Содержание к диссертации
Введение
1. Введение з
2. Литературный обзор 5
2.1. Методы получения тиогидразидов 5
2.1.1. Синтез тиогидразидов 5
2.1.2. Синтез тиогидразидов оксаминовых кислот 7
2.2. Синтез 2-тиоксо-1,3-тиазолидин-4-онов (роданннов) 8
2.2.1. Синтез роданннов из дитиокарбаматов 8
2.2.2. Синтез роданннов из изотиоцианатов 11
2.2.3. Синтез роданннов с применением тиокарбонилимидазола 11
2.2.4. Синтез роданннов с использованием тритиокарбонилдигликолевой кислоты 12
2.2.5. Синтез ацил- и тиоациламидороданинов 12
2.3. Реакционная способность роданннов 14
2.3.1. Реакция Кневенагеля 14
2.3.2. Бромирование роданина и его арилиденпроизводных и синтез конденсированных гетероциклических соединений на их основе 20
2.3.3. Ннтрозирование роданина 22
2.3.4. 5-Азороданины 23
2.3.5. 5-Ацилроданины 24
2.3.6. Синтез конденсированных гетероциклических соединений на основе роданннов 24
2.3.6. Синтез конденсированных гетероциклических соединений на основе 5- арилиденроданинов 26
2.3.7. Превращения тиокарбонильной группы роданинового цикла 34
2.3.8. Спирогетероциклпческие соединения на основе роданннов и их производных 35
2.4. Биологическая активность роданннов и их производных 38
3. Обсуждение результатов 42
3.1. Синтез 2-тиоксо-1,3-тиазолидин-4-онов 42
3.2. Синтез 5-замещенных 2-тиоксо-1,3-тиазолидин-4-онов 49
3.3. Синтез конденсированных гетероциклов 54
3.4. Результаты биологических испытаний 59
4. Экспериментальная часть 67
Выводы 105
- Синтез 2-тиоксо-1,3-тиазолидин-4-онов (роданннов)
- Ннтрозирование роданина
- Биологическая активность роданннов и их производных
- Синтез конденсированных гетероциклов
Введение к работе
Значительное внимание исследователей к химии производных тиазола, в частности, 2-тіюксо-1,3-тиазолидин-4-онов (роданинов), обусловлено их широким спектром биологической активности, в частности роданины проявляют противомалярийную [1], противоопухолевую [2,3,4], фунгицидную [5], противобактериальную [6,7], противовирусную [8,9] активности, а также находят применение в терапии сахарного диабета (препарат «Epalrestat»):
Epalrestat он Недавно было обнаружено, что производные роданина проявляют высокую ингибиторную активность по отношению к вирусу иммунодефицита человека первого типа(ВИЧ-1)[10].
Роданины, содержащие в одной молекуле тиоамидную и амидную группы, обладают большими синтетическими возможностями и представляют значительный интерес в синтезе различных гетероциклических соединений. Таким образом, введение тиооксамидного фрагмента в структуры роданинов представляется весьма перспективным.
Производные тиооксаминовых кислот до последнего времени были труднодоступны и, вследствие этого, малоизучены. В определенной мере задача их препаративного синтеза была решена в Лаборатории гетероциклических соединений ИОХ им. Н. Д. Зелинского РАН: были разработаны методы синтеза монотиоксамидов и тиогидразидов оксаминовых кислот.
Данная диссертационная работа посвящена синтезу и изучению новых 2-тиоксо-1,3-тиазолидин-4-онов, содержащих 2-тиоксацетамидный фрагмент. Можно предполагать, что введение тиооксамидного фрагмента в структуру роданина, позволит получить новые биологически активные соединения.
В работе разработан новый общий подход к синтезу роданинов, заключающийся
во взаимодействии доступных тиогидразидов оксаминовых кислот с тритиокарбонил-дигликолевой ішслотой. Предложены удобные методы получения тиазоло[4,5-6]пиридинов и пирано[2,3-йГ)тиазолов, основанные на взаимодействии 5-арилиденроданинов с цианоуксусным эфиром и малонодиюітрилом с применением микроволнового излучения.
Впервые синтезированы пирано[2,3-й(][1,3]тиазолы реакцией циклоконденсации 5-арилиденроданинов с различными диенофилами (DMAD, малеиновый ангидрид, малеинимид) с применении микроволнового излучения.
Получен широкий ряд новых производных 5-арилиден-, 5-аминометилен-, 5-ацил-, 5-ариламинороданинов и изучена их ингибиторная активность по отношению к ВИЧ-1 интегразе. В ряду синтезированных производных роданина найдены эффективные ингибиторы ВИЧ-1 интегразы.
Отдельные этапы работы выполнены в сотрудничестве с Лабораторией гетероциклических соединений ИОХ им. Н.Д. Зелинского РАН, в связи с чем автор выражает глубокую благодарность зав. Лабораторией гетероциклических соединений проф. Краюшкину М.М., в.н.с. Яровенко В.Н., с.н.с. Заварзину И.В., с.н.с. Чернобуровой Е.И.
Испытания биологической активности были проведены в Department of Pharmaceutical Sciences, University of Southern California, в связи с чем автор выражает благодарность за проведенные исследования Dr. Nouri Neamati.
Особую благодарность автор выражает научному руководителю - профессору Коваленко Л.В., а также всему коллективу кафедры химии и технологии органического синтеза РХТУ им. Д.И. Менделеева.
Диссертационная работа изложена на 118 страницах машинописного текста и включает в себя введение, обзор литературы, обсуждение результатов, экспериментальную часть и выводы. Список цитированной литературы содержит 155 ссылок.
2. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
Синтез 2-тиоксо-1,3-тиазолидин-4-онов (роданннов)
В литераторе описано несколько способов получения 3-замещенных роданинов, которые являются достаточно универсальными, однако сведения об их применении для синтеза 3-тиоациламидороданинов практически отсутствуют. По-видимому, это связано, с одной стороны, с труднодоступностью тиогиразидов кислот, а с другой - с высокой реакционной способностью тиогидразидного фрагмента. Наибольшее распространение получил метод синтеза роданинов на основе дитиокарбаматов 13. Дитиокарбаматы 13 получают взаимодействием первичных аминов 14 с сероуглеродом в основных условиях. Дитиокарбаматы 13 взаимодействуют с а-галоген-а-замещенными карбоновыми кислотами или хлорангидридами с образованием роданинов 15. Этим способом могут быть получены роданины 15 на основе гетероциклических аминов с выходами 68-89% [29-32]; первичных аминов, аминокислот, ароматических аминов с выходами 65-93% [33-35], а также на основе гидразидов ароматических карбоновых кислот с выходами 70-85% [36-39]. а,р-Функционализированные карбоновые кислоты и их производные взаимодействуют с дитиокарбаматами 13 с образованием 5-замещенных роданинов. Так, при взаимодействии дитиокарбаматов 13 с 2,3-эпоксидами 16 в этаноле при температуре 35 С в течение 168-720 ч получают роданины 17 с выходами 35-65% [40]. Показано, что введение ароматического заместителя в положение 3 оксирана значительно увеличивает время протекания реакции (720 ч) и уменьшает выход продуктов. R = R, = CH3; R = CH3, Rt = Ph; R = R, = -(CH2)5-R2 = Ph Диметиловый эфир ацетилендикарбоновой кислоты (ДМАД) 18 взаимодействует с дитиокарбаматами 13 в метаноле при комнатной температуре с образованием 5- алкилиденроданинов 19 с выходами 38-52% [41,42]. Показано, что условия проведения реакции и порядок прибавления реагентов влияют на структуру образующихся продуктов. Так, при медленном добавлении соответствующего дитиокарбамата 13 к метанольному раствору небольшого избытка ДМАД 18 образуются роданины 19. При добавлении ДМАД 18 к метанольному раствору двуктратного избытка соответствующего дитиокарбамата 13 с выходами 40-90% получены 2,2 -дитиоксо-5,5 -тиазолидиноны 20.
Дитиокарбаматы 13 взаимодействуют с фумаронитрилом 21 при кипячении в ацетоне в течение 5 мин с образованием 5-цианометил-2-тиоксо-4-аминотиазолинов 22 с выходами 81-96%, последние при кипячении в разбавленном растворе соляной кислоты в течение 5 мин образуют 5-цианометилроданины 23 с выходами 69-86% [43]. Дитиокарбаматы 13 взаимодействуют с Р-ароилакриловыми кислотами 24 с образованием 5-замещенных роданинов 25 с выходами 56-87% [44,45,46]. Реакцию проводят в этаноле при комнатной температуре при добавлении дитиокарбамата 13 к раствору р-ароилакриловой кислоты 24. При подкислении концентрированной соляной кислотой получают роданины. Таким образом, применение дитиокарбаматов 13 позволяет получать разнообразные 3-, 5-замещенные роданины на основе а-функционализированных карбоновых кислот и их производных с хорошими выходами. З-Замещенные 26 роданины получают взаимодействием нзотиоцианатов 27 с а-меркаптоуксусной кислотой или её эфирами с образованием промежуточного тиокарбамоилмеркаптоацетата 28 и кислотно-катализируемой циклизацией последнего с выходами 14-85% [47-53]. Реакцию проводят при кипячении в толуоле в присутствии металлического натрия в течение 5 ч [50], однако в зтігх условиях выход роданинов 26 не превышает 42%. При проведении реакции в метаноле при 45 С в течение 30 мин выход роданинов 26 составляет 70-92% [49]. В работе [47] показано, что при проведении реакции бензилизотиоцианата с тиогликолевой кислотой в хлористом метилене в присутствии триэтиламина при комнатной температуре в течение 1 ч 3-бензилроданин получают с выходом 83%. Этот способ позволяет получать роданины с достаточно хорошими выходами, однако осложнен использованием в качестве исходных соединений труднодоступных нзотиоцианатов. Твердофазный синтез, широко применяемый в настоящее время в комбинаторной органической химии, используют и для синтеза роданинов. Взаимодействием тиокарбонилдинмидазола 29 с соответствующими аминами 30,31 на твердофазных носителях получают тиомочевины, которые взаимодействуют с метилтиогликолятом с замещением имидазола и спонтанно циклизуются с образованием роданинов 32,33 с Для синтеза производных роданина на основе ароматических аминов и гидразидов ароматических карбоновых кислот эффективен метод, открытый в 1910 г Холмбергом [55], который основан на реакции взаимодействия тритиокарбонилдигликолевой кислоты с ароматическими аминами, гидразином или гидразидами ароматических карбоновых кислот при кипячении в воде в течение 1-5 ч с выходами роданинов 70-90%. Этот способ получения роданинов удобен тем, что в одну стадию исходя из аминов позволяет получать роданины с хорошими выходами [56-60]. Опубликованы результаты немецких и украинских исследователей, которые получили роданины при кипячении аминов с тритиокарбонилдигликолевой кислотой в водном этиловом спирте и в изопропаноле в течение 6-8 ч с выходами продуктов 72-95% [61-63]. Ацил- и тиоациламидороданины можно получить исходя из 3-аминороданина 34.
Так, ацилированием экзоциклической аминогруппы роданина 34 хлорангидридами ароматических и алифатических карбоновых кислот при кипячении в инертных растворителях, таких как бензол, хлористый метилен или тетрагидрофуран, в присутствии триэтиламина в течение 3-20 ч получают ациламидороданины 35 с выходами 59-90% [64-69]. Нуклеофильным присоединением 3-аминороданина 34 к изоцианатам и изотиоцианатам получают 1-роданин-3-арил(алкил)мочевины и тиомочевины 36 при комнатной температуре и при кипячении в диэтиловом эфире, тетрагидрофуране или бензоле с выходами продуктов 76-90% [70-73]. Этот способ позволяет в одну стадию получать разнообразные 3-тиоацил- и 3-ациламидороданины 36, однако ограничен доступностью изоцианатов и изотиоцианатов. В работе [74] показано, что 3-аминороданин 34 взаимодействует с сульфинилбис(2,4-дигидроксинфенилметантионом) 37 при кипячении в метаноле с образованием 3-тиоациламидороданина 38. Роданины являются реакционноспособными соединениями и содержат три реакционных центра, которые и определяют их значительный синтетический потенциал. Реакционноспособными являются тиокарбонильная (1), карбонильная (2) и метиленовая (3) группы. Роданины способны вступать в самые разнообразные превращения с участием как одного реакционного центра, так и двух, что приводят к образованию конденсированных циклических соединений. Реакция Кневенагеля по метиленовой группе, обладающей СН-кислотностью, обусловленной наличием в 4-ом положении электроноакцепторнои карбонильной группы и гетероатомом в 1-ом положении, является эффективным способом получения арилиденовых производных роданина 40, многие из которых являются биологически активными веществами. Конденсацию проводят при кипячении в уксусной кислоте с выходами 35-85% [34]; при катализе ацетатом аммония в уксуснокислом растворе или толуоле при нагревании [47,48,67,74,75-78]; при кипячении в этаноле: при катализе триэтиламином с выходами 54-86% [79], пиперидином 70-85% [80,81], гидроксидом аммония [71]; при комнатной температуре в хлористом метилене при катализе пиперидином 55-89% [б2]; при катализе концентрированной серной кислотой 39-68% [82], при комнатной температуре и при кипячении в метаноле при катализе диацетатом этилендиаммония с выходами 66-95% [65, 83,84,85,86]; при нагревании в диметилформамиде с триметилхлорсиланом с выходом 83% [87]; с применением микроволнового излучения в растворителях и на твердофазных носителях в течение 15-45 мин с выходами 71-95% [88,89,90,91]; при катализе 2-аминоэтанолом из форманилидов при нагревании в уксусной кислоте с выходом 76% [92].
Ннтрозирование роданина
5-Нитрозороданины представляют собой интересные синтоны для модификации роданинового фрагмента. Нитрозирование роданинов 81 проводят в уксусной или соляной кислотах с нитритом натрия при комнатной температуре в течение 5 ч с выходами 5-нитрозороданинов 82 39- 5-Нитрозороданины 83 взаимодействуют с ацетальдегидом и пиразолоном в метаноле в присутствии пиридина с образованием соединений 84,85 с выходами 60-70% [109,111]. При восстановлении 5-нитрозороданинов 86 цинком в уксусной кислоте с уксусным ангидридом образуются 5-ациламинороданины 87, при взаимодействии последних с пентасульфидом фосфора при кипячении в ксилоле в течение 2.5 ч образуются конденсированные 5-метилтиазоло[5,4-ягтиазоло-2-тионы 88 [110]. Роданин известен как аналитический реагент для осаждения и гравиметрического определения серебра, ртути и других платиновых металлов [112]. Однако низкие растворимость и чувствительность реакций не позволили широко использовать этот реагент для нужд аналитической химии, в частности фотометрии. Взаимодействие с альдегидами и диазосоединениями открывает возможности для получения на его основе новых реагентов, содержащих хромофорные группы. По чувствительности и контрастности реакций с ионами металлов продукты конденсации роданина значительно превосходят роданин. Так, реагент N-диметиламинобензилиденроданин нашел широкое применение для фотометрического определения серебра и золота [113]. 5-Азороданины 90 получают взаимодействием роданинов 89 с предварительно приготовленными солями диазония в водно-спиртовом растворе в присутствии карбоната калия при О С в течение 4 ч с выходами продуктов 64-85% [100,114,115,116,117].
Роданины 91 взаимодействуют с хлорангидридами алифатических и ароматических карбоновых кислот при кипячении в диоксане или бензоле в присутствии карбоната калия или гидроксида кальция в течение 1-2 ч с образование 5-ароилроданинов 92 с выходами 61- 23.6. Синтез конденсированных гетероциклических соединений на основе роданинов При взаимодействии роданинов 93 с а-формилиминофосфораном 94 по реакции Кневенагеля и аза-Виттига в ксилоле с триэтиламином образуются соединения 95 [120]. При взаимодействии 3-аминороданина 34 с 1,2-дибензоилэтеном в уксусной кислоте при нагревании в течение 6 ч образуется соединение 96 с выходом 67%. При взаимодействии с 2-дицианометилениндан-1,3-дионом и тетрацианоэтиленом в ацетонитриле при комнатной температуре в течение 96 ч и 48 ч соответственно образуются соединения 97,98 с выходами 61% и 71% [121] В работе [122] показано, что при взаимодействии роданинов 99 с малонодинитрилом в уксусном ангидриде при нагревании в течение 1 ч образуются 4-дицианометилиденроданины 100 с выходом 60%. На основе 4-дицианометилиденроданина 100 при взаимодействии с элементарной серой в этаноле в присутствии диэтиламина получены тиено[3,2ч/]тиазолы 101 с выходом 73%. При взаимодействии 100 с сероуглеродом в этаноле с ДМФА и триэтиламином при комнатной температуре образуются тиопирано[4,3-йГтиазолы 102 с выходом 80%. При взаимодействии 100 с солями диазония и последующей гетероциклизацией соединений в этаноле в присутствии гидроксида натрия образуются пиразоло[5,4-с]пиридазины 103 с выходом 58% [122]. Таким образом, роданины, содержащие 3 функциональные группы: карбонильную, тиокарбонильную и метиленовую, обладают значительными синтетическими возможностями. На их основе могут быть получены самые разнообразные соединения, в том числе и различные гетероциклические структуры. 2.3.6. Синтез конденсированных гетероциклических соединений на основе 5-лрилиденроданннов 5-(2-Нитрофенил)арилиденроданины 104 циклизуются в тиазоло[4,5-6]хинолин-2- тионы 105 под действием цинковой пыли в уксусной кислоте [123]. 5-Арилиденроданины 106 с глицином в уксусном ангидриде при воздействии микроволнового излучения (температура 90 С) в течение 10-12 мин образуют 2-оксо-5Н-пирано[2,Зч/]тиазолы 108 с выходами 73-86% [124]. Реакции Михаэля протекает через образование in situ азлактона, который при взаимодействии с роданином приводит к аддукту 107, который перегруппировывается в 2-оксо-5Н-пирано[2,3-аГ]тиазол 108.
Реакция протекает стереоселектнвно с образованием преимущественно г/ис-изомера (соотношение цис- к транс-томеру 96:4 соответственно). При проведении этой реакции на термостатированной масляной бане при 90 С пиранотиазолы образуются с выходами 35-43%. Соотношение цис- к транс-стереоизомерам составляет 57:43% соответственно. В работе [125] исследовано взаимодействие 3-арилроданинов 109, ароматических альдегидов и iV-арилдитиокарбаматов аммония без растворителей при воздействии микроволнового излучения с последующей гетероциклизацией интермедиата 110 с помощью монтмориллонита (К-10, Li+) или иода в течение 4-12 мин с образованием соединений 111-113 с выходами 77-89%. При проведении реакции этой реакции на термостатированной масляной бане при температуре 90 С в течение 4-12 ч выход продуктов 111-113 составил 42-52%. Это может быть объяснено образованием диполярного переходного состояния. Более сильная стабилизация полярного переходного состояния за счет диполь-дипольных взаимодействий с электрическим полем микроволн по сравнению с менее полярным основным состоянием может снижать энергию активации, приводя к повышению скорости реакции. Производные 5-арилиденроданинов 114 взаимодействуют с а,р-ненасыщенными енаминами 115 при кипячении в течение 20-140 ч в абсолютном ацетонитриле с образованием дигидропиранов 116 с выходами 40-70% [126,127]. Реакция протекает через образование комплекса, с переносом заряда, о чем свидетельствует временное интенсивное красное окрашивание реакционной смеси. Образование дигидропиранового кольца объясняется интермедиатом, носящим характер цвиттер-иона А. При кипячении 5-арилиденроданинов 114 с енаминами в абсолютном ацетонитриле в присутствии гидрохинона реакция протекает с образованием нециклических аддуктов присоединения по Михаэлю 117,118. Образование тиазоло[4,5-6]пиридинов 125 протекает, по-видимому, через основно-катализируемое присоединение цианоацетамида к а,р-ненасыщенному кетону с образованием аддукта 124 по реакции Михаэля. Реакцию проводят без растворителя с этил цианоацетатом в избытке ацетата аммония при температуре 150-170 С с выходами продуктов 125 65-75% [128,129]. При взаимодействии 5-арилиденроданинов 123 с малонодинитрилом в тех же условиях образуются тиазоло[4,5-6]пиридины 126,127 с выходами 60-77%.
Биологическая активность роданннов и их производных
Роданины и их производные проявляют широкий спектр биологической активности и в настоящее время активно изучаются. В медицинскую практику введен в начале 1980-х г препарат «Epalrestat» - производное роданина, высокоэффективный ингибитором альдозоредуктазы, являющийся перспективным для лечения осложнений диабета (катаракты, нефропатии, нейропатии). Epalrestat 0Н Роданины и их производные проявляют противомалярийную, антибактериальную, фунгицидную, противоопухолевую, противовирусную активность. В таблице 2.1 приведены структуры некоторых биологически активных роданинов В заключение необходимо отметить, что роданины, содержащие 3 функциональные группы: карбонильную, тиокарбонильную и метиленовую, а также 5-арилиденроданины, содержащие а,р-ненасыщенную карбонильную группу, обладают значительными синтетическими возможностями. На их основе могут быть получены разнообразные соединения, в том числе конденсированные гетероциклы. Кроме того, производные роданина обладают широким спектром биологической активности. Из анализа литературы следует, что приемлемые способы получения 3-тирациламидороданинов изучены мало. Поэтому разработка удобных способов получения роданинов, содержащих 3-тиоациламидный фрагмент, изучение их реакционной способности и биологической активности представляются перспективными. Работа направлена на получение новых 2-тиоксо-1,3-тиазолидин-4-онов (роданинов) общей формулы I, синтез на их основе 5-ариламино- (II), 5-арилгидразоно-(III), 5-ароил- (IV), 5-арилиденроданинов (V) и конденсированных гетероциклических соединений VI, а также изучение их биологической активности. Предполагая, что введение тиооксамидного фрагмента в структуру 2-тиоксо-1,3-тиазолидин-4-она (роданина) в качестве заместителя, позволит получить новые биологически активные производные роданинов, мы разработали схему синтеза роданинов 1, содержащих тиогидразидный фрагмент.
Анализ литературных данных по способам получения роданинов позволяет выделить три возможных подхода к синтезу ранее не описанных iV-тиоацетоамидороданинов (Схема 1): Метод А. Взаимодействие тиогидразидов 2 с сероуглеродом с последующим алкилированием монохлоруксусной кислотой или же последовательная обработка тиогидразидов тиокарбонилдиимидазолом и эфиром тиогликолевой кислоты; Метод Б. Из тиогидразидов 2 и тритиокарбонилдигликолевой кислоты; Метод В. Взаимодействие 3-аминороданина 3 с дитиоэфирами соответствующих N- Нами были изучены эти подходы к синтезу JV-тиоацетоамидороданинов. Тиогидразиды оксаминовых кислот 2 были получены согласно [27] гидразинолизом морфолидов ба-н, которые получаются по реакции /S -функционализации из соответствующих хлорацетанилидов 5а-н с предварительно приготовленным раствором элементарной серы в морфолине и ДМФА (Схема 2). Стандартные методы синтеза iV-ациламидороданинов, основанные на взаимодействии гидразидов кислот с тритиокарбонилдигликолевой кислотой, или с сероуглеродом с последующим алкилированием образующихся дитиокарбаматов монохлоруксусной кислотой, оказались непригодными для аналогичного превращения тиогидразидов оксаминовых кислот в силу различия реакционной способности карбонильной группы гидразидов кислот к тиокарбонильной группы тиогидразидов оксаминовых кислот: При взаимодействии тиогидразидов оксаминовых кислот 2а-в с сероуглеродом в присутствии оснований реакцию не удается остановить на стадии образования первичного дитиокарбаматного аддукта. Как при нагревании, так и при комнатной температуре или при -15 С, реакция протекает с циклизацией по тиокарбонильной группе с образованием 2-тионо-1,3,4-тиадиазолов 4а-в с выходами 61-70% (Схема 3). Схема 3 В спектре 13C ЯМР соединений 7 присутствуют сигналы атома углерода при 190-192 м.д., характерные для тиоамидной группы [150]. Таким образом, можно считать, что в молекуле тиадиазола 7 фрагмент C=S находится в форме тиоамида, а не тиола. Также оказалось невозможным получить целевые роданины последовательным взаимодействием тиогидразидов оксаминовых кислот 2 с тиокарбонилдиимидазолом и метилтиогликолятом. Реакция не останавливается на образовании тиоимидазолида даже при -ЗО С и приводит к образованию 2-тионо-1,3,4-тиадиазолов 7а-в с выходами 85-90% (Схема 4). Дитиоэфиры карбоновых кислот 4 являются высокореакционноспособными соединениями и гладко взаимодействуют с гидразином, тиогидразидами кислот, аминоацетонитрилом, семикарбазидом, анилинами с образованием тиоксацетамидов с высокими выходами 70-90% [26]. Однако нам не удалось получить N-тиоацетоамидороданины 1 при взаимодействии 3-аминороданина 3 с дитиоэфиром 4 (синтезирован по литературному методу [26] реакцией -функционализации из хлорацетанилида 5а с предварительно приготовленным раствором элементарной серы в триэтиламине с последующим алкилированием йодистым метилом (Схема 5)) при кипячении в спирте, толуоле, диглиме, а также при действии гидрида натрия.
В реакционной смеси присутствовали только исходные соединения (Схема 5). Не удается получить роданины и при взаимодействии тиогидразидов оксаминовых кислот 2 с тритиокарбонилдигликолевой кислотой. Все попытки проведения реакции с использованием описанных в литературе методик в различных условиях (кипячение в спиртовых, водно-спиртовых, водных средах в присутствии оснований [55]) не привели к образованию роданинов. При проведении реакции в диглиме нами и в этом случае были получены 1,3,4-тиадиазол-2-тионы 7а-в. Вероятно, в жестких условиях тиокарбонильная группа тиогидразидного фрагмента замещает тиогликолят с образованием тиадиазол-2-тионов 7а-в. Механизм взаимодействия аминов с тритиокарбонилдигликолевой кислотой включает замещение тиогликолята с образованием дитиокарбамата, который далее циклизуется в роданин (Схема 6) [151]. Схема 6 Мы предположили, что направление первичной атаки амина на карбонильную группу тритиокарбонилдигликолевой кислоты позволит избежать образования тиадиазол-2-тионов (Схема 7). Схема 7 Для активации карбоксильной группы тритиокарбонилдигликолевой кислоты мы применили дициклогексилкарбодиимид (ДЦКД). Установлено, что при проведении реакции в абсолютном тетрагидрофуране при О С с небольшим избытком ДЦКД действительно образуются 2-тиоксо-1,3-тиазолидин-4-оны 1а-д с выходами 70-80% (Схема 8). Повышение температуры реакции приводит к снижению выхода роданинов la-д и осмоленню реакционной массы. Установлено, что последовательность прибавления реагентов не влияет на выход целевого продукта. Однако, несмотря на высокие выходы роданинов 1а-д, этот метод осложнен очисткой продуктов от образующейся в процессе реакции дициклогексилмочевины. Более удобным для активации тритиокарбонилдигликолевой кислоты оказалось применение двукратного избытка карбонилдиимидазола (КДИ). В этом случае образующийся в качестве промежуточного продукта имидазолид тритиокарбонилдигликолевой кислоты взаимодействует с тиогидразидамп оксаминовых кислот 2а-н с образованием роданинов 1а-н с выходами 75-88% (Схема 8). В этом случае порядок прибавления реагентов играет важную роль. Так, при одновременном добавлении КДИ и тиогидразидов оксаминовых кислот 2а-д к тритиокарбонилдигликолевой кислоте образуется многокомпонентная смесь, из которой удается выделить роданины 1а-д с выходами всего лишь 5-9% и 5-гидрокси-1,3,4-тиадиазолы 8а-д с выходами 25%.
Синтез конденсированных гетероциклов
Роданины обладают значительными синтетическими возможностями. На их основе могут быть получены самые разнообразные соединения, в том числе различные гетероциклические структуры. Они вступают в реакции гетероциклизации, в которых полностью или частично вовлекается тиогидразидный фрагмент. При кипячении роданинов 1а-в с реагентом Лавессона или с пентасульфидом фосфора в толуоле с выходами 75-85% образуются тиазоло[4,3-][1,3,4]тиадиазоло-5-тионы 38а-в, при этом также амидная группа превращается в тиоамидную (Схема 19). Реакция протекает, по-видимому, через основно-катализируемое присоединение цианоацетамида, образующего in situ из этил цианоацетата в избытке ацетата аммония, к а,Р-ненасыщенному кетону с образованием аддукта А по реакции Михаэля. Выходы конденсированных гетероциклов 41а-в могут быть существенно повышены за счет применения микроволнового излучения. При взаимодействии бензилиденовых производных роданинов 11-13 с этилцианоацетатом в уксуснокислом растворе ацетата аммония под воздействием микроволнового излучения нами были получены замещенные тиазоло[4,5-6]пиридины 41а-в с выходами 88-92% (Схема 22). Сравнительно низкие выходы (25-35%) пирано[2,3- :/][1.3]тиазолов 42а-в (Схема 23) были получены при нагревании бензилиденовых производных роданинов 11-13 с малонодинитрилом в присутствии триэтиламина в ДМФА в течение 10 ч или в абсолютном этаноле (3 ч, 30-35%). При проведения этой реакции в уксусной кислоте под действием микроволнового излучения в течение 45 мин выход пирано[2,3- /][1,3]тиазолов 42а-в составил 85-87%. Альтернативным методом синтеза соединений 42 является нагревание арилиденмалонодинитрилов с роданинами 1а-в в этаноле в присутствии пиперидина (Схема 24). Выходы в данном случае составили 50-55%. Применение этого подхода позволяет получать разнообразные пирано[2,3-йГ[1,3]-тиазолы и увеличивает их выход в расчете на исходный роданин. Так, с выходами 55-60% получены 5-нитро-2-фурил- и 2-тиенилпроизводные пирано[2,3-аП,[1,3]-тиазолов 42г,д (Схема 24). Наличие в opmo-положении арилиденового фрагмента реакционноспособных заместителей делает возможной дальнейшую гетероциклизацию.
Так при взаимодействии 2-гидроксибензилиденроданинов 11ж,12г,13г с малонодинитрилом в ДМФА в присутствии триэтиламина образуются конденсированные хромено[4 ,3 :4,5]пирано[2,3-йГ]тиазолы 43а-в с выходами 33-35% (Схема 25). При проведении реакции под воздействием микроволнового излучения в течение 1.5 ч выход соединений 43а-в составил 80-85%. Таким образом, нами разработаны удобные подходы к синтезу конденсированных гетероциклических соединений на основе новых роданинов и их арилиденовых производных. Впервые показано значительное положительное влияние микроволнового излучения на реакции арилидсновых производных с производными малонодинитрила. Реакция Дильса-Альдера 5-арилиденроданинов с такими диенофилами как, ДМАД, малеиновыи ангидрид, малеинимиды, в литературе не описана. В то же время их аналоги, содержащие тиокарбонильную группу в положении 4 - 5-арилиденизороданины и 2,4-дитиороданины, легко взаимодействуют при комнатной температуре с ДМАД, малеиновым ангидридом, малеинимидом и акрилонитрилом с образованием тиопирано[2,3-с1]гиазолидин-2-тионов [137]. В аналогичных условиях 5-арилиденроданины 11-13 не вступают в реакцию с вышеупомянутыми диенофилами. При проведении реакции в различных растворителях (бензол, толуол, ксилол, уксусная кислота, уксусный ангидрид) как при комнатной температуре, так и при кипячении, образования циклоаддуктов не наблюдалось. В условиях избыточного давления (от 10 до 150 кбар) получить пирано[2.3-с/]тиазолидин-2-тионы также не удалось. Во всех случаях были выделены исходные соединения; кроме того, при кипячении в высококипящих растворителях наблюдалось осмоление реакционной массы. Реакцию циклоприсоединения арилиденовых производных роданина с диенофилами удалось провести при микроволновом облучении в уксусной кислоте. Пирано[2,3-сГ]тиазолы 44-46 образуются в этих условиях с выходами 78-90% (Схема 26). Наличие в спектрах Н ЯМР соединений протона при атоме углерода Cs гетероцикла в виде дуплета при 5.5-5.6 м.д. с константой спин-спинового взаимодействия J - 4.8-5.0 Гц; протона при атоме углерода Сб в виде дублета дублетов при 3.6-4.0 м.д. с константой спин-спинового взаимодействия J = 5.0 и 10.0 Гц, а также протона при атоме углерода С 7 в виде дублета при 4.5-4.6 м.д. с константой спин-спинового взаимодействия J = 10.0 Гц, свидетельствует о цисоидном расположении протонов С 5 и Сб по отношению к друг другу и трансоидном расположении протона C-j. Таким образом, впервые проведена реакция циклоприсоединения 5-арилиденроданинов с различными диенофилами при применении микроволнового излучения. Ряд синтезированных арилиденроданинов 11-23 был протестирован на ингибиторнуга активность по отношению к ВИЧ-1 интегразе и на цитотоксическую активность.
Генетический материал ВИЧ-1 представлен одноцепочечной (+)-РНК. ВИЧ-1 несет фермент (обратная транскриптаза), превращающий одноцепочечную РНК в двуцепочечную ДНК, которая может встраиваться в хромосому клетки-хозяина. В процессе встраивания в хромосому клетки-хозяина провирусной ДНК важную роль играет еще один вирусный фермент - интеграза, которая интегрирует провирусную ДНК в хромосому хозяина. У двуцепочечной провирусной ДНК на каждом конце есть последовательность оснований, называемая длинным концевым повтором {Long Terminal Repearts, LRT), которая участвует в образовании «стыков» с клеточной ДНК. На первой стадии интеграции, называемой 3 -концевой процессинг, интеграза отщепляет динуклеотид с 3 -конца каждой из цепей вирусной ДНК. На второй стадии, называемой перенос цепи, фермент осуществляет встраивание вирусной ДНК в ДНК-мишень. 5-Арилиден роданины являются структурными аналогами ранее известных ингибиторов ВИЧ-1 интегразы-5-арилиден-3-(Ъ1-арилпропанамидо)роданинов [10]: Тестирование противовирусной активности на ВИЧ-инфицированных клетках было проведено Dr. Nouri Neamati (Department of Pharmaceutical Sciences, University of Southern California). Ингибирование каталитической активности интегразы (З -процессинг и обратный трансфер) определяли in vitro. Для определения использовали рекомбинантную интегразу. В качестве ДНК-субстрата использовали 21-звенный радиоактивно меченный ДНК-дуплекс U5B/U5A. Противовирусная активность характеризовалась значением конценграции ингибитора 1С50, при которой цитопатогенное действие вируса подавлялось на 50%. Соединения со слабым электрон акцепторным заместителем (4-хлорфснил) в арилиденовом фрагменте В (15а,126,14а) не показали ингибирования интегразы в максимальной концентрации, за исключением соединения 136, содержащем 4-метокси группу в арильном фрагменте А, с ингибиторной активностью З -процессинга и обратного трансфера IC50 33 мкМ (Таблица 3.1). Слабоосновный и объемный заместитель арилиденовом фрагменте В (индольная группа) приводит к полной потере активности 11в. Соединение 11г с более сильным электроноакцепторным бензоильным заместителем в фрагменте В проявляет большую ингибиторную активность по отношению к интегразе со значением IC50 58 ± 4 мкМ и 20 ± бмкМ для З -процессинга и обратного трансфера соответственно.
