Производные 1,4-нафтохинона в качестве средства, регулирующего функцию дыхательной цепи клеток
Производные 1,4-нафтохинона общей формулы где R,СН R|CHiNC CH2-HCl tinu :Нт-сн2 (Л СН ТЯССНз -НС в качестве средства, регулирующего функцию дыхательной цепи клеток.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
„.SU„„3 3482S0 А
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1
К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) ПРОИЗВОДНЫЕ 1,4-НАФТОХИНОНА В
КАЧЕСТВЕ СРЕДСТВА, РЕГУЛИРУЮЩЕГО
ФУНКЦИЮ ДЫХАТЕЛЬНОЙ ЦЕПИ КЛЕТОК . (57) Производные 1,4-нафтохинона общей формулы
О где R, =СН
C22 — CHR
К СН 1% ) СН НС1 ипи е сн -сн, СНУ(СН,, НС1 С: в качестве средства, регулирующего функцию дыхательной цепи клеток.
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3585748/23-04 (22) 06.02.83 (46) 23.06.87. Бюл. М 23 (71) Научно-исследовательский институт гематологии и переливания крови (72) Г.С.Левин, Г.Я.Тремасова, Я.Я.Дрегерис и Д.P.Íîâèöêà (53) 547.655.6.07(088 ° 8) (56) Скулачев В.П. "Аккумуляция энергии в клетке", М., 1969, с. 73.
Авторское свидетельство СССР
И 491608, кл. С 07 С 49/66, 1975.
Дрегерис Я.Я., Малманис А.Я., Игнатович Л.Г. и др. Синтез и свойства комплексов и автокомплексов с переносом заряда, Ж. Общей химии, 50, 1980, (1148-1154).
Глезер, В.Т., Фрейманис Я.Ф., Страдынь Я.П., Дрегерис Я.Я. Синтез и свойства комплексов и автокомплексов с переносом заряда Ж. Общей химии, 49, 1979 (1379-1387). д11 ф С 07 С 97/22, С 07 D 295/ 10, С 07 С 50/12, А 61 К 31/12
1 1482
Изобретение относится к новым химическим соединениям ряда 1,4-нафтохинона, общей формулы
Bi
Bг
О гдето, -СН
80 мами Ъ" и "с", и, особенно, между цитохромами "с" и "а+а ".
Э
Таким образом, недостатком исполь зования 2-метил-1,4-нафтохинона в качестве средства, регулирующего функцию дыхательной цепи клеток, является малая его универсальность.
Ближайшим структурным аналогом предложенных соединений является производное 1,4-нафтохинона формулы сн,— сн> . -Р Ф СН> НС1. мни
СНг-СН, 6
Снг®сН )г НС1 которые могут найти применение в качестве средства, регулирующего функцию дыхательной цепи клеток.
Известен 2-метил-1,4-нафтохинон (витамин К ), обладающий выраженным влиянием на функцию дыхательной цепи в клетке..
Его действие можно объяснить с помощью схемы, приведенной на чертеже, на котором представлена главная цепь переноса электронов с субстратов окисления на кислород (жирные стрелки) и альтернативные пути, не всегда сопряженные с образованием энергии (тонкие стрелки слева).
Транспорт электронов осуществляется в силу разности потенциалов, причем в главной дыхательной цепи перенос 35 одного электрона с НАД-зависимого субстрата на кислород сопровождается аккумуляцией энергии в виде 3 молекул АТФ или соответствующего мембранного потенциала (полукруглые стрел- 40 ки справа).
В условиях патологии встречаются состояния, при которых использование кислорода клеткой затруднено вследствие блокады (частичной или полной) 45 одного из участков дыхательной цепи митохондрий. В эксперименте блокада различных звеньев дыхательной цепи модулируется применением ингибито-..
pos переноса электронов: ротенон, 50 антимицин А, цианид (см. чертеж). С помощью 2-метил-1,4-нафтохинона удается шунтировать перенос электронов между НАД Н и цитохромом "6". Вместе с тем необходимость шунтирования это- 55 го звена дыхательной цепи встречается в практике значительно реже, чем, например, потребность в восстановлении потока электронов между цитохроси, сн ън соон
О обладающее определенной активностью в отношении функции дыхательной цепи.
В условиях ингибиторного анализа (см. табл, 1, 2) оно шунтирует дыхательную цепь, заблокированную ротеноном, т.е. восстанавливает транспорт электронов между НАД Н и цитохромом "Ь", но не в конечных участках дыхательной цепи. Таким образом и соединение формулы (II) не является универсальным в качестве средства, регулирующего функцию дыхательной цепи клеток.
Целью настоящего изобретения является поиск новых химических соединений, обладающих универсальной способностью восстанавливать транспорт электронов в дыхательной цепи в условиях блокады ее отдельных звеньев.
Согласно изобретению поставленная цель достигается использованием в качестве средства, регулирующего функцию дыхательной цепи клеток, производных 1,4-нафтохинона общей формулы
0 (I)
В о
82 где R =СН
mz— - CHã
%СНУi, )CHg HC1 ипи
Свг-СН, СнгМ(сН Дг Нс1
Указанные соединения являются новыми и не описаны в литературе.
Названия соединений общей формулы (I) приведены в табл. 1.
3 1148
Соединения общей формулы (I) получают известными способами по реакции 2-метил-3-хлорметил-1,4-нафтохинона в сухом бензоле с пиперидином или диметиламином соответственно.
Пример 1. Получение соединения 1 (см. табл. 1), В 50 мп безводного бензола растворяют 2,20 r 2-метил-3-хлорметил- fp
1,4-нафтохинюна, раствор охлаждают до 5 С и прибавляют 1,7 г пиперидина, растворенного в 5 мл охлажденного безводного бензола. Через 30 мин бензольный раствор промывают несколь- 15 ко раз водой, сушат безводным сульфатом натрия и насыщают сухим хлористым водородом. Выпавший осадок отделяют и перекристаллизовывают из смеси абсолютного этанола и этилаце- Zp тата (1:3). Хлористоводородную соль растворяют в воде, прибавляют несколько капель водного аммиака, выпавший осадок отделяют и промывают водой. 25
Найдено, Х: С 75, 78; Н 7, 15;
N 5,64. р К19 NO
Вычислено, Х: С 75,81; Н 7,11;
Получают 0,82 г (выход 37Х) хлористоводородной соли 2-метил-3-пиперидинометил-1,4-нафтохинона.
Пример 2. Получение соединения II (см. табл. 1).
В 50 мл безводного бензола растворяют 2,20 r 2-метил-3-хлорметило
1,4-нафтохинона и при 15 С прибавляют 0,90 г диметиламина, растворенного в 2 мл безводного бензола. Реакционную смесь оставляют при этой температуре на 30 мин, после чего бензольный раствор несколько раз промывают водой, сушат безводным сульфатом натрия и насыщают сухим хлористым водородом. Выпавший осадок отделяют и перекристаллизовывают из смеси абсолютного этанола и этилацетата (1:3). Получают 0,69 r хлористоводородной соли 2-метил-3-диметил50 аминометил-1,4-нафтохинона.
Получено: ЗОХ (теоретического).
Найдено, Х: С 63,19; Н 5,94;
N 5,32 °
110, НС 1.
Вычислено, Х: С 63,28; Н 6,07;
N 5,27.
Для подтверждения структуры синтезированных производных 1,4-нафтохи280
4 нона формулы (I) использованы данные спектров, снятых на приборе UR-20.
Данные приведены в табл. 2. В скобках указана относительная интенсивность соответствующих полос.
Данные о токсичности (1.Э д) указанных соединений В 1 и Р 2 при внутривенном введении белым крысам приведены в табл. 3.
Из табл. 3 следует, что терапевтическая доза обоих предлагаемых новых соединений в 8-9 раз ниже, чем
LD, в то время как терапевтическая доза известного соединения составляет лишь 1/4-1/5 Iso
В табл. 4-8 приведены данные об электроноакцепторных свойствах исследованных производных 1 4-нафтохинона формулы (I), определяющие возможность применения их в профилактике и лечении различных заболеваний..
В табл. 4 приведены данные о влиянии соединений 1,4-нафтохинона на восстановление скорости переноса электронов в нативных митохондриях после ингибирования ротеноном (блокатором начального участка дыхательной цепи — см. фиг, 1), антимицином . (блокатором среднего участка дыхательной цепи — см. фиг. 1) и цианидом (блокатором конечного участка дыхательной цепи — см. фиг. 1).
Данные табл. 4 свидетельствуют о том, что известное соединение может шунтировать лишь первый, начальный участок дыхательной цепи, блокируемый ротеноном. Новые же соединения (У 1 и У 2) обеспечивают полное восстановление переноса электронов при блокаде любого из участков дыхательной цепи митохондрий. Так, показатель восстановления скорости переноса электронов после ингибирования цианидом с помощью известного соединения равен О, соединения 9 1431Х соединения Р 2 — 310K.
В табл. 5 приведены данные о способности соединений 1,4-нафтохинона восстанавливать активность НАД .Н— оксидазного комплекса дыхательной цепи митохондрий в присутствии различных ингибиторов. В табл. 5 показано, что известное соединение в состоянии восстановить активность этого комплекса только при блокаде
его ротеноном, тогда как новые соединения (М 1 и У 2) восстанавливают активность при блокаде каждого из звеньев дыхательной цепи. При этом
1148280
Название
Хлористоводородная соль 2-метилси -си
3-пиперидиноме8 - CH ц +Cg HCy тил-1,4-нафтохисН сн
Хлористов одор одная соль 2-метил3"(N,N-диметиламинометил)-1,4нафтохинона 4= сн-3
2 81-снз
8= си Я(си 1 нс1 дыхательную цепь, заблокированную ротеноном, соединения Ф 1 и Ф 2. шунтируют в 10 раэ активнее, чем asвестное соединение. При блокаде дыхательной цепи антимицином А и циани- 5 дом показатель восстановления скорости переноса электронов известного соединения равен О, а новых соединений 8 1 и.М 2 равен соответственно 1588-1968Х и 1650-1875Х. 1О
В табл. 6 приведены данные о способности соединений 1,4-нафтохинона восстановить активность цитохром-Соксидазы, т.е. конечного участка дыхательной цепи. Если известное сое- 15 динение практически не изменяет активность этой ферментной системы, то новые соединения М 1 и М 2 увеличивали ее активность при блокаде цианидом в 8-11 раз. 20
Табл. 7. иллюстрирует способность двух новых соединений предупреждать смертельное отравление цианидом. Так, если известное соединение, введенное внутрибрюшинно перед инъекцией смер- 25 тех;ьной дозы цианида, не изменяло срока жизни крыс, то соединения В 1 и N 2 не только увеличивали этот срок в 5»,5,5 раза, но и обеспечили полную выживаемость 10-13Х животных. З0
Это обстоятельство свидетельствует
11 11 сое- Значение радикалов R u динений
2 формулы (I) 6 о том, что не только ln vitz о, но и
in vivo sm соединения способны обеспечить перенос электронов по дыхательной цепи в обход заблокированной цитохромоксидазы.
В табл. 8 приведены данные о продолжительности жизни и выживаемости кроликов с необратимым геморрагическим шоком, при котором одновременно с восполнением объема циркулирующей крови реополиглюкином вводили одно из новых соединений - Р 1 (в контроле — только реополиглюкин)..Добавление к реополиглюкину (внутривениое введение) соединения Ф 1 в дозе 0 81,0 мг/кг обеспечило увеличение в 2 раза продолжительности жизни и выживаемость 21Х животных (при 100Х смертности в контроле).
Анализ результатов, приведенных в табл. 8 показывает, что при меньшей токсичности новых соединений (У 1 и
У 2) они проявляют в 10 раз большую активность по сравнению с известным соединением при блокаде начального участка дыхательной цепи. Кроме того, новые соединения обладают неизвестной активностью — шунтнровать конечный участок дыхательной цепи,полностью восстанавливать скорость потока электронов по всей цепи.
Таблица 1
«В
1148280
Таблица 2
ИК-спектры №№ Структурная формула соединейп ний
0 НЗ
9 СН В Н2 С1
О 1СН, 0
СНз сн Е - 4СН2
Ci.
Таблица 3
Терапевти ческая
Препарат
LD,î
Соотношение терапевтической и токсической доза доз
Известное соединение 2-метип-3-карбоксианилинометил1,4-нафтохинон
10,2(7,5-12,9) 2,0-2,5 1/5-1/4
9,1(10,0-11,2) 1,0-1,2 1/9-1/8
8,0(5,5-9,5) 0,9-1,0 1/9-1/8
Соединение № 1
Соединение ¹ 2
П р и м е ч а н и е: В скобках столбца 2 (LD ) приведены доверительные интервалы значений, Таблица 4
Влияние производных 1 4-нафтохинона на показатели дыхания митохондрий печени крыс в присутствии ингибиторов переноса электронов (субстрат-глутамат)
Антимицин А
Цианид
Ротенон
Производные
1 4-нафтохино на
1) rrSC „„
1) IIBC„„ X ингибирования дыханий
О 57
183 55"
Х ингибирования дыхания
2-Метил-3-карбоксианилинометил-1,4-нафтохинон (II) С=О 1640 (1,00) см
4=С=С и др, 1605 (0,68), 1570 (0,73), 1445 (0,98), 1435 (0,91) (плечо) и
1365 (0,81) см
1С=О 1660 (0,87) см
1С=С и др. 1620 (0,77), 1595, (0,74), 1485 (0,70) и 1465 (1,00) см
1) ПВС„„ 7 ингибирования дыхания
1148280
Продолжение табл.4
Антимицин А
«2отенон
Производные
1,4-на4тохинона
Цианид
Х инги-. 1) ПВС„ бирования дыхания
I) IIBCнк
I) ПВС„„X Ингибирования ды» хания
Х ингибнрования дыханий
»Ю
39" . 416" 50" 230 52 431
38" 461 62 297 51 310
1) ПВС„„- показатель восстановления препаратами нафтохинона скорости переноса электронов после ингибирования (no отношению к скорости окисления субстрата после добавления ингибитора, Х); х — Р 0,05 по отношению к скорости окисления субстрата до добавления ингибитора; хх — Р 0,05 по отношению к скорости окисления субстрата после добавления ингибитора.
Таблица 5
Нлилиие лрояезодицх 1,4-явфтохинона на активность НАД Н - оксидаеяото кояыекса митохондрий печени крис з присутствии мятибитороз переноса электронов !
h 2 ннт — биров
Нроиевод ве
I 4 «яафтоки» кома
Ро ро
1 и моль/,06 х моль/мл
1 х
2-Кетил 3»карбоксианилиыо» метил-1 4-наф- тохняон (12) 43 100 185 51 0 0 55 0 0
l т49
1 ° 2
56 1111 1968 64 844 1650
43 1023 !865.
6,4
3,8
51 . 1043 1839 52 е 858 1588 60 1025 1875
4 9
7,9
1) - - — - отяоиеяие скорости дыхаянл.после добавленяя ooepsxessa нафтохнкона х скорости окисления НАД Н;
М НХ . %НАД Н
2) ПЭС «. показатель восстановление соединемива нвфтохияона скорости переяоса електрояоз посла ннгибнрозвянв
NR (по отяоиеяни к скорости окисления субстрата аосле добавления нятибнтора, 2)1
e - Р <0,05 по отяоиеяяи к скоростм окислеяил субстрата до добавления соеднявияй яафтохннонв;
ee - Р eO,05 по отяоиенно к скорости окисления субстрата до добавления иятнбмтора.
1 1 48280
Таблица 6
Влияние производных 1,4-нафтохинона на активность цитохром-С-оксидазы митохондрий печени крыс в присутствии цианида
Х ингибирования цианидом
Показатель
Производные
1,4-нафтохинона
rr
2-Метил-3-карбоксианилинометил-1,4-нафтохинон (II) 80
102
813
1 100
85"
Та блица 7
Влияние производных 1,4-нафтохинона на продолжительность жизни крыс, отравленных цианидом
Продолжительность жизни мин контроль опыт
«Ф»
Выживаемость 2) более 24 ч
Производные
1,4-нафтохинона
Статистические по казатели 1) конт- опыт роль
4,87t1,16
5,83+0,89
Мвтп
<0 05
7,0+1, 13
3,0+0,7
<0,05
120,4+43,7
6,0+1,63
М+в с0,05
Мип 4,99т0,62 64,8Ы23,8
18 0,001
2-Метил-3-карбоксианилинометил-1,4-нафтохинон (II) Доза,мг на 100 г массы тела восстановле- ния скорости переноса электронов производными
l,4-нафтохинона
I 148280
14
Продолжение табл.7
Выживаемость 2) более 24 ч конт опыт роль
Mfm 3,0i0,7 169+108,5.с0,05
163,5+159,7
3,0+0,7 сО 05
29,8+12,5
5,6+1,3
00,05
5,2+0,85 . 405,5+29,3
12 с0,003
Юш 5,6+1,3 27,2+4,5
c0900l
1,Ы0,5
М+ш
2,0 0
Цитохром С
)0,05
П р и м е ч а н и я: 1) Статистические показатели: М вЂ” среднее арифметическое; тш — средняя квадратическая ошибка, и — число животных; P - достоверность различия средних.
2) При вычислении продолжительности жизни животные прожившие более 24 ч не учитывались.
Производные
1,4" иафтохино° в аВее
Дозармг на 100 г массы тела
Статистические показатели 1) Продолжительность жизни, мин контроль опыт
1148280
15
Таблица 8
Влияние производного 1,4-иайтохинона (N - 1) на продолжительность жизни и выживаемость кроликов с "необратимым" геморрагическим шоком
Продолжительность жизни ч
Статистические показатели
Выживаемость более 24 ч, Х конт- опыт роль конт- опыт роль
Среднее арифметическое, М
6,25 12,28 0 21,1
Средняя квадратическая ошибка, йш
),53
1,45
Число наблюдения, и
t9
15 19
Достоверность различия, Р (0,01
<0,05
П р и м е ч а н и е:1) при вычислении продолжительности жизни животных, проживших более 24 ч, принимался за 24 ч.
СуУстрюяэг
/и4(Ф) Еа -ОЗЗ) Корректор Т.Колб
Редактор П.Горькова Техред М.Ходанич
Заказ 2689/3
Тираж 371 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
