Производные 1,4-нафтохинона в качестве средства,регулирующего функцию дыхательной цепи клеток Советский патент 1987 года по МПК C07C225/24 A61K31/122 A61P3/00 C07C50/12 C07D295/10 

Изобретение относится к новым химическим соединениям ряда 1,4-нафтохинона, общей формулы О Ri где R. - СН. /СН2,-СН2, СН .2HCl ил Н7.-СНг CH2NlCH3)i-HCl которые могут найти применение в качестве средства,регулирующего функцию дыхательной цепи клеток. Известен 2-метш1-1,4-нафтохинон (витамин К.), обладающий выраженным влиянием на функцию дыхательной цепи в клетке.. Его действие можно объяснить с помощью схемы, приведенной на чертеже, на котором представлена главная цепь перено.са электронов с субстратов окисления на кислород (жирные стрелки) и альтернативные пути, не всегда сопряженные с образованием энергии (тонкие стрелки слева). Транспорт электронов осуществляется в силу разности потенциалов, причем в главной дыхательной цепи перенос одного электрона с НАД-зависимого субстрата на кислород сопровождается аккумуляцией энергии в виде 3 молекул АТФ или соответствующего мембранного потенциала (полукруглые стрел ки справа). В условиях патологии встречаются состояния, при которых использование кислорода клеткой затруднено вследствие блокады (частичной или полной) одного из участков дыхательной цепи митохондрий. В эксперименте блокада различных звеньев дыхательной цепи модулируется применением ингибитоп ров переноса электронов: ротенон, антимицин А, цианид (см. чертеж). С помощью 2-метил-1,4-нафтохинона удается шунтировать перенос электронов между НАДН и цитохромом 6. Вместе с тем необходимость шунтирования это го звена дыхательной цепи встречается в практике значительно реже, чем например, потребность в восстановлении потока электронов между цитохро110 мами Ь и и, особенно, между и а+а . цитохромами Таким образом, недостатком использования 2-метил-1,4-нафтохинона в качестве средства, регулирующего функцию дыхательной цепи клеток, является малая его универсальность. Ближайшим структурным аналогом предложенных соединений является производное 1,4-нафтохинона формулы СНз CHi-NH- / СООН обладающее определенной активностью в отношении функции дыхательной цепи. В условиях ингибиторного анализа (см. табл. 1, 2) оно шунтирует дыхательную цепь, заблокированную ротеноном, т.е. восстанавливает транспорт электронов между НАДН и цитохромом 6, но не в конечных участках дыхательной цепи. Таким образом и соединение формулы (II) не является универсальным в качестве средства, регулирующего функцию дыхательной цепи клеток. Целью настоящего изобретения является поиск новых химических соединений, обладающих универсальной способностью восстанавливать транспорт электронов в дыхательной цепи в условиях блокады ее отдельных звеньев. Согласно изобретению поставленная цель достигается использованием в качестве рредства, регулирующего функцию дыхательной цепи клеток, производных 1,4-нафтохинона общей формулы где К,СНз Ш2-СН2. %CH2NC:; СНгНС1 Urtu СЩ-СН2 СН2К(СНз)2-HCl Указанные соединения являются новыми и не описаны в литературе. Названия соединений общей формулы (I) приведены в табл. 1. 3 Соединения общей формулы (I) по лучают известными способами по реакции 2-метш1-3-хлорметил-1,4-нафт хинона в сухом бензоле с пиперидином или диметиламином соответственно. Пример 1. Получение соединения 1 (см. табл. 1). В 50 мл безводного бензола раст воряют 2,20 г 2-метил-З-хлорметил1,4-нафтохишэна, раствор охлаждают до 5°С и прибавляют 1,7 г пипериди на, растворенного в 5 мл охлажденн го безводного бензола. Через 30 ми бензольный раствор промывают нескол ко раз водой, сушат безводным суль фатом натрия и насьпдают сухим хлористым водородом. Выпавший осадок отделяют и перекристаллизовывают и смеси абсол1ртного этанола и этилац тата (1:3). Хлористоводородную сол растворяют в воде, прибавляют несколько капель водного аммиака, выпавший осадок отделяют и промывают водой. Найдено, %: С 75,78; Н 7,15; N 5,64. C,,R,,NO,,. Вычислено, %: С 75,81; Н 7,11; N 5,20. Получают 0,82 г (выход 37%) хлористоводородной соли 2-метил-З-пипе ридинометил-1,4-нафтохинона. П р и м е р 2. Получение соединения II (см. табл. 1). В 50 мл безводного бензола растворяют 2,20 г 2-метил-З-хлорметил- 1,4-нафтохинона и при 15°С прибавля ют 0,90 г диметиламина, растворенно го в 2 мл безводного бензола. Реакционную смесь оставляют при этой температуре на 30 мин, после чего бензольный раствор несколько раз пр мывают водой, сушат безводным сульфатом натрия и насьш1ают сухим хлористым водородом. Вьшавший осадок отделяют и перекристаллизовывают из смеси абсолютного этанола и этилаце тата (1:3). Получают 0,69 г хлористоводородной соли 2-метил-З-димети аминометил-1,4-нафтохинона. Получено: 30% (теоретического). Найдено, %: С 63,19; Н 5,94; N 5,32. C H jNOj-HCE. Вычислено, %: С 63,28; Н 6,07; N5,27. Для подтверждения структуры синт зированных производных 1,4-нафтохи804нона формулы (I) использованы данные спектров, снятых на приборе уК-20. Данные приведены в табл. 2. В скобках указана относительная интенсивность соответствующих полос. Данные о токсичности (LD у) ука- занньпс соединений № 1 и № 2 при внутривенном введении белым крысам приведены в табл. 3. Из табл. 3 следует, что терапевтическая доза обоих предлагаемых новых соединений в 8-9 раз ниже, чем LDjQ, в то время как терапевтическая доза известного соединения сое- тавляет лишь 1/4-1/5 LDjo В табл. 4-8 приведены данные об электроноакцепторных свойствах исследованных производных 1,4-нафтохинона формулы (I), определяющие возможность применения их в профилактике и лечении различных заболеваний. В табл. 4 приведены данные о влиянии соединений 1,4-нафтохинона на восстановление скорости переноса электронов в нативных митохондриях после ингибирования ротеноном (блокатором начального участка дыхательной цепи - см. фиг. 1), антимицином (блокатором среднего участка дыхательной цепи - см. фиг. 1) и цианидом (блокатором конечного участка дыхательной цепи - см. фиг. 1). Данные табл. 4 свидетельствуют о том, что известное соединение может шунтировать лишь первый, начальный участок дыхательной цепи, блокируемый ротеноном. Новые же соединения (№ 1 и № 2) обеспечивают полное восстановление переноса электронов при блокаде любого из участков дыхательной цепи митохондрий. Так, показатель восстановления скорости переноса электронов после ингибиро- вания цианидом с помощью известного соединения равен О, соединения № 1431%, соединения №2 - 310%. В табл. 5 приведены данные о способности соединений 1,4-нафтохинона восстанавливать активность НАДН оксидазного комплекса дыхательной цепи митохондрий в присутствии различных ингибиторов. В табл. 5 показано, что известное соединение в состоянии восстановить активность этого комплекса только при блокаде его ротеноном, тогда как новые соединения (№ 1 и № 2) восстанавливают активность при блокаде каждого из звеньев дыхательной цепи. При этом 51 дыхательную цепь, заблокированную ротеноном, соединения № 1 и 1 2 шунтируют в 10 раз активнее, чем известное соединение. При блокаде дыхательной цепи антимицином А и циани дом показатель восстановления скорости переноса электронов известного соединения равен О, а новых соединений № I и № 2 равен соответственно 1588-1968% и 1650-1875%. В табл. 6 приведены данные о способности соединений 1,4-нафтохинона восстановить активность цитохром-Соксидазы, т.е. конечного участка дыхательной цепи. Если известное соединение практически не изменяет активность этой ферментной системы, то новые соединения W я № 2 увеличивали ее активность при блокаде циани дом в 8-11 раз. Табл. 7 иллюстрирует способность двух новых соединений предупреждать смертельное отравление.цианидом. Так если известное соединение, введенное внутрибрюшийно перед инъекцией смертельной дозы цианида, не изменяло срока жизни крыс, то соединения № I и № 2 не только увеличивали этот срок в 5т5,5 раза, но и обеспечили полную выживаемость 10-13% животных Это обстоятельство свидетельствует 0 о том, что не только in vitro, но и in vivo эти соединения способны обеспечить перенос электронов по дыхательной цепи в обход заблокированной цитохромоксидазы. В табл. 8 приведены данные о продолжительности жизни и выживаемости кроликов с необратимым геморрагическим шоком, при котором одновременно с восполнением объема циркулирукнцей крови реополиглюкином вводили одно из новых соединений- № 1 (в контроле - только реополиглюкин)..Добавлен ние к реополиглюкину (внутривенное введение) соединения № 1 в дозе 0,81,0 мг/кг обеспечило увеличение в 2 раза продолжительности жизни и выживаемость 21% животных (при 100% смертности в контроле). Анализ результатов, приведенных в табл. В показывает, что при меньшей токсичности новых соединений (№ I и №2) они проявляют в 10 раз большую активность по сравнению о известным соединением при блокаде начального участка дыхательной цепи. Кроме того, новые соединения обладают неизвестной активностью - шунтировать конечный участок дыхательной цепи,полностью восстанавливать скорость потока электронов по всей цепи. Таблица 1

Производные 1,4-нафтохинона общей формулы где R,СН R|CHiNC CH2-HCl tinu :Нт-сн2 (Л СН ТЯССНз -НС в качестве средства, регулирующего функцию дыхательной цепи клеток.

.,.о

R.,.HCi

К СН2ШСНз 2 НС1

Хлористоводородная соль 2-метил3-пиперидинометил-1,4-нафтохинона

Хлористоводородная соль 2-метил3-(N,N-диметиламинометил)-1,4нафтохинона

Структурная формула соединений

© сно е

CH NCС1

о А сн,

Таблица 2

ИК-спектры

1

1640 (1,00) см и др. 1605 (0,68), 1570 (0,73), 1445 (0,98), 1435 (0,91) (плечо) и 1365 (0,81) .

ена

, ,- ©

1660 (0,87) , и др. 1620 (0,77), 1595, (0,74), 1485 (0,70) и 1465 (1,00) см

репарат

LD

10,2(7,5-12,9) 9,1(10,0-11,2) 8,0(5,5-9,5)

Примечание: В скобках столбца 2 (LD) приведены

доверительные интервалы значений.

Влияние производных 1,4-нафтохинона на показатели дыхания митохондрий печени крыс в присутствии ингибиторов переноса электронов (субстрат-глутамат)

40

183

ТерапевтиСоотношеческаяние терадозапевтической и токсическойдоз

2,0-2,5 1/5-1/4 1,0-1,2 1/9-1/8 0,9-1,0 1/9-1/8

Таблица 4

57 1) XX Влияние пронзяодпых 1,4-квфтохинояа иа активяость НАД-Н - оксвдаэиогв комплекса митохондрий печсяи крыс присутствии иигибиторов переноса электронов

I

1} omoBeHtfe скорости дыхаяия-после добавления соединения иафтохинона к скорости окисления НАД-Я;

2) ПВС„-.покааатель восстановления соединениями наФтопгаоиа скорости переноса «лектроиов аосле ингибирования

(по отяовеиип к скорости окисления субстрата после добаЬлешш ингибитора, Х)| - Р«0,05 по отновеиию к скорости окисления субстрата до добавления соединений нафтохннона; - ,05 по отновенпо к скоростн окисления субстрата до-добавлеиия ингибитора.

1148280

10 Продолжение тйбл,4

Тавлнпа 5 показатель восстановления препаратами нафтохинона скорости переноса электронов после ингибирования (по отношению к скорости окисления субстрата после добавления ингибитора, %); ,05 по отношению к скорости окисления субстрата . до добавления ингибитора; Р ,05 по отношению к скорости окисления субстрата после добавления ингибитора.

Влияние производных 1,4-нафтохинона на активность цитохром-С-оксидазы митохондрий печени крыс в присутствии цианида

Производные 1,4-нафтохинона

2-Метил-З-карбоксианилинометил-1f4-нафтохинон (II)

1 Влияние производных

5 п

Таблица 6

Показатель восстановления скорости переноса злектронов производными 1,4-нафтохинона

80

102 813

1100

4,8711,16 5,8310,89 8 6

«:0,05

3,0±0,7 7,011,13 8 3

0,05

6,0±1,63 120,4±43,7 7 7

«iO,05

4,99tO,62 64,85123,8 32 18

,001 1,4-нафтохинона на продолжительность жизни крыс, отравленных цианидом Таблица 7

13 п роизводные СтатисПродолжитна 100 г 1уА-нафтохинотические помассыконтроль казатетелали 1) 3,0±0,7 8 3,OiO,7 8 5,6tl,3 Цитохром с

Примечай и я: 1) Статистические показатели: М - среднее арифметическое; tm - средняя квадрати еская ошибка; п - число животных; Р - достоверность различия средних.

2) При вычислении продолжительности жизни животные прожившие более 24 ч не учитывались.

1148280

14 Продолжение табл.7 ни, мин 17 5,2±0,85 12 5,6±1,3 17 2,OiO 3 Выживаемость 2) сть жизболее 2А ч ОПЫТ КОНТроль1691108,5 7 0,05 163,51159,7 4 0,05 29,8+12,5 5 0,05 il05,5±29,3 14 .0,003 27,214,5 7 ,00 1,5±0,5 2 0,05

Влияние производного 1,4-нафтохинона (№ 1) на продолжительность жизни и выживаемость кроликов с необратимым геморрагическим шоком

Таблица 8