Кетопантенол, обладающий ацетилирующей активностью d- пантотената кальция

 

Использование: в медицине, т. к. обладает ацетилирующей активностью D-пантотената кальция. Сущность изобретения: продукт - кетопантенол, выход 97%. Реагент 1: кетопантолактон. Реагент 2: 3-аминопропиловый спирт. Условия реакции: без растворителя или в среде низшего спирта. 2 табл.

Изобретение относится к органической химии и касается нового производного пантотеновой кислоты N-(4-гидрокси-3,3-диметил-2-оксо-1-бутирил)--аминопропило- вого спирта (кетопантенола), формулы 1 HOCH₂-OCONHCH₂CH₂CH₂OH проявляющего ацетилирующую активность D-пантотената кальция и может быть использовано в медицине и косметике.

В настоящее время витамин В₃ (за рубежом В₅) выпускается в виде DL- и D(+) пантотената кальция. Биологически активной является только D-пантотеновая кислота и ее соли. Для медицины и пищевой промышленности производится D-пантотенат кальция. DL-форма препарата содержит менее 50% активного вещества и производится для витаминизации кормов в животноводстве. На мировом рынке стоимость витамина в D-форме в 3 раза выше стоимости препарата в DL-форме. D-Пантотеновая кислота в организме проявляет биологическую активность, находясь в структуре кофермента А (КоА), который играет центральную роль в обмене веществ человека и животных. Являясь коферментом ацилирования, КоА в его ацильной форме участвует в биосинтезе углеводов, жирных кислот, аминокислот и белков, стеринов, в синтезе ацетилхолина. Необходимым является участие КоА в реакциях ацетилирования при биотрансформации чужеродных токсических соединений в организме с целью их обезвреживания и выведения из организма. КоА образуется в организме при участии цистеина, АТФ и D-пантотеновой кислоты, причем пантотеновая кислота является единственным незаменимым компонентом в биосинтезе КоА.

Наиболее близким по структуре соединением, широко применяемым в мировой практике в медицине и косметике является аналог D-пантотеновой кислоты D-пантотениловый спирт (D-пантенол), превращающийся в клетке в пантотеновую кислоту и проявляющий в организме человека и животных активность D-пантотеновой кислоты (1), но имеющий преимущества при наружном использовании вследствие низкой токсичности, быстрого и глубокого проникновения через кожу (2).

В синтезе D-пантенола используется D-пантолактон, который в мировой практике получают различными методами из синтетического DL-пантолактона. Все известные методы получения D-пантолактона представляют собой многостадийные процессы с высокими затратами сырья, растворителей, энергии и получением больших количеств отходов. Этот процесс является наиболее дорогостоящим, определяющим экономику производства витамина.

Поэтому актуальным является синтез новых биологически активных соединений, обладающих активностью D-пантотената кальция и имеющих более низкую себестоимость.

Нами синтезировано новое соединение кетопантенол, обладающий ацетилирующей активностью витамина В₃. В производстве кетопантенола, полупродуктом которого является кетопантолактон, исключается многостадийный процесс разделения на энантиомеры, что значительно снижает его себестоимость по сравнению с D-пантотенатом кальция и D-пантенолом.

Создание препарата кетопантенола позволит получить новое эффективное средство, проявляющее активность D-пантотеновой кислоты витамина В₃.

Отличительной особенностью нового соединения является наличие в его структуре кето(оксо)пантоевой кислоты и 3-аминопропилового спирта, образующих между собой амидную связь. Кетопантенол синтезируют путем конденсации кетопантолактона с 3-аминопропиловым спиртом в среде низших алифатических спиртов или без растворителя.

Строение кетопантенола доказано с помощью данных элементного анализа и ИК-спектров.

Кетопантенол густая вязкая жидкость, хорошо растворим в воде, спиртах, ацетоне, хлороформе, трудно растворим в эфире.

П р и м е р 1. К 6,4 г (0,050 г-мол) кетопантолактона в 15 мл метанола прибавляют 3,77 г (0,0501 г-мол) 3-аминопропанола. Реакционную массу нагревают до 60-65^оС и перемешивают 2 ч. Затем метанол отгоняют, остаток растворяют в 20 мл дистиллированной воды и перемешивают с катионитом КУ-2 до рН 5,5-6,5. Затем смолу отфильтровывают, фильтрат обрабатывают активированным углем, упаривают в вакууме и сушат. Получают 9,85 г кетопантенола.

Выход 97,0% n_D²⁰ 1,4930.

Найдено, С 52,87; Н 8,61; N 6,72.

С₉Н₁₇О₄N.

Вычислено, С 53,18; Н 8,43; N 6,89 ИК-спектр: 3350 см^-1 (ОН, NH); 1700 см^-1 ( С=О); 1660 см^-1 (СО, амид 1); 1520 см^-1 (СN, амид II).

П р и м е р 2. К 6,4 г (0,05 г-мол) кетопантолактона прибавляют 3,75 г (0,05 г-мол) 3-аминопропанола. Реакционную массу нагревают при перемешивании при температуре 60-65^оС в течение 2 ч. Затем растворяют в дистиллированной воде, фильтруют через активированный уголь, упаривают в вакууме и сушат. Получают 9,91 г кетопантенола. Выход 97,6% n_D²⁰ 1,4925.

П р и м е р 3. К 6,4 г (0,05 г-мол) кетопантолактона прибавляют 3,75 г (0,05 г-мол) 3-аминопропанола. Смесь нагревают до 60-65^оС и перемешивают 2 ч. Затем к реакционной массе прибавляют 20 мл метанола и перемешивают до полного растворения. Полученный раствор охлаждают и фильтруют через активированный уголь. Метанол отгоняют, остаток сушат в вакууме. Получают 9,78 г кетопантенола. Выход 96,2% Регулировать процесс ацетилирования в организме животных и человека возможно с помощью пантотеновой кислоты. Обеспеченность организма витамином определяется путем исследования реакции ацетилирования экзогенных ароматических аминов.

Суммарную ацетилирующую способность организма оценивали методом количественного определения содержания ариламинов в исследуемом субстрате (моче). В качестве объекта ацетилирования был выбран сульфацил натрия. В экспериментах на животных изучено влияние четырехдневного введения кетопантенола на ацетилирующую способность организма белых крыс.

Эксперименты выполнены на беспородных половозрелых крысах-самцах. В каждую группу включали по 14 особей. Исследуемый препарат вводили внутрибрюшинно в дозе 20 мг/кг. На 4-й день через 4 ч после последнего введения исследуемого вещества внутрибрюшинно вводили раствор сульфацила натрия в дозе 20 мг/кг. Все крысы отсаживались в обменные клетки для сбора мочи. Полученные данные сравнивались с контролем (только сульфацил натрия в дозе 20 мг/кг I серия) и с D-пантотенатом кальция (II серия).

Средняя масса животных в группе колебалась в пределах 154,710,8 г, абсолютная доза сульфацила натрия составила 3,090,14 мг.

Измерения диуреза показали, что под влиянием кетопантенола диурез у экспериментальных животных проявлял тенденцию к некоторому снижению по сравнению с контролем и II серией.

Анализ результатов экспериментов свидетельствует, что кетопантенол в 1,7 раза по сравнению со II серией и в 4 раза по сравнению с контролем увеличивал выведение ацетилированного продукта, при этом почти на 20% по сравнению с I серией понижалось выведение сульфацила в свободной форме (табл. 1 и 2).

Ацетилирующая способность организма под влиянием кетопантенола увеличивалась в 1,5 раза по сравнению с D-пантотенатом кальция и в 3,6 раза по сравнению с контролем.

Таким образом, в результате проведенных экспериментов установлено, что суммарная ацетилирующая способность организма белых крыс по тесту ацетилирования ароматических аминов (N-ацетилирование) значительно возрастает под влиянием кетопантенола. При этом активность кетопантенола в 1,5 раза превышает активность D-пантотената кальция.

Острую токсичность кетопантенола проводили на нелинейных белых мышах обоего пола средней массой 193 г. В эксперименте было 72 мыши, животные распределены на 12 групп по 6 голов в группе. Мыши первых 6 групп получили однократно внутрь в 0,2 мл дистиллированной воды кетопантенол в дозах: 20,0, 21,0, 22,0, 23,0, 24,0 и 25,0 г/кг. Следующие 6 групп в тех же условиях получили для сравнения D-пантенол в дозах: 20,0, 21,0, 22,0, 22,5, 23,0 и 25,0 г/кг массы.

Двенадцатая группа контрольная, мыши этой группы получили одноразово внутрь только по 0,2 мл дистиллированной воды.

Наблюдение за мышами велось в течение 14 дней.

Мыши, получавшие кетопантенол, начиная с дозы 22,0 г/кг, сразу после введения вещества были малоподвижны, у них наблюдалось учащенное дыхание, вялость, сужение глазных щелей. Смертность животных наступала на 1-2 сутки после введения препарата. Для кетопантенола максимальнопереносимой дозой оказалась доза в 21,0 г/кг массы, как для D-пантенола.

Расчет LD₅₀ проводили по Керберу. Для кетопантенола LD₅₀ 23,5 г/кг; LD₁₀₀ 25,0 г/кг. Для D-пантенола LD₅₀ 22,2 г/кг; LD₁₀₀ 23,5 г/кг.

Известно, что терапевтическая доза для D-пантотената кальция равна 13,2 мг/кг.

Таким образом, на основании проведенных исследований можно заключить, что кетопантенол является малотоксичным соединением, как и D-пантенол.

Полученные сравнительные данные по ацетилирующей активности кетопантенола и D-пантотената кальция и его токсичности свидетельствуют о том, что кетопантенол обладает значительно выраженной биологической активностью витамина В₃ и является малотоксичным соединением.

К преимуществам заявляемого соединения перед известными препаратами D-пантенолом и D-пантотенатом кальция следует отнести его более выраженную ацетилирующую способность при значительно ( вдвое) более низкой себестоимости при производстве.

Результаты проведенных исследований позволяют рассматривать новое соединение как перспективное средство с В₃-витаминной активностью, которое может быть использовано в медицине, косметике, животноводстве.

Формула изобретения

Кетопантенол формулы обладающий ацетилирующей активностью D-пантотената кальция.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2