Содержание к диссертации
Введение
1. Биологические и фармакологические свойства азотсодержащих гетероциклов 10
1.1 Антиокислительная активность ряда азометинов 10
1.2 Нейротропная активность; гипотензивное, мембраностабилизирующее, спазмолитическое действие; антиагрегатная активность 2- и 3-(аминометил)имидазо[1,2-а]бензимидазолов 12
1.3 Биологическая активность 9-диалкиламиноэтил-2-окси- (диокси)фенилимидазо[ 1,2-а]бензимидазола 16
1.4 Биологическая активность 2-(гетарил)имидазо[1,2-<я]бензимидазолов 23
1.5 Биологическая активность солей 4-(2-диалкиламиноэтил)пирроло [ 1,2-а]бензимидазолов 29
1.6 Антигистаминные свойства имидазо- и триазолобензимидазолов 34
1.7 Противоопухолевые свойства эфиров 4(5)-гидроксиметилимидазола 43
2. Синтез, структура, гидролитическая устойчивость и квантово-химические расчеты 1,Г-бис(1Я-азолил-1)метаниминов (обсуждение результатов) 47
2.1 Синтез 1-циан-1Я-азола 47
2.2 Синтез симметричных 1,Г-бис(1Я-азолил-1)метаниминов 53
2.3 Синтез несимметричных 1,Г-бис(1//-азолил-1)метаниминов 57
2.4 Расчет ряда физико-химических характеристик симметричных молекул 1,Г-бис(Ш-азолил-1)метаниминов 61
2.4.1 Квантово-химическое изучение 1, Г-бис(2-метил-1 Я- имидазолил-1 )метанимина 65
2.4.2 Квантово-химическое изучение 1,Г-бис(2-метил-1//- имидазолил-1 )метанимина 67
2.4.3 Квантово-химическое изучение 1-( 1 Я-имидазолил-1)-1-(2- метил-1 //-имидазолил-1 )-метанимина 69
2.4.4 Квантово-химическое изучение 1-(1Я-имидазолил-1)-1-(4- метил-1 //-имидазолил-1 )метанимина 71
2.4.5 Квантово-химическое изучение 1,Г-бис(4-метил-1#- имидазолил-1 )метанимина 73
2.4.6 Квантово-химическое изучение 1-(2-метил-1 //-имидазолил- 1)-1 -(4-метил-1 //-имидазолил-1 )метанимина 75
2.4.7 Квантово-химическое изучение 1-(2-метил-1 //-имидазолил- 1)-1-(1//-1,2,4-триазолил-1 )метанимина 77
2.4.8 Квантово-химическое изучение 1-(4-метил-1//-имидазолил- 1)-1-(1//-1,2,4-триазолил-1 )метанимина 79
2.4.9 Квантово-химическое изучение 1,Г-ди(1//-1,2,4-триазолил- 1 )метанимина 81
2.4.10 Квантово-химическое изучение 1,Г-бис(2-этил-1//- имидазолил-1 )метанимина 83
2.5 Кинетические исследования 1,Г-бис(1//-азолил-1)метан- иминов 85
2.5.1 Исследование гидролитической устойчивости 1,1 '-бис( 1//-азолил-1 )метаниминов 87
2.5.2 Изучение гидролитической устойчивости несимметричных 1,1 '-бис( 1//-азолил-1 )метаниминов 88
2.6 Анализ характеристик структур и экспериментальных данных молекул 1,1 '-бис( 1//-азолил-1 )метаниминов 90
2.7 Исследование биологической активности 1,1 '-ди( 1//-азолил-1 )метаниминов 92
2.7.1 Исследование биологической активности ряда 1,Г-бис(1//- азолил-1 )метаниминов 92
2.8 Спектр биологической активности, рассчитанный с применением программного пакета PASS Professional 2007 93
3. Экспериментальная часть 98
3.1 Реагенты и оборудование 98
3.2 Исходные вещества для синтеза 1,1'-бис(1//-азолил-1)- метаниминов 99
3.3 Синтез 1-циан-1//-имидазола 99
3.4 Синтез 2-метил-1 -циан- 1//-имидазола 100
3.5 Синтез 4-метил-1 -циан-1//-имидазола 100
3.6 Синтез 1,Г-ди(1Я-имидазолил-1)меташшина 100
3.7 Синтез 1,Г-бис(2-метил-1//-имидазолил-1)метанимина 101
3.8 Синтез 1,Г-бис(4-метил-1//-имидазолил-1)метанимина 101
3.9 Синтез 1,Г-ди(1#-1,2,4-триазолил-1)метанимина 101
3.10 Синтез 1-(2-метил-1//-имидазолил-1)-1-(4-метил-1//-ими- дазолил-1 )метанимина 102
3.11 Синтез 1 -(2-изопропил- 177-имидазолил-1)-1-( 1//-имидазолил-1)метанимина 102
3.12 Синтез 1-(1#-имидазолил-1)-1-(2-метил-Ш-имидазолил-1) метанимина 102
3.13 Синтез 1-(1Я-имидазолил-1)-1-(4-метил-1//-имидазолил-1) метанимина 103
3.14 Синтез 1-(1//-имидазолил-1)-1-(1//-1,2,4-триазолил-1 )метанимина 103
3.15 Синтез 1-(4-метил-1//-имидазолил-1)-1-(1//-1,2,4-триазолил- 1 )метанимина 103
3.16 Синтез 1-(2-метил-1//-имидазолил-1)-1-(1//-1,2,4-триазолил- 1)метанимина 104
3.17 Исследование кинетики гидролиза 1,1-бис(1 Я-имидазолил- 1)метанимина и его метальных производных105
3.18 Изучение гидролитической устойчивости 1,1-ди(1Я- имидазолил-1 )метанимина 105
3.19 Изучение гидролитической устойчивости 1,1-бис(2-метил- 1 Я-имидазолил-1 )метанимина 107
3.20 Изучение гидролитической устойчивости 1,1-бис(4-метил- 1Я-имидазолил-1 )метанимина 108
3.21 Изучение гидролитической устойчивости 1-(1 Я-имидазолил- 1)-1 -(4-метил-1 Я-имидазолил-1 )метанимина 110
Выводы 112
- Нейротропная активность; гипотензивное, мембраностабилизирующее, спазмолитическое действие; антиагрегатная активность 2- и 3-(аминометил)имидазо[1,2-а]бензимидазолов
- Противоопухолевые свойства эфиров 4(5)-гидроксиметилимидазола
- Квантово-химическое изучение 1-(1Я-имидазолил-1)-1-(4- метил-1 //-имидазолил-1 )метанимина
- Спектр биологической активности, рассчитанный с применением программного пакета PASS Professional 2007
Введение к работе
Актуальность работы. В настоящее время проводятся интенсивные исследования по поиску новых конденсирующих агентов для синтеза олигонуклеотидов, полипептидов, фосфоамидов нуклеозид-5'-фосфатов, нуклеозидполифосфатов и других важнейших классов биологически-активных соединений.
В связи с этим значительный интерес представляет синтез конденсирующих агентов, эффективных при проведении реакций активации и конденсации в водной и водно-органической средах.
К сожалению, в литературе практически отсутствуют публикации по синтезу и применению таких активирующих агентов, используемых в тонком органическом синтезе для активации различных функциональных групп. Поэтому проведение исследований в данном направлении представляется актуальным как в теоретическом, так и в прикладном аспектах.
Цель работы. Синтез и исследование гидролитической устойчивости
алкилзамещенных 1,Г-бис(1//-азолил-1)метаниминов, содержащих
имидазольный и 1,2,4-триазольный фрагменты. Установление для молекул синтезированных соединений взаимосвязей между их структурой, конформацией и реакционной способностью с использованием квантово-химических расчетных методов.
Научная новизна. Осуществлены одно- и двухстадийные синтезы новых бисазолидов иминоугольной кислоты.
Впервые исследована гидролитическая устойчивость бисазолидов иминоугольной кислоты в нейтральной водной среде.
На основании квантово-химических расчетов показано, что различные конформеры молекул исследуемых соединений могут обладать неодинаковой реакционной способностью при взаимодействии с нуклеофильными агентами, с учетом этого фактора предложен ряд изменения реакционной способности для молекул бисазолидов иминоугольной кислоты.
Практическая ценность работы. Синтезированные бисазолиды иминоугольной кислоты могут найти применение в качестве активирующих и конденсирующих агентов для получения ряда важнейших биологически активных веществ.
На защиту выносятся:
- синтез бисазолидов иминоугольной кислоты и установление их строения;
результаты кинетических исследований полученных соединений в водной среде при рН 7;
данные квантово-химических расчетов молекул 1,Г-бис(1//-азолил-1)метаниминов;
- изучение биологической активности полученных соединений.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 9 работ: 3 статьи в
изданиях, рекомендованных ВАК, 6 тезисов докладов Международных, Российских и областных конференций.
Апробация работы. Основные результаты работы представлялись на XI Всероссийской конференции "Карбонильные соединения в синтезе гетероциклов",
посвященной 100-летию со дня рождения профессора А. А. Пономарева (Саратов, 2008), XXXIV Самарской областной студенческой научной конференции (Самара, 2008), Всероссийской (с международным участием) заочной научно-практической конференции "Актуальные проблемы естественных наук" (Тамбов, 2009), II Международной научно-практической конференции "Молодежь и наука: реальность и будущее" (Невинномысск, 2009).
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, выводов и списка литературы. Текст диссертации изложен на 125 страницах машинописного текста, содержит 13 таблиц, 24 рисунка, 111 ссылок на работы отечественных и иностранных авторов. В первой главе проанализированы литературные данные по биологической активности азотсодержащих гетероциклических соединений. Вторая глава посвящена обсуждению полученных результатов. Третья глава содержит экспериментальные данные автора.
Нейротропная активность; гипотензивное, мембраностабилизирующее, спазмолитическое действие; антиагрегатная активность 2- и 3-(аминометил)имидазо[1,2-а]бензимидазолов
Имидазо[1,2- з]бензимидазолы легко вступают в реакцию Манниха с образованием 3-аминометилзамещенных. Разработаны также методы синтеза 2-аминометилимидазо[1,2-а]бензимидазолов [6-7]. Однако лишь для 2-адамантиламинометилзамещенных этого гетероцикла быта исследована нейротропная активность [8]. В то же время известно, что аминометильные производные ароматического и гетероциклических рядов обладают широким спектром фармакологического действия. Учитывая этот факт группой ученых из Ростовского университета были синтезированы два ряда вышеуказанных производных имидазо[1,2- з]бензимидазола с целью изучения их фармакологического действия. Взаимодействием имидазо[1,2-д]бензимидазолов (9) с формальдегидом и различными ди ал килам инами в мягких условиях (комнатная температура) получены соответствующие 3-диалкиламинометилимндазо[1,2-а] бензимидазолы, которые действием НС1 переведены в водорастворимые дигидрохлориды 10 а - м. Реакцию аминометилирования можно проводить и при кипячении реакционной смеси, но не более 15-35 мин. Так как при более длительном кипячении выход амннометилзамещенных уменьшается за счет образования побочных продуктов реакции - ди(имидазо[1,2-а]бензимидазолил)метанов. Синтез 2-аминометилимидазо[1.2-я]бензимидазолов 13а-ж осуществлен нуклеофильным замещением атома брома в 2-бромметил-З- алкоксикарбонилнмида-зо[1,2-а]бензимидазолах (11) на вторичные амины с последующим кислотным гидролизом и декарбоксилированием полученных аминометилзамещенных соединений (12а-ж). Последние также представляют интерес как потенциальные биологически активные соединения, если учесть, что в медицинской практике нашли применение такие отечественные препараты, как арбидол и феникаберан, имеющие в своем составе одновременно этоксикарбонильную и диметиламинометильную группировки.
Строение всех синтезированных соединений подтверждено спектральными данными. В ИК-спектрах оснований соединений 10-13 присутствуют полосы поглощения в областях 1490-1505, 1590-1600, 1600-1610 (С=С) и 1605-1620 (С=М) см " , характерные для имидазо[1.2-а]бензимидазольного кольца. В спектрах эфиров 11, 12 кроме того наблюдаются полосы валентных колебаний группы С=0 в области 1698 - 1715 см " , которые исчезают в спектрах продуктов кислотного гидролиза 13. Гипотензивное действие исследовали в острых опытах на белых крысах массой 160 - 220 г, наркотизированных этаминалом натрия (50 мг/кг, внутрибрюшинно). Артериальное давление измеряли с помощью ртутного манометра в течение 1 ч в сонной артерии животных. Гипотензивную активность соединений (при внутривенном введении) оценивали по расчетной величине ЕД20 - дозе, в которой соединение на 30 - 60-й минутах 15 опыта снижает артериальное давление на 20%. В качестве препаратов сравнения использовали дибазол. Влияние на агрегацию тромбоцитов кроликов определяли in vitro. Агрегацию индуцировали АДФ в концентрации 5 мкМ. Об активности веществ судили по снижению агрегации тромбоцитов по отношению к контролю. Для наиболее активных соединений определяли величину ЭК5о -концентрацию, в которой вещество ннгибирует агрегацию тромбоцитов на 50%. В качестве препарата сравнения взята ацетилсалициловая кислота. О мембраностабилизируюшем действии судили по влиянию на возбудимость изолированных предсердий крыс. Активность веществ оценивали по их минимальной эффективной концентрации, препятствующей навязыванию ритма (3 Гц, длительность импульса 0,5 мс и напряжении тока, в 2 раза превышающем пороговую величину) в 15 секундном интервале времени. В качестве препаратов сравнения использовали хинидин и этмозин. Спазмолитическое действие исследовали на изолированном отрезке тонкого кишечника крыс, который помещали в аэрируемый раствор Тироде при 37С. Спазм кишечника вызывали хлористым барием в концентрации 2-Ю 4 г/мл. Сокращения фиксировали с помощью изометрической техники на самописце. Спазмолитическую активность определяли по величине ЭК50 -концентрации вещества (М/л), при которой спазм подавляется на 50%. Препаратами сравнения служили дибазол и папаверин. О нейротропной активности судили по влиянию на условную реакцию пассивного избегания (УРГТИ) в опытах на белых беспородных крысах в челночной камере. Острую суточную токсичность определяли на белых беспородных мышах массой 17-21 г при внутрибрюшинном введении. Величину ЛД5о рассчитывали графически. Данные подвергались статистической обработке с применением X-критерия Стьюдента. Установлено, что большинство изученных соединений (кроме 2е, 66 и 5ж) оказывают гипотезивное действие, не уступая по активности дибазолу. Все исследуемые 3-диалкиламинометилзамещенные имидазо[1,2-а]-бензимидазола (10), два из трех соединений, относящихся к 3-алкоксикарбонил-2-диалкила-минометилимидазо[ 1.2-а]бензимидазолу (12а, 6) и два из семи 2-диалкиламинометилзамешенных (13е, ж), проявляют антиагрегантную активность, существенно превосходя по силе действия ацетилсалициловую кислоту.
Мембраностабилизируюшее действие оказывают соединения 13а, б, г, е, ж, которые по способности удлинять рефракторный период превосходят не только хинидин, но и этмозин. Из исследованных соединений спазмолитическое действие проявляют лишь соединения 106, г, е. Соединения Юз, и статистически значимо способствуют сохранению условной реакций пассивного избегания у крыс [9]- 1.3 Биологическая активность 9-диалкиламиноэтил-2- окси(диокси)фенилимидазо-[1,2-а]бензимидазола Известно, что природные и синтетические фенолы проявляют антиоксидантные свойства [10-15]. С целью поиска антиоксидантных веществ, которые могли бы применяться при различных патологических процессах, сопровождающихся перекисным окислением липидов, синтезированы новые производные имидазо[1,2- я]бензимидазола (ИБ), содержащие фенольные заместители в положении 2 этого гетероцикла и изучена зависимость их биологической активности от строения. Ранее [16] при поиске новых иммуносупрессивных агентов взаимодействием 2-аминобензимидазола с 3-оксифенацилбромидом был получен в две стадии (кватернизацию проводили в МеОН, а циклизацию - в метоксиэтаноле) 2-(3-оксифенил)ИБ с выходом всего 11%. Однако это соединение не было протестировано из-за его высокой токсичности. В работе [17] была описана попытка получить 2-п-бензохинонил-замещенные ИБ, исходя из 9-алкил-2-(2,5-диметоксифенил)-имидазо[ 1,2- я]бензимидазолов, заключающаяся в первоначальном деметилировании этих соединений до 2,5-диоксифенилзамещенных и последующем их окислении. Но вследствие нерастворимости исходных гидробромидов 2-(2,5-диметоксифенил)ИБ в 48 % НВг или в смеси НВг и ледяной АсОН подвергнуть их деметилированию не удалось. Попытки дезалкилировать эти соединения действием безводного АІСІз в бензоле или толуоле также не увенчались успехом - образуется смесь трудноразделимых веществ. Группой ученых из НИИ ФХ и ОХ Ростовского Университета, Волгоградского ГМУ исследована возможность синтеза соединений 15-16 как исходя из 2-аминобензимидазолов 6 и оксифенацилгалогенидов, так и из бромидов 3- метокси(диметокси)фенацил-2-аминобензимидазолия 21.
Противоопухолевые свойства эфиров 4(5)-гидроксиметилимидазола
В развитие работы [38] учеными Новокузнецкого НИИ, Запорожского ГМУ и ЦХЛС-ВНИХФИ был осуществлен синтез и изучено противоопухолевое действие некоторых сложных эфиров 4(5)-гидроксиметилимидазола. Исходный гидрохлорид 4(5)-гидроксиметилимидазола (39) был получен по методу [39]. Взаимодействием этого соединения с хлорангидридами карбоновых кислот жирного и ароматического ряда были получены соответствующие эфиры 4(5)-гидроксиметилимидазола в виде гидрохлоридов (40 - 43) и дигидрохлорида (45). Состав и строение соединений 40 - 44 подтверждены данными элементного анализа и ИК-спектров. В ИК-спектрах соединений имеются четкие полосы поглощения сложноэфирной группы в области 1720- 1740 см"1 и группы NH имидазольного ядра в области 3280-3360 см Соединения 40 - 44 дают цветную качественную реакцию с диазотированной антраниловой или сульфаниловой кислотами подобно другим производным имидазола со свободной NH-группой [40]. Острую токсичность и противоопухолевое действие соединений 40 - 44 изучали на нелинейных мышах массой 18 - 22 г и крысах массой 80 - 110 г. В опытах по изучению острой токсичности соединения вводили подкожно в виде суспензии в подсолнечном масле и в желудок в виде взвеси в 1% крахмальном геле. Противоопухолевое действие изучали на 8 опухолях крыс и 4 опухолях мышей. Лечение животных с солидными опухолями начинали на 5 - 7 день после перевивки (альвеолярный рак печени - на 14-й день). Лечение мышей с асцитной опухолью Эрлиха начинали через сутки после перевивки. Соединения вводили ежедневно в желудок крысам в течение 9-15 дней, мышам в течение 7-12 дней. В каждую опытную и контрольную группу входило 7-10 животных. Противоопухолевый эффект оценивали по индексу торможения (ИТ), вычисленному как отношение разности массы опухолей в контроле и опыте к среднему весу опухолей в контроле (в %). Торможение роста опухолей считали достоверным при р 0,05. Противоопухолевую активность на мышах с опухолью Эрлиха оценивали по уменьшению накопившейся асцитической жидкости. В некоторых опытах при видимой противоопухолевой активности высчитывали процент рассасывания.
Для оценки избирательности противоопухолевого действия соединения 44 в сравнении с другими алкилирующими препаратами, вычисляли химиотерапевтический индекс, представляющий собой отношение дозы, вызывающей гибель половины животных, к дозе, вызывающей торможение роста саркомы 45 на 50%. Установлено, что среди исследуемых соединений отчетливую противоопухолевую активность проявляет лишь соединение 44. Соединение 44 оказывает противоопухолевое действие в отношении саркомы 45, саркомы Иенсена, саркомы ССК, саркомы M-I, карциномы Герена (ИТ колеблется от 93 до 99,9%). Умеренное противоопухолевое действие соединение 44 оказывает на рост лимфосаркомы Плисса (ИТ 70 - 79 %) и слабое - на рост саркомы 536 и альвеолярного река печени PC-1 (ИТ 47 - 66 %). В опытах на мышах соединение 44 значительно угнетает рост саркомы 180 и саркомы АК и в меньшей степени тормозит рост саркомы НК и накопление асцитической жидкости Эрлиха. ЛД5о соединения 44 для мышей при введении в желудок равна 32 мг/кг, при подкожном введении - 34 мг/кг; для крыс соответственно - 25 и 28 мг/кг. Судя по химиотерапевтическому индексу, можно полагать, что избирательность и терапевтическая широта противоопухолевого действия соединения 44 (71%) примерно такая же, как у сарколизина (71%), но больше, чем у допана (48%) [34]. По характеру токсического действия на организм животных соединение 44 похоже на другие препараты из группы хлорэтиламинов. В некоторых опытах у животных наблюдается уменьшение массы селезенки и тела, в крови развивается лейкопения с преимущественным уменьшением лимфоидных клеток (содержание гемоглобина и эритроцитов, остается неизменным). Таким образом, соединение 44 в опытах на перевиваемых опухолях крыс и мышей проявляет высокую противоопухолевую активность широкого спектра действия [40]. Глава 2. Синтез, структура, гидролитическая устойчивость и квантово-химические расчеты 1,Г-бис(1//-азолил-1)метаниминов (Обсуждение результатов) В настоящее время в синтезе различных групп природных соединений и их аналогов в качестве активирующих и конденсирующих агентов широко используются бисазолиды угольной, тиоугольной, сернистой и серной кислот. Основным недостатком данных соединений является невозможность их применения для получения различных классов веществ в водной и водно-органической средах [41]. В последние годы особое внимание привлекают активирующие и конденсирующие агенты, которые могут обладать достаточно высокой активностью и устойчивостью в водной и водно-органической средах [41, 42]. В литературе имеется единичная публикация о синтезе и применении бисазолида иминоугольной кислоты [111]. Нами впервые осуществлен синтез симметричных и несимметричных 1,Г-бис(1Я-азолил-1)метаниминов, обладающих различной гидролитической устойчивостью в нейтральной водной среде. 2.1. Синтез 1-циан 1і/-азолов Общая схема получения данных соединений разработана на основе двухступенчатого взаимодействия исходных азолов с бромцианом. Взаимодействие бромциана с азолом осуществлялось по приведенной схеме. В случае имидазола и его производных: Выделение целевого продукта осуществляли путем охлаждения реакционного раствора. Взаимодействие протекает в условиях образования гетерогенной системы с выделением гидробромида азола, имеющего ионную природу.
Гидробромид азола имеет очень незначительную растворимость в бензоле, охлаждение раствора до температуры около +2 С освобождает реакционный раствор от него полностью. Контроль за ходом реакции осуществляли методом тонкослойной хроматографии в системе этилацетат- ацетон в объемном соотношении 3:7. Структура гидробромида азола была доказана методами ИК спектроскопии продуктов нейтрализации, по наличию в них азольного остатка. Бромид-ион определялся по выделению свободного брома, при обработке гидробромида азола дихроматом (VI) калия в кислой среде. Исследование остальных продуктов реакции выявило следующее: из всех азолов (1-5) лишь имидазол (1), 2-метилимидазол (2), 4(5)-метилимидазол (3) и 2-изопропилимидазол (4) приводят к образованию 1-циан-1//-азола (6-9). Взаимодействие 1,2,4-триазола (5) с бромцианом проходит стадию образования цианопроизводного (10) с образованием 1,Г-ди( \Н-1,2,4-триазолил-1 Объяснить различное поведение азолов (1-5) при взаимодействии с бромцианом можно с помощью вышеприведенной схемы. При условии доминирования первой стадии реакции 1-циан-1 Я-азол будет преобладать в реакционной среде. Следовательно, через некоторый момент времени t весь азол из реакционной среды необратимо прореагирует с бромцианом и вторая стадия реакции будет невозможна. Так реагируют с бромцианом азолы (1-3). Вторая стадия реакции возможна в том случае, если молярное соотношение бромциана и азола будет 1:3 в пользу последнего. То есть к моменту времени, когда весь бромциан вступит в реакцию с азолом, с образованием 1-циан-1Я-азола и гидробромида азола в реакционной среде останется еще моль азола, взаимодействие с которым приведет к образованию 1,Г-бис(1Я-азолил-1 )метанимина. В случае если скорости первой и второй стадий реакции близки, или вторая стадия преобладает, в реакционной среде будут протекать одновременно два последовательных процесса - это необратимое образование 1-цианазола (лимитирующая стадия), затем образование 1,Г-бис(1Я-азолил-1)метанимина, в результате присоединения гетероцикла к 1-циан-1Я-азолу по его тройной связи.
Квантово-химическое изучение 1-(1Я-имидазолил-1)-1-(4- метил-1 //-имидазолил-1 )метанимина
Исследования данной структуры проводились аналогично 58, 59, интерес представляла зависимость изменения дипольного момента и заряда при введении одинакового заместителя в положение 4(5) азольного фрагмента [71-75]. По данным расчетов, энергия конформации -580.38425 а.е. син-конформера (60) и -580.38332 а.е. для ангаи-конформера (61) соответственно. Относительная энергия конформации Еотн = 0.9-10"3 ккал/моль. Дипольные моменты имеют значения 3.13 Д (60) и 1.45 Д (61). Картина распределения зарядов: N1= -0,79, N1 = -0,78, N= -0,73, 00,97 (60), N1= -0,77, N1 = -0,79, N= -0,73, С=0,97 (61). Как видно из этих данных, при введении алкильных заместителей наблюдается снижение полной энергии конформации, однако дипольные моменты могут значительно возрастать вследствие асимметрии структуры и возникающих из-за этого стерических затруднений [76-78]. 2.4.5. Квантово-химическое изучение реакционной способности 1,1-бис(4-метил-1//-имидазолил-1)метанимина Расчет геометрии структуры молекул и их энергетических параметров 1,1 -бис(4-метил-1 //-имидазолил-1 )метанимина показывает, что энергия конформации -619.42657 а.е. cww-конформера (62) и -619.44274 а.е. для янгаи-конформера (63) Распределение зарядов по структурам: N1= -0,73, N1 — -0,78, N= -0,73, С=0,97 (62), N1- -0,72, N1 = -0,71, N= -0,67, 00,84 (63). Значения торсионных углов Сг-М-С НЧГ = -139.7, C2 -N1 -C(N)-N1 = 153.6 (63). Как видно из этих данных, симметричное расположение заместителя в азольном фрагменте приводит к уменьшению величины зарядов на атомах, даже в случае янгаи-конформера (63) [79-82].
В целом, введение дополнительных заместителей в азольный фрагмент снижает энергию конформации и стабилизирует структуру молекулы [83, 84]. 2.4.6. Квантово-химическое изучение реакционной способности 1-(2-метил-1//-имидазолил-1)-1-(4-метил-1//-имидазолил-1)метанимина Как показали расчеты методом Хартри-Фока (HF/6-31G ) энергия конформации 1 -(2-метил- 1//-имидазолил-1)-1 -(4-метил-1 //-имидазолил- 1)метанимина соответствует -619.41942 а.е. син-конформера (64) и -619.40424 а.е. для анти-конформера (65). Относительная энергия конформации Еот„ = 0.015 ккал/моль. Дипольные моменты равны 2.87 Д (64) и 1.50 Д (65) соответственно. Распределение зарядов по структурам: N1= -0,79, N1 = -0,82, N= -0,73, 00,97 (64), N1= -0,85, N1 = -0,80, N= -0,74, С=0,99 (65). Из данных квантовомеханических расчетов можно видеть, что энергетические параметры структуры 1 -(2-метил-1 /7-имидазол ил-1)-1 -(4-метил-1Н- имидазолил-1)метанимина очень близки к параметрам 1,1-бис(4-метил-1//-имидазолил-1)метанимина, что в свою очередь можно объяснить, по-видимому, практически одинаковым стерическим влиянием в азольном фрагменте, как по второму, так и по четвертому положениям [85-87]. 2.4.7. Квантово-химичсское изучение реакционной способности 1-(2-метил-1/7-имидазолил-1)-1-(1//-1,2,4-триазолил-1)метанимина Соединения, метаниминового ряда, в которых присутствует триазольный фрагмент, синтезированы впервые. Квантово-химические расчеты структур молекул 1,1-бис(1Я-азолил-1)метаниминов в которых присутствует триазольный фрагмент, представлют значительный интерес в связи с влиянием 1,2,4-триазольного фрагмента на различные параметры исследуемых структур молекул. Как показали расчеты методом Хартри-Фока (базисный набор HF/6-31G ) энергия конформации 1 -(2-метил-1Н- имидазолил-1)-1-(1Я-1,2,4-триазолил-1)метанимина соответствует - 596.38684 а.е. син-конформера (66) и -596.39175 а.е. для анти-конформера (67). Относительная энергия конформации Еотн = 0.005 ккал/моль. Дипольные моменты равны 2.97 Д (66) и 1.85 Д (67) соответственно. Распределение зарядов по структурам: N1= -0,54, N1 — -0,74, N= -0,67, 00,86 (66), N1= -0,74, N1 = -0,54, N= -0,65, 00,85 (67). Отклонение азолыюго и триазольного фрагментов от плоскости: C2-N1-C(N)-N1 = - 22.5, N2 -N1 -C(N)-N1 = -136.7 (66), C2-Nl-C(N)-Nr = -39.2, N2 -N1 - C(N)-N1 = -16.1 (67). Как видно из приведенных данных общая энергия структур незначительно возросла, в то время как зарядовые характеристики атомов изменились неоднозначно [88, 89].
В связи с этим можно говорить о поляризации молекулы и перераспределении зарядов в структуре 1-(2-метил- 1#-имидазолил-1)-1-(1//-триазолил-1)метанимина, при введении триазольного фрагмента [90-95]. 2.4.8. Квантово-химическое изучение реакционной способности 1-(4-метил-1//-имидазолил-1)-1-(1//-1,2,4-триазолил-1)метанимина Согласно квантово-химическим расчетам несимметричная структура 1- (4-метил- 1#-имидазолил-1)-1-(1//-1,2,4-триазолил-1 )метанимина имеет энергии конформации -596.39177 а.е. cz-ш-конформера (68) и -596.39076 а.е. для QHmw-конформера (69) соответственно. Относительная энергия конформации Еотн = 0.001 ккал/моль. Дипольные моменты равны 2.07 Д (68) и 1.57 Д (69). Однако 1,1-бис(1Я-имидазолил-1)метанимин и его производные практически не изучены как активирующие агенты, хотя не исключено, что в ряде случаев применение такого рода соединений может представлять определенные преимущества [1]. Задачей настоящей работы являлась сравнительная оценка реакционной способности исследуемых соединений в реакциях гидролиза. Для сравнительной оценки устойчивости исследуемых бис(азолил)метаниминов к нуклеофильной атаке нами измерена скорость разложения данных соединений при действии воды. Кинетические исследования осуществляли спектрофотометрическим методом на спектрофотометре СФ-46 в условиях 1000-кратного избытка воды при температуре 25 С. Для эксперимента в сантиметровую кварцевую кювету помещали раствор с концентрацией 1.24-10"4 моль/л исследуемого соединения, термостатировали при температуре 25±0,1 С и измеряли оптическую плотность при длине волны X, подобранной экспериментально и обеспечивающей максимальное поглощение луча УФ. Наблюдаемые кинетические кривые хорошо описывались уравнениями псевдопервого порядка. Реакция гидролитического расщепления в общем виде имеет представленный ниже вид.
Спектр биологической активности, рассчитанный с применением программного пакета PASS Professional 2007
Исследования биологической активности проводились исходя из 1,Г- ди( 1Я-имидазолил-1 )метанимина, 1 -(1 Я-имидазолил-1)-1 -(2-метил- 1Я- имидазолил-1 )метанимина, 1 -(2-метил-1 Я-имидазолил-1)-1 -(4-метил- 1Я- имидазолил-1 )метанимина на самцах нелинейных лабораторных крыс по отношению к кроветворной системе организма. Пятикратное внутрибрюшинное введение исследуемого вещества в разовой дозе 1 мг на 100 г массы животного вызвало следующие эффекты: - уменьшение числа эритроцитов и содержания гемоглобина в периферической крови животных в среднем на 37,5% и 21,6% соответственно; - увеличение числа предшественников зрелых эритроцитов (ретикулоцитов) в периферической крови крыс в среднем на 167,0%; - увеличение степени деформируемости эритроцитов в среднем на 26,0%. - морфологических изменений в эритроцитах, связанных с токсическими свойствами веществ, не зарегистрировано. Доклинический анализ характера действия ряда веществ показал, что достаточно закономерные отклонения имели место в такой важной фракции циркулирующей крови, как эритроцитарная (связанной с обеспечением организма кислородом). При этом следует отметить, что наиболее информативными показателями явились изменение количества ретикулоцитов (предшественников зрелых эритроцитов) и деформируемости эритроцитов, но в различной степени. И в том, и в другом случаях показатели значительно возрастали, особенно количество ретикулоцитов (до 500%). Одновременно заслуживает внимания и тот факт, что названные оба показателя находятся в очень тесной функциональной связи: увеличение деформируемости эритроцитов является одним из факторов обусловливающих ретикулоцитоз. Эти данные позволяют высказать предварительное предположение о том, что названные вещества могут быть использованы в качестве основы в синтезе препаратов относящихся к классу эритропоэтинов, столь необходимых при терапии анемий различной этиологии. 2.8. Спектр биологической активности, рассчитанный с применением программного пакета PASS Professional 2007 Программный пакет PASS (Prediction of Activity Spectra for Substance) был создан на базе НИИ биомедицинской химии РАМН им. В.Н. Ореховича (Москва) коллективом авторов (Поройков В.В., Филимонов Д.А., Садым А.В. и др.) для выполнения прогноза по спектрам биологической активности химических соединений, исходя из их структурных формул.
Программа работает с так называемыми лекарственноподобными (druglike) молекулами, которые введены в обучающую выборку, база данных которой содержит более 50000 веществ. На данный момент программа прогнозирует более 2000 видов активностей, точность прогнозов составляет 85%. Синтезированные нами 1,Г-бис(1//-азолил-1)метанимины были подвергнуты процедуре виртуального скрининга с целью прогнозирования их биологической активности, результаты которого представлены в таблице 1.1. Высокая биологическая активность гетероциклических соединений на основе имидазола и 1,2,4-триазола довольно широко рассмотрена в литературе, однако данные соединения ранее не исследовались. Как видно из представленных данных, 1,Г-бис(1//-азолил-1)ме-танимины, содержащие два имидазольных фрагмента, могут обладать сильной антисеборейной активностью, которая снижается с введением в имидазольные фрагменты заместителей, причем заместители по второму положению вызывают падение активности сильнее, чем по четвертому положению. Интересно отметить, что соединения на основе 1,2,4-триазола не обладают такой активностью. Аналогично, 1,Г-бис(1//-азолил-1)метанимины, содержащие два имидазольных фрагмента могут обладать сильной кардиопротекторной активностью, которая падает по мере введения заместителей в гетероциклические фрагменты. Вероятно, в первом и втором случаях подобная биологическая активность обусловлена действием непосредственно двух фрагментов имидазола, в то время как различные заместители оказывают косвенное влияние, не отвечая за проявление активности в явной форме. Соединения, содержащие 1,2,4-триазольные фрагменты, должна отличать сильная иммуномодулирующая активность по отношению к вирусу HIV (ВИЧ), достигающая максимума для 1,Г-ди(1#-1,2,4-триазолил-1)метанимина и снижающаяся с введением заместителей.
Введение заместителя по второму положению вызывает падение активности в большей степени, чем по четвертому. Рассматривая полученные прогнозируемые данные, можно сделать общий вывод - основное влияние на спектр биологической активности оказывает тип гетероциклических фрагментов исследуемого соединения, в то время как влияние заместителей является косвенным. Но в тоже время необходимо отметить, что в некоторых случаях возможно проявление биологической активности, обусловленной в большей степени типом и расположением заместителей, как, например, в случае 1-(2-метил-1/7-имидазолил-1)-1 -(4-метил- 1//-имидазолил-1 )метанимина, который может обладать радиосенсибилизирующей активностью. При этом вероятно, можно вести речь о сочетании группы факторов (стерическое влияние, электронные эффекты, геометрия молекулы), что явилось причиной единичного проявления данного типа биологической активности, выпадающего из общего ряда. В работе использованы методы препаративной органической химии и физико-химические методы исследования органических веществ: тонкослойная хроматография, ИК спектроскопия, Н ЯМР спектроскопия. Температуры плавления синтезированных соединений измеряли на приборе для определения температур плавления капиллярным методом ПТОП-2. За ходом реакции следили по данным хроматографирования в тонком слое на пластинках "Silufol UV-254". Проявляли с помощью УФ-осветителя "Хроматоскоп" (Х.=254 нм). Структуры синтезированных соединений подтверждали методами ИК и н ЯМР спектроскопии. Инфракрасные спектры синтезированных соединений регистрировали на ИК-Фурье-спектрометре PerkinElmer Spectrum 100 (США) в таблетках КВг. Спектры Н ЯМР регистрировали на приборе Bruker АМЗОО SF (рабочая частота 300.13 МГц) Bruker, ФРГ. В качестве растворителя применяли CDCI3. Взвешивание веществ производили на торсионных весах "Waga torsyina-WT" фирмы Technipcot, Польша.
![Синтез азапиренов на основе 1Н-нафто[1,8-de][1,2,3]триазина (1,2,3-триазафеналена)](/i/i/4482/289040.png "Синтез азапиренов на основе 1Н-нафто[1,8-de][1,2,3]триазина (1,2,3-триазафеналена) Ковалев Дмитрий Анатольевич")
![Соли 1,3-диметил-2,4-диоксо-1Н,2Н,3Н,4Н-пирано[4,3-d]пиримидиния. Синтез и реакции с нуклеофилами](/i/i/4302/402003.png "Соли 1,3-диметил-2,4-диоксо-1Н,2Н,3Н,4Н-пирано[4,3-d]пиримидиния. Синтез и реакции с нуклеофилами Коструб Владимир Владимирович")