13(1)-N-(4'-N'N'-ДИМЕТИЛПИПЕРАЗИНИЛ ИОДИД) АМИД, 15(2), 17(3)-ДИМЕТИЛОВЫЙ ЭФИР ХЛОРИНА Е6
13(1)-N-(4'-N'N'-DIMETHYLPIPERAZINYL IODIDE) AMIDE, 15(2), 17(3)-DIMETHYL ETHER CHLORINE Е6

6
Изобретение относится к химической промышленности, а именно к получению 13(1)-N-(4'-N'N'-диметилпиперазинил иодид) амида, 15(2),17(3)-диметилового эфира хлорина е, который может быть использован как фотосенсибилизатор (ФС) для фотодинамической терапии (ФДТ) инфекционных заболеваний.
6
Наиболее близким структурным аналогом заявляемого соединения является 13(1)-N-пиперазинил амид-15(2), 17(3)-диметиловый эфир хлорина ев [D.B. Berezin, D.R. Karimov, Е.А. Venediktov, A.V. Kustov, V.V. Makarov, Y.V. Romanenko. Synthesis and singlet oxygen generation study of 13(1)-N-piperazinyl chlorin e 15(2),17(3)-dimethyl ester. Macroheterocycles, 2015, V. 8, №4, P. 384-388]
Δ
Данное соединение интенсивно поглощает в типичной для хлоринов области (660 нм), генерирует синглетный кислород (γ=0.52±0.06) и по этой причине обладает свойствами фотосенсибилизатора.
Основными недостатками данного соединения являются: слабая растворимость в воде и водных растворах, недостаточная биосовместимость по причине высокой гидрофобности.
Техническим результатом является поиск новых соединений, растворимых в воде и водных растворах биосовместимых ПАВ и обладающих более высоким квантовым выходом синглетного кислорода.
Указанный результат достигается с помощью 13(1)-N-(4'-N'N'-диметилпиперазинил иодид) амид, 15(2),17(3)-диметилового эфира хлорина ев, имеющего формулу:
Структура заявленного соединения подтверждена методами электронной спектроскопии, 1D и 2Б-ЯМР, а также масс-спектрометрии MALDI.
В электронном спектре соединения в этаноле наблюдаются следующие характерные полосы поглощения (приведены максимумы поглощения в нм): 401, 500, 670.
1
1
3
Заявленное соединение существует в растворах в виде двух конформеров, различающихся пространственным расположением пиперазинильного фрагмента, что проявляется в спектре Н ЯМР. В спектре H-ЯМР в CDCl наблюдаются резонансные сигналы следующих протонов (приведены химические сдвиги в м.д. относительно ТМС):
2
2
3
2
3
2
2
2
3
2
2
3
2
2
2
3
3
3
4
8
4
8
3
2
3
2
3
2
2
2
3
Мажорный изомер: 9.59 (1H, с, 10-Н); 9.48 (1H, с, 5-Н); 8.81 (1H, с, 20-Н); 7.70-7.95 (1Н, м, 3(1)-Н); 6.10 (1Н, д, J~20 Гц, 3(2)(транс)-Н); 5.90 (1H, д, J~10 Гц, 3(2)(цис)-Н); 4.95 (2Н, д.д, J~15÷20 Гц, 15-CHCOCH); 4.50 (1H, кв, J~5÷10 Гц, 18-Н); 4.39 (1H, д., J~10 Гц, 17-Н); 3.78 - 3.64 (4Н, м, 8-СНСН и 17-CHCHCOCH); 3.62 (3Н, с, 15-CHCOCH); 3.60 (3Н, с, 17-СНСНСОСН); 3.33 (3Н, с, 12-СНз); 3.28 (3Н, с, 2-СН); 3.18 (3Н, с, 7-СН); 13-CONCHN: 3.14 - 2.82 (2Н, м); 2.64 - 2.55 (2Н, м); 2.54 - 2.43 (2Н, м); 2.28 -2.15 (2Н, м); 2.48 (6Н, с, 13-CONCHN(CH)); 1.76 - 1.59 (8Н, м, 18-СН; 8-СНСН; П-СНСНСОСН); -1.65 (уш. с, 21-NH); -1.86 (уш. с, 23-NH).
2
2
3
2
3
2
2
3
2
2
2
3
2
2
2
3
3
3
3
4
8
4
8
3
3
2
3
2
2
2
3
Минорный изомер: 9.64 (1Н, с, 10-Н); 9.50 (1H, с, 5-Н); 8.81 (1H, с, 20-Н); 7.70-7.95 (1H, м, 3(1)-Н); 6.15 (1Н, д, J~20 Гц, 3(2)(транс)-Н); 5.95 (1H, д, J~10 Гц, 3(2)(цис)-Н); 5.30 (2Н, д.д, J~15÷20 Гц, 15-CHCOCH); 4.50 (1Н, кв, J~5÷10 Гц, 18-Н); 4.42 (1Н, д., J~10 Гц, 17-Н); 3.78 - 3.64 (10Н, м, 8-СНСН, 15-CHCOCH,17-CHCHCOCH); 3.60(3Н, с, 17-CHCHCOCH); 3.38 (3Н, с, 12-СН); 3.37 (3Н, с, 2-СН); 3.19 (3Н, с, 7-СН); 13-CONCHN: 3.14-2.82 (2Н, м); 2.64 - 2.55 (2Н, м); 2.54 - 2.43 (2Н, м); 2.28 - 2.15 (2Н, м); 2.69 (6Н, с, 13-CONCHN(CH)2); 1.76 - 1.59 (8Н, м, 18-СН; 8-СНСН; 17-СНСНСОСН); -1.65 (уш. с, 21-NH); -1.78 (уш. с, 23-NH)
+
В масс-спектре наблюдается сигнал молекулярного иона, соответствующий заявленному соединению ([М-I]=721.9050).
Краткое описание чертежей:
6
На фиг.1 изображен масс-спектр 13(1)-N-(4'-N'-метилпиперазинил) амида-15(2),17(3)-диметилового эфира хлорина е.
6
На фиг.2 изображен 'Н ЯМР спектр 13(1)-N-(4'-N'-метилпиперазинил) амида-15(2),17(3)-диметилового эфира хлорина е.
6
На фиг.3 изображен масс-спектр 13(1)-N-(4'-N'N'-диметилпиперазинил иодид) амид, 15(2),17(3)-диметилового эфира хлорина е.
1
3
6
На фиг.4 изображен Н-ЯМР (CDCl) 13(1)-N-(4'-N'N'-диметилпиперазинил иодид) амид, 15(2),17(3)-диметилового эфира хлорина е.
1
1
6
На фиг.5 изображен 2D-ЯМР COSY Н-H 13(1)-N-(4'-N'N'-диметилпиперазинил иодид) амид, 15(2),17(3)-диметилового эфира хлорина е.
Изобретение позволяет получать следующие преимущества:
- растворимость в воде за счет наличия в его структуре триалкиаммонийной катионной группы, отсутствующей в структуре соединения-прототипа, что позволяет готовить лекарственные формы препарата на основе водных растворов;
- высокое сродство ФС, обладающего оптимальным соотношением гидрофильности и гидрофобности, к клеточным мембранам и, в частности, грамотрицательных патогенных микроорганизмов;
- более высокий выход синглетного кислорода.
6
Для синтеза 13(1)-N-(4'-N'N'-диметилпиперазинил иодид) амид, 15(2),17(3)-диметилового эфира хлорина е используются следующие вещества:
1. Хлороформ - ГОСТ 20015-88
2. N-метилпиперазин - CAS 109-01-3
3. Сульфат натрия, квалификация хч - ГОСТ 4166-76
4. Метанол - ГОСТ 2222-95
5. Силикагель для колоночной хроматографии - CAS 7631-86-9
6. Метил йодистый, квалификация чда - CAS RN 74-88-4
7. Метилфеофорбид а - поскольку это соединение не выпускается промышленностью как товарный продукт, оно было синтезировано следующим способом [Патент 2490273 Российская Федерация, МПК C07D 487/22 (2006.01) Способ получения метилфеофорбида (А) / Койфман О. И., Пономарев Г. В. Заявитель(и) и патентообладатель(и): Койфман Оскар Иосифович (RU), Пономарев Гелий Васильевич (RU) - 2012107000/15, заявл. 27.02.2012; опубл. 20.08.2013 Бюл.№23].
Заявленное соединение получают следующим образом.
Пример 1.
6
Получение 13(1)-N-(4'-N'-метилпиперазинил) амида-15(2),17(3)-диметилового эфира хлорина е.
2
4
Метиловый эфир феофорбида а (метилфеофорбид а) в количестве 50 мг (0.082 ммоль) растворяют в 2 мл хлороформа и смешивают с 0.41 мл (3 ммоль) N-метилпиперазина. Полученную смесь выдерживают в темноте в инертной атмосфере при перемешивании 2.5 часа, при этом смесь нагревают до 40°С. Затем реакционную смесь промывают дистиллированной водой до нейтрального значения рН, отделяют органический слой, сушат над NaSO, отфильтровывают и упаривают растворитель досуха. Полученный технический продукт очищают методом колоночной хроматографии на силикагеле, элюируют сначала чистым хлороформом, затем смесью хлороформ-метанол 10:1 (по объему).
Выход: 42.7 мг (80%).
MALDI-TOF, m/z: 708.4995 (Фиг. 1)
1
2
2
3
2
3
2
2
3
2
2
2
3
3
3
3
2
2
2
3
4
8
3
3
2
3
Н ЯМР спектр, δ, м.д.: Мажорный изомер: 9.74 (1Н, с, 10-Н); 9.69 (1Н, с, 5-Н); 8.87 (1Н, с, 20-Н); 8.09-8.17 (1Н, м, 3(1)-Н); 6.40 (1Н, д, J~12 Гц, 3(2)(транс)-Н); 6.18 (1H, д.д, J=11.4 и 3.5 Гц, 3(2)(цис)-Н); 5.83 и 5.09 (2Н, все уш.д, J=12 Гц, 15-CHCOCH; 4.51 (1H, кв., J=7.3 Гц, 18-Н); 4.38 (1H, д, J=12 Гц, 17-Н); 3.87-3.81 (2Н, м, 8-CHCH; 3.89 (3Н, с, 15-CHCOCH); 3.68 (3Н, с, 17-CHCHCOCH); 3.58 (3Н, с, 12-СН); 3.53 (3Н, с, 2-СН); 3.36 (3Н, с, 7-СН); 2.73-2.54 (4Н, м, 17-CHCHCOCH; 13-CONCHNCH: 4.75 (1H, уш.с); 3.28-3.08 (2Н, м); 3.04 - 2.88 (2Н, м); 2.54 - 2.34 (4Н, м); 2.26 - 2.14 (2Н, м); 1.83 - 1.71 (6Н, м, 18-СН; 8-CHCH; -1.64 (уш. с, 21-NH); -1.83 (уш. с, 23-NH).
2
2
3
2
3
2
2
3
2
2
2
3
3
3
3
2
2
2
3
4
8
3
2
3
3
Минорный изомер: 9.71 (1Н, с, 10-Н); 9.67 (1Н, с, 5-Н); 8.82 (1H, с, 20-Н); 8.09-8.17 (1Н, м, 3(1)-Н); 6.40 (1Н, д, 7=12 Гц, 3(2)(транс)-Н); 6.18 (1H, д, 7=6 Гц, 3(2)(цис)-Н); 5.48 и 5.24 (2Н, все уш.д, J=12 Гц, 15-CHCOCH); 4.44 (1Н, м, 18-Н); 4.38 (1Н, м, 17-Н); 3.87-3.81 (2Н, м, 8-CHCH); 3.83 (3Н, с, 15-СНСОСН); 3.64 (3Н, с, 17-CHCHCOCH); 3.55 (3Н, с, 12-СН); 3.53 (3Н, с, 2-СН); 3.35 (3Н, с, 7-СН); 2.73-2.54 (4Н, м, 17-CHCHCOCH); 13-CONCHNCH: 4.15 (1Н, уш.с); 3.28-3.08 (2Н, м); 3.04 - 2.88 (2Н, м); 2.54 -2.34 (4Н, м); 2.26-2.14 (2Н, м); 1.83 - 1.71 (3Н, м, 8-CHCH); 1.68 (3Н, д, J=7.2 Гц, 18-СН;);-1.54 (уш. с, 21-NH); -1.68 (уш. с, 23-NH) (Фиг. 2)
Пример 2.
6
Получение 13(1)-N-(4'-N'N'-диметилпиперазинил иодид) амид, 15(2),17(3)-диметилового эфира хлорина е.
6
Раствор 30 мг (0.043 ммоль) амида хлорина е в 1.5 мл хлороформа смешивают с метилиодидом в количестве 1 мл (0.016 моль). Реакционную смесь перемешивают в темноте при комнатной температуре в течение 1 часа, затем растворитель упаривают досуха.
Выход: 97%.
+
MALDI-TOF, m/z: [М-1]=721.9050 (Фиг. 3).
1
2
2
3
2
3
2
2
2
3
2
2
3
2
2
2
3
3
3
3
4
8
3
2
4
8
3
2
3
2
3
2
2
2
3
Н ЯМР спектр, δ, м.д.: Мажорный изомер: 9.59 (1Н, с, 10-Н); 9.48 (1H, с, 5-Н); 8.81 (1Н, с, 20-Н); 7.70-7.95 (1Н, м, 3(1)-Н); 6.10 (1Н, д,. J~20 Гц, 3(2)(транс)-Н); 5.90 (1H, д, J~10 Гц, 3(2)(цис)-Н); 4.95 (2Н, д.д, J~15÷20 Гц, 15-СНСОСН); 4.50 (1Н, кв, J~5÷10 Гц, 18-Н); 4.39 (1H, д., J~10 Гц, 17-Н); 3.78 - 3.64 (4Н, м, 8-CHCH и 17-CHCHCOCH); 3.62 (3Н, с, 15-CHCOCH); 3.60 (3Н, с, 17-CHCHCOCH); 3.33 (3Н, с, 12-СН); 3.28 (3Н, с, 2-СН); 3.18 (3Н, с, 7-СН); 13-CONCHN(CH): 3.14 - 2.82 (2Н, м); 2.64 - 2.55 (2Н, м); 2.54 - 2.43 (2Н, м); 2.28 - 2.15 (2Н, м); 2.48 (6Н, с, 13-CONCHN(CH)); 1-76 - 1.59 (8Н, м, 18-СН; 8-СНСН; 17-CHCHCOCH); -1.65 (уш. с, 21-NH); -1.86 (уш. с, 23-NH).
2
2
3
2
3
2
2
3
2
2
2
3
2
2
2
3
3
3
3
4
8
3
2
4
8
3
2
3
2
3
2
2
2
3
Минорный изомер: 9.64 (1Н, с, 10-Н); 9.50 (1Н, с, 5-Н); 8.81 (1Н, с, 20-Н); 7.70-7.95 (1Н, м, 3(1)-Н); 6.15 (1Н, д, J~20 Гц, 3(2)(транс)-Н); 5.95 (1H, д, J~10 Гц, 3(2)(цис)-Н); 5.30 (2Н, д.д, J~15÷20 Гц, 15-CHCOCH); 4.50 (1H, кв, J~5÷10 Гц, 18-Н); 4.42 (1H, д., J~10 Гц, 17-Н); 3.78 - 3.64 (10Н, м, 8-СНСН, 15-CHCOCH, 17-CHCHCOCH); 3.60 (3Н, с, 17-CHCHCOCH); 3.38 (3Н, с, 12-СН); 3.37 (3Н, с, 2-СН); 3.19 (3Н, с, 7-СН); 13-CONCHN(CH): 3.14 -2.82 (2Н, м); 2.64 - 2.55 (2Н, м); 2.54 - 2.43 (2Н, м); 2.28 - 2.15 (2Н, м); 2.69 (6Н, с, 13-CONCHN(CH)); 1.76 - 1.59 (8Н, м, 18-СН; 8-СНСН; 17-CHCHCOCH); -1.65 (уш. с, 21-NH); -1.78 (уш. с, 23-NH) (Фиг. 4)
1
1
3
2
2
2
3
2
3
2
2D-ЯМР COSY Н-Н, δ, м.д.: (3(1)-Н) → (3(2)(транс)-Н); (3(1)-Н) → (3(2)(цис)-Н); (18-Н) → (18-СН); (17-Н) → (I7-CHCHCOCH); (8-CHCH) → (8-СНСНз) (Фиг. 5)
Пример 3.
6
Фотогенерация синглетного кислорода 13(1)-N-(4'-N'N'-диметилпиперазинил иодид) амидом, 15(2),17(3)-диметиловым эфиром хлорина е.
1
-2
2
Δ
Δ
d
Δ
Квантовый выход O (Ф) определяют химическим методом. Для этого берут две кварцевые кюветы с оптическим путем 1 см, содержащие по 3 мл раствора ФС + 1,3-дифенилизобензофуран (ДФБФ) и Стандарт (метилфеофорбид, Ф = 0.47) + ДФБФ с оптической плотностью 0.2-0.3 в длинноволновой Q- полосе и 0.9-1.2 при 444 нм. Кюветы облучают светодиодной панелью (БМУ, Беларусь), излучающей в диапазоне 590-720 нм с максимумом при 662 нм. Плотность мощности излучения источника света выбирают равной 3 мВт⋅см. Фотодеградацию ДФБФ в обеих кюветах контролируют спектрофотометрически каждую минуту. Затем константы скорости деградации k оценивают в терминах экспоненциального затухания первого порядка. Все эксперименты по фотообесцвечиванию повторяют от шести до восьми раз. Значения Ф получают из следующего уравнения:
где символы ФС и Ст относятся к фотосенсибилизатору и стандарту соответственно; значения IP (величина, характеризующая степень перекрывания спектра поглощения ФС и спектра испускания источника излучения) вычисляют по уравнению (2):
1
2
где λ и λ - начальная и конечная длины волны, ограничивающие область, в которой спектры панели и ФС перекрываются, То (^) - интенсивность светодиодной панели (между 590 и 720 нм) как функция λ, A - оптическая плотность раствора.
Значение квантового выхода синглетного кислорода для структурного аналога составило 0.52±0.06, а для заявленного соединения 0.64±0.04.
Таким образом, значение квантового выхода заявляемого соединения на 12% выше, по сравнению со структурным аналогом.