способ отбора анальгетических средств

Формула изобретения

Способ отбора анальгетических средств, отличающийся тем, что позволяет осуществлять поиск биологически активных веществ с анальгетическим действием в рядах NH-замещенных антраниловых кислот (1), ариламидов NH-замещенных антраниловых кислот (2), ариламидов N-ацил-N-алкенил(алкил)антраниловых кислот (3), амидов и гидразидов NH-ацил(галоген)антраниловых кислот (4), имеющих общий фрагмент: карбонил, фенильный радикал и вторичная или третичная аминогруппы, у которых определяют параметры электронной структуры молекул соединений и выбирают дескрипторы: энергия Хартри-Фока (Е_HF), полная тепловая энергия (E_term), заряды на атомах азота (qN), углерода (qC) и кислорода (qО), затем с помощью трехпараметровых уравнений следующих видов:

1 ряд - AApacч.=-0,231·E_term-823,77·qC-829,62·qO+117,94 (r=0,96; s=±1,66)

2 ряд - ААрасч.=116,59·E _HF+547,41·qC+257,89·qN-153,99 (r=0,90; s=±3,11)

3 ряд AApacч.=0,09·E_term-486,77·qN+540,26·qO+166,39 (r=0,90; s=±3,69)

4 ряд ААрасч.=0,07·Е _tеrm+17,69·qN-15,25·qO+2,81 (r=0,89; s=±2,79),

рассчитывают анальгетическую активность (ААрасч.) и отбирают соединения, у которых теоретически рассчитанная АА равна или превосходит таковую препарата сравнения, выбранные соединения синтезируют и подтверждают расчетные данные экспериментально на лабораторных животных (ААэксп.).

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к биологии и медицине и предназначено для отбора новых веществ в рядах NH-замещенных (галоген)антраниловых кислот, их амидов, ариламидов и гидразидов, обладающих анальгетической активностью (АА) по тесту «горячей пластинки», молекулы которых содержат общий фрагмент: карбонил-фенильный радикал - вторичная или третичная аминогруппа.

Известен способ отбора противовоспалительных средств из химических соединений, содержащих общий фармакофорный фрагмент: карбонил - фенильный радикал - вторичная или третичная аминогруппа, в котором все вещества разделены на четыре ряда: NH-замещенные антраниловые кислоты, ариламиды и гидразиды NH-алкенилантраниловых кислот, ариламиды N-ацетил-N-алкенилантраниловых кислот и аллиламиды NH-ацилантраниловых кислот (см. патент РФ № 2242754, МПК 7 G01N 33/15). Данный способ взят за прототип. Этот способ позволяет определить уровень противовоспалительной активности (ПВА) на модели «каррагенинового отека» лапы крыс с помощью уравнений многопараметровой регрессии (четырех- и пятипараметровых). При проведении действий, операций и использовании биологических объектов, предложенных в данном способе невозможно определить уровень анальгетической активности.

Патентуемый способ заключается в возможности прогнозировать уровень анальгетической активности по тесту «горячей пластинки», путем теоретического расчета (ААрасч.) с помощью многопараметрических (трехпараметровых) уравнений зависимости АА от квантовохимических параметров. Для достижения результата необходимо выполнить следующие действия: производные антраниловой кислоты, разделить на четыре ряда: NH-замещенные антраниловые кислоты, ариламиды NH-замещенных антраниловых кислот, ариламиды N-ацил-N-алкенил(алкил)антраниловых кислот, амиды и гидразиды NH-ацил(галоген)антраниловых кислот, для данных соединений определить анальгетическую активность по тесту «горячая пластинка» на мышах, определить параметры электронной структуры молекул каждого соединения и выбрать дескрипторы, которые максимально влияют на уровень АА, затем составить многопараметрические уравнения, по которым определить теоретический уровень анальгетической активности и сравнить полученные данные с экспериментально найденным уровнем (ААэксп.), определенным на лабораторных животных. Затем путем моделирования расширить ряд химических соединений, определить параметры электронной структуры этих молекул и рассчитать уровень ААрасч. по многопараметрическим уравнениям и отобрать соединения, у которых теоретически рассчитанная АА (ААрасч.) равна или превосходит таковую препарата сравнения.

Предлагаемая в способе последовательность действий и операций над химическими соединениями и лабораторными животными, наряду с расчетными формулами, характеризующими взаимосвязь между анальгетической активностью и квантовохимическими характеристиками молекул, позволяет получить технический результат - способ прогнозной оценки уровня АА, позволяющий сократить затраты на синтез и на испытания биологической активности новых химических соединений.

Все исследуемые 37 соединений обладают различным уровнем анальгетического действия (ААэксп.) (среди которых встречаются и запатантованные), разделены на 4 ряда:

1. NH-замещенные антраниловые кислоты (табл.1, 2).

2. Ариламиды NH-замещенных антраниловых кислот (табл.3, 4).

3. Ариламиды N-ацил-N-алкенил(алкил)антраниловых кислот (табл.5, 6).

4. Амиды и гидразиды NH-ацил(галоген)антраниловых кислот (табл.7, 8).

Для всех соединений была определена АА на беспородных белых мышах массой 18-23 г на модели «горячей пластинки» [N.B. Eddy and D.J. Leimbach // J. Pharmacol. Exp.Ther. - 1953. - Soc.107. - P.385-393.]. Исследуемые соединения вводили внутрь в дозе 50 мг/кг за 0,5 ч до помещения животных на металлическую пластинку, нагретую до 53,5°С. Каждое соединение испытывали на 5 животных. Показателем изменения болевой чувствительности служила измеряемая в секундах длительность пребывания животных на горячей пластине до момента облизывания ими задних лапок.

Расчеты квантовохимических характеристик молекул веществ выполнены методом РМ-3 (Parametrison-3) с полной оптимизацией геометрии молекул с использованием программы GAUSSIAN-2003. Рассчитывались следующие параметры молекул: полная энергия молекулы (энергия Хартри-Фока) (E_HF), полная тепловая энергия (E _TERM), заряд на атоме азота (qN) в аминогруппе NH-ацильного фрагмента, а также заряды на атомах углерода (qC) и кислорода (qO) карбонильной группы амидного фрагмента.

В каждом ряду соединений установлена зависимость ААэксп. от каждого параметра квантово-механических характеристик молекулы и установлен коэффициент парной линейной корреляции Пирсона (r). Выбраны те параметры, по расчетам которых был получен высокий коэффициент корреляции. По данным параметрам были составлены многопараметрические уравнения, имеющие наибольшие коэффициенты корреляции (r) и наименьшее стандартное отклонение (S), представленные в табл.9. На основе составленных уравнений для каждого ряда соединений проведен теоретический расчет уровня АА (ААрасч.), которые приведены в таблицах 1-8.

NH-замещенные антраниловые кислоты

Для восьми NH-замещенных антраниловых кислот была определена ААэксп. на лабораторных животных, а затем рассчитаны квантовохимические параметры молекул (табл.1). Разброс уровня ААэксп. находится в интервале от 11,7 до 27,0 сек, а стандартное отклонение лежит в пределах 1,5-4,3 сек. Для составления многопараметрических уравнений были выбраны характеристики, имеющие наибольший коэффициент корреляции с анальгетической активностью.

Таблица 1
NH-замещенные антраниловые кислоты
№	R	АА эксп, сек	S, эксп	E TEPM	qC	qO	АА расчет, сек.**
1*	СН2СН=CCH3Cl	27,0	±2,9	141,51	0,418883	-0,3443	25,8
2	COAd	17,1	±1,9	237,92	0,463743	-0,40645	18,2
3	фурил	17,0	±1,8	129,69	0,415961	-0,32774	17,2
4	COCH2C6H5	22,8	±3,6	166,78	0,443282	-0,37009	21,3
5	COCH2 Cl	21,3	±1,5	108,41	0,41526	-0,32692	22,0
6	СО-2,4Cl 2-C6H3	17,3	±2,1	138,65	0,419603	-0,33634	19,2
7	СО-3СН3-C6H4	11,7	±2,8	167,25	0,416998	-0,33111	10,5
8	СО-2-OCH 3C6H4	17,6	±4,3	170,19	0,410685	-0,3349	18,1
r				-0,2857	0,051249	-0,10788
* - соединения, на которые получены авторские свидетельства или патенты.
** S расчет для всех соединений =±1,66

На основе полученных данных составлены многопараметрические уравнения зависимости ААрасч. от квантово-химических параметров. Установлено, что уравнение зависимости ААрасч. от таких параметров, как термальная энергия, заряды на атомах углерода и кислорода карбонильного фрагмента карбоксильной группы имеет наибольший коэффициент корреляции (r) и наименьшее стандартное отклонение (S).

Уравнение 1:

ААрасч.=-0,231·E_term=-823,77·qC-829,62·qO+117,94(r=0,96, s=±1,66)

Пример 1. Уравнение 1 апробировано для теоретического расчета анальгетического действия на примерах соединений 9 и 10 из ряда NH-замещенных антраниловых кислот (таб.2). Вначале были проведены расчеты квантово-химических параметров и на их основе была рассчитана анальгетическая активность ААрасч, а затем результаты расчетов были подтверждены экспериментально на лабораторных животных и определена ААэксп.

Таблица 2
№	R	АА расчет, сек.**	Eterm	qC	qO	ААэксп, сек	S, эксп
9	(CO)2NHCH2CH=CH 2	15,8±1,66	153,39	0,417250	-0,333964	16,2	±1,1
10	CH2C6H5	17,7±1,66	159,03	0,442676	-0,363466	14,6	±3,3

Теоретически найденный уровень ААрасч. для соединения 9 составляет 15,8 сек. Интервал уровня ААэксп. установленный экспериментально на лабораторных животных составляет 15,1-17,3 (16,2±1,1) сек. Для соединения 10 - теоретически найденный уровень ААрассч. - 17,7 сек, а установленный на лабораторных животных интервал ААэксп. - 11,3-17,9 (14,6±3,3) сек. Рассчитанные значения ААрасч. с помощью многопараметрического уравнения входят в интервал ААэксп, найденный экспериментально. Таким образом, уравнение 1 используется для прогнозирования уровня анальгетической активности в ряду NH-замещенных антраниловых кислот.

Ариламиды NH- замещенных антраниловых кислот

Для десяти соединений из ряда ариламидов NH - алкенил, алкил антраниловых кислот была определена ААэксп. на лабораторных животных, рассчитаны квантовохимические параметры молекул (таб.3). Разброс уровня ААэксп. находится в интервале от 10,8 до 28,0 сек, а стандартное отклонение лежит в пределах 1,9-5,2. Для составления многопараметрических уравнений были выбраны характеристики, имеющие наибольший коэффициент корреляции анальгетической активности с отдельными квантово-механическими параметрами.

Таблица 3
Ариламиды NH-алкенил, алкил антраниловых кислот
№	R	R 1	ААэксп, сек	S, эксп	EHF	qC	qN	АА расчет, сек. **
11	4-Br-C6H4	СН 2СН=CCH3Cl	15,3	±4,7	0,038662	0,306532	0,006747	20,1
12	4-ОСН3-C6H4	СН2СН=CCH3Cl	10,8	±2,1	-0,03381	0,30063	0,012938	9,9
13*	C6H5	СН2СН=CCH3Cl	20,2	±3,5	0,026033	0,304779	0,008193	18,0
14*	2-СН3-C6H4	СН2СН=CCH3Cl	15,2	±1,9	0,012528	0,306713	-0,00269	14,7
15	4-СН3 -C6H4	СН2 СН=CCH3Cl	14,6	±3,9	0,011664	0,30253	0,012387	16,2
16	4-СН3-C6H4	CH2C6H5	14,2	±3,1	0,049028	0,300973	0,002979	17,2
17	4-Cl-C6H4	СН2СН=СН2	20,0	±5,2	0,039963	0,304414	-0,00431	16,2
18	4-Br-C6H4	СН2СН=СН2	28,0	±1,9	0,063572	0,297448	0,042475	27,2
19	4-Br-C6H4	CH2C6H5	28,0	±4,3	0,078174	0,306972	0,012275	26,3
20	4-Br-C5 H3N	СН2СН=CCH 3Cl	21,0	±2,5	0,039707	0,306965	0,010553	21,4
r					0,804162	0,020067	0,527102
* - соединения, на которые получены авторские свидетельства или патенты.
** S расчет для всех соединений =±3,11

На основе полученных данных составлены многопараметррические уравнения зависимости ААэксп. от квантово-химических параметров. Установлено, что уравнение зависимости ААрасч. от параметров: энергия Хартри-Фока, заряды на атомах углерода карбонильной группы и азота вторичной аминогрупы общего фрагмента имеют наибольший коэффициент корреляции (r) и наименьшее стандартное отклонение (S).

Уравнение 2:

ААрасч.=116,59·E_HF+547,41·qC+257,89·qN-153,99 (r=0,90, s=±3,11)

Пример 2. Уравнение 2 апробировано для теоретического расчета анальгетического действия на примере соединения 21 из этого ряда (таб.4). Вначале были проведены расчеты квантовохимческих параметров и на их основе была рассчитана анальгетическая активность ААрасч, а затем результаты расчетов были подтверждены экспериментально на лабораторных животных и найдена ААэксп.

Таблица 4
№	R	R 1	АА расчет, сек. **	EHF	qC	qN	ААэксп, сек	S, эксп
21	3-CH3-C6H4	СН2СН=CCH3Cl	16,4±3,11	0,0117303	0,303004	0,012241	13,6	±3,6

Теоретически найденный уровнь ААрасч. для соединения 21 составляет 16,4 сек. Интервал уровня ААэксп. установленный на лабораторных животных составляет 10,0-17,2(13,6±3,6) сек. Рассчитанные значения АА расч. с помощью многопараметрического уравнения входят в интервал АА эксп., найденный экспериментально. Таким образом, уравнение 2 используется для прогнозирования уровня анальгетического действия в ряду арила-мидов NH-замещенных антраниловых кислот.

Ариламиды N-ацил-N-алкенил(алкил)антраниловых кислот

Для девяти соединений из ряда ариламидов N-ацил-N-алкенил антраниловых кислот была определена ААэксп. на лабораторных животных и рассчитаны квантовохимические параметры молекул (таб.5). Разброс уровня ААэксп. находится в интервале от 11,3 до 29,0 сек, а стандартное отклонение лежит в пределах 2,7-5,1. Для составления многопараметрических уравнений были выбраны характеристики, имеющие наибольший коэффициент корреляции с анальгетической активностью.

Таблица 5
Ариламиды N-ацил-N-алкенил(алкил)антраниловых кислот
№	R	R 1	R2	ААэксп, сек	S, эксп	ETEPM	qO	qN	АА расчет, сек.**
22	4-Br-С5Н3Н	СН2СН=CCH3Cl	CH3	27,0	±2,9	214,39	-0,358237	-0,07067	26,5
23	4-Br-C6H4	СН 2СН=CCH3Cl	CH3	14,1	±4,6	221,71	-0,33715	-0,03356	20,4
24	C6 H5	СН2СН=CCH 3Cl	фурил	11,3	±2,7	243,12	-0,34656	-0,02026	12,4
25	2-CH3-C6H 4	СН2СН=СН2	CH2Cl	13,6	±3,3	208,18	-0,34119	-0,0215	11,3
26	4-Br-C6H4	CH2C6H5	CH3	27,0	±5,1	240,05	-0,34637	-0,04795	24,2
27	4-OCH3-C6H4	СН2СН=CCH3Cl	CH3	21,8	±3,1	248,45	-0,35921	-0,05362	20,8
28	4-CH3-C6H4	СН2СН=CCH3Cl	CH3	15,2	±4,2	245,54	-0,36912	-0,05977	18,2
29	2-CH3-C6H4	СН2СН=CCH3Cl	CH3	19,8	±4,8	245,67	-0,36193	-0,05206	18,3
30	4-Cl-С6Н4	СН2СН=СН2	CH 3	29,0	±3,7	208,81	-0,32843	-0,04132	27,9
r						-0,2180	0,110015	-0,59736
* - соединения, на которые получены авторские свидетельства или патенты.
** S расчет для всех соединений =±3,69

На основе полученных данных составлены многопараметрические уравнения зависимости ААрасч. от квантово-химических параметров. Установлено, что уравнение зависимости ААрасч. от параметров: термальная энергия, заряды на атомах кислорода карбонильной и азота амидной групп общего фрагмента имеют наибольший коэффициент корреляции (r) и наименьшее стандартное отклонение (S).

Уравнение 3:

ААрасч.=0,09·E_TEPM-486,77·qN+540,26·qO+166,39(r=0,90, s=±3,69)

Пример 3. Уравнение 3 апробировано для теоретического расчета анальгетического действия на примерах соединений 31 и 32 из данного ряда (таб.6). Вначале, были проведены расчеты квантовохимческих параметров и на их основе была рассчитана анальгетическая активность ААрасч., а затем результаты расчетов были подтверждены экспериментально на лабораторных животных и найдена ААэксп.

Таблица 6
№	R	R 1	R2	АА расчет, сек.**	ETEPM	qO	qN	ААэксп, сек	S, эксп
31	3-CH3-С6Н 4	СН2СН=CCH3 Cl	CH3	23,8±3,69	245,59	-0,35649	-0,0573	22,0	±3,5
32	C6H5	СН2СН=CCH3Cl	CH 3	18,6±3,69	226,78	-0,3394	-0,03123	15,2	±3,9

Теоретически найденный уровнь ААрасч. для соединения 31 составляет 23,8 сек. Интервал уровня ААэксп. установленный на лабораторных животных составляет 18,5-25,5(22,0±3,5) сек. Для соединения 32 - теоретически найденный уровень ААрасч. - 18,6 сек, а установленный экспериментально на лабораторных животных интервал ААэксп. - 11,3-19,1(15,2±3,9) сек. Рассчитанные значения ААрасч. с помощью многопараметрического уравнения входят в интервал ААэксп, найденный экспериментально. Таким образом, по уравнению 3 осуществляется прогноз уровня анальгетического действия в ряду ариламидов N-ацил-N-алкенил(алкил) ан-траниловых кислот.

Амиды и гидразиды NH-ацил (галген)антраниловых кислот

Для десяти соединений из ряда амидов и гидразидов NH-ацил антраниловых кислот была определена ААэксп. на лабораторных животных и рассчитаны квантовохимические параметры молекул (таб.7). Разброс уровня ААэксп. находится в интервале от 18,0 до 31,6 сек, а стандартное отклонение лежит в пределах 1,7-6,5. Для составления многопараметрических уравнений были выбраны характеристики, имеющие наибольший коэффициент корреляции с анальгетической активностью.

Таблица 7
Амиды и гидразиды NH-ацил(галоген)антраниловых кислот
№	R	R 1	х	АА эксп, сек	S, эксп	E TEPM	qO	qN	АА расчет, сек.**
33*	СН2СН=СН2	CONHCH2CH=CH2	Н	31,6	±4,6	200,12	-0,363844	0,547103	32,2
34	СН2 СН=СН2	Ad	Н	27,0	±2,7	284,87	-0,425763	-0,077181	28,2
35	CH 2CH2OH	CONHCH2 CH2OH	Н	26,0	±3,5	199,69	-0,401609	0,03707	23,8
36	CH2CH=CH2	СООН	Н	24,4	±5,2	153,49	-0,359317	0,046409	20,0
37	(CH2)2N(C 2H5)2	CONHCH 2CH=CH2	Н	31,3	±6,5	280,26	-0,384262	0,035945	29,2
38	СН2СН=СН2	CF3	Н	18,0	±4,5	147,81	-0,414971	-0,028159	19,1
39	CH 2CH=CH2	СООС2 Н5	Н	24,0	±2,1	189,06	-0,389574	0,13919	24,6
40	СН2С(CH3) 3	CONHCH2CH=CH2	Н	27,0	±2,8	251,88	-0,406612	0,035827	27,5
41	NH2	CONHCH2CH=CH 2	Н	18,0	±4,1	171,62	-0,37463	0,038243	21,4
42	C6H11	CH3	3,5-Br2	19,6	±1,7	204,83	-0,311421	-0,04608	21,3
r						0,636	-0,17773	0,511627
* - соединения, на которые получены авторские свидетельства или патенты.
** S расчет для всех соединений =±2,79

На основе полученных данных составлены многопараметрические уравнения зависимости ААрасч. от квантово-химических параметров. Установлено, что уравнение зависимости ААрасч. от параметров: термальная энергия, заряды на атомах кислорода карбонильной и азота амидной групп общего фрагмента имеют наибольший коэффициент корреляции (r) и наименьшее стандартное отклонение (S).

Уравнение 4:

ААрасч=0,07·E_TEPM+17,69·qN-15,25·qO+2,81(r=0,89, s=±2,79)

Пример 4. Уравнение 4 апробировано для теоретического расчета анальгетического действия на примерах соединений 43 и 44 из данного ряда (таб.8). Вначале были проведены расчеты квантовохимческих параметров и на их основе была рассчитана анальгетическая активность ААрасч., а затем результаты расчетов были подтверждены экспериментально на лабораторных животных и найдена ААэксп.

Таблица 8
№	R	R 1	X	AA расчет, сек. **	ETEPM	qO	qN	ААэксп, сек	S, эксп
43	CH2CH=CH2	4-CH3-C6H4	I	24,5±2,79	207,91	-0,422448	0,031742	23,2	±1,4
44	NH 2	CH3	3,5-Br2	16,1±2,79	122,09	-0,353211	-0,042399	16,4	±2,4

Теоретически найденный уровень ААрасч. для соединения 43 составляет 24,5 сек. Интервал уровня ААэксп. установленный на лабораторных животных, составляет 21,8-24,6(23,2±1,4) сек. Для соединения 44 - теоретически найденный уровень ААрасч. - 16,1 сек, а установленный на лабораторных животных интервал ААэксп.- 14,0-18,8 (16,4±2,4) сек. Рассчитанные значения ААрасч. с помощью многопараметрического уравнения входят в интервал ААэксп., найденный экспериментально. Таким образом, по уравнению 4 проводится прогноз уровня ААрасч. в рядах амидов и гидра-зидов N-ацил(галоген)антраниловых кислот.

Таблица 9
Корреляционные уравнения связи АА с квантовохимическими параметрами
№ ряда	Структурная формула	Уравнения	r	S
1	NH-замещенные антраниловые кислоты	ААрасч.=-0,231·E term-823,77·qC-829,62·qO+117,94	0,96	1,66
2	Ариламиды NH-замещенных антраниловых кислот	ААрасч.=116,59·EHF +547,41·qC+257,89·qN-153,99	0,90	3,11
3	Ариламиды N-ацил N-замещенных антраниловых кислот	ААрасч.=0,09·Eterm -486,77·qN+540,26·qO+166,39	0,90	3,69
4	Амиды и гидразиды NH-ацил(галоген)антраниловых кислот	ААрасч.=0,07·Eterm +17,69·qN-15,25·qO+2,81	0,89	2,79

Предлагаемый способ экономически выгоден и прост, так как позволяет по структурной формуле рассчитать с достаточно высокой достоверностью (коэффициент корреляции от 89% до 96%) уровень АА с учетом разброса (s=1,66-3,69), который обычно наблюдается при исследованиях АА на лабораторных животных.