Содержание к диссертации
Введение
1. Модификация открытоцепных лигандов (подандов) азотсодержащими гетероциклами. методы синтеза произ водных дигидропиримидинового и дигидроазоло пирими- липового ряда 6
1.1. Методы синтеза и свойства N-гетероциклсодержащих подандов 7
1.1.1. Нуклеофильное замещение хорошо уходящих групп в подапде. Реакция Вильямсона 7
1.1.2. Нуклеофильное замещение хорошо уходящих групп в N-гетсроцикле. 13
1.1.3. Нуклеофильное присоединение (образование С-С связи) 17
1.1.4. Реакции конденсации 19
1.1.5. Реакция переэтерификации 20
1.1.6. Примеры реакций, приводящих к формированию гетероцикла иа полиэфирной матрице 21
1.2. Методы синтеза производных дигидропиримидинового и дигидроазоло- пиримндииового ряда 24
1.2.1 Синтез производных 1,4- дигидропиримидина 25
1.2.1.1. Трехкомпонснтная реакция Биджинелли в синтезе замещенных 3,4-дигидропиримидин-2(1Я)-онов 30
1.2.2. Синтез дигидроазолопиримидинов с узловым атомом азота 35
1.2.2.1. Реакции аминоазолов с 1,3-бифункциональными соединениями 35
1.2.2.2. Циклоконденсация аминоазолов с а,р-непредельными карбонильными соединениями 36
1.2.2.3. Альтернативные методы синтеза дигидроазолопиримидинов 39
2. Трехкомпонентныи синтез дигвдюпиримидинов и подандов наихоснове 44
2.1. Изучение трехкомпонентной реакции Биджинелли и синтез подандов, содержащих фрагменты 3,4-дигидропиримидин-2-(1#)-она и 3,4- дигидропиримидин-2-(1Я)-тиона 44
2.1.1. Влияние соиохимической активации на синтез подандов, содержащих фрагменты 3,4-дигидропиримидин-2-(1Я)-оиа и 3,4- дигидропиримидии-2-(1//)-тиона 53
2.1.2. Влияние микроволнового излучения на сиіггез подапдов с фрагментами 3,4-дигидропиримидин-2-(1#)-она или 3,4-дигидро пири мидин^^ 1#)-тиоиа 55
2.2. Трехкомпонентный синтез [ 1,5-а]-азолоаннелированных дигидропиримидинов 58
2.2.1. Влияние сонохимического и микроволнового активирования на синтез [1,5-а]-азолоаннелированных дигидропиримидинов 68
2.2.2. Синтез подандов функционализированных фрагментами 4,7-дигидро-1,2,4-триазоло[1>5-а]пиримидина и 4,7-дигидро-1,2,4- тстразоло[1,5-а]пиримидина 69
2.3. Использование напоструктурных оксидов меди и гидрогелей оксидов элементов в качестве новых катализаторов многокомпонентных конденсаций 70
2.4. Окислительная гетероароматизапия замещенных дигидро- (азоло)пиримидинов 72
2.5. Исследование рецепториых свойств синтезированных дигидропиримидинсодержащих лигандов 74
2.5.1. Жидкостная экстракция и транспорт катионов металлов 74
2.5.2. Исследование координационных свойств дигидропиримидиновых подандов методом ИК-спектроскопии 75
3. Экспериментальная часть 78
4. Исследование биологической активности полученных соединений 104
4.1. Прогноз биологической активности полученных соединений с использованием квантово-химических расчетов 104
4.2. Исследование фармакологических свойств полученных соединений 105
4.2.1. Изучение антимикобактерпального действия 105
4.2.2. Данные испытаний противовирусного действия 107
Выводы 108
- Методы синтеза производных дигидропиримидинового и дигидроазоло- пиримндииового ряда
- Трехкомпонентный синтез [ 1,5-а]-азолоаннелированных дигидропиримидинов
- Окислительная гетероароматизапия замещенных дигидро- (азоло)пиримидинов
- Исследование фармакологических свойств полученных соединений
Введение к работе
Создание лекарственных препаратов, обеспечивающих не только специфичность взаимодействия «рецептор-субстрат», но и адресную доставку, является одной из важных задач органической и медицинской химии. При этом поиск новых лекарственных препаратов в настоящее время эффективно ведется на уровне целенаправленного синтеза субстратов с использованием подходов комбинаторной химии, в частности, однореакторных методов. Одним из таких методов является трехкомпонентная реакция Биджинелли, позволяющая получать дигидропиримидиновые аналоги нифедипина, известные модуляторы кальциевых каналов, обладающие кардиотропным действием. Замещенные пиримидины обладают противотуберкулезной, противоопухолевой и другими видами биологической активности. Тем не менее, остается нерешенной проблема доставки фармакофора к рецептору. В этой связи особое внимание привлекают краун-эфиры, и особенно их нециклические аналоги (поданды), способные легко проникать через биологические мембраны. Комбинация в одной молекуле дигидропиримидинового и полиэфирного фрагментов может привести к новому классу биологически активных соединений, обладающих транспортной функцией, а также к комплексообразователям органических молекул, например, аминокислот или коротких пептидов. Однако методы синтеза гетероциклсодержащих подандов ограничиваются, в основном, сочетанием готового гетероцикла с оксиэтиленовым фрагментом. Методы, позволяющие формировать азагетероцикл непосредственно на полиэфирной матрице, практически отсутствуют.
В связи с этим, в работе были поставлены следующие основные цели:
• разработка однореакторных методов синтеза подандов, содержащих дигидро(азоло)пиримидиновые фрагменты
• оптимизация трехкомпонентных реакций синтеза замещенных дигидро(азоло)пиримидинов • исследование рецепторных и фармакологических свойств новых соединений
Диссертационная работа состоит из четырех глав и приложения. В первой главе приведен аналитический обзор данных по методам введения в поданды азотсодержащих гетероциклов и методам синтеза производных дигидропиримидинового и дигидроазолопиримидинового ряда. Вторая глава посвящена обсуждению полученных результатов. Третья глава содержит описание экспериментальных методик. В четвертой главе приведены данные биологических испытаний некоторых синтезированных соединений. Приложение содержит результаты рентгено-структурного анализа.
Работа выполнена при поддержке Российского Фонда фундаментальных исследований (проекты 00-03-32789-а, 02-03-32332а, 04-03-96011); Президиума РАН (проект «Сорбенты и катализаторы с применением на но кристаллических металлов и их оксидов»); фонда МНТЦ (проект №708); Президента РФ (Программа поддержки ведущих научных школ, грант НШ 1766.2003.3); «Fund for Scientific Research-Flanders», «Research Fund of the University of Leuven» (Belgium); Korea Atomic Energy Research Institute (contract 05/3K «New catalysts on the basis of copper nanooxides in synthesis of cardiotropic drugs as an analogue of nifedipine»).
Методы синтеза производных дигидропиримидинового и дигидроазоло- пиримндииового ряда
Циклическая система пиримидина является, пожалуй, одной из самых распространенных в природе. Производные пиримидина, являясь компонентами нуклеиновых кислот, некоторых витаминов и коэнзимов, играют жизненно важную роль во многих биологических процессах. В качестве примера можно привести урацил и тимин, которые входят в состав РЬЖ и ДНК, соответственно. Многие синтетические представители этой группы соединений являются важнейшими лекарственными препаратами (производные барбитуровой кислоты): Такой интерес главным образом обусловлен тем, что дигидропиримидиновая матрица LXXVII представляет собой гетероциклическую систему с широким спектром биологической активности, а именно: противовирусной, противоопухолевой, антибактериальной и противогрибковой [45]. В дополнение, функционализированные дигидропиримидины известны сегодня как: потенциальные модуляторы кальциевых каналов [46,47], антигипертензивные [48-51], или сиа адреноцептор - селективные и нейропептидные антагонисты [52]. Более того, 2-оксодигидропиримидин-5-карбоксилатное ядро найдено во многих морских природных продуктах [53], включая batzelladine алкалоиды, которые известны как потенциальные HIV gp-120-CD4 ингибиторы [54, 55]. Весьма привлекательными с точки зрения медицины являются и азолоаннелированные аналоги дигидропиримидинов с узловым атомом азота. Например, среди их триазолопроизводных типа LXXVIII найдены соединения, обладающие противовирусными, антибактериальными, антисептическими, анальгетическими и антигистаминными свойствами [56-62]. В соответствии с тематикой настоящей работы в данном разделе рассмотрены классические методы синтеза гидрированных пиримидинонов на примере урацила и его производных, в том числе азолоаннелированных. Более подробно сделан анализ трехкомпонентного метода синтеза 1,4-дигидропиримидин-2-онов, известного как реакция Биджинелли. 1.2Л Синтез производных 1,4- дигидропирилшдина Все синтезы пиримидинов могут быть сведены к двум основным направлениям в соответствии с природой и числом фрагментов, комбинация которых дает пиримидиновое кольцо: Чаще всего применяют принцип А, т.е. конденсацию звена из трех углеродных атомов с фрагментом N-C-N, что предполагает использование трехуглеродных биэлектрофильных и бинуклеофильных синтонов [63, 64]. Такой прием называют «обычным синтезом» из-за его общей применимости для получения широкого круга пиримидиновых производных.
Реакция может осуществляться ступенчато через образование промежуточного продукта с участием в реакции одной пары нуклеофгш-электрофил или путем одновременного взаимодействия обоих реакционных центров. В качестве азотсодержащего фрагмента широко используется мочевина, ее производные или изостеры (замещенные тиомочевины, амидины, гуанидины). Фрагмент С-С-С чаще всего представляет собой производное малоновой кислоты, ее эфиров, амидов или нитрилов. Например, из нитромалонового и фенилмапонового альдегидов с мочевиной легко получают 2-гидрокси-5-нитропи рими дин и 2-гидрокси-5-фенилпиримидин. Особенно важен синтез тимина, урацила и их производных из 3-альдегидо- или Р-кетоэфиров. Попытки ввести в реакцию с мочевиной этиловый эфир формилуксусной кислоты были мало успешны, но если формилуксусную кислоту LXXX генерировать in situ, окислительным декарбоксилированием яблочной кислоты LXX1X, то при реакции с мочевиной можно получить с небольшим выходом урацил LXXXI (Схема 1.33). Аналогичным образом был синтезирован и тимин. Замещенные [3-альдегидо-эфиры широко применяют в синтезе 5-замещенных производных тимина [64]. Р-Кетоэфиры, как правило, реагируют с амидинами, мочевиной и т. д. с исключительной легкостью; реакция здесь обычно идет в две стадии. Ацетоуксусный эфир LXXX1I образует с мочевиной первичное уреидосоединение LXXXITT, которое затем (Схема 1.34) при обработке этилатом натрия замыкает цикл с образованием продукта LXXXIV. В основе второго общего метода типа В (Рис. 1.3) лежит конденсация Р-циано- или р-ациленамина с соответствующим C-N- содержащим фрагментом (в качестве синтона N-C-C-C может выступать соединение, полученное прямым аминированием производных этоксиметиленмалонового эфира). С этой целью применяли многие содержащие C-N группировку структуры, например этиловый эфир аминокротоновой кислоты LXXXVIII, легко реагирующий с фенилизоцианатом или метил изоцианатом, образующий промежуточное уреидопроизводное, которое далее циклизуется при обработке основаниями с образованием дигидропиримидинона LXXXIX (Схема 1.37). Синтезы третьего типа С (Рис. 1.3) не имеют общего значения, но применяются в некоторых случаях для получения производных урацила и тимина; одним из лучших примеров этого рода служит, вероятно, синтез Шоу. Выбор методики зависит от того, необходим ли заместитель в положении 5 пиримидинового кольца или это положение должно оставаться свободным. Конденсация цианоуксусного эфира с N-метилуретаном в ацетангидриде (Схема 1.38) приводит к амиду ХС, из которого реакцией с формальдегидом или этилформиатом получают соединение ХСТ. Его реакция с аминами, и последующая катализируемая основанием циклизация приводят к 5-цианопиримидину ХСП [64]. На Схеме 1.39 приведен способ получения урацила, используемый в крупномасштабном синтезе. Исходным веществом в данном способе служит цианацетилмочевина, которую получают ацилированием мочевины циануксусной кислотой в присутствии уксусного ангидрида.
Цианацетилмочевина ХСШ в водном растворе едкого натра уже при 20-25С циклизуется с образованием 4-аминоурацила - полупродукта производства сульфадиметоксина. Чтобы получить незамещенный урацил (не содержащий аминогруппу), циангруппу в соединении ХСШ восстанавливают каталитическим гидрированием до иминосоединения XCTV, иминогруппу водой гидролизугот до альдегидной и циклизуют промежуточную формилацетилмочевину XCV с участием уксусного ангидрида: Наряду с двухкомпонентными методами формирования дигидропиримидинового кольца существует хорошо известная трехкомпонентная реакция Биджинелли (тип D, Рис. 1.3, стр.25). Классическая трехкомпонентная катализируемая кислотой реакция конденсации мочевины и ацетоуксусного эфира с альдегидом в этаноле была открыта итальянским химиком Пьетро Биджинелли более 100 лет назад: Выделенный при охлаждении реакционной смеси продукт, был корректно идентифицирован Биджинелли как 3,4-дигидропиримидин-2(1Я)-он С [65]. Несмотря на значение и общий интерес к 1,4-дигидропиримидинам, механизм данной реакции глубоко не исследовался, и в настоящее время имеют место 2 подхода в его объяснении. Предлагаются два фундаментально различных механизма. Впервые, в 1933 г, Фолкнер и Джонсон предположили, что первичным интермедиатом в этой реакции является конденсированный продукт бензальдегида и мочевины — Т Ы -бензилиденбис-мочевина CVII (Схема 1.43) [бб, 67]. Позднее, в 1973 году, Свит и Фиссекис предложили „карбокатионный механизм" этой реакции [68]. Они предположили, что первой и лимитирующей стадией реакции является образование альдоля CI, который дегидратируется в присутствии кислоты до резонансно-стабилизированного иона карбония СП. Перехватывание катиона СП мочевиной дает уреид CIV, который непосредственно замыкается в цикл до продуктов Биджинелли С (Схема 1.42). Затем, только в 1997 году австрийский химик О.С. Каппе с сотрудниками, выполнив детальное исследование механизма реакции конденсации Биджинелли [69] предположили следующую концепцию механизма (Схема 1.43). Добавление мочевины к бензальдегиду в условиях кислого катализа приводит к 1Ч-(1-гидроксибензоил)-мочевинам CV через обычную нуклеофильную атаку. Хотя это обычно равновесная реакция, промежуточное соединение CV, по-видимому, подвергается дегидратации в присутствии кислоты с образованием иона CVI, который может интерпретироваться как высоко реакционный ион N-ацилиминия. В отсутствии 1,3-дикарбонильного соединения, добавление вторичного эквивалента мочевины приводит к образованию диуреидов CVII, которые благодаря низкой растворимости выпадают из реакционной смеси. Однако, если ацетоуксусный эфир присутствует в реакционной среде, происходит присоединение его енольного таутомера как л-нуклеофила к электрондефицитному N-ацилиминиевому иону CVI с образованием интермедиата CIV, который затем циклизуется до соединения С.
Трехкомпонентный синтез [ 1,5-а]-азолоаннелированных дигидропиримидинов
Большинство методов синтеза дигидроазолопиримидиновых систем, известных в химической литературе, представляют собой двухкомпонентные реакции конденсации гетероциклических аминов с биэлектрофильными соединениями типа халконов. Нами впервые показано, что в исследуемой реакции Биджинелли в качестве изостеров мочевины могут выступать аминоазолы, например, аминотриазол и аминотетразол. Это позволило разработать однореакторный метод синтеза замещенных 7-Е1-6-этоксикарбонил-5-метш1-4,7- дигидроазоло[1,5-а]пиримидинов с узловым атомом азота и получить ряд новых соединений 10, 11 (Схема 2.6). Метод также применим для алифатических, ароматических, гетероароматических альдегидов и для формил-подандов (Таблица 2.7). В ходе изучения данной реакции было выяснено, что формирование азолодигидропиримидинового ядра (10, 11), в сравнении с классическим синтезом 3,4-дигидропиримидин-2-(Ш)-онов 8 и 9, требует более длительного кипячения в течение 7-8ч и проходит менее однозначно чем реакция Биджинелли (Схема 2.7). Нужно отметить, что реакция замыкания тетрагидропиримидинового цикла в соединениях 12 идет региоселективно: в спектрах Н ЯМР наблюдаются сигналы лишь двух из возможных диастереомеров в соотношении 96 : 4. Эти результаты хорошо согласуются с теоретическими расчетами , согласно которым мажорный изомер является S,R,S изомером, а минорный- S,S,S. ВеличинаКССВ 7-СН и 6-СН Jnn — 11.6-11.7 Гц, типичная для констант Jaa типа, указывает на экваториальное расположение (гет)арильного и этоксикарбонильного заместителей в молекуле мажорного изомера. В спектрах Н ЯМР неочищенных соединений 12 было отмечено присутствие небольшого количества (3-4%) 7-К.-6-этоксикарбонил-5-метил-5-гидрокси-4,5,6,7-тетрагидро-1,2,4-триазоло[4,3-а]пиримидинов 13. Расчеты выполнены в ЧелГУ к.х.н. Барташевич Е.В. и с.н.с, к.х.н. Потемкиным В.А. Очевидно, что элиминирование молекулы воды в [1,5-а]-интермедиатах 12а-м приводит к образованию целевых продуктов 10а-м. Аналогичное превращение [4,3-а]-интермедиатов 13 должно приводить к 5-Я-6-этокси- карбонил-7-метил-5,8-дигидро-1,2,4-триазоло[4,3-а]пиримидинам 14, которые являются изомерами положения соединений 10. Действительно, изомеры 14 образуются в ходе реакции. Согласно спектрам ]Н ЯМР реакционная смесь через 2-3 часа нагревания содержит изомеры 14 и 10 в соотношении — 1:1, которое является функцией времени и температуры. Более длительное кипячение приводит к трансформации [4,3-а]-изомеров в [1,5-а]-изомеры по классической перегруппировке Димрота (Схема 2.7).
На основе полученных экспериментальных данных можно предположить, что первой стадией в формировании соединений 10 является катализируемая кислотой конденсация Кнёвенагеля между альдегидом и ацетоуксусным эфиром приводящая к енону 15 (был выделен и охарактеризован данными ГТМР спектроскопии), который находится в равновесии с резонансно-стабильным карбкатионом 16. Присоединение аминотриазола к катиону 16 ведет к нециклическому аддукту Михаэля 17, который претерпевая внутримолекулярную циклоконденсацию по амино- и карбонильной группам дает стабильный ОН-интермедиат 12. С целью исследования механизма реакция была проведена в две стадии. Показано, что альдольная конденсация бензальдегида с ацетоуксусным эфиром в кислых условиях приводит к образованию биэлектроф ильного енона 15, который был выделен и охарактеризован данными ПМР спектроскопии. Это соединение в присутствии кислоты реагирует с 3-амино-1,2,4-триазолом, давая триазолодигидропиримидин 10. Полученные результаты позволяют предположить, что енон 15 является ключевым интермедиатом исследуемой реакции, образующимся in situ. Смесь изомеров 10в и 14в была исследована методом !Н, 13С ЯМР спектроскопии, включая двумерные эксперименты HSQC, НМВС и NOESY (Рис. 2.3., Таблица 2.9 на стр. 67). Химические сдвиги свободного углеродного атома триазолъного цикла смещены в спектрах С ЯМР в слабое поле на 11 м.д. в изомере Юв в сравнении с изомером 14в. Сигнал С(2) для соединения Юв наблюдается в области 5 150 м.д. (1JQH = 207 Гц), а сигнал атома С(1) изомера 14в в области 6 139м.д. ( /сн = 213 Гц). Подтверждение региоориентации триазольного цикла в изомерах Юв и 14в получено с помощью экспериментов 2D NOESY. Для изомера 14в наблюдаются кросс-пики между протоном Н(7) и Н(1) протоном триазольного кольца, а также между протоном Н(7) и НоПо протоном. Для протона Н(2) изомера Юв подобного явления не наблюдается. Рис. 2.4. Структура и образование димера соединения Юв Структура соединения Юв подтверждена методом РСА (Рис.2.4). В соответствии с данными кристаллографического анализа молекулы соединения 1 Ов формируют в кристаллах центросимметричные димеры через две внутримолекулярные водородные связи между водородом Н-4 имино-группы дигидропиримидинового кольца и азотом N3 триазольного кольца: N4-H4-N3 (расстояния N4-N3 , N4-H4 и H4-N3 2.910(4), 0.8600 и 2.0700 А, соответственно; углы N4-H4-N3 167.00). Атом N4 имеет планарную координацию, сумма валентных углов, составляя 360, указывает на его sp2 гибридизацию. Также длины C3a-N4 и N4-C5 связей, 1.347(4) А и 1.375(4) А, указывает на существенное сопряжение неподеленной электронной пары атома N4 как с я-системой триазольного цикла так и с двойной связью дигидропиримидинового кольца.
При исследовании процесса синтеза 7-К.-6-этоксикарбонил-5-метил-4,7-дигидротетразоло[1,5-а]пиримидинов 11а-г зафиксировать образование соответствующих 7-К-6-этоксикарбонил-5-метил-5-гидрокси-4,5,6,7-тетра-гидротетразоло[1,5-а]пиримидинов не удалось. Даже при осуществлении реакции при комнатной температуре, наряду с непрореагировавшим исходным аминотетразолом, выделены конечные продукты 11, структура которых подтверждена методом РСА (Рис.2.5). При использовании в этой реакции 3-аминопиразола как в условиях обычного нагревания, так и при ультразвуковом воздействии вместо ожидаемого 4,7-дигидропиразоло[1,5-а]пиримидина 18а был получен 4-фенил-5-этоксикарбонил-6-метил-4,7-дигидро-Ш-пиразоло[3,4-Ь]пиридин 186, структура которого однозначно подтверждена с помощью спектров ]Н, 13С ЯМР и экспериментов COSY и NOESY Мы применили сонохимическое и микроволновое излучение в синтезе азолоаннелиро ванных дигидропиримидинов 10 и 11. Было установлено, что сонохимическая обработка смеси 3-амино-1,2,4-триазола, ацетоуксусного эфира и соответствующего альдегида приводит к регио- и стерео селективному формированию 7-замещенных (5S,6R,7S)-6-этоксикарбонил-5-метил-5-гидрокси-4,5,6,7-тетрагидро-1,2,4-триазоло[1,5-а] пиримидинов 12, с выходом 75-85% за 10 минут. При переходе к 5-аминотетразолу реакция протекает гладко с образованием целевых 7-R-6-этоксикарбонил-5-метил-4,7-дигидро-тетразоло[ 1,5-а] пиримидинов 11. На примере синтеза дигидропиримидина 10в было показано, что микроволновая активация значительно ускоряет все стадии трехкомпонентной коденсации и приводит к формированию целевого продукта 10в за 30 минут при 120С и 250W с выходом (68 %). Присутствия интермедиата 12в не было обнаружено. Реакционная смесь после 15 минут облучения содержала 5% [4,3-а]-изомера 14в, исходя из спектров 1Н ЯМР. Таким образом, используя обычное нагревание, сонохимическую или микроволновую активацию, из одних и тех же реагентов в зависимости от задачи можно направленно синтезировать 4,7-дигидро-1,2,4-триазоло[1,5-а]пиримидины 10, его предшественники 5-гидрокси-4,5,6,7-тетрагидро-триазоло[1,5-а]пиримидины 12, или изомеры положения 5,8-дигидро-1,2,4-триазоло[4,3-а]пиримидины 14. 222. Синтез подаидов функциоиализированных фрагментами 4,7-дигидро-1)2 4-триазоло[1,5-а1пиримидшш и 4,7-дигидро-1 2,4- тетразоло}1,5 а]п up им идина Нагревание формил-поданда 16, ацетоуксусного эфира и З-амино-1,2,4-триазола сопровождается образованием интермедиатов с фрагментами 5-гидрокси-4,5,6,7-тетрагидро-1,2,4-триазоло[1,5-а]пиримидина и 5,8-дигидро-1,2,4-триазоло[4,3-а]пиримидина (аналогичных соединениям 12 и 14), наряду с целевым подандом 19 (Схема 2.9).
Окислительная гетероароматизапия замещенных дигидро- (азоло)пиримидинов
Совместно с группой группой каталитического окисления ИОС УрО РАН (н.с. Харчук В.Г., н.с. Шишмаков А.Б.) исследована окислительная гетероароматизация некоторых синтезированных замещенных дигидропиримидинов. Показано, что соединение Юв устойчиво к воздействию таких окислителей как кислород воздуха и ионы Си2+. Применение бромсукцинимида (BSI), брома или перекисных реагентов: Н202, СН3С03Ы приводит к трансформации некоторых заместителей дигидро-пиримидинового цикла либо его деструкции (Схема 2,10). Проведение реакции в присутствии перманганата калия приводит к сложной смеси продуктов, некоторые из которых нам удалось идентифицировать. В спектрах Н ЯМР наряду с целевым триазолопиримидином 25 были обнаружены продукты гидролиза сложной эфирной группы 26 и его дальнейшей этерификации метанолом 27. В реакционной смеси также были обнаружены дикислота 28 и анизол 29. Введение в эту реакцию гидрогелей ТЮ2 приводит к значительному повышению селективности процесса гетероароматизации. Гидрогель регулирует глубину процесса окисления, полностью предотвращает реакцию образования анизола 29, значительно снижает выход продуктов гидролиза. Окисление гетероциклов, отличающихся от соединения 10в в присутствии пермапганата калия сопровождалось деструкцией азольной или азиновой части за счет накопления КОН в процессе окисления. Поэтому для гетероароматизации дигидротриазолопиримидина 10и, дигидро-тетразол о пиримидина На и дигидропиримидинона 86 была использована окислительная система уксусная кислота-СгОз-гидрогельТіОг: Изучение комплексообразующей способности подандов 26 и 66 методом экстракции пикратов катионов металлов из водной фазы в органическую показало, что они слабо экстрагируют катионы Са +, Mg +и К+. При исследовании мембранотропных свойств было обнаружено преимущество подандов 26 и 66 в транспорте катионов кальция и L-фенилаланина по сравнению с модельным соединением 86 (Схема 2.12), что указывает на особую роль оксиэтиленового фрагмента в транспортных процессах. Другим, не менее важным фактором является наличие способных к внутримолекулярному водородному связыванию групп, осуществляющих закрытие и открытие молекулярной полости в процессе транспорта. Показана высокая эффективность поданда 2в в транспорте Са2+ (S=18.4), D-серина (S=33.47) и L-глутаминовой кислоты (S=33.83).
Сопоставление ИК спектров подандов 2а-в и модельного соединения 86 в твердом виде, показало, что наличие и длина оксиэтиленового фрагмента влияет на характер внутри- и межмолекулярных водородных связей, а также на таутомерные превращения исследуемых соединений. Показано, что модельное соединение и поданды 2а и 2в существуют в лактамной таутомерной форме. В ИК спектрах соединения 26 появляются четкие спектральные признаки гидроксипиримидиновой таутомерной формы: интенсивная полоса 1558 см"1 (C=N) и широкое поглощение в области 3500-2700 см"1 характерное для группы ОН, участвующей в сильном водородном связывании (Табл. 2.15). Стабилизацию гидроксипиримидинового таутомера 26 можно объяснить параллельным расположением дигидропиримидиновых колец, которое создает условия для реализации сильной ВМВС между водородом гидроксильной группы и карбонилом сложноэфирнрго фрагмента. В пользу этого заключения свидетельствует наличие единственной полосы поглощения С=0 группы, смещенной на 80 см"1 в низкочастотную область в сравнении с модельным соединением 86 (1725 см"1). Сравнение ИК-спектра лиганда 26 с ИК-спектром его кальциевого комплекса в твердом виде показало, что гидроксипиримидиновая таутомерная форма лиганда, имеющая псевдоциклическую структуру, создает благоприятные условия для вхождения катиона кальция. За счет этого в спектре комплекса с кальцием наблюдается перераспределение интенсивностей и уширение полос в области поглощения группы С-О-С, вероятно обусловленная изменением конформации оксиэтиленового фрагмента. Кроме этого, присутствует значительное смещение полосы деформационных колебаний NH-связей с 1287см 1 до 1281см"1 по сравнению с полосой, наблюдаемой в спектре соответствующего лиганда, а также существенное понижение частоты амидной группы NH до 3309 см"1. Проведен анализ ИК спектров кальциевого комплекса 2в и свободного лиганда в растворе хлороформа. Обнаружены отличия в конформационном состоянии лиганда в твердом виде и в растворе. В хлороформе обнаружено появление полосы свободных групп NH 3434см"1 и сдвиг полосы поглощения, отвечающей связанным группам NH до 3231см 1, что свидетельствует об усилении внутримолекулярных водородных связей. Наблюдаемое расщепление полосы поглощения деформационных колебаний связи NH на 1289 и 1274 см"1 может быть следствием изменения углов, образованных водородными связями. Сильный сдвиг полос поглощения связей С-О-С в низкочастотную область (1212см 1), а также слияние двух полос карбонильных групп в одну с максимумом 1698 см"1 может являться следствием выравнивания параметров С-О-С связей в растворе. ИК спектр кальциевого комплекса 2в в хлороформе характеризуется незначительными изменениями в области поглощения валентных колебаний групп NH. Некоторое смещение карбонильной полосы в низкочастотную область до 1686см и практически полное исчезновение полосы поглощения деформационных колебаний связей NH можно объяснить конформационной перестройкой молекулы лиганда при комплексообразовании.
Контроль за ходом реакций и чистотой полученных продуктов вели при помощи ТСХ на пластинах с закрепленным слоем SiIufolUV-254 или Sorbfil ПТСХ-УФ. Проявление в УФ-свете 340нм. Температуры плавления определены на комбинированных столиках Boetius и не корректировались. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса: 400 МГц Н-ЯМР: Bruker DRX 400 80 МГц !Н-ЯМР: Tesla BS 587А 100 МГц 13С-ЯМР: Bruker DRX 400 Внутренние стандарты ТМС и ГФБ. Масс-сп ектроско пия: Varian МАТ 311 -А с комбинированным FD/EI источником. Прямое введение пробы в ионный источник. Энергия ионизирующих электронов 70 эВ, ускоряющее напряжение ЗкВ. ИК-спектроскопин: Specord-75 IR в вазелиновом масле Spectrum One FT-IR с вспомогательной приставкой Pcrkin Elmer Diffuse Reflectance Sampling Accessory (DRA) Элементный анализ: Автоматический анализатор Carlo Erba 1108. Исследование влияния ультразвукового облучения осуществляли с использованием ультразвукового диспергатора УЗДН-А, частота 20 КГц, мощность 80Вт. Микроволновые эксперименты были выполнены при использовании специализированных мономодовых микроволновых реакторов СЕМ-Discover LabMate (частота 2.45 ГГц, мощность излучения 0-300 Вт) и Synthewave 402 (Prolabo) (частота 2.45 ГГц, мощность излучения 0-300 Вт) в стандартной конфигурации производителя, включая программное обеспечение. Углы вращения плоскости поляризации [a]D определяли на поляриметре Perkin-Elmer Model 341. Исходные реагенты и растворители очищали по стандартным методикам. Рентгено-структурный анализ соединений 10в и 11а выполнен в Католическом университете г. Левен (Бельгия) на дифрактометре SMART 6000 (CCD детектор, CuKa излучение (X = 1.54178 А), при 300 К). Кристаллы были получены при медленном испарении из этанола. Данные для 10в: Q5H16N4O2, кристаллы моноклинные, пространственная группа Р2 1/с: а=10.2554(10), Ь=6.4891(7), с=21.499(2) А, у?=95.268(7), V=1424.7(2) A3, Mw=284.32, Z=4, D(calc)=1.326 г/см3, ц(СиКа)=0.747 мм 1, F(000)=600, . размер кристалла 0.20x0.30x0.35 мм. Структуру расшифровывали прямым методом и уточнили полноматричным методом наименьших квадратов при использовании SHELXTL программного пакета до wR2=0.2437, S=1.034 для всех 2659 отражений (R=0.0732 для 1568 1 2.0 а(1) [178]. Данные для Па: СнН СЬ, кристаллы триклинные, пространственная группа Р1: а=8.1063(9), Ь=9.5831(10), . с=9.6433(10) A, fi= 101.653(7), 1 =681.38(13) A3, Mw=28531, Z=2, D(ca]c)=1.391 г/см3, ц(СиКа)=0.805 мм-1, F(000)=300, размер кристалла 0.20x0.25x0.25 мм.
Исследование фармакологических свойств 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 двадцати пяти синтезированных соединений (данная работа проводилась в рамках совместного изучения туберкулостатической активности замещенных азагетероциклов, 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 H37RV [102]. В пробирки с засеянным тест-микробом вносили каждое соединение в разведении ОЛ-12.8 мкг/мл и инкубировали при 37С в течение 10-12 суток. В ходе испытаний 7 соединений проявили высокую активность, для которых минимальная ингибирующая концентрация составляет 0,75-6,25 мкг/мл. Необходимо подчеркнуть, что диастереомеры поданда 2в обладают различной туберкулостатической активностью, в частности активность изомера А в два раза ниже активности изомера В. Найдены вещества, отличающиеся при высокой активности и специфичности к микобактериям туберкулеза, незначительной токсичностью (LD5o=4000-5000 мг/кг). Два соединения проявили значительный терапевтический эффект при лечении туберкулеза лабораторных животных (мыши) и рекомендованы для дальнейших предклинических испытаний. Для некоторых соединений был проведен выборочный скрининг активности в отношении вирусов гриппа и аденовируса человека 6 типа (Институт гриппа, г.С-Петербург). Опыты проводились в клеточной культуре MDCK (вирус гриппа) и МА -104 (аденовирус).
Найдены вещества с выраженной активностью в отношении вирусов гриппа различных подтипов (Таблица 4.3). Цитотоксичность замещенных дигидропиримидинов (15 соединений) определена в НПО «Вектор» (г.Кольцово, Новосибирская обл.) и Институте гриппа, г.С-Петербург. Для большинства соединений CDso составляет 25-250 мкг/мл. В НПО «Вектор» (г. Кольцове, Новосибирская обл.) была исследована противовирусная активность ряда синтезированных соединений по отношению к вирусу черной оспы. Найдены соединения, обладающие умеренной активностью. 1) Впервые осуществлен трехкомпонентныи синтез дигидропиримидиновых подандов в классических условиях реакции Биджинелли, при этом сонохимическая или микроволновая активация процесса значительно сокращает время конденсации, кроме того, ультразвуковое воздействие положительно влияет на стереоселективность реакций. Разработан сонохимический метод синтеза эфиров 2-оксо(тиоксо)-1,2,3,4-тетрагидропиримидин-5-карбоновой кислоты. 2) Предложен однореакторный метод синтеза 5-метил-6-карбэтокси-7-11-4,7-дигидро-азоло[1,5-а]пиримидинов и соответствующих подандов путем трехкомпонентной конденсации аминоазола, ацетоуксусного эфира и замещенного альдегида. Показано, что из одних и тех же реагентов, в зависимости от условий реакции (обычное нагревание, сонохимическая, микроволновая активация, катализ гелями) можно направленно синтезировать 4,7-дигидро-1,2,4-триазоло[1,5-а]пиримидины и 5,8-дигидро-1,2,4-триазоло[4,3-а]пиримидины, либо 5-гидрокси-4,5,6;7-тетрагидро-1,2,4-триазоло[1,5-а]пиримидины. 3) Разработаны методы гетероароматизации замещенных дигидропиримидинов в присутствии гидрогеля Ті02 как катализатора. 4) Среди синтезированных дигидропиримидиновых подандов найдены эффективные кальциевые ионофоры, и переносчики некоторых аминокислот через модельную мембрану. 5) Найдены ингибиторы DHFR, сочетающие высокую активность и специфичность в отношении микобактерии туберкулеза с низкой токсичностью. Выявлены потенциальные противотуберкулезные препараты, представляющие интерес для практической медицины.
![3-аминотиено[2,3-b]пиридины и гетероциклические системы на их основе: синтез, свойства и биологическое действие](/i/i/4435/49289.png "3-аминотиено[2,3-b]пиридины и гетероциклические системы на их основе: синтез, свойства и биологическое действие Осипова Анжелика Автандиловна")
