N,N'-БИС(3-БРОМПРОПИОНИЛ)-N,N'-ДИМЕТИЛ-1,2-ЭТИЛЕНДИАМИН, СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЕ ЕГО В КАЧЕСТВЕ ВОДОРАСТВОРИМОГО РЕАГЕНТА, ПРОЯВЛЯЮЩЕГО ПРОТИВООПУХОЛЕВЫЕ СВОЙСТВА
N,N'-BIS(3-BROMOPROPIONYL)-N,N'-DIMETHYL-1,2-ETHYLENEDIAMINE, METHOD FOR PRODUCTION THEREOF AND USE THEREOF AS WATER-SOLUBLE REAGENT, HAVING ANTI-TUMOUR PROPERTIES

Изобретение относится к медицине и фармакологии, а именно к препаратам, обладающим противоопухолевым действием.
Известен ряд соединений, проявляющих противоопухолевую активность, молекулы которых содержат фрагменты амидов 3-галогенпропионовой кислоты, причем часть из этих веществ является действующими лекарственными препаратами.
К соединениям такого рода относится, например, дихлорид N,N′′′-ди(3-бромпропионил)-N,N″-диспиротрипиперазиния («спиробромин») [Т.С. Сафонофа, В.А. Чернов, С.М. Минакова, М.И. Дорохова, Л.Г. Левковская, Н.И. Травень, Т.А. Андреянова, Л.А. Серочкина, И.Е. Мамаева. Химико-фармацевтический журнал, 1983, т. 17, №5, стр. 626-629; М.Д. Машковский. Лекарственные средства, М. «Новая волна», 2005 г., стр. 973], 1,4-бис(3-бромпропионил)пиперазин («Pipobroman», «Vercyte») [Патент США №3293253 (С1. 260-268) от 11.07.1960; Патент ФРГ №1138781 (С1. 12р) от 11.07.1960; R. Oteleamu, M. Retezeanu. Farmacia (Bucharest), 1968, v. 16, N5, p. 279-288; S. Groszkowski, Roczniki Chem. (1960), v. 34, p. 707-708], производные N′,N″-бис(2-бромпропионил)гексагидродиазепина [Т.А. Сафонофа, К.В. Левшина, В.А. Чернов, Т.А. Андреянова, Н.А. Гринева, С.М. Минакова. Авторское свидетельство СССР №286870 (Кл. С07Д 243/06, С07Д 243/12, от 28.02.1979; Т.А. Андреяанова, А.С. Соколова, Т.С. Сафонова. Химико-фармацевтический журнал, 1998, т. 32, №7, стр. 10-13; T.S. Safonova, K.W. Lewschina, W.A. Tschernov, T.S. Andrianova, N.A. Grinewa, S.M. Minakowa. Патент ФРГ №2328870, (C1. C07d) 02.01.1975].
4
К этому же классу соединений относится N,N′-бис(3-бромпропионил)-1,2-этилендиамин («продимин») [Д.А. Казлаускас, Э.Б. Рамошкене. Журнал органической химии, 1974, т. 10, вып. 11, стр. 2301-2303; Т.А. Андреянова, А.С. Соколова, Т.С. Сафонова. Химико-фармацевтический журнал, 1998, т. 32, №7, стр. 10-13; Т.С. Сафонова, В.А. Чернов, С.М. Минакова, К.В. Левшина, Т.А. Андреянова, Н.А. Гринева. Авторское свидетельство СССР №145661, М. Кл А61К 31/00 13.10.1989 г.].
Продимин (формула 1а, Hal=Br) является действующим противоопухолевым препаратом алкилирующего действия и обладает противолейкозной активностью.
где 1a: (Hal=Br; Iб: Hal=Cl; Iв: Hal=I)
Особенно сильно подавляет миелопролиферативные процессы. Применяется при хроническом миелолекозе, эритремии, хроническом лимфолейкозе, а также идиапатическом миелофиброзе и миелопролиферативном синдроме с тромбоцитозом. В ряде случаев эффективен при резистентности штамма к другим противолейкозным препаратам [М.Д. Машковский, Лекарственные средства, М. «Новая Волна», 2005 г., стр. 978].
50
Вещество 1а обладает невысокой токсичностью: LD=544 мг/кг при однократном введении мышам [Т.А. Андреянова, А.С. Соколова, Т.С. Сафонова. Химико-фармацевтический журнал, 1998, т. 32, №7, стр. 10-13]. Продимин (1а) разрешен также к лечению детских лейкозов [Министерство здравоохранения СССР. Приказ 24 мая 1988 г. №409 «О разрешении к медицинскому применению»].
Следует отметить, что в литературе описаны аналоги продимина, содержащие другие атомы галогенов: 1б [Y. Iwakura, Т. Hori, K. Suzuki, Т. Wakasugi, G. Kobayashi, Kagaku Zasshi, 1956, v. 59, p. 564-567; Патент ФРГ №743466 (C1 12o 21) от 18.11.1952.] и 1в [Патент ФРГ №2060551 С1: С07с, 143/68 от 22.06.1972], однако эти соединения не испытывались на их возможную противоопухолевую активность.
К недостаткам продимина (1а) можно отнести его нерастворимость в воде и водных растворах. Это значительно ограничивает способы введения препарата в организм и допускает только пероральное его применение.
Целью настоящего изобретения является создание водорастворимого аналога соединения 1a c теми же или лучшими противоопухолевыми характеристиками. Плохая растворимость соединения 1а в воде, по-видимому, связана с прочностью кристаллической решетки этого соединения. Это, в свою очередь, обусловлено наличием прочных межмолекулярных водородных связей амидных групп, присутствующих в молекулах 1а.
Решение поставленной задачи достигается тем, что в качестве противоопухолевого средства были синтезированы соединения 2а и 2б (формула 2):
где 2а: (Hal=Br; 2б: Hal=Cl; 2в: Hal=I)
Соединение 2а синтезировано впервые.
Соединение 2б и 2в в литературе описаны, но не исследовались на наличие у них противоопухолевых свойств [Т. Rodopoulos, K. Ishihara, М. Rodopoulos, M.J. Zavorotko, M. Maeder, A.Mc Auley. Canadian Journal of Chemistry, 2005, v. 83, N 6-7, p. 894-902; Патент ФРГ №2060551 C1. C07c, 143/68 от 22.06.1972].
Выбор структур синтезированных соединений был обусловлен тем, что 2а и 2б не образуют межмолекулярных водородных связей, поскольку в их амидных группах атомы водорода заменены алкильными заместителями. Это существенно уменьшает прочность их молекулярных кристаллических решеток и тем самым увеличивает растворимость 2а и 2б в воде. В качестве алкильных были выбраны только метальные группы, т.к. группы, содержащие большее число атомов углерода, будут увеличивать гидрофобность соответствующих молекул и, тем самым, уменьшать их растворимость в воде.
Соединение N,N′-бис(3-бромпропионил)-N,N′-диметил-1,2-этилендиаман 2а растворимо в воде. Вещество стабильно при хранении. Так, в виде водного раствора оно устойчиво не менее четырех недель при хранении такого раствора при комнатной температуре (рН раствора не меняется и остается нейтральным). При хранении в тех же условиях твердого вещества 2а в течение не менее шести месяцев его температура плавления не менялась и вещество плавилось в узком температурном диапазоне (т. пл. 77,0-77,4°C в начале хранения и 77,0-77,5°C в конце хранения).
Вещество 2а по токсичности сопоставимо с прототипом («продимином»):
50
LD при однократном введении мышам для 2а - 501 мг/кг, для продимина (1а) 544 мг/кг (данные по токсичности продимина см. [Т.А. Андреянова, А.С. Соколова, Т.С. Сафонофа. Химико-фармацевтический журнал, 1998, т. 32, №7, стр. 10-13]).
50
Соединение N,N′-бис-(3-хлорпропионил)-N,N′-диметил-1,2-этилендиамин 2б растворимо в воде, обладает невысокой токсичностью: LD=840 мг/кг.
Препарат 1а, а также соединения 2а и 2б были синтезированы аналогично методике, описанной в литературе [Т.А. Андреянова, А.С. Соколова, Т.С. Сафонофа. Химико-фармацевтический журнал, 1998, т. 32, №7, стр. 10-13] по общей схеме 1:
где: 1a: (Hal=Br; R=Н)
3
2а: (Hal=Br: R=СН)
3
2б: (Hal=Cl: R=CH)
Подробные методики синтеза и физико-химические характеристики полученных веществ приведены в примерах 1-3.
1
Нами в качестве прототипа был выбран лекарственный препарат противоопухолевого (противолейкозного) действия - «Продимин» (соединение 1а). Ранее уже отмечалось, что он эффективен и в тех случаях, когда у опухолей пациентов возникала резистентность при их лечении другими противолейкозными препаратами [М.Д. Машковский. Лекарственные средства. М. «Новая Волна», 2005 г, стр. 973]. В связи с этим, для биологических испытаний соединений 2а и 2б был выбран штамм Р388 (асцитный лимфолейкоз, перевиваемый внутрибрюшинно мышам-гибридам линии BDF), а также штаммы Р388, резистентные к рубомицину (Р388/руб), винкристину (P388/ver), циклофосфану (Р388/цф) и цисплатину (P388/cPt). На каждом из штаммов испытывали действие препарата 1а (взятого как прототип) и синтезированных соединений 2а и 2б в сравнении с контрольной группой мышей. Все соединения тестировали на каждом из штаммов одновременно и в одинаковых условиях. Введение веществ осуществляли в варьируемых режимах. Критерием эффективности исследуемых соединений служила средняя продолжительность жизни каждой группы мышей при лечении их данным веществом в различных режимах его введения. Подробности биологических испытаний приведены в примерах 4-8 (таблицы 1-5 соответственно).
Результаты исследований показали, что на лекарственно-чувствительном штамме Р388 (пример 4, таблица 1) соединение 2а проявило сопоставимую с прототипом 1а эффективность и показало значительно более высокое значение средней продолжительности жизни соответствующей группы мышей по сравнению с контрольной.
На штамме Р388, устойчивом к рубомицину (пример 5, таблица 2), соединение 2а по эффективности несколько превосходило прототип 1а. По сравнению с контролем оно также проявляло явный лечебный эффект.
На штамме Р388, устойчивом к винкристину (пример 6, таблица 3), соединение 2а также превосходило по эффективности прототип 1а и средняя продолжительность жизни группы мышей, получающих 2а, была значительно большей по сравнению с контрольной группой.
На штамме Р388, устойчивом к циклофосфану (пример 7, таблица 4), соединение 2а проявляло эффективность, сопоставимую с прототипным препаратом 1а, а средняя продолжительность жизни группы мышей при лечении их соединением 2а ненамного превосходила аналогичную характеристику контрольной группы.
На штамме Р388, устойчивом к цисплатину (пример 8, таблица 5), соединения 2а и 1а проявляли практически одинаковую и невысокую эффективность. Средняя продолжительность жизни мышей, получающих вещество 2а, была сопоставима с аналогичным параметром контрольной группы.
Как видно из примеров 4-8 (таблицы 1 -5 соответственно), соединение 26 оказалось неэффективным по отношению ко всем перечисленным штаммам.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами:
ИК-спектры регистрировали на приборе "Perkin Elmer Spectrum 100".
ПМР-спектры регистрировали на приборе "Bruker DRX500" с рабочей частотой 500,13 MHz при температуре 298 К и использовании в качестве внутреннего стандарта тетраметилсилана.
Масс-спектры регистрировали на приборе "Finnigan MAT, INCOS 50" с вводом вещества в область локализации при энергии ионизирующих электронов 70 eV.
Элементный анализ проводили на CHNS/O элементном анализаторе "Vario Micro cube", температуры плавления - исправленные, измерены на нагревательном столе "БОЭЦИУС РНМК 05" с наблюдательным устройством.
3-бромпропионовая кислота, 3-хлорпропионовая кислота, 1,2-этилендиамин, N,N′-1,2-этилендиамин - коммерчески доступны и получены от компании "Aldrich".
Пример 1. N,N′-бис-(3-бромпропионил)-1,2-этилендиамин (1а, "продимин")
а) 3-бромпропионилхлорид
Синтез проводили по методике [J. Kumar, C.S. Purohit, S. Varma. Chemical Communications, 2008, N 22, р. 2526-2528].
Смесь 40,0 г (0,26 моль) 3-бромпропионовой кислоты и 80 мл тионилхлорида нагревали при перемешивании до кипения и выдерживали при этой температуре 8 часов. Избыток тионилхлорида отгоняли при пониженном (500-600 мм рт. ст.) давлении, остаток фракционировали в вакууме. Собирали фракцию, кипящую при 75-78°C/40 мм рт. ст. Получили 38,74 г соединения. Выход 87,4% от теоретического.
б) N,N′-бис-(3-бромпропионил)-1,2-этилендиамин 1a ("продимин")
К суспензии, состоящей из 3,0 г (0,05 моль) 1,2-этилендиамина, 33,6 г (0,4 моль) натрия бикарбоната и 50 мл метиленхлорида и охлажденной до 0°C, прибавляли по каплям при перемешивании раствор 25,72 г (0,15 моль) хлорангидрида 3-бромпропионовой кислоты в 40 мл метиленхлорида. Время прибавления - 30 мин. Затем реакционную смесь перемешивали при 8-10°C 5 часов, после чего обрабатывали 120 мл воды. Образовавшийся осадок отфильтровывали, последовательно промывали его на фильтре водой, 5%-ным водным раствором соляной кислоты, водой. После сушки в вакууме над пентаоксидом фосфора получили 12,86 г целевого соединения 1а. Выход 77,8% от теоретического, т. пл. 182-183°C. Литературные данные: т. пл. 182-184°C [Т.А. Андреянова, А.С. Соколова, Т.С. Сафонофа. Химико-фармацевтический журнал, 1998, т. 32, №7, стр. 10-13.].
8
14
2
2
2
Элементный анализ. Найдено, %: С 29,12; Н 4,26; N 8,30. Брутто формула CHBrNO.
Вычислено, %: С 29,12; Н 4,28; Br 48,42; N 8,49; О 9,7.
2
2
2
ПМР-спектр (δ м.д.): 2,67-2,68 (4Н, м, -СОСН-); 3,10-3,12 (4Н, м, -N-CH-); 3,60-3,64 (4Н, м, CHBr); 8,00 (2Н, с, NH).
max
Масс-спектр m/e (I/I, %): 223 (2), 179 (98), 177 (100), 167 (25), 165 (25), 109 (35), 107 (40), 86 (60).
-1
ИК-спектр (см): 3277 (N-H), 1636 (C=O), 1556, 1419, 1377, 1279, 1261, 1240, 1189, 1137, 980, 921, 880, 758, 687.
Пример 2. N,N′-бис-С3-бромпропионил)-N,N′-диметил-1,2-этилендиамин (2а)
К охлаждаемой до 0°C суспензии, состоящей из 4,4 г (0,05 моль) N,N′-диметил-1,2-этилендиамина, 33,6 г (0,40 моль) натрия бикарбоната и 50 мл метиленхлорида, прибавляли при перемешивании раствор 25,72 г (0,15 моль) 2-бромпропионилхлорида [получен по методике в части а) примера 1], в 40 мл метиленхлорида. Температуру реакции поддерживали в пределах 0-5°C, время прибавления 40 мин. Смесь перемешивали при той же температуре еще 4 часа. Затем к реакционной смеси прибавляли 100 мл воды и 30 мл метиленхлорида, отфильтровывали образовавшийся осадок. Последний промыли на фильтре 30 мл воды и 30 мл метиленхлорида. От фильтрата отделили водный слой и экстрагировали его 50 мл метиленхлорида. Объединенные органические фракции сушили над сульфатом натрия и отгоняли растворитель при пониженном давлении. Остаток обрабатывали 30 мл гексана и отфильтровывали твердый продукт, который затем перекристаллизовывали из эфира. Получили 13,25 г чистого соединения 2а. Выход 74,0% от теоретического, т. пл. 77,0-77,4°C.
10
18
2
2
2
Элементный анализ. Найдено, %: С 33,56; Н 5,03; N 7,60. Брутто формула CHBrNO.
Вычислено, %: С 33,54; Н 5,07; Br 44,63; N 7,82; О 8,94.
2
2
3
2
2
ПМР-спектр (δ м.д.): 2,85-2,95 (4Н, м, -NCHCHN); 3,00-3,10 (6Н, м, NCH); 3,49-3,71 (8Н, м, СОСНСН-).
max
Масс-спектр m/e (I/I, %): 358 (М, 1), 193 (50), 191 (50), 178 (10), 137 (5), 135 (5), 107 (20), 44 (100).
-1
ИК-спектр (см): 1630 (С=О), 1486, 1427, 1410, 1331, 1290, 1215, 1176, 1109, 818, 770.
Пример 3. N,N′-бис-(3-хлорпропионил)-N,N′-диметил-1,2-этилендиамин (2б)
а) 3-хлорпропионилхлорид
К смеси 54,25 г (0,5 моль) 3-хлорпропионовой кислоты и 180 мл бензола, нагретой до 50-60°С, прибавляли по каплям в течение 1 часа 119 г (1,0 моль) тионилхлорида. Реакционную смесь нагревали при 75-80°С 2 часа. Отгоняли растворитель и избыток тионилхлорида, а остаток фракционировали при атмосферном давлении. Собрали 42,46 г фракции, кипящей при 140-143°С. Выход количественный. Литературные данные: т. кип. 143-145°С [М.В. Рубцов, А.Г. Байчиков, Синтетические химико-фармацевтические препараты. М., Медицина, 1971, стр. 276].
б) N,N′-бис-(3-хлорпропионил)-N,N′-диметил-1,2-этилендиамин (2б)
К охлажденной до 0°С суспензии, состоящей из 8,8 г (0,1 моль) N,N′-диметил-1,2-этилендиамина, 67,2 г (0,8 моль) натрия бикарбоната и 100 мл метиленхлорида, прибавляли при перемешивании раствор 38,1 г (0,3 М) 3-хлорпропионилхлорида в 80 мл метиленхлорида. Время прибавления реагента - 2 часа, после чего смесь перемешивали при той же температуре еще 3 часа. Реакционную массу обрабатывали затем 100 мл воды, отфильтровывали осадок, промывали его 20 мл воды и 20 мл метиленхлорида. Фильтрат разделяли, водную его часть экстрагировали метиленхлоридом (2×20 мл). Объединенную органическую фазу сушили над безводным сульфатом натрия, отгоняли растворитель при пониженном давлении. Остаток перекристаллизовывали из метил-трет.-бутилового эфира. Получили 20,34 г целевого продукта. Выход 75,6% от теоретического, т. пл. 62-63°С.
10
18
2
2
2
Элементный анализ. Найдено, %: С 44,74; Н 6,60; N 10,23. Брутто формула CHClNO.
Вычислено, %: С 44,62; Н 6,74; Cl 26,34; N 10,41; О 11,89.
2
2
3
2
2
ПМР-спектр (δ м.д.): 2,72-2,82 (4Н, м, -NCHCHN); 2,98-3,07 (6Н, м, NCH); 3,50-3,59 (4Н, м, СОСН); 3,77-3,88 (4Н, м, CHCl).
max
Масс-спектр m/e (I/I, %): 268 (М, 1), 177 (1), 149 (30), 147 (85), 136 (11), 134 (28), 112 (15), 100 (12), 91 (12), 63 (30), 57 (35), 44 (100), 40 (48).
-1
ИК-спектр (см): 1626 (C=O), 1490, 1439, 1416, 1404, 1284, 1194, 1177, 1108, 1061, 830, 824, 711, 718.
Биологические испытания
Изучение противоопухолевой активности синтезированных препаратов 2а и 2б проводили в сравнении с известным лекарственным средством 1а (продимином) и с контролем на следующих штаммах:
1
Р388 - исходный лекарственно-чувствительный штамм (асцитный лимфолейкоз, перевиваемый внутрибрюшинно мышам-гибридам линии BDF);
Р388/руб - штамм Р388, устойчивый к рубомицину;
P388/ver - штамм Р388, устойчивый к винкристину;
Р388/цф - штамм Р388, устойчивый к циклофосфану;
P388/cPt - штамм Р388, устойчивый к цисплатину.
СПЖ - средняя продолжительность жизни животных в сутках.
ILS (%) - увеличение средней продолжительности жизни животных (количественная оценка чувствительности к терапии):
опыт.
контр.
где СПЖи СПЖ - средняя продолжительность жизни в опытной и контрольной группах животных соответственно.
Пример 4
Пример 5
Пример 6
Пример 7
Пример 8
Таким образом, заявляемое новое соединение - N,N′-бис(3-бромпропионил)-N,N′-диметил-1,2-этилендиамин (2а) содержит явные признаки новизны. Оно обладает полезным преимуществом перед лекарственным препаратом 1а, взятым в качестве прототипа, заключающимся в том, что вещество 2а является водорастворимым. Это расширяет способы его введения в организм (перорально, внутривенно, внутримышечно и т.д.), в отличие от только перорального способа для препарата 1а. Соединение 2а по токсичности сравнимо с прототипом 1а, а по биологической активности сопоставимо, либо превосходит лекарственный препарат «Продимин» (1а).