НОВЫЕ ПРОИЗВОДНЫЕ ХИНОЛИНА, СПОСОБ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ, ИХ ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ МИКОБАКТЕРИАЛЬНЫХ ИНФЕКЦИЙ, ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ КОМПОЗИЦИЯ НА ИХ ОСНОВЕ Российский патент 2010 года по МПК C07D215/18 A61K31/47 A61P31/06 

Изобретение относится к биологически активным веществам, в частности к производным хинолина, обладающих активностью в отношении микобактерий. Изобретение также относится к способу их получения, их применению для лечения туберкулеза и других инфекционных заболеваний, вызываемых микобактериями, фармацевтической композиции на их основе.

Возбудителем туберкулеза является Mycobacterium tuberculosis. По данным Всемирной Организации Здравоохранения ежегодно более 8 млн человек заболевают туберкулезом. Используемые в настоящее время подходы к лечению этого заболевания основаны на комбинировании нескольких препаратов, таких как изониазид, рифампицин, пиразинамид. В случае пациентов, инфицированных туберкулезом, обладающим множественной лекарственной резистентностью (МЛР), в терапии дополнительно используют такие противомикробные препараты, как этамбутол, стрептомицин, канамицин, амикацин, этионамид, циклосерин, ципрофлоксацин, офлоксацин и др. Учитывая возрастающую заболеваемость резистентными формами туберкулеза во всем мире, а также низкую эффективность применяемых в настоящее время препаратов для лечения таких форм туберкулеза, поиск нового оригинального противотуберкулезного средства является актуальной задачей, стоящей перед современной медициной.

Давно и широко известен Хинин (формула I) -

- известный природный антибиотик, обладающий противомалярийным действием [Н.Barennes, et al., Brit. Med. J., 2006, 332, 1055-59]. Он был впервые выделен из коры хинного дерева в 1817 г., а его использование для лечения малярии упоминается в документах 17 века. Несмотря на хорошо изученные фармакологические свойства самого хинина и его ближайших аналогов, аминохинолиновый фармакофор все еще имеет в значительной степени нераскрытый потенциал в плане лечения других бактериальных инфекций. Хинин является первым из целой группы лекарственных препаратов, используемых для лечения бактериальных инфекций. Еще одним примером лекарства, относящегося к аминохинолиновому ряду, является мефлохин, который так же, как и хинин, используется в лечении малярии.

Задача настоящего изобретения состояла в изыскании новых производных аминохинолина, которые обладали бы высокой активностью в отношении микобактерий, в том числе резистентных к традиционным препаратам, таким как рифампицин [C.J.Coulson, "Bacterial RNA-Polymerase - Rifampin as Antimycobacterial." Molecular Mechanisms of Drug Action., 2nd ed., Bristol, PA:Taylor Francis, 1994. pp.40-41] и изониазид [G.S.Timmins, V. Deretic, 2006, Mol. Microbiol., 62, 1220-1227].

Результатом решения данной задачи явился синтез серии аминохинолинов, представляющих собой структурные аналоги хинина, была исследована их активность в отношении микобактериальных инфекций с целью создания нового противотуберкулезного препарата на их основе, в частности на основе новых производных хинолина общей формулы II, включая их фармацевтически приемлемые кислотные или основные аддитивные соли, обладающих активностью в отношении микобактерий

где

R¹ означает галоген,

R² означает галоген,

R³ означает гидрокси,

R⁴, R⁵ означают С₁-С₃

R⁶ означает арил,

R⁷ означает арил

n=1 или 2,

а также их фармацевтически приемлемые кислотные или основные аддитивные соли.

Арил означает гомоцикл, выбранный из группы, включающей фенил, нафтил, аценафтил, тетрагидронафтил, каждый из которых необязательно замещен 1, 2 или 3 заместителями, причем каждый заместитель независимо выбран из группы, включающей гидрокси, галоген, циано, моно- или диалкиламино, алкил галогеналкил, алкилокси, галогеналкокси, карбоксил, алкилоксикарбонил, аминокарбонил, морфолинил и моно- или диалкиламинокарбонил.

Фармацевтически приемлемые аддитивные соли с кислотами характеризуются тем, что содержат терапевтически активные нетоксичные аддитивные солевые формы с кислотами, которые способны образовывать соединения формулы II. Указанные аддитивные соли с кислотами могут быть получены обработкой соединения в виде оснований, представленных формулой II, подходящими кислотами, например неорганическими кислотами,

например галогеноводородной кислотой, в частности хлористоводородной кислотой, бромистоводородной кислотой, серной кислотой, азотной кислотой и фосфорной кислотой; органическими кислотами, например уксусной кислотой, гидроксиуксусной кислотой, пропионовой кислотой, молочной кислотой, пировиноградной кислотой, щавелевой кислотой, малоновой кислотой, янтарной кислотой, малеиновой кислотой, фумаровой кислотой, яблочной кислотой, винной кислотой, лимонной кислотой, метансульфоновой кислотой, этансульфоновой кислотой, бензолсульфокислотой, п-толуолсульфоновой кислотой, цикламовой кислотой, салициловой кислотой, п-аминосалициловой кислотой.

Соединения, представленные формулой II, содержащие кислые протоны, могут также быть преобразованы в их терапевтически активные аддитивные солевые формы с основаниями путем обработки подходящими органическими и неорганическими основаниями, подходящие солевые формы с основанием включают, например, соли аммония, соли щелочных и щелочно-земельных металлов, в частности соли натрия, калия, магния и кальция, соли с органическими основаниями, например соли бензатина, N-метил-(D)-глюкамина, гидрамина, и соли с аминокислотами, например с аргинином и лизином.

И наоборот, указанные аддитивные солевые формы с кислотами или основаниями могут быть преобразованы в свободные формы обработкой подходящим основанием или кислотой.

Пролекарственными формами фармакологически активных соединений по изобретению обычно будут соединения, отвечающие формуле II, их фармацевтически приемлемые аддитивные соли с кислотой или основание.

Соединения по изобретению, имеющие аминогруппу, могут быть модифицированы с помощью кетона или альдегида, с получением основания Манниха. Это основание будет подвергаться гидролизу с кинетикой первого порядка в водном растворе.

Было обнаружено, что соединения по изобретению могут быть использованы для лечения микобактериальных заболеваний, в частности заболеваний, вызываемых патогенными микобактериями, такими как Mycobacterium tuberculosis.

Также объектом изобретения является способ получения производных хинолина формулы II, который заключается во взаимодействии 2-арилметилхинолинов и соответствующих арилкетонов под действием металлирующих агентов. Причем в качестве металлирующих агентов обычно используют амиды металлов, такие как диизопропиламид лития, диэтиламид лития, 2,2,6,6,-тетраметилпиперидид лития и т.д.

Общее описание синтеза

Соединения по изобретению формулы II могут быть получены из промежуточного соединения формулы III и промежуточного соединения формулы IV с использованием металлирующего реагента, например, диизопропиламида лития, в частности, получаемого in situ из бутиллития и диизопропиламина в подходящем растворителе, предпочтительно эфирного типа, например, как тетрагидрофуран (ТГФ), диэтиловый эфир, диизопропиловый эфир, метилтретбутиловый эфир и их смеси, а также смеси с другими растворителями или сорастворителями (Схема 2). Все радикалы имеют определения, как в формуле II. Перемешивание может увеличить скорость реакции. Реакция легко может быть проведена при температуре в интервале от -70 до +20°С, предпочтительно в интервале от -70 до -20°С.

Образовавшаяся в ходе реакции смесь оптических изомеров может быть разделена с использованием известных методов, таких как хроматография или кристаллизация диастереомерных солей.

Исходные соединения и промежуточные соединения формул III и IV являются соединениями, которые либо коммерчески доступны, либо могут быть получены обычными методами, широко известными в технике [D. Mabire, et al., J. Med. Chem., 2005, 48, 2134-2153]. Например, промежуточные соединения формулы II могут быть получены согласно пути, изображенном на схеме 3.

Схема 3

где все радикалы имеют такие обозначения, как в формуле II. Синтез по схеме 3 включает стадию (а), в которой замещенный ариламин подвергают взаимодействию с соответствующим ацилхлоридом, таким как 3-фенилпропионилхлорид, 3-фторбензолпропионилхлорид или п-хлорбензолпропионилхлорид, в присутствии подходящего основания, такого как триэтиламин, и подходящего инертного в реакции растворителя, такого как метилендихлорид или этилендихлорид. Реакция может быть осуществлена в интервале между комнатной температурой и температурой кипения. На следующей стадии (b) продукт присоединения, полученный на стадии (а), подвергают взаимодействию с хлорокисью фосфора (РОСl₃) в присутствии N,N-диметилформамида (формилирование по Вильсмайеру-Хааку с последующей циклизацией). Реакция может быть осуществлена в интервале температур от комнатной до температуры кипения. На следующей стадии (с) хлор во втором положении хинолинового цикла обменивают на другие группы R², путем взаимодействия промежуточного соединения, полученного на стадии (b), с соответствующими нуклеофильными реагентами.

Очевидно, что в предшествующих и последующих реакциях продукты реакции могут быть выделены из реакционной среды и, если необходимо, дополнительно очищены в соответствии с известными в данной области способами, такими как экстракция, кристаллизация и хроматография. Кроме того, очевидно, что продукты реакции, для которых возможно существование более одного оптического изомера, могут быть выделены из их смеси известными способами, в частности препаративной хроматографией, например, такой как препаративная хиральная высокоэффективная жидкостная хроматография.

Соединения формулы IV являются веществами, которые либо коммерчески доступны, либо могут быть получены в соответствии с методами синтеза, общеизвестными в технике. Нижеследующие примеры поясняют данное изобретение без его ограничения.

Примеры синтеза соединений по изобретению

А. Получение промежуточных соединений (общий метод)

Пример 1

Получение промежуточного соединения Va

В кипящую смесь 230 г гидрокоричной кислоты и 270 г 4-броманилина в 1 л толуола добавляют по каплям 160 мл хлористого тионила, затем добавляют по каплям смесь 1 л воды и 50 мл водного аммиака. Выпавший после охлаждения осадок отфильтровывают и сушат. Выход: 405 г промежуточного соединения Va.

Пример 2

Получение промежуточного соединения IIIa

К охлажденной до 10°С смеси 84 г диметилформамида и 200 г промежуточного соединения Va в 600 мл хлороформа добавляют по каплям 400 мл хлорокиси фофора и кипятят в течение ночи. Смесь охлаждают и выливают в 2 кг льда, органический слой промывают водой, сушат над MgSO₄, фильтруют и растворитель отгоняют в вакууме. Остаток кристаллизуют из метанола. Выход 163 г промежуточного соединения IIIa.

Пример 3

Получение соединения IVa

Смесь 340 г 1-ацетилнафталина, 56 г параформа и 200 г гидрохлорида диметиламина в 700 мл дихлорэтана кипятят 1,5 часа, охлаждают до комнатной температуры, отфильтровывают выпавший осадок, обрабатывают его водным аммиаком и диэтиловым эфиром. Органический слой промывают водой, сушат (MgSO₄), фильтруют и растворитель выпаривают. Выход 335 г промежуточного соединения IVa.

Б. Получение соединений по изобретению

Пример 4 1-(6-бром-2-хлор-хинолин-3-ил)-4-диметиламино-2-(1-нафтил-ил)-1-фенил-бутан-2-ол

К охлажденному до -50°С раствору 190 г промежуточного нафтилкетона IVa в 2 л сухого тетрагидрофурана в токе аргона присыпают 50 г диэтиламида лития. Смесь перемешивают 1 час, охлаждают до -70°С и прикалывают 150 г промежуточного соединения IIIa в 500 мл тетрагидрофурана, выдерживают при -70°С 2 часа и прикалывают 50 мл метанола. Смесь нагревают до комнатной температуры и приливают 150 мл 5 М раствора хлористого водорода в изопропиловом спирте. Выпавший осадок отфильтровывают и перекристаллизовывают из изопропилового спирта. Выход 67 г. Соединение IIа получают в виде смеси оптических изомеров с диастереомерным соотношением (dr), близким к 1:1. Диастереоселективность процесса может быть изменена при использовании соответствующих лигандов, растворителей, а также металлирующих агентов. Дальнейшее разделение пар энантиомеров (RR+SS) и (RS+SR) на отдельные энантиомерно чистые продукты может быть осуществлено традиционными методами, такими как кристаллизация соответствующих диастереомерных солей из подходящего растворителя, либо хроматографией. В качестве примера, иллюстрирующего возможность разделения соединений по изобретению на отдельные стереоизомеры, нами приведены данные рентгеноструктурного анализа двух стереоизомеров (1S, 2R) и (1R, 2S) соединения IIа, полученных путем разделения смеси изомеров одним из известных способов.

Пример 5

Другие производные IIa-e были получены и выделены аналогичным образом. Характеристики полученных соединений представлены в таблице 1.

В. Краткое описание антимикобактериальной активности полученных соединений

Полученные соединения общей формулы II показали заметную активность в отношении Mycobacterium tuberculosis в опытах in vitro. Наиболее активным представителем серии является производное IIа, которое продемонстрировало более низкую либо соизмеримую минимальную ингибирующую концентрацию (МIС), чем препараты сравнения рифампицин и изониазид в эксперименте на трех штаммах туберкулеза.

1. Определение МIС100 (мкг/мл) на агаризованной среде Дюбо

В основе метода определения роста микобактерий лежит использование нитратредуктазной активности микобактерий туберкулезного комплекса в качестве критерия их роста на плотных средах, содержащих KNOs. Культуры микобактерий туберкулеза, обладающие положительной нитратредуктазной активностью, характеризуются способностью редуцировать нитраты в нитриты. В качестве индикатора разложения нитрата калия используется стандартный реактив Грисса в виде 7,5% водного раствора. При закапывании реактива Грисса на среду с микобактериями происходит его взаимодействие с образовавшимися нитритами и поверхность среды окрашивается в розово-красный цвет. Таким образом, использование биохимической реакции с реактивом Грисса позволяет зафиксировать размножение микобактерий туберкулеза в короткие сроки (8-12 дней) при отсутствии видимого роста культуры.

Агаризованную среду Дюбо готовили согласно рекомендациям изготовителя (Difco, USA) с добавлением в солевую основу КNОз. После автоклавирования разведенной в дистиллированной воде солевой основы колбы со средой остужали до 52-54°С и добавляли 5% стерильный бычий сывороточный альбумин и олеат натрия. После этого агар разливали по стерильным пробиркам и, поддерживая температуру 46-47°С для предотвращения застывания, готовили разведения исследуемых препаратов №1 и №2, контрольных препаратов Рифампицина и Изониазида. Для исследования бактериостатической активности использовали следующие концентрации для всех препаратов: 100 мкг/мл; 50 мкг/мл; 25 мкг/мл; 12,5 мкг/мл; 6,25 мкг/мл; 3,125 мкг/мл; 1,56 мкг/мл; 0,78 мкг/мл; 0,39 мкг/мл. Разведения исследуемых и контрольных препаратов, а также разведения растворителя разливались в 24-луночные плэйты, каждая концентрация в дубликате. Таким образом, каждый плэйт содержал лунки с агаром с панелью концентраций препаратов в дубликатах (экспериментальные), лунки с агаром без препаратов (положительный контроль) и лунки с агаром без препаратов, на которые не производился посев микобактерий (отрицательный контроль или контроль пророста неспецифической флорой). Плэйты инкубировались в СO₂-инкубаторе при 37°С в присутствии 5% СО₂ в течение 10 дней. Через 10 дней готовили 7,5% водный раствор реактива Грисса и закапывали реактив в лунки плэйтов. О росте микобактерий на среде с препаратами и в контрольных лунках судили по окрашиванию среды в розово-красный цвет.

Таблица 2
Результаты определения МIС100 (мкг/мл) соединения IIа на трех штаммах М. tuberculosis Препарат H37RV Поли MS-115 Моно CN40 Рифампицин 0.2 >200 0.2 Изониазид 0.2 200 12.5 IIа 0.2 12.5 1.56

2. Определение концентраций препаратов, ингибирующих рост микобактерий in vitro, на жидкой питательной среде Дюбо по изменению оптической плотности среды при 600 нм.

Таблица 3
Значения МIС100 для соединения IIa на разных штаммах М.Tuberculosis на 11 сутки в жидкой среде Дюбо   H37Rv CN-40 MS-115 IIа 0.78 0.78 3.125 Изониазид 0.1 6.25 50 Рифампицин 0.1 0.1 >50

Таблица 4
Значения МIС100 для IIa на разных штаммах М.Tuberculosis на 18 сутки в жидкой среде Дюбо   H37Rv CN-40 MS-115 IIа 3.125 3.125 >50 Изониазид 0.1-0.4 6.25 и выше >50 Рифампицин 0.1 0.1 >50

Как следует из таблиц 2-4, соединение IIа, являющееся типичным представителем группы аминохинолинов по изобретению общей формулы II, показывает более высокую эффективность в отношении резистентных штаммов М.Tuberculosis, чем препараты сравнения, такие как Изониазид и Рифампицин.

Настоящее изобретение относится к новым производным хинолина общей формулы II, где

R¹ означает галоген, R² означает галоген, R³ означает гидрокси, R⁴, R⁵ означает C₁-С₃- алкил, R⁶ означает арил, R⁷ означает арил, n=1 или 2, а также к их фармацевтически приемлемым кислотным или основным аддитивным солям, обладающим активностью в отношении микобактерий. А также изобретение относится к способу получения соединений формулы II. Технический результат: получены новые производные хинолина, обладающие полезной биологической актинвостью. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 4 табл.

1. Производные хинолина общей формулы II

где R¹ означает галоген, R² означает галоген, R³ означает гидрокси, R⁴, R⁵ означают C₁-С₃-алкил, R⁶ означает арил, R⁷ означает арил, n=1 или 2,
а также их фармацевтически приемлемые кислотные или основные аддитивные соли, обладающие активностью в отношении микобактерий.

2. Способ получения соединений по п.1, заключающийся во взаимодействии 2-арилметилхинолинов и соответствующих арилкетонов под действием металлирующих агентов.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве металлирующих агентов используют диизопропиламид лития.