Ω-(гидроксиарил)алкилсульфиды на основе 2-изоборнил-6-метил-4-пропилфенола

Изобретение относится к новым химическим соединениям - производным изоборнилфенолов, в которых серосодержащая функциональная группа отделена от фенольного фрагмента на три атома углерода.

n=0, m=0 (I)

n=1, m=0 (II)

n=1, m=2 (III).

Технический результат - получение новых серосодержащих антиоксидантов на основе изоборнилфенолов, которые могут применяться в медицине, а также в качестве технических стабилизаторов полимерных материалов. 5 табл., 4 пр.

 

Изобретение относится к новым химическим соединениям класса терпенофенолов, а точнее к производным изоборнилфенолов, в которых серосодержащая функциональная группа отделена от фенольного фрагмента на три атома углерода. Заявляемые соединения (I-III) представляют интерес в качестве антиоксидантов, стабилизаторов, а также как фармакологические субстанции.

n=0, m=0 (I)

n=1, m=0 (II)

n=1, m=2 (III).

Известно, что терпенофенолы, содержащие в качестве объемных заместителей изоборнильный фрагмент, являются физиологически активными веществами и обладают противовоспалительной, гемореологической и мембранопротекторной активностью, нейропротекторным и ретинопротекторным действием, влияют на мозговой кровоток [Cirri М., Mura P., Corvi Mora P. Int. J. Pharm. 2007. 30, 84-91; Chukicheva I.Yu., Fedorova I.V., Buravlev E.V., Lumpov A.E., Vikharev Yu.B., Anikina L.V., Grishko V.V., Kuchin A.V. Chem. Nat. Compd. 2010. 46, 478-480; Plotnikov M.B., Smol'yakova V.I., Ivanov I.S., Kuchin A.V., Chukicheva I.J., Buravlev E.V., Krasnov E.A. Pharm. Chem. J. 2011. 44, 530-533; Buravlev E.V., Chukicheva I.Y., Suponitsky K.Y., Vikharev Y.B., Grishko V.V., Kutchin A.V. Lett. Org. Chem. 2011. 8, 301-308; Buravlev E.V., Chukicheva I.Yu., Shevchenko O.G., Suponitsky K.Yu., Kutchin A.V. Russ J. Bioorg. Chem. 2011, 37, 614-618; патенты RU №2347561, опубл. 27.02.2009, Бюл. №6; №2351321, опубл. 10.042009, Бюл. №10; №2406488, 20.12.2010; №2406487, 20.12.2010].

Предлагается использовать изоборнилфенолы в качестве термостабилизаторов полимерных композиций [патент РФ №2458948, опубл. 20.08.2012, Бюл. №23], при переработке жидких продуктов пиролиза [патент РФ №2387631, опубл. 27.04.2010, Бюл. №12; №2375342, опубл. 10.12.2009].

Аминометильные производные изоборнилфенолов могут применяться в качестве стабилизаторов полимерных материалов [Новаков И.А., Новопольцева О.М., Кучин А.В., Чукичева И.Ю., Соловьева Ю.Д. Известия ВолгГТУ, 2010. Т. 2, №7, 134-136; патент РФ №2507225, опубл. 20.02.14., бюл. №5; патент РФ №2516644, опубл. 20.05.14, бюл. №14], катализаторов и стабилизаторов для эпоксидных композиций [патент РФ №2559492, опубл. 10.08.2015, Бюл. №22; патент РФ №2561088, опубл. 20.08.2015, Бюл. №23].

Практически важным направлением является синтез полифункциональных или гибридных структур, проявляющих комбинированное действие: сочетание антиоксидантной активности с другой функциональной активностью.

Особую группу гибридных антиоксидантов составляют серосодержащие производные пространственно-затрудненных фенолов, высокая антиоксидантная активность которых обусловлена бифункциональным механизмом антиокислительного действия и эффектом внутреннего синергизма [Меньшикова Е.Б., Панкин В.З., Кандалинцева Н.В. Фенольные антиоксиданты в биологии и медицине. Пространственно-затрудненные фенолы. S.: LAP LAMBERT Academic Publishing. 2012. 488 с.; Tepax Е.И., Просенко А.Е., Никулина В.В., Зайцева О.В. Журнал прикладной химии, 2003. Т. 76, № 2, 261-265; Терах Е.И., Кандалинцева Н.В., Никулина В.В., Пинко П.И., Просенко А.Е. Нефтехимия. 2004. Т. 44, №3, 237-240].

Ближайшими аналогами заявляемых соединений можно считать ω-(гидроксиарил)алкилсульфиды, в частности бис-[3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропил]-сульфид (ТИОФАН, СО-3) [Просенко А.Е., Терах Е.И., Горох Е.А., Никулина В.В., Григорьев И.А. Журнал прикладной химии. 2003. Т. 76, №2, 256-260; Просенко А.Е., Терах Е.И., Кандалинцева Н.В., Пинко П.И., Горох Е.А., Толстиков Г.А. Журнал прикладной химии. 2001. Т. 74, №11, 1839-1842].

Бис-[3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)алкил]сульфиды описаны как стабилизаторы полимерных композиций на основе полиэтилена и полипропилена [авт. св-во РФ 1072420 опубл. 20.11.1996; 1007405, опубл. 15.12.1993]. Известно, что бис-[3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксифенил)пропил]сульфид обладает гепатопротекторным, иммуностимулирующим, нейропротекторным и противоишемическим действием, а также способствует снижению уровня холестерина в крови, нормализации морфологического состояния клеток и сосудов печени и слизистых желудочно-кишечного тракта [Бахтина И.А., Антипьева Е.В., Просенко А.Е. и др. Бюллетень СО РАМН. 2000. Т. 97-98, №3-4, 24-29; Фридлянд И.Ф., Просенко А.Е., Клепикова С.Ю. и др. Мед. иммунология. 2011, Т. 3, №2, 243; Душкин М.И., Кандалинцева Н.В., Просенко А.Е., Ляхович В.В. VI Межд. конф. «Биоантиоксидант». Москва, 2002. 175-176; Воевода Т.В., Толстикова Т.Г., Сорокина И.В. и др. Экспер. и клинич. фармакология. 2000. 1. 63, №4, 57-60; патент РФ №2242221, опубл. 20.12.2004; Смольякова В.И., Плотников М.Б., Чернышева Г.А. Бюллетень сибирской медицины. 2010. №5, 98-101; Жданкина А.А., Кон Г.А., Плотников М.Б. и др. Бюллетень сибирской медицины. 2013. Т. 12, №3, 24-31].

Описание заявляемых соединений и их свойства в источниках информации не обнаружены.

Техническим результатом изобретения является расширение арсенала химических соединений и получение новых ω-(гидроксиарил)алкилсульфидов на основе 2-изобориил-6-метил-4-пропилфенола формулы I, II и III, которые могут быть использованы в области медицины и органической химии.

Заявленные соединения могут быть применимы в качестве фармацевтических субстанций противовоспалительного, гепатопротекторного, иммуностимулирующего, гемореологического и противоишемического, нейропротекторного и ретинопротекторного действия [Int. J. Pharm. 2007. 30, 84-91; Chem. Nat. Compd. 2010. 46, 478-480; патенты RU №2347561, 27.02.2009; №2351321, 10.04.2009; №2406488, 20.12.2010; №2406487, 20.12.2010; №988840, 30.07.1993; Мед. иммунология. 2011, Т. 3, №2, 243; Экспер. и клинич. фармакология. 2000. Т. 63, №4, 57-60; патент РФ №2242221, 20.12.2004; Бюллетень сибирской медицины. 2010. №5, 98-101].

Также заявленные соединения могут быть применимы в качестве технических антиоксидантов и стабилизаторов полимерных материалов, эпоксидных смол, органических соединений (в том числе пищевых жиров и масел), ингибиторов термополимеризации [патент РФ №2559492, 10.08.2015; патент РФ №2561088, 20.08.2015; Известия ВолгГТУ, 2010. Т. 2, №7. 134-136; патент РФ №2507225, 20.02.14; патент РФ №2516644, 20.05.14; патент РФ №2458948, 20.08.2012; патент РФ №238763 L 27.04.2010; №2375342, 10.12.2009].

Синтез заявляемых соединений проводили по известным методикам. Структура полученных соединений подтверждена методами масс-спектрометрии, ИК и ЯМР спектроскопии. ИК спектры записывали на ИК-Фурье-спектрометре Shimadzu IR Prestige 21 в таблетках с KBr. Спектры ЯМР ¹Н и ¹³С регистрировали на приборе «Bruker Avance II 300» (рабочая частота 300 и 75 МГц) в CDCl₃. Соединения формулы I, II и III представляют собой масла. Масс-спектры регистрировали на приборе GCMS-QP 2010 Plus фирмы Shimadzu; программа подъема температуры 80°С/мин до 300°С; температура ионного источника 200°С, диапазон сканируемых масс m/z 2-1000; способ введения образца - прямой ввод. Указанные соединения хорошо растворимы в петролейном эфире, хлороформе, дихлорметане, ацетоне, толуоле, диметилсульфоксиде, гексане, нерастворимы в воде.

Оценку антирадикальной активности полученных структур проводили в модельной реакции инициированного окисления этилбензола, в которой с постоянной скоростью генерируются свободные радикалы, ведущие цепи окисления.

Для тестирования антиоксидантной и мембранопротекторной активности заявляемых веществ проводили исследование гемолиза эритроцитов в условиях окислительного стресса, индуцируемого пероксидом водорода [Ko, F.N., Hsiao, G., Kuo, Y.H. Free Radic. Biol. Med. 1997. 22, 215-222; Lopez-Revuelta A., Sanchez-Gallego J.I., Hermandez-Hernandez A., Sanchez-Yague J., Llanillo M. Chem. Biol. Interact. 2006. 161, 79-91; Banerjee A., Kunwar A., Mishra В., Priyadarsini K.I. Chem. Biol. Interact. 2008. 174 (2), 134-139; Takebayashi J., Chen J., Tai A. Meth. Mol. Biol. 2010. 594, 287-296].

Сущность предлагаемого решения и возможность его осуществления подтверждается примерами, результатами физико-химических и биологических исследований, приведенных в таблицах 1-5.

Пример 1

Бис[(4-гидрокси-3-изоборнил-5-метилфенил)пропил]сульфид (соединение I). Соединение получено на основе 4-(3-Бромпропил)-2-метил-6-изоборнил фенола по известной методике [А.Е. Prosenko, E.I. Terakh, Е.А. Gorokh, V.V. Nikulina, and I.A. Grigor'ev. Russian Journal of Applied Chemistry. 2003. Vol.76, No. 2, 248-252]. Выход 97%, Светло-желтое масло, спектральные характеристики соединения (I) приведены в таблице 1.

Пример 2

Бис[4-гидрокси-3-изоборнил-5-метилфенил)пропил]дисульфид (соединение II), синтезирован по известной методике через S-[(3,5-диизоборнил-4-гидроксифенил)метил]изотиурония бромид [Кандалинцева Н.В., Просенко А.Е., Дюбченко О.И., Стоянов Е.С. Журн. орг. химии. 2001. №9 (37). 1317-1320; Хомченко А.С. Серосодержащие производные на основе 3-(4-гидрокси(метокси)арил)-1-галогенпропанов и 2,6-диметилфенола: синтез и антиокислительная активность: дис. канд. хим. наук / НГПУ. Новосибирск, 2010. 164 с.]. Выход 72%, светло-желтое масло, спектральные характеристики соединения (II) приведены в таблице 1.

Пример 3

1,2-Бис[(4-гидрокси-3-изоборнил-5-метилфенил)пропилтио]этан (соединение III) получен на основе 4-(3-бромпропил)-2-метил-6-изоборнилфенола по стандартной методике [Марков А.Ф.: дис. канд. хим. наук / НГПУ. Новосибирск, 2006. 171 с.]. Выход 90%. Бесцветное масло, спектральные характеристики соединения (III) приведены в таблице 1.

Пример 4. Исследование антирадикальной активности заявляемых соединений

Ингибирующую активность гибридных соединений изучали волюмометрическим методом в модельной реакции окисления этилбензола, инициированного динитрилом азаизомасляной кислоты. Кинетику поглощения кислорода в процессе окисления регистрировали с помощью высокочувствительной волюмометрической установки при 333 К и скорости инициирования W_i=5⋅10^-8 моль/л⋅с. Этилбензол с растворенным инициатором предварительно термостатировали, после чего вводили добавку антиоксиданта и регистрировали кинетику поглощения кислорода.

Как видно из представленных в таблице 2 данных, изученные соединения являются активными антиоксидантами. Введение дополнительных функциональных групп в структуру 2-изоборнил-6-метилфенола приводит к увеличению k₇.

Пример 4. Исследование антиоксидантной и мембранопротекторной активности и токсичности заявляемых соединений

Для оценки токсичности, антиоксидантной и мембранопротекторной активности соединений использовали 0.5% (v/v) суспензию эритроцитов лабораторных мышей в фосфатно-солевом буфере (PBS, рН 7.4). Исследуемые вещества предварительно растворяли в ацетоне. Токсичность соединений оценивали (in vitro) по их способности индуцировать гемолиз. Растворы соединений вносили в суспензию эритроцитов и инкубировали при 37°С в течение 5 ч в термостатируемом шейкере Biosan ES-20 (Латвия). Контрольные образцы содержали соответствующий объем ацетона. О наличии цитотоксичности судили по степени гемолиза эритроцитов через 1, 3 и 5 ч инкубации.

Мембранопротекторную и антиоксидантную активность определяли по степени ингибирования Н₂О₂-индуцироваиного гемолиза, торможения накопления вторичных продуктов ПОЛ и окисления оксигемоглобина в эритроцитах. С этой целью спустя 30 мин после внесения в суспензию эритроцитов растворов исследуемых соединений инициировали гемолиз раствором пероксида водорода (0.006%). Затем реакционную смесь инкубировали в термостатируемом шейкере при медленном перемешивании и 37°С в течение 5 ч. В качестве эталона сравнения использовали ионол. Каждый час из инкубационной среды отбирали аликвоту, центрифугировали 5 мин (1600 g), степень гемолиза определяли по содержанию гемоглобина в супернатанте на спектрофотометре ThermoSpectromic Genesys 20 (США) при λ 524 нм (Takebayashi, 2010). Процент гемолиза рассчитывали по отношению к полному гемолизу образца (Costa, 2009; Wang, 2010). Содержание вторичных продуктов ПОЛ, реагирующих с 2-тиобрабитуровой кислотой (ТБК-АП), определяли спектрофотометрически (Asakawa, 1980). Для оценки накопления продуктов окисления гемоглобина анализировали спектр поглощения в интервале длин волн 540-640 нм. Содержание различных форм гемоглобина (oxyHb, metHb и ferrylHb) рассчитывали с учетом соответствующих коэффициентов экстинкции (Van den Berg, 1992). Каждый эксперимент проводили в 5-6 повторностях. Статистическую обработку данных осуществляли с помощью пакета программ Microsoft Office Excel 2007. Сравнение проводили с контролем (эритроциты с добавлением растворителя).

Результаты экспериментов приведены в таблицах 3-5 на примере концентрации исследуемых соединений 10 мкМ.

В результате эксперимента показано, что все исследованные соединения в концентрации 0,1-100 мкМ не обладали выраженной токсичностью по отношению к эритроцитам (табл. 3). Оценка мембранопротекторной активности на модели Н₂О₂-индуцированного гемолиза эритроцитов показала (табл. 4), что высокую активность проявляет бис-сульфид (III), который полностью защищает клетки от гибели в условиях индуцированного внесением Н₂О₂ окислительного стресса. Исследованные серосодержащие производные (I-III) ингибировали окислительный процесс. Однако наиболее активно препятствовало накоплению в клетках вторичных продуктов ПОЛ, а также окислению гемоглобина (табл. 5) соединение (III).

Таким образом, заявленные химические соединения формулы I, II и III обладают антирадикальной, антиоксидантной и мембранопротекторной активностью при низкой токсичности и могут быть применимы в качестве фармацевтических субстанций противовоспалительного, гепатопротекторного, иммуностимулирующего, гемореологического и противоишемического, нейропротекторного и ретинопротекторного действия, а также технических антиоксидаитов и стабилизаторов полимерных материалов, органических соединений (в том числе пищевых жиров и масел), ингибиторов термополимеризации.

Новые серосодержащие производные 2-изоборнил-6-метил-4-пропилфенола формулы I, II и III:

n=0, m=0 (I)

n=1, m=0 (II)

n=1, m=2 (III).