Нейротропное средство и способ его получения

 

Изобретение относится к нейротропному средству, представляющему собой (RS)-N-пантоил-γ-аминомасляную кислоту или ее фармацевтически приемлемые соли: натриевую, калиевую, кальциевую, магниевую или цинковую, а также двум способам его получения, который состоит или в конденсации RS-пантолактама с солью γ-аминомасляной кислоты в спирте с последующей обработкой полученной соли органической или минеральной кислотой или катионитом в Н⁺-форме; или в конденсации RS-пантолактона с солью γ-аминомасляной кислоты в спирте с последующей обработкой полученной кальциевой или магниевой соли неорганической солью или катионитом в соответствующей солевой форме. 3 с. и 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к органической химии, конкретно к фармацевтической промышленности, а именно к нейротропному средству, представляющему собой (RS)-N-пантоил-γ-аминомасляную кислоту и ее фармацевтически приемлемые соли формулы Ia-e и способу их получения, и может быть использовано в медицинской практике в неврологии и психиатрии.

[НОСН₂С(СН₃)₂СН(ОН)СОNНСН₂СН₂СН₂СОО]_nМ Ia-e a) n=1, М=Na, б) n=1, М=К, в) n=2, М=Са, г) n=2, М=Mg, д) n=2, М=Zn, е) n=1, М=H.

Известно нейротропное средство на основе γ-аминомасляной кислоты (ГАМК)-аминалон, которое оказывает выраженное воздействие на функциональную активность мозга, однако плохое проникновение ГАМК через гематоэнцефалицеский барьер затрудняет применение аминалона в клинике для лечения расстройств центральной нервной системы [В. М.Копелевич, Успехи химии, 48(7), 1273-1296, (1979)].

Известен нейротропный препарат пирацетам, который применяют для улучшения процессов обучения, памяти и когнитивных функций (познавательных) как у здоровых лиц, так и, в особенности, нарушенные при различных заболеваниях [Т. А. Воронина, С. Б. Серединин, Экспер. и клин. фармакология, 61(4), 3-8 (1998)] . Недостатком пирацетама являются некоторые ограничения в его применении: средство не используется для детей моложе 8 лет, препарат не обладает противосудорожным действием и, кроме того, часто провоцирует судорожные приступы, что ограничивает его использование в практике лечения пациентов с различными пароксизмальными состояниями.

Известно также нейротропное средство пантогам - кальциевая соль R-N-пантоил-γ-аминомасляной кислоты [Пантогам. Двадцатилетний опыт применения в психоневрологии, изд. ПП "Патент", 1998]. Пантогам применяют у детей при умственной недостаточности и олигофрении, а также при задержке речевого развития. Препарат показан в составе комплексной терапии или самостоятельно для лечения детей, страдающих эпилепсией. Взрослым пантогам назначают в комплексе с противосудорожными средствами при эпилепсии с замедленностью психических процессов. Средство применяют также при расстройствах мочеиспускания у детей и взрослых (энурез и дневное недержание мочи).

Существенным недостатком препарата пантогам является его относительно высокая стоимость, обусловленная применением в его синтезе в качестве основного полупродукта R-пантолактона, который получают разделением на энантиомеры синтетического рацемата RS-пантолактона. Расщепление RS-пантолактона на стереоизомеры представляет собой многостадийный процесс, связанный с использованием дорогостоящих реагентов, вредных огнеопасных органических растворителей, длительным проведением процесса и наличием большого количества отходов.

Кроме того пантогам обладает в эксперименте недостаточно высокой ноотропной и противосудорожной активностью и в лечебной практике используется в достаточно высоких дозах (до 3 г в день).

Задачей настоящего изобретения является создание более эффективного нейротропного препарата широкого спектра действия, который может быть получен с использованием простой и безопасной технологии и быть более дешевым.

Эта задача решается получением рацемической формы (RS)-N-пантоил-γ-аминомасляной кислоты, содержащей равные количества R- и S-энантиомеров, и ее фармацевтически приемлемых солей формулы Iа-е: [НОСН₂С(СН₃)₂СН(ОН)СОNНСН₂СН₂СН₂СОО]_nМ Ia-e
a) n=1, М=Na,
б) n=1, М=К,
в) n=2, М=Са,
г) n=2, М=Mg,
д) n=2, М=Zn,
е) n=1, М=H.

Отличительной особенностью новых соединений является наличие в их структуре RS-пантоильного радикала и остатка γ-аминомасляной кислоты, связанных между собой амидной связью.

Было установлено, что предложенные соединения обладают более выраженной по сравнению с пантогамом ноотропной и противосудорожной активностью. Из полученных солей наиболее предпочтительной является кальциевая соль.

Упрощение технологии получения заявленного средства достигается тем, что в синтезе новых соединений используется RS-пантолактон вместо R-пантолактона, применяемого для получения пантогама, и, следовательно, исключается процесс разделения рацемата на стереоизомеры, что значительно удешевляет стоимость целевого продукта, делает производство экологически более безопасным и снижает количество отходов за счет отсутствия необходимости в использовании большого ассортимента сырья и растворителей, снижения энергозатрат.

(RS)-N-Пантоил-γ-аминомасляную кислоту получают конденсацией RS-пантолактона с различными солями γ-аминомасляной кислоты в спирте и последующей обработкой продукта реакции органической или минеральной кислотой или катионообменной смолой в Н⁺-форме. При получении солей используют конденсацию RS-пантолактона с соответствующими солями γ-аминомасляной кислоты, исключая обработку кислотой, а также обменную реакцию соответствующей соли (RS)-N-пантоил-γ-аминомасляной кислоты с неорганической солью или катионитом в соответствующей форме.

Химическое строение (RS)-N-пантоил-γ-аминомасляной кислоты и ее солей доказано с помощью данных элементного анализа, ИК-спектров и удельного вращения ([α]²⁰_D 0±0,05^o).

(RS)-N-Пантоил-γ-аминомасляная кислота - бесцветное вязкое маслообразное вещество, хорошо растворимо в воде и растворимо в спирте, трудно растворимо в хлороформе и эфире.

Натриевая, калиевая, кальциевая, магниевая и цинковая соли - белые гигроскопичные порошки, хорошо растворимые в воде, ограниченно в спирте и нерастворимы в ацетоне и хлороформе.

Приведенные ниже примеры 1-6 иллюстрируют получение заявляемых соединений.

Пример 1.

Нагревают 1,5 ч при кипении 20,4 г кальция металлического в 500 мл абсолютированного этанола, затем прибавляют 103 г γ-аминомасляной кислоты, смесь перемешивают 2 ч при 78^oС. К полученной реакционной массе прибавляют 146 г RS-пантолактона и перемешивают 1 ч при 78^oС. После фильтрации раствор оставляют на 16 ч при 5^oС, выпавший осадок отфильтровывают и промывают этанолом, сушат. Получают 205 г кальциевой соли (RS)-N-пантоил-γ-аминомасляной кислоты. Выход 81,3%. [α]²⁰_D-0,05^o (с 5; вода).

Найдено, %: С 47,55; Н 7,08; N 5,72; Са 8,10. C₂₀H₃₆CaN₂O₁₀.

Вычислено, %: С 47,61; Н 7,19; N 5,56; Са 7,93.

ИК-спектр, ν, см^-1: 3400 и 3274 (ОН, NH), 1639 (амид I), 1558 (амид II), 1451 (С=O в COO^-), 1279 (амид III).

Пример 2.

К 10,5 г γ-аминомасляной кислоты в 40 мл метанола прибавляют 2,1 г окиси магния и перемешивают 1 ч при 65^oС. Реакционную массу фильтруют, к фильтрату прибавляют 13 г RS-пантолактона и нагревают 2 ч при 65^oС. Раствор после фильтрации оставляют на 48 ч при 5^oС, выпавший осадок отфильтровывают и промывают метанолом, сушат. Получают 20,3 г магниевой соли (RS)-N-пантоил-γ-аминомасляной кислоты. Выход 83,2%. [α]²⁰_D 0^o (с 5, вода).

Найдено, %: С 47,55; Н 7,08; N 5,72; Mg 8,10. C₂₀H₃₆MgN₂O₁₀.

Вычислено, %: С 49,09; Н 7,36; N 5,73; Mg 4,97.

Пример 3.

Раствор 9 г кальциевой соли (RS)-N-пантоил-γ-аминомасляной кислоты в 100 мл воды пропускают через колонку со смолой амберлит IR-120 (Na⁺-форма, 1•30 см), промывают водой, промывки (800-1000 мл) собирают, упаривают досуха, сушат в вакууме над пятиокисью фосфора Получают 8,9 г натриевой соли (RS)-N-пантоил-γ-аминомасляной кислоты. Выход 97,8%. [α]²⁰_D-0,05^o (с 5; вода).

Найдено, %: С 47,08; Н 7,34; N 5,58. C₁₀H₁₈NNaO₅.

Вычислено, %: С 47,05; Н 7,10; N 5,48.

Пример 4.

Аналогично примеру 3, используя амберлит IR-120 в К⁺-форме, получают калиевую соль (RS)-N-пантоил-γ-аминомасляной кислоты. Выход 97,4%. [α]²⁰_D+0,05^o (с 5; вода).

Найдено, %: С 44,08; H 6,34; N 5,32. C₁₀H₁₈KNO₅.

Вычислено, %: С 44,26; Н 6,63; N 5,16.

Пример 5.

К раствору 25,2 г кальциевой соли (RS)-N-пантоил-γ-аминомасляной кислоты в 75 мл воды прибавляют 100 мл 95% этанола и раствор 14,4 г сульфата цинка в 25 мл воды, перемешивают 1 ч и оставляют на 36 ч при комнатной температуре. Осадок отделяют, промывают 4•25 мл 50% этанола, фильтрат упаривают досуха и твердое вещество сушат при 50^oС. Получают 26,5 г цинковой соли (RS)-N-пантоил-γ-аминомасляной кислоты. Выход 93%. [α]²⁰_D -0,05^o (с 5; вода).

Найдено, %: С 45,48; H 7,04; N 5,50; Zn 12,52. C₂₀H₃₆N₂O₁₀Zn.

Вычислено, %: С 45,29; Н 6,81; N 5,28; Zn 12,33.

Пример 6.

Раствор 9 г кальциевой соли (RS)-N-пантоил-γ-аминомасляной кислоты в 100 мл воды пропускают через колонку со смолой амберлит IR-120 (Н⁺-форма, 1•30 см), промывают водой, промывки (800-1000 мл) собирают, упаривают до 100 мл, экстрагируют хлористым метиленом, водный раствор упаривают, остаток сушат в вакууме над пятиокисью фосфора. Получают 7,2 г (RS)-N-пантоил-γ-аминомасляной кислоты. Выход 87,0%. [α]²⁰_D+0,05^o (с 5, вода). ИК-спектр, ν, см^-1: 3393 и 3256 (ОН, NH), 1710 (С=О в СООН), 1645 (амид I), 1562 (амид II), 1305 (амид III).

Пример 7
Раствор 10 г кальциевой соли (RS)-N-пантоил-γ-аминомасляной кислоты, полученной как описано в примере 1, в 25 мл воды обрабатывают 25 мл 7,6% раствора щавелевой кислоты, выпавший осадок отделяют и промывают 10 мл воды, соединенные растворы упаривают при 40^oС, остаток сушат в вакууме над пятиокисью фосфора. Получают 9,2 г (RS)-N-пантоил-γ-аминомасляной кислоты. Выход 92,0%. [α]²⁰_D +0,05⁰ (с 5; вода).

ИК-спектр, ν, см^-1: 3393 и 3256 (OH, NH), 1710 (C=O в СООН), 1645 (амид I), 1562 (амид II), 1305 (амид III).

Пример 8
Раствор 9 г кальциевой соли (RS)-N-пантоил-γ-аминомасляной кислоты, полученной как описано в примере 1, в 30 мл воды обрабатывают 2 М раствором серной кислоты до pH 4-4,5. Выпавший осадок отделяют и промывают 30 мл воды, соединенные растворы упаривают при 40^oС, остаток сушат в вакууме над пятиокисью фосфора. Получают 7,9 г (RS)-N-пантоил-γ-аминомасляной кислоты. Выход 84,0%. [α]²⁰_D +0,05⁰ (с 5; вода).

ИК-спектр, ν, см^-1: 3393 и 3256 (OH, NH), 1710 (C=O в СООН), 1645 (амид I), 1562 (амид II), 1305 (амид III).

Исследование нейротропной активности кальциевой соли (RS)-N-пантоил-γ-аминомасляной кислоты (Са-ПГА) проводилось по традиционным методикам, согласно Методическим рекомендациям Фармакологического Комитета по экспериментальному изучению препаратов с ноотропным (Ведомости Фармакологического Комитета, 1998, 2, стр. 25-31) и противосудорожным действием (Swinyard E.A. - Laboratory evaluation of antiepileptic drugs. Review of laboratory methods, Epilepsia, 1969, v. 10, pp. 107-119; Воронина Т.А., Вихляев Ю.И., Неробкова Л. Н. и др. - Характеристика фармакологических свойств феназепама. Методы исследования - кн. Феназепам (Аидронати С.А. ред.) - Киев, изд. Наукова Думка, 1982, стр. 145-150). Опыты проводили на белых беспородных половозрелых мышах и крысах. Са-ПГА изучался в сравнении с пантогамом. Оба препарата вводились внутрибрюшинно и внутрь.

Са-ПГА обладает отчетливой ноотропной активностью, что выражается в его способности устранять амнезию условного рефлекса пассивного избегания, улучшать обучение условному рефлексу пассивного избегания и оптимизировать сложное экстраполяционное поведение избавления. Так, в дозе 800 мг/кг при пероральном введении препятствует развитию амнезии, вызванной максимальным электрошоком, Действительно, число животных, вошедших в темную опасную камеру, снижается с 11 (91,7%) (под влиянием максимального электрошока) до 5, т.е. до 41,7%. Кроме того, после введения Са-ПГА увеличиваются в 4,5 раза латентные периоды захода животных в темный отсек (после электрошока - 16,7 с, а на фоне препарата - 75,9 с) и снижается (в 5,3 раза) средняя длительность пребывания в нем. Аналогичное действие оказывает при пероральном введении и пантогам в дозе 800 мг/кг. При этом, по основному показателю - латентному периоду захода в темную камеру - эффект Са-ПГА более выражен, чем у пантогама в той же дозе.

Са-ПГА в дозе 500 мг/кг достоверно улучшает обучаемость животных условному рефлексу пассивного избегания, что выражается в том, что при воспроизведении рефлекса животные со значительно большим латентным периодом (31,5 с) заходят в опасный темный отсек камеры и проводят там меньше времени (145,7 с). Пантогам значительно уступает по активности Са-ПГА в этом тесте.

Показано, что Са-ПГА улучшает обучение сложному экстраполяционному поведению, направленному на избавление из экстремальной ситуации при помещении в сосуд с водой. Под влиянием препарата у животных статистически достоверно сокращается время иммобилизации и число прыжков (бесполезных попыток избегания неприятной ситуации) и существенно уменьшается латентный период подныривания, т. е. нахождения правильного выхода на безопасную площадку. По активности Са-ПГА по этому тесту превосходит пантогам.

Установлено, что Са-ПГА обладает отчетливым статистически достоверным противосудорожным эффектом в тесте антагонизма с коразолом, уменьшая выраженность всех основных проявлений судорожного припадка - латентных периодов возникновения судорог, продолжительности клонических судорог и тонических судорог, увеличивая длительность жизни и снижая летальность. Эффект Са-ПГА проявляется как при введении внутрь, так и при введении внутрибрюшинно.

Са-ПГА обладает также отчетливым статистически достоверным противосудорожным эффектом в тесте антагонизма с бикукуллином, уменьшая выраженность всех основных проявлений судорожного припадка - количества клонических судорог, количества и продолжительности тонических судорог, а также снижая летальность. Наряду с этим, Са-ПГА статистически достоверно уменьшает продолжительность тонической фазы судорожного припадка в тесте максимального электрошока.

По выраженности и глубине противосудорожного действия Са-ПГА превосходит пантогам, используемый в тех же дозах.

Исследование возможных побочных эффектов Са-ПГА по изменению ориентировочно-исследовательского поведения в тесте открытого поля, спонтанной двигательной активности, уровня эмоционального реагирования, нарушению координации движений и походки не выявило существенных изменений, что свидетельствует об отсутствии у Са-ПГА побочных эффектов по этим тестам.

Токсикологические исследования показали, что Са-ПГА является малотоксичным препаратом. Величина LD₅₀ для белых крыс превышает 3,5 г/кг, а для белых мышей составляет 8-9 г/кг. Результаты проведенного экспериментального изучения безвредности Са-ПГА свидетельствуют, что при длительном 30-дневном введении препарат мало токсичен. В терапевтической (40 мг/кг) и субтоксической (800 мг/кг) Са-ПГА не оказывает отрицательного влияния на внутренние органы и ткани подопытных животных. По воздействию на организм не выявлено различий между Са-ПГА и промышленными образцами пантогама.

Таким образом, на основании проведенных исследований можно сделать вывод о том, что Са-ПГА в экспериментах на мышах и крысах по стандартным, общепринятым методикам в диапазоне доз 400-800 мг/кг при введении внутрь и внутрибрюшинно оказывает отчетливое ноотропное и противосудорожное действие, не вызывая при этом побочных эффектов. По выраженности и глубине противосудорожного и ноотропного эффектов по большинству характеристик Са-ПГА имеет более выраженный эффект, чем пантогам.

По большинству нейрофармакологических тестов (RS)-N-пантоил-γ-аминомасляная кислота и другие предложенные фармацевтически приемлемые соли обладали сходным с Са-ПГА действием.

Результаты проведенных исследований позволяют считать, что предлагаемые соединения могут найти применение в качестве ноотропных и протовосудорожных средств в клиниках неврологического и психиатрического профиля для лечения детей и взрослых при умственной недостаточности (задержке психического развития), олигофрении, задержке речевого развития, заикании; в составе комплексной терапии или самостоятельно для лечения детей и взрослых, страдающих эпилепсией, и с последствиями черепно-мозговых травм.

Формула изобретения

1. Нейротропное средство, представляющее собой (RS)-N-пантоил-γ-аминомасляную кислоту или ее фармацевтически приемлемые соли.

2. Нейротропное средство по п. 1, представляющее собой натриевую, калиевую, кальциевую, магниевую или цинковую соли (RS)-N-пантоил-γ-аминомасляной кислоты.

3. Способ получения (RS)-N-пантоил-γ-аминомасляной кислоты, заключающийся в том, что RS-пантолактон конденсируют с солью γ-аминомасляной кислоты в спирте при температуре кипения спирта и полученную соль обрабатывают органической или минеральной кислотой или катионитом в Н⁺-форме.

4. Способ получения солей (RS)-N-пантоил-γ-аминомасляной кислоты, заключающийся в том, что RS-пантолактон конденсируют с солью γ-аминомасляной кислоты в спирте при температуре кипения спирта или путем обработки кальциевой или магниевой соли (RS)-N-пантоил-γ-аминомасляной кислоты неорганической солью или катионитом в соответствующей солевой форме.