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

Реферат: 5-[(1-Арил-3R-1Н-піразол-4-іл)метилен]-2-тіоксо-1,3-тіазолідин-4-они загальної формули: O NH R S S N N Ar , де Аr=Ph, R=4-СlС6Н4 (І); Аr=Ph, R=3-МеОС6Н4 (II); Аr=Ph, R=4-тієніл-2 (III); Аr=Ph, R=4-ЕtOС(O) (IV); Аr=4-BrC6H4, R=4-ЕtOС(O) (V); Аr=4-МеС6Н4, R=4-ЕtOС(О) (VI), які виявляють гіпоглікемічну активність. UA 92648 U (12) UA 92648 U UA 92648 U Корисна модель належить до органічної та фармацевтичної хімії, а саме до нових похідних 5-[(1-арил-3R-1H-піразол-4-іл) метилен]-2-тіоксо-1,3-тіазолідин-4-онів загальної формули: O NH R S S N N Ar 5 10 15 20 25 30 35 40 45 , де Аr=Ph, R=4-СlС6Н4 (І); Аr=Ph, R=3-МеОС6Н4 (II); Аr=Ph, R=4-тієніл-2 (III); Аr=Ph, R=4ЕtOС(O) (IV); Аr=4-BrC6H4, R=4-ЕtOС(O) (V); Аr=4-МеС6Н4, R=4-ЕtOС(О) (VI). 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 92648 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 піразолу [9-11] та 1,3-тіазолідину [12, 13], вирішення поставленої задачі досягається синтезом нових структур, які містять піразольний та роданіновий фрагменти - 5-[(1-арил-3R-1H-піразол-4-іл) метилен]-2-тіоксо-1,3-тіазолідин-4онів. Для отримання заявлених сполук нами запропонована препаративно-зручна одностадійна схема, яка базується на конденсації доступних 1-арил-4-формілпіразолів [14] або естерів 4формілпіразол-3-карбонових кислот [15] із 1,3-тіазолідин-4-оном (роданіном). Показано, що при 2-х годинному нагріванні вказаних реагентів в киплячому етанолі в присутності каталітичних кількостей піперидину утворюються відповідні 5-[(1-арил-1H-піразол-4-іл)метилен]-2-тіоксо-1,3тіазолідин-4-он и (I-VI) з виходами 68-86 %. O O R NH O N N Ar R H N + S S N S Ar 20 25 30 35 40 S N I-VI, де Аr=Ph, R=4-СlС6Н4 (І); Аr=Ph, R=3-МеОС6Н4 (II); Аr=Ph, R=4-тієніл-2 (III); Аr=Ph, R=4ЕtOС(O) (IV); Аr=4-BrC6H4, R=4-ЕtOС(O) (V); Аr=4-МеС6Н4, R=4-ЕtOС(О) (VI) 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-[(1-арил-3-R-1H-піразол-4-іл) метилен]-2-тіоксо-1,3тіазолідин-4-онів (I-VI). До розчину 1 ммоль відповідного 1-арил-4-формілпіразолу або естеру 4формілпіразол-3-карбонової кислоти в 20 мл етанолу додають 0.14 г (1 ммоль) 2-тіоксо-1,3тіазолідин-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-3-(4-хлорофеніл)-1Н-піразол-4-іл]метилен}-2-тіоксо-1,3-тіазолідин-4-он (І) Вихід -1 1 76 %, т. пл. 139-141 С ІЧ спектр, 1655 см : (С=О), 3295 (NH). Спектр ЯМР Н, δ, м.д.: 7,48-8,05 5 м (10Н, 9Наром+СН=), 8,72 с (1Н, Н піразоліл), 13,61 ш.с (1Н, NH). Знайдено, %: С 57,59; Н 2,95; N + 10,39. [М+1] 398. C19H12ClN3OS2. Вирахувано, %: С 57,35; Н 3,04; N 10,56. М 397,91. Приклад 2. 5-{[3-(3-Метоксифеніл)-1-феніл-1H-піразол-4-іл]метилен}-2-тіоксо-1,3-тіазолідин-4-он (II). -1 1 Вихід 68 %, т. пл. 228-230 °C. ІЧ спектр, см : 1650 (С=О), 3305 (NH). Спектр ЯМР Н, δ, м.д.: 5 3,85 с (3Н, СН3О), 7,11-8,07 м (10Н, 9Наром.+СН=), 8,75 с (1Н, H піразоліл), 13,76 ш.с (1Н, NH). + Знайдено, %: С 61,33; Н 3,75; N 10,47. [М+1] 394. C20H15N3O2S2. Вирахувано, %: С 61,05; Н 3,84; N 10,68. М 394,49. Приклад 3. 5-{[3-(Тієн-2-іл)-1-феніл-1Н-піразол-4-іл]метилен}-2-тіоксо-1,3-тіазолідин-4-он (III). Вихід -1 1 82 %, т.пл. 254-256 °C. ІЧ спектр, см : 1655 (С=О), 3330 (NH). Спектр ЯМР Н, δ, м.д.: 7,27-7,59 м (6Н, 5Наром.+СН=), 7,76 д (1Нтієніл, J=5,2 Гц), 8,00 с (1Нтієніл). 8,02 с (1Нтієніл), 8,72 с (1Н, 5 + Н піразоліл), 13,76 ш.с (1Н, NH). Знайдено, %: С 54,99; Н 2,92; N 11,61. [М+1] 370. C17H11N3OS3. Вирахувано, %: С 55,26; Н 3,00; N 11,37. М 369,49. Приклад 4. 2 UA 92648 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Етил 4-[(4-оксо-2-тіоксо-1,3-тіазолідин-5-іліден)метил]-1-феніл-1H-піразол-3-карбоксилат -1 1 (IV). Вихід 74 %, т.пл. 248-250 °C. ІЧ спектр, см : 1655, 1735 (С=О), 3310 (NH). Спектр ЯМР Н, δ, м.д.: 1,36 т (3Н, СН3, J=7,2 Гц), 4,39 к (2Н, СН2, J=7,2 Гц), 7,45-7,59 м (3Наром), 8,00 д (2Наром., 5 J=8,2 Гц), 8,07 с (1Н, CH=), 8,71 с (1Н, Н піразоліл), 13,82 ш.с (1Н, NH). Знайдено, %: С 53,18; Н + 3,54; N 11,86. [M+l] 360. C16H13N3O3S2. Вирахувано, %: С 53,47; Н 3,65; N 11,69. М 359,43. Приклад 5. Етил 4-[(4-оксо-2-тіоксо-1,3-тіазолідин-5-іліден)метил]-1-(4-бромофеніл)-1H-піразол-3-1 карбоксилат (V). Вихід 68 %, т.пл. 233-235 °C. ІЧ спектр, см : 1655, 1730 (С=О), 3295 (NH). 1 Спектр ЯМР Н, δ, м.д.: 1,39 т (3Н, СН3, J=7,2 Гц), 4,44 к (2Н, СН 2, J=7,2 Гц), 7,75 д (2Наром, J=8,8 5 Гц), 7,96 д (2Наром, J=8,8 Гц), 8,05 с (1Н, СН=), 8,68 с (1Н, H піразоліл), 13,82 ш.с (1Н, NH). + Знайдено, %: С 44,13; Н 2,68; N 9,78. [М+1] 439. C16H12BrN3О3S2. Вирахувано, %: С 43,84; Н 2,76; N 9,59. М 438,32. Приклад 6. Етил 4-[(4-оксо-2-тіоксо-1,3-тіазолідин-5-іліден)метил]-1-(4-метилфеніл)-1H-піразол-3-1 карбоксилат (VI). Вихід 86 %, т.пл. 223-225 °C. ІЧ спектр, см : 1660 С=О), 3310 NH). Спектр ЯМР 1 Н, δ, м.д.: 1,36 т (3Н, СН3, J=7,2 Гц), 2,38 с (3Н, СН3), 4,44 к (2Н, СН2, J=7,2 Гц), 7,35 д (2Наром., 5 J=7,6 Гц), 7,86 д (2Наром, J=7,6 Гц), 8,04 с (1Н, CH=), 8,61 с (1Н, Н піразоліл), 13,82 ш.с (1Н, NH). + Знайдено, %: С 54,38; Н 4,14; N 11,02. [М+1] 374. C17H15N3O3S2. Вирахувано, %: С 54,68; Н 4,05; N 11,25. М 373,46. Приклад 7. Дослідження гіпоглікемічної дії 5-[(1-арил-3R-1H-піразол-4-іл) метилен]-2-тіоксо-1,3тіазолідин-4-онів (I-VI). 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 10 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 (IVI) Сполука І II Доза, мг/кг 100 10 1 100 10 1 год. -12,3 -13,3 -5,4 -27,6 -34,9 3 год. -21,1 -18,8 -14,7 -39,4 -33,2 3 5 год. -29,3 -17,6 -11,2 -58,5 -39,4 8 год. -16,4 -13,6 -8,6 -66,2 -32,3 24 год. -0,6 -0,1 0,9 0,3 -4,8 UA 92648 U III IV V VI Еталон (піоглітазон) Контооль 5 1 100 10 1 100 10 1 100 10 1 100 10 1 100 10 1 -6,3 -9,55 -17,4 -5,1 -17,6 -10,2 -9,5 -23,1 -6,7 -3,6 -16,2 -7,4 -3,0 -6,0 -4,3 -2,2 -0,5 -11,9 -34,8 -23,0 -16,2 -22,2 -23,6 -14,0 -34,6 -21,2 -25,0 -24,4 -20,6 -14,3 -18,65 -18,1 -11,7 -10,5 -11,9 -44,9 -35,0 -16,3 -28,3 -25,7 -26,4 -38,5 -31,0 -25,1 -31,9 -13,2 -8,9 -28,1 -12,55 -8,2 -5,8 -9,4 -48,5 -37,5 -11,8 -42,7 -12,4 -9,4 -28,2 -29,9 -9,1 -21,0 -16,2 -8,5 -13,3 -9,7 -8,3 -6,1 1,5 -5,8 -4,6 9,7 -14,9 -3,7 -2,2 -17,9 -6,3 -1,4 -12,8 -14,7 0,1 1,2 9,1 3,5 -0,0 Отримані результати свідчать, що речовини (І-VI) знижують концентрацію глюкози в крові мишей більш ефективно ніж референтний препарат піоглітазон. Гіпоглікемічній ефект сполук (ІVI) найсильніше проявляється в дозі 100 мг/кг, але і в нижчих дозах ці речовини діють досить активно. Серед досліджених сполук 5-{[3-(3-метоксифеніл)-1-феніл-1H-піразол-4-іл]метилен}-2тіоксо-1,3-тіазолідин-4-он (II) за абсолютним значенням концентрації глюкози в крові викликала найбільше зниження її рівня. Тому ця сполука в дозі 10 мг/кг була обрана для поглиблених досліджень гіпоглікемічної дії. 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 сполукилідера, яка була відібрана для подальшого дослідження. Час після введення (год.) Вихідний 1 стан Контроль (розчинник) М 7,40 7,32 ±m 0,25 0,22 Сполука (II), 10 мг/кг М 6,44 4,73* ±m 0,25 0,38 Піоглітазон, 1 мг/кг М 7,20 6,95 ±m 0,31 0,29 Піоглітазон, 10 мг/кг М 6,46 6,18* ±m 0,37 0,35 Показник 15 20 3 5 8 24 6,62 0,23 6,87 0,27 6,94 0,33 7,38 0,19 4,44* 0,36 4,44* 0,42 4,52* 0,49 6,32 0,30 6,31* 0,30 6,53* 0,37 6,49 0,34 7,41 0,29 5,24* 0,30 5,68* 0,50 5,82* 0,42 6,96 0,27 Наведені на кресленні дані свідчать, що гіпоглікемічна активність сполуки (II) в дозі 10 мг/кг значно перевершує дію піоглітазону в дозах 1, 10 і навіть 100 мг/кг. Зниження концентрації глюкози в крові мишей після введення характеризується досить швидким настанням ефекту і його тривалістю. Так, через 1 год. після перорального введення рівень глюкози знижувався в середньому на 27,3 %, через 3 год. - на 31,4 %, через 5 год. - на 31,3 %, і цей ефект тривав 8 год. і довше, в той час як піоглітазон викликав значно менше зниження рівня глюкози в крові мишей і коротшу тривалість дії. Таким чином, синтезовані сполуки можуть бути використані для розробки нових високоефективних гіпоглікемічних лікарських засобів. Джерела інформації: 4 UA 92648 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 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. 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. Вовк M.B. 4-Функціонально заміщені піразоли / M.B. Вовк, М.К. Братенко, В.О. Чорноус // Чернівці: Прут. - 2008. - 285 с. 10. Kumar V. Pyrazole containing natural products: synthetic preview and biological significance / V. Kumar, K. Kaur, G.K. Gupta, A.K. Sharma // Eur. Journ. Med. Chem. - 2013. - Vol. 69. - P. 735753. 11. Kumar H. Pyrazole scaffold: a ramarkable tool in the development of anticancer agents / H. Kumar, D. Saini, S. Jain, M. Jain // Eur. Journ. Med. Chem. - 2013. - Vol. 70. - P. 248-258. 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. Братенко М.К. 4-Функционально замещенные 3-гетерилпиразолы. I. 3-Гетерил-4формилпиразолы / М.К. Братенко, И.Н. Чернюк, M.B. Вовк // Журн. орган, химии. - 1997. - Т. 33, № 11. - С. 1749-1751. 15. Братенко М.К. Полифункциональные пиразолы. 5. Препаративный синтез 1-арил-4формил-1Н-пиразол-3-карбоновых кислот / М.К. Братенко, М.М. Барус, М.В. Вовк // Химия гетероцикл. соед. - 2009. - № 12. - С. 1817-1822. 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 50 5-[(1-Арил-3R-1Н-піразол-4-іл)метилен]-2-тіоксо-1,3-тіазолідин-4-они загальної формули: O NH R S S N N Ar , 5 UA 92648 U де Аr=Ph, R=4-СlС6Н4 (І); Аr=Ph, R=3-МеОС6Н4 (II); Аr=Ph, R=4-тієніл-2 (III); Аr=Ph, R=4-ЕtOС(O) (IV); Аr=4-BrC6H4, R=4-ЕtOС(O) (V); Аr=4-МеС6Н4, R=4-ЕtOС(О) (VI), які виявляють гіпоглікемічну активність. 5 Комп’ютерна верстка І. Скворцова 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