RU2015993C1 - Copolymer of 2-methyl-5-vinylpyridine and n-vinylpyrrolidone having antitumoral activity - Google Patents

Abstract

FIELD: medicine. SUBSTANCE: desired product has common formula

where mesostatistic value of n being 35, yield of desired product being 20%. 2-methyl-5-vinylpyridine is used as reagent 1, N-vinylpyrrolidone is used as reagent 2, ratio of reagents being 1: 32-65 respectively. The process takes place by heating to 65-70 C in the presence of dinitrile of aso-bis-isobutyric acid, H₂O₂ and cyclohexane. EFFECT: improves quality of desired product. 1 tbl

Description

Изобретение относится к области химии полимеров, а именно к новому биологически активному химическому соединению - сополимеру 2-метил-5-винилпиридина и N-винилпирролидона формулы

где среднестатистическое число звеньев 2-метил-5- винилпиридина n = 35 и средневязкостная молекулярная масса M_η = 40000 дальтон, обладающему противоопухолевой активностью.The invention relates to the field of polymer chemistry, namely to a new biologically active chemical compound - a copolymer of 2-methyl-5-vinylpyridine and N-vinylpyrrolidone of the formula

where the average number of units of 2-methyl-5-vinylpyridine n = 35 and the average viscosity molecular weight M _η = 40,000 daltons with antitumor activity.

Указанное свойство позволяет предполагать возможность использования соединения формулы I в медицине. This property suggests the possibility of using the compounds of formula I in medicine.

Известен сополимер 5-изопропенилтетразола и N-винилпирролидона, обладающий свойствами иммуноадъюванта - поверхностного антигена вирусного гепатита В (1). A copolymer of 5-isopropenyltetrazole and N-vinylpyrrolidone is known, which has the properties of an immunoadjuvant - surface antigen of viral hepatitis B (1).

Сущностью изобретения является новый сополимер 2-метил-5- винилпиридина и N-винилпирролидона, обладающий противоопухолевой активностью. The essence of the invention is a new copolymer of 2-methyl-5-vinylpyridine and N-vinylpyrrolidone with antitumor activity.

Соединение формулы I получают раликальной сополимеризацией 2-метил-5-винилпиридина (2-М-5-ВП) и N-винилпирролидона (N-ВПД) в присутствии в качестве инициатора сополимеризации динитрила азобис-изомасляной кислоты и в качестве регулятора молекулярной массы пероксида водорода и циклогексана, причем процесс ведут при начальном мольном соотношении 2-метил-5-винилпиридина и N-винилпирролидона, равном 1:32-65 соответственно, с последующим добавлением расходующихся мономеров в количестве, необходимом для поддержания указанного мольного соотношения 2-метил-5-винилпиридина и N-винилпирролидона и целевой продукт выделяют путем осаждения в диэтиловый эфир. The compound of formula I is obtained by the ralik copolymerization of 2-methyl-5-vinylpyridine (2-M-5-VP) and N-vinylpyrrolidone (N-VPD) in the presence of azobis isobutyric acid dinitrile as a copolymerization initiator and as a molecular weight regulator of hydrogen peroxide and cyclohexane, the process being carried out with an initial molar ratio of 2-methyl-5-vinylpyridine and N-vinylpyrrolidone equal to 1: 32-65, respectively, followed by the addition of diverging monomers in an amount necessary to maintain the specified molar ratio of 2- methyl 5-vinylpyridine and N-vinylpyrrolidone and the target product are isolated by precipitation in diethyl ether.

Ввиду большого различия в константах сополимеризации ^r2-М-5-ВП/ ^rN-ВПД ^у300, 2-метил-5-винилпиридин быстро расходуется в процессе сополимеризации. Синтез сополимера заданного состава обеспечивается поддержанием постоянного соотношения 2-М-5-ВП и N-ВПД путем компенсации расходующихся в процессе синтеза мономеров подпиточной смесью, содержащей 30-35% 2-М-5-ВП и 65-70% N-ВПД. Объем подпиточной смеси, подаваемой в реактор, вычисляют каждые 20 мин по результатам анализа отношения концентраций мономеров в реакционной смеси. По достижении около 20% конверсии по мономерам реакционную смесь охлаждают до 20^оС и осаждают в диэтиловый эфир.Due to the large difference in the copolymerization constants of ^r 2-M-5-VP / ^r N-VPD ⁱⁿ 300, 2-methyl-5-vinylpyridine is quickly consumed in the copolymerization process. The synthesis of a copolymer of a given composition is ensured by maintaining a constant ratio of 2-M-5-VP and N-VPD by compensating for the monomers diverging during the synthesis with a make-up mixture containing 30-35% 2-M-5-VP and 65-70% N-VPD. The volume of the feed mixture fed to the reactor is calculated every 20 minutes according to the analysis of the ratio of monomer concentrations in the reaction mixture. Upon reaching about 20% conversion of the monomers, the reaction mixture was cooled to 20 ^° C and precipitated in diethyl ether.

Строение полученных образцов сополимера формулы I подтверждено определением состава (количество пиридиновых звеньев, определенное методом неводного титрования) и спектрами ЯМР ¹³С. Для определения молекулярно-массового распределения (ММР) сополимера использован метод эксклюзионной хроматографии в сочетании с малоугловым лазерным рассеянием света и дифференциальной капиллярной вискозиметрией.The structure of the obtained samples of the copolymer of formula I was confirmed by determining the composition (the number of pyridine units determined by non-aqueous titration) and ¹³ C NMR spectra. To determine the molecular weight distribution (MMP) of the copolymer, size exclusion chromatography was used in combination with small-angle laser light scattering and differential capillary viscometry .

П р и м е р 1. Получение сополимера 2-метил-5-винилпиридина и N-винилпирролидона (соединение I). PRI me R 1. Obtaining a copolymer of 2-methyl-5-vinylpyridine and N-vinylpyrrolidone (compound I).

В реактор загружают исходную реакционную смесь, содержащую 2,4 л (2500 г) N-винилпирролидона, 80 мл (76,5 г) 2-метил-5- винилпиридина, 14 мл 30% -ного водного раствора пероксида водорода. 250 мл циклогексана и 10 г динитрила азо-бис-изомасляной кислоты (АДН). Содержание мономеров в реакционной смеси анализируют хроматографически. Реакционную массу нагревают до 65-70^оС и при поддержании этой температуры в реактор подают подпиточную смесь, содержащую 384 г (65%) N-ВПД, 238 г (35%) 2-М-ВП, 2,5 г АДН и 5 мл пероксида водорода, в течение 5,5 ч. Затем реакционную смесь охлаждают и осаждают в диэтиловый эфир. После растворения осажденного продукта в СНСl₃ переосаждают в диэтиловый эфир. Целевой продукт промывают на фильтре 2 л диэтилового эфира, сушат при атмосферном давлении при 40-60^оС с последующей сушкой при 80-90^оС в вакуумном сушильном шкафу. Получают 560 г (20% конверсия). Целевой продукт представляет собой аморфный порошок белого цвета, рН 10%-ного водного раствора 6,5-7,5.An initial reaction mixture containing 2.4 L (2500 g) of N-vinylpyrrolidone, 80 ml (76.5 g) of 2-methyl-5-vinylpyridine, 14 ml of a 30% aqueous hydrogen peroxide solution was charged into the reactor. 250 ml of cyclohexane and 10 g of azo-bis-isobutyric acid dinitrile (ADN). The content of monomers in the reaction mixture is analyzed chromatographically. The reaction mixture was heated to 65-70 ^{° C,} and while maintaining this temperature, the reactor is fed make-up a mixture containing 384 g (65%) N-CPA, 238 g (35%) of 2-M-VI, 2.5 g of ADN and 5 ml of hydrogen peroxide for 5.5 hours. Then the reaction mixture is cooled and precipitated in diethyl ether. After the precipitated product is dissolved in CHCl _{3, it is} reprecipitated in diethyl ether. The desired product was washed on the filter with 2 liters of diethyl ether, dried under atmospheric pressure at 40-60 ^{° C} followed by drying at 80-90 ^{° C} in a vacuum oven. 560 g (20% conversion) are obtained. The target product is an amorphous white powder, pH of a 10% aqueous solution of 6.5-7.5.

Соединение I имеет следующие характеристики:
характеристическая вязкость η = 0,22 дл/г;
средневязкостная молекулярная масса M_η = 40000 дл;
средневесовая молекулярная масса М_W = 42500 дл;
среднечисленная молекулярная масса M_n = 25000 дл.Compound I has the following characteristics:
characteristic viscosity η = 0.22 dl / g;
medium viscosity molecular weight M _η = 40,000 dl;
weight average molecular weight M _W = 42500 dl;
number average molecular weight M _n = 25000 dl.

М_W/М_n = 1,7.M _W / M _n = 1.7.

П р и м е р 2. Изучение биологической активности и острой токсичности соединения I. PRI me R 2. The study of the biological activity and acute toxicity of compound I.

Определение острой токсичности проводили на здоровых мышах - гибридах FI (СВА х С₅₇BI) массой 18-20 г. Испытуемое соединение растворяли в стерильном растворителе. Тест-доза 0,4 мл 10%-ного раствора соединения I в изотоническом NaCl. Время наблюдения 7 сут. Испытания показали, что в течение установленного срока не погибла ни одна из 5 подопытных мышей. Таким образом, соединение I можно отнести к нетоксичным веществам, так как даже в дозе 5000 мг/кг не наблюдалось гибели животных. Дополнительно установлено, что соединение I в дозе 5000 мг/кг не вызывает раздражающего действия и выпадания волосяного покрова у белых мышей при подкожном введении.Acute toxicity was determined on healthy mice - FI hybrids (CBA x C ₅₇ BI) weighing 18-20 g. The test compound was dissolved in a sterile solvent. Test dose of 0.4 ml of a 10% solution of compound I in isotonic NaCl. The observation time is 7 days. Tests showed that during the established period not one of the 5 experimental mice died. Thus, compound I can be attributed to non-toxic substances, since even at a dose of 5000 mg / kg, the death of animals was not observed. Additionally, it was found that compound I at a dose of 5000 mg / kg does not cause irritation and hair loss in white mice with subcutaneous administration.

Изучение противоопухолевой активности. The study of antitumor activity.

Противоопухолевую активность соединения I изучали с использованием следующих штаммов опухолей мышей и крыс. The antitumor activity of compound I was studied using the following mouse and rat tumor strains.

Саркома Иенсена (беспородные крысы-самцы);
Карциносаркома Уокер (беспородные крысы-самцы);
Саркома М-1 (беспородные крысы-самцы);
Саркома 45 (беспородные крысы-самцы);
Акатол - аденокарционоа толстого кишечника (мыши Ва Вс - самцы);
Солидные опухоли перевивали под кожу левой подмышечной впадины, вводя по 30 мг опухолевой взвеси в 0,3 мл изотермического раствора хлорида натрия.Jensen's sarcoma (outbred male rats);
Carcinosarcoma Walker (outbred male rats);
Sarcoma M-1 (outbred male rats);
Sarcoma 45 (outbred male rats);
Akatol — adenocarcinoma of the large intestine (Ba Vs mice — males);
Solid tumors were transplanted under the skin of the left axillary cavity, introducing 30 mg of tumor suspension in 0.3 ml of isothermal sodium chloride solution.

Соединение I вводили внутрибрюшинно, один раз в сутки в зависимости от применяемой схемы лечения. Животных с солидными опухолями забивали на 14-е сутки после трансплантации опухолей и оценивали противоопухолевый эффект как % торможения роста опухоли I_t путем определения изменения массы опухоли в процессе лечения, по сравнению с контролем по формуле
I_t = (K_к - М_о) : М_к˙100, где М_к и М_о - масса опухоли в граммах в контроле и опыте соответственно.Compound I was administered intraperitoneally, once a day, depending on the treatment regimen used. Animals with solid tumors were sacrificed on the 14th day after tumor transplantation and the antitumor effect was evaluated as% inhibition of tumor growth I _t by determining the change in tumor mass during treatment, compared with the control according to the formula
I _t = (K _k - M _o ): M _k ˙100, where M _k and M _o are the tumor mass in grams in control and experiment, respectively.

Применяемая схема лечения и результаты изучения противоопухолевой активности представлены в таблице. The treatment regimen used and the results of the study of antitumor activity are presented in the table.

В таблице для сравнения приведены также данные по протипоопухолевой активности известных препаратов: продигиозана [2], туляремийной ракцины [3] и тафцина [4]. For comparison, the table also contains data on the antitumor activity of known drugs: prodigiosan [2], tularemia raccine [3] and tufcin [4].

Как видно из данных, приведенных в таблице, соединение I является эффективным против роста опухолей. Так, после 7 ежедневных введений соединения I в дозе 300 мг/кг тормозило опухолевый рост саркомы Иенсена на 76% ( α > 0,96), при введении за одни сутки до перевивки на 46% ( α > 0,99) и через сутки после перевивки на 30% (α > 0,95). As can be seen from the data given in the table, compound I is effective against tumor growth. So, after 7 daily injections of compound I at a dose of 300 mg / kg, the tumor growth of Jensen's sarcoma was inhibited by 76% (α> 0.96), when administered one day before inoculation by 46% (α> 0.99) and a day later after transplantation by 30% (α> 0.95).

Соединение I проявило умеренную противоопухолевую активность на карциносаркоме Уокер, саркоме М-1, саркоме 35 (торможение роста опухоли на 47, 40, 54% соответственно). Compound I showed moderate antitumor activity on Walker carcinosarcoma, M-1 sarcoma, 35 sarcoma (inhibition of tumor growth by 47, 40, 54%, respectively).

Соединение I вызвало также торможение роста аденокарциномы толстого кишечника АКАТОЛ у мышей на 50%. Compound I also inhibited the growth of colon adenocarcinoma ACATOL in mice by 50%.

При исследовании различных схем лечения с использованием соединения I в оптимальной терапевтической (300 мг/кг) и удвоенной (600 мг/кг) дозах установлено, что наиболее эффективно его применение однократно за 24 ч до трансплантации саркомы Иенсана или начиная с 5 суток после инокуляции опухоли, применяя препарат по стандартной методике (7 ежедневных введений). In the study of various treatment regimens using compound I in the optimal therapeutic (300 mg / kg) and doubled (600 mg / kg) doses, it was found that its use is most effective once 24 hours before transplantation of Jensan's sarcoma or starting 5 days after tumor inoculation using the drug according to standard methods (7 daily injections).

Таким образом, полученные данные биологических испытаний дают основание считать сополимер 2-метил-5-винилпиридина и N-винилпирролидона перспективным для создания новых препаратов противоопухолевого действия. Thus, the obtained biological test data suggest that the copolymer of 2-methyl-5-vinylpyridine and N-vinylpyrrolidone is promising for the development of new antitumor drugs.

Claims (1)

Сополимер 2-метил-5-винилпиридина и N-винилпирролидона формулы

где среднестатистическое число звеньев n = 35, со средневязкостной молекулярной массой M_η= 40000 ,
обладающий противоопухолевой активностью.A copolymer of 2-methyl-5-vinylpyridine and N-vinylpyrrolidone of the formula

where the average number of links n = 35, with an average viscosity molecular weight M _η = 40,000,
possessing antitumor activity.

Images