({5-[(4-оксо-2-тіоксо-1,3- тіазолідин-5-іліден)метил]-1н-імідазол-4-іл}тіо)оцтові кислоти, які виявляють гіпоглікемічну активність

Реферат: ([5-[4-Оксо-2-тіоксо-1,3-тіазолідин-5-іліден)метил]-1H-імідазол-4-іл}тіо)-оцтові кислоти загальної формули: O OH S N O NH N R S S , де R=4-FC6H4 (І), 4-СlС6Н5 (II), 2-МеС6Н4 (III), 3-МеС6Н4 (IV), 4-МеС6Н4 (V), які виявляють гіпоглікемічну активність. UA 92647 U (12) UA 92647 U UA 92647 U Корисна модель належить до органічної та фармацевтичної хімії, а саме до нових похідних {5-[(1,3-тіазолідин-5-іліден)метил]імідазол-4-іл}-тіооцтових кислот загальної формули: O OH S O N NH N S R S , 5 10 15 20 25 30 35 40 45 де R=4-FC6H4 (І), 4-СlС6Н5 (II), 2-МеС6Н4 (III), 3-МеС6Н4 (IV), 4-МеС6Н4 (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 нефронатій, 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. O HN S O N O 1 UA 92647 U 5 10 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 винаходу є синтез нових ефективних сполук з вираженим гіпоглікемічним ефектом. Зважаючи на широкий спектр біологічної дії похідних 4-імідазолілтіооцтових кислот [9-11] та 1,3-тіазолідину [12, 13], вирішення поставленого завдання досягається синтезом нових структур, які містять залишок тіооцтової кислоти, імідазольний та роданіновий фрагменти - {5[(1,3-тіазолідин-5-іліден)метил]імідазол-4-іл}тіооцтових кислот. Для отримання заявлених сполук нами розроблена препаративно зручна одностадійна схема, яка базується на використанні доступних (5-форміл-1H-імідазол-4-іл)тіооцтових кислот [10]. 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-оксо-2-тіоксо-1,3-тіазолідин-5-іліден)метил]-1H-імідазол-4-іл}тіо)-оцтові кислоти (I-V) з виходами 66-78 %. 15 O O OH OH S S O N N CH O + N H N S NH S 25 30 35 40 45 50 N R R 20 O S S , де 4-FC6H4 (І), 4-СlС6Н5 (II), 2-МеС6Н4 (III), 3-МеС6Н4 (IV), 4-МеС6Н4 (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-арил-5-[(4-оксо-2-тіоксо-1,3-тіазолідин-5-іліден)метил]-1Hімідазол-4-іл}тіо)оцтових кисло (I-V). До розчину 1 ммоль відповідної (5-форміл-1H-імідазол-4іл)тіооцтової кислоти 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 ({1-(4-Фторофеніл)-5-[(4-оксо-2-тіоксо-1,3-тіазолідин-5-іліден)-метил]-1Н-імідазол-4-1 іл}тіо)оцтова кислота (1). Вихід 78 %, т.гіл. 175-177 °C. 14 спектр, см : 1695, 1720 (С=О), 25201 2850 (СООН), 3400 (NH). Спектр ЯМР Н, δ, м.ч.: 3,83 с (2Н, СН2), 6,94 с (1Н, СН=), 7,39-7,64 м 2 (4Наром), 8,21 с (1Н, Н імідазол), 12,88 ш.с (1Н, NH), 13,14 ш.с (1Н, СООН). Знайдено, %: С + 45,72; Н 2,42 N 10,.80. [М+1] 396. C15H10FN3O3S3. Вирахувано, %: С 45,56; Н 2,55; N 10,63. М 395,46. Приклад 2. ({1-(4-Хлорофеніл)-5-[(4-оксо-2-тіоксо-1,3-тіазолідин-5-іліден)-метил]-1Н-імідазол-4-1 іл}тіо)оцтова кислота (II). Вихід 67 %, т.пл. 221-223 °C. ІЧ-спектр, ν, см : 1700, 1725 (С=О), 25101 2870 (СООН), 3410 (NH). Спектр ЯМР Н, δ, м.ч.: 3,88 с (2Н, СН2), 6,98 с (1Н, СН=), 7,50 д 2 (2Наром, J 7,6 Гц), 7,66 д (2Наром, J 7,6 Гц), 8,21 с (1Н, Н імідазол), 12,88 ш.с (1Н, NH), 13,14 ш.с (1Н, + СООН). Знайдено, %: С 43,92; Н 2,55 N 10,35. [М+1] 412. С15Н10СlN3O3S3. Вирахувано, %: С 43,74; Н 2,45; N 10,20. М 411,91. Приклад 3. ({1-(2-Метилфеніл)-5-[(4-оксо-2-тіоксо-1,3-тіазолідин-5-іліден)-метил]-1H-імідазол-4-1 іл}тіо)оцтова кислота (III). Вихід 78 %, т.пл. 233-235 °C. ІЧ-спектр, см : 1695, 1720 (С=О), 25002840 (СООН), 3400 (NH). Спектр ЯМР Н, δ, м.ч.: 2,02 с (3Н, СН3), 4,00 с (2Н, СН2), 6,99 с (1Н, 2 СН=), 7,42-7,59 м (5Н, 4Наром, +СН=), 8,20 с (1Н, Н імідазол), 12,.85 ш.с (1Н, NH), 13,27 ш.с (1Н, + СООН). Знайдено, %: С 49,31; Н 3,44 N 10,82. [М+1] 392. С16Н13N3О3S3. Вирахувано, %: С 49,09; Н 3,35; N 10,73. М 391,49. Приклад 4. ({1-(3-Метилфеніл)-5-[(4-оксо-2-тіоксо-1,3-тіазолідин-5-іліден)-метил]-1H-імідазол-4-1 іл}тіо)оцтова кислота (IV). Вихід 66 %, т.пл. 170-172 °C. ІЧ-спектр, см : 1690, 1715 (С=О), 25201 2860 (СООН), 3390 (NH). Спектр ЯМР Н, δ, м.ч.: 2,39 с (3Н, СН3), 3,94 с (2Н, СН2), 7,19 с (1Н, 2 СН=), 7,28-7,43 м (4Наром), 8,23 с (1Н, Н імідазол), 12,85 ш.с. (1Н, NH), 13,27 ш.с (1Н, СООН). + Знайдено, %: С 48,82; Н 3,42 N 10,60. [М+1] 392. С16Н13N3О3S3. Вирахувано, %: С 49,09; Н 3,35; N 10,73. М 391,49. 2 UA 92647 U 5 10 15 20 25 30 35 Приклад 5. ({1-(4-Метилфсніл)-5-[(4-оксо-2-тіоксо-1,3-тіазолідин-5-іліден)-метил]-1H-імідазол-4-1 іл}тіо)оцтова кислота (V). Вихід 70 %, т.пл. 220-222 °C. 14 спектр, см : 1695, 1715 (СО), 24901 2820 (СООН), 3395 (NH). Спектр ЯМР Н, δ, м.ч.: 3,81 с (2Н, СН2), 6,92 с (1Н, СН=), 7,33 д 2 (2Наром, J 7,6 Гц), 7,54 д (2Наром, J 7,6 Гц), 8,21 с (1Н, Н імідазол), 12,.88 ш.с (1Н, NH), 13,14 ш.с + (1Н, СООН). Знайдено, %: С 49,30; Н 3,27 N 10,58. [M+1] 392. C16H13N3O3S3. Вирахувано, %: С 49,09; Н 3,35; N 10,73. М 391,49. Приклад 6. Дослідження гіпоглікемічної дії {5-[(1,3-тіазолідин-5-іліден)метил]імідазол-4-іл}тіооцтових кислот (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 V Доза, мг/кг 100 10 1 100 10 1 100 10 1 100 10 1 100 10 1 1 гол. -42,2 -38,9 -38,1 -9,4 -6,1 -3,1 -23,1 -19,7 -8,9 -38,2 -19,7 -18,1 -24,9 -18,7 -14,7 3 год. -39,4 -33,7 -34,9 -25,0 -22,7 -20,3 -29,2 -24,6 -19,0 -41,2 -26,3 -25,3 -34,4 -34,4 -16,4 3 5 год. -29,6 -16,8 -11,1 -46,9 -42,4 -23,4 -36,9 -34,4 -26,6 -47,1 -39,5 -39,7 -36,1 -26,6 -26,2 8 год. -21,1 -11,6 -7,9 -37,5 -36,4 -18,7 -35,4 -29,5 -25,3 -38,2 -34,2 -37,3 -42,6 -32,8 -32,9 24 год. 2,8 -15,8 4,8 4,7 3,0 -3,1 -6,2 -1,6 -6,3 -10,3 -9,2 -6,0 -4,9 -7,8 -1,6 UA 92647 U Продовження таблиці 1 Еталон (піоглітазон) Контроль 5 100 10 1 -6,0 -4,3 -2,2 -0,5 -18,6 -18,1 -11,7 -10,5 -28,1 -12,8 -9,5 -5,8 -13,3 -9,7 -8,3 -6,1 1,2 9,0 3,5 -0,02 Одержані результати свідчать, що речовини (І-V) знижують концентрацію глюкози в крові мишей більш ефективно ніж референтний препарат піоглітазон. Серед досліджених сполук ({1(3-метилфеніл)-5-[(4-оксо-2-тіоксо-1,3-тіазол ідин-5-іліден)-метил]-1H-імідазол-4-іл }тіо)оцтова кислота (IV) за абсолютним значенням концентрації глюкози в крові показала 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. 10 Таблиця 2 Зміна концентрації глюкози в крові мишей після перорального введення тваринам сполуки-лідера, 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 6,84 0,24 5,75* 0,28 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 (IV), 1 мг/кг 4,98* 4,39* 0,31 0,29 Піоглітазон, 1 мг/кг 6,31* 6,53* 0,30 0,37 Піоглітазон, 10 мг/кг 5,24* 5,68* 0,30 0,50 8 24 6,94 0,33 7,38 0,19 4,92* 0,27 7,08 0,30 6,49 0,34 7,41 0,29 5,82* 0,42 6,96 0,27 • - Р < 0,05 відносно вихідного рівня 15 20 25 30 Наведені на кресленні дані свідчать, що гіпоглікемічна активність сполуки (IV) в дозі 1 мг/кг значно перевершує дію піоглітазону в дозах 1, 10 і навіть 100 мг/кг. Зниження концентрації глюкози в крові мишей після введення характеризує досить швидке настання ефекту і його тривалість. Так, через 3 год. рівень глюкози знижувався в середньому на 26,3 %, через 5 год. на 35,1 %, 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. "Гіпоенергетичний 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. 4 UA 92647 U 5 10 15 20 25 30 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. 8. Mannuci E. Pioglitazone and cardiovascular risk. A comprehensive meta analysis of randomized clinical trials / E. Mannuci, M. Monami, С Lamonna, G.F. Gensini, N. Marchioni // Diabets Obes Metabolites. - 2008. - Vol. 10, № 12. - P. 1221-1235. 9. Грозав A.M. Синтез і протитуберкульозна активність [(імідазол-5-іл)метилен]ізонікотиногідразидів / A.M. Грозав, В.О. Чорноус, А.О. Паламар, С.А. Демидовська, М.В. Вовк // Фарм. журн. - 2012, № 6. - С. 61-66. 10. Чорноус В.О. Синтез и антиоксидантная активность [(1-арил-5-формилимидазол-4ил)тио]уксусных кислот / В.О. Чорноус, А.А. Паламар, И.Н. Яремий, М.В. Вовк // Хим. фарм. журн. - 2013. - Т.47, № 2. - С. 84-86. 11. Чорноус В.О. [5-(3Оксо-1-пропеніл)-1Н-імідазол-4-іл]тіооцтові кислоти. Синтез, антиоксидантна та антимікробна активність / В.О. Чорноус, А.О. Паламар, І.М. Яремій, І.П. Бурденюк, М.В. Вовк // Вісн. фармації. - 2013, № 2 (74). - С. 30-34. 12. Mendgen T. Privileged scaffolds or promiscuous binders: a comparative study on rhodanines and related heterocycles in medicinal chemistry / C. Steuer, C.D. Klein // J. Med. Chem. - 2012. - Vol. 55, № 2. - P. 743-753. 13. Tomašić T. Rhodanine as a scaffold in drug discovery: a critical review of its biological activities and mechanisms of target modulation / T. Tomašić, L.P. Mašić //Expert Opin. Drug Discovery. - 2012. - Vol. 7, № 7. - P. 549-560. 14. Монцевичюте-Эрингене Е.В. Упрощенные математико-статистические методы в медицинской исследовательской работе / Е.В. Монцевичюте-Эрингене // Патолог, физиология. 1964. - № 4. - С. 71-78. 15. Доклінічні дослідження лікарських засобів. Методичні рекомендації // За ред. О.В. Стефанова. - К., 2001. - 527 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 ([5-[4-Оксо-2-тіоксо-1,3-тіазолідин-5-іліден)метил]-1H-імідазол-4-іл}тіо)-оцтові кислоти загальної формули: O OH S O N NH N S R S , де R=4-FC6H4 (І), 4-СlС6Н5 (II), 2-МеС6Н4 (III), 3-МеС6Н4 (IV), 4-МеС6Н4 (V), які виявляють гіпоглікемічну активність. 5 UA 92647 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко 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