4-ацетил-7-бромимидазо (4,5-в)индол-2-тион, обладающий свойством восстанавливать физическую работоспособность, и способ его получения

 

Использование: в качестве препарата, обладающего способностью восстанавливать физическую работоспособность. Сущность изобретения: продукт общей формулы . Реагент I : 1-ацетил-2-амино-5-бром-3-индолинон в виде гидрохлорида. Реагент II: роданид калия. Реагент III: 1-ацетил-5-бром-2-тиоуреидо-3-индолинон. Циклизация в смеси фосфорного ангидрида и 87%-ной фосфорной кислоты. 2 с.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к химии конденсированных азотсодержащих гетероциклических систем и конкретно касается нового соединения - 4-ацетил-7-бромимидазо (4,5-b)-индол-2-тиона формулы _, (I) являющегося производным новой гетероциклической системы, а именно, имидазо(4,5-b)индола типа A: (A) В литературе описана гетероциклическая азотсодержащая система - 9Н-имидазо (1,2-b) индола типа B (I): (B) Новизна заявляемой системы имидазо (4,5-b) индола типа A состоит в том, что в молекуле этой системы имидазольный цикл сочленен с индольным по связи С= С грани (b), в то время как в известной системе формулы B связь этих гетероциклических ядер проходит по связи С=С грани (а).

Конденсированные имидазолы, сочленение которых проходит по грани (b), в литературе не описаны.

Одним из ряда первых производных заявляемой системы типа A является соединение формулы I.

При изучении его биологической активности установлено, что оно обладает свойством восстанавливать физическую работоспособность. Ниже приведены данные изучения биологической активности соединения I.

Следует отметить, что в литературе отсутствуют сведения о биологической активности известной системы формулы B и ее производных.

В связи с этим в качестве аналога заявляемого соединения I по биологическим свойствам выбран моногидрат гидробромида 2-этилтиобензимидазола формулы С: SC₂H₅·HBr·H₂O (C) применяемый в медицине как лекарственное средство, повышающее физическую работоспособность и ускоряющее процесс ее восстановления после физических нагрузок (2).

Однако действие этого препарата недостаточно эффективно. Так, процесс восстановления физической работоспособности после введения его происходит недостаточно быстро и эффективно и практически не наблюдается процесс восстановления работоспособности за относительно короткий промежуток времени (1-2 ч) от начала введения препарата.

Цель изобретения - соединение нового ряда конденсированной гетероциклической азотсодержащей системы, которое обладает повышенной способностью ускорять процесс восстановления после физических нагрузок.

Поставленная цель достигается химической структурой нового соединения формулы I - производного новой гетероциклической системы имидазо (4,5-b)индола, обладающего вышеуказанными свойствами.

Данное соединение представляет собой кристаллическое вещество серого цвета, трудно растворимое в большинстве органических растворителей. Элементный анализ и спектральные характеристики приведены в примере.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что соединение I можно отнести к малотоксичным веществам, для которых ЛД₅₀ при внутрибрюшинном введении находится в пределах 101-1000 мг/кг.

Другими объектами изобретения являются способ получения нового соединения - 4-ацетил-7-бромимидазо (4,5-b)индол-2-тиона (соединение I) и способ получения исходного соединения для его синтеза.

Предлагаемый способ получения 4-ацетил-7-бромимидазо (4,5-b)индол-2-тиона заключается в том, что 1-ацетил-2-амино-5- бром-3-индолинон (II) в виде гидрохлорида подвергают взаимодействию с роданидом калия в среде уксусной кислоты при кипячении, образующийся 1-ацетил-5-бром-2-тиоуреидо-3-индолинон (III) выделяют и подвергают циклизации смесью фосфорного ангидрида и 87% -ной фосфорной кислоты, взятых в массовом соотношении (33-40): (67-60) соответственно, в среде диметилового эфира диэтиленгликоля (диглима) при 100-160^оС.

Схема заявляемого способа
Исходное соединение II - гидрохлорид 1-ацетил-2-амино-5-бром-3-индолинона - новое, в литературе не описано, физико-химические свойства его приведены в примере.

Способ его получения является новым, ранее в литературе не описан и заключается в том, что 1-ацетил-5-бром-3-индолинон бромируют элементарным бромом в среде диоксана с последующей обработкой образующегося 1-ацетил-2,5-дибром-3-индолинона (новое соединение) аммиаком в среде диоксана и полученного соответствующего основания - раствором хлористого водорода.

Схема получения исходного соединения II
_Br
Существенным отличием данного способа является проведение бромирования на соединениях ряда 3-индолинона.

Данная реакция в литературе не описана.

Промежуточный продукт формулы III - 1-ацетил-5-бром-2-тиоуреидо-3-индолинон - соединение новое, в литературе не описано. Физико-химические свойства представлены в примере.

Предпочтительно используют в качестве циклизующего агента смесь фосфорного ангидрида и 87%-ной фосфорной кислоты, взятых в массовом соотношении 40:60 соответственно, и процесс циклизации проводят при 130-160^оС (табл.2).

Нижеследующие примеры иллюстрируют заявляемый способ.

П р и м е р 1. Получение соединения (I) - 4-ацетил-7-бромимидазо/(4,5-b)индол-2-тиона
а) Получение исходного соединения - 1-ацетил-2-амино-5-бром-3-индолинона (II).

К суспензии 11,1 г (0,043 моль) 1-ацетил-5-бром-3-индолинона в 90 мл диоксана при 20^оС прибавляют раствор 2,25 мл (0,043 моль) брома в 110 мл диоксана. К смеси, содержащей образующийся 1-ацетил-2,5-дибром-3-индолинон, добавляют 126 мл 1 н. раствора аммиака в диоксане. Смесь перемешивают 30 мин. Выпавший осадок бромида аммония отфильтровывают. Промывают эфиром. Фильтрат, содержащей 1-ацетил-2-амино-5-бром-3-индолинон*, (*1-ацетил-2-амино-5-бром-3-индолинон - соединение, обладающее большой лабильностью, в силу чего оно не выделялось),объединяют с промывной жидкостью и прибавляют 54 мл 1,2 н. раствора хлористого водорода в эфире. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают диоксаном, эфиром, сушат в вакууме над фосфорным ангидридом.

Получают 7,34 г (55,9%) гидрохлорида 1-ацетил-2-амино-5-бром-3-индолинона в виде светло-розовых кристаллов; т.пл.150^оС (разл.).

ПМР-спектр (ДМСО-d₆) δ, м. д. : 2,48 с (3Н, СН₃), 5,64 с (1Н, Н²), 7,89-8,17 м (3Н,Н⁴,Н⁶,Н⁷).

Продукт используют для дальнейшего синтеза без кристаллизации.

б) Получение промежуточного продукта - 1-ацетил-5-бром-2-тиоуреидо-3-индолинона (III).

Смесь 5,9 г (0,019 моль) гидрохлорида 1-ацетил-2-амино-5-бром-3-индолинона, 1,87 г (0,019 моль) роданида калия и 15 мл ледяной уксусной кислоты при интенсивном перемешивании нагревают до кипения. Смесь кипятят 1 мин, затем охлаждают и прибавляют 15 мл воды, полученную густую пасту тщательно перемешивают. Выпавший осадок отфильтровывают, промывают водой, изопропанолом, сушат в вакууме над фосфорным ангидридом.

Получают 5,2 г (85%, считая на II) 1-ацетил-5-бром-2-тиоуреидо-3-индолинона в виде сиреневых кристаллов; т.пл.199-201^оС (разл.).

Продукт используют для следующей стадии без очистки.

Для аналитических целей вещество кристаллизуют из этилацетата.

Найдено,%: C 40,25; H 2,72; N 12,67; S 9,40.

Вычислено,%: C 40,26; H 3,07; N 12,80; S 9,77.

ПМР-спектр (ДМСО-d₆) δ, м.д.: 2,33 с (3Н,СН₃), 5,95 с (1Н,Н²), 7,40-7,58 м (2Н,Н⁴,Н⁶), 8,02 д (1Н, Н⁷), 9,57; 9,92 (2Н,NH₂).

Масс-спектр, m/Z (1); 329(5), 327 (3)-М⁺, 311(9), 309(6) - М⁺ -H₂O, 270(12), 268(13) -М⁺ - NHCS, 253(30), 251(37) -М⁺ - NHCS - NH₃, 226(34), 224(31) -М⁺ - NHCS - NH₃-HCN, 213(32), 211(32) -М⁺ - HNCS - COCH₂ - NH.

УФ-спектр (в спирте) λ_макс., нм (lg ε): 251 (4,31).

в) Получение целевого продукта I.

Смесь 0,5 г (1,58 ммоль) 1-ацетил-5-бром-2-тиоуреидо-3-индолинона, 2 мл циклизующей смеси приготовленной из 0,16 г фосфорного ангидрида, 0,24 г 87% -ной фосфорной кислоты и 1,5 мл диглима кипятят. После охлаждения отфильтровывают выпавший осадок, промывают изопропанолом, сушат в вакууме над фосфорным ангидридом.

Получают 0,23 г (49,4%, считая на III, или 42%, считая на II) 4-ацетил-7-бромимидазо (4,5-b) индол-2-тиона в виде кристаллов светло-серого цвета; т.пл.305^оС (из одного диметилацетамида). Вещество однородно по данным ТСХ.

Найдено,%: С 42,4; H 3,0; N 13,3; S 19,0.

Вычислено,%: C 42,6; H 2,6; N 13,5; S 19,3.

ПМР-спектр (в ДМСО-d₆) δ, м.д.: 2,68 с (3Н,СН₃), 7,36 д (1Н,Н⁶), 7,50 с (1Н,Н⁸), 8,21 д (1Н,Н⁵), 13,20 с (1Н,Н³), 12,81 (1Н,Н¹).

Известно образование имидазольного цикла путем ацилирования α-аминокетонов или их ацеталей роданистоводородной кислотой в водной среде при кипячении.

Процесс протекает с образованием конечного продукта, содержащего имидазольный цикл, но без выделения промежуточно образующегося 2-тиоуреидокетона, согласно нижеследующей схеме:

Особенностью заявляемого способа является то, что, в отличие от вышеуказанных синтезов имидазольного цикла в заявляемых условиях (где в качестве исходного соединения также используется соединение ряда α-аминокетонов), процесс не доходит до конца и неожиданно останавливается на стадии образования только α-тиоуреидокетона III. Для доведения этого процесса до конца (т.е. до получения соединения I, содержащего имидазольный цикл) необходимо было образующийся промежуточный продукт III подвергнуть циклизации, которую неожиданно удалось осуществить под действием смеси фосфорного ангидрида и 87%-ной фосфорной кислоты в условиях, найденных нами в процессе изучения данной реакции.

Таковыми условиями являются:
массовое соотношение фосфорного ангидрида и 87%-ной фосфорной кислоты, равное (33-40):(67-60) соответственно;
проведение процесса в среде растворителя;
использование в качестве растворителя диметилового эфира диэтиленгликоля (диглима).

Такой растворитель, как вода, используемая в вышеуказанных известных способах, не применима для поставленной цели, так как она вступает в реакцию с заявляемым циклизующим агентом. Использование в качестве среды для проведения циклизации соединения III таких растворителей, как ароматические углеводороды (например, толуол), амиды (например, ДМФА), приводит к осмолению реакционной среды.

При проведении процесса в среде эфиров, таких как диоксан, практически целевой продукт I не образуется.

И только выбранный из группы эфиров - диглим позволяет провести реакцию циклизации соединений III с образованием целевого продукта, выход которого составляет 45-50%.

Попытка проведения циклизации соединения III под действием различных циклизующих агентов (серная кислота, трифторуксусная кислота, полифосфорный эфир) привела или к осмолению реакционной массы, или к образованию целевого продукта в виде следов (табл.3).

Как показал эксперимент, попытка провести циклизацию промежуточного продукта III без циклизующих средств, в одном диглиме; при кипячении или под действием вышеуказанной циклизующей смеси в отсутствие диглима не привела к желаемому результату: целевой продукт не образовался.

Впервые удалось осуществить образование имидазольного цикла из α-аминокетонов с использованием в качестве циклизующего агента смеси фосфорного ангидрида и 87%-ной фосфорной кислоты. Это оказалось возможным благодаря найденному их соотношению, а также проведению реакции в диглиме, в определенном температурном интервале (табл.4).

Таким образом, только заявляемая совокупность условий предлагаемого способа позволила получить новое вещество формулы I, являющееся одним из представителей новой гетероциклической системы имидазо (4,5-b)индола, которое, как видно из представленных данных изучения его биологических свойств, обнаружило свойство ускорять процесс восстановления работоспособности в более короткие сроки и в большей степени, чем известное соединение С (аналог по биологическим свойствам), проявляя при этом малую токсичность при внутрибрюшинном введении. Благодаря вышеуказанным свойствам соединение I может представить интерес в плане поиска среди производных новой системы имидазо(4,5-b)индола потенциальных лекарственных средств.

Изучение биологической активности заявляемого соединения I.

Изучение влияния соединения I на работоспособность проводили на белых мышах-самцах массой 16-22 г (в группах по 10 животных) по известной методике предельного плавания, согласно которой животные плавали в воде (24-26^оС) с грузом, равным 5% от массы тела, в течение 10 мин (начальная нагрузка). Затем сразу же животным вводили внутрибрюшинно исследуемое соединение I в дозах 10,20,40,80 мг/кг в виде суспензии в воде с добавлением Твина-80 и через 1 ч после введения соединения I мыши повторно плавали до "отказа".

Контроль - группа животных той же партии, что и указанная выше, но получавшие физиологический раствор вместо соединения I. Нагрузка для контрольных животных была дана параллельно с группой животных, получавших соединение I.

Величину изменения работоспособности животных по отношению к контролю выражали в %.

Результаты исследования представлены в табл.1.

Как видно из табл.1, заявляемое соединение I повышает работоспособность в наибольшей степени в дозе 20 мг/кг.

Для сравнения, по указанной выше методике предельного плавания в равных условиях изучали влияние на работоспособность известного препарата С того же, что и соединение I, назначения. Результаты исследования представлены в табл.2.

Как видно из табл.2, аналог С повышает работоспособность в наибольшей степени в дозе 25 мг/кг. На модели предельного плавания мышей заявляемое соединение превосходит аналог по восстановлению физической работоспособности.

Последующее сравнительное изучение соединения I и известного препарата С проводили в наиболее эффективных дозах 20 мг/кг (для I) и 25 мг/кг (для препарата С) на крысах-самцах массой 140-200 г (3 группы по 8 крыс).

Изучение проводилось по известной методике, согласно которой животные бегали на третбане до "отказа" (максимальная продолжительность начального бега), затем внутрибрюшинно вводили исследуемое соединение I и соединение С в вышеуказанных дозах. Животные совершали повторный пробег на третбане "до отказа" через различные промежутки времени (1,2,24 и 48 ч), отведенные на восстановление их работоспособности.

Результаты представлены в табл.2а.

Степень восстановления работоспособности, выраженную в %, рассчитывали, как отношение максимальной продолжительности повторного пробега к максимальной продолжительности начального бега.

Как видно из табл.2а, заявляемое соединение в наиболее эффективной дозе (20 мг/кг) проявляет способность восстанавливать физическую работоспособность до более высокого уровня, чем известное соединение формулы С.

Так, под действием соединения I работоспособность у животных восстанавливается и повышается на 60-62% уже через 1-2 ч после введения (под действием известного соединения С за этот период работоспособность не восстанавливается даже до исходного уровня).

Уже через 24 ч под действием соединения I работоспособность животных увеличивается на 78% (по сравнению с контролем), в то время как под действием известного соединения формулы С она практически достигает только исходного уровня (контроля) и только через 48 ч повышается на 1%, по сравнению с контролем.

Заявляемое же соединение за этот период (48 ч) восстанавливает работоспособность и повышает ее в два раза (на 100%), по сравнению с контролем и на 30%, по сравнению с известным соединением формулы С.

О токсичности соединения I судят по величине его средней летальной дозы, рассчитанной по известному методу.

Исследования проведены на белых нелинейных мышах-самцах массой 16-22 г. Соединение I и известное соединение С вводят внутрибрюшинно однократно в виде суспензии в воде с добавлением Твина-80. На основании предварительных опытов по определению необходимого интервала доз соединение I вводят в дозах 620-740 мг/кг. На каждую дозу соединения используют 6 животных. Наблюдения за состоянием экспериментальных животных проводят в течение 4 сут. Гибель животных наблюдается в течение 2 сут. Видимые отличия в состоянии выживших животных, по сравнению с контрольной группой, на протяжении всего срока наблюдения отсутствуют.

Выживаемость животных в группе представлена в табл.5.

Формула изобретения

1. 4-Ацетил-7-бромимидазо(4,5-b)индол-2-тион, обладающий свойством восстанавливать физическую работоспособность.

2. Способ получения 4-ацетил-7-бромимидазо(4,5-b)индол-2-тиона, отличающийся тем, что 1-ацетил-2-амино-5-бром-3-индолинон в виде гидрохлорида подвергают взаимодействию с роданидом калия в среде уксусной кислоты при кипячении, образующийся 1-ацетил-5-бром-2-тиоуреидо-3-индолинон выделяют и подвергают циклизации смесью фосфорного ангидрида и 87%-ной фосфорной кислоты, взятых в массовом соотношении (33 - 40) : (67 - 60) соответственно, в среде диметилового эфира диэтиленгликоля при 100 - 160^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5