3-БЕНЗИЛАМИНОМЕТИЛЕНПИРРОЛИДИН-2,4-ДИОН И ПРОТИВОСУДОРОЖНОЕ СРЕДСТВО НА ЕГО ОСНОВЕ Российский патент 2000 года по МПК C07D207/44 A61K31/40 A61P25/08 

Изобретение относится к органической химии и медицине и касается нового химического соединения, а именно производного пирролидин-2,4-диона формулы I:

и лекарственного препарата противосудорожного действия на его основе.

В литературе описаны пирролидиндионы общей формулы II:

где R - атом фтора, хлора и другие, обладающие трнаквилизирующей и антиконвульсивной активностью. (Акцептованная заявка Японии N 73-34741, C 07 D 27/06, A 61 K 27/00, 23.10.73 г.)
Однако в описании данной заявки отсутствуют какие-либо количественные характеристики биологической активности, что не позволяет провести сопоставительный анализ заявляемого соединения с соединениями Японской заявки.

Структура соединения 1 содержит элементы, характерные для γ -аминомасляной кислоты (ГАМК) формулы A:

которая является нейропередатчиком во вставочных ГАМК-эргических нейронах и выполняет тормозные функции в центральной нервной системе (Davidoff R. A. , in: Amino acid neurotransmitters (Ed. by F.V. De Fendis, P. Mandel), N. V. , Raven Press, 1981, p. 249 - 255. Fagg G.E., Forster A.C., Neuroscience, 1983, v. 9(4), p. 701 - 719)
ГАМК принимает участие в качестве одного из главных тормозных медиаторов в регуляции моторной активности, поддержании судорожного порога, формировании эмоционального поведения, контроле высвобождения ряда гипофизарных гормонов, осуществлении высших интегративных функций мозга, таких как условные рефлексы, процессы обучения и памяти.

(К.С. Раевский, В.П. Георгиев, в кн.: Медиаторные аминокислоты: нейрофармакологические и нейрохимические аспекты - М., 1986, с. 55-56).

В связи с этим противосудорожную активность заявляемого соединения целесообразно сравнить с аналогами по действию - с лекарственными препаратами противосудорожного действия: вальпроатом натрия, механизм действия которого обусловлен накоплением ГАМК в мозге в результате угнетения фермента ГАМК-трансаминазы, и препаратом дифенином, широко применяемым в клинике эпилепсии против больших судорожных припадков (М.Д.Машковский, в кн.: Лекарственные средства. - Минск: изд. "Белорусь", 1987, с. 142 - 154.

Вальпроат натрия - натриевая соль (2-пропилвалериановой кислоты) или дипропилуксусной кислоты формулы III:
(CH₃CH₂CH₂)₂CHCOONa III (вальпроат натрия)
применяется в клинике эпилепсии при больших и малых (grand et pelit mol) припадках (М. Д. Машковский, в кн.: Лекарственные средства. - Минск: изд. "Белорусь", 1987, с. 142 - 154). ПО экспериментальным данным обладает противосудорожным действием на многих моделях судорожных состояний (судороги, вызванные МЭШ, поразолом, ГАМК-дефицитные судороги), но в довольно больших дозах, составляющих примерно 1/3 от ЛД₅₀. В связи с этим терапевтические дозы, применяемые в клинике, также высокие (0,25 г - 1 г). Препарат практически не активен при судорогах, вызванных холиномиметическими веществами.

По токсичности вальпроат натрия относится к малотоксичным веществам (Loscher W., Meldrum B.S., Federation Proc, 1984, v. 43, p. 276 - 284)
Препарат дифенин (5,5-дифенилгидантоин-натрий) - формулы IV:

в эксперименте обладает выраженным влиянием на тоникоэкстензорные судороги, вызванные максимальным электрошоком (МЭШ) и стрихнином. Оказывает слабый эффект на моделях судорог, вызванных аудиогенным раздражителем, практически неактивен при ГАМК-дефицитных судорогах и судорогах, вызванных коразолом и холиномиметическими веществами. По токсичности относится к веществам со средней токсичностью (Masuda V., Karasava T., Shiraishi V., et al. , Arzneim. Forsch / Drug. Res., 1980, v. 30(1), p. 477 - 483).

Цель изобретения - новое производное ряда пирролидин-2,4-диона, обладающее более эффективной противосудорожной активностью, широтой терапевтического действия, низкой токсичностью.

Поставленная цель достигается химической структурой заявляемого соединения 3-бензиламинометиленпирролидин-2,4-диона.

Заявляемое соединение обладает противосудорожной активностью. Лекарственные препараты противосудорожного действия, состоящий из действующего вещества и фармацевтического носителя, согласно изобретения, в качестве действующего вещества содержит заявляемое соединение - 3-бензиламинометиленпирролидин-2,4-дион вышеуказанной формулы I.

Заявляемый препарат может быть использован перорально в различных лекарственных формах (драже, капсулы, суппозитории).

Предпочтительно, согласно изобретению, заявляемый препарат использовать в виде таблеток с содержанием действующего вещества в количестве 0,1 - 0,25 г на одну таблетку.

Заявляемое соединение представляет собой кристаллическое вещество белого цвета, устойчивое на воздухе, растворимое в хлороформе, диметилформамиде, диметилсульфоксиде, трудно растворимое в воде и спиртах.

Структура соединения 1 доказана спектральными данными и подтверждается данными элементного анализа, масс-спектра, в котором содержится пик молекулярного иона M⁺216 и пики ионов m/e 199 (M⁺-OH), m/e 159 (M⁺-COCH₂NH), m/e 91 (PhCH₂).

В ИК-спектре наблюдаются полосы поглощения при 3180 и 3400 см^-1 (NH-группа), 1695 см^-1 (CO-кетона), 1645 см^-1 (CO-лактана), 1605 см^-1 (C=C).

По данным ЯМР¹H-спектров (d-ДМСО) заявляемое соединение является смесью цис-транс-изомеров относительно C=C-связи. В спектре присутствуют сигналы м. д. (d₆-ДМСО): 3,54 и 3,57 (дублеты J ≈ 1 Гц, 5-CH₂), 4,57 и 4,61 (дублеты, J ≈ 3 Гц, PhCH₂), 7,48 (ушир. , 1-NH), 7,30 - 7,39 (м., Ph), 7,69 и 7,90 (дублеты, J ≈ 15 Гц) (CH), 9,42 и 9,49 (м., NH-CH₂). Соотношение изомеров при кристаллизации из различных растворителей (вода, MeCN, MeOH) ≈ 1:1.

Спектр ЯМР¹³C: 49,6 и 50,5 (PhNHCH₂), 52,0 и 52,3 (5-CH₂), 127,8; 127,9; 128,8 и 140,0 (Ph), 140,0 (=CH), 98,2 и 97,2 (C³); 152,5 и 152,3 (2-CO); 171,6 и 173,7 (4-CO) м.д. (d₆-ДМСО).

Способ получения заявляемого соединения основан на известной реакции переаминирования.

3-Бензиламинометиленпирролидин-2,4-дион получают путем взаимодействия 3-диметиламинометиленпирролидин-2,4-диона (IV):

с бензиламином в среде полярного растворителя (предпочтительно низшего спирта) в температурном интервале 5 - 80^oC (предпочтительно при комнатной температуре).

Исходное соединение IV получают взаимодействием диэтилового ацеталя диметилформамида с пирролидин-2,4-дионом.

Нижеследующий пример иллюстрирует получение заявляемого соединения - 3-бензиламинометиленпирролидин-2,4-диона.

К раствору 15,4 г (0,1 м) 3-диметиламинометиленпирролидин-2,4-диона в 150 мл метанола прибавляют 12,8 г (0,13 м) бензиламина, смесь выдерживают при комнатной температуре 1 час, затем охлаждают. Выделившиеся кристаллы отфильтровывают, промывают метанолом сушат.

Получают 19,0 г (88%) 3-бензиламинометиленпирролидин-2,4-диона, т.пл. 165 - 167^oC (CH₃OH).

Вычислено, %: C 66,65 H 5,59 N 12,96
C₁₂H₁₂N₂O₂
Найдено, %: C 66,87 H 5,72 N 12,95 M⁺216.

Заявляемое соединение и лекарственный препарат на его основе испытывали в эксперименте на животных.

Исследование биологической активности заявляемого соединения проводили относительно контроля и противосудорожных препаратов: вальпроата натрия, дифенина. Результаты исследования представлены в табл. с 1 по 12.

В результате проведенных исследований установлено, что заявляемое соединение 1 обладает выраженной противосудорожной активностью на большинстве моделей судорожных состояний и оказывает минимальное побочное нейротоксическое действие.

Как видно из табл. 1 и 2, заявляемое соединение по влиянию на тонические судороги у мышей и крыс, вызванные максимальным электрошоком (МЭШ), не уступает дифенину (ЭД 50 для 1 составляет 26 мг/кг для дифенина - 24 мг/кг) и превосходит вальпроат натрия - в 20 раз.

Терапевтическая широта заявляемого соединения в 30 раз больше, чем у вальпроата натрия и в 6 раз больше, чем у дифенина.

Заявляемое соединение 1, как и дифенин, не предупреждает клонический компонент судорог, вызванных коразолом, но в 3,5 раза превосходит вальпроат по предупреждению тонической фазы судорог (табл.3) и оказывает выраженное действие на вызванную коразолом генерализацию судорожной активности в коре головного мозга крыс (табл.4). В дозе в 2 раза меньшей (60 мг/кг), чем вальпроат натрия (120 мг/кг) соединение 1 препятствует развитию коразолового "киндлинга" у крыс, в то время как дифенин даже в максимальной дозе (100 мг/кг) практически не влияет на эффект коразолового "киндлинга" (табл.5).

Исследование ГАМК-эргического звена в механизме противосудорожного действия показало, что заявляемое соединение предупреждает судороги и гибель животных, вызванные антагонистом ГАМК-рецепторов бикукуллином - в дозах, сопоставимых с дозами вальпроата натрия, в то время как дифенин практически не проявляет такой эффект (табл.6). Кроме того, в опытах с судорожным действием d, l - аллилглицина на крысах было показано, что соединение 1 эффективно предупреждает развитие тонических судорог (ЭД 50=51 мг/кг) и в особенности тонико-экстензорной их фазы (ЭД 50=13 мг/кг).

Также соединение 1 предупреждает судороги у мышей, вызванные стрихнином (ЭД 50 для 1 составляет 155 (115-175 мг/кг, перорально), в то время как препараты сравнения не оказывают такого действия.

По влиянию на судорожное действие холиномиметических веществ (никотина и ареколина) соединение 1, как и вальпроат натрия, и дифенин обладает незначительным эффектом (несколько укорачивая латентный период наступления судорог, табл.7).

На модели аудиогенной эпилепсии у крыс заявляемое соединение (40-400 мг/кг, внутрь) вызывает ослабление аудиогенной эпилептиформной реакции (увеличение латентного периода, снижение интенсивности припадков) и в 100% случаев снимает тоническую фазу припадка и увеличивает латентный период наступления двигательного возбуждения. По влиянию на латентный период и интенсивность припадка заявляемое соединение по сравнению с вальпроатом сопоставимо после введения их через час, однако по истечению 24 часов этот эффект у вальпроата, утрачивается, в то время как у заявляемого соединения он сохраняется и при этом продолжает сохраняться в течение 7 дней (табл.8). В этих опытах дифенин (2 и 20 мг/кг, внутрь) практически не влияет на выраженность аудиогенной реакции.

Заявляемое соединение 1 в дозах 100 и 200 мг/кг, как и дифенин, и вальпроат натрия, обладает противосудорожной активность на модели очаговой эпилептиформной активности в коре головного мозга крыс, вызывая резкое снижение общего числа электросудорожных разрядов на фоне некоторого роста частоты пиковых разрядов, что характерно для противосудорожных средств.

Изучение побочного нейротоксического действия показало, что заявляемое соединение так же, как и препараты сравнения оказывают угнетающее действие на ЦНС, сопровождающееся расстройством координации и гипнотическим эффектом (табл.10). Однако эти эффекты наблюдаются в дозах в десятки раз больших, чем эффективные дозы по противосудорожному действию (табл.1 и 8). Соотношение доз, вызывающих нейротоксический эффект (нарушение координации) с дозами, оказывающими противосудорожное действие (судороги, вызванные МЭШ) показало, что заявляемое соединение 1 имеет более высокий индекс "терапевтической широты", чем вальпроат натрия и дифенин (табл.1).

По общефармакологическому действию заявляемое соединение 1 в терапевтической дозе не угнетает спонтанную двигательную активность у мышей и не тормозит выработку условного рефлекса активного избегания у крыс, в то время как вальпроат натрия оказывает угнетающее действие на эти показатели. Кроме того, заявляемое соединение обладает антиагрессивным действием в опытах на мышах с клофелиновой и спровоцированной болью агрессией и не уступает вальпроату натрия (табл. 11 и 12).

Соединение 1, как и вальпроат натрия, характеризуется низкой токсичностью (их ЛД₅₀) составляет 2400 и 2068 мг/кг, внутрь), тогда как токсичность дифенина составляет 363 мг/кг, внутрь (табл.1). В тестах in vitro на микросомальных объектах печеночных клеток, клетках семенников свиньи и митохондриальных мембранах надпочечников быка соединение 1 не проявляет свойство индуктора ферментов системы Р-450.

Таким образом, приведенные экспериментальные данные позволяют считать, что заявляемое соединение - 3-бензиламинометиленпирролидин-2,4-диона-новое соединение ряда пирролидин-2,4-диона, обладает выраженными противосудорожными свойствами, минимальными побочными нейротоксическими эффектами и низкой токсичностью. Заявляемое соединение имеет четко выраженные преимущества по сравнению с препаратами сравнения (вальпроатом натрия и дифенином), в большинстве тестов характеризующих противосудорожную активность, а также по показателям побочного нейротоксического действия и острой токсичности.

В связи с этим заявляемое соединение представляет интерес в качестве действующего вещества противосудорожного (противоэпилептического) средства, которое может быть использовано в различных лекарственных формах (даже, капсулы, суппозитории).

Предпочтительно заявляемый препарат использовать в виде таблеток с содержанием действующего вещества в количестве 0,1 - 0,25 г на одну таблетку.

Проведено фармакологическое изучение на животных таблеток, содержащих соединение 1, нижеследующего состава:
Соединение 1 - 0,25 г
Микрокристаллическая целлюлоза - 0,06 г
Сахар молочный - 0,08 г
Крахмал картофельный - 0,105 г
Кальций стеарат - 0,005 г
Средняя масса одной таблетки 0,5 г
Количество таблеток - 100 шт.

1. Влияние на судороги, вызванные максимальным электрошоком у мышей и крыс
Изучение таблеток указанного состава проведено в сравнении с субстанцией соединения 1 по некоторым показателям противосудорожного действия и показателям, характеризующим неврологические расстройства у мышей и крыс.

Противосудорожное действие изучали в опытах на белых мышах-самцах (массой тела 18-20 г) и крысах-самцах (массой тела 100-120 г), судороги вызывали генератором постоянных импульсов ЕСТ UNIT (Ugo Basile, Италия). Электрический разряд с параметрами 50 мА, 60 Гц, 2 сек у мышей пропускали через корнеальные электроды. У крыс МЭШ вызывали пропусканием через ушные электроды тока с параметрами: 100 мА, 80 Гц, 0.2 сек. Судороги характеризовались тонической экстензией задних конечностей и заканчивались гибелью 60-80% животных в контрольных группах.

Изучение проводили в 4-5 дозах (на группах по 10-20 животных) (всего использовано 120 мышей и 80 крыс), которые вводили внутрь в виде взвеси в 1% растворе карбоксиметилцеллюлозы (КМЦ) в объеме 0,3 мл для мышей и 0,5 мл - для крыс за 2 часа до применения максимального электрошока (МЭШ).

В опытных и контрольных группах регистрировали количество животных, у которых отмечалась тонико-экстензорная реакция после применения МЭШ.

Выраженность противосудорожного действия исследуемых объектов оценивали при расчете эффективных доз (мг/кг), предупреждающих развитие судорожной реакции у 50% животных (ЭД 50).

Мышам соединение 1 (таблетки и субстанцию) вводили в виде суспензии на 1%-ном растворе КМЦ внутрь в диапазоне доз 12,5 - 100 мг/кг за 1 час МЭШ. Противосудорожную активность оценивали по предупреждению тонико-экстензорных судорог у 50% животных, интенсивности развития и продолжительности противосудорожного эффекта. Рассчитывали ЭД 50 изученных препаратов.

Проведенные исследования показали, что у мышей соединение 1 в виде таблеток оказывает противосудорожное действие и по эффективности достоверно не отличается от субстанции (табл.13). Противосудорожный эффект таблеток и субстанции хорошо проявлялся через 30 минут и достигал максимума через 1-1,5 ч.

У крыс противосудорожную активность таблеток также оценивали по предупреждению тонико-экстензорного компонента, интенсивности развития и продолжительности противосудорожного эффекта. О выраженности противосудорожного эффекта судили на основании величин эффективных доз (ЭД 50), рассчитанных для таблеток и субстанции.

Проведенные исследования показали, что у крыс таблетки соединения 1 оказывают противосудорожное действие и по эффективности достоверно не отличаются от субстанции (табл. 14).

Влияние на судороги, вызванные коразолом у мышей
Изучение влияния соединения 1 в виде таблеток и субстанции на судорожное действие коразола проводили на мышах-самцах, массой 20-22 г.

При изучении влияния на конический и тонико-экстензорный компонент судорог коразол вводили мышам в дозе 175 мг/кг, внутрибрюшинно. Судороги при этом имели смешанный клонико-тонический характер и заканчивались гибелью животных на высоте тонико-экстензорной фазы. Определяли эффективные дозы (ЭД 50), которые предотвращали тонико-экстензорный компонент судорог передних и задних конечностей у 50% животных.

Как показали исследования, таблетки, как и субстанция, не оказывают влияния на клоническую фазу, но дозозависимым образом предупреждают развитие тонико-экстензорной фазы коразоловых судорог (табл.15). По активности таблетки достоверно не отличается от соединения 1 в виде субстанции.

Неврологические расстройства у мышей (Нарушение координации движений)
Оценку неврологических расстройств проводили у мышей в тесте "вращающийся стержень". О наличии у препаратов подобного эффекта судили по количеству животных, неспособных удерживаться в течение 2 минут на стержне.

В этих опытах таблетки и субстанцию соединения 1 применяли в диапазоне доз 100-1500 мг/кг, внутрь в виде суспензии в 1% растворе КМЦ, вводимой за 1 час до помещения животных в прибор.

Как показали исследования, введение таблеток или субстанции соединения 1 в дозах, превышающих терапевтические, по противосудорожному эффекту (МЭШ-судороги) вызывало у животных дозозависимое расстройство координации движений. По этому показателю таблетки соединения 1 также существенно не отличались от субстанции (табл.16).

Таким образом, исследования показали, что соединение 1 в виде таблеток в опытах на мышах и крысах обладает противосудорожной активностью и по активности существенно не отличается от субстанции.

Результаты испытаний подтвердили возможность передачи препарата не клинические испытания.

Данное изобретение касается нового химического соединения 3-бензиламинометиленпирролидин-2,4-диона. Соединение обладает значительно более выраженной противосудорожной активностью, широким спектром действия, меньшей токсичностью по сравнению с известными широко применяемыми в клинике противосудорожными препаратами. Описывается также лекарственный препарат противосудорожного действия. 2 с.п.ф-лы, 16 табл.

1. 3-Бензиламинометиленпирролидин-2,4-дион формулы I

2. Противосудорожное средство, отличающееся тем, что его действующее вещество представляет собой 3-бензиламинометиленпирролидин-2,4-дион по п.1.