СЕДАТИВНОЕ СРЕДСТВО НА ОСНОВЕ 4-ХИНОЛОНОВ
SEDATIVE BASED ON 4-QUINOLONES

1
Изобретение относится к области медицины, ветеринарии, фармации и фармакологии, а именно к седативному средству, действующим веществом в котором могут являться метиловые эфиры замещенных 3-ароил-4-oксо-1,4-дигидрохинолин-2-карбоновых кислот общей формулы , их соли или композиции на их основе и которое может найти применение для лечения людей и животных в качестве седативного средства.
Технический результат: получены соединения, обладающие седативным действием на основании результатов теста "открытое поле", что предполагает возможность его использования в медицине в качестве седативного средства.
1,
1а
В литературе имеются сведения о синтезе, физико-химических, спектральных характеристиках соединения, представленного формулой а именно  [Ботева А.А. дис. … канд.фарм.наук. Пер.гос.фарм.академия, Пермь, 2008],  описаны его анальгетические свойства и токсичность [Патент РФ 2634618 С1]. Однако в литературе отсутствую сведения о влиянии данных веществ на центральную нервную систему (ЦНС).
1
Центральным структурным фрагментом в соединениях общей формулы , применение которых является объектом данного изобретения, выступает 4-хинолоновый фрагмент, содержащий заместители в положениях 2 и 3 и не содержащий заместителя у атома азота.
Применяемые в медицине 4-хинолоны под названием фторхинолоны (розоксацин, налидиксовая и оксолиновая кислоты, ципрофлоксацин, эноксацин, норфлоксаци) имеют побочное действие, а именно влияние на ЦНС. Механизм этого действия может включать важнейший тормозной нейромедиатор центральной нервной системы –  γ-аминомасляную кислоту (ГАМК) [P. R. Dodd, L. P. Davies, W. E. Watson, B. Nielsen, J. A. Dyer, L. S. Wong, G. A. Johnston. Pharmacol Toxicol. 1989; 64 (5): 404-11].
2
2
1
2
2S
3
2
2S
5
11
1
2
2S
1
Из литературы известны 4-хинолоны, обладающие экспериментально подтвержденным влиянием на ЦНС, или такие, для которых можно предположить подобное влияние на основании действия этих веществ на соответствующие биологические мишени. Так, например: 6-замещенные пропиловые и бутиловые эфиры и амиды 4-oксо-1,4-дигидрохинолин-3-карбоновых кислот  являются высокоаффинными лигандами бензодиазепинового сайта рецепторов γ-аминомасляной кислоты, которая является одним из основных тормозных нейротрансмиттеров в центральной нервной системе и оказывает свое физиологическое действие путем связывания с тремя различными типами рецепторов в нейрональной мембране [E. Lager, P. Andersson, J. Nilsson, I. Pettersson, E. Ø. Nielsen, M. Nielsen, O. Sterner, T. Liljefors. J. Med. Chem. 2006, 49, 2526-2533]. Несколько соединений тестировали на подтипах рецепторов ГАМК – αβγ и αβγ. Были найдены два соединения, (: Х=О, R=Et, Bz, R = i-CH, Et), проявляющие селективность к рецептору αβγ. Указанный рецептор отвечает за такие физиологические эффекты, как седация, анксиолитическая активность, мышечная релаксация и пр.
i
Исследования проводились на кортикальных мембранах крыс и на суспензии клеток HEK 293. Константа Kнаходится в пределах 0.048-0.17 нмоль.
3
1
1В
1
1B
/ 1D
1B
(4-Морфолин-4-ил-фенил)амиды 4-oксo-1,4-дигидрохинолин2-карбоновых кислот , содержащие в положении 8 пяти-, шести- или семичленный цикл с одним или двумя атомами азота, являются мощными антагонистами  5-гидрокситриптаминовых рецепторов (5HT), а именно 5НТ рецепторов [C. L. Horchler, J. P. McCauley, Jr., J. E. Hall, D. H. Snyder, W. C. Moore, T. J. Hudzik, M. J. Chapdelaine. Bioorganic & Medicinal Chemistry 15 (2007) 939–950]. Данный подтип рецепторов отвечает за психические расстройства, связанные с серотонинергической нейротрансмиссией, такие как депрессия, тревога. Предполагается, что антагонисты терминальных авторецепторов 5HT (5HT) блокируют терминальные рецепторы 5HT, тем самым влияя на высвобождение 5-гидрокситриптамина и на увеличение его передачи на синапсы, что в конечном итоге обеспечивает быструю клиническую антидепрессивную активность [Briley, M.; Moret, C. Clin. Neuropharmacology 1993, 16, 387–400;  Chenu, F.; Dailly, E.; Bourin, M. Drug Dev. Res. 2005, 65, 141–146;  Mitchell, S. N.; Greenslade, R. G.; Cooper, J. Eur. J. Pharmacol. 2001, 432, 19– 27].
3
1B
i
Биологическая активность структур  исследовалась на стабильно трансфицированной клеточной линий яичника китайского хомяка,  экспрессирующей рецепторы 5HT. Константы К находятся  в интервале 0.9-1000 нмоль [C. L. Horchler, J. P. McCauley, Jr., J. E. Hall, D. H. Snyder, W. C. Moore, T. J. Hudzik, M. J. Chapdelaine. Bioorganic & Medicinal Chemistry 15 (2007) 939–950].
2
Наиболее близким к заявляемому техническому решению по сущности и по достигаемым результатам является соединение , которое принято за прототип изобретения.
2
in vivo
К основным недостаткам прототипа можно отнести отсутствие данных по токсичности соединений  и отсутствие подтвержденного  влияния на ЦНС.
Технической задачей предлагаемого изобретения является расширение арсенала средств, обладающих седативной активностью на ЦНС и имеющих низкую токсичность.
1
Поставленная задача решается использованием химических соединений формулы , проявляющих выраженную седативную активность и обладающих низкой токсичностью.
1
Получение соединений общей формулы реализуется известной реакцией термического разложения метиловых эфиров 3-ароил-4,5-диоксо-1-фенил-4,5-дигидро-1H-пиррол-2-карбоновых кислот, которая описана в [А. А. Ботева, О. П. Красных, И. В. Фефилова, Е. Б. Бабушкина, П. А. Слепухин. Известия Академии наук. Серия химическая (2014), № 3, 731-738].
Достоинствами изобретения являются:
50
1а
1b
1. Низкая токсичность веществ: LD вещества более 500 мг/кг, а вещества  более 1750 мг/кг (таблица 3). Соединения относятся к 4 классу токсичности, т.е. являются  малотоксичными [К.К. Сидоров, Токсикология новых промышленных веществ, Москва, (1973), вып. 13, с. 47-51]. Этим достоинством устраняется недостаток прототипа, связанный с отсутствием данных по токсичности. При этом токсичность заявляемых соединений значительно ниже, чем у применяемого в медицине диазепама (таблица 2).
2. Подтвержденное на животных влияние на ЦНС (таблица 1).
1
3. Отработанная схема получения веществ, высокие выходы, т.е. легкая синтетическая доступность веществ формулы .
1
Биологическая активность соединений формулы  изучалась путем определения острой токсичности и оценки влияния соединений на ЦНС тесте «открытое поле» [ А. Н. Миронов, Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Часть первая. — М.: Гриф и К, 2012. — 944 с.], который регистрирует поведение животных в ответ на новые, потенциально опасные стимулы. Данный тест позволяет изучить изменения в ориентировочной, двигательной и исследовательской активности животных.
1
Тест «открытое поле» проводили на двух группах мышей линии CD-1. Каждая группа содержала по 10 особей (5 самок и 5 самцов). Вещество вводилось внутрибрюшинно в концентрации 0.1 ммоль/кг в 1% крахмальной слизи. Вторая группа животных являлась контрольной, ей вводили внутрибрюшинно 1% крахмальную слизь. Животные помещались в установку «открытое поле» через 60 минут после введения вещества и крахмальной слизи. В ходе эксперимента регистрировали следующие показатели: пересечение линий (в двух периферийных секторах), пересечение центрального сектора, стойки (с опорой и без), груминг (короткий - один или два коротких круговых движения лап животного вокруг носа и рта, длительный - более интенсивные умывания), дефекации, мочеиспускания и обследование отверстий – обнюхивание края отверстия и  заглядывание в отверстия «по глаза» (Kalueff, Tuohimaa, 2004). Число поведенческих реакций, выраженное в процентах относительно количества аналогичных реакций у контрольной группы животных приведено в таблице 1. Было установлено, что вещества формулы  уменьшают локомоторную активность животных (по показателям пересеченных секторов и уменьшению количества стоек), при этом они не снижают их исследовательскую активность (количество исследованных отверстий не уменьшается), что может говорить о седативном эффекте. Влияния на вегетативную нервную систему (дефекация, уринация) не было обнаружено.
50
1а
1b
Исследование острой токсичности проводили на аутбредных белых мышах линии CD-1 массой 27-38 грамм. Вещества вводили внутрибрюшинно в 2 % крахмальной слизи и далее оценивали выживаемость животных в группе при постоянном мониторинге в течение 24 часов и последующем общем наблюдении в течение 14 дней. Установлено, что LD вещества более 500 мг/кг, а вещества  более 1750 мг/кг (таблица 2). Соединения относятся к 4 классу токсичности, т.е. являются  малотоксичными [К.К. Сидоров, Токсикология новых промышленных веществ, Москва, (1973), вып. 13, с. 47-51].
1а
1b
Токсичность эталона сравнения диазепама в разных источниках составляет 240-770 мг/кг при внутрибрюшинном способе введения [В.Э. Колла, Б.Я. Сыропятов, М., "Медицина", 1998 - 263с.] и 37 мг/кг [W. Frik, O. Strubelt, K. Wittmann. Strahlentherapie 127 (2) (1965) 245-252]. Таким образом, заявляемое вещество  по токсичности находится на уровне диазепама, а вещество гораздо менее токсично, чем диазепам. Принимая во внимание тот факт, что седативные средства требуют длительного приема, снижение токсичности является критичным моментом.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами.
ПРИМЕР 1:
1
Влияние на ЦНС метиловых эфиров замещенных 3-ароил-4-oксо-1,4-дигидрохинолин-2-карбоновых кислот общей формулы в дозе 0,1 ммоль/кг
Таблица 1.
<b>контроль</b>
<b>1а</b>
Уменьшение параметра по отношению к контролю для <b>1а</b>, %
<b>1b</b>
Уменьшение параметра по отношению к контролю для <b>1b</b>, %
Общее количество пересеченных секторов
148,3±11,3
84,1±18,7
43,2
99,6±20,8
32,8<sup>*</sup>
ГДА 1(периферия)
96,1±11,3
68,6±15,2
77,0±14,0
ГДА 2 (2/3)
44,3±4,3
13,8±3,5
68,8
19,6±7,6
55,8
ГДА 3 (центр)
7,9±1,0
1,7±0,5
78,0
3,0±1,4
62,0
Количество исследованных отверстий
9,0±1,1
11,1±2,3
11,1±1,7
Количество стоек (с опорой)
17,2±4,1
14,6±4,6
8,6±3,4
Количество стоек (без опоры)
4,7±1,4
1,1±0,5
76,6
0,5±0,3
89,4
Количество актов груминга (короткий)
0,2±0,2
0,2±0,1
0,2±0,1
Количество актов груминга (длинный)
0,3±0,2
0,8±0,2
0,2±0,1
Количество дефекаций
0,6±0,3
0,8±0,3
1,2±0,4
Количество мочеиспусканий
0
0
0,1±0,1
Количество замираний
0
0
1,1±0,5
Общее время замираний, сек
0
0
4,4±2,3
* - Р = 0.054
Уменьшение параметра по отношению к контролю (в %) рассчитывали для показателей, которые статистически значимо (р<0,05) отличались от значений в контрольной группе,  по формуле:
Уменьшение параметра = 100*(среднее значение в группе с веществом – среднее значение в контрольной группе)/значение в контрольной группе.
ПРИМЕР 2:
1
Токсичность метиловых эфиров замещенных 3-ароил-4-oксо-1,4-дигидрохинолин-2-карбоновых кислот общей формулы
Таблица 2
№ соединения
LD50, мг/кг
<b>1а</b>
> 500
<b>1b</b>
> 1750
диазепам
240-770<sup>*</sup>37<sup>**</sup>
* - [В.Э. Колла, Б.Я. Сыропятов, М., "Медицина", 1998 - 263с.]
** - [W. Frik, O. Strubelt, K. Wittmann. Strahlentherapie 127 (2) (1965) 245-252]
ПРИМЕР 3:
1а
Метиловый эфир 3-(3-бромбензоил)-6-фтор-4-oксо-1,4-дигидрохинолин-2-карбоновой кислоты
3
6
6
18
11
4
-1
1
3
4
13
d
J
J
d
5.5 ммоль метилового эфира 3-(3-бромбензоил)-1-(4-фторфенил)-4,5-диоксо-4,5-дигидро-1H-пиррол-2-карбоновой кислоты выдерживали в абсолютном дифенилоксиде при 200°С 7 минут (контроль за протеканием реакции осуществляли с помощью ТСХ). После охлаждения реакционной массы выпадал осадок, который промывали петролейным эфиром и перекристаллизовывали из ацетонитрила. Выход 62%,  Тпл. = 242.8-244.0 °С (с разл.). ИК спектр (вазелиновое масло): 3360 (NH); 1744 (COOCH); 1674 (ArCO); 1608 (C(4)=O, C=C)см. ЯМР H  (300 МГц, DMSO-) δ 3.76 (c, 3H, OМе); 7.66-7.76 (м, 6Н, Ar); 8.07 (д.д, 1Н, Н(5),  = 9.9,  = 4.8); 12.54 (с, 1Н, NH). ЯМР C (125 MГц, DMSO-): 192.74; 174.96; 161.75; 160.13; 158.18, 139.15; 136.33; 136.21; 135.67; 130.87; 130.80; 127.67; 126.93; 126.87, 122.76; 122.69; 122.31, 122.11, 121.93, 121.07, 108.84, 108.66; 53.58. Анализ: вычислено для CHBrFNO C, 53.49; H, 2.74; Br, 19.77; F, 4.70; N, 3.47; Найдено: C, 53.43; H, 2.61; Br, 20.05; F, (не делали); N, 3.49.
ПРИМЕР 4:
1b
Метиловый эфир 8-этил-3-(4-метилбензоил)-4-oксо-1,4-дигидрохинолин-2-карбоновой кислоты
-1
1
13
d
J
J
J
d6
6
3
2
3
3
21
19
4
Синтезировали аналогично, в качестве растворителя использовали даутерм А. Выход: Т.пл. = 142 -143 °С (с разл.) (ацетонитрил). ИК спектр (ATR): 3400 (NH), 1717 (COOMe) ,1666 (COAr), 1620 (C(4)=O), 1607 (C=C) см. ЯМР H (400 МГц, ДМСО-) δ 10.82 (с, 1H, NH), 7.98 (д,  = 7.8 Гц, 1H, H-5), 7.70-7.68 (м, 3H, H-2',6', H-6'), 7.43-7.39 (м, 1H, H-7), 7.29 (д,  = 7.9 Гц, 2H, H-3',5'), 3.73 (с, 3H, OCH), 3.04 (м, 2H, CH), 2.38 (с, 3H, CH), 1.31 (т,  = 7.4 Гц, 3H, CH). ЯМР C (125 MГц, ДМСО-): 193.4, 175.6, 162.3, 143.5, 138.9, 136.8, 134.9, 133.1, 132.2,  129.0, 128.9, 125.9, 124.7, 122.9, 121.2, 53.3, 22.72, 21.1, 13.9. Анализ: вычислено для CHNO  С, 72.19; Н, 5.48;  N, 4.01; найдено: С, 71.97; Н, 5.48;  N, 4.01.