ИМИДАЗОЛМАЛАТ МЕДИ(II), ПРОЯВЛЯЮЩИЙ АНТИБАКТЕРИАЛЬНУЮ АКТИВНОСТЬ, И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ Российский патент 2016 года по МПК C07F1/08 A61K31/30 A61K31/4164 A61P31/04 

Изобретение относится к координационным соединениям металлов, проявляющим антибактериальную активность, и может быть использовано в медицине и ветеринарии для целей химиотерапии.

В химиотерапии бактериальных инфекций широко используются металлопрепараты, в частности соли серебра (например, колларгол и др.), недостатком которых является высокая стоимость и токсичность. Известно координационное соединение меди: бисимидазол-(1,10)-фенантролин меди(II) дихлорид, проявляющий антибактериальную активность (патент РФ №2190616). Однако указанное вещество обладает высоким иммунотоксическим действием, обусловленным, в первую очередь, присутствием в молекуле ароматического амина - 1,10-фенантролина (патент РФ №2448696).

Задача заявляемого изобретения - создание нового антибактериального соединения, обладающего высокой антибактериальной активностью наряду с высокой растворимостью. Поставленная задача решена созданием нового вещества − имидазолмалата меди(II) общей формулы Cu(C₃H₄N₂)C₄H₄O₅ · 2H₂O, в состав которого входят ион Сu⁺², молекула имидазола C₃H₄N₂ (Im), анион яблочной кислоты C₄H₄O₅ ²⁻ (Malat) - малат и две молекулы воды.

Новое вещество Cu(C₃H₄N₂)C₄H₄O₅ · 2H₂O получают путем взаимодействия в водном растворе малата меди(II) CuMalat ∙ 3H₂O с имидазолом (pH 6.5-8.7). Выделение осадка смешанолигандного комплекса (СЛК) из водного раствора проведено ацетоном. Полученное соединение идентифицировали методами химического, термического, термогравиметрического анализа, а также методами pH-потенциометрии, спектрофотометрии (сняты электронные спектры поглощения водных растворов комплексов), ИК-спектроскопии.

Антибактериальная активность соединения подтверждена методом серийных разведений на различных видах микроорганизмов.

Изобретение поясняется следующими примерами.

Пример 1.

Способ получения заявляемого вещества. Предварительно был получен малат меди(II) состава CuC₄H₄O₅ ∙ 3H₂O при взаимодействии карбоната (CuOH)₂CO₃ с яблочной кислотой H₂C₄H₄O₅. Для этого навеску карбоната меди(II) помещали в небольшой объем воды (10 мл), во взвесь вносили навеску кислоты (мольное соотношение компонентов (CuOH)₂CO₃: H₂Malat=1: 2, т. е. Cu²⁺: H₂Malat=1: 1). Если карбонат полностью не растворялся, то смесь до полного растворения выдерживали на бане, прозрачный раствор охлаждали, и малат меди(II) из водного раствора выделяли добавлением ацетона.

Синтез СЛК осуществляли по реакции:

CuMalat+Im → CuImMalat

Навеску малата меди(II) помещали в небольшой объем воды (8-10 мл) и вносили рассчитанное количество имидазола, создавая мольное соотношение СuMalat: Im, равное 1: 3 или 1: 4, pH смеси должен находиться в интервале 6.5-8.7, поскольку в указанном интервале pH имидазол существует преимущественно в виде нейтральной молекулы Im, имеющей широкую область доминирования (рН 5.5-13.0). Билигандную соль меди(II) выделяли из водного раствора, в котором доминировал комплексный катион состава 1: 1, CuIm²⁺, добавлением ацетона. Малат, имидазолмалат меди(II) анализировали термическим методом на содержание воды, оксида металла нагреванием соли в течение 2 ч при 140 и 900°С соответственно; содержание малат-иона определено по разработанной нами фотометрической методике, основанной на поглощении окрашенного малатного комплекса железа(III) (С_Fe=0.014 моль/л; С_Malat=8 · 10⁻⁴-5 · 10⁻³ моль/л; λ_эф.=440 нм, l=10 мм; рH 1.80). В солях CuC₄H₄O₅ ∙ 3H₂O, Cu(C₃H₄N₂)C₄H₄O₅ · 2H₂O термогравиметрически определено содержание воды, малат-иона, имидазола и оксида металла, поскольку удаление воды, разрушение малат-аниона, имидазола и образование оксида меди(II) происходит в различных температурных интервалах (25-175, 175-400, 400-575, 575-900°С соответственно). Стадии термического распада имидазолмалата меди(II) CuImMalat ∙ 2H₂O на воздухе количественно подтверждаются изменением массы соли. Результаты анализа моно- и билигандной солей помещены в табл.1.

Таблица 1

Результаты термического, термогравиметрического, фотометрического анализа моно- и билигандной солей меди(II) (н - найдено, в - вычислено)

Формула соединения СuO, % H₂О, % Malat²⁻, % Im, % н в н в н в н в CuC₄H₄O₅ · 3H₂O 31.8 31.86 20.3 21.63 53.6 52.91 - - Cu(C₃H₄N₂)C₄H₄O₅ · 2H₂O 27.1 26.54 11.5 12.01 43.6 44.07 22.8 22.71

Для определения функциональных групп, участвующих в комплексообразовании с ионом d-металла Cu²⁺, использованы ИК-спектры лигандов и смешанолигандной соли. ИК-спектр яблочной кислоты характеризуется узкими интенсивными полосами валентных колебаний карбонильной группы С=О в области 1760-1730 см⁻¹. Спектры исходного малата и СЛК не имеют этой полосы, а содержат интенсивные полосы асимметричных и симметричных валентных колебаний ионизованной карбоксильной группы СОО⁻, вовлеченной в координацию с катионом металла, в области 1600 и 1400 см⁻¹. Это подтверждает вхождение малат-аниона в состав билигандной соли.

Косвенным доказательством образования билигандного соединения меди(II) с имидазолом и анионом яблочной кислоты при pH 6.5-8.7 является гипсохромное смещение максимума поглощения акваиона меди(II) (Cu(NO₃)₂-H₂O, 824 нм) при переходе к двойным системам (Cu(NO₃)₂-H₂O-Im, 742 нм; Cu(NO₃)₂-H₂O-H₂Mal, 694 нм), а затем - к тройной (Cu(NO₃)₂-H₂O-H₂Mal-Im, 688 нм). Можно предположить, что в пределах рН 6.5-8.7 пиридиновый атом азота N₍₃₎ нейтральной молекулы Im участвует в реакциии образования комплекса, так как содержит неподеленную пару электронов на sp²-гибридной орбитали атома азота. Образование смешанолигандной соли и комплексов в растворе связано со сродством d-катиона Cu²⁺как к донорным атомам азота, так и кислорода выбранных лигандов - имидазола и яблочной кислоты.

Пример 2.

Антибактериальная активность заявленного соединения определялась методом серийных разведений препарата (согласно МУК 4.2.1890-04. Методические указания) в бактериальных культурах E.coli, Staph. aureus, P. vulgaris, Str. pneumonie. Тестирование проводилось в объеме 1 мл каждого разведения заявленного соединения с конечной концентрацией исследуемого микроорганизма примерно 5 x 10⁵ КОЕ/мл. Пробирки с тестируемыми штаммами инкубировались в обычной атмосфере при температуре 35°С в течение 24 ч, а пробирка без препарата ("отрицательный" контроль) хранилась в холодильнике при+4°С до учета результатов. Результаты опытов учитывались через 24 часа инкубации (табл.2). Для определения наличия роста микроорганизма пробирки с посевами просматривались в проходящем свете. Рост культуры в присутствии заявленного соединения сравнивался с пробиркой "отрицательный" контроль, содержащей исходный инокулюм.

Таблица 2

Результаты исследования антибактериальной активности заявленного соединения

Концентрация препарата,
мг/мл Ингибирование роста бактерий, % Escherichia coli Staphylococcus aureus Proteus vulgaris Streptococcus pneumoniae 10 100 100 100 100 5 100 100 100 100 2,5 100 100 100 100 1,25 100 100 100 100

Из табл.2 следует, что имидазолмалат меди(II) Cu(C₃H₄N₂)C₄H₄O₅ · 2H₂O оказывает выраженное антибактериальное действие, вызывая полное подавление роста тестовых микроорганизмов в широком диапазоне концентраций заявленного соединения 10-1.25 мг/мл. Начальная концентрация препарата 10 мг/мл свидетельствует о его высокой растворимости.

Техническим результатом является расширение арсенала легкорастворимых антибактериальных препаратов путем получения неизвестного ранее соединения - имидазолмалата меди(II) общей формулы Cu(C₃H₄N₂)C₄H₄O₅ · 2H₂O.

Источники информации

1. Патент РФ №2190616 (прототип).

2. Патент РФ № 2448696.

3. МУК 4.2.1890-04 Определение чувствительности микроорганизмов к антибактериальным препаратам. Методические указания.

Изобретение относится к координационным соединениям металлов, а именно имидазолмалату меди(II) общей формулы Cu(C₃H₄N₂)C₄H₄O₅ · 2H₂O, проявляющему антибактериальную активность в широком диапазоне концентраций. Также предложен способ его получения. Техническим результатом является расширение арсенала легкорастворимых антибактериальных препаратов. 2 н.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр.

1. Имидазолмалат меди(II) общей формулы Cu(C₃H₄N₂)C₄H₄O₅ ∙ 2H₂O, проявляющий антибактериальную активность в широком диапазоне концентраций.

2. Способ получения имидазолмалата меди(II), характеризующийся тем, что синтезированный малат меди(II) CuC₄H₄O₅ ∙ 3H₂O взаимодействует в водном растворе с имидазолом при pH смеси 6.5-8.7 и мольном соотношении компонентов СuC₄H₄O₅:C₃H₄N₂=1:3 или 1:4 с последующим выделением осадка соли Cu(C₃H₄N₂)C₄H₄O₅ · 2H₂O ацетоном.