Способ синтеза органического соединения, предотвращающего развитие стрессовых реакций в организме животных

Изобретение относится к способу получения литиевой соли оксиглицина формулы NH₂-CH(OLi)-COOLi, которая может быть использована в ветеринарии и животноводстве для предотвращения развития стрессовых реакций в организме животных. Способ заключается в том, что оксиглицин соединяют с гидратом окиси лития в виде водных растворов и производят отгонку при температуре 45°С в вакуумном роторном испарителе до получения пастообразной массы, из которой выделяют целевой продукт промывкой этиловым спиртом и сушкой в эксикаторе. 2 ил.

 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к ветеринарии, и может быть использовано в фармакологии, медицине и в животноводстве, в частности для введения парентерально и в рационы животных и птицы для предотвращения пагубного влияния на организм стресс-факторов любой этиологии с целью повышения их стресс-устойчивости, продуктивности, снижения затрат кормов на производство продукции и повышения качества животноводческой продукции.

Внедрение интенсивных промышленных технологий производства животноводческой продукции нередко связано с возникновением противоречий между биологическими и технологическими аспектами одной и той же проблемы. Облегчая себе условия работы человек зачастую делает менее комфортными условия существования животных. Возникает ряд новых стресс-факторов. Безусловным следствием стрессов любой этиологии является избыточное образование свободных радикалов, что крайне неблагоприятно сказывается на обмене веществ, а следовательно, на здоровье животных, их продуктивности, качестве продукции и себестоимости ее производства.

Из уровня техники известно большое количество всевозможных нейротропных веществ для людей и для животных. Эти биологически активные вещества предназначены для предотвращения, смягчения и ликвидации последствий стрессовых воздействий на организм. Они призваны помочь животному нормализовать ответные реакции на неадекватные раздражители, инициирующие метаболические отклонения, выходящие за пределы колебаний естественных биологических параметров динамического гомеостаза. Все эти вещества самой различной природы представляют собой в основном продукты химического синтеза. Все они, в большей или меньшей степени, являются чужеродными для живого организма, все они далеко небезразличны для здоровья животных, практически все они не могут быть применены при производстве экологически чистых продуктов питания для человека (Фомичев Ю.П. Биотехнология производства говядины. М.: Россельхозиздат, 1984. - 238 с., Байдевлятов А.Б., Николаенко В.П. Профилактика стрессов перемещения и ветеринарных обработок птицы. Научно-технический бюллетень. Харьков. (НО Украина. НИИ птицеводства). - 1983. - №15. - С.37-39., Афанасьева А.И., Огуй В.Г., Мякушко Н.В., Тараненко В.Н. Технологические приемы адаптивных методов выращивания телят. Барнаул, АГАУ, 2006, 319 с.).

Настоящее изобретение направлено на решение технической задачи по синтезу вещества, на основе которого представляется возможным разработать новый более физиологичный способ борьбы с любыми формами стресса путем предотвращения развития стрессовых реакций или для смягчения и ликвидации последствий, если реакции на стресс-фактор не удалось предотвратить, у сельскохозяйственных животных и птицы различных видов и разных половозрастных групп.

Побудительный мотив создания литиевой соли оксиглицина заключается в необходимости поиска новых, более совершенных препаратов и на их основе разработки новых, более эффективных способов повышения стресс-устойчивости, неспецифической резистентности, продуктивности сельхозживотных и птицы, улучшения качества производимой продукции, снижения затрат кормов, труда и финансовых средств на ее производство.

Суть авторской рабочей гипотезы заключается в следующем: гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) - один из основных естественных медиаторов процессов торможения в центральной нервной системе всех высших животных. Возбудимость, нервозность, чувствительность животных и человека к стрессу, в первую очередь, связаны с этой кислотой. Сложности возникают в связи с тем, что молекула ГАМК это типичный цвиттерион, и в силу своей выраженной полярности и гидрофильности она в обычных условиях практически не проникает через гематоэнцефалический барьер и действует преимущественно либо периферически, либо непосредственно в местах синтеза (Сытинский И.А. Гамма-аминомасляная кислота - медиатор торможения. Ленинград. Наука, 1977. - 139 с.).

В поисках аналогов ГАМК, способных проникать через гематоэнцефалический барьер и оказывать преимущественно центральное действие, в медицине в конце шестидесятых годов прошлого столетия было обращено внимание на гамма-оксимасляную кислоту, которая в эксперименте и клинике проявила отчетливое гипнотическое, транквилизирующее и антигипоксическое действие. В виде натриевой соли препарат, получивший название натрия оксибутират, нашел широкое применение в хирургии, анестезиологии, офтальмологии, неврологии и психиатрии (Закусов В.В., Ред. Оксибутират натрия. Нейрофармакологическое и клиническое исследование. М.: Медицина, 1968, с.134). Ценным свойством оксибутирата натрия оказалась его способность усиливать действие наркотических и анальгетических веществ, оказывать антигипоксическое и антитоксическое действие. В психиатрической практике находят использование транквилизирующий и снотворный эффекты препарата.

Несколькими годами позже в медицине получила клиническое применение в качестве психотропного средства литиевая соль гама-оксимасляной кислоты. (Любимов Б.И., Толмачева Н.С., Островская Р.У., Митрофанов B.C. Экспериментальное изучение нейротропной активности лития оксибутирата. Фармакол. и токсикол., 1980, 43, 395-401). Фармакологическое и клиническое изучение препарата показало, что его действие не является простой суммой эффектов катиона лития и аниона оксибутирата, а характеризуется своим собственным спектром, сочетающим в себе антиманиакальное действие лития с транквилизирующим эффектом гамма-оксимасляной кислоты. Эффект лития при этом оказывается усиленным за счет большего накопления в мозговой ткани, что позволяет использовать его в меньших дозах. В медицинской практике препарат проявляет отчетливое профилактическое действие при депрессивных состояниях, обладая при этом собственным седативным эффектом.

Не ограничиваясь этим, более двадцати лет тому назад были предприняты первые попытки использовать в качестве ингибиторов переаминирования ГАМК карбонильные реагенты - гидроксиламин и аминоуксусную кислоту (глицин). Теоретическое обоснование этим попыткам заключалось в том, что подобные соединения способны взаимодействовать с альдегидной группой пиридоксальфосфата и тем самым ингибировать ГАМК-трансферазу, катализирующую основной путь деградации ГАМК в организме. Пиридоксальфосфат является кофактором ГАМК-трансферазы. Эффект оксиглицина по ингибированию этого пиридоксалевого фермента был хорошо выражен и не ослаблялся даже в присутствии избытка пиридоксальфосфата. После этих наблюдений оксиглицин был испытан в клинике в качестве противосудорожного средства у детей, где в ряде случаев обнаружил положительный эффект (Раевский К.С., Георгиев В.П. Медиаторные аминокислоты, М.: Медицина, 1986. с.239). Естественно, на основе этих знаний было постулировано, что оксиглицин может занять серьезное место в качестве средства для ингибирования ГАМК-трансферазы с целью последующего повышения концентрации ГАМК в мозге.

Из уровня техники известно, что минеральные соли лития также обладают ноотропными (психотропными) свойствами, при этом они свободно преодолевают гематоэнцефалический барьер и проникают в головной мозг (Sсhоu M. Lithium studies. Acta Pharmacol. ToxicoL, 1998. 45(2): 115-124). Следовательно, логично было допустить, что при введении оксиглицина в соединении с литием ГАМК будет медленнее разрушаться, легче преодолевать гематоэнцефалический барьер и ее концентрация в мозге возрастет. В свою очередь, возрастание концентрации ГАМК, на основе знаний о ее физиологическом действии, повлечет за собой одновременное снижение возбудимости животных с повышением стресс-устойчивости.

Основываясь на этих данных, можно сказать, что конкретная цель создания комплексного соединения лития с оксиглицином заключается в необходимости получения такого соединения, которое будет способно проявить более физиологичный и более высокий положительный эффект, чем это имеет место при применении животным отдельно лития и оксиглицина.

Заявителем синтезировано новое, отсутствующее в стране и в мире соединение - органическая соль лития с оксиглицином. Оба компонента, использованные для синтеза новой органической соли, (минеральная соль лития и оксиглицин) законодательно разрешены для применения в медицинской практике.

В патентной и научно-технической литературе отсутствует описание способа синтеза литиевой соли оксиглицина. Данное обстоятельство позволяет считать заявленное изобретение патентоспособным, как отвечающее условию патентоспособности «изобретательский уровень». (Часть четвертая Гражданского кодекса РФ №230-ФЗ от 18.12.2007).

Предложенный метод синтеза носит общий характер и основан на химических свойствах исходных компонентов (гидрата окиси лития и оксиглицина), на способности щелочноземельных металлов, в частности лития, вступать во взаимодействие с аминокислотами и образовывать стабильные соединения, в частности литиевую соль оксиглицина.

Способ синтеза оксиглицината лития (органической соли лития с оксиглицином)

Исходные вещества

В работе использовались литий сернокислый (Li₂SO₄), натрия гидроокись (NaOH), калия гидроокись (КОН), оксиаминоуксусная кислота (оксиглицин), этиловый спирт (98%). Все реактивы марки ХЧ.

Навеску соли сернокислого лития массой 90 г растворяют в 100 мл дистиллированной воды до получения прозрачного насыщенного при температуре 40°С раствора согласно данным по растворимости [Краткий химический справочник В.А.Рабинович, 1978 г. 316 с.]. После растворения контролируют, чтобы значение рН раствора было равно 7. К полученному раствору последовательно добавляют навески гидроокиси натрия массой 50 г и гидроокиси калия массой 50 г. В результате реакции замещения происходит выпадение белого осадка гидрата окиси лития. Образовавшийся осадок отфильтровывают от супернатанта на стеклянном фильтре под вакуумом. Полученный порошок белого цвета гидроксида лития промывают этиловым спиртом (98%) и переносят в эксикатор до полного высыхания. Далее, навеску высушенного гидроксида лития массой 60 г растворяют в 250 мл дистиллированной воды при температуре 25°С. Раствор при этом приобретает значение рН=10. Растворяют навеску оксиглицина массой 50 г в 100 мл дистиллированной воды. Оба раствора сливают в круглодонную колбу, помещают в водяную баню с температурой 45°С и производят отгонку с помощью роторного испарителя под вакуумом (Р=97 Па). В течение 6,5 часов происходит формирование осадка. Полученную пастообразную массу белого цвета переносят на фильтровальную бумагу, помещенную в стеклянный фильтр, промывают этиловым спиртом (98%) и помещают в эксикатор до полного высыхания. Получают 55.3 г сухого вещества, представляющего собой конечный, искомый продукт.

Термогравиметрический анализ образцов проводили на приборе NETZSCH STA Jupiter 449 С (Фиг.1), совмещенным с Фурье-ИК спектрометром. Инфракрасный спектр соединения (Фиг.2) имеет полосы колебаний, соответствующие связям первичного азота, простой эфирной связи, что является подтверждением строения молекулы и приводимой формулы. Данное заключение подтверждается элементным анализом, выполненным с помощью Vario EL Micro- and macro CHNOS Elemental Analyser.

Основные физико-химические параметры оксиглицината лития

Номенклатурное название - Литиевая соль аминооксиуксусной кислоты

Эмпирическая формула - NH₂-CHOLi-COOLi

Брутто-формула С₂Н₃О₃NLi₂

Элементный состав в процентах:

С - 22.8, Н - 1.9, О - 45.7, N - 13.3, Li - 13.3

Температура плавления - 198,7°C

Температура разложения - 220,4°С

Растворим в водно-спиртовых смесях и воде.

Безвредность для животных - выдерживает испытание, относится к третьему классу опасности по ГОСТ 12.1. 007-76.

Способ получения литиевой соли оксиглицина формулы NH₂-CH(OLi)-COOLi, заключающийся в том, что оксиглицин соединяют с гидратом окиси лития в виде водных растворов и производят отгонку при температуре 45°С в вакуумном роторном испарителе до получения пастообразной массы, из которой выделяют целевой продукт промывкой этиловым спиртом и сушкой в эксикаторе.