3-(5-нитрофурил)-7-(5-нитрофурфурилиден)-3,3а,4,5,6,7-гексагидро-2н-индазол, проявляющий противомикробную активность в отношении бактерий рода staphylococcus

3-(5-нитрофурил)-7-(5-нитрофурфурилиден)-3,3а,4,5,6,7-гексагидро-2н-индазол, проявляющий противомикробную активность в отношении бактерий рода staphylococcus

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к новому биологически активному органическому соединению - 3-(5-нитрофурил)-7-(5-нитрофурфурилиден)-3,3а,4,5,6,7-гексагидро-2Н-индазолу, проявляющему противомикробную активность в отношении бактерий рода Stapylococcus, которое может найти применение в медицинской практике в качестве препарата для лечения стафилококковых инфекций.

В медицинской практике для лечения инфекций, вызванных грамположительными и грамотрицательными микроорганизмами применяется фуразолидон (1) (N-(5-нитро-2-фурфурилиден)-3-аминооксазолидон-2) и фурацилин (2) (5-нитрофурфурола семикарбазон)

Фуразолидон проявляет активность в отношении бактерий рода Staphylococcus в концентрации 1,6-6,6 мкг/мл [см. Алексеева Л.Н. Антибактериальные препараты - производные 5-нитрофурана. Рига. 1963, АН Латв. ССР, с.219] и относится к классу малотоксичных веществ (LD₅₀ 1758 мг/кг).

Фурацилин проявляет противомикробную активность в отношении бактерий рода Staphylococcus в концентрации ˜ 20 мкг/мл [см. Крузметра Л.В. Нитрофурановые препараты в борьбе со стафилококковой инфекцией. Рига. 1964, АН Латв. ССР, 117 с.], но обладает высокой токсичностью (DL₅₀ 82,5 мг/кг), в связи с чем применяется только местно [Машковский М.Д. Лекарственные средства. - М.: Медицина, 2004, т.2, с.302].

Однако их длительное и широкое применение в медицинской практике привело к формированию и циркуляции устойчивых к ним штаммов стафилококков [Оленина Н.А. Некоторые механизмы нитрофуранорезистентности у грамотрицательных бактерий: Автореф. дис... канд. мед. наук / Н.А.Оленина - Саратов, 1965. - 12 с.; Турлупова Т.Н. Изменение биологических свойств стафилококка под влиянием нитрофурановых препаратов в эксперименте и в организме больных // Автореф. дис.... канд. мед. наук / Т.И.Турлупова - Саратов, 1974. - 15 с.].

Задачей изобретения является поиск в ряду нитрофуранов нового соединения, обладающего высокой антимикробной активностью в отношении бактерий рода Staphylococcus, устойчивых к другим нитрофуранам.

Поставленная задача решается тем, что предлагается новое вещество (соединение): 3-(5-нитрофурил)-7-(5-нитрофурфурилиден)-3,3а,4,5,6,7-гексагидро-2Н-индазол, проявляющее противомикробную активность по отношению к бактериям рода Staphylococcus.

Синтезированное соединение имеет формулу

Соединение получают кипячением в течение 10 мин раствора 2,6-ди-(5-нитрофурфурилиден)-циклогексанона в пропаноле-2 с гидразингидратом, взятыми в соотношении 1:14 по реакции

При этом противомикробная активность в отношении бактерий рода Staphylococcus синтезированного вещества возрастает в 16 раз по сравнению с применяемым на практике фурацилином и в 2-31 раза по сравнению с фуразолидоном не только по отношению к стандартным штаммам микроорганизмов, но и к клиническим (табл.1, 2, 3). МИК₅₀ 3-(5-нитрофурил)-7-(5-нитрофурфурилиден)-3,3а,4,5,6,7-гексагидро-2Н-индазола по отношению к клиническим штаммам бактерий рода Staphylococcus составляет 1,17 мкг/мл, в то время как МИК₅₀ фуразолидона 3,60 мкг/мл.

Сопоставительный анализ с аналогами показывает, что заявляемое соединение принципиально отличается тем, что содержит в молекуле два 5-нитрофурановых фрагмента и азометиновая цепь =C-C=N-NH- находится в составе гетероциклической - гексагидроиндазольной структуры.

Пример получения 3-(5-нитрофурил)-7-(5-нитрофурфурилиден)-3,3а,4,5,6,7-гексагидро-2Н-индазола: 0,5 г (1,5 ммоль) 2,6-ди-(5-нитрофурфурилиден)-циклогексанона растворяют в 250 мл пропанола-2 при нагревании и добавляют 1 мл (20 ммоль) гидразингидрата. Смесь кипятят в течение 10 мин и оставляют на сутки. Выпавшие кристаллы отфильтровывают. Выход продукта 0,54 г (80%).

Температура плавления Т_пл 193-195°С (пропанол-2).

Данные элементного анализа

Найдено, %: С 54,09; Н 4,13; N 15,27.

C₁₆H₁₄N₄O₆

Вычислено, %: С 54,08; Н 3,91; N 15,64.

Спектральные характеристики соединения:

ИК спектр, см^-1: νNH 3348; νCH(Fu) 3140; νСН₂ 2952, 2876; колебания C=C-C=N 1676; NO₂ 1352, 1500.

Спектр ЯМР ¹H (CDCl₃, δ, м. д.): 4,58 д (14 Гц, 1Н, С³-Н); 1,60 м (2Н, -С⁵H₂-), 2,09 м (2Н, -С⁴H₂-), 3,18 м (2Н, -С⁶-H₂-); 6,80 и 6,86 д.д. (2Н, Н-β, Н-β' фуранового цикла 5-нитрофурильного фрагмента); 7,58 и 7,63 д.д. (2Н, Н-β, Н-β' фуранового цикла 5-нитрофурилиденового фрагмента); 6,92 с. (1Н, СН=); 7,90 уширенный синглет (1Н, N-H).

Определение антимикробного действия 3-(5-нитрофурил)-7-(5-нитрофурфурилиден)-3,3а,4,5,6,7-гексагидро-2Н-индазола проводилось методом двукратных серийных разведении в мясо-пептонном бульоне в интервале рН 7,2-7,4, содержащих различные концентрации изучаемого соединения и препаратов сравнения. Готовили ряд последовательных двукратных разведений, содержащих от 160,0 до 0,08 мкг вещества в 1 мл, предварительно растворяя навеску вещества в минимальном объеме диметилформамида (ДМФА). Дополнительно готовили среды, содержащие соединения в концентрации 100 мкг/мл. Из суточной агаровой культуры бактерий по оптическому стандарту мутности готовили взвесь концентрацией 2·10⁶ м.т./мл. В каждую пробирку, содержащую определенную концентрацию изучаемого препарата, вносили по 0,1 мл такой взвеси. Смесь встряхивали и инкубировали в термостате при 37°С в течение 24 часов, после чего учитывали результаты опыта, отмечая последнюю пробирку с отчетливо выраженной задержкой роста. Количество вещества в этой пробирке расценивалось как минимальная ингибирующая концентрация (МИК) для испытываемого штамма, определяющая уровень его чувствительности к данному соединению.

Опыт сопровождался двумя контролями. Первый - посев культуры в МПБ без препарата, второй посев культуры в бульон, содержащий максимальное количество ДМФА (3,2%), использовавшееся в ряду разведении. Результаты сравнения противомикробной активности 3-(5-нитрофурил)-7-(5-нитрофурфурилиден)-3,3а,4,5,6,7-гексагидро-2Н-индазола с фуразолидоном и фурацилином приведены в таблице 1.

Важной характеристикой противомикробных средств является их активность не только в отношении стандартных тест-культур, но и в отношении клинических штаммов, циркулирующих в стационарах в настоящее время, т.к. последние могут отличаться по чувствительности к химиотерапевтическим агентам от стандартных штаммов. В этой связи было проведено изучение противостафилококковой активности 3-(5-нитрофурил)-7-(5-нитрофурфурилиден)-3,3а,4,5,6,7-гексагидро-2Н-индазола в отношении 105 клинических штаммов стафилококков. Результаты сравнения противомикробной активности 3-(5-нитрофурил)-7-(5-нитрофурфурилиден)-3,3а,4,5,6,7-гексагидро-2Н-индазола и фуразолидона, применяемого в медицинской практике, в отношении клинических штаммов стафилококков приведены в таблицах 2 и 3.

Острую токсичность 3-(5-нитрофурил)-7-(5-нитрофурфурилиден)-3,3а,4,5,6,7-гексагидро-2Н-индазола определяли на белых мышах обоего пола массой 20±2 г по 40 животных в каждой серии экспериментов. LD₅₀ при внутрибрюшинном введении составило 500 мг/кг. Заявляемое соединение менее токсично, чем фурацилин. Как видно из данных таблиц, описываемое соединение при невысокой токсичности обладает более выраженной противостафилококковой активностью, чем аналоги, и по этому показателю превосходит по активности фурацилин в 16 раз и фурфзолидон в 2-31 раза.

Обнаруженные свойства синтезированного соединения представляют интерес с точки зрения резервных средств химиотерапии стафилококковых инфекций.

Способ получения заявляемого вещества прост в исполнении, исходные вещества доступны, выход составляет 80% от теоретически рассчитанного. Оно устойчиво на воздухе, легко растворимо в диметилформамиде и диметилсульфоксиде, мало растворимо в алифатических спиртах, ацетоне, воде, практически нерастворимо в эфире, гексане.

Предлагаемое вещество обладает малой токсичностью и высокой противомикробной активностью в отношении бактерий рода Staphylococcus.

Таблица 1.Сравнение антимикробной активности описываемого соединения и аналогов по структуре и действию
Соединение	LD50, мг/кг внутрибрюшинно	МИК, мкг/мл
S.aureus wood	S.aureus 209 Р	S.aureus 23O	S.aureus 31C	S.epidermidis 16Э	S.epidermidis 21Э	E.coli АТСС 25922	P.mirabilis 20	P.aeruginosa АТСС 27835
3-(5-нитрофурил)-7-(5-нитрофурфурилиден)-3,3а,4,5,6,7-гексагидро-2Н-индазол	500	1,25	1,25	0,62	0,62	0,08	0,16	100	100	100
фуразолидон	1758	2,5	2,5	10	20	2,5	2,5	0,07	6,6
фурацилин	82,5	20	20	Нет данных

Таблица 2.Чувствительность клинических штаммов стафилококков к 3-(5-нитрофурил)-7-(5-нитрофурфурилиден)-3,3а,4,5,6,7-гексагидро-2Н-индазолу
	Количество штаммов
МИК мкг/мл	S.aureus	S. epidermidis	Всего
Абсолютное кол-во	%	Σ%	абс	%	Σ%	абс	%	Σ%
80	2	2,5	100	-	-	-	2	1,9	100
40	11	13,6	97,5	-	-	-	11	10,5	98,1
20	1	1,2	83,9	-	-	-	1	0,9	87,6
10	4	4.9	82,7	-	-	-	4	3,8	86,7
5	5	6,2	77,8	3	12,5	100	8	7,6	82,9
2,5	16	19,8	71,6	4	16,6	87,5	20	19,1	75,3
1,25	30	37,0	51,8	10	41,7	70,9	40	38,1	56,2
0,62	11	13,6	14,8	1	4,2	29,2	12	11,5	18,1
0,31	-	-	14,8	1	4,2	25	1	0,9	6,6
0,16	-	-	14,8	4	16,6	20,8	4	3,8	5,7
0,08	1	1,2	1.2	1	4,2	4,2	2	1,9	1.9
Итого	81	100	-	24	100	-	105	100	-
МИК50	1,19	1,15	1,17

Таблица 3.Чувствительность клинических штаммов стафилококков к фуразолидону
МИК мкг/мл	S. aureus	S. epidermidis	Всего
Абс	%	(%	абс	%	(%	абс	(%	2%
80	2	2,5	100	-	-	-	2	1,9	100
40	4	4,9	97,5	-	-	-	4	3,8	98,1
20	3	3,7	92,6	3	12,5	100	6	5,7	94,3
10	10	12,3	88,9	4	16,6	87,5	14	13,3	88,6
5	23	28,4	76,6	10	41,7	70,9	33	31,4	75,3
2,5	35	43,2	48,2	6	25	29,2	41	39,1	43,9
1,25	4	5	5	1	4,2	4,2	5	4,8	4,8
0,62	-	-	-	-	-	-	-	-	-
0,31	-	-	-	-	-	-	-	-'	-
0,16	-	-	-	-	-	-	-	-	-
0,08	-	-	-		-	-		-
Итого	81	100	-	24	100	-	105	100	-
МИК50	3,33	3,75	3,60

3-(5-нитрофурил)-7-(5-нитрофурфурилиден)-3,3а,4,5,6,7-гексагидро-2н-индазол формулы

проявляющий противомикробную активность к бактериям рода Staphylococcus.