Производные хиназолин-4(3н)-она, обладающие нейро- и кардиопротекторной активностью

Изобретение относится к новым производным хиназолин-4(3H)-она общей формулы (I), которые обладают нейропротекторной и кардиопротекторной активностью и могут найти широкое применение при лечении заболеваний центральной нервной и сердечно-сосудистой системы сосудистого, травматического, токсического и гипоксического генеза. В формуле (I)

(I)

R¹ = Н или СН₃; R² = Н, Cl или Br; R³ = Н или Br; R⁴ = Н или СН₃. На экспериментальных моделях in vivo соединения формулы (I), обладающие способностью защищать головной мозг и миокард в условиях недостаточности кровообращения, превосходят по комплексу полезных свойств препараты различных фармакологических групп - верапамил, ивабрадин, кавинтон, мексидол, пирацетам. 13 табл., 4 пр.

 

Изобретение относится к области фармакологии и медицинской химии, в частности, к новым производным хиназолин-4(3H)-она, обладающим выраженным нейропротекторным и кардиопротекторным действием, которые могут найти применение при лечении широко распространенных и социально значимых заболеваний сердечно-сосудистой и центральной нервной системы.

Сердечно-сосудистые заболевания являются одной из наиболее распространенных причин летальности в мире, при этом все больший вес в структуре заболеваемости и смертности приобретают ишемическая болезнь сердца, артериальная гипертензия и их осложнения - инфаркт миокарда и острые нарушения мозгового кровообращения. Несмотря на огромные затраты федерального бюджета на лечение и реабилитацию данной категории больных, результативность терапии остается низкой, и выбор препаратов, которые могли бы положительно повлиять на прогноз, остановить прогрессирование патологических изменений, вызванных острыми нарушениями кровообращения, весьма ограничен [Петров В.И., Шаталова О.В., Маслаков А.С. Анализ антитромботической терапии у больных с постоянной формой фибрилляции предсердий (фармакоэпидемиологическое исследование) // Рациональная фармакотерапия в кардиологии. - 2014. - Т. 10. - №2. - С. 174-178].

Необходимость фармакологической защиты миокарда является неотъемлемым фактом различных патологических состояний. Такой защитой обладают кардиопротекторы - средства, оптимизирующие работу и функцию сердца. В соответствии с Федеральным руководством по использованию лекарственных средств, в клинической практике в качестве кардиопротекторов используются триметазидин, ивабрадин и мексидол, однако эти препараты либо обладают большим количеством нежелательных побочных эффектов, ограничивающих их применение, либо недостаточно эффективны.

Высокой кардиопротекторной активностью обладает зонипорид, содержащий, как и предлагаемые соединения, фрагмент N-ацилгуанидина в качестве заместителя в азотсодержащей гетероциклической системе:

Зонипорид оказывает противоишемическое, противофибрилляторное действие, существенно ограничивает размеры зоны некроза миокарда у экспериментальных животных [Tracey W.R., Allen М.С., Frazier D.E., Fossa А.А., Johnson C.G., Marala R.B., Knight D.R., Guzman-Perez A. Zoniporide: a potent and selective inhibitor of the human sodium-hydrogen exchanger isoform 1 (NHE-1) // Cardiovasc. Drug. Rev. - 2003. - Vol. 21. - No. 1. - P. 17-32]. Однако клинические испытания зонипорида еще не завершены.

Перспективными в плане разработки новых высокоэффективных, селективных и безопасных лекарственных препаратов являются производные хиназолина, структурно близкие к эндогенным пиримидиновым основаниям и их производным, обладающим широким спектром ценных фармакологических свойств [Кодониди И.П. Молекулярное конструирование и целенаправленный синтез N-замещенных производных 4-оксо-1,4-дигидропиримидина на основе тормозных нейромедиаторов // Хим. фармац. журн. - 2009. - Т. 43. - №10. - С. 32-39]. Производные хиназолина широко распространены в живой природе, в настоящее время из низших грибов, бактерий и высших растений выделено около 150 алкалоидов хиназолинового ряда, многие из которых обладают высокой фармакологической активностью и нашли применение в медицинской практике [Arora R., Kapoor A., Gill N.S., Rana А.C. Quinazolinone: an overview // Int. Res. J. Pharmacy. - 2011. - Vol. 2. - No. 12. - P. 22-28]. Синтетические производные хиназолина также обладают широким спектром фармакологической активности, многие из них нашли применение в медицинской практике в качестве эффективных и безопасных терапевтических и профилактических препаратов. Среди них используются специфический антагонист 5-НТ₂-рецепторов - кетансерин, селективный ингибитор тирозинкиназы - гетифиниб, ингибитор дигидрофолят редуктазы - триметриксат, диуретик - хинетазон, α₁-адреноблокатор - празозин, анальгетическое и противовоспалительное средство - дипроквалон, фунгицидный препарат - альбоконазол. Однако все указанные лекарственные средства и их многочисленные структурные аналоги не обладают нейро- или кардиопротекторным действием.

Наиболее близкими по химическому строению к предлагаемым соединениям являются хиназолиновые производные ацетанилида общей формулы:

где: X = NH или 1,4-пиперазино;

R¹ = Н или СН₃;

R² = Н, о-СН₃, n-СН₃, n-ОСН₃, n-N(CH₃)₂ или 2,3-фенилен.

Указанные соединения обладают выраженными антидепрессивными, анксиолитическими [Патент России №2507199 (2012) // Петров В.И., Тюренков И.Н., Озеров А.А. Производные хиназолина, обладающие антидепрессивной, анксиолитической и ноотропной активностью (МПК C07D 239/88, A61K 31/517, А61Р 25/28, А61Р 25/22, А61Р 25/24], ноотропными и противогипоксическими свойствами [Патент России №2507198 (2012) // Петров В.И., Тюренков И.Н., Озеров А.А. Производные хиназолина, обладающие ноотропной и антигипоксической активностью (МПК C07D 239/88, A61K 31/517, А61Р 25/28, А61Р 9/10]. Нейро- и кардиопротекторных свойств у этих соединений выявлено не было.

Целью изобретения является получение новых производных хиназолин-4(3H)-она, обладающих нейро- и кардиопротекторными свойствами, способных защищать головной мозг и миокард в условиях недостаточности кровообращения.

Сущность изобретения заключается в синтезе новых производных хиназолин-4(3H)-она общей формулы:

где: R¹ = Н или СН₃; R² = Н, Cl или Br; R³ = Н или Br;

R⁴ = Н или СН₃

Предлагаемые соединения, сочетающие в своей структуре фрагменты хиназолин-4(3H)-она и N-ацилгуанидина в качестве заместителя при атоме азота N³ хиназолиновой гетероциклической системы, обладают выраженной нейропротекторной и кардиопротекторной активностью in vivo, превосходящей активность эталонных препаратов различных химических и фармакологических групп. Синтез целевых соединений был осуществлен путем аминирования сложных эфиров 2-[хиназолин-3(4H)-ил]уксусной или пропионовой кислоты, содержащих различные заместители в положениях 2, 6 и 8 хиназолин-4(3H)-она, гуанидином-основанием, получаемым in situ из соответствующего гидрохлорида в среде безводного метилового спирта в присутствии калия гидроксида.

Следующие примеры иллюстрируют сущность изобретения.

Пример 1. N-[Хиназолин-3(4H)-ил]ацетилгуанидин (соединение I).

А. Бензиловый эфир [хиназолин-3(4H)-ил]уксусной кислоты. 2,00 г (13,7 Ммоль) хиназолин-4(3H)-она и 4,00 г (28,9 ммоль) безводного карбоната калия перемешивают в 40 мл безводного диметилформамида при температуре 80-85°C в течение 15 мин, добавляют раствор 3,25 г (14,2 ммоль) бензилового эфира бромуксусной кислоты в 10 мл диметилформамида и перемешивают при той же температуре 1 ч. Реакционную массу охлаждают, фильтруют, фильтрат упаривают на роторном испарителе при остаточном давлении 10 мм рт.ст. при температуре бани 90-95°C, остаток охлаждают, растирают с 25 мл воды, фильтруют, промывают на фильтре 2 раза по 10 мл холодной воды, сушат на воздухе в течение суток и кристаллизуют из 50 мл изопропилового спирта. Получают 3,30 г (82%) светло-желтого кристаллического вещества, Т. пл. 116-117°C.

Спектр ЯМР ¹H, δ, м. д. (ДМСО-D₆): 4,93 с (2Н, ОСН₂); 5,22 с (2H, NCH₂); 7,30-7,38 м (5H, фенил); 7,57 т (1H, 8 Гц, Н⁶); 7,71 д (1H, 8 Гц, Н⁸) 7,85 т (1H, 8 Гц, Н⁷); 8,16 д (1H, 8 Гц, Н⁵); 7,90 с (1H, Н²).

Спектр ЯМР ¹³С, δ, м. д. (ДМСО-D₆): 47,63; 66,93; 121,57; 126,35; 127,65; 127,70; 128,29; 128,56; 128,79; 135,04; 135,78; 148,21; 160,52; 168,24.

Б. N-[Хиназолин-3(4H)-ил]ацетилгуанидин (соединение I). К кипящему раствору 2,00 г (6,80 ммоль) бензилового эфира [хиназолин-3(4H)-ил]уксусной кислоты и 0,75 г (7,85 ммоль) гуанидина гидрохлорида в 50 мл безводного метилового спирта добавляют в один прием 0,50 г (8,04 ммоль) гранулированного калия гидроксида и кипятят в течение 30 мин. Горячий раствор фильтруют, отделяя образовавшийся осадок калия хлорида, фильтрат охлаждают и выдерживают в течение суток при комнатной температуре. Выделившийся осадок отфильтровывают, промывают 2 раза по 10 мл холодного метилового спирта, 10 мл диэтилового эфира, сушат на воздухе в течение суток при комнатной температуре и получают 1,45 г (87%) белого кристаллического вещества, Т. пл. 240-242°C (разл.).

Спектр ЯМР ¹Н, δ, м. д. (ДМСО-D₆): 4,39 с (2Н, СН₂); 7,50 т (1Н, 8 Гц, Н⁶); 7,54 уш. с. (4Н, NH); 7,65 д (1H, 8 Гц, Н⁸); 7,78 т (1Н, 8 Гц, Н⁷); 8,12 д (1Н, 8 Гц, Н⁵); 8,22 с (1Н, Н²).

Спектр ЯМР ¹³С, δ, м. д. (ДМСО-D₆): 49,50; 121,95; 126,32; 127,05; 127,27; 134,37; 148,31; 149,29; 158,95; 160,59; 171,65.

Остальные соединения получают аналогично. Выход и физико-химические свойства новых веществ представлены в табл. 1, спектральные характеристики - в табл. 2 и 3.

Пример 2. Исследование нейропротекторного действия синтезированных соединений при необратимой двусторонней окклюзии сонных артерий. Эксперименты были выполнены на половозрелых беспородных крысах-самцах массой 180-200 г 4-месячного возраста. Все животные были доставлены из питомника ФГУП ПЛЖ «Рапполово» (Ленинградская обл.). Для оценки нейропротекторного действия соединений при недостаточности мозгового кровообращения использовалась модель одномоментной необратимой билатеральной окклюзии общих сонных артерий (ОСА) [Мирзоян Р.С. Методические рекомендации по доклиническому изучению лекарственных средств для лечения нарушений мозгового кровообращения и мигрени // Руководство по доклиническому изучению лекарственных средств / Под. ред. А.Н. Миронова, Ч. 1. - М.: Гриф и К, 2012. - 944 с.]. О нейропротекторном действии соединений судили по снижению летальности животных после двусторонней ОСА и уменьшению у них выраженности неврологического и поведенческого дефицита. Регистрацию выживаемости и оценку выраженности неврологического дефицита у животных осуществляли через 6, 12, 24, 48 и 72 ч после ОСА. Неврологический статус животных определялся по шкале McGrow в модификации И.В. Ганнушкиной. При наличии у животных нескольких симптомов неврологического дефицита тяжесть состояния определялась как сумма соответствующих баллов. Дополнительно для оценки неврологического состояния животных изучали поведение животных через 72 ч после окклюзии ОСА, а также когнитивные функции, для чего использовали стандартные психофармакологические тесты: «Открытое поле» (ОП), «Условная реакция пассивного избегания» (УРПИ) и «Тест экстраполяционного избавления» (ТЭИ).

В ходе исследования были сформировано 7 групп: группа 1 - ложнооперированные (ЛО) крысы - с данной группой животных выполнялись все манипуляции, как и с группой контроль-ишемия, однако после подведения лигатур под общие сонные артерии они не затягивались; группа 2 (контроль-ишемия) - крысы с одномоментной двусторонней ОСА и получавшие физиологический раствор; группа 3 - животные с двусторонней ОСА, получавшие соединение I в дозе 5 мг/кг; группа 4 - животные с двусторонней ОСА, получавшие соединение II в дозе 5 мг/кг; группа 5 - животные с двусторонней ОСА, получавшие соединение III в дозе 3 мг/кг; группа 6 - животные с двусторонней ОСА, получавшие соединение IV в дозе 3,5 мг/кг; группа 7 - животные с двусторонней ОСА, получавшие соединение V в дозе 5 мг/кг; группа 8 - животные с двусторонней ОСА, получавшие соединение VI в дозе 5 мг/кг; группа 9 - животные с двусторонней ОСА, получавшие соединение VII в дозе 5 мг/кг. Соединения вводились внутрибрюшинно в дозах, составляющих от 1/100 до 1/50 от величины молекулярной массы, за 30 мин до ОСА и далее один раз в сутки в течение трех дней после ОСА (табл. 4).

Необратимая окклюзия ОСА вызывала выраженное нарушение мозгового кровообращения, которое приводило к гибели части животных. Соединение IV в дозе 3,5 мг/кг и соединение VI в дозе 5 мг/кг достоверно уменьшали гибель крыс после перевязки сонных артерий по сравнению с группой негативного контроля (контроль-ишемия).

Неврологический дефицит у выживших животных, получавших соединения IV и VI, был значимо ниже, чем у животных контрольной группы (табл. 5) и животных, получавших другие соединения изученного ряда.

У выживших животных с ОСА, получавших в течение трех дней соединения IV и VI, локомоторная и ориентировочно-исследовательская активность были значительно выше, чем у животных контрольной группы или получавших другие соединения. Животные, получавшие соединения IV и VI, через 72 ч после ОСА в тесте ТЭИ быстрее решали задачу экстраполяционного избавления, а в тесте УРПИ не заходили в темную камеру, что свидетельствует о сохранении памятного следа, связанного с аверсивным воздействием (табл. 6).

Пример 3. Изучение дозозависимого нейропротекторного действия синтезированных соединений при необратимой двусторонней ОСА. При изучении дозозависимого действия наиболее активных соединений IV и VI вещества вводились за 30 мин до ОСА, через 2 ч после ОСА и далее каждый день в течении 3-х дней в различных дозах. В качестве препаратов сравнения были использованы пирацетам и кавинтон (табл. 7). Общий дизайн исследования соответствовал таковому согласно примеру 2.

Установлено, что при моделировании у экспериментальных животных неполной ишемии головного мозга к 72-му часу после перевязки ОСА показатель летальности был достоверно ниже у тех животных, которые получали соединение IV в дозах 1,75 и 3,5 мг/кг и соединение VI в дозе 5 мг/кг по сравнению группой животных, получавших физиологический раствор (табл. 7). Оказываемое веществами церебропротективное действие было сопоставимо с таковым у кавинтона и превосходило действие пирацетама.

При оценке неврологического дефицита у животных с экспериментально вызванной ишемий головного мозга установлено, что соединение IV в дозе 1,75 и 3,5 мг/кг и соединение VI в дозе 5 мг/кг достоверно препятствовали нарастанию у крыс неврологической симптоматики, что выражалось в снижении балла по шкале неврологического дефицита по McGrow (табл. 8). Наименьшие неврологические отклонения через 72 ч после моделирования патологии были отмечены у животных, получавших соединение IV в дозе 1,75 мг/кг и соединение VI в дозе 5 мг/кг.

Новые соединения IV в дозе 1,75 мг/кг и VI в дозе 5 мг/кг наиболее выраженно препятствовали возникновению нарушений локомоторной и ориентировочно-исследовательской активности животных, уменьшали нарушения памяти, вызванные неполной и преходящей ишемией головного мозга (табл. 9).

Пример 4. Изучение кардиопротекторного действия синтезированных соединений. Эксперименты были выполнены на наркотизированных (хлоралгидрат, 400 мг/кг, внутрибрюшинно) белых беспородных крысах-самцах массой 220-250 г. Ишемию миокарда вызывали окклюзией нисходящей ветви левой коронарной артерии (ОНВЛКА) на границе верхней и средней трети на 30 мин с последующей 30-мин реперфузией. О степени ишемии миокарда судили по изменению площади под кривой сегмента ST электрокардиограммы (ЭКГ), регистрируемой во II стандартном отведении на электрокардиографе «Поли-Спектр-8/B» (Россия). Подсчет частоты сердечных сокращений (ЧСС) осуществлялся по ЭКГ. Для изучения противоишемического действия были использованы соединения II и VI, отобранные по результатам предварительных тестов. Соединения II и VI вводились внутривенно в дозах, составляющих 1/30 от их молекулярной массы, препараты сравнения - в наиболее эффективных дозах, выявленных в ранее проведенных исследованиях. В качестве препаратов сравнения были использованы верапамил, ивабрадин и мексидол, применяемые при лечении ишемической болезни сердца. Все изучаемые вещества вводили в наружную яремную вену. Было сформировано 6 групп животных: 1 - группа позитивного контроля (ложнооперированные животные), которым проводили торакотомию без ОНВЛКА и вводили внутривенно физиологический раствор в объеме 0,1 мл/100 г веса; 2 - группа негативного контроля, крысы получали внутривенно за 10 мин до ОНВЛКА физиологический раствор в объеме 0,1 мл/100 г веса; 3 - опытная группа, животным вводили внутривенно за 10 мин до ОНВЛКА соединение II в дозе 8,5 мг/кг; 4 - опытная группа, получавшая внутривенно за 10 мин до ОНВЛКА соединение VI в дозе 8,5 мг/кг; 5 - опытная группа, получавшая внутривенно за 10 мин до ОНВЛКА препарат сравнения верапамил (ОАО «Биосинтез», Россия) в дозе 1,5 мг/кг; 6 - опытная группа, получавшая внутривенно за 10 мин до ОНВЛКА препарат сравнения ивабрадин (Sigma-Aldrich, США) в дозе 20 мг/кг; 7 - опытная группа, получавшая внутривенно за 10 мин до ОНВЛКА препарат сравнения мексидол (ООО «НПК «Фармасофт», Россия) в дозе 40 мг/кг. В качестве растворителя применялся физиологический раствор.

Установлено, что оба соединения II и VI в дозе 8,5 мг/кг способствовали снижению количества летальных исходов у животных в условиях ОНВЛКА (табл. 10). Соединения II и VI улучшали функциональное состояние очага ишемии (ФСОИ) миокарда, о чем свидетельствует снижение площади под кривой сегмента ST по сравнению с показателем негативной контрольной группы животных (табл. 11).

Исследуемые вещества II и VI несущественно и статистически недостоверно увеличивали ЧСС во время ОНВЛКА и во время реперфузии. Оба изученных соединения обладали противоаритмическим действием, наиболее выраженным в условиях 30-ти минутной ОНВЛКА (табл. 12 и 13).

Таким образом, синтезированные соединения в различных дозах достоверно увеличивают выживаемость животных и снижают выраженность у них неврологических нарушений по сравнению с группой контроль-ишемия в условиях неполной ишемии головного мозга, вызываемой одномоментной перевязкой обеих сонных артерий, улучшают функциональное состояние очага ишемии миокарда и способствуют снижению количества летальных исходов у животных в условиях окклюзии нисходящей ветви левой коронарной артерии. Синтезированные соединения обладают выраженным нейро- и кардиопротекторным действием и могут найти применение при создании новых лекарственных препаратов для лечения заболеваний центральной нервной и сердечно-сосудистой системы сосудистого, травматического, токсического и гипоксического генеза.

Производные хиназолин-4(3H)-она общей формулы

где R¹ = Н или СН₃;

R² = Н, Сl или Br;

R³ = Н или Вr;

R⁴ = Н или СН₃,

обладающие нейро- и кардиопротекторной активностью.