Синтез, строение и биологическое действие N-замещенных арилалифатических аминоамидов тема автореферата и диссертации по химии, 02.00.03 ВАК РФ

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ ТОНКОЙ ХИМИЧЕСКОЙ ТЕХНОЛОГИИ им. М. В. ЛОМОНОСОВА

Специализированный совет Д063. 41.01

РГ5 ОД

5 дпр '£93

На правах рукописи УДК 547. 29в. 1+547. 554

Ван Сииунь

синтез, строение н биологическое доспия

П-&А1ЕЦКИМХ ШШШИАТКЧЕОПГХ АШИОШЩСВ

02. 00.03 - Органическая химия

ф

Авторе ферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук

Мостаа - 1993 г.

Работа выполнена на кафедре органической химии Московского Ордена Трудового Красного Знамени института тонкой химической технологии им. М. В. Ломоносова

I

Научные руководители:

доктор химических наук, доцент

Е. Я. БОРИСОВА

кандидат физико-математических наук, доцент

а К. КОМАРОВ

Официальные оппоненты:

доктор химических наук. профессор

Г. А. ШВБХГЕКМЕР доктор химических наук, ведущий научный сотрудник

К. А. КРАСНАЯ

Ведущая организация: I Московская медицинская акадешя им. И. М. Сеченова

Защгса диссертации состоится "12" апреля 1923 г. в 15. ч. на &аседании специализированного совета Д СбЗ. 41.С1 при МЙТХТ им. М. В. Ломоносова (117571, г. Москва, пр. - Вернадского, д. 86).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МКТХТ им. Ы. В. Ломоносова (119831, г. Шсква, ул. М. Пироговская, д. 1);

Автореферат разослан марта 1Э93 г.

Ученый секретарь : ..

Специализированного совета,

кандидат химических наук Л /I А. И. ЛГОШ

у/ Л^ГЪ-ъ_

ОШЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Интерес к органическим соединения», содержащий амидную и аиинную группы, обусловлен широким спектром их биологического действия. Срэди них выявлены вещества с ангиаритмичес-ю'ш, спазмолитическим, анальгетичесхии, анестетическим, седативныи, антисеротониновым а другиш действиями. На основе аминоамидов создан ряд медицинских препаратов: новокаинамид, тринекзин, ксикаин, совкаин, морфопиоии и другие.

В отличие о? ранее подробно изученное амидов аминокислот, аии-ноаиидн типа ионоацилировакиых диаиииов исследованы очень мало. Особенно это относится к амййоа»ид&ц со вторичным и третччньш ато-ыоа углерода, связанный с амидной группой и переменной длиной углеводородной цепи, что объясняется отсутствием доступного иетода их синтеза. В езязи с этим представлялось актуальный разработать доступные препаративные методы синтеза амиьоамидов, рассчитать их структуру, выявить взаимосвязь между биологический действием и строение« этих соединений о целью получения новых препаратов, обладающих высокой физиологической активностью.

Настоящая работа является частью плановых исследований кафод-ры органической химчи ИЯ2ХТ иы. И'.В. Ломоносова, проводящихся з соответствии с координационным планои Научного Совета РАН по н&прав-леникм"Тонкий органический синтез" ?.П{!егос. регистрации 80050731) и "Направленный синтез высокоэффективных лекарственных препаратов и биологически.активных, соединений" III.1.9.7 (й гос. регистрации

Цель работы. Целью настоящей работы является разработка препаративных методов синтеза ашкоаэдов с различными заместителями ъ ацильной и аминной группах и различной дайной иетиленовой цепи между функциональными группами, расчет их структуры и хонформацяон-ных характеристик по данлым рентгеноструктурного аналига и гидродинамическим истодам, изучение биологического действия аикноамидов и установление взаимосвязи между структурой и биологической активностью полученных соединений.

1!ауч;шя новизна и практическая ценность, Разработаны схемы препаративного региоселектигиого синтеза ранее неизвестных Ы-за-меиеннчх зкикоаиидоь, базирующиеся на реакции ашноспартов с нитрилами г присутствии еяльшта кислот.

В результате ^стоматического изучения взаимодействия

вииноспиртов о нитрилами в серной кислоте установлено, что регио-селективность процесса зависит от природы акиноспирта и природы нитрила. Показано, что s случав вторичных арилалкилешноспяртов реакция протекает гладко с любыми нитрилами с образованней аминоами-дов. Третичные аыийоспирты, содержание один арильный радикал, вступают з реакцию труднее.

Разработаны схемы синтеза ранее неизвестных арилалкиламино-вмидов бензойной кислоты с третичным атомом углерода при вмидпой группе через хлорамиды.

Впервие рассчитаны конфорыеционные характеристики аминоамидов. Построена пространственная форма молекулы, представляющая собой • спираль (4 звена на I bhïok).

Методами ИК- и ПМР-спектроскопии исследовано взаимодействие концевых групп аыикоаиидов.

Проведены фармакологические испытания сиитезироваяных аиано-а/лдоб. Установлено, что она проявляют высокую анальгетическув и местиоанестезиругнуи активность. Ряд соединений является сильными обратимыми ингибиторами холинэстерззы. Установлена закономерности зависимости биологической активности амикоамидов от их структуры, поаволящие вести направленный синтез высокоэффективных лекарственных веществ.

Защищаемые положения: " . •

1. Способы синтез' разнообразных аыиноаиидов из аминоспиртов и нитрилов в присутствии серкой кислота» и чорез хлорамиды.

2. Использование новых подходов к расчету структуры и конфор-ыационных характеристик синтезированных соединений.

3. Установленные закономерности зависимости биологической активности соединений от их структуры.

W, Новые арилаяифатическае амииоокиди, обладающие анальгети-чоскоЛ, местноанвстезируввдй а ентихоливэстеразной активностью. .

Апробация работы. Отдельные разделы работы долокены на международной конференции по химической физике (Москва, 1991) и семинаре по проблема« строения и действия фотохромов и биологически активных веществ (Москва, 198?).

Публикация, ho т-еые диссертации опубликована I статья, 2 тезиса конференций я 2 статьи посланы в печать.

Объем работы. Диссертация изложена на 155 страницах иа'шшогшс-пого текста и состоит из следующих разделов: введение, литературный обзор, обсуждение результатов, экспериментальная часть, выводы,

список литературу, включающий 292 ссылки и приложение.

РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ 'А ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Настоящая работа поевяпеиа синтезу, изучении отроения и биологического действие арилалифатических аыиноамидов общей формулы п-^3Сбй4С (Я2 )(Ы11С0К1) (СН2)ПЫК2 I, Синтез арилагифатичвских аыиноамидов.

Завершенного учения о связи иехду строенной химических соединений V. их физиологической активностью з настоящее время не существует. Однако, установлен целый ряд частных закономерностей, позволят«:« вести направленный синтез лекарств. Известно, что биологическая активность соединения зависит от характера функциональных групп и их взаимного расположения. Исходя из этого нами были разработаны метода синтеза неизвестных раиеа арилалифатических амино-амидоа с различный:! заместителями 2 амичпой и анидной группах и переменной длиной углеводородной Цепи иелду ними.

Синтез арялвлифатических аминоанидов этаневого ряда осуществлялся двумя путями:

СбН5СН(0Н)СН2С1 С6Н5С0СН3 + Вг2г-»- СбН5С0СН2БГ —

^ Н^оф^Ы НК(СНу)? Сб%С0СН2Ы(СН?)2

^ ынсоя1 { с2н5г.ьвг ^

с6н5снсн2сг сбн5с(0}:)(с2н5)сн2п(сн3)2

(1.2)

ны*, " ^сн

■ С6Н5С (Я2 ) (ИНСОЯ1 )СН2ЫВ2 ■ СЗ-8,10)

(2)

^=СН3(1,3,10). Сбй5(2,1-3)Г^Н(1-8), С2Н5(10); ЫЙ2=Ы(СН3)?

К(С2Н5)2(5), Н(С3Й7)2(6), Н(С;+Н9)2('7), Н(С5Н10) (8).

По первому пути (А) хлоргидрин стирола в условиях реакции Риттера превращали в хлорамидк (1,2) при соотношении исходных хлор-спирта, нитрила и серкой кислоты 1:1:5. Наилучшие результаты достигалась при температуре 4С~50°С. Нами установлено, что в этих условиях образования побочного продукта (бенгамда или ацетэмида) не происходит, что зрительно облегчает выделение хлорамидов (1,2). После перекристаллизации из гексана выход продукта реакции составил 69".

Стадия получения зшшоамидов (3-Я) заключается б аминированик

хлорамидов (1,2), которое проводили пятикратным избытком соответствующего амина в среде 10/5-ного водного раствора гадроксида калия.

По второму пути (Б) бронацегофенов, получавшииоя бронированием ацотофенона в присутствии хлористого алюминия, переводился в

-дииетиламиноацетофейон, который превращался в 1-диметилаивно~2--фвнилбутанол-2 (9) по реакции Гриаьяра о выходов 58%.

Получанный аминосиирт (9) яо реакции Риттера переводился в 1-дииетилаиино-2-фенил-2-вцетиламино<$утан {10Ь реакция проводилась при двухкратной избытке ацетонитрила я пятикратной избытке концентрированной серной кислоты при температуре 60-80°С о выходом 46%. Отклонение от оптимальной температуры в ту или другур охорону приводило к увеличению вгаода побочного продукта - непредельного оо-едйненик.

Таким образои, в результате проведенного исследования наш разработан новый способ синтеза аминоамидов зтанового ряда с различными заместителями в аминогруппе.

В качестве исходных соединений для синтеза арилалифатических амявоамидов пропанового ряда били ксподьгогаии различные метилара-лкетозы. Синтез амиаоа«идов осуществлялся двумя путями по охеио: 4~В?СбН^СССН3 + СН20 + Р^ЗШН НС1 —--

4-Е5с6нчсосн2сн2т2 (Т) ыт^ у/ с2а51^вг (?)

4-я3сбн4сн(0н)сн2сн2ык2 ч-к3с6н4с(0н)(с2н5)сй2сн2н?2

(Ц-Ш 1-1-(20 )

Р.1«! [нзд

А-а3СбН^С(Е2)(НИСОЕ1)СК2Си2ЫЕ2

(21-М)

26-30,33-35). п-СН3СбН4(22), п-с1с6н4(23), п-ы02с6н4(24), в-ЫОгСб%(25,31), С6Н5СН2(32,5б); 52=11(21-35), С2Н5(36);]?5=Н(гГ-2б, 5С-Зб), СК5(27), К02(г§), С4Ко0 (29); нв2==ы(сн3)2(г1-25,?6), ИС5Н10(2б-29), ЫС4Н80(30-32)^ ЫНС6Н^сн3-п(35),НКС6Н40СН3-п ЫКСбН401-и(55).

На первой стадии конденсацией ацетофенона или замещенных аце-тофеконов с парафориои к гадрохлсридами аминов были получены соответствующие Р -ааияопроаиофенонн (70/2), которые действием реактива-' Гриньяра (путь Б) или восстановление« натрийборгидридом (путь А) превращались в аминоспирты (11-20) (выходы 51-91%). Далее вторичные ¿'третичные аиикопропанолн вводились в реакцию конденсации с витра-

лаш в приветствии серной кислоты. Лроцесо проводился при полутора-кратной избытке нитрила и пятикратно» избытке концентрированной серной каслотц. В качества Еитрильных компонентов были избраны нит-рили орилалйфатичаских (КГ=С6Я^СН2) я ероиатических (СбН5, заиец. СбН5) кислот) Параметры широко варьировались, что позволило подобрать оптниалыше условия для синтеза каждой группы аыиноамидопро-паноз При атом било исследовано влияние растворителя, теи-

паратуры а концентрации оеряой числом.

Наилучшие результаты получены в опытах без растворителя, где использовались жидкие нитрилы (?.1=С6Н5, СбН5СК?) (выход ~70%). Применение уксусной кислоты в случае яитрилов замещенных бензойных кислот снизало выход до 50$. Темперегура реакции не превышала 75°С. Отклонения от этс-й температура в с\у ил» другую сторону приводили к увеличении побочных продуктов - яалиодельпых аииноз я первичных азидов. Выход аыиноамядоз зависел от строения нитрила и аиинопропа-аола. Если с фепилацетонитроои реет;и проходила довольно гладко, то в опытах с бензояитрилои не оыло получено соответствующих а.чи- ; ноаикдов из третичного амннопроп&нола (20). >

Для синтеза 4-ди.четялам:1Но-1-феяил-1-ацяламяЕобутанов ислользо- | зали схему; Ч'ОС!^

НООН2СН2СН2Ы(СН5)2 -С1СН2СН2СЙ2Ы(СН3)2'НС1 —~

С1СЯ2СН2СН2Ы(СН3)2 сно- Сбй5СН(0Н)СН2СН2СИ2К(СНт)2

I '6.5 ^

МН» СбН5СН(ПНСОК1)СН2СН2СН2Н(СН3)2 (38-40)

ТН2 I

С6Н50СН2(39), п-С1СбН4(ЗД). . |

3-дииетилэминопропанол действием тиошахлорида з среде толу о- ' ла я хлорбензола переводили в хлоргидрат 3-дии'етиламинопропилхлори-да, основание которого, получавшееся разложение« хлоргадрата в ще- ; лочной среде (70/6), вводил»! в реакцию Марксера с магнием и бензаль- ; дегидои, в результате чего был получен 4-дииетилаиино-1-фенилбута-нол-1 (37) с выходом 53Й. Акиносгарт (37) вводили з реакцию с нитрилами в присутствии концентрированной серной кислоты при темпера- I туре 60-80°С с образованием ^Д1шетилаиино-1-фанил-1'-ациламинобута- | нов (ЗЗ-^О) с выходом 45,3-58,055. В отличие от ранее использованных ' способов выделения амикоамидоь путем возгонкл и двухкратной пере- | гонки в вакууме, нзни предложена дроб.чаа перекристаллизация, позво- > ляюцая значительно упростить процесс выделения целевых соединений. Б качестве растворителей для перокристаллизации были использованы

бензол и гэксан.

В. основу синтеза амивоаыидов арилгексаноиого ряде положена следующая схеиа: ¡

.^-"""Р нот H-CI HNO, SOCI, (сй^-с-о н2ы(сн2)5соон ci(ck2)5c00h -^

HEHU

—ci(ch2)5coci ci(ch2)5coc6h5 —■ь-сбк5со(сн2)51«г —— aici3 (¿2-43)

KeBH4 , Cf-HcCH -i- с6н5снс0н)ссн2)5ш2. 11 - c6%ch(ch2)5hr2

(¿ííht5) h2s0^ khc0c6h5 (¿6-4?)

hp2=h(ch3)2(í6), hc5hi0 (ít?).

Исходный веществом слуаил легко доступный -капродактаа, который последовательны« действием разбавленной соляной кислоты, затеи снеси концентрированных еэогасЯ и соляной кислот переводился через хлоргидрщ £-аыйнокалроио:всЯ кислоты в £~хдоркапроыовую кк-слоту с ниходои Зиеи хлорьпгкдрид кислоты ао реакции Ори-

декя-Крафгса превращали з 6-хдоркйПрофенан (¿I). НаЙдвао, чго повышение температура решсциошюЯ cueca buzo -2 0°С, а такго увеличение времени проведения реекцяи ещиляровацая приводит к образовании побочного продукта - £-фэнилкапрофвнона. Аиалогичний результат наблюдался и при взедошш в реаэде бояьцого избытка хлорлотого йЛЕ:-.'1!шш. При недостатке гсахаднзагора кепрореетеровавый хлораагид-рад на стадьи обработки реакция превращался в £ -хлоркавроновуи кислоту. Лучике результата достигались при соотношении хлорангидрид; гхлорксгый алшикий, 1,0:1,3. В эта* условиях екклирование о'екэолс хлорангидоидои капроновой кислота преходят гладко с выходом 85$. ■

Не следупцей стадии полученный £-хлоркалрефенон (¿I) актировали в средо IG/J-aoro paessops гкдроксида калия. Полученные ашшо-кетоны (¿2-43) восстановление« аатрийборгидридоа переводились в й!:и1!огексьпслу (A4-VS), ксторье далее подвэргаяиоь конденсации о беквокктркяои ко реакция Гимера с получение соответствующих б-ди-алкилашшо~1-$анкя-1-бензоилаииногекоанов (46-V7 ). Октииадышй температурный рбЕли последнзй реакции 70-80°с.

С целью синтеза 8-даиетилаияно-1-$енил-1-бензоилаииноок!гано Наин была реализована следующая схема: -■ ,

н^оь li а1н/, н2я'сн,)о ci(ch2)6cci3 •- сг(сн2)6с00н-ci(ch2)70ii- 3 6,

он с-асы- дасосб«5

— СбН5^Н(СН2)7Н(СН3)г СбН5-СН(СН2)7М(СН3)2

(48) «¡¿О* (52)

Гидролизом 1,Г,1,7-тетрахлоргепгана была получена 7-хлорзвав-товая кислота, Ьосстановлевиев последней в среде абсолютного эфяра получен 7-хлоргептанол-1 (выход 89%). Далее хлорспирт переводился в 7-дкиетилаиивогепталол. Занепа гидроксильной группы на хлор проводилась действием тионилхдорида в среде толуола а хлорбензола. Теалсрагура реакция поддерживалась не выше 9С°С. Получение реактива Гриньяра из хлорамина сопряжено о рядом трудностей из-за его малой реакционной способности. При проведений реакции в подобных условиях удалось получить 8-дииетйламиао-Х-фенилоктапол-1 (;№) о выходом 56%. Целеуой 8-дииетилашшо-1-{!енил-1-(5ен80злецинооктан (¡¿9) был синтезирован взвкиодействиеи аминсспнрта (48) с бензонитрилоы в присутствии концентрированной серной кислоты при 70-80°С.

АииноашгдьГарилпонтазового, арзлгептанового и арялнонакозого рядов синтезированы яа основа доступных тетрахлоралкаиов, легко получаемых телоиеризадией атилеиа четыреххлорисгыы углеродом.

С1(СН2)ПСС13 у С1<СН2)ПСООН -С1(СН2)ПССС1 —-

Ь-ЯрС6Н5 4-53С6Н4С0(СНо )гС1 /- ' <50-55) Ч "

(б) уХаВН^ или С2Н5МдВГ ^-я'с^СОССЯз)^!!^ ^-Н3СвНАС (Е2) (ОЯ) (СН2 )ЦС1

(Ш-Ю

|ыаБН^ • НЗД I Е^СЫ

<и.всбк4сн(он)Ссн2)вт2 (н2) (ннсов1) (сн2)4а

1(82-85)

(ۤ-79)

КЗД | 5?ск кнсоя1

я-*, §5,89-93,102), п-С1СбК^(86,91), п-В 0^(87,95),

ы»Н02СбН^(88); 84-95), С2Н5(|02); Р*=Я(84-89,93-95,102), СН30(?0), Вг-(ЭГ), С2Н5(92); МЕ2=Ы(СН3)?(34), Ы(С-Н-),(85-88), ■^С5Н10(89-92,ШЯ), 1ЩНе0 (93-95). ~

п*6, RI=C6H5(9i,97,99), п-02ЫС6Н4(98); E2=R3=H(96-99);

%Ы(Са})г(26), Н(С2%)2(97,9§), ЫС5К10(99). п=8, R!=C6H5(I00,I0I); R2=E5=H (100,101); Ш2=Ы(СН3)?(100)»

н<сгн5)г(М).

В результате гидролиза соответствующие теграхлоралканов 927^-вой были получены 5-хлорзалеринозая, 7-хлорэтантовая и 9-хлорпе-ларгоновая кислоты. Хлораигидриды кислот взаимодействием с бензолом (заиещеннки бензолом) в присутствии хлористого алюминия переводились соответственно в 5-хлорвалерофваоны (50-53), 7-хлорэнанто-фенон (54) и 9-хлононанофенои (55) с достаточно хороаиыи выходами 59-59%.

В результате проведанного исследования были подобраны условия ацилирования бензола и его производных хлорангидридои V-хлорвале-рианоаой кислоты, позволяющие получить целевые 5-хлорвалерофеноны (50-53) с выходаии 70-80%. В спектрах ПМР замеценнлх 5-хлорвалеро-фенонов протоны ароматического кольца проявляются в виде да'вз' системы в области 7,90-6,90 И.Д(КССВ ^f«20 Гц), что однозначно говорит об образовании только пара-иэоыорог. Такой характер эамекеная связен, по-видииоиу, с эффективным объеиои вводимого в ароматическое кольцо второго заместителя.

Полученные хдоркетоны (50-55) превращались в аминоаыиды разными путями, в зависиыссги от требуемой структуры целевого продукта.

Для синтеза акиноаиидов с переменной длиной цепи (п*4,6,б) иы использовали путь А. Согласно этому процессу хлоркетокы (50-55) ааи-нировались в среде 10%-¡¡ого раствора гидроксида калия. Воссгановле-ниен аыинокетонов 15б-67)борг;1дридоь; натрия в водно-метанольной оре-де были получены аьшиоаякьиола (68-79) с выходои Синтез

целевых аминоаьшдов (84-101) (путь А) осуществляли по реакции Рит-тера взаимодействием бензопитрила (замещенного бекзонитрила) с соответствуют,¡ш ашшоспиртои в присутствии концентрированной серной кислоты. Бензонитрил (вавекенпый бенэонитрил) и серная кислота брались соответственно в полутора- и пятикратной избытке по отношению к аминоспирту. Реакцию проводили при температура 50-60°С. Во всех случаях наряду о основный продуктом реакции присутствовал непрореа-гирозавший замещенный бензоштарид, что в значительной степени затрудняло выделение из реакционной пассы аманоакидов. Неии предам-'- ^ жен новый способ обработки реакционной кассы, повзволивший значительно упростить процесс выделения целевых соединений. Избыток замещенного бензонитрила отмывали спесью эгилацетата и эфира (1:1) из

кисяой среди, а затеи целевой амияоаыид выделяли из щелочной среды. ' Впервые разработана новая схема синтеза (путь Б), позволяющая упростить процесс выделения целевого продукта, увеличить его выход и получить неизвестные ранее соединения .бх'лорвалерофенон (50) восстанавливали боргидридом натрия в водпо-изтанольной среде во вторичный хлорспирг (80) с выходом 83,6%, или вводили в реакции Гринь-яра с получением третичного хлорспирта (81) о заходом 60,4%. Полученные хлорспирты (80,81) превращали в хлораииды (82,НЗ) в условиях реакции Риттера, синтез проводили при теылерэтуре 40-50°С с использованием пятикратного избытка серной кислоты по отнопешш к иоходноиу хлорспирту.

В случае вторичного хлорспирта (во) реакция проходила гладко с образованием состветствувоего хлорамдда (82) (выход 60^). Третичный хлорспирт (81) вступал в реакцию конденсации гораздо труднее (выход 30%), наряду с целении ?-хлор-3-фен::л-3-бензоил£»;шогепта-нои (83) наблюдалось образование до 60$ непредельного соединения. Следует отметить, что з отличие от третичных арилалвфатических ами-поспиртов, которые не реагируют о бензонитрилоц в условиях реакции Риттера, соответствуйте трагичные хлорспирты конденсируются с бензонитрилои с образованней хяораиида. Этот факт' позволяет использовать хлорспирты для синтеза аиинсегадов бензойной кислоты с третичные атомом углерода при анидкой группе, которыо ранее не были доступны.

Стадия получения аыиноаяидов (85.,89,102) заключалась в аыини-ровании хлораиидов (82,83) пятикратный избытком соответствующего амина в среде Южного водного раствора гидроксида калия. Целевые ананоезиды (§5,85,102) были получены о выходами 81-90$.

Строение всех полученных ааиноамидов. (П--1-8) подтверждено данными ИК- и ПИР спектров.

Такии образом, раарабоганные наци схема синтеза дают возможность получать с высокшги выходами аминоаииды с различными замести-телпии в аиинной и амидяей группах и пзреиеяной длиной углеводородной цепи меяду нимя и значительно расширяют возмоаности реакции Риттера для синтеза аыииоаыидсв нунной структуры.

2. Конформанчокный анализ

С пзлыо количественной оценки влияния расстояния «езду функциональными группами на биологическое действие был проведен конфор-ыациопный анализ анпноамидов общей формулы

с6н5си(ннсос6н5)(сн2)пыр2 ^

где п=Х-8, ЫН2=Ы(СН3)2, ИС5Н10.

КонфсрмеционныЙ анализ проводилон на оонове модели шюдярован-ной молекулы Ландау к Лифшица. Выбор модели был обусловлен геи, что объекты исследования представляют собой корохкуо цепную молекулу и находятся в водной среде, в которой ыетиленовая цепочка ведет себя как в 8-условиях, т.е. как изолированная.

Параметрами модели Ландау и Лившица являются температура Т, контурная длина молекулярной цепи Ь , то есть длина полностью вытянутой цопи о учетом валентных углов к жесткость этой цепи а , характеризующая сопротивление цепи изгибу.

Контурная длина зависит от числа звеньев цепи а и от длкьы проекции звена на направление первого звена и определяется известным уравнением . ■ Ь- (п - 1)1 .

Согласно общепринятым представлениям, первичная преимущественная конформация в кристалле сохраняется и в раотворе, поэтому проекцию звена но молекулярную ось иокио оцределить по данным рентгв-н,осгруктуриого анализа:

. е'- "

р

где о - период идентичности, р - число ввеньзв в периоде.

Согласно рентное труктураык исследованиям для аминоамидов (§¿9 ,98) во всох трех молекулах «точи вяидной группы (С,Ы,0) и хирадький атом углерода лехат в одной плоскости, бензольные кольца рослолскеки под углами 60° и 50° к этой плоскости, пиперадиновое кольцо- (В»8§) имеет форму кресла.

Атоаы углеродной цепи легат г одной плоскости и представляют собой плоский "зигзаг". Для такой конфориации полиэтиленовой .цепи с-2,53 А, р=2 и, следовательно, £.'=1,265 А.

Жесткость цепи характеризует ее "сопротивление изгибу", является характеристикой цепи данного химического строения к иохат быть определена из данных по характеристической вязкости в В-рествори-толс пс формуле Гп1 'п

си -И- (Ж1С_)2/3 , Где гь <з>е ..

К - постоянная Еольщгаяа; 15(г/иоль) - иолекулярмш касса цепи; : . Г'О 6 (к^/г) - характэрлстическая вязкость молекул в ©-растворителе; фб - коэффициент Флори, равный 2,87 102' (моль""*).

При температуре Т=ЗЮ°К гесткость педкметиленовой цепи 0.--еЗ ,56 КГ15 (эрг 1).

х) Работа выполнена в Институте кристаллографии РАК м.н.с. Строкопытовым Б.В.

п

Знап кесткость цепь, в иоде.та Ландау л Лифипа, (/окно опреде-Яить моменты функции распределения расстояний меяду концами цепи, например, сред, лй квадрат расстояний между концами метиленовой цепи, состоящей из п звеньев.

<г% г^ ¡^ - I , ехр(-

Одной из вазиейших конфорнанионних характеристик олигоыерной иолекулц, определятся ее биологическую активность, является также наиболее вероятное расстояние иеягдт концаии цепи ,

соответствующее максимуму функции распределении расстояний меяду концами цепи.

С помоиыо ЭВМ нами рассчитаны средние квадраты расстояний и наиболее вероятные расстояний (Рт) между концами цепи для аииноаиидсв с рагличныаи л. Значения (Г2) и (Рм) представлзны в таблице 2.1.

Таблица 2.1.

I

(г2) [ Ар 5,80 12,44 21,11 31,53 43,44 56,6'+ 70,55 R6.20

<1%> |А|

¿,19 3,04 3,77 4,40 4,94 5,41 5,30 6,14

Ло полученным'данный построена пространственная форма молекулы. Согласно расчету, в отличие от кристаллов (данные рентгенострук-турного анализа) молекулы выиноак'идов з растворах представляют собой спираль (4 ззбнз на I ултак) я ¡<огут ¿ггеть близкие значения расстояний тскду коицвми «олекули для резнях значений п. В тгх случаях, когда рсзиеры иолекулы биологически активного ашнсаиида совпадает с размерами рецептора, должен наблюдаться ыекслыум биологического действия.

Пространственная схема молекулы (100)

ШиССС'Нг

с р

продольной вид

c6%'7sh ^n(ch5)2

N НСCCg liana сбоку

Для выяснения влияния концевых групп па ¡информацию з растворе нема изучены слентрк П!,Т (400 МГц) акиноамидов (4,8,21,26,31,38,

4

5

В

2

п

м»85»§2«|££«22»59) и их: гидрохлоридоз*).

Характерная особенность указанных соединений - наличие з иоде-куле асимметрического атома С, которое обычно приводит к магнитной неэквивалентности диастереотопных групп (таковими в указанных аии-ноамидах являются агокы Я у одного и того «о с).

В изученных аыияоамидах протоки при углеродной атоне рядом с хиралъныи центром имеют различное окруаейиа во всех трех возмок-ных кокфоркацкях:

<С,Н2>п-1Ш2

fh ЫНСОВ»

(II

рьосны-н.

Ph

(II)

[NSg ^СН2)п-1ЫК2

Ph4 ^iHCOPh

i hJ&b

F

(hi)

Но, по-видимому, в условиях свободного ззроздтш юкруг С-С связей при комнатной температура, когда аасзавнмозга всех :сопформаций почти зиравнивахгася, неэквивалентность является весьма неааачитсль-иой величиной.

Таблица 2.2.

Зависимость яеэнъявазектиоети химического сдвига (дб" ы.д) гсшлалькых ызгилоновнх групп в вшнгоацидах от расстояния от асимметрического цшггра *С к2кс [(НА)(ЙВ)] пСН(С6И5)(ИИС0СбК5)

до СИ

а,в

г?снА)Б д^сн

■А,В

Растворитель

I 0,21 - - Н(си3)2 cdcij

I 0,07 - нс5н10 cdci,

2 0,38 0,01 - К(СН3)2 cdclj

2 J.38 0,18 - нс5н10 C&CI3

2 0,29 0,17 - ксАк8о C0CI3 cdci3

3 0,46 0 0,25 н(сн3)2

4 0,08 0,09 0,02 н(сн5)2 кс5н10 cdci3

4. 0,07 0,10 0,00 ubci3

5,6,7 0,00 0,00 0,00 к(сн3)2 CDCI3

I! действительно, в спектрах ¡ШР ашноаыздоз (п-5,6,7) с различными заместителями NKp не наблюдается неэквивалентность яи дащ удаленных от асимметрического центра СН2 групп, яа непосредственно

^Совместно со старшим научным сотрудником ИХФ РАН Зайче H.JL

а

с ниш связанных (таблиц?. 2-2).

Совсем другая ситуация характерна для амииоанидов с 3

пах, особенно г л=1-2, ызблгдается гемпптольная неэквивалентность для групп СН^и довольно значительной величины (.таблица 2.2),

Причине иаолюдаенкх явлений - стабилизеция одной из конформа-цай за счет внутримолекулярной водородной сгязи и отсутствие, вследствие этого, свободного вращлил вокруг связи "с-^С.

В случае аминоамидов с п=1 и 2 логично предположить об-

разование водородной связи иеяду кеподелепной электронной парой аыинного атома Ы я яикдвыи Н, что ведет к устойчивый структурам пяти- и иестнчленных циклов.

п*1(8)

Евд одна особенность спектров ИКР аииноаыидов о п=1 и 2 с пиперидином в качества заместителя ЫГ.? - Это наличие 5 сигналов для пяперидинового фрагмента, что указывает на фиксации этого цикла в одной преобладающи информации.

Л действительно, при образовании структур типа (8) и (26) не-поделевиая электронная пара атома И паперядина фиксируется водородной свяяьп к вследствие этого, затормаживается инверсия атома N. Такая Образом, появляется возможность существования в равновесии двух следующих изомеров "кресло" гкперидинового цикла: ,

(1У) • (У) РЬ

В изомере (1У) соседняя с атомом азота С^-группа занимает экваториальное положение, в изомере (У) - аксиальное. Преобладающей формой доляно быть "кресло" 1У, так как в наиболее стабильном изомере наиболее объемный заместитель должен занимать экваториальное положение.

Полученные результаты подтверадаются данными ПК-спектров соединений (п=1,2,3), которые свидетельствуют о наличии водородной

связи кежду неиодех.енной электронной парой амянного атома n и аыидкь'м атомом Н.

Лия соединения СМ) с л=5 в спектре НИР (табл.2.?) наблюдается неэквивалентность гешнальных Н при C-I и С-3, и это свидетельствует о близости НСН2-групш к асимиегрическому атому с в лреоб-лал-даей конформации, стабилизироваявой водородной связью. При этом образуется несколько менее устойчивый семичленный цикл.

Для аминоамидов с (§¿,85,89) такасе наблюдается геминаль-ная неэквивалентность для %12 и *СЯ2 up а дсбих заместителях Ш2, а для соединения (8£) с минимальный ло объему заместителем n(chj)2 неэквивалентность также Н при С-4. Вероятно, я здесь имеет место фиксирование ковфориации, в которой ЫСК2 приближается к хирально-му центру*

В ai'oii случае mosho предположить образование более слабой водородной связи узяду яеподелеггной электронной парой ашшного и СН >*ри асимметрическом центра с образованием саи/.члзнного цикла. О возыоености существования подобной водородной связи в аииноамид»:, свидетельствуют данные рзнтгеноетруктурного анализа.

В спектрах ПМР гкдрохлоридов неэкзиэаленгноств гешнальных- Ц не исчезает и не yir яьнаатся в значительной степени по сравнению с соответствующими основаниями.

3. Изучение биологического ^ейпувкя Н-зацэизнпмх арилалифа-тичестах аминоамидов, взаимосвязь между их структурой и _ биологической активностью •

Одной из основных эадач данной работы является изучение влияния структуры на биологическое действие аминоаиидов. С учетов этог< большинство синтезированных соединений з виде гидрохлоридов иссле^ дованы на биологическую активность.

3.1j Исследование антихоликэстеразной активности атнсьипжап*>

Для определения антихолингстеразной активности был использове:. рй-статный метод измерения скорости гидролиза йодистого бутирилхр^ лика сывороточной холинэстерэзой (КО 3.1.1.8) ь присутствии емина^ амидов.

Результаты исследований показывают, что изученные аминоаиидц проявляют антихолинзетеразнке свойства при яонцелтрвции иоль/л л являются cueBSHHbiii ингибиторами, взаимодействующими в p#i, ной степзни как со свободны!» фериентои, тг.к и с асилфериентои. fee чет константы скорости икгибирования гидролиза бутир.члхолкна

^Соэместно с к.х.н., доцентом Пятигорского ф&умннститука Лукааовой Л.А.

Яолинэстеразой проводил;-: л о формуле Ку = (!)/(-— - I).

где (IJ - концентрация аиииоенида, иоль/л; \/0 и - скорость гидролиза бутирилхолиив бзз и з присутствии ашюаиида. Дакныз приводе вы в таблице 3.1.

Таблица 3.1.

Константы иягябирогакчя гг^ролкза буткралхолина сывороточной холанэогераэоИ С6Н5С(К2)(ННС0£1)(СН2)пЫ!^2СГ

Соединения Ку Ю^ксль/л ' Соединения К} Ю^иоль/л

3 20 + 1,5Г . 39 1,99 ± 0,10

4 1,99 + 0,09 34 0,11 ± 0.01

5 0,55 * 0,25 46 0,104 + 0,01

б 0,16 + 0,015 96 0,52 1 0,01

7 0,037 + О.СОЗ 49 0,1$ ± 0,01

10 55 +2,5 100 1,45 + 0,03

21 1,64 + 0,13 ЮГ 0,40 ± 0,03

103 104 105 105 (сн3)2с(шскбк5)ч(с» (С6!!5)2СН(аН?)2ПЛ( С6К£)С.Ч2СЯ2Ь'Н(С11,) с6п5си(1-гнса:г,н5)о 2)4ЙИ(СН5)2СГ Л7" А С. Ь 0,23 5,0 11,0 37 + 0,017 ± 0,51 ¿1,0

Анализ пстгучеччых хатмх гстезываст, что дль ачг.псолпнзстераз-вого Д9йст?1?я «ючоаячлов еуг.бсгггкиог зиочегке а«еот их бифуикцао-й5лт,!1:л! характер, Это ст-ясам с тем, что г г:агпх.;гта'-:ос::оГ1 аятизао-оти КПЗ сукеотзоннуы ролл игрек? две. центра /астзразныЛ и аняоипк:!/, которые округе як гядрофсо'аыии участки.

Так, удаление еккдвсП группы уменьшает ингибируздуя способность соединения ?! 5-5 роз (4,105), а зе.тена бепааиядпого фрагмента на йенильиай тетае ведет к уневютаяя ¡пгпгбчрегг.тля (увеличение К^ ) (21 й 1Ш.)» ^т0 гомрят о кесоскепнов вкладе анидной группы в инги-бпрувдуп способность амнноамидоз.

Значительную роль в эффективности ингибитора играет аммогше-вая группа, удаление которой из молекулы сникает ингибируедую способность соединения в 30 раз (4 и 106). Кроае того, представляло интерес выяснить, как влияет яа Кт длина углеродной цепи меяду аминной и аиидноЯ группами. Сопоставление результатов конфориацион-ного анализа (табл. 2.1) с антихолипэстеразноЯ активноотьи аикно-амидов (табл. 3.1) поназывеег, что при п=1-3 (4,21,38)ур.еличение расстояния иеяду функциональными группаки не пеняет 7$ из-за

отсутствия дополнительного связывания на участке ХЭ длиной А, что соответствует расстоянию между ревкционнкаи центрами активной поверхности фермента. Последующее уменьшение Кт в 20 раз при п=4-5 (84,46) свидетельствует о появлении дополнительного вгаииодействия ингибитора с ХЭ, что связано, вероятно, с сорбцией фенильвого кольца ud гидрофобной области у эстеразного центра за счет больпаго соответствия ризмеров молекулы <(rm) расстоянию между активными цеи-трааи фермента в 4-5 к.

Ери п=6(%) связывание на улучшается, Kjr увеличивается, т.к^ размеры молекула становятся больше, чем необходимо для связывания. Для ингибитора с п=7(4?) обнаруживается возрастание прочности фер-ыеят-ангибиторного комплоте« в связи с тем, что фенильноа кольцо сороируется на второй гидрофобвоа участке за зстеразнки центром. Jipo п=8(10_0) ингибируэщая способность аииноаиида надает, т.к. расстояние мекду функциональными группами ощуткмо больше 4-5 А.

Таким образом, теоретические расчеты подичешлдЕСВой цепи показали, что максимальная антихолинзстсразнак активность акпзоамздов проявляется только в тех случаях, когда размеры молекулы соответствуют размерам активного центра фермента.

3.2. Фармакологические исследования

Фармакологические испытания*^показали, что многие синтезированные в настоящей работе аииноаиидь' проявляют местноанестезируюцуп и анальгетическую активность.

Мэстноанестезируюцее действие аминоачидов проверялось на роговице глаза кролика по методу Реиье. Активность соединений оценивала по времени наступления эффекта, длительности его и степени выраженности анестезии. Степень анестезии оценивали индексом Ренье. В качестве препарата сравнения использовали 1$ раствор тримекаина.

Подб(объектов фармакологических исследовани»1. позволил установить зависимость активности от отроения аминоамидов.

Особенно заметно влияние радикалов я-'чогруппы на примере ами-ноамидопентанов. Замена диааильного редакела на морфолиновый и пи- . леридияовый увеличивает местноанеогезирующув активность (85,23 и 89) (таблица 3.2), при этом самым малогоксичлыи оказывается морфоляао-вый аналог (_93).

Несомненно значительную роль играет ацильний остаток.

Фармакологические испытания проводились в лаборатории лекарственной токсикологии Кардиологического научного центра РА!^' Ылиссевой И.А. под руководством профессора Арзамасцева Е.В, .

Наибольший мествоанестег груювдй эффект проявляют аминоамкды замещен-нкх бензойных кислое (22,23,24).

Дляна углгчодной цепи меяду функциональными группами заыетчо оказывается на активности соединения. Максимальная активность отмечена у соединения гяптанового и октанового рядов (99 и £9), что согласуется с представлениями о соответствии размеров молекулы еми-поамидов гептанового (99) и .чанового (49) ряда (Пп=5,41 А и 5,8 А, соответственно) расстоянию между активными центрами рецептора 5-€ А. При этом, по-видимому, аммонийная группа связывается с анионным центром, аыидпзй каобонил с дипоаьзнм нейтрон, а фенильное кольцо с гидрофобной поверхностью рецептора.

Для исследования аналыегической активности использовали тест Рандель-Селитто. Изучение влияния синтезированных соединений на болевую чувствительность у х;рыс определяли с поаоцьп прибора, предназначенного для скрининга анальгетикоз (Уго-Базпле, Италия). В качестве препарата сравнения использовали анальгин.

Как показали проведенные эксперименты» авадьгетическос действие акиношедов зависит ог характерна аминогруппы и уменьшается з ряду ПС5Н10 (89)>Ы(СгН5)2'(82)> ЫС^НдО (93) (таблица 3.2).

Природа акидяой группы-ваханП факгор енадьгетического действия амнпошшдов. Маясииальизп активность обнаружена у амидов бензойной (38) я эаыехенииг бензейгах ьиолот (40). Амяд феноксиуксусной кислоты (39) оказывав? иевьсее действие. Введечие заместителей в бензольное кольцо ацидьной группы влияет на ачалыомческий эффект: допорние заместители увеличиваю! активность (22), акцепторные заместители влияв? по-разаоау в зависииости 02 тс полояепия . (м-И02 уменызает акгнвчоогь (08), п-К02 увеличивает (24), п-с1- увеличивает активность (86), а п-БГ - уиенькает (37). Введение заместителей в параполосгико бензольного кольца главней цепи приводит к увеличение ааадьгзтйческой активности в ряду Н(25) < СН3(27) < Ы02(28) <0с^Н9 (29).

Определявшее нлияпие ка аврльгйтичеЬкое действие аииноазддоз оказывает длина углеродной цепи. Максимальную активность проявляют аминоаиидк лантанов ого (89) и гексенового рядов (47).

Совпадение максимумов активности в анальгетичеслом и антихглии-эстеразном действии амяаоамидов указывает на тс, что, по-видимому, расстояние мегду активными зонами ьнэльгетического рецептора равно 4-5 А.

Обращает на себя внимание ооедииеняя (87) и (47), значительно превосходящие по своему действию анальгин. Интересным, с точки

Таблица 3.2. ЫКСОК1

Биологическая активность Ы-заиещепнта аваноамидов 4-К5С^Н4б-(СН2)пНЕ2-НС1

¿2

Соединение Порог болевой чувствит., г/сек Индекс Ренье усл.ед. Сс мнение Порог болевой чувствит., г/сек Индекс Реньв, усл.ед. ЛДгп иг/кг

8 259 . 181 62 39 228 _ 300, '

26 249 . 203 124 89 420 409 49

27 252 - 150 92 294 - 8

28 284 - - 93 228 195 120

29 300 - 94 285 - 150

21 2':3 156 295 55 240 231 67

25 2£0 157 300 36 288 - 180

23 259 131 300 87 206 - 150

27^ 170 200 210 - 45

276 - 150 47 428 455 64

30 315 - 250 99 327 517 32

31 222 - 138 49 293 483 147

V 261 - 150 100 276 140 200

38 235 376 1^5 анальгин 323 - 212

40 293 - 150 трииехаин - 84 180

шяя анальгетической -ктивности. является соединение (38), кото-■ а при меньшей активности примерно в 2,5 раза менее токсично, чем ;оздинения (4") и (85).

Изучение биологических сеойстз синтезированных соединений по-|)азало, что в основе их активности лежит бифункциональный характер {фи определенной расстоянии между функциональными группами. Установленные закономерности за_лсимостн биологической активности ами-прамидов от их структуры позволяют вести направленный синтез лекарственных веществ в этом ряду соединений.

ВЫВОДЫ

1. Разработаны новые" схемы синтеза ранее неизвестных N-заме-пеняых ярилалифатических аминоамидов с различными заместителями

# пминной и амидной группах и переменной длиной цепи мекду ними, базирующиеся на реакции амико- и хлорсниртов с нитрилами в присутствии сильных кислот,

2. Впервые осуществлена реакция конденсации вторичных и третичных арилшткилхлорспяртов с ароматическими нитрилами в сильнокис-лих средах, позволяющая синтезировать недоступные ранее амиаоамиды.

3. Для выяснения взаимосвязи структуры аминоамидов с биологическим действием впервые рассчитаны коиформационные характеристики аминоамидов. Построена пространственная модель молекул. Методами ПК- и И.!?-спекгроскоп:ш исоледотзаио взаимодействие концевых групп аминоамидов,

В ряду новых Ы-замецапных арилаляфатическик аминоамидов впервые обнаружена высокая .аяялг.гегическая, местноанестезиругаая и цнтихолииэотеразная активность. Показано, что- биологическое действие аминоимидов определяется характером концевых групп и расстоянием между ними.

5. На основе направленного синтеза, теоретических расчетов и биологических испытаний выявлено пять амивоамидсв в 5-6 раз превосходящих тримекаин по местноанестетической активности и восемь дминоемидов, равных или в 1,5 раза превосходящих анальгин по центральным анальгетическому действию.

6. Установленные закономерности зависимости биологической активности аминоамидов от их структуры позволяют вести направленный синтез лекарстьенных веществ в ряду этих соединений.

Основные результаты диссертации изложены в следуюэдх работах:.

I. Борисова Е.Я., Черкашин Ы.И., Комаров В.М., Копытин B.C., «укашова Л.А., Ван Сицунь, Толстяков Г.А. Взаимосвязь между

биологической активностью и ковариационными характеристиками жирноароиатических ауш!оамидсв//Докл. АК СССР.-1990.-Т.314,--N? 2.-С.376-579.

2. Черкали я М.И., Борисова Е.Я., Комаров В.М., Зубов А.Н., Голиков П.В., Ван Сицунь, Копытин B.C. Система поиска биологически активных соодинений//Междунг.родная ко ¡^еренция по проблемам химической физики, посвященная 60-летию ЙХО АН СССР им. Н.Н.Семенова. Москва.-1991.-с.20.

3. Борисова Е.Я., Комаров В.К., Ван Сицунь, Черкашин U.K. Влияние строения на биологическую активность аиииоамидов//Семикар по проблемам строения и действия фотохроА'ои и биологически активных зевдств. Москва.-1949.-С.15.

4. Борисова Е.Я., Арзамасцев Е.В., Ван Сицунь, Головков П.В., Гузенеза ¡.'.А., Черкашин М.й., Толстяков Г.л. Биологически активные еминоамиды. Структура—действие//Оарааколо; ия и Токе.; ология. -19ъг (в печати),

5. Борисова Е.Я., Комаров Б.М., Голозков П.Е., Ван Сицунь, АрзамасцеЕ Е.В., Черкатен Ц.И., Толстяков Г.А. 'Ловке подходы к расчету структуры аминоамидоз. Влияние-строения на биологическое действие//nenaeleev Jommunicaiion ..-I.-I9S2 (в печати).

Зак. 54 thd.IOO эха.рптяппмит миггр