Соли 2,4-диоксо-5-(2-гидрокси-3,5-дихлорбензилиден)имино-1,3-пиримидина
Изобретение относится к синтетическим биологически активным производным пиримидина, а именно калиевой, натриевой или аммониевой соли 2,4-диоксо-5-(2-гидрокси-3,5-дихлорбензилиден)имино-1,3-пиримидина общей формулы
где Х выбран из группы: Na, К, NH4 +. Заявляемое вещество имеет выраженную противомикробную активность, направленную преимущественно против различных грибов, бактерий, простейших и вирусов. 13 табл.
Изобретение относится к медицине, а именно к фармакологии, конкретно к синтетическим биологически активным производным пиримидина.
Заявляемое вещество имеет выраженную противомикробную активность, направленную преимущественно против различных грибов, а также некоторых бактерий, простейших и вирусов, а также обладает противоопухолевым и противоболевым действием.
Кроме того, указанные соединения могут быть использованы для тех же целей в ветеринарии, косметологии, в качестве консервантов в строительстве, пищевой, кожевенной, деревообрабатывающей и других типах промышленности для профилактики и уничтожения различных микроорганизмов, преимущественно грибов.
Как известно, одну из наиболее серьезных проблем современной медицины представляют грибковые, а также бактериальные и вирусные заболевания, многие из которых крайне плохо поддаются лечению, что связано как с недостаточной эффективностью существующих препаратов, так и их быстрой изменчивостью, приводящей к появлению устойчивых форм, Fidel P.L. Jr, Vazquez J.A., Sobel J.D. Candida glabrata: review of epidemiology, pathogenesis and clinical disease with comparison to C.albicans 1999, 1:80-96. White T. Antifungal drug resistance in Candida albicans., ASM News 8:427-433.
Схожие проблемы актуальны для ветеринарии и промышленности, где широко распространена порча продукта, связанная с развитием и распространением микроорганизмов. Наиболее распространенными препаратами для лечения грибковых заболеваний являются нистатин, флюконазол, тербинафин и некоторые другие (Энциклопедия лекарств РЛС-2000, М., 2000, стр.987). Вместе с тем, каждый из препаратов имеет определенные недостатки. Флюконазол, несмотря на широкий спектр действия, является фунгистатиком и не убивает грибы, а только блокирует их рост и размножение. Тербинафин не убивает дрожжеподобные грибы. Это крайне затрудняет использование этих препаратов для лечения людей с ослабленной иммунной системой. Другим распространенным препаратом является нистатин. Его главными недостатками следует считать низкую активность против многоклеточных грибов и распространенную к нему устойчивость у микробов. Наиболее активным противогрибковым препаратом является амфотерицин В, который является крайне токсичным и плохо переносимым большим числом пациентов.
Наиболее близким по химической природе к заявляемому является -2,4-диоксо-5-арилиденимино-1,3-пиримидины общей формулы
где R независимо выбран из группы: Н, ОН, низший алкоксил, галоген, нитро, ди(низший)алкиламино; n=1-3, или два близлежащих R вместе бензольным кольцом, к которому они присоединены, при n=2,4 образуют бензо, дибензо и при n=2 образуют 3,4-диоксолановое кольцо, RU 2198166.
Это вещество выбрано нами в качестве прототипа. Недостатком данного вещества является малая активность по отношению к некоторым микроорганизмам - микобактериям и хламидиям.
Задачей изобретения является разработка нового противогрибкового препарата широкого спектра действия, обладающего выраженной активностью против грамположительных и грамотрицательных бактерий, вирусов, простейших, а также опухолевых клеток; также решается задача предотвращения порчи продуктов.
Поставленная задача решается путем синтеза нового вещества, а именно калиевой, или натриевой, или аммониевой солей 2,4-диоксо-5-(2-гидрокси-3,5-дихлорбензилиден)имино-1,3-пиримидина общей формулы
где X выбран из группы: Na, К, NH4 +.
Перечень синтезированных и заявляемых соединений приведен в таблице 1.
| Таблица 1 | ||
| Название вещества | Обозначение | Брутто-формула |
| Натриевая соль 2,4-диоксо-5-(2-гидрокси-3,5-дихлорбензилиден)имино-1,3-пиримидина | I | С11Н6Cl2N3NaO3 |
| Калиевая соль 2,4-диоксо-5-(2-гидрокси-3,5-дихлорбензилиден)имино-1,3-пиримидин | II | С11Н6Cl2KN3О3 |
| Аммониевая соль 2,4-диоксо-5-(2-гидрокси-3,5-дихлорбензилиден)имино-1,3-пиримидина | III | C11H10Cl2N4O3 |
Заявленные вещества новы, поскольку они не известны из доступных источников информации. Наличие широкого спектра эффективной биологической активности у вновь синтезированных заявленных веществ не вытекает явным образом из предшествующего уровня знаний.
Сущность изобретения поясняют приведенные далее:
- способ получения новых производных 2,4-диоксо-5-(2-гидрокси-3,5-дихлорбензилиден)имино-1,3-пиримидина;
- данные ПМР спектроскопии соединений I-III (таблица 2);
- данные экспериментов по определению противогрибковой активности заявляемых соединений в сопоставлении с известными эффективными современными средствами того же назначения, а именно:
эксперимент 1 - определение противогрибковой активности заявляемых соединений;
эксперимент 2 - определение совместного действия заявляемых соединений и противогрибкового препарата флюконазола;
эксперимент 3 - определение совместного действия заявляемых соединений и противогрибкового препарата - нистатина;
эксперимент 4 - определение терапевтического действия заявляемых соединений на экспериментальную инфекцию, вызванную грибами рода Candida;
эксперимент 5 - определение противоопухолевой активности заявляемых соединений;
эксперимент 6 - определение противоболевой активности заявляемых соединений;
эксперимент 7 - определение острой токсичности заявляемых соединений;
эксперимент 8 - определение действия на вирус простого герпеса;
эксперимент 9 - определение антимикобактериального действия;
эксперимент 10 - определение действия соединений по отношению к грамположительным и грамотрицательным бактериям;
эксперимент 11 - определение антипротозойного действия соединений по отношению к трихомонадам (Trichomonas vaginalis);
эксперимент 12 - определение возможности использования заявляемых соединений для борьбы со смешанной микробной инфекцией;
эксперимент 13 - определение возможности использования заявляемых соединений для предотвращения порчи продуктов.
Способ получения новых производных 2,4-диоксо-5-(2-гидрокси-3,5-дихлорбензилиден)имино-1,3 -пиримидина (I, II, III).
Целевые соли 2,4-диоксо-5-(2-гидрокси-3,5-дихлорбензилиден)имино-1,3-пиримидина общей формулы
где Х выбран из группы: К, Na, NH4 +, получаются взаимодействием 5-аминоурацила или его солей щелочных металлов с дихлорсалициловым альдегидом. В качестве растворителя использована смесь этанол-вода 1:1. Продукты получались с выходами выше 90% от теоретического.
Синтез натриевой соли 2,4-диоксо-5-(2-гидрокси-3,5-дихлорбензилиден)имино-1,3-пиримидина.
В колбу поместили 0,04 г едкого натра и 20 мл воды. К полученному раствору добавили 1,27 г 5-аминоурацила; полученную массу перемешивали до полного растворения аминоурацила. Параллельно в 50 мл этанола растворили 1,91 г 3,5-дихлорсалицилового альдегида и полученный раствор по каплям при перемешивании добавили к раствору натриевой соли 5-аминоурацила. Сразу же выпал осадок ярко-красного цвета. Реакционную смесь перемешивали в течение получаса. Полученный осадок отфильтровали, промыли спиртом, высушили. Выход продукта составил 98% от теоретического.
Соединения II и III были получены аналогичным способом, только вместо едкого натра были использованы едкое кали или гидроксид аммония.
Соединения общей формулы представляют собой бесцветные или ярко окрашенные кристаллические вещества, растворимые в диметилсульфоксиде, пиридине. Температуры плавления всех веществ превышают 300°С.
Индивидуальность веществ доказана методом тонкослойной хроматографии на пластинках Silufol UV-254, элюент четыреххлористый углерод - изопропанол=9:1. Структура синтезированных веществ доказана методом ПМР-спектроскопии. Данные ПМР-спектроскопии соединений I-III представлены в таблице 2.
| Таблица 2 | |||
| № соединения | CH-N | NH | CH(Ur) |
| I | 9,5 | 11,3 | 7,9 |
| II | 9,5 | 11,2 | 7,9 |
| III | 9,5 | 11,4 | 7,9 |
Данные экспериментов по определению биологического действия заявляемых соединении.
Эксперимент 1. Определение противогрибковой активности заявляемых соединении.
Активность препаратов против грибов определяли методом серийных разведении (таблица 3). В качестве препарата сравнения использовался флюконазол. Соединения растворяли в диметилсульфоксиде (ДМСО) и титровали в среде N-1, RPMI, Сабуро, так, что данный препарат содержался в отдельных пробирках со средой в концентрациях от 200 до 0,025 мг/л. Концентрация препарата в среде соседних пробирок (лунок) отличалась в два раза. В контроле использовали ДМСО, который разводили так же, как и препарат. Результаты учитывали после культивирования грибов при использовании оптимальных временных и температурных режимов для каждого вида.
| Таблица 3 Определение действия заявляемых соединений на дрожжи | |||||
| Гриб | Штамм | Минимальная подавляющая концентрация (МПК) (мкг/мл) | |||
| Флюконазол | I | II | III | ||
| S.cervisiae | VT-2 | 2 | 1 | 1 | 1 |
| G.candidum | VT-06 | 1 | 1 | 1 | 1 |
Показанные данные свидетельствуют о высокой активности препаратов по отношению к дрожжам.
| Таблица 4 Определение действия заявляемых соединений на грибы рода Candida | |||||
| Гриб | Штамм | Минимальная подавляющая концентрация (МПК) (мкг/мл) | |||
| Флюконазол | I | II | III | ||
| C.albicans | 21 | 2 | 1 | 1 | 1 |
| C.albicans | 372 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| C.albicans | 80 | 0,25 | 1 | 1 | 1,0 |
| C.glabrata | 382 | 16 | 0,125 | 0,125 | 0,125 |
| C.glabrata | 111 | 64 | 0,25 | 0,25 | 0,25 |
| C.glabrata | 160 | 32 | 0,125 | 0,125 | 0,125 |
| C.krusei | 5248 | 32 | 1 | 1 | 1 |
Показанные данные свидетельствуют о высокой активности препаратов по отношению к одноклеточным грибам рода Candida для большей части использованных штаммов, превосходящей таковую у препарата сравнения - флюконазола.
| Таблица 5 Определение действия заявляемых соединений на многоклеточные грибы рода Aspergillus и Mucor | |||||
| Гриб | Штамм | Минимальная подавляющая концентрация (МПК) (мкг/мл) | |||
| Флюконазол | I | II | III | ||
| Aspergillus | VT-70 | >64 | 2 | 2 | 2 |
| Mucor | VT-12 | >64 | 1 | 1 | 1 |
Показанные данные свидетельствуют о высокой активности заявляемых препаратов, многократно превосходящей таковую у препарата сравнения - флюконазола, по отношению к грибам родов Aspergillus и Mucor.
Эксперимент 2. Определение совместного действия заявляемых соединений и противогрибкового препарата флюконазола. Результаты эксперимента приведены в таблице 6.
| Таблица 6 Совместное применение флюконазола и заявляемых соединений | ||||||
| Гриб | Штамм | Минимальная подавляющая концентрация (МПК) (мкг/мл) | ||||
| Флюконазол | I | II | Флюконазол +I | Флюконазол + II | ||
| Aspergillus | VT-70 | >64 | 2 | 2 | 1 | 0,5 |
| С. albicans | VT-18 | 6 | 1 | 1 | 0,5 | 0,5 |
Полученные данные указывают на возможность применения заявляемых соединений совместно с существующими лекарственными препаратами.
Эксперимент 3. Определение совместное действия заявляемых соединений и противогрибкового препарата - нистатина. Результаты приведены в таблице 7.
| Таблица 7 Совместное применение нистатина и заявляемых соединений | ||||||
| Гриб | Штамм | Минимальная подавляющая концентрация (МПК) (мкг/мл) | ||||
| Нистатин | I | II | Нистатин + I | Нистатин + II | ||
| C.krusei | VT-62 | 4 | 1 | 1 | 0,25 | 0,5 |
| С. albicans | VT-18 | 2 | 1 | 1 | 0,5 | 0,5 |
Полученные данные указывают на возможность применения заявляемых соединений совместно с нистатином.
Эксперимент 4. Определение терапевтического действия заявляемых соединений на экспериментальную инфекцию, вызванную грибами рода Candida.
Исследование проводили на беспородных белых мышах весом 24-26 г. Животным внутривенно водили патогенный штамм С.albicans VT-18 в количестве 1×109 бакт/животное. Вещество I вводили внутрибрюшинно. В контрольной группе по аналогичной схеме вводили изотонический раствор хлорида натрия или нистатин. Каждая группа включала 10 животных. Введение препарата продолжалось до момента гибели последнего животного в контрольной, нелеченной, группе. Испытуемый препарат вводили в дозе 5 мг/кг внутрибрюшинно. Флюконазол вводили аналогичным образом и в том же количестве. Эффективность действия оценивали по числу животных, выживших после гибели последнего погибшего в контрольной группе. В контрольной группе к 10 дню погибли все зараженные животные. Среди животных, получавших препарат I, остались живы все животные. Защита составила 100%. В группе, получавшей флюконазол, в живых остались 8 животных. Защита составила 80%. Полученные данные указывают на возможность и эффективность использования препарата I для лечения инфекционных состояний, вызванных грибами.
Эксперимент 5. Определение противоопухолевой активности заявляемых соединений. Результаты приведены в таблице 8.
| Таблица 8 | ||||
| Вещество | Концентрация | Процент роста опухолевых клеток по сравнению с контролем | ||
| Рак легкого | Рак груди | Рак нервной системы | ||
| I | 100 | 24 | 5 | 2 |
| II | 100 | 20 | 5 | 2 |
| III | 100 | 42 | 12 | -5 |
Исследование выполнено согласно требованиям Национального института здоровья США.
Эксперимент 6. Определение противоболевой активности заявляемых соединений.
В группе из 3 крыс оценивали время, необходимое для отдергивания хвоста, помещенного под направленный источник теплового излучения. Удлинение времени реакции более чем на 50% после внутрибрюшинного введения препарата (30 мг/кг) указывало на наличие анальгезирующей активности. В качестве препарата сравнения использовали анальгин (2 мг/кг). Результаты приведены в таблице 9.
| Таблица 9 Оценка анальгезирующего действия заявляемых соединений | |
| Препарат | Удлинение латентного периода реакции (%) |
| I | 79 |
| II | 80 |
| III | 82 |
| Анальгин | 83 |
Полученные данные указывают на наличие у заявляемых соединений противоболевой активности.
Эксперимент 7. Определение острой токсичности заявляемых соединений.
Испытуемое соединение вводили перорально с помощью желудочного зонда (1000 мг/кг) или внутрибрюшинно (300 мг/кг) белым нелинейным мышам массой 20-25 г (по 5 самцов и 5 самок в каждой из испытуемых групп), после чего наблюдали за их состоянием на протяжении 14 дней. Отсутствие симптоматики, свойственной токсическим эффектам, и отсутствие гибели животных в течение указанного времени позволяет сделать вывод о низкой токсичности изучаемого соединения. При наличии острых токсических эффектов доза уменьшается до выявления максимальной переносимой дозы.
| Таблица 10 Острая токсичность | ||
| Соединение | Концентрация испытуемых соединений (мг/л) | |
| Введение через рот | Введение внутрибрюшинное | |
| I | 1000 | 300 |
| II | 1000 | 300 |
| III | 1000 | 300 |
Таким образом, проведенные исследования свидетельствуют, что в пределах использованных доз вещества не проявляют острой токсичности в использованной модели.
Эксперимент 8. Определение действия на вирус простого герпеса.
Антивирусная активность изучалась по отношению к вирусу простого герпеса I типа (ВПГ-I/Ленинград/248/88) по общепринятому методу [Gentry G.A., Lawrency N., Lushbaugh N. Isolation and differentiation of Herpes simplex virus and Trichomonas vaginalis in cell culture, J. of Clinical Microbiology 1985, Vol.22, No.2, P.199-204]. Вирусы выращивали на перевиваемой культуре клеток Vero, полученной из банка клеточных культур Института цитологии РАН.
Результаты оценивали по наличию цитопатогенного действия вируса на клетки через 36 часов культивирования при 37°С в СО2-инкубаторе.
Для оценки цитопатического действия вируса подсчитывали число неизмененных клеток. Результаты приведены в таблице 11.
| Таблица 11 Действие препарата при концентрации 100 мкг/мл на вирус простого герпеса | |
| Соединение | Число неизмененных клеток (% защиты) |
| Ацикловир | 8000*(30 мкг/мл) (80%) |
| Контроль клеток | 1000 |
| DMSO | 10000 |
| I | 9500 (95%) |
| II | 9500 (95%) |
| III | 9500 (95%) |
| прототип | 9000 (90%) |
| * число клеток в 100 полях учета. |
Полученные результаты указывают, что приведенные в таблице соединения обладают активностью против вируса герпеса, сравнимой с таковой у стандартного препарата ацикловира, и превосходят по активности вещество - прототип.
Эксперимент 9. Определение антимикобактериального действия.
Для определения активности был использован стандартный штамм Mycobacterium tuberculosis H37Rv, чувствительный ко всем антимикробным препаратам. Оценку антимикобактериального действия проводили методом серийных разведений.
Соединения растворяли в диметилсульфоксиде (ДМСО) и титровали так, что данный препарат содержался в отдельных пробирках со средой в концентрациях от 200 до 0,025 мг/л. Концентрация препарата в среде соседних пробирок отличалась в два раза. В контроле использовали ДМСО, который разводили так же, как и препарат. Результат учитывали после 72-часового культивирования бактерий при 37°С. Результаты приведены в таблице 12.
| Таблица 12 Минимальная подавляющая концентрация (МПК) по отношению к M.tuberculosis H37Rv (мг/л) | |
| Соединение | МПК |
| I | 10 |
| II | 50 |
| III | 50 |
| Прототип | 100 |
| Этамбутол | 5,0 |
Приведенные данные показывают, что испытанные соединения обладают антимикобактериальной активностью по отношению к использованному штамму М. tuberculosis. Активность заявляемых соединений превосходит таковую у вещества - прототипа.
Эксперимент 10. Определение действия соединений по отношению к грамположительным и грамотрицательным бактериям.
В экспериментах использованы стандартные коллекционные штаммы и бактерии, выделенные от больных. Оценку проводили методом серийных разведений с использованием питательных сред, пригодных для культивирования соответствующих видов микроорганизмов.
Соединения растворяли в диметилсульфоксиде (ДМСО) и титровали в концентрациях от 500 до 0,025 мг/л. Концентрация препарата в среде соседних пробирок отличалась в два раза. Результат учитывали после 72-часового культивирования бактерий при 37°С. Результаты приведены в таблице 13.
| Таблица 13 | |||||||
| Вещество | Минимальная подавляющая концентрация (мг/л) | ||||||
| E.coli АТСС922 | K.pneumoniae | P.aeruginosa ATCC27853 | S.typhimur. VT-191 | S.aureus | B.cereus | E.fecalis | |
| I | 50 | 150 | 300 | 50 | 25 | 100 | 150 |
| II | 100 | 150 | 200 | 100 | 100 | 100 | 150 |
| III | 50 | 100 | 250 | 50 | 50 | 100 | 150 |
Полученные данные указывают, что изученные вещества обладают широким спектром антимикробной активности по отношению к различным бактериям, в том числе к вегетативным формам спорообразующих бацилл (Bacillus cereus). Уровень активности указывает на возможность использовать данные вещества в качестве антисептика или в промышленности в качестве консервантов различных материалов.
Эксперимент 11. Определение антипротозойного действия соединений по отношению к трихомонадам (Trichomonas vaginalis).
В экспериментах использованы штаммы, выделенные от больных. Оценку проводили методом серийных разведений с использованием питательных сред, пригодных для культивирования соответствующих видов микроорганизмов.
Соединения растворяли в диметилсульфоксиде (ДМСО) и титровали в концентрациях от 500 до 0,025 мг/л. Концентрация препарата в среде соседних пробирок отличалась в два раза. Результат учитывали после 72-часового культивирования бактерий при 37°С. Установлено, что препараты I-III угнетают размножение использованных простейших в концентрациях от 50 до 0,1 мкг/мл.
Эксперимент 12. Определение возможности использования заявляемых соединений для борьбы со смешанной микробной инфекцией.
У лабораторных животных (морские свинки) выбривали часть волосяного покрова, наносили поверхностные царапины и втирали микробную смесь, состоящую из грибов рода Candida, стафилококка, кишечной палочки и энтерококка (штаммы см. пример 12). Через 24 часа у всех животных возникал местный воспалительный процесс. Для лечения использовали мазь, приготовленную из веществ I или II и ланолина. Вещества были добавлены в количестве 300 мг/кг. В контролях наносили чистый ланолин или стандартную мазь флюконазола. Каждая группа включала 5 животных. Критерием эффективности был срок полного заживления и восстановления кожного покрова. У животных в группах, леченных веществами, выздоровление наступило через 5 дней. В группах, получавших лечение ланолином или флюконазолом, через 6 дней все животные были больны и в дальнейшем были пролечены препаратами II и III.
Выздоровление этих групп наступило еще через 7 дней. Таким образом, полученные данные свидетельствуют, что заявляемые препараты могут быть использованы местно для борьбы со смешанными инфекциями, вызванные грамположительными и грамотрицательными бактериями и грибами.
Эксперимент 13. Определение возможности использования заявляемых соединений для предотвращения порчи продуктов.
В качестве модели было использовано сливочное масло, в которое были добавлены микробы, поименованные в примере 12 в количестве 105 бактерий каждого вида на 1 грамм масла. В масло также были добавлены испытуемые вещества I, II, III (готовили по 10 проб на каждое вещество). Вещества добавляли в количестве 200 или 300 мг/кг. Пробы инкубировали при 37°С, каждый день делая количественные высевы на питательные среды, предназначенные для роста соответствующих бактерий и грибов. В контроле, в масло был добавлен растворитель - ДМСО, использованный для приготовления проб испытуемых препаратов. После 24 часов инкубации в контрольных пробах зарегистрировано нарастание количества внесенных микробов в 10 раз. Из проб, где вещества были внесены в количестве 300 мг/кг, микроорганизмы не высевались. При внесенных 200 мг/кг у пробы II зарегистрировано сохранение внесенного количества псевдомонад. Через две недели (время наблюдения) в пробах, содержащих 300 мкг/мл веществ II и III, роста микробов не наблюдалось.
Полученные данные свидетельствуют о возможности защиты пищевых продуктов от смешанной микробной порчи.
Промышленная применимость
Приведенные выше примеры и практические результаты синтеза и анализа заявляемых соединений подтверждают возможность лабораторного и промышленного синтеза заявляемых соединений средствами, освоенными современной фармацевтической и химической промышленностью, а также их строгую идентификацию общепринятыми методами контроля.
Серия экспериментов по определению биологической активности, представленная в отчетах, показала, что заявляемые соединения обладают выраженными противогрибковым (против одно- и многоклеточных грибов), а также противобактериальным и противовирусным, а также противоопухолевым и противоболевым действием. Приведенные факты доказывают достижение задач, поставленных изобретением.
Соли 2,4-диоксо-5-(2-гидрокси-3,5-дихлорбензилиден)имино-1,3-пиримидина общей формулы
где Х выбран из группы: Na, К, NH4 +.
