مطالعه اثر اتر تاجی 18-کرون-6 به عنوان نانوحامل بر سرعت لاکتامیزاسیون درون مولکولی داروی گاباپنتین

زاهدی, احسان; مظفری, مجید; طالب, نرجس

مطالعه اثر اتر تاجی 18-کرون-6 به عنوان نانوحامل بر سرعت لاکتامیزاسیون درون مولکولی داروی گاباپنتین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

احسان زاهدی

مجید مظفری

نرجس طالب

گروه شیمی، مرکز تحقیقات مواد اولیه داروهای گیاهی، واحد شاهرود، دانشگاه آزاد اسلامی، شاهرود، ایران

چکیده

اترهای تاجی با ساختار منحصر به فرد خود می توانند از طریق غشاها انتقال یافته و به عنوان حامل دارو مورد استفاده قرار بگیرند. در این تحقیق قابلیت اتر تاجی 18-کرون-6 به‌عنوان یک نانوحامل در کاهش سرعت آمینولیز درون مولکولی گاباپنتین با استفاده از روش‌های مکانیک کوانتومی در سطح تئوری MN15-L/6-31G^*، محیط الکتروستاتیکی حلال آب و در دمای زیستی بدن انسان مورد بررسی قرار گرفته است. دماهای متقاطع حساب شده با استفاده از فرکانس‌های موهومی حالات گذار نشان داد که مرحله حمله هسته دوستی گروه آمین به گروه کربونیل تحت اثرات شدید تونل‌زنی کوانتومی و مرحله آبگیری تحت اثرات ضعیف تونل‌زنی کوانتومی رخ می‌دهد. مطابق مکانیسم‌های پیشنهادی تخریب گاباپنتین در غیاب و حضور اتر تاجی، واکنش تحت شرط تقریب حالت پایا بوده، مرحله حمله هسته دوستی گرماگیر و غیر خودبخودی است در حالیکه مرحله آبگیری گرمازا و خودبخودی است. در غیاب اتر تاجی مرحله تعیین کننده سرعت وجود ندارد ولی مرحله آبگیری در حضور اتر تاجی تعیین کننده سرعت است. کاهش ثابت تعادل مرحله حمله هسته دوستی گروه آمین به گروه کربونیل و افزایش انرژی فعالسازی مرحله آبگیری به اندازهkJ/mol 12/38 منجر به کاهش سرعت تخریب گاباپنتین در حضور کرون اتر می‌شود. اتر تاجی 18-کرون-6 قابلیت استفاده به عنوان نانوحامل داروی گاباپنتین را دارد.

کلیدواژه‌ها

گاباپنتین

اتر تاجی 6-کرون-18

نانوحامل

دمای متقاطع

سینتیک

ترمودینامیک

20.1001.1.24765945.1401.18.67.6.6

عنوان مقاله English

The effect of 18-crown-6 ether as nano carrier on the rate of intramolecular lactamization of gabapentin drug

نویسندگان English

Ehsan Zahedi

Majid Mozaffari

Narjes Taleb

Department of Chemistry, Herbal Medicines Raw Materials Research Center, Shahrood Branch, Islamic Azad University, Shahrood, Iran

چکیده English

Crown ethers with unique structures can transported across membranes and used as drug carriers. In this research the effect of 18-crown-6 ether as nano carrier on the rate of intramolecular lactamization of gabapentin drug has been studied at the MN15-L/6-31G* level of theory. Crossover temperatures computed from the vibrational frequencies of saddle points indicate that the nucleophilic attack by the amine functionality at the neighboring carbonyl moiety step is dominated by deep quantum tunneling while the dehydration step is dominated by shallow tunneling. According to the suggested mechanisms, degradation of gabapentin in the absence and presence of crown ether is in the steady-state regime. The nucleophilic attack step is endothermic and non-spontaneous while the dehydration step is exothermic and spontaneous. Decreasing of the equilibrium constant of the nucleophilic attack step and an increase in the activation energy of the dehydration step by 12.38 kJ/mol in the presence of crown ether lead to a retarding of the reaction rate of gabapentin degradation. 18-Crown-6 crown ether can be considered as a nanocarrier of gabapentin.

کلیدواژه‌ها English

gabapentin

18-crown-6 ether

nanocarrier

crossover temperature

kinetics

thermodynamics

[1] Neuropathic pain in adults: pharmacological management in non-specialist settings, National Institute for Health and care Excellence (NICE), https://www.nice.org.uk/guidance/cg173/chapter/Recommendations, 2020.

[2] S.V. Sobel, Successful Psychopharmacology: Evidence-Based Treatment Solutions for Achieving Remission, W. W. Norton, New York, United States, 2012.

[3] E. Wyllie, Wyllie's Treatment of Epilepsy: Principles and Practice, 7th ed., Lippincott Williams & Wilkins, a Wolters Kluwer, Philadelphia, USA, 2020.

[4] A. Kumar, S.R. Soudagar, A.M. Nijasure, N.B. Panda, P. Gautam, G.R. Thakur, Process For Synthesis of Gabapentin, IPCA Laboratories Ltd, Mumbai (IN), 2008.

[5] Z. Zong, J. Qiu, R. Tinmanee, L.E. Kirsch, J. Pharm. Sci., 101, 2123-2133, (2012).

[6] C.H. Hsu, S.Y. Lin, Thermochim. Acta, 486, 5-10, (2009).

[7] E. Zour, S.A. Lodhi, R.U. Nesbitt, S.B. Silbering, P.R. Chaturvedi, Pharm. Res., 9, 595-600, (1992).

[8] H.N. Bockbrader, D. Wesche, R. Miller, S. Chapel, N. Janiczek, P. Burger, Clin. Pharmacokinet., 49, 661-669, (2010).

[9] P. Agarwal, A. Griffith, H.R. Costantino, N. Vaish, Neuropsychiatr Dis. Treat. , 6, 151-158, (2010).

[10] A.S. Kearney, S.C. Mehta, G.W. Radebaugh, Int. J. Pharm., 78, 25-34, (1992).

[11] G. Chehardoli, A. Bahmani, Supramol. Chem., 31, 221-238, (2019).

[12] H.S. Yu, X. He, D.G. Truhlar, J. Chem. Theory Comput., 12, 1280-1293, (2016).

[13] K. Fukui, Acc. Chem. Res., 14, 363-368, (1981).

[14] A.V. Marenich, C.J. Cramer, D.G. Truhlar, J. Phys. Chem. B, 113, 6378-6396, (2009).

[15] M.J. Frisch, G.W. Trucks, H.B. Schlegel, G.E. Scuseria, M.A. Robb, J.R. Cheeseman, G. Scalmani, V. Barone, G.A. Petersson, H. Nakatsuji, X. Li, M. Caricato, A.V. Marenich, J. Bloino, B.G. Janesko, R. Gomperts, B. Mennucci, H.P. Hratchian, J.V. Ortiz, A.F. Izmaylov, J.L. Sonnenberg, D. Williams-Young, F. Ding, F. Lipparini, F. Egidi, J. Goings, B. Peng, A. Petrone, T. Henderson, D. Ranasinghe, V.G. Zakrzewski, J. Gao, N. Rega, G. Zheng, W. Liang, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, T. Vreven, K. Throssell, J.A. Montgomery-Jr., J.E. Peralta, F. Ogliaro, M.J. Bearpark, J.J. Heyd, E.N. Brothers, K.N. Kudin, V.N. Staroverov, T.A. Keith, R. Kobayashi, J. Normand, K. Raghavachari, A.P. Rendell, J.C. Burant, S.S. Iyengar, J. Tomasi, M. Cossi, J.M. Millam, M. Klene, C. Adamo, R. Cammi, J.W. Ochterski, R.L. Martin, K. Morokuma, O. Farkas, J.B. Foresman, D.J. Fox, Gaussian 16, Revision B.01, Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2016.

[16] S. Canneaux, F. Bohr, E. Henon, J. Comp. Chem., 35, 82-93, (2014).

[17] E. Wigner, J. Chem. Phys., 5, 720-725, (1937).

[18] J.O. Richardson, Faraday Discuss., 195, 49-67, (2016).

[19] S. Kozuch, J.M.L. Martin, Chem. Phys. Chem., 12, 1413-1418, (2011).