Способ получения ферроценилалкильных производных с,c'-дипиразолилселенида

Изобретение относится к способу получения ферроценилалкильных производных С,С'-дипиразолилселенида представленной ниже общей формулы, где R₁ = СН₃, CF₃, С₆Н₅; R₂ = СН₃, CF₃, С₆Н₅. Способ заключается во взаимодействии йодметилата N,N-диметиламинометилферроцена с соответствующим дипиразолилселенидом в жидкой среде, которая в качестве растворителя содержит воду, или диметилформамид, или диметилсульфоксид. Взаимодействие осуществляют в присутствии гидроксида или карбоната щелочного металла, продукт взаимодействия отделяют, растворяют в хлористом метилене, промывают раствором хлорида натрия, упаривают и подвергают хроматографической очистке на силикагеле с использованием в качестве элюента хлористого метилена. Полученные согласно способу ферроценилалкильные производные С,С'-дипиразолилселенида обладают адаптогенной и протективной активностью. 5 табл., 24 пр.

 

Группа изобретений относится к области медицинской химии, в частности к биологически активным соединениям на основе гетероциклических производных ферроцена (азолов).

Известно соединение 1-(1,1,1,3,3,3-Гексафтор-2-ферроценилпроп-2-ил)-имидазол, проявляющее противоопухолевую активность.

Получение данного соединения по первому варианту способа осуществляют взаимодействием 1-ферроценил-1-трифторметил-2,2,2-трифторэтанол с 1,1'-карбонилдиимидазолом при кипячении в толуоле. По второму варианту способа соединение получают путем взаимодействия 1-[1,1,1,3,3,3-гексафтор-2-хлорпроп-2-ил]ферроцена, имидазола и трет.-бутилата калия также в толуоле при кипячении (RU 2533823, 2014).

Адаптогенные свойства данного соединения не известны.

Известны С-бис-(пиразолильные) производные селена - «Селекор», представляющий собой бис-(3,5-диметил-1Н-пиразол-4-ил)селен, обладающий биологической активностью и рекомендованный, как источник органического селена (Сырье для производства биологически активных добавок к пище-порошок; упаковка 10 г; Свидетельство о государственной регистрации (СГР) № RU.77.99.11.003.E.005695.03.11l, 2011-03-17 от Селекор (Россия); Производитель: ООО "Ареал"). Способ получения известного вещества не описан. Не описаны также адаптогенная и протективная активность этого соединения.

Задачей настоящего изобретения является расширение спектра биологически активных органических соединений, содержащих селен, за счет синтеза новых соединений, которые обладают повышенной адаптогенной и протективной активностью.

Из уровня техники неизвестны ферроценилалкильные производные С,С'-дипиразолилселенидов, имеющие химическую формулу, приведенную ниже, способы их получения, и, соответственно, не известны их химические свойства и биологическая активность.

Поставленная задача решается новыми соединениями, являющимися ферроценилалкильными производными дипиразолилселена, общей формулы (1):

где R₁ = СН₃ или CF₃ или С₆Н₅; R₂ = СН₃ или CF₃ или С₆Н₅,

являющимися биологически активными соединениями с адаптогенной и протективной активностью.

Поставленная задача решается также способом получения соединений общей формулы (1), который заключается во взаимодействии в жидкой среде йодметилата N,N-диметиламинометилферроцена с соответствующим дипиразолилселенидом при нагревании, где в качестве растворителя используют воду или диметилформамид (ДМФА) или диметилсульфоксид (ДМСО), при этом взаимодействие осуществляют в присутствии гидроксида или карбоната щелочного металла, продукт взаимодействия растворяют в хлористом метилене, промывают раствором хлорида натрия, упаривают и подвергают хроматографической очистке на силикагеле с использованием в качестве элюента хлористого метилена.

Техническим результатом является получение нового соединения, обладающего повышенными адаптогенными свойствами в условиях высоких нагрузок на организм.

Полученные соединения выполняют функцию адаптогенов и регуляторов липидного метаболизма, т.е. обладают протективной активностью, за счет чего их можно использовать для функционального питания в качестве источника селена.

Изобретение иллюстрируется конкретными примерами получения заявленных соединений и примерами реализации их назначения, приведенными ниже.

Пример 1. К суспензии 1,54 г (4 ммоль) иодметилата N,N-диметиламинометилферроцена в 50 мл воды добавляют 0,54 г (2 ммоль) бис-(3,5-диметил-1Н-пиразол-4-ил)селана и 0,112 г (2 ммоль) гидроксида калия. Реакционную смесь нагревают на кипящей водяной бане до прекращения выделения триметиламина и охлаждают. Водный слой декантируют с выпавшего масла, экстрагируют хлористым метиленом. Маслообразный остаток растворяют в хлористом метилене, органические фракции объединяют и промывают концентрированным раствором NaCl, упаривают, остаток подвергают хроматографической очистке на силикагеле с использованием в качестве элюента - хлористого метилена. Выход целевого продукта составил 48 мас. %.

Аналогично примеру 1 проведен синтез других ферроценилалкильных производных дипиразолилселена, имеющих радикалы R₁, R₂ в объеме заявленной совокупности признаков (примеры 2-19). Условия осуществления способа по примерам 2-19 и характеристики полученных продуктов представлены ниже в таблице 1.

Как видно из приведенных примеров заявляемые соединения получены с помощью простых технологичных приемов, не требующих жестких условий, специального оборудования, инертной атмосферы и высоких температур.

Биологическая активность полученных соединений оценивалась путем проведения испытаний, которые приведены ниже в примерах 20-24.

Пример 20. Адаптогенные свойства соединений.

Полученные соединения формулы (I) обладают оптимальным, с точки зрения фармакокинетики и фармакодинамики, соотношением липофильных и гидрофильных свойств, так как в нейтральной форме они обладают повышенной растворимостью в липидах (благодаря объемному неполярному ферроценовому заместителю). Это облегчает прохождение соединений через биологические мембраны, в полярных средах организма соединения могут переходить в ионную форму (благодаря окислению ферроценового фрагмента до катиона феррициния), что способствует миграции в полярных биологических жидкостях (кровь, лимфа).

Биологическая активность соединений формулы (I), проявляющаяся в адаптогенных свойствах в условиях высоких и сверхвысоких нагрузок была исследована для всего ряда полученных нами веществ. Исследованный нами ряд соединений показал сходные результаты.

Ниже приведены результаты исследований на примере одного из них а именно, на примере бис-(1-ферроценилэтил-3,5-диметил-5метил-1Н-пиразол-4-ил)селана.

Следует отметить, что высокие нагрузки выводят организм на грань его физических возможностей даже в тех случаях, когда субъект владеет техникой эффективной релаксации и динамического селективного расслабления различных групп мышц.

Если стресс-раздражитель имеет высокую интенсивность и продолжительность воздействия или многократно повторяется, собственные приспособительные возможности организма существенно снижаются, а собственные энергометаболические ресурсы оказываются исчерпанными. Это вызывает потерю сопротивляемости и развитие тех механизмов общего адаптационного синдрома, который называют фазой истощения.

Данная стадия стресса (третья, по Селье - фаза дезадаптации) характеризуется расстройством механизмов нервной и гуморальной регуляции, доминированием катаболических процессов (процессов деструкции и распада) в тканях и органах, нарушением их функционирования. В конечном итоге снижается общая резистентность и приспособляемость организма, нарушается его жизнедеятельность.

В этих условиях на фоне нарастающего энергодефицита, утраты метаболических ресурсов с высокой скоростью происходит накопление токсических недовосстановленных метаболитов кислорода, что, в свою очередь, порождает накопление в организме перекисей липидов и повреждение мембран клеток различных тканей.

Результатом срыва тканевого гомеостаза в организме является возникновение травм, развитие вторичных иммунодефицитов с активацией патогенного потенциала собственной микрофлоры, срывов пищеварения, язвенных изменений слизистой пищеварительного тракта, нейродермитов, грибковых заболеваний кожи, снижения потенции. В условиях арктического стресса к этому добавляется глубокая гипоксия организма.

Употребление целевых продуктов I по настоящему изобретению способствует: ускорению релаксации после высоких нагрузок, восстановлению иммунологического гомеостаза, профилактике посленагрузочного стресса и, самое главное, перераспределению тканевых депо и скрытых липидных ресурсов, в частности, переводу висцерального жира в митохондриальный бурый жир и затем в синтез белка и формированию новых миофибрилл.

Продукт позволяет повысить работоспособность организма в экстремальных условиях, повысить скорость ответов на внешние раздражители (физическая и психоэмоциональная нагрузка, воздействие электромагнитных и радиационных полей и их комбинаций) и устранить последствия стрессорных посленагрузочных напряжений.

Биологические испытания проведены нами в три этапа:

(1) исследование острой токсичности,

(2) определение диапазона рабочих доз;

(3) исследование адаптогенной эффективности. Первые два проводились на лабораторных животных - линейных мышах, третий - на свиньях.

Дозы для свиней определялись после предварительной оценки острой токсичности соединения I и определения диапазона рабочих доз в испытаниях in vivo на инбредных мышах - гибридах первого поколения f₁(C₅₇Bl/₆xDBA₂) - BDF₁ разведения питомника РАМН "Столбовая". В опытах использовано 70 мышей, самцов с массой тела 20-22 г.

Пример 21.

Препарат соединения I вводился мышам перорально (п/о) в растворе подсолнечного масла с концентрацией 10 мг/мл.

Изучение острой токсичности препарата показало, что селеферр при однократном п/о введении в диапазоне доз 50-750 мг/кг хорошо переносится животными, не вызывает их гибели, снижения массы тела, изменения внешнего вида шерстного покрова, поведенческих реакций, активности мышей в течение всего периода наблюдения (1 месяц). Объем вводимого п/о раствора препарата колебался в зависимости от дозы соединения Ia (где R=R₁=R₂=СН₃) в пределах от 0,1 мл до 1,5 мл.

Соединение Ia в примененных дозах не оказывает отрицательного влияния на динамику изменения массы тела подопытных животных. Показатели массы тела мышей, получавших соединение Ia, практически не отличаются от контрольных значений.

Внешний вид животных, получавших соединение Ia, их аппетит, активность, подвижность, поведенческие реакции, деятельность желудочно-кишечного тракта соответствовали норме.

Таким образом, установлено, что в испытанном диапазоне доз соединение Ia хорошо переносился животными, не вызывал их гибели, снижения массы тела, изменения поведенческих реакций в течение периода наблюдения (1 месяц).

Пример 22.

Определение рабочего дозового диапазона проводилось на модели перевиваемой опухоли мышей - карциноме легких Льюис (мыши линии BDF₁).

Соединение Ia вводилось мышам в дозах 50, 100, 150 мг/кг в сутки п/о в растворе подсолнечного масла по 0,4 мл ежедневно, четырехкратно, начиная со следующих суток после перевивки опухоли.

Значения коэффициента торможения роста опухоли составляют 77, 65 и 71%, для доз 100, 50, и 150 мг/кг в сутки на 8 сутки после перевивки опухоли.

В соответствии с этим, в качестве основной рабочей дозы для эксперимента на свиньях была выбрана доза 100 мг/кг

Пример 23. Влияние препарата соединения Ia на сердечную и дыхательную системы.

Испытания препарата соединения Ia проводились на свиньях-кроссах пород крупная белая/йоркшир на опытно-экспериментальной базе ГосНИИ животноводства (пос. Дубровицы). В экспериментах было использовано 18 свинок в возрасте 3-4,5 месяцев. Полная продолжительность эксперимента составила 48 дней, из них 14 дней подготовительный этап и 34 дня опыт (тренировочные нагрузки).

Препарат соединения Ia (ПС Ia) выдавалось перорально, в составе корма в соответствии с Программой испытаний, в течение 34 дней (опытный период). Суточная доза ПС Ia составила: первые 13 дней 50 мг/кг, в последующие дни - 100 мг/кг.

В результате предварительных испытаний установлено, что включение в рацион свинок ПС Ia в дозе 150 мг/кг не оказывало негативного влияния на функциональное состояние систем организма подопытных животных и способствовало улучшению их адаптации к интенсивным беговым нагрузкам.

Тренировку свинок осуществляли на специально оборудованной беговой дорожке MaxFit 26W с использованием системы интервального бега по Герштейну в варианте переменного бега: интенсивные отрезки чередовали с периодами релаксационного бега.

У свинок, получавших ПС Ia, по сравнению с контрольными животными отмечалось улучшение качественных и количественных показателей тренировок.

Отмечалось существенное снижение утомляемости животных в ходе тренировок, снижение числа ошибок при беге и повышалась скорость восстановления организма после интенсивных физических нагрузок. В частности, это иллюстрирует табл. 2, со средними значениями частоты сердечных сокращений (ЧСС) в контрольной и опытной группах (по 6 голов каждая).

Видно, что уже через 10 дней после начала тренировочных нагрузок базальный уровень ЧСС в контроле выше, чем в опытной группе. Следовательно, адаптация сердечной мышцы к нагрузкам в контроле ниже.

С этим наблюдением согласуются данные патоморфоза.

На вскрытии после завершения тренировочного цикла в контроле обнаружена гипертрофия сердечной мышцы, в то время как, в опытной группе, кардиогипертрофии не наблюдается.

Этот результат отчетливо проявляется в изменениях массы сердца опытных и контрольных животных.

В среднем в группе опытных животных по завершении беговых нагрузок масса сердца - около 215 г, в то время как, у контрольных ~ 267 г, т.е. на 24,2% больше. Это свидетельствует о том, что повышенная нагрузка, выражающаяся, в частности в том, что ЧСС у контрольных животных постоянно выше, чем в опыте, что и приводит к перегрузке сердца и возникающей вследствие этого к определенной дизадаптации в контроле и гипертрофии сердечной мышцы.

Кардиологические показатели корреспондируются с морфофункциональными показателями альвеол легких. На вскрытии у контрольных животных обнаруживался ателектаз альвеол, чего не наблюдалось у опытных свинок.

Негативные последствия высоких нагрузок в контроле проявляются также на размерах альвеол (диаметр и площадь сечения). У опытных животных альвеолы заметно больше. Соответственно возрастает жизненная емкость легких.

Таким образом, на фоне высоких беговых нагрузок опытные животные оказываются более адаптированными к ним, нежели контроли.

Пример 24. Влияние препарата соединения I на опорно-двигательный аппарат и на жировой обмен в организме.

В условиях высоких нагрузок большое значение имеется способность к адаптации опорно-двигательного аппарата. Дело в том, что, когда физический стресс приводит к истощению ресурсов, возможна перестройка стратегии метаболизма с подключением жировых депо. Основная проблема в этом случае состоит в том, чтобы переключение метаболизма и мобилизация дополнительных ресурсов успевали бы за ростом нагрузки.

В этих условиях, регуляторы и адаптогены, влияющие на эту скорость могут играть значительную или даже критическую роль.

В табл. 4 представлены морфометрические показатели волокон мышечной ткани свиней экспериментальных групп, М±m

Из данных табл. 4 (колонка 4) отчетливо видно, что ПС Ia, не являясь стероидным гормоном, значительно усиливает пролиферацию мышечных клеток (миосателлитов) даже на фоне высоких нагрузок. Таким образом, мы наблюдаем рост числа миофибрилл, наращивание скелетной мускулатуры на фоне высоких нагрузок (колонки 2, 3).

Механизм действия становится ясен при анализе жировых тканей, который представлен ниже (табл. 5).

Из данных табл. 5 видно, что под влиянием препарата мышцы скелетной мускулатуры, задействованные в тренировочных нагрузках, становятся мощнее и суше (согласуется с данными табл. 4), повышается их рН, по сравнению с контролем, то есть токсическая нагрузка лактата становится ниже, что обусловлено ростом МПК. Параллельно с этим, увеличивается выработка метаболически активного бурого жира (БЖ), являющегося мощным энергометаболическим резервом при высоких нагрузках, поскольку БЖ, в отличие от «классического» висцерального и подкожного жира, насыщен митохондриями и способен вырабатывать не только метаболическую энергию, но и чисто калорическое тепло. Это хорошо согласуется с данными об увеличении пролиферативной активности миоцитов (табл. 4, кол. 4), которая, как известно, приводит в выработке фактора транскрипции PGC1-α, стимулирующего переход обычных адипоцитов в клетки БЖ.

По нашему мнению, заявленные соединения показывают высокую биологическую активность, так как наличие двух ферроценильных ядер не только придает соединениям дополнительную липофильность и, следовательно, возможность оперировать в жировых тканях, управляя липидным обменом, но и вмешиваться в редокс-процессы, имея такие редокс-блоки, как ферроценильные ядра. В результате это придает соединениям свойство высокой биодоступности, улучшает фармакокинетику, что делает их перспективными регуляторами редокс-процессов в организме, а значит, соединения обладают повышенными адаптогенными и протективными свойствами.

Способ получения ферроценилалкильных производных С,С'-дипиразолилселенида общей формулы

,

где R₁ = СН₃, CF₃, С₆Н₅; R₂ = СН₃, CF₃, С₆Н₅,

заключающийся во взаимодействии йодметилата N,N-диметиламинометилферроцена с соответствующим дипиразолилселенидом в жидкой среде, которая в качестве растворителя содержит воду, или диметилформамид, или диметилсульфоксид, при этом взаимодействие осуществляют в присутствии гидроксида или карбоната щелочного металла, продукт взаимодействия отделяют, растворяют в хлористом метилене, промывают раствором хлорида натрия, упаривают и подвергают хроматографической очистке на силикагеле с использованием в качестве элюента хлористого метилена.