РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ МЕТАБОЛИТА N-ДЕЗАЦЕТИЛЛАППАКОНИТИНА

АННОТАЦИЯ

Разработана технология получения производного природного алкалоида - N-дезацетиллаппаконитина гидробромида высокой чистоты (с наименьшим количеством свободных количеств молекулы HBr), обладающего антиаритмическим действием, путём гидролиза субстанции препарата аллапинин. Найдены оптимальные условия гидролиза (температура не более 80°С, соотношение аллапинин: растворитель 1:10, содержание кислоты HBr -1,8%, время нагрева - 5 часов) с высоким выходом (не менее 78%) метаболита N-дезацетиллаппаконитина гидробромида. Полученный продукт по физико-химическим показателям и биоэквивалентности не отличается от продукта, полученный из вторичных продуктов производства субстанции препарата аллапинин – из метанольных маточных растворов при перекристаллизации технического аллапинина.

ABSTRACT

A technology has been developed for obtaining a high-purity derivative of a natural alkaloid—N-desacetyllappaconitine hydrobromide (with minimal amounts of free HBr), which exhibits antiarrhythmic activity, through hydrolysis of the pharmaceutical substance allapinin, and optimal hydrolysis conditions have been established (temperature not exceeding 80 °C, an allapinin-to-solvent ratio of 1:10, HBr acid content of 1.8%, and a heating time of 5 hours), ensuring a high yield (at least 78%) of the metabolite N-desacetyllappaconitine hydrobromide; the obtained product does not differ in physicochemical properties and bioequivalence from the product derived from secondary by-products of allapinin substance production, namely from methanolic mother liquors during recrystallization of technical allapinin.

Ключевые слова: N-дезацетиллаппаконитин, алкалоид, субстанция, антиаритмическое средство, технология.

Keywords: N-deacetyllappaconitine, alkaloid, substance, antiarrhythmic agent, technology.

Введение

В настоящее время доля лекарственных средств, получаемых из растительного сырья, составляет более 40% от количества лекарственных средств, используемых в медицинской практике. Основная часть лекарственных препаратов на основе природных соединений создается из биологически активных веществ, выделенных из растительного сырья – алкалоидов, флавоноидов, экдистероидов, терпеноидов, эфирных масел, высокомолекулярных углеводов, белков и др. [1]. В фармацевтической промышленности основная часть лекарственных средств, получаемых из алкалоид содержащего растительного сырья, производится по технологии, разработанной на основе изучения физико-химических свойств действующего вещества создаваемого лекарственного средства.

Среди заболеваний центральной нервной и сердечно-сосудистой системы аритмия сердца остается одной из самых распространенных патологий. С существующие на данный момент синтетические антиаритмические препараты обладают серьезными побочными эффектами, в связи с этим повышается интерес к использованию природных соединений, в частности, к алкалоидам, выделяемым из растений. Лекарственные средства, созданные на основе природных соединений, имеют преимущества, такие как высокая эффективность и относительно низкая токсичность. Таким образом, разработка новых, безопасных и эффективных антиаритмических препаратов на основе местного растительного сырья является одной из актуальных научно-практических задач фармацевтической промышленности.

В Институте химии растительных веществ АН РУз было проведено множество исследований, направленных на разработку технологий производства субстанций антиаритмических препаратов на основе алкалоидов растений рода Aconitum. На основе созданных технологии в медицинскую практику внедрены такие, обладающие антиаритмической активностью лекарственные средства, как аллапинин [2], аклезин [3], аксаритмин [4]. В настоящее время несколько антиаритмических препаратов проходят широкие клинические испытания в клиниках Узбекистана. Среди них бромистоводородная соль дитерпенового алкалоида N-дезацетиллаппаконитина. Препарат разрешен как новый антиаритмическое средство, быстро купирующее приступы аритмии (1%, 2мл раствор для инъекции) для широких клинических испытаний в крупных кардиологических клиниках Министерства здравоохранения Республики Узбекистан (Протокол от  №1 08.04.2011). Исследования, проводимые в отделе фармакологии и токсикологии Института химии растительных веществ АН РУз показали, что, некоторые производные N-дезацетиллаппаконитина [5] также обладают мощными антиаритмическими свойствами [6]. Доклинические исследования показали, что, пероральная форма N-дезацетиллаппаконитина гидробромида (таблетки по 10 мг) также является мощным антиаритмическим средством пролонгированного действия, не имеющего аналогов в мировой практике [7-14].

Для получения препарата N-дезацетиллаппаконитина гидробромида в качестве источника сырья использованы вторичные продукты производства субстанции лекарственного препарата аллапинин, получаемого  из корневищ с корнями- Борца северного (Aconitum septentrionale) и Борца белоустого (Aconítum leucostómum)

В качестве основного сырья был выбран маточный раствор после перекристаллизации технического аллапинина из метанола [15]. Как известно, количество сырьевого источника – метанольный маточник зависит от выпуска субстанции препарата аллапинин. Таким образом, объем производства N-дезацетиллаппаконитина гидробромида и других его новых производных зависит от объема ежегодного производства субстанции аллапинина из растительного сырья. Тем более, в настоящее время внедряется в производство субстанции препарата аллапинин новый способ перекристаллизации технического продукта – перекристаллизация из 55%-ного раствора этилового спирта [16], где почти отсутствует N-дезацетиллаппаконитина гидробромид в маточном растворе.

Необходимо учитывать также, что на основе N-дезацетиллаппаконитина гидробромида создан антиаритмический препарат в новой инъекционной лекарственной форме, эффективно купирующий приступы аритмии; доклинические исследования его пероральной формы (таблетки по 10 мг) находятся на завершающей стадии, а также продолжаются работы по изучению антиаритмической активности новых производных данного метаболита.

Целью настоящего исследования является разработка метода получения N-дезацетиллаппаконитина гидробромида путём направленного кислотного гидролиза субстанции аллапинина.

Материалы и методы исследования

Для получения N-дезацетиллаппаконитина гидробромида в качестве исходного сырья использовали субстанцию аллапинина, представляющую собой бромистоводородную соль дитерпенового алкалоида лаппаконитина, соответствующую требованиям.

Процесс гидролиза аллапинина проводили в стеклянных реакторах с обогревом и с обратным холодильником. В экспериментах в качестве растворителя использовали воду, метиловый спирт и растворы этилового спирта различной концентрации. Интенсифицировали процесс гидролиза изменением рН среды, используя различные реагенты (кислоты соляная и бромистоводородная, щелочи). Опыты проводили при температуре кипения растворителей. Контроль качества процесса гидролиза осуществляли методом тонкослойной хроматографии (пластинка “MERCK”, система бензол:хлороформ:триэтиламин 4:1:03).

Рисунок 1. Гидролиз: 1-Лаппаконитин, 2-N-дезацетиллаппаконитин

Результаты и их обсуждение

Для изучения процесса гидролиза субстанции аллапинина были приготовлены растворы с использованием различных кислот и щелочных агентов в разных растворителях (вода, этанол и метанол). С целью определения оптимальных условий гидролиза (кислотность среды, продолжительность процесса, соотношение аллапинин:растворитель) эксперименты проводили при варьировании указанных параметров. Подбор оптимального растворителя осуществляли в идентичных условиях: соотношение аллапинин:растворитель — 1:10, содержание кислоты — 1,8%, время нагревания (кипячения) — 5 часов. Результаты экспериментов представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Влияние природы растворителя на выход N-дезацетиллаппаконитина при гидролизе

После завершения гидролиза органический растворитель удаляли из реакционной смеси методом вакуумного упаривания, получая водный остаток. Последний подщелачивали до pH 8,5–9,0 насыщенным раствором карбоната натрия, после чего продукты гидролиза экстрагировали хлороформом. Органическую фазу упаривали досуха, а полученное вещество после перекристаллизации из ацетона идентифицировали как основание N-дезацетиллаппаконитина

Из таблицы видно, что наибольший выход получен при проведении процесса гидролиза в растворе 50%-ного этилового спирта. При проведении гидролиза аллапинина с использованием в качестве растворителя метилового спирта выход конечного продукта резко падает, это объясняется тем, что при использовании в качестве растворителя метилового спирта образуется, кроме N-дезацетиллаппаконитина, значительное количество других метаболитов.

Дальнейшие исследования, направленные на очистку метаболита N-дезацетиллаппаконитина от сопутствующих продуктов гидролиза, показали, что большинство образующихся метаболитов (за исключением N-дезацетиллаппаконитина) в виде солей с неорганическими кислотами (серной, соляной, бромистоводородной) хорошо растворимы в воде и практически нерастворимы в органических растворителях, таких как хлороформ, диэтиловый эфир, бензол и дихлорэтан. Изучение растворимости бромистоводородной соли N-дезацетиллаппаконитина показало, что наиболее эффективным является извлечение данного соединения из водного раствора с использованием хлороформа. Учитывая, что метаболит N-дезацетиллаппаконитина разрешен для широких клинических испытаний (Протокол №1, 08.04.2011) в виде бромистоводородных солей, дальнейшие свои исследования проводили, используя для изменения рН среды бромистоводородную кислоту.

После проведения гидролиза из реакционной смеси удаляли органический растворитель методом вакуумного упаривания и извлекали из водного остатка N-дезацетиллаппаконитин в виде бромистоводородной соли хлороформом. Предварительно обезвожив, хлороформные извлечения в присутствии безводного сульфата натрия упаривали досуха. Получали технический N-дезацетиллаппаконитина гидробромид. После однократной перекристаллизации из ацетона получили N-дезацетиллаппаконитина гидробромид – фабрикат с чистотой не менее 98,5-99,5%.

Заключение.

Выводы. Разработана технологически обоснованная и воспроизводимая схема получения метаболита N-дезацетиллаппаконитина гидробромида высокой степени чистоты (98,5–99,5%) методом направленного кислотного гидролиза субстанции аллапинина, содержащей 85–90% бромистоводородной соли дитерпенового алкалоида лаппаконитина. Показано, что предложенный подход обеспечивает эффективное использование доступного сырья и может рассматриваться как альтернативный способ получения целевого соединения для фармацевтического применения. Установлено, что полученная субстанция по совокупности физико-химических характеристик и показателей биоэквивалентности сопоставима с аналогами, выделенными из вторичных продуктов производства аллапинина (метанольных маточных растворов), что подтверждает её пригодность в качестве фармацевтической субстанции.

Практическая значимость работы заключается в возможности масштабирования технологии и её внедрения в промышленное производство антиаритмических средств. Перспективным направлением дальнейших исследований является синтез и фармакологическое изучение производных N-дезацетиллаппаконитина гидробромида с целью создания новых лекарственных препаратов с повышенной антиаритмической активностью и улучшенным профилем безопасности.

Данное исследование было профинансировано в рамках бюджетного проекта Института химии растительных веществ.

Список литературы:

1. Куркин В.А., Авдеева Е.В., Куркина А.В., Правдивцева О.Е., Браславский В.Б. Современная фитотерапия как наука и учебная дисциплина в медицинском и фармацевтическом образовании // Медицинский вестник Башкортостана. – 2016. – Т. 11, № 5 (65). – С. 149–152.
2. Джахангиров Ф.Н. Аллапинин – новый противоаритмический препарат растительного происхождения. – Ташкент: ФАН, 1993. – 34 с.
3. Сагдуллаев Ш.Ш., Садиков А.З., Джахангиров Ф.Н., Шакиров Т.Т. Аклезин – новый антиаритмический препарат из надземной части Аconitum leucostomum // Химия природ. соедин. – Ташкент, 1999.– Спец. выпуск. – С. 134–136.
4. Dzhakhangirov F.N., Kasymova K.R., Rejepov J., Sadikov A.Z., Sagdullaev Sh.Sh. Farmacological and toxicological investigation of the sum of alkaloids from Aconitum septentrionale plant (Axarhytmine) // 7th International Symposium of the Chemistry of Natural Compounds.  – Tashkent, 2007.- p.168.
5. Li Y., Shang Y., Li X., Zhang Y., Xie J., Chen L., Gao F., Zhou X. Design, synthesis, and biological evaluation of low-toxic lappaconitine derivatives as potential analgesics // European Journal of Medicinal Chemistry. – 2022. – Vol. 243. – Article 114776. – DOI: 10.1016/j.ejmech.2022.114776.
6. Gabbasov T.M., Andrianova E.I., Petrova S.F., Ivanov S.P. et al. Hydrolysis of lappaconitine in acidic solution: preparation of N-deacetyllappaconitine // Chemistry of Natural Compounds. – 2020. – Vol. 56, No. 4. – P. 767–770.
7. Romanov V.E., Shults E.E., Shakirov M.M., Tolstikov G.A. Synthesis of N-containing derivatives of the diterpene alkaloid lappaconitine // Chemistry of Natural Compounds. – 2010. – Vol. 46, No. 4. – P. 593–597. – DOI: 10.1007/s10600-010-9683-5.
8. Джахангиров Ф.Н., Режепов Ж.,Саноев З.И., Азаматов А. А.,Саидходжаева Д. М., Садиков А.З., Сагдуллаев Ш. Ш., Валиев Н.В., Ҳамроев Т.Т. Оғиз орқали қўллаш учун антиаритмик фаолликка эга бўлган восита. Ўзбекистон Республикаси Интеллектуал мулк агентлиги IAP 07392
9. Sanoev Z.I., Djaxangirov F.N., Sadikov A.Z., Sagdullaev S.S. Hamroyev T.T. Antiarrhythmic activity of N-deacetyllappaconitine when administered orally. Annals of the Romanian Society for Cell Biology, 2021,25(2), 2339–2346
10. Ageeva A.A., Khramtsova E.A., Plyusnin V.F., Stepanov A.A., Leshina T.V. A photochemical approach for evaluating the reactivity of substituted lappaconitines // Photochemical & Photobiological Sciences. – 2018. – Vol. 17. – P. 192–199. – DOI: 10.1039/C7PP00366H.
11. Sanoev Z.I., Abdinazarov I.T., Rakhimboev S.D., Rashidov S.Z., Hamroyev T.T. Study Of The General Pharmacological Properties Of A New Antiarrhythmic N-Deacetyllappaconitine With Oral Administration. The American Journal of Medical Sciences and Pharmaceutical Research, 3(03), 60-64. SJIF – 5,64
12. Саноев З.И., Абдиназаров И. Т., Азизова М. А., Рахимбоев С.Д., Рашидов С.З., Ҳамроев Т.Т. Экспериментальное исследование n дезацетилаппаконитина (N-DAL) фармакодинамические и противофибрилляторные эффекты. Life sciences and agriculture Научно-практический журнал Выпуск №3(7) 11-16.
13. Sanoev Z.I., Khamroev T.T., Abdinazarov I.T., Rakhimboev S.D., Rashidov S.Z. Evaluation of Anticonvulsant Activity of Allapinine and N-Deacetylappaconitine in Experimental Animals. Journal Healthcare Treatment Development(JHTD). Volume 01 issue 02 October - November 2021. https://doi.org/10.55529/jhtd.12.12.19  Index Copernicus
14.  Крыжановский С.А., Юнусов М.С., Цорин И.Б., Барчуков В.В., Барчукова Е.И. Антиаритмические свойства монохлоргидрата N-дезацетиллаппаконитина // Фармакокинетика и фармакодинамика. – 2021. – № 2. – С. 19–24.
15. Садиков А.З., Сагдуллаев Ш.Ш., Валиев Н.В., Джахангиров Ф.Н. и др. / Способ получения N-дезацетиллаппаконитина гидробромида, обладающего антиаритмическим действием // Расмий ахборотнома. – 2014. №IAP 04858– № 4.
16. Садиков А.З., Сагдуллаев Ш.Ш., Шахидоятов Х.М. Технология лекарственных препаратов из надземной части борца белоустого и из корневищ с корнями борца северного // Интеграция образования, науки и производства в фармации: Тез. докл.  Научно-практической конференции. - Ташкент, 2002.- С.71.