Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Модификация открытоцепных лигандов (подандов) карбо- и гетероциклами 6
1.1. Методы синтеза и комплексообразующая способность гетероциклсодержащих подандов
1.2. Использование подандов в качестве билдинг-блоков для построения супрамолекулярных структур
Глава 2. Синтез и свойства халконо-подандов и родственных им соединений 39
2.1. Формирование гетероцикла на фенилоксиэтиленовой матрице 39
2.1.1. Синтез карбонил-замещенных подандов. Реакции конденсации 39
2.1.2. Синтез халконо-подандов и исследование геометрической изомерии пропенонового фрагмента в твердой фазе и растворах.
Исследование формирования молекулярных упаковок методом РСА 40
2.2. Синтез подандов с фрагментами четырехчленных карбо- и пятичленных гетероциклов на основе халконов 49
2.2.1. Исследование фотоиндуцируемой реакции [2+2] циклоприсоединения (ФЦП) в твердой фазе (кристаллах) 49
2.2.2. Исследование фотоиндуцируемой реакции [2+2] циклоприсоединения (ФЦП) в растворах 54
2.2.3. Синтез N-замещенных 2-пиразолинил-содержащих подандов 62
2.2.4. Мультикомпонетный синтез пирролил-содержащих подандов 74
2.3. Синтез гидразоно-подандов и их внутримолекулярная гетероциклизация 79
2.4. Функционализация подандов с терминальными нуклеофильными группами. Сонохимический синтез фторхинолоновых подандов 89
2.4. Функционализация подандов с терминальными электрофильными группами. Синтез пиридиниевых подандов подвоздействием ультразвука и высокого давления 95
2.6. Синтез имидазолидинонсодержащих подандов, аналогов лауриновой кислоты (природного субстрата фермента KASIII, ответственного за синтез миколовых кислот)
2.7. Особенности механизма взаимодействия реагентов с подандами 103
2.8. Исследование координационных и мембранотропных свойств подандов методом ИК и УФ спектроскопии 105
Глава 3. Экспериментальная часть 111
Глава 4. Исследование биологической активности полученных соединений 165
4.1. Прогноз биологической активности полученных соединений с использованием квантово-химических расчетов 165
4.2. Исследование антимикобактериального действия полученных соединений 167
Выводы 174
Благодарности 175
Список цитируемой литературы 176
Приложение 191
- Использование подандов в качестве билдинг-блоков для построения супрамолекулярных структур
- Синтез карбонил-замещенных подандов. Реакции конденсации
- Функционализация подандов с терминальными нуклеофильными группами. Сонохимический синтез фторхинолоновых подандов
- Исследование антимикобактериального действия полученных соединений
Введение к работе
Макроциклические полиэфиры и их нециклические аналоги (поданды) легко образуют липофильные комплексы с нейтральными молекулами и заряженными частицами, что открывает широкие возможности для использования этих соединений в различных областях науки и техники. Особый интерес подобные соединения представляют как объекты супрамолекулярной химии, а также как потенциальные физиологически активные соединения, способные легко проникать через биологические мембраны и взаимодействовать с определенными ферментами. Необходимо подчеркнуть, что факторами, повышающими селективность взаимодействия «гость-хозяин» или «субстрат-рецептор» могут быть модификация подандов и краун-эфиров фрагментами карбо- и гетероциклов, а также введение в эти системы оптически активных центров. Последнее особенно важно при разработке рецепторов хиральных органических молекул, а также ингибиторов ферментов, взаимодействующих с оптически активными сайтами белковых молекул. Однако способы получения макроциклических, и особенно нециклических полиэфиров, включающих карбо- и гетероциклические фрагменты, разработаны явно недостаточно, а методы стереоселективного синтеза подобных объектов практически отсутствуют.
В этом отношении особый интерес представляют халконо-поданды -соединения, имеющие наряду с полиэфирным, пропеноновый фрагмент, удобный для формирования различных циклических структур, в том числе хиральных. Однако, реакции циклизации с участием пропенонового фрагмента (в том числе фотоиндуцируемые) в этих соединениях практически не исследованы.
5 Цель работы:
В связи с этим, в работе были поставлены следующие основные цели:
разработка методов синтеза халконо-подандов, изучение их реакций с TV-нуклеофилами, а также некоторых фотохимических превращений
синтез мембраноактивных ингибиторов ферментов микобактерии туберкулеза на основе халконо-подандов и родственных им соединений
Диссертационная работа состоит из четырех глав и приложения. В
первой главе приведен аналитический обзор данных по методам введения в
поданды карбо- и гетероциклов, вопросам взаимосвязи строения подандов с
их рецепторными свойствами. Вторая глава посвящена обсуждению
полученных результатов. Третья глава содержит описание
экспериментальных методик. В четвертой главе приведены данные биологических испытаний синтезированных соединений.
Работа выполнялась в рамках подпрограммы "Создание новых лекарственных средств методами химического и биологического синтеза" ФЦНТП "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения" по направлению 05. "Направленный синтез и создание базовых структур для новых лекарственных средств"; при поддержке РФФИ (гранты 00-03-32789, 02-03-32332, 04-03-96011-урал, 06-03-08144-офи, 06-03-33172, 07-03-96113-урал, МНТЦ (проект № 0708), а также Президиума РАН (проект «Дизайн новых супрамолекулярных структур содержащих гетероциклические фрагменты»).
Использование подандов в качестве билдинг-блоков для построения супрамолекулярных структур
Почти все известные методы синтеза подандов, имеющих в своем составе гетероциклические фрагменты, являются многостадийными процессами и включают либо последовательное построение гетероцикла и дальнейшее его связывание с (поли)оксиэтиленовой матрицей, либо модификацию уже функционализированных подандов. Наиболее часто для сочетания гетероциклического фрагмента с полиэфирным спэйсером используется реакция Вильямсона, заключающаяся в нуклеофильном замещении хорошо уходящих групп, находящихся как в исходном полиэфире, так и в гетероцикле. Также известны такие подходы, как ароматическое нуклеофильное замещение (присоединение), реакции конденсации и переэтерификации.
Одним из первых примеров модификации полиэфирной матрицы жесткими гетарильными донорными концевыми группами явился синтез хинолинсодержащих подандов I и II (Схема 1.1). Симметричные и несимметричные лиганды получали взаимодействием моно- и дигалогензамещенных полиэфиров с нуклеофильным заместителем гетероцикла. Было показано, что введение жестких концевых групп, приводит к увеличению стабильности комплексов с ионами щелочных и щелочноземельных металлов с одновременной потерей селективности. Это обусловлено преобладанием донорной активности концевых гетероароматических групп над способностью псевдополости лиганда как комплексообразующего центра селективно различать определенные ионы металлов. В результате рентгеноструктурных исследований комплексов была обнаружена другая особенность подандов. «Обертывание» вокруг катиона происходит не по кругу, а по спирали, в результате этого нехиральный лиганд образует хиральный комплекс [7]. Было установлено, что лиганды I и II, отличаясь конформационной гибкостью оксиэтиленового фрагмента и, как следствие, высокой мембранотропной активностью, проявляют себя в качестве экстрагентов для извлечения переходных металлов в широком интервале рН [8,9]. Кроме того, изучение фармакологических свойств этих подандов выявило их способность сокращать частоту сердечных сокращений крыс и воздействовать на моторный нерв лягушек [10, 11].
Другой путь синтеза несимметричных хинолинсодержащих подандов связан с получением в качестве промежуточного интермедиата 8-[2-(2 хлорэтокси)этокси)этокси]хинолина [12, 13]. Который образовывался в результате обработки тионилхлоридом 2-[2-(2-Хинолил-8 окси)этокси)этокси]-этанола, синтезированного реакцией 8 гидроксихинолина с 2-[2-(2-хлорэтокси)этокси]этанолом в присутствии К2СОз или NaOH в ДМФА.
Известная способность N-оксидов связывать кислоты Льюиса была использована авторами [14] для создания эффективных двуканальных флуоресцентных сенсоров на ионы Li+, Mg2+ и Са2+. Поданды IX, содержащие концевые изохинолин N-оксидные фрагменты были синтезированы по Схеме 1.3. Салициловый альдегид V последовательно тозилировали, присоединяли к изохинолину с образованием 1-(2-гидрокси-бензил)-изохинолин-2-ола VI. Взаимодействием с дитозилатом гликоля получали поданд VII, а N-окислением /я-хлорпербензойной кислотой -продукт IX. Авторами найдено, что альтернативой этому процессу может быть непосредственное N-окисление соединения VI до Vin и последующее взаимодействие с дитозилатом триэтиленгликоля также приводит к целевому поданду IX.
В результате последовательной модификации 1,10-фенантролина, включая стадию взаимодействия 2-(4 -гидроксифенил)имидазо-[4,5-і]1,10 10 фенантролином с дитозилатом триэтиленгликоля, синтезирован поданд X (Схема 1.4). В результате координации с Ки(фенантролин)2СІ2 получен стабильный комплекс XI с выходом 75% в виде двух диастереомеров [15]. Посредством УФ и флуоресцентной спектроскопии были исследованы фотофизическое поведение и способность лиганда X и его рутениевого комплекса связывать щелочные и щелочноземельные металлы. Стехиометрический состав комплексов с ионами выше указанных металлов в соотношение 1 : 1 был определен флуорометрическим титрованием и выявлено различное флуоресцентное поведение соединений X и XI.
Схема 1.4 Поданды с концевыми гидрокси группами описаны в работе [16]. Их получали алкилированием несимметричных диолов N-замещенного 1,2,4-триазола, активированных предварительной обработкой гидридом натрия, замещенным бромэтанолом.
Так, например, взаимодействием бис(2-бромэтилового) эфира с 6-метил-1,3-оксазин-2,4(3//)-дионом в присутствии катализатора межфазового переноса ДМФА-К2СОз-Еі3(РпСН2)КС1 был получен 1,5-бис(6-метилоксазин-2,4-дион-3)-3-оксапентан XV (Схема 1.1). Дальнейшая реакция соединения XV с аминами приводит к образованию бис(урацил)подандов XVI-XVIIL Однако при нагревании с З-амино-пропан-1-олом одна субъединица оксазина в молекуле поданда XV реагирует с ОН-группой, за счет чего наряду с соединением XVII формируется продукт XIX. Авторами найдено, что поданд XVIII, содержащий три атома кислорода и два атома серы, является более липофильным, чем поданды XVI и XVII и поэтому более эффективно экстрагирует и переносит катионы Na+, К+, Т1+ и NlV через хлороформную мембрану [19].
Взаимодействием калиевой соли 1,2-дигидро-3,6-диоксопиридазина, генерируемой in situ, с 3-окса-1,5-дихлорпентаном был синтезирован несимметричный поданд 1,2-дигидро-3,6-диоксо-К-(3-окса-5-хлорпентил)-пиридазин XX (Схема 1.8). В результате взаимодействия данного соединения XX и 1,2-дигидро-3,6-диоксопиридазина или двух молей 1,2-дигидро-3,6-диоксо-пиридазина с одним молем 3-окса-1,5-дихлорпентана был получен 1,5-бис(1,2-дигидро-3,6-диоксопиридазил-1)-3-оксапентан XXI [20].
Авторами работы [21] получена серия подандов XXIV, способных захватывать в молекулярную полость катионы К+ или Na+ за счет внутримолекулярного водородного связывания и 7Г-7Г взаимодействия между концевыми группами. Данные лиганды являются одними из редких примеров синтетических аналогов нигерицином по механизму взаимодействия с субстратом. Синтез таких подандов является многоступенчатым (Схема 1.9). Диолы XXII последовательно подвергали монотозилированию (33-40%), замещению на р-нитрофенол (75-100%), тозилированию, замещению на аденин (44-48%) и восстановлению до соединения ХХШ. Взаимодействие которого с имидом хлорангидрида или его N-метильным производным давало соответствующие поданды XXIV с 75-95% выходом.
Синтез карбонил-замещенных подандов. Реакции конденсации
Среди наиболее широко применяемых методов синтеза арил- и гетарилсодержащих подандов, а также бензокраун-эфиров является реакция Вильямсона, которая, однако, как правило, сопровождается побочными окислительно-восстановительными процессами (например, реакция Канницаро), ведущих к значительному осмоленню и понижению выхода целевого продукта, в случае орто-замещенных формил-подандов, до 12 -25%. Обычно, увеличения выхода продукта добиваются, проводя реакцию в значительном объеме растворителя в атмосфере инертного газа, или вводя дополнительную стадию тозилирования полиэтил енгликолей [54]. Нами была оптимизирована методика синтеза замещенных формил-подандов 2а-в, разработан метод синтеза ацетил-подандов 2г-е. Впервые показано, что присутствие нанооксида алюминия значительно повышает селективность реакции Вильямсона (без применения инертной атмосферы), и позволяет увеличить выходы продуктов 2а-е в 2 - 3 раза (Таблица 1). По данным ИК-спектроскопии сорбция реагентов осуществляется путем координации атомов кислорода карбонильных групп льюисовскими кислотными центрами поверхности оксида. В пользу этого свидетельствуют сдвиги полос поглощения карбонильной группы 1665 см 1 и 1642 см"1 до 1538 см" и 1537 см 1 в низкочастотную область в ИК спектрах сорбированных на поверхности AI2O3 салицилового альдегида и 2-гидроксиацетофенона, соответственно, что может способствовать активации гидроксильной группы субстрата. С другой стороны, ограничение доступа к карбонильным группам, по-видимому, приводит к ингибированию побочных процессов.
Халконы являются удобными синтонами для формирования карбо- и гетероциклов. Вследствие делокализации электронной плотности в системе С=С-С=0, они ведут себя как амбидентные электрофилы. Существенное различие природы двух центров енонового фрагмента обеспечивает высокую региоселективность реакций. В зависимости от природы нуклеофила, реакция протекает по типу 1,2- или 1,4-присоединения [74, 75].
Впервые по реакции альдольной конденсации Кляйзена-Шмидта, взаимодействием формил-подандов 2а-в с ацетофеноном, либо ацетил-подандов 2г-е с гетероароматическими альдегидами получены орто 41 замещенные халконо-поданды 3, 4, 5 с различной длиной оксиэтиленового фрагмента (схема 2).
Известно, что реакционная способность ароматических непредельных кетонов (халконов) определяется стереоизомерией пропенонового фрагмента. Литературные сведения по вопросу конформационных переходов еноновых систем весьма ограничены, что связано с высокой скоростью этих процессов. Считается, что энергетический барьер конформационных превращений халконов значительно ниже энергии активации большинства химических реакций, например, для s-цис - s-транс перехода -халконов он составляет 20 - 40 кДж/моль [75]. Однако конформация может быть определяющей в орбитально контролируемых процессах таких, как реакции циклоприсоединения и Михаэля, и влиять на их скорость, регио- и стерео-селективность.
По данным РСА диарилпропеноновый фрагмент соединений За,б имеет транс-Б-цис конформацию, в которой На-протон в эндо-положении оказывается сближенным с мостиковым атомом кислорода оксиэтиленовой цепочки. Структура фрагментов плоская в пределах 0.05 А и, таким образом, представляет собой сопряженную систему (таблица 3).
Стереоориентация енона в соединениях За (а) и 36 (б) Сведения об наиболее стабильной ориентации пропенонового фрагмента халконо-подандов в растворах были получены в результате двумерного 2D-NOESY эксперимента для соединений За,б. Показано, что увеличение длины оксиэтиленового фрагмента в соединениях Зб,в в растворах способствует конформационному переходу из структуры А в структуру Б в результате поворота вокруг связи Cj-Cp (рис. 3). Очевидно, увеличения длины СрСр связи до 1.460(2) А для соединений Зб,в, по сравнению с 1.438(2) А для За, ведет к снижению энергетического барьера вращения. В Н-1!! ЯМР корреляционных спектрах фиксировались кросс-пики между а-протоном енона и ароматическими протонами Н(6) и Н(2 ) соединения 36 (структура Б), и кросс-пики между а-протоном енона и ароматическими протонами Н(2 ) соединения За (структура А). При этом за счет дезэкранирующего эффекта ближайшего атома кислорода полиэфирной цепочки наблюдалось уменьшение разности химических сдвигов а и р -протонов енона (таблица 2).
Таким образом, по данным РСА халконо-поданды За,б в твердом состоянии характеризуются mpanc-s-цис конформацией пропенонового фрагмента (структура А, рис. 3). В растворах по данным спектроскопии ЯМР Н пропеноновый фрагмент соединений 3 находится преимущественно в транс-Б-цис конформации, при этом соединение За имеет структуру А, а соединения Зб,в структуру Б (рис. 3).
Введение в арильный фрагмент нитро-группы в ор/ш-положение к енону, согласно РСА, приводит к значительному выходу ароматических заместителей из плоскости сопряжения халконового фрагмента соединений 4а,в (торсионные углы для 4а составляют 65 - 66, для 4в 49) и к существенному нарушению самой системы сопряжения (таблица 3). За счет невалентного взаимодействиями полярных нитро- и кето-групп в молекулах халконо-поданда 4а происходит внутримолекулярное сближение до 2.9 А между терминальными группами с образованием своеобразной псевдоциклической структуры и стабилизации транс-ъ-транс конформации енона (рис. 4, А).
Увеличение длины оксиэтиленового фрагмента в молекуле при переходе к соединению 4в приводит к значительному сокращению роли полярных контактов нитро- и кето-групп и, как следствие, к стабилизации транс-ъ-цис конформации пропенонового фрагмента (рис. 4, Б). При этом, сопряжение "мостикого" арильного заместителя с еноном возрастает за счет того, что оба фрагмента лежат в одной плоскости. В спектрах ЯМР Н об этом свидетельствует сдвиг в слабое поле сигналов а-протона енона от 7.12 м.д. (4а) до 7.58 - 7.6 м.д. (4б,в) и сигналов протонов "мостикого" арильного заместителя, например, для H Ph) протона от 7.7 м.д. (4а) до 8.1 (4б,в) при переходе от халконо-поданда 4а к 4б,в .
Функционализация подандов с терминальными нуклеофильными группами. Сонохимический синтез фторхинолоновых подандов
Аминотетразиновые поданды 20а-в, представляющие собой многоцентровые молекулы с донорными гетероатомами, получали SNipso -замещением диметилпиразольного цикла в третьем положении тетразинового кольца . При переходе от малых молекул к синтезу аминотетразиновых подандов, отмечено незначительное увеличению времени реакции до 1 - 1,5 часов по сравнению со стандартной методикой (30 минут). Согласно литературным данным, это может быть связано со способностью азоло-азинового комплексообразующего узла в молекуле 3,6-бис-(3,5-диметилпиразол-1-ил)-1,2,4,5-тетразина активировать нуклеофил за счет оттягивания протона от последнего в результате образования водородных связей [109]. С другой стороны, наличие объемного оксиэтиленового фрагмента приводило к стабилизации монозамещенных подандов по данным ТСХ при соотношении реагентов 1 : 2. Для сдвига равновесия в сторону целевых продуктов 20 необходим 1,5 - кратный избыток электрофильного агента 19.
В ЯМР !Н спектрах строение аминотетразиновых подандов однозначно подтверждалось наличием сигнала протона NH группы в области слабого поля 5 8.88 - 8.74 м.д., сигналов протонов двух метальных групп пиразольного цикла в области б 6.19 - 6.08 м.д. и 2.50 - 2.21 м.д., соответственно. Химические сдвиги протонов оксиэтиленового фрагмента фиксировались в области 3.79 - 3.62 м.д.
Реакцией нуклеофильного замещения подвижного атома F в седьмом положении 1 -этил-6,7-дифтор-1,4-дигидро-4-оксо-3-хинолинкарбоновой кислоты и ее этилового эфира полиоксиэтиленгликолями, полиоксиэтилендиаминами и полиэтиленполиаминами осуществлен синтез фторхинолоновых подандов 22а-м (схема 17). Мониторинг реакции нуклеофильного замещения посредством электронных спектров поглощения в УФ-области длин волн показал, что скорость взаимодействия определялась как длиной вводимой полиэфирной цепочки, так и природой концевых нуклеофильных групп реагента (рис. 34, таблица 12). По сравнению с аминотетразиновыми подандами 20а-в, введение оксиэтиленового фрагмента в соединения 21 приводило к значительному увеличение времени реакции. Известно, что глимы и родственные им структуры, в нашем случае полиамины и полиэтиленгликоли, проявляют комплексообразующую активность по отношению к ионам щелочных (К2СО3) и щелочноземельных металлов [7].
С другой стороны, изменения максимумов поглощения УФ-спектров исходных соединений и конечных продуктов позволили установить влияние природы концевых нуклеофильных групп реагентов (рис. 34). Так, скорость реакции с N-нуклеофилами (8-Ю часов) оказалась в три раза выше, чем с О-нуклеофилами (27-30 часов). Также было установлено, что полиэтиленгликоли вступают во взаимодействие только с эфиром гетероароматической кислоты (21а) и не реагируют с самой кислотой (216), тогда как полиамины реагируют в обоих случаях.
Действительно, наличие К2СОз (основный катализ) в реакционной среде способствует ионизации карбоксильной группы кислоты 216, возникающий при этом сильный индукционный эффект может препятствовать енолизации соседней кето-группы и, тем самым, приводить к дестабилизации о-комплекса. С другой стороны, известно, что заместитель вытесняется легко лишь тогда, когда он в состоянии образовывать достаточно стабильные анионы [110]. Можно предположить, что в полярном растворителе (ДМФА) и в присутствие карбоната калия, нуклеофугность в ряду -NHR -OR -F будет возрастать слева на право. Следовательно, в случае с О-нуклеофилами равновесие между я-комплексом и кислотой (216) скорее будет сдвинуто в сторону исходных соединений, что согласуется с нашими наблюдениями.
Строение и состав фторхинолоновых подандов был доказан методами ЯМР и ИК спектроскопии и элементного анализа. Так, в спектрах ЯМР Н фиксировались сигналы протона карбоксильной группы и трех протонов во втором, пятом и восьмом положении фторхинолонового цикла в виде синглетов в области 5 15.15 - 15.30 и 7.3 - 9.1 м.д., соответственно. Химические сдвиги протонов аминогруппы, связанной с гетероциклом, и протонов оксиэтиленового фрагмента регистрировались в области 5 6.83 и 2.70 - 4.60 м.д., соответственно.
Было проведено исследование влияния ультразвукового излучения на повышение селективности реакции и увеличения выхода целевых продуктов. В результате сонохимического промотирования наблюдалось ускорение реакции в 10-15 раз с существенным повышением выхода целевых продуктов (таблица 12). Кроме того, под воздействием ультразвука происходило попутное омыление промежуточных продуктов в случае подандов 22ж-л, т.е. наблюдалось совмещение двух стадий (схема 17), (рис. 34 (б), стр. 94). Под воздействием ультразвука стала возможной реакция гликолей непосредственно с кислотой 216, не идущей в обычных условиях. Реакция полностью завершалась за два с половиной часа, давая соединения 22ж-и.
Установлено значительное влияние природы растворителя на образование соединений 23, 24. Оказалось, что в апротонном растворителе (диоксане) реакции нуклеофильного присоединения пиридина к дитозил- и дихлорзамещенным полиоксиэтиленгликолям проходят при кипячении за три часа с выходами 54 - 65%. В этаноле выход целевых продуктов понижался до 30% при использовании дитозилзамещенных полиэфиров, тогда как с дихлорзамещенными оксиэтиленгликолями наблюдалось полное ингибирование процесса. Известно, что при наличии воды в растворителе N-протонирование зачастую идет легче, чем N-алкилирование [111]. С другой стороны, поскольку тозильная является лучшей уходящей группой, чем хлорид-анион, то скорость реакции взаимодействия с дитозилзамещенными полиэфирами в этом случае выше скорости протонирования пиридина, что подтверждалось образованием целевых соединений 24.
Исследование антимикобактериального действия полученных соединений
Совместно со Свердловским областным НПО фтизиопульмонологии МЗ РФ (д.м.н. Мордовской, к.м.н. Зуева), а также Уральским НИИ фтизиопульмонологии МЗ РФ (к.б.н. М.А.Кравченко) была исследована туберкулостатическая и антибактериальная активность синтезированных соединений (данная работа проводилась в рамках совместного изучения туберкулостатической активности подандов, впервые полученных в лаборатории гетероциклических соединений ИОС УрО РАН).
Испытания проводились в опытах in vitro методом серийных разведений на плотной питательной среде «Новая» с использованием лабораторного штамма H37R.V [122]. В пробирки с засеянным тест-микробом вносили каждое соединение в разведении 0.05-100 мкг/мл и инкубировали при 37С в течение 10-12 суток. В ходе испытаний несколько соединений проявили высокую активность, для которых минимальная ингибирующая концентрация составляет 0,8 - 0.05 мкг/мл, и значительный терапевтический эффект при лечении туберкулеза лабораторных животных (морские свинки). Соединения были рекомендованы для дальнейших предклинических испытаний (табл. 28, 30,31).
В результате исследования туберкулостатической активности синтезированных соединений был выявлен ряд закономерностей, которые показывают, что фенилоксиэтиленовый фрагмент является ключевым в проявлении активности и специфичности новых соединений, тогда как оксиэтиленовый фрагмент придает специфичность и в меньшей степени активность в отношении микобактерий туберкулеза. В частности, введение транспортного оксиэтиленового фрагмента в молекулу пефлоксацина приводит к значительному снижению антибактериальной активности и повышению туберкулостатической активности (таблица 24). Известно, что цетилпиридиний хлорид обладает бактерицидной активностью, однако, соединения 23, 24 в которых алкильный заместитель заменен оксиэтиленовым, приобретают специфичность к МБТ (таблица 25).
Увеличение углеводородной цепочки (количество звеньев -СН2 п=12 - 15) и введение в нее мостикого атома кислорода в N-замещенных гликолурилах способствует появлению средней ТА в соединениях 25в,г,ж (таблица 32). Показано, что утрата фенильньк фрагментов в тетразиновых подандах (при переходе от соединений 15 к соединениям 20) приводит к потере транспортных свойств относительно ионов Cu(II) и резкому снижению туберкулостатической активности от 0.15 до 12.5 мкг/мл (таблица 26).
Наличие фенилоксиэтиленового фрагмента приводит к появлению достаточно высокой туберкулостатической активности (ТА) в соединениях не имеющих ярко выраженных фармакофорных групп (формил-, ацети-поданы 2а-е). Присутствие фенилоксиэтиленового фрагмента в гидразоно-подандах 16, помимо повышения активности и специфичности приводит к расширению спектра антимикобактериального действия (появляется активность в отношении атипичных и устойчивых штаммов МВТ), а также снижает токсичность известных фармакофоров, в частности, изониазида (таблица 29, 30). Комплексы и соли этих соединений также обладают широким спектром антимикобактериального действия.
Эти факты позволяют предположить, что полиэфирный фрагмент подандов воздействует на определенные мишени микобактерий. Для проверки этого предположения проведено исследование механизма действия мембранотропных противотуберкулезных препаратов расчетными методами (стр. 165, 166). С использованием расчетных 3D QSAR методов подтверждены полученные ранее данные о существовании взаимосвязи между активностью противотуберкулезного препарата и его способностью к транспорту через клеточную мембрану микобактерий, а также взаимодействию с катионами металлов.
Кольцевая «предорганизация» (рис. 37, стр. 103) молекулы поданда значительно облегчает процессы координации металла и прохождения поданда через мембрану. Эти результаты согласуются с данными, полученными при исследовании структуры комплексных соединений подандов 15, 16, 20 с катионами металлов.
С другой стороны, введение гетероциклического фрагмента в молекулу поданда также приводит к повышению ТА. Замыкание оксадиазолинового цикла (соединения 18) в гидразоно-подандах (соединения 16) увеличивает активность в 2-4 раза от 0.8 - 0.4 до 0.4 - 0.2 мкг/мл (табл. 27). Переход от неактивных N-замещенных мочевин и уреидоподандов к их циклическим аналогам имидазолидинонам и гликолурилам ведет к появлению активности, соответствующей туберкулостатикам второго ряда - 12.5 - 3.1 мкг/мл для соединений 29а-в и 3.1 мкг/мл для соединения 27ж (табл. 32). Введение в малоактивные халконоподанды За-в пиразолильного и особенно пиррольного цикла (9, 13) приводит к значительному увеличению ТА в 5 - 10 раз до 12.5 и 0.8 мкг/мл, соответственно (табл. 27). 1. Разработаны подходы к синтезу мембраноактивных ингибиторов ферментов МВТ, что позволило получить соединения, отличающиеся высокой активностью и специфичностью при низкой токсичности. 2. Разработаны методы синтеза карбо- и гетероциклсодержащих краун-эфиров и подандов на матрице халконо-поданда с использованием реакции фотоинициируемого [2+2]циклоприсоединения, а также методологии мультикомпонентных реакций. Получены циклобутан-содержащие краун-эфиры и их нециклические аналоги, а также пиррол- и пиразолидин-содержащие поданды. 3. Осуществлена реакция гетероциклизации гидразоно-подандов в оксадиазолин-замещенные поданды. Функционализацией подандов с терминальными нуклеофильными группами получены тетразиновые, гликолуриловые и фторхинолоновые поданды, на основе подандов с электрофильными группами синтезированы пиридиниевые поданды. 4. Нанооксид алюминия впервые использован в качестве катализатора реакции Вильямсона (получение формил- и ацил-подандов), а также в синтезе пирроло-подандов. 5. Впервые обнаружена различная реакционная способность ароматических или гетероароматических терминальных групп подандов и показано, что, изменяя соотношение реагентов (избыток реагента или эквивалентные количества поданда и реагента) можно направленно синтезировать симметричные либо несимметричные поданды. 6. Разработаны сонохимические методы синтеза фторхинолоновых, пиридиниевых и гидразоно-подандов, а также их комплексов. 7. Разработаны противотуберкулезные препараты, представляющие интерес для практической медицины.
