5-[(4-хлоро-1н-імідазол-5-іл)метилен]-2-тіоксо-1,3-тіазолідин-4-они, які виявляють гіпоглікемічну активність

Реферат: 5-[(4-Хлоро-1H-імідазол-5-іл)метилен]-2-тіоксо-1,3-тіазолідин-4-они загальної формули: S Cl S N R 2 NH N R 1 O 1 , 2 1 2 1 2 1 2 1 де R =Ph, R =H, (I); R =4-FC6H4, R =H (II); R =4-C1C6H5, R =H (III); R =Ph, R =C1 (IV); R =42 FC6H4, R =C1 (V), які виявляють гіпоглікемічну активність. UA 92645 U (12) UA 92645 U UA 92645 U Корисна модель належить до органічної та фармацевтичної хімії, а саме до нових похідних 5-[(4-хлоро-1H-імідазол-5-іл)метилен]-2-тіоксо-1,3-тіазолідин-4-онів загальної формули: S Cl S N R 2 NH N R 5 10 15 20 25 30 35 40 45 O 1 , 1 2 1 2 1 2 1 2 1 де R =Ph, R =H, (I); R =4-FC6H4, R =H (II); R =4-C1C6H5, R =H (III); R =Ph, R =C1 (IV); R =42 FC6H4, R =C1 (V) Запропоновані нові сполуки, спосіб їх отримання, властивості та застосування в науковій літературі і патентних виданнях не описані. Відомо, що цукровим діабетом (ЦД) на теперішній час страждають близько 250 млн. чоловік, а згідно з прогнозами до 2030 року ця кількість зросте до 366 млн. Встановлено, що супутні захворювання та смертність від ЦД пов'язані з його ускладненнями. До основних з них відносяться гіпо- та гіперглікемія, підвищена здатність до інфекційних хвороб, нейропатія, мікрота макроваскулярні ускладнення. ЦД є основною причиною сліпоти у дорослих у віці 20-74 роки, нетравматичних ампутацій нижніх кінцівок та ниркової недостатності [1,2]. На сьогоднішній день дане захворювання розділяють на 2 основних типи: цукровий діабет першого типу (ЦД-1) та другого типу (ЦД-2). ЦД-1 перш за все вражає ендокринну систему головний орган, який відповідає за синтез і виділення в кров інсуліну. При цьому таке захворювання вдається лікувати вводячи екзогенний інсулін тваринного або генно-інженерного походження. Що стосується ЦД-2, то проблема є набагато складнішою, оскільки за останні роки він став основною (у 80-95 % випадків) причиною лавиноподібного зростання захворюваності на діабет. Найвірогідніше, що пусковою причиною ЦД-2 є розвиток наростаючого енергодефіциту ("гіпоенергетичного синдрому") у життєво-важливих органах, у першу чергу в центральній нервовій системі, а в подальшому і в периферійних тканинах, що приводить до загибелі клітин і розвитку інфарктів, інсультів, нейро- та нефропатій, відмиранню і ампутації кінцівок внаслідок сухої гангрени [3,4]. При цукровому діабеті другого типу ризик розвитку серцево-судинних захворювань та інсультів збільшується у 2-3 рази, хронічної ниркової недостатності - у 10-15 разів, гангрени - у 20 разів, повної втрати зору - у 10-20 разів. У цілому, за даними Американської діабетологічної асоціації, люди, що страждають на ЦД-2, у 3-4 рази частіше мають серцево-судинні та цереброваскулярні хвороби та живуть на 10 років менше. Для лікування ЦД-2 використовують переважно пероральні синтетичні препарати. За механізмом дії їх поділяють на 2 групи: 1) ті, які збільшують чутливість тканин до інсуліну, або сенситайзери; 2) ті, які збільшують секрецію інсуліну або секретагоги. До першої групи належать такі класи препаратів, як бігуаніди, тіазолідиндіони та подвійні агоністи рецепторів, що активуються пероксисомними проліфераторами. До другої - великий клас сульфонілкарбамідів, аналоги глюкагоноподібних пептидів та інгібітори дипептидилпептидази. Головним ефектом усіх препаратів для лікування симптомів ЦД-2 є нормалізація рівня глюкози в крові. Зважаючи на те, що в крові таких хворих рівень глюкози є вищим за норму, тобто наявна гіперглікемія, дія препаратів полягає у зниженні цього рівня, тобто доведення його до нормоглікемії. Але небажаним побічним ефектом від їх прийому може бути гіпоглікемія - зниження рівня глюкози менше за норму. Саме тому створення нових речовин з гіпоглікемічною дією, але без вказаного побічного ефекту, є актуальним завданням сучасної органічної та фармацевтичної хімії. Найближчим аналогом за структурою та гіпоглікемічною дією до сполук, які заявляються, є медичний препарат піоглітазон [5-7] (5-{4-[2-(5-етилпіридин-2-іл)етокси]бензил}тіазолідин-2,4діон), який в даний час застосовується при терапії ЦД-2. 1 UA 92645 U O O S HN N O 5 10 15 . Разом з тим використання піоглітазону в 2012 р. було різко обмежено, оскільки виникли підозри щодо можливості серйозних побічних кардіоваскулярних ефектів, змін в ліпідному профілі, а також при тривалому застосуванні високого ризику розвитку раку нирок [8]. Задачею корисної моделі є синтез нових ефективних сполук з вираженим гіпоглікемічним ефектом. Зважаючи на широкий спектр біологічної дії похідних імідазолу [9, 10] та 1,3-тіазолідину [1113], вирішення поставленої задачі досягається синтезом нових структур, які містять імідазольний та роданіновий фрагменти - 5-[(4-хлоро-1H-мідазол-5-іл)метилен]-2-тіоксо-1,3тіазолідин-4-онів. Для отримання заявлених сполук нами запропонована препаративно-зручна одностадійна схема, яка базується на конденсації доступних 4-хлоро-1-арил-5-формілімідазолів [14, 15]. Показано, що при їх 2-х годинному нагріванні із 2-тіоксо-1,3-тіазолідин-4-оном (роданіном) в киплячому етанолі в присутності каталітичних кількостей піперидину утворюються відповідні 5[(4-хлоро-1H-імідазол-5-іл)метилен]-2-тіоксо-1,3-тіазолідин-4-они (I-V) з виходами 70-80 %. S N R 2 R 20 25 30 35 40 45 CH=O N 1 S Cl Cl + O N H S N S R 2 NH N R 1 O 1 I - IV 2 1 2 1 2 1 , 2 1 де R =Ph, R =H, (I); R =4-FC6H4, R =H (II); R =4-C1C6H5, R =H (III); R =Ph, R =C1 (IV); R =42 FC6H4, R =C1 (V) Схема ілюструється прикладами синтезу цільових сполук, структура яких підтверджена 1 аналітичними даними і результатами вимірів ІЧ-, ЯМР Н та хроматомас-спектрів. Загальний спосіб одержання 5-[(4-хлоро-1H-імідазол-5-іл)метилен]-2-тіоксо-1,3-тіазолідин-4онів (I-V). До розчину 1 ммоль відповідного 4-хлоро-5-формілімідазолу в 20 мл етанолу додають 0.14 г (1 ммоль) 2-тіоксо-1,3-тіазолідин-4-ону, 1 краплю піперидину і кип'ятять 1 год. Осад, що утворився, відфільтровують, промивають водою, сушать і кристалізують із етанолу. Приклад 1 5-[(1-Феніл-4-хлоро-1H-імідазол-5-іл)метилен]-2-тіоксо-1,3-тіазолідин-4-он (І). Вихід 78 %, -1 1 т.пл. >250. 14 спектр, см : 1650 (C=О), 3290 (NH). Спектр ЯМР Н, δ, м.д.: 7,14 с (1Н, СН=), 7,552 7,61 м (5Наром), 8,23 с (1Н, Н імілазол), 13,52 ш.с (1Н, NH). Знайдено, %: С 48,38; Н 2,42; N 12,90. + [M+1] 321. C13H8ClN3OS2. Вирахувано, %: С 48,52; Н 2,51; N 13,06. М 321,81 Приклад 2. 5-[(1-(4-Фторофеніл)-4-хлоро-1H-імідазол-5-іл)метилен]-2-тіоксо-1,3-тіазолідин-4-он (II). -1 1 Вихід 85 %, т.пл. >250. 14 спектр, см . 1650 (С=О), 3295 (NH). Спектр ЯМР Н, , м.д.: 7.05с (1Н, 2 СН=), 7,42-7,64 м (4Наром.), 8,23 с (1Н, Н імідазол), 13,42 ш.с (1Н, NH). Знайдено, %: С 45,79; Н 1,98; + N 12,15. [М+1] 340. C13H7CIFN3OS2. Вирахувано, %: С 45,95; Н 2,08; N 12,37. М 339,80 Приклад 3. 5-[(4-Хлоро-1-(4-хлорофеніл)-1H-імідазол-5-іл)метилен]-2-тіоксо-1,3-тіазолідин-4-он (III). -1 1 Вихід 78 %, т.пл. >250. 14 спектр, см : 1650 (С=О), 3290 (NH). Спектр ЯМР Н, , м.д.: 7,10 с (1Н, 2 СН=), 7,55 д (2Наром, J 8,0 Гц), 7,69 д (2Наром, J 8,0 Гц), 8,28 с (1Н, Н імідазол), 13,64 ш.с (1Н, NH). + Знайдено, %: С 43,69; Н 1,89; N 11,65. [М+1] 356. C13H7Cl2N3OS2. Вирахувано, %: С 43,83; Н 1,98; N 11,79. М 356,25 Приклад 4. 5-[(2,4-Дихлоро-1-феніл-1H-імідазол-5-іл)метилен|-2-тіоксо-1,3-тіазолідин-4-он (IV). Вихід -1 1 80 %, т.пл. >250. IЧ спектр, см : 1645 (С=О), 3280 (NH). Спектр ЯМР Н, , м.д.: 6,93с (1Н, СН=), 2 UA 92645 U + 5 10 15 20 25 30 35 7,52-7,68 м (5Наром.) 13,50 ш.с (1Н, NH). Знайдено, %: С 43,62; Н 1,87; N 11,57. [М+1] 357. C13H7Cl2N3OS2. Вирахувано, %: С 43,83; Н 1,98; N 11,79. М 356,25 Приклад 5. 5-[(2,4-Дихлоро-1-(4-фторофеніл)-1Н-імідазол-5-іл)метилен]-2-тіоксо-1,3-тіазолідин-4-он (V). -1 1 Вихід 70 %, т.пл. >250. ІЧ спектр, см : 1650 (С=О), 3295 (NH). Спектр ЯМР Н, , м.д.: 6,82 с (1Н, + СН=), 7,50-7,77 м (4Наром.) 13,67 ш.с (1Н, NH). Знайдено, %: С 41,59; Н 1,50; N 11,42. [М+1] 374. C, 3H6Cl2FN3OS2. Вирахувано, %: С 41,72; Н 1,62; N 11,23. М 374,24. Приклад 6. Дослідження гіпоглікемічної дії 5-[(4-хлоро-1H-імідазол-5-іл)метилен]-2-тіоксо-1,3-тіазолідин4-онів (I-V). Експериментальні дослідження проводили in vivo на білих безпородних мишах масою 20-30 г. Тварин розділяли на 3 групи: 1) контрольна, мишам якої перорально зондом вводили суміш, яка складалася із 0,1 мл диметилсульфоксиду (ДМСО) з добавкою 3 %-го крохмального гелю; 2) піддослідна, тваринам якої вводили досліджувану речовину в 0,1 мл ДМСО з добавкою 3 % -го крохмального гелю; 3) група мишей, яким вводили піоглітазон у 0,1 мл ДМСО з добавкою 3 %-го крохмального гелю. Спочатку проводили первинний скринінг на гіпоглікемічну активність усіх речовин цього типу з використанням наступних доз: 1, 10 та 100 мг/кг маси тварин. Потім відбирали одну найактивнішу сполуку та досліджували її дію в дозі 1 мг/кг на 10 мишах. Контроль рівня глюкози в крові мишей здійснювали глюкометром Rightest GM ПО корпорації BIONIME (Швейцарія), зареєстрованим у МОЗ України і дозволеним до застосування в медичній практиці (свідоцтво держ. реєстрації № 7674/2008). Вміст глюкози визначався за допомогою одноразових тест-смужок Rightest GS 300, капіляр яких заповнювався краплею крові, взятої з надрізу дистального відділу хвоста миші. У кожної тварини вимірювали вихідний рівень глюкози в крові в ммоль/л, а потім процедуру повторювали через 1, 3, 5, 8 та 24 год. після введення відповідних розчинів досліджуваних сполук піддослідним тваринам та розчинника - контрольним. У мишей за 1 год. перед початком експерименту вилучали з кліток корм, але залишали вільний доступ до води, а після 8-ми год. голодування тварин, їх знову допускали до корму. Отримані результати динаміки рівня глюкози в крові мишей статистично обробляли за методом [16, 17] з використанням програми Microsoft Excel. Експериментальні дані первинного скринінгу змін рівня глюкози в крові мишей після перорального введення досліджуваних сполук представлені в табл. 1. Таблиця 1 Зміна рівня глюкози в крові мишей (у %) в залежності від часу після введення тваринам сполук (I-V) Сполука І II III IV V Еталон (піоглітазон) Контроль Доза, мг/кг 100 10 1 100 10 1 100 10 1 100 10 1 100 10 1 100 10 1 1 год. -26,7 -20,4 -22,6 -32,1 -25,8 -18,4 -8,3 -3,4 -16,0 -37,5 -20 -18,6 -52,3 -6,8 -22,0 -6,0 -4,3 -2,2 -0,5 3 год. -25,5 -20,4 -41,9 -29,6 -37,9 -35,6 -53,6 -32,6 -23,4 -44,4 -38,7 -25,7 -57,0 -26,0 -36 -18,6 -18,1 -11,7 -10,5 3 5 год. -37,8 -12,5 -21,5 -37,0 -13,6 -25,3 -67,8 -7,9 -34,6 -37,5 -45,3 -35,7 -47,7 -34,2 -56 -28,1 -12,55 -8,2 -5,8 8 год. -23,3 -29,5 -11,8 -42,0 -43,9 -33,3 -54,8 -12,3 -45,7 -55,6 -50,7 -30,0 -33,6 -31,5 -47 -13,3 -9,7 -8,3 -6,1 24 год. 11,1 -30,7 -22,6 -16,0 -3,0 -12,6 -19,0 -10,1 -16,0 -9,7 -13,3 -5,7 -14,0 -2,7 -16 1,2 9,1 3,5 -0,02 UA 92645 U 5 Отримані результати свідчать, що речовини (I-V) знижують концентрацію глюкози в крові мишей більш ефективно, ніж референтний препарат піоглітазон. Серед досліджених сполук 5[(2,4-дихлоро-1-феніл-1Н-імідазол-5-іл)метилен]-2-тіоксо-1,3-тіазолідин-4-он (IV) за абсолютним значенням концентрації глюкози в крові показав найбільше зниження її рівня. Тому ця сполука в дозі 1 мг/кг була обрана для поглиблених досліджень гіпоглікемічної дії на більшій (10 тварин) кількості мишей. Отримані абсолютні дані представлені в табл. 2, а відносні (у %) - на кресленні. Таблиця 2 Зміна концентрації глюкози в крові мишей після перорального введення тваринам сполукилідера, яка була відібрана для подальшого дослідження Показник Вихідний стан Контроль (розчинник) M 7,40 ±m 0,25 Сполука (IV), 1 мг/кг М 6,94 ±m 0,38 Піоглітазон, 1 мг/кг М 7,20 ±m 0,31 Піоглітазон, 10 мг/кг М 6,46 ±m 0,37 Час після введення (год.) 1 3 5 8 24 7,32 0,22 6,62 0,23 6,87 0,27 6,94 0,33 7,38 0,19 5,48* 0,31 4,54* 0,30 4,92* 0,31 4,80* 0,32 6,73 0,26 6,95 0,29 6,31* 0,30 6,53* 0,37 6,49 0,34 7,41 0,29 6,18* 0,35 5,24* 0,30 5,68* 0,50 5,82* 0,42 6,96 0,27 • - P < 0,05 відносно вихідного рівня 10 15 20 25 30 35 Наведені на кресленні дані свідчать, що гіпоглікемічна активність сполуки (IV) в дозі 1 мг/кг значно перевершує дію піоглітазону в дозах 1, 10 і на значному проміжку часу навіть 100 мг/кг. Зниження концентрації глюкози в крові мишей після введення характеризує досить швидке настання ефекту і його тривалість. Так, через 1 год. рівень глюкози знижувався в середньому на 21,0 %, через 3 год. - на 33,5 %, і цей ефект тривав 8 год. і довше, в той час як піоглітазон викликав значно менший вплив на рівні глюкози в крові мишей і його тривалість була коротшою. Таким чином, синтезовані сполуки можуть бути прототипами для розробки нових високоефективних гіпоглікемічних лікарських засобів. Джерела інформації: 1. American Diabetes Association. "Standards of medical care in diabetes-2009" // Diabetes Care.-2009. - Vol.32, Suppl. 1. - P. 13-61. 2. Старкова Н. Т. Клиническая эндокринология. Руководство.-3-е изд., переработанное и дополненное / Н. Т. Старкова // СПб.: Питер, 2002. - 576 с. 3. Ярош O.K. "Ппоенергетичний синдром" як перспектива медикаментозних шляхів профілактики та лікування гіпертонії, діабету, атеросклерозу та ожиріння, що основані на нових поглядах їх етіопатогенезу та взаємозв'язку / O.K. Ярош // Тези доп. IV національного з'їзду фармакологів України. Фармакологія та лікарська токсикологія. - 2011. -№ 5(24). - С. 390-392. 4. Ярош O.K. Діабет - нові погляди на механізми його розвитку та перспективи пошуку медикаментозної терапії та профілактики / O.K. Ярош // Тези доп. IV національного з'їзду фармакологів України. Фармакологія та лікарська токсикологія. - 2011. - № 5(24). - С. 392-393. 5. Ikeda H. Discovery of The Thiazolidinediones Class and its Distinct Futures. Insulin Resistence, Dyslipidemia, and Type 2 Diabetes. Opportunities Offered by the Thiazolidinediones / H. Ikeda // 36 th Annual Meeting of the European Association for The Study of Diabetes. Report.-2000. - P. 3. 6. Александров А. А. Тиазолидиндионы: "герои нашего времени" / А. А. Александров, С. С. Кухаренко, М. Н. Ядрихинская, О. А. Шацкая, Е.Н. Дроздова // Лечащий врач. - 2012. - № 11. - С. 23-27. 7. Inzucchi S.E. Oral Antigiperglicemic Therapy for Type 2 Diabetes / S.E. Inzucchi // Journ. Amer. Med. Assoc. - 2002. - Vol. 287, №3. - P. 360-372. 4 UA 92645 U 5 10 15 20 25 8. Mannuci E. Pioglitazone and cardiovascular risk. A comprehensive meta analysis of randomized clinical trials / E. Mannuci, M. Monami, C. Lamonna, G.F. Gensini, N. Marchioni // Diabets Obes Metabolites. - 2008. - Vol. 10, № 12. - P. 1221-1235. 9. Middlemis D.W. A medical chemistry case study: an account of on angiotensin II antagonist drug discovery programme / D.W. Middlemis // Tetrahedron.-1994. - Vol. 50, № 46. - P. 13049-13080. 10. Narasimphan B. Biological importance of imidazole nucleas in the new millenium / B. Narasimphan, D. Sharma, P. Kumar // Med. Chem. Res. - 2011. -Vol. 20, № 8. -P. 1119-1140. 11. Mendgen T. Privileged scaffolds or promiscuous binders: a comparative study on rhodanines and related heterocycles in medicinal chemistry / T. Mendgen, С Steuer, CD. Klein // J. Med. Chem. 2012. - Vol. 55, № 2. - P. 743-753. 12. Suzen S. Electroanalytical evaluation and determination of 5-(3'-indolyl)-2-thiohydantoin derivatives by voltammetric studies: possible relevance to in vitro metabolism / S. Suzen, T.T. Demircigiil, E. Buyukbingola, S.A. Ozkan // New J. Chem. - 2003. - V. 27. - P. 1007-1011. 13. Tompkins J.E. 5,5-Diaryl-2-thiohydantoinas and 5,5-diaryl-N3-substituted-2-thiohydantoians as potential hypolipidemic agents / J.E. Tompkins // J. Med. Chem. - 1986. - Vol. 29, № 5. - P. 855-859. 14. Чорноус В.А. Полифункциональные имидазолы. П. Синтез и реакции с нуклеофильными реагентами 1-замещенных 2,4-дихлоро-1H-имидазол-5-карбальдегидов / В.А. Чорноус, А.Н. Грозав, Э.Б. Русанов, А.М.Нестеренко, М.В. Вовк//Журн. орг. химии.-2011. - Т. 47, № 5.- С.699706. 15. Чорноус В.А. Полифункциональные имидазолы. III. Синтез 1-арил-2,4-дигалоген-1Hимидазол-5-карбоновых кислот и их производных / В.А. Чорноус, A.M. Грозав, М.В. Вовк //Журн. орг. химии. - 2011. - Т. 47. - № 38. - С. 1176-1180. 16. Монцевичюте-Эрингене Е.В. Упрощенные математико-статистические методы в медицинской исследовательской работе / Е.В. Монцевичюте-Эрингене // Патолог, физиология. 1964. - № 4. - С. 71-78. 17. Доклінічні дослідження лікарських засобів. Методичні рекомендації// За ред. О.В. Стефанова. - К., 2001. - 527 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 5-[(4-Хлоро-1H-імідазол-5-іл)метилен]-2-тіоксо-1,3-тіазолідин-4-они загальної формули: S Cl S N R 2 NH N R 1 35 O 1 , 2 1 2 1 2 1 2 1 де R =Ph, R =H, (I); R =4-FC6H4, R =H (II); R =4-C1C6H5, R =H (III); R =Ph, R =C1 (IV); R =42 FC6H4, R =C1 (V), які виявляють гіпоглікемічну активність. 5 UA 92645 U Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6