у всех свинок выявлен балантадиоз, что отражено в Таблице 2 на Фиг. 2.

Для проведения исследования из фекалий спонтанно зараженных свинок культивировали вегетативные формы балантидий (трофозоитов) и исследовали на них и цистах антибалантидиозную активность заявленных соединений (1-7) общей формулы I.

Для этого в стерильной колбе Эрленмейра (1 г фекалий на 200 мл отстоявшейся, в течение 7 суток водопроводной воды) при температуре 23°С в темноте в течение 20 дней выращивали вегетативные формы балантидий. Полученную взвесь с живыми балантидиями и цистами при перемешивании распределили по 9 мл по 22 стерилизованным пробиркам с крышками и исследовали её на количество трофозоитов и цист в нативных мазках под микроскопом по известной методике [Першин Г.Н. Методы экспериментальной химиотерапии. - М.: Медицина, 1971. - 245 с.].

Результаты приведены в Таблице 2 на Фиг. 2, столбец «до введения соединения 1-7». При этом в каждом из 22 опытов провели по 3 параллельных замера - последовательно троекратно замеряли под микроскопом количество паразитов в поле зрения микроскопа: минимальное и максимальное количество отражено в Таблице 2 - интервал «от и до».

Затем для установления антибалантидиозной активности заявленных соединений приготовили их растворы, при этом приготовили сначала исходные 1% растворы.

Затем в каждую пробирку (по 9 мл в каждой пробирке) с установленным, как описано выше, исходным количеством трофозоитов и цист медленно прикапывали такое расчетное количество приготовленного 1% раствора каждого испытуемого соединения 1-7, чтобы обеспечить создание точных концентраций в каждой пробирке, а именно:

для создания 0.1% концентрации прикапывали 1 мл 1% раствора,

для создания 0.01% концентрации прикапывали 0.1 мл 1% раствора,

для создания 0.001% концентрации прикапывали 0.01 мл 1% раствора.

Затем, ровно через 30 минут (по секундомеру) замеряли количество цист и трофозоитов балантидий в поле зрения микроскопа в каждой пробирке.

Результаты приведены в Таблице 2 на Фиг. 2, столбец «после введения соединений 1-7». При этом в каждом из 22 опытов также провели по 3 параллельных замера.

Из результатов, приведенных в Таблице 2, видно, что заявленные соединения (1-7) общей формулы I проявили высокую антибалантидиозную активность на фоне их 30-ти минутной экспозиции на трофозоитах и цистах при низких концентрациях - до 0,001%.

Кроме этого, заявителем измерена термическая стабильность заявленных соединений (1-7) общей формулы I, которая составила до 180-200°С по данным метода ТГ-ДСК, что свидетельствует об их высокой термической стабильности.

Таким образом, из изложенного выше можно сделать вывод, что заявителем достигнут заявленный технический результат, а именно: расширен арсенал средств указанного назначения путем создания соединений нового поколения - пиперазинзамещенных производных 5-нитро-4,6-дихлорбензофураксана и 4,6-динитро-5,7-дихлорбензофураксана (1-7) общей формулы I, обладающих антибалантидиозной активностью в низких концентрациях (0,001%) и термической стабильностью - до 180-200°С по данным метода ТГ-ДСК.

При этом заявленные соединения обладают невысокой стоимостью, так как синтезированы из недорогих исходных реагентов известными стандартными способами.