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

Реферат: 1-Ацетил-5-[(4-хлоро-1H-імідазол-5-іл)метилен]-2-тіоксоімідазолідин-4-они загальної формули: Me S O Cl N R N NH 2 R 1 O , 1 2 1 2 1 2 де R =Ph, R -H, (I); R =4-FC6H4, R =H (II); R =4-C1C6H5, R =H (III); 1 2 1 2 R =Ph, R =C1 (IV); R -4-FC6H4, R =C1 (V), які виявляють гіпоглікемічну активність. UA 92646 U (12) UA 92646 U UA 92646 U Корисна модель належить до органічної та фармацевтичної хімії, а саме до нових похідних 5-[(4-хлоромідазол-5-іл)метилен]-2-тіоксо-імідазолідин-4-онів загальної формули: Me S O Cl N R 10 15 20 25 30 35 40 45 1 2 1 NH 2 R 5 N 2 O 1 , 1 2 де R =Ph, R =H, (I); R =4-FC6H4, R =H (II); R =4-C1C6H5, R =H (III); 1 2 1 2 R =Ph, R =Cl (IV); R =4-FC6H4, R =Cl (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 глюкагоноіодібних 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 92646 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 сполук ряду імідазолу [9, 10] та їх похідних - 2тіоксоімідазолін-4-тіонів [11-13], вирішення поставленої задачі досягається синтезом нових гібридних структур, які містять імідазольний та тіогідантоїновий фрагменти - 5-[(4-хлоро-1Hімідазол-5-іл)метилен]-2-тіоксо-1,3-тіазолідин-4-онів. Для отримання заявлених сполук нами розроблена препаративно зручна одностадійна схема, яка базується на конденсації доступних 4-хлоро-1-арил-5-формілімідазолів [14, 15] із 2тіоксо-1,3-тіазолідин-4-оном (тіогідантоїном). Встановлено, що при нагріванні реагентів впродовж 1 год. в киплячому оцтовому ангідриді в присутності ацетату натрію утворюються відповідні 1-ацетил-5-[(4-хлоро-1H-імідазол-5-іл)метилен]-2-тіоксо-імідазолідин-4-они з виходами 74-81 %. Cl N R 2 + CH=O N Cl (MeCO)2O O Me S O H N N N S N R R1 2 R O 1 I-V , де R =Ph, R =H, (I); R =4-FC6H4, R =H (II); R =4-ClC6H5, R =H (III); 1 2 1 2 R =Ph, R -Cl (IV); R =4-FC6H4, R =Cl (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 1-ацетил-5-[(4-хлоро-1H-імідазол-5-іл)метилен]-2тіоксоімідазолідин-4-онів (I-V). До розчину 1 ммоль відповідного 4-хлоро-5-форміл-1H-імідазолу в 20 мл оцтового ангідриду додають 0,12 г (1 ммоль) 2-тіоксоімідазолідин-4-ону та 0,08 г (1 ммоль) натрій ацетату і кип'ятять 1 год. Після охолодження до реакційної суміші додають 15 мл етанолу. Осад, що утворився, відфільтровують, промивають водою, сушать і кристалізують із оцтової кислоти. Приклад 1 1-Ацетил-5-[(1-феніл-4-хлоро-1H-імідазол-5-іл)мeтилен]-2-тіоксо-імідазолідин-4-он (І). Вихід -1 1 81 %, т.пл. >250. ІЧ спектр, см : 1650, 1685 (С=О), 3310 (NH). Спектр ЯМР Н, , м.д.: 2,21 с (3Н, 2 СН3), 7,29 с (1Н, СН=), 7,52-7,60 м (5Наром), 8,25 с (1Н, Н імідазол), 12,82 ш.с (1Н, NH). Знайдено, 1 %: С 51,78; H 3,12; N 15,98. [M+1] 347, C15H11ClN4O2S. Вирахувано, %: С 51,95; Н 3,20; N 16,16. М 346,80. Приклад 2. 1-Ацетил-5-[(1-(4-фторофеніл)-4-хлоро-1H-імідазол-5-іл)метилен]-2-тіоксоімідазолідин-4-он -1 1 (II). Вихід 75 %, т.пл. >250. ІЧ спектр, см : 1645, 1680 (С=О), 3320 (NH). Спектр ЯМР Н, , м.д.: 2 2,20 с (3Н, СН3), 7,29 с (1Н, СН=), 7,45-7,61 м (4Наром.), 8,23 с (1Н, H імідазол), 12,85 ш.с (1Н, NH). + Знайдено, %: С 49.18; Н 2,85; N 15,20. [М+1] 365. C15H10ClFN4O2S. Вирахувано, %: С 49,39; Н 2,76; N 15,36. М 346,79. Приклад 3. 1-Ацетил-5-[(1-(4-хлорофеніл)-4-хлоро-1H-імідазол-5-іл)метилен|-2-тіоксоімідазолідин-4-он -1 1 (III). Вихід 74 %, т.пл. >250. ІЧ спектр, см : 1645, 1675 (С=О), 3330 (NH). Спектр ЯМР Н, , м.д.: 2,20 с (3Н, СН3), 7,30 с (1Н, СН=), 7,56 д (2Наром, J 7,8 Гц), 7,64 д (2Наром, J 7,8 Гц), 8,12 с (1Н, 1 20 25 30 35 40 NH 2 1 2 1 2 2 UA 92646 U 2 5 10 15 20 25 30 35 40 + Н імідазол) 12.81 ш.с (1Н, NH). Знайдено, %: С 47,00; Н 2,76; N 14,52. [М+1] 382. C15H10CI2N4O2S. Вирахувано, %: С 47,26; Н 2,64; N 14,70. М 381,.24. Приклад 4. 1-Ацетил-5-[(2,4-дихлоро-1-феніл-1H-імідазол-5-іл)метилен]-2-тіоксоімідазолідин-4-он (IV). -1 1 Вихід 79 %, т.пл. >250. ІЧ спектр, см : 1655, 1680 (С=О), 3310 (NH). Спектр ЯМР Н, , м.д.: 2,23 с (3Н, СН3), 7,04 с (1Н, СН=), 7,55-7,64 м (5Наром.), 12,74 ш.с (1Н, NH). Знайдено, %: С 47,00; Н + 2,54; N 14,52. [М+1] 382. C15H10Cl2N4O2S. Вирахувано, %: С 47,26; Н 2,64; N 14,70. М 381,24. Приклад 5. 1-Ацетил-5-[(2,4-дихлоро-1-(4-фторофеніл)-1H-імідазол-5-іл)метилен)-2-тіоксоімідазолідин-1 1 4-он (V). Вихід 78 %, т.пл. >250. ІЧ спектр, см : 1645, 1670 (С=О), 3340 (NH). Спектр ЯМР Н, , м.д.: 2,22 с (3Н, СН3), 7,05 с (1Н, СН=), 7,47-7,70 м (4Наром.), 12,83 ш.с (1Н, NH). Знайдено, %: С + 45,37; Н 2,38; N 13,87. [М+1] 400. C15H9CI2FN4O2S. Вирахувано, %: С 45,13; Н 2,27; N 14,03. М 399,23. Приклад 6. Дослідження гіпоглікемічної дії 5-|(4-хлоромідазол-5-іл)метилен|-2-тіоксоімідазолідин-4-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 110 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 Доза, мг/кг 100 10 1 100 10 1 100 10 1 100 10 1 1 год. -32,9 -45,4 -23,3 -30,1 -37,1 -9,0 -38,1 -31,6 -30,6 -22,4 -27,6 -14,9 3 год. -45,4 -47,7 -26,2 -54,8 -51,7 -29,2 -54,8 -45,7 -33,5 -18,4 -19,8 -20,5 3 5 год. -63,6 -37,5 -29,2 -66,3 -62,3 -40,3 -55,9 -45,1 -32,9 -26,3 -24,9 -27,6 8 год. -68,2 -47,7 -29,8 -80,1 -73,4 -17,0 -50,0 -45,0 -19,2 -35,5 -27,0 -28,9 24 год. -32,9 -45,4 -2,2 -23,9 -25,9 -4,1 -2,4 6,25 -6,2 -18,4 -6,6 -6,6 UA 92646 U Продовження таблиці 1 Зміна рівня глюкози в крові мишей (у %) в залежності від часу після введення тваринам сполук (I-V) Сполука V Еталон (піоглітазон) Контроль 5 Доза, мг/кг 100 10 1 100 10 1 1 год. -14,0 -11,4 -3,2 -6,0 -4,3 -2,2 -0,5 3 год. -18,9 -18,4 -16,1 -18,6 -18,1 -11,7 -10,5 5 год. -28,7 -16,2 -17,7 -28,1 -12,55 -8,2 -5,8 8 год. -20,0 -18,8 -12,9 -13,3 -9,7 -8,3 -6,1 24 год. 0 4,7 1,6 1,2 9,0 3,5 -0,02 Одержані результати свідчать, що речовини (I-V) знижують концентрацію глюкози в крові мишей більш ефективно ніж референтний препарат піоглітазон. Серед досліджених сполук 1ацетил-5-[(1-(4-хлорофеніл)-4-хлоро-1H-імідазол-5-іл)метилен]-2-тіоксоімідазолідин-4-он (III) 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 Час після введення (год.) Показник Вихідний стан 1 М ±m 7,40 0,25 7,32 0,22 М ±m 6,81 0,34 5,88* 0,33 М ±m 7,20 0,31 6,95 0,29 М ±m 6,46 0,37 6,18* 0,35 3 5 Контроль (розчинник) 6,62 6,87 0,23 0,27 Сполука (III), 1 мг/кг 5,21* 4,67* 0,29 0,29 Піоглітазон, 1 мг/кг 6,31* 6,53* 0,30 0,37 Піоглітаїон, 10 мг/кг 5,24* 5,68* 0,30 0,50 8 24 6,94 0,33 7,38 0,19 5,70* 0,32 6,66 0,27 6,49 0,34 7,41 0,29 5,82* 0,42 6,96 0,27 * - Р