Synthesis, Stability Studies, Anti-inflammatory Activity and Ulcerogenicity of Morpholinoalkyl Ester Prodrugs of Niflumic Acid

 

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Summary

In search for potential prodrugs for anti-inflammatory drug candidates in the niflumate series, novel morpholinoalkyl ester prodrugs of niflumic acid (CAS 4394-00-7) 5a–b were prepared by esterification of appropriate morpholinylalkyl alcohols 3a–b with niflumic acid 4 in the presence of dicyclohexyl carbodiimide (DCC) and catalyst dimethylamino pyridine (DMAP) at 0–5 °C. The structures were confirmed by elemental and spectral data (UV, IR, 1H-NMR, 13C-NMR, and EI-MS). The ester prodrugs 5a-b showed better solubility than the parent drug niflumic acid 4 in simulated gastric fluid (SGF) and phosphate buffer (pH 7.4). The in vitro hydrolysis studies were conducted at pH 1.3 (SGF), phosphate buffer (pH 7.4) and in human plasma diluted with phosphate buffer (pH 7.4) at 37 ± 0.5 °C using HPLC with UV detection. The ester prodrugs 5a–b were quantitatively hydrolyzed to the parent drug niflumic acid 4 by enzymatic and/or chemical means. It is observed that an increase in the carbon chain length rendered the prodrugs 5a–b more stable in phosphate buffer (pH 7.4) than in pH 1.3 (SGF), but they were rapidly hydrolyzed in human plasma at 37 ± 0.5 °C. They exhibited longer hydrolytic half-lives of 16.11–53.30 h in aqueous buffer solutions (pH 1.3 and 7.4) and 1.63–2.73 min in human plasma, respectively. The title compounds were evaluated in vivo for anti-inflammatory activity in carrageenan induced rat paw oedema model in rats at the doses 45, 90, 150 mg/kg b.w. The test compounds exhibited good anti-inflammatory activity (46.6–53.2 % at the dose of 150 mg/kg b. w.) with respect to niflumic acid (78.7 % at the dose of 90 mg/kg b.w.). The compounds were also screened for in vivo ulcerogenicity, it was observed that the prodrug 5b was significantly less irritating to gastric mucosa than compound 5a and the parent drug niflumic acid 4 following single and chronic oral administration in rats.

Zusammenfassung

Synthese sowie Untersuchung der Stabilität, antiphlogistischen Aktivität und Ulzerogenität von Morpholinoalkylester-Prodrugs von Nifluminsäure

Im Rahmen der Suche nach potentiellen Prodrugs von Antiphlogistika-Kandidaten der Niflumat-Reihe wurden die neuartigen Morpholinoalkylester-Prodrugs von Nifluminsäure (CAS 4394-00-7) 5a–b durch Veresterung der entsprechenden Morpholinylalkyl-Alkohole 3a–b mit Nifluminsäure 4 in Gegenwart von Dicyclohexylcarbodiimid (DCC) und des Katalysators Dimethylaminopyridin (DMAP) bei 0–5 °C hergestellt. Die Strukturen wurden durch Elementar- und Spektraldaten bestätigt (UV, IR, ¹H-NMR, ¹³C-NMR und EI-MS). Die Ester-Prodrugs 5a–b zeigten eine bessere Löslichkeit in simuliertem Magensaft (simulated gastric fluid, SGF) und Phosphatpuffer (pH 7,4) als die Muttersubstanz Nifluminsäure 4. Die In vitro-Hydrolyse-Studien wurden bei pH 1,3 (SGF), mit Phosphatpuffer (pH 7,4) sowie mit in Phosphatpuffer gelöstem menschlichem Plasma (pH 7,4) bei 37 ± 0,5 °C anhand von HPLC mit UV-Detektion durchgeführt. Die Ester-Prodrugs 5a–b wurden enzymatisch und/ oder chemisch quantitativ zur Muttersubstanz Nifluminsäure 4 hydrolysiert. Es war zu beobachten, daβ die Prodrugs 5a–b bei Verlängerung der Kohlenstoffkette in Phosphatpuffer (pH 7,4) stabiler waren als bei pH 1,3 (SGF), in menschlichem Plasma wurden sie jedoch bei 37 ± 0,5 °C rasch hydrolysiert. Sie zeigten eine verlängerte Hydrolyse-Halbwertszeit von 16,11–53,30 h in wäβrigen Pufferlösungen (pH 1,3 und 7,4) und 1,63–2,73 min in menschlichem Plasma. Die antiphlogistische Aktivität der Titelsubstanzen wurde in vivo am Modell des Carrageenan-induzierten Rattenpfotenödems in Dosierungen von 45, 90 und 150 mg/kg Körpergewicht untersucht. Die Testsubstanzen zeigten eine gute antiphlogistische Aktivität (46,6–53,2 % bei einer Dosierung von 150 mg/kg KG) im Vergleich zu Nifluminsäure (78,7 % bei einer Dosierung von 90 mg/kg KG). Auβerdem wurden die Substanzen in vivo auf Ulzerogenität untersucht. Nach einmaliger und chronischer oraler Verabreichung bei Ratten wirkte das Prodrug 5b signifikant weniger reizend auf die Magenschleimhaut als die Substanz 5a und die Muttersubstanz Nifluminsäure 4.