1,20-Дибром-3,6,9,12,15,18-гексаоксаперфтор-4,7,10,11,14,17-гексаметилэйкозан в качестве исходного соединения для эмульсий медико-биологического назначения и способ его получения
1,20-DIBROMO-3,6,9,12,15,18-HEXAOXAPERFLUORO-4,7,10,11,14,17-HEXAMETHYLEICOSAN AS STARTING COMPOUND FOR EMULSIONS FOR MEDICAL AND BIOLOGICAL PURPOSES AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF

Изобретение относится к области фармацевтической химии и технологии, а именно к синтезу 1,20-дибром-3,6,9,12,15,18-гексаоксаперфтор-4,7,10,11,14,17-гексаметилэйкозана (1) в качестве исходного соединения для получения оксигенирующих эмульсий, используемых как терапевтические средства наружного применения (кремы, мази, линименты), а также как оксигенирующий компонент культуральных сред в биотехнологических процессах [1].
Ранее было показано, что оксигенирующие композиции для наружного применения, полученные на основе перфтордекалина и/или его смеси с перфторметилциклогексилпиперидином (препарат «Перфторан»), перфтороктилбромида, перфтортрипропиламина, при местном применении ускоряют процесс заживления зубных лунок, ожоговых ран и нарушения трофики [RU 2237473, RU 2225209, RU 2259819; КЛИГУНЕНКО Е.Н. и др. 1999; Хрупкин В.И. и др. 1997]. Ключевые механизмы: подавление развития патогенной анаэробной микрофлоры, значимое улучшение кровотока (микрокатализ с участием NO) у животных и у людей, а также трофики в целом, подавление вторичного повреждения, вызываемого активными формами кислорода, которые продуцируют гиперактивированные лейкоциты, уменьшение гнойной инфильтрации и соответствующее ускорение регенерации при подсадке лоскута, выдержанного сутки в оксигенирующей эмульсии (например, в перфторане).
В то же время вышеперечисленные фторуглероды и эмульсии на их основе имеют ряд существенных недостатков. Температуры кипения этих фторуглеродов лежат в интервале 130°C (перфтортрипропиламин) - 185°C (перфторметилциклогексилпиперидин), т.е. обладают достаточно высокой летучестью, а их эмульсии недостаточно стабильны при стерилизации в автоклаве при 120°C и длительном хранении (эмульсия перфторана должна храниться в замороженном состоянии при минусовых температурах).
Целью настоящего изобретения является синтез фторсодержащих соединений, обладающих, подобно другим фторуглеродам, высокой растворяющей способностью по отношению к кислороду и характеризующихся пониженной летучестью, повышенной, по сравнению с перфторалканами, липофильностью, и образующие эмульсии, устойчивые как при длительном хранении при плюсовых температурах, так и при стерилизации в автоклаве при 120°C.
Указанная цель достигается синтезом 1,20-дибром-3,6,9,12,15,18-гексаоксаперфтор-4,7,10,11,14,17-гексаметилэйкозана формулы  образующегося при анодном окислении (электросинтезом Кольбе) 11-бром-3,6,9-триоксаперфтор-2,5,8-триметилундекановой кислоты  и характеризующегося низкой летучестью (т. кип. 117-119°C/1Torr):
2
1
-5
2
3
Кислота  легко получается омылением соответствующего фторангидрида формулы  описанного в [2]. Очистка дибромида  до фармакопейной чистоты (содержание фторид-иона не более 5×10 вес. %) достигается его обработкой 40%-ным водн. раствором KCO с последующей перегонкой в вакууме.
1
2
Дибромид  характеризуется высокой растворяющей способностью по отношению к кислороду (53 об. % при рО 760 мм. рт.ст.) и в присутствии эмульгаторов при экструзии под высоким давлением образует 10%-ные водные субмикронные эмульсии, стабильные при длительном хранении без замораживания при 8÷10°C, выдерживающие стерилизацию в автоклаве при 121°C.
1
2
При внутривенном введении прямых субмикронных эмульсий дибромида  в воде, полученных на гомогенизаторе модели «Донор» при давлении до 800 кг/см со средним диаметром частиц от 30 до 120 нм (по показаниям лазерного наносайзера Coulter 15 фирмы Becman-Coulte, США), лабораторным крысам линии Wistar в дозе 50 мл на кг массы тела признаков токсического воздействия на животных не обнаружено. После внутривенного введения полученных эмульсий в дозе 20 мл на кг кроликам - высокочувствительным к эмульсионным препаратам - также признаков повреждения не выявлено, и кролики прожили более года до искусственной?? (есть естественная?) эвтаназии.
1
1
1
S. purpurogeniscleroticus
Использование дибромида  в качестве оксигенирующего компонента питательной среды при глубинном культивировании  ВБМ 81 (по методике, описанной в работе [1]) привело к ускорению роста и увеличению выхода биомассы стрептомицета в ~3,5 раз и выхода даунорубицина в ~10 раз. Потери дибромида  в цикле культивирование-стерилизация составляют не более 0,5%. Таким образом, полученные данные свидетельствуют об эффективности применения дибромида  в биотехнологических процессах.
1
Для лучшего понимания настоящего изобретения приводим примеры получения дибромида  и эмульсий на его основе.
Пример 1. Получение кислоты 2.
2
4
11
20
5
2
К смеси 30 г (44 ммол)  и 10 мл гептана прибавили 5 мл (280 ммол) воды, интенсивно перемешивали 30 мин, прибавили 5 мл HSO, органический слой отделили, перегнали в вакууме, собирая фракцию, кипящую в интервале 90-150°/1Torr. Повторной перегонкой получили 24,7 г (82,6%) 11-бром-3,6,9-триоксаперфтор-2,5,8-триметилундекановой кислоты (), т.кип. 133-135°/17Torr. Найдено %: С 20,00; Н 0,20; F 56,37; Br 11,36. CBrHFO. Вычислено %: С 19,61; Н 0,15; F 56,43; Br 11,89.
Пример 2. Получение дибромида 1.
2
2
1
2
3
2
3
20
2
40
6
2
2
-2
В электролизер снабженный водяной рубашкой, магнитной мешалкой и обратным холодильником загружают 9.8 г (14 ммол) кислоты , 0,122 г (2,2 ммол) КОН, 1 мл HO и 29 мл CHCN. Анод - сплав платина +10% иридия (15 см). Катод - нержавеющая сталь (2 см). Плотность тока 51.6 мА.см. Ток - 0,8 А, температура электролиза 20°C. Теоретическое количество электричества в расчете на израсходование 11,8 ммол кислоты  составляет 0,32 А⋅час. Всего пропущено 0,37 А⋅час электричества. Исходное напряжение на электролизере 24 В. Конечное напряжение на электролизере после 28 минут электролиза составило 40 В. По окончании электролиза электролит промыли водой, 40%-ным водным раствором KCO, органический слой отделили, перегнали и получили 7,1 г (80% выход по веществу) и (72% выход по току) 1,20-дибром-3,6,9,12,15,18-гексаоксаперфтор-4,7,10,11,14,17-гексаметилэйкозана , т. кип. 117-119°C/1Torr. Найдено %: С 19,09; F 60,43; Br 12,38. CBrFO. Вычислено %: С 19,11; F 60,51; Br 12,74.
19
1
Спектр F ЯМР:
2
2
3
2
3
2
3
3
2
3
2
2
2
BrCFCFOCF(CF)CFOCF(CF)CFOCF(CF)CF(CF)OCFCF(CF)OCFCF(CF3)OC FCFBr
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
1
20
2+4+5+7+8+10+12+13+15+16+18+19
9
11
3+6+14+17
-71,1 + -72,0 (2F + 2F); -80,45÷-86,14 (группа сигналов 30F);.-143,2 (1F+1F); -147-147.5 (1F).
12
24
3
12
22
4
12
25
3
12
22
3
10
21
2
10
19
3
8
16
2
6
12
2
8
16
2
5
10
6
13
6
11
2
5
11
3
6
4
9
2
4
3
5
3
5
2
4
3
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Масс-спектр 1 (M/Z, отнесение): 727 [CBrFO]; 705 [CBrFO]; 667 [CFO]; 611 [CBrFO]; 551 [CFO]; 529 [CFO]; 511 [CBrFO]; 395 [CBrFO]; 385 [CBrFO]; 345 [CBrFO]; 335 [CFO]; 313 [CFO]; 285 [CFO]; 229 [CBrF]; 219 [CF]; 179 [CBrF] (100%); 147 [CFO]; 131 [CF]; 100 [CF]; 69 [CF].
Пример 3. Очистка дибромида 1.
1
2
3
4
-5
Смесь 20 г дибромида  и 10 мл 40%-ного водн. раствора KCO интенсивно перемешивали 5 час при 50-70°C, летучие продукты отогнали в охлаждаемый приемник (-78°C) в вакууме сначала водоструйного, а затем масляного насоса. Дистиллят отогрели, органический слой отделили, высушили над MgSO и перегонкой в вакууме получили 19 г дибромида 1 (т. кип. 117-119°C/1 Torr) с содержанием фторид-иона 1,5×10%.
Пример 4. Получение эмульсии на основе дибромида 1.
1
2
2
2
4
3
2
2
4
3
В 100 весовых частях дистиллированной воды растворяли 10 весовых частей неионогенного поверхносто-активного соединения Плюроника F68 и при постоянном интенсивном перемешивании на турбинной мешалке при скорости вращения 8000 оборотов в мин к полученному раствору добавляли 20 объемных частей дибромида . В результате получали грубодисперсную эмульсию с распределением частиц по размерам от 10 мкм до 1000 мкм. Грубодисперсную эмульсии измельчали путем экструзии по давлением от 350 до 800 ат (кг/см) до достижения среднего размера 100 нм при распределении частиц по размерам от 30 нм до 160 нм. Далее полученную нанодисперную эмульсию, содержащую 20 об. % бромированного перфторуглерода, смешивали с равным объемом водно-солевого раствора. Таким образом получалась изотоничная биологическим жидкостям готовая форма, содержащую 10 об. % бромированного перфторуглерода, 4% Плюроника F68,100 mM NaCl, 5 mМ KCl, 1 mM MgCl, 2 mM NaHPO,8 mM NaHCO, (pH 7,3). NaCl - 5,85 g, KCl - 0,375 g, MgCl - 0,1 g, NaHPO - 0,376 g, NaHCO - 0,67 g. (В расчете на 1 л. эмульсии)
Готовую форму 10% эмульсии хранили без замораживания при температуре .
Пример 5. Получение эмульсии на основе бромида 1 (вариант 2).
1
Аналогично получена эмульсии на основе бромида  с использованием Проксанола 268 в качестве ПАВ со средним размером частиц 100 нм при распределении частиц в интервале 30-180 нм. Готовую форму 10% эмульсии хранили без замораживания при температуре 2÷6°C. Размер частиц контролировали с помощью лазерного наносайзера.
Пример 6. Применение эмульсии для лечения Ожеговых ран.
Полученную по примеру 4 наноэмульсию с содержанием 20 об % фторгулеродной фазы без солевого раствора со средним размером частиц 120 нм в количестве 50 мл добавляли порционно по 5 мл в официнальную мазь, предназначенной для стимуляции заживления кожных покровов, полученную согласно описанию патента Российского патентна №2026072, перемешивали с помощью механической мешалки до получения однородной массы. Полученную модифицированную мазь в количестве 1 г. наносили дважды с интервалом 2 дня на обожженную кожу крыс в межлопаточной области. В контрольных экспериментах, выполненных на 7 крысах-самцах линии Вистар общей массой 300 г, использовали мазь исходной рецептуры. В опытной группе, также состоящей из 7 животных использовали для лечения ожога модифицированную эмульсией мазь. При ежедневном контроле состояния ожоговой раны фиксировали изменение площади ожога и время освобождения раны от ожогового струпа. При использовании полученной согласно описанию модифицированной мази площадь ожога уменьшалась существенно быстрее так, что рана освободилась от струпа в опытной группе через 6-7 дней, тогда как в контрольной группе процесс эпителизации и освобождения раны от струпа занимал в среднем 11 дней.
Пример 7. Использование дибромида 1 в качестве компонента культуральных сред. Влияние дибромида 1 на биосинтез даунорубицина культурой
S. Purpurogeniscleroticus
ВБМ 81.
S. Purpurogeniscleroticus
3
Культивирование стрептомицета  ВБМ 81 в среде на основе соевой муки (исходная концентрация микробной культуры - 0,5 мг/см, инкубирование выполняли на шуттеле в течение 10 суток при 28-29°C, 230 об/мин) в присутствии 2 об. % дибромида 1, что привело к увеличению биомассы стрептомицета в 3,5 раза и выхода даунорубицина в 10,2 раза по сравнению с контрольным опытом.
Литература
1. А.Ю. Плетнева, диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук, М., МГА ветеринарной медицины и биотехнологии им. К.И. Скрябина, 2007.
2. RU 2237473 Дроботов В.Н. Кричевский А.Л. (RU); Галеев И.К. (RU); Лоскутников С.Ю. (RU); Казанин К.С. СПОСОБ ЛЕЧЕНИЯ РАН
3. RU 2225209 Захаров В.Ю. Горшков Ю.В. Дедов А.С. Любимов А.Н. Осипов А.П. Средство для лечения ожогов и ран.
4. RU 2259819 Кузнецова И.Н., Маевский Е.И., Германов Евгений Павлович. ЭМУЛЬСИЯ ПЕРФТОРОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ МЕДИЦИНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ
5. RU 2026072 Оксиноид О.Э„ Сидляров Д.П., Захаров В.В., Николаев А.В., Ахсянов У.У., Литвиненко Ю.А., Краснопольский Ю.М., Темиров Ю.П.. СРЕДСТВО ДЛЯ СТИМУЛЯЦИИ РЕПАРАТИВНЫХ ПРОЦЕССОВ
6. КЛИГУНЕНКО Е.Н. и др. Местное применение перфторана в комплексном лечении длительно заживающих ран, в кн.: Перфторорганические соединения в биологии и медицине. - Пущино, 1999, с. 146-149.
7. Хрупкин В.И. Писаренко Л.В. Мороз В.В. Хоменчук А.И Использование эмульсии перфторуглеродов в местном лечении ран, осложненных хирургичекой инфекцией Вестник хирургии им. И.И. Грекова. 1997, T. 156, N4. C. 53-55.
8. RU 2497801 Михайлова З.А., Тютюнов А.А., Игумнов С.М., Стерлин С.Р. Окса- и полиоксаперфторалкилбромиды и способ их получения.