монография исследование взаимосвязи структура

А.В. СИМОНЯН
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ
СТРУКТУРА – ФАРМАКОЛОГИЧЕСКАЯ
АКТИВНОСТЬ ПРОИЗВОДНЫХ
КОРИЧНОЙ КИСЛОТЫ
Волгоград, 2009
УДК
ББК
С
Рекомендовано к печати ученым советом Волгоградского государственного медицинского университета.
Рецензенты:
Шарманов В.К., доктор фармацевтических наук, профессор кафедры фармацевтической химии Курского государственного медицинского университета.
Пулина Н,А,, кандидат химических наук, доцент, заведующая кафедрой фармацевтической технологии Пермской государственной фармацевтической академии.
Симонян А.В.
Исследование взаимосвязи структура – фармакологическая активность производных коричной кислоты – Волгоград: Изд. ВолГМУ, 2009. –
98 с.
В монографии рассмотрены основные современные подходы и методы в исследовании закономерностей взаимосвязи структура – биологическая активность соединений для осуществления целенаправленного синтеза на примере производных коричной кислоты и близких структурных
аналогов. Показана прямая и достоверная взаимосвязь между проявлением антирадикальной и антиоксидантной активности соединений с другими
видами биологической активности.
Книга предназначена для студентов, аспирантов и научных работников, занимающихся поиском, разработкой и созданием новых биологически активных соединений природного и синтетического происхождения.
 Симонян А.В., 2009.
ISBN
2
Список используемых сокращений
АА – антиаллергическая, -кие и др.,
АЛТ – аланинаминотрансфераза,
АСТ – аспартатаминотрансфераза,
АО – антиоксиданты, -ная и др.,
АР – антирадикальная,
БАВ – биологически активные вещества,
ВЗМО – высшая занятая молекулярная орбиталь,
ВСА – взаимосвязь структура – активность,
ВСТ – взаимосвязь структура – токсичность,
ГАМК – γ-аминомасляная кислота,
ДЦ – дескрипторные центры,
ЛС – лекарственные средства,
МАД – математически аддитивная модель,
МСДЦ – матрица связанности дескрипторных центров
МС – мембраностабилизирующая,
ПОЛ – перекисное окисление липидов,
РПКА – реакция пассивной кожной анафилаксии,
ФКСП – фрагментарный код суперпозиции подструктур,
ЭТМС – электронно-топологическая матрица смежности,
3
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
ВВЕДЕНИЕ
5
Глава 1. Основные подходы и методы исследования
взаимосвязи структура – активность
7
Литература
16
Глава 2. Исследование взаимосвязи структура – антирадикальная и антиоксидантная активность в ряду
производных коричной кислоты
19
2.1. Прогнозирование структур, обладающих антиоксидантной активностью с использованием
эмпирического метода
19
2.2. Исследование АО активности соединений
с использованием полуэмпирического метода
29
2.2.1. Количественная оценка связи структура
антиоксидантная активность соединений
30
2.3. Исследование связи структура – АО активность с
использованием теоретических методов
33
Литература
47
Глава 3. Исследование взаимосвязи структура – антигипоксическая и церебропротекторная активность 51
3.1. Прогнозирование структур с использованием
логико-структурного подхода
51
3.2. Антигипоксическая активность замещенных в
арильном радикале производных коричной кислоты
55
3.3. Антигипоксическая активность -бензоиламинопроизводных коричной кислоты
56
3.4. Антигипоксическая активность производных
алкиламидов кричной кислоты
57
3.5. Антигипоксическая активность производных диэтиламиноэтилового эфира циннамамида бензойной кислоты
60
3.6. Антигипоксическая активность производных
2-стирилбензимидазола
62
Литература
65
Глава 4. Исследование взаимосвязи структура –
антиаллергическая активность в ряду
производных коричной кислоты
68
4.1. Анализ структурных признаков с использованием
логико-структурного подхода
68
4.2. Прогнозирование структур, обладающих
антиаллергической активностью
72
4.3. Производные кумарин-3-карбоновой кислоты –
4
потенциальные антиаллергические средства
4.4. Антиаллергическая активность ариламидов
коричной кислоты
4.5. Количественная оценка взаимосвязи структура –
антиаллергическая активность с использованием
полуэмпирического метода
4.6. Исследование связи структура – ААА с
использованием электронно-топологического подхода
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
75
77
80
87
97
ВВЕДЕНИЕ
5
Поиск и создание новых эффективных биологически активных соединений, отличающихся низкой токсичностью и минимальным проявлением побочных явлений, является актуальной задачей здравоохранения и,
в частности, фармации.
Традиционные исследования, основанные на скрининге и отборе
биологически активных соединений, трудоемки и требуют значительных
затрат по наработке, очистке и установлению строения соединений, по
установлению биологической активности, токсичности и их специфической активности, т.е. по проведению доклинических исследований.
Исследование закономерностей взаимосвязи между химической
структурой соединений и их биологической активностью (ССА) или выявление связи структура вещества и его токсичность (ССТ), является одним из наиболее важных направлений актуальной проблемы поиска и разработки лекарственных средств. Эти исследования позволяют выявить
наиболее значимые в проявлении конкретного вида активности или токсичности структурные признаки химических соединений или близких по
структурным признакам суммарных биологически активных веществ
(БАВ) и провести теоретически обоснованный целенаправленный поиск
соединений или суммарных БАВ природного или синтетического происхождения. Следует отметить, что наиболее удовлетворительные результаты можно получить при исследовании индивидуальных химических соединений.
Данная монография посвящена современным методам и подходам,
существующим и используемым в настоящее время в исследованиях ССА
и ССТ многими исследователями.
Несмотря на многочисленные работы, посвященные исследованиям
по данной проблеме, в научных исследованиях некоторых авторов мы
сталкиваемся с необоснованным и даже некорректным выбором признаков
6
активности (токсичности) исследуемых веществ, не имеющих ничего общего с описываемым объектом или процессом. Такой подход подчинен
одной цели – получению высоких значений коэффициентов корреляции.
Нами предпринята попытка на примерах исследования ССА производных коричной кислоты наглядно продемонстрировать теоретически
обоснованные подходы по выбору признаков активности (токсичности) и
метода анализа ССА следующим группам: эмпирические, полуэмпирические и теоретические методы.
Мы надеемся, что материал, изложенный в настоящей монографии,
будет полезен (особенно для молодых исследователей): биологам, провизорам, фармакологам занимающимся проблемой поиска и создания новых
лекарственных средств.
Автор с благодарностью примет все замечания и пожелания по материалам, изложенным в настоящей монографии.
ГЛАВА 1.
7
ОСНОВНЫЕ ПОДХОДЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
ВЗАИМОСВЯЗИ СТРУКТУРА – АКТИВНОСТЬ
Исследование и установление закономерностей связи между химической структурой соединений и их биологической активностью (ССА)
или выявление связи структура вещества и его токсичность (ССТ), является актуальной задачей в процессе поиска и создания лекарственных
средств. Эти исследования позволяют выявить наиболее ответственные за
проявление конкретного вида активности или токсичности структурные
признаки и провести теоретически обоснованный целенаправленный поиск
соединений природного или синтетического происхождения.
Основой для создания лекарственных средств (ЛС) является совокупность теоретических и эмпирических знаний о характере биологического действия химических соединений. Для накопления и упорядочения
этих знаний используются разнообразные вычислительные методы.
Наиболее распространенными в настоящее время являются следующие методы анализа ССА.
1. Интуитивный подход основан на правдоподобных рассуждениях
исследователей о влиянии структуры на биологическую активность вещества. Эти рассуждения во многом основаны на методах поиска сходства,
различий и сопутствующих изменений. С такими примерами можно ознакомиться практически в любой статье по анализу ССА. Однако, можно
встретить и ошибочные утверждения авторов, основанные на анализе
только сходства активных соединений без проверки различия по этим
сходным элементам активных и неактивных соединений.
2. Регрессионный подход основан на использовании методов регрессионного анализа и включает в себя такие известные подходы, как методы Фри-Уилсона, Хенча и его модификациях.
8
3. Активный эксперимент позволяет планировать целенаправленный синтез таим образом, чтобы минимизировать число испытаний для
получения наиболее активного соединения в данном ряду. При этом, поиск
оптимальной структуры проводится в пространстве параметров, коррелирующих с биологической активность.
4. Кластер-анализ используют для группировки соединений по их
структуре, биологическим свойствам, а также для группировки заместителей по их физико-химическим свойствам.
5. Дискриминантный анализ и распознавание образов. Методы этой
группы
позволяют
разделять
на
классы
активности
структурно-
гетерогенные соединения.
6. Логико-статистический анализ. Методы этой группы анализов
тесно примыкает к алгоритмам дискриминантного анализа, однако используют методы представления и обработки информации, более естественные
для исследователя.
7. Интерактивный анализ предполагает использование диалога
между человеком и ЭВМ, позволяет привлекать при анализе ССА дополнительную содержательную информацию и повысить достоверность анализа.
8. Моделирование механизма действия лекарственных средств. Эта
группа включает работы по моделированию на ЭВМ взаимодействия ЛС с
рецепторами, метаболизма и других стадий действия ЛС.
Все существующие методы анализа ССА можно условно отнести к
трем группам:
1 – эмпирические методы, предполагающие систематический анализ исследований биологической активности, с целью выявления элементов структуры и их комбинаций, характерных для определенного типа
биологического действия на организм животного;
9
2 – полуэмпирические методы, включающие рассмотрение в виде
математических уравнений конкретных физико-химических характеристик
соединений, связанных с проявлением биологической активности;
3 – теоретические методы, основанные на квантово-химических
расчетах и использующих в качестве параметров в регрессионных уравнениях электронные и топологические характеристики молекул.
Эмпирический метод малоэффективен и предполагает наличие информации по большому объему экспериментальных биологических исследований, а проведение самого анализа, основанного на интуитивном подходе исследователя, не всегда позволяет выявить закономерности ССА, а
зачастую эти закономерности оказываются статистически недостоверными
[1–5].
Применение физических и физико-химических параметров соединений в сочетании с различными вычислительными методами позволяет
установить закономерности ССА на основе исследования сравнительно
небольшого ряда родственных соединений.
Большинство исследований ССА на современном этапе, основанных на использовании метода Хенча с соавт. и его модификациях, биологическую активность конкретного ряда соединений выражают в виде
функции от физико-химических параметров, характеризующих структуру
этих соединений. Наиболее часто для этих целей используют электронные
и стерические эффекты, молярную рефракцию, параметр гидрофобности и
др. [6–9].
Однако, значимость выбранных параметров для описания конкретного типа действия заранее неизвестна. Поэтому исследователям приходится испытывать ряд конкретных уравнений, полученных с помощью регрессионного анализа и содержащих различные комбинации параметров.
Далее, на основании анализа значимости коэффициентов корреляции, проводят отбор наиболее оптимального уравнения [10].
10
С целью сокращения и упрощения расчетов, а также исключения
принципиальных ошибок, необходимо по мере возможности учитывать
механизм действия данного ряда соединений в проявлении определенного
вида биологической активности. В противном случае, возможно получение
уравнений с хорошими значениями коэффициентов корреляции и высокой
статистической значимостью, но имеющих мало общего с изучаемым объектом или неэффективные для осуществления прогноза.
Так, для предварительного скрининга часто прибегают к определению биологической активности в опытах in vitro, что позволяет значительно сократить процесс отбора наиболее перспективных структур, облегчает
определение механизма биологического действия. Однако следует отметить, что исследование качественных и количественных соотношений
ССА, как правило, дает удовлетворительные результаты в опытах in vitro и
не всегда установленные закономерности находят подтверждение в опытах
in vivo. Очевидно, это объясняется тем, что невозможно практически полностью воспроизвести в опытах in vitro условия живого организма. Несмотря на эти издержки, исследования закономерностей ССА в опытах in
vitro вносят определенный вклад в развитие целенаправленного синтеза и
выделения природных биологически активных соединений.
Так, в исследованиях, посвященных изучению ССА в ряду производных коричной кислоты, использованы полуэмпирические методы. Описанный выше подход был использован при изучении ССА в ряду производных 4-алкоксизамещенных производных коричной кислоты [11]. В результате исследований в опытах in vitro авторы установили, что мембраностабилизирующее действие (МСД) соединений возрастает с увеличением
их липофильности и положительного электронного эффекта заместителей
в ароматическом ядре. В то же время, положительный индуктивный эффект -заместителей снижает МСД. Введение липофильной алкоксигруппы в положение 4 в сочетании с галогеном в положении 3, увеличивает
11
общую кислотность молекулы и приводит к усилению МСД. На основании
полученных результатов были синтезированы новые соединения, с высокими значениями МСД. Однако предположение авторов о высокой противовоспалительной активности полученных соединений не получили подтверждение в опытах in vivo.
Несмотря на существующие объективные и субъективные сложности, подход Хенча не имеет альтернативы среди полуимперических методов, используемых для математического выражения количественных соотношений ССА. Видимо это связано с тем, что в основу метода заложены
наиболее общие физико-химические свойства соединений, которые, возможно, являются основой и в механизме проявления биологической активности.
Исследование ССА в ряду замещенных коричных кислот с их способностью ингибировать активность амилазы поджелудочной железы показало, что в отличие от гидрокси-, метокси- и нитропроизводных, показавших слабую активность, хлор-, бром- и аминопроизводные проявили
достаточно высокую активность. Регрессионным анализом авторы установили, что значительное влияние на ингибирующую способность соединений оказывает гидрофобность заместителей, а использование для корреляции -констант Гаммета приводит к неудовлетворительным результатам
[12].
Для ряда циннамамидов показано, что ,–диметилзамещенные
трифторметилциннамамидов обладают выраженной противосудорожной
активностью, в отличие от незамещенных производных, но уступают по
активности 4-галогензамещенным и их аналогам [13].
С применением ступенчатого дискриминантного анализа исследована зависимость ССА в ряду замещенных производных коричной кислоты
в отношении поглощения
86
Rb миокардом и толерантности к недостатку
кислорода [14].
12
Высокая фибринолитическая активность -алкилзамещенных коричной кислоты авторы связывают с их выраженным МСД, которое усиливается в зависимости от общей кислотности и липофильности соединений [15].
Приведенными выше работами и ограничиваются исследования по
проблеме ССА полуэмпирическими методами в ряду производных коричной кислоты.
В настоящее время уделяется все больше внимания разработке и созданию расчетных методов для использования в корреляционном анализе
ССА. Так, математическая аддитивная модель (МАД) основана на аддитивном вкладе заместителей в проявление биологической активности и не
учитывает их взаимного расположения и взаимного влияния в молекуле
[16]. Поэтому использование МАД часто приводит к необъективным результатам, особенно, при исследовании полизамещенных структур [17].
Предпринимаемые исследователями попытки учета в МАД взаимного влияния заместителей представляются более перспективными, однако, при
этом резко возрастает количество необходимых биологических исследований, что естественно снижает практические возможности применения данного подхода [3].
Важное значение при исследовании ССА имеет наиболее полное и
корректное описание структур соединений. С этой целью применяют различные языки выражения химической структуры, основанные как на физико-химических, так и на квантово-химических параметрах.
Наиболее простым и удобным описанием структура вещества является его векторное представление, которое имеет вид:
Ck = { Sk1, Sk2, …… Skn },
где компоненты Skj принимают дискретные значения:
{ Skj }, j = 1, …… Ik.
13
В качестве значений Skj можно использовать структурные фрагменты молекул в ряду родственных соединений, а также различные физико-химические, электронные, конформационные характеристики исследуемых веществ. Для соединение, относящихся к различным химическим рядам (классам), отсутствие универсальности векторного описания структур,
прривело к необходимости разработать подход, учитывающий строение
отдельных фрагментов молекул, наиболее ответственных за проявление
биологической активности.
Такое описание структур положено в основу программного комплекса СТАРК [18].
Дальнейшее развитие языков представления структур привело к созданию подхода, основанного на предположении, что биологическое действие вызвано определенными центрами молекулы, которые названы дискрипторными центрами (ДЦ) (потенциально активных атомов или групп
атомов), способными к взаимодействию с биологическим рецептором [19,
20]. Данный подход называется «фрагментарным кодом суперпозиции
подструктур» (ФКСП). В качестве ДЦ обычно используют гетероатомы,
различные циклические системы, ненасыщенные связи между атомами и
др. В зависимости от структурных особенностей различных соединений
один и тот же атом может представлять разные ДЦ. Таким образом, любое
соединение можно описать определенным набором ДЦ. Относительная
простота кодирования структур с помощью ФКСП позволяет исследовать
большие массивы соединений, относящихся не к одному ряду, но и к разным классам химических веществ.
Недостатком данного подхода является то, что он не дает полной
информации о взаимном расположении ДЦ, что, естественно привело к
дальнейшему развитию языка ФКСП, основанного на матричном подходе
к описанию структур соединений [21, 22]. В данном случае строение молекулы представляется в виде матрицы связанности ДЦ (МСДЦ) или неорен-
14
тированным графом, вершины которого представлены ДЦ, а ребра – связи
или расстояния между ними. При этом, соединение описывается в виде
симметричной матрицы:
а11 а12 … а1n
a21 a22 … a2n
.
.
.
.
.
.
.
.
.
an1 an2 … ann
где aii – номер ДЦ, aij – характеристики, связывающие i-ый и j-ый ДЦ.
Топологическое представление структур позволяет хранить в памяти ЭВМ и обрабатывать большие массивы данных с использованием соответствующего комплекса программ.
Дальнейшее совершенствование описания ДЦ связано с учетом их
реального пространственного расположения. В качестве простого описания структур используют представление пространственного строения молекул в виде кривой радиального распределения, учитывающей декартовы
координаты атомов, по формуле:
Smax
f ( r ) = 2 /   s M( s ) exp(–bs2) sin sr ds ,
0
где s – угловой параметр, M( s ) – молекулярное расстояние, r – межатомное расстояние в молекуле, b – среднеквадратичная амплитуда колебания
остова молекулы.
Такое представление позволяет корректно описать структуру молекулы и использовать в целом метод при установлении закономерностей
ССА, что очень важно для целенаправленного синтеза новых биологически
–активных соединений. Вместе с тем, представление молекулы в виде
плоского графа (матрицы) также не лишено недостатков, т.к. учитываются
только -связи, а -сопряженные связи рассчитываются приближенно, ли-
15
бо игнорируются и вовсе не учитывается информация о стереохимических
особенностях молекулы.
Представление
химической
структуры
в
виде
электронно-
топологической матрицы смежности (ЭТМС), основанного на конформационных и квантово-химических расчетах, позволяет получить полную
информацию о распределении электронной плотности в молекуле соединения и унифицировано описать строение различных соединений на электронном языке.
Однако, получение этих характеристик, особенно для многоатомных молекул, связано с определенными вычислительными трудностями и с
большими затратами машинного времени.
С целью преодоления этих трудностей бал разработан композиционный метод расчета электронного строения многоатомных систем [23].
Суть метода сводится к расчленению большой молекулярной системы на
небольшие фрагменты, проведению расчета для каждого из них в отдельности, а затем, к стыковке их по определенным правилам в единую молекулу.
Машинная реализация композиционного метода расчета с электронно-топологическим описанием химической структуры позволяет использовать его для описания закономерностей ССА для многочисленных
массивов различных классов химических соединений.
Дальнейшее совершенствование композиционного метода в сочетании с программными комплексами по исследованию ССА позволят на качественно новом уровне решать проблемы конструирования новых биологически активных соединений.
В следующих главах приведены конкретные примеры исследований
закономерностей ССА и использованием различных методов для производных коричной кислоты и их структурных аналогов.
16
ЛИТЕРАТУРА
1. Голендер В.Е., Розенблит А.Б. Вычислительные методы конструирования лекарств. – Рига: Зинатне, 1978. – 231 с.
2. Голендер В.Е., Розенблит А.Б. Исследование связи структура –
активность химических соединений методами распознования образов // Журн. Всесоюз. хим. о-ва им. Д.И. Менделеева. – 1980. –
Т. 25, № 1. – С. 28–35.
3. Нижний С.В., Эпштейн Н.А. Количественные соотношения «химическая структура – биологическая активность» // Успехи химии. – 1978. – Т. 47, № 4. – 739–772.
4. Kuchar M., Bocek K. Hanschuw pristup k reseni kvantitativnich vztahumasi chemikou strukturou a biologickou usinnosti. // Cs. farm. –
1974. – Vol. 23, N 8. – S. 312 – 318.
5. Mager H. Quantitative Structur – Wirkung – Bezuchungen. 2. Statistische Grundlangen des Hansch-Verfahrens. // Sci. pharma. – 1987. –
Bd. 45, N 1. – S. 68 - 70.
6. Hansch C. Quantitative structure – activity relation ships. // “Drug
Desing» E.J. Arlens ed. – London, New-York, 1971. – Vol. 1. – 300
p.
7. Hansch C. Recent Advances in Biochemical QSAR // Correlation
Analysis in Chemistry. / Ed. by N.B. Chapman and J. Shorter. - NewYork, London; Plenum Press, 1978. – P. 397 – 438.
8. Hansch C. The QSAR paradigm in the designs of less toxic molecules
// Drug Metab. Rev. – 1985. – Vol. 15, N 7. – P. 1279 – 1294.
9. Hansch C. The use substituent constants in structure activity studies.
// Physicochemical aspects of drug action. / E.J. Arlens ed. – Oxford,
Pergamon Press. – 1968. – 141 p.
10. Voigt B., Wagner G., und al. Syntetische Inhibitoren der Serinproteasen.
30.
Mitt.
Syntese
17
von
-Benzoylamino-4-
amidinozimtzaureamiden sawie -(4-amidinobenzoylamino) zimtzaureamiden und ihre Hemmwirkung gegenuber trypsinahnlichen
Enzymen. // Pharmazie. – 1983. Bd. 38, N 12. – S. 835 – 838.
11. Kuchar M., Grimova I. et al. Priprava a biologicke vlastnosti - alkylskoricovych kyselin. // Cs. farm. – 1973. – Vol. 22, N 9. – S. 388
– 394.
12. Ramanan P.N., Kutty M.A.V., Rao M.N.A. Quantitative structure –
activity relationship (QSAR) studies on the inhibition of porcine pancreatic amylase by cinnamic acid derivatives. // Indian J. Biochem.
and Biophis. – 1987. – Vol. 24, N 1. – P. 40 – 50.
13. Balsamo A., Crotti P. et al. Structure – Activity Relationshih in Cinnamamides. 3. Synthesis and anticonvulsant activity evaluation of
some derivatives of (E)- and (Z)-m-(trifluoromethyl)cinnamamide. //
J. Med. Chem. – 1981. – Vol. 24, N 5. – P. 525 – 532.
14. Луо Л., Ли З., Нуанг Л. Изучение зависимости структура – активность в отношении поглощения
86
Rb миокардом и толерант-
ности к недостатку кислорода замещенных коричных кислот с
применением ступенчатого дискриминантного анализа. // Acta
ucud med Sichuan. – 1983. – 14, № 3. – Р. 212 – 221. // РЖ 54.
Фармакология. Химиотерапевтич. средства: Свод. т. / ВИНИТИ.
– 1986. № 7.54.966.
15. Kuchar M., Brunova B. et al. // Preparation and biological properties
of p-alkoxycinnamic acides; use of quantitative relationships between
structure and activity. // Collect. Communs. – 1975. – Vol. 40, N 11.
– S. 3545 – 3556.
16. Free S.M., Wilson J.W. A Matematical Contribution Structure – Activity Studies. // J. Med. Chem. – 1984. – N 7. – P. 395 – 399.
18
17. Mager H. Quantitative Structur-Wirkung-Bezichugen. 3. Ein und
mehrdimensionales Free-Wilson-Modell. // Sci. pharm. – 1977. – Bd.
45, N 1. – S. 71-75.
18. Розенблит А.Б., Голендер В.Е. Логико-комбинаторные методы в
конструировании лекарств. – Рига: Зинатне, 1983.
19. Авидон В.В. Критерии сравнения химических структур и принципы построения информационного языка для информационологической системы по биологически активным соединениям. //
Хим.-фармац. журн. – 1974. - № 8. – С. 22 – 25.
20. Авидон В.В., Арлович В.С., Козлова С.П., Пирузян Л.А. Прогнозирование преимущественной направленности биологического
действия химических соединений по их структуре на основе
банка данных. // Международ. конф. по применению ЭВМ в химии (4; 1979; Новосибирск): Тез. докл. – Новосибирск, 1979. – С.
425 – 432.
21. Димогло А.С. Электронно-топологический подход в конструировании биологически активных химических соединений: Автореф. дис. … д-ра хим. наук. – Ростов-на Дону, 1987. – 48 с.
22. Bersucer I.B., Dimoglo A.S. Reviews in Computational Chemistry
(Ed. K.B. Lipkowitz and B.B. Boyd). UCH, 1991. – P. 423 – 460.
23. Димогло А.С. Композиционный подход к описанию электронного строения химических соединений, ориентированный на машинный анализ связи структура – активность. // Хим. – фармац.
журн. – 1985. - № 4. – С. 438 – 444.
19
ГЛАВА 2.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ СТРУКТУРА –
АНТИРАДИКАЛЬНАЯ И АНТИОКСИДАНТНАЯ
АКТИВНОСТЬ В РЯДУ ПРОИЗВОДНЫХ
КОРИЧНОЙ КИСЛОТЫ
2.1. Прогнозирование структур, обладающих
антиоксидантной активностью с использованием
эмпирического метода
Среди многочисленных работ, посвященных исследованиям антиоксидантной активности фенольных соединений, имеются лишь единичные сведения об антиоксидантной активности производных коричной кислоты [1, 2].
Так, значительное число экспериментальных данных свидетельствует о взаимосвязи между антиоксидантными и гепатозащитными и
мембраностабилизирующими свойствами фенольных соединений, что
находит подтверждение на примере ряда лекарственных средств растительного происхождения, содержащих производные коричной кислоты [3
– 7]. В частности, гепатозащитное действие водных извлечений из артишока, содержащих производные хлорогеновой кислоты, сочетается с высокой
антиоксидантной активностью [8].
В состав известного гепетопротектора силибора наряду с флавоноидами входят кофейная и феруловая кислоты [9]. Обладая высокой антиоксидантной активностью, силибор подавляет перекисное окисление липидов и фосфолипидов клеточных мембран [10].
На модели токсического поражения печени тетрахлорметаном показана высокая гепатозащитная активность [11].
20
Коричная кислота, как и феруловая кислота в качестве активных
ингредиентов входят в составы, предложенные для снижения токсических
явлений, вызываемых противоопухолевыми химиотерапевтическими средствами. Авторы предполагают, что положительный эффект достигается
благодаря повышению иммунитета и снижению побочных явлений [12].
Кроме того, установлено, что хлорогеновая кислота снижает токсичность
кофеина на 50 %, а диуретический эффект при этом возрастает в 2-3 раза
[13].
Обладая высокой антиоксидантной активностью, феруловая кислота подавляет патологический рост предстательной железы, уменьшая при
этом общее содержание полиаминов в ней [14]. Установлено также, что
добавление в пищевой рацион феруловой и кофейной кислот обеспечивает
защиту организма от токсического действия образующихся в пищевых
продуктах и в желудочно-кишечном тракте N-нитрозосоединений, что вероятно связано с их высокой антиоксидантной активностью [15].
Высокую АО активность, превышающую активность -токоферола
ацетата, показала 4-гидрокси-3,5-ди-трет-бутилгидокоричная кислота.
При этом было отмечено снижение перекисного окисления липидов в митохондриях и увеличение количества полиненасыщенных жирных кислот
[16].
Высокое противовоспалительное, иммунодепрессивное и цитостатическое действие некоторых производных коричной кислоты связывают с
ингибированием активности липоксигеназы, участвующей в процессах
ПОЛ, и гемолизина [17, 18].
Высоким противовоспалительным, обезболивающим и жаропонижающим действием обладают препараты на основе 4-циклогексил-[(алкил)-алканоилтио]гидрокоричной кислоты, характеризующейся и высокой АО активностью [19].
21
Учитывая актуальность проблемы лечения заболеваний, связанных
с нарушением перекисного окисления липидов биомембран (токсические
гепатиты, воспалительные процессы, атеросклероз, ишемическая болезнь
сердца, радиационное поражение, опухолевый рост, стресс и другие), а
также широкий спектр фармакологической активности производных коричной кислоты, целесообразно провести поиск высокоэффективных антиоксидантов среди соединений данного ряда [20].
С этой целью синтезированы замещенные в ароматическом кольце
производные коричной кислоты (табл. 1.1), а также их амиды (табл. 1.2,
1.3) и соответствующие -ациламины (табл. 1.4). Соединения, показавшие
активность в концентрации 1.10-3 и выше отнесены к группе слабоактивных или неактивных соединений. В таблицах 1.1–1.4 приведены минимальные концентрации соединений, при которых наблюдается 50 % ингибирования антиоксидантной активности (ЕД50).
Таблица 1.1
Антиоксидантная активность производных коричной кислоты.
1
R
OH
2
R
3
R
Соединение
1
Iа
Iб
Iв
Iг
Iд
Iе
Iж
Iз
Iи
Iк
O
R1
R2
R3
2
Н
ОСН3
ОСН3
Н
ОН
ОН
ОСН3
Н
Cl
H
3
Н
Н
ОСН3
Н
Н
ОСН3
ОН
Н
Cl
Cl
4
Н
Н
Н
ОСН3
Н
Н
Н
Cl
H
H
22
АОА, С, ЕД50,
моль/л
5
–
–
–
–
.
6,5 10–4
7,0.10–5
2,8.10–4
–
–
–
1
Iл
Iм
Iн
Iо
Iп
Iр
Iс
Iт
Iу
Iф
Iх
Iц
Iч
Iш
2
NO2
H
OC(O)CH3
ОСН3
H
OH
OH
H
N(CH3)2
OCH2COOH
ОСН3
OCH2COOH
OCH2COOH
H
3
4
H
H
NO2
H
H
H
OC(O)CH3
H
ОСН3
ОСН3
OH
H
COOH
H
–O–CH2–O–
H
H
COOH
H
OCH2COOH
H
H
H
OCH3
H
NH2
H
5
–
–
.
7,6 10–4
1,0.10–4
–
.
7,5 10–5
7,7.10–4
–
.
9,2 10–5
3,5.10–4
3,4.10–4
3,8.10–4
7,5.10–5
5,0.10–4
Изучение антиоксидантной активности всех синтезированных соединений проводили по методу, основанному на определении малонового
диальдегида, образующегося при окислении полиненасыщенных жирных
кислот кислородом воздуха [21].
Полученные результаты свидетельствуют о том, что антиоксидантная активность зависит от положения и характера заместителей в молекуле
3-фенилпропеновой кислоты [22].
Так, для соединений Iа – Iш родоначальная структура – коричная
кислота и ее производные, содержащие электроноакцепторные заместители, характеризуются низкой антиоксидантной активностью, а в отдельных
случаях антиоксидантная активность полностью отсутствует (соед. Iа, Iз –
Iм). Метоксилирование в положения 2, 3 и 4, а также 3,4-метилендиоксигруппы (соед. Iб – Iг, Iп, Iт) значительно снижают антиоксидантной
активность. Незначительное снижение активности наблюдается при наличии ацетокси- и карбоксиметиленоксигрупп в положениях 3 и 4 (соед. Iн,
Iо, Iф – Iч).
23
Существенное увеличение антиоксидантной активности имеет место при введении гидроксигрупп, особенно в сочетании с метоксигруппой
(соед. Iд – Iж, Iр, Iс, Iш), причем наиболее предпочтительными являются
положения 3 и 4. Аналогичная тенденция к увеличению антиоксидантной
активности характерна и для соединения Iу, содержащего диметиламиногруппу в положении 4.
Кроме замещенных в фенильном кольце производных коричной
кислоты была исследована антиоксидантной активность ароматических и
алифатических амидов (табл. 1.2 и 1.3).
Таблица 1.2
Антиоксидантная активность производных диэтиламиноэтилового
эфира 4-N-циннамоиламидобензойной кислоты
R1
H
2
N
R
O
(CH2)2 N(C2H5)2
O
O
Соединение
IIа
IIб
IIв
IIг
IIд
IIе
R1
R2
OC(O)CH3
OC(O)CH3
–O–CH2–O–
Н
СООН
Н
OCH3
OCH3
OC(O)CH3
N(CH3)2
OC(O)CH3
24
АОА, С, ЕД50,
моль/л
1,0.10-3
–
–
1,0.10-3
9,6.10-4
1,0.10-3
Таблица 1.3
Антиоксидантная активность амидов коричной кислоты
1
R
H
2
N
R
3
R
O
Соединений
IIIа
IIIб
IIIв
IIIг
IIIд
IIIе
IIIж
IIIз
IIIи
IIIк
IIIл
IIIм
R1
R2
R3
OH
OH
OH
N(CH3)2
OH
OH
N(CH3)2
N(CH3)2
OH
N(CH3)2
N(CH3)2
N(CH3)2
H
H
H
H
H
H
H
H
ОСН3
H
H
H
(CH2)2COOH
(CH2)5COOH
CH(C2H5)COOH
(CH2)3COOH
CH2COOH
(CH2)3COOH
CH(CH3)COOH
(CH2)5COOH
CH(CH3)COOH
(CH2)2COOH
CH(C2H5)COOH
CH2COOH
АОА, С, ЕД50,
моль/л
5,0.10–4
7,0.10–4
6,3.10–4
5,4.10–4
6,8.10–4
5,4.10–4
7,3.10–4
7,8.10–4
3,3.10–4
6,2.10–4
5,4.10–4
8,4.10–4
Амидирование карбоксигруппы в общем приводит к снижению активности, но с сохранением описанных выше закономерностей зависимости антиоксидантной активности от влияния заместителей в арильном радикале (соед.IIа – IIе, IIIа – IIIм).
С целью исследования влияния наличия в -положении заместителей,
изучена также антиоксидантной активность -бензоиламино-
производных замещенных в ароматическом ядре производных коричныой
кислоты (табл. 1.4).
25
Таблица 1.4
Антиоксидантная активность производных
-бензоиламинопроизводных коричной кислоты
R1
H
2
N
R
COOH
Соединений
IVа
IVб
IVв
IVг
IVд
IVе
IVж
IVз
O
R1
R2
H
Br
OH
N(CH3)2
ОСН3
ОСН3
OH
ОСН3
H
H
H
H
H
ОСН3
ОСН3
OH
АОА, С, ЕД50,
моль/л
–
–
5,2.10-4
4,3.10-4
–
–
2,9.10-4
3,4.10-4
Результаты исследований свидетельствуют о том, что бензоиламиногруппа в -положении приводит к незначительному снижению антиоксидантной активности (соед IVа – IVз).
Для выявления вклада виниленовой группы а проявление антиоксидантной активности были синтезированы и исследованы соответствующие
замещенные по ароматическому фрагменту производные бензойной кислоты. Результаты исследований показали, что антиоксидантная активность
бензойных кислот в среднем в 10 раз ниже активности соответствующих
производных коричной кислоты. В те же время установлено, что восстановление виниленовой связи в коричных кислотах, приводящие к образованию соответствующих гидрокоричных кислот вызывает резкое снижение
или полную потерю антиоксидантной активности [24 – 26].
26
Все это позволяет утверждать, что в проявлении антиоксидантной
активности в ряду производных коричной кислоты определяющим (неразделяющим) признаком является наличие циннамоильного фрагмента, а заместители лишь способствуют повышению или снижению активности.
2.2. Исследование антиосидантной активности соединений
с использованием полуэмпирического метода
Ингибирование перекисного окисления липидов биомембран производными коричной кислоты обусловлено наличием в их структуре сопряженной системы, включающей виниленовую группу, поскольку, как
было показано выше, восстановление связи  С = С  приводит к снижению или полной потере активности. Именно таким сочетанием структурных фрагментов можно объяснить участие производных коричной кислоты
в окислительно-восстановительных процессах при перекисном окислении
липидов мембран клеток. С точки зрения химических свойств виниленовой
связи, можно предположить и ее высокую реакционную способность в одноэлектронных процессах.
Таким образом, виниленовый фрагмент является ответственным за
проявление антиоксидантной активности в ряду производных коричной
кислоты. При этом, наличие электронодонорных заместителей в арильном
радикале повышает полярность виниленовой связи и, тем самым, облегчает ее гидрирование. Электроноакцепторные заместители наоборот, снижая
полярность виниленовой связи, значительно затрудняют процесс ее восстановления. Этим и объясняется высокая антиоксидантная активность
производных коричной кислоты с электронодонорными заместителями в
арильном радикале и низкая активность соединений с электроноакцепторными заместителями.
27
На этом основании можно констатировать, что виниленовый фрагмент в структуре производных коричной кислоты является разделяющим
признаком в проявлении биологической активности и, в частности, антиоксидантной активности.
Для качественной и количественной оценки характера виниленовой
группы в различных производных коричной кислоты из существующих
физико-химических методов наиболее информативным является метод полярографического восстановления, а именно, величина потенциала полуволны (Ер) [23]. При электрохимическом восстановлении производных коричной кислоты восстановлению подергается именно виниленовая группа,
а процессы его сопровождающие, аналогичны по механизму окислительновосстановительным реакциям в организме животного и человека или в
опытах in virro.
Таким образом величина Ер может служить наиболее достоверным
параметром для количественной оценки ССА в ряду производных коричной кислоты.
Величины Ер определяли как потенциалы пиков восстановления
исследуемых соединений на ртутном капающем электроде в переменнотоковом полярографическом режиме с трапецеидальной разверткой. Значения Ер измеряли относительно насыщенного каломельного электрода. Полярографическому восстановлению подвергали водные растворы натриевых солей коричных кислот в концентрации 10-4–10-3 моль/л, на фоне 0,1 М
раствора аммония хлорида. Все полученные пики соответствуют квазиобратному одноэлектронному восстановлению.
Большинство соединений на полярограммах характеризуются одним пиком с вершиной на половине высоты 70-90 мВ.
В качестве примера, на рис. 2.1 приведена полярограмма феруловой кислоты.
28
Наиболее вероятным механизмом восстановления, которому отвечает данный пик, является присоединение электрона к виниленовой группе
с последующим гидрированием:
С6Н5 – СН = СН – СООН + Н+  С6Н5 – Ċ = СН – СООН
(1)
Образующийся радикал подвергается дальнейшему восстановлению:
С6Н5 – Ċ = СН – СООН + е + Н+  С6Н5 – СН2 – СН2 – СООН (2),
что полностью соответствует литературным данным.
29
Рис. 2.1. Полярограмма феруловой кислоты.
В таблице 2.5 приведены значения Ер в В, отнесенные к восстановлению определенного фрагмента молекулы, а именно, к восстановлению
виниленовой связи.
30
Таблица 2.5
Потенциалы восстановления производных коричной кислоты
и их антиоксидантная активность
1
R
OH
2
R
3
R
O
СоедиR1
R2
R3
Число Ер, Ошиб
нение
измер.
В
ка, %
Iа
H
H
H
20
-1,72 0,21
Iз
H
H
Cl
18
-1,63 0,16
Iк
H
Cl
H
19
-1,65 0,16
Iм
H
NO2
H
16
-1,72 0,40
Iг
H
H
OCH3
19
-1,72 0,16
Iв
OCH3
OCH3
H
20
-1,71 0,28
Iш
H
NH2
H
17
-1,70 0,18
Iх
OCH3
OCH2COOH
H
20
-1,81 0,24
Iж
OCH3
OH
H
19
-1,78 0,25
Iч
OCH2COOH
OCH3
H
16
-1,84 0,28
Iу
N(CH3)2
H
H
12
-1,81 0,33
Iр
OH
OH
H
18
-1,81 0,16
Iе
OH
OCH3
H
13
-1,85 0,19
С, ЕД50,
мг/мл
0,170
0,245
0,245
0,215
0,200
0,230
0,093
0,101
0,065
0,057
0,020
0,015
0,014
Для соединений Iз и Iк на полярограммах появляется второй пик
смещенный в более отрицательную область, который, вероятно отвечает
стадии восстановления (2). Для всех остальных соединений второй пик,
по-видимому маскируется пиком восстановления фонового электролита. В
связи с этим в качестве параметра для изучения качественных и количественных закономерностей ССА в данном ряду соединений было выбрано
значение первого пика восстановления.
31
Значительным преимуществом метода полярографического восстановления перед другими заключается а том, что величина Ер зависит лишь
от наличия в исследуемом образце основного вещества, независимо от его
концентрации, но при условии отсутствия в сопутствующих примесях виниленовой связи. В хроматографически чистых образцах производных коричной кислоты в качестве сопутствующих примесей могут быть незначительные количества исходного альдегида, значения Ер которых могут
находится в области от –0,8 В до –1,3 В.
Данный вывод был подтвержден регрессионным анализом, который
показал, что значения Ер практически не зависят от концентрации исследуемых соединений в растворе (табл. 2.5).
От концентрации основного вещества в растворе зависит лишь высота пика восстановления hp. Следовательно, значения Ер могут быть использованы для качественной и количественной оценки ССА в ряду производных коричной кислоты, а значение высоты пика восстановления hp для
разработки методов количественного анализа соединений.
Таким образом, применение значений Ер для количественной оценки взаимосвязи структура – активность в ряду производных коричной кислоты исключает необходимость специального приготовления стандартных
образцов соединений, что является трудоемкой задачей и непременным
условием при использовании других физико-химических методов анализа.
2.2.1. Количественная оценка связи структура –
антиоксидантная активность соединений
На основании полученных значений Ер был построен график функциональной зависимости антиоксидантной активности от величин Ер соединений (рис. 2), который представляет собой прямую (коэффициент корреляции 0,86).
32
С мг/мл
--0,3
--0,2
--0,1
Ер, В
2,0
1,8
1,6
1,4
Рис. 2.2. Функциональная зависимость антиоксидантной
активности от величины потенциала полуволны.
С использованием регрессионного анализа выведено уравнение,
описывающее данную зависимость:
Антиоксидантная активность = 2,27675 – 1,22332 Ер
Приведенное уравнение позволяет проводить отбор соединений с
антиоксидантной активностью в зависимости от величин Ер полярографического восстановления исследуемых соединений.
Для неактивных и малоактивных соединений значения Ер составляют от –1,63 В до –1,72 В, а для активных соединений величина Ер имеет
более высокие отрицательные значения от –1,78 В до –1,85 В.
С целью подтверждения выявленных закономерностей в данном
ряду соединений, нами осуществлен синтез 4-гидрокси-3,5-ди-трет.бутилкорич-ной кислоты (соед. Iщ), полярографическим восстановлением
которой определена величина Ер = –1,81 В, находящаяся в интервале зна33
чений, характеризующих наиболее активные структуры. Биологические
испытания этого соединения показали высокую антиоксидантную активность, и подтвердили справедливость осуществленного прогноза и выявленной выше зависимости структура – антиоксидантная активность. Вместе с тем, для полученного в соответствии с прогнозом соединения Iщ
установлена выраженная антигипоксическая активность, превосходящая
официнальный препарат (выживаемость крыс при двусторонней окклюзии
сонных артерий составила соответственно 41 % и 14 %). Соединение Iщ
проявило и выраженное гепатозащитное действие (табл. 2.6).
Таблица 2.6
Гепатозащитная активность 4-гидрокси3,5-ди-трет.-бутилкоричной кислоты
Соединения
CCl4
Силибор
Дибунол
Iщ
Снижение активности
к контр., %
АЛТ
АСТ
100
34
34
53
Белковый состав, %
Альбумины
39,9
44,0
41,2
45,8
100
37
33
46
Глобулины
60,1
56,0
58,8
54,7
Коэфф.
альб/глоб.
0,66
0,78
0,70
0,83
Полученные результаты показывают, что соединение Iщ существенно превосходит силибор и дибунол по снижению активности сывороточных ферментов крови аланинаминотрансферазы (АЛТ) и аспартатаминотрансферазы (АСТ). Характерно, что полученное соединение выгодно
отличается от силибора и дибунола и по нормализующему действию на
белковый состав сыворотки крови. Все эти данные свидетельствуют о возможной взаимосвязи механизмов биологического действия между исследуемыми видами активности.
34
Таким образом, синтезированное соединение не только подтверждает осуществленный прогноз, но и указывает на возможную взаимосвязь между антиоксидантной активностью и гепатозащитным действием в
ряду производных коричной кислоты.
2.3. Исследование связи структура – антиоксидантной активность
с использованием теоретических методов
Использование методов квантовой химии для выявления закономерностей ССА позволяет на более глубоком уровне описать природу активных фрагментов молекул исследуемых соединений. Кроме того, использование результатов квантово-химических расчетов и отличие от полуэмпирических (физико-химических методов) позволяет проводить исследования для более репрезентативных рядов соединений.
Среди многочисленных расчетных методов, описанных в главе 1, в
настоящее время особое внимание уделяется электронно-топологическому
подходу, учитывающему электронное и пространственное строение исследуемых соединений и позволяющему проводить поиск молекулярных
фрагментов – признаков активности – для решения задач по конструированию биологически активных соединений [27].
Для выявления закономерностей ССА в ряду соединений, представленных в таблицах 2.1 и 2.2 была осуществлена машинная реализация
электронно-топологического подхода с применением программного комплекса, включающего следующие этапы работы:
1. Ввод, хранение и обработка химических структур.
2. Конформационный анализ молекул.
3. Квантово-химический расчет электронного строения молекул.
4. Формирование электронно-топологических матриц смежности
(ЭТМС).
35
5. Выделение признаков активности молекул с помощью программ
искусственного интеллекта.
6. Создание системы прогнозирования возможных активных соединений.
Представление структуры молекулы в виде ЭТМС позволяет унифицировано описывать строение соединений на электронном языке. Такой
подход выгодно отличается тем, что дает возможность выделять ЭТМС
отдельных фрагментов молекул одинаковых с точки зрения реакционной
способности и комплементарного взаимодействия их с биологическим рецептором.
ИССЛЕДУЕМЫЙ
РЯД
СОЕДИНЕНИЙ
ОПТИМИЗАЦИЯ
ГЕОМЕТРИИ
СОЕДИНЕНИЙ
(КОНФОРМАЦИОННЫЙ АНАЛИЗ)
КОМПЛЕКС
ПРОГРАММ ПО
ИЗУЧЕНИЮ
ССА
ВЫЧИСЛЕНИЕ
ЭЛЕКТРОННЫХ
ХАРАКТЕРИСТИК
МОЛЕКУЛ
ПОСТРОЕНИЕ ЭТМС
ДЛЯ
ИССЛЕДУЕМЫХ
СОЕДИНЕНИЙ
БАЗА ДАННЫХ ПО
ЭЛЕКТРОННОМУ И
ГЕОМЕТРИЧЕСКОМУ
СТРОЕНИЮ
СОЕДИНЕНИЙ
РАБОЧАЯ БАЗА ДАННЫХ
С ИНФОРМАЦИЕЙ ПО
ЭЛЕКТРОННОМУ СТРОЕНИЮ СОЕДИНЕНИЙ
СОЗДАНИЕ СИСТЕМЫ
ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
БИОЛОГИЧЕСКОЙ
АКТИВНОСТИ
Рис. 2.3. Схема электронно-топологического подхода
для исследования ССА.
ЭТМС, представленная с учетом ее симметричности только верхним треугольником, имеет следующий вид:
36
а11
а12
а13
…
а1n
a22
a23
…
a2n
a33
…
a3n
…
…
ann
Все элементы матрицы, характеризующие строение исследуемых
соединений, можно разделить на три группы параметров:
1 – диагональные элементы а11, описывающие локальные свойства
атомов: заряд на атоме, поляризуемость атома, его валентную активность и
т.д.
2 – недиагодальные элементы аij характеризуют связь между атомами i и j. Для непосредственно связанных друг с другом атомов: индексы
Вайберга (электронный аналог кратности связи), энергия связи, ее поляризуемость и т.д.
3 – остальные элементы аij для атомов не связанных друг с другом
и представляют оптимизированные расстояния между ними в ангстремах
(Å).
Исследуемые соединения были разделены на две группы: активные,
проявляющие антиоксидантную активность в концентрациях менее 1,0.10-3
моль/л, и малоэффективные, проявляющие антиоксидантную активность в
концентрациях более 1,0.10-3 моль/л и выше.
Методом молекулярной механики, с использованием силового поля
ММР2, проведен конформационный анализ исследуемых соединений и
рассчитаны следующие структурные параметры: равновесные длины связей, валентные и торсионные углы [28]. Для расчета квантово-химических
параметров использовали метод CNDO/2. Создана база данных, включающая в себя электронные и пространственные характеристики соединений.
37
На основании проведенных расчетов сформированы соответствующие ЭТМС. Диагональные элементы матриц смежности представлены зарядами на атомах ( qi ) и характеристиками реакционных центров – RC,
представляющие собой заряды на атомах, вычисленные из волновой функции высшей занятой молекулярной орбитали (ВЗМО). Недиагональные
элементы представлены индексами Вайберга ( Wij ) для связанных непосредственно друг с другом атомов и оптимизированными расстояниями
между атомами в молекуле ( Rij ) для атомов не связанных непосредственно друг с другом. Электронные характеристики даны в единицах электронного заряда, а расстояния между атомами – в ангстремах.
В качестве иллюстрации на схеме 2.1 приведена диаграмма эффективных зарядов на атомах, а на схеме 2.2 индексы Вайберга в молекуле
феруловой кислоты.
H
-0,247
O
H
,
0 154
0,134
H
,
0 012
-0,025
0,126
-0O
,205
H
,
0 003
H
,
0,003
0,013
0,051
H
,
0 026
H
-0,310
0,088
0,376
,
-0,127
0 036
H
,
H
-0,001
0 002
O
-0O
,279
0 010
Схема 2.1. Диаграмма эффективных электронных зарядов
на атомах в молекуле феруловой кислоты.
38
H
0,170
H
,
0 957
0,939
H
O1,011
1,468
1,415
,
O
0,978
H
0,980
,
1 350
,
1 440
1,351
0 953
1,142
0,978
,
1 793 1,052
,
O 0,951
1 017
0 957
0,944
1 820
H
H
O
,
,
1 012
H
,
1 350
1,011
H
0,960
,
H
H
H
Схема 2.2. Индексы Вайберга, характеризующие кратность
связи в молекуле феруловой кислоты.
В результате работы программного комплекса были выделены молекулярные структурные фрагменты в виде подматриц, объединяющих в
себе разделяющие параметры группы активных соединений. Значения параметров ЭТМС находились в пределах 1 = 0,2 для недиагональных матричных элементов. Информативность признаков [вероятность реализации
признака в группе активных (неактивных) соединений] оценивалась по
значениям  и Р:
( I1k2 – I2k1 )
 = ------------------------------------------------------- ,
{( I1 + k1 ) . ( I2 + k2 ) . ( I1 + I2 ) . ( k1 + k2 )}
39
I1 + 1
 = ------------------ ,
I1 + I2 + 1
где I1 ( I2 ) – число реализации признака в группе активных (неактивных)
соединений,
k1 ( k2 ) – число соединений активной (неактивной) группы, не содержащих данный признак.
Ввиду громоздкости полученного вычислительного материала здесь
приводятся лишь итоговые результаты исследования.
В качестве контрольного соединения из группы активных мы выбрали соединение Iе, для которого выявлены наиболее информативные
признаки (группы атомов, входящих в признак, обведены пунктирной линией) и соответствующие им ЭТМС.
ЭТМС, соответствующие признакам 1 и 2 содержат в качестве диагональных элементов RC, а недиагональные элементы представлены Wij и
Rij:
H
O
15
24
1
6
H3C
O
14
13
2
3
5
4
*
*8
9
O
10
7
H
12
O
11
40
С5
0,01
2,97
5,18
5,20
2,46
3,67
С8
0,18
2,37
2,40
5,31
6,49
О10
0,00
2,22
7,34
8,77
О11
0,09
7,61
8,45
О13
0,07
2,73
О15
0,04
Признак 1 ( 20/4 ),  = 0,519, Р = 0,808
H
H3C
O
15
*1
O 13
*8
5
*
9
*
O
11
41
O
10
H
С1
0,18
2,42
1,35
6,56
7,44
7,11
2,37
1,01
С5
0,01
1,44
4,44
5,18
5,20
2,46
3,67
С8
0,18
1,05
2,37
2,40
5,31
6,49
С9
0,00
1,02
1,82
6,78
7,91
О10
0,00
2,22
7,34
8,77
О11
0,09
7,61
8,45
О13
0,07
2,73
О15
0,04
Признак 2 ( 14/2 ),  = 0,400, Р = 0,833
В случае, если ЭТМС содержит qi, Wij и Rij, то выделенные признаки 3 и 4 имеют следующий вид:
H
H3C
O
15
O
*1
*8
5
*
9
*
O
11
42
O
10
H
С1
0,13
2,42
5,13
6,56
7,44
7,11
1,01
С5
-0,05
2,96
4,44
5,18
5,20
3,67
С8
-0,13
1,05
2,37
2,40
6,49
С9
0,38
1,02
1,82
7,91
О10
-0,31
2,22
8,77
О11
-0,28
8,45
О15
-0,25
Признак 3 ( 22/3 ),  = 0,725, Р = 0,852
H
H3C
O
15
*1
6
O *
13
*8
5
*
9
*
O
11
43
O
10
H
С1
0,13
2,44
1,35
5,13
6,56
7,44
7,11
2,37
1,01
С5
-0,05
1,44
2,97
4,44
5,18
5,20
2,46
3,67
С6
0,13
4,38
5,85
6,58
6,57
1,01
2,40
С8
-0,13
1,05
2,37
2,40
5,31
6,49
С9
0,38
1,02
1,18
6,78
7,91
О10
-0,31
2,22
7,34
8,77
О11
-0,28
7,61
8,45
О13
-0,21
2,73
О15
-0,25
Признак 4 ( 12/2 ),  = 0,323, Р = 0,813
Как видно из представленных ЭТМС, для разных характеристик
диагональных элементов ( qi, RC ) разделение на группу активных и группу малоактивных соединений происходит за счет параметров на атомах С1,
С5, С6, С8, С9, О10, О 11 3-фенилпропанового ядра и атомах О13 и О15
заместителей. Величины зарядов и значения RC на атомах выделенных
структурных фрагментов характеризуют наиболее реакционноспособные
центры молекул.
Для проверки прогностической ценности выявленных признаков
H
O
H
*
*
*
*
44
O
O
N
O
H
нами использованы соединения IIIa и IIIи, не вошедшие в обучающую выборку. После проведения соответствующих расчетов и построения ЭТМС
для них подтверждено наличие следующих признаков:
признак 1
признак 3
признак 2
признак 4 для соединения IIIи
H
H3C
для соединения IIIa
O
H
*
O
*
*
*
*
O
O
N
O
H
CH3
На этом основании для обоих соединений можно прогнозировать
проявление АО активности, что было подтверждено экспериментальными
биологическими исследованиями (табл. 3.1).
Таким образом, выделенные фрагменты молекулы контрольного
соединения можно рассматривать в качестве фармакофоров, наличие которых в молекуле вещества приводит к проявлению АО активности в ряду
исследуемых соединений.
Выделенные разделяющих признаков могут быть использованы в
качестве системы прогнозирования как АО активности, так и других видов
45
активности непосредственно связанных с нарушениями перекисного окисления липидов клеточных мембран [19].
Для подтверждения взаимосвязи между антиоксидантной и гепатопротекторной активностью в ряду исследуемых соединений была исследована гепатозащитная активность для наиболее активных антиоксидантов –
соединений Iе и IIIи (табл. 2.5).
Таблица 2.5
Гепатопротекторная активность соединений Iе и IIIи.
Соединения
Выживаемость
животных, %
100
Активность
АЛТ,
моль/л/час
0,5  0,05
Активность
АСТ
моль/л/час
0,8  0,06
Интактные
СCl4
70
6,00  0,52
5,60  0,35
Витамин Е
80
4,10  0,23
4,60  0,36
Силибор
100
3,80  0,29
3,53  0,30
Дибунол
90
3,96  0,27
3,74  0,29
Iе
80
3,87  0,28
4,48  0,32
IIIи
100
3,35  0,23
2,32  0,11
Гепатозащитное действие оценивалось по ингибированию активности ферментов АЛТ и АСТ в сыворотке крови крыс с экспериментальным
токсическим гепатитом.
Результаты исследований свидетельствуют о том, что исследуемые
соединения, показавшие высокую антиоксидантную активность, проявили
значительный гепатозащитный эффект на уровне силибора, но превосходящие дибунол и витамин Е. Эти исследования подтверждают прямую
46
взаимосвязь между проявлением антиоксидантной активности и гепатозащитного действия в ряду производных коричной кислоты.
Таким образом, на основании проведенных исследований по ССА в
ряду производных коричной кислоты можно констатировать следующее:
–
на основании анализа структур фенольных соединений, обла-
дающих антиоксидантной активностью, осуществлен прогноз и целенаправленный синтез производных коричной кислоты, обладающих выраженной антиоксидантной активностью и установлено, что определяющей в
проявлении является виниленовая группа. При наличии в арильном радикале электронодонорных заместителей, кроме метоксигрупп, активность
соединений значительно возрастает;
–
исследование потенциалов восстановления производных ко-
ричной кислоты свидетельствует о том, что значения потенциала восстановления ( Ер ) не зависят от концентрации исследуемых соединений и соответствуют восстановлению виниленовой связи, т.е. значения Ер могут
служить достоверным признаком в корреляционном анализе;
–
установлено, что для соединений с низкой антиоксидантной
активностью значение Ер находится в пределах от –1,65 В до –1,72 В, а для
высокоактивных соединений величина Ер составляет от –1,78 В до –1,85 В;
–
исследование функциональной зависимости антиоксидантной
активности от значений Ер позволило выявить линейную зависимость активности соединений от значения Ер, что в было подтверждено соответствующим корреляционным уравнением (коэффициент корреляции 85,66
%);
–
с использованием электронно-топологического подхода прове-
ден конформационный анализ исследуемых соединений, рассчитаны их
структурные параметры (равновесные длины связей, валентные и торсионные углы), заряды на атомах и характеристики реакционных центров. На
47
этом основании создан банк данных, включающий электронные и пространственные характеристики соединений;
–
с помощью программ искусственного интеллекта проведена
обработка массива ЭТМС и выделены признаки, характеризующие антиоксидантную активность в ряду замещенных а арильном радикале производных коричной кислоты;
–
прогностическая ценность проведенных исследований ССА
подтверждена синтезом соединений (например, 4-гидрокси-3,5-ди-трет.бутилкоричной кислоты), по значениям Ер и выделенным по ЭТМС признакам, отнесенные к группе активных соединений, что подтверждено последующими биологическими исследованиями. Эти соединения наряду с
высокой антиоксидантной активностью показали и достаточно высокое гепатопротекторное действие, что подтверждает взаимосвязь между антиоксидантным и гепатопротекторным действием.
ЛИТЕРАТУРА
1. Захарова Н.А., Богданов Г.Н., Запрометов М.Н. Антирадикальная эффективность некоторых природных фенольных соединений. // Журн. общ. химии. – 1972. – Т. 42, Вып. 6. – С. 1414 –
1420.
48
2. Kikuzaki H., Nakatani N. Structure of a new antioxydative phenolic
acid from oregano (Origanum vulgare L.). // Agr. and Biol. Chem. –
Vol. 53, N 2. – P. 519 – 524.
3. Дроговоз С.М., Николаев С.М. Влияние полифенольных компонентов из растений на течение экспериментального гепатита. //
Фармация. – 1983. – Т. 32, № 4. – С. 74.
4. Венгеровский А.И., Саратиков А.С. Механизмы действия гепатопротекторов при токсическом поражении печени. // Фармакология и токсикология. – 1988. – Т. 51, № 1. – С. 89 – 93.
5. Марчишин С.М. Эффективность фенольных соединений арники
при токсическом поражении печени. // Фармакология и токсикология. – 1983. – Т. 46, № 2. – С. 102 – 106.
6. Николаев С.М. Экспериментальная фармакотерапия антиоксидантами повреждений печени. // Фармакология и токсикология. –
1983. – Т. 46, № 1. – С. 79 – 81.
7. Скакун Н.П., Марчишин С.М. Фенольные соединения арники
облиственной как антиоксиданты. – М., 1984. 12 с. – Деп. в ВИНИТИ 27.06.84. № 43-77-84.
8. Adzet T., Camarasa J., Hernandez J.S. Action of an artichoke extrakt
against CCl4-inducted hepatotoxicity. // Acta pharm. Jugosl. – 1987/ Vol. 37, N 3. – P. 183 – 187.
9. Дейнеко Н.Ф., Шаперенко А.И. Влияние силибора на жёлчеобразовательную функцию печени в эксперименте и клинике. // Гастроэнтерология. Республ. межвед. сб. – Киев: Здоров’я, 1985. –
Вып. 17. – С. 7 – 9.
10. Венгеровский А.И., Саратиков А.С. Механизм действия гепатопротекторов при токсическом поражении печени. // Фармакология и токсикология. – 1988. – Т. 51, № 1. – С. 89 – 93.
49
11. Сальникова С.И., Дроговоз С.М., Слышков В.В. Гепатозащитная
активность аналогов коричной кислоты. // Фармакология и токсикология. – 1989. - № 3. С. 77 – 80.
12. Straub W.? Domenjor R. Further investigaition of caffeine contracture of isolated frog muscle. // Arch. Exrt. Path. and Pharmacol. –
198. – P. 79 – 86.
13. Sene A. Влияние транс-4-гидрокси-3-метоксикорчной кислоты
на уровень полиаминов предстательной железы крыс. // Folia
pharmocol. Jap. – 1987. – 89, N 4. // РЖ 54. Фармакология. Химиотерапевт. средства: Свод. т. / ВИНИТИ. – 1987. - № 8, 77.371.
14. Chimi H., Sadik A., Tutour W.L. Contribution a y’etude comparative
des pouvoirs antioxydants dans l’huile d’olive du tyrosol de
l’hydrjxytyrosol, de l’acide ratoire. // Rev. fr. corps gras. – 1988. –
Vol. 35, N 8-9. – P. 339 – 344.
15. Хаджиев К.Х., Ибрагимов У.К., Юнусов Д.Ф. Фармакологический эффект антиоксидантов на структуру и функцию мембран
гепатоцитов. // Фармакология и научно-технический прогресс
(1988; Ташкент): Тез. докл. – Ташкент. – 1988. – С. 396.
16. Пат. 1278406 Англия. МКИ С 07 С 69/76, А 61 К 27/00. Производные эфиров коричной кислоты. / Ватанабэ Тошио, Азимото
Такаюки, Йозиматцу Шигеки (Япония). - № 1278406; Заявлено
25.08.70; Опубл. 21.06.72.
17. Yue C., Li Z. Синтез 4-карбомоилимидазол-5-иловых эфиров замещенных α-метилкоричных кислот. // Org. Chem. – 1986. – N 6.
– P. 443 – 446. // РЖ 19. Химия: Свод. т. / ВИНИТИ. - 1987. - №
8Ж284.
18. Пат. 3860624 США, МКИ С 07 С 153/07. п-Циклогексил-α[(низший алкил)-алканоилтио]-гидрокоричная кислота. / Dia-
50
mond J. (США). -
№ 3850624: Заявлено 12.06.73; Опубл.
14.01.75.
19. Симонян А.В. Природные и синтетические производных коричной кислоты. – Волгоград, 2005. – 164 с.
20. Симонян А.В. Автореф. дис. … д-ра фарм. наук. – Пятигорск,
1992. – 30 с.
21. А. с. 1744994 СССР, МКИ С 07 С 235/34, А 61 К 31/16. / Симонян А.В., Огурцов Ю.А., Карпеня Л.И. и др. (СССР). Заявлено
30.05. 1990 г. (Для служебного пользования).
22. Симонян А.В., Огурцов Ю.А. Синтез и исследование антиоксидантной
и
гепатозащитной
активности
производных
3-
фенилпропеновой кислоты. // Деп в ВИНИТИ 17.12.1991 г. №
4656В91.
23. Майоранский С.Г., Страдынь Я.П., Безуглый В.Д. Полярография
в органической химии. – Л.: Химия, 1975. – 351 с.
24. Симонян А.В. Природные и синтетические производные коричной кислоты. // Волгоград, 2005. – 164 с.
25. Goda Y.K., Shibuya M., Sankawa U. Inhibitors of the arachidonate
cascade from Allium chintnse and their effect on in vitro platelet
agregation. // Chem. and Pharm. Bull./ - 1987. – 35, N 7. – P. 2668 –
2674.
26. Srivastava
P.K.,
Field
L.
Attemred
latentiation
of
2-
acetamidoethanthiol with α,β-unsaturated acid. // J. Med. Chem. –
1973. – Vol. 16, N 4. – S. 428 – 429.
27. Bersucer I.B., Dimoglo A.S. Reviews in Computational Chemistry
(Ed. K.B. Lipkowitz and B.B. Boyd). UCH, 1991. – P. 423 – 460.
28. Burkert U., Allinger N.L. Molecular Mechanics. – Washington, D.C.:
Amer. Chem. Soc. – 1982.
51
ГЛАВА 3.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ СТРУКТКРА –
АНТИГИПОКСИЧЕСКАЯ И ЦЕРЕБРОПРОТЕКТОРНАЯ
АКТИВНОСТЬ
52
3.1. Прогнозирование структур с использованием
логико-структурного подхода
Повреждение клеток мозга может быть вызвано гипоксией, сопровождающейся активацией ПОЛ клеточных мембран. Одной из причин гипоксии клеток мозга может быть нарушение мозгового кровообращения
[1]. Так как производные коричной кислоты обладают высокой антиоксидантной и мембраностабилизирующей (МС) активностью, то можно предположить, что эти соединения и их структурные аналоги могут проявлять
и антигипоксическое, в частности, церебропротекторное действие.
Так, этокси-, пирролидино- и изопропиламинозамещенные 3,3,5триметоксициннамоилпиперазина, обладающие сосудорасширяющим действием, предложены для лечения нарушений коронарного и периферического кровообращения [2]. Сосудорасширяющим действием обладают и 1(2,3,4-триметоксибензил)- и 4-триметоксизамещенные циннамоилалкилпиперазины [3]. Стимулирующим и корригирующим действием на функции головного мозга обладают 3,4,5-триметоксициннамоиламиды Nзамещенных пиперазинов и их соли [4, 5].
Для улучшения мозгового, коронарного и периферического кровообращения нашли применение лекарственные средства циннаризин (Е-1циннамил-4-дифенилметилпиперазин) и его аналог клоцинизин. Они оказывают спазмолитическое действие на гладкую мускулатуру, потенцируют
действие диоксида углерода на сосуды мозга, уменьшают реакции на биогенные сосудосуживающие вещества [6, 7].
N
R
R1
N
O
Производные циннамоилпиперазина
53
N
OMe
N
MeO
OMe
H
O
MeO
COOCH3
O
OMe
Резциннамин
HO
O
MeO
O
Циклоартенолферулат
Рис. 3.1. Соединения улучшающие мозговое кровообращение.
Эти лекарственные средства применяют главным образом при
нарушениях мозгового кровообращения, связанных с гипертонией и ранними формами атеросклероза сосудов мозга [6].
По современным представлениям ионы кальция, находящиеся в
свободном состоянии в цитоплазме клеток, являются регуляторами ряда
физиологических процессов (сокращение скелетной и гладкой мускулатуры, метаболических процессов и др.). Необходимая для этого концентрация кальция обеспечивается специальными «насосами» в клеточных мембранах эндоплазматической сети. Однако при ишемии и гипоксии ионы
кальция, особенно при повышенной их концентрации, вызывают усиление
метаболических процессов и повышают потребление кислорода, что приводит к деструкции клеточных мембран, возможно и по механизму ПОЛ.
54
Таким образом, лекарственные средства и вещества, обладающие
способностью тормозить проникновение ионов кальция через клеточные
мембраны (так называемые антагонисты кальция), и тем самым снижать
активность АТФ-азы, уменьшают потребление богатых энергией фосфатов
и снижают поглощение кислорода. При нарушении же кровоснабжения
усиливается транспорт ионов кальция в клетки. Антагонисты кальция понижают тонус артерий, расслабляют гладкую мускулатуру вен, уменьшая
при этом метаболические затраты и повышая устойчивость клеток к гипоксии. На этом основании антагонисты кальция успешно применяются в качестве антигипертензивных средств.
Бензгидрильные
аналоги
циннаризина
–
1-бензгидрил-4-
циннамоилпиперазины и фармацевтические составы на их основе предложены для лечения нарушений мозгового кровообращения
[8]. Причем
аналоги этих соединений, не содержащих пиперазиновое ядро, оказались
более эффективными антагонистами кальция
[9]. По-видимому, актив-
ность соединений определяется не пиперазиновым ядром, а циннамоильным фрагментом, являющимся общим структурным признаком всех описанных выше соединений. Данный вывод подтверждается использованием
в качестве психоседативного средства цинтрамида, представляющего собой 3,4,5-триметоксициннамамид [7].
К антагонистам кальция относят и известный лекарственный препарат циннаризин, который ингибирует поступление в клетки ионов кальция
и уменьшает их содержание в депо плазмолемм [10].
В механизме действия лекарственных препаратов, улучшающих
мозговое, коронарное кровообращение важную роль играет их ингибирующее действие на фосфодиэстеразу, сопровождающееся накоплением в
клетках циклического АМФ и повышением концентрации АТФ [11].
Следует отметить, что выбор лекарственных препаратов, предназначенных для лечения расстройств мозгового кровообращения, весьма
55
ограничен. Поэтому, поиск эффективных лекарственных средств, способствующих улучшению мозгового кровообращения, является важной и
своевременной задачей.
На основании вышеизложенного можно констатировать следующее:
1 – структурным элементом, определяющим указанные виды активности, является циннамоильный или циннамильный фрагменты;
2 – заместители в ароматическом ядре предпочтительны в 3 и 4 положениях и представлены гидрокси-, метоксигруппами или арильным радикалом;
3 – в -положении пропенонового фрагмента возможно наличие
бензоиламиногруппы;
4 – амидирование карбоксигруппы приводит к повышению активности;
5 – усиление активности наблюдается и при этерификации карбоксигруппы диэтиламиноэтанолом;
6 – введение азотсодержащего гетероцикла также способствует повышению активности.
В связи с вышеизложенным, представлялось интересным проведение целенаправленного поиска новых цереброваскулярных средств среди
синтетических производных коричной кислоты, показавших выраженный
АО эффект. Для реализации этой задачи в соответствии с прогнозом был
осуществлен целенаправленный синтез замещенных в фенильном радикале
производных коричной кислоты, их амидов и ациламинов, а также основе
замещенных производных коричной кислоты получены соответствующие
2-стирилбензимидазолы [12].
3.2. Антигипоксическая активность замещенных в
арильном радикале производных коричной кислоты
56
Из замещенныз производных коричной кислоты (табл. 2.1, глава 2)
для исследования церебропотекторного действия при циркуляторной гипоксии мозга были выбраны соединения, проявившие выраженную антиоксидантную активность (табл. 3.1).
Таблица 3.1
Антигипоксическая активность
производных коричной кислоты
1
R
OH
2
R
O
Соединения
Iр
R1
R2
Соединения
Iб
R1
R2
OH
Выживаемость,%
66,6
OCH3
H
Выживаемость,%
33,3
OH
Iв
OCH3
OCH3
50,0
Iу
N(CH3)2
H
28,5
Iт
– O – CH2 – O –
50,0
Iа
H
H
16,6
Iу
OH
OCH3
50,0
Контроль
26,1
Iд
OH
H
33,3
Дибазол
33,3
Iс
OH
COOH
33,3
Кавинтон
53,9
3.3. Антигипоксическая активность -бензоиламинопроизводных коричной кислоты
В таблицах 3.2 и 3.3 приведены результаты исследований антигипоксической активности производных -бензоиламинокоричной кислоты.
57
При этом, следует отметить, что ацилирование аминогруппы в положении 2-гидрокси- и 3,4,5–триметилбензоилом проведено на основании анализа структур, содержащих указанные фрагменты молекул и проявляющих церебропротекторную, гипотензивную и АО активность. Результаты исследований свидетельствуют о том, что введение в положение производных коричной кислоты бензоиламиногруппы в общем
приводит к резкому повышению активности с сохранением аналогичных
закономерностей, описанных выше для соединений ряда I (табл. 3.2 и 3.3;
данные по контролю и препаратам сравнения приведены в табл. 3.1).
Таблица 3.2
Антигипоксическая активность -(2-гидроксибензоил)амино
производных коричной кислоты
R1
H
2
N
R
COOH
Соединения
IVа
IVб
IVв
IVг
R1
R2
H
OH
ОСН3
OH
H
H
H
ОСН3
Выживаемость,%
57,0
83,3
33,3
66,6
O
Соединения
IVд
IVе
IVж
IVз
R1
R2
ОСН3
ОСН3
OH
N(CH3)2
OH
ОСН3
OH
H
Выживаемость,%
66,6
83,3
83,3
33,3
Таблица 3.3
Антигипоксическая активность -(3,4,5-триметоксибензоил)аминопроизвоодных коричной кислоты
R1
H
2
N
R
COOH
58
OMe
OMe
O
OMe
Соединения
IVи
IVк
IVм
R1
R2
H
OH
ОСН3
H
H
ОСН3
Выживаемость,%
55,0
60,0
65,0
Соединения
IVн
IVо
IVп
R1
R2
OH
ОСН3
N(CH3)2
ОСН3
ОСН3
H
Выживаемость,%
85,0
70,0
40,0
Если незамещенная коричная кислота (соед. Iа) практически лишена антигипоксических свойств, то бензоиламинирование в -положение
приводит к существенному повышению активности и по выживаемости
животных соединения IVа и IVи превышают активность дибазола и оказывают действие ну уровне кавинтона (результаты исследований кавинтона и дибазола приведены в табл. 3.1). Соединения, содержащие в циннамоильном фрагменте 3-гидрокси-4-метокси- или диметиламиногруппу уступают по активности кавинтону, и действие их проявляется на уровне дибазола. Все остальные соединения значительно превосходят по активности
действие кавинтона.
3.4. Антигипоксическая активность производных
алкиламидов кричной кислоты
В медицинской практике в качестве средств влияющих на мозговое
кровообращение, среди разных классов соединений, нашли применение и
соединения содержащие остаток 4-аминобутановой кислоты, применяемой
в качестве ноотропного средства [6] и циннамильный или циннамоильный
фрагменты.
H2N – CH2 – CH2 – CH2 – COOH
59
Аминалон
CH
CH
COOH
Кансоин
C6H5
CH
CH
N
CH2
N CH
C6H5
Циннаризин
MeO
CH
MeO
NH2
CH
O
MeO
Цинтрамид
MeO
CH
O
CH
(CH2)2
N(C6H5)2
O
Анисоциннамол
O
CH
O
(CH2)2
N(C2H5)2
C6H5
Циннамаверин
Схема 3.2. Лекарственные средства, оказывающие
влияние на мозговое кровообращение.
С целью выявления вклада амидной группы в проявление антигипоксической активности исследованы амиды замещенных в ароматическом
ядре производных коричной кислоты с различными аминокислотами в
60
присутствии щелочи (соед. V, табл. 3.4.). При сохранении аналогичных закономерностей в проявлении активности с соединениями ряда I в зависимости от влияния заместителей в циннамоильном фрагменте выявлена
следующая зависимость: при разветвленной цепи углеродных атомов в
амидном фрагменте молекулы наблюдается снижение активности (соед.
Vв, Vг, Vк, Vо, Vп), а для соединений Vф и Vх – полное отсутствие церебропротекторного действия. Соединения, содержащие неразветвленную
цепь углеродных атомов, проявляют более высокую активность, которая
достигает максимального значения для соединений, содержащих остаток
4-аминобутановой кислоты, применяемой в качестве ноотропного средства
(ГАМК) [6].
Таблица 3.4
Антигипоксическая активность алкиламидов
производных коричной кислоты
1
R
H
N
2
R
R
3
O
Соединения
1
Vб
Vв
Vг
Vд
Vе
Vж
Vз
R1
R2
R3
2
ОН
ОН
ОН
ОН
ОН
ОСН3
ОСН3
3
Н
Н
Н
Н
Н
Н
Н
4
(СН2)2СООН
СН(СН3)СООН
СН(С2Н5)СООН
(СН2)3СООН
(СН2)5СООН
СН2СООН
(СН2)3СООН
Выживаемость, %
5
33,3
28,5
33,3
66,6
50,0
16,6
33,3
1
Vи
Vк
2
ОСН3
ОСН3
3
Н
Н
4
(СН2)2СООН
СН(С2Н5)СООН
5
16,6
16,6
61
Vл
Vм
Vн
Vо
Vп
Vр
Vс
Vт
Vу
Vф
Vх
Vц
Vч
ОН
ОН
ОН
ОН
ОН
ОН
ОСН3
ОСН3
ОСН3
ОСН3
ОСН3
ОСН3
ОСН3
ОСН3
ОСН3
ОСН3
ОСН3
ОСН3
ОСН3
ОН
ОН
ОН
ОН
ОН
ОН
ОСН3
СН2СООН
(СН2)2СООН
(СН2)3СООН
СН(С2Н5)СООН
СН(СН3)СООН
(СН2)5СООН
СН2СООН
(СН2)2СООН
(СН2)3СООН
СН(С2Н5)СООН
СН(СН3)СООН
(СН2)5СООН
СН2СООН
33,3
33,3
66,6
16,6
16,6
33,3
33,3
33,3
40,0
–
–
33,3
33,3
3.5. Антигипоксическая активность производных диэтиламиноэтилового эфира циннамамида бензойной кислоты
Из синтезированных нами производных ариламидов коричной кислоты в качестве потенциальных церебропротекторов были выбраны соединения ряда VI (см. главу 2), представляющие собой производные диэтиламиноэтилового эфира циннамамида бензойной кислоты, ариламидный фрагмент которых представлен остатком новокаина. Выбор новокаина в качестве амидного фрагмента обусловлен тем, что он обладает спазмолитическим действием и, в связи с этим, используется для предотвращения спазмов периферических сосудов и улучшения микроциркуляции при атеросклерозе, гипертонической болезни, спазмах мозговых и коронарных сосудов [13]. С другой стороны, продукты его метаболизма в организме являются фармакологически активными веществами. Так, 4-аминобензойная
кислота является составной частью соединений, встречающихся в тканях
животных и растений, а диэтиламиноэтанол обладает умеренным сосудорасширяющим действием и является структурным фрагментом молекул
спазмолитических лекарственных средств анисоциннамола и циннамаве-
62
рина. Вероятно, фармакологический эффект обусловлен и наличием третичного атома азота, входящего в структуры циннаризина, улучшающего
мозговое кровообращение, психоседативного средства – цинтрамида и
других соединений, предложенных для коррекции мозгового кровотока.
Третичный атом азота может быть представлен в виде алкиламиноалкильного фрагмента (анисоциннамол, циннамаверин), либо азотсодержащего
гетероцикла (циннаризин и его аналоги). Результаты исследований представлены в таблице 3.5.
Таблица 3.5
Антигипоксическая активность производных диэтиламиноэтилового эфира циннамамида бензойной кислоты
1
R
H
N
2
R
O
R1
N(C2H5)2
O
O
Соединения
Vа
Vб
Vв
Vг
Vе
Vж
Vз
(CH2)2
R2
ОС(О)СН3
ОС(О)СН3
– О СН2 – О –
ОСН3
Н
ОС(О)СН3
СООН
ОС(О)СН3
ОСН3
ОС(О)СН3
Н
ОСН3
ОСН3
Выживаемость, %
56,0
40,0
66,6
56,0
40,0
80,0
40,0
Результаты исследований свидетельствуют о том, что соединения
ряда V обладают выраженной антигипоксической активностью. Если, описанные выше соединения проявили активность в дозе 25–40 мг/кг, то соединения ряда V оказались активными и в дозе 10 мг/кг. Максимальную
активность проявили 4-метокси- и 4-ацетоксипроизводные (соед. Vв и Vж)
[14].
63
3.6. Антигипоксическая активность производных
2-стирилбензимидазола
Известно, что лекарственное средство дибазол, обладающий спазмолитической активностью, понижает тонус и вызывает расширение сосудов мозга. Однако, как это отмечают авторы, такое действие носит непродолжительный характер [15, 16].
На этом основании и с целью усиления активности и продолжительности действия были синтезированы структурные аналоги дибазола –
производные 2-стирилбензимидазола. Результаты исследований антигипоксической активности соединений ряда VI приведены в таблице 3.6.
Таблица 3.6
Антигипоксическая активность производных
2-стирилбензимидазола
1
R
. HCl
N
2
R
N
H
Соединения
1
VIа
VIб
VIв
VIг
VIд
VIе
VIж
N(CH3)2
NO2
H
H
Выживаемость, %
4
60,0
20,0
40,0
80,0
40,0
80,0
20,0
1
VIз
2
Br
3
H
4
20,0
R1
R2
2
H
OCH3
OH
OCH3
3
H
H
OCH3
OCH3
– О СН2 – О –
64
VIи
H
20,0
N
CH=CH
N
H
Полученные соединения характеризуются высокой антигипоксической активностью. Так, незамещенный 2-стирилбензимидазол (соед. VIа)
почти в 2 раза превышает активность дибазола. Вероятно, это можно объяснить наличием единой -электронной сопряженной системы в молекуле
2-стирилбензимидазола, чего нельзя сказать о молекуле дибазола, в которой ароматическое кольцо изолировано от бензимидазольного ядра метиленовой группой:
N
N
HC=CH
CH2
N
H
N
H
Дибазол
2-Стирилбензимидазол
Наличие электронодонорных заместителей в положениях 3 и 4 стирильного фрагмента усиливает активность соединений (соед. VIв, VIг,
VIе). Введение 3,4-метилендиоксигруппы приводит к резкому снижению
активности (соед. VIд), что может быть обусловлено адекватным электронным вкладом метилендиоксигруппы по сравнению с вкладом метоксигруппы (соед. VIб). Наличие электроноакцепторных заместителей в стирильном фрагменте также приводит к значительному снижению активности ( соед. VIж, VIз). Низкую активность соединения VIи, по-видимому,
можно объяснить стереохимическими особенностями молекулы.
Таким образом, использование логико-структурного подхода в
анализе структур приведенных рядов соединений позволил выявить опре-
65
деленные закономерности взаимосвязи ССА в проявлении этими соединениями антигипоксической активности и на этом основании осуществлять
прогноз и целенаправленный синтез соединений – аналогов по структуре и
активности.
ЛИТЕРАТУРА
66
1. Рахимджанов А.Р., Шамсиев Э.С., Крылов В.И. Критерий фармакологической эффективности антиоксидантных и мембраностабилизирующих лекарственных средств при различных нарушениях
мозгового кровообращения. // Фармакология и токсикология. –
1989. – Т. 52, № 6. – С. 69 – 73.
2. Пат. 99790 ГДР, МКИ С 07 D 51/70. Способ получения 3,4,5триметоксициннамоиламидов. / Huguet G., Fauran C., Raynaud G.
(ГДР). - № 99790; Заявлено 19.06.72; Опубл. 20.08.73.
3. Пат. 57-200374 Япония, МКИ С 07 D 295/18, A 61 K 31/495. 1(2,3,4-триметоксибензил)-, 4-триметоксизамещенные циннамоилалкилпиперазины. / Эттю Эйити, Когава Нобуо, Курата Саноэ и
др. (Япония). - № 56-84697; Заявлено 01.06.81; Олубл. 08.12.82. //
РЖ 19. Химия: Свод. т. / ВИНИТИ. – 1984. - № 3 090П.
4. Пат. 791238 Франция, МКИ C 07 D 295/18, 295/12, A 61 K 31/495.
Способ получения 1-[(3-N-метиланилино-2-окси)-пропил]-4-(3,4,5триметоксициннамоил)-пиперазина. / Ги Буржери, Ален Лакур,
Жерар Муане и др. (Франция). - № 2608153/23/04; Заявлено
11.07.79.
5. Пат. 543519 Швейцария, МКИ C 07 D 51/70. Способ получения
амидов триметоксикоричной кислоты. / Hugnet G., Tauran
C.,Raynand G. et al. (Швейцария). - № 534519; Заявлено 30.05.72;
Опубл. 14.12.73.
6. Машковский М.Д. Лекарственные средства. // Москва, ООО «Новая Волна», 2004.
7. Negwer M. Organisch-Chemische Arzneimittel und ihre Synonyma. //
Berlin, 1987.
8. Пат. 4703040 США, МКИ C 07 D 295/08, А 61 К 31/495. Новые
производные 1-бензгидрил-4-циннамилпиперазинов и фармацевтические составы на их основе для лечения нарушений мозгового
67
кровообращения. / Отака Хироси, Каназава Тоширо, Ито Киезо,
Цукамото Горо (Япония). - № 815452; Заявлено 31.12.85; Опубл.
27.10.87.
9. Corsano S., Streppaghetti G., Brasis L. Synthesis and pharmacological
evaluation of some analogues of the Ca-antagonist cinnarizine. / Arch.
Pharm. – 1988/ - Vol. 321, N 3. – P. 171 – 174.
10. Влияние стугерона на церебральную гиподинамику у больных с
нарушением мозгового кровообращения. / Ярулин Х.Х., Хаджиев
Д., Пензяева Г.А., Левченко Н.И. // Клинич. мед. – 1972. – № 2. – С.
62 – 69.
11. Метелица В.И. Профилактика ишемической болезни сердца. // Терапевт. арх. – 1974. – № 1. – С. 14 – 26.
12. Симонян А.В., Гаевый Д.А. Выявление взаимосвязи между структурой и действием на мозговое кровообращение функциональных
производных коричной кислоты. // Инструктивное письмо. Пятигорск, 1991. – 16 с.
13. Путань Г.В. О лечебном применении новокаина в пожилом и старческом возрасте. / Врачеб. дело. – 1975. – № 9. – С. 105 – 107.
14. А. с. 1566684 СССР, МКИ С 07 С 237/16, Ф 61 К 31/16. Гидрохлориды амидов коричной кислоты, обладающие антиаллергическим
и церебропротекторным действием. / Симонян А.В., Гущин И.С.,
Гаевый М.Д. и др. (СССР). – № 4451215/30-04. Заявлено 24.05.88.
(Для служебного пользования).
15. Гаевый М.Д. Влияние дибазола на церебральную гемодинамику и
напряжение кислорода в тканях мозга. // Фармакология и токсикология. – 1971. – Т. 34, № 1. – С. 42 – 45.
16. Макинский Т.А. Экспериментальные данные о влиянии дибазола
на мозговое кровообращение. // Журн. невропатол. и психиатр.. –
1972. – № 8. – С. 1164 – 1166.
68
ГЛАВА 4.
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЗАИМОСВЯЗИ СТРУКТУРА –
АНТИАЛЛЕРГИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ
69
В РЯДУ ПРОИЗВОДНЫХ КОРИЧНОЙ КИСЛОТЫ
4.1. Анализ структурных признаков
с использованием логико-структурного подхода
В связи с ухудшением экологической обстановки за последние годы
наблюдается значительный рост и хронизация течения аллергических заболеваний. Арсенал отечественных противоаллергических лекарственных
средств, способных воздействовать на различные этапы аллергического
ответа, весьма ограничен. Поэтому в настоящее время остро стоит вопрос о
создании полифункциональных лекарственных средств, обладающих более
широким спектром фармакологической активности.
С другой стороны, снижение содержания гепарина в крови и его активности сопровождается увеличением содержания свободного гистамина,
вызывающего возбуждение специфических гистаминовых рецепторов. Эти
процессы часто сопровождаются и различными внешними проявлениями
аллергических заболеваний.
В литературе отсутствуют сведения об антиаллергической активности самих коричных кислот и мало данных, касающихся сложных эфиров
коричной кислоты. Известно лишь, что кофейная и феруловая кислоты ингибируют активность 5- и 12-липоксигеназы, циклооксигеназы и тем самым, снижают уровень лейкотриенов и простагландинов в тканях [1, 2]. На
этом основании можно предположить, что производные коричной кислоты
могут быть использованы в качестве регуляторов высвобождения медиаторов при аллергических и воспалительных реакциях в организме.
Так, для подавления анафилактической реакции кожи используют
различные производные циннамоил салициловой кислоты [3]. Замещенные
-бензилиден--бутиролактоны, содержащие скрытый циннамоильный
фрагмент, ингибируют активность липоксигеназы и синтез SRS-A – мед-
70
ленно реагирующего вещества анафилаксии [4]. Для профилактики и лечения аллергических заболеваний и астмы предложены аралкадиеновые эфиры алкил- и галогеналкилзамещенных производных кофейной кислоты [5,
6].
Значительно больше сведений имеется в литературных источниках
относительно противоаллергической активности циннамоил- и циннамиламидов. Так например, официнальные лекарственные препараты циннаризин и клоцинизин, являясь антагонистами кальция, проявляют и антигистаминную активность и используются для лечения различных аллергических заболеваний [7, 8].
В многочисленных патентах предложены производные циннамоилантраниловой кислоты и их соли с алифатическими аминами для лечения,
астмы, крапивницы, сенной лихорадки и др. Так, выраженным антиаллергическим действием обладают соответствующие галоген-, гидрокси- и алкоксизамещенные циннамоиламиды [9 – 16], а также эфиры N-(Z-3,4диметокси-циннамоил)антраниловой кислоты [17]. Большой ряд гидроксиариламидов галоген- и алкоксизамещенных производных коричной кислоты предложены в качестве противоаллергических средств [18, 19]. Амиды
кофейной кислоты, амидный фрагмент которых представлен алкенил- и
циклоалкенилзамещенными аминами, предложен для профилактики и лечения астмы и других аллергических заболеваний [20]. Антиаллергическим и противоастматическим действием обладают алкил-, пиперидилалкил-, пиперолидинилалкиламиды кофейной и диалкоксикофейной кислот, а в качестве антагонистов медленно реагирующих веществ анафилаксии используются производные карбоксиациламиноциннамоилалкенамидов [21].
В народной медицине для лечения астмы и других аллергических
заболеваний используются семена Clausena lansium. Вероятно, действующим началом семян этого растения могут являться содержащиеся в них
71
циннамамиды, представляющие собой производные фенилвиниленамида
коричной кислоты [22].
В медицинской практике нашли широкое применение антиаллергические и противогистаминные средства, структуры которых приведены на
рисунке 4.1 [8].
C6H5
CH
CH
N
CH2
N CH
C6H5
Циннаризин
MeO
H
N
MeO
O HOOC
Траниласт
S
N
CH2
CH
CH3
Дипразин
(C6H5)2CH-O-(CH2)2-N(CH3)2 HCl
Димедрол
N
N
(CH2)2N(CH3)2
CH2
Cl
72
.
N(CH3)2 HCl
Супрастин
Фенкарол
CH3
(CH2)2
O
N
CH3
C(C6H5)2
OH
N
Тавегил
N
CH3
N
CH2
C6H5
Диазолин
Рис. 4.1. Антиаллергические и противогистаминные средства.
На основании проведенного анализа структура – антиаллергическая
активность для производных коричной кислоты с использованием логикоструктурного подхода можно констатировать следующее: необходимым
условием в проявлении активности является наличие циннамоильного или
циннамильного фрагмента, а также:
– гидрокси- и/или метоксигруппы в положениях 3 и 4 циннамоильного фрагмента;
– амидного
фрагмента,
представленного
N-алкил-
или
N-
арилзамещенными аминами, либо азотсодержащим гетероциклом;
73
– в ариламидном фрагменте наличие карбоксигруппы предпочтительно в положении 2 или 4;
– наличие бензгидрильной группы, связанной с азотсодержащим
гетероциклом, представляющим амидный фрагмент.
Выявленные структурные признаки явились основанием для синтеза новых производных коричной кислоты и их структурных аналогов, потенциальных средств, обладающих антиаллергической активностью.
4.2. Прогнозирование структур, обладающих
антиаллергической активностью
Предварительный скрининг соединений проводили на модели реакции пассивной кожной анафилаксии (РПКА) у крыс.
Исследования антиаллергической активности на модели РПКА показали, что незамещенная коричная кислота не обладает активностью. При
переходе к структуре феруловой кислоты уже наблюдается слабовыраженное действие (9,7 %), что вероятно объясняется увеличением в целом полярности молекулы за счет введения электронодонорных заместителей и
коррелирует с проявлением АО активности этих соединений. С учетом того, что в рпоявлении АО активности существенное влияние оказывает сопряженная виниленовая группа, было проведено исследование влияния
удлинения цепи сопряжения на проявление антиаллергического эффекта.
С этой целью конденсацией 4-формилкоричной кислоты с замещенными ацетофенонами в присутствии оснований были синтезированы
соответствующие производные 4-бензоилвиниленкоричной кислоты (табл.
4.1).
74
Таблица 4.1
Антиаллергическая активность производных
4-бензоилвиниленкоричной кислоты
3
O
R
2
R
OH
1
R
O
Соединения
R1
R2
R3
Контроль
Интал
Диазолин
VII а
VII б
VII в
VII г
VII д
VII е
VII ж
VII з
Н
H
H
OH
OH
OH
OC2H5
OH
Н
Br
OCH3
H
OH
OH
OC2H5
OH
Н
Н
H
H
H
Br
H
C(O)CH3
Ингибирование РПКА, %
–
32
36,3
0
15,7
16,4
16,9
20,3
36,0
38,2
42,7
Полученные соединения, в отличие от соответствующих халконов,
имеющих одинаковые заместители в кольце А, но не содержащие карбоксивиниленовый фрагмент в кольце В, характеризуются выраженной антиаллергической активностью.
При этом, если удлинение цепи сопряжения само по себе не приводит к проявлению активности (соед. VIIa), то введение заместителей в бензоильный фрагмент молекулы усиливает антиаллергической действие (соед. VIIб – VIIг). Максимальная активность в данном ряду соединений
наблюдается при наличии электронодонорных заместителей в положениях
2 и 4 (соед. VIIд и VIIж). Введение в молекулы этих соединений электро-
75
ноакцепторного заместителя в положение 5 (соед. VIIе и VIIз) приводит к
дальнейшему усилению активности.
По-видимому, в данном ряду соединений определяющим в проявлении активности является фрагмент коричной кислоты, а наличие заместителей в бензоильном фрагменте усиливает антиаллергический эффект.
Данный вывод подтверждается не только отсутствием активности у соответствующих халконов, но и стимулирующим интенсивность РПКА действием 4-диметил-аминохалконов [24].
Таким образом, удлинение «внешней» цепи сопряжения в молекуле
халкона, которое реализовано в производных 4-бензоилвиниленкоричной
кислоты, приводит к усилению антиаллергической активности [25].
Исходя из вышеизложенного, представляло интерес изучить влияние удлинения «внутренней» цепи сопряжения на ингибирование РПКА
[26].
Для решения этой задачи, конденсацией коричного альдегида с замещенными ацетофенонами а присутствии основания были синтезированы
соответствующие производные 1,5-дифенилпентадиен-2,4-она-1(винилоги
халкона, соед. VIII, табл. 4.2).
Таблица 4.2
Физико-химические характеристики и активность
винилогов халкона
R2
R1
3
R
O
Соеди-
R1
R2
R3
76
Игнгибирование
нение
VIII а
ОН
Н
Н
РПКА, %
44,0
VIII б
ОН
ОН
Br
55,6
VIII в
OH
OH
C(O)CH3
60,3
VIII г
OC2H5
OC2H5
H
52,5
Как видно из результатов исследований, удлинения «внутренней»
цепи сопряжения приводит к проявлению высокой активности, превосходящей ингибирующее действие соответствующих 4-бензоилвиниленкоричных кислот (соединения VII, табл. 4.1) [27].
4.3. Производные кумарин-3-карбоновой кислоты –
потенциальные антиаллергические средства
Согласно литературным данным высокая антиаллергическая активность характерна и для производных кумарина, представляющего собой
лактон 2-гидроксикоричной кислоты. На этом основании представляло интерес получение и исследование антиаллергической активности новых
производных
кумарина.
С
этой
целью,
конденсацией
кумарин-3-
карбоновой кислоты с ароматическими аминами, синтезированы соответствующие ариламиды, антиаллергическая активность которых приведена в
таблице 4.3.
Таблица 4.3
Антиаллергическая активность производных
кумарин-3-карбоновой кислоты
O
N
O
O
R1
77
H
2
R
Соединение
R1
R2
Игнгибирование РПКА, %
IX а
IX б
IX в
IX г
IX д
Н
Н
H
H
OCH3
Н
COОН
COO C2H5
COO(CH2)2(C2H5)2
COO(CH2)2N(C2H5)2
13,4
20,8
32,8
58,1
60,9
Полученные результаты показывают, что если исходное соединение, кумарин-3-карбоновая кислота не обладает антиаллергическим действием, то амидирование по карбоксигруппе приводит к некоторому усилению активности (соед. IXа). Введение карбоксигруппы в ароматическое
ядро амидного фрагмента способствует повышению активности, что, вероятно, связано с повышением кислотности молекулы (соед. IXб). Этерификация крбоксигруппы приводит к значительному усилению ингибирующего РПКА действия (соед. IX в). Этерификация карбоксигруппы диэтиламиO
N
ноэтанолом, обусловливает ярко выраженный антиаллергический эффект
N
(соед. IXг, IXд). Данный результат, вероятно,
можно объяснить наличием в
H
O
O атома азота, входящего в структуры
O
молекуле этих соединений третичного
антигистаминных препаратов в виде алкиламиноалкильного фрагмента
(димедрол, дипразин, супрастин), либо в виде азотсодержащего гетероциклического фрагмента (диазолин, фенкарол, тавегил, кетотифен) [8]. Следует отметить, что в указанных соединениях свободная пара электронов атома азота не участвует в сопряжении, в отличие от пары электронов атома
азота в пиридиновом фрагменте супрастина, в молекуле которой эта пара
электронов сопряжена с -электронной системой гетероцикла. Поэтому,
для выяснения роли пиридинового фрагмента в молекуле супрастина в
проявлении
активности,
карбоновой
кислоты
с
конденсацией
хлорангидрида
4-аминопиридином
пиридиламид кумарин-3-карбоновой кислоты:
78
был
кумарин-3-
синтезирован
N-
IXe
Полученное соединение ингибирует у крыс на 40 % РПКА (опосредованное IgE-антителами), а у морских свинок на 30,6 % (опосредованное
IgG-антителами) и значительно превышает по активности соответствующий ариламид кумарин-3-карбоновой кислоты (соед. IXа). На этом основании можно констатировать, что пиридиновый гетероатом азота в молекуле супрастина и соединения IXе является разделяющим признаком.
При замене остатка ароматической аминокислоты в амидном фрагменте (соед. IXб) на алифатическую, наблюдается существенное увеличение активности (соед. IXж), что можно объяснить увеличением гидрофильности молекулы и большей её биодоступностью:
O
OH
N
O
O
H
O
IХж
Для выяснения вклада амидного атома азота было синтезировано
соединение IХз, в котором амидная связь замещена на сложноэфирную:
CH3
O
O
O
N
CH3
O
OMe
IХз
Данное соединение синтезировано конденсацией хлорангидрида
кумарин-3-карбоновой кислоты с диметиламиноэтанолом в присутствии
пиридина.
79
Биологические исследования показали, что полученный эфир обладает выраженной антиаллергической активностью (ингибирование РПКА
составляет 49,3 %) при внутрибрюшинном введении. Однако, при введении per os активность соединения IХз резко падает. Можно предположить,
что в ЖКТ происходит гидролиз сложноэфирной связи с образование неактивных метаболитов.
Таким образом, несмотря на высокую активность соединения Хз,
для применения в медицинской практике более предпочтительны соответствующие амиды, не подвергающиеся столь быстрым превращениям при
пероральном применении.
4.4. Антиаллергическая активность ариламидов
коричной кислоты
Вместе с тем, известно, что молекула кумарина под действием
сильных оснований может дециклизоваться с присоединением молекулы
воды и изомеризоваться в Е-2-гидроксикоричную кислоту по схеме [28]:
O
_
_
OH , t O
HOH, OH
_
O
O
HOH, H+
COOH
OH
OH
OH
Можно предположить, что подобная изомеризация имеет место и в
организме животных и человека под воздействием соответствующих ферментных систем. Подтверждением данного предположения является тот
факт, что коричные кислоты рассматриваются в качестве возможных метаболитов кумаринов [28].
На этом основании и исходя из полученных выше результатов по
выраженной антиаллергической активности амидов кумарин-3карбоновой
80
кислоты можно ожидать, что соответствующие амиды коричной кислоты
будут также обладать высокой активностью.
С целью подтверждения данного прогноза, конденсацией хлорангидридов производных коричной кислоты с ароматическими аминами синтезированы соответствующие ариламиды (табл. 4.4).
Таблица 4.4
Антиаллергическая активность ариламидов
производных коричной кислоты
1
R
H
3
R
N
2
R
O
Соединения
1
R
R
R3
1
Xа
Xб
Xв
Xг
Xд
2
H
H
H
3
H
H
H
4
H
COOH
COOC2H5
COO(CH2)2N(C2H5)2
COO(CH2)2N(C2H5)2
Ингибирование
РПКА, %
5
18,5
29,3
41,9
52,3
54,1
4
COO(CH2)2N(C2H5)2
COO(CH2)2N(C2H5)2
COO(CH2)2N(C2H5)2
COO(CH2)2N(C2H5)2
COO(CH2)2N(C2H5)2
C(O)NH(CH2)2N(C2H5)2
5
60,8
63,7
65,5
69,1
79,1
80,0
1
Xе
Xж
Xз
Xи
Xк
Xл
2
– O – CH2 – O –
NO2
H
2
OCH3
OCH3
OC(O)CH3
OC(O)CH3
OC(O)CH3
OCH3
3
H
OCH3
OC(O)CH3
H
OCH3
OCH3
С другой стороны, одним из возможных механизмов антиаллергического действия соединений является их способность блокировать кальциевые каналы в клетках. Соединения ряда X, обладая выраженным антиаллергическим действием, проявляют и высокий церебропротекторный
эффект [32, 273]. Официнальные препараты, обладающие церебропротекторным, спазмолитическим, гипотензивным действием, являясь антагони-
81
стами кальциевых каналов, проявляют и антиаллергическую активность.
На этом основании можно предположить, что соединения ряда X проявляют церебропротекторную и антиаллергическую активность и, в качестве
антагонистов кальция блокируют кальциевые каналы, что препятствует
избыточному накоплению эндогенных медиаторов аллергических реакций
– гистамина, серотонина (табл. 4.5).
Таблица 4.5
Влияние соединений на реакции, вызванные гистамином и серотонином
Соединения
Интал
Хж
Хз
Хи
Хк
Ингибирование действия
гистамина, %
3,8
20,8
27,1
29,6
34,7
Ингибирование действия
серотонина, %
5,6
30,9
31,0
41,1
37,6
Таким образом, проведенные исследования показывают, что наиболее высокую антиаллергическую активность, превосходящую действие
официнальных препаратов интала и диазолина, проявляют соединения ряда X, а именно, соединения X в – X л. Кроме того, эти соединения в отличие от препаратов сравнения, обладают полифункциональным действием.
Например, в отличие от интала и диазолина они ингибируют РПКА опосредованную не только IgE-, но и IgG-антителами, снижают кожные реакции вызываемые введением гистамина, серотонина и либератора гистамина – вещества 48/80. Кроме того, для соединений ряда Х изучено влияние
на Н1-, 5НТ-рецепторы и на степень высвобождения липидных медиаторов
восстановления из клеток-мишеней аллергии. В результате проведенных
исследований установлено, что эти соединения обладают выраженным антагонизмом по отношению к Н1- и 5НТ-серотониновым рецепторам на
изолированной подвздошной кишке морской свинки, тормозят высвобождение лейкотриенов из тканей лёгкого экспериментальных животных.
82
Полученные данные являются хорошей иллюстрацией возможностей логико-структурного подхода и позволяют рассматривать синтезированные на основе прогноза соединения в качестве перспективных субстанций для создания на их основе новых полифункциональных антиаллергических средств, обладающих и церебропротекторным действием.
4.5. Количественная оценка взаимосвязи структура –
антиаллергическая активность
Как было отмечено выше (раздел 2.2), наиболее информативным
параметром, характеризующим распределение -электронной сопряженной системы в молекуле 3-фенилпропеновой кислоты и ее производных
является величина полуволны полярографического восстановления, а
именно, пик, соответствующий восстановлению виниленовой группы.
На этом основании были исследованы потенциалы восстановления
соединений (Ер) в условиях, описанных выше (раздел 2.2).
Таблица 4.6
Потенциалы восстановления и антиаллергическая
активность производных коричной кислоты
2
R
R1
COOH
R3
O
Соединения
Коричная кислота (I а)
VII а
Н
Феруловая кислота (1 е)
VII б
Н
VII в
Н
R1
R2
R3
Н
Н
Br
ОСН3
Н
Н
83
Ер, В
-1,720
-1,788
-1,855
-1,663
-1,834
Ингибирование
РПКА, %/ 100
0,000
0,000
0,097
0,157
0,164
VII г
VII д
VII е
VII ж
VII з
ОН
ОН
ОН
ОС2Н5
ОН
Н
ОН
ОН
ОС2Н5
ОН
Н
Н
Br
Н
С(О)СН3
-2,031
-2,070
-2,123
-2,123
-2,131
0,169
0,203
0,360
0,382
0,427
Регрессионным анализом установлено, что потенциал пика восстановления не зависит от концентрации соединений в растворе.
В таблице 4.6 приведены значения Ер и величина ингибирования
РПКА для производных коричной кислоты. На основании полученных
данных построен график зависимости антиаллергической активности
(ААА) от значения Ер, представляющий собой прямую (коэффициент корреляции – 82,24 %, рис. 4.2).
РПКА, %
0,5 –
0,4 –
0,3 –
0,2 –
0,1 --
Ер, В 2,2
2,1
2,0
84
1,9
1,8
1,7
Рис. 4.2. Функциональная зависимость РПКА
коричных кислот от значений Ер
С использованием регрессионного анализа выведено уравнение, описывающее данную зависимость:
ААА = –1,12939 + 0,68533 Ер
В данном ряду соединений значения Ер для неактивных соединений
(ингибирование РПКА  30 %) находятся в пределах от –1,663 В до –2,070
В, а для активных соединений – от –2,123 В до –2,131 В.
Аналогичные исследования проведены для ариламидов кумарин-3карбоновой кислоты, результаты которых приведены в таблице 4.7.
Таблица 4.7
Значения Ер и РПКА ариламидов кумарин-3-карбоновой кислоты
O
N
O
R1
Соединения
R1
R2
H
O
R2
Кумарин-3-карбоновая кислота
Ер
Ингибирование
РПКА, %/100
–1,960
0,000
IX а
IX б
Н
Н
Н
COОН
–2,070
–2,090
0,134
0,208
IX в
H
COOC2H5
–2,100
0,320
IX г
H
COO(CH2)2(C2H5)2
–2,120
0,581
IX д
OCH3
COO(CH2)2N(C2H5)2
–2,140
0,609
85
Полученные данные позволили построить график зависимости
ААА соединений от значений их Ер (рис. 4.3.), представляющий собой
прямую (коэффициент корреляции 66,09 %).
Регрессионным анализом выведено уравнение, описывающее данную зависимость:
ААА = -6,59894 + 3,32161 Ер
В данном ряду соединений значения Ер для неактивных веществ
находятся в пределах от –1,960 В до –2,090 В, а для активных соединений
значения Ер – от –2,100 до –2,140 В.
РПКА, %
0,6 –
0,5 –
0,4 --
0,3 --
0,2 --
86
0,1 --
Ер, В
2,2
2,1
2,0
1,9
1,8
Рис. 4.3. Функциональная зависимость РПКА
кумарин-3-карбоновой кислоты от значений Ер
Аналогичные исследования были проведены и для ариламидов производных коричной кислоты, результаты которых приведены в таблице
4.8.
Таблица 4.8
Потенциалы восстановления и ААА
ариламидов производных коричной кислоты
1
R
H
N
2
R
Соединения
Xа
Xб
Xв
Xг
Xд
Xе
Xж
Xз
R1
O
R3
R2
H
H
H
H
H
H
– O – CH2 – O –
NO2
H
OCH3
H
OCH3
OCH3
OC(O)CH3 OC(O)CH3
H
COOH
COOC2H5
COO(CH2)2N(C2H5)2
COO(CH2)2N(C2H5)2
COO(CH2)2N(C2H5)2
COO(CH2)2N(C2H5)2
COO(CH2)2N(C2H5)2
87
3
R
Ер, В
Ингибирование
РПКА,
%/100
-1,465
-1,628
-1,687
-1,882
-1,910
-1,940
-1,953
-1,970
0,185
0,293
0,419
0,523
0,541
0,608
0,637
0,656
Xи
Xк
Xл
OC(O)CH3
OC(O)CH3
OCH3
H
OCH3
OCH3
COO(CH2)2N(C2H5)2
-1,970
COO(CH2)2N(C2H5)2
-1,977
C(O)NH(CH2)2N(C2H5)2 -1,983
0,691
0,791
0,800
На основании полученных результатов построен график функциональной зависимости ААА от значений Ер (рис. 4.2), представляющий собой прямую (коэффициент корреляции 94,89 %) и обосновано уравнение,
описывающее данную зависимость:
ААА = – 1,30903 + 0,997839 Ер
В данном ряду соединений значения Ер для слабоактивных веществ
лежат в интервале от –1,465 В до –1,628 В, а для активных – от –1,687 В
до –1,983 В.
При попытке проведения корреляции ААА от значений Ер для всех
изученных рядов соединений вместе (межрядовая корреляция) нами получен неудовлетворительный результат (коэффициент корреляции 12,55 %),
что вполне согласуется с результатами других исследователей взаимосвязи
структура – активность с использованием полуэмпирических методов[128].
С целью подтверждения выявленных закономерностей в ряду
наиболее активных веществ конденсацией хлорангидрида 3,4диметоксикоричной кислоты с новокаинамидом синтезировано соединение
MeO
H
N
MeO
H
N
O
O
Хл:
88
N
C2H5
C2H5
Значение потенциала восстановления соединения Хл составляет –
1,95 В. На этом основании можно предположить, что оно может обладать и
высоким значением ААА. Действительно, данное вещество ингибирует
РПКА у крыс на 71,7 %, но в отличие от других соединений ряда Х, теряющих активность при пероральном введении, сохраняет высокую ААА и
при пероральном пути введения.
Таким образом, значение потенциала восстановления в различных
рядах производных коричной кислоты является достоверным параметром
для оценки и прогнозирования структур, обладающих антиаллергической
активностью.
4.6. Исследование связи структура – ААА с
использованием электронно-топологического подхода
Для исследования связи структура – активность в ряду всех синтезированных соединений, описанных в предыдущем разделе, мы использовали электронно-топологический подход (ЭТМС), описанный в разделе
2.3. Следует отметить, что формирование ЭТМС проводилось по упрощенной схеме, т.е. в качестве диагональных элементов матрицы использованы эффективные заряды на атомах, а недиагональные элементы представлены двумя характеристиками, а именно: индексами Вайберга (квантово-химический аналог порядка связи) для химически связанных атомов,
а остальные элементы матрицы представляют собой оптимизированные
расстояния между атомами. Таким образом формируется полная матрица
для каждого из исследуемых соединений и обрабатывается весь массив
ЭТМС с целью выделения признаков активности.
Из-за большого объема расчетного материала здесь рассмотрим
лишь итоговые результаты, полученные при выделении признаков активHO
OH
HO
N
O
H
OH
89H3C
N
O
O
H
ности. Информативность признака  и Р оценивалась по формулам, приведенным в разделе 2.3. Всего исследовано 36 соединений, представленных в
таблицах 4.1 – 4.4, формулами IXе – IXз и два гетероциклических аналога
халкона, показавших в эксперименте высокую ААА:
В качестве контрольного соединения был выбран винилог халкона
VIIIи и VIIIе из группы активных соединений. Для соединения VIIIи
наиболее информативны следующие выделенные ЭТМС, которые обозначены как признаки активности. Нумерация атомов в соединениях
произвольная, а группы атомов, входящие в признак обведены сплошной линией:
H
O
O
1
21
2
6
25
H3C
3
22
24
19
16
20
5
4
7
8
O
11
O18
23
С2
0,32+d1 2,44+d1
2,39+d1
С4 0,16+d1
2,39+d1
С22 0,28+d1
*2
*
O
4
*
90
14
12
10
9
22
15
17
H
13
 = 0,694; Р = 0,844
Признак 1:
С2
0,32+d1 2,48+d1
2,16+d1
С6 0,15+d1
2,16+d1
Н25 -0,08+d1
O
H 25
*
*2
6
Признак 2:  = 0,475; Р = 0,900
С2 0,32
С4
2,44
2,48
3,70
3,79
2,39
2,16
0,16
2,44
3,69
4,34
2,39
3,87
0,15
0,99
1,90
4,19
2,16
О19 - 0,26 0,96
5,55
2,62
Н20 0,15
5,91
2,18
С22 0,28
4,54
С6
Н25 - 0,07
O
H
*
*
*
*
91
O
H
Признак 3:  = 0,286; Р = 0,846
Как видно из представленных фрагментов структур, интегрированный признак 3 включает в себя первые два признака, однако уступает им в
количествах описываемых соединений, что видно по их характеристикам 
и Р. Анализ этого признака показывает, что для активных соединений характерным является наличие четырех положительно заряженных атомов
углерода С2, С4, С6 и С22 с зарядами от 0,15 до 0,32 единиц электронного
заряда и фенольной гидроксильной группы.
Следует отметить, что алгоритм поиска обобщенного признака активности, как правило, связан с выбором в качестве контрольных молекул
различных активных соединений и поиска для них своих наборов признаков. Затем в интерактивном режиме выбранные признаки обобщаются и
выбирается минимальное их количество, покрывающее всю выборку исследуемых соединений. В связи с этим, в качестве второго контрольного
соединения мы выбрали соединение IХе, для которого выбрали признак
активности 4 со следующими ЭТМС:
С5
0,174
2,470
10,78
С8
0,180
8,620
О25
H
N
* *
O
O
O
92
N
- 0,12
Признак 4:  = 0,389; Р = 0,867
В отличие от предыдущих признаков, в его состав входят три центра, два из которых (С5 и С8) содержатся и в ранее найденных признаках, а
третий (О25) расположен от них на расстоянии 10,78 А и 8,62 А.
Ниже приведены примеры реализации признака 4 для разных типов
родственных коричной кислоте структур:
O
*
O
*
*O
N
H
H
O
O
*
*
O
O
*
Как видно из представленных примеров, все признаки обладают
достаточной информативностью, составляют определенную систему прогнозирования и могут быть использованы при отборе потенциально активных соединений. Для проверки прогностических возможностей найденных
признаков было использовано соединение, аналогичное по структуре уже
рассмотренным, но не включенное в «обучающую» выборку. Сформированные для него ЭТМС были анализированы на наличие в них подматриц,
характерных для активных признаков. Ниже на данной структуре показано, как реализуется признак активности 4:
MeO
MeO
H
*
N
*
H
N
O
93
O
N
На примере другого соединения, полученного конденсацией 4формилкоричной кислоты с рездиацетофеноном, показано, что ни одна из
выявленных признаков, составляющих систему прогнозирования не реализуется:
O
HO
H
H
O
O
O
O
O
OH
Данный случай примечателен тем, что для приведенного соединения сохраняется только топология активного фрагмента, а электронные характеристики существенно отличаются, что и является причиной резкого
снижения активности этого соединения.
Таким образом, электронно-топологический подход, основанный на
конформационных и квантово-химических расчетах позволяет проводить
исследования по отбору признаков активности для большого массива соединений.
Поэтому представлял огромный интерес поиска выявленных признаков активности на структурах других классов соединений, не содержащих циннамоильный фрагмент и отличной по молекулярному каркасу. Для
этой цели была выбрана структура противоаллергического средства супрастина,
представляющего
собой
хлорбензил)-аминопиридин.
94
N-диметиламиноэтил-N-(пара-
N
Cl
N
*
N
Супрастин
Для супрастина реализуется признак активности 4, а атомы образующие ЭТМС, обведены линией. В отличие от ранее исследованных соединений, признак активности в данном случае сформирован из атомов Cl, C и
N. Данный пример позволяет сделать важный на наш взгляд вывод о том,
что природа атомов в признаке может меняться. Но неизменными должны
оставаться электронные и пространственные характеристики молекулы,
которые в конечном итоге и определяют активность соединения.
Таким образом, на основании проведенных исследований сформирована система прогнозирования структур обладающих антиаллергической
активностью, которая успешно применяется для целенаправленного конструирования новых структур с антиаллергическими свойствами.
95
ЛИТЕРАТУРА
1. Caffeic acid is a selective inhibitor for leukotriene biosynthesis. / Koshihara Y., Neichi T., Murota S. et al. // Biochem. et Biophys. Acta. –
1984/ - Vol. 792. – P. 92 – 97.
2. Effects of chalcone derivatives on lihoxygenase and cyclooxegenase activities of mouse epidermis. / Nakadate N., Aisu E., Yamamoto S., Kato
R. // Prosnaglandins. – 1985. – Vol. 30, N 3. – P. 357 – 368.
3. Пат. 58-8046 Япония, МКИ С07 с 69/618, 69/65. Производные циннамоилсалициловой кислоты. / Эномото Хироси, Номура Тадаёси,
Аоянаси Йосиаки и др. (Япония). – № 56-107283; Заявлено
08.07.81; Опубл. 18.01.83.
4. Пат. 60-11415 Япония, МКИ А 61 К 31/34, C 07 D 307/58. Антиаллергические агенты. / Кацуми И., Кондо Х., Ямасита К. и др. (Япония). – № 58-11868; Заявлено 29.06.83; Опубл. 21.01.85.
5. Пат. 60-248641 Япония, МКИ С 07 с 49/248, А 61 К 31/12. Производные кофейной кислоты. / Йокояма Кадзумаса, Фукатани Цутому, Сугиура Масанори и др. (Япония). – № 59-104999; Заявлено
23.05.84; Опубл. 09.12.85.
6. Пат. 60-105543 Япония, МКИ С 07 С 103/76, А 61 К 31/165. Производные кофейной кислоты. / Йокояма Кадзумаса, Фукая Тихара,
Сугиура Масанори и др. (Япония). – № 59-129530; Заявлено
22.06.84; Опубл. 18.01.86.
7. Negwer M. Organisch-Chemische Arzneimittel und ihre Synonyma. //
Berlin, 1987.
8. Машковский М.Д. Лекарственные средства. // Москва, ООО «Новая Волна», 2004.
96
9. Пат. 4486597 США, МКИ С 07 С 99/00. Способ получения замещенных циннамоилантраниловых кислот. / Gizuha Kinji, Kamino
Tetshide, Yamamoto Ryoji, Harada Hiromu (Япония). – № 577758;
Заявлено 07.02.84; Опубл. 04.12.84.
10. Пат 4587356 США, МКИ С 07 С 99/00. Способ получения производных циннамоилантраниловой кислоты. / Iizuca Kinji, Tetsuhide
Kamijo, Ryoji Yamamoto et al. (Япония). – № 654231; Заявлено
25.09.84; Опубл. 06.05.86.
11. Пат 4623724 США, МКИ С 07 D 99/00. Способ получения солей
замещенных циннамоилантраниловых кислот. / Iizuca Kinji, Tetsuhide Kamijo, Ryoji Yamamoto, Yarada Hirowi. (Япония). – № 640588;
Заявлено 14.08.84; Опубл. 18.11.86.
12. Пат. 52-83428 Япония, МКИ С 07 С 103/84. Получение производных циннамоиламида. / Камидзе Юкио, Кобаяси Митихиро,
Адзисава Сатиёси и (Япония). – № 50-158554; Заявлено 31.12.75;
Опубл. 12.07.77.
13. Пат. 60-41649 Япония, МКИ С 07 С 103/84. Способ получения N(3,4-диметоксициннамоил)антраниловой
кислоты.
/
Симидзу
Сигэо, Такано Хироюки, Ягихаси Фудзио и др. (Япония). – № 58147975; Заявлено 15.08.83; Опубл. 05.03.85.
14. Пат. 62-255462 Япония, МКИ С 07 С 103/84, 102/00. Способ получения N-(3,4-диметоксициннамоил)антраниловой кислоты. / Такахаси Ватару, Яманэ Хироюки (Япония). – № 61-97898; Заявлено
30.04.86; Опубл. 07.11.87.
15. Пат. 62-255462 Япония, МКИ С 07 С 103/84, 102/00. Способ получения N-(3,4-диметоксициннамоил)антраниловой кислоты. / Такахаси Ватару, Яманэ Хироюки (Япония). – № 61-97898; Заявлено
30.04.86; Опубл. 07.11.87.
97
16. Пат. 63-130570 Япония, МКИ С 07 С 103/84, С 07 D 207/09. Производные амида 3,5-ди-трет-бутил-4-гидроксициннаминовой кислоты. / Оэ Тиканори, Кавасаки Кадзуюки, Оти Хироси, Тэрадзава
Митио (Япония). – № 61-276106; Заявлено 19.11.86; Опубл.
02.06.88.
17. Пат. 63-220223 Япония, МКИ С 07 С 103/84, 102/00. Замещенные в
ядре циннамоилантранилаты и способ их получения. / Иидзука
Киндзи, Камисаса Тэцукиё, Ямамото Рёдзи, Харада Хироси (Япония). – № 61-246249; Заявлено 01.09.87; Опубл. 02.10.89.
18. Пат. 60-32756 Япония, МКИ С 07 С 103/84, 69/96. Способ получения N-(цис-3,4-диметоксициннамоил)антраниловой кислоты. / Аоянаги Сахаэ, Кобаяси Сигеаки, Нагасэ Юносукэ (Япония). – № 58140536; Заявлено 02.08.83; Опубл. 19.02.85.
19. Пат. 56-32981 Япония, МКИ С 07 С 103/78, 103/76. Способ получения ароматических амидокарбоновых кислот. / Харита Кодзабуро, Адзисава Юкиёси, Иицука Киндзи и др. (Япония). – № 4943675; Заявлено 18.04.74; Опубл. 31.07.81.
20. Пат. 62-12752 Япония, МКИ С 07 С 103/84, B 01 J 27/232. Синтез
производных замещенных амидов коричной кислоты. / Мицумори
Наомито, Ямада Харуо, Хамари Якухин (Япония). – № 60-132702;
Заявлено 18.06.85; Опубл. 21.01.87.
21. Пат. 56-48504 Япония, МКИ С 07 С 103/84, А 61 К 31/195. Способ
получения производных ароматических кислот. / Харита Косабура,
Адзисава Юкиёси, Иидзука Киндзи др. (Япония). – № 49-43678; Заявлено 18.04.74; Опубл. 16.11.81.
22. Пат. 62-12757 Япония, МКИ С 07 D 207/09, 211/26. Производные
амидов кричной кислоты. / Тавара Тацудзи, Хакамада Итиоро,
Юаса Сюдзи, Тэрадзава Митио (Япония). – № 60-152849; Заявлено
10.07.85; Опубл. 21.01.87.
98
23. Csaky M.D., Byron A., Warnes Ph.D. Smooth muskle antisрasmolitics.
// Cutting΄s Handbook of Phamacology / Appleton-century crofts. –
1991. – P. 543.
24. Исследование взаимосвязи структура – активность а ряду флавоноидов. 9. Антиаллергическая активность халконов. / Оганесян
Э.Т., Сараф Ф.С., Симонян А.В., Ширяев И.Н. // Хим.-фарм. журнал – 1991. – № 8. – С. 18 – 22.
25. А. с. 1571983 СССР, МКИ С 07 С 57/44, 59/90, А 61 К 31/185,
31/19. Производные 4-карбоксивинилен халкона, обладающие антиаллергической активностью. / Симонян А.В., Оганесян Э.Т., Сараф А.С., Ширяев И.Н. (СССР). – № 4460480/28-04. Заявлено
06.06.88 (Для служебного пользования).
26. Колесников Г.С. Синтез винильных производных ароматических и
гетероциклических соединений. – М., 1980. – С. 76 – 77.
27. Исследование взаимосвязи структура – активность в ряду флавоноидов. 9. Антиаллергическая активность халконов. / Оганесян
Э.Т., Сараф А.С., Симонян А.В., Ширяев И.Н. // Хим.-фарм. журнал. – 1991. – № 8. – С. 18 – 22.
28. Биохимия фенольных соединений. – М., 1968. – С. 188 – 195.
99
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Все возрастающий интерес в области исследований, посвященных
установлению закономерностей между химической структурой соединений и их фармакологической активностью, обусловлен несколькими причинами.
Во-первых, существенным сокращением расходов по синтезу заведомо неактивных, слабо активных или высокотоксичных соединений, т.е.
проведение целенаправленного поиска высокоэффективных и малотоксичных соединений среди природных соединений и из синтетических аналогов.
В свою очередь, целенаправленный поиск БАВ в значительно сокращает предварительные фармакологические и токсикологические исследования по скринингу на животных.
Кроме
того,
выявленные
закономерности
связи
структура-
активность (ССА) и установленные признаки активности (токсичности)
позволяют проводить дальнейшее совершенствование в конструировании
молекул определенных классов соединений, с точки зрения повышения их
эффективности и снижения токсичности.
Поэтому, за последние десятилетия наблюдается все возрастающий
интерес к исследованиям проблемы ССА. В научных публикациях наряду
с научно-обоснованными исследованиями, разработкой новых методов и
подходов в решении одной из актуальных проблем современного здравоохранения. Однако, к нашему сожалению, встречается немало сообщений,
в которых авторы обращаются к различным методам исследования ССА, к
корреляционным уравнениям лишь для достижения высоких значений коэффициентов корреляции. При этом, авторы совершенно не обосновывают
влияние выделенных признаков, членов уравнения с описываемым процес-
100
сом. Таким образом, создаются по выражению Hansch C. «математические
уродцы», не имеющие ничего общего с объектом или процессом исследования.
Автором предпринята попытка на примере производных коричной
кислоты продемонстрировать возможности эмпирических, полуэмпирических и теоретических методов исследования взаимосвязи ССА.
Мы надеемся, что настоящая книга, наряду со специальной литературой, поможет особенно молодым исследователям в подборе и правильном обосновании методов исследования с учетом конкретных физикохимических и квантово-химических характеристик соединений, а также
характеристик исследуемого объекта или процесса.
101