Особенности строения и получения кремнийорганических препаратов

При создании биологически активных кремнийорганических соединений большинство исследователей стремились получить кремниевые аналоги существующих лекарственных препаратов и других органических веществ, заведомо обладающих определенным ярко выраженным действием на организм. В основе исследований такого рода лежала идея, которую можно назвать фармакохимическим развитием весьма популярной в свое время «гипотезы аналогии» Ф. Вёлера, А. Ладепбурга и Ш. Фридсля. Согласно этой гипотезе, замена в каком-либо органическом соединении одного или нескольких атомов углерода кремнием не ведет к заметному изменению физических и химических свойств. Хотя гипотеза аналогии в настоящее время и отвергнута, она все же остается в известной степени справедливой в приложении к кремнийорганическим соединениям, не содержащим связанных с атомом кремния функциональных заместителей, во всяком случае легко гидролизующихся. В качестве примера справедливости гипотезы аналогии соединений углерода и кремния в ее фармакологическом аспекте можно привести несколько пар изоструктурных веществ [4]:

 

I − (4-НОС₆Н₄) ₂М (СН₃)₂

II − С₆Н₅(СН₃)₂МСН(СН₃)NH₂-НСI

III − R (CH₃)₂М (СН₂)_nOCONH₂

IV − R (СН₃) М [(СН₂)_nOCONH₂]CH₂OCONH₂

V − (СН₃)₃MCH₂СН₂ОСОСН₃

VI − (СН₃)₃М (СН₂) _nСОО (CH₂)₂N (С₂Н₅)₂

 

VII − ХС₆Н₄ СН₃

 

y ZXYueG1sTI/BTsMwDIbvSLxDZCRuLKGbKlaaToDEAQQHth12dJusrWic0qRd9/aYEzva/vX5+/PN 7Dox2SG0njTcLxQIS5U3LdUa9rvXuwcQISIZ7DxZDWcbYFNcX+WYGX+iLzttYy0YQiFDDU2MfSZl qBrrMCx8b4lvRz84jDwOtTQDnhjuOpkolUqHLfGHBnv70tjqezs6Devyee6lej+oj/Nh97af8PM4 /mh9ezM/PYKIdo7/YfjTZ3Uo2Kn0I5kgOg1JslpxVMNyyZ04kKRrXpRMTxXIIpeXDYpfAAAA//8D AFBLAQItABQABgAIAAAAIQC2gziS/gAAAOEBAAATAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAABbQ29udGVudF9U eXBlc10ueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhADj9If/WAAAAlAEAAAsAAAAAAAAAAAAAAAAALwEAAF9y ZWxzLy5yZWxzUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAO6p6HLzAQAA8wMAAA4AAAAAAAAAAAAAAAAALgIAAGRy cy9lMm9Eb2MueG1sUEsBAi0AFAAGAAgAAAAhAFe0/r/fAAAACQEAAA8AAAAAAAAAAAAAAAAATQQA AGRycy9kb3ducmV2LnhtbFBLBQYAAAAABAAEAPMAAABZBQAAAAA= " strokecolor="black [3200]" strokeweight=".5pt"> М

 

C₆H₅ OCH₂CH₂N(CH₃)₂

 

М=С(а), Si (б)

 

Так, соединения (Iа(М=С)) и (Iб(M=Si)) обладают одинаковым аллергическим действием. Кремнийорганический аналог (IIб) известного адренэргического лекарственного препарата (IIа) сходен с ним как по биологической активности, так и по токсичности. Органические (IIIa, IVa) и аналогично построенные кремнийорганические (IIIб, IVб) карбаматы имеют токсичность одного порядок. Ацетаты 2-(триметилметил) этанола (Va) и 2-(триметилсилил) этанола (Vб) обладают одинаковым холинэргическим и спазмолитическим действием. Цитраты диэтиламиноэтиловых эфиров кислот (VIa), в близки по токсичности и холинолитическому действию. Бензгидриловые эфиры (VIIa(Х = Н, СН₃)) и их сила-аналоги (VIIб) также обладают одинаковыми токсичностью, антигистаминным и спазмолитическим действием.

Сходство биологического действия изоструктурных органических и кремнийорганических соединений представляет несомненный интерес для конструировании новых лекарственных препаратов, пестицидов и иных типов биологически активных веществ уже хотя бы потому, что соответствующие соединения кремния часто оказываются синтетически гораздо более доступными. Тем не менее в ряде случае сила-аналоги физиологически активных органических веществ могут отличаться от последних по своему действию на организм. Это различие, в свою очередь, может быть с успехом использовано при создании новых лекарственных препаратов и пестицидов [4].

Так, например, известный транквилизатор мепробамат С₃Н₇(СН₃)М(СН₂ОССМН₂)₂ (М=С) и его сила-производное (M=Si) оказывают аналогичное влияние на двигательную активность животных и ингибируют дигидроникотинамиддинуклеотидоксидазу. Однако в остальном их физиологическая активность отнюдь не одинакова. Действие мепробамата по сравнению с его сила-аналогом оказывается в четыре раза продолжительнее. Кроме того, при оральном введении последний, в отличие от мепробамата, не активен, несмотря на то, что всасывается и затем с мочой удаляется из организма. Это свидетельствует о том, что метаболическая судьба обоих аналогов в организме различна. И действительно, если мепробамат окисляется в организме и выводится из него в виде оксипроизводного VIIIa, то сила-аналог наряду с аналогичным процессом окисления в VIIIб превращается с отщеплением пропильной группы в дисилоксан IX:

VIII − СН₃СН (ОН) СН₂ (СН₃) М (CH₂OCONH₂) ₂

 

IX − [CH₃(H₂NCOOCH₂)₂Si]₂O

М = С(а), Si (б)

Продуктом метаболизма CH₃CH₂CIH₂(CH₃)₂SiCH₂OCONH₂ является только соответствующий продукт деалкилирования [H₂NCООCH₂(CH₃)₂Si]₂О. Таким образом, иная метаболическая судьба сила-аналогов физиологически активных органических веществ может существенно влиять на характер и продолжительность их действия.

Кремниевые аналоги VIIб бензгидриловых эфиров VIIIa, например, вследствие гидролиза группировки Si–OR являются значительно более короткодействующими препаратами (15–30 мин). В то же время при Х=СI сила-производное VIIб в три раза менее токсично, чем его углеродный аналог. В ряде случаев из близких по токсичности изоструктурных органических и кремнийорганических соединений последние проявляют большую активность в различных фармакологических тестах.

Например, кремнийорганическое соединение Хб по антигистаминной активности и эфир фенилглицина XIб по холинолитическому действию в четыре раза превосходят соответствующие углеродные аналоги Ха, ХIа. Из азаспиро ундеканов (XII) сила-производное подавляет рост опухолевых клеток человека в 10 раз активнее, чем соединение ХIIа. Заметно различаются по общему биологическому действию карбамат 3,3-диметилбутанола-1 (ХIIIа) и его кремниевый аналог (XIII б), что, вероятно, можно приписать влиянию эффекта атома кремния.

NH₃⁺CI^–

X − С₆Н₅ СН₃

C₆H₅CHCOO(CH₂)₃M(CH₃)₃

М XI
^-

OCH₂CH₂NCH₃(C₂H₆)₂Br

 

XII − CH₃ CH₂CH₂ CH₂CH₂

l di54bWxMj0FOwzAQRfdI3MEaJHbUaVqiJGRSVVDEpl0QOIAbu3HUeBzZbpPeHrOC5cw8/Xm/2sxm YFflfG8JYblIgClqreypQ/j+en/KgfkgSIrBkkK4KQ+b+v6uEqW0E32qaxM6FkPIlwJBhzCWnPtW KyP8wo6K4u1knREhjq7j0okphpuBp0mScSN6ih+0GNWrVu25uRiEj3S9T/XWHRr/dpunsN/ZHZ0R Hx/m7QuwoObwB8OvflSHOjod7YWkZwPC6rlYRxQhLTJgEVgVeVwcEYo8A15X/H+D+gcAAP//AwBQ SwECLQAUAAYACAAAACEAtoM4kv4AAADhAQAAEwAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAAW0NvbnRlbnRfVHlw ZXNdLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQA4/SH/1gAAAJQBAAALAAAAAAAAAAAAAAAAAC8BAABfcmVs cy8ucmVsc1BLAQItABQABgAIAAAAIQDf898S8gEAAOkDAAAOAAAAAAAAAAAAAAAAAC4CAABkcnMv ZTJvRG9jLnhtbFBLAQItABQABgAIAAAAIQAzyW0m3gAAAAkBAAAPAAAAAAAAAAAAAAAAAEwEAABk cnMvZG93bnJldi54bWxQSwUGAAAAAAQABADzAAAAVwUAAAAA " strokecolor="black [3200]" strokeweight="1.5pt"> M C N-(CH₂)₃N(CH₃)₂

 

CH CH₂ CH₂ CH₂CH₂

 

XIII− (CH₃)₂MCH₂CH₂OCONH₂

 

а М-С; б М = Si

Соединение ХIIIа в 10 раз токсичнее своего сила-аналога (XIII б). Последний является быстродействующим мускульным релаксантом, не дающим побочных явлений. ХIIIа, напротив, такой активностью не обладает и вызывает судороги. Оба соединения вызывают длительную холинэргическую реакцию при введении в придаточную часть гипоталамуса мозга и являются одинаковой силы антагонистами мускариноподобного действия ацетилхолина и карбахола, установленными в опытах на тонкой кишке морских свинок [6].

Последние несколько примеров наглядно показывают, что и в области физиологической активности гипотеза аналогии, даже в случае карбофункциональных соединений, не всегда оправдывает себя. Это и неудивительно, ибо значительно меньшая электроотрицательность, в полтора раза больший ковалентный радиус атома и наличие вакантных 3d-орбиталей значительно отличают кремний от углерода. Это различие и позволяет в ряде случаев ожидать от сила-аналогов физиологически активных органических соединений совершенно особого, специфического действия па живые организмы. В связи с этим дальнейшие исследования в данном направлении, безусловно, перспективны и многообещающи.