СТАБИЛЬНЫЕ РАДИКАЛЫ, ОБЛАДАЮЩИЕ БАКТЕРИЦИДНОЙ И ФУНГИЦИДНОЙ АКТИВНОСТЬЮ
STABLE RADICALS HAVING BACTERICIDAL AND FUNGICIDAL ACTIVITY

Изобретение относится к области органической химии, в частности фосфорилированным азот- и кислородсодержащим гетероциклам - бензофуроксанам и -фуразанам, а именно к стабильным NH-радикалам общей формулы I и II:
обладающим высокой бактерицидной и фунгицидной активностью при низких концентрациях, которые могут найти применение в области ветеринарии, медицины и сельского хозяйства в качестве лекарственных и дезинфицирующих средств и в качестве меток при исследовании путей метаболизма лекарственных препаратов в ликворах живых организмов.
Разработка новых отечественных лекарственных препаратов в настоящее время поставлена государством в ранг основных приоритетных направлений социально-экономического развития и национальной безопасности страны. Фундаментальной задачей биомолекулярной, фармацевтической и медицинской химии является разработка новых методов синтеза, позволяющих целенаправленно конструировать новые эффективные лекарственные средства, обладающие высокой физиологической активностью и минимальной токсичностью. Для успешного осуществления данной задачи необходимо решать вопросы, находящиеся на стыке многих областей науки - органической, элементоорганической, физической, фармацевтической химии, физики и медицины. Однако отсутствие на сегодняшний день единой удовлетворительной теории, связывающей химическое строение с биологической активностью, существенно замедляет появление новых отечественных лекарственных препаратов.
Заявителем заявлен новый класс соединений, ранее не известный из уровня техники, не имеющий аналогов в мире и не описанный в литературе. После проведения биологических испытаний на патогенную микрофлору человека и животных заявителем были получены высокие антибактериальные и антимикотические результаты. Кроме того, заявленные соединения по данным метода ЭПР (электронного парамагнитного резонанса) являются стабильными NH-радикалами, которые могут быть использованы в качестве меток для исследования процессов метаболизма и распределения лекарственных препаратов в ликворах (биологических жидкостях) организма.
Структурных налогов в качестве лекарственных меток из исследованного уровня техники и литературных источников не выявлено. Однако есть структурные аналоги в ряду замещенных бензофуроксанов по антитрипонасомной, противораковой и антибактериальной активности в работах зарубежных авторов [Porcal W., Herrandes P., Boiani M., Aguirre G., Boiani L., ets. In vivo anti-Chahas vinilthio-, and vinylsulfonylbenzofuroxan derivatives. J.Med.Chem. 2007, 50 (24), P. 6004-6015.; Aguirre G., Boiani M., Cerecetto H., ets. Furoxan derivatives as cytotoxic agents: preliminary in vivo antitumoral activity studies. Pharmazie, 2005, 61 (10, P.54-59].
Известен функциональный аналог по биологическому действию заявляемых соединений по назначению - действующее вещество многих отечественных и зарубежных (Франция, Германия, Нидерланды) антибактериальных, антисептических препаратов - бензалконий хлорид (Benzalkonium chloride), представляющее собой хлорид бензилалкилдиметиламмония, где в качестве алкила используется смесь высших галоидных алкилов с длиной радикала от С8 до С18 [Янгсон P.M. Медицинский энциклопедический словарь (Collins), M.: ACT Астрель, 2006, 1375 с.].
Недостатком данного препарата - бензалкония хлорида - является его высокая рабочая концентрация (1% раствор), при низких температурах выпадает в осадок, имеет низкую термическую устойчивость - до 100°С, как и все соли аммония, которые при нагревании распадаются на исходные соединения и теряют свою терапевтическую активность. В связи с этим затруднена стерилизация данных препаратов (100°С) и автоклавирование (200°С). Кроме того, все препараты, содержащие бензалконий хлорид, разрушаются мылом, о чем указано в инструкции по их применению [Бурбелло А.Т., Шабров А.В. Современные лекарственные средства. - М.: ОЛМА Медиа Групп, 2007, - С.681].
Задачей предлагаемого изобретения являются новые стабильные (до 200°С по данным метода ТГ-ДСК) радикальные системы (I) и (II), обладающие более широким биодействием - одновременной и бактерицидной, и фунгицидной активностью в низких концентрациях (от 0.1 до 0,01%), в отличие от бензалкония хлорида, который обладает только бактерицидным действием, таким образом заявленное техническое решение значительно расширяет ассортимент известных средств указанного назначения с возможностью их использования в качестве меток при метаболизме лекарственных препаратов в различных ликворах живого организма.
Технический результат достигается получением устойчивых NH-радикалов (I) и (II) в эфирно-спиртовой среде 1:1 при комнатной температуре по реакции трифенилфосфина (V) с 5,7-динитробензофуроксаном формулы (III) и 4-хлор-5-нитробензофуразаном формулы (IV), обладающих антибактериальным и фунгицидным свойствами.
Заявленное техническое решение поясняется следующими материалами. На фиг.1 представлены ЭПР-спектры гетероцикла (I) и гетероцикла (II). На фиг.2 представлены молекулярные структуры в кристаллах стабильных NH-радикалов (I) и (II), полученных методом рентгеноструктурного анализа (РСА).
По данным ЭПР-спектров продукты монофосфорилирования - 6-нитро-7-оксо-4-(трифенилфосфоранилиден)-4,7-дигидро-2,1,3-бензоксадиазол-1-иумил - (I, рис.1) и 5-нитро-4-оксо-7-(трифенилфофоранилиден)-4,7-дигидро-2,1,3-бензоксадиазол-1-иумил (II, фиг.1) представляют собой стабильные NH-радикалы и открывают новый класс ранее неописанных соединений:
Исходный трифенилфосфин (V) хлорнитробензофуразан (IV) являются доступными коммерческими препаратами.
4.6-Динитробензофуроксан (III) легкодоступный в синтетическом плане реактив получен по методике, описанной в работе немецких авторов [R. Nietski, R. Dietschy. Ber., N.34. - S.55 (1901)]:
Способы получения NH-стабильных радикалов на основе замещенных бензофуроксана и бензофуразана иллюстрируются следующими примерами.
Пример 1. Способ получения стабильного радикала (I):
К раствору 2,26 г (0,01 моль) 4.6-динитробензофуроксана (III) в 25 мл абс. смеси растворителей этанола и диэтилового эфира прибавляют раствор 2,62 г (0,01 моль) трифенилфосфина в 25 мл того же растворителя. Реакционную смесь выдерживают при комнатной температуре (18-20°С) в течение 72 часов, затем охлаждают и хранят в холодильной камере при 0°С до появления кристаллического продукта.
Через две недели из реакционной массы выкристаллизовываются друзы игольчатых кристаллов темно-красного цвета, которые по данным РСА имеют структуру сложного фосфоилида (I), представляющего собой по данным ЭПР стабильный свободный радикал.
пл.
24
17
3
4
-1
-1
-1
Осадок отделяют, промывают эфиром от исходных соединений, сушат. Выход 2,78 г (57%), T 177.7°С. ИК: 3290 см (NH), 1620 см (C=N), 980 см (N-O). Найдено, %: С 65.54; Н 4.03; N 9.77 CHNOP. Вычислено, %: С 65.16; Н 3.85; N 9.50.
Методом РСА установлена окончательная структура гетероцикла (I) и приведена на фиг.2(1).
Пример 2. Способ получения стабильного радикала (II):
К раствору 2,00 г (0,01 моль) 4-хлор-5-нитробензофуразана (IV) в 25 мл абс. смеси растворителей этанола и диэтилового эфира прибавляют раствор 2,62 г (0,01 моль) трифенилфосфина в 25 мл того же растворителя.
Реакционную смесь выдерживают при комнатной температуре (18-20 С) в течение 72 часов, затем охлаждают и хранят в холодильной камере при 0°С до появления кристаллического продукта.
Через две недели из реакционной массы выкристаллизовываются пластинки кристаллов темно-зеленого цвета, которые по данным РСА имеют структуру сложного фосфоилида (II), представляющего собой по данным ЭПР стабильный свободный радикал.
пл.
24
17
3
4
-1
-1
Осадок отделяют, промывают эфиром от исходных соединений, сушат. Выход 3,19 г (69%), T 291.2°С. ИК: 3290 см (NH), 1620 см (C=N). Найдено, %: С 65.05; Н 3.47; N 9.19 CHNOP. Вычислено, %: С 65.16; Н 3.85; N 9.50. Методом РСА установлена окончательная структура гетероцикла (II) и приведена на фиг.2 (II).
Пример 3. Исследование биологической активности
Фунгицидную и бактерицидную активность фосфорилированных гетероциклов формулы (I) и (II) исследовали на тест-культурах: Candida Albicans, Staphylococcus aureus, Escherichia coli, Pseudomonas aeruginosa, Proteus mirabilis [Першин Г.Н. Методы экспериментальной химиотерапии. - М.: Медицина, 1971. - 245 с.]. Для оценки биоцидной активности исследованные вещества формулы (I) и (II) в виде 1% растворов в ДМСО (диметилсульфоксиде) вносили в лунки агаризированной питательной среды. О бактерицидной и фунгицидной активности судили по наличию зоны ингибирования роста тест-культур, которая образуется вокруг лунок с исследуемым веществом. Результаты исследования фунгицидной и бактерицидной активности гетероциклов формулы (I) представлены в таблице 1.
Таблица 1
Фунгицидная и бактерицидная активность гетероциклов (I) и (II)
Соединение
Зона ингибирования роста бактерий и грибов, R (мм)
Staphylococcus aureus
Escherichia coli
Pseudomonas aeruginoza
Proteus Mirabilis
Candida Albicans
<img file="00000001.tif" he="47" wi="49" img-content="undefined" img-format="tif" />
21
17
9
13
30
<img file="00000002.tif" he="47" wi="49" img-content="undefined" img-format="tif" />
17
11
17
17
28
Преимуществами заявленных соединений является то, что они обладают более высокой бактерицидной и одновременно высокой фунгицидной активностью при низких концентрациях (от 0.1 до 0,01%), против более высокой рабочей концентрации (1% раствор) у наиболее близкого функционального аналога по биологическому действию - бензалкония хлорида. Кроме того, заявленные NH-радикалы показали высокую термическую стабильность (по данным метода термогравиметрии и сканирующей калориметрии) вплоть до 200°С, что делает возможным их использование (стерилизация, автоклавирование) в фармакологии, при создании перспективных отечественных лекарственных средств и дезинфицирующих средств в медицине и ветеринарии.