Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Синтез, строение и химические свойства трифенилфосфоранилиденгидразонов (обзор литературы) 13
1.1. Методы синтеза трифенилфосфоранилиденгидразонов 14
1.1.1. Взаимодействие диазосоединений с трифенилфосфином (реакция Штаудингера) 14
1.1.2. Получение трифенилфосфоранилиденгидразонов на основе дигалогентрифенилфосфоранов и гидразонов карбонильных соединений 20
1.1.3. Взаимодействие N-аминотрифенилфосфиниминов с карбонильными производными 22
1.1.4. Образование трифенилфосфоранилиденгидразонов реакцией диазотрансфера 24
1.2. Химические свойства трифенилфосфоранилиденгидразонов 28
1.2.1. Гидролиз трифенилфосфоранилиденгидразонов 29
1.2.2. Взаимодействие трифенилфосфоранилиденгидразонов с карбонильными соединениями (реакция диаза-Виттига) 33
1.2.3. Трифенилфосфоранилиденгидразоны в реакциях с соединениями металлов 39
1.2.4. Фотолиз трифенилфосфоранилиденгидразонов 41
1.2.5. Реакции термолиза трифенилфосфоранилиденгидразонов 42
1.3. Заключение по главе 1 46
ГЛАВА 2. Материалы и методы исследования 47
2.1. Объекты исследования, аналитические методы, оборудование и реактивы 47
2.2. Методы исследования биологической активности
2.2.1. Метод определения острой токсичности 49
2.2.2. Метод определения противомикробной и противогрибковой активности 50
2.2.3. Метод определения антифлавивирусной активности 50
2.2.4. Метод определения анальгетической активности 51
2.2.5. Метод определения противовоспалительного действия 51
2.2.6. Метод определения гипогликемической активности 52
2.2.7. Метод определения фагоцитарной активности соединений и их влияние на реакцию антигенспецифического распознавания инсулина
2.2.8. Метод определения влияния соединений на ориентировочно-исследовательское поведение животных при индуцированном сахарном диабете 54
2.2.9. Метод определения гемостатической активности 55
2.3. Методы установления качества 4-(2,4-диметоксифенил)-2-{[2-(3 хлорадамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]гидразинил}-4-оксобут-2 еновой кислоты и 4-(4-метоксифенил)-2-{2-[2-оксо-(3-хлорадаман тан-1-ил)этилиден]гидразинил}-4-оксобут-2-еноата натрия 56
2.3.1. Установление подлинности 56
2.3.2. Определение чистоты методом тонкослойной хроматографии 57
2.4. Методы статистической обработки данных 58
ГЛАВА 3. Обсуждение экспериментальных результатов 59
3.1. Постановка задачи 59
3.2. Получение исходных 1-(3-R-адамантан-1-ил)-2-(трифенил-фосфоранилиденгидразоно)этанонов 61
3.3. Синтез и строение 2-{[2-(3-R-адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]гидразинил}-4-(гет)арил-4-оксобут-2-еновых кислот 62
3.4. Синтез 3-{[2-(3-R-адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]гидразоно}-5-(гет)арилфуран-2(3H)-онов 70
3.5. Синтез 2-{[2-(3-R1-адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]гидразоно}-5-(гет)арил-4-R2-фуран-3(2H)-онов 73
3.6. Химические превращения 2-{[2-(3-R1-адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]гидразоно}-5-(гет)арил-4-R2-фуран-3(2H)-онов 3.6.1. Синтез N-[2-(адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]-4-арил-2-гидрокси-4-оксобут-2-енгидразидов и их комплексных производных с солями двухвалентных металлов 79
3.6.2. Образование 2-{[2-(2-(адамантан-1-ил)-1-алкокси-2-оксо-этил)]гидразоно}-5-арилфуран-3(2Н)-онов 86
3.6.3. Взаимодействие 2-{[2-(3-R-адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]-гидразоно}-5-(гет)арилфуран-3(2H)-онов с тиогликолевой кислотой 89
3.6.4. Синтез 2-{[2-(2-(адамантан-1-ил)-1-ариламино-2-оксоэтил)]-гидразоно}-5-арилфуран-3(2H)-онов 92
3.6.5. Взаимодействие 2-{[2-(адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]-гидразоно}-5-арилфуран-3(2H)-онов с ароилкетеном 96
3.7. Химические превращения 2-{[2-(3-R-адамантан-1-ил)-2 оксоэтилиден]гидразоно}-5-(гет)арилфуран-2(3H)-онов 100
3.7.1. Гидролиз и синтез 2-{2-[2-(адамантан-1-ил)-2-оксоэтили-ден]гидразинил}-4-арил-4-оксобут-2-еноатов натрия 101
3.7.2. Взаимодействие 2-{[2-(3-R-адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]-гидразоно}-5-(гет)арилфуран-2(3H)-онов с алифатическими спиртами 104
3.7.3. Реакция 2-{[2-(3-R-адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]гидразоно}-5-арилфуран-2(3H)-онов с тиогликолевой кислотой 107
3.7.4. Синтез 2-{2-[2-(R-адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]гидразинил}-4-оксо-N-арилбут-2-енамидов 111
ГЛАВА 4. Экспериментальная химическая часть 115
4.1. Методики синтеза полученных веществ 115
4.2. Методы определения подлинности и чистоты 4-(2,4-диметоксифенил)-2-{[2-(3-хлорадамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]-гидразинил}-4-оксобут-2-еновой кислоты и 4-(4-метоксифенил)-2-{2-[2-оксо-(3-хлорадамантан-1-ил)этилиден]гидразинил}-4-оксобут-2-еноата натрия
4.2.1. Разработка стандартного образца 125
4.2.2. Установление подлинности 126
4.2.3. Опеделение чистоты методом ТСХ 128
ГЛАВА 5. Анализ результатов изучения биологической активности соединений на основе химических превращений 2(3)-[2-(адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]гидразонов 5-(гет)арилфуран-2,3-дионов
5.1. Компьютерное прогнозирование биологической активности синтезированных соединений 130
5.2. Определение острой токсичности соединений 134
5.3. Исследование противомикробной и противогрибковой активности 136
5.4. Антифлавивирусная активность 144
5.5. Исследование анальгетической активности 146
5.6. Противовоспалительная активность 151
5.7. Гипогликемическая активность 155
5.8. Исследование фагоцитарной активности соединений и их влияние на реакцию антигенспецифического распознавания инсулина 157
5.9. Влияние соединений на ориентировочно-исследовательское поведение животных при индуцированном сахарном диабете 160
5.10. Изучение влияния соединений на свртывающую систему крови 162
Заключение 166
Литература
- Образование трифенилфосфоранилиденгидразонов реакцией диазотрансфера
- Метод определения фагоцитарной активности соединений и их влияние на реакцию антигенспецифического распознавания инсулина
- Получение исходных 1-(3-R-адамантан-1-ил)-2-(трифенил-фосфоранилиденгидразоно)этанонов
- Разработка стандартного образца
Введение к работе
Актуальность проблемы. Одной из важнейших задач фармацевтической химии является направленный синтез и поиск новых отечественных фармацевтических субстанций в ряду полученных соединений. Известно, что фрагмент адамантила, обладая качествами фармакофора, имеет высокую липофильность, что позволяет вводить его производные через биологические мембраны в клетку [Моисеев И.К., 2011]. В медицинской практике широко используются адамантансодержащие препараты с противовирусной, нейротропной, иммуностимулирующей и др. активностью. Реакция Штаудингера является удобным методом синтеза трифенилфосфоранилиденгидразонов (трифенилфосфазинов), содержащих фрагмент адамантила. Однако описаны лишь несколько таких производных, при этом не имеющих заместителей в каркасном ядре [Sasaki T., 1969; Meer M.A., 1986]. В дальнейшем, используя 4-(гет)арил-2,4-диоксобутановые кислоты и их циклический лактон - 5-(гет)арилфуран-2,3-дионы, как химическую и биологически активную матрицу, возможно проведение реакции диаза-Виттига с образованием продуктов замещения, содержащих несколько потенциальных фармакофорных фрагментов. Известно немного работ в данном направлении [Залесов В.В., Пулина Н.А., 1989, 1990, 2009]. Ценность данной реакции заключается в синтезе соединений, которые невозможно получить другим методом, а лишь при использовании, например, трифенилфосфазинов на основе адамантаноилдиазометана. Представляет интерес изучение химического поведения 2-{[2-(адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]гид-разоно}-5-(гет)арилфуран-3(2Н)-онов с ОН-, SH-, NH-нуклеофилами и ароилкетеном с образованием потенциально биологически активных веществ. Однако превращения с OH-, NH-нуклеофилами и ароилкетеном изучены недостаточно, а с SH-нуклеофилами - ранее не исследованы. Известен небольшой ряд 3-гидразоно-5-арилфуран-2(3Н)-онов, содержащих в гидразонофункции только арильный или бензоильный заместители [Тюнева А.В., Комарова O.A., Рубцов А.Е., 2010, 2011]. При этом они также практически не изучены в реакциях с нуклеофильными реагентами и не проведены их фармакологические испытания. Введение в структуру 3-гидразонофуран-2(3Н)-онов адамантаноильного радикала и дальнейшая их химическая модификация ОН-, SH-, NH-нуклеофилами позволит потенцировать биологическое действие соединений. Таким образом, работа в области синтеза биологически активных соединений на основе химических превращений 2(3)-[2-(адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]гидразонов 5-(гет)арилфуран-2,3-дионов, а также выявление связи «структура-биологическое действие веществ» является актуальным.
Степень разработанности темы исследования. Известны единичные публикации по
химии 2-гидразонопроизводных 4-арил-4-оксобут-2-еновых кислот и 5-арилфуран-3(2Н)-
онов, а также 3-гидразонопроизводных 5-арилфуран-2(3Н)-онов. При этом описаны лишь
два производных, содержащих адамантил, и мало изучены их химические и биологические
свойства. В работе осуществлён синтез трифенилфосфазинов, содержащих данный
фармакофорный фрагмент, и проведено сравнительное изучение химического поведения 2-
и 3-[2-(адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]гидразонов 5-(гет)арилфуран-2,3-дионов с
нуклеофильными реагентами, с дальнейшим выявлением закономерностей между
строением и результатами биологической активности полученных веществ. Это позволяет в полной мере, учитывая литературные данные, предвидеть и подтвердить структуру новых соединений, получать биологически активные производные с различными видами фармакологического действия и выбрать наиболее перспективные вещества для дальнейшего изучения.
Цель работы. Целью настоящего исследования является синтез новых биологически активных соединений в рядах 2(3)-{[2-(3-R-адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]гидразоно}-5-(гет)арилфуран-3(2)-онов и продуктов их химических превращений с OH-, SH-, NH-нуклеофилами, ароилкетеном.
Задачи исследования. Для достижения цели должны быть решены следующие задачи:
-
Осуществить синтез новых потенциально биологически активных 1-(3-R-адамантан-1-ил)-2-(трифенилфосфоранилиденгидразоно)этанонов, 2-{2-[2-(3-R-адамантан-1-ил)-2-оксо-этилиден]гидразинил}-4-(гет)арил-4-оксобут-2-еновых кислот и 2(3)-{[2-(3-R-адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]гидразоно}-5-(гет)арилфуран-3(2)-онов, используя или оптимизируя известные методы.
-
Провести сравнительное изучение химических свойств 2- и 3-{[2-(3-R-адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]гидразоно}-5-(гет)арилфуран-3(2)-онов в реакциях с OH-, SH-, NH-нуклеофильными реагентами (водой, метанолом, этанолом, тиогликолевой кислотой, ароматическими аминами).
-
Изучить взаимодействие 2-{[2-(3-R-адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]гидразоно}-5-арилфуран-3-онов с ароилкетеном.
-
Синтезировать водорастворимые соединения на основе 2-{[2-(3-R-адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]гидразинил}-4-(гет)арил-4-оксобут-2-еновых кислот и комплексные производные на основе N-[2-(адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]-4-арил-2-гидрокси-4-оксобут-2-енгидразидов и дихлоридов никеля, марганца, кобальта.
-
На основании полученных результатов исследования фармакологической активности синтезированных веществ выявить соединения, обладающие противомикробной, противовирусной, анальгетической, противовоспалительной, гипогликемической, гемостатической активностью, изучить взаимосвязь «строение-биологическое действие», а также предложить соединения-лидеры для дальнейших углублённых исследований.
Научная новизна. Впервые получены трифенилфосфазины на основе 3-хлор(бром)-
адамантаноилдиазометана и продукты их взаимодействия с 4-(гет)арил-2,4-
диоксобутановыми кислотами. Показана возможность совмещения реакций Штаудингера
и диаза-Витига для синтеза 2-{[2-(адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]гидразоно}-5-
(гет)арилфуран-3(2H)-онов. Впервые изучено взаимодействие 2(3)-{[2-(3-R-адамантан-1-
ил)-2-оксоэтилиден]гидразоно}-5-(гет)арилфуран-3(2)-онов с тиогликолевой кислотой,
установлено различное направление атаки нуклеофильного реагента. Выявлено, что 2-{[2-
(3-R-адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]гидразоно}-5-(гет)арилфуран-3(2H)-оны с
ароилкетеном образуют два типа циклических продуктов, в зависимости от условий
проведения эксперимента. Проведён сравнительный анализ химического поведения 2- и 3-
{[2-(3-R-адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]гидразоно}-5-(гет)арилфуран-3(2)-онов с водой,
алифатическими спиртами и ароматическими аминами. Изучено комплексообразование N-
[2-(адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]-4-арил-2-гидрокси-4-оксобут-2-енгидразидов с
дигалогенидами никеля, марганца, кобальта и установлена бидентатная О-О координация
исходных гидразидов. Впервые получены водорастворимые 4-(гет)арил-2-{2-[2-(3-R-
адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]гидразинил}-4-оксобут-2-еноаты натрия. Выявлено
влияние электронодонорных заместителей в арильном радикале на увеличение
противомикробного действия 2-[2-(3-R-адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиденгидразинил]-4-
(гет)арил-4-оксобут-2-еновых кислот, их натриевых солей, а также комплексного
производного на основе никеля (II). При этом, в случае натриевых солей соответствующих
кислот, дополнительное введение атома галогена в каркасное ядро адамантила приводит
также к их высокой гемостатической активности. Установлено, что увеличению
анальгетического действия способствуют, помимо наличия электронодоноров в арильном
фрагменте 2-{[2-(3-R-адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]гидразоно}-5-(гет)арилфуран-
3(2H)-онов, дополнительные функциональные группы при атоме С4 фуранового цикла.
Поданы 3 заявки на выдачу патента РФ на изобретение: «2-[2-(3-Хлорадамантан-1-ил)-2-
оксоэтилиденгидразино]-4-(2,4-диметоксифенил)-4-оксо-2-бутеновая кислота, обладающая
антифлавивирусной активностью» № 2015131648/04 (048803) от 29.07.2015; «Бис{3-(4-
метилфенил)-1-N2-[2-(адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиденгидразидо]-1,3-пропандионато}ни-
кель, обладающий противомикробной активностью» № 2016119072 (029956) от
17.05.2016; «4-(4-Метоксифенил)-2-{2-[2-оксо-(3-хлорадамантан-1-ил)этилиден]гидрази-
нил}-4-оксобут-2-еноат натрия, обладающий гемостатической активностью» №
2016127930(043717) от 11.07.2016.
Теоретическая и практическая значимость работы. Установлены основные
направления реакций 2(3)-адамантаноилметиленгидразонов 5-(гет)арилфуран-2,3-дионов с
нуклеофильными реагентами, что позволяет прогнозировать строение продуктов
аналогичных превращений. Разработаны или усовершенствованы удобные препаративные
методы синтеза неописанных ранее 1-(3-R-адамантан-1-ил)-2-(трифенилфосфоран-
илиденгидразоно)этанонов, 2-{[2-(адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]гидразоно}-5-(гет)ар-
илфуран-3(2H)-онов, 2-{[2-(3-R-адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]гидразинил}-4-(гет)арил-
4-оксобут-2-еновых кислот и их натриевых солей, 3-{[2-(3-R-адамантан-1-ил)-2-
оксоэтилиден]гидразоно}-5-(гет)арилфуран-2(3H)-онов, N-[2-(адамантан-1-ил)-2-оксоэти-
лиден]-4-арил-2-гидрокси-4-оксобут-2-енгидразидов и их комплексов с Ni(II), Mn(II),
Co(II), 2-[(2-(адамантан-1-ил)-1-алкокси-2-оксоэтил)гидразоно]-5-арилфуран-3-онов, 2-{[2-
(адамантан-1-ил)-2-оксо-1-(2-(5-арил-3-оксофуран-2-илиден)гидразинил)этил]тио}-
этановых кислот, 2-{[(2-(адамантан-1-ил)-2-оксо-1-ариламино)этил]гидразоно}-5-арил-
фуран-3-онов, 10-[2-(адамантан-1-ил-2-оксоэтилиден)амино]-6,7-диарил-1,6-диоксо-10-
азаспиро[4.5]дека-2,7-диен-4,9-дионов, 2-(адамантан-1-карбонил)-6-арил-3-[(5-арил-3-
оксофуранилиден)амино]-4Н-1,3-оксазин-4-онов, алкил 2-{[2-(3-R-адамантан-1-ил)-2-
оксоэтилиден]гидразинил}-4-арил-4-оксобут-2-еноатов, 2-{2-[2-(3-R-адамантан-1-ил)оксо-
этилиден]гидразинил}-4-арил-4-оксобут-2-еноилтио}этановых кислот, 2-{[2-(адамантан-1-
ил)-2-оксоэтилиден]гидразинил}-4-арил-4-оксо-N-арилбут-2-енамидов, которые просты по
выполнению, легко воспроизводимы, а полученные вещества могут быть использованы в
дальнейшем поиске биологически активных соединений. Предложено устанавливать подлинность соединений-лидеров: 2-{[2-(3-хлорадамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]гидра-зинил}-4-(2,4-диметоксифенил)-4-оксобут-2-еновой кислоты и 4-(4-метоксифенил)-2-{2-[2-оксо-(3-хлорадамантан-1-ил)этилиден]гидразинил}-4-оксобут-2-еноата натрия методом ИК-спектроскопии, чистоту – методом тонкослойной хроматографии.
В ходе научной работы синтезированы 92 неописанных в литературе соединения, из
них фармакологическому скринингу подвергнуто 73 вещества. Выявлены перспективные
соединения, проявляющие высокую противовирусную, гемостатическую и
противомикробную активность при низкой острой токсичности. Статистически достоверные данные биологической активности позволили выявить некоторые закономерности их фармакологического эффекта от строения веществ, что может быть использовано при целенаправленном синтезе активных родственных соединений.
Внедрение результатов исследования. Результаты научных исследований внедрены
в научно-исследовательский и учебный процесс кафедры биологической химии ГБОУ
ВПО «Пермская государственная фармацевтическая академия» Министерства
здравоохранения Российской Федерации, а также кафедры природных и биологически активных соединений и научно-исследовательской лаборатории биологически активных веществ ФГБОУ ВО «Пермский государственный национальный исследовательский университет».
Методология и методы исследования. Для достижения поставленной цели
применялись универсальные методы лабораторного синтеза и выделения органических
веществ. Для доказательства строения новых соединений использованы методы анализа
структуры, состава и чистоты: ИК-, ЯМР 1Н-спектроскопии, масс-спектрометрии, масс-
спектрометрии с индуктивно связанной плазмой, элементного анализа, тонкослойной
хроматографии. Исследование новых синтезированных соединений на возможный спектр
биологического действия проводился in silico с использованием программы PASS.
Фармакологическое действие полученных веществ изучено согласно «Руководству по
проведению доклинических исследований лекарственных средств». Обработка
полученных результатов проводилась с использованием лицензионных компьютерных прикладных программ (Statistica 8.0, Microsoft Office Excel).
Степень достоверности. Обоснованность и достоверность полученных данных подтверждена с помощью использования современных приборов для определения структуры и контроля чистоты полученных веществ. Для проведения фармакологических экспериментов использовались стандартные утверждённые методики, полученные данные статистически обработаны с помощью компьютерных программ.
Апробация результатов. Основные результаты диссертационной работы доложены на: итоговых научных конференциях ГБОУ ВПО ПГФА Минздрава России (Пермь, 2011-2015); Международных симпозиумах и конгрессах - «Advanced science in organic chemistry» (Мисхор, 2010), «International Congress on Organic Chemistry dedicated to the 150th anniversary of the Butlerov’s Theory of Chemical Structure of Organic Compounds» (Казань, 2011), «KOST-2015» (Москва, 2015); Международных конференциях - «Техническая химия: от теории к практике» (Пермь, 2012, 2014), «Новые направления в химии
гетероциклических соединений» (Пятигорск, 2013), «2nd Russian conference on medicinal chemistry MedChem 2015» (Новосибирск, 2015), «9rd Eurasian Meeting on Hetericyclic Chemistry» (Домбай, 2016); Всероссийских научно-практических конференциях - «Успехи синтеза и комплексообразования» (Москва, 2012, 2014), «Современные проблемы химической науки и образования» (Чебоксары, 2012), «Актуальные вопросы медицинской науки» (Ярославль, 2013), «Актуальные проблемы и достижения в медицине» (Самара, 2014), «Молодая фармация – потенциал будущего» (Санкт-Петербург, 2014), а также на XXIII Российском национальном конгрессе «Человек и лекарство» (Москва, 2016).
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Синтез и строение новых 1-(3-R-адамантан-1-ил)-2-(трифенилфосфо-ранилиденгидразоно)этанонов и 2(3)-{[2-(3-R-адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]гид-разоно}-5-(гет)арилфуран-3(2)-онов, содержащих фармакофорные фрагменты.
-
Результаты исследования химического поведения 2(3)-{[2-(3-R-адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]гидразоно}-5-(гет)арилфуран-3(2)-онов с водой, метанолом, этанолом, ароматическими аминами, тиогликолевой кислотой, ароилкетеном.
-
Выявленные взаимосвязи строения и биологического действия синтезированных веществ, а также выбор перспективных соединений для дальнейших фармакологических исследований.
Связь задач исследования с проблемным планом фармацевтических наук.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом научно-исследовательских работ ФГБОУ ВО «Пермская государственная фармацевтическая академия» Минздрава РФ (№ государственной регистрации 01.9.50 007419) и в рамках выполнения проектов РФФИ № 08-03-00488, 11-03-00882-а, 14-03-96016 р_урал_а.
Личный вклад автора в проведенное исследование и получение научных
результатов. Лично автором выполнялся поиск, анализ и обобщение научной литературы
по методам синтеза и химическим свойствам трифенилфосфоранилиденгидразонов,
биологической активности и методам синтеза производных 4-арил-2,4-диоксобутановых
кислот; проведение химических экспериментов; анализ и интерпретация
экспериментальных и спектральных характеристик; обработка и обобщение полученных результатов биологических испытаний; апробация полученных данных на научных конференциях.
Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Исследования диссертационной работы соответствуют паспорту научной специальности 14.04.02 – «Фармацевтическая химия, фармакогнозия», конкретно пункту 1 – Исследование и получение биологически активных веществ на основе направленного изменения структуры синтетического и природного происхождения и выявление связей и закономерностей между строением и свойствами веществ.
Публикации материалов исследования. По теме диссертации опубликовано 24 научные работы, из них: 5 статей в изданиях, входящих в Перечень рецензируемых научных изданий ВАК при Минобрнауки России.
Структура и объем работы. Материалы диссертационного исследования изложены на 198 страницах машинописного текста. Диссертация состоит из введения, литературного
обзора (гл.1), материалов и методов исследования (гл.2), обсуждения собственных исследований (гл.3), экспериментальной химической части (гл.4), анализа результатов изучения биологической активности синтезированных соединений (гл.5), заключения, списка литературы, приложения. Диссертация содержит 82 схемы, 43 таблицы и 11 рисунков. Список литературы включает 230 работ, из которых 132 - на иностранных языках. Приложение представлено 3 актами внедрения результатов научных исследований.
Образование трифенилфосфоранилиденгидразонов реакцией диазотрансфера
Установлено, что при нагревании трифенилфосфазинов VIII,IX,XXI ряда алкил-или арилзамещнных выше температуры плавления происходит их разложение (схема 49) с отщеплением молекулы азота и образованием илидов фосфора СXI, как это показано на примере фосфазина VIII [184,190,207,227]: Схема Ph3P=N-N=C(C6H5)2 VIII t -N, Ph3P=C(C6H5)2 CXI(78-91%) Данная реакция не является общей. Так, при пирролизе трифенилфосфазинов на основе диазоциклопентадиена XIб,г выделить соответствующие илиды не удатся [152,189]. Метилентрифенилфосфазин IIIа разлагается при нагревании на диазометан и трифенилфосфин [226,228]. Однако при изменении условий термолиза и значительном повышении температуры возможны различные побочные процессы, например, термический распад исходного диазосоединения. Термолиз фосфазина VIII (декалин, 195 С) приводит к разложению молекулы по трм направлениям (схема 50) с образованием бензофенона, трифенилфосфиноксида, азота и др. [122,129]. Ph,P=N Схема 50 N=C(C6H5)2 VIII Ph3P-N e N-C(C6H5)2 Ph3P=N + N=C(C6H5)2 - PPh3+ N=N=C(C6H5)2 -N2 :C(C6H5)2 (C6H5)2C=N-N=C(C6H5)2 Ph3P=N—N=PPh3 N2 + 2PPh e % N=N=C(C6H5)2 (C6H5)2C=N-N=C(C6H5)2 Использование процесса термолиза трифенилфосфазинов IIIб,и,к в среде н-бутилового эфира в присутствии халконов позволяет получать 2,3-диарил-1-бензоциклопропаны CXII через переходное состояние I23 (схема 51) [142]. N-N=PPh3 e N=N R О Схема Шб,и,к -PPha R 2 N=zN О R R] R R" I23 CXII(13-66%) R1=C6H5 4-CH3C6H4 R2=H, CH3 C2H5 R3=t-C4H9 C6H5 4-CH3C6H4 4-ClC6H4 4-BrC6H4 4-CH3OC6H4 R =t-C4Hg CgHj 4-CH3CgH4. Нагревание трифенилфосфазина XLIII в присутствии порошка селена при 185 C приводит к образованию селона CXIII (схема 52), который при длительном пирролизе в атмосфере аргона переходит в димер CXIV. Пирролиз без селена образует азин CXV [218,141]. СХ ґ N-N=PPh, Схема XLIII СХІП CXIV (84%) & CXV (72%) Термолиз трифенилфосфазина XLV в аналогичных условиях протекает с образованием азина CXVI (схема 53). В последующих превращениях он подвергается каталитическому термолизу и используется для получения олефинов. Таким образом, возможно получение олефинов и селонов на базе бициклических алканов [141,219]. Схема S =N-N=PPh3 =N-N= S XLV CXVI (72%) Электрохимическим восстановлением фосфазинов IIIж и XIV в присутствии селена можно получить соответствующие олефины СXVII (схема 54) [140,198].
Rz N= R2 CXVII (20-65%) Нагрев трифенилфосфазина XIX до 140 C приводит к образованию карбена I25, который реагирует с трифенилфосфином (схема 55) с получением илида CXVIII. Медленный нагрев позволяет сделать реакцию отщепления трифенилфосфина обратимой [116,161,184]. Схема СлН« ,CfiH: 6П5 Уб t с& Ку -ррЬзс6н5 -N, C6H5 N, Термолиз трифенилфосфазина XLVIII в присутствии серы позволяет заместить всю гидразонофункцию соединения (схема 56) с выделением азота, трифенилфосфина и образованием производного CXIX [160]. Схема 56 СбН5 РбН5 N I XIX N II PPh, CfiH« .CfiH; с6н5 C6H PPb с6н PPh3 CXVIII(80%) t N—N XL VIII tS -PPh3 -N2 PPh, S CXIX(83%) 1.3. Заключение по главе 1
Имеющиеся литературные данные свидетельствуют, что трифенилфосфоранилиденгидразоны обладают широкими синтетическими возможностями. Подбор заместителей в структуре диазосоединения и в фосфиновой компоненте позволяет конструировать трифенилфосфазины различного строения, содержащие как ациклические, так и гетероциклические фрагменты. На основе их взаимодействия с водой, альдегидами, кетонами, галогенидами, солями металлов, а также фотолиза и термолиза возможен синтез продуктов, которые зачастую недостижимы другими препаративными путями. Вновь образованные вещества могут быть использованы в дальнейших превращениях. Выявлено, что реакция трифенилфосфоранилиденгидразонов с карбонильными соединениями (диаза-Виттига) изучена на небольшом количестве исходных продуктов. Однако, полученные азины показали практическую значимость, в частности, они обладают высокой биологической активностью [69].
В основном, карбонильные соединения в данной реакции представлены ароматическими альдегидами, в малой степени, гетероциклическими соединениями, 2-(2-гидроксифенил)-2-оксоэтановой кислотой и производными 4-замещнной 2,4-диоксобутановой кислоты. В ряду трифенилфосфазинов, содержащих фрагмент адамантана, получены лишь два вещества (XIв и XXXIX), а в реакции диаза-Виттига известны всего три примера образования адамантилпроизводных XCIр,с и XCIIб на основе 5-арилфуран-2,3-дионов и 2,3-дигидро-2,3-бензо[b]фурандиона. При этом в литературе отсутствуют сведения об их фармакологическом действии. Таким образом, данные превращения недостаточно изучены и требуют более тщательного исследования, с целью получения новых адамантансодержащих соединений, в том числе, обладающих потенциальной биологической активностью.
Метод определения фагоцитарной активности соединений и их влияние на реакцию антигенспецифического распознавания инсулина
Как видно из литературного обзора, реакция Штаудингера, являясь наиболее удобным методом синтеза трифенилфосфазинов, позволяет синтезировать новые молекулы с заданными химическими и стерическими характеристиками. В дальнейшем, используя 4-(гет)арил-2,4-диоксобутановые кислоты, а также их циклический лактон – 5(гет)арилфуран-2,3-дионы, как химическую и биологически активную матрицу, возможно проведение реакции диаза-Виттига с образованием неописанных ранее продуктов замещения. Несомненная практическая ценность данной реакции заключается в синтезе химических веществ, которые невозможно получить другим способом, кроме использования трифенилфосфазинов, например, на основе адамантаноилдиазометана. Кроме того, представляет научный интерес изучение химического поведения полученных 2-гидразоно-5-арилфуран-3(2Н)-онов с OH-, SH-, NH-нуклеофилами и ароилкетеном, позволяющее получать соединения с потенциальными биологическими свойствами. Однако, эти превращения изучены недостаточно [6,7,42].
Известно, что 3-гидразоно-5-арилфуран-2(3H)-оны получены внутримолекулярной циклизацией соответствующих 2-гидразонопроизводных 4-арил-4-оксобут-2-еновых кислот [92,118]. Однако, этот небольшой ряд производных имеет в гидразонофункции только арильные или бензоильный заместители, а также они практически не изучены в превращениях с нуклеофильными реагентами, и не проведены их фармакологические испытания.
Ранее было установлено, что на основе N-замещнных 2-амино-4-(гет)арил 4-оксобут-2-еновых кислот и их производных, благодаря их высокой реакционной способности, возможен синтез биологически активных веществ. Так, были изучены противомикробная, анальгетическая, противовоспалительная, гипогликемическая, антикоагулянтная активности, найдены соединения с высокими эффектами, при этом авторы отмечают их низкую острую токсичность [1,18,29,40,60,61,66,67,68,71,79,82,83]. Отдельно следует отметить работы по исследованию производных 2,4-диоксобутановых кислот на противовирусное действие, в частности, анти-ВИЧ активность [101,124,125,133,146].
Из данных литературы известно, что фрагмент адамантила, обладая качествами фармакофора, имеет высокую липофильность, что позволяет удобно вводить его производные через биологические мембраны в клетку. Кроме того, такие соединения обладают целым рядом фармакологических свойств [72,75,81]. В частности, препараты применяются для профилактики ДНК- и РНК содержащих вирусных заболеваний (аминоадамантаны и их соли), в том числе оспы, а также имеются данные о новом лекарственном средстве иммуностимулирующего действия 1-гидроксиадамантан-4-он (кемантан) [28,51]. Синтезированы 3-спиро[адамантан-2,3-изохинолины], имеющие нейротропную активность [73]. Отдельно следует отметить, что все фармацевтические субстанции производных адамантана, используемые в медицинской практике, являются водорастворимыми солями с обнаруженной цитотоксической и антигипоксической активностью, а также изучаются новые эффекты уже использующихся субстанций [16,59,63,64,99]. Это послужило для нас определнным стимулом при планировании химического эксперимента и биологических исследований. Таким образом, в данной работе базовыми соединениями для синтеза и поиска новых биологически активных веществ являются 2- и 3-{[2-(3-R-адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]гидразоно}-5 (гет)арилфуран-3(2)-оны, а также продукты их взаимодействия с водой, алифатическими спиртами, тиогликолевой кислотой, ароматическими аминами, ароилкетеном. Полученные вещества будут испытаны на противомикробное, противогрибковое, анальгетическое, противовоспалительное, гипогликемическое, гемостатическое действие с целью установления некоторых закономерностей «структура-активность» для дальнейших научных исследований. 3.2. Получение исходных 1-(3-R-адамантан-1-ил)-2-(трифенилфосфора нилиденгидразоно)этанонов
На основании анализа литературных данных выявлено, что исторически первым и достаточно удобным методом синтеза трифенилфосфоранилиденгидразонов является метод Штаудингера (реакция Штаудингера) [207]. Изучение массива известных трифенилфосфазинов, с целью поиска среди них адамантансодержащих производных, позволило выявить два соединения: XIв и XXXIX (см. разделы 1.1.1 и 1.1.2). При этом 1-(адамантан-1 ил)-2-(трифенилфосфоранилиденгидразоно)этанон (2а) был получен реакцией Штаудингера на основе соответствующего диазокетона 1а с хорошим выходом [193], что и послужило основанием для наших дальнейших исследований. Для модификации фармакофорного фрагмента адамантила и изменения биологической активности полученных в дальнейшем производных представляло интерес введение в 3 положение каркасного ядра атома галогена. Нами установлено, что при взаимодействии эквимолекулярных количеств 1-(3-R-адамантан-1-ил)-2-диазоэтан-1-онов (1а-в) с трифенилфосфином в среде абсолютного диэтилового эфира при темературе 20-25 С образуются с хорошим выходом 1-(3-R-адамантан-1-ил)-2-(трифенилфосфоранилиденгидразоно)этаноны (2а-в) (схема 57). Трифенилфосфазины 2б,в получены впервые [85]: Схема PPh3 N=N -N-N=PPh3 1 а-в 2 а-в (79-85%) 1,2: R=H (а), CI (б), Br (в). Соединения 2б,в представляют собой жлтые кристаллы, с невысокой температурой плавления, растворимые в ацетонитрите, толуоле, бензоле, труднорастворимые в алканах. Строение трифенилфосфазинов 2б,в подтверждено данными ИК-, ЯМР -спектроскопии, а также элементным анализом.
Получение исходных 1-(3-R-адамантан-1-ил)-2-(трифенил-фосфоранилиденгидразоно)этанонов
Известно, что N-замещнные 2-иминофуран-3(2Н)-оны представляют значительный практический интерес благодаря наличию нескольких реакционных центров в своей структуре. Это позволяет получать соединения как с сохранением фуранового цикла, так и продуктов их дециклизации и рециклизации [8].
В данном ряду производных менее изученными являются 2 ацилметиленгидразоно-5-арилфуран-3(2Н)-оны (см. раздел 1.2.2) [6]. Ранее исследованы из реакции с водой при различных условиях эксперимента, с низшими алифатическими спиртами, первичными ароматическими аминами, ароилкетеном [6,42,46]. Однако эти примеры зачастую единичны, в качестве исходных соединений чаще всего авторы использовали трифенилфосфазины на основе бензоилдиазометана и дифенилдиазометана. В литературе описан лишь один продукт присоединения метанола к 2-{[2-(адамантан-1-ил)-2 оксоэтилиден]гидразоно}-5-(4-хлорфенил)фуран-3(2H)-ону [6]. Адамантансодер жащие 2-гидразоно-5-арилфуран-3(2Н)-оны в реакциях гидролиза, взаимодействии с ароматическими аминами и ароилкетеном ранее не изучены. Кроме того, абсолютно не исследованным является взаимодействие 2-ацилметиленгидразоно-5-арилфуран-3(2Н)-онов с SH-нуклеофилами. Важным определяющим моментом для изучения химического поведения 2 {[2-(3-R1-адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]гидразоно}-5-арилфуран-3(2H)-онов в реакциях с OH-, NH-, SH-нуклеофилами и ароилкетеном послужило компьютерное прогнозирование потенциальной биологической активности новых продуктов синтеза, а также ранее опубликованные результаты фармакологического действия родственных структур [69].
Синтез N-[2-(адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]-4-арил-2-гидрокси-4-оксобут-2-енгидразидов и их комплексных производных с солями двухвалентных металлов В продолжение работ нами установлено, что фураноны 6а-г,к гидролизуются в мягких условиях при температуре 20-25 С в смеси ацетонитрил вода (5:1) в присутствии каталитических количеств хлороводородной кислоты с образованием N-[2-(адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]-4-арил-2-гидрокси-4 оксобут-2-енгидразидов с хорошим выходом (7а-д) (схема 65) [74]. Схема 65 R1 N-N=vr/S я я: О 7а-д (74-91%) 6а-г,к 7: R H, R2=H (а), СН3 (б), СНэО (в), Вг (г); R Cl, R2=CH30 (д). Следует отметить, что ранее гидролиз проводили в водно-диоксановой среде, однако замена диоксана на ацетонитрил привела к увеличению выхода целевых продуктов 7. Соединения 7а-д - светло-жлтые кристаллические вещества, растворимые в толуоле, бензоле, диоксане, труднорастворимые в этаноле, нерастворимые в алканах и воде. Наличие енольного гидроксила подтверждается положительной реакцией со спиртовым раствором хлорида железа (III). Физико-химические и спектральные характеристики гидразидов 7 представлены в табл. 11, 12. Их строение подтверждено данными ИК- и ЯМР 1Н спектроскопией, а также элементным анализом.
В ИК-спектрах соединений 7а-д присутствует уширенная полоса поглощения NH-группы в области 3210-3297 см-1, полосы поглощения карбонильных групп: амидной в области 1705-1715 см-1, адамантаноильной в области 1668-1690 см-1, а также полосы поглощения группы С4=О и связей С=С, С=N в области 1587-1634 см-1. Уширение полос поглощения NH-группы и кетонной группы С4=O, а также их смещение в низкочастотную область говорит о существовании соединений в кристаллическом состоянии с ВВС H-хелатного типа. Это согласуется с литературными данными для родственных структур [6].
В спектрах ЯМР 1Н соединений 7а-д, наряду с сигналами протонов заместителей R2, присутствуют сигналы мультиплета адамантила при 1.68-2.49 м.д., синглет протона группы C3H при 6.59-7.05 м.д., мультиплеты ароматических протонов при 6.51-7.99 м.д., синглет протона группы N=CH при 7.84-8.14 м.д. и синглет протона NH-группы при 12.35-13.73 м.д.
Спектральные характеристики соединений 7а-д свидетельствуют о их существовании в растворах в енолизированном виде с ВВС Н-хелатного типа между енольным гидроксилом и карбонильной группой С4=О, а также присутствие сигналов протонов NH в слабом поле подтвержает существование ВВС между ним и карбонилом адамантильного заместителя.
Ранее была изучена химическая модификация биологически активных ариламидов и гетариламидов 4-арил-2-гидрокси-4-оксо-бут-2-еновых кислот под действием солей меди цинка, кадмия, марганца, кобальта, никеля, а также ванадила сульфата [11,13,65]. Полученные комплексные соединения оказались стабильными веществами с прочными ковалентными и координационными связями, при этом они обладают низкой острой токсичностью и широким спектром биологического действия. Обнаружены вещества с высокой антимикробной, противовоспалительной, анальгетической, антигипоксической, гипогликемической активностью, превышающей действие препаратов сравнения [33,34]. По аналогичному методу были получены пять комплексных производных меди, цинка и кадмия на основе 2-бензоилметиленгидразидов 4-арил-2-гидрокси-4-оксобут-2-еновых кислот [70].
Представляло интерес продолжить научное исследование в данном направлении и осуществить химическую модификацию путм комплексообразования адамантансодержащих гидразидов 7 с последующим фармакологическим изучением полученных соединений. Установлено, что гидразиды 7а-в с дихлоридами никеля, марганца, кобальта в среде этилового спирта и соотношении лиганд-металл 2:1 при температуре 20-25 С образуют соответствующие бис{3-(4-метилфенил)-1-N2-[2-(адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиденгидразидо]-1,3-пропандионато}никель (8а), бис{3-арил-1-N2-[2-(адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиденгидразидо]-1,3-пропандио-нато}марганец (8б,в), бис{3-(4-метоксифенил)-1-N2-[2-(адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиденгидрази-до]-1,3-пропандионато}кобальт (8г) (схема 67). Соединения 8а-г представляют собой красно-оранжевые или зелные кристаллические вещества, растворимые в диметилсульфоксиде, диметилформамиде, труднорастворимые в толуоле, бензоле, ацетонитриле, нерастворимые в воде. В отличие от исходных соединений 7, полученные хелаты не окрашиваются со спиртовым раствором хлорида железа (III). Структура соединений 8 доказана данными ИК- и ЯМР 1Н спектроскопией, масс-спектрометрией с индуктивно связанной плазмой. Индивидуальные физико-химические характеристики полученных веществ 8 приведены в таблице 13. Спектральные характеристики полученных соединений представлены в таблице 14.
Разработка стандартного образца
Разработка стандартного образца 4-(2,4-диметоксифенил)-2-{[2-(3-хлор-адамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]гидразинил}-4-оксобут-2-еновой кислоты (3м) Стандартный образец соединения 3м получен трхкратной перекристаллизацией из ацетонитрила. Подлинность стандартного образца определяется по характерным данным ИК-, ЯМР 1Н- и масс-спектров соединения 3м (см. главу 3, разд. 3.3, табл. 6). Температура плавления вещества составляет 164-165 С (метод 1, ГФ XIII [3]). Наличие в структуре соединения 3м ковалентно связанного хлора доказывали реакцией с серебра нитрата раствором 2% после предварительного прокаливания со смесью для спекания, согласно ГФ XIII [3].
Чистоту стандартного образца соединения 3м определяли методом ТСХ, на хроматограмме данного вещества присутствовало одно пятно с величиной Rf=0,73.
Разработка стандартного образца 4-(4-метоксифенил)-2-{2-[2-оксо-(3-хлорадамантан-1-ил)этилиден]гидразинил}-4-оксобут-2-еноата натрия (15ж) Стандартный образец соединения 15ж получен трхкратной перекристалллизацией из этанола 95%. Подлинность стандартного образца определяется по характерным данным ИК-, ЯМР 1Н- и масс-спектров соединения 15ж (см. главу 3, разд. 3.7.1, табл. 24). Температура плавления вещества составляет 229-231 С (метод 1, ГФ XIII [3]). Наличие в структуре соединения 15ж ковалентно связанного хлора доказывали реакцией с серебра нитрата раствором 2% после предварительного прокаливания со смесью для спекания согласно ГФ XIII [3].
Чистоту стандартного образца определяли методом ТСХ, на хроматограмме соединения 15ж присутствовало одно пятно с величиной Rf = 0,80. своей структуре карбоксильную группу, способную в анионной форме реагировать с солями тяжлых металлов с образованием комплексных окрашенных соединений. При добавлении к натриевой соли кислоты 3м меди (II) сульфата раствора 10% наблюдали образование голубого осадка, в случае добавления железа (III) хлорида раствора 10% образовывался осадок красного цвета.
Наличие в структуре вещества 3м ковалентно связанного хлора доказывали реакцией с серебра нитрата раствором 2% после предварительного прокаливания со смесью для спекания. Наблюдали образование белого творожистого осадка, растворимого в избытке гидроксиламина щелочного раствора 5%.
Подлинность соединения рекомендуется устанавливать с помощью ИК-спектроскопии. Инфракрасный спектр вещества, снятый в виде пасты в вазелиновом масле, в области частот от 4000 до 400 см-1 по положению полос поглощения должен соответствовать рисунку спектра стандартного образца. В ИК-спектре кристаллического исследуемого производного 3м наблюдаются характерные полосы поглощения (см. рис. 1). Полное совпадение полос поглощения в рабочем и стандартном ИК-спектрах соединения 3м свидетельствует об идентичности веществ. Установление подлинности 4-(4-метоксифенил)-2-{2-[2-оксо-(3 хлорадамантан-1-ил)этилиден]гидразинил}-4-оксобут-2-еноата натрия (15ж) а. Химические методы Соединение 15ж имеет карбоксильный анион, способный взаимодействовать с солями тяжлых металлов с образованием комплексных окрашенных соединений. При добавлении к соединению 15ж меди (II) сульфата раствора 10% наблюдали образование голубого осадка, в случае добавления железа (III) хлорида раствора 10%, образовывался осадок красного цвета. Наличие в структуре вещества 15ж иона натрия определяли, помещая образец в пламень горелки. Наблюдали окрашивание его в жлтый цвет.
Подлинность вещества рекомендуется устанавливать с помощью ИК-спектроскопии. Инфракрасный спектр вещества, снятый в таблетке калия бромида, в области частот от 4000 до 400 см-1 по положению полос поглощения должен соответствовать рисунку спектра стандартного образца. В ИК-спектре кристаллического образца исследуемого вещества 15ж наблюдаются характерные полосы поглощения (см. рис. 1). Для низкочастотного интервала 1100-400 см-1 характерен специфический набор полос (т.н. «область отпечатков пальцев»). Полное совпадение полос поглощения в рабочем и стандартном ИК-спектрах соединения 15ж свидетельствует об идентичности веществ. Волновое число, см-1
При хранении соединения 3м возможно протекание реакции гидролиза 4-(2,4-диметоксифенил)-2-{[2-(3-хлорадамантан-1-ил)-2-оксоэтилиден]гидразинил}-4-оксобут-2-еновой кислоты с образованием пиразолкарбоновой кислоты 4г (схема 82). Для определения чистоты соединения 3м рекомендуется использовать метод ТСХ. При исследовании образца вещества 3м, трижды перекристаллизованного из ацетонитрила, на хроматограмме появилось только одно пятно, соответствующее 4-(2,4-диметоксифенил)-2-{[2-(3-хлорадамантан-1 129 ил)-2-оксоэтилиден]гидразинил}-4-оксобут-2-еновой кислоте, Rf=0,73. На хроматограмме образца, частично подвергнутого гидролизу, присутствуют 2 дополнительных пятна со значением Rf=0,38; 0,53. Пятно со значением 0,38 соответствует пиразолкарбоновой кислоте 4г.
Определение чистоты 4-(4-метоксифенил)-2-{2-[2-оксо-(3-хлорадамантан-1-ил)этилиден]гидразинил}-4-оксобут-2-еноата натрия (15ж) Для определения чистоты соединения 15ж рекомендуется использовать метод ТСХ. При исследовании образца вещества 15ж, трижды перекристаллизованного из этанола, на хроматограмме появилось только одно пятно, соответствующее 4-(4-метоксифенил)-2-{2-[2-оксо-(3-хлорадамантан-1-ил)этилиден]гидразинил}-4-оксобут-2-еноату натрия, Rf=0,80.