ПРОИЗВОДНОЕ 4-ФЕНИЛПИРРОЛИДИНОНА-2, СОДЕРЖАЩАЯ ЕГО КОМПОЗИЦИЯ С НООТРОПНОЙ АКТИВНОСТЬЮ, СПОСОБ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ И СПОСОБ ЛЕЧЕНИЯ ИЛИ ПРОФИЛАКТИКИ НАРУШЕНИЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ
4-PHENYL PYRROLIDINONE-2 DERIVATIVE, NOOTROPIC COMPOSITION THEREOF, METHOD FOR PRODUCING THEREOF AND METHOD PREVENTIVE TREATMENT OF NERVOUS SYSTEM DISORDERS

Область техники, к которой относится настоящее изобретение
Настоящее изобретение относится к области медицины и фармакологии.
Предшествующий уровень техники настоящего изобретения
В настоящее время ведется активный поиск соединений, обладающих ноотропным действием. Все большую актуальность приобретают ноотропы, т.е. нейрометаболические стимуляторы, активирующие процессы обучения, улучшающие память и умственную деятельность, а также повышающие устойчивость мозга к агрессивным воздействиям.
В этом отношении несомненный интерес вызывает таурин, впервые полученный в 1827 г. и нашедший широкое применение в медицине и пищевой промышленности. В результате многочисленных фармакологических исследований установлено, что таурин оказывает метаболическое, регенерирующее, кардиологическое, противосудорожное и антикатарактное действие. Он играет большую роль в липидном обмене, способствует нормализации функции клеточных мембран, оптимизации энергетических обменных процессов, входит в состав желчных кислот, выполняет функцию нейромедиатора в головном мозге (Аткинс Р. Биодобавки доктора Аткинса. М., 2000. С. 208-211; Машковский М.Д. Лекарственные средства. Харьков, 1998. Т. 2. С. 132-133). Высокая фармакологическая активность таурина и его производных вызывает практический интерес к получению на его основе новых производных для использования в качестве активных компонентов лекарственных средств.
Особый интерес вызывают его N-ацильные производные с фрагментами известных ноотропных средств, в частности фенотропила. Фенотропил (1-карбамоилметил-4-фенил-2-пирролидон или 4-фенил-2-оксо-1-пирролидинил)-ацетамид) представляет собой лекарственное средство, способное оказывать выраженный стимулирующий эффект в отношении двигательных реакций и повышении физической работоспособности, а также обладает противосудорожной активностью (О.М. Глозман, И.С. Морозов, Л.А. Жмуренко, В.А. Загоревский. Синтез и противосудорожная активность амидов 4-фенилпирролидина-2-уксусной-1 кислоты. Хим. фарм. Ж., 1980, т. 14, №11, с. 43-48). Он был разработан как психостимулятор нового поколения. Однако сам по себе фенотропил обладает побочными эффектами: бессонница (при приеме препарата после 15 часов), психомоторное возбуждение, гиперемия кожных покровов, ощущение тепла, повышение артериального давления.
Одним из наиболее известных и применимых препаратов данной группы является пирацетам (М.Д. Машковский. Лекарственные средства. Часть 1, с. 117 М.: Медицина, 1965 г.). Однако пирацетам также не лишен побочных эффектов: диспептических проявлений, нарушений сна, тремора, нервозности, раздражительности. Кроме того, препарат противопоказан пациентам с коронарной недостаточностью, повышенной судорожной активностью, острой почечной недостаточностью, что ограничивает его применение.
50
50
Из патента Великобритании №1539817, выданного в 1979 г., и патента СССР №805945, выданного в 1981 г., известны аналоги пирацетама, имеющие в молекуле пептидные связи и остатки альфа-аминокислот, проявляющие активность, характерную для пирацетама, но в гораздо меньших дозах. При этом токсичность этих соединений также возрастает, например, если для пирацетама ЛД ≅ 10 мг/кг, а активная доза 3,5 мг/кг, то для [2-(2-оксо-1-пирролидинил)ацетамидо]ацетамида ЛД ≅ 1000 мг/кг, а активная доза 0,4 мг/кг.
Следовательно, существует потребность в новых высокоактивных производных таурина, перспективных для клинического применения.
Раскрытие настоящего изобретения
Таким образом, задачей настоящего изобретения является создание нового соединения - производного таурина, которое проявляет высокую ноотропную активность при низкой токсичности и которое может использоваться как действующее вещество в фармацевтической композиции для лечения и профилактики заболеваний и нарушений нервной системы. Задача решается путем синтеза 1-[(4-фенил-2-пирролидон-1-ил)ацетил]таурата калия (1), имеющего формулу:
Соединение (1) согласно настоящему изобретению получают в составе композиции способом, предусматривающим следующие стадии:
а) получения карбэтоксиметилового эфира (2-оксо-4-фенилпирролидино)-уксусной кислоты (2) путем обработки 4-фенилпирролидона-2 (3) избытком гранулированного KOH в ДМСО (DMSO, диметилсульфоксиде) при нагревании, а затем избытком этилхлорацетата согласно схеме 1:
Схема 1
б) проведения реакции карбэтоксиметилового эфира (2-оксо-4-фенилпирролидино)уксусной кислоты (2) с тауратом калия (4) в смеси ДМФА (DMF, диметилформамида) и воды согласно схеме 2 с получением соединения согласно настоящему изобретению, входящего в состав композиции:
Схема 2
16
25
3
9
2
2
В результате проведенной реакции (Схема 2) получают композицию 1-[(4-фенил-2-пирролидон-1-ил)ацетил]таурата калия (целевое соединение), таурата калия и воды в мольном отношении 1:1:1. По данным элементного анализа композиция в соответствии с настоящим изобретением характеризуется химическим составом CHNOKS (вычислено (в %): С 35,21; Н4,61; N 7,70; S 11,75, найдено (в %): C 35,13; H 4,55; N 7,12; S 11,06).
Таким образом, настоящее изобретение относится к 1-[(4-фенил-2-пирролидон-1-ил)ацетил]таурату калия формулы
,
обладающему ноотропной активностью и низкой токсичностью.
Кроме того, настоящее изобретение относится к композиции для лечения и профилактики нарушений нервной системы, обладающей ноотропной активностью и низкой токсичностью, содержащей 1-[(4-фенил-2-пирролидон-1-ил)ацетил]таурат калия, а также таурат калия и воду и характеризующейся формулой
.
Согласно одному из наиболее предпочтительных примеров осуществления настоящего изобретения мольное отношение 1-[(4-фенил-2-пирролидон-1-ил)ацетил]таурата калия, таурата калия и воды в композиции согласно настоящему изобретению составляет 1:1:1.
Кроме того, настоящее изобретение относится к способу получения 1-[(4-фенил-2-пирролидон-1-ил)ацетил]таурата калия и композиции согласно настоящему изобретению, предусматривающему
а) обработку 4-фенилпирролидона-2 избытком гранулированного KOH в ДМСО при нагревании, а затем избытком этилхлорацетата с получением карбэтоксиметилового эфира (2-оксо-4-фенилпирролидино)уксусной кислоты; и
б) осуществление реакции карбэтоксиметилового эфира (2-оксо-4-фенилпирролидино)уксусной кислоты с тауратом калия.
Кроме того, настоящее изобретение относится к способу лечения или профилактики нарушений нервной системы, предусматривающему введение нуждающемуся в этом пациенту терапевтически или профилактически эффективного количества композиции согласно настоящему изобретению.
Фармакологические исследования 1-[(4-фенил-2-пирролидон-1-ил)ацетил]таурата калия выявили его выраженное ноотропное действие, в частности способность усиления когнитивной функции. Однако при проведении исследований его ноотропной активности в составе композиции в соответствии с настоящим изобретением он оказался значительно более активным.
Была доказана весьма низкая токсичность (высокая безопасность) соединения и композиции согласно настоящему изобретению при пероральном и при внутрибрюшинном введении крысам (4 класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76).
Таким образом, результаты исследований свидетельствуют о том, что 1-[(4-фенил-2-пирролидон-1-ил)ацетил]таурат калия, а также композиция, состоящая из 1-[(4-фенил-2-пирролидон-1-ил)ацетил]таурата калия, таурата калия и воды, обладают выраженным ноотропным действием, а именно мнемотропным эффектом, при одновременных низкой токсичности и отсутствии серьезных побочных явлений. Следовательно, применение соединения и композиции согласно настоящему изобретению в качестве ноотропного препарата позволяет повысить значительно эффективность лечения.
Далее настоящее изобретение иллюстрируется примерами осуществления.
Пример 1. Получение композиции N-[(4-фенил-2-пирролидон-1-ил)ацетил]таурата калия, таурата калия и воды
а) Получение карбэтоксиметилового эфира 2-оксо-4-фенилпирролидино)-уксусной кислоты (2)
D
3
3
2
2
2
6
5
3
16
19
5
20
-1
1
Смесь 80,8 г 4-фенил-2-пирролидона, 70 г гранулированного KОН и 500 мл ДМСО перемешивали при 90-100°C в течение 2 часов, затем в горячую реакционную смесь добавляли по каплям 152 г этилхлорацетата. Через сутки в реакционную смесь добавляли 550 мл воды и трижды экстрагировали хлороформом по 200 мл. Фракционированием экстрактов получали 79 г (52%) соединения (2) с температурой кипения 220-223°C (1,5 мм рт.ст.), n 1,5215. ИК спектр: 1745, 1700 см (С=O). ЯМР (Н, CDCl): 1,27 т (СН, m 6 Гц), 2,75 м и 3,70 м (5Н, протоны цикла), 4,20 к (OCH, м 6 Гц), 4,25 с (NCHCO), 4,66 с (СНСО), 7,29 с (СН). CDCl. Вычислено (в %): C 62,86; H 6,22. CHNO. Найдено (в %): C 62,94; H 6,26.
б) Получение калия N-[(4-фенил-2-пирролидон-1-ил)ацетил]таурата монотаурата калия моногидрата
-1
-1
1
2
16
25
3
9
2
2
Смесь 6 г (0,02 моль) карбэтоксиметилового эфира 2-оксо-4-фенилпирролидино)уксусной кислоты (2), полученного на стадии (а), в 3 мл ДМФА перемешивали с 6,52 г (0,04 моль) таурата калия в 5 мл воды до исчезновения в смеси исходного эфира (ТСХ (тонкослойная хроматография), силуфоль, этилацетат) в течение 3 суток. Затем образовавшиеся кристаллы удаляли фильтрованием, маточник упаривали и добавляли в остаток 10 мл этанола. Смесь перемешивали до образования однородной массы, в которую добавляли 10 мл ацетона и 20 мл эфира. Осадок отфильтровывали, промывали ацетоном, ацетонитрилом и эфиром, каждого по 10 мл. Кристаллы сушили в эксикаторе с получением 9,85 г (90%) композиции в соответствии с настоящим изобретением с температурой плавления от 151°C (начало) до 242°C (окончание). ИК спектр: 1662 см (С=O), 1193 и 1054 см (SO). ЯМР (Н). Вычислено (в %): C 35,21; H 4,61; N 7,70; S 11,75. CHNOKS. Найдено (в %): C 35,13; H 4,55; N 7,12, S 11,06.
Биологический пример 1. Сравнение специфической ноотропной активности композиции в соответствии с настоящим изобретением с активностью препарата фенотропила
Оценку специфического ноотропного действия композиции в соответствии с настоящим изобретением проводили при сопоставлении с известным препаратом сравнения фенотропилом на крысах породы Вистар обоих полов с использованием общепринятых тестов, а именно
- теста «открытое поле» - для оценки двигательной и ориентировочно-исследовательской активности;
- тестов свето-темнового выбора и «приподнятый крестообразный лабиринт» (ПКЛ) - для оценки уровня тревожности в условиях переменного стресса;
- теста вынужденного плавания по Порсолту - для исследования антидепрессивных свойств препарата;
- теста экстраполяционного избавления - для изучения когнитивных функций грызунов в условиях острого стресса.
Все используемые в работе поведенческие методики рекомендованы для изучения ноотропной, анксиолитической и антидепрессивной активности фармакологических веществ (Воронина Т.А., Островская Р.У., 2005; Воронина Т.А., Середенин С.Б., 2005).
Статистический анализ выполняли как t-тест Стьюдента. Данные исследования представлены как среднее значение ± стандартная ошибка среднего значения.
Перед началом исследования 21 самца крыс весом 210-300 г и 21 самку крыс весом 200-280 г тестировали в норковой камере и определяли у них уровень двигательной активности для формирования идентичных по поведению групп.
В результате были сформированы 6 экспериментальных групп в соответствии с препаратом, который они получали, и его дозой:
1. контрольные группы (самцы n=7 и самки - n=7) - внутрибрюшинное введение физиологического раствора в дозе 0,5 мл;
2. опытные группы (самцы n=7, самки n=7) - внутрибрюшинное введение композиции в соответствии с настоящим изобретением в дозе 252,5 мг/кг (доза эквивалентная по молярной массе терапевтической дозе 100 мг/кг фенотропила);
3. группы, получающие препарат сравнения - эталонный препарат фенотропил (самцы n=7 и самки - n=7), - внутрибрюшинное введение в дозе 100 мг/кг.
Все вещества вводили 5 дней подряд до начала тестирования, а далее перед каждым тестом и перед обучением за 20-30 минут.
При исследовании двигательной активности отмечали снижение горизонтальной двигательной активности животных опытной группы как самцов, так и самок в тесте «открытое поле», как по отношению к контрольной группе (p<0,05), так и по отношению к группе, получающей фенотропил. Также отмечали снижение вертикальной активности (стоек): у самок достоверное (p<0,05), а у самцов лишь тенденцию, как по отношению к контрольной группе (p<0,05), так и по отношению к группе, получающей фенотропил. Результаты исследования двигательной активности представлены в нижеприведенных таблицах 1 и 2.
При исследовании поведения животных в ПКЛ не было получено достоверных различий в поведении между опытными и контрольными группами. Достоверно ниже было посещение светлых рукавов животных группы, получающей композицию в соответствии с настоящим изобретением, по сравнению с животными, получающими фенотропил. Результаты исследования уровня тревожности в условиях переменного стресса в тесте «приподнятый крестообразный лабиринт» представлены в нижеприведенных таблицах 3 и 4.
Не было обнаружено разницы в поведении животных разных групп в тестах свето-темнового выбора, вынужденного плавания по Порсолту (самцы), экстраполяционного избавления (самки).
Наличие мнемотропного эффекта оценивали вырабатывая у животных условного рефлекса пассивного избегания (УРПИ) с последующим тестированием через 24 часа и 6 суток. Тестирование УРПИ через сутки и 6 дней проводилось без введения препаратов. Результаты исследования мнемотропного эффекта представлены в нижеприведенной таблице 5.
При тестировании через 24 часа все животные демонстрировали повышение латентного периода захода в темный отсек (ЛП), что говорит о том, что обучение произошло. Максимальный ЛП наблюдался у опытной группы, получающей композицию в соответствии с настоящим изобретением (см. таблицу 5). При этом все 4 самца не зашли в темный отсек, подобный эффект наблюдался у опытной группы, получающей композицию в соответствии с настоящим изобретением, у которой ЛП через 24 часа и последующих тестированиях составлял 180,0 с. Через 6 дней также ЛП всех групп животных был выше, чем до обучения. При этом у самцов максимальный ЛП наблюдался в группе животных, получавших фенотропил. В группе самок наблюдался парадоксальный эффект, и максимальный ЛП наблюдали у животных контрольной группы.
Таким образом, исследуемая композиция в соответствии с настоящим изобретением практически не меняет поведение животных в исследуемых моделях. Важно отметить, что композиция в соответствии с настоящим изобретением в данной дозе при внутрибрюшинном введении через 20-30 минут вызывает седативный эффект, что объясняет снижение двигательной активности в открытом поле. Кроме того, что очень важно, композиция в соответствии с настоящим изобретением обладает мнемотропной активностью.
При этом кожные реакции при внутрибрюшинном введении наблюдались только у животных группы, получающей фенотропил, у 4 крыс самцов и у 5 крыс самок отмечалось покраснение и болезненность при пальпации.
Биологический пример 2. Изучение острой токсичности композиции в соответствии с настоящим изобретением при внутрижелудочном введении
Исследования острой токсичности проводили на самцах крыс породы Вистар 6-7-недельного возраста с массой тела 190-200 г.
Острую токсичность композиции в соответствии с настоящим изобретением изучали при однократном внутрижелудочном введении. Композицию в соответствии с настоящим изобретением перед введением растворяли в стерильном физиологическом растворе. Продолжительность наблюдения за животными после введения препарата составляла 14 дней.
16
50
84
50
Острую токсичность оценивали по методу Литчфилда-Уилкоксона на основании вычисления среднесмертельных доз (ЛД, ЛД, ЛД). Критерием острого токсического действия являлась ЛД (мг/кг) - доза, вызывающая гибель 50% животных в группе. Класс опасности определяли в соответствии с классификацией ГОСТ 12.1.007-76.
Композицию в соответствии с настоящим изобретением в объеме 1 мл вводили в желудок крысам в диапазоне доз от 100 до 5000 мг на кг массы тела. Полученные в эксперименте данные представлены в таблице 6.
50
Результаты показывают, что после однократного внутрижелудочного введения композиции в соответствии с настоящим изобретением в высоких дозах гибели крыс самцов не отмечалось в течение всего срока наблюдения. Величина ЛД при введении композиции в соответствии с настоящим изобретением в желудок крысам превышала 5000 мг/кг, что позволяет считать ее малотоксичной и малоопасной при однократном внутрижелудочном введении.
Клиническая картина интоксикации после введения высоких доз (1250 и 5000 мг/кг) композиции в соответствии с настоящим изобретением выражалась в угнетении состояния животных. Через 5-10 минут развивалась гиподинамия, отмечалось разобщение в группах, нарушение цикличности поведения и социального взаимодействия.
Состояние характеризовалось неподвижностью в положении лежа на животе, учащенным дыханием. Признаков возбуждения вегетативной нервной системы (экзофтальм, гиперсаливация, пилоэрекция) не отмечалось. Преобладали горизонтальные перемещения по периметру клетки, отмечалось нарушение координации движений. С течением времени двигательная активность снижалась, животные занимали боковое положение, отмечалось учащенное дыхание.
Спустя 40-60 минут животные возвращались в нормальное состояние как по внешнему виду, так и по поведению. Как показали исследования, клиническая картина интоксикации была одинаковой, и ее выраженность зависела от величины дозы.
Следовательно, композиция в соответствии с настоящим изобретением является малотоксичной при пероральном и при внутрибрюшинном введении крысам (4 класс опасности по ГОСТ 12.1.007-76).