Синтез ряда триалкил - и ацетоксисиэтилалкилсульфониевых соединений и комплексное изучение их холинэргической активности
Автор: Инаков Т.К., Махамматова С.Х., Холикназарова Ш.Р., Розенгарт Е.В.
Журнал: Экономика и социум @ekonomika-socium
Рубрика: Основной раздел
Статья в выпуске: 3 (70), 2020 года.
Бесплатный доступ
В данной статье обсуждается синтез ряда триалкил- и ацетоксисиэтилалкиловых сульфонных соединений и комплексное изучение их холинергической активности.
Синтез, триалкил, метилсульфометилат
Короткий адрес: https://sciup.org/140247910
IDR: 140247910
Текст научной статьи Синтез ряда триалкил - и ацетоксисиэтилалкилсульфониевых соединений и комплексное изучение их холинэргической активности
Практически все холинэргически активные соединения являются аммониевыми соединениями/1/. Немногие вещества, содержащие иные чем азот ониевые гетереатомы, изучены либо как фармакологические эффекторы /2,3/, либо (в случае фосфониевых ионов) как обратимые ингибиторы эритроцитарнойацетилхолинэстеразы (АХЭ) и сывороточной бутирилхолинэстеразы (БуХэ) /4/. Данные по антихолинэстеразному действию сульфониевых ионов в литературе практически отсутствуют, хотя уже многие годы сульфониевые фосфорорганические соединения известны как высокоэффективные и специвические ингибиторы холинэстеразы бис -сульфониевых производных /3.
В нашем предварительном сообщении /5/ по существу впервые проведено комплексное исследование холинэргической активности небольшой группы триалкилсульфониевых ионов, оказавшихся обратимыми ингибиторами холинэстераз (ХЭ) и слабыми эффекторами по отношению к никотиновому холикорецептору (НХР).
В настоящей работа изученовзаимодействие метилдиалкилсульфониевых и ацетохсиэтилдиалкилсулфониевых ионов с ацетилхолинэстеразой эритроцитов крови человека и битирилхолинэстеразой сыворотки крови лошади, а также с НХР лягушки и проведено сравнение с холинэргической активностью тетраалкиламмониевых ионов.
Триалкилсульфониевые соединения (l-V) были нами получены взаимодействием соответствующихдиалкилсульфидов с диметилсудьфатом в кипящем бензоле.
Полученные продукты очищены переосаждением их из спиртовых растворов абсолютным эфиром. Выход составляет 80-90%
R - S - R + (CH 3 2 2 S0 4 ^ RS(CH 3 )R CH 3 S0 4~
R=CY 3 (I) C 2 H 7 (III}, Н - C 4 H9UV) Н - C 5 HU (V).
СОЕДИНЕНИЯ (Уl - Уl), представляющие собой ацетоксиэтильные производные синтезированы по следующей схеме:
NaOH Cl (CH3)20H CHCOCl
RSH ---> RSNa --------> HO(CH 2 ) 2 SR ----- >C H3 C0O0O(C H222RR
(CH3)2S04 ------------*
CH 3 C(O)O(CH 2 ) 2 S (CH 3 )R(CH 3 )R * CH 3 S0 4~
R= C 2 H 5 (VI) H-C 5 H 11 (VII), ИЗО - C 4 H9(VIII)
Взаимодействием соответствующих меркаптидов натрия с этиленхлоргидрином получены β – оксиэтилалкилсульфиды /6/ , которые далее реагируют с хлористым ацетилом с образованием β – ацетоксиэтилалкилсульфидов. Последние при действии диметилсульфата образуют их сульфометилаты.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ХИМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.
Тонкослойную хроматографию, проводили на пластинках Si lufol LiV-254 (ЧССР). Проявление – в парах йода.
МЕТИЛСУЛЬФОМЕТИЛАТ ДИПЕНТИЛСУЛЬФИДА (У).
Кипятят 1.06 г (моль) дипентилсульфида в 5 мл. Абсолютного бензола с 0.76 г ( 6 ммолей) свежеперегрнанногодиметилсульфата в течении 1 ч. Бензол отгоняют остаток растворяют в 50 мл абсолютного эфира. Переосождение повторяют еще два раза. Выделившееся сиропосорозное вещество выдеживают при температуре 40-50*С вакууме 1-2 мм рт.ст. в течение 2 ч.
Аналогично получены соединения (1-IV).
МЕТИЛСУЛЬФОМЕТИЛАТ B-
АЧЕТОКСИЕТИЛИЗОБУТИЛСУЛЬФИДА (УШ)
К раствору 13.4 г (100 ммоль) В- оксиэтилизобутилсульфида в 60 мл абсолютного бензола и 11.99 мл (100 ммолей) триэтиламина, охлажденному до 0 0С, при перемешивании в течение часа добавляют 7.85 г (100 ммолей) хлористого ачетила. Лосле окончания добовления реакционную смесь нагревают 2 часа при 50-60 0С. Осадок хлоргидрататриэтиламина отфильтровывают. Из фильтрата отгоняют растворитель и остаток фракционируют в вакууме. Выход В-ацетоксиэтилизобутилсулфьфида. 12.67 г (72%), т.кип. 67-68*/Iмм.рт.ст.
Найдено, % С 54.22; Н 9.01 S 18.34
С 8 Н 16 0 2 S
Вычислено, % С 54.54; Н 9.09; S 18.18
Кипятят 1.76 г (10 ммолей) В-ацетоксиэтилизобутилсулъфида в 5 мл абсолютного бензола с 1.26 г (10ммолей) диметилсульфата в течение 1 часа. Бензол отгоняют, остаток растворяют в 0,2мл абсолютного этанола и переосаждают 50 мл абсолютного эфира. Переосаждение повторяют еще дважды. Выделившееся сиропообразное вещество выдерживают при температуре 40-50°С в вакууме 1-2 мм.рт.ст. в течение 2-x часов. Аналогично получают соединения VIи VII. Данные представлены в таблице №1.(с.63)
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.
В качестве ферментов использовали очищенные препараты ацетилхолинэстеразы (ацетил -ХЭ)эритроцитов человека (КФ 3.1.1.7) и бутирилхолинэстеразы (бутирил -ХЭ) сыворотки крови лошади (КФ 3.1.1.8) производства Пермского НИИ вакци и сывороток с удельной активностью, соответственно, 1,2 и 9,6 ед. Активность ХЭ определяли калориметрическим методом Эллмана (25° , 0.2 М фосфатный буфер рН 7.5 ) с использованием в качестве субстрата йодида ацетилхолина (“chemapol” ЧССР) /7/. Об эффективностиобратимых ингибиторов судили по величине обобщенной ингибиторной константы K1, которая при смешанном типе торможения взаимосвязана с конкурентной (Ki) и безконкурентой (Ki') составляюшими согласно формуле : I/ K~i= I/ Ki+ I/ Ki" .
Для определения величин Ki и Ki' измеряли начальные скорости ферментативного гидролиза в широком диапазоне концентратций субстрата (включая концентрацию, равную константе) в опытах без ингибитора и в присутствии концентраций ингибитора. Величины констант ингибирования вычисляли графическим способом /7/ и выражали и виде отрицательных десятичных логарифмов (р K~i = — log Ki и т.д.). По соотношению величин рК i и рКi определяли тип торможенил; конкурентный (рК i -0 ), смешанный (рК i / рК i ), неконкурентный (рК i = рК i ).
Взаимодействие с ХЭ. Изученные сульфониевые соединения (I-VIII), антихолинэстеразная эффективность которых приведена в табл.2, представляют собой две группы веществ. Первая группа включает диалкилметилсульфониевые ионы (соед. (I-У). По мере удлинения алкильных радикалов эффективность веществ возрастала (для ацетил – ХЭ в 50 раз, для бутирил – ХЭ в 100 раз ). В случае ацетил – ХЭ основной скачок эффективности в (14 раз) наблюдался между соед. 1 и П, а в случае бутирил – ХЭ это усиление было относительно равномерным. При реакции с бутирил – ХЭ более существенным был аклад конкурентной составлящей, а при торможении ацетил – ХЭ с увеличением сульфониевого иона возрастала величина РК т.е. усиливалось связывание вне активного центра.
Эти соединения являются в определенной мере аналогами классическихингибаторов ХЭ тетраакиламмониевых ионов (соед.IХ-Х). Следуе отметит , что столь подробно кинетика антиферментного действия целиком всей этой группы изучена впервые. Аммониевые соединения оказались на порядок более сильными ингибиторами ацетил – ХЭ, чем бутирил – ХЭ. С увеличением размеров гидрофобного аммониевого иона рос эффективности был меньшим , чем в случае сульфониевых ионов. Что касается типа тормозящего действия, то для сульфониевые производные из-за несимметричной структуры и наличия неподеленной пары электронов при атоме серы должна быть гидратированы сильнее.
Здесь впервые проведено сравнение 3-х различных по природеониевого атома обратимых ингибиторов ХЭ. Причем, если аммониевый (ХII) и фосфониевый ингибиторов ХЭ. Причем, если аммониевый (ХII) и фосфониевый (ХII) ионы являются полными структурными аналогами, то сульфониевый ион (IV) им несколько аллостеричен.Тем не менее такое сравнение вполне правомочно, т.к. все три иона по строению монофункциональны и реализуют при сорбции на активной поверхности ХЭ лишь ион-ионное и гидрофобное взаимодействия. При анализе антихолинэстеразной эффективности обнаружено, что только в случае ацетил – ХЭ был только равноэффективны. Избирательным ингибитором ацетил –ХЭ они были ингибиторами смешанно – неконкурентного типа действия, а в случае бутирил – ХЭ основную играла конкурентная составляющая.
Вторая группа сульфониевых соединений включаетацетоксиэтильные производные (VI-VII), т.е. вещества, являющиеся в определенной мере аналогами субстрата ХЭ ацетилхолина (АХ). Это дает основание предположить возможный ферментативный гидролиз по сложноэфирной связи. Специальными опытами при 15-минутной преинкубациисульфониевых ионов с ХЭ показано, что видимый гидролиз, который бы влиял на степень торможения, не наблюдался. Поэтому все ацетаты были изучены как обратимые ингибиторы. Удлинение алкильного радикала при сульфониевом атоме от этила (VI) до пентила (VII) повышало антихолинэстеразное действия в 5-8 раз , а замена этильного радикала на изобутильный (VII) усилено почти в 20 раз способность угнетать активность бутирил – ХЭ. В обоих случаях делался более значительным вклад конкурентной составляющей. Сравнение VI со структурным аналогом АХ, его амидным производным (ХIV), выявило существенные различия в типе тормозящего действия. Видим, большаякомплементарность анионному центру триметиламмониевой группировки ХIУ обеспечивала тип торможения.
Взаимодействие с НХР. Исследование фармакологического действия вещества проводили на изолированной прямой мышце живота лягушки. Мышцу помещали на 40 мин в раствор Рингера, содержащий фосфорорганический ингибитор ХЭ, для полного угнетения ХЭ мышцы. После отмывки на такой мышце снимали кумулятивную кривую для ацетилхолина (АХ), а затем такую же кривую в присутствии исследуемого вещества/8/. Если соединение является антагонистом, то произойдет сдвиг ацетилхолиновой кривой в сторону больших концентраций. Тогда можно определить величину А2, т.е. ту кривую концентрацию вещества, которая снижает ответ АХ в 2 раза. Каждое вещество изучали не менее, чем на 5-ти мышцах. Изученные таким образом триалкилсульфониевые ионы (I-V) практически не обладали ни холинолитическим, ни холиномиметическим действием (табл.3.с65). В то же время алкилтриметиламмониевые производные (см.табл.3), начиная с тетераметиламмония (IX) и кончая гептилтриметиламмонием (XX), являются полными агонистэми (МЭ>0.85) хотя и уступают на два порядка по силе действия АХ. Только октилтриметиламмоний (ХХI) является частичным агонистом. Практически та же картина наблюдалась при сравнении УIс близким по структуре аммониевым производным CH3C/O/OC2H4N+ /C2H5/2. CH3I- ,которые являлось полным антагонистом (EC50=8,0. 10-5M: MЭ3 0,85), а УI лишь в концентрации 1,6. 10-3 М снижало на 50% ответ от АХ. Соед, УШ проявило себя как слабый конкуретный антагонист, а соед. УП обладало свойствами неконкурентного антагониста (кризая концентрации-действие сдвигалось в сторону более высоких концентраций непарадлельно).
Таблица 1.
Физико-химические свойства синтезированных соединений
|
Соед. |
Выхо д % |
Найдено, % |
Бруттофо рмула |
Вычислено, % |
||||
|
С |
H |
S |
C |
H |
S |
|||
|
1 |
82,6 |
25,21 |
6,22 |
34,32 |
C 4 H 12 S 2 O 4 |
25,53 |
6,38 |
34,04 |
|
2 |
84,2 |
33,08 |
7,62 |
29,41 |
C 6 H 16 S 2 O 4 |
33,33 |
7,40 |
29,63 |
|
3 |
88,7 |
39,45 |
8,07 |
26,48 |
C 8 H 20 S 2 O 4 |
39,34 |
8,19 |
26,23 |
|
4 |
89,7 |
44,38 |
9,01 |
23,12 |
C 10 H 24 S 2 O 4 |
44,11 |
8,82 |
23,53 |
|
5 |
81,2 |
47,60 |
9,41 |
21,58 |
C 12 H 26 S 2 O 4 |
48,0 |
9,33 |
21,33 |
|
6 |
80,2 |
39,89 |
7,20 |
26,69 |
C 8 H 18 S 2 O 4 |
39,67 |
7,44 |
26,44 |
|
7 |
90,0 |
46,60 |
8,31 |
22,83 |
C 11 H 24 S 2 O 4 |
46,48 |
8,45 |
22,53 |
|
8 |
87,3 |
44,20 |
7,93 |
23,34 |
C 10 H 22 S 2 O 4 |
44,44 |
8,15 |
23,70 |
Таблица 2
Антихолинэстеразная эффективность изученных алкилированных ионов (Ki, Ki, K’i – обобщенная, конкурентная, бесконкурентная ингибиторные константы, Т/Т – тип торможения pHi = - lg и т.д.)
|
№ со ед. |
Ингибитор |
Ацетилхолинэстераза |
Бутирилхолинэстераза |
||||||
|
pK- i |
pK i |
pK’ i |
T/ T |
pK- i |
pK i |
pK’ i |
T/T |
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
I |
S+(CH 3 ) 3 * CH 3 SO 4 - |
2.43 |
2.3 |
1.32 |
C |
2.06 |
1.98 |
1.28 |
C |
|
II |
S+(C 2 H 5 ) 2 CH 3 * CH 3 SO 4 - |
3.57 |
3.38 |
3.11 |
H |
2.73 |
2.73 |
- |
K |
|
III |
S+(C 3 H 7 ) 2 CH 3 * CH 3 SO 4 - |
3.45 |
2.85 |
3.33 |
H |
3.21 |
2.98 |
2.82 |
H |
|
IV |
S+(C 4 H 9 ) 2 CH 3 * CH 3 SO 4 - |
3.83 |
3.71. |
3.20 |
C |
3.44 |
3.44 |
- |
K |
|
V |
S+(C 5 H 11 ) 2 CH 3 * CH 3 SO 4 - |
4.14 |
0.16 |
3.47 |
C |
4.08 |
4.08 |
- |
K |
|
VI |
CH 3 C(O)OC 2 H 4 (CH 3 )C 2 H 5 |
3.37 |
4.15 |
2.95 |
H |
2.96 |
2.59 |
2.71 |
H |
|
* CH 3 SO 4 - |
4.28 |
3.99 |
3.70 |
C |
3.64 |
3.54 |
2.96 |
C |
|
|
VI |
CH 3 C(O)OC 2 H 4 (CH 3 ) |
4.06 |
3.32 |
3.25 |
4.23 |
4.07 |
3.73 |
||
|
I |
C 5 H 11 * CH 3 SO 4 - |
3.50 |
3.26 |
3.00 |
C |
2.45 |
2.45 |
- |
C |
|
CH 3 C(O)OC 2 H 4 S(CH 3 )CH 2 |
3.40 |
4.35 |
2.81 |
2.72 |
2.72 |
- |
|||
|
VI |
CH(CH 3 ) 2 * CH 3 SO 4 - |
4.48 |
4.55 |
4.00 |
C |
3.37 |
3.37 |
- |
K |
|
II |
N+(CH 3 ) 4 J- |
4.73 |
3.32 |
4.27 |
C |
3.48 |
3.41 |
2.90 |
K |
|
N+(C 2 H 5 ) $ J- |
3.64 |
2.85 |
3.35 |
C |
3.29 |
3.29 |
- |
K |
|
|
N+(C 3 H 7 ) 4 Br- |
2.85 |
- |
C |
3.08 |
3.08 |
- |
C |
||
|
N+(C 4 H 9 ) 4 Br- |
K |
K |
|||||||
|
P+(C 4 H 9 ) 4 Br-CH 3 C(O)NHC 2 H 4 N+ (CH 3 ) 3 J |
K |
||||||||
Таблица 3.
Взаимодействие сульфониевых и аммониевых соединений с никотиновых холинорецептором.
|
№соед. (см.табл.2) |
А 2 , М |
№соед. |
(СН з ) з J- R*J- *) |
EC 50 ,M**) |
МЭ***) |
|
I. |
(1,5+-)*10-3 |
IX. |
CH 3 |
2,8*10-5 |
0,97 |
|
II. |
неэффективен |
X. |
CH 2 CH 3 |
5,6*10-5 |
0,95 |
|
III. |
неэффективен |
XI. |
(CH 2 ) 2 CH 3 |
1,0*10-4 |
0,95 |
|
IV. |
неэффективен |
XII. |
(CH 2 ) 3 CH 3 |
1,6*10-5 |
0,94 |
|
V. |
(8,2+-2,9)*10-4 |
XIII. |
( CH 2 ) 4 CH 3 |
1,8*10-5 |
0,95 |
|
VI. |
(1,6+-0,4)*10-3 |
XIV. |
( CH 2 ) 5 CH 3 |
2,2*10-5 |
0,92 |
|
VII. |
(6,0+-0,1)*10-3 |
XV. |
( CH 2 ) 6 CH 3 |
3,8*10-5 |
0,86 |
|
VIII. |
(8,0+-0,8)*10-5 |
XVI. |
( CH 2 ) 7 CH 3 |
слабый холино-миметик |
0,26 |
Видимо, НХР предъявляет еще более высокие требования к комплементарностиониевой группировки своему анионному центру. Структурные различия между сульфониевой и триметиламмониевой группировками определяет столь низкую холинэргическую эффективность сульфониевъх производнъх.
Таким образом изученнъе алкинированнъе сульфониевые ионъ оказлись несколько более слабъми обратимъми ингибиторами ацетил-ХЭ и бутитрил –ХЭ чем их аммониевъе аналоги.
При вэаимодействии с НХР это различие бъло более существенным.
Список литературы Синтез ряда триалкил - и ацетоксисиэтилалкилсульфониевых соединений и комплексное изучение их холинэргической активности
- Садъков А.С. Розенгарт Е.В. Абдувахабов А.А Асланов Х.А Холинэстеразъ. Активнъй центр и механизм дейстия -Ташкент Фан.-1976 год.
- Барлоу Р. Введение в химическую фармакологию М. 1959 г.
- Treco V. Pharmocology of ganglionic transmission. Berlin 1980 P.123-184.
- Брестин А.П., и др//ДАН СССР.1984 г. Т.277.С.735.
- Мирзабаев Э.А., Иминов М.Т., Абувахбов А.А.,Верба Г.Г., и дрю//Докл. АН УзССР-1987г.
- КАРДАНОВ Н.А.,//Синтез и антаихолинэстеразнъе свойства 0-алкиМеркаптоалкил дефинилтиофосфинатов, -алкилМер каптоалкил дифенилтиофсфинатов и их йодМетилатов.-Дис-серт.на соиск.учюст.канд.хиМ.наук.-М.-1972.
- Бресткин А.П.,Виняр Т.Н., Розенгарт Е.В.// Биохимия-1981.-Т.46,-с.1042-1048.
- Фруектов Н.К.,//Значение катионной группъ в молекуле вешеств для их взаимодействия с холикорецепторами и холинэстразами.-Диссерт.на соиск.уч.ст.докт.мед.наук.Л-1964.
- Виняр Т.Н.//Взаимодейстия ониевъх соединий с холинэсте-разой и никотиновъм хилонорептором одного и того же живот -ного.-Диссерт.на соискюуч.ст.канд.биол.наук,-Л.-1986.
- Патент №IAP 02796 Узбекистан. Инаков Т.К. и др. 2002 г.
