KARLOVA UNIVERZITA V PRAZE FARMACEUTICKÁ FAKULTA V HRADCI KRÁLOVÉ

Transkript

1 KARLVA UIVERZITA V PRAZE FARMACEUTICKÁ FAKULTA V HRADCI KRÁLVÉ Katedra anorganické a organické chemie DIPLMVÁ PRÁCE Isostery Transkarbamu 12 jako akceleranty transdermální penetrace Hradec Králové, 2006 Martin Šíma

2 a tomto místě bych chtěl poděkovat doc. PharmDr. Alexandru Hrabálkovi, CSc., pod jehož odborným vedením tato diplomová práce vznikla. Dále děkuji Mgr. Tomáši Holasovi za cenné rady při laboratorní práci, doc. RDr. Milanu Pourovi, Ph.D. a doc. PharmDr. Jiřímu Kunešovi, CSc. za změření a interpretaci MR spekter a paní Ivě Vencovské za změření IR spekter mých produktů. 2

3 BSAH 1.ÚVD CÍL PRÁCE TERETICKÁ ČÁST VZTAHY MEZI STRUKTURU A AKTIVITU AMFIFILÍCH AKCELERATŮ VZTAHY MEZI STRUKTURU A AKTIVITU AKCELERATŮ DVZEÝCH D ALKYLESTERŮ KYSELIY 6-AMIHEXAVÉ Vliv změn v alkoholové části esteru koncovém řetězci transkarbamů na aktivitu Vliv změn v kyselinové části esteru spojovacím řetězci transkarbámů na aktivitu Vliv změn v kyselinové části esteru aminoskupině na aktivitu Vliv chirality na akcelerační působení alkylesterů kyseliny 6-aminohexanové EXPERIMETÁLÍ ČÁST PŘÍSTRJE, CHEMIKÁLIE SYTÉZA Syntéza karbamátových analogů Syntéza karbonátových analogů BILGICKÁ AKTIVITA VÝSLEDKY DISKUZE ZÁVĚR LITERATURA PUBLIKVAÉ VÝSLEDKY

4 1.ÚVD Jedním ze způsobů, kterými lze vpravit léčivo do organismu je transdermální podání, využitelné jak pro systémovou, tak pro lokální terapii. Tato aplikace skýtá celou řadu výhod: léčiva podaná touto cestou na rozdíl od perorálního podání obcházejí portální oběh, čímž se vyhnou tzv. first pass efektu, nevyžaduje polykání, farmakokinetika takto podaných léčiv není závislá na příjmu potravy, oproti parenterálnímu podání není tato aplikace invazivní a bolestivá. Další výhodou transdermálních systémů je možnost okamžitého přerušení léčby v případě výskytu nežádoucích účinků, což vše zajišťuje compliance ze strany pacientů. Problémem, na který transdermální podání léčiv naráží, je ale vysoká barierová schopnost kůže, přes kterou drtivá většina léčiv, z důvodu své nedostatečné lipofility, prochází jen omezeně a nepravidelně, nebo dokonce vůbec ne. Kůže sestává ze tří vrstev: pokožka (epidermis), škára (dermis) a podkožní vazivo. a průřezu pokožkou lze pozorovat její členění na další vrstvy (stratum basale, germinativum, spinosum, granulosum, luicidum a corneum) (obr.1.1.). br.1.1. Průřez pokožky pod mikroskopem 1 Za barierové vlastnosti kůže je zodpovědná především její nejsvrchnější část nazývaná stratum corneum. Tato vrstva je tvořena keratinizovanými buňkami (korneocyty) a výplní mezibuňečných prostor (model cihly a malta) (obr.1.2.). Mezibuněčný prostor vrstvy je vyplněn lipidy organizovanými do dvojvrstev (obr.1.3.). Lipidická fáze je kontinuální,tvořená zejména ceramidy (obr.1.4.), které jsou nejvíce zodpovědné za uspořádání této fáze, cholesterolem, který je příčinou fluidicity a tudíž elasticity kůže a mastnými kyselinami, převážně nasycenými, nejvíce kyselinou behenovou (C22) a linocerovou (C24). 4

5 br.1.2. Schematické znázornění strata cornea, buňky a mezibuněčný prostor cihly a malta 2 br.1.3. rganizované lipidy v mezibuněčném prostoru stratum corneum 3 sfingosin H H H (CH 2 ) 28 kys. 30-hydroxytriakontanová kys. linolová Ceramid 1 (C 66 H ; mol. hm. 1012,72) H H H sfingosin kys. lignocerová Ceramid 2 (C 42 H 83 3 ; mol. hm.: 650,11) 5

6 H H H H fytosfingosin kys. lignocerová Ceramid 3 (C 42 H 85 4 ; mol. hm.: 668,13) H H H H sfingosin kys. 2-hydroxylignocerová; kys. cerebronová Ceramid 4 (C 42 H 83 4 ; mol. hm.: 666,11) H H H H sfingosin kys. 2-hydroxypalmitová Ceramid 5 (C 34 H 67 4 ; mol. hm.: 553,90) H H H H H fytosfingosin kys. 2-hydroxylignocerová; kys. cerebronová Ceramid 6 (C 42 H 85 5 ; mol. hm.: 684,13) H H H H 6-hydroxysfingosin kys. lignocerová Ceramid 7 (C 42 H 83 4 ; mol. hm.: 666,11) br.1.4. Struktura ceramidů 4 Problém špatného průniku léčiv přes kůži je možné řešit užitím pomocných farmaceutických látek akcelerantů transdermální penetrace. Akceleranty transdermální penetrace jsou chemicky velmi různorodou skupinou látek, které reverzibilně snižují barierové vlastnosti kůže a umožňují tak průnik léčiva. Mechanizmus účinku těchto látek není stále plně objasněn. Pravděpodobně se jedná o jednu z následujících možností, popř. o jejich kombinaci 5 : porušení organizace lipidů v mezibuněčném prostoru stratum corneum, interakce s proteiny v buněčných membránách, což způsobí botnání buněk, kterými pak polární léčiva snáze proniknou, nebo snížení rozdělovacího koeficientu mezi vehikulem a pokožkou. a vlastnosti akcelerantů transdermální penetrace jsou kladeny značné nároky. Barry 6 shrnul požadavky na optimální akceleranty do deseti bodů: 6

7 1. Akceleranty nesmějí být toxické, alergizující a nesmějí iritovat kůži v místě podání. 2. Akceleranty musí být farmakologicky inertní a nesmějí mít vlastní aktivitu vůči receptorům v pokožce nebo obecně v těle. 3. ástup jejich akcelerujícího účinku musí být okamžitý, jeho délka předpověditelná a účinek přiměřený. 4. Po odstranění akcelerantu z kůže musí být okamžitě, nebo alespoň velmi brzy obnovena její bariérová vlastnost. 5. Bariérová funkce má být ovlivněna pouze jednosměrně, a to směrem dovnitř. Tělní tekutiny, elektrolyty nebo jiné endogenní látky nesmějí procházet vně kůže. 6. Akcelerant má být chemicky a fyzikálně kompatibilní s použitým léčivem a dalšími farmaceutickými pomocnými látkami. 7. Akceleranty by měly být dobrými rozpouštědly. 8. Akcelerant musí dobře ulpívat na kůži a jeho přítomnost nesmí pacient nepříjemně pociťovat. 9. Akceleranty mají být uplatnitelné v lotionech, suspenzích, mastech, krémech, gelech, aerosolech a náplastech. 10. Mají být levné, bezbarvé, bez chuti a zápachu a musí být kosmeticky akceptabilní. alézt látku vyhovující všem těmto podmínkám je téměř nemožné, proto jsou jako akceleranty transdermální penetrace používány i látky splňující tyto požadavky jen částečně. 7

8 2. CÍL PRÁCE Problematika akcelerantů transdermální penetrace je řešena také na katedře anorganické a organické chemie Farmaceutické fakulty v Hradci Králové. Během výzkumu na této katedře byl vyvinut Transkarbam 12 (dodecyloxykarbonylpentylamonium dodecyloxykarbonylpentylkarbamát) (obr. 2.1.), látka vykazující vysokou akcelerační aktivitu. H + H 3 br Transkarbam 12 Cílem této diplomové práce je syntetizovat a ověřit biologickou aktivitu těhto izosterních analogů Transkarbamu 12: 1. Karbamáty následujícího typu (obr. 2.2.): + H 3 n H R H H n R br 2.2. Karbamáty: n = 4, R = 8, 9, 10, 11 n = 5, R = 10, 11, 12 n = 6, R = 10, 11, Karbonáty následujícího typu (obr 2.3.): + H 3 n R H n R Karbonáty: n = 5, R = 8, 10, 12 n = 6, R = 8, 10, 12 8

9 3. TERETICKÁ ČÁST Akceleranty transdermální penetrace vztah mezi jejich strukturou a účinkem Schopnost působit jako akceleranty transdermální penetrace byla popsána u mnoha strukturně rozdílných sloučenin. Jedná se například o alkoholy, sulfoxidy, mastné kyseliny, estery, terpeny, deriváty ω aminokyselin, amidy, deriváty močoviny a další 7. Je zřejmé, že nalézt společný strukturní rys pro tak širokou paletu látek je velmi obtížné. Vzhledem k faktu, že molekuly mnoha z těchto akcelerantů se skládají z polární hlavy a lipofilního řetězce, pokusím se shrnout vztahy mezi strukturou a akceleračním účinkem amfifilních látek. ásledně se zaměřím na vztahy ve skupině akcelerantů odvozených od alkylesterů kyseliny 6-aminohexanové, které vykazují poměrně vysokou účinnost a od kterých jsou odvozeny i látky popsané v praktické části této diplomové práce. 3.1.VZTAHY MEZI STRUKTURU A AKTIVITU AMFIFILÍCH AKCELERATŮ Tyto vztahy dobře dokumentuje práce K. Vávrové 8 a kol. Jejím cílem bylo syntetizovat analogy ceramidů s osmi různými polárními hlavami a šesti rozdílnými lipofilními řetězci a otestovat jejich akcelerační účinky in vitro. Substance, které byly výsledkem této práce, a jejich akcelerační poměry shrnuje tabulka 3.1. Z hodnot uvedených v tabulce vyplývá, že nejvyšší aktivitu mají akceleranty s polární hlavou tvořenou glycinem, nebo glycinem a kyselinou maleinovou. Záměna glycinu za serin, a nebo kyseliny maleinové za kyselinu vinnou vede ke snížení aktivity. Podobně u látek s polární hlavou tvořenou dipeptidem se aktivita snižuje v pořadí glycin glycin, glycin serin, serin serin. Z toho vyplývá, že schopnost tvořit vodíkové můstky (v tomto případě daná přítomností hydroxyskupiny) výrazně snižuje akcelerační aktivitu. Příčina je pravděpodobně v horším uvolňování akcelerantů z polárního donorového média, jsou li s ním prostřednictvím vodíkových můstků v interakci. Srovnáme li analogy s hlavou tvořenou jednou aminokyselinou a analogy s hlavou tvořenou dipeptidem, vidíme pokles aktivity u dipeptidových analogů. Pro aktivitu má tedy význam také velikost polární hlavy. Velká polární hlava akcelerantu sníží jeho schopnost inkorporovat se do lipidové dvojvrstvy stratum corneum. Z faktu, že polární hlava tvořená 9

10 glycinem a kyselinou maleinovou je srovnatelně velká dipeptidovou polární hlavou, a přesto si zachovává vysokou aktivitu, lze vyvodit, že schopnost tvorby vodíkových můstků má pro účinek akcelerantů větší význam (v negativním slova smyslu) než samotná velikost hlavy. polární hlava vzorec R1 R2 R3 R4 AP logp aminokyselina C 12 H 25 C 11 H 23 H 4,53 7,36 R3 R1 C 11 H 23 C 10 H 21 H 2,26 6,57 C 10 H 21 C 9 H 19 H 3,19 5,78 H R2 C 9 H 19 C 8 H 17 H 2,16 4,98 C 8 H 17 C 7 H 15 H 2,35 4,19 C 12 H 25 (CH 2 ) 7 CH=CH(CH 2 ) 7 CH 3 H 0,45 9,48 C 12 H 25 C 11 H 23 CH 2 H 1,24 7,11 C 12 H 25 (CH 2 ) 7 CH=CH(CH 2 ) 7 CH 3 CH 2 H 0,45 9,23 dipeptid C 12 H 25 C 11 H 23 H H 1,00 6,28 R3 R1 C 12 H 25 C 11 H 23 H CH 2 H 0,94 6,04 C 12 H 25 C 11 H 23 CH 2 H CH 2 H 0,94 5,79 H R4 H R2 aminokyselina a kyselina maleinová R3 H R1 C 12 H 25 C 12 H 25 H 6,64 7,79 aminokyselina a kyselina vinná R3 H H R2 R1 R2 C 12 H 25 C 12 H 25 H 1,04 6,51 C 12 H 25 C 12 H 25 CH 2 H 0,83 6,26 Tabulka 3.1. Analogy ceramidů akcelerační poměry a permeabilitní koeficienty. Permeace jsou prováděny z vody, jako donorového média. Význam lipofilního řetězce pro aktivitu akcelerantu dobře ukazuje série ceramidových analogů s polární hlavou tvořenou glycinem, na nějž jsou navázány různé osmi až dvanáctiuhlíkaté zbytky. Rozdíl v aktivitách těchto látek je tedy dán jen různými uhlovodíkovými zbytky a klesá v pořadí dodecyl, decyl, oktyl, undecyl, nonyl. a první pohled je nápadné, že látky se sudým počtem uhlíků ve zbytku vykazují vyšší aktivitu. Z faktu, že u jiných akcelerantů s jedním řetězcem je pro aktivitu optimální počet uhlíků v řetězci také deset až dvanáct, ale lipofilita je mnohem nižší než u ceramidových analogů, neboť tyto obsahují řetězce dva, vyplývá, že pro účinek akcelerantů má význam délka řetězce a ne jeho lipofilita. S rostoucí délkou řetězce se zvyšuje lipofilita, čímž roste 10

11 i schopnost akcelerantu permeovat přes lipidovou dvojvrstvu, roste ale také velikost molekuly, což klade značné sterické nároky, následkem čehož je difúze bržděna. Pro maximální účinek amfifilních akcelerantů je tedy důležité délku jejich řetězce vhodně navolit. Také prostorová uspořádanost řetězce je důležitá pro vysoký účinek těchto akcelerantů, což dokazuje nízká aktivita ceramidového analogu s řetězcem obsahujícím cis dvojnou vazbu, která tuto uspořádanost narušuje. Výsledky této práce rovněž potvrdily Warnerovu hypotézu 9, 10, neboť akcelerační aktivita ceramidových analogů se stejným řetězcem a lišících se jen polární hlavou je závislá pouze na jejich permeabilitních koeficientech. To znamená, že struktura polární hlavy ovlivňuje průnik akcelerantu na místo jeho působení, ne však vlastní mechanismus účinku VZTAHY MEZI STRUKTURU A AKTIVITU AKCELERATŮ DVZEÝCH D ALKYLESTERŮ KYSELIY 6-AMIHEXAVÉ Modelovou strukturou pro tuto skupinu akcelerantů byly oktyl až dodecylester kyseliny 6-aminohexanové (viz obr. 3.1.), kterým se přisuzovala vysoká účinnost (viz. tabulka ) R H 2 br Struktura alkylesterů kyseliny 6-aminohexanové (R = oktyl až dodecyl) akcelerant akcelerační poměry látek z jednotlivých donorových médií voda propylenglykol / voda olivový olej KEAH 45,5 37,8 18,6 DDEAH 39,3 35,0 16,7 Tabulka 3.2. Účinnost vyjádřená akceleračním poměrem některých alkylesterů kyseliny 6-aminohexanové (KEAH = oktylester, DDEAH = dodecylester) 11

12 Teprve později se zjistilo, že aminoskupina těchto látek má obrovskou afinitu k oxidu uhličitému, takže reaguje na vzduchu za vzniku solí karbámových kyselin, konkrétně 5-(alkyloxykarbonyl)pentylamonium 5-(alkyloxykarbonyl)pentylkarbamátů (viz. obr. 3.2.), a že právě karbamátová struktura je nositelem vysokého účinku těchto substancí, zatímco samotný aminoester je zcela neaktivní, jak prokázala práce A. Hrabálka 12 a kol. Ve slabě kyselém prostředí se karbamát rozkládá na amin a oxid uhličitý, jak ukázalo snímání IR spekter směsi Transkarbamu 12 a kyseliny palmitové: byl sledován nárůst vibrace oxidu uhličitého (2334 cm -1 ) za současného úbytku vibrace karbamátové skupiny (1626 cm -1 ). Toto zjištění podporuje předpokládaný mechanismus účinku těchto akcelerantů: molekula akcelerantu v prostředí mastných kyselin stratum corneum uvolní oxid uhličitý, který způsobí rozvolnění uspořádané struktury lipidů této vrstvy kůže, což urychlí průnik léčiv. 2 R C 2 R H 2 R H H 3 + br Reakce aminoesterů s oxidem uhličitým za vzniku solí karbámových kyselin Tuto tezi mechanismu účinku potvrzuje i práce J. Klimentové 13 a kol. Výsledkem této práce jsou isostery Transkarbamu 12 estery kyseliny uhličité a karbámové (viz. obr. 3.3.). Tyto látky ve slabě kyselém prostředí oxid uhličitý neuvolňují (jak prokázaly IR spektra) a také jsou podstatně méně účinné než Transkarbam 12. Skutečnou modelovou strukturou pro akceleranty patřící do této skupiny tedy nejsou alkylestery kyseliny 6-aminohexanové, ale 5-(alkyloxykarbonyl)pentylamonium- 5-(alkyloxykarbonyl)pentylkarbamáty. Vliv změny této struktury na aktivitu rozčlením do těchto čtyřech kapitol: změny v alkoholové části esteru koncovém řetězci, změny v kyselinové části esteru spojovacím řetězci, změny na aminoskupině a vliv chirality na akcelerační působení těchto struktur. Vliv změny esterové funkční skupiny na účinek těchto látek je náplní praktické části této diplomové práce, a budu se jím proto zabývat až v kapitole diskuse. V době, kdy vznikaly články citované v následujících odstavcích, byly akceleranty jimi prezentované považovány za krystalické aminoestery. Proto z důvodu 12

13 obsahového souladu budou tyto látky i zde uváděny jako alkylestery kyseliny 6-aminohexanové, ve skutečnosti se ale, jak už bylo řečeno, jedná o 5-(alkyloxykarbonyl)pentylamonium-5-(alkyloxykarbonyl)pentylkarbamáty. R H C 12 H 25 R H C 12 H 25 H C12 H 25 R br Isostery T 12 - estery kyseliny uhličité a karbámové R je ethyl, oktyl, decyl, dodecyl Vliv změn v alkoholové části esteru koncovém řetězci transkarbamů na aktivitu Vliv struktury koncového řetězce na aktivitu alkylesterů kyseliny 6-aminohexanové demonstruje práce A. Hrabálka 14 a kol., jejímž cílem bylo syntetizovat a otestovat in vitro estery kyseliny 6-aminohexanové s různě dlouhými a větvenými alkoholy. Výsledky shrnuje tabulka 3.3. Výsledky ukazují, že nejvyšší aktivitu mají analogy s nevětvenými koncovými řetězci. Jejich účinnost klesá v pořadí oktyl, decyl, dodecyl, undecyl, nonyl, heptyl. Stejně jako u ceramidových analogů lze i zde pozorovat vyšší akcelerační schopnost u analogů se sudým počtem uhlíků v řetězci, a také že pro aktivitu je rozhodující optimální délka řetězce, ne jeho lipofilita. Větvení v alkoholové části má za následek pokles akcelerační schopnosti, který se prohlubuje se vzrůstající délkou vedlejšího řetězce. Vzhledem k tomu, že není výrazný rozdíl v účinku mezi oktan-3-yl esterem a jeho isomerem 2-ethylhexan-1-yl esterem, lze předpokládat, že akcelerační aktivita není závislá na vzdálenosti bodu větvení od esterové funkční skupiny. Z výsledků je dále zřejmé, že také cyklizace řetězce či přítomnost aromatického kruhu v řetězci silně potlačí akcelerační účinek těchto látek. 13

14 akcelerant - obecná struktura R H 2 počet uhlíků v R R AP 7 heptan-1-yl 4,5 heptan-2-yl 3,5 cykloheptyl 2,9 8 oktan-1-yl 45,5 oktan-2-yl 3,6 oktan-3-yl 1,8 cyklooktyl 6,6 2-ethylhexan-1-yl 1,7 2-cyklohexylethan-1-yl 3,2 2-fenylethan-1-yl 2,1 9 nonan-1-yl 21,0 nonan-2-yl 17,3 nonan-3-yl 16,1 nonan-5-yl 3,6 3-fenylpropan-1-yl 0,5 10 dekan-1-yl 43,6 dekan-2-yl 11,1 11 undekan-1-yl 25,0 undekan-2-yl 14,6 12 dodekan-1-yl 39,7 dodekan-2-yl 29,2 dodekan-4-yl 3,1 cyklododecyl 2,2 Tabulka 3.3. Estery kyseliny 6-aminohexanové s různě dlouhými a větvenými alkoholy a jejich účinnost vyjádřená akceleračním poměrem. Permeace jsou prováděny z vody, jako donorového média. 14

15 Vliv změn v kyselinové části esteru spojovacím řetězci transkarbámů na aktivitu Touto problematikou se zabývá práce A. Hrabálka 15 a kol., jejímž účelem bylo syntetizovat a in vitro otestovat série esterů kyseliny 6-aminohexanové, 7-aminoheptanové a 8-aminooktanové. Výsledky shrnuje tabulka 3.4. Hodnoty akceleračních poměrů, které jsou v ní uvedeny jsou přibližné, neboť byly odečteny z grafu. Z výsledků je zřejmé, že prodlužování řetězce spojujícího esterovou funkční skupinu s aminoskupinou se projeví výrazným poklesem aktivity. akcelerant - obecná struktura m n AP C H 3 n m H ,5 7 45,5 9 43, , ,1 7 13,9 8 23,1 9 8,7 10 4, ,0 7 4,2 8 6,0 9 4,3 10 4,1 Tabulka 3.4. Alkylestery kyseliny 6-aminohexanové, 7-aminoheptanové, 8-aminooktanové a jejich účinnost vyjádřená akceleračním poměrem. Permeace jsou prováděny z vody, jako donorového média. Ve všech třech sériích můžeme opět pozorovat vliv délky alkoholické části esteru na aktivitu. S jejím prodlužováním aktivita nejprve roste, maxima dosahuje u oktylesteru kyseliny 6-aminohexanové a u nonylesterů kyselin 7-aminoheptanové a 8-aminooktanové, a poté klesá. 15

16 Vliv změn v kyselinové části esteru aminoskupině na aktivitu Do této skupiny akcelerantů odvozených od kyseliny 6-aminohexanové patří analogy, jejichž aminoskupina je zároveň součástí močoviny a analogy se zvýšenou bazicitou aminoskupiny. Analogy, jejichž aminoskupina je zároveň součástí močoviny (viz. obr. 3.4.) Tyto substance prezentuje práce A. Hrabálka 16 a kol. Látky byly syntetizovány ve snaze spojit akcelerační působení alkylesterů kyseliny 6-aminohexanové a močoviny, která má na perkutánní permeaci látek také příznivý vliv zvýšením hydratace kůže. H 2 H R br. 3.4.: struktura alkylesterů kyseliny 6-aminohexanové, jejichž aminoskupina je zároveň součástí močoviny. R je oktyl, dodecyl a hexadecyl. V době, kdy probíhala syntéza a testování těchto látek nebyla ještě známa skutečnost, že akcelerační schopnost mají tyto látky jen ve formě solí karbámové kyseliny, a že tedy záměnou primární aminoskupiny za amidickou nedojde k navázání oxidu uhličitého Výsledkem jsou tedy látky s podstatně sníženou akcelerační schopností viz. tabulka 2.5.: akcelerant akcelerační poměry látek z jednotlivých donorových médií voda propylenglykol / isopropyl-myristát voda R = oktyl 1,0 5,6 3,1 R = dodecyl 0,5 5,8 5,5 R = hexadecyl 0,5 0,5 0,6 Tabulka 3.5. Aktivity analogů s aminoskupinou, která je zároveň součástí močoviny, vyjádřené akceleračními poměry 16

17 Analogy se zvýšenou bazicitou aminoskupiny Syntéza a testování těchto akcelerantů bylo náplní disertační práce. Farsy 7. Zvýšení bazicity zde bylo dosaženo záměnou primární aminoskupiny za sekundární respektive terciální. Výsledkem byly sloučeniny, které, včetně jejich akceleračních poměrů, uvádí tabulka 3.6. akcelerant obecná struktura R1 substituovaná R2 - řetězec AP aminoskupina H 3 C CH 3 dimethylaminoskupina oktyl 82,4 nonyl 89,3 decyl 104,5 undecyl 118,3 dodecyl 79,7 R2 R1 H 3 C H methylaminoskupina nonyl 20,2 decyl 39,3 undecyl 7,4 dodecyl 5,8 decyl 30,0 pyrrolidinová skupina decyl 15,0 morfolinová skupina C 2 H 5 decyl 10,0 C 2 H 5 diethylaminoskupina 17

18 akcelerant obecná struktura R1 substituovaná R2 - řetězec AP aminoskupina R2 R1 piperidinová skupina oktyl 6,0 decyl 5,6 undecyl 3,0 dodecyl 2,0 Tabulka 3.6. Aktivity analogů se zvýšenou bazicitou aminoskupiny vyjádřené akceleračními poměry. Permeace jsou prováděny ze směsi propylenglykol / voda jako donorového média. Teprve v době, kdy probíhala syntéza a hodnocení těchto látek se přišlo na skutečnost, že primární aminy jsou účinné jen díky jejich afinitě k oxidu uhličitému, se kterým tvoří soli karbámové kyseliny. Tyto látky tedy karbamátové struktury neposkytují (terciální aminy z podstaty své struktury nemohou a u sekundárních nebyla reakce s oxidem uhličitým spektrálně prokázána). Přesto však, jak je z hodnot uvedených v tabulce patrno, vykazují analogy s terciální aminoskupinou akcelerační schopnost, některé dokonce mnohem vyšší, než transkarbamy. Analogy se sekundární aminoskupinou pak vykazují, podle očekávání, aktivitu nižší. Účinnost analogů s terciální aminoskupinou však silně závisí na struktuře substituované aminoskupiny, konkrétně na její velikosti a lipofilitě. Čím je struktura substituované aminoskupiny větší nebo lipofilnější, tím se akcelerační účinek analogů výrazně snižuje. Akcelerační schopnost analogů se tedy snižuje v pořadí dimethylaminoskupina, pyrrolidinová skupina, morfolinová skupina, diethylaminoskupina, piperidinová skupina. a sérii analogů s dimethylaminoskupinou můžeme opět pozorovat vliv délky koncového řetězce na aktivitu. S prodlužováním koncového řetězce aktivita nejprve roste, maxima dosahuje u jedenáctiuhlíkatého řetězce, a poté klesá. 18

19 Vliv chirality na akcelerační působení alkylesterů kyseliny 6-aminohexanové Ceramidy, nejvíce zastoupená složka mezibuněčného prostoru stratum corneum, jsou chirální molekuly. Ceramidy 1 a 2 mají ve své struktuře dvě chirální centra, ceramidy 3, 4 a 5 tři chirální centra a ceramid 6 čtyři chirální centra. Z tohoto důvodu se jeví oprávněné domnívat se, že konformace akcelerantu by mohla mít vliv na jeho účinek. Domněnku prověřila práce K. Vávrové 17 a kol., otestováním akcelerační účinnosti obou enantiomerů 2-oktylesteru kyseliny 6-aminohexanové (viz obr. 3.5.) i jejich racemické směsi. Výsledky shrnuje tabulka 3.7. * H 2 br Struktura 2-oktylesteru kyseliny 6-aminohexanové akcelerant AP (R) enantiomer 2,72 (S) enantiomer 2,79 racemická směs 1,90 Tabulka 3.7. Aktivita enantiomerů 2-oktylesteru kyseliny 6-aminohexanové vyjádřená akceleračními poměry Výsledky uvedené v tabulce ukazují, že mezi (R) a (S) enantiomerem nejsou v akcelerační aktivitě žádné rozdíly, což naznačuje, že schopnost urychlovat perkutánní permeaci není závislá na konfiguraci těchto akcelerantů. Častá diference mezi aktivitou čistých optických isomerů a jejich racemické směsi se vysvětluje pomocí konceptu MTMT (melting temperature membrane transport), který tento jev přičítá vzniku eutektické směsi mezi akcelerantem a lipidy stratum corneum. V tomto případě ovšem nelze koncept MTMT použít, neboť rozdíl mezi teplotou tání enantiomerů a jejich racemické směsi je příliš malý (tento koncept se aplikuje jen u případů s velkými rozdíly v teplotě tání enantiomerů a racemátu). 19

20 4. EXPERIMETÁLÍ ČÁST 4.1. PŘÍSTRJE, CHEMIKÁLIE Struktura a čistota všech připravených sloučenin byla prověřena IR spektrofotometrií (icolet Impact 400 spectrophotometer) a spektry 1 H a 13 C MR (Varian Mercury-Vx BB 300 instrument: 1 H při 300 MHz, 13 C při 75 MHz). Jejich chemické složení bylo prověřeno elementární analýzou (Fisons EA 1110 CHS- analyzátor). Teploty tání byly měřeny na Koflerově přístroji. Sloupcová chromatografie byla provedena na Silica gelu 60 ( mesh) a chromatografie na tenké vrstvě na TLC deskách (silica gel 60 F 254 ), firmy Merck. Chemikálie byly pořízeny u firmy Sigma-Aldrich. 4.2.SYTÉZA Syntéza karbamátových analogů Karbamátové analogy (obr.4.1.) byly syntetizovány z příslušné karboxylové kyseliny (nonanová, dekanová, undekanová, dodekanová, tridekanová), jejím převedením na acylchlorid. Ten pak byl převeden na acylazid, jehož zahřátím proběhl Curtiův přesmyk, za vzniku alkylisokyanátu s alkylem o jeden uhlík kratším než byla původní karboxylová kyselina. Alkylisokyanát byl pak přidán k předem připravenému ω-hydroxyalkylamonium-chloridu (vzniklým reakcí příslušného ω aminoalkanolu s chlorovodíkem), se kterým reagoval za vzniku odpovídajícího alkylaminokarbonyloxyalkylamonium-chloridu. Amoniová skupina byla pomocí triethylaminu převedena na primární amin, který pak byl probubláván oxidem uhličitým. Z této reakce vzešel výsledný produkt alkylaminokarbonyloxyalkylamoniumalkylaminokarbonyloxyalkylkarbamát. 20

21 Cl SCl 2 a HC-R ClC-R 3 3 C-R =C=-R H 2 + H 3 n n H Cl H R + H 3 C 2 n + H3 H R n TEA H R br. 4.1.: n = 4; R = 8, 9, 10, 11 n = 5; R = 10, 11, 12 n = 6; R = 10, 11, 12 H H n R Příprava alkylisokyanátů: 0,02 molu příslušné karboxylové kyseliny (o jeden uhlík delší než potřebný alkyl R) bylo smícháno s chloridem thionylu (ve 40% přebytku), mícháno po dobu cca jedné hodiny při teplotě 50 C a poté předestilováno za sníženého tlaku (použité tlaky a teploty varu acylchloridů při těchto tlacích jsou v tabulce 4.1.): R Tv (R-CCl) / tlak (Pa) ktyl 118 C / 450 Pa onyl 133 C / 350 Pa Decyl 145 C / 360 Pa Undecyl 163 C / 400 Pa Dodecyl 121 C / 50 Pa Tabulka 4.1. Použité tlaky a teploty varu acylchloridů při těchto tlacích Předestilovaný acylchlorid byl rozpuštěn v malém množství suchého acetonu a tento roztok byl po kapkách přidáván k nasycenému vodnému roztoku azidu sodného za stálého míchání při teplotě nepřekračující 5 C. Po přidání celého množství acylchloridu byla směs ještě několik minut promíchávána a poté byla pomocí injekční stříkačky odsáta vrchní olejová fáze, která byla ihned pomalu překapána do suchého toluenu při teplotě 60 C, za 21

22 současného vyvíjení plynu ( 2 ). Směs byla ještě asi hodinu promíchávána a udržována při této teplotě. Toluen byl pak odstraněn odpařením za sníženého tlaku a zbylý isokyanát byl přečištěn destilací za sníženého tlaku (použité tlaky a teploty varu isokyanátů při těchto tlacích jsou uvedeny v tabulce 4.2.): R Tv (R-=C=) / tlak (Pa) ktyl 114 C / 500 Pa onyl 128 C / 400 Pa Decyl 138 C / 350 Pa Undecyl 150 C / 360 Pa Dodecyl 114 C / 50 Pa Tabulka 3.2.: použité tlaky a teploty varu isokyanátů při těchto tlacích Výtěžky isokyanátů se pohybovaly od 40 do 75 %, v případě undecylisocyanátu byl výtěžek jen 40 % vzhledem k tomu, že tento isokyanát během destilace náhle vzpěnil a došlo tak k jeho ztrátám. Příprava alkylaminokarbonyloxyalkylamonium-chloridů: Příslušný ω-aminoalkohol (4-aminobutanol, 5-aminopentanol, 6-aminohexanol) byl rozpuštěn v 36% kyselině chlorovodíkové (v 80% přebytku) za stálého chlazení v ledové lázni, za okamžitého vzniku příslušných hydroxyalkylamonium chloridů. adbytečná kyselina chlorovodíková byla odstraněna azeotropickým oddestilováním třikrát se suchým ethanolem a jednou se suchým toluenem. Zbylý produkt byl sušen za sníženého tlaku v exsikátoru nad oxidem fosforečným. Takto připravený hydroxyalkylamonium chlorid byl suspendován v acetonitrilu a do této směsi byl přidán isokyanát (v 5% přebytku). Tato směs byla 12 hodin zahřívána pod zpětným chladičem. Vzniklá bílá krystalická látka (alkylaminokarbonyloxyalkylamonium-chlorid) byla pak odfiltrována a přečištěna rekrystalizací ze směsi ethanol / acetonitril. 4-(ktylaminokarbonyloxy)butylamonium-chlorid. T.t. = C, výtěžek 90 %; IR (nujol): υ max 3334m(υ (-H) ), 2034, 1685s(υ (C=) ), 1611w(δ as(h3+) ), 1537m(δ (-H) ), 1275m(υ (-C-) ), 1252m, 1145m; 1 H MR(300MHz, DMS): δ 8.13 (s; 3H; H + 3 ), 7.18 (t; 1H; J=5.2 Hz; H), 3.97 (t; 2H; J=6.0 Hz; CH 2 ), (m; 2H; CH 2 H), 2.79 (t; 2H; J=6.8 Hz; CH 2 H + 3 ), 1.84 (p; 2H; J=6.4 Hz; 22

23 CH 2 ), (m; 14H; CH 2 ), 0.84 (t; 3H; J=6.2 Hz; CH 3 ); 13 C MR(75MHz, DMS): δ156.3; 61.2; 40.4; 36.4; 31.5; 29.6; 28.9; 28.9; 28.7; 27.1; 26.5; 22.3; 14.2 ppm. 4-(onylaminokarbonyloxy)butylamonium-chlorid. T.t. = C, výtěžek 86 %; IR (nujol): υ max 3333m(υ (-H) ), 2034, 1686s(υ (C=) ), 1611w(δ as(h3+) ), 1542m(δ (-H) ), 1298m, 1269m(υ (-C-) ), 1246m, 1145m; ; MR(300MHz, DMS): δ 8.12 (s; 3H; H + 3 ), 7.16 (t; 1H; J=5.5 Hz; H), 3.97 (t; 2H; J=6.0 Hz; CH 2 ), 2.92 (q; 2H; J=6.2 Hz; CH 2 H), 2.79 (t; 2H; J=7.4 Hz; CH 2 H + 3 ), 1.84 (p; 2H; J=6.4 Hz; CH 2 ), (m; 16H; CH 2 ), 0.83 (t; 3H; J=6.1 Hz; CH 3 ); 13 C MR(75MHz, DMS): δ156.3; 61.2; 40.4; 36.4; 31.5; 29.6; 29.2; 29.1; 29.0; 28.9; 27.0; 26.5; 22.3; 14.2 ppm. 4-(Decylaminokarbonyloxy)butylamonium-chlorid. T.t. = C, výtěžek 78 %; IR (nujol): υ max 3334m(υ (-H) ), 2021, 1684s(υ (C=) ), 1598w(δ as(h3+) ), 1531m(δ (-H) ), 1286m, 1262m(υ (-C-) ), 1240m, 1143m; ; MR(300MHz, DMS): δ 7.81 (s; 3H; H + 3 ), 7.18 (t; 1H; J=5.5 Hz; H), 3.96 (t; 2H; J=5.8 Hz; CH 2 ), 2.92 (q; 2H; J=6.2 Hz; CH 2 H), 2.79 (t; 2H; J=7.2 Hz; CH 2 H + 3 ), 1.84 (p; 2H; J=6.5 Hz; CH 2 ), (m; 18H; CH 2 ), 0.83 (t; 3H; J=5.8 Hz; CH 3 ); 13 C MR(75MHz, DMS): δ156.3; 61.2; 40.4; 36.4; 31.5; 29.6; 29.2; 29.2; 29.0; 28.9; 27.0; 26.5; 22.3; 14.2 ppm. 4-(Undecylaminokarbonyloxy)butylamonium-chlorid. T.t. = C, výtěžek 80 %; IR (CHCl 3 ): υ max 3453w(υ (-H) ), 1712s(υ (C=) ), 1604w(δ as(h3+) ), 1537m(δ (-H) ), 1417m, 1363m; ; 1 H MR(300MHz, DMS): δ 8.23 (s; 3H; H + 3 ), 7.17 (t; 1H; J=4.9 Hz; H), 3.96 (t; 2H; J=5.8 Hz; CH 2 ), 2.91 (q; 2H; J=5.8 Hz; CH 2 H), (m; 2H; CH 2 H + 3 ), 1.85 (p; 2H; J=6.3 Hz; CH 2 ), (m; 20H; CH2), 0.83 (t; 3H; J=5.8 Hz; CH 3 ); 13 C MR(75MHz, DMS): δ156.3; 61.2; 40.4; 36.4; 31.6; 29.6; 29.3; 29.2; 29.0; 29.0; 27.0; 26.5; 22.4; 14.2 ppm. 5-(Decylaminokarbonyloxy)pentylamonium-chlorid. T.t. = C, výtěžek 79 %; IR (KBr): υ max 3327m(υ (-H) ), 2957w, 2922s, 2852s, 1686s(υ (C=) ), 1623w(δ as(h3+) ), 1541m(δ (-H) ), 1468w, 1284m a 1263(υ (-C-) ), 1145m; 1 H MR(300MHz, CDCl 3 ): δ 8.21 (s; 3H; H + 3 ), 5.16 (t; 1H; J=5.5 Hz; H), 4.04 (t; 2H; J=6.3 Hz; CH 2 ), 3.12 (q; 2H; J=6.6 Hz; CH 2 H), 3.01 (t; 2H; J=7.6 Hz; CH 2 H + 3 ), 1.83 (p; 2H; J=7.6 Hz; CH 2 H + 3 ), (m; 2H; CH 2 ), 1.47 (p; 4H; CH 2 ), (m; 14H; CH 2 ), 0.87 (t; 3H; J=6.6 Hz; CH 3 ); 13 C MR(75MHz, CDCl 3 ): δ156.8; 64.2; 41.0; 39.8; 31.9; 30.0; 29.5; 29.3; 28.2; 27.1; 26.8; 22.9; 22.6; 14.1 ppm. 1 H 1 H 23

24 5-(Undecylaminokarbonyloxy)pentylamonium-chlorid. T.t. = C, výtěžek 77 %; IR (KBr): υ max 3328m(υ (-H) ), 2957w, 2922s, 2852s, 1687s(υ (C=) ), 1623w(δ as(h3+) ), 1541s(δ (-H) ), 1468m, 1276m a 1258 (υ (-C-) ), 1145m; 1 H MR(300MHz, CDCl 3 ): δ 8.20 (s; 3H; H + 3 ), 5.17 (t; 1H; J=5.5 Hz; H), 4.03 (t; 2H; J=5.9 Hz; CH 2 ), 3.11 (q; 2H; J=6.6 Hz; CH 2 H), 3.01 (t; 2H; J=7.4 Hz; CH 2 H + 3 ), 1.82 (p; 2H; J=7.7 Hz; CH 2 H + 3 ), (m; 2H; CH 2 ), 1.47 (p; 4H; CH 2 ), (m; 16H; CH 2 ), 0.86 (t; 3H; J=6.6 Hz; CH 3 ); 13 C MR(75MHz, CDCl 3 ): δ156.8; 64.2; 41.0; 39.8; 31.9; 30.0; 29.6; 29.6; 29.3; 28.2; 27.0; 26.8; 23.0; 22.6; 14.1 ppm. 5-(Dodecylaminokarbonyloxy)pentylamonium-chlorid. T.t. = C, výtěžek 76 %; IR (KBr): υ max 3331m(υ (-H) ), 2957w, 2921s, 2851s, 1687s(υ (C=) ), 1621w(δ as(h3+) ), 1540m(δ (-H) ), 1468m, 1378w, 1270m a 1252 (υ (-C-) ), 1145m; 1 H MR(300MHz, CDCl 3 ): δ 8.21 (s; 3H; H + 3 ), 5.16 (t; 1H; J=5.5 Hz; H), 4.04 (t; 2H; J=6.2 Hz; CH 2 ), 3.11 (q; 2H; J=6.6 Hz; CH 2 H), 3.01 (t; 2H; J=7.6 Hz; CH 2 H + 3 ), (p; 2H; CH 2 H + 3 ), (m; 2H; CH 2 ), 1.47 (p; 4H; CH 2 ), (m; 18H; CH 2 ), 0.86 (t; 3H; J=6.6 Hz; CH 3 ); 13 C MR(75MHz, CDCl 3 ): δ156.8; 64.2; 41.0; 39.8; 31.9; 30.0; 29.6; 29.6; 29.5; 29.3; 28.2; 27.1; 26.8; 23.0; 22.8; 14.1 ppm. 6-(Decylaminokarbonyloxy)hexylamonium-chlorid. T.t. = C, výtěžek 80 %; IR (CHCl 3 ): υ max 3453m(υ (-H) ), 2956m, 2929s, 2857s, 1706s(υ (C=) ), 1616w(δ as(h3+) ), 1519s(δ (-H) ), 1467m, 1378w; 1 H MR(300MHz, CDCl 3 ): δ 8.23 (s; 3H; H + 3 ), 4.96 (t; 1H; J=5.5 Hz; H), 4.02 (t; 2H; J=6.3 Hz; CH 2 ), 3.13 (q; 2H; J=6.5 Hz; CH 2 H), 3.00 (t; 2H; J=7.4 Hz; CH 2 H + 3 ), (m; 2H; CH 2 H + 3 ), (m; 2H; CH 2 ), (m; 20H; CH 2 ), 0.87 (t; 3H; J=6.6 Hz; CH 3 ); 13 C MR(75MHz, CDCl 3 ): δ156.8; 64.4; 41.0; 39.8; 31.9; 30.0; 29.5; 29.3; 28.6; 27.3; 26.8; 26.0; 25.3; 22.6; 14.1 ppm. 6-(Undecylaminokarbonyloxy)hexylamonium-chlorid. T.t. = C, výtěžek 91 %; IR (CHCl 3 ): υ max 3452m(υ (-H) ), 2928s, 2856s, 1707s(υ (C=) ), 1613w(δ as(h3+) ), 1519s(δ (-H) ), 1467m, 1378w; 1 H MR(300MHz, CDCl 3 ): δ 8.23 (s; 3H; H + 3 ), 4.96 (t; 1H; J=5.6 Hz; H), 4.02 (t; 2H; J=6.3 Hz; CH 2 ), 3.13 (q; 2H; J=6.6 Hz; CH 2 H), 3.00 (t; 2H; J=7.4 Hz; CH 2 H + 3 ), 1.78 (p; 2H; J=7.3 Hz; CH 2 H + 3 ), (m; 2H; CH 2 ), (m; 22H; CH 2 ), 0.87 (t; 3H; J=6.6 Hz; CH 3 ); 13 C MR(75MHz, CDCl 3 ): δ156.8; 64.4; 41.0; 39.8; 31.9; 30.0; 29.6; 29.6; 29.3; 28.6; 27.4; 26.8; 26.0; 25.3; 22.7; 14.1 ppm. 24

25 6-(Dodecylaminokarbonyloxy)hexylamonium-chlorid. T.t. = C, výtěžek 80 %; IR (CHCl 3 ): υ max 3452m(υ (-H) ), 2928s, 2856s, 1706s(υ (C=) ), 1616w(δ as(h3+) ), 1519s(δ (-H) ), 1466m, 1378w; 1 H MR(300MHz, CDCl 3 ): δ 8.25 (s; 3H; H + 3 ), (m; 1H; H), (m; 2H; CH 2 ), (m; 2H; CH 2 H), 3.00 (t; 2H; J=7.4 Hz; CH 2 H + 3 ), (m; 2H; CH 2 H + 3 ), (m; 2H; CH 2 ), (m; 24H; CH 2 ), 0.87 (t; 3H; J=6.6 Hz; CH 3 ); 13 C MR(75MHz, CDCl 3 ): δ156.8; 64.4; 41.0; 39.8; 31.9; 30.0; 29.6; 29.6; 29.3; 28.6; 27.4; 26.8; 26.0; 25.3; 22.7; 14.1 ppm. Příprava alkylaminokarbonyloxyalkylamoniumalkylaminokarbonyloxyalkylkarbamátů: Příslušný alkylaminokarbonyloxyalkylamonium-chlorid byl rozpuštěn ve vodě a třikrát extrahován do roztoku triethylaminu (v 50% přebytku) v diethyletheru. Spojené etherové extrakty byly zbaveny zbytků vody pomocí bezvodého síranu sodného a po jeho odfiltrování probublávány oxidem uhličitým po dobu cca 20 minut. Vzniklý bílý precipitát byl odfiltrován a sušen za sníženého tlaku v exsikátoru nad kyselinou sírovou (odstranění zbylého triethylaminu). 4-(ktylaminokarbonyloxy)butylamonium- 4-(oktylaminokarbonyloxy)butylkarbamát. T.t. = C, výtěžek 72 %; IR (nujol): υ max 3366m(υ (-H) ), 3337s(υ (-H) ), 3272wbr, 2183wbr, 1682s(υ (C=) ), 1657w(υ (HC= - ) ), 1622w, 1584m, 1563m, 1538m, 1523m(δ (H) ), 1276m, 1249m, 1150m; elementární analýza - C 27 H (naměřeno / propočítáno): 60.80/60.87; 10.68/10.59; 11.01/ (onylaminokarbonyloxy)butylamonium- 4-(nonylaminokarbonyloxy)butylkarbamát. T.t. = C, výtěžek 80 %; IR (nujol): υ max 3365m(υ (-H) ), 3336s(υ (-H) ), 3270wbr, 2180wbr, 1683s(υ (C=) ), 1657w(υ (HC= - ) ), 1625w, 1585m, 1563m, 1539m, 1522m(δ (H) ),1270m, 1244m, 1149m; elementární analýza - C 29 H (naměřeno / propočítáno): 61.67/62.11; 11.09/10.78; 10.40/ (Decylaminokarbonyloxy)butylamonium- 4-(decylaminokarbonyloxy)butylkarbamát. T.t. = C, výtěžek 78 %; IR (nujol): υ max 3369m(υ (-H) ), 3341s(υ (-H) ), 3274wbr, 2184wbr, 1683s(υ (C=) ), 1656w(υ (HC= - ) ), 1625w, 1584m, 1563m, 1538m, 1522m(δ (H) ), 25

26 1257m, 1238m, 1149m; elementární analýza - C 31 H (naměřeno / propočítáno): 63.03/63.23; 11.28/10.95; 9.95/ (Undecylaminokarbonyloxy)butylamonium- 4-(undecylaminokarbonyloxy)butylkarbamát. T.t. = C, výtěžek 65 %; IR (nujol): υ max 3367m(υ (-H) ), 3338s(υ (-H) ), 3274wbr, 2182wbr, 1684s(υ (C=) ), 1654(υ (HC= - ) ), 1623w, 1582m, 1538m, 1521m(δ (H) ),1254m, 1233w, 1148m; elementární analýza - C 33 H (naměřeno / propočítáno): 63.79/64.25; 11.22/11.11; 9.47/ (Decylaminokarbonyloxy)pentylamonium- 5-(decylaminokarbonyloxy)pentylkarbamát). T.t. = C, výtěžek 89 %; IR (nujol): υ max 3362s(υ (-H) ), 3350s(υ (-H) ), 1687s(υ as(c=) ), 1641m(υ (HC= - ) ), 1574w, 1530s, 1493m, 1258s, 1144m; elementární analýza - C 33 H (naměřeno / propočítáno): 64.37/64.25; 11.35/11.11; 9.25/ (Undecylaminokarbonyloxy)pentylamonium- 5-(undecylaminokarbonyloxy)pentylkarbamát. T.t. = C, výtěžek 85 %; IR (nujol): υ max 3355ws(υ (-H) ), 1686s(υ as(c=) ), 1650w(υ (HC= - ) ), 1617m, 1537s, 1496m, 1257m, 1143m; elementární analýza - C 35 H (naměřeno / propočítáno): 65.14/65.18; 11.43/11.25; 8.73/ (Dodecylaminokarbonyloxy)pentylamonium- 5-(dodecylaminokarbonyloxy)pentylkarbamát. T.t. = C, výtěžek 90 %; IR (nujol): υ max 3364s(υ (-H) ), 3353s(υ (-H) ), 1687s(υ as(c=) ), 1652m(υ (HC= - ) ), 1617m, 1576w, 1532s, 1493m, 1249m, 1143m; elementární analýza - C 37 H (naměřeno / propočítáno): 66.20/66.03; 11.77/11.38; 8.50/ (Decylaminokarbonyloxy)hexylamonium- 6-(decylaminokarbonyloxy)hexylkarbamát. T.t. = C, výtěžek 83 %; IR (nujol): υ max 3331s(υ (-H) ), 3246w(υ (-H) ), 2210wbr, 1684s(υ as(c=) ), 1655w(υ (HC= - ) ), 1629w, 1578m, 1537s, 1529s, 1149m; elementární analýza - C 35 H (naměřeno / propočítáno): 65.76/65.18; 11.32/11.25; 8.58/ (Undecylaminokarbonyloxy)hexylamonium- 6-(undecylaminokarbonyloxy)hexylkarbamát. T.t. = 82 C, výtěžek 84 %; IR (nujol): υ max 3329s(υ (-H) ), 3245m(υ (-H) ), 1684s(υ as(c=) ), 1655m(υ (HC= - ) ), 1629w, 1578m, 1538s, 1255s, 1149m; elementární analýza - C 37 H (naměřeno / propočítáno): 65.47/66.03; 11.45/11.38; 8.28/

27 6-(Dodecylaminokarbonyloxy)hexylamonium- 6-(dodecylaminokarbonyloxy)hexylkarbamát. T.t. = C, výtěžek 87 %; IR (nujol): υ max 3332s(υ (-H) ), 3246s(υ (-H) ), 1684s(υ as(c=) ), 1655w(υ (HC= - ) ), 1615w, 1577m, 1538s, 1251s, 1149m; elementární analýza - C 39 H (naměřeno / propočítáno): 66.35/66.81; 11.59/11.50; 7.86/7.99. U alkylaminokarbonyloxyalkylamonium-alkylaminokarbonyloxyalkylkarbamátů nebyla proměřena MR spektra z důvodu nerozpustnosti těchto látek v deuterizovaném chloroformu. U všech finálních látek byla proměřena IR spektra a provedena elementární analýza. Přítomnost amonium karbamátové skupiny byla navíc potvrzena TGA analýzou (% úbytek hmotnosti molekuly odpovídal uvolnění oxidu uhličitého) Syntéza karbonátových analogů Karbonátové analogy (obr a 4.3.) byly syntetizovány z příslušného alkylchlorformiátu, reakcí s příslušným aminoalkoholem s aminoskupinou chráněnou pomocí terc-butoxykarbonylové (Boc) skupiny (předem připraveným reakcí aminoalkoholu s ditercbutyloxydikarbonátem) za vzniku odpovídajícího alkyl-terc-butoxykarbonylaminoalkyl-karbonátu. Aminoskupina pak byla odblokována oštěpením Boc chránící skupiny kyselou hydrolýzou pomocí kyseliny trifluoroctové (u analogů s pětiuhlíkatým spojovacím řetězcem) za vzniku alkyloxykarbonyloxyalkylamonium trifluoracetátu, a nebo pomocí suchého chlorovodíku (u analogů se šestiuhlíkatým spojovacím řetězcem) za vzniku alkyloxykarbonyloxyalkylamonium-chloridu. Jejich amoniová skupina byla pomocí triethylaminu převedena na primární amin, který pak byl probubláván oxidem uhličitým. Z této reakce vzešel výsledný produkt alkyloxykarbonyloxyalkylamonium alkyloxykarbonyloxyalkylkarbamát. 27

28 Cl R H n H H n R CF 3 CH CF 3 C + H 3 n R TEA H 2 n R C 2 + H 3 n R H n R br n = 5, R = 8, 10, 12 Cl R H n H H n R HCl Cl + H 3 TEA H 2 n R n R C 2 + H 3 n R H n R br n = 6, R = 8, 10, 12 28

29 Příprava alkyl-terc-butoxykarbonylaminoalkyl-karbonátů: ejprve byl připraven roztok 0,2 molu ω-aminoalkoholu (5-aminopentanol, 6-aminohexanol) a 0,2 molu hydroxidu sodného ve 150 ml vody, který byl ochlazen v ledové lázni na 0 C. K tomuto roztoku bylo za stálého míchání pomalu přikapáno 100 ml roztoku Boc anhydridu v tetrahydrofuranu. Tato směs byla ponechána při laboratorní teplotě a za stálého míchání cca 12 hodin. Poté byla vrstva tetrahydrofuranu odpařena za sníženého tlaku a zbytek směsi byl třikrát extrahován do diethyletheru. Spojené organické fáze byly promyty vodou, okyselenou 10% kyselinou chlorovodíkovou za úniku plynu (C 2 ), poté nasyceným roztokem bromidu draselného, vysušeny bezvodým síranem sodným a přefiltrovány. Po zahuštění na odparce za sníženého tlaku byla prověřena čistota produktu pomocí chromatografie na tenké vrstvě (mobilní fáze - chloroform / methanol v poměru 3 / 2). Tato reakce probíhala kvantitativně. Ke 0,004 molům takto připraveného Boc chráněného aminoalkoholu v 8 ml čerstvě předestilovaného suchého pyridinu bylo pod dusíkovou atmosférou pomalu přidáno příslušné množství (0,0044 molu) alkylchlorformiátu při teplotě nepřesahující 0 C. Směs byla ponechána cca 12 hodin za stálého míchání, pak byla okyselena 10% kyselinou chlorovodíkovou a extrahována třikrát do diethyletheru. Spojené organické fáze byly promyty nasyceným roztokem bromidu draselného a zahuštěny na odparce za sníženého tlaku. Produkt byl přečištěn pomocí sloupcové chromatografie (mobilní fáze petrolether / ethylacetát v poměru 4 / 1). Všechny produkty byly viskózní bezbarvé kapaliny, tuhnoucí při snížení teploty. ktyl-5-terc-butoxykarbonylaminopentyl-karbonát. Kapalina, výtěžek 78 %; IR (CHCl 3 ): υ max 3455m(υ (-H) ), 1739s(υ (C=) ), 1709s(υas (HC=) ), 1508s(δ (H) ), 1468m, 1457m, 1404m(υas (-C()-) ), 1393m(δ (t-butyl) ), 1367s(υ (C-) ), 1265sbr(υ (C-, C-) ); 1 H MR(300MHz, CDCl 3 ): δ 4.54 (s; 1H; H), 4.10 (t; 4H; J=6.5 Hz; CH 2 CCH 2 ), 3.10 (t; 2H; J=6.9 Hz; CH 2 H), (m; 4H; CH 2 ), (m; 23H; CH 2 ; CH 3 ), 0.86 (t; 3H; J=6.5 Hz; CH 3 ); 13 C MR(75MHz, CDCl 3 ): δ155.9; 155.2; 79.1; 68.1; 67.6; 40.4; 31.7; 29.7; 29.1; 28.6; 28.3; 28.3; 25.6; 23.0; 22.6; 14.1 ppm. Decyl 5 terc butoxykarbonylaminopentyl-karbonát. Kapalina, výtěžek 72 %; IR (CHCl 3 ): υ max 3455m(υ (-H) ), 1740s(υ (C=) ), 1710s(υas (HC=) ), 1508s(δ (H) ), 1468m, 1457m, 1404m(υas (-C()-) ), 1393m(δ (t-butyl) ), 1367s(υ (C-) ), 1266sbr(υ (C-, C-) ); 1 H MR(300MHz, CDCl 3 ): δ 4.55 (s; 1H; H), 4.09 (t; 4H; J=6.7 Hz; CH 2 CCH 2 ), 3.10 (t; 2H; J=6.9 Hz; CH 2 H), (m; 4H; CH 2 ), (m; 27H; CH 2 ; CH 3 ), 0.86 (t; 3H; J=6.6 Hz; CH 3 ); 13 C MR(75MHz, CDCl 3 ): 29

30 δ155.9; 155.2; 79.1; 68.1; 67.6; 40.4; 31.8; 29.7; 29.5; 29.4; 29.2; 29.1; 28.6; 28.3; 28.3; 25.6; 23.0; 22.6; 14.0 ppm. Dodecyl 5 terc-butoxykarbonylaminopentyl-karbonát. Kapalina, výtěžek 62 %; IR (CHCl 3 ): υ max 3455m(υ (-H) ), 1740s(υ (C=) ), 1710s(υas (HC=) ), 1507s(δ (H) ), 1467m, 1457m, 1403m(υas (-C()-) ), 1393m(δ (t-butyl) ), 1367s(υ (C-) ), 1267sbr(υ (C-, C-) ); 1 H MR(300MHz, CDCl 3 ): δ 4.57 (s; 1H; H), 4.08 (t; 4H; J=6.5 Hz; CH 2 CCH 2 ), 3.09 (t; 2H; J=6.9 Hz; CH 2 H), (m; 4H; CH 2 ), (m; 31H; CH 2 ; CH 3 ), 0.86 (t; 3H; J=6.5 Hz; CH 3 ); 13 C MR(75MHz, CDCl 3 ): δ155.9; 155.3; 79.1; 68.1; 67.6; 40.4; 31.7; 29.7; 29.6; 29.5; 29.4; 29.3; 29.1; 28.6; 28.3; 28.3; 25.6; 23.0; 22.6; 14.1 ppm. ktyl 6 terc-butoxykarbonylaminohexyl-karbonát. Kapalina, výtěžek 75 %; 1 H MR(300MHz, CDCl 3 ): δ 4.50 (s; 1H; H), 4.09 (t; 4H; J=6.6 Hz; CH 2 CCH 2 ), 3.08 (t; 2H; J=6.9 Hz; CH 2 H), (m; 4H; CH 2 ), (m; 25H; CH 2 ; CH 3 ), 0.86 (t; 3H; J=6.6 Hz; CH 3 ); 13 C MR(75MHz, CDCl 3 ): δ155.9; 155.4; 79.1; 68.0; 67.7; 40.5; 31.8; 29.8; 29.5; 29.4; 29.2; 28.6; 28.3; 26.3; 25.6; 25.4; 22.6; 14.1 ppm. Decyl 6 terc-butoxykarbonylaminohexyl-karbonát. Kapalina, výtěžek 80 %; 1 H MR(300MHz, CDCl 3 ): δ 4.50 (s; 1H; H), 4.09 (t; 4H; J=6.8 Hz; CH 2 CCH 2 ), 3.08 (t; 2H; J=7.0 Hz; CH 2 H), (m; 4H; CH 2 ), (m; 29H; CH 2 ; CH 3 ), 0.86 (t; 3H; J=6.5 Hz; CH 3 ); 13 C MR(75MHz, CDCl 3 ): δ155.9; 155.4; 79.1; 68.0; 67.7; 40.5; 31.8; 29.9; 29.5; 29.4; 29.2; 29.2; 28.6; 28.5; 28.4; 26.3; 25.6; 25.4; 22.6; 14.1 ppm. Dodecyl 6 terc-butoxykarbonylaminohexyl-karbonát. Kapalina, výtěžek 52 %; 1 H MR(300MHz, CDCl 3 ): δ 4.54 (s; 1H; H), 4.10 (t; 4H; J=6.5 Hz; CH 2 CCH 2 ), 3.08 (t; 2H; J=7.0 Hz; CH 2 H), (m; 4H; CH 2 ), (m; 33H; CH 2 ; CH 3 ), 0.86 (t; 3H; J=6.6 Hz; CH 3 ); 13 C MR(75MHz, CDCl 3 ): δ155.9; 155.3; 79.1; 68.0; 67.7; 40.5; 31.7; 29.9; 29.8; 29.6; 29.5; 29.4; 29.3; 29.2; 28.6; 28.4; 28.4; 26.3; 25.6; 25.4; 22.6; 14.0 ppm. Příprava 5-(alkyloxykarbonyloxy)pentylylamonium-trifluoracetátů a 6-(alkyloxykarbonyloxy)hexylamonium-chloridů: 5-alkyloxykarbonyloxypentylamonium trifluoracetáty byly připraveny z příslušných alkyl-5-terc-butoxykarbonylaminopentyl-karbonátů jejich smícháním s malým množstvím suchého chloroformu a pomalým přikapáváním kyseliny 30

31 trifluoroctové (v 900% přebytku) do této směsi chlazené na teplotu 0 C v ledové lázni. Průběh reakce byl sledován pomocí chromatografie na tenké vrstvě (mobilní fáze petrolether / ethylacetát v poměru 4 / 1), která prokázala, že odštěpení Boc chránící skupiny proběhlo velmi rychle (cca 5 minut) a bez vedlejších reakcí. Většina přebytečné trifluoroctové kyseliny pak byla odstraněna odpařením za sníženého tlaku, její zbytky pak proudem dusíku. Reakce probíhaly kvantitativně, produktem byly slabě nažloutlé viskózní olejovité kapaliny. 6-alkyloxykarbonyloxyhexylamonium chloridy byly připraveny z příslušných alkyl-6-terc-butoxykarbonylaminohexyl-karbonátů jejich rozpuštěním v 10 ml chloroformu a probubláním suchým chlorovodíkem po dobu cca 30 minut při teplotě 10 C. Průběh reakce byl sledován pomocí chromatografie na tenké vrstvě (mobilní fáze petrolether / ethylacetát v poměru 4 / 1), která prokázala, že odštěpení Boc chránící skupiny proběhlo bez vedlejších reakcí. Chloroform byl ze směsi odstraněn odpařením za sníženého tlaku a produkt byl přečištěn rekrystalizací ze směsi chloroform / diethylether. Produktem byly bílé krystaly, výtěžek cca 75 % po první krystalizaci. 5-(ktyloxykarbonyloxy)pentylamonium-trifluoracetát. + Kapalina; IR (CDCl 3 ): υ max 1741s(υ (C=) ), 1676s(υas (CF3C - ) ), 1529m(δs (H3 ) ), 1469m, 1459m, 1436m, 1407m(υas (-C()-) ), 1380w, 1269s(υ (C-) ); 1 H MR(300MHz, CDCl 3 ): δ7.50 (s; 3H; H + 3 ), (m; 4H; CH 2 CCH 2 ), (m; 2H; CH 2 H + 3 ), (m; 6H; CH 2 ), (m; 12H; CH 2 ), 0.87 (t; 3H; J=6.8 Hz; CH 3 ); 13 C MR(75MHz, CDCl 3 ): δ 162.0; 161,6; 161.1; 160.5; 155.5; 121.0; 117.3; 113.5; 109.4; 68.5; 67.3; 40.1; 31.7; 29.1; 29.1; 28.5; 27.8; 26.8; 25.6; 22.6; 22.4; 14.1 ppm. 5-(Decyloxykarbonyloxy)pentylamonium-trifluoracetát. Kapalina; 1 H MR(300MHz, CDCl 3 ): δ7.61 (s; 3H; H + 3 ), 4.11 (t; 4H; J=6.5 Hz; CH 2 CCH 2 ), (m; 2H; CH 2 H + 3 ), (m; 6H; CH 2 ), (m; 16H; CH 2 ), 0.87 (t; 3H; J=6.8 Hz; CH 3 ); 13 C MR(75MHz, CDCl 3 ): δ 162.2; 161,7; 161.2; 160.7; 155.4; 121.3; 117.5; 113.7; 109.8; 68.5; 67.3; 40.0; 31.8; 29.5; 29.5; 29.3; 29.2; 28.6; 27.9; 26.8; 25.6; 22.6; 22.4; 14.1 ppm. 5-(Dodecykarbonyloxy)pentylamonium-trifluoracetát. Kapalina; 1 H MR(300MHz, CDCl 3 ): δ7.36 (s; 3H; H + 3 ), (m; 4H; CH 2 CCH 2 ), (m; 2H; CH 2 H + 3 ), (m; 6H; CH 2 ), (m; 20H; CH 2 ), 0.87 (t; 3H; J=6.7 Hz; CH 3 ); 13 C MR(75MHz, CDCl 3 ): δ 162.2; 161,7; 161.2; 31

32 160.7; 155.6; 121.3; 117.5; 113.7; 109.8; 68.6; 67.4; 40.3; 31.9; 29.6; 29.5; 29.5; 29.3; 29.2; 28.5; 27.8; 26.8; 25.6; 22.7; 22.3; 14.1 ppm. 6-(ktyloxykarbonyloxy)hexylamonium-chlorid. + + T.t.= C; IR (CHCl 3 ): υ max 1739s(υ (C=) ), 1614m (δas (H3 ) ), 1522m(δs (H3 ) ), 1468m, 1404m(υas (-C()-) ), 1380w, 1268s(υ (C-) ); 1 H MR(300MHz, CDCl 3 ): δ8.23 (s; 3H; H + 3 ), 4.09 (t; 4H; J=6.5 Hz; CH 2 CCH 2 ), (m; 2H; CH 2 H + 3 ), (m; 6H; CH 2 ), (m; 14H; CH 2 ), 0.86 (t; 3H; J=6.8 Hz; CH 3 ); 13 C MR(75MHz, CDCl 3 ): δ 155.3; 68.1; 67.5; 39.8; 31.7; 29.1; 29.1; 28.6; 28.3; 27.4; 26.0; 25.6; 25.1; 22.6; 14.0 ppm. 6-(Decyloxykarbonyloxy)hexylamonium-chlorid. + + T.t.= C; IR (CHCl 3 ): υ max 1740s(υ (C=) ), 1615m (δas (H3 ) ), 1522m(δs (H3 ) ), 1467m, 1404m(υas (-C()-) ), 1380w, 1267s(υ (C-) ); 1 H MR(300MHz, CDCl 3 ): δ8.24 (s; 3H; H + 3 ), 4.08 (t; 4H; J=7.0 Hz; CH 2 CCH 2 ), (m; 2H; CH 2 H + 3 ), (m; 6H; CH 2 ), (m; 18H; CH 2 ), 0.85 (t; 3H; J=6.6 Hz; CH 3 ); 13 C MR(75MHz, CDCl 3 ): δ 155.3; 68.0; 67.4; 39.7; 31.8; 29.4; 29.4; 29.2; 29.2; 28.6; 28.3; 27.4; 26.0; 25.6; 25.0; 22.6; 14.0 ppm. 6-(Dodecykarbonyloxy)hexylamonium-chlorid. + + T.t.= C; IR (CHCl 3 ): υ max 1740s(υ (C=) ), 1615m (δas (H3 ) ), 1522m(δs (H3 ) ), 1467m, 1404m(υas (-C()-) ), 1380w, 1266s(υ (C-) ); 1 H MR(300MHz, CDCl 3 ): δ8.24 (s; 3H; H + 3 ), 4.09 (t; 4H; J=6.5 Hz; CH 2 CCH 2 ), (m; 2H; CH 2 H + 3 ), (m; 6H; CH 2 ), (m; 22H; CH 2 ), 0.85 (t; 3H; J=7.0 Hz; CH 3 ); 13 C MR(75MHz, CDCl 3 ): δ 155.3; 68.1; 67.4; 39.8; 31.8; 29.6; 29.6; 29.5; 29.4; 29.3; 29.2; 28.6; 28.3; 27.4; 26.0; 25.6; 25.1; 22.6; 14.1 ppm. Příprava alkyloxykarbonyloxyalkylamonium -alkyloxykarbonyloxyalkylkarbamátů: Příslušný alkyloxykarbonyloxyalkylamonium-trifluoracetát, nebo chlorid byl rozpuštěn ve vodě a třikrát extrahován do roztoku triethylaminu (v 50% přebytku) v diethyletheru. Spojené etherové extrakty byly zbaveny zbytků vody pomocí bezvodého síranu sodného a po jeho odfiltrování probublávány oxidem uhličitým po dobu cca 20 minut. Vzniklý bílý precipitát byl odfiltrován a sušen za sníženého tlaku v exsikátoru nad kyselinou sírovou (odstranění zbylého triethylaminu). 32

33 5-(ktyloxykarbonyloxy)pentylamonium-5-(oktyloxykarbonyloxy)pentylkarbamát. T.t. = C, výtěžek 50 %; IR (nujol): υ max 3381m(υ (-H) ), 2178wbr, 1742s(υ (C=) ), w, 1591m, 1533m(δs (H3 ) ), 1271s(υ (C-, C-) ); elementární analýza C 29 H (naměřeno / propočítáno): 61.66/61.89; 10.62/10.39; 5.10/ (Decylyloxykarbonyloxy)pentylamonium-5-(decyloxykarbonyloxy)pentylkarbamát. T.t. = C,výtěžek 62 %; IR (nujol): υ max 3381w(υ (-H) ), 2180wbr, 1742s(υ (C=) ), w, 1591m, 1534m(δs (H3 ) ), 1269s(υ (C-, C-) ), 958m; elementární analýza C 33 H (naměřeno / propočítáno): 63.58/64.04; 10.76/10.75; 4.58/ (Dodecyloxykarbonyloxy)pentylamonium- 5-(dodecyloxykarbonyloxy)pentylkarbamát. T.t. = C, výtěžek 43 %; IR (nujol): υ max 3383m(υ (-H) ), 2177wbr, 1742s(υ (C=) ), w, 1592m, 1533m(δs (H3 ) ), 1272s(υ (C-, C-) ), 1258w, 1168w, 953m; 1 H MR (300MHz, CDCl 3 + triethylamin): δ10.57 (s; 3H; H + 3 ), 4.60 (s; 1H; H), 4.04 (t; 8H; J=6.7 Hz; CH 2 CCH 2 ), (m; 2H; CH 2 H + 3 ), (t; 2H; J=7.0 Hz; CH 2 H), (m; 52H; CH 2 ), 0.81 (t; 6H; J=6.6 Hz; CH 3 ); 13 C MR(75MHz, CDCl 3 + triethylamin): δ 162.0; 155.3; 67.9; 67.7; 41.1; 31.8; 30.1; 29.5; 29.4; 29.4; 29.2; 29.1; 28.5; 28.3; 25.6; 23.0; 22.5; 14.0 ppm; elementární analýza C 37 H (naměřeno / propočítáno): 66.24/65.84; 11.22/11.05; 4.15/ (ktyloxykarbonyloxy)hexylamonium-6-(oktyloxykarbonyloxy)hexylkarbamát. T.t. = C, výtěžek 49 %; IR (nujol): υ max 3326m(υ (-H) ), 2106wbr, 1748s(υ (C=) ), 1683w, 1630w, 1556m, 1260s(υ (C-, C-) ), 950m; elementární analýza C 31 H (naměřeno / propočítáno): 62.65/63.02; 10.68/10.58; 4.89/ (Decyloxykarbonyloxy)hexylamonium-6-(decyloxykarbonyloxy)hexylkarbamát. T.t. = C, výtěžek 55 %; IR (nujol): υ max 3239m(υ (-H) ), 2192wbr, 1748s(υ (C=) ), 1650w, 1631w, 1579m, 1268s(υ (C-, C-) ); elementární analýza C 35 H (naměřeno / propočítáno): 64.42/64.98; 10.96/10.91; 4.35/ (Dodecyloxykarbonyloxy)hexylamonium- 6-(dodecyloxykarbonyloxy)hexylkarbamát. T.t. = C, výtěžek 54 %; IR (nujol): υ max 3239m(υ (-H) ), 2192wbr, 1748s(υ (C=) ), 1649w, 1630w, 1577m, 1277s(υ (C-, C-) ); 1 H MR (300MHz, CDCl 3 + pyridin): δ6.91 (s; 3H; H + 3 ), 4.64 (s; 1H; H), 4.05 (t; 8H; J=6.5 Hz; CH 2 CCH 2 ), 3.00 (t; 2H; J=6.7 Hz; CH 2 H + 3 ), 2.71 (t; 2H; J=7.0 Hz; CH 2 H), (m; 56H; CH 2 ), 0.82 (t; 6H; J=6.5 Hz; CH 3 ); 13 C MR (75MHz, CDCl 3 + pyridin): δ 162.2; 155.2; 67.9; 67.5; 41.3; 40.0; 31.8; 30.2; 29.5; 29.5; 29.4; 29.4; 29.2; 29.1; 28.5; 28.4; 26.5; 26.2; 25.6; 25.4; 25.2; 33