Расчет квантово-химических параметров ФАВ и определение зависимости "структура-активность" на примере сульфаниламидов (стр. 8 из 19)
В таблицах неэмпирический расчет в приближении Хартри – Фока без учета электронной корреляции обозначен ХФ, с учетом электронной корреляции – КХФ. Для реакций, изображенных на схемах 1 – 3, расчеты с оптимизацией геометрии в приближении Хартри – Фока проведены в базисе 6-31ГФ*, для реакций, изображенных на схемах 4, 5, - в базисе 3-21ГФ или 4-31ГФ. Электронная корреляция учитывалась только при вычислении энергии активации.
Из этих данных видно, что геометрические параметры переходных состояний, вычисленные методами МПДП и КМПДП, находятся в хорошем согласии с данными неэмпирических расчетов без учета электронной корреляции.
Вопрос о влиянии электронной корреляции на геометрию переходных состояний был рассмотрен в работе Шредера [20]. В ней методом МПДП без учета и с учетом электронной корреляции была рассчитана геометрия переходных состояний для реакций, изображенных на схемах 1 – 5, и показана хорошая сходимость с экспериментом.
2.1.6 Силовые постоянные химических связей и частоты внутримолекулярных колебаний
Для расчета силовых постоянных довольно широко применяют как полуэмпирические, так и неэмпирические методы квантовой химии. В любом случае сначала оптимизируют геометрию, то есть определяют наиболее устойчивую конформацию, отвечающую минимуму полной энергии; затем вычисляют вторые производные полной энергии по естественным координатам, а при необходимости – кубичные и биквадратные члены.
При использовании минимального слейтеровского базиса согласие с экспериментом получается весьма посредственное. Для полуэмпирических методов характерно относительное занижение частот деформационных колебаний по сравнению с валентными. В связи с тем, что ошибки в большинстве случаев носят систематический характер, их удается значительно уменьшить введением эмпирически подобранных масштабных корректирующих множителей для определенных типов силовых постоянных или инкременентов, которые прибавляются к рассчитанным частотам.
Для расчетов методами МЧПДП/3 и МПДП Дьюар и Форд [23] подобрали систему инкрементов, специфичных для валентных, деформационных и торсионных колебаний определенных атомных групп или связей; на очень большом числе примеров продемонстрирована удовлетворительная точность результатов.
сульфаниламид квантовый химический органический молекула
Более логичным представляется корректирование значений силовых постоянных, и на этом пути достигнуты положительные результаты. В настоящее время используется несколько методик подбора корректирующих множителей. Наиболее распространенными являются следующие предложения:
1. Корректировка только диагональных силовых коэффициентов, а недиагональные оставлять без изменений.
2. Использование одного общего корректирующего множителя для всех недиагональных силовых постоянных.
Подбирать значения корректирующих множителей только для диагональных членов, а корректирующие множители для недиагональных коэффициентов вычислять как среднее геометрическое из соответствующих диагональных величин.
2.2 Вывод
В данной главе были рассмотрены возможности программы HyperChem для расчета геометрических и физико–химических параметров молекул и проведена сравнительная оценка используемых методов. Из приведенных выше данных видно, что наибольшей точностью обладают методы abinitio и АМ1. Этими методами и будет производиться расчет соединений сульфаниламидного ряда. Для сравнительной оценки также включен в расчет метод INDO.
В следующей главе будут представлены рассчитанные геометрические параметры молекул сульфаниламидного ряда и рассчитанная физиологическая активность этих соединений. Следует сказать, что вначале проводился расчет геометрии приведенных соединений, затем просчитанные соединения были проверены на наличие физиологической активности.
Глава 3 СУЛЬФАНИЛАМИДНЫЕ ЛЕКАРСТВЕННЫЕ ПРЕПАРАТЫ
3.1 История открытия сульфаниламидов
Сульфаниламидными препаратами называются лекарственные вещества, содержащие сульфамидную группу, большей частью производные бензосульфамида (1). Простейшим из них является п – аминобензолсульфамид (2) сульфаниламид или амид сульфониловой кислоты. Он впервые синтезирован Гельмо в 1908 году среди других производных анилина. В 1909 году были сделаны попытки использования сульфаниламида в качестве диазосоставляющей азокрасителей (для шерсти).
1 2
В 1919 году был синтезирован производное сульфаниламида путем его диазотирования (3) и его последующего сочетания с дигидрокупреином (4), но обнаруженное противострептококковое действие было приписано купреновому ядру.
Клалер синтезировал несколько красителей этого типа, испытанных Домагком на проявление бактерицидных свойств, при этом было обнаружена эффективность действия их на белых мышей, зараженных вирулентным штаммом β – гемолитического стрептококка. Догмак установил ценные химиотерапевтические свойства сульфаниламидных азокрасителей, в том числе γ–амино-N- вторичноизопропилкарбинол-М-метилфенилсульфамида (5).
5
Выявленные бактерицидные свойства были впервые приписаны наличию сульфаниламидной группировки. Из синтезированных впоследствии более простых по структуре сульфаниламидных препаратов наибольшее внимание привлек сульфамид хризоидина (6), хлористоводородная соль, которого была названа пронтозилом.
6
В СССР этот препарат синтезирован и внедрен в производство О.Ю. Магидсоном и М.В. Рубцовым в 1936 году под названием красного стрептоцида.
В отличие от незамещенного хризоидина, сульфамид оказался активным в отношении стрептококков invivo, но плохо растворялся в воде, что затрудняло его использование. Для увеличения растворимости сульфаниламидных красителей были синтезированы препараты, в которых азосоставляющая представляла сульфокислоты нафталинового ряда. Один из них был вскоре введен в медицину под названием растворимого пронтозила (7).
7
В СССР к этому времени было освоено производство красного растворимого стрептоцита (8) с азосоставляющей Н – кислотой.
8
Получение пронтозилов явилось крупным событием в химиотерапии; впервые были получены вещества, пригодные для лечения различных септических процессов, вызываемых стрептококком, ранее часто кончавшихся летальным исходом.
Вскоре, однако, было установлено, что пронтозилы и сходные по структуре сульфаниламидные азокрасители не являются непосредственно противострептококковыми средствами и что проявлению химиотерапевтической активности таких красителей предшествует восстановление их в организме в сульфаниламиды:
Образующийся одновременно с ним амин является либо излишним балластом, либо причиной токсического действия. Использованные впоследствии недиазотированные сульфаниламиды оказались более эффективными. Было выявлено, что в моче экспериментальных животных, подвергавшихся лечению сульфаниламидными азокрасителями, наряду с последними, выявлен сульфаниламид. Испытание последнего на больных стрептококковыми инфекциями показало высокие терапевтические свойства.
В СССР препарат был назван белым стрептоцидом. Ценные химикотерапевтические свойства сульфаниламида, обнаруженные спустя 27 лет после его открытия, побудили проверить ранее известные его производные. При изучении последних выявилось, что химиотерапевтическим эффектом обладают лишь производные пара - изомера. Ввиду специфического влияния сульфаниламидов, тесно связанного с ориентацией амино - и сульфамидной групп в их молекуле, для них принята следующая нумерация:
Изучение многочисленных соединений, в которых 1 – сульфамидная группа замещена на тиофенольную (9), сульфидную (10), дисульфидную (11), сульфоксидную (12) и сульфоновую (13) группы не привело к увеличению активности.
9 10 11
12 13
Испытание амидов сульфокислот различных ароматических и гетероциклических аминов, содержащих амино- и сульфамидную группы в параположении друг к другу, например амид нафталиновой кислоты (14), сульфамид амидопиридина (15), изохинолина (16) и других также не привело к созданию лекарственных препаратов, более активных, чем сульфаниламид.
14 15 16
В дальнейшем было выяснено, что сульфаниламиды не уничтожают болезнетворные микроорганизмы, а лишь тормозят их рост и развитие; такой эффект в отличие от действия дезинфицирующих веществ был назван бактериостатическим.